JPH0710632A - 硬化性無機質組成物 - Google Patents

硬化性無機質組成物

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JPH0710632A
JPH0710632A JP15053493A JP15053493A JPH0710632A JP H0710632 A JPH0710632 A JP H0710632A JP 15053493 A JP15053493 A JP 15053493A JP 15053493 A JP15053493 A JP 15053493A JP H0710632 A JPH0710632 A JP H0710632A
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JP
Japan
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inorganic
alkali metal
metal silicate
powder
calcium oxide
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JP15053493A
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Masahito Yamamoto
雅人 山本
Zenji Nozaki
善治 野崎
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/20Retarders
    • C04B2103/24Hardening retarders

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】混合・成形過程において流動性を損なうことな
く硬化を促進し、均一に硬化させることができる硬化性
無機質組成物を提供することにある。 【構成】SiO2 −Al2 3 系非晶質粉体とアルカリ
金属珪酸塩水溶液とからなる硬化性配合物100重量部
に対し、母粒子としての酸化カルシウムの表面に子粒子
としての無機質粉体を固着させた無機物質を0.1〜3
0重量部配合した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不燃で強度、耐水性等
に優れ、ビルや住宅の内外壁、床材及び瓦等の建築用資
材として有用な無機質硬化体を製造できる硬化性無機質
組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ金属珪酸塩水溶液と金属酸化物
とを混合して得た硬化性無機質組成物を加熱硬化させた
無機質硬化体を建材用資材として使うために、従来から
様々な検討がなされている。例えば、特開平4―300
233号公報では、硬化反応過程における外部からの加
熱を省略して、余分な工程・設備や仕事を減少させるた
めに、発熱性を有する硬化促進剤として酸化カルシウム
を添加することが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルカリ金属
珪酸塩水溶液および金属酸化物に、さらに酸化カルシウ
ムを添加した硬化性無機質組成物では、いかなる量にお
いても酸化カルシウムが硬化促進剤となるため、混合す
ると同時に硬化が進行し、成形過程において時間が経過
するにつれて流動性を損ない、作業性が非常に悪くなる
という問題点がある。
【0004】本発明の目的は、上記の問題を解決し、混
合・成形過程において流動性を損なうことなく硬化を促
進し、均一に硬化させることができる硬化性無機質組成
物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる硬化性無機質組成物は、SiO2
Al2 3 系非晶質粉体とアルカリ金属珪酸塩水溶液と
からなる硬化性配合物100重量部に対し、母粒子とし
ての酸化カルシウムの表面に子粒子としての無機質粉体
を固着させた無機物質を0.1〜30重量部の割合で配
合した構成となっている。
【0006】本発明に用いられるSiO2 −Al2 3
系非晶質粉体の組成としては、SiO2 /Al2 3
1/9〜9/1(重量比)のものが好ましく使用でき、
特に、粉体全体として、SiO2 とAl2 3 とが合わ
せて60重量%以上含まれているものが望ましい。60
重量%未満の含有量だとSiO2 ―Al2 3 系粉体と
の反応性が低下し、強度、耐水性ともに低下する傾向が
ある。このようなSiO2 −Al2 3 系非晶質粉体
(酸化物)としては、例えばフライアッシュ、特開平3
―9060号公報に示されているような電気集塵装置の
灰、メタカオリン、粉砕焼成ボーキサイト等が使用でき
るが、組成が上記範囲内に含まれるものであればこれら
