(57)【要約】【課題】強度等の諸物性に優れる軽量気泡コンクリートパネルを提供する。【解決手段】ポルトランドセメントおよび生石灰からなる石灰質原料と、珪酸質原料と、石膏とを、ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．６〜０．８、かつ、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）の原子比が５％以下となるように配合して混合原料を得て、該混合原料に、水、発泡剤および界面活性剤を添加してスラリーとした後、該スラリーを、予め補強材料を配置した型枠に鋳込み、発泡硬化処理を行い、水蒸気養生処理を施すことにより、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％である軽量気泡コンクリートパネルを製造する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％であり、圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする軽量気泡コンクリート。
【請求項２】
請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの内部に、鉄筋または金網からなる補強材を備えることを特徴とする軽量気泡コンクリートパネル。
【請求項３】
ポルトランドセメントおよび生石灰からなる石灰質原料と、珪酸質原料と、石膏とを、ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．６〜０．８、かつ、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）の原子比が５％以下となるように配合して混合原料を得て、該混合原料に、水、発泡剤および界面活性剤を添加してスラリーとした後、該スラリーを予め補強材料を配置した型枠に鋳込み、発泡硬化処理を行い、水蒸気養生処理を施すことにより、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％である軽量気泡コンクリートパネルを製造する方法。
【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（ＡＬＣ）に関し、特に、建築物の壁や屋根、床などに使用され、強度等の諸物性に優れるＡＬＣパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＣの製造では、珪石や珪砂などの珪酸質原料、ポルトランドセメントや生石灰などの石灰質原料、および石膏や繰り返し原料などの副原料を、水と混合攪拌し、得られた原料スラリーに、発泡剤としてアルミニウム粉末を加え、さらに界面活性剤を加えて、補強鉄筋を配置した型枠内に流し込んで発泡させる。さらに、所定時間を経てケーキ状半硬化体となった後、ピアノ線で所定寸法に切断し、オートクレーブで高温高圧の水蒸気養生を行い、切削加工を経て、ＡＬＣパネルを得ている。
【０００３】
ＡＬＣパネルは、水蒸気養生において生成したトバモライトと、水蒸気養生において未反応であるために残存する珪石や珪砂とが、主要構成鉱物であり、このような不燃材にて構成されていることや、絶乾かさ比重が０．５程度であること等から、軽量であり、耐火性、断熱性および施工性に優れた建築材料として、広く使用されている。
【０００４】
しかし、近年、新しい工法の開発のためや、耐用年数の増加といった様々なニーズに応えるため、ＡＬＣパネルの性能向上がさらに求められている。
【０００５】
ＡＬＣパネルの強度については、前述の水蒸気養生の過程において、珪石や珪砂などの珪酸質原料と、ポルトランドセメントや生石灰などの石灰質原料とから、珪酸カルシウム水和物のトバモライトを生成させることにより、発現させている。このような水蒸気養生のためのオートクレーブにおいては、珪石の溶解が反応を律速することと、それにより、珪石に関する粒度、単結晶サイズ、純度、および不純物の種類と含有量などが、ＡＬＣパネルの物性値に大きな影響を有することが、広く知られている。
【０００６】
ＡＬＣパネルの製造方法に関して、例えば、特開昭５９−１２８２５４号公報には、珪石の粒度を重量平均径で１５μｍ以下とすることにより、対凍結性が改善できることが記載されている。また、特開平４−１９７６０５号公報には、比表面積で２、０００ｃｍ2／ｇ〜２、５００ｃｍ2／ｇと６、０００ｃｍ2／ｇ〜１２、０００ｃｍ2／ｇにピークを有する珪砂を使用することにより、ＡＬＣパネルの収縮の低減が得られることが記載されている。さらに、特開２００１−０１９５７１号公報には、平均石英結晶粒径が１０μｍ未満の珪石と１０μｍ〜５００μｍの珪石を混合して、平均石英結晶粒径を１５μｍ〜３００μｍにするとともに、１０μｍ未満の珪石の混合割合を６０質量％以下にして、得られた混合珪石を使用することにより、ＡＬＣパネルの寸法安定性および曲げ強度が改善できることが記載されている。しかしながら、珪石や珪砂などの珪酸質原料の仕様を詳細に限定することは、珪酸質原料の選択に対する自由度を下げることになる。
【０００７】
さらに、繊維補強コンクリートの実用化に伴い、ロックウールや樹脂などの繊維状物質にて補強したＡＬＣパネルが考案されており、例えば、特許第３４３３０８１号公報に示されるように、パラアミド短繊維を原料スラリーに混合して、分散させる方法が知られている。しかしながら、ケーキ状半硬化体の状態においてピアノ線で所定寸法に切断する際に、ピアノ線にこれらの繊維が付着して、得られるＡＬＣパネルの切断面の外観品質を悪化させるという問題を有するため、現実的な方法とはいえなかった。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−１２８２５４号公報
【０００９】
【特許文献２】特開平４−１９７６０５号公報
【００１０】
