JPH035352A

JPH035352A - 繊維補強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH035352A
Application number: JP13964789A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Imaizumi; 今泉　勝吉; Miki Aoyama; 青山　幹; Osao Hori; 長生堀; Katsumi Takenami; 武南　勝美; Kiyoshi Koibuchi; 清鯉渕; Kyuhei Omura; 大村　久平; Seiji Kazama; 風間　清治
Original assignee: DAIICHI CEMENT KK; KYOWA GIKEN KK; NAIGAI MOKUZAI KOGYO KK; Obayashi Corp; Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: DAIICHI CEMENT KK; KYOWA GIKEN KK; NAIGAI MOKUZAI KOGYO KK; Obayashi Corp; Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-11

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、繊維補強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の
製造方法に関し、さらに詳しくは、建築物の外壁材およ
び内壁材に用いる耐水性、耐久性および耐火性に優れた
軽量建築材料およびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の軽量建材に、半水石膏あるいは無水石膏の凝結硬
化を利用した石膏ボードに代表される石膏系建材がある
。また、石膏・スラグ系、あるいは、石膏・スラグ・セ
メント系の複合建材が商品化されている。さらに、ボル
トランドセメント、アルミナセメント、石膏および石灰
からなる速硬性のあるセメント組成物が提案されており
、近年、この組成物を用いて木質セメント板が製造され
ている。その他に、ＡＬＣに代表されるオートクレイプ
処理により軽量建材もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の石膏系建材は、半水石膏の凝結硬化特性を利用し
ているため、短時間で成型・加工ができるという利点が
あったが、半面、石膏を主材としているため、耐水性に
欠けるという問題点があった。また、この耐水性の改善
を図った石膏・スラグ系、あるいは、石膏・スラグ・セ
メント系の複合建材が商品化されているが、これらを短
時間で成型・加工できるようにするには、相当量の半水
石膏を使用せざるを得す、このために耐水性の面で問題
が残ってしまう。その半面、半水石膏の使用量を減じる
と、耐水性の問題点は解決できるが、短時間で成型・加
工ができなくなるという問題があった。

また、ボルトランドセメント、アルミナセメント、石膏
および石灰からなる速硬性のあるセメント組成物を用い
れば、形状・厚さなどの自由度の大きい建材を、短時間
で大量生産できるが、上記４成分を主材として製造した
建材は、４成分量の僅かな変動でも、寸法安定性の悪い
建材となったり、長期耐久性に乏しいなどの問題点があ
った。また、従来のセメント系建材で、連続的に大量生
産するためには、抄造法によるか、オートクレイプによ
る養生が必要とされ、前者では２０閣以上の厚さの建材
を生産するこは困難であり、後者では切断・釘打ち等の
現場加工性に劣るという欠点や、設備費が膨大となる等
の問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、常温におけるボルトランドセメントとカ
ルシウムアルミネートと石膏と石灰とによる急速な凝結
硬化現象に着目し、この系に硬化速度の向上、硬化体の
寸法安定性および耐久性の向上を図る目的で、上記４成
分系に、さらにスラグ微粉末を加え、凝結調節剤、気泡
および補強繊維を導入した系で、広範な実験を行った結
果、本発明の繊維補強スラグ石膏セメント系軽量硬化体
の製造方法を、完成するに至った。

ボルトランドセメントとカルシウムアルミネートと石膏
と石灰の４成分系にスラグ微粉末を加えた５成分系組成
物（以下結合材と記す）で、エトリンガイトの生成にす
べての石膏が消費される結合材の配合の検討と、かつ、
エトリンガイトの生成量を過大とせず、無収縮か、ある
いは、強度に悪影響を及ぼさない程度の膨張で速硬性を
示す結合材の配合について究明した。

さらに、この結合材に、水と凝結調節剤と気泡と補強繊
維を混合し、常温で早期に硬化させ、脱型した後蒸気養
生した硬化体の強度、寸法安定性および気乾比重などの
諸物性について鋭意研究し、本発明の繊維補強スラグ石
膏セメント系軽量硬化体の製造方法を完成するに至った
。

〔作用〕

本発明に用いる速硬性セメント組成物は、ボルトランド
セメント１００重量部に対して、スラグ微粉末２０〜３
５０重量部、石灰５〜２０重量部、および、カルシウム
アルミネートと石膏微粉末の合量が２０〜１００重量部
からなり、かつ、石膏微粉末とカルシウムアルミネート
の重量比が０．５〜２．０である該混合物に対して、凝
結調節剤を０．０１〜１．５重量部添加することを特徴
とする水硬性材料である。

