軽量気泡コンクリートの製造方法
【課題】 割れや欠け等が無く、寸法精度が高く、外観に優れたＡＬＣを製造する方法を提供する。
【解決手段】 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なる主原料に水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加えてスラリーとし、このスラリーを補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込んで発泡及び半硬化させて半硬化体とし、この半硬化体をピアノ線等により切断した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生により硬化させるＡＬＣの製造方法において、上記石こうに化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上のものを使用する。
【解決手段】 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なる主原料に水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加えてスラリーとし、このスラリーを補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込んで発泡及び半硬化させて半硬化体とし、この半硬化体をピアノ線等により切断した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生により硬化させるＡＬＣの製造方法において、上記石こうに化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上のものを使用する。
【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）の製造方法に関し、特に、割れや欠け等が無く、寸法精度が高く、外観に優れた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）の製造工程では、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とを主原料とし、これらの微粉末に水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加えてスラリー状として、予め補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込む。その際、原料スラリーの温度は４０〜５０℃程度に調整する。鋳込まれたスラリーは、アルミニウム粉末の反応により発泡し、さらに石灰質原料の反応により半硬化する。得られた半硬化体をピアノ線により所定寸法に成形した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生により硬化させてＡＬＣが得られる。このようにして製造されたＡＬＣは軽量で、耐火性、断熱性及び施工性に優れているため、壁、屋根、床などの建築材料として広く使用されている。
【０００３】
上記のような製造工程では、副原料としての石こうは、オートクレーブ養生後の製品の強度向上や収縮率低減といった諸物性の向上のために一般に配合されている。例えば特許文献１には、全固形分に対して石こうを１〜５重量％含有させてクラック発生を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、同じく全固形分に対して石こうを８〜１５重量％含有させてクラック発生を抑制する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、粒径２５〜２００μｍの石こうを使用することによって亀裂発生を防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２４２４７２号公報
【特許文献２】特開平１１−０６０３４８号公報
【特許文献３】特開平１０−０６７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法でＡＬＣの製造を行っても、型枠に鋳込んだ原料スラリーのうち温度の低い型枠に接する部分や外気に接する部分は、石灰質原料の反応が他の部分よりも著しく遅くなる結果、半硬化体をピアノ線で切断した後になって膨張が生じ、その部分に割れや欠けなどが発生したり、寸法精度が悪くなることがあった。
【０００６】
このような膨張による影響を調査すべく、型枠との接触部分であるパネル端部が、型枠から離間した位置にあるパネル中央部に比べてどれだけ伸びているかを示す膨張率（％）に基づいてパネルを検査したところ、膨張率が０.５％以下であれば割れや欠けなどは発生しないが、膨張率が０.５％を超え３％以下では割れや欠けが極端に増加することが分かった。さらに膨張率が３％を超えると寸法精度が悪くなりすぎて建築物の所定の施工場所に納めることができず、全品が不良製品となることが分かった。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、製品に割れや欠け等が無く、寸法精度が高く、外観に優れたＡＬＣを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上である石こうを原料として使用することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製品に割れや欠け等が無い上、寸法精度が高く、外観に優れたＡＬＣを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＡＬＣの主原料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である。これら主原料を粉砕して得られる微粉末に、水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加え、ミキサーにて十分に攪拌してスラリー状にした状態で、予め補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込む。鋳込む際は、その後のアルミニウム粉による発泡と、石灰質原料の水和による硬化を十分なものとするため、通常は原料スラリーの温度を４０〜５０℃程度に調整する。
