JPH01172253A - 軽量気泡コンクリートの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は軽量気泡コンクリートの製造方法に関し、詳し
くは、型枠の脱型時間の短縮、導入起泡の安定化、およ
び耐ひび割れ性に優れた気泡コンクリートの製造方法に
関する。

［従来の技術］ 従来セメント材料にアルミナセメント、無機硫酸塩、凝
結時間調節剤および界面活性剤等からなるスラリーにプ
レフォーム法あるいはミックストフオーム法によって気
泡を含有させた軽量気泡コンクリートおるいは更に蒸気
養生または高温高圧蒸気養生した軽量セメント製品が知
られている。

上記のコンクリートはポストフオーム法によって製造さ
れる高温高圧蒸気養生の軽量気泡コンクリート（以下Ａ
ＬＣと略す）のような大規模な製造装置が必要でなく、
型枠を準備することで任意の形状の軽量セメント製品を
製造することが可能である。しかしながら型枠を要する
ことは反面製造工程の省力化、効率化、生産性の向上が
難しく、このため上記コンクリートでは成形から脱型に
至る時間を短縮し型枠の回転率をできるだけ高めるため
に硬化促進剤としてアルミナセメントを配合している。

凝結時間調節剤は、練り混ぜから注入、成形に至る可使
時間の調整のために、また流動性および強度発現性を良
好にする目的で配合されており、グルコン酸、クエン酸
、酒石酸、グルコン酸ソーダー、クエン酸ソーグーなど
の有機酸およびその塩類を１種または２種以上組み合わ
せて使用されている。

プレフォーム法あるいはミックストフオーム法でスラリ
ーと混合された気泡は、コンクリートの粘度が低く且つ
流動性を保持している間は気泡が逸散したり気泡同士が
合体おるいは消泡するなど好ましくない現象を呈する。

従って、起泡安定化のための各種添加剤が使用されてい
るが、気泡コンクリートを型枠に注入し、所定の仕上げ
が終了した後はできるだけ早く凝結硬化が進行すること
が理想的であり、このために硬化促進剤が使われている
。

一般にコンクリート及びセメント製品は、乾湿による寸
法変化が非常に大きく、反り、ひび割れ等の欠点を有し
ている。乾湿による寸法変化を小さくする方法としては
高温高圧蒸気養生が非常に有効であり、既存のセメント
製品の中では高温高圧養生を行った軽量気泡コンクリー
ト製品は寸法変化が最も小さい部類に属すると評価され
ている。

しかしながらこの軽量気泡コンクリートについてもパネ
ルの寸法が大型化するに連れて寸法変化の影響が顕在化
し、乾燥収縮によるひび割れ等の問題がおることが指摘
されている。また、最近では汎用ＡＬＣの諸性質を改善
するために高温高圧蒸気養生を行った気泡コンクリート
の比重を大きくしようとする方向で開発が行われており
、この場合、比重を大きくすることによって強度、吸水
率、凍結融解抵抗性等のほとんどの性能が大幅に改善さ
れるが、一方寸法度化率のみは逆に比重の増加に比例し
て大きくなり、乾燥収縮による反り、ひび割れの点で大
きな問題となっている。

°　　参考文献 ■特公昭５２−１４７２６号公報「コンクリート製品の
製造方法」 ■特公昭５３−３６４９０号公報「軽量気泡コンクリー
ト成形用急硬性セメント組成物」■特公昭５７−２９４
３０号公報「軽量セメント製品の製造方法」 ■特公昭５６−４７１４７号公報「軽量セメント製品の
製造法」 ［発明が解決しようとする問題点 （本発明の目的）］ ■凝結硬化促進 アルミナセメントおよび凝結時間調節剤は高品位の軽量
気泡コンクリートを効率よく製造するために有効な配合
物であるが、これらの素材は非常に高価格であるという
問題点を有しており、本発明は少量のアルミナセメント
および凝結時間調節剤によって軽量気泡コンクリートを
製造する経済的方法を提供しようとするものである。

■乾燥収縮低減 また、高温高圧養生によって製造する軽量気泡コンクリ
ート製品の乾燥収縮に起因する反りおよびひび割れを防
ぐ方法を提供するものである。

■気泡安定化 まだ固まらない気泡コンクリート中の気泡の安定化は高
品位のコンクリートを製造するための必須条件であり、
微細で均一に分散した気泡を得る方法についても提案す
る。

