JP5882748B2

JP5882748B2 - セメント硬化体用パルプの評価方法

Info

Publication number: JP5882748B2
Application number: JP2012004490A
Authority: JP
Inventors: 堤　靖浩; 靖浩堤
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: JP2013142680A

Description

本発明は、セメント硬化体用パルプの評価方法に関するものである。

建材等に用いられるセメント硬化体には補強繊維としてパルプが使用されている。しかし、パルプにはリグニン等の有機物が含有され、この有機物がセメントの硬化を阻害するおそれがあるので、その阻害の程度をあらかじめ評価しておく必要がある。そこで、パルプの評価方法として、例えば、パルプ、セメント及び水を配合して得られたセメントスラリーを養生した後、その硬度を針侵入試験機を用いて測定し、この測定結果からパルプを評価する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０１５０１号公報

しかし、特許文献１に記載されているような従来のパルプの評価方法では、実際にセメントスラリー（セメント成形材料）を養生してセメント硬化体を製造しなければならないが、硬化の程度は養生条件にも左右されるため、パルプの評価が困難であるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、サンプルとしてセメント硬化体を製造しなくても、さらにはその材料であるセメント成形材料を製造しなくても、使用予定のパルプの適否を簡便に評価することができるセメント硬化体用パルプの評価方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るセメント硬化体用パルプの評価方法は、パルプから抽出した複数の抽出液のＣＯＤと、前記ＣＯＤに対応するパルプを配合するセメント成形材料を用いて製造された複数のセメント硬化体の曲げ物性との関係を示す検量線を作成し、製造予定のセメント硬化体のセメント成形材料における配合割合と同じになるように、使用予定のパルプを水酸化カルシウム飽和水溶液に添加して混練水を調製し、９０℃、８時間の条件で加熱処理した後の前記混練水のＣＯＤを測定し、このＣＯＤから前記検量線を用いて前記製造予定のセメント硬化体の曲げ物性を予測して、前記使用予定のパルプの適否を評価することを特徴とするものである。

前記セメント硬化体用パルプの評価方法において、前記複数の抽出液は、単一の抽出液を希釈又は濃縮してＣＯＤを異ならせたものであり、前記ＣＯＤに対応するパルプは、同種のパルプに前記複数の抽出液をそれぞれ吸着させて得られたものであることが好ましい。

本発明によれば、サンプルとしてセメント硬化体を製造しなくても、さらにはその材料であるセメント成形材料を製造しなくても、使用予定のパルプの適否を簡便に評価することができるものである。

本発明に係るセメント硬化体用パルプの評価方法に用いられる検量線の一例を示すものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係るセメント硬化体用パルプの評価方法を使用する場合には、まず検量線を作成する。この検量線は、パルプから抽出した複数の抽出液のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）と、これらのＣＯＤに対応するパルプを配合するセメント成形材料を用いて製造された複数のセメント硬化体の曲げ物性との関係を示すものである。

検量線を作成するためのパルプについて、その銘柄及び原料樹種等は特に限定されるものではない。検量線を作成するにあたっては、まずパルプ（２０〜７０ｇ）を室温（２５℃）の水酸化カルシウム飽和水溶液（２００〜２５０ｇ）に添加して混練水を調製し、この混練水を９０℃、８時間の条件で加熱処理する。これによりパルプ中の被酸化性物質（主に有機物）が混練水中に抽出される。その後、この混練水（抽出液）のＣＯＤを例えばセントラル科学株式会社製等のＣＯＤ測定器を用いて測定する。次にこの単一の抽出液を純水等で希釈又は濃縮することによって、ＣＯＤの異なる複数の抽出液を得ることができる。例えば、単一の抽出液のＣＯＤが１０００ｐｐｍである場合、純水で２倍に希釈するとＣＯＤが５００ｐｐｍの抽出液が得られ、逆に２倍に濃縮するとＣＯＤが２０００ｐｐｍの抽出液が得られる。ＣＯＤの異なる抽出液の数は、検量線の信頼性に影響を及ぼすので多いほど好ましいが、例えば３〜１０である。

