JPH02133357A - 軽量セメント建材の製造方法 - 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、軽量セメント建材、つまり軽量コンクリート
建材の製造方法、特に吸水性ポリマー粒子を配合した軽
量セメント建材の製造方法に関する。

（従来の技術） 軽量セメント建材は、セメント硬化体を軽量化した材料
であり、軽量であることと、断熱性、不燃性、そして耐
火性などの点で優れた性質を有していることから、今日
建築材料として広く使用されている。

従来のセメント硬化体の軽量化手法には、次のような手
段がある。

■パーライト、バーミキュライト、シラスバルーンに代
表されるような無機軽量骨材を混入する方法、 ■界面活性剤系、たん白質系等の起泡剤を用いてセメン
ト材料の混練中に気泡を発生させて軽量化する方法、 ■アルミニウム粉末を混練中にセメント材料に加えて成
型し、そのときの化学反応により発生する水素ガスを利
用してセメント材料を膨張させ軽量化する方法、 ■スチレンビーズ等の樹脂を予め発泡させ軽量化したも
のを骨材として使用し軽量化する方法、■水熱反応を利
用し膨潤させたけい酸カルシウムゲルをセメント材料に
混入し成型した後、オートクレープ養生や乾燥によりけ
い酸カルシウム中のゲル水を逸散させ軽量化する方法な
どである。

このように、軽量化には大きくわけて有機・無機の軽量
骨材を利用する方法、発泡剤を利用する方法、そして硬
化過程で脱水を行う方法に分けることができる。

しかし、軽量セメント建材としては軽量化とともに切断
、釘打ちなどの加工性、耐凍性ムどが要求される。

したがって、軽量セメント１を材にはこれまでもそれぞ
れの問題点について多くの提案がされているものの、ま
だそれらの特性を全て同時に満足する材料はないのが現
状である。

例えば、軽量化という面では、ガラス製造時に副生ずる
（咥定形シリカと吸水性ポリマーとを併用した軽量化無
機押出製品の製法が提案されている（特開昭６２−１６
７２６７号）。この提案では主として軽量化は無定形シ
リカで達成できるものの、無定形シリカだけでは耐凍性
と釘打ち性の低下を招くため、それを補うために吸水性
ポリマーを併用しているのである。吸水性ポリマーの種
類としてはポリアクリル酸塩系、デンプン系、ポリビニ
ルアルコール系等があり、好ましくはポリアクリル酸塩
系を主体とするのがよいとされている。しかし、−Ｓに
、吸水性ポリマーは吸水するとゲル状になり、前記公開
公報の実施例で示された吸水性ポリマーも吸水するとゲ
ル状になるタイプである。ところで、吸水するとゲル状
になる上述のような吸水ポリマーはセメント等の強アル
カリに接すると、吸水状態のポリマーから著しい排水現
象が認められる。その結果、ポリマーの保水量が極度に
少なくなるため、後述の理由により軽量化が達成できな
いことになる。一方、保水量を増やすには多量のポリマ
ーを配合しなければならず、セメントの硬化疎外などが
問題となる。

したがってセメント材料中における吸水性ポリマーの保
水量を多（するため従来にあっても、このような吸水状
態のポリマーをセメント材料に加えるのではなく、吸水
前のポリマーをセメントとトライブレンドした後混練水
を加え混練する方法が行われている。しかし、この方法
によっても吸水倍率は純水で膨潤させた場合の吸水倍率
のｌ／１００以下となり、セメントマトリックス中で多
針の水を保水させることは難しい。

（発明が解決しようとする課題） ここに、本発明の［］的は上記の欠点を改淳した軽量セ
メント建材の製造方法を提＋＋ｂすることである。

本発明のさらに具体的目的は、軽量化とともに耐凍性を
確保した軽量セメント建材の製造方法を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者は、吸水状態で粒状を維持する吸水性
ポリマーをセメントマトリックス中に１１１人し、これ
をオートクレーブ養生したセメント材料は軽量化が計れ
、かつ耐凍性に（１れることを見出した。

なお、前述の公開公報に開示された方法のように、吸水
するとゲル状になる吸水性ポリマーをセメントマトリッ
クス中に混入し、セメント硬化体中の水分を逸散させる
と若干の軽量化は計れるものの、セメントマトリックス
中に連続した開気孔が多数存在することになるため、本
発明者の実験では必ずしも十分な耐凍性を示さなかった
。

また、前記公開公報開示の方法にあっては、軽量化は吸
水ポリマーによって実現するのではなく、無定形シリカ
によって達成されるのであり、さらに養生方法としてオ
ートクレーブ養生を必ずしも限定していないことから、
吸水された水を積極的に逸散させることにより軽量化す
る手段として吸水性ポリマーを位置付けておらず、先に
記載のｉｍす、耐凍性向上と釘打ち性改籍を主たる目的
としているに過ぎず、しかも上述のようにその耐凍性も
ト分なものではない。