【００１１】
型枠の温度も上記した原料スラリーの温度に合わせた方が型枠内の原料スラリーの温度分布が小さくなって好ましいが、実際には型枠の温度は夏季においても３０℃程度であり、冬季には０℃程度に低下することがある。したがって、型枠内の原料スラリーのうち、低温の型枠に接する部分や外気に直接触れる部分などでは温度が低下し、型枠内では比較的大きな温度分布が生じている。温度の低い部分は水和反応が遅れるため、半硬化体として型枠から取り出してピアノ線等により所定寸法に成形した後に膨張することがあり、これが製品の割れ、欠けや寸法精度不良を誘発していた。
【００１２】
本発明者らは、このような膨張現象はセメント間隙相の水和反応におけるエトリンガイト生成が影響していると考え、この水和反応に寄与する石こうの特性と膨張の関係を調べた。その結果、石こうに含まれるＣａＯのＳＯ３に対するモル比（以降、ＣａＯ／ＳＯ３モル比と称する）が膨張の有無に影響していることを発見した。具体的には、石こうを化学分析して得られる化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上の場合は膨張率が０.５％未満となって特に問題は生じないが、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００以上１.０２未満の場合は膨張率が０.５〜３％程度となり、さらにＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００未満の場合には膨張率が３％以上と非常に大きくなることが分かった。
【００１３】
なお、後述するように、本発明において対象とする石こうに含まれるＳＯ３及びＣａＯは、それぞれ硫酸及びその中和のための炭酸カルシウムに由来するものであるため、ＣａＯ／ＳＯ３モル比の上限は通常１.１０程度である。このように、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.１０程度の場合は、膨張率は０.１％となるので問題はない。
【００１４】
本発明が対象とする石こうは、硫酸法の酸化チタン製造工程における副産物の石こうであり、これは工程中で排出される硫酸分を中和回収するために炭酸カルシウム粉末を加え、石こうとして回収されたものである。一般に、添加する炭酸カルシウム粉末の量は中和する硫酸のモル量に対して若干過剰気味に加えるのが適正であるため、通常はＣａＯ／ＳＯ３モル比は１.０２以上となる。しかし、何らかの理由により炭酸カルシウム粉末の添加量が少なくなるとＣａＯ／ＳＯ３モル比は１.０２未満となり、中和反応自体が正常に完了していない可能性がある。この場合、石こう中の不純物金属元素の硫酸塩などが残留し、セメント間隙相の水和に悪影響を与えているのではと考察しているが、原因はつかめていない。
【実施例】
【００１５】
珪酸質原料として予めボールミルにて粉砕し、比表面積が３０００ブレーンとなるように粒度調整した珪石を４５重量部、石灰質原料として生石灰を５重量部、普通ポルトランドセメントを３０重量部、繰り返し原料を１５重量部、及び石こうを５重量部を混合し、得られた固体原料の合計１００重量部に対して水６０重量部と少量のアルミニウム粉末及び界面活性剤とを加えて混練して原料スラリーの試料を作製した。
【００１６】
その際、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が少しずつ異なる石こうを用いて複数の原料スラリーの試料を作製した。具体的には、ＪＩＳＲ９１０１「セッコウの化学分析方法」によって化学分析したＣａＯ／ＳＯ３モル比が、１.０４、１.０３、１.０２、１.０１、１.００、及び０.９８の石こうをそれぞれ使用して試料１〜６の原料スラリーを作製した。
【００１７】
これら試料１〜６の原料スラリーの各々に対して、原料スラリーの温度を４５℃に調整した後、表面温度２０℃の型枠に鋳込んで発泡及び半硬化を行った。得られた各半硬化体を型枠から取り出してピアノ線によりパネル寸法に切断した後、オートクレーブにより高温高圧水蒸気養生を行ってＡＬＣパネルを作製した。このようにして作製された各ＡＬＣパネルに対して、ピアノ線による切断直後に２００.００ｍｍに調整したノギスで印を付け、オートクレーブ養生後に印の長さを測定して膨張量を測定し、膨張量を基長（２００.００ｍｍ）で割って膨張率を求めた。このようにして得た各試料のＡＬＣの膨張率（％）をそれらのＣａＯ／ＳＯ３モル比とともに下記表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
上記表１から分かるように、石こうの化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上の試料１〜３では、膨張率が全て０.５％未満であった。また、これら試料１〜３のＡＬＣには割れや欠けがなく、外観に優れていた。一方、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００以上１.０２未満の試料４及び５では、いずれも膨張率が０.５〜３％の範囲内となった。また、これら試料４及び５のＡＬＣには、どちらにもパネルに割れや欠けが多く見られた。ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００未満の試料６では膨張率が５.５％となり、３％を超える非常に大きな値となった。また、この試料６のＡＬＣは、パネルの幅、厚さ、長さがＡＬＣのＪＩＳ規格（ＪＩＳＡ５４１６）の基準である、幅：＋０ｍｍ／−４ｍｍ、厚さ：±２ｍｍ、長さ：±５ｍｍの範囲を外れるものが頻出することが確認された。
