(57)【要約】【課題】  珪酸質原料が当初想定していた所定の粒度から外れても、ばらつきが少なく且つ圧縮強度の規格を満たしたＡＬＣを作製する方法を提供する。【解決手段】  珪酸質原料と石灰質原料とからなる微粉末状の主原料に、水とアルミニウム粉末とを加えてスラリー状にして型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に石灰質原料の反応により半硬化させた後、オートクレーブにおいて高温高圧水蒸気の下で所定の時間保持することによって養生を行う軽量気泡コンクリートの製造方法において、該保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の１５％〜２５％であること、及び／又は該保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の６０％〜１００％であることを特徴としている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸質原料と石灰質原料とからなる微粉末状の主原料に、水とアルミニウム粉末とを加えてスラリー状にして型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に石灰質原料の反応により半硬化させた後、オートクレーブにおいて高温高圧水蒸気の下で所定の時間保持することによって養生を行う軽量気泡コンクリートの製造方法において、
前記保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の１５％〜２５％であること、及び／又は前記保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の６０％〜１００％であ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（ＡＬＣ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造は、先ずボールミル等で粉砕された粉末珪石等の珪酸質原料と、セメント粉末や生石灰粉末等の石灰質原料とを主原料とし、これに水と発泡剤であるアルミニウム粉末等の添加物とを加えてスラリー状として型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に、石灰質原料の反応により半硬化させる（半硬化工程）。次に切断などの方法によって所定寸法に成形し、オートクレーブによる高温高圧水蒸気の養生（養生工程）を行う。
【０００３】
これらの工程を経て、珪酸カルシウム水和物であるトバモライトが生成し、ＡＬＣの製品強度及び寸法安定性が向上する。すなわち、「半硬化工程」において石灰質原料の水和反応により珪酸カルシウム水和物が形成され、「養生工程」において珪石等の珪酸質原料が溶解し、珪酸カルシウム水和物と反応してトバモライトが生成する。
【０００４】
トバモライトの化学式は５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏであり、ＣａＯのＳｉＯ２に対するモル比（以下、Ｃ／Ｓと表す）の理論値は５／６＝０.８３である。「半硬化工程」で生成される水和物はＣ／Ｓが１.０付近となっているが、「養生工程」で珪石等の珪酸質原料が溶解するため、Ｃ／Ｓ＝０.８３となる。尚、非特許文献１に示されているように、これら一連の反応において、オートクレーブ養生における珪石等の珪酸質原料の溶解は律速となっている。そのため、ＡＬＣの工業生産では、一般的に珪石量を増やしてＣ／Ｓを０.４〜０.６程度に調整している。
【０００５】
ところで、ＡＬＣの主原料となる珪石などの珪酸質原料は、前述したように、ボールミル等で粉砕してから用いられており、その際、所望の効果を得るため珪石の粒度を規定することが提案されている。例えば、特許文献１（特開昭５９−１２８２５４号公報）には、凍結冷害に対する抵抗性を向上させるため、重量平均径で１５μm以下とすることが提案されている。また、特許文献２（特開平４−１９７６０５号公報）には、水分や炭酸ガスの影響による収縮を低減するため、珪砂を２０００〜２５００ｃｍ２／ｇと６０００〜１２０００ｃｍ２／ｇにピークを有する分布とすることが提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３（特開２００１−０１９５７１号公報）には、入手し易い珪酸質原料をできるだけ使用しつつ寸法安定性及び曲げ強度に優れたＡＬＣを得るため、平均石英結晶粒径が１０μｍ未満の珪石と１０μｍ〜５００μｍの珪石を混合してその混合珪石の平均石英結晶粒径を１５μｍ〜３００μｍとするとともに、１０μｍ未満の珪石の混合割合を６０重量％以下にした混合珪石を使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１２８２５４号公報
【特許文献２】特開平４−１９７６０５号公報
【特許文献３】特開２００１−０１９５７１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】崎山、光田、ｔｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅの生成におよぼすＡｌの影響、セメント技術年報、３１、ｐｐ.４６−４９、１９７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＡＬＣの工業生産では、生産効率を考慮してオートクレーブ養生の保持時間が定められており、その保持時間で適切な溶解量となるように、珪石の粒度を管理する必要がある。なぜなら、オートクレーブ養生中の珪石粒は、粒の外側から溶解するため、粒度が小さいものが多量に存在する場合は短時間で多量に溶解し、逆に、粒度が大きいものが多量に存在する場合は溶解に時間がかかるからである。
