(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する横断面が真円でない棒状体と発泡された半硬化状のモルタルブロックとを相対的に移動させて該回転する棒状体周辺のモルタルブロックに局部的にせん断力を与えて液状化させて該モルタルブロックを切断すると共に表層部に密実層を形成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、改良された表面層付きの軽量気泡コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に軽量気泡コンクリートは、珪酸質原料と石灰質原料、水からなる混合物に、アルミニウム粉末等の発泡剤、或いは界面活性剤等からなる起泡剤を添加した気泡コンクリートスラリーを、予め補強筋を配置した型枠に注入、養生して半硬化状態のモルタルブロックとし、これをピアノ線等により所望の形状に切断加工した後、高温高圧条件下での蒸気養生、或いは常圧養生して製造されたものである。
このようにして製造された軽量気泡コンクリートは、耐火性や強度特性等に優れる上、内部に多量の気泡を有するため、軽量性、断熱性、吸音性等に優れた特徴も合わせ持ち、多くの建築物の外壁材や間仕切材、床材等として広く利用されている。
【０００３】
しかしながら、軽量気泡コンクリートの気泡はその内部に均一に分散されているため、表面部や角部の強度等は十分に高くはない。このため、製品搬送中や施工中等に受ける衝撃等により表面がつぶされたり、角部に欠けを生じるといった欠点や、表面に切削等によるデザイン加工を行う場合、切削時にデザイン部の角が欠けるため、丸みを帯びてしまいシャープなデザインが出来ないといった欠点がある。
上記欠点を解消するために表面改良層付きの軽量気泡コンクリートの製造方法が種々提案されている。例えば、ダミーとなる仕切板等を配置した型枠に気泡コンクリートスラリーを注入し、ある程度モルタルが凝結した段階で仕切板を除去して空間を形成させ、この空間に高比重セメントスラリー等を注入する方法や、型枠に高比重セメントスラリーを注入した後で、その上に気泡コンクリートスラリーを注入する方法や、或いは、気泡コンクリートスラリーを注入した後で、その上に高比重セメントスラリーを注入して一体化させる方法、または、半硬化状態のモルタルを、ローラーやプレス機等でプレスする方法等により、表面部分に密実層を形成して高強度化させるといった方法等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、仕切板を用いる方法では、仕切板の他にも高比重セメントスラリーを混合注入するミキサーや仕切板の洗浄設備等も必要となり、設備的な負担が大きくなる。製造工程上も、仕切板配置、除去、高比重セメントスラリー注入等、通常の軽量気泡コンクリートの製造工程に比べ煩雑となることからも、製品コストが高くなるといった欠点がある。
【０００５】
軽量気泡コンクリートスラリーと高比重セメントスラリーとを一体化する方法では、製法上、平打ち方式での生産とならざるを得ないため、生産性が極めて低くなる欠点がある。また、上記二つの技術により得られる製品は、異質な材料の複合による製品であるため、発泡層と密実層の界面で剥離や亀裂の恐れが強く、長期耐久性にも問題を残している。
プレスによる密実化では、上記剥離等の恐れは少なく、ローラーにより連続プレスを行えば、高い生産性は得られるが、半硬化体を一枚一枚、ローラーに送る必要があるため、まだ十分硬化していない硬化体をハンドリングする際等に、欠け等の欠損を生じやすく、収率が低くなるといった欠点がある。
【０００６】
このように、表面部分に欠損等を生じることのない軽量気泡コンクリートを、簡易な設備により、高い生産性で、安価に製造する技術はいまだ見い出されていないのが現状である。
