(57)【要約】【課題】セメント系硬化体に求められる圧縮強度を保持したまま、天然の珪酸質原料の使用を削減できるセメント系硬化体の製造方法を提供すること。【解決手段】主として珪石からなる珪酸質原料と、石灰質原料と、を含有してなり、石灰分と珪酸分のモル比（Ｃａ／Ｓｉ）が０．３以上０．７以下である、セメント系材料組成物を硬化させてセメント系硬化体を製造する製造方法における、珪酸質原料を構成する珪石の少なくとも一部を、ＳｉＯ２含有量が７０質量％以上であるタイルセルベンで代替するセメント系硬化体の製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪石を含んでなる珪酸質原料と石灰質原料から珪酸カルシウム水和物が生成される工程を含むセメント系硬化体の製造方法であって、
前記珪酸質原料を構成する珪石の一部を、ＳｉＯ２含有量が７０質量％以上であるタイルセルベンで代替することによって、
前記珪酸質原料を前記珪石のみで構成した場合よりも前記珪酸カルシウム水和物の生成量を増加させることを特徴とするセメント系硬化体の製造方法。
【請求項２】
前記珪酸質原料中の珪石とタイルセルベンとの合計含有量に対するタイルセルベンの含有量比が、５質量％以上７５質量％以下である請求項１に記載のセメント系硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント系硬化体の製造方法に関する。詳しくは、建築物の壁や屋根、床等に使用されるコンクリートパネル等のセメント系硬化体に関するものであり、天然資源の使用量を低減することができるセメント系硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンクリートパネル等のセメント硬化体の製造においては、主に硬化後の養生工程において、珪石等の珪酸質原料と、セメントや生石灰等の石灰質原料から、珪酸カルシウム水和物のトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ）が生成され、これがセメント高化体の更なる強度の向上に寄与することが知られている。
【０００３】
しかしながら、近年の天然資源の減少はその速度を増すばかりで、セメント系硬化体製造に最適な珪石の鉱床も枯渇してきている。環境破壊の問題も資源枯渇の顕在化に拍車をかけており、採取規制が除々に広がりをみせている。天然資源の無尽蔵な確保は将来においては困難となることも考えられ、又、それに伴う原料価格の上昇を抑えるためにも、従来の天然の珪酸質原料の使用を削減できる代替技術が求められている。
【０００４】
ここで、例えば、窯業の分野においては、タイルセルベン等の産業廃棄物を主たる原料とする製造方法が既に提案されている（特許文献１参照）。尚、タイルセルベンとは、ガラス、磁器製品、碍子等磁器製品粉砕物の総称である。
【０００５】
しかしながら、優れた圧縮強度を備えることが求められるコンクリート構造物等のセメント系硬化体においては、結晶度の高いトバモライトを多量且つ均質に生成させることが極めて重要であり、そのためには、例えば、石英の結晶サイズのバラツキが少ない原石からなるもの等、高品位の珪酸質原料の選択が必須であるというのが従来の通説であった（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１００１５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３０２３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の状況の中でなされたものである。本発明は、セメント系硬化体において強度の向上に寄与する珪酸カルシウム水和物の生成量を保持したまま、或いは増大させつつ、天然の珪酸質原料の使用量を削減することができるセメント系硬化体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、セメント系硬化体の製造においても、所定の閾値範囲内であれば、天然の珪酸質原料の一部を産業廃棄物であるタイルセルベンで代替したとしても、トバモライトの生成量は減少せず、むしろその生成量を増加させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【０００９】
（１）  珪石を含んでなる珪酸質原料と石灰質原料から珪酸カルシウム水和物が生成される工程を含むセメント系硬化体の製造方法であって、前記珪酸質原料を構成する珪石の一部を、ＳｉＯ２含有量が７０質量％以上であるタイルセルベンで代替することによって、前記珪酸質原料を前記珪石のみで構成した場合よりも前記珪酸カルシウム水和物の生成量を増加させることを特徴とするセメント系硬化体の製造方法。
【００１０】
