(57)【要約】【課題】セメント、木質繊維、水を含む木質セメント硬化体の強度を、簡易かつ早期に評価することが可能な木質セメント硬化体の強度評価方法を提供する。【解決手段】本発明の木質セメント硬化体の強度評価方法は、セメント、木質繊維、硬化促進剤、混和材及び水を含む混合物を、促進養生、例えば、湿潤養生、高温高圧養生、湿潤養生及び高温高圧養生のいずれかを施して木質セメント硬化体とし、この木質セメント硬化体の圧縮強度を測定することを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、木質繊維及び水を含む混合物を促進養生して木質セメント硬化体とし、この木質セメント硬化体の圧縮強度を測定することを特徴とする木質セメント硬化体の強度評価方法。
【請求項２】
前記混合物は、硬化促進剤および／または混和材を含むことを特徴とする請求項１記載の木質セメント硬化体の強度評価方法。
【請求項３】
前記促進養生は、湿潤養生、高温高圧養生、湿潤養生及び高温高圧養生のいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の木質セメント硬化体の強度評価方法。
【請求項４】
前記湿潤養生は、熱風養生または恒温恒湿養生であることを特徴とする請求項３記載の木質セメント硬化体の強度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質セメント硬化体の強度評価方法に関し、特に、簡易かつ早期に木質セメント硬化体の強度を測定することができ、さらに、セメントの品質への影響、木質繊維に起因するセメントの凝固遅延や硬化不良等の影響を総合的に評価可能な木質セメント硬化体の強度評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築物の外装材等の不燃化、難燃化を目的として、セメントと、木質繊維と水を練り混ぜた混合物を所定の形状に成形し、その後、養生硬化した木質セメント硬化体が開発され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
この木質セメント硬化体は、通常、工場の製造ラインで製造されるが、この製造ラインでは、木質セメント硬化体の曲げ強度を測定することにより、得られた木質セメント硬化体の品質評価が行われている。
【０００３】
木質セメント硬化体の曲げ強度を測定する方法としては、工場の製造ラインで製造された外装材等の木質セメント硬化体から試験片を切り出し、その曲げ強度を測定する方法、工場の製造ラインでセメント、木質繊維及び水等を練り混ぜて混合物とし、この混合物を簡易な成形機を用いて所定の形状に成形して試験片を作成し、その曲げ強度を測定する方法等が知られている。
また、上記の混合物の発熱特性をコンダクションカロリーメーターを用いて測定し、この発熱特性から木質セメント硬化体の強度を推定する方法も知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３０９４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の木質セメント硬化体の曲げ強度の測定方法には、以下に挙げるような様々な問題点があった。
切り出した試験片を用いる方法では、練り混ぜた混合物から木質セメント硬化体を作製し、その曲げ強度を測定する、という一連の作業に１日以上要するために、評価が判明するまで長時間を要し、木質セメント硬化体の強度特性を早期に評価することが難しいという問題点があった。
【０００６】
また、所定形状に成形した試験片を用いる方法では、試験片を作製することが難しく、熟練した技術が必要になるという問題点、及び練り混ぜた混合物から試験片を作製し、その曲げ強度を測定する、という一連の作業に時間がかかるために、評価が判明するまで長時間を要し、木質セメント硬化体の強度特性を早期に評価することが難しいという問題点があった。
また、コンダクションカロリーメーターを用いる方法では、試験結果が判明するまで数日を要するために、木質セメント硬化体の強度特性を早期に評価することが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、少なくとも、セメント、木質繊維、水を含む木質セメント硬化体の強度を、簡易かつ早期に評価することが可能な木質セメント硬化体の強度評価方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、木質セメント硬化体の強度評価方法について鋭意研究した結果、セメントに木質繊維を混合した場合、木質繊維から抽出される有害成分により、セメント及び木質繊維を含む混合物の硬化性状に差が生じ、得られた木質セメント硬化体の曲げ強度、圧縮強度が共に変化することに注目し、木質セメント硬化体の強度評価を簡易かつ早期に行う方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の木質セメント硬化体の強度評価方法は、セメント、木質繊維及び水を含む混合物を促進養生して木質セメント硬化体とし、この木質セメント硬化体の圧縮強度を測定することを特徴とする。