凝結調節剤としては、クエン酸、リンゴ酸、グリコン酸
、２ケトグルコン酸等のオキシカルボン酸、または、そ
の塩が使用でき、これらの中でグルコン酸、または、そ
の塩が好ましい。

凝結調節剤は、スラリー練り混ぜ時に添加混合して使用
するか、あるいは、セメント組成物に予めプレミックス
して使用するかのいずれでも良い。また、必要に応じて
、リグニン系、メラミン系あるいはナフタリン系などの
減水剤を使用することもできる。

本発明による速硬性セメント組成物のうち、ボルトラン
ドセメント１００重量部に対するカルシウムアルミネー
トと石膏微粉末との合量は、２０〜１００重量部であり
、好ましくは４０〜８０重量部で、石膏微粉末とカルシ
ウムアルミネートの重量比が０．５〜２．０の範囲でな
ければならない。カルシウムアルミネートと石膏微粉末
の合量が、１００重量部を越えると、エトリンガイトの
生成量が過大となり膨張破壊の危険があり、かつ、製造
コストが高くなる。また、カルシウムアルミネートと石
膏微粉末の含量が２０重量部以下では速硬性か弱くなる
。次に、石膏微粉末とカルシウムアルミネートの重量比
を０．５〜２．０の範囲に限定した理由は、重量比を０
．５以下にすると強度の発現が悪く、重量比を２．０以
上にするとエトリンガイトの生成量が過大となり膨張破
壊の危険がある。石膏微粉末とカルシウムアルミネート
の重量比が、０．５〜２．０の範囲であれば、無収縮か
、あるいは、強度に悪影舌を及ぼさない程度の膨張で速
硬性を示す。

本発明に使用するカルシウムアルミネートは、アルミナ
セメントを始めとし、現在市販されているカルシウムア
ルミネート系鉱物であれば、非結晶質であろうが、結晶
質であろうが、いずれのものでも使用できる。またカル
シウムアルミネートと無水石膏からなる市販の材料を使
用する場合は、本発明の特許請求の範囲内になるように
補正して使用することができる。

次に、使用する石膏は、無水石膏、半水石膏、あるいは
、三水石膏のいずれか、あるいは、２種以上の混合物で
も良く、天然品でも副産品でも良い。石膏の粉末度が粗
いと速硬性、および、強度発現が悪くなると共に、未反
応石膏として残存し、寸法安定性、あるいは、膨張亀裂
などの原因物質となる。このために、石膏微粉末の粉末
の粉末度は、ブレーン比表面積で２５００ａＡ　／　ｇ
以上しで、好ましくは、６０００ａａ／ｇ以上のものが
適し、かつ、８８μフルイ残分て０．５％以下のものが
適している。

ボルトランドセメント、カルシウムアルミネート、およ
び、石膏微粉末を組み合わせた３成分系の組成物から作
成したスラリーでは、数分以内に凝結し、数１０分以内
で脱型が可能な強度を発現させるには未だ不十分であり
、この系に凝結調節剤と共に適当量の石灰を併用するこ
とにより、凝結時間と凝結強度の両方を制御することが
できる。石灰には、生石灰と消石灰があるが、そのいず
れでも使用できる。また、ボルトランドセメント１００
重量部に対する石灰の使用量は、５〜２０重量部重量し
ている。

しかし、ボルトランドセメント、カルシウムアルミネー
ト、石膏微粉末、および、石灰の４成分系の組成物は、
蒸気養生後の長期耐久性の面で不十分である。この系に
さらにスラグ微粉末を添加することにより、脱型時強度
を増大させ、かつ、蒸気養生後の強度増進と建材として
の長期耐久性を確保できることを見いだした。

本発明に使用するスラグ微粉末は、特願昭５９２６１０
８３号において提案しているスラグ微粉末であって、ブ
レーン比表面積で約４０００Ｃ責／ｇの通常のスラグ粉
末から分級方式で得たブレーン比表面積が６０００〜１
２０００　ｃｆｌｌ／　ｇのスラグ微粉末である。通常
のスラグ粉末を使用すると、蒸気養生後の強度増進がほ
とんど無いが、本発明に使用するスラグ微粉末の場合は
、ボルトランドセメント１００重量部に対して、２０〜
３５０重量部の使用量であれば、蒸気養生により強度を
大幅に増進させることができ、かつ、蒸気養生後の強度
増進が大きくなる。

次に本発明のスラリーの成型方法および養生方法につい
て説明する。成型方法としては、抄造性以外の公知のい
ずれの方法でも適用可能であり、特に限定するものでは
ない。例えば、流し込み成型方法、加圧成型方法、ある
いは、押し出し成型方法などがある。スラリーの水の量
は、成型方法によって異なり、その成型方法に適した水
量を適宜選ぶことができる０本発明のスラリーは、成型
後３〜６０分で凝結硬化し、直ちに脱型・加工ができる
。

