(57)【要約】【課題】ＡＬＣパネルに求められる十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料とする珪石の一部をムライトで代替することにより、ＡＬＣパネルの品質を維持したまま、珪石の使用量を削減することができる、ＡＬＣパネルの製造方法を提供すること。【解決手段】主として珪石からなる珪酸質原料と、石灰質原料と、を含有してなるＡＬＣスラリーを硬化させて、軽量気泡コンクリートパネルを製造する製造方法を、珪酸質原料を構成する珪石の一部をムライトで代替し、珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対する前記ムライトの含有量を、２．５質量％以上１５質量％以下とする、製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として珪石からなる珪酸質原料と、石灰質原料と、を含有してなるＡＬＣスラリーを硬化させて、軽量気泡コンクリートパネルを製造する製造方法であって、
前記珪酸質原料を構成する珪石の一部をムライトで代替し、
前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対する前記ムライトの含有量を、２．５質量％以上１５質量％以下とする、軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【請求項２】
前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量を、２．５質量％以上１０質量％以下とする請求項１に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【請求項３】
前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量を、１０質量％を超えて１５質量％以下とし、
オートクレーブ養生時間を延長することにより、珪石の一部をムライトで代替しなかったとした場合と同等量のトバモライトを発生させることを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量気泡コンクリートパネル（ＡＬＣパネル）の製造方法に関する。詳しくは、本発明は、建築物の壁や屋根、床等に使用されるＡＬＣパネルに関するものであり、珪石の使用量を削減することができるＡＬＣパネル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）は内部に気泡と細孔を含み、絶乾かさ比重が０．５程度と非常に軽量でありながら強度も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のトバモライトが生成される。
【０００３】
トバモライトは化学式では５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏであり、Ｃａ／Ｓｉモル比の理論値は５／６＝０．８３である。ＡＬＣパネルの工業生産では、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ほとんどであり、Ｃａ／Ｓｉモル比は０．３〜０．７程度の範囲である。
【０００４】
ここで、近年のＡＬＣパネルの製造現場においては、各種原料の供給量が不足しつつある。ＡＬＣを製造するための上記の天然原料のうち、特に珪酸質原料として用いている珪石については、一部の現場では、その供給量が需要に追いつかない等、逼迫した状況ともなっている。
【０００５】
珪石の不足を補う代替原料としては、ムライトがその有力な候補として考えられる。ムライトは示性式が３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２で表される鉱物であるが、トバモライト中においては、通常、ＳｉＯ２の約１５％程度がＡｌ２Ｏ３置換されていることもあり、珪石の代替原料としてムライトは、有力であると考えられる。例えば、ムライトを含有する石炭灰を、珪酸質原料として利用することが可能であることについては、特許文献１にも開示されている。
【０００６】
しかしながら、優れた圧縮強度を備えることが求められるＡＬＣパネルの製造においては、結晶度の高いトバモライトを多量且つ均質に生成させることが極めて重要であり、そのためには、例えば、石英の結晶サイズのバラツキが少ない原石からなるもの等、高品位の珪酸質原料の選択が必須であるというのが従来の通説であった（特許文献２参照）。この点、上記の特許文献１においても、珪酸質原料として（ムライトを含有する）石炭灰を利用した場合、珪石・珪砂を使用する場合に比較して強度物性が低下し、それに伴う各種の不具合が発生しやすいことが明示されている。又、同文献においては、代替可能とされるムライトの割合についても、１．０〜４０．０ｗｔ％という極めて広い範囲が漠然と開示されているのみである。実際のところ、十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料の一部をムライトで代替する具体的な技術手段は未だ見出されておらず、珪酸質原料のムライトによる代替は、ＡＬＣパネルの製造の現場において、実用化が進んでいないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開２０１４／０６９５３４号
