JP5030061B2

JP5030061B2 - 軽量気泡コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JP5030061B2
Application number: JP2007223968A
Authority: JP
Inventors: 文明松下
Original assignee: 住友金属鉱山シポレックス株式会社
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP2009057225A

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

しかしながら、これら従来の方法においては、ＡＬＣ製造で使用される原料配合の違いは全く考慮されていない。そのため、ある原料配合条件では良好な珪石粒度分布が、他の原料配合条件では良好なＡＬＣの製造に適していない場合がある。
特開昭５９−１２８２５４号公報特開平４−１９７６０５号公報特開２００１−０１９５７１号公報

本発明は、ＡＬＣ製造で使用される原料配合の如何にかかわらず、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。

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、該主原料中の珪石の累積３０％粒径を全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比に応じて調整することを特徴とするものである。

上記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Ｃａ／Ｓｉモル比をＸ、珪石の累積３０％粒径をＹ（μｍ）とするとき、Ｙ＝１２０−１６０Ｘ±１０の関係となるように調整することが好ましい。

本発明によれば、ＡＬＣ製造で使用される原料配合の如何にかかわらず、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。

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、珪酸カルシウム水和物であるトバモライトが生成し、このトバモライトによりＡＬＣの強度が発現する。トバモライトは、化学式では５ＣａＯ・６ＳｉＯ_２・５Ｈ_２Ｏであり、Ｃａ／Ｓｉモル比の理論値は５／６＝０.８３である。尚、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モル比は上記理論値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。

本発明者は、様々な原料配合において、粒度の異なる珪石を適宜使用して製造したＡＬＣサンプルを評価した。その結果、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比に応じて、主原料中の適切な珪石粒度の範囲が異なることを見出した。即ち、Ｃａ／Ｓｉモル比が０.３〜０.４程度と低い場合には、オートクレーブ養生中での溶解量の少ない粗い珪石粒度が適しており、逆にＣａ／Ｓｉモル比が０.６〜０.７程度と高い場合には、オートクレーブ養生中での溶解量の多い細かい珪石粒度が適していることが分った。

加えて、珪石粒度の指標として、ブレーン値や、累積２０％、累積３０％、累積４０％、累積５０％、累積６０％の粒径、あるいは３０μｍ以下、４０μｍ以下、５０μｍ以下の頻度など、様々な指標を検討した結果、累積３０％粒径が指標として最も適していることを見出した。ここで、累積３０％粒径とは、珪石の粒度分布において、細粒側から各々の粒径での重量を順次累積し、その累積した重量比が全体重量の３０％に達したときの粒径を意味する。

即ち、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比をＸ、主原料中の珪石の累積３０％粒径をＹ（μｍ）としたとき、Ｙ＝１２０−１６０Ｘ±１０の関係を満足するように、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比に応じて主原料中の珪石の累積３０％粒径を調整することが好ましい。尚、珪石の累積３０％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。

珪酸質原料として愛知県の同一鉱山から産出した珪石を、予めボールミルにして粉砕した後、分級して５種類の粒度とした。これら５種類の粒度の珪石における累積３０％粒径は、それぞれ４.５μｍ、１０.２μｍ、２５.４μｍ、４７.７μｍ、８５.４μｍであった。これら５種類の珪石を適宜混合して、任意の累積３０％粒径が得られるように粒度調整した。

次に、下記表１に示す実施例１〜３８及び比較例１〜２９の各条件となるように、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比に応じて、それぞれの累積３０％粒径を有する珪石と、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た。これら固体原料の合計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。

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２に示す。

ＡＬＣの圧縮強度のＪＩＳＡ５４１６における規格値は３.０Ｎ／ｍｍ^２以上であるが、通常は安全側管理として４.０Ｎ／ｍｍ^２以上の確保を目安としている。そこで、圧縮強度の評価は、４.０Ｎ／ｍｍ^２以上を「適」、４.０Ｎ／ｍｍ^２未満を「不適」と判定した。この評価による表２の結果を、図１に「適」を○及び「不適」を×としてプロットした。

これらの結果から、原料である珪石の累積３０％粒径を全原料配合のＣａ／Ｓｉモル比に応じて調整することで、圧縮強度など優れた性質を持つＡＬＣが得られることが認められる。即ち、全原料配合のＣａ／Ｓｉモル比をＸ、珪石の累積３０％粒径をＹ（μｍ）とすると、図１における「適」の範囲はＹ＝１２０−１６０Ｘ±１０で示されることが分った。

実施例と比較例におけるＣａ／Ｓｉモル比と使用した珪石の累積３０％粒径の関係を、得られたＡＬＣの評価が適のものを○及び不適のものを×としてプロットしたグラフである。

Claims

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、全原料配合中のＣａ／Ｓｉモル比をＸ及び主原料中の珪石の累積３０％粒径をＹ（μｍ）としたとき、Ｃａ／Ｓｉモル比Ｘを０.３５〜０.６０に調整すると共に、珪石の累積３０％粒径ＹをＹ＝１２０−１６０Ｘ±１０の関係となるように調整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。