【００１０】
このように、珪石の粒度によって溶解量が変化すると、トバモライトの生成に大きな影響を与える事になる。すなわち、珪石粒の粒度が大きすぎる場合、オートクレーブ養生の保持時間中の溶解が珪酸カルシウム水和物に対して不足し、トバモライトの生成が不十分となる。逆に粒度が小さすぎる場合、溶解が過剰となって微結晶トバモライトが多数生成し、トバモライトの結晶成長が妨げられる。よって、粒度が最適でない場合、トバモライトの結晶生成と結晶成長に不良が発生し、製品物性は不十分になるという問題がある。従って、Ｃ／Ｓを前述したように０.４〜０.６程度に調整すると共に珪石粒度を最適化する事が、ＡＬＣの製品物性を最適化する際に重要となる。
【００１１】
一方、これまではＡＬＣ製造に適した珪石鉱床が豊富に存在していたが、近年鉱床の枯渇は深刻であり、上記特許文献１〜３に記載されているような珪酸質原料を確保することが困難になりつつある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような状況の下、本発明者らは、珪酸質原料のロットが変更されて当初想定していた所定の粒度から外れても、例えば、複数種の珪酸質原料を適宜混合して使用する事により、トバモライトの生成を適切に行って、ＡＬＣ製品の物性、特に圧縮強度を所望の値以上に保ち得ることを見出し本発明に至った。
【００１３】
すなわち、本発明が提供する軽量気泡コンクリートの製造方法は、珪酸質原料と石灰質原料とからなる微粉末状の主原料に、水とアルミニウム粉末とを加えてスラリー状にして型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に石灰質原料の反応により半硬化させた後、オートクレーブにおいて高温高圧水蒸気の下で所定の時間保持することによって養生を行うものであって、該保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の１５％〜２５％であること、及び／又は該保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の６０％〜１００％であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、珪酸質原料が当初想定していた所定の粒度から外れても、例えば複数種の珪酸質原料を混合する等の調整を行う事により、トバモライトの生成を適切に行うことが可能となり、製品の物性、特に圧縮強度の規格を満たし且つばらつきの少ないＡＬＣを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に使用した６種類の珪石の粒度分布を示すグラフである。
【図２】Ｔｏｂピーク強度比と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図３】オートクレーブ養生の保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪石溶解量の必要溶解量に対する比とＴｏｂピーク強度比との関係を示すグラフである。
【図４】オートクレーブ養生の保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪石溶解量の必要溶解量に対する比とＴｏｂピーク強度比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る軽量気泡コンクリートの製造方法は、粉末珪石等の珪酸質原料と、セメント粉末や生石灰粉末等の石灰質原料とからなる微粉末状の主原料に、水と発泡剤としてのアルミニウム粉末等の添加物とを加えてスラリー状にして型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に石灰質原料の反応により半硬化させた後（半硬化工程）、必要に応じて切断などの方法により所定寸法に成形し、オートクレーブにおいて高温高圧水蒸気の下で所定の時間保持することによって養生（養生工程）を行うものであり、該保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の１５％〜２５％であるか若しくは該保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の６０％〜１００％であること、又は該保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の１５％〜２５％であって且つ該保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までの珪酸質原料の溶解量が必要溶解量の６０％〜１００％であることを特徴としている。
【００１７】
これにより、珪酸質原料が当初想定していた粒度から外れても、例えば複数種の珪酸質原料を混合する等の調整を行う事により、ＡＬＣのトバモライト００２面のピーク強度を常に所望の値以上に保つことができる。その結果、ＪＩＳＡ５４１６で規定する圧縮強度を常に規格値以上にすることが可能となる。また、品質面においてばらつきの少ないＡＬＣを提供することが可能となる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。先ず、微粉末状の珪酸質原料として、図１に示す試料１〜６の６種類の珪石を準備した。次に、試料１を３つに分けて、それぞれＣ／Ｓが０.３５、０.５０及び０.６５となるように石灰質原料としてのセメントを配合した。さらに、水、発泡剤としてのアルミニウム粉、及び混和剤を固形分１００重量部に対して水が６６重量部となるように配合して３種類のスラリーを作製した。試料２〜６についても、試料１と同様にしてそれぞれ３種類のスラリーを作製した。
【００１９】
