JP4397202B2 - 軽量気泡コンクリートパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、型枠内に補強鉄筋を水平に積層配設して特に大型の軽量気泡コンクリートパネルを製造する方法に関するものであり、さらに詳しくは、養生ムラや養生亀裂がなく、結晶性の高いトバモライトが十分に生成された特に６００ｍｍ以上の幅広大型軽量気泡コンクリートパネルを効率的かつ経済的に製造する方法に関するものである。

オートクレーブ養生して製造される軽量気泡コンクリートパネル（ＡＬＣ）は、いわゆるコンクリート板に比べて多孔質であり、比重が０．４５〜０．５５と軽量で、結晶性の高いトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ₂ ・５Ｈ₂ Ｏ）を多量に含むことから、軽量性、耐侯性および断熱性がすぐれており、これらの特性を生かして建築材料、例えば建物の内外壁用パネルや屋根パネルとして広く使用されている。

そして、このような軽量気泡コンクリートパネルを製造する方法としては、型枠内に複数枚の補強鉄筋を垂直または水平に配置し、この型枠内にケイ酸質原料
と石灰質原料およびアルミニウム粉末を主原料とする水性原料スラリーを流し込み、この水性原料スラリーを半硬化状態として脱型させた半硬化体を、前記複数枚の補強鉄筋に対応して切断した後、これをオートクレーブ養生させる方法が従来からとられている。
なかでも前記補強鉄筋を型枠内に水平に配置することからなるいわゆる水平切断方式（例えば、特許文献１参照）が、大型のパネルを製造できるという利点を有することから、主に採用されている。

しかし、上記水平切断方式による軽量気泡コンクリートパネルの製造方法においては、十分な量のトバモライトが生成されず製品強度の低下を生じたり、また著しい場合には養生ムラや養生亀裂を生じて製品の歩留まりを悪化させてしまうという問題があり、この問題は特に最下段パネルに多く発生するという傾向があった。
この問題は、型枠内に流し込こまれた水性原料スラリー内における温度分布に起因して発生する。
通常、水性原料スラリーが水和反応により半硬化状態となるときは、その内部温度が８０〜９０℃まで上昇する。
ところが、実際に型枠内に流し込まれた水性原料スラリーは、型枠内壁面付近から離れたスラリー（以下、スラリー内部という。）の温度が８０〜９０℃まで上昇する一方で、型枠内壁面付近のスラリー（以下、スラリー外周部という。）では型枠を介して外気（温度：５〜４５℃）に接して熱が放散してしまうため、その温度が約６０℃までしか上昇しない。
その結果、スラリー内部（半硬化体内部）に比べてスラリー外周部（半硬化体外周部）の温度が低い半硬化体が形成される。

そして、さらに、この半硬化体をオートクレーブ養生すると、半硬化体内部と外周部との温度差がさらに拡大することになる。
すなわち、半硬化体内部はトバモライト生成に必要な温度（約１８０℃）まで上昇するが、もともと温度が低い半硬化体外周部ではトバモライト生成に必要な温度まで上昇しない。
このため、半硬化体内部に比べて半硬化体外周部では、少量のトバモライトしか生成されない軽量気泡コンクリートが製造されるようになる。

オートクレーブ養生時において、前記半硬化体の外周部がトバモライト生成に必要な温度まで上昇しない理由は、次のように考えられる。
オートクレーブ養生では、通常、真空減圧を行った後、高温高圧の水蒸気を送り込んで養生している。
これは、真空減圧を行うと、その気圧減少に伴って沸点が下がる。そして、温度の高い半硬化体内部の気泡内で水分が沸騰し始め、その圧力により半硬化体内部の気泡内の空気や水素ガスが追い出され、気泡内は水蒸気で満たされる。

しかし、温度の低い半硬化体外周部の気泡内では、沸点が下がっても水分が沸騰し難いため、気泡内の空気や水素ガスが完全に追い出されず気泡内に残り、空気と水素ガスと水蒸気が混合した状態となる。
即ち、空気や水素ガスは水蒸気に比べて熱伝導が小さいため、半硬化体外周部の気泡内は、半硬化体内部の気泡内と比べて、熱が伝わり難くなる。
このため、高温高圧の蒸気を送り込んでオートクレーブ釜内の温度を１８０℃まで上昇させても、半硬化体内部はオートクレーブ釜内の温度に追随して上昇して１８０℃になるが、半硬化体外周部では温度上昇が遅れて１８０℃までに達しない。
この結果として、半硬化体外周部はトバモライト生成に必要な温度まで上昇しないため、十分な量のトバモライトが生成されない軽量気泡コンクリートが製造され、その圧縮強度が小さくなるという問題点があった。

