JP4827345B2

JP4827345B2 - 耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4827345B2
Application number: JP2001277936A
Authority: JP
Inventors: 文明松下
Original assignee: 住友金属鉱山シポレックス株式会社
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP2003089567A

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に関し、特に、耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）は、珪石等の珪酸質原料と、セメントや生石灰等の石灰質原料を主成分として、これらの微粉末に、水とアルミニウム粉末等の添加物を加えてスラリー状とすることにより、アルミニウム粉末の反応により発泡させ、石灰質原料の反応により半硬化させ、所定寸法に成形した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生を行って製造される。ＡＬＣは、軽量で、耐火性、断熱性および施工性に優れるため、建築材料として広く使用されている。
【０００３】
このように、ＡＬＣは内部に気泡と細孔を含む絶乾かさ比重０．５程度の軽量なコンクリートであることが利点として使用されている。しかし、気泡と細孔が全体積の約８割を占め、空隙の非常に多い微細構造を持っているため、水分やガスは容易にＡＬＣ内部へ侵入する。
【０００４】
ＡＬＣの主要構成鉱物であるトバモライトは、水分の存在下で炭酸ガスと反応し、シリカゲルと炭酸カルシウムに分解する。これが、炭酸化である。
【０００５】
炭酸化は、強度の低下、ひび割れの発生などの劣化を引き起こす。そこで、炭酸化を防止するか、または遅延させるためには、水分や炭酸ガスの侵入を防ぐか、もしくはトバモライトに耐炭酸化性の機能を付与することが求められる。
【０００６】
これまでは、水分や炭酸ガスの侵入を防ぐために行われる表面仕上げが、専ら行われてきた。しかし、表面仕上げによる耐炭酸化は十分ではなく、表面仕上げが施されたＡＬＣにおいても、使用年数と共に炭酸化が進行することが確認されている。
【０００７】
一方、根本的な対策として期待され、トバモライトに耐炭酸化性の機能を付与する技術としては、例えば、種々のシリコーンオイルを添加する技術を、本発明者らが既に特開２０００−２１９５５８号公報に開示している。
【０００８】
しかし、シリコーンオイルは、耐炭酸化性と同時に撥水性も付与する。撥水性を持つＡＬＣは、特に寒冷地において、表面仕上げと表層部の間でスケーリング凍害を生じる。しかし、シリコーンオイルは、吸水性と耐炭酸化性をＡＬＣに兼備させることはできなかった。このため、吸水性と耐炭酸化性を兼備するＡＬＣが望まれていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の事情に鑑み、本発明は、耐炭酸化性に優れ、かつ吸水性にも富むＡＬＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートは、その製造工程において、粉末状の珪酸質原料および石灰質原料からなる主原料のスラリーに、シリコーンオイルおよび乳化剤を添加することにより、該シリコーンオイルをエマルジョン化したものを用いて得られる。前記シリコーンオイルおよび乳化剤を、予め混合して、エマルジョン化し、前記主原料のスラリーに添加することが望ましい。
【００１１】
前記乳化剤として、そのＨＬＢが、１０〜２０であるものを用いる。
【００１２】
前記シリコーンオイルの添加量は、前記主原料に対して０．０１〜０．５質量％とする。なお、前記乳化剤の添加量は、たとえば、該シリコーンオイルに対して、１：０．０４〜２となる割合とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）は、粉末状の珪酸質原料および石灰質原料からなる主原料のスラリーに、シリコーンオイルおよび乳化剤を添加する。前記シリコーンオイルおよび乳化剤を、予め混合して、エマルジョン化し、前記主原料のスラリーに添加することが望ましい。
【００１４】
前記乳化剤として、そのＨＬＢが、２〜２０であるものを用いることができるが、ＨＬＢが、１０以上であることが好ましい。ＨＬＢが２未満では、乳化剤が分散されないので好ましくなく、ＨＬＢが２０を超えると、耐炭酸化性に寄与する性質が低下する。さらに、よく分散でき、高い耐炭酸化性かつ高い吸水性を得るためには、ＨＬＢが１０〜２０であることが好ましい。
【００１５】
前記シリコーンオイルが、０．００１〜０．５質量％であることが好ましい。シリコーンオイルが０．００１質量％未満では、耐炭酸化性が十分に得られないし、シリコーンオイルが０．５質量％以上では、ＡＬＣの主要構成鉱物であるトバモライトの生成に悪影響を及ぼすようになる。
【００１６】
シリコーンオイルを原料スラリーに分散する方法として、各種撹拌装置や噴霧装置などの機械的な分散方法が試みられてきたが、「水と油」の言葉通り、これらの機械的方法では、分散状態に限界があった。特に、耐炭酸化性能の工場操業スケールでのばらつきが大きい。
【００１７】
本発明者らは、シリコーンオイルを原料スラリーに分散する方法として、様々な研究と試行錯誤の結果、主原料のスラリーに、種々のシリコーンオイルを添加する際に、該シリコーンオイルをエマルジョン化することにより、耐炭酸化性が向上し、かつ吸水性にも富むことを見出した。この時、主原料のスラリーにシリコーンオイルおよび乳化剤を混合する方法と、予めシリコーンオイルと乳化剤を混合して、原料スラリーに混合する方法とのいずれでも、同等の結果が得られることが分かった。耐炭酸化性の向上と吸水性の向上とが両立する理由は、まだ明らかになっていないが、シリコーンオイルが、分子レベルで分散し、トバモライト表面や結晶内により広く分散して吸着されるためではないかと考えている。
【００１８】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１９】
（実施例１）
珪酸質原料として珪石４０質量％、石灰質原料として生石灰５質量％、セメント３０質量％、石膏５質量％、および繰返し原料２０質量％を混合した主原料に、水、アルミニウム粉末、および界面活性剤を加え、代表的なシリコーンオイルであるポリジメチルシロキサンを０．２質量％と、ＨＬＢ１４であるポリオキシエチレンラウリルエーテル系乳化剤（ＰＯＥＬＥ）を０．０２質量％を添加し、機械的な撹拌混合を行い混練して、スラリーを作製した。なお、水固体比は１：０．６とした。
