JPH08157279A - 軽量コンクリート製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標の比重、強度の範囲内に、精度良く容易
に保ち得る製法の提供。 【構成】 高強度の軽量コンクリート製品を、ケイ酸質
原料粉末と、セメントと消石灰粉末又は生石灰を含む石
灰質原料粉末とを、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比が０. ３５
〜１．２、セメントは少なくとも全固形分中６重量％以
上、消石灰粉末又は生石灰粉末をＣａＯ換算で１０重量
％以上となるように配合し、該配合粉末１００重量部当
たり５０〜８０重量部の水を加えて混合した後、さら
に、アルカノールアミド型非イオン界面活性剤とポリオ
キシエチレン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤と
の配合割合を重量比２：８〜８：２で起泡した泡を混入
してスラリーを形成し、このスラリーを型枠内に注入
し、硬化させた後、該硬化体を高温高圧水蒸気養生して
製造した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建物の外壁材料などに
利用される軽量で高強度の軽量コンクリート製品の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水蒸気養生軽量気泡コンクリート（ＡＬ
Ｃ）は、嵩比重０．５〜０．６程度で圧縮強度は、４０
〜５０ｋｇ／ｃｍ^２のものが建築物の床材、壁材、外壁
材として一般に用いられている。建物の外壁は、風圧に
耐える必要があり、たとえば、２０階では、約６００ｋ
ｇ／ｍ^２の風圧を受けることを想定して、圧縮強度が２
００ｋｇ／ｃｍ^２以上の材料が必要とされている。この
ため、ＡＬＣは、外壁材としては、圧縮強度の関係で高
さが９階までの中低層の建物に用いられている。これ以
上の高層階には、圧縮強度が３００ｋｇ／ｃｍ^２程度の
軽量骨材を用いた一種人工軽量コンクリート材を基材と
するプレキヤストコンクリートカーテンウォール（ＰＣ
ＣＷ）が用いられている。本出願人は、先に特許出願
（特願平５−１５１１０７号）して、細孔直径が１００
μｍ以下で細孔容積が、３０〜７０％であり、嵩比重が
０．８５〜１．５の軽量かつ高強度な軽量コンクリート
製品及びその製造方法を提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＣＣＷは、嵩比重が１．８〜２．２あり重いといった
問題があり、前記特願平５−１５１１０７号記載の軽量
骨材を含まない均一性と強度に優れた構造をもち高温高
圧水蒸気養生する軽量コンクリート製品は、比重は低い
が、配合する原料の重量比によって変化し、同一の原
料、水の配合比率でも、それぞれの原料の性状の変化に
よって、±０．１程度変化する。比重が±０. １変動す
ると圧縮強度などの物理的特性も大きく変動するため
に、使用上好ましくないものである。しかして、これら
の配合原料と固体重量に対する水の重量比（以下、水比
という）を変えても許容比重変動範囲と考えられている
±０．０５以下の微調整を行うのは困難であるという問
題がある。

【０００４】本発明は、目標の比重、強度の範囲内に、
精度良く容易に保ち得る製造方法を提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記問題を
解決し、前記目的を達成する為に研究を重ねた結果、ア
ルカノールアミド型非イオン界面活性剤とポリオキシエ
チレン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤とを特定
範囲で配合して起泡した泡を混入することによって、軽
量骨材を含まない均一性と強度に優れた構造を持つ高温
高圧水蒸気養生軽量コンクリート製品の比重を許容変動
範囲と考えられている±０．０５以下の微調整を容易に
行い得、かつ、強度などの物性を大きく変化させること
なく、軽量コンクリート製品を生産性よく製造できるこ
とを見出して本発明を完成するに至った。すなわち、本
発明は、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比が０．３５〜１．２
で、トバモライトとケイ酸カルシウム水和物を主体と
し、細孔直径が１００μｍ以下で細孔容積が３５〜７０
％であり、発泡もしくは気泡によるマクロポア直径が
０. ２〜１．５ｍｍのマクロポア容積が１〜２５％であ
り、嵩比重が０．８５〜１. ５、圧縮強度２００ｋｇ／
ｃｍ^２以上である軽量コンクリート製品を製造するに際
し、ケイ酸質原料粉末と、セメントと消石灰粉末又は生
石灰を含む石灰質原料粉末とをＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比
が０．３５〜１．２、セメントは少なくとも全固形分中
６重量％以上、消石灰粉末又は生石灰粉末をＣａＯ換算
で１０重量％以上となるように配合し、該配合粉末１０
０重量部当たり５０〜８０重量部の水を加えて混合した
後、さらに、アルカノールアミド型非イオン界面活性剤
とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオン界面
活性剤との配合割合を重量比２：８〜８：２で起泡した
泡を混入してスラリーを形成し、このスラリーを型枠内
に注入し、硬化させた後、該硬化体を高温高圧水蒸気養
生する軽量コンクリート製品の製造方法である。