従って本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、その目的は、欠損等の表面不良の発生が無く、表面強度の高い軽量気泡コンクリート、即ち、密実な表面層を有する低コストの軽量気泡コンクリートを提供するものであり、またこの密実な表面層を有する軽量気泡コンクリートを簡易な設備により、容易に、高い生産性で、しかも安価に製造し得る方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、モルタルの流動特性、特に、半硬化状態のモルタルに急せん断力を付与すれば液状化でき、そのせん断力の付与を解除すれば再び半硬化状態に戻すことができるといった性質、即ちそのチクソトロピー的な性質に着目して鋭意研究を重ねた結果、軽量気泡コンクリートの種々の特長を損なうことなく、表面部分のみが改良された軽量気泡コンクリートを得ることができ、前記目的を容易に達成できることを見い出した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記知見に基づき行われたものであり、本発明は回転する横断面が真円でない棒状体と発泡された半硬化状のモルタルブロックとを相対的に移動させて該回転する棒状体周辺のモルタルブロックに局部的にせん断力を与えて液状化させて該モルタルブロックを切断すると共に表層部に密実層を形成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である。
【０００９】
本発明において、半硬化状態のモルタルブロックに局部的に与えるせん断力は、そのモルタルブロックのせん断力受けた部分を液状化させるために与えるものであり、せん断力を受けた部分を局部的に液状化させることができればよく、そのせん断力の与え方は特に限定されない。
局部的なせん断力与え方としては、例えば後述するように回転する棒状体を使う方法が考えられる。この場合、棒状体の横断面が真円であると半硬化状のモルタルに局部的にせん断力を与えることはできないが、それ以外の形状であれば半硬化状のモルタルに局部的にせん断力を与えることができる。この場合、半硬化状のモルタルには棒状体の回転方向に沿ったせん断力が加わり、棒状体の周辺近傍の半硬化状モルタルが円周方向に局部的にせん断力を受けて液状化する。
【００１０】
また、他の方法として例えば、図４の下部に示すようなくびれを有する棒状体をその棒状体の軸方向に運動させることも考えられる。この場合は、棒状体の軸方向の運動によって発泡した半硬化状のモルタルを局部的にせん断力を与えるのであるから、棒状体の軸方向の太さが一定でなければよく、この図のようなくびれ或いは突起を有していてもよい。またこの場合、棒状体の横断面は真円であってもよい。この場合は発泡した半硬化状のモルタルには棒状体の軸方向のせん断力が加わりこの方向に局部的にずり変形して液状化する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る軽量気泡コンクリートをどのように製造するかの一実施例を具体的に説明する。図１，図２は本発明の軽量気泡コンクリートの断面を模式的に示した図である。図３は本発明に係る軽量気泡コンクリートの製造方法を示す一実施例の概略的斜視図であり、表面層改良装置１は棒状体２を把持したモーター３を発泡した半硬化状のモルタルブロック４の水平方向に走行するフレーム５に固定してなり、載置台６に載せた発泡した半硬化状のモルタルブロック４とフレーム５が相対的に移動可能な構成のものである。
【００１２】
回転する棒状体２と、載置台６上の発泡した半硬化状のモルタルブロック４とを相対的に移動させて回転する棒状体周辺のモルタルブロックに局部的にせん断力を与えて液状化させてこの半硬化状モルタルブロックを切断することにより、改良された表面層、即ち密実層の形成が行われる。その原理は以下に示すように、半硬化状モルタルのチクソトロピー的な性質を利用したものである。まず、回転する棒状体２と発泡した半硬化状のモルタルブロック４が接触することにより、その回転径に相当する幅分のモルタルが掻き取られる。この時、回転する棒状体２は、半硬化状態であるモルタルに高せん断力を与え半硬化状のモルタルを棒状体２の回転方向に沿った急激なずり変形を与えるので、半硬化状のモルタルが局部的に液状化される。次いで、この局部的に液状化されたモルタルは棒状体２の回転により、半硬化状態のモルタル表面に叩きつけられて付着する。ここで、例えば、回転方向が右回転の場合、走行方向に対し左側にのみ付着される。次いで、棒状体２が遠ざかることにより、付着した液状化したモルタルからせん断力が除去され、再び半硬化状態のモルタルになる。この過程を経ることによりこの半硬化状体のモルタルは気泡が殆ど除去された密実なモルタルとなり半硬化状のモルタル表面に固着する。このように、極めて容易に、軽量気泡コンクリートの表面部分のみを発泡層と同質な、しかし気泡の殆どない組成の密実層に改良する事が出来る。
