(57)【要約】【課題】型枠数を大巾に減少させてコスト削減を図ると共に、発泡体等の骨材に変形やつぶれの発生がなく、材料分離、骨材分離、骨材内の気泡へのセメント成分などの詰まりがほとんど生じない軽量気泡ブロックの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂系発泡体かつ又は軽量で多孔質構造の無機材料を含む骨材（２）とセメントと水と混和材とを主成分として混練したポーラスな硬練りコンクリート（１）を型枠（５）に充填し、型枠に振動を加えてコンクリートを締め固めてブロック（３）を成型し、ブロックを脱型した後に硬化させる。好ましくは、コンクリートに０．９８ｋＰａ以上３９．２ｋＰａ以下の圧力をかけながら振動を加える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂系発泡体かつ又は軽量で多孔質構造の無機材料を含む骨材（２）とセメントと水と混和材とを主成分として混練したポーラスな硬練りコンクリート（１）を型枠（５）に充填し、前記型枠に振動を加えて前記コンクリートを締め固めてブロック（３）を成型し、前記ブロックを脱型した後に硬化させることを特徴とする軽量気泡ブロックの製造方法。
【請求項２】
前記コンクリート（１）に０．９８ｋＰａ以上３９．２ｋＰａ以下の圧力をかけながら前記振動を加えることを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡ブロックの製造方法。
【請求項３】
前記振動の振動数を１５Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下とし、かつ重力加速度を４９ｍ／ｓ２　以上２９４ｍ／ｓ２　以下とし、かつ振幅を０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下としたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の軽量気泡ブロックの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂系発泡体は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンのいずれか１種の発泡体又は２種以上の発泡体の混合物からなることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の軽量気泡ブロックの製造方法。
【請求項５】
前記無機材料は、ゼオライト、シラスバルーン、パーライト、バーミキュライトのいずれか１種又は２種以上の混合物からなることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の軽量気泡ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂系発泡体等を骨材とする軽量気泡ブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートブロックの製造方法として、従来から、型枠に投入充填したコンクリートに高い圧力を加えてブロックを成型する高圧プレス成型や、圧力と共に振動も加える加圧振動成型等の方法がある。このような加圧型のブロックの製造方法では、ブロックの脱型を即時に行うことができるため、製造に必要な型枠数が少なくて済むという利点がある。しかしながら、例えば特開平１１─２４６２５３号に開示される、ポリスチレン発泡体（発泡スチロール）を骨材とする軽量気泡ブロックは、その発泡率を高めることにより一層の軽量化を図ることができる一方、変形強度は小さくなる。このため、この軽量気泡ブロックの成型に、上述した高圧プレス成型や加圧振動成型等を用いたのでは、加圧力が大きすぎて、図２に示すように、成型時にこのコンクリート中の発泡体１０に変形やつぶれが発生する。また、脱型後にブロックが膨張して、ブロックの亀裂や破断の要因ともなる。
【０００３】