【０００６】本発明において使用するアルカノールアミ
ド型非イオン界面活性剤としては、とくに限定はされな
いが、通常、脂肪酸、あるいは、そのエステルとアルカ
ノールアミンとを反応させて製造される非イオン系の界
面活性剤であって、脂肪酸としては、たとえば、椰子油
脂肪酸やラウリン酸などのような高級脂肪酸が使用し
得、又、アルカノールアミンとしては、ジエタノールア
ミンやモノエタノールアミンなどが好ましい例として挙
げられる。又、アルカノールアミド型非イオン界面活性
剤としては、脂肪酸アルカノールアミドにさらにエチレ
ンオキサイドを付加させたものがあるが、このようなエ
チレンオキサイド付加物も本発明でいうアルカノールア
ミド型非イオン界面活性剤の範囲に入るものである。

【０００７】又、ポリオキシエチレン基を含むエーテル
型非イオン界面活性剤としては、洗浄剤、その他一般用
起泡剤として用いられるポリオキシエチレンアルキルエ
ーテルやポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルな
どを使用することができる。すなわち、たとえば、ポリ
オキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン
セチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのような
高級アルキルエーテル、あるいは、ポリオキシエチレン
オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニル
フェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニ
ルエーテルなどのような高級アルキルアリールエーテル
などが好ましい例として挙げられる。

【０００８】アルカノールアミド型非イオン界面活性剤
とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオン界面
活性剤の配合物に対して気泡安定剤として水溶性増粘剤
を更に配合することは、さらに一層気泡の安定性を増加
させ得るばかりでなく、スラリー中のコンクリート材料
の沈降を妨げ得る効果がある。このような水溶性増粘剤
としては、たとえば、アルキルセルローズなどのような
セルローズ誘導体、ポリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール脂肪酸エステル、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリル酸誘導体、及び、その他の水溶性有機
高分子化合物などが好ましい例として挙げられる。な
お、原料配合物中に、ＡＬＣの場合と同様にセッコウ
（ＣａＳＯ_４）を加えると、消石灰と同様に固形分の沈
降を防止し得る効果があるので好ましい。

【０００９】本発明を実施するに当たっては、工場にお
ける操業で均質を製品を得ることができやすいプレフォ
ーム法を採用することが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明において、ケイ酸質原料粉末と、セメン
トと消石灰又は生石灰を含む石灰質原料粉末との配合割
合を、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比を０．３５〜１．２とす
るのは、トバモライトとケイ酸カルシウム水和物を主体
とするコンクリートが得られるようにするためであっ
て、０．３５未満では強度発現に寄与するトバモライト
が生成しにくくなり、１．２を超えるとトバモライトが
強度が低いゾノライトへの変化を起こし強度が低下する
ようになり、又、この変化は比較的速やかなため、最適
養生時間の幅が狭くなり、この時間の制御が困難になる
からである。

【００１１】又、セメントを全固形分中少なくとも６重
量％以上となるようにするには、６重量％未満では、オ
ートクレーブ養生前の硬化体の強度が低くて壊れ易いた
めに取り扱いが困難となるからである。

【００１２】又、消石灰粉末又は生石灰粉末をＣａＯ換
算で１０重量％以上となるように配合するのは、１０重
量％未満では、水を配合粉末１００重量部当たり５０〜
８０重量部混合した際に、固形分の沈降を効果的に防止
できないし、消石灰粉末又は生石灰粉末を配合しないで
沈降を防止するには、水の量を５０重量部より少なくし
なければならなくなり、嵩比重を１．５以下にすること
ができないからである。又、生石灰を使用すると、水と
消化反応して消石灰となるときの発熱でスラリーが加熱
され、スラリーの加温のコストが低減できるものであ
る。

