JP6462981B2 - ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 - Google Patents
ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6462981B2 JP6462981B2 JP2013272648A JP2013272648A JP6462981B2 JP 6462981 B2 JP6462981 B2 JP 6462981B2 JP 2013272648 A JP2013272648 A JP 2013272648A JP 2013272648 A JP2013272648 A JP 2013272648A JP 6462981 B2 JP6462981 B2 JP 6462981B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydraulic composition
- fibers
- fiber
- group
- calcium silicate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 40
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 title claims description 37
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 title claims description 37
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 104
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 95
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 73
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 37
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 34
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 22
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 20
- 229910001720 Åkermanite Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 15
- MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P pentacalcium;dioxido(oxo)silane;hydron;tetrahydrate Chemical compound [H+].[H+].O.O.O.O.[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 15
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 15
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 claims description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 7
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 6
- 241001579678 Panthea coenobita Species 0.000 claims description 5
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910002026 crystalline silica Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910019064 Mg-Si Inorganic materials 0.000 description 23
- 229910019406 Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical class O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 4
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021489 α-quartz Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017639 MgSi Inorganic materials 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 239000011372 high-strength concrete Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000021962 pH elevation Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
石灰質材料を含む成形体には、圧縮強度、耐衝撃性などの向上を目的として、補強繊維が含まれることが一般的である。
成型体中に結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成させる方法としては、(1)原料スラリーを型枠内に流し込み成形するか、加圧脱水成形するか、或いは、抄造成形することにより成形体を得た後、型枠内で、又は、脱型した成形体を、飽和水蒸気圧下でオートクレーブ養生する方法、(2)予め撹拌式オートクレーブ中に原料スラリーを投入し、加熱攪拌してスラリー中に結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成させる方法などがある。(2)の方法では、結晶性のケイ酸カルシウム水和物が生成したスラリーを型枠に流し込み、その後、加圧脱水して成形体を得る。
