(57)【要約】【課題】例えば建築物の壁材や屋根もしくは床材などとして使用される軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣという）の製造方法に係り、圧縮強度やヤング率等の物性の優れたＡＬＣを容易・安価に提供する。【解決手段】粉末状の珪酸質原料と石灰質原料とを所定の割合で配合したものを主原料として製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、上記珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状の珪酸質原料と石灰質原料とを所定の割合で配合したものを主原料として製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、
上記珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建築物の壁材や屋根もしくは床材などとして使用される軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣともいう）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＣは内部に気泡と細孔を含む絶乾かさ比重が０．５程度と非常に軽量であるにも拘わらず、強度が比較的高いという優れた性質を持つ。この強度を発現させているのが、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生であり、この養生過程において珪石等の高品位な珪酸質原料とセメントや生石灰等の石灰質原料から、珪酸カルシウム水和物であるトバモライトが生成される。
【０００３】
このトバモライトの化学式は５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏであり、ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比の理論値は５／６＝０．８３である。ＡＬＣの工業生産では、オートクレーブ養生に要する時間を短縮するために珪酸質原料は該理論値よりも大きめに設定されることが殆どであり、ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比は０．３〜０．７程度の範囲である。その理由は、トバモライトの生成に寄与しなかった未反応分の珪酸質原料は、ＡＬＣマトリックス中にそのまま残存し、特に骨材効果によって強度物性面に寄与するからである。従って、骨材として残る珪酸質原料は高品位なものである必要はない。
【０００４】
一方、工業用の粉末材料としての炭酸カルシウムは、石灰石、貝殻、白亜などＣａＣＯ３を主成分とする天然原料を粉砕して分級したものが利用されている。ＣａＣＯ３は水への溶解性が非常に小さくＣａ源としてあまり有効ではないが、ＡＬＣのスラリーのようなアルカリ性の存在下においてオートクレーブ処理によりトバモライトを生成するといった知見がある。但し、その特徴は明確に発現していることが確認出来なかったため、ＡＬＣの原料に炭酸カルシウムを用いることは、原料・副原料の置換によるコストダウンを目的として使用されることが多い。特殊な例では、珪酸質原料に含まれる明礬石などが原因でトバモライト結晶の生成を阻害しオートクレーブ養生後の製品物性を著しく低下させることを防ぐために添加されることもある。
【０００５】
また従来ＡＬＣの物理的性状等の物性を向上させるためにＡＬＣの原料に炭酸カルシウムなどの添加物を加えて製造することが試みられている。例えば下記特許文献１には、粉末状の珪酸質原料と石灰質原料とを主要原料とする水蒸気養生ＡＬＣの製造法において、原料のスラリー混合物中の全固形分に対し、内割りで３〜２０重量％の微粉状炭酸カルシウムと、３〜１０重量％の硫酸カルシウムを添加することが提案されている。また下記特許文献２には、上記の微粉状炭酸カルシウムを１．０重量％以上３．０重量％未満の割合で添加することが提案され、さらに下記特許文献３には、上記の微粉状炭酸カルシウムの代わりに１〜２０重量％の炭酸カルシウム単独を除く粉末状のアルカリ土類金属の炭酸塩の少なくとも１種を添加することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−７４５５３号公報
【特許文献２】特開昭６２−７８１７３号公報
【特許文献３】特開昭６２−１６２６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記特許文献１〜３のいずれもＡＬＣの原料に炭酸カルシウムまたはアルカリ土類金属と硫酸カルシウムの両方を添加するものであり、またその炭酸カルシウムまたはアルカリ土類金属と硫酸カルシウムを、それぞれ珪酸質原料と石灰質原料の両方を含めた全固形分に対して内割り添加、すなわち均等比率の置換を行うものであるから、配合が煩雑かつ面倒であるだけでなく、必ずしもＡＬＣの物性、特に圧縮強度やヤング率を高めることができない等の問題があった。
【０００８】
本発明者らは上記の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、ＡＬＣ製造において珪酸質原料のみを炭酸カルシウムで等量置換することでＡＬＣの諸物性が向上することを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法は、粉末状の珪酸質原料と石灰質原料とを所定の割合で配合したものを主原料として製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、上記珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように本発明は、軽量気泡コンクリートの主原料である珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することによって、ＡＬＣの物性、特に圧縮強度やヤング率を向上させることができる等の効果が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法を具体的に説明する。本発明は上記のように粉末状の珪酸質原料と石灰質原料とを所定の割合で配合したものを主原料として製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、上記珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することを特徴とする。上記のように珪酸質原料の一部を炭酸カルシウムに等量置換する以外は、従来一般に行われているＡＬＣの製法と同様の原料で且つ同様の製造プロセスで製造すればよい。