【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）の製造方法に関し、特に、割れや欠け等が無く、寸法精度が高く、外観に優れた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）の製造工程では、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とを主原料とし、これらの微粉末に水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加えてスラリー状として、予め補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込む。その際、原料スラリーの温度は４０〜５０℃程度に調整する。鋳込まれたスラリーは、アルミニウム粉末の反応により発泡し、さらに石灰質原料の反応により半硬化する。得られた半硬化体をピアノ線により所定寸法に成形した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生により硬化させてＡＬＣが得られる。このようにして製造されたＡＬＣは軽量で、耐火性、断熱性及び施工性に優れているため、壁、屋根、床などの建築材料として広く使用されている。
【０００３】
上記のような製造工程では、副原料としての石こうは、オートクレーブ養生後の製品の強度向上や収縮率低減といった諸物性の向上のために一般に配合されている。例えば特許文献１には、全固形分に対して石こうを１〜５重量％含有させてクラック発生を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、同じく全固形分に対して石こうを８〜１５重量％含有させてクラック発生を抑制する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、粒径２５〜２００μｍの石こうを使用することによって亀裂発生を防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２４２４７２号公報
【特許文献２】特開平１１−０６０３４８号公報
【特許文献３】特開平１０−０６７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法でＡＬＣの製造を行っても、型枠に鋳込んだ原料スラリーのうち温度の低い型枠に接する部分や外気に接する部分は、石灰質原料の反応が他の部分よりも著しく遅くなる結果、半硬化体をピアノ線で切断した後になって膨張が生じ、その部分に割れや欠けなどが発生したり、寸法精度が悪くなることがあった。
【０００６】
このような膨張による影響を調査すべく、型枠との接触部分であるパネル端部が、型枠から離間した位置にあるパネル中央部に比べてどれだけ伸びているかを示す膨張率（％）に基づいてパネルを検査したところ、膨張率が０.５％以下であれば割れや欠けなどは発生しないが、膨張率が０.５％を超え３％以下では割れや欠けが極端に増加することが分かった。さらに膨張率が３％を超えると寸法精度が悪くなりすぎて建築物の所定の施工場所に納めることができず、全品が不良製品となることが分かった。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み、製品に割れや欠け等が無く、寸法精度が高く、外観に優れたＡＬＣを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上である石こうを原料として使用することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製品に割れや欠け等が無い上、寸法精度が高く、外観に優れたＡＬＣを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＡＬＣの主原料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である。これら主原料を粉砕して得られる微粉末に、水、石こう、アルミニウム粉末等の副原料を加え、ミキサーにて十分に攪拌してスラリー状にした状態で、予め補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込む。鋳込む際は、その後のアルミニウム粉による発泡と、石灰質原料の水和による硬化を十分なものとするため、通常は原料スラリーの温度を４０〜５０℃程度に調整する。
【００１１】
型枠の温度も上記した原料スラリーの温度に合わせた方が型枠内の原料スラリーの温度分布が小さくなって好ましいが、実際には型枠の温度は夏季においても３０℃程度であり、冬季には０℃程度に低下することがある。したがって、型枠内の原料スラリーのうち、低温の型枠に接する部分や外気に直接触れる部分などでは温度が低下し、型枠内では比較的大きな温度分布が生じている。温度の低い部分は水和反応が遅れるため、半硬化体として型枠から取り出してピアノ線等により所定寸法に成形した後に膨張することがあり、これが製品の割れ、欠けや寸法精度不良を誘発していた。
【００１２】