(2)の方法をとる場合には、スラリー中に耐アルカリ性ガラス繊維などを補強繊維として加えている場合も多い。
補強繊維としては、180℃程度の温度で繊維形状を維持するため、耐熱性に優れた繊維を使用する必要がある。耐熱性補強繊維にとして、従来、アスベストが使用されていたが、安全性の問題から現在では使用が中止され、代わって、炭素繊維、アラミド繊維などが使用されている。いずれの補強繊維も耐熱性には優れるものの、高価であるため、補強繊維として、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの汎用で安価な合成繊維の使用が望まれている。しかしながら、加熱条件を考慮すれば、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン維、ビニロン繊維などでは、180℃程度のオートクレーブ処理により溶融してしまい、期待される補強効果を得ることができないのが現状である。
一方、ALCなどの成形体の製造に適する技術として、汎用の合成繊維が溶融しない温度条件において、結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成させる目的で、セメントなどの石灰質材料に対して、ケイ酸質材料としてのγ−Ca2SiO4を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、特許文献2に記載の方法により得られたケイ酸カルシウム水和物を含む成形体は、脱型強度の点でなお改良の余地があり、さらに組織が緻密化された成形体を、一般に用いられるポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維などの有機繊維を溶融しない温度条件で得る方法が切望されているのが現状である。
本発明の他の課題は、前記本発明の成形性の製造方法により得られた、緻密化された組織を有するケイ酸カルシウム水和物含有成形体を提供することにある。
即ち、本発明の構成は以下に示すとおりである。
<1> 石灰質材料と、ケイ酸質材料と、モンチセライト(CaO・MgO・SiO2)、アケルマナイト(2CaO・MgO・2SiO2)及びメルビナイト(3CaO・MgO・2SiO2)からなる群より選択される少なくとも1種と、を含有し、前記石灰質材料とモンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種との総量を100質量部としたとき、モンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種の含有率が10質量部〜90質量部である水硬性組成物を調製する工程、及び、調製された水硬性組成物を型枠に流し込み、型枠ごと、又は、脱型した成形体を、温度110℃〜170℃のオートクレーブ内で加熱して、水硬性組成物内に結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成させる工程、を含む、ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法。
<2> 前記水硬性組成物が、さらに有機繊維を含有する、<1>に記載の成形体の製造方法。
<3> 前記有機繊維が、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維からなる群より選択された少なくとも1種の有機繊維である、<2>に記載の成形体の製造方法。
<4> 前記有機繊維の水硬性組成物に対する含有量が0.1容量%〜10容量%である、<2>又は<3>に記載の成形体の製造方法。
<5> 前記水硬性組成物内において生成した結晶性のケイ酸カルシウム水和物がトバモライトである<1>〜<4>のいずれか1項に記載の成形体の製造方法。
<6> 石灰質材料と、ケイ酸質材料と、モンチセライト(CaO・MgO・SiO 2 )、アケルマナイト(2CaO・MgO・2SiO 2 )及びメルビナイト(3CaO・MgO・2SiO 2 )からなる群より選択される少なくとも1種と、を含有し、前記石灰質材料とモンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種との総量を100質量部としたとき、モンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種の含有率が10質量部〜90質量部である水硬性組成物の硬化物であり、結晶性のケイ酸カルシウム水和物を含有する、オートクレーブ軽量気泡コンクリートである成形体。
<7> 前記水硬性組成物がさらにポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維からなる群より選択された少なくとも1種の有機繊維を補強繊維として含み、前記有機繊維が溶融しない状態で含まれる、<6>に記載の成形体。
また、本発明によれば、緻密化された組織を有するケイ酸カルシウム水和物含有成形体を提供することができる。
なお、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
従来使用されていたシリカフュームなどの無定形シリカは、100℃以下の低温においても、ケイ素質材料中のSiO2が溶解し、低温においてもケイ酸カルシウム水和物が生成するものの、100℃以下で一端生成した結晶性の低いケイ酸カルシウム水和物が、それ以上高い温度においても溶解度を支配するために、緻密で高強度の成形体を形成するために有用な結晶性のケイ酸カルシウム水和物を得ることが困難であった。本発明の成形体の製造方法では、常温では水和特性は示さず、α−石英に比較して、低温条件における溶解性が高いCa−Mg−Si含有材料を用いることで、従来のオートクレーブによる水熱条件に比較して、より低温でCa−Mg−Si含有材料が溶融して系中にSiO2が供給されることで、緻密な構造を有する結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成しうるものと推定される。
