JPH01146705A - 繊維強化セメント硬化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、合成繊維を補強材として用い、成形時に繊維
とその材料の分離を引き起こすことなく、しかも硬化後
短期及び長期にわたって高強度を発揮する繊維強化セメ
ント硬化体の製造方法に関する。

（従来の技術） セメント硬化体には、成形時における成形性を良くする
と共に硬化後の機械的強度を向上させるために、補強材
として石綿が混入されているが、近年石綿を使用するこ
とによる健康上の問題が指摘されてきた。このため、石
綿に代わる補強材として各種の合成繊維が利用されてい
る。

このような合成繊維を利用した繊維強化セメント硬化体
を得る方法として、例えば特公昭５８−２１３６６号公
報には、セメント無機質充填材と合成繊維を配合し、こ
れにセメント１００重量部に対し１５〜３０重量部の水
を加え、これを鋭利な突起を有するニーグー、加圧ニー
グー、パルパーのような混練時に繊維表面に傷を付は易
い混練機を用いて混合した後、成形体として賦形に必要
な水を追加し、これをプレスにより賦形し成形体とする
技術が開示されている。

ところが、補強材として合成繊維を用いた場合は、その
分散性が石綿はど良好ではなく、繊維同志が交絡してフ
ァイバーボールを形成し易く、−旦形成されたファイバ
ーボールは容易に解繊されず、そのままの形状でセメン
トマトリックス中に留まり、繊維が均一に分散されない
傾向にある。その結果、得られた成形体の充分な強度が
得られないという問題がある。

また、合成繊維の混練時に繊維に無数の傷や截断が生じ
、繊維自体の強度が低下し、それによる成形体の強度低
下という問題がある。

また、水３０重量部以上を含む混合物をプレス機の型内
で押圧賦形する場合、賦形完了前に型内で水分の分離が
生じ、混練物が部分的に流動不良となり完全な賦形が行
われなかったり、賦形が行われても成形体の強度が不均
一となったりする傾向がある。

このため、成形の初期段階で原料が型内を流動するとき
に、繊維と無機粉体と水とのスラリー状混合物が分離し
てしまわないことが必要である。この点を改善するため
、無機充填材として高比表面積、球状を備えた粉体を用
いた場合、スラリー状混合物の分離防止、良流動性を与
えるので有用である。しかしながら、無機充填材として
複雑な形状を持った骨材、例えば珪砂粉等の固い骨材の
含有量を減じ、高比表面積、球状を備えた粉体を多くし
た場合、硬化体に亀裂が入りやすく、その亀裂の伸展速
度が複雑な形状をもつ骨材を多く混合した場合よりも早
くなり、分裂し易くなり、強度低下を引き起こすという
問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題点を解決するものであり、その目
的とするところは、合成繊維を補強材として、用い、成
形時に繊維とその他の材料の分離を引き起こすことなく
、しかも硬化後短期及び長期にわたって高強度を発揮す
る繊維強化セメント硬化体の製造方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の繊維強化セメント硬化体の製造方法は、
水３０重量部以上に、水溶性高分子物質０．１重量部以
上を溶解した水溶性または溶解しつつある水溶液に、そ
の中の１種類が形状が、球状でありかつ多孔性で高い比
表面積を有する非晶質焼成粘土微粒子である無機充填剤
２種類以上を２００重量部以下加えて混合し、これに合
成繊維０．３〜７重量部を加えて揺動混合を行う第１の
工程と、第１の工程で得られた混合物にセメント１００
重量部を加えて、さらに揺動混合する第２の工程と、第
２の工程で得られた混合物を開閉自在な型内に入れ、０
．　３Ｍ／秒以上の速度で押圧し賦形する第３の工程と
からなることを特徴とし、それにより本発明の目的が達
成される。

しかして、本発明において使用する水溶性高分子物質と
しては、メチルセルローズ、カルボキシメチルセルロー
ズ、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロー
ズ、ポリアクリル酸等が挙げられる。

また、本発明において使用する合成繊維としては、ビニ
ロン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン等の
繊維が挙げられ、その太さは２〜４０デニール、長さは
３〜１５ｍｍのものが使用される。

本発明でいうセメントとは、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、高炉セメント等の水硬性のものを指す
。

