(57)【要約】【課題】高い生産性を維持しつつ、曲げ強度および靱性を改良することのできる押出成形体の製造方法、そして土木構造物用部材として使用する押出成形体を提供すること。【解決手段】セメント、ポゾラン質微粉末、骨材、石英粉末、針状粒子、さらにポリプロピレン繊維、水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤、および水を含むモルタル混練物を真空下で押出成形後、オ−トクレ−ブ養生してなる押出成形体の製造方法において、ポリプロピレン繊維として特定寸法のもの、及び、水溶性セルロ−スエ−テルとして２質量％水溶液に調製したときの粘度が１０〜１００Ｐａ・ｓ（２０℃）を示すものを使用し、かつ、該水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤、水の配合量がセメント１００質量部に対し０．１５〜１．５質量部、０．３〜０．７質量部および２０〜３０質量部、ならびにポリプロピレン繊維の配合量がモルタル体積の３〜５体積％であること。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、ポゾラン質微粉末、最大粒径２ｍｍ以下の骨材、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の針状粒子および／または薄片状粒子、ポリプロピレン繊維、水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤、および水を含むモルタル混練物を真空下で押出成形後、オ−トクレ−ブ養生してなる押出成形体の製造方法において、
１）ポリプロピレン繊維として長さ１０〜２０ｍｍ、直径０．０５〜０．１５ｍｍのもの、および、水溶性セルロ−スエ−テルとして２質量％水溶液に調製したときの粘度が１０〜１００Ｐａ・ｓ（２０℃）を示すものを使用し、か
つ、
２）水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤および水の配合量がセメント１００質量部に対しそれぞれ０．１５〜１．５質量部、０．３〜０．７質量部（固形分換算）および２０〜３０質量部、ならびにポリプロピレン繊維の配合量がモ
ルタル体積の３〜５体積％である
ことを特徴とする押出成形体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法によって製造されたものが土木構造物用部材として用いられることを特徴とする押出成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成形体およびその製造方法に関し、特に、押出成形体の曲げ強度、靱性などの特性を改良することのできる押出成形体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
押出成形体としては、セメント、骨材、ポゾラン質微粉末ほか各種の粉粒子、ビニロン繊維、減水剤、水などを混練し、真空押出成形し、養生して製造されたものが知られている。該成形体は強度、靱性などが比較的高いという特性を有している。
しかしながら、原料としてビニロン繊維を用いるため、耐熱性の関係から養生方法を蒸気養生に頼らねばならず、製造時間がかかり生産性が低かった。
【０００３】
そこで、ビニロン繊維を用いずポリプロピレン繊維を配合して、オ−トクレ−ブ養生する方法が考えられた。
一例を挙げる。セメント、骨材（例：珪石粉）、補強繊維（石綿、パルプ繊維など）、増粘剤（例：メチルセルロ−ス）などのセメント組成物に長さ３〜１２ｍｍ，厚み０．０１〜０．０２ｍｍ，幅０．０５〜０．３ｍｍの断面が扁平状のポリプロピレン繊維１〜３重量％を配合し混練し、押出成形し、オ−トクレ−ブ養生するセメント板（用途例：瓦）の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６７７０９号公報（請求項１〜３、［０００８］［００１０］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来法による押出成形体は、一般建築用部材として使用することができるが、土木構造物用部材、例えば、道路構造物用部材、鉄道構造物用部材、下水構造物用部材、簡易スラブなどのような極めて高い靱性を要求される部材には、利用できないという欠点を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来法の欠点を考慮し、押出成形体を土木用部材として使用できるようにするために、素材について種々検討を加えたものであって、その目的は、
高い生産性を維持しつつ、
・曲げ強度および靱性を改良すること
のできる押出成形体の製造方法、そして
・土木構造物用部材として使用する押出成形体
