JPH03141172A - ゾノトライト系軽量珪酸カルシウム水和物成形体の製造法 - 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） 本発明は耐熱性と諸物理的特性の優れた建築用材料とし
て用いちれるゾノトライト系軽量珪酸カルシウム水和物
成形体の製造法に関するものである。

（従来の技術） ゾノトライトを主要構成鉱物とする珪酸カルシウム成形
体は、ゾノトライトの最も大きな特長である耐熱性を生
かし、高温用の保温材、断熱材、耐火被覆材のような主
として建築用の用途に使用されている。

従来、この成形体を製造する方法としては主として次の
４通りが挙げられる。

１）珪酸質原料、石灰質原料、水及び必要に応じて添加
される繊維贋物質等の添加材からなるスラリーを型に流
し込み成形した後、オートクレーブ沖でこれを水熱反応
させて成形体を得る方法。

（特公昭６１−２５６７２号公報に記載の比較例２参照
）２）珪酸質原料、石灰質原料、水及び必要に応じて添
加される繊維質物質等の添加材からなるスラリ−を温水
中で予備反応させることによりゲルを生成させ、次いで
そのゲルを圧縮成形した後オートクレーブ中で水熱反応
させ成形体を得る方法。

３）珪酸質原料、石灰質原料、水及びピｉ要に応じて添
加される繊維質物質等の添加材からなるスラリーをオー
トクレーブ中で撹拌しながらジノトライ１〜を水熱合成
し、その後加圧成形し乾燥させて成形体を得る方法。（
特公昭４５−２５７７１号公報参照） ４）珪酸質原料、石灰笛原料及び必要に応じて添加され
る繊維買物質等の添加材からなる混合粉末を、これに水
を加えることなく型枠内へ充填し、加圧することなしに
成形したものをオー１へクレープ中で水熱反応させて成
形体を得る方法。（特公昭６１−２５６７２号公報参照
） またこれら従来のゾノトライト成形体の製造法において
は原料中のＮ分の含有量が可及的に低いことが必要であ
るとされており、そのためポルトランドセメントは使用
されていなかった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前記した製造法において、１）及び２）に
示した製造方法では嵩比重が高い成形体のみしか得られ
ず、また得られた成形体を高温に加熱した場合の収縮率
が従来の他の製造法により得られたゾノトライト系の珪
酸カルシウム成形体よりも大きくなり、この成形体の大
きな特長である耐熱性が低下するので好ましくない。ま
たこの成形体は強度が低いため何等かの補強を施さない
と壁材や床材のような用途の建材には使用することがで
きず、強度を上げるためには多量の繊維質物質を混入さ
せなければならないので価格の点や耐火性の点で問題が
あり、また鉄筋等による補強を行なうときは成形体の総
重量がますます重くなってしまうので好ましくない。

また３）に示した製造法では、水熱反応によって生成し
たゾノトライト結晶の集合体が嵩高なものであるため、
嵩比重０．２程度の成形体しか得られず、繊維質物質や
鉄筋で補強をしたとしても壁材や床材として使用するに
は強度が足りず不向きであった。さらにまた４）に示し
た製造法では、ゾノトライトの生成率を高めるために長
時間の養生を行なう必要があり、エネルギーコストの点
からみて有利な製造法であるとはいえず、また原料をそ
れほど緻密に成形することができないため十分な強度を
得ることは困難であり、先に述べたように繊維質物質や
鉄筋を用いて補強をすれば総重量が重くなるばかりでな
く、建築構造物に使用する場合においては鉄筋の使用量
が増加することになるのでコスト的に不利でありまた施
工性にも難点がある。

