気泡コンクリートの製造方法
【課題】特殊なミキサーや付加設備を使用せずに、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法である。本発明においては、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を防ぎ、アルミニウム金属粉末のみを水性スラリー原料に混合するよりも短時間で均質な水性スラリーを作製することができる。
【解決手段】本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法である。本発明においては、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を防ぎ、アルミニウム金属粉末のみを水性スラリー原料に混合するよりも短時間で均質な水性スラリーを作製することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土中の空洞、廃管、およびシールド工法の隙間の充填などの土木工事の用途、ならびに、パネル、ブロックおよび現場打設の壁体などの建築資材として利用でき、打設後に発泡し体積膨張するアフターフォーム方式によって作製される気泡コンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アフターフォーム方式とは、セメント、骨材等のスラリーにアルミニウム金属粉末等の発泡剤を混合し、打設後に反応により気泡を発生させる方法であり、他の気泡コンクリートの製造法であるプレフォーム法やミックスフォーム法に比して打設時の粘性が低く流動性に優れているのが特徴である。
【０００３】
しかしながら、スラリー内でのアルミニウム金属粉末の分散性が悪いと、粗大な気泡が形成されて、外観上好ましくない気泡コンクリートとなるばかりでなく、粗大化した気泡が発泡方向における上側に移動して、気泡コンクリートの発泡方向における上側と下側との密度差を生じることになる。その結果、気泡コンクリートの圧縮強度などの物性が発泡方向における上側と下側とで極端に異なるという問題が発生する。
【０００４】
従来、この問題を解決する方法としては、例えば、特許文献１〜３に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１には、粉砕助剤として使用した有機分が付着したままのアルミニウム金属粉末を、他のスラリー原料と混合して軽量気泡コンクリート（以下、「ＡＬＣ」ともいう）を製造する方法が記載されている。
しかしながら、ＡＬＣの製造に通常使用されるアルミニウム粉末は微粉体であり嵩密度が低いため、水分散性が悪く、特に有機分が付着したままの（未脱脂の）アルミニウム粉末は疎水性であり、均質混合が困難である。そして、その一方で、アルミニウム粉末はスラリー中のカルシウムなどのアルカリと反応するため、時間をかけて混合することができない。そのため、特許文献１に記載の方法では、効率的に均質混合できる特殊なミキサーを用いるか攪拌能力を上げる必要がある。
【０００６】
特許文献２には、表面に油脂分がついたアルミニウム粉末の水分散性を改善するために界面活性剤をスラリーに添加し親水性にする方法が記載されているが、界面活性剤の添加に起因して、セメントの水和反応が遅延したり、スラリーの粘度が変動したりするという問題がある。
【０００７】
特許文献３には、予めアルミニウム金属粉末と水とを攪拌混合した懸濁水を利用する方法が記載されている。しかし、特許文献３に記載の方法によれば、常に懸濁水を固液分離しないように（金属と水の分離を防ぐため）常に攪拌していなければならず、アルミニウムの攪拌タンクが必要となる。また保存のために懸濁液の温度を低く保つ必要があり夏場の製造には冷却装置が必要となる。そのため土木分野に用いる場合のように移動が伴う現場では、設備が大掛かりになり取り扱いも困難となる。
【特許文献１】特開昭６２−１６２６７８号公報
【特許文献２】特開昭５５−８５４４９号公報
【特許文献３】特開２０００−２０３９６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特殊なミキサーや付加設備を使用せずに、例えば汎用のグラウトミキサー等の使用により、アルミニウム金属粉末を短時間で均質にスラリー中に分散させ、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリート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】
【０００９】
すなわち本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法であって、前記アルミニウム金属粉末と前記コンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、前記水性スラリーを作製することを特徴とする気泡コンクリートの製造方法である。
【００１０】
本発明によれば、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを予め混合することでアルミニウム金属粉末粒子をコンクリート原料に分散させてから、他の水性スラリー原料と混合するので、アルミニウム金属粉末同士の凝集を防ぎ、アルミニウム金属粉末のみを水性スラリー原料に混合するよりも短時間で均質な水性スラリーを作製することができる。
そして、このような均質な水性スラリーを発泡させることで、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリートを製造することができる。
【００１１】
本発明は以下のような構成とすることもできる。
（１）さらに、前記混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含んでいてもよい。この工程を含むことにより、発泡開始のタイミングを遅延させることができ、好ましい。
【００１２】
（２）前記アルミニウム金属粉末が、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されていてもよい。このような構成とすると、発泡開始のタイミングを遅延させることができ好ましい。なお、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末と、コンクリート原料の少なくとも一部とを混合して得られる混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆すれば、さらに発泡開始のタイミングを遅延することができる。
【００１３】
（３）前記コンクリート原料には、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、およびフライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が含まれ、前記混合粉体を作製する工程において、前記アルミニウム金属粉末と前記無機粉体とを予め混合して前記混合粉体を作製してもよい。
アルミニウム金属粉末は酸性・アルカリ性雰囲気で反応するため、アルミニウム金属粉末と予め混合される原料としては反応性の低いものが適している。珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体は乾燥状態で中性であるので、アルミニウム金属粉末との反応性が低い。したがって、これらの無機粉体とアルミニウム金属粉末とを混合して作製した混合粉体では長期保存が可能となり、好ましい。
【００１４】
（４）前記混合粉体においては、前記アルミニウム金属粉末１重量部に対して前記無機粉体が１０〜５００重量部混合されてもよい。このような構成とするとアルミニウム金属粉末がコンクリート原料に均一に分散され、かつ、混合粉体が水性スラリーに均質に混合されるので好ましい。
【００１５】