［問題点を解決するための手段］ この出願の１の発明は、半水型あるいは２水型無機硫酸
塩がＯまたは０．１０重量％以下の高炉急冷スラグ微粉
末を５〜８５重量％含有するスラグセメント９５．０〜
９８．５重量％とアルミナセメント１．５〜５．０［ｉ
ｔ％からなるセメント材料に水、減水剤を加えてスラリ
ーとし、このスラリーに発泡器により起泡剤を発泡させ
た微縮空気泡を混合し、成形、養生することを特徴とす
る軽量気泡コンクリートの製造方法に関する。

更に、この出願の２の発明は、半水型あるいは２水型無
機硫酸塩がＯまたは０．１０重旧％以下の高炉急冷スラ
グ微粉末を５〜８５重量％含有するスラグセメント１５
．０〜８８．５重量％、アルミナセメント１．５〜５．
０重量％およびシリカ粉１０〜８０重量％からなるセメ
ント材料に、水、減水剤を加えてスラリーとし、このス
ラリーに発泡器により起泡剤を発泡させた微縮空気泡を
混合し、養生することを特徴とする軽量気泡コンクリー
トのＷａ造方法に関する。

■凝結硬化促進 アルミナセメントとセメントとを混合使用する場合、既
往の研究報告「窯業協会誌ヱ旦（企）７（１９７０）Ｊ
で記載されているようにアルミナセメントの割合が５重
量％以下のように少ない場合には瞬結あるいは凝結の始
発は早いが終結は遅れるという凝結性状を呈するため、
軽量気泡コンクリート製品を製造するために少量のアル
ミナセメントを硬化促進剤として添加することはコンク
リートの取扱を非常に困難にする。

経済性の面からはアルミナセメントの量を出来るだけ少
なくすることが要求されている。本発明者らは各種セメ
ントとアルミナセメントとの相互作用を鋭意研究した結
果、無機硫酸塩の量を調整したスラグセメントおよびシ
リカ粉に凝結時間調節剤としてのクエン酸ソーダーを配
合した組成物は少量のアルミナセメントおよび少量の凝
結時間調節剤によって目的とする凝結硬化時間が得られ
、微細かつ均一に分散した気泡分布と強度その他の物性
に優れた軽量気泡コンクリートが製造されることが分か
った。

本発明において用いるスラグセメントのベースセメント
は自ら水和硬化物を生成すると共に以下に述べる高炉急
冷スラグ微粉末の潜在水硬性を発現させる刺激剤にもな
るもので、粒径１００μｍ以下の含有量が９５重量％以
上で平均粒径が１０〜２０μｍのものが好ましい。この
ベースセメントの種類としてはポルトランドセメント（
Ｊ　ｌ５Ｒ５２１０）、高炉セメント（ＪＩＳ　　Ｒ５
２１１）、シリカセメント（ＪｒＳ　　Ｒ５２１２）、
フライアッシュセメント（ＪＩＳ　　Ｒ５２１３）など
が使用できる。

本発明のスラグセメントに用いる高炉急冷スラグ微粉末
は通常の高炉操業において得られた急冷スラグを微粉砕
、分級して得られたもので、粒径１００μｍ以下を９５
重量％以上含有し、平均粒径が２〜２０μｍのものであ
る。

スラグセメントの量的割合については、ベースセメント
に対し高炉急冷スラグ微粉末を８５重量％以下用いるも
のとする。高炉急冷スラグ微粉末が８５重量％より多く
なると強度発現性が十分でなくなる。

最近コンクリート混和材用として無機硫酸塩を配した高
炉急冷スラグ微粉末が使用されるようになっているが、
無機硫酸塩の種類が半水および２水型の場合は凝結が遅
れるのでこれらの無機硫酸塩添加量が零もしくは出来る
だけ少ない方が軽量気泡コンクリートを製造する上で好
都合でおる。

