JPS5988354A - 無機硬化体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、エフロレッセンス（白華現象）の発生する
恐れが少なく、そのうえ、軽量で寸法安定性のすぐれた
無機硬化体に関する。

無機硬化体は、外壁材等の建築材料その他として用いら
れ、一般に、高炉セメント等の水硬性無機質結合材を主
成分とする原材料に水を加えてスラリとし、このスラリ
を賦形したのち養生硬化させることによってつくられる
。

ところで、無機硬化体においては、エフロレッセンスの
発生を防止すること、軽量化を行なうこと、および寸法
変化を小さくすることが重要な課題となっている。すな
わち、無機硬化体をつくるのに用いられる無機質結合材
は、普通、酸化カルシウム（Ｃａｂ）を含んでいるが、
この酸化カルシウムが水酸化カルシウム［Ｃａ（Ｏｆ（
）ｚｌに変化して無機硬化体中に遊離し、無機硬化体に
エフロレッセンスを起こさせることがある。エフロレッ
センスが発生すると商品価値が低下する等の問題が生じ
るので、これを防止する必要がある。また、無機質結合
材は比重が大きいので、これを主成分とする無機硬化体
では、軽量化を計る必要もある。さらに、無機硬化体は
、内部の水分が蒸発すると寸法が収縮し、水分を吸収す
ると膨張するが、この水分の出入による寸法変化が大き
いと、無機硬化体を用いて壁等を施工したあと、無機硬
化体にクラックが発生する恐れが非常に多くなる。した
がって、無機硬化体の寸法変化をできるだけ小さくする
必要もある。

ｚ　７　ｏレツセンスの発生防止を主要な目的として、
二酸化ケイ素（ＳｉＯｚ）　　分の多いシリコンダスト
、フライアッシュ、あるいはシラスの反応性フィラーを
無機硬化体に含ませることが知られている。二酸化ケイ
素は遊離水酸化カルシウム（場合によってＩｔ”；　Ｃ
ａＯ）と反応（ポゾラン反応）して不溶性のカルシウム
塩（Ｃ−３−Ｅ（ゲル）となるので、これらを含ませる
ことにより、無機硬化体中の遊離水酸化カルシウムを除
くことができる。しかし、いずれを使用するにしても、
前記圧つの課題をすべて解決することはできなかった。

シリコンダストは、反応性の高い無定形の二酸化ケイ素
を多量（約９０％以上）に含み、遊離水酸化カルシウム
をよく消費する。したがって、これを用いるとエフロレ
ッセンスの発生防止に対する効果が高い。しかし、粒径
が非常に小さい（数μｍ以下）ので、無機質結合材（マ
トリックス）の粒子間にまぎれ込んでしまい、嵩を大き
くするのにはあまり役立たない。そのうえ、比較的嵩密
度が太き”　（２，２９／ｃｃ前後）ので、これを含ま
せると無機硬化体の嵩密度が大きくなってしまうこトカ
多イ。また、シリコンダストは、寸法安定性を向上させ
る効果もあまりない。

他方、フライアッシュは、粒径およびこれ自体の嵩密度
（１，８〜２．　ＯＦ、／ｃｃ　　）に関しては問題が
ない。しかし、フライアッシュは、含有する二酸化ケイ
素の一部が反応性のあまり高くない結晶性のものとなっ
ており、そのうえ、二酸化ケイ素全体の含有量が４０〜
６０チというよう暑こシリコンダストに比べ少ない。そ
のため、シリコンダストに比べて遊ｆ％　Ｃａ　（ＯＨ
）　２を消費する力が弱く、エフロレッセンスを防止す
る効果かあまり強くな（１０しかも、寸法安定性を向上
させる効果もあまり強くない。

シラスは、二酸化ケイ素を７０チ前後門むが、その一部
が結晶性のものとなっており、そのうえ粒径が比較的大
きいので、シリコンダストに比べ遊離水酸化カルシウム
の消費力が弱い。また、嵩密度が比較的大きい（２，０
Ｐ／ｃｃ前後）ので無機硬化体の軽量化に対する効果は
薄い。