【特許文献２】特開２００１−３０２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ＡＬＣパネルに求められる十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料とする珪石の一部をムライトで代替することにより、ＡＬＣパネルの品質を維持したまま、珪石の使用量を削減することができる、ＡＬＣパネルの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、ＡＬＣパネルの製造において、珪酸質原料中における代替量を所定の割合の範囲内に限定することにより、十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料を構成する珪石の一部をムライトで代替することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１）  主として珪石からなる珪酸質原料と、石灰質原料と、を含有してなるＡＬＣスラリーを硬化させて、軽量気泡コンクリートパネルを製造する製造方法であって、前記珪酸質原料を構成する珪石の一部をムライトで代替し、前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対する前記ムライトの含有量を、２．５質量％以上１５質量％以下とする、軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【００１１】
（１）の発明によれば、ＡＬＣパネルの製造において、ＡＬＣパネルの圧縮強度を保持したまま、硅酸質原料として、受給が逼迫している珪石の一部を、タイルセルベン等に代表される産業廃棄物にも一定量割合で含有されるムライトで代替することができる。
【００１２】
（２）  前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量を、２．５質量％以上１０質量％以下とする（１）に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【００１３】
（２）の発明によれば、（１）の発明におけるムライト添加量を更に特定の好ましい範囲に限定した。これにより、オートクレーブ養生時間の延長等は伴わずに、通常の操業条件の下で、（１）の発明の奏する上記効果を、より好ましい態様で享受することができる。
【００１４】
（３）  前記珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量を、１０質量％を超えて１５質量％以下とし、オートクレーブ養生時間を延長することにより、珪石の一部をムライトで代替しなかったとした場合と同等量のトバモライトを発生させることを特徴とする、（１）に記載の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
【００１５】
（３）の発明によれば、（１）の発明におけるムライト添加量を、オートクレーブ養生時間の延長等操業条件の最適化と併せて実施することを前提として、更に、珪石のムライトによる代替比率を相対的に高い特定範囲に限定した。これにより、（１）の発明において、より多くの割合で、珪石をムライトで代替することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＡＬＣパネルに求められる十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料とする珪石の一部をムライトで代替することにより、ＡＬＣパネルの品質を維持したまま、珪石の使用量を削減することができる、ＡＬＣパネルの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施態様について説明する。尚、本発明は以下の実施態様に限定されない。
【００１８】
＜ＡＬＣパネルの製造方法＞
従来実施されている一般的なＡＬＣパネルの製造方法は、以下の通りである。ＡＬＣパネルの製造においては、先ず、珪石等の珪酸質原料と、セメント、生石灰等の石灰質原料を主原料とするＡＬＣスラリーを作成する。そして、これを型枠内で硬化させて半可塑性体を形成する。次に、この半可塑性体を所定の寸法にカットし、更にカットされた半可塑性体をオートクレーブに装入して、高温高圧で水蒸気養生する。これらの過程を経ることにより所定形状のＡＬＣパネルを製造することができる。