本発明は前記したような従来技術における間肪点を解消
し、建築用壁材や床材等に必要とされる強度を有し、且
つ耐熱性の優れたジノ１−ライト系軽量珪酸カルシウム
成形体を経済的に有利に得ることを目的とするものて゛
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記した目的を達成するために鋭意研究の結
果完成されたものであって、珪酸雪原料粉末とポルトラ
ンドセメントを含んだ石灰質原料粉末と石膏とをＣａ／
’５ｉ０２モル比が０．７〜１．１で、且つ全原料中に
含有される／Ｖ２Ｏ３と５ｉｎ２とがら求めたＡＪｌ／
’ｓｉ＋Ａｊの原子比が７％以下となるような割合で配
合し、石膏が全固体量の２〜３０重呈％となるようにし
て混合した混合物に金属アルミニウム粉末と水を加えて
スラリー化した状態で型枠に鋳込み、これを発泡状態で
硬化させた後、得られた成形体をゾノトライト生成率が
全体量の３５重１％以上となるように高温高圧で水蒸気
養生を施すことを特徴とするゾノトライト系軽量珪酸カ
ルシウム水和物成形体の製造法である。

本発明によって得られるゾノトライト系珪酸カルシウム
成形体は、嵩比重が０．３〜０．８の範囲にあり軽量で
あるにも拘らず、圧縮強度が３０ｋｇｆ　ｙ印２以上も
あって強靭であり、その上耐火度においても少なくとも
７５０℃の表面加熱温度に耐え得るので、建材等への利
用に好適であるので上記した目的を十分に達成し得るば
かりでなく、原料として高純度の珪酸カルシウム原料の
みを使用することなく、不純物としてＭ等を含有する安
価なポルトランドセメントを原料の一部として使用する
ことが可能であり、これによって単に経済的に有利とな
るだけでなく、スラリーの粘度を高めて生ケーキの強度
を高くすることができ、且つ発泡時間のＩＡＩ節を容易
にすることができるなどの好ましい効果を有する。

（作　用） 本発明のゾノトライト系珪酸カルシウム水和物成形体の
製造は上記の如くして行なわれるが、本発明において、
珪酸カルシウム原料スラリーを蒸気処理することによっ
て得られるジノ１〜ライト系珪酸カルシウムは該原料ス
ラリーより作られた成形体を構成する珪酸質原料と石灰
質原料とをオーｌへクレーフ”Ｉで水熱反応させること
によって生成するものであって、ゾノトライト結晶、１
〜バモライ（へ結晶及びＣ３Ｉ＋ゲルと呼ばれる非晶質
物質から構成されている。従って成形体の物性値は、こ
のシソ１へライト結晶、トバモライト結晶及びＣ３Ｈゲ
ルの存在割合によって異なってくる。特に耐火性が要求
される場合には成形体中に占めるゾノトライト結晶の存
在比率が３５重１％以上で可及的に高いことが肝要であ
る。

珪酸質原料と石灰質原料との混合物において、混合物中
に含まれるＣａＯと５ｉＯ７のモル比をＣａ／’Ｓ＋０
７＝０．７〜１．１の範囲に定めたのは、モル比０．７
以下では、高温度で長時間蒸気養生を行なってもゾノＩ
−ライト生成率が全体量の３５％以上に達しないし、一
方モル比が１．１以上であっても目標とする生産率でゾ
ノトライト結晶を得ることができないからである。

また珪酸質原料と石灰質原料との混合物中に存在するＡ
ｌ１ｑＯ３及び５ｉ０２から求めたＡｊ：／’Ｓｉ＋％
の原子比を７％以下になるように定めたのはこの値を超
えるようにポルトランドセメントを多用すると、蒸気養
生条件をよくしてもジノ１−ライトの生成率を３５％以
上にすることが出来ないがらである。

石膏を全固体量の３０％重量迄の量を添加するのは石膏
を添加しない場合に比べて圧縮強度等の物性値が向上す
るからであるが、その添加量が３０重量％より多くなる
と生ケーキの成形性が低下する。