【００１３】
この場合に用いる棒状体２は、載置した半硬化状のモルタルの厚さより長く、その断面形状は、半硬化状のモルタルに局部的にせん断力を与えて局部的に液状化させることが出来る構造であれば特に制限はない。
例えば図４に示すように断面が四辺形や六辺形の棒状体はもちろんの事、三辺形や八辺形といった多辺形の棒状体でも何ら構わない。また、単なる棒状体ではなく、棒状体に溝を有していたり、あるいは、図４の下部に示したようにくびれた箇所を有していても、また逆に突起等を有していてもよく、このような場合にはくびれた部分や突起部分が他の部分と異なったせん断力を半硬化状のモルタルブロックに与えることになるので、切断されたモルタルの表面に筋状の模様が得られるという意匠上の効果も奏する。
この方法に用いる棒状体２の太さは、棒状体を回転させた時の回転直径が５〜３０ｍｍ程度が好ましく、特に７〜２０ｍｍ程度が好ましい。
【００１４】
また、前述のように半硬化状のモルタルに局部的にせん断力を与えるには例えば軸方向に運動する棒状体を用いることもできる。この場合、固い棒状体を用いる場合は棒状体を往復運動させるのが好ましいが、可撓性の棒状体を輪状につないで一方向に連続運動させる方法でもよい。
本発明で用いる棒状体の材質としては、半硬化状のモルタル中での走行により変形しにくい材質であれば、特に制限はなく、例えば、軟鋼や硬鋼等の鋼、炭素や窒化珪素等のセラミック、ポリカーボネート等の樹脂等いずれを用いてもよい。加工性、コストの点からは鋼材が好ましい。
半硬化状態のモルタルに与える局部的なせん断力は、そのモルタルを局部的に液状化させることを目的とするものであるから、そのせん断力はモルタルを局部的に液状化させることができる範囲であれば特に限定されるものではない。
最適の条件は半硬化状モルタルの状態によっても異なり一概にはいえないが、例えば回転する棒状体を用いる方法についていえば、棒状体の回転数は１００〜５０００ｒｐｍ程度でよく、特に好ましくは５００〜３０００ｒｐｍ程度である。
【００１５】
前記発泡した半硬化状のモルタルブロック４は、軽量気泡コンクリートを製造する際のモルタルブロックであり、型枠に注入した軽量気泡コンクリートスラリーが凝結してなるが、その組成や密度に対し特に制限はなく、製品の用途に応じて種々成型した発泡した半硬化状のモルタルブロックが、表面層の改良のための局部的なせん断力を受けたときに、陥没等が生じることなく、自立出来る程度の硬度であればよい。例えば山中式硬度計の値で０．０２Ｋｇ／ｃｍ2から６Ｋｇ／ｃｍ2程度の広い硬度範囲の軽量気泡コンクリート用の半硬化状のモルタルであれば容易に表面層の改良が可能である。
【００１６】
前記フレーム５と発泡した半硬化状のモルタルブロックとの相対速度、即ち、回転する棒状体２と半硬化状のモルタルブロック４との相対移動速度は、発泡した半硬化状のモルタルブロックの硬度にもより、適宜選定されるが、０.０５〜１０ｍ／分程度が好ましく、特に好ましくは０.１〜５ｍ／分程度である。
また、表面層の改良は、主に製品の長手方向に行われるが、場合によっては短辺方向に行うことにより、短辺小口面の表面層の改良も可能である。
【００１７】
さらには、表面層の改良は図１のように軽量気泡コンクリートの片側面だけではなく、例えば片側表面に付着させたモルタルの一部を、反対面にモルタルが付着するように、例えば１本目の棒状体よりやや細い２本目の棒状体を１本目と逆方向に回転させながら１本目の棒状体のあとに走行させることにより、図４のように軽量気泡コンクリートの両面に密実層を形成させることも可能なものである。
また、回転棒ではなく、軸方向に運動する棒状体を用いてモルタルを局部的にせん断力を与える方法を用いても図２のような両側に密実層を有する軽量気泡コンクリートを得ることができる。
本発明では、モルタルブロックの硬度、棒状体の形状、棒状体の回転数、相対移動速度等を製品の用途に応じて適宜選択することにより、表面に岩肌調や砂岩調等の形状を有する密実層を形成でき高意匠性パネルの製造も可能である。
【００１８】
【実施例】
次に本発明を実施例により詳しく説明する。
【００１９】
【実施例１】