【００１９】
本発明の製造方法は、上記ＡＬＣスラリーの主原料である珪酸質原料の一部を、タイルセルベン等に代表される産業廃棄物にも一定量割合で含有されるムライトにより、特定の割合で代替することを特徴とする。
【００２０】
＜ＡＬＣスラリー＞
一般に、ＡＬＣパネルの製造に用いるＡＬＣスラリーは、主原料である上記の珪酸質原料及び石灰質原料の他、ＡＬＣ屑材を粉砕した工程繰り返し原料、発泡剤としてのアルミニウム粉末、界面活性剤等の添加物、及び温水を加えて混練することによって得ることができる。本発明のＡＬＣパネルの製造方法に用いるＡＬＣスラリーは、このＡＬＣスラリーの主原料のうち、珪酸質原料の一部を、ムライトで代替するものである。ムライトは、天然品の産出量は少なく、合成品が広く用いられているが、タイルセルベン等に代表される産業廃棄物にも一定量割合で含有されており、これを材量原とすることで、極めて安価で入手することができる。
【００２１】
上述の通り、ＡＬＣパネルの強度向上にはオートクレーブ養生の過程におけるトバモライトの生成が重要な役割を果たす。このトバモライトの生成を促進する上では、珪酸質原料は、例えば特許文献２に記載されているように高品位のものであることが好ましい。よって、例えば、ＳｉＯ２含有量において劣るムライトでこれを代替すると、ＡＬＣパネルの強度の向上に寄与するトバモライトの生成が不充分となり、ＡＬＣパネルの強度が低下してしまうものと考えられていた。
【００２２】
ここで、トバモライトは化学式では５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏである。そしてこのトバモライトのＣａ／Ｓｉモル比の理論値は５／６＝０．８３である。ＡＬＣスラリー中の全石灰分と珪酸分のモル比ＣａＯ／ＳｉＯ２は、トバモライトの前駆体である珪酸カルシウム水和物の組成に影響を与える。トバモライトを効率的に生成させるには、理論的には、このモル比を０．４以上０．８以下の範囲内に制御することが必要となる。
【００２３】
しかしながら、実際のＡＬＣパネルの製造工程においては、オートクレーブ養生品の物性を向上させる為に、ＡＬＣスラリーの上記のＣａ／Ｓｉモル比は、上記の理論値よりもＳｉリッチの方向に調整されて設定されることがほとんどであった。具体的には、ＡＬＣスラリーのＣａ／Ｓｉモル比は０．３以上０．７以下程度の範囲に調整されることが一般的である。この理由のうち、少なくとも一つの理由として、次の理由が挙げられる。それは、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、骨材効果によってもＡＬＣパネルの強度向上に寄与するということである。
【００２４】
本発明のＡＬＣパネルの製造方法に用いるＡＬＣスラリーは、主として珪石からなる珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする。そして、ＡＬＣスラリー中の石灰分と珪酸分のモル比（Ｃａ／Ｓｉ）が０．３以上０．７以下である。この点は従来のＡＬＣパネルの製造に用いるスラリーと同様である。
【００２５】
そして、本発明のＡＬＣパネルの製造方法に用いるＡＬＣスラリーは、珪酸質原料を構成する珪石のうち、少なくともその一部をムライトで代替するものである。ＡＬＣスラリーを構成する石灰質原料やその他の材料成分については、従来のスラリーと同様のものを用いることができる。
【００２６】
［珪酸質原料］
本発明のＡＬＣスラリーに用いる珪酸質原料は、上述の通り、珪石の一部をムライトで代替したものである。ここで、ムライトとは、単鎖構造を持つ化学式３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２で表される、酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の化合物である。
【００２７】
珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量比は、２．５質量％以上１５質量％以下であればよい。これにより、ムライトによる珪石の代替にもかかわらず、概ね同等のトバモライトが生成され、ＡＬＣパネルに十分な強度を保持させることができる。後に実施例において示す通り、ムライトの上記含有量比が、２．５質量％以上１５質量％以下の範囲において、ＡＬＣパネルの強度は、ムライトの含有量比が０質量％である通常組成の場合と概ね遜色ない数値を示す。よって、本発明の製造方法の実施においては、ムライトを用いる場合の目安として、上記含有量比が２．５質量％以上１５質量％以下、即ち、ムライトによる珪石の代替率が２．５質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００２８】