このため、本発明の製造方法によれば、有機繊維が形状を保持しうる温度条件下で、石灰質材料を含む成形体内に緻密な結晶性のケイ酸カルシウム水和物が生成され、得られた成形体は十分な強度を発現し、且つ、補強繊維として、ポリエステル繊維など、特段の耐熱性を有しない有機繊維を使用することが可能となったものである。
<石灰質材料と、ケイ酸質材料と、モンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種とを含有する水硬性組成物を調製する工程>
本工程では、まず、石灰質材料とケイ素質材料と、以下に詳述するケイ酸質材料とを含有する水硬性組成物を調製する。
本発明に用いられる石灰質材料は、石灰質を含有する材料であれば特に制限はなく、公知のセメント材料はいずれも用いることができる。また、酸化カルシウム、水酸化カルシウムなどを石灰質材料として用いることもできる。
本発明においては、成形後にオートクレーブによる養生を行うため、自硬性の材料であるセメント材料が好ましく、セメント材料としては、一般に用いられるポルトランドセメントが挙げられ、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩セメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色セメント、エコセメントなどから選ばれる少なくとも1種を好適に使用できる。
また、セメント以外の成分を含む材料、例えば、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどをポルトランドセメントに混合してなる混合セメントである高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントから選ばれる材料も本発明の製造方法における石灰質材料として好適に使用できる。
石灰質材料は、水硬性組成物に1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明における水硬性組成物に用いうるケイ酸質材料は、α−石英を主成分とする材料であればいずれも本発明に使用しうる。例えば、α−石英を主成分とするケイ石微粉末、産業副産物として入手可能なシリカフューム、フライアッシュ、及び、ケイ酸質成分、ミネラル等を含む籾殻灰などが好適なものとして挙げられる。
ケイ酸質材料は、水硬性組成物に1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
石灰質材料とケイ酸質材料との混合比率は特に限定されるものではないが、セメント系材料等の石灰質材料10質量部〜90質量部に対してケイ酸質材料90質量部〜10質量部の比率の範囲で用いることができる。好ましくは、石灰質材料40質量部〜50質量部に対して、ケイ酸質材料60質量部〜50質量部の範囲である。
本発明における水硬性組成物は、モンチセライト(CaO・MgO・SiO2)、アケルマナイト(2CaO・MgO・2SiO2)、及びメルビナイト(3CaO・MgO・2SiO2)からなる群より選択される少なくとも1種(Ca−Mg−Si含有材料)を含有する。
Ca−Mg−Si含有材料は、合成により入手可能である。合成方法の一例を挙げれば、出発材料として、炭酸カルシウム(CaCO3)、二酸化ケイ素(SiO2)、及び酸化マグネシウム(MgO)を用い、所定のモル比となるように原料をそれぞれ混合した後、モンチセライトは1450℃、アケルマナイト及びメルビナイトは1420℃で2時間焼成することにより合成可能となる。その際、昇温速度は30分で所定の温度となるように調製することが好ましい。
また、Ca−Mg−Si含有材料は、産業副産物である製鋼スラグから容易に得ることができる。
Ca−Mg−Si含有材料は、水硬性組成物中に1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
石灰質材料とCa−Mg−Si含有材料との混合物の総量を100質量部としたとき、該混合物の総量に対してCa−Mg−Si含有材料を10質量部〜90質量部の範囲で含有することが好ましく、20質量部〜80質量部の範囲で含有することがより好ましく、さらに好ましくは、20質量部〜60質量部の範囲である。以下、石灰質材料とCa−Mg−Si含有材料との混合物の総含有量を「石灰質系材料総量」と称することがある。
Ca−Mg−Si含有材料の含有量は、石灰質系材料総量とケイ酸質材料との含有比率に応じて適宜選択されるが、例えば、石灰質系材料総量とケイ酸質材料との比率(質量比)が1:1の場合には、石灰質系材料総量を100質量部としたとき、その10質量部〜90質量部をCa−Mg−Si含有材料とすることが好ましく、10質量部〜80質量部とすることがより好ましく、20質量部〜70質量部とすることが特に好ましい。
既述の石灰質材料、ケイ酸質材料、Ca−Mg−Si含有材料、及び水を混合して水硬性組成物を調製することができる。
水硬性組成物の水と粉体との比率(以下、水/粉体比と称する)は、通常、0.2〜0.9程度から選ばれる。ここで、粉体とは、石灰質材料、ケイ酸質材料、及びCa−Mg−Si含有材料を指し、水硬性組成物に所望により含まれる骨材などは、水/粉体比における粉体には包含されない。
水硬性組成物の調製は、上記粉体、水、及び以下に述べる、所望により併用する添加剤を混合することにより行なわれ、混合は公知のミキサーなどを用いて行なうことができる。
本発明における水硬性組成物は、目的に応じて、例えば、化学混和剤、減水剤、増粘剤等の混和剤を適宜含有してもよい。また、硬化促進材、反応調整剤、遅延剤等を使用してもよい。
成形体を形成するための水硬性組成物においては、水、石灰質材料、ケイ酸質材料、Ca−Mg−Si含有材料、化学混和剤などの各種添加剤の配合量を適宜調整することで得られる成形体の強度や物性を調整することもできる。