に限定されるものではない。
【0007】アルカリ金属珪酸塩水溶液としては、Si
2 /M2 O=0.5〜4(式中、Mはアルカリ金属を
示す)のモル比を有するアルカリ金属珪酸塩水溶液が望
ましい。上記モル比が0.5よりも小さいと硬化体中の
結合材成分となるSiO2 分に対するアルカリ金属の含
有量が多くなり、強度低下と共に耐水性が低下する傾向
がある。一方、モル比が4よりも大きくなると、加熱硬
化中の粘度上昇が大きくなり発泡し易くなると共に、ア
ルカリ金属珪酸塩水溶液のpHが低くなり、SiO2
Al2 3 系非晶質粉体との反応性が低下する傾向があ
る。
【0008】SiO2 −Al2 3 系非晶質粉体とアル
カリ金属珪酸塩水溶液との配合割合としては、SiO2
−Al2 3 系非晶質粉体とアルカリ金属珪酸塩水溶液
との重量比で2〜1/5(特に好ましくは5/4〜1/
4)とすることが好ましい。重量比が上記範囲より少な
くなると粒子間をつなぐ結合材成分が少なくなり強度が
低下すると共に、混合・成形時の作業性が低下する傾向
があり、逆に、多くなると、SiO2 ―Al2 3 系非
晶質粉体と反応しないアルカリ金属珪酸塩が多くなり、
強度の低下が起こる傾向がある。
【0009】アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度として
は、アルカリ金属珪酸塩が、アルカリ金属珪酸塩水溶液
中に10重量%含まれるものから飽和水溶液までであれ
ば特に限定されないが、20重量%〜50重量%程度が
好ましい。20重量%よりも濃度が低くなると、アルカ
リ金属珪酸塩のpHが低くなり、SiO2 ―Al2 3
系粉体との反応が低下すると共に、強度低下も生じる傾
向があり、50重量%よりも濃度が高くなると、アルカ
リ金属珪酸塩水溶液の粘度が高くなり、混合・成形の作
業性が低下する傾向がある。
【0010】アルカリ金属Mとしては、ナトリウム、カ
リウム、リチウム等が挙げられ、これらの単独及び混合
のアルカリ金属珪酸塩が使用できる。母粒子としての酸
化カルシウムの粒度としては、1μm〜500μmが好
ましい。1μmより小さいと酸化カルシウムを子粒子と
しての無機質粉体でコーティングしにくくなる傾向があ
り、500μmより大きくなると、表面の平滑性が悪く
なると共に強度の低下が生じる傾向がある。
【0011】子粒子としての無機質粉体は、アルカリ金
属珪酸塩水溶液に対して活性度が低いことが好ましい。
アルカリ金属珪酸塩水溶液に対して活性度が高いと、子
粒子とアルカリ金属珪酸塩水溶液とが反応してしまい、
発明の効果が得られなくなる傾向がある。このような無
機質粉体としては、例えば、フライアッシュ、メタカオ
リン、珪砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉
末、火山灰(シラス、抗火石等)、珪灰石、炭酸カルシ
ウム、珪石粉、けいそう土、雲母、マイカ、シリカヒュ
ーム等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。
【0012】無機質粉体の粒度としては、0.05〜1
00μmが好ましい。100μmより大きくなると酸化
カルシウムを子粒子としての無機質粉体でコーティング
しにくくなる傾向があり、0.05μmより小さくなる
と非常に高価となり現実的ではない。母粒子に固着させ
る子粒子の量としては、母粒子の表面積の20〜90%
を子粒子で占めるのが好ましい。
【0013】20%より少ないと混合時における発熱が
速くなり、本発明の効果が得られなくなる傾向がある。
また、90%を超えることは事実上不可能である。酸化
カルシウムの表面に、無機質粉体を固着させる方法とし
ては、例えば、高速流動攪拌機を用いる方法や高速気流
中衝撃法があるが、これらに限定されるものではない。
【0014】高速流動攪拌機を用いた装置としては、メ
カノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、
ナラハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所
社製)等が好適に用いられる。攪拌機の回転数として
は、500〜8000rpmが好ましいが、子粒子の種
類や粒度、装置の種類によって適切に選べばよい。ま
た、本発明の硬化性無機質組成物には、必要に応じて、
無機質充填材、補強繊維および顔料等を添加することも
できる。
【0015】無機質充填材としては、アルカリ金属珪酸
塩水溶液に対する活性が低いもの好適に使用でき、例え
ば、珪砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉
末、火山灰(シラス、抗火石等)、珪灰石、炭酸カルシ
ウム、珪石粉、けいそう土、雲母、マイカ、シリカヒュ
ーム等が挙げられるが、アルカリ金属珪酸塩水溶液に対