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、概略、ポリプロピレン繊維の寸法、水溶性セルロ−スエ−テルの特性、使用原料およびその配合量などを特定したことを特徴とし、これによって前記目的を達成し、土木構造物にも使用することのできる押出成形体の製造方法を確立したものである。
【０００８】
すなわち、本発明（押出成形体の製造方法）は、
「・セメント、
・ポゾラン質微粉末、
・最大粒径２ｍｍ以下の骨材、
・平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、
・平均粒度１ｍｍ以下の針状粒子および／または薄片状粒子、
・ポリプロピレン繊維、
・水溶性セルロ−スエ−テル、
・減水剤、および
・水、
を含むモルタル混練物を真空下で押出成形後、オ−トクレ−ブ養生してなる押出成形体の製造方法において、
１）・ポリプロピレン繊維として長さ１０〜２０ｍｍ、直径０．０５〜０．１５ｍ
ｍのもの、および、
・水溶性セルロ−スエ−テルとして２質量％水溶液に調製したときの粘度が１
０〜１００Ｐａ・ｓ（２０℃）を示すもの
を使用し、かつ、
２）・水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤および水の配合量がセメント１００質量部に対しそれぞれ０．１５〜１．５質量部、０．３〜０．７質量部（固形分換算）および２０〜３０質量部、ならびに
・ポリプロピレン繊維の配合量がモルタル体積の３〜５体積％であること」
（請求項１）、
を要旨とし、また、
・上記製造方法によって製造されたものが土木構造物用部材として用いられるこ
と（請求項２）
を特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で製造される押出成形体は、道路構造物用部材、鉄道構造物用部材、海洋構造物用部材、地中構造物用部材、下水構造物用部材、土木構造物用埋設型枠および簡易スラブとして使用される。
【００１０】
次に、モルタル混練物の製造に使用する原料について説明する。
セメントは、その品種を限定しない。普通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のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、その他ポリマ−セメント、カラ−セメント、エコセメントなど、いずれも使用できる。
特に、前記目的のほか、工期上、早期強度の発現が必要な場合には早強ポルトランドセメント、長期強度の発現が求められる場合には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を使用するのが好ましい。
【００１１】
ポゾラン質微粉末は、配合することによってマイクロフィラ−効果、およびセメント分散効果が生じ、押出成形体を緻密化し強度を向上させるなどの作用がある。
そのような作用効果を有するポゾラン質微粉末としては、シリカフュ−ム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカなどが挙げられる。
細かさは、特に限定しないが細かい方が好ましい。中でも、シリカフュ−ムおよびシリカダストは、それ自体が平均粒径１．０μｍ以下であり、粉砕処理を要さずそのまま使用できるのでコスト上からも好ましい。
配合量は、モルタルの混練性、押出成形性、強度の点から、セメント１００質量部に対し５〜５０質量部が好ましく、特に、１５〜３５質量部より好ましい。
【００１２】
骨材は、慣用の川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂またはこれらの混合物を使用する。
骨材は、最大粒径２ｍｍ以下のものを使用する。２ｍｍを超えると、強度が低下するので好ましくない。好ましい最大粒径は、強度発現性の観点から１．５ｍｍ以下、より好ましくは１．２ｍｍ以下である。
配合量は、原料配合物の混練性、押出成形性など、硬化後にあっては強度、クラックに対する抵抗性などの観点からセメント１００質量部に対し５０〜２５０質量部が好ましく、８０〜１８０質量部がより好ましい。
【００１３】
石英粉末には、石英、非晶質石英などの粉末、オパ−ル質・クリストバライト質などのシリカ含有粉末が挙げられる。
細かさは、平均粒径が３〜２０μｍの範囲のものでなければならない。その範囲外では、強度が低下するので好ましくない。４〜１０μｍのものが強度の点から好ましい。
配合量は、原料配合物の混練性、混練物の押出成形性、硬化後の強度などの観点から、セメント１００質量部に対し１〜５０質量部が好ましく、５〜４０質量部がより好ましい。
【００１４】
次に、針状粒子および薄片状粒子について説明する。
針状粒子としては、ウォラストナイト、ボ−キサイト、ムライトなどが挙げられる。