【００１３】又、水を配合粉末１００重量部当たり５０
〜８０重量部加えるのは、５０重量部未満では、トバモ
ライトが十分に成長しないので、強度が得られず、トバ
モライトの生成により、過剰となった反応に直接寄与し
ない水の蒸発によって形成される細孔の容積が少なくな
って嵩比重が本発明の範囲より大きくなるからである。
又、８０重量％を超えると、スラリー中の固形分が沈降
し易くなり均一な効果体が得られなくなるからである。

【００１４】なお、原料配合物中にセッコウ（ＣａＳＯ
_４）を加えると、消石灰と同様の固形分の沈降を防止す
る効果がある。しかし、過剰に添加すると硬化体の強度
を低下させるので、外割りで７重量％（内割りで６．５
重量％）以下、通常、内割りで３重量％前後添加するの
が好ましい。セッコウは、無水セッコウ、半水セッコ
ウ、二水セッコウでもよい。

【００１５】本発明の製造方法において、スラリーの硬
化時間を短縮するために、スラリーの温度を３０〜５０
℃とし、型枠に注入して４０℃で約４時間静置し、セメ
ント水和物を生成させて硬化させ、型枠から硬化体を取
り出し、オートクレーブに入れて高温の飽和水蒸気をオ
ートクレーブに注入して序々に加熱し、１８０℃程度、
約１０気圧の水蒸気中に６〜１０時間保持し、セメント
水和物を繊維状態のケイ酸カルシウム水和物（ＣＳＨ）
に変化させるとともに、その一部をトバモライトに変化
させる。この時、ＣＳＨとトバモライトが適当な比率と
なった時に、強度が最大となる。トバモライトがゾノラ
イトに変化し始めると、強度が低下し始めるので、最適
な養生時間と温度とは、配合に応じて実験によって求め
ることが好ましい。

【００１６】アルカノールアミド型非イオン界面活性剤
とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオン界面
活性剤との配合割合を重量比２：８〜８：２で起泡する
のは、重量比２：８よりアルカノールアミド型非イオン
界面活性剤が少ないと安定した気泡が維持できず、原料
スラリーの混練または硬化時に気泡が潰れ、気泡剤とし
ての効果を発揮できない。また重量比８：２よりポリオ
キシエチレン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤が
少ないと発泡せず気泡剤として機能しないからであり、
この泡をスラリー１００重量部に対して０．００１〜
０．０３重量部混入することが好ましいが、これは、混
入量０．００１重量部未満では嵩比重の低下効果が見ら
れず、０．０３重量部を越えると嵩比重の低下に対して
圧縮強度の低下が大きくなり必要な強度が得られなくな
るからである。

【００１７】本発明の方法によって、発泡もしくは気泡
による直径０．２〜１．５ｍｍのマクロポアの量の変化
が所定の１〜２５％という小範囲では圧縮強度などの物
理特性に大きな影響を及ぼさない。すなわち、アルカノ
ールアミド型非イオン界面活性剤とポリオキシエチレン
基を含むエーテル型非イオン界面活性剤との配合割合を
重量比２：８〜８：２で起泡した泡をスラリー１００重
量部に対して０．００１〜０．０３重量部混入すること
で高強度を維持して比重の調整が可能となったものであ
る。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面に基づい
て述べる。

【００１９】図１は、嵩比重と圧縮強度との関係を示す
図であり、図２は、起泡剤添加量と嵩比重との関係を示
す図である。 実施例 １ １）気泡の調製：アルカノールアミド型非イオン界面活
性剤は、市販の川崎ファインケミカル（社）製の「アミ
ゾールＣＤＥ（商品名）」（Ａ）を用い、ポリオキシエ
チレン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤として
は、花王石鹸（社) 製の「エマルゲン１２０（商品
名）」（Ｂ）を用い、これらを個々に少量の温水に溶解
し、両者をＡ：Ｂ＝５：５の割合で配合した後、さら
に、水を加えて有効成分３．０重量％濃度の水溶液を調
整し、これを起泡機を通して気泡を調製した。