したがって、樹脂系発泡体等を骨材とする軽量気泡ブロックの成型は、従来から、型枠への流し込み法により行われている。この流し込み成型法においては、コンクリートを型枠に投入充填し、その型枠内でコンクリートを硬化させた後に脱型して、ブロックを成型する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の軽量気泡ブロックの製造方法は、コンクリートを型枠に投入充填し、その型枠内でコンクリートを硬化させた後に、ブロックを脱型する。このため、大量のブロックを製造するためには、多数の型枠を用意しなければならず、コスト高になるという問題がある。また、使用されるコンクリートが比較的柔練りであるため、硬化中にコンクリート成分の密度差による材料分離や骨材分離が生じたり、発泡体等内の気泡にセメント成分などが詰まったりして、ブロックの品質低下を起こすという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、製造時に必要な型枠数を減少させ、大巾なコスト削減を図ることができると共に、発泡体等の骨材に変形やつぶれの発生がなく、また材料分離、骨材分離、骨材内の気泡へのセメント成分などの詰まりがほとんど生じない、高品質の気泡ブロックを製造することができる、軽量気泡ブロックの製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、樹脂系発泡体かつ又は軽量で多孔質構造の無機材料を含む骨材と、セメントと水と混和材とを主成分として混練したポーラスな硬練りコンクリートを型枠に充填し、型枠に振動を加えてコンクリートを締め固めてブロックを成型し、ブロックを脱型した後に硬化させることにある。ここで、このポーラスな硬練りコンクリートとは、生コンクリートの連続空隙率が１５〜７０％程度の硬練りコンクリートをいう。
【０００７】
本手段においては、ブロックを脱型した後に硬化させる即時脱型方式を採るから、製造に必要な型枠数を大巾に減少させることができる。また、型枠に振動を加えて、コンクリートを締め固めてブロックを成型するから、コンクリート中のセメント及び骨材の粒子は、この振動によって粒子間でより安定的な位置におさまると共に、発泡体等の骨材に外部圧力による変形やつぶれはほとんど発生しない。また、粒子間の接触面積も大きくなり、脱型後のブロックの膨張変形が少なくなる。さらに、コンクリートは硬練りであるから、骨材内の気泡をセメント分などで詰まらせることも少なくなる。
【０００８】
好ましくは、コンクリートに０．９８ｋＰａ以上３９．２ｋＰａ以下の圧力をかけながら型枠に振動を加える。これにより、振動によるコンクリートの飛び跳ねを防止する一方、この程度の低い圧力では、発泡体等の骨材に変形やつぶれはほとんど発生しない。さらに好ましくは、振動の振動数を１５Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下とし、かつ重力加速度を４９ｍ／ｓ２　以上２９４ｍ／ｓ２　以下とし、かつ振幅を０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とする。これらの下限値未満の振動では、コンクリートの締め固めが不十分になるおそれがあり、これらの上限値を超える振動では、発泡体等の骨材に変形やつぶれが発生するおそれがある。
【０００９】
例えば、樹脂系発泡体は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンのいずれか１種の発泡体、又は２種以上の発泡体の混合物からなる。例えば、無機材料は、ゼオライト、シラスバルーン、パーライト、バーミキュライトのいずれか１種、又は２種以上の混合物からなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る軽量気泡ブロックの製造方法の発明の実施の形態を、図１を参照して詳細に説明する。
【００１１】