そして、この不具合は、型枠内で積層された最下段パネルにおいて最も顕著に認められる。
その理由は、型枠底面を介してスラリーの熱が外気に放散されてスラリー温度が上昇しないとともに、ピアノ線の切断による最下段パネルの上側表面が上方に積層されたパネルの重量により圧迫されて、その切断面から空気や水素ガスが抜け難くなるとともに、水蒸気も入り難くなるためである。

また、上記の水平切断方式による軽量気泡コンクリートパネルの製造方法においては、最下段パネルの下側表面は型枠の底面に直接接触しているため、型枠の凹凸が半硬化体表面に転写してしまい、最下段パネルの下側表面に傷として残る。
そして、オートクレーブ養生後に、このパネル表面に形成された傷を切削仕上により表面から除去する必要があり、この表面仕上げの作業は大型パネルにおいて特に多大の時間とコストを要していた。
なお、スラリーの最上層部においても熱の放散は同様に発生するが、オートクレーブ養生前に切除してしまうとともに、最下段パネル部と比べて最上層部付近は発泡により組織が粗となるため水蒸気が入り易く、上記不具合は発生しない。

これに対する対策としては、半硬化体の最下段パネルの下側表面から型枠の底面へかけてブロック部を形成しておき、このトバモライトが十分に生成されないブロック部を完成品パネルとする軽量気泡コンクリートパネル部分から除外する方法が考えられる。
しかし、この場合、ブロック部の厚みを少なくとも４０ｍｍ以上、特に４５ｍｍ以上とする必要があり、このブロック部は製品とならないため廃棄され、経済的なロスが大きいという問題があった。
しかも、厚みの大きいブロック部を設けた場合には、ブロック部の厚み分だけ補強鉄筋の位置が型枠の底板から離れてより高くなる。
これにより、半硬化体の発泡時にスラリーの上表面が上昇移動する距離がさらに高くなり、それに起因してスラリーが上方の補強鉄筋を通過する際に、補強鉄筋の上側に大きな空洞部が形成するようになる。
その結果、オートクレーブ養生後の軽量気泡コンクリートパネルの表面に空洞跡が形成されて、製品の表面外観が阻害されるという好ましくない傾向があった。

また、型枠の底面に最下段パネルの下側表面が接触するとその床面の凹凸がパネル表面に傷として形成されるため、通常は、半硬化状態ではブロック部を除去しないでオートクレーブ養生後に除去する方法がとられていた。
このときに、オートクレーブ養生後のブロック部の厚みが大きいと、そのブロック部の切削、切除、または剥がす等の作業に非常に手間がかかっていた。
特開昭５４−１５６０２７号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、水平切断方式により軽量気泡コンクリートパネルを製造する際に、特に最下段パネルに養生ムラや養生亀裂がなく、結晶性の高いトバモライトが十分に生成された特に６００ｍｍ以上の幅広大型軽量気泡コンクリートパネルを効率的かつ経済的に製造する方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法は、複数枚の補強鉄筋をロッドピンで吊り下げて型枠内に水平になるように積層配置し、この型枠内にケイ酸質原料、石灰質原料およびアルミニウム粉末を主原料とする水性原料スラリーを流し込み、この水性原料スラリーを半硬化状態として脱型させた半硬化体を、前記複数枚の補強鉄筋に対応して切断した後、これをオートクレーブ養生させることにより、前記補強鉄筋を埋設した軽量気泡コンクリートパネルを製造する方法において、前記半硬化体の最下段パネルの下側表面から前記型枠の底面へかけて前記半硬化体にブロック部を設けるととともに、前記型枠の底面に前記ブロック部の厚み以下の高さを有する複数の突起部を設けることにより、前記ブロック部の下側表面に複数の導気用凹部を形成することとした。

