JPS61256953A - 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（１〜４時間）で製造する方法に関するもので
ある。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、ＧＲ
Ｃ，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、コンクリートバイル、ヒユーム’！、８字
ｍ、コンクリートブロック、テトラボット、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〕

良品により異なるが、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
練りし、型枠に充填後、常温（通常の気＠）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って脱型
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、日薯マス
タービルダーズ■の技術資料ＡＬ−００１”蒸気養生−
ＡＣＩ　５１７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−トは十分に硬化しない。

また、従来の養生条件よりも、前養生時間を短縮し、昇
温速度及び養生温度を上昇させると、セメント成型体に
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、普通ポリ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重量多以上、必要により炭酸ソーダと有機
酸（例えばグルコン酸、クエン酸、酒石酸あるいはこれ
らのＮａｐ　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時間時間前後生後温高圧蒸気養生（
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８２〜９０＃／ｅＩｉ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５０
−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
り、また、蒸気養生後、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１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性の有無
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ｌＯ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提案した（特開昭６０
−２１８３９号公報）。

この方法は強度の高いセメント成型体を１〜３時間で製
造できる利点を有するが、特定の硫酸塩を用いるので、
水硬性セメント配合物の凝結が急速で、流動性の減少が
短時間に起り、作業性が悪いので、高価なりエン酸、酒
石酸等のオキシカルご？〆ど・ホルマリン縮金物等の遅
延剤や減水剤を多量に添加する必要がある（特開昭６０
−４２２６３号、特願昭５９−２４００９９号明細書）
。

〔問題点を解決する具体的な手段〕

本発明においては、安価な消石灰や水酸化マグネシウム
等のアルカリ土類金属の水酸化物を前記遅延剤や減水剤
に代えて用いることにより水硬性セメント組成物が打設
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。

水を配合した水硬性セメント組成物を型枠に打設し、こ
れを７０〜１１０℃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。

（セメント組成物） 水ｆ更性セメント組成物は、セメント１００重量部、細
骨材０重壕部〜適量、粗骨材Ｏ重量部〜適量、水適量お
よびアルカリ土類金属の水酸化物３〜１０重量部よりな
る。

（セメント） 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、これらけセメン）１００重１部に対し、０重量部
〜適欧、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、モルタル成覆品を得る場合は配合
されないが、コンクリート成型品を製造する場合は２０
０〜４００重量部の割合で、また、細骨材率が２７〜４
５重（ｔ％となる割合で一般に利用される。水はセメン
トの水利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。

（アルカリ土類金属の水酸化物） であセ、利用できる。

この水酸化物はセメントに対し、３〜１０１ｉ１’１％
の割合で用いられる。３１ｔ％未満では得られる成形体
の強度が弱い。配合量が増加するにつれて水硬性セメン
トの組成物の７０−値は低下し、かつ、得られる成型体
の外観は良好となる。上限は確窮していないが多量の使
用は、成型体の強度低下につながるであろう。

（任意成分） これらセメント組成物に、必要に応じＡ／ａｃ５０４−
）Ｊ、Ａｔ２（ＳＯｉ）３・５〜１８）Ｌ２０．　ＫＭ
ＳＯｔ、Ｎａ　ｋｌ　Ｓ　Ｏ４、Ａｔ２（ＳＯ４）３　
Ｎ）ｔａ　Ａ７ＳＯａ　等Ｏ塩、ｆ＃：＋７　酸、クエ
ン酸、酒石酸またはこれらのＮａ　、　［、ｌ　、　Ｋ
、　Ｓｒ。

（’ａ塩等のオキシカルボン酸またはその塩等の遅延剤
、Ａｔ２０３・３Ｓ１０２、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ミクロン以下のシを七メン
°トの５重量％以下の割合で配合してもよい。

単位水量が多いコンクリートの場合には、急速加熱養生
すると膨張や亀裂が生じやすい。そのため、減水剤の使
用は単位水量を減少させるので好ましい。減水剤として
は一般のコンクリート用減水剤の何れでも使用できる。

高性能減水剤と呼ばれているものは特に有効である。

混和材として適当なシリカ質粉末、フライアッシュ、ポ
ゾラン、高炉スラグ等を添加すれば強度が増大し、さら
に硬化後の過剰な水酸化物を固定して、セメント成型体
の耐久性を向上させる効果がある。

（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ｆｃａ造することができ
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、７０℃以上の温度で急速物イオクノ 高温養生して成型する。

即ち、水硬性セメントと、アルカリ土類金属の水酸化物
、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７０℃以上に昇
温し、この水硬性セメント配合物を１〜４時間、大気圧
下に７０℃以上の温度で急速高温養生する。

打設後、常温で前置時用（前養生）を１反ってもよいが
、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、好ましくけ６０〜ｂ 度範囲では得られるセメント成型品に何等の、岳影響も
生じない。養生温度は７０℃以上の高温、好ましくは９
０〜１１０℃の高温を１５〜６０分間保持すればよい。

１００℃を越える高＠養生を行うときは、気密性のある
養生＆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、例えば電気養生、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（ンーキング
）を行えば効果的である。

このようにして、養生時間１〜４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ＩＪ−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
Ｈ１０ｎ　）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、アルカリ土類金部の水酸化物が
、水硬性セメント配合物の急速高温養生において、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
トロピック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１００鱈
／ｃＩＩ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
きな蒸気圧を隔室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、通常の開放式を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Ｋｇ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り、中性化を抑制する
等の改善効果があるのである。