次に、最初の混練水の調製に用いたパルプと同種のパルプに、上記のようにして得られたＣＯＤの異なる複数の抽出液をそれぞれ吸着させて乾燥させることによって、各ＣＯＤに対応する複数のパルプを得ることができる。つまり、これらのパルプには、もともと含有されていた被酸化性物質に加えて、抽出液のＣＯＤに対応するそれぞれ異なる量の被酸化性物質が含有されている。次に、ＣＯＤの異なるパルプごとに、パルプ（３〜８質量部）、セメント（３０〜１００質量部）、水（２０〜５０質量部）、必要に応じてその他の配合物（０〜６７質量部）を配合することによって、複数のセメント成形材料を製造する。好ましくは、セメント等の固形分１００質量部に対して水を２０〜５０質量部配合してセメント成形材料を製造する。セメントとしては、例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント等を用いることができる。その他の配合物としては、例えば、ケイ石粉、シリカフューム、フライアッシュ、ケイ砂、砕石、スクラップ材（セメント硬化体等のセメント成形品を粉砕して得られた粉体）等を用いることができる。各セメント成形材料におけるパルプ、セメント、水の配合割合は同じである。その後、これらのセメント成形材料を板状等の所定形状に成形し、１２０〜２００℃、４〜１０時間の同じ条件でオートクレーブ養生することによって、複数のセメント硬化体を製造する。そして、各セメント硬化体の曲げ物性を測定する。曲げ物性は、具体的には曲げ強度及び曲げ弾性率であり、ＪＩＳＡ５４２３（住宅屋根用化粧スレート）に基づいて、曲げ強度は曲げ応力及び断面積から測定することができ、曲げ弾性率は曲げ強度及びタワミ量から測定することができる。

そして、図１に示すように、ＣＯＤを横軸、曲げ物性（曲げ強度及び曲げ弾性率）を縦軸にとり、各セメント硬化体のデータをプロットして最小二乗法等を用いてグラフを描くことによって、信頼性の高い検量線を作成することができる。このように、本発明者は、パルプから抽出した抽出液のＣＯＤと、このパルプを含有するセメント硬化体の曲げ物性との間に強い相関関係があることを見出した。上記の検量線は、既存の銘柄及び原料樹種のパルプについて成立するものであり、一度作成しておけば何度も利用することができる。

次に、実際に使用する予定のパルプを室温（２５℃）の水酸化カルシウム飽和水溶液に添加して混練水を調製する。このとき、混練水におけるパルプの配合割合（質量比）は、実際に製造する予定のセメント硬化体のセメント成形材料における配合割合（質量比）と同じになるようにする。そして、上記の混練水を９０℃、８時間の条件で加熱処理した後にこの混練水のＣＯＤを測定する。このようにして得られたＣＯＤから、図１に示すような検量線を用いて、製造予定のセメント硬化体の曲げ物性を予測することができ、使用予定のパルプの適否を評価することができる。すなわち、曲げ物性の予測値が所望の曲げ物性を満たす場合には、使用予定のパルプは良好であり、逆に曲げ物性の予測値が所望の曲げ物性を満たさない場合には、使用予定のパルプは不良である。このように、本発明によれば、サンプル（供試体）として実際にセメント硬化体を製造しなくても、さらにはその材料であるセメント成形材料を製造しなくても、使用予定のパルプの適否を簡便に評価することができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

まず検量線を次のように作成した。検量線を作成するためのパルプとして、パルプ銘柄がウエアハウザー社製ＮＢＫＰであり、原料樹種が北米サザンパインであるものを用い、このパルプ６７ｇを室温（２５℃）の水酸化カルシウム飽和水溶液２００ｇに添加して混練水を調製し、この混練水を９０℃、８時間の条件で加熱処理した。その後、この混練水（抽出液）のＣＯＤをセントラル科学株式会社製のＣＯＤ測定器を用いて測定した。その結果、ＣＯＤは９００ｐｐｍであった。次にこの単一の抽出液を濃縮することによって、さらにＣＯＤの異なる２つの抽出液を得た。これらの抽出液のＣＯＤはそれぞれ１６００ｐｐｍ、２２００ｐｐｍであった。