シリカ粉・とじては、けい石粉、火山灰、けい酸質白土
、けい藻土、フライアッシュ、シリカフニームなどが使
用できる。シリカ粉の配合量は常圧蒸気養生および高温
高圧蒸気養生の条件によっても異なるが１０〜８０重量
％が好ましく、この範囲をはずれるとスラグセメントお
よびアルミナセメントの配合量を少なくできなくなると
ともに、高温高圧蒸、気養生を行う場合の強度発現性が
十分でなくなる。

凝結時間調節剤としては、グルコン酸、クエン酸、酒石
酸、グルコン酸ソーダー、クエン酸ソーグーなどの有機
酸およびその塩類の一種または二種以上を組み合わせて
使用でき、アルミナセメントおよびスラグセメントの合
計に対する配合量は０．１〜５重量％が好ましい。本発
明の場合、アルミナセメントの配合量が少ないので、高
価な凝結時間調節剤の量が自ずと少量で済むという特徴
がある。

■乾燥収縮低減 高温高圧蒸気養生を行う軽量気泡コンクリート製品の乾
燥収縮低減およびケミカルプレストレスの導入のために
硬焼マグネシアクリンカ−粉あるいは硬焼ドロマイトク
リンカ−粉を配合する。

市販の膨張性セメント混和材として硫酸カルシュームア
ルミネート系および石灰系などが知られているが、これ
らは常圧養生下で使用するものであって高温高圧蒸気養
生が終了するまでは強度の著しく低い本発明のような軽
量気泡コンクリートに適用すると、コンクリートが硬化
後高温高圧蒸気養生に至るまでの常圧養生下で水和膨張
し、ひび割れ、強度低下等の逆効果を及ぼす。

本発明は１６００℃以上で焼成された硬焼マグネシアお
よび硬焼ドロマイトを使用することにより前記欠点を解
決したものである。なお、ここで硬焼ドロマイトとは主
成分がマグネシアとカルシアの合成品で具体的には商品
名ＵＳＭＤ−７０９るいはＵ−５０（いずれも宇部化学
社製）などがある。

すなわちこれらの混和材は常圧養生時にはほとんど水和
膨張せず、高温高圧蒸気養生時にのみ水和膨張し、しか
もほぼ完全に水和してその水和物は長期安定性を有して
いる。高温高圧蒸気養生は６〜１５気圧、１６０〜２０
０℃が好ましい範囲である。

硬焼ドロマイトクリンカ−は一部常圧養生下でも水和反
応を生じるが、ドロマイトクリンカ−の中のカルシア分
が３５％以下であれば常圧下での著しい膨張を生ぜず、
また、逆に常圧下でのカルシアの消化がアルミナセメン
トの硬化速度を早めることおよびまだ固まらないコンク
リートの粘性を高めることなど軽量気泡コンクリートを
製造する上で好結果を与える。

硬焼マグネシアクリンカ−粉および硬焼ドロマイトクリ
ンカ−粉の比表面積は１０００〜５０００ｃｔｉ／ｆＪ
が好ましい範囲であり、０．１５ａｌｌより大きい粗粒
はポツプアウトを生じ製品の表面に商品価値を損なう痕
跡を生じるので好ましくない。

硬焼マグネシアクリンカ−粉および硬焼ドロマイトクリ
ンカ−粉の添加量はコンクリート１麓あたり５〜４０Ｋ
Ｂの範囲にあることが必要おる。これを下回ると高温高
圧蒸気養生による温度応力ひび割れおよび乾燥収縮によ
る反り、ひび割れを十分に防止できないし、この範囲を
越えると膨張破壊が発生するからである。

■気泡安定化 発泡器を介してプレフォームされた空気泡がまだ固らな
いコンクリート中で安定した形状、分布状況を保持する
ためには硬化促進剤が有効でおるが、そのほか本発明者
らは種々添加剤を検討の結果、以下の界面活性剤を併用
することが非常に効果的であることを見いだした。

すなわち界面活性剤としてレジン系ＡＥ剤および起泡剤
が有効であり、レジン系ＡＥ剤として商品名ヴインソル
（山水化学社製）を、起泡剤としては商品名エアーセッ
トＡあるいはＥ（打水油脂社製）、商品名ヴインソル８
００（山水化学社製）および商品名モノクリート（第一
化成産業社製）などの市販品を全粉体量の０．０２〜０
．４重辺％添加する。

