JP4375912B2

JP4375912B2 - 軽量気泡コンクリートの製造方法並びに発泡安定性改善方法

Info

Publication number: JP4375912B2
Application number: JP2001063659A
Authority: JP
Inventors: 茂生岡林; 秀明五十嵐; 克彦真崎
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Corp
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: JP2002265287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法並びに発泡安定性改善方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＬＣは、セメント、シリカ質原料、石灰質原料、及び水、更に発泡剤等を混合し、鉄筋を予め配筋した型枠に注入して発泡させて軽量化し、所定の大きさに切断した後、オートクレーブ処理を行い、仕上げ工程を経て製品となる。この場合、原材料スラリーの型枠への充填性確保のための流動性、軽量化工程での適正な気孔径分布を有する独立気泡の導入、作業性向上のための切断時期短縮、硬化工程でのオートクレーブ処理条件の短縮化、省エネ化、また一方では物性向上の観点から軽量化、高強度化、乾燥収縮低減、中性化抑制等の問題を抱え、その対策について種々の提案がなされている。
【０００３】
ＡＬＣ製造に使用される材料のうち、セメントは重要な役割を果たす必須材料の１つである。セメントの種々の性状を規定してＡＬＣの製造方法あるいは製品物性の改善を試みた技術としては、例えば、３ＣａＯ・ＳｉＯ₂量の規定（特開平６−１９９５８３号、同平７−１９６３４４号の各公報）、早強セメントの使用（特開平１１−２２８２５１号公報）、ブレーン値の規定（特開平６−１９９５８３号、同平７−１９６３４４号の各公報）、ｎ値の規定（特開平７−１９６３４４号公報）、半水石膏量の規定（特開２０００−１９１３４９号、同２０００−２０３９６１号の各公報）等がある。これらの技術ではそれなりの効果が認められるものの、ＡＬＣの高品質化は不断の課題であり、特に、硬化体中に「巣」の発生を齎す発泡不安定性の解消及び硬化体の乾燥収縮量の更なる低下が切望されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、均質で安定した気泡の導入が可能であり、且つ、乾燥収縮量の低減された硬化体を与えるＡＬＣ製造方法並びに発泡安定性改善方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、化学組成の異なる種々のセメントを用いてＡＬＣを製造し、硬化体の物性を試験した結果、セメント中の全アルカリ量を抑制し、Ｋ₂ＳＯ₄の形態のアルカリが存在し、且つ遊離石灰量が過剰にならないようにすることによる相乗効果によって、ＡＬＣ製造工程で「巣」が発生することなく、且つ発泡ガス（水素）が逸散することなく、スラリーに適度な大きさの気泡として均一に分散（軽量化）され、且つ、ＡＬＣ製品の乾燥収縮量の低減が図れることを見出し本発明を完成した。すなわち本発明は、セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が０．６１〜０．６５質量％であり、アルカリ化合物として０．２質量％以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が０．３０〜０．３８質量％であるセメントを使用することを特徴とする、軽量気泡コンクリートの製造方法並びに発泡安定性改善方法に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
前述の様に、ＡＬＣ製造において、セメントの特性は重要な支配要因になる。このうち、アルカリは、その量的な変化もあって、その存在形態が必ずしも明らかではなかった。本発明者は、先ず、セメント中におけるアルカリの存在形態が主としてＫ₂ＳＯ₄、３Ｋ₂ＳＯ₄・Ｎａ₂ＳＯ₄、２ＣａＳＯ₄・Ｋ₂ＳＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄であることを明らかにすると共にそれ等の定量を行った。
【０００７】
本発明のＡＬＣの製造に使用するセメントは、Ｒ₂Ｏ＝０．６５８×Ｋ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ式で示される全アルカリ量が０．７質量％以下であり、且つＫ₂ＳＯ₄の形態のアルカリを０．２質量％以上含むことが必要である。この条件が満足されない、すなわち、全アルカリ量が０．７質量％を越えたり、アルカリ成分としてＫ₂ＳＯ₄が含有されず、その主要形態が３Ｋ₂ＳＯ₄・Ｎａ₂ＳＯ₄や２ＣａＳＯ₄・Ｋ₂ＳＯ₄であると発泡安定性が低下したり、硬化後の乾燥収縮が大幅に増加する等の問題を生ずるからである。
【０００８】
尚、Ｋ₂ＳＯ₄(硫酸カリウム)の存在有無は、セメント試料１０ｇを採り、間隙相（カルシウムシリケートを除いた相）をサリチル酸−メタノール溶液（サリチル酸４０ｇ、メタノール５００ｍｌ）で選択溶解した後、不溶解成分を分離・ろ過した乾燥試料をロータフレックスタイプのＸ線回折で測定し、管電圧５０ｋＶ、管電流１８０ｍＡで、２θ＝３０．７５度にピークが観察されるかどうかで判断したものである。定性下限は、０．２質量％である。
【０００９】
また、セメント中の全アルカリ量の規定やＫ₂ＳＯ₄の存在がもたらす効果が発現するためには、セメント中の遊離石灰量を１．５質量％以下にする必要が在る。遊離石灰量が１．５質量％を越えると、硬化体中に「巣」が発生し易くなり、品質の安定した良質のＡＬＣの取得が困難となる。
【００１０】