（１）の発明によれば、セメント系硬化体の製造において、強度等の品質を保持したまま、天然の珪酸質原料の一部を産業廃棄物であるタイルセルベンで代替することができる。これにより希少な天然資源の保護と産業廃棄物の有効な再利用による地球環境の保全とに寄与することができる。又、材料コストの低減によってセメント系硬化体製造の経済性向上にも寄与することができる。尚、タイルセルベンとは、ガラス、磁器製品、碍子等磁器製品粉砕物の総称であるが、一般にタイルセルベンは、産業廃棄物の中でも比較的安定した性状であり、ＳｉＯ２を多く含むことが知られている。本発明の製造方法において、好適に用いることができるＳｉＯ２含有量が７０質量％以上であるタイルセルベンを入手することに格別の困難性はない。
【００１１】
（２）  前記珪酸質原料中の珪石とタイルセルベンとの合計含有量に対するタイルセルベンの含有量比が、５質量％以上７５質量％以下である（１）に記載のセメント系硬化体の製造方法。
【００１２】
（２）の発明によれば、（１）に記載の一般的なタイルセルベンを用いる場合において、極めて高い確度で、セメント系硬化体の強度を好ましい強度範囲に保持することができる。即ち、これにより、（１）の発明の効果をより安定的に発現させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、本発明は、セメント系硬化体において強度の向上に寄与する珪酸カルシウム水和物であるトバモライトの生成量を保持したまま、或いは増大させつつ、天然の珪酸質原料の使用を削減できるセメント系硬化体の製造方法を提供することができる。そして、これによれば、資源保護と産業廃棄物の有効利用による環境保全と、製造コスト低減によるセメント系硬化体製造に係る経済性の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施態様について説明する。尚、本発明は以下の実施態様に限定されない。
【００１５】
＜セメント系硬化体の製造方法＞
従来行われている一般的なセメント系硬化体の製造方法は、以下の通りである。セメント系硬化体の製造においては、先ず、珪石等の珪酸質原料と、セメント、生石灰等の石灰質原料を主原料とするフレッシュコンクリート等のセメント系材料組成物を作成する。そして、これを型枠内で硬化させる。硬化後、更に、適切な環境と期間の養生工程を経ることによりセメント系硬化体を製造することができる。
【００１６】
本発明の製造方法は、上記セメント系材料組成物の主原料である珪酸質原料の一部を産業廃棄物であるタイルセルベンで代替することを特徴とする。
【００１７】
＜セメント系材料組成物＞
一般に、セメント系硬化体の製造に用いるセメント系材料組成物は、主原料である上記の珪酸質原料及び石灰質原料の他、各種の骨材や界面活性剤等の添加物、及び温水を加えて混練することによって得ることができる。本発明のセメント系硬化体の製造方法に用いるセメント系材料組成物は、このセメント系材料組成物の主原料のうち、珪酸質原料の一部を、産業廃棄物であるタイルセルベンで代替する。
【００１８】
上述の通り、セメント系硬化体の強度向上には養生工程におけるトモバライトの生成が重要な役割を果たす。このトモバライトの生成を促進する上では、珪酸質原料は、例えば特許文献２に記載されているように高品位のものであることが好ましい。よって、例えば、ＳｉＯ２品位に劣るタイルセルベン等でこれを代替すると、セメント系硬化体の強度の向上に寄与する珪酸カルシウム水和物であるトバモライトの生成が不充分となり、セメント系硬化体の強度が低下してしまうものと考えられていた。
【００１９】
しかしながら、本発明者らは、従来の知見に反し、珪酸質原料のうちの一部を、所定の範囲の代替率範囲内でタイルセルベンに代替することによって、反って、トバモライトの生成量を増大させることができることを見出し本発明の製造方法を完成するに至った。
【００２０】
尚、本発明のセメント系硬化体の製造方法に用いるセメント系材料組成物は、珪酸質原料を構成する珪石のうち、少なくともその一部をタイルセルベンで代替するものである。セメント系材料組成物を構成する石灰質原料やその他の材料成分については、従来のセメント系材料組成物と同様のものを用いることができる。
【００２１】
［珪酸質原料］
本発明のセメント系材料組成物に用いる珪酸質原料は、上述の通り、珪石の一部をタイルセルベンで代替したものである。ここで、タイルセルベンとは、ガラス、磁器製品、碍子等磁器製品粉砕物の総称である。又、一般にタイルセルベンは、産業廃棄物の中でも安定した性状を有することが知られている。具体的な組成としてＳｉＯ２を多く含むものであることが一般的である。
【００２２】
