(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸質原料粉末と石灰質原料粉末とを主原料とし、発泡剤を使用するアフターフォーム法による軽量気泡コンクリートの製造方法において、上記石灰質原料粉末として生石灰重量：セメント重量＝１：０．１〜０．５とした生石灰及びセメントを用いると共に、発泡剤として水面被覆面積が４，５００ｃｍ2／ｇ以上のアルミニウム粉末を用い、高温高圧蒸気養生して絶乾かさ比重が０．４５以下の超軽量気泡コンクリートを製造することを特徴とする、軽量気泡コンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量気泡コンクリートの製造方法に関し、特に絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
近年、建築用材料等に使用されている軽量気泡コンクリートの吸音特性或いは断熱特性等を更に向上させるため、絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートの開発が進められている（特開平９−５２７７８、特開平９−１１０５５３号公報等）。
【０００３】
このような絶乾かさ比重の低い超軽量気泡コンクリートを製造するに際し、最も課題となる事柄は、成形時のスラリー中の気泡の合一化及びその浮力による脱泡の増大である。これは、目標とする成形体の絶乾かさ比重が低ければ低いほどそれだけ多くの気泡をスラリー中に存在させる必要があり、上記気泡の合一化及び脱泡の増大は顕著となり、得られた成形体に粗泡や脱泡による陥没が発生し、目標比重の確保が困難なものとなっていた。
【０００４】
ここで、軽量気泡コンクリートの製造方法には、発泡剤を用いる方法と起泡剤を用いる方法とがあり、前者をアフターフォーム法と言い、後者をプレフォーム法と言う。
【０００５】
プレフォーム法は、予め起泡剤を用いて発泡させた泡沫を、珪酸質原料粉末と石灰質原料粉末とを主原料とするスラリーに混合するものであるため、導入する気泡の形状や分布を制御し易く、成形体の比重のコントロールも容易であると言う利点を有しているものの、生産性が悪いと言う課題があった。
即ち、予め起泡剤を用いて発泡させた泡沫は熱に弱く、周囲の温度上昇により破泡することから、原料として水和発熱の激しい生石灰は多く使用することはできず、水和発熱の少ないセメントを多く使用することがなされている（例えば、特開平9-110553の〔発明の実施の形態〕の項参照）。そのため、スラリーの凝結はセメントの水和により主として成され、凝結に時間を要するため、型枠から脱型するには通常12〜24時間を必要とした（例えば、上記特開平9-110553の〔発明の実施の形態〕中には「30℃・24時間の予備養生後」と記載されている）。
そのため、プレフォーム法において生産性を上げるためには、多くの型枠と脱型までの広大な型枠の待機スペースを必要とし、設備費が高騰していた。
【０００６】
また、アフターフォーム法の中にも、製造する軽量気泡コンクリートの低比重化を狙った技術は存在する（例えば、特開平 9-52778）が、かかる技術は、連通孔を介して連続的に繋がる多数個の連続気孔がほぼ同一の方向を向いて配列している成形品を得る等のために石灰質原料粉末として主にセメントを使用している（特開平 9-52778の〔実施例〕の項参照）ため、上記と同様に生産性に課題があると共に、成形時の脱泡による陥没を防止するために増粘剤、例えば高価なメチルセルロースをスラリー中に添加することがなされている（特開平 9-52778の〔実施例〕の項参照）ため、製造コストの面においても課題があった。
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術が有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートを、経済的且つ生産性良く製造することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく試験・研究を重ねた結果、発泡剤を用いるアフターフォーム法において、石灰質原料粉末である生石灰とセメントとの割合を所定範囲のものとすると共に、発泡剤として所定以上の水面被覆面積のアルミニウム粉末を使用することにより、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートを経済的且つ生産性良く製造できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、珪酸質原料粉末と石灰質原料粉末とを主原料とし、発泡剤を使用するアフターフォーム法による軽量気泡コンクリートの製造方法において、上記石灰質原料粉末として生石灰重量：セメント重量＝１：０．１〜０．５とした生石灰及びセメントを用いると共に、発泡剤として水面被覆面積が４，５００ｃｍ2／ｇ以上のアルミニウム粉末を用い、高温高圧蒸気養生して絶乾かさ比重が０．４５以下の超軽量気泡コンクリートを製造することとした。