（５）前記無機粉体は、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下であってもよい。このような構成とすると、アルミニウム金属粉末が無機粉体に均一に分散され、かつ、混合粉体が水性スラリーに均質に混合されるので好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特殊なミキサーや付加設備を使用せずに、例えば汎用のグラウトミキサー等の使用により、アルミニウム金属粉末を短時間で均質にスラリー中に分散させて、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリートの製造方法を提供することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを作製し、この水性スラリーを発泡させて得られる気泡コンクリートの製造方法である。
【００１８】
本発明において、セメントを主原料とするコンクリート原料とは、例えば、ポルトランドセメントを主成分とした粉体原料のことを意味し、ポルトランドセメントの他に細骨材、珪砂、フライアッシュ、石灰粉末、石膏、粘土、ガラス粉末、陶器・瓦・レンガ等のリサイクル粉末などの増量材、珪石粉末、石灰岩粉末、汚泥・廃棄物などの焼却灰、残土などが含まれていてもよい。
【００１９】
ポルトランドセメントとしては普通、早強、中庸熱、フライアッシュ、高炉、白色などの各種セメントのうち１種または２種以上の混合物が使用できる。また、増量材・骨材も上記した材料を１種または２種以上の混合物で使用できる。
【００２０】
本発明において、界面活性剤としてはオキシカルボン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリオキシアルキレングリコールやポリビニルアルコール等の多価アルコール、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、アスファルト系乳剤等を用いることができる。
本発明においては、メチルセルロースなどの気泡安定剤を用いることもできる。
【００２１】
本発明においては、気泡コンクリートを作製する際の原料の配合割合は特に限定されないが、気泡コンクリートの使用分野において最適な強度等の物性を確保できる割合で配合すればよく、水、添加剤、補強材なども適正に調合されるものとする。
【００２２】
さて、本発明の気泡コンクリートの製造方法は、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、水性スラリーを作製するところに特徴を有する。
【００２３】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と予め混合されるコンクリート原料としては、乾燥した粉体であって、ポルトランドセメントの水和反応を著しく阻害しない素材であればよく、コンクリート原料として例示したものを使用することができる。前述のコンクリート原料のうち、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュ、石灰岩粉末、および残土から選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が、好ましい。
【００２４】
なお、混合粉体を長期保管する必要がある場合には、アルミニウム金属粉末は酸性・アルカリ性雰囲気で反応するため、乾燥状態において中性の無機粉体、例えば珪石粉末、フライアッシュ、珪砂、ガラス粉末、陶器・レンガ粉末から選択される一種又は二種以上の混合物が好ましい。
【００２５】
本発明において、アルミニウム金属粉末としては、通常アフターフォーム方式で使用されるものであればよい。しかし、例えば、土木用の用途で利用する場合には、混練後、圧送する間は発泡を抑える必要があるため、予めステアリン酸などの脂肪酸もしくはその誘導体の一種または二種以上により被覆されたアルミニウム金属粉末を使用するのが好ましい。予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末を用いると、発泡開始のタイミングを遅延させることができるからである。予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末のうち、脂肪酸などによる被覆部分が、当該被覆部分を含むアルミニウム金属粉末全体の重量に対して、３重量％以下のものが、特に好ましい。
【００２６】
アルミニウム金属粉末の粒子径はコンクリート中の気泡の大きさに影響を与えるため、アルミニウム金属粉末の平均粒子径は２０〜７０μｍであるのが好ましく、最大粒子径が２５０μｍ以下であることが好ましい。このような大きさのアルミニウム金属粉末を使用すると、気泡コンクリート中の気泡径を０．５ｍｍ〜３ｍｍとすることができ、粗大な気泡の発生を防ぐことができる。
【００２７】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と、無機粉体との混合割合は、アルミニウム金属粉末１重量部に対し無機粉体を１０重量部〜５００重量部使用するのが好ましく、さらに５０重量部〜２００重量部がより好ましい。無機粉体の混合量が１０重量部未満であると、混合粉体をスラリーに投入してもアルミニウム金属粉末がスラリー水面に浮き上がって、均質に分散しにくくなる。無機粉体の混合量が５００重量部を超えると、混合粉体がスラリーに均質に混合されなくなりダマを形成してしまうばかりではなく、アルミニウム金属粉末との混合に多大なエネルギーを要することになり経済的でない。
なお、混合粉体を作製する際に無機粉体以外のコンクリート原料（例えばセメント）を用いた場合も、上記と同様の割合でアルミニウム金属粉末と混合するのが好ましい。
【００２８】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と無機粉体とを予め混合する場合、無機粉体の大きさは、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下が好ましく、さらに０．８mm以下で、かつ、ブレーン値が５０００ｃｍ２／ｇ以下がより好ましい。直径が２ｍｍよりも大きいものを使用するとアルミニウム金属粉末粒子が均質に分散しなくなると同時に、発泡時に無機粒子が沈降し材料分離するため好ましくない。一方、粉体のブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇを超えると、混合粉体自体が均質混合しにくくなるばかりか、スラリーの粘性が上昇し、巻き込み気泡が混入したり、スラリーの流動性が失われるため好ましくない。
【００２９】
本発明においては、混合粉体を作製する工程の後に、この混合粉体を脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含んでいてもよい。混合粉体を被覆する脂肪酸としては、ステアリン酸などを用いることができる。
【００３０】
前述したように、本発明では脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末を使用すると発泡開始のタイミングを遅延させることができるが、混合粉体を作製する工程の間に、アルミニウム金属粉末を被覆している被覆層が剥がれ落ちることがある。そこで、混合粉末を作製する工程を経て得られた混合粉体を、ステアリン酸などの脂肪酸を噴霧し被膜を作る（脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を経る）ことで、より確実に発泡開始のタイミングを遅延させることができる。
【００３１】
混合粉体に噴霧する脂肪酸の量は、混合粉体の量、多孔性、粒子径によって変わるが、おおよそ混合粉体全体に対して１．０〜０．３重量の不揮発油脂分が付着するように噴霧するのが好ましい。
【００３２】
混合粉体を作製する工程を経て、必要により混合粉体を脂肪酸などにより被覆する工程を経た後、残りの原料、例えば、（残りの）コンクリート原料、水、界面活性剤などの添加剤を混合して作製した水性スラリーに、混合粉体を投入し混練し打設する。
【００３３】
本発明において、残りの原料の混合や、残りの原料と混合粉末との混合に用いるミキサーとしては、アルミニウム金属粉末が均質に分散した状態になるものであれば限定されない。ミキサーとしては、通常のモルタルやグラウトを混練するものが使用でき、例えば、グラウトミキサー、ホバート型ミキサーや、小型のミキサーとして、ＪＩＳ Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に記載されている機械練り用練混ぜ機のような低速回転で攪拌する装置を用いることもできる。