セメント２８部、生石灰６部、石膏２部、珪石４０部、回収原料２４部に、水７０部を加えてなるスラリーに、発泡剤としてアルミニウム粉末を０．０７部加え混合して得た気泡コンクリートスラリーを型枠に注入し６０℃、９５ＲＨの条件で蒸気養生を行った。これを山中式硬度計の値で２．５Ｋｇ／ｃｍ2に達した後、載置台に載せ、載置台と垂直方向に配置した長さ７０ｃｍ、一辺１ｃｍの軟鋼からなる断面が正四角の棒状体を２５００ｒｐｍで回転させながら、長手方向に相対速度が０．３ｍ／分で走行させ、モルタルブロックを切断する共に、表面に密実層を有する成型体を得た。これを、１８０℃、４時間オートクレーブ養生した結果、表面に約７ｍｍの気泡のない密実層を有する軽量気泡コンクリートを得た。得られた軽量気泡コンクリートの密実層を有する側の面は、表面強度が高く、通常の取り扱いでは表面のつぶれや、角部の欠け等は生じず、デザイン加工等を行なってもデザイン角部に欠けを生じることなくシャープなデザインが付与できるものであった。
【００２０】
【実施例２】
実施例１と同様な条件でモルタルを注入、養生し、モルタル硬度が０．０２Ｋｇ／ｃｍ2に達した段階で、載置台に載せ、載置台と垂直方向に配置した長さ７０ｃｍ、一辺１４ｍｍの軟鋼からなる断面が正四角の棒状体を１０００ｒｐｍで回転させながら、長手方向に相対速度が３ｍ／分で走行させ、モルタルブロックを切断する共に、表面に密実層を有する成型体を得た。これを、再度６０℃、９５ＲＨの条件で６０分間蒸気養生した後、１８０℃、４時間オートクレーブ養生した結果、表面に厚さ約１０ｍｍの気泡のない密実層を有する軽量気泡コンクリートを得た。得られた軽量気泡コンクリートは、実施例１と同様に、表面強度が高く、通常の取り扱いでは表面のつぶれや、角部の欠け等は生じず、デザイン加工等を行なってもデザイン角部に欠けを生じることなくシャープなデザインが付与できるものであった。
【００２１】
【実施例３】
対角線の長さが１４ｍｍの軟鋼からなる断面が正六角の棒状体を用いることを除いて、全て実施例１と同じ条件にて成型し軽量気泡コンクリートを得た。得られた軽量気泡コンクリートは、表面に厚さ約７ｍｍの気泡のない密実層を有しており、実施例１と同様に、密実層を有する側の面は表面強度が高く、通常の取り扱いでは表面のつぶれや、角部の欠け等は生じず、デザイン加工等を行なってもデザイン角部に欠けを生じることなくシャープなデザインが付与できるものであった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いて得られた軽量気泡コンクリートは表面部分のみを密実化されているため、得られた製品は軽量気泡コンクリートの種々の特長を損なうことはなく、表面強度が高く、通常の取り扱いでは表面のつぶれや、角部の欠け等は生じにくく、デザイン加工等を行なってもシャープなデザインを付与できるものである。また、表面の密実層は発泡層と同じモルタルにより形成されているため、界面での付着性がよく、長期暴露試験においても剥離や亀裂は生じにくいものである。また、表面には通常の軽量気泡コンクリートのように気泡や、ピアノ線切断により生じるザラメがないため、その塗装量を低減できる等、塗装性の向上を図れるものである。
【００２３】
本発明の製造方法は、切断と表面加工が同時にできるので生産性が高い。
また、回転する棒状体を用いる方法では、棒状体とモーターといった簡易な設備で、その方法も棒状体を回転させながらモルタルブロックと相対的に移動させるだけの極めて容易なものであり、現状の製造工程を煩雑とすることなく、高い生産性を維持できるため、製品価格を安くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軽量気泡コンクリートの一例の断面を模式的に示した図である。
【図２】本発明の軽量気泡コンクリートの別の例の断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の軽量気泡コンクリートの製造方法の一例を示す概略的斜視図である。
【図４】本発明の軽量気泡コンクリートの製造に用いる棒状体の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  表面改良装置
２  棒状体
３  モーター
４  半硬化状のモルタルブロック
５  フレーム
６  載置台
７  発泡層
８  密実層
９  軽量気泡コンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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