尚、Ｃ／Ｓの値は各原料の納品書に記載された化学分析値から計算することができる。例えば、珪石４０ｇ（化学分析値によるＳｉＯ２＝９３％）、セメント５０ｇ（化学分析値によるＣａＯ＝６４％、ＳｉＯ２＝２２％）を混合した際のＣ／Ｓは、ＣａＯ及びＳｉＯ２の分子量がそれぞれ５６及び６０であるため、下記式１のように表される。
【００２０】
［式１］
Ｃ／Ｓ＝ＣａＯ／ＳｉＯ２
＝０.６４×５０／（０.９３×４０＋０.２２×５０）／（５６／６０）
＝０.７１
【００２１】
このようにして作製された合計１８種類のスラリーの配合割合を、Ｃ／Ｓ毎に分けて表したものを下記表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
次に、各スラリーの一定量を個別の型枠に注入し、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共にセメントの反応により半硬化させた。得られた半硬化体を所定の寸法に成形し、１８０℃１０気圧のオートクレーブにて６.０時間の保持時間で高温高圧水蒸気養生してＡＬＣを作製した。ここで、保持時間とは、オートクレーブ内において高温高圧水蒸気による温度圧力条件が一定に維持される時間であり、昇圧や降圧のための時間は含んでいない。
【００２４】
得られた各ＡＬＣを乳鉢で粉砕した後、トバモライト００２面のピーク強度をＸ線回折により測定した。その測定結果を、下記表２に示す。尚、トバモライト００２面のピーク強度は、その最大値に対する比（以下、Ｔｏｂピーク強度比と称する）として示されている。すなわち、このＴｏｂピーク強度比は、同じＣ／Ｓで配合された試料のうち、トバモライト００２面のピーク強度が最大のものを基準値１.００とし、その他のピーク強度をこの基準値に対する比となるように換算したものである。
【００２５】
【表２】
2011032105.tif 000004
【００２６】
次に、各試料の圧縮強度をＪＩＳＡ５４１６に基づいて測定した。この圧縮強度の測定結果を、上記Ｔｏｂピーク強度比を横軸としてプロットしたものを図２に示す。この図から、ＪＩＳＡ５４１６に基づく圧縮強度の規格値である３.０ＭＰａ対して余裕を見込んだ３.５ＭＰａ以上を設計条件とする場合は、Ｔｏｂピーク強度比の許容値を０.８０以上に設定すればよいことが分かる。
【００２７】
次に、試料１〜６の各珪石において、オートクレーブ養生の保持時間の開始時点から０.５時間経過時点までに珪石が溶解する量を計算した。具体的には、図１に示す粒度分布を有する珪石結晶粒径において、珪石を球径近似すると共にオートクレーブ養生中の珪石の溶解速度を０.８０μｍ／ｈｒとして溶解量を計算した。尚、この溶解量は、半硬化工程で処理される前の各スラリーに含まれる珪石に対する重量％として計算した。
【００２８】
さらに、半硬化工程で処理される前の各スラリーに含まれるセメント中のＣａＯが全てトバモライト（Ｃ／Ｓ＝０.８３）に生成されるために必要な珪石の量を、必要溶解量として計算した。この必要溶解量も、半硬化工程で処理される前の各スラリーに含まれる珪石に対する重量％として計算した。その結果、Ｃ／Ｓ＝０.３５に配合した場合の必要溶解量は４３.０％、Ｃ／Ｓ＝０.５０に配合した場合の必要溶解量は６０.０％、Ｃ／Ｓ＝０.６４に配合した場合の必要溶解量は７７.４％となった。そして、上記溶解量の必要溶解量に対する比（以降、０.５ｈｒ溶解比と称する）を求めた。得られた０.５ｈｒ溶解比を上記溶解量（重量％）と共に下記表３に示す。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
上記表２のＴｏｂピーク強度比及び表３の０.５ｈｒ溶解比のデータを、図３に示すように、横軸を０.５ｈｒ溶解比、縦軸をＴｏｂピーク強度比としたグラフにプロットした。この図３から分かるように、Ｔｏｂピーク強度比を０.８０以上にするには、０.５ｈｒ溶解比を０.１５以上０.２５以下の範囲に調整すればよいことが分かる。
【００３１】
次に、試料１〜６の各珪石において、オートクレーブ養生の保持時間の開始時点から６.０時間経過時点までに溶解する量を、上記０.５時間経過時点までの溶解量の計算と同様にして計算した。得られた溶解量から、上記同様にして必要溶解量に対する比（以降、６.０ｈｒ溶解比と称する）を求めた。得られた６.０ｈｒ溶解比を上記溶解量（重量％）と共に下記表４に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
上記表２のＴｏｂピーク強度比及び表４の６.０ｈｒ溶解比のデータを、図４に示すように、横軸を６.０ｈｒ溶解比、縦軸をＴｏｂピーク強度比としたグラフにプロットした。この図４から分かるように、Ｔｏｂピーク強度比を０.８０以上にするには、６.０ｈｒ溶解比を０.６０以上１.００以下の範囲に調整すればよいことが分かる。
【００３４】
このように、オートクレーブ養生の保持時間の開始時点から一定の時間が経過するまでに珪石が溶解する量を把握することによって、ＡＬＣの圧縮強度を予め知ることができるので、珪酸質原料が変更されて当初想定していた所定の粒度から外れても、０.５ｈｒ溶解比のデータや６.０ｈｒ溶解比のデータに基づいて複数種の珪酸質原料を適宜混合する事により圧縮強度を所望の値以上に保つことができる。
【００３５】
尚、上記方法で得られるＡＬＣよりも品質のばらつきが少なく且つ高い圧縮強度を得るには、Ｔｏｂピーク強度比の許容値を前述した０.８０よりも高く設定すればよい。例えば、図１に示すように、ＪＩＳＡ５４１６に基づく圧縮強度で４.０ＭＰａ以上に規定する場合は、Ｔｏｂピーク強度比の許容値を０.９以上に規定すればよい。これは、図３や図４に示す点線の幅を適宜狭めることによって対応することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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