JPH0832603B2 - 軽量セメント組成物 - Google Patents

軽量セメント組成物

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JPH0832603B2
JPH0832603B2 JP63154507A JP15450788A JPH0832603B2 JP H0832603 B2 JPH0832603 B2 JP H0832603B2 JP 63154507 A JP63154507 A JP 63154507A JP 15450788 A JP15450788 A JP 15450788A JP H0832603 B2 JPH0832603 B2 JP H0832603B2
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cement
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博美 迫田
邦雄 草野
龍俊 中野
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はセメント組成物,特に内装あるいは外装建材
などに用いられる軽量建築材料を製造するのに好適なセ
メント組成物に関する。
(従来の技術) 壁材や天井材などの内・外装用建築材料として,軽量
のセメント成形体が使用されている。軽量セメント成形
体を製造する方法としては,セメント組成物の各成分に
水を加えて混合するときに気泡を発生させる方法,およ
び軽量骨材を含有するセメント組成物を使用して成形体
を調製する方法がある。これらのうち,気泡を発生させ
る方法としては,空気連行剤,界面活性剤などの発泡剤
を混合して撹拌により発泡させる方法;分解により過酸
化水素などのガスを発生する物質を混合しておき,該物
質の分解により発生するガスを利用して発泡させる方法
などがある。しかし,このようにして発生させた微細気
泡を含む泥状のセメント組成物を真空押出成形すると,
押出機の減圧ゾーンで脱気されて気泡の大部分は消滅す
る。そのため低密度のセメント成形体が得られない。
上記軽量骨材を使用する方法において,軽量骨材とし
ては,パーライト,シラスバルーン,火山礫などの比較
的細粒でかつ低比重の骨材が使用されている。しかし,
これらを含むセメント組成物材料を押出機内で加圧・混
練すると,該骨材は破砕されやすく,そのため,軽量セ
メント成形体が得られない。特開昭56-17965号および特
開昭56-17967号公報には,上記パーライト,シラスバル
ーン,火山礫などに加えて,低アルカリ(GRC)繊維
と,木炭やパルプとを含有するセメント組成物が開示さ
れている。上記GRC繊維は補強繊維として加えられてお
り,木炭やパルプは,該組成物の各材料を混練したとき
に軽量骨材の破砕およびGRC繊維の損傷を防ぐ目的で加
えられている[上記混練時の破砕や損傷は,低水分の条
件下において(未硬化成形体の形状繊維のために必要で
ある)の協力な混練により生じやすい]。しかし,木炭
やパルプにはリグニンや樹脂が含有され,これらがセメ
ントの硬化反応に悪影響を与える。つまり,成形体の硬
化を室温下で行った場合,または蒸気雰囲気下で行った
場合には,得られる成形体の強度が不十分であるため,
オートクレーブを用いた高温高圧下での処理が必要とな
る。
上記軽量のセメント成形体を製造する場合,特に押出
成形により成形を行う場合には,成形性および得られる
未硬化の成形体の形状維持性が良好であることも要求さ
れる。従来,セメント成形体を押出し成形により製造す
る場合には,石綿繊維を添加することにより,成形性お
よび形状維持性が確保されていた。石綿繊維の添加によ
り得られる成形体の強度も向上する。しかし石綿は特定
化学物質に指定されており,その発癌性が問題となって
いる。石綿セメント成形体を製造するときには使用基準
が設けられてはいるが,製造時および使用時における発
塵の問題から,現在では石綿を含有しないセメント組成
物を用いた成形体が望まれている。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上記従来の欠点を解決するものでありその目
的とするところは,外装または内装用建築材料として利
用され得る高強度かつ軽量のセメント成形体を調製し得
るセメント組成物であって,かつ有毒な石綿を含有しな
い軽量セメント組成物を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の軽量セメント組成物は,セメント,軽量骨
材,無機骨材,有機繊維およびセルロース系混和剤を含
有するセメント組成物であって,前記軽量骨材が平均粒
径2mm以下で嵩比重0.1〜0.4のフライアッシュであり,
前記無機骨材が,(A)フライアッシュ及び球形珪酸カ
ルシウムから選択される粒径1〜100μmの球形骨材
と,(B)マイクロシリカ,シリカヒューム,天然ポゾ
ラン,珪藻土,シリカフラワー,エアロジルから選択さ
れる粒径0.01〜0.5μmの超微粒子骨材であリ、そのこ
とにより上記目的が達成される。
本発明に用いられるセメント組成物に含有されるセメ
ントとしては,ポルトランドセメント,高炉セメント,
アルミナセメントなど公知のセメントがいずれも使用さ
