JPH03103348A - 耐火性能に優れた高強度セメント硬化体 - 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） 本発明は耐火性能に優れ、かつ高強度を有するアスベス
ト繊維を含まないセメント硬化体に関するものである。

（従来の技術） 水硬性セメントから製造されるセメント硬化体はアスベ
スト繊維を使用することにより高強度なパネルが製造さ
れ、外壁や間仕切などの各種建築材料に使用されてきた
。この建築材料の場合、補強材としてアスベストを添加
することにより優れた性質を有し、しかも経済的に製造
することができる。これらのものでは高強度かつ耐火性
の優れたものが、提案されている。（特公昭５６−４５
７６５号公報、特開昭６０−．１０８３５４号公報等）
なお、ここでいう耐火性とは耐火時の爆裂性をいう。

しかし、アスベストで補強されたセメント成形品の製造
及び加工は、アスベストを扱う人間にとって健康上、問
題がある。したがってアスベストを他の材料で代替えす
る努力が久しい間なされてきた。

このアスベスト繊維を使わず強度を確保するため、０．
０２μｍ以上１５μｍ未満の空孔２．５ｖｏｌ％以下と
空孔量を少なくすること（特開昭６０−９１４５５号公
報）が提案されてきた。

しかしこれらの方法では、強度は満足されるがセメント
硬化体の一般的性質である耐火時、硬化体が熱せられた
時、内部に発生した水蒸気が拡散できずに発生する応力
による場合や、内部の温度差による熱応力により爆裂が
発生するという現象は避けがたい。

また有機合或繊維を添加する事により耐火性を確保して
いる方法（特開平１　−１２２９５１号公報）が提案さ
れているが、この方法では耐火性は満足しても高強度な
製品は得られない。

（発明が解決しようとする課題〉 以上のように、これら従来のものでは、アスベスト繊維
を含まないでかつ耐火性能の十分でありかつ曲げ強度２
　５　０　ｋｇ／ｃｉ以上を有する高強度セメント硬化
体を得る・ことができなった。

本発明では、アスベストを含有しない製品で、耐火性能
を有する高強度セメント硬化体を提供することを目的と
したものである。

（課題を解決するための手段） このような問題点を解決すべく、鋭意研究を行った結果
、アスベスト繊維を使用しないセメント硬化体において
細孔径分布を制御することにより耐火性および高強度を
満足させる技術を確立するにいたった。即ち、本発明は
アスベスト繊維を含まない補強繊維と水硬性結合材を主
体とし、総乾比重が１．６〜２．　０であり、かつ水銀
圧入法により測定した１００００人〜２００人の細孔容
積が０．０３ｅｅ／’ｇ以上かつ、１００００人〜５０
０人の細孔容積が、０．０４ｃｃ／ｇ以下であることを
特徴とするセメント硬化体に関するものである。

以下に、本発明の詳細を更に説明する。

本発明の細孔構造を達戒ずるためには、各種方法がある
が、ｔｏｏｏｏ人〜２００人の細孔は、おもに永和物や
ゲル粒子間の細孔およびセメントの永和後も水和物で占
められなかった毛細管空隙により形戊されており、原料
組或や養生条件により変わってくる。

本発明のセメン｝Ｚ化体は押出或形、抄造、押出或形後
プレス或形等一般的な接続方法で或形出来る。

以下に本発明のセメント硬化体の製造方法の、一例を押
出或形について示すが、これに限定されるものではない
。

本発明において水硬性結合材としては市販の普通ボルト
ランドセメント、アルミナセメント等が用いられる。こ
れら水硬性結合材は一般的に重量平均粒径２０〜３０μ
ｍである。

補強繊維としは、補強繊維ならば種類を特定しないが、
一般的に従来からセメント質材料補強用として使用され
ている繊維が使用でき、石綿は使用しない。即ち、耐ア
ルカリ性ガラス繊維、カーボンファイバー等の無機繊維
や各種天然繊維及び合或繊維等の有機繊維が使用できる
。

補強繊維の使用量は一般的には全固形分に対して０．５
〜５重量％用いられるが、有機繊維、例えばパルブ、レ
ーヨンなど耐火性能を要求される場合には５％以上の添
加は好ましくない。

結晶質珪石の超微粉は重量平均粒径が５μｍより小さい
ものが好ましく、特に１μｍより小さい粒子を多く含む
ものが、混練物の流動特性の面から特に好ましい。重量
平均粒径５μｍ以上のものは超微粉ではなく、かつ混練
物の流動特性及び押出戒形後のグリーンシ一トの保形性
などが劣るので、好ましくない。