また２重量％以下では十分な添加効果が認められない。

成形体を軽量化するためには、通常−膜力にトバモライ
ト系軽量コンクリートの製造などで行なわれているよう
に原料混合物スラリーを型枠に鋳込むに際してスラリー
中にアルミニウム粉末の適当量を発泡剤として加え鋳込
み後にこれを発泡させることによって軽量化を達成する
ことができ、この際におけるアルミニウム粉末の添加量
を適宜調整することによって得られる成形体を嵩比重を
０．３〜０．８の軽量な範囲に収めることができる。

また本発明の成形体を建築物の壁材や床材など特別に強
度を必要とする箇所に適用する場合には成形体の製造に
際してその内部に補強鉄筋を配置するようにすればよい
。

本発明におけろ水蒸気養生に際しては１９０〜２４０℃
程度の温度範囲での養生が必要であり、この温度範囲内
では温度が低い稈長時間の養生が必要であり、温度が高
い程養生時間が短くてすむが、１９０℃以下の温度での
養生は養生時間が長すぎて生産性の点で問題を生じ、２
４０℃以上の温度での養生ではオートクレーブ内の圧力
が高くなり過ぎて設備的費用の点で問題を生ずるほか、
養生時間も最早それ以上短縮する必要性もなくなるので
意味がない。

ゾノトライトの生成率は珪酸カルシウム生成用原料混合
物全量の３５％以上となるように養生温度と養生時間の
組み合わせを選択して水蒸気養生をすることが必要であ
って、それ以下の生成率であるときは、ジノ１−ライト
の生成量よりもトバモライトやＣ３Ｈ生成依存量が多く
なり過ぎて目的とする７５０°Ｃ以上の高温における表
面加熱処理に耐え得るような耐火度を有する成形体製品
を得ることができない。

ジノ１−ライトゐ生成率は次のようにして測定すること
ができる。

即ち、ゾノトライトは７５０〜８５０℃の間で熱分解し
次式に示すように結晶水を失ってワラスナイトとなる。

６（ＣａＯ−５ｉ０２）　　−８２０ −ｂ　（ＣａＯ＋　５ｉＯｚ）　＋Ｈ２０（１）共存す
るトバモライト、Ｃ３Ｈの結晶水、付着水は７５０℃以
下の温度で全部分解する。

従ってジノトライ１〜の脱水による減量が、試料全体を
ゾノトライトであると仮定した場合に比べてどれだけの
割合を占めるかを測定することによって、ゾノトライト
の存在割合を知ることができるのである。

測定試料には得られた成形体から約３０■を採収し、測
定機器には理学電機（株）製熱機械分析装置を使用した
。測定条件としては、室温から１０００℃までを２０℃
／′分の昇温速度で加熱昇温を行なった。

試料の最初の重量：　　　　　　　　Ｍ　■１０００℃
までの減量：　　　　　　　　　八　■７５０〜８００
℃までの減量： （ゾノトライトの熱分解によるＸｉ）　　Ｂ　　ｍｇ全
全量ゾノトライトであると仮定したときの結晶水放出に
よる理論重量減の比率： （１）式から 二Ｃ １４−１８ −Ａ ジノトライ１〜生成率（％）　＝　　　　　　ｘｌＯＯ
また、成形体の圧縮強度の測定はＪＩＳＡ−５４１６に
よって行なうことができる。

以下本発明の実施例について述べる。

（実施例） 本実施例において珪酸質原料及び石灰質原料には第１表
に示す如き化学組成を有するものを使用した。

第１表（重量％） ｃａｏ　　　５１０２　　Ａｌ１ｑＯｓ珪石　　−９４
，５１，３ 生石灰　　　　９６．９ 消石灰　　　　７２．６ ボルトランドセメント　　　　６４．８　　　　２１．
５　　　　　６．０また、石膏は純度９８％のものを使
用した。

