JPH069285A - 施釉セメントモルタル製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた物理・化学特性を有し、かつ低コスト
でセメントモルタルを基材とした施釉セメントモルタル
製品を提供する。 【構成】 セメントモルタル養生硬化物成形体を予備加
熱、好ましくは１５０〜４５０℃で予備加熱して、内有
する遊離水、有機混和剤等を除去する第１工程と、第１
工程で得られた予備加熱済みの成形体に低温釉薬を施釉
して低温焼成、好ましくは１２０〜５００℃で低温焼成
する第２工程と、第２工程で得られた低温焼成品を加水
・養生させる第３工程とを経て施釉セメントモルタル製
品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土木、建築用に使用する
新規なセメントモルタル製品の製造方法に関し、特に優
れた機械的特性と化学的特性を有するセメントモルタル
を基板としたの施釉セメントモルタル製品の製造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】普通セ
メントを用いたモルタル又はコンクリートは優れた構造
材料で圧縮強度の高いものであるが、引張強度、曲げ強
度が低く、耐食性等が劣る欠点がある。また、該構造材
料は常温でもひび割れを生じたり、特に高温にさらされ
ると内有している遊離水や一部結合水の放出等により破
損、爆裂する欠点がある。従って、例えばセメントモル
タル製成形体に釉薬を掛けた後、それを焼成をしても、
無欠陥で優良な施釉セメントモルタル製品は得られな
い。

【０００３】すなわち、セメントモルタル製成形体には
遊離水が含まれており、これが施釉焼成時には加熱によ
り放出される。また、同成形体は加熱を受けると、その
中のセメント水和物が約２６０℃から分解して、結合水
を放出し始める。さらに、水酸化カルシウムも約５００
℃から分解して、水を放出し始める。そしてまた、８０
０℃付近では骨材の膨張とＣａＯの膨張が増大し、かつ
ＣａＣＯ_３の分解が始まる。このようにして放出される
水の蒸気化及び骨材等の膨張により、セメントモルタル
製施釉セメントモルタル成形体に亀裂又は爆裂を引き起
こし、あるいはまた釉薬面に水蒸気放出孔跡の窪部を形
成するのである。このため、一般の施釉製品は高温処理
に安定な陶磁器で作られている。この陶磁器は通常耐熱
性、耐食性が優れた高硬質のものであり、ケイ石と粘土
及び長石の３成分系の素地に釉薬を施釉して約１０００
℃以上の温度で焼成することによって製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように陶磁器系
の施釉製品が市場に出されているが、（イ）選択された
前記３成分の配合材料と約１０００℃以上の焼成に必要
な高エネルギーを要するために非常に高コストなものと
なること、（ロ）該製品は通常コンクリートの弾性率の
１．５〜２倍を示すが反面、ガラスのように脆く特に高
温焼成に起因して局部的なひずみを有しているので、商
品として通用する大板の製造ができないことなどの問題
点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の問題
点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、従来技術の問題点を
解決し優れた機械的特性及び化学的特性を有し、かつ低
コストで製造できるセメントモルタルを基板にした施釉
のセメントモルタル製品を開発した。

【０００６】すなわち本発明は、（１）セメントモルタ
ル養生硬化物成形体を予備加熱して内有する遊離水、有
機混和剤等を除去する第１工程と、第１工程で得られた
予備加熱済みの成形体に低温釉薬を施釉して低温焼成す
る第２工程と、第２工程で得られた低温焼成品を加水・
養生させる第３工程とから成ることを特徴とする施釉セ
メントモルタル製品の製造方法である。上記本発明にお
いては、第１工程における予備加熱が、１５０〜４５０
℃で行われることは好ましく、また低温焼成は１２０〜
５００℃で行われることが好ましい。さらに、セメント
モルタルには、石綿、ガラス繊維、ワラストナイト、セ
ピオライト等無機質補強剤を混在させることが好まし
い。

【０００７】次に上記本発明にかかる各種要件について
説明する。セメントモルタルを構成するセメントとして
は、ポルトランドセメント（例えば普通のポルトランド
セメント、白色ポルトランドセメント）、アルミナセメ
ント、高炉セメント等が用いられる。ま他、セメントモ
ルタルを構成する細骨材としては、硅砂、耐火性細骨
材、高炉水砕スラグ細骨材、パーライト、メサライト、
シラスバルーン等の無機質細骨材の単体若しく混合体を
使用するが、これ等細骨材の粒径は通常５ｍｍ以下であ
る。特に耐火性細骨材としてはシャモット、セラミック
ス（セルベン）、抗火石、高炉水砕スラグが好適であ
る。そうした耐火性細骨材は、セメントの水和反応時に
生成する遊離の水酸化カルシウム等のアルカリに対して
侵され難く、よってアルカリ骨材反応を起こさなく、ま
たその機械的強度も高いものであるから養生硬化製品の
品質の安定化及び高強度化を保証することとなる。さら
に、一般にセメント製品は高温に弱く、高温加熱により
崩壊し易いが、これを防止する役割を果たす。