れ得る。
組成物中に含有される軽量骨材としては,粒径が2mm
以下であり,かつ嵩比重が0.1〜0.4,好ましくは粒径が
0.1〜2mmの無機質中空粒子(中空粒子または多孔質粒子
をさしていう)が用いられる。このような中空粒子とし
ては,フライアッシュ(石炭火力発電所の集塵器で採取
される微粉炭燃焼灰)を比重遷鉱したもの,つまり,フ
ライアッシュを水簸選鉱して浮遊した中空粒子が好適で
ある。このような軽量骨材は組成物中に,セメント100
重量部に対し,5〜100重量部,好ましくは5〜50重量部
の割合で含有される。過少であると,得られるセメント
成形体が高比重となり,過少であると得られる成形体の
強度が劣る。
セメント組成物に含有される無機骨材は粒径が1〜10
0μmの球形骨材を主成分とし、さらに粒径0.01〜0.5μ
mの超微粒子骨材が含有される。無機骨材のうち球形骨
材としては,フライアッシュ,球形ケイ酸カルシウム
(シリコンメタル,フェロシリコンなどの製造時に副生
する)などが好適である。超微粒子骨材としては,上記
粒径を有する無機質粒子であって,後述の成形工程にお
いて細密充填構造を形成し得,かつ硬化工程においてポ
ゾラン反応を起こすような粒子が用いられる。そのよう
な超微粒子骨材としては,マイクロシリカ,シリカヒュ
ーム(いずれもフェロシリコンの製造時に副生する);
天然ポゾラン,珪藻土,シリカフラワー,エアロジルな
どが好適である。無機骨材は,セメント組成物中に上記
セメント100重量部あたり5〜100重量部の割合で含有さ
れ,該無機骨材中に上記超微粒子骨材が1〜20重量%の
割合で含有される。無機骨材の組成物全体に占める割合
が低いと成形性に劣り,過剰であると得られる成形体の
強度が低下する。さらに上記超微粒子骨材が過少である
と,得られる成形体にエフロレッセンスが発生する(白
化する)ために塗膜性能等に問題が生じる。逆に過剰で
あると凝結時間が短縮されるため成形性が劣る。
補強繊維は,得られる成形体の曲げ強度および衝撃強
度を向上させるのに用いられる。それには例えば,有機
繊維,パルプ,繊維状ウォラスナイトなどが利用され得
る。有機繊維の素材としては,ビニロン、ポリプロピレ
ン,ポリエチレン,アクリル系樹脂,アラミド,ポリエ
ステル,カーボンなど耐アルカリ性の素材が好適であ
る。補強繊維の直径は1〜100μm,繊維長は3〜20mmが
適当である。この補強繊維はセメント100重量部に対し
0.2〜10重量部の割合で組成物中に含有される。補強繊
維が過少であると得られる成形体の強度が低下する。過
剰であると組成物の各材料を混合したときの分散性が悪
く,その結果,得られる成形体の強度が低下する。
セルロース系混和剤は,組成物を押出成形するときに
ある程度の粘度を付与し,流動性を改善する目的で用い
られる。セルロース系混和剤としては,メチルセルロー
ス,ヒドロキシエチルセルロースなどが好適に用いられ
る。このセルロース系混和剤は,セメント100重量部に
対し,0.1〜10重量部,好ましくは0.5〜5重量部の割合
で組成物中に含有される。過少であると組成物を混和し
たときの粘度が低いため,逆に過剰であると粘度が高い
ため,いずれも成形性に劣る。
本発明方法によりセメント成形体を製造するには,従
来のセメント押出成形と同様の工程が採用され得る。例
えばまず,上記セメント,軽量骨材,無機骨材,補強繊
維およびセルロース系混和剤をドライブレンドする。こ
れに適量の水を加えて湿式ブレンドを行い,次いで混練
機を用いて充分に混練を行う。得られる可塑性の混練物
を所望の金型を有する押出成形機に導き,加圧下で押出
し成形を行う。押出された所望の形状を有する成形体
は,所定の条件下(例えば温度40〜60℃,湿度90〜100
%)で4〜48時間にわたり放置(養生)することにより
硬化する。上記,ブレンド工程,混練工程および押出成
形工程には,いずれも汎用の設備が用いられ得る。
(作用) 本発明方法により上記セメント組成物を押出成形する
と,押出機内においては混練物は充分な流動性を有し,
流速が均一となりかつ押出された未硬化の成形体は硬化
が進行するまで充分な保形性を有する。このような良好
な性質は,セメント組成物中の無機骨材のうち球形骨
材が加圧下においてベアリングの効果を示すこと;およ
び超微粒子骨材が含有されるため混練物は揺変性(チ
キソトロピー)を有し,加圧下においては流動性が良好
であり,押出後においては保形性が充分であること;に
主として起因すると考えられる。混練物はセルロース系
混和剤を含有するため,適当な粘度が付与される。複雑
な異形断面形状を有する金型により成形が行われる場合
にも,脱水工程を必要とせず,容易に成形が行われる。
押出された未硬化の成形体は保形性が良好であり硬化す
るまでに変形することがない。得られた硬化成形体に
は,軽量骨材が含まれているため,該成形体は低比重で
ある。かつ,補強繊維が含まれているため,充分な強度
と耐衝撃性とを有する。このような成形体は住宅の壁
材,天井材などに好適に利用される。
本発明によれば,このように,従来の石綿繊維を使用
することなく壁材,天井材などの内装および外装建築材
料に適した軽量かつ高強度のセメント成形体が容易に製
造される。石綿繊維を使用しないため,製造工程および
使用時において石綿の発塵による発癌の危険性がない。