【００３４】
次に、本発明の作用効果について説明する。
本発明においては、アルミニウム金属粉末をコンクリート原料の少なくとも一部と予め混合することで、アルミニウム金属粒子のひとつひとつを、前記コンクリート原料中に分散させた混合粉末が作製される。そして、この混合粉末と他の原料とを混合して水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を抑制し、アルミニウム粉末のみをスラリーの原料に投入するよりも短時間で均質な水性スラリーを得ることができる。
【００３５】
本発明によれば、上記のようにして得られた均質な水性スラリーを発泡・硬化させるから、均質な気泡が分布しており、発泡上部と発泡下部との間で密度の差が少ない気泡コンクリートを提供することができる。
したがって、本発明は、土中の空洞、廃管、およびシールド工法の隙間の充填などの土木工事の用途、ならびに、パネル、ブロックおよび現場打設の壁体などの建築資材を作製する用途などに好適に利用できる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を具体的に適用した実施例について説明する。
以下の実施例および比較例における水性スラリーの原料の配合割合の詳細を気泡コンクリート配合（重量比）として表１に示した。
表１中、混合される粉体の欄には、アルミニウム金属粉末と予め混合される粉体の種類を示し、実施例１〜１０のアルミニウム金属粉末に関する数値は、混合粉末に含まれるアルミニウム金属粉末の量を示し、配合比率に関する数値は、混合粉体中のアルミニウム金属粉末と混合される粉体との重量割合（アルミニウム：混合される粉体）を示す。
【００３７】
＜実施例１＞
ステアリン酸により被覆されたアルミニウム金属粉末（大和金属社製）１重量部と、珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部とを均質に乾式混合して混合粉体を作製した。
【００３８】
コンクリート原料として普通ポルトランドセメント、珪石粉末を使用し、また界面活性剤としてアスファルト乳剤を、固形分１００重量部に対して、０．６重量部使用した。ミキサーとしてはホバート型ミキサーを使用し、平型パドルで回転速度約１５０ｒｐｍの条件で混合した。
【００３９】
まず、ミキサーボールに水を所定量入れ、次いでコンクリート原料と界面活性剤を投入し、２分間混合した。ついでミキサーを駆動させながら、混合粉体を投入し、混合粉体の投入開始から６０秒後にミキサーを止めると、均質な水性スラリーが得られた。この水性スラリーを直径１０ｃｍ高さ２０ｃｍのモルタル試験用円筒型枠および３０ｃｍ×３０ｃｍ×高さ４０ｃｍの木製型枠に流し込み、スラリーが型枠内で発泡・硬化するまで静置して気泡コンクリートを得た。
【００４０】
＜実施例２＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１０重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
【００４１】
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４２】
＜実施例３＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から５０重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４３】
＜実施例４＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１００重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４４】
＜実施例５＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から２００重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４５】
＜実施例６＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、フライアッシュ（ブレーン値３３００ｃｍ２／ｇ）１００重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４６】
＜実施例７＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、珪砂（篩３５μｍ以下）１００重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４７】
＜実施例８＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、ポルトランドセメント（ブレーン値３２００ｃｍ２／ｇ）５０重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４８】
＜実施例９＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１００重量部に変えて、混合し、この混合粉体にステアリン酸を被覆したことと、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４９】
＜実施例１０＞
アルミニウム金属粉末として、ステアリン酸により被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用し、珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から５０重量部に変えて、混合し、この混合粉体にステアリン酸を被覆したことと、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００５０】
＜比較例１＞
アルミニウム金属粉末として、ステアリン酸により被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用し、このアルミニウム金属粉末を直接水性スラリー原料と混合して水性スラリーを作製したことと、水性スラリーの配合のうち珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして気泡コンクリートを得た。
なお、本比較例において作製した水性スラリーの表面には、アルミニウム金属粉末が凝集して残っていた。
【００５１】
＜比較例２＞
アルミニウム金属粉末を直接水性スラリー原料と混合して水性スラリーを作製したことと、水性スラリーの配合のうち珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして気泡コンクリートを得た。
なお、本比較例において作製した水性スラリーの表面には、アルミニウム金属粉末が凝集して残っていた。
【００５２】
＜試験例＞
（１）気泡分布の観察
円筒型枠から気泡コンクリートを脱型して高さ方向（発泡方向に対して平行）に切断し、その切断面の気泡分布の状態を目視により観察した。
実施例１〜１０および比較例１，２について、型枠から１ｃｍ離れた、任意の５ｃｍ平方面での気泡の状態を観察して以下の基準により気泡の分布状態を判断し、結果を表１に示した。
○：ほとんどの気泡が直径０．５〜３ｍｍの大きさであり、直径３ｍｍ以上の不定形の気泡が１０個以下である。
△：直径３ｍｍ以上の不定形の気泡が１０個以上あり、直径６ｍｍ以上の不定形気泡が１０個以下である。
×：直径６ｍｍ以上の不定形の気泡が１１個以上ある。
さらに、実施例品と比較例品とを対比するため、実施例１、５、比較例１の上記切断面）の写真を撮影し、図１〜図３に示した。
【００５３】
（２）嵩密度と圧縮強度の測定
次に、実施例１〜１０の気泡コンクリートと比較例１および２の気泡コンクリートについて、発泡方向における上側の部分（「発泡上部」ともいう）と下側の部分（「発泡下部」ともいう）の物性を測定した。