【００１０】
ここで、上記石灰質原料粉末として生石灰重量：セメント重量＝１：０．１〜０．５（以下、生石灰に対するセメントの重量比を１対０．１〜０．５と言う表現を使用する場合もある。）とした生石灰及びセメントを用いるとしたのは、水和反応の早い生石灰を石灰質原料粉末として多く使用することにより、スラリーの凝結を早め、スラリー中に存在する気泡を早い時期において安定化させ、気泡の合一化及び脱泡の増大を防止すると共に、生産性を向上させるためである。なお、好ましくは、上記生石灰に対するセメントの重量比は、生石灰の激しい水和発熱を考慮して下限は１対０．２とすることが好ましく、また、低い絶乾かさ比重の成形体を安定して得るためには上限を１対０．４とすることが好ましい。また、上記セメントとしては、各種ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント等の一般的なセメントを用いることができる。
【００１１】
生石灰に対するセメントの重量比が上記範囲を逸脱する場合、即ち生石灰に対するセメントの重量比が 0.1に満たないセメント量では、主原料のミキサー混合時に既に急激な生石灰の水和によりスラリー粘度が上昇し、ミキサーからのスラリーの放出が困難となるために好ましくない。また、逆に生石灰に対するセメントの重量比が 0.5を越えるセメント量では、絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートの製造が困難となると共に、原料スラリーの凝結が遅延し、生産性が悪化するために好ましくない。
【００１２】
また、発泡剤として水面被覆面積が4,500cm2/g以上のアルミニウム粉末を用いるとしたのは、原料スラリーに添加混合するアルミニウム粉末の水面被覆面積の相違が得られる成形体の絶乾かさ比重に影響を及ぼすことが判明し、水面被覆面積が4,500cm2/gに満たないアルミニウム粉末では、絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートの製造が困難であるためである。なお、好ましくは、上記アルミニウム粉末の水面被覆面積は、低い絶乾かさ比重の成形体を安定して得るためには6,000cm2/g以上のものとすることが好ましい。
【００１３】
ここで、上記アルミニウム粉末の使用量は、スラリー中の固形分１００重量部に対し、 0.1〜0.3 重量部程度混合すれば良い。
また、上記水面被覆面積とは、アルミニウム粉末を水面上に均一に拡散し、すきまのない状態にしたときの単位質量当たりのアルミニウム粉末が占める面積をいい、その測定はJIS K-5906に準じて行う。
【００１４】
なお、上記本発明において使用できる珪酸質原料粉末としては、従来と同様に石英、珪砂、フライアッシュ、スラグ、シリカフューム等のＳｉＯ2 含有化合物の１種又は２種以上を使用することができ、また、これらの珪酸質原料粉末と上記石灰質原料粉末との混合割合も、従来と同様に酸化カルシウム（Ｃａ０）／シリカ（ＳｉＯ2 ）の重量比にして 0.3〜0.8 程度とすれば良い。
【００１５】
上記した本発明によれば、アフターフォーム法により、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートを、経済的且つ生産性良く製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
先ず、石英、珪砂、フライアッシュ、スラグ、シリカフューム等のＳｉＯ2 含有化合物の１種又は２種以上よりなる珪酸質原料粉末と、生石灰に対するセメントの重量比を１対 0.1〜0.5 、好ましくは１対 0.2〜0.4 とした生石灰及びセメントよりなる石灰質原料粉末を水と混合し、酸化カルシウム（Ｃａ０）／シリカ（ＳｉＯ2 ）の重量比にして 0.3〜0.8 のスラリーを調整する。
【００１７】
次に、得られたスラリーに対し、水面被覆面積が4,500cm2/g以上、好ましくは6,000cm2/g以上のアルミニウム粉末をスラリー中の固形分１００重量部当たり0. 1〜0.3 重量部添加混合し、その混合物を型枠に打設して発泡・硬化させる。
