JPH0663923A - 水硬性無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量骨材が大量に添加された軽量な水硬性無
機質組成物であっても、押出成形を行っても無機質軽量
骨材が破壊せず、構造材に使用して施工時に釘打ちを行
ってもひび割れを生じない、高強度な硬化体を得ること
のできる、水硬性無機質成形体の製造方法を提供する。 【構成】 ポルトランドセメント１００重量部、カルシ
ウム、アルミニウム、硫黄を含有する最大粒径２９０μ
ｍの無機質硬化体粉末４３重量部、シリカバルーン４３
重量部、水７１重量部からなる組成物を押出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水硬性無機質成形体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント、モルタル、石膏等の水硬性無
機物質と水を用いた成形体は、硬化して、建築、土木材
料などの構造材に好適に使用されている。これらの水硬
性無機質成形体を製造するには、押出成形法が生産性の
点で優れている。一方、構造材に使用する場合において
は施工上軽量化が要求されるので、上記水硬性無機物質
と水にパーライト、フライアッシュなどの無機質軽量骨
材を添加して成形し、軽量化を図っている。

【０００３】このような方法としてはたとえば、 （１）セメント又は石膏と、黒曜石を粉砕し急速に加熱
発泡させた表面に硝子質の皮膜を形成した気密性の微細
中空粒状部材を、補強繊維、水と混合して押出成形し、
軽量なコンクリートを得る方法（特開昭４９−１０３９
２３号公報） （２）水硬性セメントに粗粒のフライアッシュバルーン
を混入し水で硬化する方法（特開昭６０−１１２６６０
号公報） が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
の方法では押出成形を行うと、無機質軽量骨材が破壊す
るので、破壊を防ぐためには大量の水の添加が必要であ
り、大量の水の添加を添加すると、最終的に得られる硬
化体の強度が低下するといった問題があった。さらに
（２）の方法を用いた硬化体を構造材に使用すると施工
時に釘打ちするとひび割れを生じやすいという問題があ
った。

【０００５】本発明の目的は、上記の課題を解決し、軽
量骨材が大量に添加された軽量な水硬性無機質組成物で
あっても、押出成形を行っても無機質軽量骨材が破壊せ
ず、構造材に使用して施工時に釘打ちを行ってもひび割
れを生じない、高強度な硬化体を得ることのできる、水
硬性無機質成形体の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明において用いられ
る第１の水硬性無機物質（Ａ）は、水で練ったとき硬化
性を示す無機物質ならば特に限定されず、たとえば普通
ポルトランドセメント、特殊ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、ローマンセメント等の単味セメント、
耐酸セメント、耐火セメント、水ガラスセメント等の特
殊セメント、高炉スラグ混合セメント、膨張性セメント
等の混合セメント、石膏、半水石膏、石灰、マグネシア
セメント等の気硬性セメント、高炉スラグ、熱硬化性セ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、スラグ石膏セメ
ント、スラグ石灰セメントなどがあげられる。特に強
度、耐水性の点で、ポルトランドセメント、アルミナセ
メントが好適に使用される。これらは単独で使用されて
もよいし、２種類以上併用されてもよい。

【０００７】本発明において用いられる無機質硬化体粉
体（Ｂ）は、化学成分比としてカルシウム２０〜６５
％、アルミニウム３〜３５％、硫黄１．５〜２５％を含
む第２の水硬性無機物質１００重量部と水２０〜１００
重量部とを混合して得られた混合物を硬化させて得られ
た硬化体を粉砕し、必要に応じて分級して得られた粒径
５００μｍ以下の粉末であり、一般に硬化体の粉体中に
示性式

【０００８】

【化１】

【０００９】で示される高強度、高弾性率の針状結晶エ
トリンジャイトを含有する。

【００１０】上記第２の水硬性無機物質は、化学成分比
としてカルシウム２０〜６５％、アルミニウム３〜３５
％及び硫黄１．５〜２５％を含む水硬性無機物質であ
り、上記成分の他に、酸素、珪素、鉄など一般に水硬性
無機物質に含まれる成分が含まれていてもよい。上記化
学成分比を満たす水硬性無機物質としては、たとえば普
通ポルトランドセメントと膨張性セメントの混合物、高
炉スラグと石膏又は半水石膏の混合物、熱硬化性セメン
トなどがあげられ、さらにフライアッシュ、シリカフラ
ワー、シリカフューム、ベントナイト等の混合セメント
用混合材が添加されてもよい。これらは単独で使用され
てもよいし、２種類以上併用されてもよい。又、アルミ
ナセメント、ポルトランドセメントのように硫黄含有量
の小さい水硬性無機物質に、石膏など他の水硬性無機物
質を添加して化学成分比が上記比率になるように適宜調
整してもよい。