薄片状粒子としては、マイカフレ−ク、タルクフレ−ク、バ−ミキュライトフレ−ク、アルミナフレ−クなどが挙げられる。
それら粒子は、単独配合しても、または併用しても良い。
針状粒子、薄片状粒子とも、平均粒度（注）１ｍｍ以下のものを配合する。１ｍｍを超える場合には、押出成形体の強度、靱性が低下するので好ましくない（なお、針状粒子は、靱性を高めるために、長さ／直径比が３以上のものが好ましい）。
配合量（併用の場合は、合計配合量）は、原料配合物の混練性、混練物の押出成形性、硬化後の強度、靱性などの点から、セメント１００質量部に対し１〜３５質量部が好ましく、２〜２５質量部がより好ましい。
（注）この明細書において、「平均粒度」とは、針状粒子および薄片状粒子の
最大寸法（針状粒子の場合、長さ寸法となる）をいう。
【００１５】
ポリプロピレン繊維は、他の有機繊維に比して耐熱性が高く、オ−トクレ−ブ養生が可能である。
該繊維は、長さが１０〜２０ｍｍ、直径が０．０５〜０．１５ｍｍのものを配合することが重要である。
長さが１０ｍｍ未満では靱性が低下し、２０ｍｍを超えると原料配合物の混練性、混練物の押出成形性が低下するので、いずれも好ましくない。直径が０．０５ｍｍ未満では靱性が低下し、一方、０．１５ｍｍを超えると押出成形性が低下するので、両方とも好ましくない。
ポリプロピレン繊維の配合量は、モルタル体積の３〜５体積％である。３体積％未満の場合、強度、靱性などが低下するので好ましくなく、また、５体積％を超える場合、押出成形性が低下するので、やはり好ましくない。
【００１６】
水溶性セルロ−スエ−テルは、モルタル混練物の増粘剤として配合するものであるが、具体的には、ヒドロキシプロピルメチルセルロ−ス（ＨＰＭＣ）などが挙げられる。
水溶性セルロ−スエ−テルとしては、その２質量％水溶液の粘度が１０〜１００Ｐａ・ｓ（２０℃）を示すものを配合に用いることが重要である。
調製された２質量％水溶液が上記粘度範囲外を示す水溶性セルロ−スエ−テルを配合した場合、原料配合物の混練性、混練物の押出成形性などが極端に低下するので好ましくない。なお、好ましい水溶性セルロ−スエ−テルは、ヒドロキシプロピルメチルセルロ−ス（ＨＰＭＣ）である。
【００１７】
水溶性セルロ−スエ−テルの配合量は、セメント１００質量部に対し０．１５〜１．５質量部である。
配合量が０．１５質量部未満では押出成形が困難となり、逆に１．５質量部を超えると混練物の粘性が上昇し混練性、押出成形性が低下するので、いずれも好ましくない。
【００１８】
減水剤には、リグニンスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、アルキルアリルスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、オキシカルボン酸系などの各種減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤を含む）が挙げられる。
配合量は、セメント１００質量部に対して０．３〜０．７質量部（固形分換算）である。配合量が０．３質量部（固形分換算）未満の場合、原料配合物の混練性、混練物の押出成形性が低下し、また、０．７質量部（固形分換算）を超える場合、強度が低下するので、いずれの場合も好ましくない。
なお、減水剤は、液状、粉末状いずれも使用できる。
【００１９】
水の配合量は、セメント１００質量部に対し２０〜３０質量部である。２０質量部未満では原料配合物の混練性、混練物の押出成形性が困難になり、３０質量部を超えると強度が低下するので、いずれも好ましくない。
【００２０】
次に、押出成形体の製造方法について説明する。
前述した各原料を適宜選択し、配合し混練してモルタル混練物を製造する。
混練方法は、特に限定するものではないが、次のような方法がある。
１）配合する全原料をポリプロピレン繊維、水溶性セルロ−スエ−テル、減水剤および水のグル−プと、それらを除く他の原料のグル−プとに２分し、後者をミキサに投入して混合したもの（プレミックス）に前者のグル−プの各原料を投入し、引き続き混練する方法、
２）原料（水を除く）をミキサに投入して混合したのち、水を投入して引き続き混練する方法（ただし、減水剤は、粉末状のものを使用する）、
３）各原料を個別にミキサに順次投入し混練する方法、
などが挙げられる。
【００２１】
上記混練には、コンクリ−ト混練用のミキサが使用できる。例えば、アイリッヒミキサ、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサなどである。
混練は、せん断力の大きいアイリッヒミキサが好ましい。原料配合物をアイリッヒミキサ、次いでニ−ダ−ロ−ラで混練した場合、押出成形を効率的に行なうことができ、最も好ましいモルタル混練物が得られる。
【００２２】
モルタル混練物は、真空下（１〜６０ｍｍＨｇ）で押出成形する。
