JPS6114161A - セメント成型体の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セメント成型体を急速高温養生によって極め
て短時間（１〜３時間）で製造する方法およびそれに用
いる水硬性セメント組成物に関するものでちる。セメン
ト成型体としては、石綿セメント板、パルプセメント板
、木毛セメント板、木片セメント板、ＧＲＣ，セメント
瓦、モルタル板、テラゾーブロック、コンクリート板、
コンクリートパイル、ヒユーム管、Ｕ字溝、コンクリー
トブロック、テトラポット、コンクリート枕木、ＡＬＣ
等の土木、建築用のセメント、モルタル、コンクリート
製品があげられる。

〔従来の技術〕

製品により異なるが、従来、セメント成型体を製造する
には、ポルトランドセメント、水及び骨材を調合して混
練シし、型枠に充填後、常温（通常の気温）で２〜４時
間前養生する。ついで、水蒸気を用いて、１１〜ｂ 〜７０℃まで昇温し、該養生温度を４〜８時間保持した
後に蒸気を止め、６〜１２時間の自然冷却を待りて脱型
している〔特開昭５５−２０２５２号、特開昭５７−２
２１５１号、特公昭５７−１７８７１号公報、日曹マス
タービルダーズ■の技術資料煮Ｌ−００１”蒸気養生−
ＡＣＩ５１７委員会報告”、１９６５年８月刊〕。

従来の方法では、セメント成型体の生産サイクルは１〜
３サイクル／日である。生産時間を単に短縮したのでは
コンクリートは十分に硬化しない。

また、従来の養生条件よりも、前養生時間を短縮１・３
ゝ９′＆ｆｆ″′４′″ｉｔ！ｌ１ｅＪＪＬ−！〜２パ
′１、ント成型体には膨張、発泡及び亀裂が発生し、健
全な製品が得られない。

かかる従来の蒸気養生法の成形サイクルが長いという欠
点を改良する目的で、普通ポルトランドセメントに早強
セメント、即ち、カルシウムアルミネート、石灰と石膏
の混合物を５重量％以上、必要によシ炭酸ソーダと有機
酸（例えばグルコン酸、クエン酸、酒石酸あるいはこれ
らのＮａ＋　Ｋの塩）および発泡剤であるアルミニウム
粉、水、細骨材を配合した水硬性セメント配合物を、型
枠に打設し、１〜２時間前養生後、高温高圧蒸気養生（
昇温温度８０℃／時間、１８０℃、１０気圧）もしくは
常圧蒸気養生（昇温温度４０℃／時間、６０℃、１気圧
）シ、次いで室温まで４〜５時間かけて冷却して脱型し
、脱型直後の圧縮強度が８２〜９０Ｋｇ／ｃ！ｌの軽量
セメント成型品を製造する方法が提案された（特開昭５
０−１１０４２０号公報）。

この方法は、水硬性セメント配合物を型枠に打設後の昇
温速度を速めることにより、成形サイクルを短縮させる
ものであるが、依然として相当時間の前養生が必要であ
シ、また、蒸気娼生陵、脱型する迄の放冷時間に５〜６
時間要するので、未だ成形サイクルの十分な短縮とは言
えない。

本発明者等は、先に、セメント混和剤を種々検討し、前
養生の必要性の有無、蒸気養生後の放冷の必要ｉ生の有
無を検討したところ、特定の硫酸塩をセメント混和剤と
して用いる場合は開放式型枠でも、前養生を必要とせず
、成型後直ちに昇温速度４０℃／時間以上、かつ、養生
温度８０℃以上の急速高温養生を行うことができ、これ
によって、養生時間１〜３時間で欠点のない健全なセメ
ント成型体が得られ、生産サイクルは１０サイクル／日
以上可能であることを見い出し、先に、水硬性セメント
に対して、リチウム、アルミニウム、カリウム、タリウ
ムの硫酸塩およびそれらの金属を含む硫酸複塩の１種ま
たは２種以上を０．１〜２０重量％の割合で添加した水
硬性セメント配合物を成型後、高温養生することを特徴
とするセメント成型体の製造方法を出願した（１侍願昭
５８−１２５５７１号）。

〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明はこの先
願において、型枠への打設が容易で、かつ、圧縮強度、
外観に優れるセメント成型体を与える水硬性セメント組
成物を見い出したもので、前記硫酸塩の他に、特定の池
の混和剤を併用することにより、水硬性セメント組成′
吻が打設作業に適した流動性を保つ時間を必要十分に長
くすることを可能ならしめるものである。