【００１１】上記第２の水硬性無機物質は上記化学成分
比から逸脱すると、硬化したときに補強効果を与えるに
十分なエトリンジャイトが生成せず、最終的に得られる
硬化体の釘打性などの加工性が悪くなり、釘打性などの
加工性が悪くなるので上記組成に限定される。

【００１２】上記無機質硬化体粉体（Ｂ）の製造に用い
られる水の量は、少ないと硬化したときに補強効果を与
えるに十分なエトリンジャイトが生成せず、最終的に得
られる硬化体の釘打性などの加工性が悪くなり、多くな
ると最終的に得られる硬化体の強度が低下するので第２
の水硬性無機物質１００重量部に対して２０〜１００重
量部に限定される。

【００１３】上記無機質硬化体粉体（Ｂ）の製造におい
て、必要に応じて後述する比重が０．０１〜１．０の軽
量骨材（Ｃ）及び必要に応じて水溶性高分子物質、比重
が１をこえる無機質充填材、補強繊維、木粉等が添加さ
れてもよい。これらの添加物の添加量は、それぞれ後述
する水硬性無機質成形体の製造方法に使用される組成物
の説明に記載された範囲であることが好ましい。

【００１４】上記無機質硬化体粉末（Ｂ）は粒径が小さ
いと硬化したときに補強効果を与えるに十分なエトリン
ジャイトが得られず、最終的に得られる硬化体の釘打性
などの加工性が悪くなり、大きいと最終的に得られる硬
化体の表面平滑性が悪くなるので５００μｍ以下に限定
され、好ましくは１〜３００μｍである。

【００１５】上記無機質硬化体粉末（Ｂ）の添加量は少
ないと生成するエトリンジャイトによる補強効果が小さ
く、多いと最終的に得られる硬化体の強度が低くなるの
で、水硬性無機物質（Ａ）１００重量部に対して５〜１
５０重量部に限定され、好ましくは１０〜１００重量部
である。

【００１６】本発明において用いられる軽量骨材（Ｃ）
は最終的に得られる硬化体の軽量化を図る目的で添加さ
れ、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻害せ
ず、本発明の製造方法で使用されるあらゆる構成材料の
作用を著しく阻害しないものならば特に限定されず、シ
リカバルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、
シラスバルーン、ガラスバルーン、発泡焼生粘土等の無
機質天然発泡体、スチレンビーズ、塩化ビニリデンバル
ーン、発泡ウレタン、発泡スチレン等の有機発泡体など
が使用される。これらは単独で使用されてもよいし、２
種類以上併用されてもよい。

【００１７】上記軽量骨材は、比重が小さくなると最終
的に得られる硬化体の強度が低くなり、大きくなると最
終的に得られる硬化体が重くなり、施工性が悪くなるの
で、０．０１〜１．０に限定され、好ましくは０．０２
〜０．７である。

【００１８】軽量骨材の添加量は、少なくなると最終的
に得られる硬化体が重くなり、施工性が悪くなり、多く
なると最終的に得られる硬化体の強度が低くなるので、
水硬性無機物質（Ａ）１００重量部に対して０．１〜１
００重量部に限定され、好ましくは０．５〜８０重量部
である。

【００１９】本発明において用いられる水（Ｄ）の量
は、少なくなると第１の水硬性無機物質の硬化が十分に
なされず、又、組成物の分散性が低下し、多くなると最
終的に得られる硬化体の強度が低下するので、水硬性無
機物質（Ａ）１００重量部に対して１５〜１５０重量部
に限定され、好ましくは２０〜１００重量部である。

【００２０】本発明においてさらに必要に応じて水溶性
高分子物質が添加されてもよい。水溶性高分子物質は水
に溶解して粘性を付与し、水硬性無機物質と水から得ら
れる組成物の流動性を高めて賦形性を良好なものとし、
又、セメント硬化体中の過剰な水分を吸収しセメント粒
子間中の空隙を埋める接合剤となりうる高分子物質なら
ば特に限定されず、たとえばメチルセルロース、ヒドロ
キシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース等のセルロースエーテル、ポリビニルアル
コール、ポリアクリル酸、リグニンスルホン酸塩などが
あげられる。水溶性高分子物質の添加量は少なくなると
組成物の流動性が低くなり、多くなると、最終的に得ら
れる硬化体の耐水性が低下するので、水硬性無機物質
（Ａ）１００重量部に対し、５重量部以下が好ましい。