発明者らは、シリコンダスト、フライアッシュあるいは
シラスの持つ特徴を生かしたうえで、エフロレッセンス
の発生する恐れが少なく、しかも、軽量で寸法安定性の
すぐれた無機硬化体を得ようと研究を重ねた。その結果
、シリコンタ”スト、フライアッシュあるいはシラスの
ほかに、モミガラ炭化物を無機硬化体に含ませるように
すればよいということを見出し、ここにこの発明を完成
した。

すなわち、この発明は、無機質結合材の硬化体であって
、シリコンダスト、フライアッシュ寂よびシラスのうち
の少なくとも１種と、モミガラ炭化物とを含むことを特
徴とする無機硬化体をその要旨とする。以下、この発明
の詳細な説明する。

ここで、この発明にかかる無機硬化体をつくるのに使用
される無機質結合材としては、水硬性のものであれば、
特に限定されない。たとえば、高炉セメントやポルトラ
ンドセメント等が用いられ、これらには、普通、酸化カ
ルシウムが含まれている。

この発明では、モミガラ炭化物とともに、シリコンダス
ト、フライアッシュおよびシラスのウチの少なくとも１
種を反応性フィラーとして使用するが、使用する反応性
フィラーの種類の数および組自わせは限定されない。た
とえば３種同時に使用する場合もある。

モミガラ炭化物は嵩密度が小さいので、これを含ませる
ようにすると軽量な（嵩密度の低い）無機硬化体が得ら
れる。まだ、モミガラ炭化物は二酸化ケイ素を多量に含
むので、これをシリコンダヌト、フライアッシュ、ある
いはシラスと併用スるようにすると、遊離水酸化カルシ
ウムの消費力が向上する。寸法安定性も併用により向上
する。

そのうえ、モミガラ炭化物を併用することにより、無機
硬化体を抄造法で、・つくる場合では、っき゛のような
効果も生じる。すなわち、従来、抄造法ではシリコンダ
ストを原材料として加えると製造が非常に困難となるの
で、このようなことはほとんど行なわなかった。これは
、シリコンダストの粒径が非常に小さいので、原材料の
スラリを抄きあげるとき、ろ水性を悪化させるからであ
る。しかし、シリコンダストとモミガラ炭化物とを併用
するとろ水性が改善される。他方、フライアッシュはろ
水性に悪影響を及ぼす恐れはないが、これを使用すると
得られる無機硬化体の嵩密度が大きくなってしまうこと
が多かった。また、シラスは、粒径１ｍ以下のものを用
いないと、スラリの抄造中にシラスが沈降してしまうこ
とが多かった。しかし、このようなこともモミガラ炭化
物の併用により解決され、フライアッシュを使用した場
合であっても嵩密度の低い無機硬化体を得ることができ
、シラスは粒径ｌｌＯ＋を越えるものでも使用すること
ができるようになる。

モミガラ炭化物は、無定形の二酸化ケイ素やモミガラの
形状をできるだけ残すようにし、かつ、有機成分や炭素
分をあまり多く含まないようにしだものを使用するのが
好ましい。無定形の二酸化炭素成分を多く含むモミガラ
炭化物を使用するようにすると、遊離水酸化カルシウム
の消費量が多くなる。まだ、モミガラの形状をできるだ
け残したモミガラ炭化物を使用するようにすると、無機
硬化体の強度等の性能その他に良い影響を与える。

しかし、有機成分や炭素分の多いモミガラ炭化物を使用
すると、製造時における原材料の硬化、あるいは無機硬
化体の性能等に悪影響を及ぼす。モミガラ炭化物中の炭
素量は４０係以Ｆにすると、無機硬化体の物性低下等の
問題が生じる恐れが少なくなる。

モミガラ炭化物は、モミガラを酸素不足状態（還元状態
）で焼成すると得られるが、焼成温度を６００℃以Ｆと
し、焼成時間は１０分以上６０分以下とするのが好まし
い。焼成時間が短すぎる（１０分未満）と有機成分や炭
素分が多量に残り、逆に６０分を越えると、酸素不足ド
といえどもモミガラの灰化かすすんでしまって、モミガ
ラの形状を保持する力が弱くなり、また、二酸化ケイ素
の結晶化が進んでしまう。

