(57)【要約】【課題】  ＡＬＣの炭酸化による収縮の発生を化学組成との関係で解明し、ＡＬＣの原料のＣａＯとＳｉＯ２の化学組成比に基づき耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを取得する。  【解決手段】  本発明は、生石灰、セメント及び珪砂を主原料とする軽量気泡コンクリートにおいて、前記軽量気泡コンクリートに含まれるＣａＯ及びＳｉＯ２の重量比Ｒ（Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．２≦Ｒ ≦０．５を満たすように、前記生石灰、前記セメント及び前記珪砂の配合量が選択されていることを特徴とするものであり、これにより、炭酸化による収縮率が抑えられ、圧縮強度が高められて、耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを提供することが可能になり、軽量気泡コンクリートを使用した建築物の耐用年数を延長し、補修・改修コストを低減し、ひいては産業廃棄物を低減することが可能となる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
生石灰、セメント及び珪砂を主原料とする軽量気泡コンクリートにおいて、
前記軽量気泡コンクリートに含まれるＣａＯ及びＳｉＯ２の重量比Ｒ（Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．２≦Ｒ≦０．５を満たすように、前記生石灰、前記セメント及び前記珪砂の配合量が選択されていることを特徴とする耐ひび割れ性に優れた軽量気泡コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の壁、屋根、床などに使用される軽量気泡コンクリートに関し、特に耐ひび割れ性に優れ、高強度特性を実現した軽量気泡コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ  Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ａｅｒａｔｅｄ Ｃｏｃｒｅ ｔｅ：オートクレーブ発泡コンクリート）は、軽量で耐火性、耐熱性、施工性に優れているために、建築材として各方面で広く使用されている。
このＡＬＣは、珪石などの珪酸質原料と、セメントや生石灰などの石灰質原料とを主原料として製造され、先ず、これら原料の微粉末に水と発泡添加剤としてのアルミニウム粉末とを加えて、水固体比が０．５〜０．７程度のスリラーが作成される。そして、モールド内で、このスリラーに対して、発泡添加剤であるアルミニウム粉末の反応による発泡動作が行なわれ、石灰質原料の反応によって半硬化状態にされた後に、所定サイズに成形され高温高圧水蒸気養生が施されてＡＬＣが製造される。
【０００３】
このようにして製造されるＡＬＣは、内部に気泡と細孔とが形成され、嵩比重が０．５程度の軽量で耐火性、耐熱性、施工性に優れているが、気泡と細孔が全体積のほぼ８割を占め、空隙の多い微細構造であるために吸水特性を有し、水分やガスがＡＬＣ内部に侵入し易い。
このために、ＡＬＣの主要な構成素子であり、バインダーとなるトバモライト（Ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ；５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ ）が水分の存在下で炭酸ガスと反応し、シリカゲルと炭酸カルシウムに分解する炭酸化が発生し、この炭酸化によってＡＬＣが収縮してひび割れが発生し強度低下の原因になるという問題が生じる。
この場合炭酸化の度合を示す炭酸化度（ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ ）Ｄｃは、後記する特許文献２にも記載されているように、ＡＬＣの炭酸ガス含有量をＣｘ（ｗｔ％）、オートクレーブ養生終了直後のＡＬＣの炭酸ガス含有量をＣｏ（ｗｔ％）、最大限に炭酸化させた試料の炭酸ガス含有量をＣｍａｘ（ｗｔ％）として次式で示される。
【０００４】
Ｄｃ＝｛（Ｃｘ−Ｃｏ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｏ）｝・１００      ・・・（１）
【０００５】
前述した炭酸化により生じる問題を解決するために、従来からＡＬＣに特定の添加物を含ませ、化学構成を変化させる方法と、ＡＬＣのトバモライトの結晶構造を特定させる方法とが行なわれている。
このことに関して、例えば特許文献１には、ＡＬＣの耐炭酸化性を向上させるために、シロキサン単位を１分子中に少なくとも一個有するオルガノポリシロキサンを、０．０００５〜０．０４（ｗｔ％）含むＡＬＣが開示されている。
また、特許文献２には、ＡＬＣの耐炭酸化性を向上させるために、側鎖が全てメチル基であるジメチルポリシロキサンを０．００１〜０．１８（ｗｔ％）含むＡＬＣが開示されている。