ここに、本発明者は、吸水状態においても粒状を維持し
、かつ強アルカリ下でも吸水状態を維持して著しい排水
をしない吸水性ポリマー粒子を使用することによって、
軽量で耐凍性に優れたセメント建材が製造できることを
知り、本発明を完成した。

すなわち、セメントの強アルカリ下でも２０倍以上の吸
水能を持ち、かつ吸水状態で粒状を維持する吸水性ポリ
マーを予め混練水の一部もしくは全部の中で十分に膨潤
させ、これをセメント、骨材と一緒に混練すると、ポリ
マーは粒状のためそのボールベアリング作用でセメント
材料の流動性を著しく低下させることなく成型が可能と
なる。

しかも、粒状の吸水性ポリマーを混入し成型したセメン
ト硬化体をオートクレーブ養生すると、セメント硬化体
中に独立した粒状の空隙、つまり気孔が残り軽量化が図
れ、その際、オートクレーブ養生の温度が高くなる程、
後述の理由により耐凍性も向上するのであるや ここに、本発明の要旨とするところは、セメントの強ア
ルカリ下でも２０倍以上の吸水能を持ち、かつ吸水状態
で粒状を維持する混練水量の０．１〜５重量％の量の吸
水性ポリマー粒子を予め混練水中で十分膨潤させ、該ポ
リマー粒子に水硬性材料と一種もしくは複数種の骨材を
加え混練するとともに成型し、オートクレーブ養生で硬
化させることを特徴とした軽量セメント建材の製造方法
である。

（作用） 次に、本発明において上述のようにその製造方法を限定
した理由について詳述する。

本発明において使用する吸水性ポリマーは吸水状態で粒
状になるものであればその成分は問わないが、吸水能は
大きい方が望ましい。通常は純水中で２０倍以上の吸水
能があればよい。

具体的には、かかる性質を有する吸水性ポリマーは、ア
クリル酸−ビニルアルコール共重合体、などである。

ポリマー粒子の粒径は、特に制限なく、通常使用される
程度でよく、例えば、平均直径０．１〜０，５ＩＩＭ程
度であれば十分である。

このようにして用意された吸水性ポリマー粒子はセメン
ト材料混練前に予め混練水の一部もしくは全量中で十分
に膨潤させる。このときの膨潤が不十分であると軽量化
に対する効果が薄れることになる。吸水性ポリマーを十
分膨潤させるには混練水に蒸留水を用いるとよい。

使用する吸水性ポリマー粒子の添加量を混練水量の０９
１〜５重量％としたのは、０．１重世％未満では軽量化
の効果が小さく、５重量％超になるとセメント材料の混
練の際に必要な流動性に寄与する水まで吸水してしまう
ため、混練が難しくなりさらにセメントの硬化反応を阻
害する恐れがあるためである。

水硬性材料は、早強ポルトランドセメント、普通ポルト
ランドセメント、高炉セメント、高炉水砕スラグなどが
一般的である。これは慣用のものであっても特に制限な
く本発明において使用できる。

骨材はコンクリート用の一般的な骨材の他、珪砂粉末、
フライアッシュ、硅ソウ土、シリカヒユーム等の微粉末
骨材が一般的であるが、その種類については限定しない
。また、パーライト、バミキュライト、シラスバルーン
等の無機軽量骨材、発泡スチレンビーズに代表されるよ
うな有機軽量骨材、オートクレーブ養生で軽量が図れる
けい酸カルシウムゲル骨材などを併用するとさらに軽量
化が可能である。これらの骨材は一種もしくは複数種の
組合せで使用できる。

ところで、一般にセメント硬化体は比重が小さくなると
強度が小さくなる傾向にあるので、それを補うために、
本発明にあっても上記の骨材に加えて各種補強繊維を混
入してもよく、そのための補強繊維としてはパルプ、炭
素繊維、ポリプロ繊維、アラミド繊維など１２０°Ｃ以
上のオートクレーブ養生に耐えられるものであるならい
ずれも使用できる。

その他、セメント、コンクリートに慣用的に配合されて
いる添加剤についても、本発明にあって、必要に応じ適
宜配合してもよい。例えば、γＨ和剤としては、コンク
リート用の一般的混和剤が適用できる。すなわち、ＡＥ
剤、高性能減水剤、メチルセルロースに代表される増粘
剤などである。また、界面活性剤系、たん白質系の起泡
剤、アルミニウム粉末などを併用することによりさらに
軽量化を図ってもよい。

本発明にあってそれらの配合は何ら制限するものではな
い。

このように配合された混合物は、次いで適宜ミキサーを
使用し、混練し、次いで流し込み成型などの手段によっ
て成型するが、その際のミキサーの種類、成型方法は特
に限定しない。

次いで、例えばパネル状に成型された成型体はオートク
レーブ養生を行うが、このオートクレーブ養生は１２０
℃以」−の温度であればよく、好ましくは１５０℃以上
とする方がセメント硬化体の耐凍性向上の点からは有利
である。これは、高温になる程吸水性ポリマーが熱劣化
のためオートクレーブ養生後の吸水能が低下し、ｌ！祠
の供用時仮に水が供給され再度吸水性ポリマーが膨潤し
ても、元の体積に戻れずその水が凍結膨張しても膨張分
の容積が存在することになり膨張圧力がそのままセメン
トマトリックスに働かないため、耐凍性が向上すること
になるからである。