なお、本発明の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法においては、
前記ブロック部の厚みが１０〜３５ｍｍであること、
前記突起部の高さが５〜３０ｍｍであること、
前記突起部が連続したレール状であること、
前記突起部が棒状であること
前記突起部が断続的な島状であること、および
前記ブロック部をオートクレーブ養生後に除去すること
が、いずれも好ましい条件とした。

本発明によれば、最下段パネルであっても十分な量のトバモライトが生成され、しかも、養生ムラや養生亀裂がない大型の軽量気泡コンクリートパネルを効率的かつ経済的に製造することができる。

以下に、本発明の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明で使用する型枠の一例を示す断面説明図、図２は同じく平面説明図、図３は他の型枠の例を示す平面説明図である。

図１および図２に示したように、型枠１内には複数枚（図面ではパネル４枚分）の補強鉄筋２がそれぞれロッドピン３で吊り下げられて型枠１の底面１ａと平行になるように水平に積層配置されている。
そして、この型枠１内にケイ酸質原料と石灰質原料とを主原料とする水性原料スラリーを流し込み、半硬化状態まで養生して脱型することで半硬化体４を形成する。
なお、ロッドピン３を抜いた後に半硬化体４に形成される孔（図示せず）は、オートクレーブ養生時に蒸気の導通孔としても機能することになる。

本発明においては、半硬化体４の最下段パネル５ａの下側表面５ａ´から型枠１の底面１ａへかけての部分はブロック部６となっているととともに、型枠１の底面１ａにブロック部６の厚み６ｈ以下の高さを有する複数の突起部７が設けられている。
前述したように通常、このブロック部６では十分な量のトバモライトが生成されないとともに、養生ムラや養生亀裂を発生しやすい部分である。
そのため、この部分を補強鉄筋を配置しないブロック部６として、製品となる軽量気泡コンクリートパネル部分から積極的に除外することにより、製品の歩留まりを改善していた。
そこで、本発明においては、この補強鉄筋を配置しないブロック部の下側表面に突起部７で複数の導気用凹部（図示せず）を形成して、ここからの真空引きや蒸気の侵入を容易にし、その部分の温度を容易に上昇させて最下段パネル５ａにおける結晶性の高いトバモライトの生成を促進させる。
さらに、このブロック部の下側表面に形成された複数の導気用凹部（図示せず）によりトバモライト生成が促進されるため、従来４０ｍｍ以上必要であったブロック部６の厚みを、より薄くすることが可能となった。

このブロック部６の厚み６ｈは１０〜３５ｍｍが経済的で好ましく、さらに１５〜３０ｍｍであると十分なトバモライトが生成されて望ましい。
また、突起部７の形状は、図１および図２に示したような連続したレール状であっても、図３に示したような断続的な島状、あるいは棒状であっても水蒸気の導気機能を果たす導気用凹部が得られる。
棒状の突起部の場合、直径２０〜５０ｍｍであると導気孔として十分に機能する導気用凹部が形成されて好ましい。
この突起部７の高さは、ブロック部６の厚み６ｈの５０％〜厚み６ｈの範囲内において、通常は５〜３０ｍｍ、特に１０〜２７ｍｍとすると、蒸気の導通孔として十分に機能を発揮する導気用凹部が形成されて望ましい。
そして、突起部７の上端と最下段パネル５ａの下側表面５ａ´との間の隙間Ｓは３ｍｍ以上設けておくことにより、振動するピアノ線で半硬化体の下側表面５ａを切断したときに、その切断面が突起部７の方に振れて飛び出し、パネル表面に凹凸を形成することがなくなり好ましい。
また、突起部７は型枠１内に並列されるロッドピン３間に配置されると、パネルの全面に対して蒸気が供給されるようになり非常に好ましい。

また、補強鉄筋２は横鉄筋２ａと縦鉄筋２ｂとからなる格子状鉄筋２枚を上下に連結させたカゴ状補強鉄筋であることが好ましい。

なお、図１の型枠１から脱型させた半硬化状態の半硬化体４は、図１に示す点線に沿って縦横にピアノ線により切断され、さらに、オートクレーブ養生されることにより、補強鉄筋２を埋設した４枚の軽量気泡コンクリートパネル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが製造される。