本発明の実施において、消石灰等の特定の水酸化物が、
水硬性セメント配合物の急速加熱養生において、該セメ
ント成型体の膨張、亀裂を抑止して硬化を促進する作用
機序は、未だ明確ではないが、次のように推察できる。

ポルトランドセメントの主要な構成化合物は、ＣｓＳ、
　Ｃ２Ｓ、　Ｃ３Ａ、　Ｃ４ＡＦ　　（Ｃ＝ＣａＯ，５
＝ＳｉＯｚ　、　Ａ＝ＡｔｚＯ３，Ｆ　＝ＦｅｚＯ３）
とＣａＳＯ４である。セメントが硬化する際の加水分解
と水和反応は、まずＣｓＡおよびＣ４ＡＦで急激に起る
。この最初の反応はＣａ　８０４によって抑えられる。

この間に、溶液中のＣａ＋＋とＯＨ−の濃度が増してｐ
Ｈ１０以上になる。このアルカリ度によって、セメント
の早期強度を支配するＣａＳの水利反応がはじまる。

上記の反応過程は養生温度を高くすることによって促進
される。この際に、アルカリ士属の水酸化物を適量、添
加しておけば、セメント溶液のアルカリ度が増して、Ｃ
３Ｓの水利反応はさらに促進される。ただし、特定の水
酸化物を添加しただけでは、水硬性セメント配合物の硬
化を促進する作用はない。養生＠度が７０℃以上、好適
には８０〜９０℃の高温においてはじめて、特定の水酸
化物の効果が現れる。この現象は５ｉ０２の尋解度に関
係していると考えられる。

即ち、水硬性セメント配合物に特定の水酸化物を添加調
合して、加熱養生すればセメントの主要構成化合物Ｃ３
Ｓの水利反応が促進されるために、セメント成型体の強
度が早期に発現し、急速に高温度まで昇温しても膨張や
亀裂が発生せず、短時間で１００〜２ｏＯｋｙ／−の強
度に達するのである。

以上のように、特定の水酸化物を有効成分として使用す
る本発明のセメント成型体の製造方法では、大気圧下で
開放式型枠を用いて急速加熱養生を水硬性セメント配合
物に施しても、セメント成型体には膨張或は亀裂などが
生ぜず、所望の緻密かつ堅固な製品が短時間で得られる
のである。

また、オートクレーブ養生のように大きな蒸気圧を隔室
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。型枠も設備およ
び運転コストの高い密閉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、急速加熱養生を膨張現象の危惧
なく確実に行えるので、短時間で必要充分な強度が発現
し、養生時間の短縮および生産サイクルの増大という課
題を、特別な型枠や養生装置等の設備および運転コスト
の過大な増加を招かずに容易に達成できる。

さらに、セメント成型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り、中性比を抑制して、製品の耐久
性等の改善効果があるのでなお、従来から、セメント成
型体の製造において、水硬性セメントに水酸化物を混合
して用いるものとしては、左官用モルタルがある。水酸
化物としては、石灰またはドロマイトをセメントに対し
て２０〜３０％混合している。この場合の水酸化物の使
用はモルタルの保水性あるいは作業性を改善する効果が
ある。しかし、加熱養生は行わないので、モルタルの強
度は水酸化物の添加によってむしろ低下する。

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九本発明の実施例
並びに比較例を、表−１乃至表−３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、細骨材１８０
重量部、水４５重軟部に、表−１に示す水酸化物を同表
に示す割合で配合し、これを混練し、水硬性セメント組
成物を調製した。

セメント配合物のフロー値が１００ｍ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、５分かけて６０℃まで昇温さ
せ、同温度で１時間養生し、ついで５分かけて９０℃ま
で昇温し、同温度で１時間かけて蒸気養生を行なった後
、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　　Ｒ５２０１−１９７７）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、数を肉眼捩察して行なった。

外観：優れる一完全硬化 良　好−ふくれはなく、微小の７ケが １〜２カ所見受けられる。

不　可−亀裂、ふくれが多く見受けら れる。

（以下余白） 表−１ ＊は比較例 実施例　２ 普通ポルトランドセメンｌ−１００重量部、細骨材１８
０重量部、水４５重量部、消石灰４重量部の割合で配合
した水硬性セメント組成物る用いてモルタル成型体を製
造した。

これの製造方法は、水硬性セメント組成物を混線後、表
−２に示す時間をかけて９０℃まで昇温し、同温度で表
−２に示す養生時間保ち、直に脱型した。得たモルタル
成型体の脱型直後の圧縮強度および１週間経過後の成型
体の外観を同表に示す。

表−２ 実施例　３ 普通ポルトランドセメント１００重量部、細骨材１８０
重量部、水４５重量部、消石灰４重量部の割合で配合し
た水硬性セメント配合物でモルタル成型体を製造した。

これの製造方法は該配合物を混練し、開放式型枠に充填
後、直ちに３０℃から表−３に示す昇温時間で６０〜９
０℃の養生温度まで加熱し、同温度で同表に示す時間保
持し、直ちに脱型して成型体を得た。

表−３ ＊比較例

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、水硬性セメントに対してアルカリ土類金属の水酸
   化物を３〜１０重量％および水を配合した水硬性セメン
   ト組成物を型枠に打設し、これを７０〜１１０℃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）、アルカリ土類金属の水酸化物が水酸化カルシウム
   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。 ３）、水硬性セメント組成物を型枠に打設した後７０〜
   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）、水硬性セメント組成物を型枠に充填後、前養生な
   しで７０〜１１０℃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
   。