(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと珪酸質粉末からなる水硬性材料と、骨材、繊維および混和剤を含み、この板状押出成形体をオートクレーブ養生してなるセメント板を製造するセメント組成物において、上記水硬性材料がブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とからなり、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％〜１５.０質量％であって、水硬性材料の含有量が３０質量％〜９５質量％であり、該水硬性材料中のセメント量が珪酸質粉末量の１倍量以上であることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
水硬性材料中のセメント粗粒粉の量が１.４質量％〜１３.０質量％である請求項１に記載するセメント組成物。
【請求項３】
水硬性材料中の珪酸質粗粒粉の量が１.３質量％〜７.５質量％である請求項１または請求項２に記載するセメント組成物。
【請求項４】
セメントと珪酸質粉末からなる水硬性材料と骨材、繊維および混和剤を含み、上記水硬性材料がブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とからなり、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％〜１５.０質量％であって、水硬性材料の含有量が３０質量％〜９５質量％であり、該水硬性材料中のセメント量が珪酸質粉末量の１倍量以上であるセメント組成物を板状に押出成形し、オートクレーブ養生してなることを特徴とするセメント板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐久性に優れたセメント板の製造方法とそのセメント組成物に関する。より詳しくは、本発明は、建築外装材に使用される押出成形セメント板などについて、供用後に強度が向上し、外装材として必須である長期耐久性を有するセメント板の製造方法とそのセメント組成物に関する。
【０００２】
押出成形セメント板が建築物の外壁材などに多く用いられている。一般に押出成形セメント板は、セメントに繊維、骨材、増粘剤などを配合した組成物を押出成形し、高温高圧養生（オートクレーブ養生）して製造されている。押出成形では、成形時の圧力によって配合物から水が脱水して成形不能になるのを防ぐために、繊維と増粘剤が配合されている。
【０００３】
押出成形セメント板に配合する繊維として、従来のアスベスト繊維に代えて、パルプなどの有機繊維や合成繊維、ガラス繊維などが用いられているが、いずれも保水性や保形性などがアスベスト繊維よりも劣るため押出し成形性が不十分であった。また、増粘剤を増量して押出し成形性を高めることが行われるが、増粘剤は高価であるため製造コストが高くなる問題がある。
【０００４】
押出成形における問題を解決するため、水硬性物質、骨材、繊維からなる押出成形組成物に、押出助剤としてポリオキシアルキレン誘導体の共重合物を含有させたセメント系押出用組成物およびこれを硬化させたセメント製品が提案されている（特許文献１）。
また、水硬性物質、フライアッシュ、繊維からなる押出成形セメント組成物において、押出助剤として含窒素ポリオキシアルキレン誘導体を添加することによって、フライアッシュの未燃カーボンの変動による生産性低下を防止するとともに珪石単独使用のときと同様の強度発現を図ることが知られている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、特定直径と繊維長を有する長繊維と短繊維の混合物からなるパルプ繊維を用いることによって、従来と同粘度レベルの増粘剤を使用しても良好な成形性を有する押出成形セメント用組成物が提案されている（特許文献３）。
また、珪石等に代えてフライアッシュを用いることによって、オートクレーブ養生によってもポゾラン反応しない未反応のフライアッシュを含有させて曲げ強度を高めた珪酸カルシウム成形体が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／１２３６２５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００７／０７４９２４号公報
【特許文献３】特開２００７−０４５６８８号公報
