JP4628237B2

JP4628237B2 - Method for producing lightweight cellular concrete

Info

Publication number: JP4628237B2
Application number: JP2005289526A
Authority: JP
Inventors: 文明松下; 公一今澤
Original assignee: 住友金属鉱山シポレックス株式会社
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: JP2007099546A

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。 The present invention relates to a method for producing lightweight cellular concrete (ALC) used for building walls, roofs, floors and the like.

ＡＬＣの製造においては、生石灰、セメント及び珪石からなる各主原料と、石膏や繰り返し原料（オートクレーブ前の切断屑並びにＡＬＣ廃材）などの副原料とを、水と混合撹拌して、得られた原料スラリーにアルミニウム粉末などの発泡剤を加え、補強鉄筋を配した型枠内に流し込んで発泡させる。更に、所定時間を経てケーキ状半硬化体となった後、ピアノ線で所定寸法に切断し、オートクレーブにより高温高圧での水蒸気養生を行って製造される。 In the production of ALC, raw materials obtained by mixing and stirring each main raw material consisting of quick lime, cement and silica and auxiliary raw materials such as gypsum and repetitive raw materials (cut scraps and ALC waste before autoclave) with water. A foaming agent such as aluminum powder is added to the slurry, and the slurry is poured into a mold having reinforcing reinforcing bars to foam. Furthermore, after it becomes a cake-like semi-cured body after a predetermined time, it is cut into a predetermined dimension with a piano wire, and steam curing at high temperature and high pressure is performed by an autoclave.

このようにして製造されたＡＬＣは、内部に気泡と細孔を含むため絶乾かさ比重が０.５程度と非常に軽量でありながら、高い耐火性及び断熱性を備え、強度も比較的高いという優れた特性を持っている。そのため、ＡＬＣは建築材料として広く使用され、例えば、仕様に沿った各種寸法に切断され、場合によっては様々な加工や仕上げを行うことによって、壁、屋根、床などの用途に応じたパネルなどのＡＬＣ建築材料製品とされる。 The ALC produced in this way contains bubbles and pores inside, and is extremely light with an absolute dryness specific gravity of about 0.5, while having high fire resistance and heat insulation and relatively high strength. Has excellent properties. For this reason, ALC is widely used as a building material. For example, it is cut into various dimensions according to specifications, and by performing various processing and finishing depending on the case, such as panels according to applications such as walls, roofs, floors, etc. ALC building material product.

ＡＬＣの強度物性を発現させているのが、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生で生成するトバモライトである。トバモライトは、高温高圧水蒸気養生の過程において、セメントと生石灰の水和で生成した低結晶性の珪酸カルシウム水和物（ＣＳＨ）が、水蒸気養生中に珪石から供給される珪酸成分と反応して結晶化したものである。一般に、トバモライトの生成過程であるオートクレーブでの高温高圧水蒸気養生では、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、珪酸質原料として使用する珪石の粒度、単結晶サイズ、純度、不純物の種類と含有量などが、ＡＬＣの物性に大きな影響を及ぼす。 It is tobermorite produced by high temperature and high pressure steam curing with an autoclave that expresses the strength properties of ALC. Tobermorite is a low crystallinity calcium silicate hydrate (CSH) produced by hydration of cement and quicklime during the high temperature and high pressure steam curing process, and reacts with the silicic acid component supplied from silica during steam curing. It has become. In general, in high-temperature and high-pressure steam curing in an autoclave, which is a production process of tobermorite, it is widely known that dissolution of silica stones controls the reaction. Accordingly, the particle size, single crystal size, purity, type and content of impurities, etc. of the silica used as the siliceous raw material have a great influence on the physical properties of ALC.

そこで従来から、珪酸質原料としての珪石、特に珪石の粒度について多くの検討がなされている。例えば、珪石の粒度を規定したＡＬＣの製造方法として、特開昭５９−１２８２５４号公報には重量平均径で１５μｍ以下とすることが、特開平０４−１９７６０５号公報には２０００〜２５００と６０００〜１２０００ブレーンにピークを有する粒度分布の珪砂を用いることが記載されている。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％以下にした混合珪石を使用することが記載されている。 Thus, many studies have been made on the particle size of silica, particularly silica, as a siliceous raw material. For example, as a method for producing ALC in which the grain size of silica is defined, JP-A-59-128254 discloses that the weight average diameter is 15 μm or less, JP-A-4-197605 discloses 2000-2500 and 6000-2000. The use of silica sand having a particle size distribution having a peak at 12,000 branes is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-019571 discloses that silica having an average quartz crystal grain size of less than 10 μm and 10-500 μm silica are mixed, the average quartz crystal grain size of the mixed silica is 15 to 300 μm, and 10 μm. The use of mixed silica with a mixing ratio of less than 60% by weight or less is described.

特開昭５９−１２８２５４号公報JP 59-128254 A 特開平０４−１９７６０５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-197605 特開２００１−０１９５７１号公報JP 2001-019571 A

本発明は、このような従来の事情に鑑み、珪酸質原料として用いる珪石の粒度を調整することにより、強度などの諸物性に優れたＡＬＣを製造できる方法を提供することを目的とする。 In view of such conventional circumstances, an object of the present invention is to provide a method capable of producing ALC excellent in various physical properties such as strength by adjusting the particle size of silica used as a siliceous raw material.