【００１２】
上記の珪酸質原料としては、例えば珪石、珪砂、シリカ等を用いることができ、石灰質原料としては、例えばセメントや生石灰、消石灰等を用いることができる。その珪酸質原料と石灰質原料の配合割合は、生産性と製品物性が両立できるように、通常はＣａＯ／ＳｉＯ２＝０．３〜０．８程度の範囲に決定される。なお、それらの原料の一部として既に製造したＡＬＣの一部、例えば製造時に切断用ワイヤで切除したもの、或いは養生後の製品を粉砕したもの等を繰り返し原料として使用することもできる。
【００１３】
上記の原料を用いて軽量気泡コンクリートを製造するに当たっては、所定の割合で配合される珪酸質原料のうちの５〜２０重量％を、炭酸カルシウムに等量置換して、その炭酸カルシウムと、置換しなかった珪酸質原料、および所定の割合で配合される石灰質原料とを主原料とし、これに適当量の水と少量のアルミニウム粉末及び気泡安定剤等の副原料を加え、ミキサー等で混練して原料のスラリーを作成する。
【００１４】
次いで、上記のスラリーを用いて従来公知のプロセスに従って所望形状の軽量気泡コンクリートを製造するもので、例えば予め補強用鉄筋が並べられた型枠内に上記のスラリーを流し込んで、該スラリー中のアルミニウム粉末の反応で発泡させると共に、石灰質原料の反応で半硬化状態となったところで、ピアノ線等の切断用ワイヤにより所定の大きさ形状に切断する。その後、オートクレーブ等により高温高圧の水蒸気養生を行えばよい。
【００１５】
上記のように本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法は、珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造するようにしたから、軽量気泡コンクリートの物性、特に圧縮強度やヤング率を向上させることができるものである。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法を、具体的な実施例及び比較例により詳細に説明する。
【００１７】
珪酸質原料として珪石砂を用い、石灰質原料として生石灰とセメント（本実施例では普通ポルトランドセメントを使用）および石膏を用い、さらに繰り返し原料を下記表１の比較例１に記載の重量割合で混合したものを基準配合とした。その基準配合に対して珪酸質原料としての珪石砂の一部を、それぞれ異なる重量割合で炭酸カルシウムに等量置換したもので、実施例１は珪石砂を５重量％、実施例２は１０重量％、実施例３は２０重量％、比較例２は３０重量％、それぞれ炭酸カルシウムに等量置換したものである。その結果、比較例１、実施例１〜３および比較例２の配合ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比は、順に０．４４、０．４６、０．４８、０．５３、０．６０となった。
【００１８】
次に、上記各配合割合からなる固体原料合計１００重量部に対して、それぞれ水６０重量部と少量のアルミニウム粉末および気泡安定剤を加えたのちミキサー等で混練してスラリーを作成し、型枠内に投入した。そのスラリーがアルミニウム粉末の反応により気泡が生成して膨張し、石灰質原料の水和反応により硬化したところで、オートクレーブにより１８０℃、１０気圧の高温高圧下で６時間の水蒸気養生を行った。それにより、珪酸質原料を炭酸カルシウムに一切置換することなく製造した比較例１のＡＬＣブロックと、珪酸質原料を５、１０、２０重量％の割合で炭酸カルシウムに等量置換した実施例１〜３のＡＬＣブロックと、珪酸質原料を３０重量％の割合で炭酸カルシウムに等量置換した比較例２のＡＬＣブロックとを得た。
【００１９】
それらの各ＡＬＣブロックを、前記アルミニウム粉による発泡方向（鉛直方向）の中央部からＪＩＳ  Ａ  １１３２（コンクリート強度試験用供試体の作り方）に従い円柱状の立方体に成形してＪＩＳ  Ａ  ５４１６に準じて圧縮強度およびヤング率を測定した。そして、基準配合、すなわち比較例１の珪酸質原料を一切置換していないＡＬＣブロックの圧縮強度およびヤング率をそれぞれ１００としたときの、それに対する炭酸カルシウムを５、１０、２０、３０重量％の割合で等量置換した実施例１〜３および比較例２の圧縮強度およびヤング率を算定した。それらの結果を下記表１にまとめて示す。
【００２０】
【表１】
2011020908.tif 000002
【００２１】
上記の表からも明らかなように比較例１の基準配合の圧縮強度を１００とした場合、炭酸カルシウムへの置換配合５重量％の実施例１の圧縮強度は１０５、また置換配合１０重量％の実施例２の圧縮強度は１０８、置換配合２０重量％の実施例３の圧縮強度は１０１となり、いずれも基準配合の圧縮強度よりも向上したのに対し、置換配合３０重量％の比較例２の圧縮強度は９５となり、基準配合の圧縮強度よりも低下したことが分かる。
【００２２】
また比較例１の基準配合のヤング率を１００とした場合、炭酸カルシウムへの置換配合５重量％の実施例１のヤング率は１０９、また置換配合１０重量％の実施例２のヤング率は１２０、置換配合２０重量％の実施例３のヤング率は１２６となり、いずれも基準配合のヤング率よりも向上させることができた。なお、置換配合３０重量％の比較例２のヤング率は１１０で、基準配合のヤング率よりも向上した。
【００２３】
上記の結果から明らかなように、本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法によれば、軽量気泡コンクリートの主原料である珪酸質原料と石灰質原料のうち珪酸質原料の５〜２０重量％を炭酸カルシウムに等量置換して軽量気泡コンクリートを製造することによって、珪酸質原料を炭酸カルシウムに置換しない通常の製造方法に比べてＡＬＣの物性、特に圧縮強度とヤング率の両方を向上させることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のように本発明によれば、軽量気泡コンクリートの主原料である珪酸質原料と石灰質原料のうちの珪酸質原料の一部を炭酸カルシウムに等量置換するだけの極めて簡単な操作でＡＬＣの物性、特に圧縮強度とヤング率の両方を同時に向上させることができる。その結果、物性のよい軽量気泡コンクリートを容易・安価に提供することが可能となると共に、そのような物性の優れた軽量気泡コンクリートの製造方法として産業上も有効に利用することができるものである。