尚、セメントが具備するその他の化学組成（化合物組成Ｃ₃Ｓ、Ｃ₂Ｓ、Ｃ₃Ａ、Ｃ₄ＡＦ含有量、少量混合材）や物性（粉末度、粒度分布等）については、通常の普通セメントや早強セメントに類する汎用セメントの範囲であれば特に問題なく使用出来る。
【００１１】
また、本発明者等は、化学組成の異なる種々のセメントを使用しＡＬＣを製造した結果、前養生時の発泡時間／凝結時間の比が、「巣」発生が無く球状気泡が均一に分散したＡＬＣを与えること、すなわち、発泡安定性の適正な指標となり、その望ましい値が０．８から１．１であることを知見した。前養生時の発泡時間は、原料スラリーの混練開始を起点とし発泡による体積膨張が最大になるまでの経過時間のことであり、また、凝結時間は、原料スラリーの粘度が混練開始時を起点に２０Ｐａ・ｓ（２００ポイズ）になるまでの経過時間を言う。
【００１２】
発泡時間／凝結時間の比が１．１を越えると硬化体に「巣」が発生し易くなり、また０．８未満になると発生した水素ガスがスラリーから抜け出て膨張が不完全となり、十分な軽量化が達成できない状態となる。本発明のセメントがこの範囲条件を満足することから、アルカリ量、Ｋ₂ＳＯ₄量及び遊離石灰量は、発泡安定性に微妙に影響を与えるスラリー粘度に影響を与えていると考えられる。
【００１３】
セメント以外のシリカ質原料、石灰質原料、及び水、さらに発泡剤等の材料の種や配合割合については、特に限定されるものではなく、公知のＡＬＣ製造方法で使用されるもの、量がそのまま使用できる。また、使用原材料の混合、型枠内へのスラリーの充填、前養生、軽量化（発泡）、切断、オートクレーブ養生等の単位操作条件も特に限定されるものではなく、公知のＡＬＣ製造方法における一連の単位操作条件が問題なく使用できる。
【００１４】
【実施例】
以下では具体例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
（１）セメントの組成分析
全アルカリ量は、ＪＩＳＲ５２０２-１９８９「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。Ｋ₂ＳＯ₄(硫酸カリウム)の存在確認については前述した。Ｘ線回折結果の一例を図１に示す。また、セメント中の遊離石灰量は、セメント協会標準試験方法Ｉ-０１-１９８１「遊離カルシウムの定量方法」で定量した。
【００１５】
（２）ＡＬＣの製造
セメント、生石灰粉、硅石粉を所定量計量してあらかじめ混合し、この混合物に水、Ａｌ粉、発泡助剤を加えてスラリーミキサーで混合した。次に、スラリーを鉄製型枠（９００×１５００×６００ｍｍ）内に注入し、２〜３時間前養生（発泡・軽量化）した。この際に、スラリーの粘度及びグリーン体上面高さの経時変化を測定した。前養生後の成形体はピアノ線で厚さ１０ｃｍに切断し、切断後のＡＬＣ成形体は１８０℃で１０時間オートクレーブ養生を行なった。
【００１６】
（３）硬化体の評価
養生後のＡＬＣ板から４×４×１６ｃｍの角柱を切り出し、飽水状態で基長を測定した後、温度２０℃、相対湿度８０％の恒温恒湿器で乾燥し、含水率が５０％以下になった時点で供試体を２０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿器に移動し、基長測定後の貯蔵期間が４週になった時点で乾燥収縮量を測定した。測定結果を表１に示す。尚、表１の実施例１，２及び比較例７〜１１に示したＡＬＣ供試体の絶乾比重は０．４８〜０．５２の範囲にあり、圧縮強度（比重：０．５換算）は５．３〜６．０Ｎ／ｍｍ²の範囲にあった。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１の結果から、セメント中の全アルカリ含有量（Ｒ₂Ｏ＝０．６５８×Ｋ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ）が０．６１〜０．６５質量％であり、アルカリ成分として硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰量が０．３０〜０．３８質量％であるセメントが、発泡安定性及び乾燥収縮量に優れたＡＬＣ製品を与えることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】
本願発明のＡＬＣ製造方法は、特許請求の範囲に記載した少量成分を限定したセメントを使用する簡易な方法によって、ＡＬＣ製造工程において最も重要な発泡工程の適正化を可能にし、且つ製品の重要な特性の一つである乾燥収縮の低減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】セメント中における硫酸カリウムの存在を示すＸ線回折結果の一例である。

Claims

セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が０．６１〜０．６５質量％であり、アルカリ化合物として０．２質量％以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が０．３０〜０．３８質量％であるセメントを使用することを特徴とする、軽量気泡コンクリートの製造方法。
ブレーン値が３２３０〜３２７０ｃｍ ² ／ｇであるセメントを使用することを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が０．６１〜０．６５質量％であり、アルカリ化合物として０．２質量％以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が０．３０〜０．３８質量％であるセメントを使用することを特徴とする、軽量気泡コンクリートの発泡安定性改善方法。
ブレーン値が３２３０〜３２７０ｃｍ ² ／ｇであるセメントを使用することを特徴とする、請求項３に記載の軽量気泡コンクリートの発泡安定性改善方法。