【０００８】さらにまた、ポゾラン物質としての、高炉
水砕スラグ又はシリカ等の超微粉を加配することも好ま
しい。かかるポゾラン微粉末の添加はセメントモルタル
を基板にした施釉セメントモルタル製品を製造する場
合、セメントモルタル中の水酸化カルシウムと非晶質の
該微粉末表層とが反応してゲル物質が生成し、このため
に均一な粘土状物質を得ることができる。こうした作用
効果によって対セメントの水比を理論値即ち水酸化カル
シウムの生成に必要な水として２２〜２８％の範囲に抑
えることが可能になり第２工程即ち施釉工程で１１０℃
〜６００℃に昇温しても遊離水が殆ど存在しないため基
板の爆裂を起こさない利点が得られる。

【０００９】また本発明ではセメントモルタルに無機質
補強剤を混合することも好ましいが、その場合は、得ら
れる施釉セメントモルタル製品の耐衝撃強度が向上す
る。使用する無機質補強剤は４〜２０ｍｍの短繊維状の
ガラス繊維、石綿、ワラスナイト（ＣａＳｉＯ_３）、セ
ピオライト（硅酸マグネシウム）等が好適である。

【００１０】減水剤等の有機混和剤の使用にあたって
は、第４工程で基板の温度が１１０℃〜６００℃に昇温
されるため、減水剤や結合剤としてのメチルセルローズ
等の有機物の量は少量であることが望ましい。一般にか
かる有機物を数％含有する基板は、第４工程で施釉する
際に高温のため、分解して液体やガスを発生し適切な施
釉を困難とする。

【００１１】なお成形は、真空押出成形、金型への圧力
注入成形又はプレス成形等公知の成形手段であってよ
い。

【００１２】施釉セメントモルタル製品の基板となるセ
メントモルタルは硬化反応を促進するために養生を行う
が、養生方法としては飽和水蒸気雰囲気の下で１０℃〜
８０℃の低温養生を行うことが好ましい。必要に応じて
更に水蒸気加圧下で１５０℃〜２００℃のオートクレー
ブ養生を行うこともできる。

【００１３】第２工程で用いる低温釉薬（本発明におい
ては、比較的低温度、通常約６００℃〜約１００℃でガ
ラス質釉薬層を生成する釉薬を「低温釉薬」という）と
しては、比較的低温でガラス層を形成する釉薬又は有鉛
系低温釉薬あるいは水溶性シラノール系のもの更には金
属アルコラート系のもの等が使用できる。珪素系無機質
ゾルやリン酸系無機質ゾル、アルカリ硼珪酸塩系のガラ
スや水和ガラス等も好適に用いられる。それら低温釉薬
は吹付け或は塗着によりセメントモルタル施釉セメント
モルタル基板上に塗布され後、乾燥され、その後低温焼
成される。

【００１４】一般に釉薬は高融点になるほど耐食性、耐
薬品性などの化学的特性が優れているが基板になるセメ
ントモルタルの焼成温度に制限があるために、珪石、長
石、硼砂、ソーダ灰と少量のふっ化物を配合して１２０
０〜１３００℃に溶解させ急冷したいわゆるフリットは
使用できない。したがって本発明で使用する釉薬は低温
釉薬を用いざるを得ない。その対象となる低温釉薬はひ
び割れ、ピンホール等を生成しない良質のもので、特
に、釉薬とセメントモルタル基板の熱膨張係数の差がで
きるだけ少ない低温釉薬を用いることが好ましい。

【００１５】本発明に用いる低温釉薬の組成等について
は特に限定していないが本発明者が既に開発した釉薬
（特開平１−１１５４８２号公報）が好適に使用でき
る。該釉薬は、セラミック微粉末１００重量部に対し、
アルカリシリケート１２０〜６０重量部を加えて混練
し、これに酸化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛、酸化
鉄、水酸化鉄微粉末のうちの１種又は２種以上を１２〜
３重量部添加した後、アルミニウム、亜鉛、鉄の粉末の
うちの１種又は２種を６〜１重量部加え、さらに氷塊又
は水を１３０〜５０重量部加えて適温で十分に混練した
後、粉末度が３０００ｃｍ^２／ｇ前後の微量のカルシウ
ムアルミニウムシリケート微粉末と硼素化合物又はバリ
ウム化合物の１種又は２種以上の８〜０．５重量部を加
えて再度混練して得られた粘稠性材料である。該釉薬を
セメントモルタル基体表面に塗布し、しかる後低温焼成
する。こうして得られた釉薬層は、高強度で強固な接着
力と耐火性を有し、本発明に採用することが好ましい。

