JPH0735271B2 - スラグ系セメント押出成形品の製造方法 - Google Patents

スラグ系セメント押出成形品の製造方法

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JPH0735271B2
JPH0735271B2 JP5788589A JP5788589A JPH0735271B2 JP H0735271 B2 JPH0735271 B2 JP H0735271B2 JP 5788589 A JP5788589 A JP 5788589A JP 5788589 A JP5788589 A JP 5788589A JP H0735271 B2 JPH0735271 B2 JP H0735271B2
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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
    • C04B28/02Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08Slag cements

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 セメント、高炉系スラグ、添加剤、補強繊維材、合成樹
脂発泡粒から成る押出成形材料よりなるスラグ系セメン
ト押出成形品の製造方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、セメント系押出成形物の製造においては、その押
出成形用材料の主原料マトリツクスとしてセメントと硅
砂を混合し、セメントのCa(OH)と硅砂Sの水
との反応によるトバモライト系結晶の精製により硬化体
を得る方法が主流であつた。
セメントと硅砂とを用いる場合、水との混合による反応
疑結時間が速く押出に相応した粘土の流動性が早期に低
下してしまう。そのため押出成形において、機械故障等
のライントラブルによりラインが停止した時など、既に
混合された前記の原料は押出機、混練機内、あるいは搬
送コンベア上において、反応が進行し、流動性が低下す
る。このため押出時の抵抗が大きくなり、押出し速度を
低下したりする必要が生ずる。
さらには、押出抵抗が大きくなるため、押出材の形状が
不均一になつて吐出され、生産性,歩留まりの低下を招
示していた。
また、押出時ある程度流動性を失なつた材料を無理に押
出そうとした場合、押出機内において必要以上に高圧力
がかかることとなり、必然的に材料の材温を上昇させる
こととなり、配合材料中の滑性剤であるメチルセルロー
ス(以下MCと称す)の活性を失なわせ、熱によるセメン
ト,硅砂の水和反応を一層促進することになり、流動性
の低下を促進する結果となり悪循環を来たすことにな
る。
ライントラブルが長期間たとえば1時間以上続いた場
合、反応の進行によつて混合物は押出しできない程に流
動性を失ない、押出機内,混練機内または搬送コンベア
上の混合材料は使用できず機械を開放して掃除をしなく
てはならないなど材料が無駄となる。このため、生産ラ
インが長時間停止するなど生産性を著しく低下するなど
押出成形にとつて大きな問題点を有していた。また、セ
メント硅砂の混合によるCa(OH),Sと水との反
応によるトバモライト系結晶の生成は、温度が150℃以
上の高温でなければ行なわれず、そのため押出された成
形物は高温圧下でオートクレーブ養生しなくてはならな
い。このため、生産設備としてオートクレープを必要と
し設備費が高くなる。またオートクレープ工程が必要と
なり工程が増える。もしオートクレーブ養生を行なわな
いと、トバモライト系結晶の生成は行なわれず、硅砂は
単に増量材としての働きを果すにすない。したがつて、
硬化反応はセメントのみの水和によることとなり、セメ
ント水和物の中に非晶質の硅酸カルシウム水和物(C.S.