(実施例) 以下に本発明を実施例につき説明する。
実施例1 上記処方のセメント組成物の水以外の各成分をミキサ
ー(アイリッヒミキサー RV02型;日本アイリッヒ社
製)に入れ1000rpmで2分間混合した。これに水を加
え,さらに約1分間混合した後,オーガー式混練機(MP
-100型;宮崎鉄工社製)で充分に混練して可塑性混練物
を得た。
(B)平板セメント成形体の調製:(A)項で得られ
た混練物を,平板試作用金型(開口部巾250mm×厚さ15m
m)が取り付けられた真空押出成形機(MV-FM-A-1;宮崎
鉄工社製)のホッパーに供給し,押出し成形により巾25
0mm,厚さ15mm,長さ50cmの平板サンプルの調製を行っ
た。このときの押出圧力と単位時間あたりの押出量とを
測定した。押出圧力は,押出機のバレルから金型へ至る
抵抗部の圧力をブルドン管圧力ゲージで測定した。単位
時間あたりの押出量は,金型先端部から押出される平板
サンプルの60秒間に吐出された長さ(cm/min)を測定
し,次式により算出した。
T:単位時間あたりの押出量(l/hr) α:金型出口の断面積(cm2) β:押出された平板サンプルの長さ(cm/分) 上記未硬化の成形体を5時間,室温で放置(前置き)
した後,50℃,RH95%以上の雰囲気下で12時間保持(1次
養生)し,さらに20℃の水中へ約4週間浸漬した。
(C)成形体の性能評価:(B)項で得られた浸漬後
のサンプルを巾25mm,長さ240mmに切断(押出方向に対し
直角に切断)し,105℃のギヤーオーブンに入れて約48時
間乾燥後,室温まで放冷した。このサンプルを200mmの
間隔で支持し,その中央部にオートグラフ(島津製作所
製)を用い,2.5mm/分の曲げ速度で力を加えて曲げ強度
を測定した(曲げ強度試験)。別に,浸漬後のサンプル
を巾200mm,長さ200mmに切断し,105℃で2日間乾燥した
後,次式により成形体の比重を測定した: 比重=板の重量/厚さ×幅×長さ (重量はg単位で小数点第2位まで,寸法はcm単位で
小数点第2位まで測定した)。
各試験の結果を下表に示す。
実施例2 軽量骨材の量を15重量部とし,そして,水の量を40重
量部としたこと以外は実施例1と同様である。その結果
を下表に示す。以下,実施例3〜4および比較例1〜2
の結果もあわせて下表に示す。
実施例3 軽量骨材の量を30重量部とし,マイクロシリカの量を
10重量部とし,メチルセルロースの量を1.5重量部と
し,そして水の量を42重量部としたこと以外は実施例1
と同様である。
実施例4 マイクロシリカの量を10重量部とし,補強繊維として
アラミド繊維(平均直径12μm,長さ6mm)1重量部を使
用したこと以外は実施例1と同様である。
比較例1 軽量骨材およびメチルセルロースを使用せず,マイク
ロシリカの量を10重量部とし,水の量を30重量部とした
こと以外は実施例1と同様である。
比較例2 マイクロシリカを使用せず,軽量骨材の量を80重量部
とし,メチルセルロースの量を1.5重量部とし,そして
水の量を50重量部としたこと以外は実施例1と同様に押
出成形を試みた。しかし,成形不良となり,満足し得る
形状の成形体が得られなかった。
表から,本発明の組成物を用いると、セメント成形体が
押出成形により成形性よく得られることがわかる。得ら
れた未硬化の成形体は形状維持性に優れ,水和のため長
時間水に浸漬しても変形することがない。硬化して得ら
れる成形体は軽量であり、かつ強度に優れる。
(発明の効果) 本発明により,このように,軽量でありかつ高強度の
セメント成形体が、押出成形により成形性良く高効率で
得られる。このようなセメント成形体は,例えば住宅の
壁材や天井材などの内・外装用材料として好適に用いら
れる。石綿が含有されていないため,製造工程において
も使用時においても石綿の発塵による発癌の危険性がな
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 18/08 B 24/38 A 28/02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セメント,軽量骨材,無機骨材,有機繊維
    およびセルロース系混和剤を含有するセメント組成物で
    あって,前記軽量骨材が平均粒径2mm以下で嵩比重0.1〜
    0.4のフライアッシュであり,前記無機骨材が,(A)
    フライアッシュ及び球形珪酸カルシウムから選択される
    粒径1〜100μmの球形骨材と,(B)マイクロシリ
    カ,シリカヒューム,天然ポゾラン,珪藻土,シリカフ
    ラワー,エアロジルから選択される粒径0.01〜0.5μm
    の超微粒子骨材であることを特徴とする軽量セメント組
    成物。
  2. 【請求項2】前記セメント100重量部に対し,軽量骨材
    が5〜100重量部,そして,無機骨材が5〜100重量部の
    割合で含有される特許請求の範囲第1項に記載の軽量セ
    メント組成物。
JP63154507A 1988-06-22 1988-06-22 軽量セメント組成物 Expired - Lifetime JPH0832603B2 (ja)

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