モミガラ炭化物とシリコンダストを無機硬化体に含ませ
る場合は、配合原材料の固形分基準でモミガラ炭化物と
シリコンダストの重量の和が５重量％以上、５０重量係
以下となるようにするのが好ましく、モミガラ炭化物と
シリコンダストの重量の比の値が１／２以上となるよう
にするのが好ましい。５重量係未満では目的とする性能
を向上させる効果が少なくなる傾向にあり、５０重冊係
を超えるとかえ”って無機硬化物の物性低ドをまねく恐
れが多くなる傾向にあるからである。また、比の値が１
／２未満の場合では、軽量化に対する効果が少なくなる
傾向にあり、そのうえ、無機硬化体を抄造法でつくる場
合では、ろ水性が悪くなる傾向にあるからである。

モミガラ炭化物とフライアッシュ、あるいはモミガラ炭
化物とシラスをそれぞれ含ませる場合も、配合原材料の
固形分基準でモミガラ炭化物とフライアッシュとの、あ
るいはモミガラ炭化物とシラスとの重量和か５重せ係以
上、５０重量係以下となるようにするのが好ましい。そ
の理由は、前記モミガラ炭化物とシリコンターストを含
ませる場合と同じである。モミガラ炭化物とフライアッ
シュの重量の比の値は１／３以上となるようにするのが
好ましい。比の値が１／３未満の場合では、軽量化に対
する効果が少なくなるからである。モミガラ炭化物とシ
ラスの重量の比の値は１／２以上となるようにするのが
好ましい。１／２未満では、やはシ、軽量化に対する効
果が少なくなるからである。

なお、無機硬化体の性能面上等のため、モミガラ炭化物
、シリコンダスト、フライアッシュあるいけシラス以外
のもの、たとえば、軽量骨材や補強繊維等を含ませるよ
うにする場合がある。

この発明にかかる無機硬化体は、抄造法や注型法等、従
来、無機硬化体をつくるのに用いられているのと同様の
方法によりつくることができる。

抄造法を用いてつくる場合は、たとえばつぎのようにす
る。まず、シリコンダヌト、フライアッシュおよびシラ
スのうちの少なくとも１種と、無機質結合材、モミガラ
炭化物、その他必要に応じて用いる原材料とを混合した
のち、水を加えてスラリとし、このスラリを抄き上げて
グリーンシートをつくる。このグリーンシートを必要に
応じて複数枚重ね合わせ、賦形したのち養生硬化させる
と無機硬化体が得られる。なお、抄造法では、グリーン
シートを複数枚重ね合わせるのではなく、厚みの大きい
グリーンシート１枚から無機硬化体をつくる単層抄きと
するのが好ましい。

この発明にかかる無機硬化体は、このように構成される
ものであって、シリコンダスト、フライアッシュおよび
シラスのうちの少なくとも１種と、モミガラ炭化物とを
含むので、エフロレッセンスの発生する恐れが少なく、
しかも、軽量で寸法安定性のすぐれたものとなった。

つぎに、遊離水酸化カルシウムに関して行なった実験に
ついて述べる。

まず、サンプル１〜７をつぎのようにしてつくった。第
１表に示されるような種々の反応性フィラーとポルトラ
ンドセメントとを混じ、これに水を加えて混水比０，４
５のスラリをつくった。このスラリを６０℃で５日間保
って養生を行なったあと、アセトンを塀えて反応を止め
、つぎに乾燥を行なってサンプル１〜７を得た。ただし
、サンプル１〜７は、それぞれ、反応性フィラーの添加
量をさまざまに変えたものを複数個つくるようにした。