次に、成型後３〜６０分で脱型・加工された硬化体は、
９０℃以下で、かつ、１５０℃・時以上の蒸気養生を行
う。蒸気養生温度が９０℃を越えるとエトリンガイトの
分解が起こり、１５０℃・時以下の蒸気養生では、カル
シウムシリケート水和物の生成が不十分で、強固な硬化
体にならない。また、気温が１０’Ｃ以上の場合には、
自然養生で長期間養生することで硬化体を製造すること
もできる。

気泡の混入方法は、気泡を予め作っておくプレフォーミ
ング法、あるいは、スラリー作成時に気泡剤を同時に投
入して発泡させるミックスフォーミング法のいずれの方
法でも良い。また、気泡剤は、市販のものならいずれの
ものでも使用可能であり、特に限定するものではない。

しかし、アルミ粉系の無機発泡剤は、石膏との反応が見
られるため好ましくない。また、必要に応じて、カルボ
キシメチルセルローズ（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）等の気泡安定剤も使用できる。

気泡を導入する理由は、硬化体を軽量化する目的のみな
らず硬化後のエトリンガイト生成による膨張圧を緩和し
て、ひびわれ発生を予防する効果も期待するものである
。混入する気泡の量は、硬化体の気乾比重を０．４〜１
．５にするに必要な量とすることが肝要である。すなわ
ち、気乾比重が１．５以上となると、軽量建材としての
特性が失われ、０．４以下では強度が低く、かつ、吸水
量の多い硬化体となるためである。

また、軽量化を図る目的で、気泡の他に無機質、有機質
の軽量材を使用することが可能であり１、無機質軽量材
としては、例えば、シラスバルーン、パーライト、発泡
軽量骨材、抗火石、スラグ、ゼオライト等が使用でき、
有機質軽量材としては、例えば、木材、バルブ、スチレ
ン発泡体等が使用できる。

次に、本発明に使用する補強繊維としては、ビニロン繊
維に代表される合成繊維、炭素繊維、耐アルカリ性ガラ
ス繊維、ロックウール、あるいは、石綿など補強効果が
上がるものならいずれでも使用することができる。

〔実施例〕

本実施例に用いた材料および略号は第１表の通りである
。

第　　　１　　　表実施例−１実施例−１は、気泡剤、気泡安定剤、および、ビニロン
繊維を使用しないで、速硬性セメント組成物の配合割合
が、スラリーの凝結硬化性状に及ぼす影響を調べたもの
である。すなわち、第２表に示すＮα１〜Ｎα８の８種
類の速硬性セメント組成物について、凝結調節剤を０．
１重量パーセント添加し、水セメント比７０％のスラリ
ーにして成型し、凝結性状を調べるとともに、硬化後た
だちに脱型し、２０℃気乾養生を行った場合と、５０℃
の蒸気養生を四時間行なった場合の硬化体の性状、およ
び、圧縮強度を調べたものである。結果を第３表に示す
。

第　　　２　　　表第表注）＊；脱型できないため測定不能比較例であるＮｏ、　１〜５は、いずれも脱型可能時間
が３０分以上であるために、３０分後の圧縮強度は測定
できず、本発明の軽量硬化体の製造方法には、適さない
セメント組成物である。

さらに詳しく述べる。Ｎ０１１とＮｏ、　２を比較する
と、スラグ粉末（Ｏ５）を添加したＮα２は、亀裂の発
生が見られず、スラグ粉末が寸法安定性に効果が有るこ
とがうかがえるが、脱型可能時間が長く、未だ不十分で
ある。消石灰（ＣＨ）の使用量を多くしたＮｏ、　３は
、脱型可能時間は短くなるが、強度の発現が悪くなる。

また、アルミナセメント（ＡＣ）と無水石膏（ＡＣ）の
量比を本発明の範囲外まで変化させたＮｏ、　４とＮｏ
、　５は、いずれも亀裂が発生し、本発明の軽量硬化体
の製造方法には、適さないセメント組成物であることが
分かる。

本発明であるＮｏ、　６〜Ｎｏ、　８は、脱型可能時間
がいずれも２０〜２５分と短く、かつ、３０分後の圧縮
強度も１０ｋｇ　ｆ　／ａｆｌと大き（、本発明の軽量
硬化体の製造方法に適したセメント組成物である。