【特許文献３】特開２００１−０１９５７１号公報
【００１１】
【特許文献４】特許第３４３３０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、圧縮強度等の諸物性に優れ、特に、従来よりも耐久性において優れているＡＬＣパネルおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の軽量気泡コンクリートは、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％であり、圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上である。
【００１４】
本発明の軽量気泡コンクリートパネルは、前記軽量気泡コンクリートの内部に、鉄筋または金網からなる補強材を備える。
【００１５】
本発明の軽量気泡コンクリートパネルの製造方法では、ポルトランドセメントおよび生石灰からなる石灰質原料と、珪酸質原料と、石膏とを、ＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比が０．６〜０．８、かつ、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）の原子比が５％以下となるように配合して、混合原料を得て、該混合原料に、水、発泡剤および界面活性剤を添加してスラリーとした後、該スラリーを予め補強材料を配置した型枠に鋳込み、発泡硬化処理を行い、水蒸気養生処理を施すことにより、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％である軽量気泡コンクリートパネルを製造する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、圧縮強度等の諸物性に優れるＡＬＣパネルを得ることができる。従って、近年、開発されている特殊な工法に十分に対応することができ、建築物へ、ＡＬＣパネルのフレキシブルな使用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者は、ＡＬＣパネルの強度等の諸物性の向上に関して、種々、検討した結果、オートクレーブによる高温高圧の水蒸気養生の過程において、珪石や珪砂などの珪酸質原料と、ポルトランドセメントや生石灰などの石灰質原料とから得られるトバモライトおよびゾノトライトを共存させたＡＬＣパネルは、諸物性のうち圧縮強度に優れることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本発明の軽量気泡コンクリートは、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％であり、圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上である。従って、十分な割合のトバモライトと、ゾノトライトが共存する。
【００１９】
ゾノトライト生成率は、特許第２７５７８７８号公報を参照して得られる。具体的には、イニシャル質量：Ｍ（ｍｇ）のサンプルについて、示差熱質量分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用いて２０℃／分の昇温速度で１０００℃までの熱質量減少曲線から、室温から１０００℃までの熱質量減少量：Ａ（ｍｇ）、および７５０℃から８５０℃までの熱質量減少量：Ｂ（ｍｇ）を求めることにより、ゾノトライト生成率（％）は、以下の式で計算することができる。
【００２０】
ゾノトライト生成率（％）
＝｛Ｂ／（Ｍ−Ａ）｝／｛１８／（７１４−１８）｝×１００
【００２１】
圧縮強度は、ＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に記載の圧縮強度試験により得られる。
【００２２】
トバモライトを主要構成鉱物とするＡＬＣパネルにおいて、ゾノトライトを共存させることで、ＡＬＣパネルの圧縮強度が向上する原因は定かではない。しかし、未反応として残留する珪石や珪砂などの骨材効果と、板状結晶のトバモライトと針状結晶のゾノトライトが緻密に凝集した構造的な効果とが、複合して作用し、ＡＬＣパネルの圧縮強度を向上させるものと考えられる。
【００２３】
トバモライトおよびゾノトライトを共存させるための製造条件として、原料のＣａＯ成分とＳｉＯ2成分から求められるＣａＯ／ＳｉＯ2モル比を０．６〜０．８とする。本来、トバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2・５Ｈ2Ｏ）およびゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）の理論組成を考慮すると、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比は０．８〜１．０となる。しかし、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比の増加は、珪石や珪砂のＳｉＯ2が減少することと等しく、水蒸気養生中におけるこれらの溶解速度を考慮すると、トバモライトの生成が不十分になることが考えられるので、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比を小さくし、さらに、珪石や珪砂などが未反応として残留することによる骨材効果も減少することから、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比を０．８以下とした。また、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．６未満である場合は、水蒸気養生の温度を高くしたり、養生時間を延長することで、ゾノトライトの生成が可能ではあるが、コスト面から判断して工業的に得策ではないので、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比を０．６以上とした。