【特許文献４】特開２００１−２２０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、押出成形セメント板は、押出成形後に１７０℃〜１８０℃でのオートクレーブ養生を行う。この促進養生において、セメントのカルシウム分と珪酸質粉末のシリカ分が反応してＣＳＨ水和物やトバモライト等の水和生成物が生成して水和反応が終結する。このためオートクレーブ養生後は、硬化体の供用後の強度増進は期待できない。むしろ供用後にトバモライトやＣＳＨ水和物の炭酸化反応によって硬化体組織が緩み、強度が僅かに低下する場合がある。
【０００８】
本発明は、オートクレーブ養生して製造されるセメント板について、オートクレーブ養生後においても、セメント未水和物、またはセメント未水和物と珪酸質粉末の未水和物がセメント板の硬化体中に残存し、オートクレーブ養生後ならびに供用後も強度が増進するようにしたセメント板の製造方法とそのセメント組成物を提供する。
【０００９】
本発明は、以下の構成からなるセメント組成物と、該セメント組成物によって製造するセメント板の製造方法に関する。
〔１〕セメントと珪酸質粉末からなる水硬性材料と、骨材、繊維および混和剤を含み、この板状押出成形体をオートクレーブ養生してなるセメント板を製造するセメント組成物において、上記水硬性材料がブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とからなり、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％〜１５.０質量％であって、水硬性材料の含有量が３０質量％〜９５質量％であり、該水硬性材料中のセメント量が珪酸質粉末量の１倍量以上であることを特徴とするセメント組成物。
〔２〕水硬性材料中のセメント粗粒粉の量が１.４質量％〜１３.０質量％である上記[１]に記載するセメント組成物。
〔３〕水硬性材料中の珪酸質粗粒粉の量が１.３質量％〜７.５質量％である上記[１]または上記[２]に記載するセメント組成物。
〔４〕セメントと珪酸質粉末からなる水硬性材料と骨材、繊維および混和剤を含み、上記水硬性材料がブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とからなり、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％〜１５.０質量％であって、水硬性材料の含有量が３０質量％〜９５質量％であり、該水硬性材料中のセメント量が珪酸質粉末量の１倍量以上であるセメント組成物を板状に押出成形し、オートクレーブ養生してなることを特徴とするセメント板の製造方法。
【００１０】
〔具体的な説明〕
本発明のセメント組成物は、セメントと珪酸質粉末からなる水硬性材料と、骨材、繊維および混和剤を含み、この板状押出成形体をオートクレーブ養生してなるセメント板を製造するセメント組成物において、上記水硬性材料がブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とからなり、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％〜１５.０質量％であって、水硬性材料の含有量が３０質量％〜９５質量％であり、該水硬性材料中のセメント量が珪酸質粉末量の１倍量以上であることを特徴とするセメント組成物である。
【００１１】
本発明は、セメント組成物に含まれる水硬性材料の粗粒粉量を上記範囲に調整することによって、該組成物を板状に押出成形してオートクレーブ養生してなるセメント板について、その強度が養生後にも増進するようにしたものである。
【００１２】
本発明のセメント組成物に含まれる水硬性材料の含有量は約３０質量％〜約９５質量％が良く、さらには約４０質量％〜９０質量％が好ましい。セメント組成物中の水硬性材料が上記含有量より少ないと、成形したセメント板について所望の強度が得られず、良好な押出成形性が得られない。また、水硬性材料が上記含有量よりも多いと、相対的に骨材量が少なくなるので、やはり十分な強度や良好な押出成形性が得られない。
【００１３】
水硬性材料はセメントと珪酸質粉末とからなる。水硬性材料の構成材料であるセメントは、普通ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなど各種のポルトランドセメントを用いることができる。珪酸質粉末は、珪石粉末等の天然ポゾラン物質粉末、または石炭火力発電所の副産物である石炭灰やフライアッシュ（JIS A 6201:1999 「コンクリート用フライアッシュ」に規定されるＩ級、II級、III級、IV級のフライアッシュ）などを用いることができる。
【００１４】