前記のようにして得られたサンプル１〜７を使用し、そ
の中に含有される遊離水酸化カルシウムの量を測定した
。ただし、測定は理学電機社製のＸ線回折装置を用いて
行ない、遊離水酸化カルシウムの量をＸ線回折ピーク高
さく第２ピーク）としてあられすようにした。測定条件
はつき゛のとうりである。４０　ｋＶ　−２００ｍＡ　
、　Ｃｕ−に線、Ｒｅｃｅｉ−ｖｉｎｇ　５ｌｉｔ　Ｏ
，３ｍ　、　Ｎｉ　Ｆｉｌｔｅｒｏ測定結果をグラフに
して第１図に示す。第１図より、サンプル１゜２．４に
含まれる遊離水酸化カルシウム量は、それぞれ、サンプ
ル３，５．７に比べて少なくなっていることがわかる。

したがって、フライアッシュ、シリコンダストあるいは
シラスのほかに、モミガラ炭化物も無機硬化体に含ませ
るようにすると、無機硬化体中に含まれる遊離水酸化カ
ルシラムノ量がより少なくなり、エフロレッセンスの発
生する恐れがより少なくなるといえる。

つぎに実施例および比較例について説明する。

第２表に示されるように原材料を配合して、実施例１〜
６および比較例１の無機硬化体をつくつた。ただし、基
本配合とは、ポルトランドセメント７０重量％と発泡ク
レー（発泡粘土９粒径３〜１０、のものを使用）３０重
ｉ％とを含む混合物に水を加えて水と固形分の重量比を
０．３　（Ｗ／Ｓ　＝０．３）としたものである。まだ
、Ａ混合物とはモミガラ炭化物とシリコンダストをｌ：
１の割合テ混合し、Ｂ混合物とはモミガラ炭化物とフラ
イアッシュをｌ：１の割合で混合し、Ｃ混合物とはモミ
ガラ炭化物とシラス（粒径ＩＨ以下）とを１＝１の割合
で混合したものである。なお、無機硬化体の製造におい
て、養生は８０’Ｃで３日間保つことにより行ない、養
生後６０”Ｃで２４時間保って乾燥を行なった。そして
、無機硬化体の大きさは４゜Ｘ　４０　Ｘ　１６０　（
ｍｍ　）とした。

（以　下　余　白） 実施例１〜６および比較例１の無機硬化体について、寸
法安定性および嵩密度（軽量化の程度）を測定した。た
だし、寸法変化は、６０℃で２４時間乾燥したもの（乾
燥品）を基準とし、これに１０％の水を含ませて含水晶
としたときの、乾燥品に対する含水晶の膨張率であられ
した。寸法変化を式であられすと、つぎのようになる。

Ｏ ｔｏ・・・乾燥品の寸法 Ｌ　・・・含水晶の寸法 寸法変化および嵩比重の測定結果も第２表に示す。

第２表より、実施例１〜６の無機硬（１’体は比較例１
のものに比べ、寸法変化が小さく、嵩比重も小さいこと
がわかる。

＠３表に示されるように原材料を配合して、前記抄造法
により実施例７〜１１および比較例２゜３の無機硬化体
をつくった。ただし、基本配合とは、ポルトランドセメ
ント９５重量％とバルブ（ＬＵＫＰ、広葉樹未晒クラフ
トバルブ）５重量％とを含む混合物のことである。また
、Ａ−Ｃ混合物は、前出のものと同様であって、それぞ
れ、モミカラ炭化物に、シリコンダスト、フライアッシ
ュあるいはシラスを１＝１の割合で混合したものである
。なお、無機硬化体の製造にあたって、スラリー濃度（
Ｓ、Ｃ，）は１０％とし、スラリーには凝集剤を配合原
材料の固形分基準で５０　ｐｐｍを含ませるようにした
。凝集剤は近代化学社製（アニオン化度４０係）のもの
を用いた。また、スラリーを抄き上げて得られるグリー
ンシートを８０℃で３日間保つことによシ養生硬化させ
て無機硬化体をつくり、つぎに、これを６０℃で２４時
間乾燥させて乾燥品をつくるようにした。