【００１８】
続いて、 0.5〜2.0 時間後に脱型し、得られた半可塑物を切断、或いは切断することなくオートクレーブに入れ、温度 180℃程度、圧力10気圧程度の飽和水蒸気雰囲気下で 5〜8 時間養生すると、半可塑物はトバモライトで代表されるケイ酸カルシウム水和物に代わり、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートとなる。
【００１９】
【試験例】
以下、上記した本発明にかかる軽量気泡コンクリートの製造方法を見出した試験例につき説明する。
【００２０】
なお、以下の試験例においては、珪酸質原料粉末としてはブレーン比表面積が2,500cm2/gの宇久須珪石を使用し、生石灰は奥多摩工業株式会社製のブレーン比表面積が4,000cm2/gの生石灰、セメントは日本セメント株式会社製の普通ポルトランドセメント、発泡剤は大和金属粉株式会社製のアルミニウム粉末を各々使用した。また、上記珪酸質原料粉末と石灰質原料粉末の混合割合は、酸化カルシウム（Ｃａ０）／シリカ（ＳｉＯ2 ）の重量比にして 0.4〜0.7 で行い、水及び上記発泡剤は、原料粉末１００重量部に対し、水60〜70重量部、発泡剤 0.1〜0.3 重量部を混合し、60cm×90cm×70cm（幅×長さ×高さ）の型枠に打設した。養生は、型枠から取り出した半可塑物を、180 ℃、10気圧、６時間のオートクレーブ養生を施した。
【００２１】
〔試験例１〜２８〕
石灰質原料粉末として、生石灰に対するセメントの重量比を表１に記載した重量比の上記生石灰及び上記セメントを用いると共に、発泡剤として水面被覆面積が表１に記載した水面被覆面積の上記アルミニウム粉末を用いて製造した成形体について、各々その発泡状態、成形性、絶乾かさ比重及び圧縮強度を評価した。
【００２２】
なお、発泡状態の評価は、成形体に陥没が認められるものは×、発泡巣（大きな空洞）のみが認められるものは△、陥没及び発泡巣が共に認められないものは○とした。また、生産性の評価は、型枠にスラリーを打設後、２時間以内に脱型が可能なものは○、２時間以内に脱型が不可能なものは×とした。また圧縮強度は、株式会社島津製作所製オートグラフAG-10TA を用いて測定した。
評価結果を、表１に併記する。
【００２３】
【表１】
0003887463.tif 000002
【００２４】
上記試験例により、石灰質原料粉末として生石灰に対するセメントの重量比を１対 0.1〜0.5 とした生石灰及びセメントを用いると共に、発泡剤として水面被覆面積が4,500cm2/g以上のアルミニウム粉末を用いて得られた成形体（試験例3,4,5,7,8,9,11,12,14,15,16,18,19,20 の成形体）は、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートと成ることが分かった。
【００２５】
また、生石灰に対するセメントの重量比が 0.1に満たない場合（試験例1,2 ）は、原料のミキサー混合時に既に急激な生石灰の水和によりスラリー粘度が上昇し、ミキサーからのスラリーの放出が不可能となること、また、逆に生石灰に対するセメントの重量比が 0.5を越える場合（試験例22〜28）は、絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートの製造が困難となると共に、原料スラリーの凝結が遅延し、生産性が悪化することが分かった。
【００２６】
さらに、石灰質原料粉末として生石灰に対するセメントの重量比を１対 0.1〜0.5 とした生石灰及びセメントを用いても、発泡剤として水面被覆面積が4,500cm2/gに満たないアルミニウム粉末を用いた場合（試験例6,10,13,17,21 ）は、絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートの製造が困難となることが分かった。
【００２７】
なお、上記生石灰に対するセメントの重量比は、生石灰の激しい水和発熱を考慮して下限は１対 0.2とすることが好ましく、また、低い絶乾かさ比重の成形体を安定して得るためには上限を１対 0.4とすることが好ましいことが分かった。また、上記アルミニウム粉末の水面被覆面積は、0.45以下の低い絶乾かさ比重の成形体を安定して得るためには6,000cm2/g以上のものとすることが好ましいことも分かった。
【００２８】
【発明の効果】
以上、記載した本発明にかかる軽量気泡コンクリートの製造方法によれば、粗泡や脱泡による陥没が無い絶乾かさ比重が0.45以下の超軽量気泡コンクリートを経済的且つ生産性良く製造できる効果がある。