本発明において使用する無機充填材としては、珪砂、川
砂、フライアッシュ、シリカフラワー、ゼピオライト、
ウオラストナイト、炭酸カルシュム、マイカ、非晶質焼
成粘土微粒子等が挙げられる。

その中で形状が球状でありかつ多孔性で高い比表面積を
有する非晶質焼成粘土微粒子としては、アルミノ珪酸質
のものがセメントとの反応性が高く有効であり、例えば
、カオリン粘土を焼成した焼成カオリンクレー等が挙げ
られる。

また、本発明でいう揺動混合とは、撹拌羽根を用いず円
板状の揺動盤上に可望自在のゴム製容器を取付けた装置
で、揺動盤がその傾斜方向と角度を連続的に変化させる
ことにより混合される材料が入れられたゴム製容器が変
形しながら揺動し、内容物を加速し、その速度、方向に
変化を与えてランダムな方向に飛散させて混合すること
をいう。揺動盤の動きの１サイクルは１〜３回／秒で行
われる。

本発明製造方法において、第１の工程で、まず水３０重
量部以上に水溶性高分子物質０．１重量部以上を溶解し
て水溶液または溶解しつつある水溶液にすることにより
、水に粘性を与え、その後に加える無機充填材２種類以
上の沈澱を抑えて分散性を良くすることができ、更に流
動性を付与して賦形を良くすることができるのである。

特に水に溶解し易いメチルセルローズの場合は、無機充
填材と同様に水に混合することも可能である。

このように無機充填材２種類以上が分散された粘性のあ
る水中に合成繊維を加えて揺動混合することにより、合
成繊維は傷ついたり切断されることなく均一に混合され
る。

合成繊維の添加量が０．３重量部以下では成形体の所望
の強度がが得られず、また逆に７重量部を越えると繊維
の分散性が悪くなり、且つ賦形時の流動性が悪くなる。

第２の工程では、上記第１の工程で得られた混合物にセ
メント１００重量部を加えて、さらに揺動混合すること
によりセメントの微粒子が容易に無機充填材２種類以上
と合成繊維間に分散された混合物が得られる。

なお、セメントとフライアッシュ等の珪酸成分を含んだ
非晶質シリカ微粒子の間に反応が起こり、水に不溶の微
粒子を作ることが知られているが、これは詳しくは、セ
メント鉱物と水との反応、たとえば、 ２Ｘ３Ｃ，Ｏ・　Ｓ直Ｏｔ＋　６Ｈ！０→３Ｃ，０・２
Ｓｉ　Ｏオ・３Ｈ！０＋３Ｃ，０＋３Ｃ，（ｏｎ）ｘ２
Ｘ２Ｃ，Ｏ・　Ｓｉ　Ｏｚ＋　４０２０→３Ｃ，０・２
Ｓｉ　Ｏｔ・３Ｈ！０＋３Ｃ，０＋　Ｃ，（０１１）□
の反応で生じる水酸化カルシュラムと上記非晶質シリカ
微粒子との反応であり、反応の結果水酸化カルシュラム
は消滅し、新たに珪酸カルシュラム水和物をつくるので
ある。

これは一般にボラゾン反応と呼ばれるもので、ボラゾン
反応の結果、セメント硬化体は耐久性、強度とも増大す
る。

本発明においては、無機充填材のうち１種類として加え
た、形状が球形でありかつ多孔性で高い比表面積を有す
る非晶質焼成粘土微粒子のボラゾン反応性はフライアッ
シュ等の非晶質シリカ微粒子に比べて高く、硬化後短期
及び長期における高強度化を促進することができる。

非晶質焼成粘土微粒子の添加量が５０重量部以上添加さ
れた場合、その越えた分はもはやボラゾン反応に関与せ
ず、セメント硬化体の耐久性、強度の増大に寄与しない
。

第３の工程では、この混合物を型内に入れて押圧、賦形
するのであるが、水３０重量部以上を含むため混合物か
ら水分が分離し易い状態にある。このため水分の分離が
生ずる迄に賦形を完了させる必要があり、型内の混合物
の押圧速度を０．３ＩＩＩＩＩｌ／秒以上で押圧すれば
水分が分離することなく型内金体に速やかに充満されて
完全に賦形される。

