JPH06263510A - 珪酸カルシウム炭酸化硬化体の製造方法 - Google Patents

珪酸カルシウム炭酸化硬化体の製造方法

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JPH06263510A JP9179893A JP9179893A JPH06263510A JP H06263510 A JPH06263510 A JP H06263510A JP 9179893 A JP9179893 A JP 9179893A JP 9179893 A JP9179893 A JP 9179893A JP H06263510 A JPH06263510 A JP H06263510A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 珪酸カルシウムの炭酸化硬化体を製造する作
業環境に悪影響を及ぼすことのない炭酸ガス発生物質で
あって、炭酸ガス発生後に炭酸硬化体に残存する副生物
が同硬化体そのものの物性低下をもたらすことなく、ま
たはそれに損傷を与えることがない珪酸カルシウムの炭
酸硬化体を製造する方法を提供する。 【構成】 珪酸カルシウムを主成分とする組成物に炭酸
鉄および水とを混合し、得られた混合物を加圧成形した
後、または加圧成形しながら水蒸気養生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、珪酸カルシウムを主成
分とする組成物の粉粒体を原料として、建築用資材、土
木用資材、濾過材または吸着材等に利用できる炭酸化硬
化体を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から珪酸カルシウムを含む成形体を
炭酸ガスにより硬化して炭酸化硬化体を製造する技術は
公知である(特公昭55−23787号公報)。
【0003】前記公知技術において成形体が炭酸化され
てゆく過程でその組織が緻密になりながら強度を増大さ
せてゆく。しかし組織が緻密になるということは炭酸ガ
スがそのものが、または反応媒体である水に溶解させて
炭酸ガスを使用する場合その炭酸水が組織内を移動しに
くくなり、その結果、成形体内部の珪酸カルシウムを炭
酸化させることが困難であるということを意味する。
【0004】成形体内部の珪酸カルシウムを炭酸化させ
るには、反応時間を長くするとか、反応圧力または/お
よび反応温度を高くするとかの方法を採用することが考
えられるが、前者の方法は工業的に有利な方法とは言え
ず、後者の方法は成形体の内外層における反応の程度に
差を生じさせることになる。
【0005】そこで、他の方法として水または熱により
炭酸ガスを発生する物質、例えば、炭酸ナトリウム,炭
酸カリウム,炭酸マグネシウムおよび炭酸アンモニウム
等のアルカリ炭酸塩および炭酸水素ナトリウム,炭酸水
素カリウム,炭酸水素マグネシウムおよび炭酸水素アン
モニウム等のアルカリ炭酸水素塩の1種または2以上の
物質を前記成形体に予め混合しておいて、該成形体の水
蒸気養生時に炭酸ガスを発生させる技術がある(特開昭
50−80313号公報)。
【0006】しかしながら、この技術に開示の炭酸ガス
発生物質は炭酸ガス放出後に炭酸化硬化体に残される副
生物が炭酸化硬化体の物性に悪影響を与える。例えば、
副生物は炭酸硬化体の水溶解性を高くする。また前記技
術を珪酸カルシウムを原料とする炭酸硬化体の製法に適
用してみると、炭酸化によって生成するシリカゲルと炭
酸ガス発生物質の副生物とが反応して水ガラス、珪酸マ
グネシウム水和物等の膨潤性物質を形成して炭酸化硬化
体に損傷を与える。
【0007】また、炭酸ガス発生物質によっては、成形
体の炭酸化反応時にアンモニアガス等の悪臭ガスを発生
させて作業環境を悪化するという問題がある。本考案の
課題は、後者の技術に関し、炭酸硬化体製造環境に悪影
響を及ぼすことのない炭酸ガス発生物質であって、炭酸
ガス発生後に炭酸硬化体に残存する副生物が同硬化体そ
のものの物性低下をもたらすことなく、またはそれに損
傷を与えることがない珪酸カルシウム炭酸硬化体の製造
方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本請求項1の発明は、珪
酸カルシウムを主成分とする組成物の粉粒体に炭酸鉄お
よび水とを混合し、得られた混合物を加圧成形した後、
または得られた混合物を加圧成形しながら成形物を水蒸
気養生するという手段を採用する。そして前記発明にお
いて、炭酸鉄は、珪酸カルシウム粉粒体中に含まれるカ