【００１０】
この木質セメント硬化体の強度評価方法では、セメント、木質繊維及び水を含む混合物を促進養生することにより、木質繊維から抽出される有害成分がセメントに与える影響を短時間で発現することが可能になり、木質セメント硬化体の強度評価を簡易かつ早期に行うことが可能になる。これにより、セメントの品質への影響、木質繊維に起因するセメントの凝固遅延や硬化不良等の影響を総合的に評価することが可能となる。
【００１１】
前記混合物は、硬化促進剤および／または混和材を含むことが望ましい。
前記促進養生は、湿潤養生、高温高圧養生、湿潤養生及び高温高圧養生のいずれかであることが望ましい。
前記湿潤養生は、熱風養生または恒温恒湿養生であることが望ましい。
以上により、木質セメント硬化体の強度を、より簡易かつより早期に評価することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の木質セメント硬化体の強度評価方法の一実施の形態について説明する。
本実施形態の木質セメント硬化体の強度評価方法は、セメント、木質繊維及び水を含む混合物を促進養生して木質セメント硬化体とし、この木質セメント硬化体の圧縮強度を測定する方法である。
【００１３】
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸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、アルミナセメント、シリカセメント等、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定されているセメントであれば特に限定されない。
さらに、外装材の製造に使用されている日本工業規格（ＪＩＳ）以外の特殊セメントも適用可能である。
【００１４】
この混合物の水セメント比（セメントに対する水の重量比）は、８０重量％以上かつ３００重量％以下が好ましい。
その理由は、セメント／水比が８０重量％未満であると、混合物の性状が硬くなって流動性が悪くなり、得られた硬化体の均質性が低下するからであり、また、３００重量％を超えると、混合物の性状が軟らかくなり過ぎ（材料が分離する）、ブリーディング水が発生し、得られた硬化体の均質性が低下するからである。
【００１５】
木質繊維としては、木質パルプ、木片、木チップ、木粉、木毛等が好適に用いられる。
木質繊維の配合量は、セメント１００重量部に対して０．５重量部以上かつ１００重量部以下であることが好ましい。その理由は、木質繊維の配合量が１００重量部を超えると、混合物の性状が硬くなり、練り混ぜ時に均質になり難いからであり、また、０．５重量部未満であると、木質繊維の添加効果が得られないからである。
【００１６】
前記混合物は、必要に応じて、さらに硬化促進剤および／または混和材を含むものとしてもよい。
硬化促進剤としては、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、アクリル酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が好適に用いられる。
【００１７】
硬化促進剤の配合量は、セメント１００重量部に対して０．５重量部以上かつ８重量部以下であることが好ましい。その理由は、配合量が０．５重量部未満であると、硬化促進剤の添加効果が得られず、凝固が遅延するからであり、また、配合量が８重量部を超えると、得られた硬化体の圧縮強度の増加が飽和し、これ以上添加しても圧縮強度の増加が得られないからである。
【００１８】
混和材としては、高炉スラグ微粉末、石灰石粉、フライアッシュ、シリカフューム、石炭灰、珪石粉等が好適に用いられる。
混和材の配合量は、セメント１００重量部に対して５０重量部以上かつ３００重量部以下であることが好ましい。その理由は、配合量が５０重量部未満であると、混和材の添加効果が得られず、混合物の性状が安定しないからであり、また、配合量が３００重量部を超えると、混合物の性状が硬くなるからである。
【００１９】
次に、この木質セメント硬化体の強度評価方法の手順について説明する。
（１）上記の木質繊維を解繊した後、セメント、木質繊維及び水を混練し、必要に応じて、さらに硬化促進剤および／または混和材を混練し、セメント及び木質繊維を含む混合物を作製する。
【００２０】
「木質繊維の解繊」
木質繊維の解繊は、例えば、ジューサーミキサ等、攪拌能力があるミキサに所定量の木質繊維及び水を投入し、ミキサ解繊能力の最大値にて、木質繊維の解繊を実施する。解繊時間は２〜４分とする。この時間内であれば、木質繊維は十分解繊することができる。この様にして、解繊した木質繊維が水中に分散された分散液が得られる。
【００２１】
「混練」