その全部又は一部に、樹脂系発泡体、若しくは軽量で多孔質構造の無機材料、又はそれらの混合物を含む骨材と、ポルトランドセメントと水と混和材とを主成分として混練したポーラスな硬練りコンクリートを用意する。ここで、このポーラスな硬練りコンクリートとは、生コンクリートの連続空隙率が１５〜７０％程度の硬練りコンクリートをいう。
【００１２】
樹脂系発泡体としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンのいずれか１種の発泡体、又は２種以上の発泡体の混合物を用いることができる。また、軽量で多孔質構造の無機材料としては、例えば、粒状のゼオライト、シラスバルーン、パーライト、バーミキュライトのいずれか１種、又は２種以上の混合物を用いることができる。これらの粒径は、０．１ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下であることが望ましい。この下限値未満の粒径では軽量化を図ることができず、この上限値を超える粒径では強度不足になるおそれがあるからである。また、上記骨材は、これらに加えて、硅砂、砕石等の無機材料を混合したものであってもよい。
【００１３】
樹脂系発泡体の中では、特に高強度で加工性に優れるポリスチレン発泡体が有用であるが、このポリスチレン発泡体の場合には、強度及び軽量化の観点から、粒子密度は８０ｋｇ／ｍ３　〜２５０ｋｇ／ｍ３　程度であることが望ましい。ポリスチレン発泡体としては、緩衝材、断熱材、梱包材、土木用コンクリート化粧型枠等で使用された発泡ポリスチレンを回収して使用することができるが、この回収された発泡ポリスチレンは、一般的に発泡率が３０〜７０倍とその範囲が広すぎて扱いにくい。また、粒子密度も１０ｋｇ／ｍ３　〜５０ｋｇ／ｍ３　程度と非常に軽く、強度的に問題がある。
【００１４】
しかしながら、この廃材となった発泡ポリスチレンを粉砕し、この粉砕体に１２０°Ｃ程度の温風を一定時間だけ吹きつけて、均一に減容させることにより、上記粒子密度内に調整することができ、骨材として使用可能な発泡体に変えることができる。また、粉砕体であるから、セメント粒子等との結合にも優れている。勿論、予め上記粒子密度内に調整されたポリスチレン発泡体を使用することもできる。
【００１５】
次に、図１（ａ）に示すように、底枠６と側枠７とからなる型枠５を用意する。この型枠５の中に、上述した硬練りコンクリート１を投入充填する。図１（ｂ）に示すように、この投入充填したコンクリート１の上に、０．９８ｋＰａ（０．０１ｋｇ／ｃｍ２　）以上３９．２ｋＰａ（０．４０ｋｇ／ｃｍ２　）以下の圧力を加えることができるような重さの上型８を載せる。
【００１６】
加振器９により、振動数が１５Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下、かつ重力加速度が４９ｍ／ｓ２　（５．０Ｇ）以上２９４ｍ／ｓ２　（３０．０Ｇ）以下、かつ振幅が０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下となるような振動を型枠５に加え、コンクリート１を締め固めてブロック３を成型する。これらの下限値に満たない振動では、コンクリート１の締め固めが不十分になるおそれがあり、これらの上限値を超える振動では、発泡体等の骨材に変形やつぶれが生ずるおそれがあるからである。このとき、上型８は、型枠の振動によるコンクリート１の飛び跳ねを防止する。ただし、この程度の低い圧力では、発泡体等の骨材に変形やつぶれが生ずることはほとんどない。
【００１７】
また、上記型枠５の振動数を２５Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下とし、かつ重力加速度を７８．４ｍ／ｓ２　（８．０Ｇ）以上２４５ｍ／ｓ２　（２５．０Ｇ）以下とし、かつ振幅を１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることにより、より高品質の気泡ブロックを得ることができる。加圧力も、１４．７ｋＰａ（０．１５ｋｇ／ｃｍ２　）以上２９．４ｋＰａ（０．３０ｋｇ／ｃｍ２　）以下とすることが望ましい。そして、ブロック３の締め固めができたら直ちに脱型し、その後にブロック３を硬化させる。