具体的には、木製型枠から脱型した各気泡コンクリートについて、発泡上部と発泡下部における嵩密度と、期中養生２８日後の圧縮強度を以下の方法により測定した。
【００５４】
まず、各気泡コンクリートの発泡上部と発泡下部からそれぞれ、８ｃｍ×８ｃｍ×８ｃｍの大きさの試料を３つずつ切り出して、油圧式万能試験機（アムスラー）を用いて最大荷重（Ｎ）を測定した。測定した最大荷重（Ｎ）を立方体の断面積で除して圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）を算出した。
【００５５】
次に、最大荷重を測定した試料を１０５℃の乾燥機に１６時間入れて乾燥させた後に、乾燥後の試料の重量（ｋｇ）を測定し、重量（ｋｇ）を試料の体積で除して嵩密度（ｋｇ／ｃｍ３）を算出した。
表１には、発泡上部と発泡下部から切り出した立方体の嵩密度と圧縮強度を示した。なお、表に示した嵩密度と圧縮強度の値は、３つの試料の平均値である。
【００５６】
【表１】
【００５７】
＜結果と考察＞
実施例１〜１０により得られた気泡コンクリートでは、ほぼ均質に気泡が分布していたが、比較例１および２により得られた気泡コンクリートでは不定形の粗大な気泡が点在していた。なお、実施例品のうち、実施例２〜１０の気泡コンクリートでは、特に気泡の分布が均質であるという結果が得られた。
また、切断面の写真からも、実施例１〜１０の気泡コンクリート（図１および図２）では、比較例１の気泡コンクリート（図３）と比較すると、ほぼ均質に気泡が分布していた。
特に、実施例２〜１０の気泡コンクリート（例えば図２を参照）では、１ｍｍ径のほぼ球状の気泡が均質に分布していた。図２は実施例５の気泡コンクリートの切断面の写真であるが、実施例２〜４、実施例６〜１０の気泡コンクリートにおいても、同様に１ｍｍ径のほぼ球状の気泡が均質に分布していることが観察された。
一方、比較例１の気泡コンクリートでは、不定形で径が５ｍｍ以上の粗大な気泡が多く分布していた。
【００５８】
実施例１〜１０においては、発泡上部と発泡下部との嵩密度の差は５０ｋｇ／ｃｍ３以下であり、発泡上部と発泡下部での密度の差は小さかった。さらに、実施例１〜１０の気泡コンクリートでは、発泡上部と発泡下部との圧縮強度の差は０．６Ｎ／ｍｍ２以下であり、物性値の差が小さかった。
一方、比較例１および２により得られた気泡コンクリートの発泡上部と発泡下部との間では、嵩密度の差は９０ｋｇ／ｃｍ３以上であり、圧縮強度の差は１．６Ｎ／ｍｍ２以上であり、密度の差も物性値の差も大きかった。
【００５９】
この理由は、以下のように考えられる。
実施例１〜１０においては、アルミニウム金属粉末を、珪石、フライアッシュ、珪砂またはセメント（混合される粉体）と予め混合することで、アルミニウム金属粒子のひとつひとつを、混合される粉体中に分散させた混合粉末が作製される。そして、この混合粉末と他のスラリー原料とを混合して水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を抑制し、アルミニウム粉末のみをスラリーの原料に投入するよりも短時間で均質な水性スラリーを得ることができる。実施例１〜１０においては、このようにして得られた均質な水性スラリーを発泡・硬化させるから、均質な気泡が分布しており、発泡上部と発泡下部との間で密度の差も物性値の差もない気泡コンクリートを得ることができたと考えられる。
【００６０】
一方、比較例１および２の気泡コンクリートでは、アルミニウム金属粉末を、コンクリート原料と予備混合せずに水性スラリー原料と混合するから、実施例１〜１０と同じ混合時間では、均一な混合ができなかったと考えられる。
【００６１】
実施例２〜１０の気泡コンクリートにおいては、実施例１の気泡コンクリートと比較して、より均質な気泡が分布し、かつ発泡上部と発泡下部とで嵩密度の差が小さく、かつ圧縮強度の差も小さかった。このことから、アルミニウム金属粉末と混合する無機粉体の量は、少なくしすぎると均質な気泡コンクリートができ難くなるので、アルミニウム金属粉末に混合されるコンクリート原料はアルミニウム金属粉末１重量部に対して、１０重量部以上であることが好ましいということがわかった。
【００６２】
ステアリン酸により被覆されたアルミニウム金属粉末を使用した実施例９と、脂肪酸などによって被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用した実施例１０とを比較すると、実施例９のほうが、発泡上部と発泡下部での嵩密度の差が小さかった。このことから、アルミニウム粉体として、予め、ステアリン酸により被覆されたものを用いる方が好ましいということがわかった。
【００６３】
なお、本実施例においては、混合粉体を作製した後（アルミニウム金属粉末との予備混合後）すぐに、他のスラリー原料と混合したため、ポルトランドセメントとアルミニウム金属粉末とを予備混合した実施例８の気泡コンクリートにおいても良好な結果が得られた。
しかし、例えば、混合粉体作製後すぐに他のスラリー原料と混合できない条件で、気泡コンクリートを作製する場合には、実施例８のようにセメントとアルミニウム金属粉末とを予備混合すると、セメントとアルミニウムとの反応が進むことが懸念される。
このように、混合粉体作製後すぐに他のスラリー原料と混合できない場合（混合粉体を保管する必要がある場合）には、アルミニウム金属と混合される粉体として、アルミニウムとの反応性が低い、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュなどの無機粉体を使用すると、混合粉体の長期保存が可能となり、好ましい。
【００６４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例においては、アルミニウム金属粉末と混合するコンクリート原料として珪石粉末、フライアッシュ、珪砂、ポルトランドセメントを例示したが、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、石灰岩粉末、残土などをアルミニウム金属粉末と混合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１の気泡コンクリートの切断面の写真
【図２】実施例５の気泡コンクリートの切断面の写真
【図３】比較例１の気泡コンクリートの切断面の写真
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土中の空洞、廃管、およびシールド工法の隙間の充填などの土木工事の用途、ならびに、パネル、ブロックおよび現場打設の壁体などの建築資材として利用でき、打設後に発泡し体積膨張するアフターフォーム方式によって作製される気泡コンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アフターフォーム方式とは、セメント、骨材等のスラリーにアルミニウム金属粉末等の発泡剤を混合し、打設後に反応により気泡を発生させる方法であり、他の気泡コンクリートの製造法であるプレフォーム法やミックスフォーム法に比して打設時の粘性が低く流動性に優れているのが特徴である。
【０００３】
しかしながら、スラリー内でのアルミニウム金属粉末の分散性が悪いと、粗大な気泡が形成されて、外観上好ましくない気泡コンクリートとなるばかりでなく、粗大化した気泡が発泡方向における上側に移動して、気泡コンクリートの発泡方向における上側と下側との密度差を生じることになる。その結果、気泡コンクリートの圧縮強度などの物性が発泡方向における上側と下側とで極端に異なるという問題が発生する。
【０００４】
従来、この問題を解決する方法としては、例えば、特許文献１〜３に記載のものが知られている。
【０００５】
特許文献１には、粉砕助剤として使用した有機分が付着したままのアルミニウム金属粉末を、他のスラリー原料と混合して軽量気泡コンクリート（以下、「ＡＬＣ」ともいう）を製造する方法が記載されている。
しかしながら、ＡＬＣの製造に通常使用されるアルミニウム粉末は微粉体であり嵩密度が低いため、水分散性が悪く、特に有機分が付着したままの（未脱脂の）アルミニウム粉末は疎水性であり、均質混合が困難である。そして、その一方で、アルミニウム粉末はスラリー中のカルシウムなどのアルカリと反応するため、時間をかけて混合することができない。そのため、特許文献１に記載の方法では、効率的に均質混合できる特殊なミキサーを用いるか攪拌能力を上げる必要がある。