次に、最初の混練水の調製に用いたパルプと同種のパルプに、上記のようにして得られたＣＯＤの異なる３つの抽出液をそれぞれ吸着させて乾燥させることによって、各ＣＯＤに対応する３つのパルプを得た。次に、ＣＯＤの異なるパルプごとに、パルプ（５質量部）、セメント（３５質量部）、水（２０質量部）、その他の配合物（ケイ石粉、シリカフューム、砕石、スクラップ材）（６０質量部）を配合することによって、３つのセメント成形材料を製造した。また、上記のパルプの代わりに、０ｐｐｍのＣＯＤに対応する漂白パルプを用いてセメント成形材料を製造した。いずれのセメント成形材料においても、セメントとしては、ポルトランドセメントを用いた。その後、これらのセメント成形材料を板状に成形し、１７０℃、８時間の同じ条件でオートクレーブ養生することによって、４つのセメント硬化体を製造した。そして、各セメント硬化体の曲げ物性（曲げ強度及び曲げ弾性率）をＪＩＳＡ５４２３（住宅屋根用化粧スレート）に基づいて測定した。

そして、ＣＯＤを横軸、曲げ物性（曲げ強度及び曲げ弾性率）を縦軸にとり、各セメント硬化体のデータをプロットして最小二乗法を用いてグラフを描くことによって、図１に示すような検量線を作成した。

次に、上記のようにして作成した検量線の信頼性を次のようにして確認した。まず表１に示すＡのパルプを室温（２５℃）の水酸化カルシウム飽和水溶液に添加して混練水を調製した。このとき、混練水におけるパルプの配合割合（質量比）は、製造予定のセメント硬化体のセメント成形材料における配合割合（質量比）と同じになるようにした。そして、上記の混練水を９０℃、８時間の条件で加熱処理した後にこの混練水のＣＯＤをセントラル科学株式会社製のＣＯＤ測定器を用いて測定した。このようにして得られたＣＯＤ（５６８ｐｐｍ）から、図１に示す検量線を用いて、製造予定のセメント硬化体の曲げ物性を予測した。その結果、曲げ強度は２４Ｎ／ｃｍ^２を超え、曲げ弾性率は１７０００Ｎ／ｃｍ^２を超えているので、使用予定のパルプは良好であると評価した。

他方、実際にセメント硬化体を製造して曲げ物性を測定したところ、測定値は予測値とほぼ同じであった。なお、セメント硬化体は、次のようにして製造した。まずＡのパルプ（５質量部）、セメント（３５質量部）、水（２０質量部）、その他の配合物（ケイ石粉、シリカフューム、砕石、スクラップ材）（６０質量部）を配合することによって、セメント成形材料を製造した。セメントとしては、ポルトランドセメントを用いた。その後、上記のセメント成形材料を板状に成形し、１７０℃、８時間の条件でオートクレーブ養生することによって、セメント硬化体を製造した。

また、表１に示すＢ〜Ｆのパルプについても、Ａのパルプと同様の結果が得られた。

このように、実際にセメント硬化体を製造しなくても、さらにはその材料であるセメント成形材料を製造しなくても、使用予定のパルプの適否を簡便に評価することができることが確認された。

Claims

パルプから抽出した複数の抽出液のＣＯＤと、前記ＣＯＤに対応するパルプを配合するセメント成形材料を用いて製造された複数のセメント硬化体の曲げ物性との関係を示す検量線を作成し、製造予定のセメント硬化体のセメント成形材料における配合割合と同じになるように、使用予定のパルプを水酸化カルシウム飽和水溶液に添加して混練水を調製し、９０℃、８時間の条件で加熱処理した後の前記混練水のＣＯＤを測定し、このＣＯＤから前記検量線を用いて前記製造予定のセメント硬化体の曲げ物性を予測して、前記使用予定のパルプの適否を評価することを特徴とするセメント硬化体用パルプの評価方法。
前記複数の抽出液は、単一の抽出液を希釈又は濃縮してＣＯＤを異ならせたものであり、前記ＣＯＤに対応するパルプは、同種のパルプに前記複数の抽出液をそれぞれ吸着させて得られたものであることを特徴とする請求項１に記載のセメント硬化体用パルプの評価方法。