軽量気泡コンクリートの製造方法
【課題】 強度等の諸物性に優れ、建築材料として好適なＡＬＣを、安定して製造することができる方法を提供する。
【解決手段】 珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、珪酸質原料である珪石中に、粒径１００〜５００μｍの珪石が２０重量％以上６０重量％以下含まれている。また、上記１００〜５００μｍの粒径を有する粗粒域の珪石は、１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことが好ましい。
【解決手段】 珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、珪酸質原料である珪石中に、粒径１００〜５００μｍの珪石が２０重量％以上６０重量％以下含まれている。また、上記１００〜５００μｍの粒径を有する粗粒域の珪石は、１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の壁、屋根、床などに使用される軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）は、内部に気泡と細孔を含み、絶乾かさ比重が０.５程度と非常に軽量でありながら、強度が比較的高いという優れた性質を有している。このように、ＡＬＣは軽量であると同時に、比較的強度が高く、耐火性、断熱性、施工性にも優れているため、建築材料などとして広く使用されている。
【０００３】
ＡＬＣの製造は、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を主原料とし、これら主原料の微粉末に水及び発泡剤としてのアルミニウム粉末等の添加物を加えてスラリー状とした後、型枠に投入してアルミニウム粉末の反応により発泡させ、且つ石灰質原料の反応により半硬化させる。次に、所定寸法に切断し、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生を行って、ＡＬＣが製造されている。
【０００４】
ＡＬＣの強度を発現させているのは、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生である。この養生過程において、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が生成する。トバモライトの生成過程であるオートクレーブ中では、珪石の溶解が反応を律速することが広く知られている。
【０００５】
従って、珪石の粒度、単結晶サイズ、純度、不純物の種類と含有量などが、得られるＡＬＣの物性値に大きな影響を持っている。特に珪石の粒度については、微粒分による結晶核の生成、中粒分による結晶の成長、粗粒分が残存することによる骨材効果など、それぞれ物性値に影響を与えることが分っている。そのため、珪石の粒度を規定することによって、物性的に優れたＡＬＣを製造する方法が種々検討されている。
【０００６】
例えば、特開昭５９−１２８２５４公報には珪石の粒度を重量平均径で１５μｍ以下とする方法が記載され、特開平４−１９７６０５号公報には珪砂を２０００〜２,５００ブレーンと６,０００〜１２，０００ブレーンにピークを有する分布とする方法が記載されている。また、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１０〜５００μｍの珪石を混合し、その混合珪石の平均石英結晶粒径を１５〜３００μｍとすると共に、１０μｍ未満の珪石の混合割合を６０重量％以下とする方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これら従来の方法においては、ＡＬＣ製造で使用される珪酸質原料の珪石について、粒径が１００μｍ以上の粗粒域の珪石量を調整し又は制御することは行われていない。
【特許文献１】特開昭５９−１２８２５４号公報
【特許文献２】特開平４−１９７６０５号公報
【特許文献３】特開２００１−０１９５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、圧縮強度等の諸物性に優れたＡＬＣを安定して製造することができる方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明が提供する軽量気泡コンクリートの製造方法は、珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、該珪酸質原料である珪石中に粒径１００〜５００μｍの珪石を２０重量％以上６０重量％以下含むことを特徴とする。かかる本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法においては、前記珪石が１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、珪酸質原料である珪石中の粗粒域の粒度を調整するだけで、強度等の諸物性に優れたＡＬＣを安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＡＬＣの強度発現に寄与するのは、高温高圧の水蒸気養生過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とから生成する珪酸カルシウム水和物のトバモライトである。トバモライトは、化学式では５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏであり、Ｃａ／Ｓｉモル比の理論値は５／６＝０.８３である。
【００１２】
しかし、ＡＬＣの工業生産では、オートクレーブ養生に要する時間を短縮するため、Ｃａ／Ｓｉモル比は理論値０.８３よりも小さめに、即ち０.３〜０.７の範囲に設定されることがほとんどである。その理由は、珪石等の珪酸質原料を多くすることで、トバモライトの生成に寄与しなかった未反応の珪石がＡＬＣマトリックス中にそのまま残存し、その骨材効果によって強度物性面の向上に寄与するからである。
【００１３】
本発明者は、未反応のまま残存する珪石の骨材効果に着目し、粒径が１００μｍ以上の粗粒域の珪石量が異なる様々な条件において製造したＡＬＣサンプルを評価した。その結果、粒径１００〜５００μｍの粗粒域の分布によって、ＡＬＣの強度物性が大きく変動することを見出した。即ち、原料の珪石中に粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石が２０〜６０重量含まれるとき、得られるＡＬＣの圧縮強度が高くなることを見出した。
【００１４】