【００２０】２）軽量コンクリート製品の製造：表１に
示すようにポルトランドセメント１５．０重量％、ケイ
石６０．０重量％、石灰２２．０重量％、セッコウ３重
量％、水／固形分（ＴＷ／ＴＳ）＝０．６６、ＣａＯ／
ＳｉＯ_２モル比（Ｃ／Ｓ）＝０. ６の割合で配合したス
ラリーに、１）で調整した気泡を０．００５重量％混入
させた後、４０℃となるように加熱して、離型剤を塗布
したＪＩＳ Ｒ ５２０１のモルタル強度試験用の４×
４×１６ｃｍの型枠に注入し、湿度９５％、温度４５℃
の雰囲気下に１０時間置いて硬化させた。

【００２１】３）諸試験：２）で得られた製品につい
て、嵩比重、圧縮強度、細孔容積、マクロポア容積など
の物理特性を測定した。すなわち、嵩比重は、供試片を
１０５℃にした乾燥機中で重量が変化しなくなるまで置
いてから求めた重量から算出した。圧縮強度は、ＪＩＳ
Ｒ ５２０１（セメントの物理試験法）の中に規定さ
れている油圧式ベンジュラムダイナモメーター圧縮試験
機を用いて４×４ｃｍの面積に８０ｋｇ／ｓｅｃの割合
で荷重を掛けて行った。又、細孔容積、マクロポア容積
は、供試片を軽く粉砕し、篩を用いて直径５ｍｍ〜２５
０μｍに分級し、１０５℃にした乾燥機中に２時間放置
して乾燥させたものをデシケーター中で放冷したものを
用い水銀圧入法を用いて測定した。これらの結果を表２
及び図２に示す。 実施例 ２ 起泡剤添加量を０．０１０重量％とした以外は、実施例
１−２）と同様な処理を４回繰り返し行って表１に示す
組成で配合した４個の軽量コンクリート製品(実施例２
−１〜２−４）を製造し、実施例１−３）と同様にし
て、それぞれの製品について諸試験を行った。その結果
を表２及び図２に示す。 実施例 ３ 起泡剤添加量を０．０１５重量％とした以外は、実施例
１−２）と同様に処理して表１に示す組成の軽量コンク
リート製品を製造し、実施例１−３）と同様にして、得
られた製品について諸試験を行った。その結果を表２及
び図２に示す。 比較例 １ 起泡剤を添加しなかった以外は、実施例１−２）と同様
な処理を４回繰り返し行って表１に示す組成で配合した
４個の軽量コンクリート製品（比較例１−１〜１−４）
を製造し、実施例１−３）と同様にして、得られた製品
について諸試験を行った。その結果を表２及び図２に示
す。 比較例 ２ 起泡剤添加量を０．０４０重量％とした以外は、実施例
１−２）と同様な処理を４回繰り返し行って表１に示す
組成で配合した４個の軽量コンクリート製品(比較例２
−１〜２−４）を製造し、実施例１−３）と同様にし
て、それぞれの製品について諸試験を行った。その結果
を表２及び図２に示す。

【００２２】図１は、本発明の方法により比重制御を行
った場合の嵩比重と圧縮強度の関係と、その比較例とし
て気泡を添加しない方法で比重制御を行った場合の嵩比
重と圧縮強度の関係を示した。その結果、嵩比重が約
０．８〜１．４の範囲では、アルカノールアミド型非イ
オン界面活性剤とポリオキシエチレン基を含むエーテル
型非イオン界面活性剤との配合割合を重量比５：５で起
泡しスラリーに混入した量による圧縮強度は、気泡を添
加しないで比重制御を行った場合の圧縮強度とほぼ同一
の値を示しており、アルカノールアミド型非イオン界面
活性剤とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオ
ン界面活性剤を混合添加することにより比重制御が十分
可能であることがわかる。

【００２３】図２は、アルカノールアミド型非イオン界
面活性剤とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イ
オン界面活性剤との配合割合を重量比５：５で起泡し添
加した量（重量％）に対する嵩比重の値を示したもので
ある。