成形体の強度、靱性を向上させるため、水硬性組成物は補強繊維を含有してもよい。
補強繊維としては、一般には、繊維の直径が1mm以下の補強材を指し、金網、鉄筋などの補強材とは区別されている。
補強繊維には特に制限はなく、本発明に使用しうる補強繊維としては、例えば、スチール繊維等の金属繊維、各種の繊維状の軽量骨材、セラミックス繊維、炭素繊維等の無機繊維、耐熱性のアラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等の有機繊維等が挙げられる。なかでも、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等が好ましく、経済性 及び靱性がより向上し、さらに、パネル等の成形体とした場合の釘打ち性が改良されるという観点からは、ポリプロピレン繊維、及びポリエチレン繊維が好ましい。
本発明においては、後述するように、オートクレーブ内での処理が、温度110℃〜170℃という温度条件にて行なわれるために、通常のオートクレーブ処理においては使用が困難であったポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維から選ばれる有機繊維を用いた場合でも、オートクレーブ養生により当該有機繊維の形状が保持される。このため、特に耐熱性を有しないポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維から選ばれる有機繊維を補強繊維として用いることができ、軽量で靱性に優れた成形体を安価に得ることができるのも本発明の特徴の一つである。
補強繊維の形状、サイズは、必要に応じて適宜選択されるが、一般的には、例えば、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維のような有機繊維の場合、直径:数μm〜数百μm、長さ:5mm〜50mm程度であり、無機繊維の場合には、直径:5μm〜20μm、長さ:20mm〜40mm程度である、短繊維が用いられる。
補強繊維としては、上記短繊維のみならず、パネルなどの薄板状の成形体を製造する場合には、補強繊維として、連続繊維を使用してもよい。
水硬性組成物に用いられる補強繊維については、魚本健人、「コンクリート工学」Vol.26、No.4、pp37−42(1988年)、小林一輔著:「繊維補強コンクリート― 特性と応用―」オーム社、1981年.6月刊、等に詳細に記載されており、これら文献に記載される補強繊維もまた、本発明の製造方法に目的に応じて使用し得る。
発泡剤としては、金属アルミニウム、界面活性剤などが挙げられる。発泡剤の水硬性組成物における含有量は、ALCの使用目的に応じて、一般的な水硬性組成物に使用される範囲内で適宜調整することができる。
例えば、発泡剤として金属アルミニウム粉末を用い場合、金属アルミニウムは石灰質材料中のCa(OH)2と反応して水素ガスを発生させ、成形体内に気泡を内包させることにより、成形体を軽量化することができる。
前工程により調製された水硬性組成物により成形体を作製する。成形体の作製は常法により行われ、特に制限はない。
例えば、水硬性組成物をプレス成形するか、水硬性組成物を型枠に流し込み、型枠ごと、次工程であるオートクレーブ処理を行うか、又は、型枠から脱型した成形体をオートクレーブ処理してもよい。
オートクレーブ処理は、飽和水蒸気圧下で、温度110℃〜170℃のオートクレーブ内で加熱することにより行われる水熱処理であり、この工程において、水硬性組成物を用いて形成された成形体内に結晶性のケイ酸カルシウム水和物であるトバモライトが生成される。
オートクレーブ処理における加熱温度は、110℃〜170℃であり、110℃〜160℃が好ましく、140℃〜150℃がより好ましい。また、加熱時間は、好ましくは4時間以上であり、加熱時間の上限には特に制限はなく、加熱時間をより長くすること、例えば24時間以上とすることが効果の観点からはより好ましいが、実際の製造工程及び生産効率などを考慮すると8時間前後が最も好ましい。
なお、オートクレーブ処理に先だって、さらに、水硬性組成物を用いて形成された成形体を、40℃〜80℃程度で蒸気養生を行う工程を実施してもよい。
前記本発明の製造方法により得られた、本発明の成形体は、結晶性のケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体である。
本発明の成形体は、水硬性組成物に含まれたCa−Mg−SiO2含有材料の機能により、補強繊維として有機繊維を用いた場合においても、該有機繊維を溶融させない温度条件のオートクレーブ養生を適用でき、結晶性のケイ酸カルシウム水和物を有することから、緻密な組成を有することになり、強度に優れた成形体となる。
本発明の成形体は、水硬性組成物に更に補強繊維として有機繊維を含む場合であっても、オートクレーブ養生後に、有機繊維がその形状を保持するために、強度のみならず、靱性にも優れた成形体となるために、本発明の成形体は、パネルなどの成形体のみならず、オートクレーブ軽量気泡コンクリート(ALC)など、種々の用途に応用することができる。
(水硬性組成物)
以下の処方で水硬性組成物(セメント組成物)を調製した。
材料としては、石灰質材料としてポルトランドセメント(研究用ポルトランドセメント、以下、「OPC」と称することがある)を、ケイ酸質材料としてケイ石微粉末(主成分:α−石英、粉末度ブレーン(Blaine)比表面積 3300cm2・g−1)、Ca−Mg−Si含有材料としてアケルマナイト(粉末度ブレーン比表面積3000cm2・g−1)を、それぞれ用いた。
使用した各材料の物性などを下記表1に示す。
このとき、下記表2に示すように、OPC(全粉体中0.5)の一部を、Ca−Mg−Si含有材料により置き換えて水硬性組成物を調製した。置き換える比率(質量比)は、10質量部から40質量部までとした。
また、OPCをCa−Mg−Si含有材料により置き換えなかった水硬性組成物を比較例1とした。