上述の工程によって得られた成形体を保形性を保つ程度
に型内で脱水した後脱型し、既知の方法で養生硬化して
使用に供する。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

実施例１ 温度２０″Ｃの水４８重量部に、メチルセルローズ０．
５重量部を溶解し、この水溶液′に、無機充填材として
フライアッシュ３５重量部及び焼成カオリン（白石カル
シュラム■製）１０重量部を加えて混合した後、これに
繊維長さ６１、太さ５デニールのビニロン繊維３重量部
を添加して、揺動混合を行った（第１工程）。

次いで、上記混合物にセメント１００重量部を加えてさ
らに揺動混合を行った（第２工程）。

最後に、揺動混合装置を反転させて混合物を取り出し、
この混合物を開閉可能な型内に入れ、０．５ｍａ／秒の
速度、６５ｋｇ／ｃｄの圧力が波状に押圧賦形すると共
に脱水し、脱水後６０°Ｃの温度、９５％の蒸気養生槽
で６〜１８時間養生し成形体を製造した。

得られた成形体の各養生時間の硬化後短期における曲げ
強さをＪＩＳ　　Ａ１４０８に準じて測定した。その結
果を第１表に示す。

実施例２ 配合、成形方法等は実施例１と同じとし、養生だけを室
外水中にかえて、成形体を製造した。

得られた成形体の各養生時間毎の硬化後長期における曲
げ強さを実施例１と同様にして測定した結果を第１表に
示す。

比較例１配合のうち、無機充填材としてフライアッシュ
４５重量部を加えた以外は実施例１とし、成形方法、養
生方法も実施例１と同様として成形体を製造した。

得られた成形体の各養生時間毎の硬化後短期における曲
げ強さを実施例１に準じて測定した結果を第１表に併せ
て示す。

比較例２ 配合、成形方法等は比較例１と同じとし、養生方法だけ
を室外水中にかえて、成形体を製造した。

得られた成形体の各養生時間毎の硬化後長期における曲
げ強さを実施例１と同様にして測定した結果を第１表に
併せて示す。

（以下余白） 第１表 （発明の効果） 本発明の製造方法は、水に水溶性高分子物質を溶解した
後または溶解の際同時に、無機充填材を加えて混合し、
この粘性のある混合物に合成繊維を加えるものであるか
ら、合成繊維はファイバーボールを形成することがなく
、その分散性が良好である。

また、合成繊維を含有する混合物は、撹拌羽根を全く用
いない揺動混合により混合するので、合成繊維は傷つい
たり切断したりすることがなく、しかも均一に分散され
高強度の成形体が得られる。

また、本発明の製造方法は、セメントに、その中の１種
類が形状が球形でありかつ多孔性で高い比表面積を有す
る焼成粘土微粒子である無機充填材２種類以上を加える
ものであるから、形状が球形でありかつ多孔性で高い比
表面積を有する非晶質焼成粘土微粒子のボラゾン反応性
が高く、硬化後短期及び長期における高強度化を促進す
ることができる。

さらに、本発明製造方法は、練り上った混合物を、０．
３ｍｍ／秒以上の速度で押圧し成形するので、型内で混
合物の水分が分離するまでに賦形を完了するさせること
ができ、混合物が充分な流動性を有するまま型内全体に
速やかに充満し、完全な賦形が行われ、均一で強度の大
なる成形体を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水３０重量部以上に、水溶性高分子物質０．１重量
   部以上を溶解した水溶性または溶解しつつある水溶液に
   、その中の１種類が形状が、球状でありかつ多孔性で高
   い比表面積を有する非晶質焼成粘土微粒子である無機充
   填材２種類以上を２００重量部以下加えて混合し、これ
   に合成繊維０．３〜７重量部を加えて揺動混合を行う第
   １の工程と、第１の工程で得られた混合物にセメント１
   ００重量部を加えて、さらに揺動混合する第２の工程と
   、第２の工程で得られた混合物を開閉自在な型内に入れ
   、０．３ｍｍ／秒以上の速度で押圧し賦形する第３の工
   程とからなることを特徴とする繊維強化セメント硬化体
   の製造方法。 ２、非晶質焼成粘土微粒子の添加量が、セメント１００
   重量部に対して、５０重量部以下である特許請求の範囲
   第１項に記載の繊維強化セメント硬化体の製造方法。