H)がゲル状に混在する硬化体となつてしまう。このよ
うにして得られた硬化体は充分な強度を有さず、特に薄
物の成形品の生産には適しない。
これに対して、 オートクレープ養生をしトバモライト系結晶を生成され
た硬化体の形成の場合、結晶構造により十分な強度が得
られる。
しかしながらこの成形品にしても、オートクレーブ養生
により次のような問題点を伴なう。
副原料に成形品自体の撓み性向上を目的としてパルプを
配合した場合、オートクレーブ養生時130〜140℃付近で
パルプの劣化が生じてくるため、パルプ配合による撓み
性向上においても添加量に比例せず、その付与効化が損
なわれる。更に副原料に成形品自体の軽量化を目的とし
て合成樹脂発泡粒を配合した場合、オートクレーブ養生
時高温により該発泡粒が溶縮し、成形品の表裏面におい
て溶縮に伴なうピンホールが無数に発生してしまい、成
形品の外観、意匠性を低下してしまう。
〔問題点を解決するための手段とその作用〕
本発明に上記従来のセメント押出成形物の問題点を解決
するため、セメント押出成形物の製造方法として次のよ
うな手段をとつたものである。すなわち、セメントに高
炉から排出されるスラグを混合することにより、水硬性
スラリーの流動性低下速度を減殺し、押出時その流動性
を確保し、押出抵抗を少なくしたものである。
そしてこの結果オートクレーブ養生を省略でき、製造工
程を簡易化し、しかも得られた押出成形物は、建築材料
として充分な強度を有するものとすることができる。
具体的な手段としては、比表面積2500−3500cm/gのセ
メント、比表面積が3500−4500cm/gの高炉系スラグ
を、セメントとスラグの混合割合が、両者の合計重量10
0%のうちスラグの割合が重量75%−80%となるように
配合し、さらに水と副原料を添加して均一に混合して水
硬性スラリーとし、これを押出成形した後、蒸気養生す
る。
ようにしたものである。
〔構成の説明〕
以下、本発明方法の構成について説明する。
水硬性スラリーの材料としては、セメント,高炉系スラ
グを主原料に、副原料として活性剤などの添加剤,補強
繊維材,軽量骨材等を用いる。
主原料であるセメントは、一般に用いられるポルトラン
ドセメントを用いるが、セメント粒子の比表面積が2500
−3500cm/gの範囲にあるものを用いる。
一般にセメント粒子は比表面積が2500−4500cm/gであ
る。
比表面積が2500cm/g未満である場合、比表面積が小さ
過ぎるため、すなわち粒子が大きすぎるためセメント粒
子の周辺に析出する水との水和物であるケイ酸カルシウ
ムゲル,アルミン酸カルシウム水和物等のセメントゼル
とのからみつきによるセメント粒子相互間の結合に、充
分な結合力が得られず、求める強度が得られなくなる。
比表面積が3500cm/g以上である場合、比表面積が大き
すぎるため、すなわち粒子が小さすぎるためセメント粒
子と水との単位重量あたりの接触面積が大きく、水との
水和物生成が早く、従つて凝結時間が速く流動性を早期
に失なうために好ましくないものである。
また本発明方法で用いる主原料の一つであるスラグ粒子
の比表面積よりもセメント粒子の比表面積を小さいもの
を用いること(詳細は後述する)により初期強度の充分
な発現が得られる。この理由からも比表面積が3500cm
/g未満のものを用いる。なぜならばセメントの比表面積
の最上限を3500cm/gに設定したからである。
主原料であるスラグは高炉から排出されるスラグを用い
る。
本発明ではこれを高炉系スラグと称する。スラグはその
粒子を比表面積3500−4500cm/gの範囲にあるものを用
いる。スラグはその製造過程により任意比表面積のもの
を得ることができるが、上記した比表面積の範囲にある
ものが選択される。
スラグにはその硬化に、セメントより遊離されてくるア
ルカリ刺激剤により励起させられる硬化と、水と単独に
水和反応を進めて行く硬化がある。
前者はスラグ粒子がアルカリ刺激剤と接触することで容
易に水和反応は進行し、スラグ量に対するアルカリ刺激
剤量が、この水和反応の制限因子となる。
一方、後者はその水和反応速度はスラグ粒子の比表面積
に比例相関するため、この水和反応速度はスラグ粒子の
比表面積を変えることで調節可能であり、押出材料の流
動性の遅延効果に関し、制限因子的な役割りを果たす。
ところで、本発明に用いる水硬性スラリーではセメント
に対しスラグの混合量を過多にしているため、セメント
より遊離されてくるアルカリ刺激剤とスラグ粒子とが接