【００１６】また第３工程において採用される加水・養
生は、加熱によって失われた一部の結晶水等の水分を基
板に還元供給し、水和反応を完結させる役割を果たすも
のであり、水中養生或は過飽和水蒸気圧下で養生するこ
とにより実施できる。

【００１７】セメントモルタル養生硬化物成形体を成形
するには、真空押出成形、金型への圧入注入又はプレス
成形等公知の成形手段を採用して行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。まず、施釉セメントモルタル製品を得るための各種
セメントモルタル供試体を、第１表に示す成分配合で製
造した。

【００１９】なお、第１表中のいくつかの配合原料の詳
細は以下の通りである。 ＊硅砂細骨材は、瀬戸産の２ｍｍアンダーを使用 ＊高炉水砕スラグ細骨材は、ＮＫＫ社の「ガンテック
Ｂ」（商品名）０．３ｍｍアンダーを使用 ＊超微粉高炉水砕スラグは、ＮＫＫ社の「フイネスト」
（商品名）１２，０００ブレーンを使用 ＊繊維補強剤は、ガラス繊維で旭硝子（株）の耐熱ガラ
ス繊維「ミネロンＭ８０１」（商品名）１３ｍｍとＵＳ
Ａユタ州のコネスチカット産ワラストナイトを併用 ＊高性能減水剤は、竹本油脂の「チューポールＨＰ−１
１」（商品名）を使用

【００２０】次に、第１表に記載の各供試体を加圧成形
して、４０ｍｍ×１０ｍｍ×１６０ｍｍの板状体に成形
した。これら各セメントモルタル板状体に対して、図１
に示す温度サイクルで予備加熱、施釉及び養生を行っ
た。ここで本実施例で使用した低温釉薬の製造法を以下
に説明する。主成分が、アルミニウムシリケートで多く
の細孔を有する焼結物を０．５〜３００μｍ程度に粉砕
する。その粒子は約３００〜３７μｍ、約３７〜２μ
ｍ、約２〜０．５μｍ、約０．５μｍ以下の４段階の粒
度分布範囲で振り分けられ、それぞれを約１：１／２：
１／４：１／９の重量比で混合して５００ｇのアルミニ
ウムシリケート焼結粉砕物を調製する。そのアルミニウ
ムシリケート焼結粉砕物に、４５０ｇの珪酸ナトリウム
（モル比に換算して２．１７に相当）を添加して混合し
た後、２００メッシュ以下に粉砕した４０ｇの酸化亜鉛
粉末を加えて十分に混練する。次いで、２００メッシュ
以下に粉砕した７．５ｇのアルミニウム粉末を加え、引
き続き４００ｇの氷塊を投入して粉砕混練機で十分に混
練する。それから、約２５００ｃｍ^２／ｇ（比表面積）
以上に粉砕した１０ｇのカルシウムアルミニウムシリケ
ート粉末と約２５ｍｌの水を加えて、撹拌・混練する。
さらに、約１０ｇの硼酸を加えて再び混練する。

【００２１】以上のようにして、低温釉薬が製造され
る。これを、前記セメントモルタル基板上に施釉し、図
１に示す加熱曲線に従って加熱処理を行った。その後、
同じく図１に示すとおりの条件で、スチーム養生処理を
行った。

【００２２】図１はセメントモルタル基板を加熱処理し
た後、その上に、上記低温釉薬を塗布してから、スチー
ム養生してセメントモルタル製施釉施釉セメントモルタ
ル製品を得るまでの一連の工程時間と温度条件を示すも
のである。次ぎに図１における〜▲１０▼の処理につ
いて説明する。セメントモルタル板状体に対して、まず
において常温から３００℃まで３０分間で加熱昇温
し、において３００℃で３０分間保持し、において
それを自然放冷し、５０℃まで冷却する。次いで、それ
ににおいて低温釉薬を塗布（施釉）し、において２
０分間で５０℃から２００℃まで加熱昇温し、におい
て２００℃で２０分間保持し、において自然放冷によ
り２００℃から常温まで冷却する。こうして得られたセ
メントモルタル基板をその後、において常温から７０
℃まで昇温させながらスチーム養生を４時間実施し、
において７０℃でそのスチーム養生を３２時間持続し、
最後に▲１０▼において自然放冷して常温まで戻し、一
連の処理工程を完了する。