この水硬性組成物を鋼製型枠により、サイズ:2cm×2cm×13cmの直方体に成形し、成形体を20℃で24時間蒸気養生を行った。次に、成形体をオートクレーブ処理した。オートクレーブ処理による水熱養生(オートクレーブ養生)は、温度150℃で8時間実施した。
得られた成形体を、デシケータ内で20℃、RH11%の環境下において恒量となるまで乾燥を行った。
その後、成形体を90μm以下に粉砕し、粉末X線回折法(以下、XRDとも称する)により、反応生成物であるトバモライトの同定を行った。
X線源はCu−Kα、管電圧40kV、管電流30mAとして、5°〜70°の範囲を走査速度0.2°/minにて分析を行った。また、浸漬試験終了後のトバモライトの同定は、走査速度0.2°/minにて、トバモライト(002)面ピーク強度を用いた
ピーク面積は、アルミナを内部標準として、トバモライトの002面のピーク面積を求めた。
図1に示すように、アケルマナイトを含有する成形体は、比較例1で得た成形体に比べて、トバモライトの生成量が向上していることがわかる。その結果、実施例1−1〜1−4で得た成形体は、強度に優れたものとなる。
実施例1−1〜1−4で成形体の作製に用いた水硬性組成物に対し、それぞれ長さ30mmの市販のコンクリート補強用ポリプロピレン繊維(φ0.6 mm 長さ30 mm、密度0.91 g/cm3、引張強度0.47 GPa、弾性係数15 GPa)を、単位体積あたり1容量%含有させ、十分に混合して、補強繊維入りの水硬性材料を調製する。得られた補強繊維入り水硬性組成物を用いた以外は、実施例1−1〜1−4と同様の条件で成形体を形成し、実施例1−1〜1−4と同様にしてオートクレーブ養生を8時間実施して、実施例2−1〜2−4の成形体を得る。
目視での観察によれば、いずれの成形体においても、折れた断面にポリプロピレン繊維が確認された。
このことから、アケルマナイトの置き換え率に拘わらず、実施例2−1〜2−4の成形体においては、ポリプロピレン繊維の残存が確認され、本発明の成形体の製造方法によれば、ポリプロピレン繊維を補強繊維として用いた場合であっても、オートクレーブ養生後においても繊維の形状が維持されることがわかる。このことから、本発明の製造方法により得られた補強繊維として有機繊維を含む成形体は、補強繊維の形状が維持され、強度のみならず靱性にも優れた形成体となることがわかる。
得られた比較例2の成形体を、実施例2−1と同様にして冷却し、折ったところ、折れた断面にはポリプロピレン繊維の存在は目視によっては認められず、オートクレーブ養生において補強繊維の形状が保持されなかったものと推定される。
Claims (7)
- 石灰質材料と、ケイ酸質材料と、モンチセライト(CaO・MgO・SiO2)、アケルマナイト(2CaO・MgO・2SiO2)及びメルビナイト(3CaO・MgO・2SiO2)からなる群より選択される少なくとも1種と、を含有し、前記石灰質材料とモンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種との総量を100質量部としたとき、モンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種の含有率が10質量部〜90質量部である水硬性組成物を調製する工程、及び、
調製された水硬性組成物を型枠に流し込み、型枠ごと、又は、脱型した成形体を、温度110℃〜170℃のオートクレーブ内で加熱して、水硬性組成物内に結晶性のケイ酸カルシウム水和物を生成させる工程、
を含む、ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法。 - 前記水硬性組成物が、さらに有機繊維を含有する、請求項1に記載の成形体の製造方法。
- 前記有機繊維が、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維からなる群より選択された少なくとも1種の有機繊維である、請求項2に記載の成形体の製造方法。
- 前記有機繊維の水硬性組成物に対する含有量が0.1容量%〜10容量%である、請求項2又は請求項3に記載の成形体の製造方法。
- 前記水硬性組成物内において生成した結晶性のケイ酸カルシウム水和物がトバモライトである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の成形体の製造方法。
- 石灰質材料と、ケイ酸質材料と、モンチセライト(CaO・MgO・SiO 2 )、アケルマナイト(2CaO・MgO・2SiO 2 )及びメルビナイト(3CaO・MgO・2SiO 2 )からなる群より選択される少なくとも1種と、を含有し、前記石灰質材料とモンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種との総量を100質量部としたとき、モンチセライト、アケルマナイト、及びメルビナイトからなる群より選択される少なくとも1種の含有率が10質量部〜90質量部である水硬性組成物の硬化物であり、結晶性のケイ酸カルシウム水和物を含有する、オートクレーブ軽量気泡コンクリートである成形体。
- 前記水硬性組成物がさらにポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維及びビニロン繊維からなる群より選択された少なくとも1種の有機繊維を補強繊維として含み、前記有機繊維が溶融しない状態で含まれる、請求項6に記載の成形体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013272648A JP6462981B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013272648A JP6462981B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015127271A JP2015127271A (ja) | 2015-07-09 |
JP6462981B2 true JP6462981B2 (ja) | 2019-01-30 |
Family