する活性が低ければこれらに限定されるものではない。
【0016】無機質充填材の添加量は、硬化性配合物1
00重量部に対し、500重量部以下とすることが好ま
しい。500重量部より多くなると、表面平滑性の低下
や強度の低下、硬化体の割れ等が生じる傾向がある。ま
た、無機質充填材がアルカリ金属珪酸塩水溶液に対する
活性が低いことが望まれる理由は、活性度が高いとアル
カリ金属珪酸塩水溶液のゲル化が急速に進み、混合・成
形が困難となるためである。
【0017】補強繊維としては、通常のセメント製品に
使用される補強繊維が使用でき、ポリプロピレン、ビニ
ロン、レーヨン、耐アルカリガラス、炭素、アクリル、
アラミド、アクリルニトリル等の繊維を単独又は、混合
して使用できる。補強繊維の添加量としては、硬化性配
合物100重量部に対し10重量部以下とすることが好
ましい。
【0018】本発明の硬化性無機質組成物は、上記原料
を混合することにより製造されるが、混合は、アルカリ
金属珪酸塩水溶液以外の原料をまず混合し、その後、ア
ルカリ金属珪酸塩水溶液を添加混合するのが好ましい。
すわなち、全原料を同時に混合すると、混合時のせん断
応力が大きくなりすぎ、混合物の材温が上昇して硬化し
てしまうことがある。また、SiO2 −Al2 3 系非
晶質粉体とアルカリ金属珪酸塩水溶液、又は無機コーテ
ィングした酸化カルシウムとアルカリ金属珪酸塩水溶液
を先に混合すると、硬化反応がはじまり、混合が困難に
なったり、硬化反応が不均一になることがある。
【0019】硬化成形体は、このようにして得られた原
料混合物を型内に注入して成形するとともに、加熱硬化
させて得ることができる。成形方法としては、注形、振
動注形、プレス成形、振動プレス成形等の方法が使用で
きる。加熱硬化は、成形体を型内に保持する或は受け型
等に保持する等のように水分の急激な蒸発が生じないよ
うな状態で、雰囲気温度を50℃から300℃の間で、
5分から12時間保持して行うのが好ましい。但し、有
機繊維を使用した場合には、繊維の熱劣化が生じないよ
うな加熱条件が必要となる。プレス成形や振動プレス成
形を行う場合は、成形時に型を加熱して成形・硬化を同
時に行うことも可能である。
【0020】硬化が完了すれば、脱型を行い乾燥し硬化
体を得る。
【0021】
【作用】上記構成によれば、酸化カルシウムよって硬化
反応が促進されるのであるが、酸化カルシウム表面が無
機質粉体でコーティングされているため、混合と同時に
硬化反応が促進されるのではなく、各原料を混合してか
ら少し時間を経てから硬化が促進されるようになる。
【0022】なお、配合としては、硬化性配合物100
重量部に対し、0.1〜30重量部好ましくは、0.5
〜20重量部を配合させる。0.1重量部より少ないと
硬化促進の向上が見られず、本発明の目的が達成できな
い。30重量部より多くなると、表面の平滑性が悪くな
る。
【0023】
【実施例】
(実施例1)SiO2 −Al2 3 系非晶質粉体36重
量部、アルカリ金属珪酸塩水溶液64重量部、無機質充
填材164重量部、補強繊維2重量部、メカノヒュージ
ョンシステムで、回転数1500rpm10分間の衝撃
を与えることにより、子粒子としての微粉珪砂で母粒子
としての酸化カルシウムの表面積の50%を無機コーテ
ィングした無機物質5重量部を混合して硬化性無機質組
成物を得た。
【0024】つぎに、硬化性無機質組成物を型内に注入
・成形し、85℃のオーブンで4時間加熱することによ
り、これらの成分を硬化させた。硬化完了後、50℃の
オーブンで12時間乾燥させ、無機質硬化体を得た。な
お、酸化カルシウムに微粉珪砂が固着していることは、
元素分析と電子顕微鏡を用いて確認した。
【0025】(実施例2)子粒子としての結晶質アルミ
ナで母粒子としての酸化カルシウムの表面積の40%を
無機コーティングした無機物質を用いた以外は、実施例
1と同様の配合物を用いて表1の配合割合で配合し、実
施例1と同様の方法で無機質硬化体を得た。
【0026】(実施例3)子粒子としてのフライアッシ
ュで母粒子としての酸化カルシウムの表面積の60%を
無機物質を用いた以外は、実施例1と同様の配合物を用
いて表1の配合割合で配合し、実施例1と同様の方法で
無機質硬化体を得た。
【0027】
【表1】
【0028】(比較例1〜2)子粒子としての無機質粉
体で母粒子としての酸化カルシウムを無機コーティング
した無機物質に代えて無機コーティングしていない酸化
カルシウムを用いた以外は、実施例1と同様の配合物を
用いて表2の配合割合で配合し、実施例1と同様の方法
で無機質硬化体を得た。
【0029】
【表2】
【0030】なお、上記実施例1〜3および比較例1,
2において、SiO2 −Al2 3系非晶質粉体として
は、コランダムの製造時に発生する電気集塵装置の灰で
あって、重量比でSiO2 =35.2、Al2 3 =5