【００２４】
さらに、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）の原子比を５％以下となるように配合する。５％を超えると、トバモライトの結晶構造が安定化するため、ゾノトライト成分の生成が難しくなる。トバモライトの結晶構造の安定化の原因については、トバモライトの層状シリカチェーン構造の層間にＡｌが置換固溶したためと考えられる。
【００２５】
以上のように配合された混合原料に、水、発泡剤および界面活性剤を添加してスラリーとした後、該スラリーを予め補強材料を配置した型枠に鋳込み、発泡硬化処理を行う。得られたケーキ状半硬化体は、ピアノ線で所定寸法に切断した後に、所定の条件にて水蒸気養生する。なお、発泡剤としては、一般に金属アルミニウム粉末が用いられる。
【００２６】
以上により、従来の繊維混入状態では問題視された切断面の外観品質を考慮する必要がなく、強度に優れたＡＬＣパネルを製造することができる。なお、水蒸気養生の条件としては、ゾノトライトを生成させるために、１９０〜２４０℃の温度範囲を選択できるが、設備コストを考慮して１９５℃にて６時間程度が好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明について、実施例に基づいて具体的に説明する。
【００２８】
（実施例１）
使用する原料の組成を、表１に示した。
【００２９】
表２に示した原料配合で混合を行い、該混合原料の全固体量を１００質量部として、７０質量部の水および界面活性剤を加えてスラリーとして、混合した後、発泡剤として０．０６５質量部の金属アルミニウム粉末を添加し、得られたスラリーを、予め鉄筋を配置した長さ７．２ｍ、幅１．５ｍ、高さ０．７ｍの型枠に鋳込んだ。
【００３０】
なお、金属アルミニウム粉末のＡｌがＡｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）に与える影響は、Ａｌ粉０．０６５質量部で０．２％程度と小さく、発泡成形体を得るためには必須のもので、かつ発泡体密度を一定に保つためにほぼ一定量を添加することから、原子比の計算からは無視することとした。
【００３１】
発泡硬化の後、厚さ１００ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、幅６００ｍｍのサイズにピアノ線で切断し、オートクレーブに挿入して、１９５℃の飽和水蒸気圧下で、６時間、養生して、ＡＬＣパネルを得た。
【００３２】
得られたＡＬＣパネルについて、以下の測定を行った。
【００３３】
（１）鉄筋を除いて採取したＡＬＣ部分を十分に粉砕した後、１０５℃で２時間、乾燥させ、絶乾状態とした。イニシャル質量：Ｍ（ｍｇ）のサンプルについて、示差熱質量分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用いて２０℃／分の昇温速度で１０００℃までの熱質量減少曲線から、室温から１０００℃までの熱質量減少量：Ａ（ｍｇ）、および７５０℃から８５０℃までの熱質量減少量：Ｂ（ｍｇ）を求めた。ゾノトライト生成率（％）は、以下の式で計算することができる（特許第２７５７８７８号公報参照）。
【００３４】
ゾノトライト生成率（％）
＝｛Ｂ／（Ｍ−Ａ）｝／｛１８／（７１４−１８）｝×１００
【００３５】
（２）鉄筋を除いて採取したＡＬＣ部分を、１００ｍｍ角のブロックに成形し、ＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に準じて、圧縮強度を測定した。
【００３６】
圧縮強度のＪＩＳＡ５４１６における規格値は、３．０Ｎ／ｍｍ2以上であるが、実際には、近年、開発されている特殊な工法に対応するため、４．５Ｎ／ｍｍ2以上が必要である。そのため、圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上を適（○）、４．５Ｎ／ｍｍ2未満、３．０Ｎ／ｍｍ2以上を不適（△）、３．０Ｎ／ｍｍ2未満を不可（×）と判定した。
【００３７】
得られたサンプルについて、得られた測定結果を、表２に示す。
【００３８】
（実施例２、３、比較例１〜４）
表２に示した原料配合で混合を行った以外は、実施例１と同様にして、ＡＬＣパネルを得た。
【００３９】
また、実施例１と同様の評価を行った。
【００４０】
得られた測定結果を、表２に示す。
【００４１】
【表１】
2007169133.tif 000002
【００４２】
【表２】
2007169133.tif 000003
【００４３】
実施例１〜３では、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．６〜０．８の範囲内であり、Ａｌ／（Ａｌ＋Ｓｉ）原子比が５％以下であり、ゾノトライト生成率が５質量％〜３５質量％である。圧縮強度は、いずれも４．５Ｎ／ｍｍ2以上の適の判定となった。
【００４４】
比較例１、２では、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．６を下回ることで、ゾノトライトの生成が充分に進行しないため、圧縮強度が実施例１〜３と比して低くなった。
【００４５】
比較例３では、ゾノトライト生成率が１４．１％であるが、珪石が少ないために、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が高くなり、十分な圧縮強度が得られなかった。
【００４６】
比較例４では、ゾノトライト生成が最も進行しているが、ＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が高くなり、著しく圧縮強度に劣る結果となった。