上記の分散液に、セメント、必要に応じて硬化促進剤および／または混和材を投入する。投入後、例えば、ホバートミキサ、ハンドミキサ等、混練能力があるミキサを用いて混練する。混練時間は１〜４分とする。この時間内であれば、十分混練することができる。
【００２２】
（２）得られた混合物を所定の型枠に打設し、促進養生して供試体（木質セメント硬化体）とする。
「供試体成形方法」
日本工業規格「ＪＩＳ  Ａ１１３２」に準拠して行う。
コンクリート圧縮試験用ＪＩＳ型枠を使用する。供試体の寸法は、直径５、１０、１２．５、１５ｃｍの４種類のうちいずれを用いても良い。使用する型枠に２層に分けて混合物を投入する。各層を詰める際には、突き棒や内部振動機、振動台式振動機を使用する。成形した供試体上面を、ラップ等で覆い、次に挙げる促進養生を実施する。
【００２３】
「促進養生」
促進養生は、湿潤養生、高温高圧養生、湿潤養生及び高温高圧養生のいずれかを選択して実施する。
上記の湿潤養生は、熱風養生、恒温恒湿養生のいずれかである。
ここでは、湿潤養生および／または高温高圧養生を選択して実施する。
湿潤養生は、乾燥機を用いた熱風養生、または蒸気養生槽を用いた恒温恒湿養生とする。
高温高圧養生は、オートクレーブを用いたオートクレーブ養生とする。このオートクレーブ養生は、所定の温度及び圧力（大気圧以上の圧力）を保持し得る装置であれば機種等は問わない。
【００２４】
この促進養生の過程で、木質繊維から抽出される有害成分が混合物に浸出し、硬化体の圧縮強度の特性に影響を及ぼすという一連の過程が促進されるので、木質繊維から抽出される有害成分が硬化体に与える影響が短時間で発現されることになる。
したがって、供試体（木質セメント硬化体）の強度評価を簡易かつ早期に行うことが可能になる。
【００２５】
（３）湿潤養生および／または高温高圧養生が施された供試体に対して圧縮強度を測定する。
「圧縮強度の測定」
湿潤養生および／またはオートクレーブ養生を実施した供試体は、日本工業規格「ＪＩＳ  Ａ１１０８」、「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて、圧縮強度を測定する。
【００２６】
以上説明したように、セメント、木質繊維及び水、必要に応じて硬化促進剤および／または混和材を含む混合物を促進養生するので、木質繊維から抽出される有害成分が混合物に与える影響を短時間で発現させることができ、硬化体の強度評価を簡易かつ早期に行うことができる。
したがって、セメントの品質への影響、木質繊維に起因するセメントの凝固遅延や硬化不良等の影響を総合的に評価することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２８】
この実施例にて用いた材料は次の通りである。
セメント  ：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント（株）製）
木質繊維  ：段ボール、木毛（ヒノキ）、木粉
混和材    ：高炉スラグ微紛末、石炭灰
硬化促進剤：塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、蟻酸カルシウム
【００２９】
［水セメント比の影響］
木質繊維として段ボール（実施例１〜３）または木毛（ヒノキ）（実施例４、５）を、硬化促進剤として硫酸アルミニウム（実施例１〜３）または塩化マグネシウム（実施例４、５）を、それぞれ用い、セメントに対する水の割合（Ｗ／Ｃ：重量％）、セメントに対する混和材の割合（混和材／Ｃ：重量％）、セメントに対する硬化促進剤の割合（硬化促進剤／Ｃ：重量％）、セメントに対する木質繊維の割合（木質繊維／Ｃ：重量％）およびそれぞれの単位量（重量部）を表１に示すように設定し、これらセメント、木質繊維、混和材、硬化促進剤及び水を強制攪拌できるミキサで練り混ぜ、実施例１〜５の混合物を作製した。
【００３０】
【表１】
2005024339.tif 000002
【００３１】
次いで、これらの混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例１〜５に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施した。
実施例１〜３：温度：８５℃、養生時間：５時間、養生槽：蒸気養生槽
実施例４、５：温度：７０℃、養生時間：６時間、養生槽：蒸気養生槽
【００３２】
（オートクレーブ養生）
実施例４、５に対して、湿潤養生後に、次の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
昇温速度    ：５６℃／時間（２０→１６０℃）
最高保持温度：１６０℃
保持時間    ：７時間
降温速度    ：５６℃／時間（１６０→２０℃）
【００３３】
得られた各供試体（実施例１〜５）それぞれに対して、日本工業規格「ＪＩＳＡ１１０８」、「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2005024339.tif 000003