ID=53837465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013272648A Active JP6462981B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6462981B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07291707A (ja) * | 1994-04-19 | 1995-11-07 | Kubota Corp | 繊維補強セメント板材の製造方法 |
JP2000247721A (ja) * | 1999-03-02 | 2000-09-12 | Nichias Corp | 繊維補強セメント板の製造法 |
JP4033681B2 (ja) * | 2002-01-29 | 2008-01-16 | 電気化学工業株式会社 | セメント硬化体の製造方法及びそのセメント硬化体 |
JP3844457B2 (ja) * | 2002-07-19 | 2006-11-15 | 電気化学工業株式会社 | セメント混和材及びセメント組成物 |
JP4821003B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2011-11-24 | 国立大学法人東京工業大学 | ケイ酸カルシウムの製造方法 |
-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013272648A patent/JP6462981B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015127271A (ja) | 2015-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9919974B2 (en) | High-strength geopolymer composite cellular concrete | |
JP4615683B2 (ja) | 繊維強化セメント成形体およびその製法 | |
Sophia et al. | Synergistic effect of mineral admixture and bio-carbonate fillers on the physico-mechanical properties of gypsum plaster | |
KR101432750B1 (ko) | 석탄재를 이용한 모르타르 또는 콘크리트 조성물 및 그의 용도 | |
JPH0157070B2 (ja) | ||
JP2006104013A (ja) | 超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物、及び超速硬グラウトモルタル | |
KR101143434B1 (ko) | 균열저감재 조성물 및 이를 포함하는 모르타르 조성물과 콘크리트 조성물 | |
JP4821003B2 (ja) | ケイ酸カルシウムの製造方法 | |
JP5496755B2 (ja) | バラスト道床のコンクリート道床化工法 | |
RU2387623C2 (ru) | Сырьевая смесь для получения пористого, огнеупорного, теплоизоляционного материала | |
JP6462981B2 (ja) | ケイ酸カルシウム水和物を含有する成形体の製造方法及び成形体 | |
US9957197B1 (en) | Porous geopolymers | |
KR20110109286A (ko) | 고강도 콘크리트용 원료를 이용한 경량 기포 콘크리트 및 그 제조방법 | |
JP2007217208A (ja) | ゾノトライト系珪酸カルシウム水和物多孔質成形体の製造方法 | |
KR101117780B1 (ko) | 시멘트 킬른 바이패스 더스트를 이용한 다공성 규산칼슘 경화체 제조방법 | |
KR20110077395A (ko) | 초고강도 콘크리트 조성물 및 이를 사용한 초고강도 콘크리트 제조방법 | |
JP3158657B2 (ja) | 低収縮軽量コンクリートの製造方法 | |
KR100857510B1 (ko) | 내화성을 확보한 고강도 콘크리트용 인공 골재 및 그 제조방법 | |
Tounchuen et al. | Characteristics of automotive glass waste-containing gypsum bodies made from used plaster mould | |
JP4179789B2 (ja) | 石膏系無機硬化体及びその製造法 | |
Păunescu et al. | NONCONVENTIONAL NEW GENERATION OF ENVIRONMENTAL FRIENDLY AND ECONOMIC BUILDING MATERIALS: AERATED CONCRETE. | |
JP4659475B2 (ja) | ケイ酸カルシウム系成形体 | |
JP5523170B2 (ja) | 蒸気養生薄肉製品用速硬性セメント組成物 | |
JPH1160346A (ja) | 軽量ブロック | |
KR20180046940A (ko) | Pp 섬유 혼합형 단열소재 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160908 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170926 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181228 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6462981 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |