(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化建材用セメント。
【請求項２】
セメントとして、ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化建材用セメントを使用した混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸化したセメント硬化体。
【請求項３】
セメントとして、ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化建材用セメントを使用した混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス１％以上の雰囲気下で炭酸化することを特徴とするセメント硬化体の製法。
【請求項４】
セメントを硬化する際の、水／セメント比が４０％以上であることを特徴とする請求項３記載のセメント硬化体の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主として土木・建築分野において使用され、高強度、特に高曲げ強度が得られる炭酸化建材用セメント、セメント硬化体及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメントペースト、モルタル或いはコンクリート等を硬化したセメント硬化体は、圧縮強度に比べて曲げ強度が小さいという課題があった。特に建材として使用される大型の板材は、横持ちに耐えるためにはかなりの曲げ強度を必要とし、運搬や施工中に端部や角部が欠けないための強度を必要する。
従来、例えばカーテンウォールやコンクリート製埋設型枠などの曲げ強度が要求されるセメント硬化体を製造するためには、蒸気養生やオートクレーブ養生などの加温養生を行ったり、水／セメント比を著しく低減して硬化させるといった方法を用いてセメントの硬化体の高強度化を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加温養生を行う方法はセメントにマイクロクラックが入り易く、大きな圧縮強度が得られる場合であっても、曲げ強度の向上は顕著でないという課題があった。
また、水／セメント比を低減する方法、具体的には、水／セメント比を３５％以下にする方法では作業性が悪く、型枠への充填性が乏しく実用的でなく、また得られたセメント硬化体の比重も大きく、運搬や取扱いに労力を要し実用性に問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、その構成は、ビーライト（γ型を除く、以下、単にビーライトと記載したものは全てγ型ビーライトを除くビーライトとする）を３８重量％以上含有してなる炭酸化建材用セメントであり、該セメントを配合したセメント混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸化したセメント硬化体であり、水／セメント比が４０％以上で混練し、該セメントを配合したセメント混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス濃度１％以上の雰囲気下で炭酸化するセメント硬化体の製法である。
【０００５】
本発明は、ビーライト含有率の高いセメント硬化体が、高炭酸ガス濃度の雰囲気下においた場合に炭酸ガスの浸透性に優れ、炭酸化により高強度の硬化体、特に曲げ強度の高い硬化体が得られる事実を見出して完成したものである。
本発明によれば、ビーライト含有率の高いセメントを、比較的高い水／セメント比で混練し、作業性のよい状態で成形し、少なくとも脱型できる程度の硬さに達した後、炭酸化を行うことにより高強度の硬化体が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明におけるビーライトとはポルトランドセメントの主要鉱物成分の一つであり、２ＣａＯ・ＳｉＯ2 （Ｃ2 Ｓ）として表現されるものであり、α型、α’型及びβ型などの結晶型があるが、そのいずれも使用可能である。
更に、２ＣａＯ・ＳｉＯ2 の他に、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、ＴｉＯ2 、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ等の酸化物が不純物として固溶している場合があるが、このような他の鉱物と固溶したビーライトも本発明のビーライトに包含する。
本発明のセメントはビーライト含有量が３８〜６０重量％、好ましくは４５〜５５重量％である。３８重量％未満では炭酸化が困難で著しい強度増強が期待できず、６０重量％を越えると炭酸化は可能であるが、炭酸化しても充分な強度が得られない場合がある。
【０００７】
このようなセメントとしては、例えば、市販のビーライトセメントや各種セメントにビーライトセメントを混合したセメント等が挙げられる。
各種セメントとしては、普通セメント、早強セメント、超早強セメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。またこれらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ或いはシリカを配合した各種混合セメント、中庸熱セメント等が挙げられる。
【０００８】
通常のポルトランドセメントには、ビーライトのほかにエーライト：３ＣａＯ・ＳｉＯ２  （Ｃ３  Ｓ）、アルミネート：３ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  （Ｃ３  Ａ）、フェライト：４ＣａＯ・Ａｌ２  Ｏ３  ・Ｆｅ２  Ｏ３  （Ｃ４  ＡＦ）等のセメント鉱物が含まれている。本発明のセメントとしては、これらの含有量を特に限定しないが、通常はエーライトが４０重量％以下であり、アルミネートとフェライトは１０重量％以下である。
また、セメントにはＳＯ３  量換算で１〜５重量％程度の石こう類が添加されている。
【０００９】
セメントの粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で２０００〜８０００ｃｍ２  ／ｇであり、３０００〜６０００ｃｍ２  ／ｇが好ましい。２０００ｃｍ２  ／ｇ未満では充分な強度発現性が得られず、８０００ｃｍ２  ／ｇを越えるように粉砕することはコスト高になるので好ましくない。