【００２４】

【表１】 註］ ＊ ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比 ☆ 水：固体比 ◆ Ａ／Ｂ：Ａはアルカノールアミド型非イオン界面活性剤（川研ファインケ ミカル社製、アミゾールＣＤＥ）、Ｂはポリオキシエチレン基を含むエーテル型 非イオン界面活性剤（花王石鹸社製、エマルゲン１２０）

【００２５】

【表２】

【００２６】表２及び図２に示した結果から、比較例１
のアルカノールアミド型非イオン界面活性剤とポリオキ
シエチレン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤との
配合割合を重量比５：５で起泡しスラリーに混入した量
が０重量％では、圧縮強度は、４１０〜４５０ｋｇ／ｃ
ｍ^２と問題はないが、嵩比重は、１．４７〜１．６５と
許容比重変動範囲と考えられている±０．０５を超えて
しまっている。又、比較例２のアルカノールアミド型非
イオン界面活性剤とポリオキシエチレン基を含むエーテ
ル型非イオン界面活性剤との配合割合を重量比５：５で
起泡しスラリーに混入した量が０．０４０重量％では、
圧縮強度は、２００ｋｇ／ｃｍ^２以下となり、嵩比重
は、０．７０〜０．８３と許容比重変動範囲と考えられ
ている±０．０５を超えてしまっている。

【００２７】これに対して、実施例２のアルカノールア
ミド型非イオン界面活性剤とポリオキシエチレン基を含
むエーテル型非イオン界面活性剤との配合割合を重量比
５：５で起泡しスラリーに混入した量が０．０１０重量
％では、圧縮強度は、３００ｋｇ／ｃｍ^２以上あり問題
はなく、嵩比重も、１．２０〜１．２２と許容比重変動
範囲と考えられている±０．０５以内となっており、そ
の変動幅もきわめて小さいものであることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、軽量コンクリート製品の製造
に際して、原料を特定割合で混合しスラリーとし、アル
カノールアミド型非イオン界面活性剤とポリオキシエチ
レン基を含むエーテル型非イオン界面活性剤とを特定範
囲で配合して起泡した泡を混入するようにしたものであ
るから、圧縮強度が高く、嵩比重の変動幅もきわめて小
さく、高層建築用として外壁材料などの比重、強度の品
質を簡易に均一化し得、量産化における効果が大である
など顕著な効果が認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】嵩比重と圧縮強度との関係を横軸に嵩比重、縦
軸に圧縮強度（ｋｇ／ｃｍ^２）をとって示す図である。

【図２】起泡剤添加量と嵩比重との関係を横軸に起泡剤
添加量（ｗｔ％）縦軸に嵩比重をとって示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比が０．３５〜
   １．２で、トバモライトとケイ酸カルシウム水和物を主
   体とし、細孔直径が１００μｍ以下で細孔容積が３５〜
   ７０％であり、発泡もしくは起泡によるマクロポア直径
   が０．２〜１．５ｍｍのマクロポア容積が１〜２５％で
   あり、嵩比重が０．８５〜１．５、圧縮強度２００ｋｇ
   ／ｃｍ^２以上である軽量コンクリート製品を製造するに
   際し、ケイ酸質原料粉末と、セメントと消石灰粉末又は
   生石灰を含む石灰質原料粉末とを、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モ
   ル比が０．３５〜１．２、セメントは少なくとも全固形
   分中６重量％以上、消石灰粉末又は生石灰粉末をＣａＯ
   換算で１０重量％以上となるように配合し、該配合粉末
   １００重量部当たり５０〜８０重量部の水を加えて混合
   した後、さらに、アルカノールアミド型非イオン界面活
   性剤とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオン
   界面活性剤との配合割合を重量比２：８〜８：２で起泡
   した泡を混入してスラリーを形成し、このスラリーを型
   枠内に注入し、硬化させた後、該硬化体を高温高圧水蒸
   気養生することを特徴とする軽量コンクリート製品の製
   造方法。
2. 【請求項２】 アルカノールアミド型非イオン界面活性
   剤とポリオキシエチレン基を含むエーテル型非イオン界
   面活性剤との配合割合を重量比２：８〜８：２で起泡し
   た泡は、スラリー１００重量部に対し０．００１〜０．
   ０３重量部含まれることを特徴とする請求項１記載の軽
   量コンクリート製品の製造方法。