非結晶質の珪石の超微粉を用いるとボゾラン性により水
混練後３０〜６０分で凝結を開始し、ポットライフが短
く実用には供しない。

結晶質の超微粉珪石の添加量は全固形分の５〜７０重量
％が杼ましく、５％未満では混練物の流動特性及びグリ
ーンシ一トの保形性などの超微粉の添加効果が発現しに
くく、７０％を越えて多量添加すると、水硬性結合材の
添加量が少なくなり、養生後の戒形体の強度が発現しに
くい。セメント、珪石など固形分のＣａｎとＳｉｎ．モ
ル比は０．３〜１．２が好ましい。

また、全固形分に対し１〜３０重量％の割合でアルミナ
やベントナイトなどの粘土質鉱物等も添加することがで
き、本実施例においては、水酸化アルミニュウムをもち
いた。

増粘剤として、水溶性高分子、たとえばメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール等を用いることが出来る。そ
の使用量は、一般的には全固形分に対して、０．１〜２
重量％である。

合或樹脂エマルジョンを全固形分に対して０．１〜５重
量％用いるいことが出来る。この使用される合或樹脂エ
マルジョンとしてはスチレンーブタジエン系（以下ＳＢ
Ｒラテックスという。）エポキシ系、アクリル系、酢酸
ビニル系、等の合或樹脂エマルジョンのうちセメントを
加えても比較的安定なものが好ましい。使用にあたって
はこのうちの１種類または２種類以上で用いることが出
来る。

或形水、全固形分に対して、２０〜４０重量％が好まし
く、２０％未満では製品の絶乾比重を２．０以下とする
のが大変となり、４０％を越えると得られる製品の強度
、例えば、曲げ強度が低下する。また、オートクレープ
養生する場合には、強度の点から珪石を加えることが好
ましい。このように配合した組或物を押出或形し、必要
に応じて４０〜８０℃飽和蒸気圧下で一次養生し、或形
品のハンドリング強度を得る。そして、これを必要に応
じてオートクレープを用いて高温高圧養生する。この時
の飽和蒸気温度は１１０〜２　０　０　ｔ’が好ましい
。

具体的な一例の配合は次のようになる。

普通ボルトランドセメント　４０ｗｔ％微粉珪石　　　
　　　　　　３３　　　ｗｔ％水酸化アルミニュウム　
　　　２　　　ｗｔ％ワラストナイト　　　　　　　２
０　　　ｗｔ％パルブ繊維　　　　　　　　　３　　　
ｗｔ％ＳＢＲラテックス　　　　　　　１　　　ｗｔ％
メチルセルローズ　　　　　　１　　　ｗｔ％或形水　
　　　　　　　　　２３　　　ｗｔ％このように配合し
た組戒物をよく混合し、６８０　ｍｍＨｇ以上の真空脱
気を行いながら押出或形し、７０℃飽和蒸気圧下で６時
間一次養生し、成形品のハンドリング強度を得る。そし
て、これをオートクレープを用いて高温高圧養生する。

この時の飽和蒸気温度は１５０℃であり、昇圧１時間一
定圧５時間一降圧１時間の条件で養生した。

この戊形品をＱＵＡＮＴＡ　　ＣＨＲＯＭＥ社製のオー
トスキャン３３ボロシメータ（水銀圧入法〉、測定セル
容積０．５ｃｃ，試料量１．　Ｏ　Ｏ　ｇ試料形状０．
　８〜１．５ｃｍ角にて全域測定（３２〜２，０００，
０００　Ａ）　Ｌたところ、１００００　Å〜２００人
の細孔容積は０．　０３６５ｃｃ／　ｇ　，　１０００
０人〜５００人の細孔容積は０．　０２１２ｃｃ／　ｇ
であった。

また、この或形品の物性は、絶乾比重１．７６、曲げ強
度３０８ｋｇ／ｃｎｆ、耐火爆裂なし、であった。

このように絶乾比重が１．６〜２．０であり、かつ１０
０００人〜２００人の細孔容積が０．０３ｃｃ／ｇ以上
１００００人、〜５００人の細孔容積が０．０４ｃｃ／
ｇ以下であれば耐火性および高強度を満足することがわ
かる。

絶乾比重１．６より小さい場合、曲げ強度２５０ｋｇ　
／　Ｃｉ以上という高強度を得ることが困難であるため
好ましくない。絶乾比重２、０以上では、耐火時に爆裂
を起こし好ましくない。また絶乾比重１．６〜２．０で
あっても１００００人〜２００人の細孔容積が、０．　
０　３　ｃｃ／　ｇ以下では耐火時に爆裂を起こし好ま
しくない。また絶乾比重１．６〜２．０であっても１０
０００人〜５００人の細孔容積が、０．　０　４　ｃｃ
／　ｇ以上あると、曲げ強度２５０ｋｇ／ｃｕｔ以上と
いう高強度を、得ることが困難であるため好ましくない
。

（作　用） 本発明は、セメント硬化体の細孔径分布を制御すること
によって、耐火性に優れた戒形品を得ることができるこ
とをあきらかにしたものである。

耐火時の爆裂は、硬化体が熱せられた時、内部に発生し
た水蒸気が拡散できずに発生する応力による場合や、内
部の温度差による熱応力により発生する場合などが考え
られる。このとき１００００人〜２００人の細孔径が有
効であり、細孔容積としては０．　０３ｃｃ／　ｇ以上
必要である。