【００１８】
このように、本軽量気泡ブロックの製造方法においては、ブロック３を脱型した後に硬化させる即時脱型方式を採るから、型枠５の数を大巾に減少させることができる。また、型枠５に振動を加えてブロック３を締め固めて成型するから、コンクリート１中のセメント及び骨材の粒子は、この振動によって粒子間でより安定的な位置におさまると共に、外部圧力による変形が少なく粒子間の接触面積が大きくなる。このため、脱型後のブロック３の膨張変形が少なくなる。さらに、コンクリート１は硬練りであるから、骨材内の気泡がセメント分などで詰まることもほとんどない。
【００１９】
なお、上述したコンクリート１は、樹脂系発泡体や軽量で多孔質構造の無機材料、又はこれらに硅砂、砕石等を混合してなる骨材２と、ポルトランドセメントと水とを主成分とするものであったが、これに限定されるものではなく、他の種類のセメントであったり、あるいは他の種類のセメントや、シリカヒューム、高炉スラグ、フライアッシュ等の反応性粉体や、減水剤、増粘剤、補強繊維、合成樹脂等の補助材等を含むものであってもよい。
【００２０】
また、コンクリート１への加圧方法は、上述した上型８だけによるものに限定されず、他の加圧装置やそれらの組み合わせによるものでもよい。さらに、樹脂系発泡体や軽量で多孔質構造の無機材料も、必ずしも上述したポリスチレン発泡体、ゼオライト等に限定されるものではなく、他の樹脂系発泡体や、他の軽量で多孔質構造の無機材料を用いることができることは勿論である。また、型枠の振動数、重力加速度、振幅、コンクリートへの加圧力も、上述したものに限定されるものではない。
【００２１】
このように成型された軽量気泡ブロックは、軽量で大きな空隙率を有するから、断熱性、吸音性、保水性、保湿性、透水性等に優れた多機能型のブロックとなる。また、ゼオライト等を選択することにより、有害物の吸着機能を付加することもできる。用途としては、建材としての断熱材及び吸音材、建築屋上の緑化ブロック、ヒートアイランド防止ブロック等の広範なものが考えられる。
【００２２】
また、樹脂系発泡体を用いる場合には、断熱材、吸音材、保水材、保湿材等に広く使用されており、これらを粉砕加工したもの等を使用すれば資材の再利用に通ずる。また、この軽量気泡ブロック自体も使用後に粉砕することにより、再び再生原料とすることができ、循環型社会に貢献できる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の軽量気泡ブロックの製造方法を５種の実施例について実施し、その結果を各ブロックの物性によって説明する。
（実施例１）
コンクリート配合（質量部）
ポルトランドセメント：１００部
ポリスチレン発泡体骨材（粒径１〜３ｍｍ）：５５
水：４０
減水剤：０．８
メチルセルロース：０．１
アクリル樹脂（水分散型）：３
ビニロン単繊維（径０．０５ｍｍ、長さ６ｍｍ）：０．３
成型条件
振動数：６０Ｈｚ
重力加速度：１９６ｍ／ｓ２　（２０Ｇ）
振幅：１．８ｍｍ
加圧力：２２．５４ｋＰａ（０．２３ｋｇ／ｃｍ２　）
型枠寸法：縦６０ｃｍ横３０ｃｍ厚さ（６ｃｍ）　（　）は圧縮率４０％で
締め固めた場合のブロックの厚み寸法を示す。
【００２４】
ブロックの物性
圧縮強度：２．９４ＭＰａ（３０ｋｇ／ｃｍ２　）
空隙率：３０％
密度：６００ｋｇ／ｍ３　（０．６ｇ／ｍｌ）
（実施例２）
コンクリート配合（質量部）
ポルトランドセメント：１００部
ポリスチレン発泡体骨材（粒径１〜３ｍｍ）：１５
ゼオライト骨材（粒径１〜３ｍｍ）：５０
水：３２
減水剤：３
メチルセルロース：０．３
アクリル樹脂（水分散型）：０．５
ビニロン単繊維（径０．０５ｍｍ、長さ６ｍｍ）：０．２
成型条件
振動数：６０Ｈｚ
重力加速度：１５６．８ｍ／ｓ２　（１６Ｇ）
振幅：２．０ｍｍ
加圧力：１６．６６ｋＰａ（０．１７ｋｇ／ｃｍ２　）
型枠寸法：縦７５ｃｍ横５０ｃｍ厚さ（５ｃｍ）　（　）は圧縮率４０％で
締め固めた場合のブロックの厚み寸法を示す。
【００２５】
ブロックの物性
圧縮強度：３．９２ＭＰａ（４０ｋｇ／ｃｍ２　）