0.3のもの、アルカリ金属珪酸水溶液としては、モル
比でSiO2 /K2 O=1.8、濃度が41重量%のも
の、無機質充填材としては、珪石粉(丸紅繊維資材
(株)より入手したもの)、補強繊維としては、ビニロ
ン繊維(クラレ(株)製 品番RM182×3)をそれ
ぞれ用いた。
【0031】また、得られた無機質硬化体について、8
5℃4時間後の強度測定と外観のチェックを行い、その
結果を表3に示した。
【0032】
【表3】 表3に示すように、実施例1〜3の無機質硬化体は、い
ずれも外観が良好で、強度的にも優れていることが判
る。一方、比較例1の無機質硬化体は外観をみると表面
が粉化しており、強度的にも実施例のものに比べ、若干
劣っていた。まこ、比較例2では、硬化不十分のため、
強度が発現しないことが確認できた。
【0033】(実施例4)子粒子としての珪石粉で母粒
子としての酸化カルシウムの表面積の60%を無機コー
ティングした無機物質を用いた以外は、実施例1と同様
の配合物を用いて表4の配合割合で配合し、実施例1と
同様の方法で無機質硬化体を得た。
【0034】(実施例5)子粒子としてのジルコンサン
ドで母粒子としての酸化カルシウムの表面積の50%を
無機物質を用いた以外は、実施例1と同様の配合物を用
いて表4の配合割合で配合し、実施例1と同様の方法で
無機質硬化体を得た。
【0035】(実施例6)子粒子としてのメタカオリン
で母粒子としての酸化カルシウムの表面積の55%を無
機物質を用いた以外は、実施例1と同様の配合物を用い
て表4の配合割合で配合し、実施例1と同様の方法で無
機質硬化体を得た。また、上記実施例4〜6および比較
例3〜6のそれぞれついて、無機質組成物の混合終了時
から成形可能な時間と、実施例1と同様に85℃4時間
後の強度について調べ、その結果を表4に合わせて示し
た。
【0036】
【表4】
【0037】(比較例3〜5)子粒子としての無機質粉
体で母粒子としての酸化カルシウムを無機コーティング
した無機物質に代えて無機コーティングしていない酸化
カルシウムを用いた以外は、実施例1と同様の配合物を
用いて表5の配合割合で配合し、実施例1と同様の方法
で無機質硬化体を得た。
【0038】(比較例6)酸化カルシウムを加えなかっ
た以外は、表5の配合割合で配合し、比較例3〜5と同
様の方法で無機質硬化体を得た。また、比較例3〜6の
それぞれついて、無機質組成物の混合終了時から成形可
能な時間と、実施例1と同様に85℃4時間後の強度に
ついて調べ、その結果を表5に合わせて示した。
【0039】
【表5】 表4および表5に示すように、実施例4〜6の無機質組
成物については、混合終了時から成形可能な時間が十分
であったが、比較例3〜5については流動性がなく注型
成形が困難であった。また、比較例6については強度的
に問題があった。
【0040】
【発明の効果】本発明にかかる硬化性無機質組成物は、
以上のように、酸化カルシウムよって硬化反応が促進さ
れるのであるが、酸化カルシウム表面が無機質粉体でコ
ーティングされているため、混合と同時に硬化反応が促
進されるのではなく、各原料を混合してから少し時間を
経てから硬化が促進されるようになる。したがって、無
機質硬化組成物の流動性を下げることなく作業すること
ができ、クラックのない優れた性能を示す硬化体を得る
ことができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 −Al2 3 系非晶質粉体とア
    ルカリ金属珪酸塩水溶液とからなる硬化性配合物100
    重量部に対し、母粒子としての酸化カルシウムの表面に
    子粒子としての無機質粉体を固着させた無機物質が0.
    1〜30重量部配合されている硬化性無機質組成物。
JP15053493A 1993-06-22 1993-06-22 硬化性無機質組成物 Pending JPH0710632A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998049118A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-05 Crosfield Limited Hardener for hardening silicate solutions

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WO1998049118A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-05 Crosfield Limited Hardener for hardening silicate solutions

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