さらに詳しく述べれば、比較例であるＮα１の配合割合
の普通ボルトランドセメント（ｐｃ）の一部を、ブレー
ン比表面積約４０００Ｃ１１１／　ｇのスラグ粉末から
分級して得たブレーン比表面積で約８０００ｃ１ｆｌ／
　ｇの非常に細かいスラグ微粉末（ＦＳ）で置換するこ
とにより、脱型可能時間を短縮することが可能となり、
３０分後の圧縮強度の発現も良好となり、かつ、蒸気養
生後の強度発現を著しく向上させることができる。

実施例−２実施例−２では、実施例−１で良好な結果が得られたＮ
α７の速硬性セメント組成物を用いて、該速硬性セメン
ト組成物１００重量部に対して、凝結調節剤０．１重量
部、気泡安定剤０．１６重量部、ビニロン繊維１．０重
量部、および、水６５重量部を添加し、これにプレフォ
ーミング法で作成した気泡を、その添加量を変えて添加
して比重の異なるスラリーを作成した。このスラリーを
厚さ３０閣、幅９００ｍｍ、長さ１８００ｎｎの型枠に
流し込み成型し、３０分後に脱型し、その後５０″Ｃで
４時間蒸気養生を行い、本発明の繊維補強スラグ石膏セ
メント系軽量硬化体を作成した。

硬化前のスラリーの性状を第４表に、硬化体の物性を第
５表に示す。硬化体の物性試験は、前記の繊維補強スラ
グ石膏セメント系軽量硬化体から切り出した試験片を、
５０℃で２４時間乾燥してから行なった。

第　　　４本発明である繊維補強スラグ石膏セメント系硬化体の製
造方法で作成した硬化体は、はぼ同じ気乾比重のＡＬＣ
等の軽量建材と比べても、何ら遜色無く、十分実用に供
することができる性能を有している。

〈発明の効果〉実施例に示したように、スラグ石膏セメント系の速硬性
セメント組成物を用いた本発明の軽量硬化体の製造方法
によれば、スラリーが短時間で凝結硬化するために、直
ちに脱型でき、その後は、−船釣な蒸気養生により、短
時間で軽量硬化体が製品化でき、かつ、厚さ、形状等の
自由度も大きい、耐火性、耐水性および耐久性に優れた
外壁材および内壁材を安価に提供することができ、本発
明の効果は極めて大きいと言える。

特許　出　願　人　協和技研株式会社株式会社大林組〃　　　　　　内外木材工業株式会社第一セメント株式会社武田薬品工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ボルトランドセメント１００重量部に対してスラ
グ微粉末２０〜３５０重量部、石灰５〜２０重量部、お
よび、カルシウムアルミネートと石膏微粉末との合量が
２０〜１００重量部からなり、かつ、石膏微粉末とカル
シウムアルミネートの重量比が０．５〜２．０である該
混合物に対して、凝結調節剤を０．０１〜１．５重量部
添加し、水と気泡と補強繊維を混合したスラリーを成型
し、脱型した後、蒸気養生することを特徴とする繊維補
強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の製造方法。
（２）前記のスラグ微粉末は、高炉水枠スラグを粉砕し
た後に分級して得たスラグ微粉末であって、その粉末度
がブレーン比表面積で６０００〜１２０００ｃｍ＾２／
ｇであることを特徴とする第１項記載の繊維補強スラグ
石膏セメント系軽量硬化体の製造方法。
（３）前記のカルシウムアルミネートは、ＣＡ、ＣＡ＿
２、Ｃ＿３Ａ、Ｃ＿１＿３Ａ＿７、Ｃ＿１＿１Ａ＿７・
ＣａＦ＿２のいずれか、あるいは、２種類似上の混合物
であり、これらの合計含有量が５０％以上であることを
特徴とする第１項記載の繊維補強スラグ石膏セメント系
軽量硬化体の製造方法。
（４）前記石膏微粉末は、その粉末度がブレーン比表面
積で２５００ｃｍ＾２／ｇ以上で、かつ、８８μフルイ
残分が０．５％以下であることを特徴とする第１項記載
の繊維補強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の製造方法
。
（５）前記のスラリーは、成型後３〜６０分で凝結硬化
し、直ちに脱型・加工できることを特徴とする第１項記
載の繊維補強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の製造方
法。
（６）蒸気養生温度が９０℃以下で、かつ、１５０℃・
時以上で養生することを特徴とする第１項記載の繊維補
強スラグ石膏セメント系軽量硬化体の製造方法。
（７）前記硬化体の気乾比重が０．４〜１．５であるこ
とを特徴とする第１項記載の繊維補強スラグ石膏セメン
ト系軽量硬化体の製造方法。