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技術 軽量気泡コンクリートの製造方法

出願人 住友金属鉱山シポレックス株式会社
発明者 松下文明
出願日 2007年8月30日 (13年3ヶ月経過) 出願番号 2007-223968
公開日 2009年3月19日 (11年9ヶ月経過) 公開番号 2009-057225
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養正 多孔質人造石または多孔質セラミック製品 材料からの成形品の製造 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 単結晶サイズ 骨材効果 Siモル比 養生過程 微粒分 ブレーン 固体原料 珪酸カルシウム水和物
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この項目の情報は公開日時点(2009年3月19日)のものです。
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課題

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る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

珪酸質原料と石質原料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、主原料中の珪石の累積30%粒径全原料配合中のCa/Siモル比に応じて調整する。その際、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、Y=120−160X±10の関係となるように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。

概要

背景

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セメント生石灰等の石灰質原料主原料とし、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

概要

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るALCを安定して製造することができる方法を提供する。珪酸質原料と石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、主原料中の珪石の累積30%粒径全原料配合中のCa/Siモル比に応じて調整する。その際、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、Y=120−160X±10の関係となるように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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

珪酸質原料と石質原料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軽量気泡コンクリートの製造方法。

請求項2

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の関係に調整することを特徴とする、請求項1に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

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セメント生石灰等の石灰質原料主原料とし、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

発明が解決しようとする課題

0008

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。

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。

0010

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。

発明の効果

0011

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。

発明を実施するための最良の形態

0012

高温高圧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・6SiO2・5H2O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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

0019

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角立方体成形し、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。

0020

0021

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ている。そこで、圧縮強度の評価は、4.0N/mm2以上を「適」、4.0N/mm2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。

0022

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。

図面の簡単な説明

0023

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。

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