ルシウム(CaO換算)の1.0〜3.0重量倍使用す
る。
【0009】
【作用】炭酸鉄は比較的不安定な物質であるので、適度
の水分の共存下で分解して炭酸ガスと水酸化鉄(II
I)または酸化鉄(II)鉄(III)になる。前記炭
酸鉄および水は、珪酸カルシウムを主成分とする組成物
から得られた成形体に含まれるから、その成形体を適度
の雰囲気においてやれば成形体は全体にかつ均一に炭酸
化される。適度の雰囲気とは成形体が置かれた温度およ
び湿度を意味し、一般に前記成形体の炭酸鉄は所定の水
分が存在する雰囲気下では温度が高いほど成形物の炭酸
化反応を促進し、逆に温度が低い程長時間かけないと前
記成形体を完全には炭酸化できない。他方、分解により
副生した水酸化鉄(III)または酸化鉄(II)鉄
(III)は本発明の目的物である炭酸化硬化体中にお
いて、それを構成する化学物質、例えば非晶質シリカ等
とほとんど反応しないため、前記炭酸硬化体の物性に対
して影響しない。
【0010】さらに本発明を詳述すると、本発明に実施
に際して使用される珪酸カルシウムを主成分とする組成
物としては、トバモライト、ゾノトライト、フォシャジ
ャイト、ヒレブレンダイト、CSH等の珪酸カルシウム
水和物ならびにウォラストナイト、セメント鉱物および
γ−CS等の珪酸カルシウムを主成分に含み、それに
未反応原料や石膏等が含まれる組成物を意味する。この
組成物は粉粒体の形で本発明に使用される。なお、前記
珪酸カルシウム水和物および珪酸カルシウムは水熱合
成、水和反応、焼成等の工程を経て工業的に生産された
ものでもよいし、天然で産出するものでもよい。
【0011】一方、炭酸鉄は天然でも産出するが、一般
的には鉄(II)塩溶液に空気不存在下で炭酸アルカリ
または炭酸水素アルカリを加えることにより合成され
る。この場合、鉄(II)塩として塩化鉄(II)また
は臭化鉄(II)が、そして炭酸アルカリおよび炭酸水
素アルカリとして炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸
マグネシウム炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウ
ムが使用される。
【0012】珪酸カルシウムを主成分とする組成物の粉
粒体に炭酸鉄および水を混合する方法としては前二者の
粉粒体に水を混合する方法または珪酸カルシウムの粉粒
体水スラリーと炭酸鉄粉粒体の水スラリーを混合する方
法が採用される。これらの混合物を調整する際、炭酸ガ
スに対して不活性な充填材または補強繊維を混合するこ
とができる。
【0013】珪酸カルシウムを主成分とする組成物に混
合される炭酸鉄の量は前者の100重量部中のカリシウ
ム量(酸化カルシウム換算)をベースにして1.0〜
3.0重量倍とする。炭酸鉄の量が0.5重量倍未満の
場合は珪酸カルシウムの炭酸化率が低く、炭酸化硬化体
において所定の強度が得られない。逆に前記量が1.5
重量倍を越えると炭酸化されないで残るカルシウムの量
が少なくなり、炭酸化硬化体の比重が高くなる。これは
比重に対する強度の低下に繋がる。
【0014】上記のように得られた混合物を次に加圧下
で成形して、成形品を得るのであるが、成形方法として
プレス成形法、押出成形法または圧延成形法等の任意の
成形法が採用される。
【0015】最後に前記成形体を炭酸鉄から発生する炭
酸ガスと均一に接触させて本発明の目的物である炭酸化
硬化体を得る。炭酸化方法として次のいずれの方法をも
採用し得る。第一の方法は、前記成形体を比較的高温下
でかつ飽和または不飽和水蒸気雰囲気下で養生する方法
である。この方法としては、例えば、100℃を越える
温度で大気圧下で過熱水蒸気の雰囲気下で養生する方法
や密閉容器内で大気圧を越える圧力下で飽和水蒸気の雰
囲気下で養生する方法がある。
【0016】しかしながら、珪酸カルシウムの炭酸化に
は水分の存在が必要であるから、水分が揮散するような
温度である200℃を越えないようにする。この方法
は、比較的短時間で炭酸化硬化体を得ることができる。
なお、この雰囲気下で前記混合物を成形することが可能
であれば成形体を製造しながら養生することもできる。
【0017】第二の方法は、比較的低温下でかつ高湿度
雰囲気下で成形体を養生する方法である。典型的には前
記成形体を大気圧下かつ室温〜100℃の温度下で相対
湿度80%以上の雰囲気で養生する。相対湿度100%
で行う場合は密閉容器内で行った方が良い。この方法は
省エネルギー化できるという利点がある。
【0018】第三の方法は、前記成形体を炭酸ガスと接