一方で、特許文献３には、トバモライト結晶の（００２）面の面間隔を１１．４Å〜１１．６Åとすることによって、耐炭酸化性を高め、乾燥収縮性を低減したＡＬＣが開示されている。さらに、特許文献４には、トバモライトの（２２０）面のＸ線回折ピークの強度Ｉｂが、トバモライト（２２０）面と（２２２）面の２本のＸ線回折ピークに挟まれた領域でのＸ線回折ピークの最低値Ｉａに対して、（Ｉｂ／Ｉａ）＞２の関係を持たせ、強度と耐炭酸化性に優れた珪酸カルシウム硬化体が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されたＡＬＣでは、含有させる添加物が特殊な物質で高価であり、全体の製造時間も長くなってＡＬＣの製造コストが上昇するという問題があり、添加物質によってはモルタル粘性が増加して発泡成形に悪影響を及ぼす場合もある。
また、特許文献３や特許文献４に開示されたＡＬＣや珪酸カルシウム硬化体では、Ｘ線回折法によって、短時間で効率的にトバモライトの結晶性を判定することにより、耐炭酸化性に優れたＡＬＣや珪酸カルシウム硬化体を選択取得できるが、試料の調整処理や測定条件によってデータにばらつきが生じたり、再現性が損なわれたりすることがあった。
【特許文献１】特開２０００−２１９５７９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９５５８号公報
【特許文献３】特開平７−２６７７５３号公報
【特許文献４】特開２００１−１２２６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述したようなＡＬＣに対する従来の耐炭酸化性を高める技術での問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ＡＬＣの炭酸化に基づく収縮の発生を、ＡＬＣの化学組成との関係で解明し、ＡＬＣの原料のＣａＯとＳｉＯ２との化学組成比条 件に基づいて、耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを、簡単且つ適確に取得提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、生石灰、セメント及び珪砂を主原料とする軽量気泡コンクリートにおいて、前記軽量気泡コンクリートに含まれるＣａＯ及びＳｉＯ２の重量比Ｒ（Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２）が０．２≦Ｒ≦０．５を満たすように、前記生石灰、前記セメント及び前記珪砂の配合量が選択されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣａＯを主成分とする生石灰、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とするセメント及びＳｉＯ２を主成分とする珪砂の配合量を任意に選択設定することにより、生石灰、セメント及び珪砂を主原料とする軽量気泡コンクリート中のＣａＯ及びＳｉＯ２の重量の比Ｒ（Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２）を０．２≦Ｒ≦０．５とすることで、炭酸化による収縮率が抑えられ、圧縮強度が高められて、耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを提供することが可能になり、軽量気泡コンクリートを使用した建築物の耐用年数を延長し、補修・改修コストを低減し、ひいては産業廃棄物を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本実施の一実施の形態の形態を、表１及び表２を参照しながら、選択された各実施例に基づいて、比較例との比較下で説明する。
表１は本発明の一実施の形態の各実施例における原料配合データと、対応する化学組成比Ｒ、Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２とを示す表、表２は同実施の形態の各実施例における最大収縮率データ、圧縮強度データ及び総合判定データを示す表である。
【００１１】
前述したように、ＡＬＣでは、バインダーとなるＡＬＣの主要鉱物であるトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ ）が水分の存在下で炭酸ガスと反応し、シリカゲルと炭酸カルシウムに分解する炭酸化が発生し、この炭酸化によってＡＬＣが収縮してひび割れの原因となる。