タイルセルベンのＳｉＯ２含有量比が７０質量％以上であるとき、珪酸質原料中の珪石とタイルセルベンとの合計含有量に対するタイルセルベンの含有量比（以下、「タイルセルベン代替率」とも言う）は、５質量％以上７５質量％以下であることが好ましい。後に実施例において示す通り、タイルセルベン代替率が５質量％以上で７５質量％以下、好ましくは２５質量％以上７５質量％以下の範囲にあるとき、珪石のタイルセルベンによる代替により、セメント系硬化体内の養生期間におけるトバモライトの生成量を有意に増大させることができる。
【００２３】
但し、製造対象物とするセメント系硬化体の種類によっては、上記のタイルセルベン代替率が一定割合を超えた場合に、トモバライトの生成量増加の一方で、製造物の緻密化の度合いの低下等、製造物の品質に対する他のデメリットが生じる場合もある。よって、製造物の種類に応じて、上記タイルセルベンの代替率の上限を適宜調整することが好ましい。例えば、製造対象物が軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）である場合には、組織の緻密化による強度保持の観点から上記のタイルセルベン代替率を５０質量％以下として本発明を適用することがより好ましい。
【００２４】
［石灰質原料］
本発明のセメント系硬化体の製造方法に用いる石灰質原料は、セメント系硬化体製造用途として従来公知の各種のセメント系材料を適宜用いることができる。具体例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメント以外に高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等を挙げることができる。これらを、セメント系硬化体の使用用途により適宜使い分けることが好ましい。
【００２５】
［その他の材料］
セメント系材料組成物のその他の材料と配合比については特段限定されない。用途を考慮して適宜設定すればよい。一般的なＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の混和剤を添加することもできる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明のセメント系硬化体の製造方法について、実施例を挙げて詳細に説明する。尚、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【００２７】
＜セメント系硬化体試料の製造＞
普通ポルトランドセメント、珪石粉末質量比を１：１とし、水粉体質量比は０．８とした。ペーストの材料分離を防ぐため増粘剤として花王ビスコトップを２質量％加えて練り混ぜた後、流し込み成形を行い、室温から７２℃まで４時間の前養生を行った。脱型した後、１８０℃（１０ａｔｍ）でのオートクレーブ養生を１２時間行った。それぞれの昇温条件は工業プロセスのトレースとした。タイルセルベンは珪石粉末のみ使用した場合を代替率０％とし、質量比で２５％、５０％、７５％、１００％での代替を行った。オートクレーブ養生の前後のセメント系硬化体試料を粉砕し、内部標準物質としてＣａＦ２を用いた内部標準法によりＴｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ（２θ＝７．８）、Ｑｕａｒｔｚ（２θ＝２０．９）、Ｆｌｕｏｒｉｔｅ（２θ＝２８．３）のピーク面積を求め、強熱減量で補正した。又、各セメント系硬化体試料の製造に用いたタイルセルベンの組成は表１に示す通りである。
【００２８】
上記の各セメント系硬化体試料における原料のタイルセルベン代替率とＴｏｂｅｒｍｏｒｉｔｅ／Ｆｌｕｏｒｉｔｅピーク面積比の関係を下記表２に示す。タイルセルベン代替率の増加に伴って、トバモライト生成量は増加し、タイルセルベン代替率が５０％と７５％の場合に最大となっている。但し、タイルセルベン代替率１００％の場合にはトバモライト生成量は急激に減少した。尚、タイルセルベン代替率７５％の場合には、オートクレーブ養生時のＱｕａｒｔｚの反応率が大きく低下しており、タイルセルベン代替率が１００％の場合には、ほとんど反応していなかった。タイルセルベン代替率１００％の場合のトバモライト生成量の急減は、このＱｕａｒｔｚの反応率の著しい低下に起因するものと考えられる。
【００２９】
【表１】
2016169132.tif 000002
【００３０】
【表２】
2016169132.tif 000003
【００３１】
表１及び２より本発明のセメント系硬化体の製造方法によれば、天然資源である珪石を、産業廃棄物であるタイルセルベンで代替することによって、環境保全への寄与やセメント系硬化体製造における経済性の向上というメリットを享受しながら、同時に製造プロセスにおいて必要とされるトモバライトの生成量を増加させて品質の向上にも寄与することができることが分かる。又、ＳｉＯ２含有量が７０質量％程度のタイルセルベンである場合において、その代替率は７５％以下の範囲で実施可能であることが分かる。