【００２１】本発明においてさらに必要に応じて比重が
１をこえる無機質充填材が添加されてもよい。無機質充
填材は、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻
害せず、本発明の製造方法で使用されるあらゆる構成材
料の作用を著しく阻害しないものならば特に限定され
ず、たとえば珪砂、川砂等のセメントモルタル用骨材、
フライアッシュ、シリカフラワー、シリカフューム、ベ
ントナイト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セ
ピオライト、ウォラストナイト、マイカ等の天然鉱物、
炭酸カルシウム、珪藻土などがあげられる。

【００２２】上記無機質充填材は、添加量が多くなると
最終的に得られる硬化体の強度が低下するので、水硬性
無機物質（Ａ）１００重量部に対し２００重量部以下が
好ましい。

【００２３】本発明においてさらに必要に応じて補強繊
維が添加されてもよい。補強繊維は、成形体に付与した
い性能に応じ任意のものが使用でき、たとえば、ビニロ
ン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、カー
ボン、アラミド等の合成繊維、ガラス繊維、チタン酸カ
リウム、鋼等の無機繊維などが使用できる。特に合成繊
維を用いた場合には、可撓性の向上が著しい。上記補強
繊維の繊維径は、細くなると混合時に再凝集し、交絡に
よりファイバーボールが形成されやすくなり、最終的に
得られる硬化体の強度はそれ以上改善されず、太くなる
か又は短くなると引張強度向上などの補強効果が小さ
く、又、長くなると繊維の分散性及び配向性が低下する
ので、繊維径５〜１００μｍ、繊維長１〜１０ｍｍが好
ましい。上記補強繊維の添加量は多くなると繊維の分散
性が低下するので、水硬性無機物質（Ａ）１００重量部
に対し、２０重量部以下が好ましい。

【００２４】本発明においてさらに必要に応じて木粉が
添加されてもよい。木粉としては、製材、パルプ材、坑
木、合単板、電柱、クイ丸太などに使用されるときの廃
材などが好適に使用できる。

【００２５】上記木粉は粒径が小さいと押出成形に必要
な水の量が増加するので最終的に得られる硬化体の強度
が低下し、大きいと最終的に得られる硬化体の表面平滑
性が悪くなるので１〜５００μｍが好ましい。木粉の添
加量は多いと押出成形に必要な水の量が増加するので最
終的に得られる硬化体の強度が低下するので、水硬性無
機物質（Ａ）１００重量部に対して１０重量部以下が好
ましい。

【００２６】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法
は、上記水硬性無機物質（Ａ）、無機質硬化体粉末
（Ｂ）、比重が０．０１〜１．０の軽量骨材（Ｃ）、水
（Ｄ）及び必要に応じて水溶性高分子物質、比重が１を
こえる無機質充填材、補強繊維、木粉からなる組成物を
押出成形することを特徴とする。上記押出成形方法は特
に限定されるものではなく、従来公知の任意の押出機が
使用される。

【００２７】本発明の方法で得られた水硬性無機質成形
体は、水硬性無機物質として例えば石膏のように硬化速
度の速いものを用いれば、成形中例えば押圧成形の際に
加熱することにより、成形と同時に硬化させることがで
き、また、得られた硬化体を時間をかけて自然養生を行
ってもかまわないが、硬化反応の遅い例えばポルトラン
ドセメントのような水硬性無機物質を使用する場合に
は、成形体を加熱、加湿する、オートクレーブ養生を施
すなど、従来公知の方法により養生を行うことにより、
硬化反応を促進でき、機械的物性を向上することができ
る。

【００２８】

【実施例】本発明を実施例をもってさらに詳しく説明す
る。無機質硬化体粉末（Ｂ）の製造

【００２９】無機質硬化体粉末１〜６ 表１に示した所定量の普通ポルトランドセメント（小野
田セメント社製）、膨張性セメント（電気化学工業社
製、商品名；デンカＣＳＡ）、高炉スラグ、半水石膏、
熱硬化性セメント、中庸熱ポルトランドセメント、アル
ミナセメント（以上第２の水硬性無機物質中のカルシウ
ム、アルミニウム、硫黄の成分比を表１に併せ示し
た）、木粉（合板粉砕品、大友化成社製；８０メッシュ
通過木粉）、及び水を混合し、表１に記載した所定の温
度、湿度で所定時間養生して得られた硬化体をハンマー
式粗砕機（パウレックス社製）、及びボールミル（ダル
トン社製、商品名；ＢＭ−１００）で粉砕し、５０メッ
シュの篩で分級して、篩を通過した粉末を採取して最大
粒径２９０μｍの無機質硬化体粉末１〜６を得た。