発明者等は、一方では、炭酸化によってＡＬＣに収縮を生じさせるトバモライトの量自体を減少させることが、耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを製造するために必要な条件であると判断し、他方では、バインダーとして作用するトバモライトに対して、ＡＬＣに十分の強度を維持させるためのトボライトの必要量があると判断し、両者の兼ね合いの中で、最適なトバモライトの量の範囲を究明することにした。この場合、トバモライトの量は、原料組成におけるＣａＯ量によってほぼ制御可能であることが、発明者等の実験によって確認された。
【００１２】
この観点から、本実施の形態では、先ず、表１に示すような珪砂、生石灰、セメントの原料配合量条件下で、さらに２水石膏（硫酸カルシウム二水和物；ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）、繰り返し原料であるＡＬＣ粉末及び界面活性剤を加え、これらを混練することにより実施例１ないし実施例７に対応するスラリーを作成した。そして、各実施例に対応するスラリーが、石灰質原料の水和によって硬化した後に、各スリラーに対して、１８０℃、１０気圧のオートクレープにおいて、６時間高温高圧水蒸気養生が施され、それぞれの実施例に対応するＡＬＣブロックが作成された。
この場合、各実施例に対応するＡＬＣブロックのＣａＯ／ＳｉＯ２を、比較例との対比で示すと表１に示すデータが得られる。
【００１３】
【表１】
2006056725.tif 000002
【００１４】
次いで、各ＡＬＣブロックが、それぞれ４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍサイズの長方体の被測定ブロックに成形され、各被測定ブロックの長手方向の両端面に測定用のピンが取り付けられ、２０℃、７５％ＲＨ、３％ＣＯ２の条件下で促進炭酸化試験に供された。
各被測定ブロックに対する炭酸化収縮率の測定には、最小計測単位０．０１ｍｍのデジタルゲージを使用し次式に従って測定を行なった。
【００１５】
炭酸化収縮率（％）
＝［｛初期長さ（ｍｍ）−計測値（ｍｍ）｝／｛初期長さ（ｍｍ）｝］×１００  ・・・（２）
【００１６】
実施例１乃至実施例７に対応する各被測定ブロックに対する測定で得られた最大収縮率データ、圧縮強度データ及びこれらのデータに基づく各実施例の総合判定結果は、表２に示すようになった。
【００１７】
ここで、炭酸化収縮率の最大値は、ＡＬＣパネルのひび割れメカニズムに基づいて決定した。この場合、ひび割れが発生する際のＡＬＣの収縮率については、種々の研究結果からほぼ０．１２％にするのが妥当であることが知られている。
一方で、促進炭酸化における収縮率は、実際の炭酸化の場合のほぼ２倍になることが知られている。このために、促進炭酸化において、収縮率が０．２４％程度のＡＬＣは、ひび割れ発生の境界条件下にあると考えられる。
そこで、本実施の形態では、判定基準を安全側に設定して、促進炭酸化での収縮率が０．２０％以下を条件適合範囲として「可」と判定し、促進炭酸化での収縮率が０．２０％を越える場合は、条件不適合範囲として「不可」と判定した。
【００１８】
一方、圧縮強度については、ＪＩＳ５４１６Ａでは、３．０Ｎ／ｍｍ２以上と規定それているが、構造部材として床パネルに使用される場合を考慮して、４．０Ｎ／ｍｍ２以上を「可」と判定し、４．０Ｎ／ｍｍ２以下を「不可」と判定した。
そして、最大収縮率と圧縮強度の両方が「可」と判定された被測定ブロックが、総合判定で「可」と判定され、最大収縮率と圧縮強度の少なくとも一方が「不可」と判定された被測定ブロックは、総合判定で「不可」と判定された。
【００１９】
【表２】
2006056725.tif 000003
【００２０】
表２において、比較例１及び比較例２では、最大収縮率は「可」と判定されるが、圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ２以下なので、総合判定は「不可」となっている。
表１及び表２から、実施例１乃至実施例７では、ＣａＯ／ＳｉＯ２が増加するに伴って、最大収縮率も増加するが何れも０．２０％以下であって、総合判定は「可」となっており、比較例３及び比較例４では、圧縮強度は４．０Ｎ／ｍｍ２以上で「可」と判定されるが、最大収縮率が０．２０％を越えるために、総合判定は「不可」となっている。
【００２１】
以上に説明したように、本発明によれば、生石灰、セメント及び珪砂を主原料とする軽量気泡コンクリートにおいて、ＣａＯを主成分とする生石灰、ＣａＯ及びＳｉＯ２を主成分とするセメント及びＳｉＯ２を主成分とする珪砂の配合量を任意に選択設定し、得られた軽量気泡コンクリート中のＣａＯ及びＳｉＯ２の重量の比Ｒ（Ｒ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２）を０．２≦Ｒ≦０．５とすることにより、炭酸化による収縮率が抑えられ、圧縮強度が高められて、耐ひび割れ性に優れたＡＬＣを提供することが可能になり、軽量気泡コンクリートを使用した建築物の耐用年数を延長し、補修・改修コストを低減し、ひいては産業廃棄物を低減することが可能となる。