この場合、半硬化体４の切断された最上段パネル５ｄの上層部７、および両サイド部分８、９は外気に熱が放散されるため、いずれも半硬化体４の内部に比較して温度が十分に上昇しない部分であり、十分な量のトバモライトが生成されない部分である。
そこで、半硬化体４においてこの部分を製品部分から除去しておくことにより製品の歩留まりが改善できる。
このように除去された部分については、廃棄してもよいが、場合によっては再び粉砕して水性原料スラリーに添加して再利用してもよい。
また、このブロック部はオートクレーブ養生後に除去することが好ましい。
それは、半硬化体４からブロック部６を除去した状態でオートクレーブ養生釜に配設すると、オートクレーブ釜内の床またはパレット表面の凹凸が最下段パネル下側表面に転写されてしまい、そこに傷が形成されてしまうことがあるためである。
半硬化体のピアノ線による切断時に、最下段パネル５ａの下側表面が切断されているとともに、ブロックの下側表面に形成された導体用凹部がブロックの切れ目として機能するため、オートクレーブ養生後であっても、ブロック部を容易に剥がして除去することが可能となる。

ピアノ線で切断された半硬化体は、オートクレーブ養生（真空減圧工程−昇圧工程−保持工程−降圧工程）される。
従来、真空減圧工程終了後に半硬化体の気泡中に空気や水素ガスが残っていると、昇圧工程でオートクレーブ釜内が１８０℃の高温に達しても、空気や水素ガスが気泡内にある半硬化体外周部、特に型枠床面付近は温度上昇が遅れてしまい１８０℃に到達しない。
そして、このオートクレーブ釜内の温度を１８０℃の状態で４時間保持（保持工程）しても、空気や水素ガスを含む半硬化体外周部では１８０℃に到達しておらず、十分な量のトバモライトが生成されない。
しかし、本発明によれば、ブロック部の下側表面に形成された複数の導気用凹部（図示せず）が、そこからの半硬化体の真空引きや蒸気の侵入を容易にする。そして、ブロック部の温度上昇を容易にして、最下段パネル５ａにおける結晶性の高いトバモライトの生成を促進している。
また、温度の低い半硬化体外周部の最上段パネル５ｄの上側部分７、および両サイド部分８、９は、オートクレーブ養生前に予め除去されていると、製品パネルの周縁部のおいて養生ムラや養生亀裂がなく結晶性の高いトバモライトが十分に生成された軽量気泡コンクリートパネルが製造されて良い。

オートクレーブ養生を行う際に、半硬化体の気泡内の空気や水素ガスを追い出して気泡内を蒸気で十分に飽和できるように、半硬化体内に別の通気孔を設けたり、半硬化体を外部から加熱しても良い。

また、本発明によれば、ロッドピン３間の相互の距離を６０ｃｍ以上離間させることが可能となり、従来と比べて、その使用するロッドピン総本数を減少させることも可能とした。
すなわち、従来の型枠内に水平にパネルを積層する製造方法では、ロッドピンが水蒸気の導通孔として重要な機能を果たしていたため、それら相互の距離を４０ｃｍ以上離間させることができなかった。

［実施例１〜４、比較例１〜２］
珪石粉末６５重量部、早強セメント２０重量部、生石灰粉末１１重量部、石膏４重量部、およびこれらの固形分に対して外割で７０重量部の水とアルミニウム粉末０．０６重量部とを添加して十分に混合して水性原料スラリーを得る。

一方、図１に示したように、横鉄筋２ａ（直径：５ｍｍ、長さ：１３５５ｍｍ）１４本と縦鉄筋２ｂ（直径：５ｍｍ、長さ：２６６０ｍｍ）１５本とからなる格子状補強鉄筋２枚を上下に連結させた複数のカゴ状補強鉄筋２を、ロッドピン３に吊り下げて型枠１（横幅Ｌ：１．６ｍ、長さ：３．０ｍ、高さＨ：０．７ｍ）に固定配置させた。
なお、ロッドピン３は、型枠１の幅方向に４本、長さ方向に６本となるように配置した。
また、カゴ状補強鉄筋２は、その横鉄筋２ａおよび縦鉄筋２ｂが型枠底面１ａと平行になるようして、型枠幅方向に１枚、長さ方向に１枚、高さ方向に水平に４枚積層させて型枠１内に配置した。
すなわち、２４本のロッドピンにより４枚積層されたパネルがつり下げられている。