触させてその成形体の少なくとも表層部を予め炭酸化さ
せ、次いで、前記第一また第二の方法の養生過程を後続
させる方法である。この方法は比較的炭酸化しにくい内
層部だけに本発明を利用し、外層部を従来技術で実施し
ようとするものである。この方法は成形体を高温下にさ
らす時間を短くできるから、得られた炭酸化硬化体の損
傷を少なくできるという効果がある。
【0019】
【実施例1】次に、本発明を具体化した実施例を詳述す
る。塩化鉄(II)100重量部(無水塩換算)を炭酸
水素ナトリウム70重量部を水1700重量部の割合で
60℃に保温した容器に投入し、これら炭酸ガスの連続
バブリング下に撹拌混合して炭酸鉄を合成した。得られ
た炭酸鉄を洗浄・▲ろ▼過して粉末にした。珪酸カルシ
ウム水和物の一種であるトバモライトを主成分とする組
成物として軽量気泡コンクリート(ALC)を粉砕して
ブレーン値1.05平方m/gの粉粒体を得た。この粉
粒体中のカルシウム量はCaO換算で25%であった。
前記粉粒体100重量部に対して表に示す重量割合の前
記炭酸鉄および水を混合し、得られた混合物を100m
m×100mmの大きさの開口を有する形枠に入れて1
00kgf/平方cmの圧力でプレス成形した。
【0020】このようにして得た成形体をオートクレー
ブ(密閉形の加熱・加圧容器)に入れて、140℃の温
度の飽和水蒸気雰囲気下で約6時間養生して炭酸化硬化
体を得た。養生過程においては全く作業環境を悪化させ
る悪臭等の発生はなかった。この炭酸化硬化体を相対湿
度50%下、105℃で24時間静置してその炭酸化硬
化体を市販のALC並みに乾燥した。そして、その炭酸
化硬化体の比重、曲げ強度、比重に対する曲げ強度の割
合(対比重曲げ強度)および炭酸化率を測定した。その
結果も併せて表に示す。
【0021】
【表】
【0022】
【実施例2】珪酸質原料としての非晶質シリカ(商品
名:アエロシル)60重量部、石灰質原料としての水酸
化カルシウム56重量部および水2320重量部とを圧
力容器に入れて、95℃で撹拌しながら約6時間加熱し
た。得られた反応生成物含有水スラリーを吸引・▲ろ▼
過および乾燥して反応生成物を粉末化した。この粉末を
X線回折測定により分析したら非晶質のCSHであるこ
とが判明した。
【0023】このCSH粉末100重量部、実施例1で
合成した炭酸鉄粉末57重量部および水50重量部を混
合して実施例1と同様にして成形体を製造した。温度3
0℃および相対湿度95%に調整された恒温恒湿槽に前
記成形体を10日間入れて養生した後、相対湿度50
%、温度105℃の雰囲気で24時間乾燥した。このよ
うにして得られた炭酸化硬化体の比重は1.22、曲げ
強度は79.1kgf/平方cm、炭酸化率は82.8
%であった。
【0024】
【実施例3】天然のβ−ウォラストナイト粉末100重
量部、実施例1で合成した炭酸鉄粉末102重量部およ
び水40重量部を混合して実施例1と同様にして成形体
を製造した。この成形体を圧力容器に入れた後、その容
器に炭酸ガスを2気圧圧入して室温下で約6時間前記成
形体の表層部を炭酸化した。続いてその成形体を実施例
1のオートクレーブに入れて実施例1と同様の条件下で
養生を行なった。乾燥も実施例1と同様に行なった。そ
の結果、比重1.74、曲げ強度54.4kgf/平方
cm炭酸化率43.5%の炭酸化硬化体が得られた。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、珪酸カ
ルシウムの炭酸硬化体を製造する作業環境に悪影響を及
ぼすことのなく、炭酸ガス発生後に前記炭酸硬化体に残
存する副生物が同硬化体そのものの物性低下をもたらす
ことなく、またそれに損傷を与えることがないという優
れた効果を発揮する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸カルシウムを主成分とする組成物粉
    粒体に炭酸鉄および水とを混合し、得られた混合物を加
    圧成形した後、または加圧成形しながら水蒸気養生する
    ことを特徴する珪酸カルシウム炭酸化硬化体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】炭酸鉄は、珪酸カルシウム粉粒体中に含ま
    れるカルシウム重量(CaO換算量)の1.0〜3.0
    重量倍使用される請求項1に記載の珪酸カルシウム炭酸
    化硬化体の製造方法。
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