【００２０】
該スラリーが石灰質原料の水和により硬化した後、１８５℃、１１気圧のオートクレーブにおいて６時間、高温高圧水蒸気養生を施して、ＡＬＣを得た。
【００２１】
・耐炭酸化性
耐炭酸化性を調べるために、得られたＡＬＣを１０ｍｍ×４０ｍｍ×１００ｍｍに成形し、促進炭酸化試験に供した。
【００２２】
サンプルは、工場操業スケールでのばらつきを評価するため、およそ幅１．５ｍ、奥行き６ｍ、高さ０．６５ｍの型枠内における中央部の高さ方向中央部から、３ロット分をサンプリングした。促進炭酸化試験の条件として、２０℃、相対湿度７５％、炭酸ガス濃度３体積％の一定雰囲気下で、３０日間放置した。各サンプルの炭酸化度は、以下の式によって算出した。
【００２３】
炭酸化度（％）＝（Ｃ−Ｃｏ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｏ）×１００
ここで、Ｃは、促進炭酸化試験後のサンプルの炭酸ガス結合量を、６００〜８００℃の炭酸ガス分解による質量減少量として測定した値である。Ｃｏは、未炭酸化サンプルの炭酸ガス結合量を、６００〜８００℃の炭酸ガス分解による質量減少量として測定した値である。Ｃｍａｘは、促進炭酸化試験後のサンプル中のカルシウム含有量を分析し、このカルシウム含有量がすべて炭酸カルシウムとなった場合の炭酸ガス結合量として算出した値である。
【００２４】
促進炭酸化試験後のサンプルの炭酸化度の分析結果をもとに、シリコーンオイルと乳化剤を全く添加しないサンプル（ブランクサンプル）の炭酸化度の平均値を、促進炭酸化試験後のサンプルの炭酸化度の平均値で除した値を、耐炭酸化指数として定義した。耐炭酸化指数が、２．０以上を適、２．０未満、１．２以上を可、１．２未満を不適とした。結果は、３ロット分の平均値で示した。
【００２５】
測定結果を表１に示す。
【００２６】
・吸水性
吸水性を調べるために、得られたＡＬＣを１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍに成形し、全面吸水試験に供した。
【００２７】
サンプルは、工場操業スケールでのばらつきを評価するため、およそ幅１．５ｍ、奥行き６ｍ、高さ０．６５ｍの型枠内における中央部の高さ方向中央部から、３ロット分をサンプリングした。サンプルを５０℃で１時間乾燥した後、初期質量を計測した後、サンプル上面が水面下３０ｍｍとなるように水没させて吸水させ、２４時間経過後の質量を計測した。全面吸水率は、増加した質量から求められる吸水した水の体積を、サンプルの体積で除して、体積１００分率で示した。全面吸水率が、３０体積％以上を適、３０体積％未満、２０体積％以上を可、２０体積％未満を不適とした。結果は、３ロット分の平均値で示した。
【００２８】
測定結果を表１に示す。
【００２９】
・トバモライト結晶性
トバモライト結晶性を調べるために、Ｘ線回折により測定した。
【００３０】
○は結晶相として結晶性の良いトバモライトと原料からの石英及び石膏のみが確認できたことを示し、×はトバモライトの結晶性が低く、また、これ以外に中間反応生成物であるハイドロオキシルエレスタダイトが確認できたことを示す。
【００３１】
測定結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例２）
ポリジメチルシロキサンとポリオキシエチレンラウリルエーテル系乳化剤を、予めポリジメチルシロキサンの１００倍の質量の水と共に、予め混合撹拌して乳化してから、原料スラリーに添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００３３】
測定結果を、表１に示す。
【００３４】
（参考例３）
乳化剤として、ＨＬＢ４であるグリセリンエステルを０．０２質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００３５】
測定結果を、表１に示す。
【００３６】
（実施例４）
乳化剤として、ＨＬＢ１０であるグリセリンエステルを０．０２質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００３７】
測定結果を、表１に示す。
【００３８】
（実施例５）
シリコーンオイルとして、ポリジメチルシロキサンを０．０１質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００３９】
測定結果を、表１に示す。
【００４０】
（実施例６）
シリコーンオイルとして、ポリジメチルシロキサンを０．５質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００４１】
測定結果を、表１に示す。
【００４２】
（実施例７）
乳化剤として、ＨＬＢ２０であるグリセリンエステルを０．０２質量％添加し、シリコーンオイルとして、ポリジメチルシロキサンを０．５質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００４３】
測定結果を、表１に示す。
【００４４】
（実施例８）
乳化剤として、ＨＬＢ２０であるオレイン酸カリウムを０．０２質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００４５】
測定結果を、表１に示す。
【００４６】
（比較例１）
乳化剤を全く添加しない以外は実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００４７】
測定結果を、表１に示す。
【００４８】
（比較例２）
シリコーンオイルと乳化剤を全く添加しない以外は実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００４９】
測定結果を、表１に示す。
【００５０】
（比較例３）
乳化剤として、ＨＬＢ１であるオレイン酸を０．０２質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００５１】
測定結果を、表１に示す。
【００５２】
（比較例４）
シリコーンオイルとして、ポリジメチルシロキサンを１．０質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００５３】
測定結果を、表１に示す。
【００５４】
（比較例５）
乳化剤として、ＨＬＢ１４であるグリセリンエステル５を０．０２質量％添加し、シリコーンオイルとして、ポリジメチルシロキサンを０．０００５質量％添加した以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣを得た。
【００５５】
測定結果を、表１に示す。
【００５６】
【表１】