【０００６】
特許文献２には、表面に油脂分がついたアルミニウム粉末の水分散性を改善するために界面活性剤をスラリーに添加し親水性にする方法が記載されているが、界面活性剤の添加に起因して、セメントの水和反応が遅延したり、スラリーの粘度が変動したりするという問題がある。
【０００７】
特許文献３には、予めアルミニウム金属粉末と水とを攪拌混合した懸濁水を利用する方法が記載されている。しかし、特許文献３に記載の方法によれば、常に懸濁水を固液分離しないように（金属と水の分離を防ぐため）常に攪拌していなければならず、アルミニウムの攪拌タンクが必要となる。また保存のために懸濁液の温度を低く保つ必要があり夏場の製造には冷却装置が必要となる。そのため土木分野に用いる場合のように移動が伴う現場では、設備が大掛かりになり取り扱いも困難となる。
【特許文献１】特開昭６２−１６２６７８号公報
【特許文献２】特開昭５５−８５４４９号公報
【特許文献３】特開２０００−２０３９６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特殊なミキサーや付加設備を使用せずに、例えば汎用のグラウトミキサー等の使用により、アルミニウム金属粉末を短時間で均質にスラリー中に分散させ、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリート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】
【０００９】
すなわち本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法であって、前記アルミニウム金属粉末と前記コンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、前記水性スラリーを作製することを特徴とする気泡コンクリートの製造方法である。
【００１０】
本発明によれば、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを予め混合することでアルミニウム金属粉末粒子をコンクリート原料に分散させてから、他の水性スラリー原料と混合するので、アルミニウム金属粉末同士の凝集を防ぎ、アルミニウム金属粉末のみを水性スラリー原料に混合するよりも短時間で均質な水性スラリーを作製することができる。
そして、このような均質な水性スラリーを発泡させることで、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリートを製造することができる。
【００１１】
本発明は以下のような構成とすることもできる。
（１）さらに、前記混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含んでいてもよい。この工程を含むことにより、発泡開始のタイミングを遅延させることができ、好ましい。
【００１２】
（２）前記アルミニウム金属粉末が、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されていてもよい。このような構成とすると、発泡開始のタイミングを遅延させることができ好ましい。なお、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末と、コンクリート原料の少なくとも一部とを混合して得られる混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆すれば、さらに発泡開始のタイミングを遅延することができる。
【００１３】
（３）前記コンクリート原料には、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、およびフライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が含まれ、前記混合粉体を作製する工程において、前記アルミニウム金属粉末と前記無機粉体とを予め混合して前記混合粉体を作製してもよい。
アルミニウム金属粉末は酸性・アルカリ性雰囲気で反応するため、アルミニウム金属粉末と予め混合される原料としては反応性の低いものが適している。珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体は乾燥状態で中性であるので、アルミニウム金属粉末との反応性が低い。したがって、これらの無機粉体とアルミニウム金属粉末とを混合して作製した混合粉体では長期保存が可能となり、好ましい。
【００１４】
（４）前記混合粉体においては、前記アルミニウム金属粉末１重量部に対して前記無機粉体が１０〜５００重量部混合されてもよい。このような構成とするとアルミニウム金属粉末がコンクリート原料に均一に分散され、かつ、混合粉体が水性スラリーに均質に混合されるので好ましい。
【００１５】
（５）前記無機粉体は、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下であってもよい。このような構成とすると、アルミニウム金属粉末が無機粉体に均一に分散され、かつ、混合粉体が水性スラリーに均質に混合されるので好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特殊なミキサーや付加設備を使用せずに、例えば汎用のグラウトミキサー等の使用により、アルミニウム金属粉末を短時間で均質にスラリー中に分散させて、気泡分布が均質で、粗大気泡の発生を抑え、発泡方向における上側と下側との密度差が少ない気泡コンクリートの製造方法を提供することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを作製し、この水性スラリーを発泡させて得られる気泡コンクリートの製造方法である。
【００１８】
本発明において、セメントを主原料とするコンクリート原料とは、例えば、ポルトランドセメントを主成分とした粉体原料のことを意味し、ポルトランドセメントの他に細骨材、珪砂、フライアッシュ、石灰粉末、石膏、粘土、ガラス粉末、陶器・瓦・レンガ等のリサイクル粉末などの増量材、珪石粉末、石灰岩粉末、汚泥・廃棄物などの焼却灰、残土などが含まれていてもよい。
【００１９】
ポルトランドセメントとしては普通、早強、中庸熱、フライアッシュ、高炉、白色などの各種セメントのうち１種または２種以上の混合物が使用できる。また、増量材・骨材も上記した材料を１種または２種以上の混合物で使用できる。
【００２０】
本発明において、界面活性剤としてはオキシカルボン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリオキシアルキレングリコールやポリビニルアルコール等の多価アルコール、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、アスファルト系乳剤等を用いることができる。
本発明においては、メチルセルロースなどの気泡安定剤を用いることもできる。
【００２１】
本発明においては、気泡コンクリートを作製する際の原料の配合割合は特に限定されないが、気泡コンクリートの使用分野において最適な強度等の物性を確保できる割合で配合すればよく、水、添加剤、補強材なども適正に調合されるものとする。
【００２２】
さて、本発明の気泡コンクリートの製造方法は、アルミニウム金属粉末とコンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、水性スラリーを作製するところに特徴を有する。
【００２３】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と予め混合されるコンクリート原料としては、乾燥した粉体であって、ポルトランドセメントの水和反応を著しく阻害しない素材であればよく、コンクリート原料として例示したものを使用することができる。前述のコンクリート原料のうち、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュ、石灰岩粉末、および残土から選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が、好ましい。