〔発明の構成、問題点を解決するだめの手段〕本発明は
、セメント１００重数部、細骨材０重着部〜適量、粗骨
材０重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の混和
剤２〜２０取青部（ａ）、アルミニウムの硫酸塩または
アルミニウムの硫酸複塩の１種または２種以上の硫酸塩
１重量部 （ｂ）、オキシカルボン酸またはその塩０．０１〜０．
５重量部 （ｃ）ｌｆ２径が５ミクロン以下であり、Ａ４ｚＯａ・
３ＳｉＯｚ、ＺｒＳｉＯ４、けいそう土、ベントナイト
、珪砂、カオリンの中よシ選ばれたシリカ系化合・吻微
粉　　　　　　　　　　　　０．１〜５重量部の割合で
配合された水硬性セメント組成物を型枠に打設し、これ
を８０〜１１０℃の温度で高温養生することを特徴とす
るセメント成型体の製造方法を提供するものである。

（セメント） 本発明の実施において、水硬性セメントとしては、普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメ
ント、白色ポルトランドセメント、高炉セメント、シリ
カセメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。

（細骨材） 細骨材としては川砂、砕砂、珪砂、人工軽量砂等が挙げ
られ、これらはセメント１００重量部に対し、０重量部
〜適量、モルタル、コンクリート製品の場合には１００
〜３００重量部の割合で用いる。粗骨材としては川砂利
、砕石が一般であり、モルタル成型品を得る場合は配合
されないが、ｊ　　　　　　　　　’ンクリート成型品
を製造する場合は２００〜４００重量部の割合で、また
、細骨材率が２７〜４５重吋％となる割合で一般に利用
される。７に畦セメントの水和反応に必要な量であって
、セメント配合物が型に打設されやすい流動性を保つ量
、配合される。

（混和剤） 次にセメント混和剤成分について述べる。

（ａ）成分のアルミニウム硫酸塩としては、Ａｔ２（Ｓ
０４）３Ａｔ２（Ｓ０４）３・５〜１８Ｈ２０、ＫＡｔ
ＳＯ４、ＮａＡｔＳＯ４、ＮＨ４ＡｔＳ　Ｏ，等があげ
られる。これらの硫酸塩や硫酸複塩は、無水物あるいは
有水物、例えばＡｔ２（ＳＯｎ）３１４〜１８Ｈ２０の
いずれの形でも使用でき、粉末状あるいは水溶液として
も使用できる。粉末状のときは、できるだけ微粉のもの
、例えばＪＩＳ篩で２００メツシユパス以下のものがよ
い。

次に、セメント配合物の流動性を改良する（ｂ）成分の
オキシカルボン酸またはその金属塩としては、グルコン
酸、クエン酸、酒石酸またはこれらのＮａ　。

Ｌ＋　、　Ｋ＋　　Ｓｒ　、　Ｃａ　　塩等があげられ
る。特に、グルコン酸、クエン酸、酒石酸またはこれら
のＮａ塩、Ｋ塩は、コハク酸、リンゴ酸、グリコール酸
、乳酸もしくはこれらの金属塩より特にセメント組成物
の流動性の改良効果が優れる。

（ｃ）成分のシリカ系化合物はセメント成型体の圧縮強
度の向上、外観（平滑性）の向上に寄与する。

このシリカ系化合物としては、ＡＺｚＯａ・３ＳｉＯｚ
、ＺｒＳｉＯ４、けいそう土、ベントナイト、珪砂、カ
オリンより選ばれた粒径が５ミクロン以下、好ましくは
１ミクロン以下のものがよい。

シリカ系化合物としては、平均粒径が１０〜２０ミクロ
ンの５ｔｏ２　や、平均粒径が３〜４ミクロンのＥｉＯ
ｚ・ｎ、Ｈ２Ｏもセメント成型分野に用いられているが
、このものの配合は、逆にセメントを型体の圧縮強度や
外観を損うので好ましくない。

混和剤の配合組成は、（ａ）成分の硫酸塩１重電部に対
し、（ｂ）成分のオキシカルボン酸またはその塩が０．
０１〜０．５重量部、（ｃ）成分のシリカ系化合物の微
粉を０．１〜５重量部の割合で用いる。また、混和剤は
、セメント１００重電部に対し、２〜２０重量部、好ま
しくは３〜１０重号部の割合で用いる。混和剤の多量の
使用は得られるセメントｄ型品の機械的強度を低下させ
るので好ましくない。