水硬性材料に含まれるセメント量は珪酸質粉末量の約１.０倍量以上が適当であり、約１.０〜約８倍量が好く、約１．５〜６倍量がさらに好ましい。セメント量が珪酸質粉末量の１.０倍量より少ないと、カルシウム量が不足し水和反応が不十分になるのでセメント板の強度が低下する。一方、セメント量が珪酸質粉末量の８倍量を超えると珪酸質粉末を加える効果が十分に得られない。
【００１５】
上記水硬性材料を構成するセメントおよび珪酸質粉末は何れもレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の微粒粉と、１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粗粒粉とによって形成されている。
セメントおよび珪酸質粉末について、ブレーン比表面積１５００cm２/g以上〜２０００cm２/g未満の粉末を粗粒粉と云い、ブレーン比表面積２０００cm２/ｇ以上の粉末を微粒粉と云う。また、セメント粗粒粉とセメント微粒粉を含めてセメントと云い、珪酸質粗粒粉と珪酸質微粒粉を含めて珪酸質粉末と云う。また、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉を含めて単に粗粒粉と云う。
【００１６】
本発明のセメント組成物において、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量は１.０質量％〜１５.０質量％が良く、１.３質量％〜１３.０質量％が好ましい。セメント組成物中のセメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の合計量が１.０質量％未満では、オートクレーブ養生後の強度が十分に増進しない。また、該粗粒粉の量が１５.０質量％を超えると、初期強度が低下する傾向が強くなる。
【００１７】
上記水硬性材料において、セメント粗粒粉の量は１.４質量％〜１３.０質量％が好ましく、３.０質量％〜１０.５質量％がより好ましい。セメント粗粒粉の量が上記範囲であるときは珪酸質粗粒粉の量はゼロでもよい。セメント粗粒粉の量が１.４質量％未満ではオートクレーブ養生後に強度が増進した後に僅かに低下する傾向が見られる。また、セメント粗粒粉の量が１３.０質量％を超えると初期強度の発現が不十分になる傾向が見られる。セメント粗粒粉の量が３.０質量％〜１０.５質量％の範囲では、初期強度が十分に発現し、長期強度が初期強度より約１割程度向上する。
【００１８】
上記水硬性材料において、珪酸質粗粒粉の量は１.３質量％〜７.５質量％が好ましく、１.８質量％〜５.４質量％がより好ましい。珪酸質粗粒粉の量が上記範囲であるときはセメント粗粒粉の量はゼロでもよい。珪酸質粗粒粉の量が１.３質量％未満では養生後に強度が増進した後に僅かに低下する傾向が見られる。また、該粗粒粉の量が７.５質量％を超えると長期強度の増進が小さくなる傾向がある。珪酸質粗粒粉の量が１.８質量％〜５.４質量％の範囲では、初期強度が十分に発現し、長期強度が初期強度より約１割程度向上する。
【００１９】
水硬性材料に含まれるセメントと珪酸質粉末の何れについても、その粗粒粉量を上記範囲に調整することによって、オートクレーブ養生後の強度を増進させることができる。該水硬性材料の粗粒粉は、セメント粗粒粉のみでもよく、珪酸質粗粒粉のみでもよい。また、セメント粗粒粉と珪酸質粗粒粉の両方を用いてもよく、これらに粗粒粉を混入することによってオートクレーブ養生後の強度を増進させることができる。
【００２０】
本発明のセメント組成物に含まれる骨材としては、セメント製品に一般的に配合される珪砂、砕砂、川砂、山砂、高炉スラグ砕砂などの細骨材を用いることができる。該セメント組成物中の骨材量は約１０質量％〜約６０質量％が良く、さらには押出成形性を考慮すると約１５質量％〜約４５質量％が好ましい。
【００２１】
本発明のセメント組成物に含まれる繊維はパルプ繊維として、クラフトパルプ、サイザルパルプ、ＰＳパルプ、ＰＫパルプ、古紙パルプなどの天然繊維を用いることができる。繊維長は、押出成形性を考慮すると１ｍｍ〜６ｍｍが好ましく、該セメント組成物中の繊維量は約１質量％〜約３質量％が好ましい。
【００２２】
本発明のセメント組成物は、必要に応じて、増粘剤、減水剤、流動化剤などの混和剤を含むことができる。混和剤の含有量は約３重量％未満が好ましい。
【００２３】