【００２４】
なお、混合粉体を長期保管する必要がある場合には、アルミニウム金属粉末は酸性・アルカリ性雰囲気で反応するため、乾燥状態において中性の無機粉体、例えば珪石粉末、フライアッシュ、珪砂、ガラス粉末、陶器・レンガ粉末から選択される一種又は二種以上の混合物が好ましい。
【００２５】
本発明において、アルミニウム金属粉末としては、通常アフターフォーム方式で使用されるものであればよい。しかし、例えば、土木用の用途で利用する場合には、混練後、圧送する間は発泡を抑える必要があるため、予めステアリン酸などの脂肪酸もしくはその誘導体の一種または二種以上により被覆されたアルミニウム金属粉末を使用するのが好ましい。予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末を用いると、発泡開始のタイミングを遅延させることができるからである。予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末のうち、脂肪酸などによる被覆部分が、当該被覆部分を含むアルミニウム金属粉末全体の重量に対して、３重量％以下のものが、特に好ましい。
【００２６】
アルミニウム金属粉末の粒子径はコンクリート中の気泡の大きさに影響を与えるため、アルミニウム金属粉末の平均粒子径は２０〜７０μｍであるのが好ましく、最大粒子径が２５０μｍ以下であることが好ましい。このような大きさのアルミニウム金属粉末を使用すると、気泡コンクリート中の気泡径を０．５ｍｍ〜３ｍｍとすることができ、粗大な気泡の発生を防ぐことができる。
【００２７】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と、無機粉体との混合割合は、アルミニウム金属粉末１重量部に対し無機粉体を１０重量部〜５００重量部使用するのが好ましく、さらに５０重量部〜２００重量部がより好ましい。無機粉体の混合量が１０重量部未満であると、混合粉体をスラリーに投入してもアルミニウム金属粉末がスラリー水面に浮き上がって、均質に分散しにくくなる。無機粉体の混合量が５００重量部を超えると、混合粉体がスラリーに均質に混合されなくなりダマを形成してしまうばかりではなく、アルミニウム金属粉末との混合に多大なエネルギーを要することになり経済的でない。
なお、混合粉体を作製する際に無機粉体以外のコンクリート原料（例えばセメント）を用いた場合も、上記と同様の割合でアルミニウム金属粉末と混合するのが好ましい。
【００２８】
混合粉体を作製する工程において、アルミニウム金属粉末と無機粉体とを予め混合する場合、無機粉体の大きさは、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下が好ましく、さらに０．８mm以下で、かつ、ブレーン値が５０００ｃｍ２／ｇ以下がより好ましい。直径が２ｍｍよりも大きいものを使用するとアルミニウム金属粉末粒子が均質に分散しなくなると同時に、発泡時に無機粒子が沈降し材料分離するため好ましくない。一方、粉体のブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇを超えると、混合粉体自体が均質混合しにくくなるばかりか、スラリーの粘性が上昇し、巻き込み気泡が混入したり、スラリーの流動性が失われるため好ましくない。
【００２９】
本発明においては、混合粉体を作製する工程の後に、この混合粉体を脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含んでいてもよい。混合粉体を被覆する脂肪酸としては、ステアリン酸などを用いることができる。
【００３０】
前述したように、本発明では脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されているアルミニウム金属粉末を使用すると発泡開始のタイミングを遅延させることができるが、混合粉体を作製する工程の間に、アルミニウム金属粉末を被覆している被覆層が剥がれ落ちることがある。そこで、混合粉末を作製する工程を経て得られた混合粉体を、ステアリン酸などの脂肪酸を噴霧し被膜を作る（脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を経る）ことで、より確実に発泡開始のタイミングを遅延させることができる。
【００３１】
混合粉体に噴霧する脂肪酸の量は、混合粉体の量、多孔性、粒子径によって変わるが、おおよそ混合粉体全体に対して１．０〜０．３重量の不揮発油脂分が付着するように噴霧するのが好ましい。
【００３２】
混合粉体を作製する工程を経て、必要により混合粉体を脂肪酸などにより被覆する工程を経た後、残りの原料、例えば、（残りの）コンクリート原料、水、界面活性剤などの添加剤を混合して作製した水性スラリーに、混合粉体を投入し混練し打設する。
【００３３】
本発明において、残りの原料の混合や、残りの原料と混合粉末との混合に用いるミキサーとしては、アルミニウム金属粉末が均質に分散した状態になるものであれば限定されない。ミキサーとしては、通常のモルタルやグラウトを混練するものが使用でき、例えば、グラウトミキサー、ホバート型ミキサーや、小型のミキサーとして、ＪＩＳ Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に記載されている機械練り用練混ぜ機のような低速回転で攪拌する装置を用いることもできる。
【００３４】
次に、本発明の作用効果について説明する。
本発明においては、アルミニウム金属粉末をコンクリート原料の少なくとも一部と予め混合することで、アルミニウム金属粒子のひとつひとつを、前記コンクリート原料中に分散させた混合粉末が作製される。そして、この混合粉末と他の原料とを混合して水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を抑制し、アルミニウム粉末のみをスラリーの原料に投入するよりも短時間で均質な水性スラリーを得ることができる。
【００３５】
本発明によれば、上記のようにして得られた均質な水性スラリーを発泡・硬化させるから、均質な気泡が分布しており、発泡上部と発泡下部との間で密度の差が少ない気泡コンクリートを提供することができる。
したがって、本発明は、土中の空洞、廃管、およびシールド工法の隙間の充填などの土木工事の用途、ならびに、パネル、ブロックおよび現場打設の壁体などの建築資材を作製する用途などに好適に利用できる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を具体的に適用した実施例について説明する。
以下の実施例および比較例における水性スラリーの原料の配合割合の詳細を気泡コンクリート配合（重量比）として表１に示した。
表１中、混合される粉体の欄には、アルミニウム金属粉末と予め混合される粉体の種類を示し、実施例１〜１０のアルミニウム金属粉末に関する数値は、混合粉末に含まれるアルミニウム金属粉末の量を示し、配合比率に関する数値は、混合粉体中のアルミニウム金属粉末と混合される粉体との重量割合（アルミニウム：混合される粉体）を示す。
【００３７】
＜実施例１＞
ステアリン酸により被覆されたアルミニウム金属粉末（大和金属社製）１重量部と、珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部とを均質に乾式混合して混合粉体を作製した。
【００３８】
コンクリート原料として普通ポルトランドセメント、珪石粉末を使用し、また界面活性剤としてアスファルト乳剤を、固形分１００重量部に対して、０．６重量部使用した。ミキサーとしてはホバート型ミキサーを使用し、平型パドルで回転速度約１５０ｒｐｍの条件で混合した。
【００３９】
まず、ミキサーボールに水を所定量入れ、次いでコンクリート原料と界面活性剤を投入し、２分間混合した。ついでミキサーを駆動させながら、混合粉体を投入し、混合粉体の投入開始から６０秒後にミキサーを止めると、均質な水性スラリーが得られた。この水性スラリーを直径１０ｃｍ高さ２０ｃｍのモルタル試験用円筒型枠および３０ｃｍ×３０ｃｍ×高さ４０ｃｍの木製型枠に流し込み、スラリーが型枠内で発泡・硬化するまで静置して気泡コンクリートを得た。