（以　下　余　白） 実施例７〜１１および比較例２，３の無機硬化体の嵩密
度および６０℃で２４時間乾燥させたときの乾燥にとも
なう寸法変化をそれぞれ測定した。

また、これらの製造中におけるスラリのる水性を調べた
。ただし、嵩密度は６０℃で２４時間乾燥して乾燥品と
したときのものであシ、ろ水性は、ｌＯｌのスラリか抄
造用網をぬけきる時間を測定することにより調べた。ま
だ、寸法変化の測定は、乾燥品を基準として、含水率の
変化に対する寸法収縮率を測定することとした。ろ水時
間および嵩密度の測定結果を第３表に示すとともに、寸
法変化の測定結果をグラフにして第２図に示す。

第３表より、実施例７，８の無機硬化体をつくるのに用
いた原材料のスラリのる水時間は、比較例２のスラリと
比べてほぼ同じぐらいであるが、比較例３のスラリと比
べて非常に短くなっていることがわかる。したがって、
シリコンダストにモミガラ炭化物を加えることによシ、
ろ水性が改善されたといえる。また、第３表よシ、実施
例７〜１１の無機硬化体の嵩密度が比較例２，３に比べ
低くなっていることもわかる。第２図より、実施例７〜
１１の無機硬化体は比較例２，３のものに比べ、寸法変
化が小さいことがわかる。

なお、これまでの説明であげたフライアッシュおよびシ
リコンダストとしては、定見フライアッシュおよびシリ
カフラワー（チッソ株式会社製）をそれぞれ用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、サンプル１〜７に関する水酸化カルシウム量
の測定結果をあられすグラフ、第２図は、実施例７〜１
１および比較例２，３の無機硬化体についての寸法収縮
率の測定結果をあられすグラフである。 代理人　弁理士　松　本　武　彦 添　加！（重量Ｃん） 第１図 含水率（Ｏん） 第２図 手続補正書く自発） 昭和５８年　４月　４日 特許庁長官殿 １、事件の表示 ■計０５７年特許願第１９９２５４号 ２、発明の名称 無機硬化体 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　　　所□　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地
名　称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　イ倣輯没　小　林　郁 ４、代理人 な　　　し ７、　補正の内容 （１１明細書第４頁第２０行〜第５頁１行に１また、シ
リコンダスト・・・あまりない。」とあるを削除する。 （２）明細書第８頁第４行にｒ１ｍｍ以下」とあるを、
ｒ　Ｏ，１ｍｍ以下」と訂正する。 （３）明細書第８頁第９行にｒｌｍｍｌとあるを、ｒｏ
、１ｍｍ１と訂正する。 （４）明細書第１３頁第１表中、サンプル１に、「シラ
ス（粒径１ｍｍ以下）」とあるを、「シラス（粒径０．
１　ｍｍ以下）」と訂正する。 （５）明細書第１３頁第１表中、サンプル３に、「シラ
ス（粒径１ｍＩｎ以下）」とあるを、「シラス（粒径０
．１ｍｍ以下）」と訂正する。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機質結合材の硬化体であって、シリコンダスト
   、フライアッシュおよびシラスのうちの少なくとも１種
   と、モミガラ炭化物とを含むことを特徴とする無機硬化
   体。
2. （２）　　シリコンダストを含む場合において、配合原
   材料の固形分基準で、モミガラ炭化物とシリコンダスト
   の重量和が５重量係以上、５０重量係以下である特許請
   求の範囲第１項記載の無機硬化体。
3. （３）　　モミガラ炭化物とシリコンダストの重量の比
   の値が１／２以上である特許請求の範囲第２項記載の無
   機硬化体。
4. （４）　　フライアッシュを含む場合において、配合原
   材料の固形分基準で、モミガラ炭化物とフライアッシュ
   の重量和が５重量係以上、５０重量％以下である特許請
   求の範囲第１項記載の無機硬化体。
5. （５）モミガラ炭化物とフライアッシュの重量の比の値
   が１／３以上である特許請求の範囲第４項記載の無機硬
   化体。
6. （６）　　シラスを含む場合において、配合原材料の固
   形分基準で、モミガラ炭化物とシラスの重量和が５重量
   ％以上、５０重重量板下である特許請求の範囲第１項記
   載の無機硬化体。
7. （７）モミガラ炭化物とシラスの重量の比の値が１／２
   以上である特許請求の範囲第６項記載の無機硬化体。