第１表に示した各原料及び石膏を第２表に示す割合で配
合し、これに更にアルミニウム粉末を原料乾量に対して
０．０７重量％を配合して全配合原料中のＣａＯ／’５
ｉｏ２モル比及び、ｌｖ／’Ｓｉ＋ｑ原子比が所定値と
なるようにし、これらの混合物に適当量の水を加えてス
ラリー化したものを大きさ１５ａｎ角Ｘ４０ｃｎ高さの
鋳型に流し込んで発泡させた状態で硬化し、得られた成
形物をオートクレーブ中で第２表に示す養生条件で水蒸
気養生を行ない、得られた成形体製品から試料を採取し
て、ゾノトライトの生成率及び圧縮強度を測定した。

また比較のため石膏を添当Ｉ比ないものについても同様
の工程を経て水蒸気処理を施して得られた試料について
ゾノトライト生成率と圧縮強度の測定を行なった。

これらの結果を第２表に示す。なお、これらの試料につ
いて嵩比重の測定を行なったがいずれも０．５±０．０
５の範囲内で軽量であった。

第２表 実施 原料混合物中（重１部） 水／′固木　石　膏 番号　珪石　生石灰　消石灰　ポルトランドセメント 重量部 原 料 養生条件　ゾノト　圧縮強度 １コ １ １］ １ ０．７０ ０．９７ ６．９ ３０ ４ ７ ８ 第２表に示す結果から明らかなように、本発明の方法即
ち、原料混合物中のＣａＯ／′ｓｉｏ。モル比を１．１
〜０．７の範囲とし、また原料中のＭｌ／’Ｓｉ＋Ａｊ
：原子比を７％以下となるように各原料を配合し、更に
全固体量の２〜３０重量％の範囲で石膏を添加したもの
について得られた成形体（実施番号１２〜１５）はゾノ
トライトの生成率が高く、かつ圧縮強度も著しく高いの
に対し、石膏を添加しない場合のもの〈実施番号１〜９
）はゾノトライトの生成率は兎も角として、圧縮強度が
低く、また石膏を話力１比たものであっても石膏添加量
が本発明で定めた範囲を逸脱したらの〈実施番号１０）
及び石膏添加量は適正であるがＡｆｌ／′Ｓｉ＋Ａｊ：
原子比が本発明で定めた範囲を逸脱したもの（実施番号
１１）においてはゾノトライト生成率、圧縮強度の何れ
も低く、建材等に使用するのに不適切であることが判か
る。

（発明の効果） 以上述べたように本発明のゾノトライト系軽量珪酸カル
シウム水和物成形体の製造法によるときは得られた成形
体におけるゾノトライトへの生成率が高く、優れた耐火
性を有するばかりでなく、圧縮強度が高く、且つその嵩
比重も０．３〜０．８の範囲にあって極めて軽量である
ので、建築用材料、ことに床材料又は壁材料の如く強度
を必要とする箇所に用いられる建築用材料として好適で
ある上に原料としてポルトランドセメントを使用した結
果、製造過程における原料スラリーの粘度を高め得る結
果、水蒸気養生前の半硬化中間製品の強度が向上し水蒸
気処理に当たっての取扱いが容易となり、製品の収率が
向上するなど経済性の利点もある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪酸質原料粉末とポルトランドセメントを含んだ
   石灰質原料粉末と石膏とを主原料とし、これらの原料を
   原料中のＣａＯ／ＳｉＯ＿２のモル比が０．７〜１．１
   であって、且つ全原料中に含まれるＡｌ＿２Ｏ＿３とＳ
   ｉＯ＿２とから求められたＡｌ／Ｓｉ＋Ａｌの原子比が
   ７％以下となるように配合し、且つ石膏の添加量が全固
   体量の２〜３０重量％となるようにして混合した混合物
   に、金属アルミニウム粉末及び水を加えてスラリー状に
   して型枠に鋳込み、これを発泡効果させた後、得られた
   発泡成形体をゾノトライトの生成率が全体量の３５重量
   ％以上となるように１９０〜２４０℃の温度範囲で水蒸
   気養生処理を施すことを特徴とするゾノトライト系軽量
   珪酸カルシウム水和物成形体の製造方法。