また絶乾比重１、６以上として１００００人〜５００人
の細孔を０．　４　ｃｃ／　ｇ以下と少なくすることに
よって高強度をｌ，Ｆるものである。

このような細孔構造を持つ或形品であれば、戒形方法に
関わらず、この効果は失われない。

（実　施　例） 以下、実施例及び比較例によりさらに詳しく説明する。

第１表に実施例１〜３及び比較例１〜３の組或およびそ
のオートクレープ条件を示す。

第１表のように配合した組或物をよく混合し、−６８０
ｍｍｔｌｇ以」二真空脱気を行いながら押出形し、７０
℃飽和蒸気圧下で６時間一次養生し、ｔＬ形品のハンド
リング強度を得る。そして、第１表に示したオートクレ
ープ条件で高温高圧養生する。

第２表に実施例１〜３及び比較例１〜３にて得た或形品
の細孔容積及び物性を示す。

比較例１は絶乾かさ比重が、１．５８と小さく、１００
００〜５００人細孔量は請求の範囲を満たすが素材曲げ
強度（ま２１８ｋｇ／ｃｆｆｌと強度を満足しない。

比較例２は絶乾かさ比重、１００００〜５００人細孔量
とも請求の範囲を満たし素材曲げ強度は満足するが、１
００００〜２００人の細孔量が０．　０２２６ｃａｌｇ
と少なく耐火性が満足しない。

比較例３は絶乾かさ比重は請求の範囲を満たすが、１０
０００　〜５　０　０Ａ細孔量が０．　０４２１ｃｃ／
　ｇと請求の範囲を満たさず素材曲げ強度は２４１ｋｇ
／ｃｎｆと強度を満足しない。

これに対し実施例１〜３は、、絶乾かさ比重、１０（１
００〜２００八細孔量、１００００〜５００人細孔量と
も請求の範囲を満たし、その結果要求する物性（耐火性
、高曲げ強度）を満たしている。

第 １ 表 第 ２ 表 ※ｌ　絶乾比重、素材曲げ強度は中空状の押出形或品よ
り補強繊維の配向方向が長手方向と同一になるように幅
４０［１１［１１Ｘ長さ５００ｍｍｘ厚さ１２ｍｍの中
実試料を切り出し、有効スパン４　（］　Ｏ　ｍｍ、二
等分点裁荷により、素材曲げ強度を求めた。

※２　絶乾かさ比重は、この時の試験体を１０５℃乾燥
機に４８時間入れ、この後の重量と体積より求めた。

※３　耐火爆裂性は、幅４Ｇｍｍｘ長さ１５０ｍｍ×厚
さ１２ｍｍ中実試料を切り出し、試験体の含水率を１２
ｗｔ％に調節したのち、７８０℃に保持された電気炉内
に入れ１０分後取り出し、形状を観察判定する。

爆裂なし　１０点７１体、軽微な部分爆裂あり　６点／
■体、部分爆裂あり　２点／ｌ体、爆裂　０点／ｌ体 試験体１０体を評価し合計点を耐火爆裂性とした。

この評価において９５点以上であれば押出或形パネル、
ＪＩＳ−Ａ１３０４建築構造部材の耐火試験方法で試験
したときに、ハゼ割れや爆裂現象を起こさない事が確認
されている。

※４　　１００００人〜２００人および１００００人〜
５００人の細孔量は、ＱＵＡＮＴＡ　　ＣＨＲＯＭＥ社
魁オートスキャン３３ボロシメータ（水銀圧入法〉によ
り測定し、測定セル容積０．５ｃｃ，試料量１．　Ｏ　
Ｏ　ｇ試料形状０．　８　〜ｌ，　５　ｃｍ角にて全域
測定（３２〜２，　０００，　０００人）を行い、ｉｏ
ｏｏｏλ〜２００人および１００００人〜５００人の細
孔容積を読みとった。

（発明の効果） 本発明の細孔径分布（１００００人〜２００人の細孔を
０．０３ｃｃ／ｇ以上かつ１００００人〜５００人の細
孔を０．０４ｃｃ／以下）で絶乾比重１．６〜２．０で
あることによりアスベスト繊維を用いないセメント硬化
体でいままでになかった高強度で耐火性のある戊形体を
得ることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アスベスト繊維を含まない補強繊維と水硬性結合
   材を主体とし、絶乾かさ比重が、１．６〜２．０であり
   、かつ水銀圧入法により測定した１００００Å〜２００
   Åの細孔容積が０．０３ｃｃ／ｇ以上かつ、１００００
   Å〜５００Åの細孔容積が、０．０４ｃｃ／ｇ以下であ
   ることを特徴とするセメント硬化体。