更に、上記粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石が、１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つ場合において、特に高い圧縮強度のＡＬＣが得られることが分った。尚、このような珪石の粗粒域における粒径の調整は、粒度の異なる２種類以上の珪石を混合して簡単に調整することができる。
【実施例】
【００１５】
珪酸質原料として国内５箇所の鉱山から産出する珪石を使用し、単独または混合して、主に粗粒域の粒度が異なる珪石原料を用意した。即ち、下記表１に示すように、珪石原料中における粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石量、並びに、その粗粒域の珪石のピーク粒径について、実施例１〜６及び比較例１〜４の条件の異なる各珪石を用意した。
【００１６】
これらの珪石と、生石灰、普通ポルトランドセメント、繰り返し原料を混合して、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比が０.５０となるように調整した。次に、これらの固体原料の合計１００重量部に、水６０重量部と少量のアルミニウム粉末及び界面活性剤を加え、混練してスラリーを作製した。
【００１７】
上記各スラリーを型枠に注入し、発泡させると共に半硬化させ、切断した後、１８０℃、１０気圧のオートクレーブにおいて６時間の高温高圧水蒸気養生を施した。得られた各ＡＬＣブロックを、１００ｍｍ角の立方体に成形し、ＪＩＳＡ５４１６に準じて圧縮強度を測定した。得られた圧縮強度を、下記表１に併せて示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
ＡＬＣの圧縮強度のＪＩＳＡ５４１６における規格値は３.０Ｎ／ｍｍ２以上であるが、通常は安全側管理として４.０Ｎ／ｍｍ２以上の確保を目安とし、更に５.０Ｎ／ｍｍ２以上であれば好ましいとされている。そこで、圧縮強度の評価の判定は、４.０Ｎ／ｍｍ２未満を「不適」、４.０Ｎ／ｍｍ２以上５.０Ｎ／ｍｍ２未満を「適」、５.０Ｎ／ｍｍ２以上を「良」と判定した。
【００２０】
上記表１から、粗粒域における珪石の粒径を調整することにより、ＡＬＣの圧縮強度が大きく変動することが分る。即ち、原料の珪石中における粒径１００〜５００μｍの珪石量について、２０重量％未満か若しくは６０重量％を超えるとＡＬＣの圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２未満となるのに対し、２０〜６０重量％の範囲ではＡＬＣの圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２以上と良好であった。
【００２１】
加えて、圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２以上の実施例１〜６の中でも、粗粒域の珪石のピーク粒径が１５０〜３００μｍの範囲にある実施例３〜５では、圧縮強度が５.０Ｎ／ｍｍ２を超える極めて高強度のＡＬＣを得ることができた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の壁、屋根、床などに使用される軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）は、内部に気泡と細孔を含み、絶乾かさ比重が０.５程度と非常に軽量でありながら、強度が比較的高いという優れた性質を有している。このように、ＡＬＣは軽量であると同時に、比較的強度が高く、耐火性、断熱性、施工性にも優れているため、建築材料などとして広く使用されている。
【０００３】
ＡＬＣの製造は、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を主原料とし、これら主原料の微粉末に水及び発泡剤としてのアルミニウム粉末等の添加物を加えてスラリー状とした後、型枠に投入してアルミニウム粉末の反応により発泡させ、且つ石灰質原料の反応により半硬化させる。次に、所定寸法に切断し、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生を行って、ＡＬＣが製造されている。
【０００４】
ＡＬＣの強度を発現させているのは、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生である。この養生過程において、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が生成する。トバモライトの生成過程であるオートクレーブ中では、珪石の溶解が反応を律速することが広く知られている。
【０００５】
従って、珪石の粒度、単結晶サイズ、純度、不純物の種類と含有量などが、得られるＡＬＣの物性値に大きな影響を持っている。特に珪石の粒度については、微粒分による結晶核の生成、中粒分による結晶の成長、粗粒分が残存することによる骨材効果など、それぞれ物性値に影響を与えることが分っている。そのため、珪石の粒度を規定することによって、物性的に優れたＡＬＣを製造する方法が種々検討されている。
【０００６】
例えば、特開昭５９−１２８２５４公報には珪石の粒度を重量平均径で１５μｍ以下とする方法が記載され、特開平４−１９７６０５号公報には珪砂を２０００〜２,５００ブレーンと６,０００〜１２，０００ブレーンにピークを有する分布とする方法が記載されている。また、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１０〜５００μｍの珪石を混合し、その混合珪石の平均石英結晶粒径を１５〜３００μｍとすると共に、１０μｍ未満の珪石の混合割合を６０重量％以下とする方法が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これら従来の方法においては、ＡＬＣ製造で使用される珪酸質原料の珪石について、粒径が１００μｍ以上の粗粒域の珪石量を調整し又は制御することは行われていない。
【特許文献１】特開昭５９−１２８２５４号公報
【特許文献２】特開平４−１９７６０５号公報