このとき、ブロック部６の厚み６ｈ、および型枠１の底面１ａにその幅方向と平行に５本設けた複数の連続した半円弧状のレール状の突起部７の高さ７ｈを表１に示したように変化させ、各型枠１内に上記水性原料スラリーを流し込んで、半硬化体を生成した。

次に、脱型させた半硬化体４をピアノ線により、図１の点線方向に切断することにより、４枚のパネル（長さ：２．７ｍ、幅：１．５ｍ、厚さ：１２０ｍｍ）となし、これらのパネルを真空減圧工程を３０分 （ゲージ圧：０ＭＰａ→−０．０６ＭＰａ）、昇圧工程を３時間（ゲージ圧：−０．０６ＭＰａ→１ＭＰａ）、保持工程を４時間（ゲージ圧：１ＭＰａ、１８０℃）、そして降圧工程を７時間（ゲージ圧：１ＭＰａ→０ ＭＰａ）の条件でオートクレーブ養生することにより、４枚のカゴ状補強鉄筋が埋設された軽量気泡コンクリートパネルを製造した。
そして、ブロック部６をオートクレーブ養生後に除去した。

各条件で得られた軽量気泡コンクリートパネルの最下段パネル５ａにおいて、その幅、長さおよび厚さ方向の中心部から試料を採取し、トバモライト結晶の００２面（ＣｕＫαの２θ＝７．８°）の回析ピークを測定した。
その結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、型枠１の底面にブロック部６ととともに突起部７を設けることにより、本発明の実施例１、２ではトバモライトの００２面回析ピーク強度値が６００ｃｐｓ以上であり十分な量のトバモライトが生成され、十分なパネル圧縮強度を備えた軽量気泡コンクリートパネルを製造することができた。
一方、ブロック部６のみを設けたの比較例１、２では、実施例と比べてトバモライトの回析ピーク強度値が小さく、トバモライトの生成量が少ない軽量気泡コンクリートパネルとなった。

以上説明したように、本発明によれば、養生ムラや養生亀裂がなく結晶性の高いトバモライトが十分に生成された大型の軽量気泡コンクリートパネルを効率的かつ経済的に製造することができる。

本発明で使用する型枠の一例を示す断面説明図である。 同じく平面説明図である。 他の型枠の例を示す平面説明図である。

符号の説明

１ 型枠
１ａ 型枠底面
２ 補強鉄筋
２ａ 横鉄筋
２ｂ 縦鉄筋
３ ロッドピン
４ 半硬化体
５ａ パネル（最下段）
５ｂ パネル
５ｃ パネル
５ｄ パネル（最上段）
５ｅ 上側除去部分
６ ブロック部
６ｈ ブロック部６の厚み
７ 突起部
７ｈ 突起部７の高さ
８ サイド除去部分
９ サイド除去部分
１０ 上側部分
Ｓ 突起部の上端と最下段パネルの下側表面との隙間

Claims (7)

1. 複数枚の補強鉄筋をロッドピンで吊り下げて型枠内に水平に積層配置し、この型枠内にケイ酸質原料、石灰質原料およびアルミニウム粉末を主原料とする水性原料スラリーを流し込み、この水性原料スラリーを半硬化状態として脱型させた半硬化体を、前記複数枚の補強鉄筋に対応して切断した後、これをオートクレーブ養生させることにより、前記補強鉄筋を埋設した軽量気泡コンクリートパネルを製造する方法において、
   前記半硬化体の最下段パネルの下側表面から前記型枠の底面へかけて前記半硬化体にブロック部を設けるととともに、前記型枠の底面に前記ブロック部の厚み以下の高さを有する複数の突起部を設けることにより、前記ブロック部の下側表面に複数の導気用凹部を形成する軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
2. 前記ブロック部の厚みが１０〜３５ｍｍであ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パネルの製造方法。
3. 前記突起部の高さが５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
4. 前記突起部が連続したレール状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
5. 前記突起部が棒状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
6. 前記突起部が断続的な島状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
7. 前記ブロック部をオートクレーブ養生後に除去する請求項１〜６のいずれか１項に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
   

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