本発明の上記セメント組成物を板状に押出成形し、該板状成形体をオートクレーブに入れ、１７０℃〜１８０℃の高温高圧下で水和反応を促進してセメント板が製造される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のセメント組成物を板状に押出成形してオートクレーブ養生してなるセメント板は、製造直後の曲げ強度は従来品と同程度であるが、供用後に曲げ強度が次第に向上する。具体的には、本発明の実施例では、製造直後の曲げ強度に対して３年後の曲げ強度は約１割程度向上する。
【実施例】
【００２５】
本発明の実施例を以下に示す。製造したセメント板の曲げ強度は規格（JIS A 5441：2003「押出成形セメント板」）に基づいて測定した。なお、実施例では、珪酸質粉末として珪石粉を用いた場合を示すが、これに限定されるものではなく、珪酸粉末として石炭灰やフライアッシュを用いることができる。
【００２６】
〔実施例１〕
表１に示す材料を表２に示す配合で調合した乾式材料に、水を１８.５質量％加えて混練し、セメント組成物を製造した。該セメント組成物を板状（厚さ６０mm、幅６００mm、長さ２ｍ）に押出成形した。該成形板をオートクレーブに入れ、温度１７５℃、圧力８kgf/cm２で３．０時間養生し、セメント板を製造した。このセメント板について、製造直後〜３年後の曲げ強度を測定した。測定結果を表２に示した。
【００２７】
実施例１において、試料Ａ５は製造直後および１年後の強度が比較試料Ｂよりも低いが、２年後および３年後の強度は比較試料Ｂよりも高い。また、試料Ａ２〜Ａ５は製造直後の強度よりも３年後の強度が約１割程度高くなっており、３年後の強度は何れも比較試料Ｂよりも高い。試料Ａ１も製造直後の強度より２年後の強度が向上しており、また試料Ａ１の３年後の強度は比較試料Ｂよりも高い。一方、比較試料（No.Ｂ）は経時的な強度の増加は見られない。
【００２８】
〔実施例２〕
表１に示す材料を表３に示す配合で調合した乾式材料に、水を１８.５質量％加えて混練し、セメント組成物を製造した。該セメント組成物を板状（厚さ６０mm、幅６００mm、長さ２ｍ）に押出成形した。該成形板をオートクレーブに入れ、温度１７５℃、圧力８kgf/cm２で３．０時間養生し、セメント板を製造した。このセメント板について、製造直後〜３年後の曲げ強度を測定した。測定結果を表３に示した。
【００２９】
実施例２において、試料Ａ６〜Ａ１０の製造直後の強度は比較試料Ｂと同程度であるが、３年後の強度は何れも比較試料Ｂよりも高い。また、試料Ａ６〜Ａ１０の何れも強度が経時的に増進しており、製造直後の強度よりも３年後の強度が約１割程度高くなっている。
【００３０】
〔実施例３〕
表１に示す材料を表４に示す配合で調合した乾式材料に、水を１８.５質量％加えて混練し、セメント組成物を製造した。該セメント組成物を板状（厚さ６０mm、幅６００mm、長さ２ｍ）に押出成形した。該成形板をオートクレーブに入れ、温度１７５℃、圧力８kgf/cm２で３．０時間養生し、セメント板を製造した。このセメント板について、製造直後〜３年後の曲げ強度を測定した。測定結果を表４に示した。
【００３１】
実施例３において、試料Ａ１１〜Ａ１５の製造直後の強度は比較試料Ｂと同程度であるが、３年後の強度は何れも比較試料Ｂよりも高い。また、試料Ａ１１〜Ａ１５の何れも強度が経時的に増進しており、製造直後の強度よりも３年後の強度が約１割程度高くなっている。
【００３２】
〔実施例４〕
表１に示す材料を表５に示す配合で調合した乾式材料に、水を１８.５質量％加えて混練し、セメント組成物を製造した。該セメント組成物を板状（厚さ６０mm、幅６００mm、長さ２ｍ）に押出成形した。該成形板をオートクレーブに入れ、温度１７５℃、圧力８kgf/cm２で３．０時間養生し、セメント板を製造した。このセメント板について、製造直後〜３年後の曲げ強度を測定した。測定結果を表５に示した。
【００３３】
表５に示すように、セメント組成物中の水硬性材料の含有量が３０質量％の試料Ａ１６および９５質量％の試料Ａ１７に比べて、水硬性材料の含有量が２６質量％の試料Ｃ１は曲げ強度の発現性が劣る。また９６質量％の試料Ｃ２は試料Ａ１７に比べて押出成形性が不良であり、さらにオートクレーブ養生後の曲げ強度が低下するため、水硬性材料が９５質量％を上回るようにする必要はない。従って、セメント組成物中の水硬性材料の含有量は３０質量％〜９５質量％が好ましい。
【００３４】
【表１】
0006535180.tif 000002
【００３５】
【表２】
0006535180.tif 000003
【００３６】
【表３】
0006535180.tif 000004
【００３７】
【表４】
0006535180.tif 000005
【００３８】
【表５】
0006535180.tif 000006