但し、珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量比は、２．５質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。ムライトによる代替の割合をこの範囲に限定することにより、後に実施例において示す通り、オートクレーブ養生時間等の条件を変更せずに、ＡＬＣパネルの強度を、上記の含有量比が０質量％である通常組成の場合と概ね遜色ない数値とすることができる。
【００２９】
又、珪酸質原料中の珪石とムライトとの合計含有量に対するムライトの含有量比は、１０質量％を超えて１５質量％以下とすることができる。この場合は、例えば、後に実施例で示す通り、オートクレーブ養生時間を従来よりも３〜６時間程度延長することにより、ＡＬＣパネルの強度を、上記の含有量比が０質量％である通常組成の場合と概ね遜色ない数値とすることができる。
【００３０】
［石灰質原料］
本発明のＡＬＣパネルの製造方法に用いる石灰質原料は、上記の通り、ＡＬＣスラリー中の石灰分と珪酸分のモル比（Ｃａ／Ｓｉ）が０．３以上０．７以下に保持できる範囲において、ＡＬＣパネル製造用途として従来公知の各種のセメント系材料を適宜用いることができる。具体例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメント以外に高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等を挙げることができる。これらを、ＡＬＣパネルの使用用途により適宜使い分けることが好ましい。
【００３１】
［その他の材料］
ＡＬＣスラリーのその他の材料と配合比については特段限定されない。用途を考慮して適宜設定すればよい。一般的なＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の混和剤を添加することもできる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明のＡＬＣパネルの製造方法について、実施例を挙げて詳細に説明する。尚、本発明は、以下に示す実施例の態様に限定されるものではない。
【００３３】
＜ＡＬＣパネルの製造＞
まず参考例のＡＬＣパネルの製造に用いるＡＬＣスラリーを作成するために固体原料を以下の通り作成した。珪石砂、生石灰、普通ポルトランドセメント、石膏、繰り返し原料を下記表１に示す通りの配合量で混合した。尚、表１中の各材料の数値の単位はｇである。
【００３４】
【表１】
2019006655.tif 000002
【００３５】
そして、上記の参考例の固体原料について、それらに含まれる珪石の一部をそれぞれ、表２に示す割合（表２中で「ムライト添加量（％）」と表記）で、ムライトで置換したものを、各実施例及び比較例の固体原料とした。これらの各固体原料合計１００重量部に水６０重量部と少量のアルミニウム粉末及び界面活性剤を加え混練して得たものを、参考例と実施例及び比較例の各ＡＬＣスラリーとした。
【００３６】
【表２】
2019006655.tif 000003
【００３７】
上記の各ＡＬＣ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、石灰質原料の水和により硬化した後、１８０℃、１０気圧のオートクレーブにおいて６時間高温高圧水蒸気養生を施し、参考例と、実施例及び比較例の各ＡＬＣパネル試料を得た。
【００３８】
又、参考例と、実施例及び比較例の各ＡＬＣパネルにおいて、高温高圧水蒸気養生にかける時間を３時間延長又は６時間延長した、他は同条件での製造を行った例についても、それぞれの条件で製造したＡＬＣパネル試料を得た。
【００３９】
このようにして得られた各試料について、ＸＲＤ（ＣｕＫα）のトバモライトの主要ピーク（７．８°）の高さを測定することにより、各試料におけるトモバライトの生成量（相対量）を算出した。これを下記の評価基準に基づいて評価した。
（評価基準）
Ａ：トモバライトの生成量が参考例を上回っていた。
Ｂ：トモバライトの生成量が参考例の量の９０％以上１００％以下であった。
Ｃ：トモバライトの生成量が参考例の量の７０％以上９０％未満であった。
Ｄ：トモバライトの生成量が参考例の量の７０％未満であった。
【００４０】
表２より、ムライトによる代替量が特定範囲内である場合に、天然資源である珪石を、一定割合の範囲内において、ムライトで代替しても、十分なトバモライトが生成されるることが分かる。尚、ムライトによる代替量が一定割合を超える場合に、トバモライト生成量が相対的に低減するのは、トバモライトに対してＡｌ２Ｏ３量が固溶限界を超えることによるためであると考えられる。以上より、本発明の製造方法によれば、ＡＬＣパネルに求められる十分な圧縮強度を保持したまま、珪酸質原料とする珪石の一部をムライトで代替することにより、ＡＬＣパネルの品質を維持したまま、珪石の使用量を削減することができることが分かる。