押出成形機には、例えば、一軸または二軸の連続式真空押出機などが用いられる。
【００２３】
成形された生の押出成形体は、前養生した後、オ−トクレ−ブ養生する。
オ−トクレ−ブ養生の実施は、養生時間を短縮し、生産性の向上を図ることができる。その養生温度は、１０５〜１５０℃、好ましくは１１０〜１３０℃であり、養生時間は、３〜８時間である。
なお、前養生の方法には、例えば、生の押出成形体を温度５〜１００℃、相対湿度５０〜１００％の条件下で養生する方法、５０〜１００℃で蒸気養生する方法などが挙げられる。
【００２４】
以上のようにして製造された押出成形体は、２０ＭＰａ以上の曲げひび割れ強度を具備し、靱性も著しく優れている。
そのために、本発明による押出成形体は、前掲した土木構造物部材に使用することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
使用した原料は、次のとおりです。
１）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
２）ポゾラン質微粉末：シリカフュ−ム（平均粒径０，２５μｍ）
３）骨材：珪砂５号（最大粒径２．０ｍｍ）
４）石英粉末：平均粒径７μｍ
５）針状粒子：ウォラストナイト（平均粒度；０．３ｍｍ、長さ／直径比＝４）６）ポリプロピレン繊維：
繊維Ａ；長さ１２ｍｍ、直径０．１ｍｍ、
繊維Ｂ；長さ１８ｍｍ、直径０．１ｍｍ、
繊維Ｃ；長さ１２ｍｍ、直径０．２ｍｍ、
繊維Ｄ；長さ１２ｍｍ、直径０．０４３ｍｍ、
７）水溶性セルロ−スエ−テル：ヒドロキシプロピルメチルセルロ−ス（ＨＰＭＣ）、２０℃における２質量％水溶液の粘度；５０Ｐａ・ｓ
８）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
９）水：水道水
【００２６】
（実施例１〜２、比較例１〜１０）
上記原料を用いてモルタル混練物を製造した。
すなわち、セメント；１００質量部、ポゾラン質微粉末；３２、５質量部、骨材；１２０質量部、石英粉末；３０質量部、針状粒子；２４質量部および表１に示す配合量のポリプロピレン繊維および水溶性セルロ−スエ−テルをアイリッヒミキサに一括投入し空練りしたものに、同表に示す配合量（質量部）の減水剤（固形分換算）および水を投入し混練し、引き続きニ−ダ−ロ−ラで混練してモルタル混練物を得た。
そして、該混練物を真空押出成形機（三上社製）を用いて、４５０×３０００×２５ｍｍの大きさに成形した。
次いで、３０℃、相対湿度８０％の条件下、４０時間前養生を行なったのち、１２０℃でオ−トクレ−ブ養生を６時間行ない、押出成形体（道路構造物用部材）を製造した。
なお、表１において、ポリプロピレン繊維の配合量のみは、全モルタル容積に対する「容積％」で表示した。
【００２７】
【表１】
2004131342.tif 000002
【００２８】
一方、モルタル混練物および押出成形体について、以下の測定を行なった。
１）モルタル混練物：押出成形性の観察をし、良好な場合を「◯」、やや良好な場合を「△」、混練が困難な場合を「×」とし、３段階で評価した。
２）押出成形体：押出成形体を４５０×２５×１５００ｍｍに切断して供試体を作製し、支点間距離；１２００ｍｍの３等分点曲げ載荷試験により、曲げひび割れ強度および曲げたわみ４０ｍｍ時の曲げ強度を測定し、両者から残存曲げ耐力比（注）を算出した。
上記の結果を表１に併記した。
（注）「曲げ靱性」ともいう。計算式は、次のとおりである。
残存曲げ耐力比（％）＝［（曲げたわみ４０ｍｍ時の曲げ強度）／（曲げひび割れ強度）］×１００
【００２９】
表１、実施例１、２の測定結果から、ポリプロピレン繊維および水溶性セルロ−スエ−テルならびに配合割合をそれぞれ特定範囲に限定することにより、モルタル混練物の押出成形性および押出成形体の残存曲げ耐力比（曲げ靱性）が改良されることが確認された。
その結果、押出成形体を土木構造物用部材に使用できることが判明した。
一方、比較例１〜１０から、上記特定範囲から外れて製造された場合、押出成形性および／または残存曲げ耐力比が好ましくないことが認められた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、オ−トクレ−ブ養生を行なってセメント押出成形体を製造するにあたり、原料の一部であるポリプロピレン繊維、水溶性セルロ−スエ−テルを限定し、かつ、使用原料およびその配合量を特定したことを特徴とし、これにより、高い生産性を維持しつつ、曲げ強度および靱性が改良されるという特性改良効果を奏した結果、該押出成形体が土木構造物用部材として使用できる、という用途拡大効果も生じた。
すなわち、本発明にしたがって製造された押出成形体は、道路構造物用部材、鉄道構造物用部材、海洋構造物用部材、地中構造物用部材、下水構造物用部材、土木構造物用埋設型枠および簡易スラブに使用できることとなった。