【特許文献３】特開２００１−０１９５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、圧縮強度等の諸物性に優れたＡＬＣを安定して製造することができる方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明が提供する軽量気泡コンクリートの製造方法は、珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、該珪酸質原料である珪石中に粒径１００〜５００μｍの珪石を２０重量％以上６０重量％以下含むことを特徴とする。かかる本発明による軽量気泡コンクリートの製造方法においては、前記珪石が１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、珪酸質原料である珪石中の粗粒域の粒度を調整するだけで、強度等の諸物性に優れたＡＬＣを安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＡＬＣの強度発現に寄与するのは、高温高圧の水蒸気養生過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とから生成する珪酸カルシウム水和物のトバモライトである。トバモライトは、化学式では５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏであり、Ｃａ／Ｓｉモル比の理論値は５／６＝０.８３である。
【００１２】
しかし、ＡＬＣの工業生産では、オートクレーブ養生に要する時間を短縮するため、Ｃａ／Ｓｉモル比は理論値０.８３よりも小さめに、即ち０.３〜０.７の範囲に設定されることがほとんどである。その理由は、珪石等の珪酸質原料を多くすることで、トバモライトの生成に寄与しなかった未反応の珪石がＡＬＣマトリックス中にそのまま残存し、その骨材効果によって強度物性面の向上に寄与するからである。
【００１３】
本発明者は、未反応のまま残存する珪石の骨材効果に着目し、粒径が１００μｍ以上の粗粒域の珪石量が異なる様々な条件において製造したＡＬＣサンプルを評価した。その結果、粒径１００〜５００μｍの粗粒域の分布によって、ＡＬＣの強度物性が大きく変動することを見出した。即ち、原料の珪石中に粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石が２０〜６０重量含まれるとき、得られるＡＬＣの圧縮強度が高くなることを見出した。
【００１４】
更に、上記粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石が、１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つ場合において、特に高い圧縮強度のＡＬＣが得られることが分った。尚、このような珪石の粗粒域における粒径の調整は、粒度の異なる２種類以上の珪石を混合して簡単に調整することができる。
【実施例】
【００１５】
珪酸質原料として国内５箇所の鉱山から産出する珪石を使用し、単独または混合して、主に粗粒域の粒度が異なる珪石原料を用意した。即ち、下記表１に示すように、珪石原料中における粒径１００〜５００μｍの粗粒域の珪石量、並びに、その粗粒域の珪石のピーク粒径について、実施例１〜６及び比較例１〜４の条件の異なる各珪石を用意した。
【００１６】
これらの珪石と、生石灰、普通ポルトランドセメント、繰り返し原料を混合して、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比が０.５０となるように調整した。次に、これらの固体原料の合計１００重量部に、水６０重量部と少量のアルミニウム粉末及び界面活性剤を加え、混練してスラリーを作製した。
【００１７】
上記各スラリーを型枠に注入し、発泡させると共に半硬化させ、切断した後、１８０℃、１０気圧のオートクレーブにおいて６時間の高温高圧水蒸気養生を施した。得られた各ＡＬＣブロックを、１００ｍｍ角の立方体に成形し、ＪＩＳＡ５４１６に準じて圧縮強度を測定した。得られた圧縮強度を、下記表１に併せて示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
ＡＬＣの圧縮強度のＪＩＳＡ５４１６における規格値は３.０Ｎ／ｍｍ２以上であるが、通常は安全側管理として４.０Ｎ／ｍｍ２以上の確保を目安とし、更に５.０Ｎ／ｍｍ２以上であれば好ましいとされている。そこで、圧縮強度の評価の判定は、４.０Ｎ／ｍｍ２未満を「不適」、４.０Ｎ／ｍｍ２以上５.０Ｎ／ｍｍ２未満を「適」、５.０Ｎ／ｍｍ２以上を「良」と判定した。
【００２０】
上記表１から、粗粒域における珪石の粒径を調整することにより、ＡＬＣの圧縮強度が大きく変動することが分る。即ち、原料の珪石中における粒径１００〜５００μｍの珪石量について、２０重量％未満か若しくは６０重量％を超えるとＡＬＣの圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２未満となるのに対し、２０〜６０重量％の範囲ではＡＬＣの圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２以上と良好であった。
【００２１】
加えて、圧縮強度が４.０Ｎ／ｍｍ２以上の実施例１〜６の中でも、粗粒域の珪石のピーク粒径が１５０〜３００μｍの範囲にある実施例３〜５では、圧縮強度が５.０Ｎ／ｍｍ２を超える極めて高強度のＡＬＣを得ることができた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、該珪酸質原料である珪石中に粒径１００〜５００μｍの珪石を２０重量％以上６０重量％以下含むことを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記珪石が１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
【請求項１】
珪酸質原料と石灰質原料を主原料とする軽量気泡コンクリートの製造方法において、該珪酸質原料である珪石中に粒径１００〜５００μｍの珪石を２０重量％以上６０重量％以下含むことを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記珪石が１５０〜３００μｍに粒径のピークを持つことを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
【公開番号】特開２００９−５７２２７（Ｐ２００９−５７２２７Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２３９７０（Ｐ２００７−２２３９７０）
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（３９９１１７７３０）住友金属鉱山シポレックス株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【出願人】（３９９１１７７３０）住友金属鉱山シポレックス株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
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