本発明者らは、このような膨張現象はセメント間隙相の水和反応におけるエトリンガイト生成が影響していると考え、この水和反応に寄与する石こうの特性と膨張の関係を調べた。その結果、石こうに含まれるＣａＯのＳＯ３に対するモル比（以降、ＣａＯ／ＳＯ３モル比と称する）が膨張の有無に影響していることを発見した。具体的には、石こうを化学分析して得られる化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上の場合は膨張率が０.５％未満となって特に問題は生じないが、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００以上１.０２未満の場合は膨張率が０.５〜３％程度となり、さらにＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００未満の場合には膨張率が３％以上と非常に大きくなることが分かった。
【００１３】
なお、後述するように、本発明において対象とする石こうに含まれるＳＯ３及びＣａＯは、それぞれ硫酸及びその中和のための炭酸カルシウムに由来するものであるため、ＣａＯ／ＳＯ３モル比の上限は通常１.１０程度である。このように、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.１０程度の場合は、膨張率は０.１％となるので問題はない。
【００１４】
本発明が対象とする石こうは、硫酸法の酸化チタン製造工程における副産物の石こうであり、これは工程中で排出される硫酸分を中和回収するために炭酸カルシウム粉末を加え、石こうとして回収されたものである。一般に、添加する炭酸カルシウム粉末の量は中和する硫酸のモル量に対して若干過剰気味に加えるのが適正であるため、通常はＣａＯ／ＳＯ３モル比は１.０２以上となる。しかし、何らかの理由により炭酸カルシウム粉末の添加量が少なくなるとＣａＯ／ＳＯ３モル比は１.０２未満となり、中和反応自体が正常に完了していない可能性がある。この場合、石こう中の不純物金属元素の硫酸塩などが残留し、セメント間隙相の水和に悪影響を与えているのではと考察しているが、原因はつかめていない。
【実施例】
【００１５】
珪酸質原料として予めボールミルにて粉砕し、比表面積が３０００ブレーンとなるように粒度調整した珪石を４５重量部、石灰質原料として生石灰を５重量部、普通ポルトランドセメントを３０重量部、繰り返し原料を１５重量部、及び石こうを５重量部を混合し、得られた固体原料の合計１００重量部に対して水６０重量部と少量のアルミニウム粉末及び界面活性剤とを加えて混練して原料スラリーの試料を作製した。
【００１６】
その際、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が少しずつ異なる石こうを用いて複数の原料スラリーの試料を作製した。具体的には、ＪＩＳＲ９１０１「セッコウの化学分析方法」によって化学分析したＣａＯ／ＳＯ３モル比が、１.０４、１.０３、１.０２、１.０１、１.００、及び０.９８の石こうをそれぞれ使用して試料１〜６の原料スラリーを作製した。
【００１７】
これら試料１〜６の原料スラリーの各々に対して、原料スラリーの温度を４５℃に調整した後、表面温度２０℃の型枠に鋳込んで発泡及び半硬化を行った。得られた各半硬化体を型枠から取り出してピアノ線によりパネル寸法に切断した後、オートクレーブにより高温高圧水蒸気養生を行ってＡＬＣパネルを作製した。このようにして作製された各ＡＬＣパネルに対して、ピアノ線による切断直後に２００.００ｍｍに調整したノギスで印を付け、オートクレーブ養生後に印の長さを測定して膨張量を測定し、膨張量を基長（２００.００ｍｍ）で割って膨張率を求めた。このようにして得た各試料のＡＬＣの膨張率（％）をそれらのＣａＯ／ＳＯ３モル比とともに下記表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
上記表１から分かるように、石こうの化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上の試料１〜３では、膨張率が全て０.５％未満であった。また、これら試料１〜３のＡＬＣには割れや欠けがなく、外観に優れていた。一方、ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００以上１.０２未満の試料４及び５では、いずれも膨張率が０.５〜３％の範囲内となった。また、これら試料４及び５のＡＬＣには、どちらにもパネルに割れや欠けが多く見られた。ＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.００未満の試料６では膨張率が５.５％となり、３％を超える非常に大きな値となった。また、この試料６のＡＬＣは、パネルの幅、厚さ、長さがＡＬＣのＪＩＳ規格（ＪＩＳＡ５４１６）の基準である、幅：＋０ｍｍ／−４ｍｍ、厚さ：±２ｍｍ、長さ：±５ｍｍの範囲を外れるものが頻出することが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上である石こうを原料として使用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。
【請求項１】
化学分析値におけるＣａＯ／ＳＯ３モル比が１.０２以上である石こうを原料として使用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。
【公開番号】特開２０１２−１４４４０８（Ｐ２０１２−１４４４０８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９１９（Ｐ２０１１−５９１９）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【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２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【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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