【００３０】無機質硬化体粉末７ 表１に示した所定量の熱硬化性セメント、及び水を混合
し、表１に記載した所定の温度、湿度で所定時間養生し
て得られた硬化体をハンマー式粗砕機（パウレックス社
製）、及びボールミル（ダルトン社製、商品名；ＢＭ−
１００）で粉砕し、２０メッシュの篩で分級し、篩を通
過しなかった粉末を採取して最小粒径８４０μｍの無機
質硬化体粉末７を得た。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例１〜６、比較例１〜６ 表２に示した所定量の普通ポルトランドセメント（小野
田セメント社製）、無機質硬化体粉末１〜７、シリカバ
ルーン（日本フィライト社製、商品名；ＦＧ、比重０．
３７）、パーライト（三井金属鉱業社製、押出グレー
ド、比重０．３）、塩化ビニリデンバルーン（松本油脂
製薬社製、商品名；Ｆ−５０Ｅ、比重０．０３）、木粉
（合板粉砕品、大友化成社製；８０メッシュ通過木
粉）、ビニロン繊維（クラレ社製、繊維径１４μｍ、繊
維長６ｍｍ）、アンチゴライト（ユタカ産業社製、商品
名；ママベストンＲＦ）、ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース（２０℃における２％水溶液の粘度が１５，０
００ｃｐｓのもの）をドライブレンドし、ミキサーで所
定量の水と混合し、得られた混合物を、スクリュー径１
００ｍｍの押出機で押出成形し、幅５００ｍｍ、厚み６
ｍｍの成形体を得た。なお押出時の成形圧力を押出金型
のテーパーバレルに取り付けられた圧力計で測定し、表
３に併せ示した。

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例１〜６、比較例１〜６で得られた成
形体を、６０℃、９０％ＲＨで６時間養生硬化し、得ら
れた硬化体を以下の試験に供した。

【００３５】物性評価 密度 得られた硬化体を切断して、重量と体積を測定し、重量
を体積で除した。

【００３６】曲げ強度、曲げ弾性率 得られた硬化体を切断して１５０×４０×２０ｍｍの試
験片を得、曲げ強度、曲げ弾性率をＪＩＳ Ａ １４０
８の方法に準じて測定し、硬化体の曲げ強度、曲げ弾性
率とした。

【００３７】釘打性試験 得られた硬化体を切断して試験片を得、直径２．７ｍ
ｍ、長さ４０ｍｍのステンレススクリューネイルを打ち
込みひび割れなしで貫通できる縁端距離を測定した。な
おどの部位に打ち込んでも割れたものについては×を記
した。

【００３８】表面粗さ 得られた硬化体を切断して試験片を得、表面粗さをＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１の方法に準じて測定し、中心線平均粗
さを示した。以上の結果を表３に併せ示した。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【発明の効果】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法
は、第１の水硬性無機物質（Ａ）、特定された化学成分
比の第２の水硬性無機物質を硬化させて得られた特定の
粒径の無機質硬化体粉末（Ｂ）、比重が０．０１〜１．
０の軽量骨材（Ｃ）及び水（Ｄ）からなる組成物を押出
成形するものであるから、無機質硬化体粉末中に生成し
たエトリンジャイトがクラックの発生、進展を防止し、
軽量骨材が大量に添加された軽量な水硬性無機質組成物
であっても、押出成形を行っても軽量骨材が破壊せず、
構造材に使用して施工時に釘打ちを行ってもひび割れを
生じない、高強度な硬化体を得ることができる。

【００４１】したがって、本発明の製造方法によれば、
建築、土木材料などの構造材に好適に使用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）第１の水硬性無機物質１００重量
   部、（Ｂ）化学成分比としてカルシウム２０〜６５％、
   アルミニウム３〜３５％及び硫黄１．５〜２５％を含む
   第２の水硬性無機物質１００重量部と水２０〜１００重
   量部を混合して硬化させた粒径５００μｍ以下の無機質
   硬化体粉末５〜１５０重量部、（Ｃ）比重が０．０１〜
   １．０の軽量骨材０．１〜１００重量部及び（Ｄ）水１
   ５〜１５０重量部とからなる組成物を押出成形すること
   を特徴とする水硬性無機質成形体の製造方法。