【００２３】以上のようにして、まず養生硬化したセメ
ントモルタル製基板を、〜において予備加熱して、
セメントモルタル基板中に含まれている遊離水、若干量
の有機物等を放出除去し、〜においてそれに施釉し
た後、〜▲１０▼においてスチーム養生を実施して、
一部失われた結合水等を施釉セメントモルタル基板に還
元付与させると共に、水和反応を完結させるのである。

【００２４】図１に示す処理工程を実施して得られた各
施釉セメントモルタル製品の物性は、第２表に示すとお
りであった。 上記第２表の結果からみて、各セメントモルタル施釉セ
メントモルタル製品は、耐火性が５００℃にも達し、曲
げ強度、引張り強度、圧縮強度も高く普通のセメントモ
ルタル製品と差異が無く、そして、表面が平滑なガラス
質の釉薬層で覆われているため該表面からの吸水率及び
透水率は極めて少なく、かつ外観も美麗であることが解
る。

【００２５】これにに対して、Ｎｏ．３組成のものを用
い施釉加熱処理後に、スチーム養生処理を実施しないで
得られた施釉セメントモルタル製品は、耐火性は５００
℃、曲げ強度は１３２ｋｇ／ｃｍ^２、引張強度は６５ｋ
ｇ／ｃｍ^２及び圧縮強度は６１０ｋｇ／ｃｍ^２であり、
吸水率は０．１％、透水率は０．０８ｇ、外観は白濁色
の状態であって、耐火性、曲げ強度、引張強度及び圧縮
強度等の物理特性値においては、スチーム養生処理を付
与したものの９０％以下に劣化していた。

【００２６】

【発明の効果】以上に詳説したとおり本発明によれば、
下記のごとき優れた多くの作用効果が得られる。 ．セメントモルタル製品に優良な釉薬層が強固に設け
られ新規な施釉セメントモルタル製品を提供することが
できる。 ．セメントモルタル本来の物理・化学特性を具備した
優良な施釉セメントモルタル製品が提供できる。さら
に、．無歪みの施釉大板セメントモルタル製品が容易
に製造できる。 ．製品の製造コストは基体がセメントモルタル製であ
るため、従来の陶磁器製タイルに比較して約１０分の１
の低コストとなる。 ．釉薬とセメントモルタルは成分的に類似していてそ
れの熱膨張係数は近似しているため、両者の接着は強固
である。 ．セメントモルタル製品とコンクリートとは熱膨張係
数が近似しているため、コンクリート壁面に本発明施釉
セメントモルタルタイル製品を貼着すると落下の危険が
生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】セメントモルタル製基板を予備加熱し、その上
に施釉し、低温焼成し、その後スチーム養生処理を行っ
て施釉セメントモルタル製品を得るまでの一連の工程を
示す工程図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメントモルタル養生硬化物成形体を予
   備加熱して内有する遊離水、有機混和剤等を除去する第
   １工程と、第１工程で得られた予備加熱済みの成形体に
   低温釉薬を施釉して低温焼成する第２工程と、第２工程
   で得られた低温焼成品を加水・養生させる第３工程とか
   ら成ることを特徴とする施釉セメントモルタル製品の製
   造方法。
2. 【請求項２】 第１工程における予備加熱が、１５０〜
   ４５０℃で行われることを特徴とする請求項１記載の施
   釉セメントモルタル製品の製造方法。
3. 【請求項３】 低温焼成が１２０〜５００℃で行われる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の施釉セメントモ
   ルタル製品の製造方法。
4. 【請求項４】 セメントモルタルが、石綿、ガラス繊
   維、ワラストナイト、セピオライト等無機質補強剤を含
   有するものであることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の施釉セメントモルタル製品の製造方
   法。
5. 【請求項５】 低温釉薬が、セラミック微粉末１００重
   量部に対し、アルカリシリケート１２０〜６０重量部を
   加えて混練し、これに酸化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜
   鉛、酸化鉄、水酸化鉄微粉末のうちの１種又は２種以上
   を１２〜３重量部添加した後、アルミニウム、亜鉛、鉄
   の粉末のうちの１種又は２種を６〜１重量部加え、さら
   に氷塊又は水を１３０〜５０重量部加えて適温で十分に
   混練した後、粉末度が３０００ｃｍ^２／ｇ前後の微量の
   カルシウムアルミニウムシリケート微粉末と硼素化合物
   又はバリウム化合物の１種又は２種以上の８〜０．５重
   量部を加えて再度混練して得られた粘稠性材料であり、
   この粘稠性材料の低温釉薬をセメントモルタル成形体表
   面に塗布した後１１０〜６００℃で低温焼成することを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の施釉セ
   メントモルタル製品の製造方法。