触できない部分が生じる。以下、このアルカリ刺激剤に
対するスラグの余剰分のことを“アルカリ刺激剤との未
反応部分”と云う。
このスラグの“アルカリ刺激剤との未反応部分”では、
スラグの比表面積を3500cm/g未満とすると、スラグ粒
子表面と水との単位重量あたりの接触面積が小さいた
め、その水和反応性は低く、凝結に著しい時間を要する
ことになり押出材料としての流動性が大きく押出製品の
賦形性を低下させることになる。
一方、スラグ粒子の比表面積が4500cm/g以上の場合に
は、スラグのアルカリ刺激剤との未反応部分では、スラ
グ粒子表面と水との単位重量あたりの接触面積が過大に
なるため、スラグの水と単独に進行する水和反応性が高
すぎ、凝結時間は著しく促進され充分な作業時間、並び
に押出材料としての適度な流動性を保つことができず、
作業性,生産性更には、製品の不均一性を招くこととな
り押出材料として好ましくない。
更に、本発明ではセメントとスラグの混合割合を両者の
合計重量100%のうちスラグの割合が75−80%の範囲と
なるようにした。
対セメント,スラグ混合比が75%未満の場合では、スラ
グのセメントより遊離するアルカリ刺激剤により励起さ
れる硬化の割合が相対的に高くなり、スラグと水の単独
で進行して行く水和反応の割合は低くなるため、凝結時
間の遅延効果は損われ、押出成形に相応しい粘度を保て
ない。
一方、対セメントのスラグ混合比が80%以上の場合はセ
メント量が過少になるため、当然該セメントより遊離さ
れるアルカリ刺激剤の絶対量は少なくなる。そのため、
製品表面付近に現れるアルカリ刺激剤すなわちCa(OH)
は極小量となるため、表面で空気中の炭酸ガスによつ
て炭酸化され生じる表面細孔を充填すべくCaCO量も激
減するため、表面の脆弱化は避けられなくなる。
添加剤としては、一般に知られる糊,合成樹脂,MCなど
でよく、中でも滑動性の他バインデイング性、保水性の
点に優れるMCが好ましい。
補強繊維材としては、一般に知られる、パルプ,アスベ
スト,アクリル,ビニロン等の合成樹脂繊維等でよく、
中でも保水性,繊維性,補強性などの点で優れた、パル
プ,アスベストが好ましい。
軽量骨材としては、一般に知られる合成樹脂発泡粒でよ
いが、中でも嵩比重の小さいポリスチレン発泡粒(以
下、EPSと略す)の使用が好ましい。ただし、該合成樹
脂発泡粒の発泡倍率は28−33倍、粒径は0.4−1.5mmの形
状のものをセメント重量比5−8%添加混合する。
発泡倍率は28倍未満の場合は比重が高くなり、製品の重
量が増し比重を軽くするための軽量骨材本来の役割を果
たせないばかりでなく、それに伴いヤング率が上昇し、
剛性が大きくなるため製品の破損が起こりやすくなる。
発泡倍率が33倍以上の場合、比重は低くなるが、それに
よつて製品の強度を低下させることになる。
発泡粒の粒径は7.4mm未満の場合、粒径が小さすぎるた
め、発泡粒個々の重量が軽く、混合時の分散が悪くな
り、タマが発生し、不均質な製品が生じることになる。
1.5mm以上の場合、粒径が大きすぎ、製品強度に支障を
来たす。
発泡粒の混合比はセメント重量比で5%未満の場合、混
合比が低すぎ、軽量骨材を混合した意味を持たなくな
る。
発泡粒の混合比がセメント重量比8%以上の場合は、製
品強度を低下させる。
得られた押出材料は押出機に投入され、押出成形品とな
つて押出され、定尺に裁断され、順次積み取られる。
積み取られた押出成形品は養生室へ移送され、80℃で24
時間養生され、硬化して製品となる。
以下、実施例と比較例を挙げる。
実施例〔試料 1〕 試料1の水硬性スラリーの組成は次の通りである。
ポルトランドセメント:13重量部 比表面積3500cm/g 高炉スラグ粉砕品 :40重量部 比表面積4500cm/g パルプ(補強繊維材):11重量部 ポリスチレン発泡粒 :1重量部 (合成樹脂発泡粒) MC(添加剤) :4重量部 水 :31重量部 実施例〔試料 2〕 試料2の水硬性スラリーの組成は次の通りである。
ポルトランドセメント:17重量部 比表面積3500cm/g 高炉スラグ粉砕品 :36重量部 比表面積4500cm/g 副原料及び水については、試料1に同じ 比較例〔試料 3〕 試料3の水硬性スラリーの組成は次の通りである。
ポルトランドセメント:11重量部 比表面積3500cm/g 高炉スラグ粉砕品 :42重量部 比表面積4500cm/g 副原料及び水については、試料1に同じ 比較例〔試料 4〕 試料4の水硬性スラリーの組成は次の通りである。