空隙率：４０％
密度：８００ｋｇ／ｍ３　（０．８ｇ／ｍｌ）
（実施例３）
コンクリート配合（質量部）
ポルトランドセメント：１００部
ポリスチレン発泡体骨材（粒径１〜３ｍｍ）：２２
硅砂（粒径１〜３ｍｍ）：２４
水：２１
減水剤：３
アクリル樹脂（水分散型）：１．５
ビニロン単繊維（径０．０５ｍｍ、長さ６ｍｍ）：０．１
成型条件
振動数：３０Ｈｚ
重力加速度：７８．４ｍ／ｓ２　（８Ｇ）
振幅：２．４ｍｍ
加圧力：２７．４４ｋＰａ（０．２８ｋｇ／ｃｍ２　）
型枠寸法：縦３０ｃｍ横３０ｃｍ厚さ（２．５ｃｍ）　（　）は圧縮率５０
％で締め固めた場合のブロックの厚み寸法を示す。
【００２６】
ブロックの物性
圧縮強度：２．９４ＭＰａ（３０ｋｇ／ｃｍ２　）
空隙率：２３％
密度：５００ｋｇ／ｍ３　（０．５ｇ／ｍｌ）
（実施例４）
コンクリート配合（質量部）
ポルトランドセメント：１００部
ポリウレタン発泡体骨材（粒径１〜３ｍｍ）：３５
ゼオライト骨材（粒径１〜３ｍｍ）：１０
水：３０
減水剤：１
メチルセルロース：０．１
アクリル樹脂（水分散型）：３
ビニロン単繊維（径０．０５ｍｍ、長さ６ｍｍ）：０．３
成型条件
振動数：６０Ｈｚ
重力加速度：１５６．８ｍ／ｓ２　（１６Ｇ）
振幅：２．０ｍｍ
加圧力：１６．６６ｋＰａ（０．１７ｋｇ／ｃｍ２　）
型枠寸法：縦７５ｃｍ横５０ｃｍ厚さ（５ｃｍ）　（　）は圧縮率３５％で
締め固めた場合のブロックの厚み寸法を示す。
【００２７】
ブロックの物性
圧縮強度：３．４３ＭＰａ（３０ｋｇ／ｃｍ２　）
空隙率：３６％
密度：８００ｋｇ／ｍ３　（０．８ｇ／ｍｌ）
（実施例５）
コンクリート配合（質量部）
ポルトランドセメント：１００部
ゼオライト骨材（粒径１〜３ｍｍ）：７０
パーライト骨材（粒径１〜３ｍｍ）：５０
水：４５
減水剤：１
メチルセルロース：０．２
成型条件
振動数：３０Ｈｚ
重力加速度：７８．４ｍ／ｓ２　（８Ｇ）
振幅：２．４ｍｍ
加圧力：２７．４４ｋＰａ（０．２８ｋｇ／ｃｍ２　）
型枠寸法：縦３０ｃｍ横３０ｃｍ厚さ（６ｃｍ）　（　）は圧縮率４０％で
締め固めた場合のブロックの厚み寸法を示す。
【００２８】
ブロックの物性
圧縮強度：４．９ＭＰａ（５０ｋｇ／ｃｍ２　）
空隙率：２８％
密度：８００ｋｇ／ｍ３　（０．８ｇ／ｍｌ）
上記各ブロックの物性が示すように、いずれの場合にも、ブロックが有する圧縮強度、空隙率、密度は極めて良好であり、本発明の軽量気泡ブロックの製造方法は、軽量気泡ブロックの製造方法として優れたものであることがわかる。また、ブロックの内部検査においても、発泡体等の骨材に変形やつぶれがほとんど無く、また材料分離、骨材分離、骨材内の気泡へのセメント成分などの詰まりがほとんど無いことも確認された。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の軽量気泡ブロックの製造方法は、樹脂系発泡体かつ又は軽量で多孔質構造の無機材料を含む骨材と、セメントと水と混和材とを主成分として混練したポーラスな硬練りコンクリートを型枠に充填し、型枠に振動を加えてコンクリートを締め固めてブロックを成型し、ブロックを脱型した後に硬化させるから、製造に必要な型枠数を減らすことができ、大巾なコスト削減を図ることができると共に、発泡体等の骨材に変形やつぶれの発生がなく、また材料分離、骨材分離、骨材内の気泡へのセメント成分などの詰まりがほとんど生じない、高品質の気泡ブロックを製造することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る軽量気泡ブロックの製造方法の工程の前半を示す断面図であり、（ｂ）は、後半を示す断面図である。
【図２】従来の軽量気泡ブロックの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１　コンクリート
２　骨材
３　ブロック
５　型枠
６　底枠
７　側枠
８　上型
９　加振器
１０　発泡体
【図１】
2004058307.tif 000003
【図２】
2004058307.tif 000004