【００１０】
セメントに砂や砂利等の骨材、目的に応じて各種の添加剤を配合し、混練して所定の形状に成形する。この際の水／セメント比は４０〜６０％、好ましくは４５〜５５％である。４０％未満では本発明の効果が得られず、６０％を越えると深くまで炭酸化されても炭酸化が強度の増大につながらない場合がある。
養生方法は特に限定されないが、通常の常温養生の他に蒸気養生等の加温養生等も可能であり、炭酸化と同時に行うこともできる。
養生期間は水／セメント比、セメント中のビーライトの含有量、硬化体用混練物の配合比、養生条件などにより異なるが、加温養生の場合は２〜２４時間程度であり、常温養生の場合は３〜２８日程度である。
【００１１】
本発明においては、セメント硬化体を炭酸化することが必要である。
セメント硬化体の炭酸化とは、（１）式に示すように、セメントの水和反応により生成した水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）２  と、浸透してきた炭酸ガス：ＣＯ２  とが反応して炭酸カルシウム：ＣａＣＯ３  と水になる反応である。この時、セメント硬化体が高アルカリ性から中性側に移行するので、硬化体の切断面にフェノールフタレイン水溶液を噴霧して呈色状況を観察することにより容易に炭酸化を確認することができる。
Ｃａ（ＯＨ）２    ＋  ＣＯ２    →  ＣａＣＯ３    ＋  Ｈ２  Ｏ  ……  （１）
【００１２】
炭酸化条件は、空気中より炭酸ガス濃度が高い雰囲気中、例えば、炭酸ガス濃度１〜３０％、好ましくは５〜１０％の雰囲気中で養生する。また、炭酸ガスの高圧容器中で炭酸化することが生産性向上の面から有効である。
炭酸化の程度は、セメント硬化体の全体にわたって炭酸化されている必要はなく、例えば、セメント硬化体の表面から２〜３ｍｍ炭酸化されていれば、本発明の効果、すなわち曲げ強度の著しい向上が認められる。セメント硬化体の全体にわたって炭酸化された場合は一層この効果が顕著になる。一般には、炭酸化は無筋のセメント硬化体に施すことが効果的である。
【００１３】
炭酸化にあたり、加温養生することが生産性向上の面から好ましい。蒸気養生やオートクレーブ養生等により３０〜１８０℃、好ましくは４０〜１６０℃に加温する。３０℃未満では生産性が不十分であり、１８０℃を越えると温度応力によりマイクロクラックが多く入り、耐久力が悪化する場合がある。
炭酸化時の養生期間は、一般には、温度が同一ならセメント硬化時の養生期間とほぼ同程度である。
本発明の硬化体は、カーテンウォールやコンクリート製埋設型枠、ＡＬＣ等のコンクリート二次製品に好ましく使用される。特に、一辺の長さが９０ｃｍ以上、好ましくは９０ｃｍ×１８０ｃｍ以上の板状製品において、横持ち運搬や取付け等の取扱いに際して端部や角部が欠けたり、不十分な強度、特に曲げ強度に起因するトラブルを解消することができる。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例及び比較例に用いた材料は次の通りである。
セメントＡ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、（ビーライト含有量２７重量％）
セメントＢ：セメントＡ６９重量部とセメントＥ３１重量部の混合品、（ビーライト含有量３５重量％）
セメントＣ：セメントＡ／セメントＥの等量混合品、（ビーライト含有量４０重量％）
セメントＤ：セメントＥ７５重量部と高炉スラグ２５重量部の混合品、（ビーライト含有量４０重量％）
セメントＥ：秩父小野田社製ビーライトセメント、（ビーライト含有量５３重量％）
セメントＦ：電気化学工業社製ビーライトセメント、（ビーライト含有量６０重量％）
高炉スラグ：第一セメント社製
砂        ：ＩＳＯ  ６７９に準拠
水        ：水道水
【００１５】
以下の実施例及び比較例に用いた測定方法は次の通りである。
１．中性化深さ：供試体表面を垂直に割裂したモルタル断面に、フェノールフタレインの１％水溶液を塗布し、赤色に呈色しなかった部分の表面からの深さを測定した。４点の平均値をとった。
２．曲げ強度  ：４×４×１６ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＳ  Ａ  １１０６に準じて測定した。
【００１６】
実施例１
ビーライト４０重量％以上を含有するセメントを用い、水／セメント比５０％、セメント／砂比が１／２のモルタルを調整し、２０℃、相対湿度８０％の試験室内で８時間養生を行った後、昇温速度１５℃／時間、最高温度５０℃、保持時間４時間の条件で蒸気養生を施し、材令２４時間で脱型して供試体を作製した。
この供試体を、炭酸ガス濃度５％、温度４０℃、相対湿度６０％の環境で材令７日まで養生する促進炭酸化養生を行い、中性化深さと曲げ強度を測定し、その結果を表１に記載した。
比較例として、促進炭酸化養生に代えて、２０℃の水中で材令７日まで養生する水中養生を行った。また、促進炭酸化養生を行っても、使用したセメントのビーライト含有量が３５重量％以下の場合も比較例とした。これらの結果を表１に併記した。
【００１７】
【表１】
0003579559.tif 000002
【００１８】
実施例２
セメントＥを使用し、表２に示す水／セメント比で調製したモルタルを使用して促進炭酸化養生を行った以外は実施例１と同様に養生し、試験を行った。その結果を表２に記載した。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
実施例３
セメントＥを使用し、表３に示す期間炭酸化養生を行った以外は実施例１と同様にして硬化体を得た。実施例１と同様の試験を行い、その結果を表３に併記した。
【００２１】
【表３】
0003579559.tif 000004
【００２２】
【発明の効果】
本発明の炭酸化建材用セメントを使用して得られたセメント硬化体は、既存のコンクリート二次製品の生産工程に炭酸化工程を加えることで、圧縮強度は勿論のこと特に曲げ強度が高い二次製品を得ることができる。本発明に係る製品は搬送時や施工時に角が欠けることがなく、カーテンウォールやコンクリート製埋設型枠、更にはＡＬＣ等のコンクリート二次製品に好適である。