【００３５】
これらの測定結果によれば、水セメント比が増加するほど、供試体の圧縮強度が低下することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、水セメント比の影響を有効に判定できることが分かった。
【００３６】
［混和材量の影響］
木質繊維として段ボール（実施例２、６、７）または木毛（ヒノキ）（実施例４、８、９）を、硬化促進剤として硫酸アルミニウム（実施例２、６、７）または塩化マグネシウム（実施例４、８、９）を、それぞれ用い、上記実施例１〜５と同様に、表３に示す配合にて、これらセメント、木質繊維、混和材、硬化促進剤及び水を強制攪拌できるミキサで練り混ぜ、実施例２、４、６〜９の混合物を作製した。
【００３７】
【表３】
2005024339.tif 000004
【００３８】
次いで、これらの混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例２、４、６〜９に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施した。
実施例２、６、７：温度：８５℃、養生時間：５時間、養生槽：蒸気養生槽
実施例４、８、９：温度：７０℃、養生時間：６時間、養生槽：蒸気養生槽
【００３９】
（オートクレーブ養生）
実施例４、８、９に対して、湿潤養生後に、上記実施例４、５と全く同様の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
得られた各供試体（実施例２、４、６〜９）それぞれに対して、実施例１〜５に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】
2005024339.tif 000005
【００４１】
これらの測定結果によれば、混和材の混和量が増加するほど、供試体の圧縮強度が増加することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、混和材の混和量の影響を有効に判定できることが分かった。
【００４２】
［硬化促進剤の影響］
木質繊維として段ボール（実施例２、１０、１１）または木毛（ヒノキ）（実施例４、１２〜１４）を、硬化促進剤として硫酸アルミニウム（実施例２、１０、１１）、塩化マグネシウム（実施例４、１２、１４）または蟻酸カルシウム（実施例１３）を、それぞれ用い、上記実施例１〜５と同様に、表５に示す配合にて、これらセメント、木質繊維、混和材、硬化促進剤及び水を強制攪拌できるミキサで練り混ぜ、実施例２、４、１０〜１４の混合物を作製した。
【００４３】
【表５】
2005024339.tif 000006
【００４４】
次いで、これらの混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例２、４、１０〜１４に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施した。
実施例２、１０、１１：温度：８５℃、養生時間：５時間、養生槽：蒸気養生槽
実施例４、１２〜１４：温度：７０℃、養生時間：６時間、養生槽：蒸気養生槽
【００４５】
（オートクレーブ養生）
実施例４、１２〜１４に対して、湿潤養生後に、上記実施例４、５と全く同様の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
得られた各供試体（実施例２、４、１０〜１４）それぞれに対して、実施例１〜５に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表６に示す。
【００４６】
【表６】
2005024339.tif 000007
【００４７】
これらの測定結果によれば、硬化促進剤の混和量が増加するほど、供試体の圧縮強度が増加することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、硬化促進剤の混和量の影響を有効に判定できることが分かった。
【００４８】
［木質繊維の影響（その１）］
木質繊維として段ボール（実施例２、１５、１６）または木毛（ヒノキ）（実施例４、１７、１８）を、硬化促進剤として硫酸アルミニウム（実施例２、１５、１６）または塩化マグネシウム（実施例４、１７、１８）を、それぞれ用い、上記実施例１〜５と同様に、表７に示す配合にて、これらセメント、木質繊維、混和材、硬化促進剤及び水を強制攪拌できるミキサで練り混ぜ、実施例２、４、１５〜１８の混合物を作製した。
【００４９】
【表７】
2005024339.tif 000008
【００５０】
次いで、これらの混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例２、４、１５〜１８に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施した。