ところで、オートクレーブ養生の条件によっては十分に
ポリマー中の水分が逸散しない場合がある。この場合は
、オートクレーブ養生後、１００℃以下の温度で適宜時
間乾燥すればよい。

次に、本発明の作用効果を実施例によってさらに詳述す
る。

実施例 本例ではアクリル酸・ビニルアルコール共重合体から成
り、平均粒径が２００　％、純水中における吸水能が約
６００倍の吸水性ポリマー粒子を使用した。これはρ１
１１２程度の強アルカリ下でも約１００倍の吸水倍率を
有する吸水性ポリマーであった。

比較のために吸水するとゲル状になるものとして、製鉄
化学社製アクアキープｌ０５Ｈタイプの吸水性ポリマー
粒子も使用した。

各原料の配合を第１表に示す。

吸水性ポリマー粒子は１ｋｇの混練水中に約１０分浸潤
し、十分膨潤させた後セメントと骨材を加え、モルタル
ミキサーで約２分間混練し、流込成型した。セメントと
しては９通ポルトランドセメント、骨材には粉末珪砂（
粒径約３０ｕａ）を用いた。

流込成型後２日で脱型し、１６０℃、１８０℃で５時間
のオートクレーブ養生を行い、さらに１００℃で４時間
乾燥した。

得られたセメント硬化体パネルの絶乾比ＩＦ、曲げ強度
および耐凍性について試験を行った。

試験結果を第２表に示す。第２表の例の番号は第１表の
それに月応する原１）配合を示すものである。ただし、
例６の原料配合は例２のそれに同しであり、オートクレ
ーブ養生温度を１８０　’Ｃに変えただけである。

第１表 第２表 第２表の結果から分かるように、本発明における吸水性
ポリマー粒子の添加量の範囲を外れた例１は耐凍性が劣
り、例３は流動性が悪く曲げ強度も低くなる。一方、ゲ
ル状になる吸水性ポリマー粒子を使用した例４では混練
時に吸水性ポリマーからの著しい脱水が認められた。こ
れはブリージング率が吸水性ポリマーを使用しなかった
例１とほぼ同一であることからも裏付けされる。これは
ポリマーからほとんどの水が排水されていたことを示し
ている。

例２は本発明例であって、吸水しても粒状を維持しかつ
強アルカリ下でも著しい排水をしない吸水ポリマー粒子
を使用した。この例２では混練後も余剰水の大半をポリ
マー中に吸水しているためプリージング率が小さくなっ
ている。例６は例２と同じセメント硬化体を使用してい
るが、オートクレーブ養生温度を１８０℃と高めに設定
した場合の結果である。

一方、ゲル状になる吸水ポリマーを使用し、フロー値（
流動性）が例２とほぼ同一にした例５は絶乾比重は明ら
かに例２のそれより大きく、このことから軽量化にも本
発明の吸水性ポリマー粒子を使用する方が有利であるこ
とが判る。

すなわち、軽量化については流動性を一定にした配合で
比較するとより顕著になる。例えば既存のセメント建材
を軽量化する場合、従来の配合に本発明の吸水性ポリマ
ーを添加すると従来流動性（作業性）に寄与していた水
を吸収するので従来と同等の流動性（作業性）を確保す
るためには水を追加する必要があり、この結果、華位容
積に占める水量が増加するため養生による脱水後は従来
より軽量なセメント建材が得られることになる。

他方、耐凍性は本発明の吸水ポリマー粒子を使用した例
２と例６が最も優れており、さらにオートクレーブ養生
温度が高い例６の場合が耐凍性改善に有利であることが
わかる。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明によって、セメントの
強アルカリ下でも２０倍以上の吸水能を持ちかつ吸水状
態で粒状を維持する吸水性ポリマー粒子を用いることに
よって、軽量でかつ耐凍性が優れた軽量セメント建材が
得られる。軽量化と耐凍性との改善を上述のような吸水
性ポリマー粒子を配合するだけで実現できたのであって
、その効果の特異性からも本発明の意義は大きい。しか
も、本発明で利用する配合物は従来−船釣に用いられて
きた添加剤の追加配合を何ら制限するものではなく、し
たがって目的に応した各種の軽量セメント建材の製造を
可能とするのであって、その意義はさらに大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメントの強アルカリ下でも２０倍以上の吸水能を持ち
   、かつ吸水状態で粒状を維持する混練水量の０．１〜５
   重量％の量の吸水性ポリマー粒子を予め混練水中で十分
   膨潤させ、該ポリマー粒子に水硬性材料と一種もしくは
   複数種の骨材を加え混練するとともに成型し、オートク
   レーブ養生で硬化させることを特徴とした軽量セメント
   建材の製造方法。