【００４０】
＜実施例２＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１０重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
【００４１】
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４２】
＜実施例３＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から５０重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４３】
＜実施例４＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１００重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４４】
＜実施例５＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から２００重量部に変えて、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４５】
＜実施例６＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、フライアッシュ（ブレーン値３３００ｃｍ２／ｇ）１００重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４６】
＜実施例７＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、珪砂（篩３５μｍ以下）１００重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４７】
＜実施例８＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）５重量部に代えて、ポルトランドセメント（ブレーン値３２００ｃｍ２／ｇ）５０重量部を使用して、混合粉体を作製し、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４８】
＜実施例９＞
珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から１００重量部に変えて、混合し、この混合粉体にステアリン酸を被覆したことと、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００４９】
＜実施例１０＞
アルミニウム金属粉末として、ステアリン酸により被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用し、珪石粉末（ブレーン値２８００ｃｍ２／ｇ）の混合量を５重量部から５０重量部に変えて、混合し、この混合粉体にステアリン酸を被覆したことと、水性スラリーの配合のうち、珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして、気泡コンクリートを得た。
なお、本実施例においては、混合粉体を投入しても水性スラリーの表面にアルミニウム金属粉末が浮いてくることはなく、均質な水性スラリーが得られた。
【００５０】
＜比較例１＞
アルミニウム金属粉末として、ステアリン酸により被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用し、このアルミニウム金属粉末を直接水性スラリー原料と混合して水性スラリーを作製したことと、水性スラリーの配合のうち珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして気泡コンクリートを得た。
なお、本比較例において作製した水性スラリーの表面には、アルミニウム金属粉末が凝集して残っていた。
【００５１】
＜比較例２＞
アルミニウム金属粉末を直接水性スラリー原料と混合して水性スラリーを作製したことと、水性スラリーの配合のうち珪石粉末の量と混合粉体の量を変えたこと以外は実施例１と同様にして気泡コンクリートを得た。
なお、本比較例において作製した水性スラリーの表面には、アルミニウム金属粉末が凝集して残っていた。
【００５２】
＜試験例＞
（１）気泡分布の観察
円筒型枠から気泡コンクリートを脱型して高さ方向（発泡方向に対して平行）に切断し、その切断面の気泡分布の状態を目視により観察した。
実施例１〜１０および比較例１，２について、型枠から１ｃｍ離れた、任意の５ｃｍ平方面での気泡の状態を観察して以下の基準により気泡の分布状態を判断し、結果を表１に示した。
○：ほとんどの気泡が直径０．５〜３ｍｍの大きさであり、直径３ｍｍ以上の不定形の気泡が１０個以下である。
△：直径３ｍｍ以上の不定形の気泡が１０個以上あり、直径６ｍｍ以上の不定形気泡が１０個以下である。
×：直径６ｍｍ以上の不定形の気泡が１１個以上ある。
さらに、実施例品と比較例品とを対比するため、実施例１、５、比較例１の上記切断面）の写真を撮影し、図１〜図３に示した。
【００５３】
（２）嵩密度と圧縮強度の測定
次に、実施例１〜１０の気泡コンクリートと比較例１および２の気泡コンクリートについて、発泡方向における上側の部分（「発泡上部」ともいう）と下側の部分（「発泡下部」ともいう）の物性を測定した。
具体的には、木製型枠から脱型した各気泡コンクリートについて、発泡上部と発泡下部における嵩密度と、期中養生２８日後の圧縮強度を以下の方法により測定した。
【００５４】
まず、各気泡コンクリートの発泡上部と発泡下部からそれぞれ、８ｃｍ×８ｃｍ×８ｃｍの大きさの試料を３つずつ切り出して、油圧式万能試験機（アムスラー）を用いて最大荷重（Ｎ）を測定した。測定した最大荷重（Ｎ）を立方体の断面積で除して圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）を算出した。
【００５５】
次に、最大荷重を測定した試料を１０５℃の乾燥機に１６時間入れて乾燥させた後に、乾燥後の試料の重量（ｋｇ）を測定し、重量（ｋｇ）を試料の体積で除して嵩密度（ｋｇ／ｃｍ３）を算出した。
表１には、発泡上部と発泡下部から切り出した立方体の嵩密度と圧縮強度を示した。なお、表に示した嵩密度と圧縮強度の値は、３つの試料の平均値である。
【００５６】
【表１】
【００５７】
＜結果と考察＞
実施例１〜１０により得られた気泡コンクリートでは、ほぼ均質に気泡が分布していたが、比較例１および２により得られた気泡コンクリートでは不定形の粗大な気泡が点在していた。なお、実施例品のうち、実施例２〜１０の気泡コンクリートでは、特に気泡の分布が均質であるという結果が得られた。
また、切断面の写真からも、実施例１〜１０の気泡コンクリート（図１および図２）では、比較例１の気泡コンクリート（図３）と比較すると、ほぼ均質に気泡が分布していた。
特に、実施例２〜１０の気泡コンクリート（例えば図２を参照）では、１ｍｍ径のほぼ球状の気泡が均質に分布していた。図２は実施例５の気泡コンクリートの切断面の写真であるが、実施例２〜４、実施例６〜１０の気泡コンクリートにおいても、同様に１ｍｍ径のほぼ球状の気泡が均質に分布していることが観察された。
一方、比較例１の気泡コンクリートでは、不定形で径が５ｍｍ以上の粗大な気泡が多く分布していた。
【００５８】
実施例１〜１０においては、発泡上部と発泡下部との嵩密度の差は５０ｋｇ／ｃｍ３以下であり、発泡上部と発泡下部での密度の差は小さかった。さらに、実施例１〜１０の気泡コンクリートでは、発泡上部と発泡下部との圧縮強度の差は０．６Ｎ／ｍｍ２以下であり、物性値の差が小さかった。
一方、比較例１および２により得られた気泡コンクリートの発泡上部と発泡下部との間では、嵩密度の差は９０ｋｇ／ｃｍ３以上であり、圧縮強度の差は１．６Ｎ／ｍｍ２以上であり、密度の差も物性値の差も大きかった。
【００５９】
この理由は、以下のように考えられる。