【００５７】
実施例２および比較例１において、耐炭酸化指数は十分な性能を有する。しかし、比較例１では、吸水性が不適である。このように、比較例１と比して、シリコーンオイルをエマルジョン化した本発明の実施例２においては、耐炭酸化性が向上するとともに、吸水性も向上した。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ＡＬＣの劣化の一つである炭酸化現象に対して耐炭酸化性に優れるため、耐劣化・耐久性に優れ、かつ吸水性にも富むため、寒冷地での凍害の危険性も少ないＡＬＣを提供することができる。

Claims

粉末状の珪酸質原料および石灰質原料からなる主原料のスラリーに、該主原料に対して０．０１〜０．５質量％のシリコーンオイルと共に、ＨＬＢが１０〜２０である乳化剤を添加し、該シリコーンオイルをエマルジョン化し、得られたスラリーを発泡させ、半硬化させ、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生を行うことを特徴とする耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記シリコーンオイルおよび乳化剤を、予め混合して、エマルジョン化し、前記主原料のスラリーに添加することを特徴とする請求項１に記載の耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記乳化剤を、前記シリコーンオイルに対して、１：０．０４〜２となる割合で添加する請求項１または２に記載の耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリートの製造方法。
請求項１〜３の何れかに記載された製造方法を用いて得られた耐炭酸化性に優れた軽量気泡コンクリート。