以上の界面活性剤を発泡器を介してプレフォームされた
空気泡とは別に併用した場合、硬化したコンクリート中
に微細で均一に分布した気泡を得ることが出来る。

減水剤は本発明の軽量気泡コンクリートの必須の原料で
あり、市販されている一般コンクリート用の高性能減水
剤のポリアルキルアリルスルフォン酸塩系および芳香族
多環縮合物スルフォン酸塩系が好ましい。これらの使用
量は全粉体量の０．３〜５重量％であり、これにより少
量では強度の向上はみられず、また、多すぎると添加量
に見合う強度の向上がないのみならずかえって気泡を不
安定にする。

発泡器を介して発泡させる起泡剤としては蛋白系のもの
が好ましく、具体的には商品名でグルフオーム（サンオ
リエント化学社製）、フォーミックス（ハマノ工業社製
）、ニスコート（油脂化工社製）、モノクリート（第一
産業社製）およびマールＰ（麻生ホームクリート社製）
などがある。

なお、本発明の変形例としてセメントコンクリート多孔
体の機械的強度を一層高めるために、おるいは増量のた
めに気泡スラリー中に種々の補強材や充填材、例えば砂
、フライアッシュ、赤泥、パーライト、シラスバルーン
、鉱物繊維、有機繊維を添加することが出来る。

以下実施例により本発明を説明する。

［実施例］ 実施例１．２、　　例１および２ 第１表の材料を第２表の実施例１．２、比較例１．２配
合により、まず起泡剤を除く全材料をホバートミキサで
混練してスラリーとし、ついで同ミキサ中に発泡器を介
して練り上がり比重が０．９になるようにプレフォーム
の気泡を入れ低速で混合した。このコンクリートは４Ｘ
４Ｘ１６０の型枠にいれ成形し、２０℃の恒温室に保持
した。

注水２時間後および３時間後の圧縮強度測定結果を第１
図に示す。

実施例１および２の場合、２時間、３時間強度はそれぞ
れ１．１Ｋｇ／ｄ、１．３ＫＩ／ｃｒｉｔおよび１　、
５　Ｋ３／　ｃｒＡ、１．７に’Ｊ／ｃｕｔであった。

比較例１のアルミナセメントを添加しない場合には３時
間後に脱型できなかった。比較例２のアルミナセメント
添加ｉｔ７．ｌｕ量％の場合、２時間および３時間強度
はそれぞれ０．６ＫＩ／ｃｔｔｔおよび０．７Ｋｌ／ｃ
ｒｉｔであった。

また、２０℃恒温室中に２４時間放置した後脱型し、高
温高圧蒸気養生（１８０℃、１０気圧、５時間）を行っ
た場合の圧縮強度測定結果を第２図に示す。実施例１．
２および比較例１の場合、圧縮強度は１００Ｋｇ／ｃｔ
Ａの一定でめったが、比較例２の場合には圧縮強度が８
０Ｋｌ／ｃｕｔでめった。

実　例３、　較例３および４ 実施例３、比較例３および比較例４に用いた配合を第２
表に示す。

実施例と同様に成形し２０℃恒温空中に保持した供試体
の圧縮強度発現性を第３図に示す。

実施例３は、練り上がり比重を１．０ｆｆｇ／Ｎとした
ほかは実施例２と同様であり、高炉急冷スラグ微粉末の
含有する無機硫酸塩中のｓｏ３ｍは０．０１重量％でお
る。この場合注水３０分後に０、５Ｋｌ／ｃｒＡ、１時
間後に２．０ＫＩ／ｃｒｉｔであった。

比較例３および４は高炉急冷スラグ微粉末中のｓｏ３ｍ
がそれぞれ０．５７重量％および２．２５重量％のもの
を使用したほかは、実施例３と同様である。

比較例３の場合、注水３０分後に脱型出来ず、２時間後
に２．１ＫＪ／ｉであった。比較例４の場合、注水３時
間後に１　、９　Ｋ’ｊ／　Ｃｉであった。

実を例４〜６、比較例５および６ 実施例４．５．６、比較例５および６に用いた配合を第
３表に示す。

実施例４．５．６、比較例５および６は、実施例３にお
いてアルミナセメントを２．４重量％とし、さらに２０
００℃で焼成された硬焼マグネシアクリンカ−粉（ブレ
ーン２０２０ＣＩ７１／ｇ）を練り上がり１７ｄの気泡
コンクリートに対し外削でそれぞれ１０，２０，３０．
０および４５Ｋｇ添加したものであり、実施例１と同じ
方法で混線、混合し１０１０Ｘ１０Ｘ４０型枠に入れ２
０℃恒温室中に２４時間放置した後脱型し、ついで高温
高圧蒸気養生（１８０℃、１０気圧、５時間）を行った
。