実施例１〜１０においては、アルミニウム金属粉末を、珪石、フライアッシュ、珪砂またはセメント（混合される粉体）と予め混合することで、アルミニウム金属粒子のひとつひとつを、混合される粉体中に分散させた混合粉末が作製される。そして、この混合粉末と他のスラリー原料とを混合して水性スラリーを作製するから、アルミニウム金属粉末同士の凝集を抑制し、アルミニウム粉末のみをスラリーの原料に投入するよりも短時間で均質な水性スラリーを得ることができる。実施例１〜１０においては、このようにして得られた均質な水性スラリーを発泡・硬化させるから、均質な気泡が分布しており、発泡上部と発泡下部との間で密度の差も物性値の差もない気泡コンクリートを得ることができたと考えられる。
【００６０】
一方、比較例１および２の気泡コンクリートでは、アルミニウム金属粉末を、コンクリート原料と予備混合せずに水性スラリー原料と混合するから、実施例１〜１０と同じ混合時間では、均一な混合ができなかったと考えられる。
【００６１】
実施例２〜１０の気泡コンクリートにおいては、実施例１の気泡コンクリートと比較して、より均質な気泡が分布し、かつ発泡上部と発泡下部とで嵩密度の差が小さく、かつ圧縮強度の差も小さかった。このことから、アルミニウム金属粉末と混合する無機粉体の量は、少なくしすぎると均質な気泡コンクリートができ難くなるので、アルミニウム金属粉末に混合されるコンクリート原料はアルミニウム金属粉末１重量部に対して、１０重量部以上であることが好ましいということがわかった。
【００６２】
ステアリン酸により被覆されたアルミニウム金属粉末を使用した実施例９と、脂肪酸などによって被覆されていないアルミニウム金属粉末を使用した実施例１０とを比較すると、実施例９のほうが、発泡上部と発泡下部での嵩密度の差が小さかった。このことから、アルミニウム粉体として、予め、ステアリン酸により被覆されたものを用いる方が好ましいということがわかった。
【００６３】
なお、本実施例においては、混合粉体を作製した後（アルミニウム金属粉末との予備混合後）すぐに、他のスラリー原料と混合したため、ポルトランドセメントとアルミニウム金属粉末とを予備混合した実施例８の気泡コンクリートにおいても良好な結果が得られた。
しかし、例えば、混合粉体作製後すぐに他のスラリー原料と混合できない条件で、気泡コンクリートを作製する場合には、実施例８のようにセメントとアルミニウム金属粉末とを予備混合すると、セメントとアルミニウムとの反応が進むことが懸念される。
このように、混合粉体作製後すぐに他のスラリー原料と混合できない場合（混合粉体を保管する必要がある場合）には、アルミニウム金属と混合される粉体として、アルミニウムとの反応性が低い、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、フライアッシュなどの無機粉体を使用すると、混合粉体の長期保存が可能となり、好ましい。
【００６４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例においては、アルミニウム金属粉末と混合するコンクリート原料として珪石粉末、フライアッシュ、珪砂、ポルトランドセメントを例示したが、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、石灰岩粉末、残土などをアルミニウム金属粉末と混合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１の気泡コンクリートの切断面の写真
【図２】実施例５の気泡コンクリートの切断面の写真
【図３】比較例１の気泡コンクリートの切断面の写真
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法であって、
前記アルミニウム金属粉末と前記コンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、前記水性スラリーを作製することを特徴とする気泡コンクリートの製造方法。
【請求項２】
さらに、前記混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム金属粉末が、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されていることを特徴とする請求項項１または請求項２に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記コンクリート原料には、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、およびフライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が含まれ、
前記混合粉体を作製する工程において、前記アルミニウム金属粉末と前記無機粉体とを予め混合して前記混合粉体を作製することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項５】
前記混合粉体においては、前記アルミニウム金属粉末１重量部に対して前記無機粉体が１０〜５００重量部混合されることを特徴とする請求項４に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項６】
前記無機粉体は、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項１】
セメントを主原料とするコンクリート原料と、アルミニウム金属粉末と、界面活性剤と、水とを混合して得られる水性スラリーを発泡させてなる気泡コンクリートの製造方法であって、
前記アルミニウム金属粉末と前記コンクリート原料の少なくとも一部とを、予め混合して混合粉体を作製する工程を経てから、前記水性スラリーを作製することを特徴とする気泡コンクリートの製造方法。
【請求項２】
さらに、前記混合粉体を、脂肪酸もしくはその誘導体により被覆する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム金属粉末が、予め脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されていることを特徴とする請求項項１または請求項２に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記コンクリート原料には、珪砂、珪石粉末、ガラス粉末、陶器粉末、レンガ粉末、およびフライアッシュから選択される一種または二種以上の混合物からなる無機粉体が含まれ、
前記混合粉体を作製する工程において、前記アルミニウム金属粉末と前記無機粉体とを予め混合して前記混合粉体を作製することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項５】
前記混合粉体においては、前記アルミニウム金属粉末１重量部に対して前記無機粉体が１０〜５００重量部混合されることを特徴とする請求項４に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【請求項６】
前記無機粉体は、直径２ｍｍ以下で、かつ、ブレーン値が６０００ｃｍ２／ｇ以下であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の気泡コンクリートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−８３４１３（Ｐ２００９−８３４１３Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５８８１２（Ｐ２００７−２５８８１２）
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００１８５９４９）クリオン株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００１８５９４９）クリオン株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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