実施例２、１５、１６：温度：８５℃、養生時間：５時間、養生槽：蒸気養生槽
実施例４、１７、１８：温度：７０℃、養生時間：６時間、養生槽：蒸気養生槽
【００５１】
（オートクレーブ養生）
実施例４、１７、１８に対して、湿潤養生後に、上記実施例４、５と全く同様の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
得られた各供試体（実施例２、４、１５〜１８）それぞれに対して、実施例１〜５に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表８に示す。
【００５２】
【表８】
2005024339.tif 000009
【００５３】
これらの測定結果によれば、木質繊維の混和量が増加するほど、供試体の圧縮強度が低下することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、木質繊維の混和量の影響を有効に判定できることが分かった。
【００５４】
［木質繊維の影響（その２）］
木質繊維として木毛（ヒノキ）（実施例１９、２１）または木粉（実施例２０、２２）を、硬化促進剤として塩化マグネシウム（実施例１９〜２２）を、それぞれ用い、上記実施例１〜５と同様に、表９に示す配合にて、これらセメント、木質繊維、混和材、硬化促進剤及び水を強制攪拌できるミキサで練り混ぜ、実施例１９〜２２の混合物を作製した。
【００５５】
【表９】
2005024339.tif 000010
【００５６】
次いで、これらの混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例１９〜２２に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施した。
温度：７０℃、養生時間：６時間、養生槽：蒸気養生槽
（オートクレーブ養生）
実施例１９〜２２に対して、湿潤養生後に、上記実施例４、５と全く同様の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
得られた各供試体（実施例２、４、１５〜１８）それぞれに対して、実施例１〜５に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表１０に示す。
【００５７】
【表１０】
2005024339.tif 000011
【００５８】
これらの測定結果によれば、水セメント比が増加するほど、供試体の圧縮強度が低下することが判明した。したがって、水セメント比の影響を有効に判定できることが分かった。
また、木質繊維が変わることで、供試体の圧縮強度が変化することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、木質繊維の種類による影響を有効に判定できることが分かった。
【００５９】
［養生方法の影響］
表９に示す実施例１９〜２２の混合物各々を型枠に打設し、下記の養生条件にて促進養生を実施した。
（湿潤養生）
実施例１９〜２２に対して、次の養生条件にて湿潤養生を実施し、実施例２３〜２６とした。
温度：２０℃、養生時間：２４時間
（オートクレーブ養生）
実施例２３〜２６に対して、上記実施例４、５と全く同様の養生条件にてオートクレーブ養生を実施した。
得られた各供試体（実施例２３〜２６）それぞれに対して、実施例１〜５に準じて、圧縮強度を測定した。測定結果を表１１に示す。
【００６０】
【表１１】
2005024339.tif 000012
【００６１】
これらの測定結果によれば、養生方法を変えることで、供試体の圧縮強度が変化することが判明した。したがって、本実施形態の強度評価方法で、養生方法による影響を有効に判定できることが分かった。
【００６２】
以上により、促進養生による木質セメント硬化体の強度評価方法を実施した結果、水セメント比、木質繊維それぞれの増加に応じて木質セメント硬化体の圧縮強度が低下し、また、混和材、硬化促進剤それぞれの増加に応じて木質セメント硬化体の圧縮強度が増加することが判明した。
したがって、これらの材料が混合された供試体の促進養生による木質セメント硬化体の圧縮強度を測定すれば、簡易かつ早期に木質セメント硬化体からなる外装材の曲げ強度の早期評価を行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の木質セメント硬化体の強度評価方法によれば、セメント、木質繊維及び水を含む混合物を促進養生して木質セメント硬化体とし、この木質セメント硬化体の圧縮強度を測定するので、木質繊維から抽出される有害成分がセメントに与える影響を短時間で発現することができ、木質セメント硬化体の強度評価を簡易かつ早期に行うことができる。したがって、セメントの品質への影響、木質繊維に起因するセメントの凝固遅延や硬化不良等の影響を総合的に評価することができる。