高温高圧蒸気養生中の長さ変化および圧縮強度測実施例
７〜１４、　較例７および８ 実施例７〜１４、比較例７．８に用いた配合を第５表に
示す。

実施例７〜１４、比較例７および比較例８は、第１表に
示すシリカ粉以外の材料および市販各種界面活性剤を使
用して、実施例１と同様の方法で成形し、２０’Ｃの恒
温室中に放置、硬化後のコンクリートの沈下（発泡体の
体積が減少する現象）ならびに消泡（微細な独立気泡が
大きな気泡になる現象）状況を観察した。観察結果を第
５表に示す。

実施例７〜１４の界面活性剤としてレジン系ＡＥ剤また
は起泡剤を使用した場合、コンクリートの沈下及び消泡
現象は認められなかった。

比較例７および８の界面活性剤としてＡＥ減水剤を使用
した場合、コンクリート中の気泡が消泡し、著しく沈下
した。

［発明の効果］ 本発明により、非常に少量のアルミナセメントおよび凝
結時間調節剤の使用にもかかわらず早期に凝結硬化する
軽量気泡コンクリートが得られ、特に型枠注入気泡コン
クリートの場合の生産性を著しく高める。また、高温高
圧蒸気養生を行う場合の養生中およびその後の乾燥収縮
などによる有害な寸法変化を制御防止できる。更に、フ
レッシュ気泡コンクリートの沈下あるいは消泡現象を防
止し、均一で微細な空気泡を有する気泡コンクリートを
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１．２、比較例１および２におけるアル
ミナセメント含有量（重量％）と初期圧縮強度の関係を
示す。第２図は同様にアルミナセメント含有量（重量％
）と高温高圧蒸気養生後圧線強度の関係を示す。第３図
は実施例３、比較例３および４の圧縮強度発現性を示す
。 特許出願人　　　宇部興産株式会社 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）半水型あるいは２水型無機硫酸塩が０または０．
   １０重量％以下の高炉急冷スラグ微粉末を５〜８５重量
   ％含有するスラグセメント９５．０〜９８．５重量％と
   アルミナセメント１．５〜５．０重量％からなるセメン
   ト材料に水、減水剤を加えてスラリーとし、このスラリ
   ーに発泡器により起泡剤を発泡させた微縮空気泡を混合
   し、成形、養生することを特徴とする軽量気泡コンクリ
   ートの製造方法。
2. （２）セメント材料がレジン系ＡＥ剤あるいは起泡剤を
   添加されたものである特許請求の範囲第（１）項記載の
   製造方法。
3. （３）半水型あるいは２水型無機硫酸塩が０または０．
   １０重量％以下の高炉急冷スラグ微粉末を５〜８５重量
   ％含有するスラグセメント１５．０〜８８．５重量％、
   アルミナセメント１．５〜５．０重量％およびシリカ粉
   １０〜８０重量％からなるセメント材料に水、減水剤を
   加えてスラリーとし、このスラリーに発泡器により起泡
   剤を発泡させた微細空気泡を混合し、養生することを特
   徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
4. （４）セメント材料がレジン系ＡＥ剤あるいは起泡剤を
   添加されたものである特許請求の範囲第（３）項記載の
   製造方法。
5. （５）スラリーに発泡器により起泡剤を発泡させた微細
   空気泡を混合するに際し、１６００℃以上で焼成された
   硬焼マグネシアクリンカーあるいは硬焼ドロマイトクリ
   ンカーの微粉末をコンクリート１ｍ＾３あたり５〜４０
   Ｋｇ配合することを特徴とする特許請求の範囲第（３）
   項または第（４）項記載の製造方法。