ポルトランドセメント:32重量部 比表面積3500cm/g 粉末硅砂 :22重量部 比表面積4500cm/g 副原料及び水については、試料1に同じ 以上の配合の試料1〜試料4の水硬性スラリーを各々ミ
キサーにより混合し、押出材料とした。
得られた各押出材料は常温(25℃)で3時間放置した後
ビカー針(10mmφ,総重量400g)の進入度を測定した。
すなわち、80℃,24時間蒸気養生し、硬化して得られた
各試料について曲げ試験を行なつた。
曲げ強度は、オートグラフで各試料の破壊荷重を測定
し、次式より求めた。
以下に、結果を表示する。
換算強度:y=215.1x−13.46 x:比重 実際の強度/y=比強度 上記結果より分かるように、本願発明方法による押出成
形材料(試料1)では、比較例(試料2,4)に比べその
凝結時間を綬やかにすることができた。これによつて作
業時間の確保並びにスムーズな押出成形による生産性お
よび製品の品質向上が果たせる。
更に、製品の強度、撓み性の点でも本願発明は他の比較
例を上回つたものが得られる。
比較例(試料3)においては、凝結時間では、本願発明
実施例(試料1)の凝結時間をやや上回る値が得られる
が、押出成形品の撓み性、強度の面で問題がある。また
この場合、表面付近が脆弱化し、硬化不良という問題点
も持つので好ましくない。
〔作用効果〕
a.水硬性スラリーに、粉末度を調整したスラグをセメン
トに対して、多く混合したことにより、押出材料として
適当な流動性を持つことになり、その流動性の保持時間
が遅延される。
このため、混合後の押出材料は、ある程度の時間的なイ
ンターバルを隔てても流動性を失なうことがなく、押出
時に硬化してしまうことがないため、押出品の変形や、
品質のムラを起こすことがない。また、押出方向も蛇行
することなく直線状になる等、押出し速度、作業性、ス
ムーズな押出成形により生産性を向上させることができ
る。
b.従来の水硬性スラリーのセメント,硅砂の配合では、
硅砂が150℃以上の高温でなければ反応が起こらない為
オートクレーブ養生なしでは、硅砂は単に増量剤の働き
を果たすに過ぎず、硬化反応はセメントの部分のみで起
こることになるために、充分な強度は得られなかつた
が、高炉系スラグは、高温にならなくとも、水和反応が
進行する。それ故本願発明では、蒸気養生のみにより、
セメントとスラグの両硬化反応が相埃つて充分な強度を
得ることができ、オートクレーブ養生を省略することが
できた。
また、蒸気養生のみを行なうので、スラグ成分中のアル
ミナ成分によるハイドロガーネツトの生成を防げるため
に、製品に充分な撓み性を持たせることができた。
これによつて、施工時,移送時等の製品取り扱い時に起
こつていた製品の破損を防ぐことができた。
c.本発明の水硬性スラリーは高温での処理をしなくて済
むために、副原料としてポリエチレン合成樹脂発泡粒、
EPSを用いたときも熱による溶縮を防ぐことができ、製
品表面の外観を損ねるピンホールの発生を起こさない。
また、補強繊維材にパルプを用いた時も130−140℃で生
じていたパルプの劣化も生じなくなり、パルプの撓み性
の付与効果が損われることはない。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 40/02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】比表面積2500〜3500cm/gのセメントと、
    比表面積3500〜4500cm/gの高炉系スラグとの混合割合
    が、両者の合計重量100%に対して、高炉系スラグの重
    量%を75〜80%となるように配合し、 これらに副原料,所要量の水を均一に混合して、水硬性
    スラリーを形成し、これを押出成形した後、蒸気養生す
    る、 ことを特徴とするスラグ系セメント押出成形品の製造方
    法。
  2. 【請求項2】水硬性スラリーの副原料として発泡倍率28
    〜33倍、粒径0.4〜1.5mmの合成樹脂発泡粒を、配合され
    るセメント重量100%に対して5〜8%添加混合する請
    求項記載のスラグ系セメント押出成形品の製造方法。
  3. 【請求項3】水硬性スラリーの副原料としてパルプを用
    いた、請求項記載のスラグ系セメント押出成形品の製
    造方法。
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