これら混和剤の他に、セメント組成物に樹脂充填剤、顔
料、減水剤、空気連行剤（ＡＥ剤）、増粘剤等を必要に
より配合できる。

ＡＥ剤は従来コンクリートの空気量を増加させるので、
これまで高温養生には好ましくないと考えられていたが
・、本発明の前記特定の硫酸塩や硫酸複塩と併用すると
きには、セメント成型体の表面及び内部組織に発泡や膨
張が見られず、良好な表面性状及び組織構造が得られた
。これ１・才、養生初期の段階で骨格が形成され、該骨
格が膨張抑制方向に働くので、ＡＥ剤で連行された空気
の熱膨張が生じないものと推測される。いずれにせよ、
本発明方法で！ｄ、ＡＥ剤を膨張現象の恐れなく使用で
き、ＡＥ剤本来の作用効果を充分に発揮させることがで
きるので、耐凍結融解性を向。ヒさせることができる。

（セメント成型体の製造） 水硬性セメント組成物は、常温養生で硬化させても、高
速遠心成型してセメント成型体を製造することかできる
が、本発明においては成型サイクルを短縮させるために
、８０℃以上の温度で急速高温養生して成型する。

即ち、水硬性セメントと、アルミニウムの硫酸塩や硫酸
複塩、オキシカルボン酸塩、シリカ不化金物微粉に水及
び骨材（砂等の細骨材と砂利や砕石等の粗骨材の一方又
は双方）、更に必要により他の促進剤、遅延剤、減水剤
等の混和剤を添加して混練りし、型枠に投入充填（打設
）シ、次いで４０℃／時間以上で８０℃以上に昇温し、
この水硬性セメント配合物を１〜ｉ時間、大気圧下に８
０℃以上の温度で急速高温養生する。

打設後、常温で前置時間（前養生）を取ってもよいが、
セメント成型体の生産サイクルを増すため、打設終了後
前養生なしに直ちに急速な昇温か行われる。昇温速度は
４０℃／時間以上、好ましく１°°〜”ｚｏｔ；／Ｒ間
７゛１＜・　１′・　００速　　　　　　　　２度範囲
では得られるセメント成型品に何等の悪影響も生じない
。養生温度は８０℃以上の高温、好ましくけ９０〜１１
０℃の高温を１５〜６０分間保持すればよい。１００℃
を越える高温養生を行うときは、気密性のある養生装置
が必要である。

例えば成型体をシートで包み、加圧されたスチームを通
気すれば１００℃を越える高温養生ができる。

高温養生のだめの加熱媒体としては、一般の蒸気養生に
用いられている高温加圧水蒸気が適している。その他の
加熱養生方法、例えば電気産生、電熱養生、高周波養生
や加熱空気養生、赤外線加熱養生も何等の支障なく使用
できる。

セメント成型体は上記の高温養生後、直ちに脱型され、
全ての製造工程が終了する。養生の熱効率を上げるため
には、多少（１０分〜２時間）の自然放冷（ノーキング
）を行えば効果的である。

このようにして、養生時間１〜３時間で得られたセメン
ト成型体（セメント、モルタルあるいはコンクリート製
品）は製品の表面および内部組織に膨張、発泡、亀裂等
の欠点がなく、必要十分な脱型強度（１００〜２００　
Ｋｇ／副）があり、脱型後の強度の増進も通常の蒸気養
生製品と同等である。

本発明の実施において、（ａ）成分の硫酸塩や硫酸複塩
が、水硬性セメント配合物の急速高温養生にシいて、該
セメント配合物の膨張、発泡、亀裂を抑止して硬化を促
進する作用をなしているものと思われる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、水硬性セメント配合物のチキン
トロピッ、り性が優れるので型枠への打設が容易であり
、また極めて短時間に脱型直後の圧縮強度として１１０
Ｋｇ／−以上が得られ、表面が平滑なセメント成型品を
大気圧下で開放式型枠を用いて製造できる利点を有する
。また、本発明法では従来の高温高圧養生法のように大
きな蒸気圧を隔屋内に確保する必要がないので、養生用
設備に格別の圧力保持手段を付する必要が全くなく、従
来の常圧蒸気養生設備をそのまま使用することができる
。型枠も設備及び運転コストの高い閉鎖式型枠を使用す
る必要がなく、通常の開放式型枠をそのまま使用するこ
とができる。

即ち、本発明によれば、急速高温養生を膨張現象の危惧
なく安全に行なえるので、早期強度発現や養生時間の短
縮、生産サイクルの増大という課題を、型枠や養生用装
置の設備費や運転コストの過大な増大を招かずに容易に
達成できるのでありまた、成型体自体の品質面において
も、比較的大きい細孔半径における細孔容積を少なくし
たり、耐凍結融解性を向上させたシ、中４主化を抑制す
る等の改善効果があるのである。

次に、混和剤の種類、添加量、養生温度を種々変更して
、水硬性セメント配合物を蒸気養生した本発明の実施例
並びに比較例を、第１表乃至第４表に整理して示す。

実施例１ 普通ポルトランドセメント１００重量部、標準砂２００
重量部、水４５重量部に表１に示す混和剤を同表に示す
割合で配合してセメント配合物を調製した。

セメント配合物のフロー値が１１０ｍ以上であるうちに
これらセメント配合物を開放式鋼製型枠内に充填し、振
動を型枠に与えて脱泡後、３０℃より１００℃まで１時
間かけて昇温を行ない、１００℃で蒸気養生を６０分行
なった後、蒸気を止め、直にセメント成型品を脱型し、
その圧縮強度（ＪＩＳ　　Ｒ５２０１−ｉ９７７）及び
外観を調べた。外観の判定は、成型体全体について膨張
、発泡、亀裂の有無、大小、数を肉眼観察して行なった
。

外観：優れる一完全硬化 良　好−・ふくれはなく、微小のフケが１〜２カ所見受
けられる。

（以下余白） へ・ 実施例２ 粒径０．５〜１ミクロンの珪砂の代シに表２に示すシリ
カ系化合物を用いる他は、実施例１のＡ３と同様にして
同表に示す物性のセメント成型体を得た。

なお、組成は次の様である。

ポルトランドセメント　　　　１００重量部標準砂　　
　　　　　　　　　　２００　＃水　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　４５　　βＡｔ２（ＳＯ４）３（
２００メツシュ篩通過）４１グルコン酸ナトリウム　　
　　　０．２１シリ力系化合物　　　　　　　　　２１
（以下余白） 表２ ＊　比較例用 実施例３ 実施例ｌ０Ａ４において、Ａｔｚ（ＳＯ４）ａ　・１８
Ｈ２０の配合量４重量部を下表のように変更する他は同
様にして下記物性のセメント成型体を得た。

表３ 実施例４ 実施例１のＡ４において、粒径が０．５〜１μのケイ砂
の配合量２重量部を表４のように変更する他は同鴎にし
て下記物性の外観の平滑なセメント成型体を得た。

表４ 実施例５ 普通ポルトランドセメント１８助、川砂３３ｔ１砂利６
１９、水６．８Ｋｇに、Ｉ％ｔｚ（ＳＱａ）ａ・１８Ｈ
２００，７２Ｋｆ、酒石酸水素カリウム０．０３６　Ｋ
ｆオヨヒ粒径・が０．５〜１ミクロンの珪砂０．３６Ｋ
ｇを配合したセメント配合物を調製し、混線後、１５分
で開放鋼製型枠内に打設し、６０℃／時間の昇温速度で
９５℃迄昇温後、同温度で６０分、蒸気養生し、蒸気を
止めた。

ついで、−１５分、放冷後、直にコンクリート成型品を
脱悪し、圧縮強度（脱型直後）が１５７Ｋｇ／ｃｄの外
観の優れたコンクリート成型品を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、セメント１００重量部、細骨材０重量部〜適量、
   粗骨材０重量部〜適量、水適量および下記の組成割合の
   混和剤２〜２０重量部 （ａ）、アルミニウムの硫酸塩またはアルミニウムの硫
   酸複塩の１種または２種以上の硫酸 塩　　　　　　　　　　　　　　１重量部 （ｂ）、オキシカルボン酸またはその塩 　　　　　　　　０．０１〜０．５重量部 （ｃ）、粒径が５ミクロン以下であり、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ・３ＳｉＯ＿２、ＺｒＳｉＯ＿４、けいそう土、ベント
   ナイト、珪砂、カオリンの中より選ばれたシ リカ系化合物微粉 　　　　　　　　　　　０．１〜５重量部 の割合で配合された水硬性セメント組成物を型枠に打設
   し、これを８０〜１１０℃の温度で高温養生することを
   特徴とするセメント成型体の製造方法。 ２）、（ｃ）成分のシリカ系化合物が、粒径が０．５〜
   １ミクロンの珪砂であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の製造方法。 ３）、水硬性セメント組成物を型枠に打設した後、８０
   〜１１０℃の養生温度に致らしめる昇温速度が４０℃／
   時間以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のセメント成型体の製造方法。 ４）、硫酸塩が硫酸アルミニウムの水和物であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセメント成型体
   の製造方法。 ５）、オキシカルボン酸またはその塩が、グルコン酸、
   酒石酸、クエン酸またはこれら酸のアルカリ金属塩であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセメン
   ト成型体の製造方法。 ６）、水硬性セメント組成物を型枠に充填後、前養生な
   しで８０〜１１０℃の高温養生を行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のセメント成型体の製造方法
   。 ７）、セメント１００重量部に対する細骨材の配合割合
   が１００〜３００重量部で、粗骨材の配合割合が２００
   〜４００重量部であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のセメント成型体の製造方法。