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（ＡＬＣ）の製造方法は、生石灰、セメント及び粉砕した珪石からなる主原料に水を加えて混合撹拌し、得られた原料スラリーに発泡剤を加え、補強鉄筋を配した型枠内に流し込んで発泡させ、所定時間を経てケーキ状半硬化体となった後、オートクレーブにより高温高圧での水蒸気養生を行って製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、該粉砕後の珪石が、粒径１０μｍ未満を微粒、１０μｍ以上１００μｍ未満を中粒、１００μｍ以上を粗粒と規定したとき、微粒、中粒、粗粒の全てを含み、粗粒の重量百分率が９〜１５％で、微粒／中粒の重量比が０.９〜１.２であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the lightweight cellular concrete (ALC) manufacturing method provided by the present invention is to add water to a main raw material composed of quicklime, cement, and crushed silica stone, and stir and foam the resulting raw material slurry. Of lightweight cellular concrete manufactured by performing steam curing at high temperature and high pressure with an autoclave after a predetermined period of time and forming a cake-like semi-cured product after pouring into a mold with reinforcing steel bars In the production method, when the crushed silica is defined as a fine particle having a particle size of less than 10 μm, a medium particle having a particle size of 10 μm or more and less than 100 μm, and a coarse particle having a particle size of 100 μm or more, it includes all of the fine particles, medium particles, and coarse particles. The weight percentage is 9 to 15%, and the weight ratio of fine particles / medium particles is 0.9 to 1.2.

本発明によれば、珪酸質原料として用いる珪石の粒度を調整するだけで、強度などの諸物性に優れるＡＬＣを製造することができる。従って、本発明のＡＬＣを建築用パネルなどとして用いることによって、近年の特殊な工法に対応でき、例えばＡＬＣパネルを強い力で把持してクレーンなどで吊り上げたり、ＡＬＣパネルを小型の取付金具を用いて建築物に施行したりすることが可能になる。 According to the present invention, an ALC excellent in various physical properties such as strength can be produced simply by adjusting the particle size of silica used as a siliceous raw material. Therefore, by using the ALC of the present invention as a building panel or the like, it is possible to cope with a recent special construction method. For example, the ALC panel is gripped with a strong force and lifted by a crane or the like, or the ALC panel is used with a small mounting bracket. And can be enforced on buildings.

ＡＬＣは内部に気泡と細孔を含むため絶乾かさ比重が０.５程度と非常に軽量でありながら、強度も比較的高いという優れた性質を持っている。この強度を発現させているのが、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生の過程で生成する珪酸カルシウム水和物のトバモライトである。このトバモライトの生成過程では、珪石の溶解が反応を律速することが広く知られている。 Since ALC contains bubbles and pores inside, ALC has an excellent property of having a relatively high strength while being extremely lightweight with an absolute dryness specific gravity of about 0.5. This strength is manifested in calcium silicate hydrate tobermorite produced during the high temperature and high pressure steam curing process using an autoclave. In this tobermorite production process, it is widely known that dissolution of silica stones controls the reaction.

本発明者らは、珪石の粒度について検討し、種々の方法で粉砕して粒度を変えた珪石を用いてＡＬＣを製造し、それぞれ得られたＡＬＣの物性値を調べた。その結果、微粒が結晶核の生成に寄与し、中粒が結晶の成長に寄与すること、残存する粗粒が骨材効果などにより物性値に影響することと共に、これら微粒、中粒、粗粒が一定の条件を満たした場合にＡＬＣが優れた強度を発現することを見出し、本発明をなすに至ったものである。 The present inventors examined the particle size of silica stone, manufactured ALC using silica stone pulverized by various methods to change the particle size, and examined the physical property values of the obtained ALC. As a result, the fine grains contribute to the formation of crystal nuclei, the medium grains contribute to crystal growth, and the remaining coarse grains affect the physical property values due to the aggregate effect, etc., and these fine grains, medium grains, coarse grains Has been found that ALC exhibits excellent strength when a certain condition is satisfied, and has led to the present invention.

即ち、粉砕後の珪石について、粒径１０μｍ未満を微粒、１０μｍ以上１００μｍ未満を中粒、１００μｍ以上を粗粒と規定したとき、微粒、中粒、粗粒の全てを含み、粗粒の重量百分率が９〜１５％で、微粒／中粒の重量比が０.９〜１.２である珪石を珪石原料として使用したとき、高い強度のＡＬＣが得られることが分かった。更に、粉砕後の珪石における微粒の重量百分率が４０〜５０％であれば、高い強度のＡＬＣが安定して得られるため一層好ましい。 That is, for the silica after pulverization, when the particle size of less than 10 μm is defined as fine particles, 10 μm or more and less than 100 μm as medium particles, and 100 μm or more as coarse particles, all the fine particles, medium particles, and coarse particles are included, and the weight percentage of the coarse particles It was found that high strength ALC can be obtained when quartzite having a fine / medium grain weight ratio of 9 to 15% and a weight ratio of 0.9 to 1.2 is used as a raw material for quartzite. Furthermore, if the weight percentage of fine particles in the crushed silica is 40 to 50%, it is more preferable because high-strength ALC can be stably obtained.

上記の微粒、中粒、粗粒の全てを含む珪石について、その粒度を上記範囲内に調整した場合にＡＬＣの強度が高くなる原因は明らかではないが、微粒と中粒の重量比を０.９〜１.２に調製することで、トバモライトの結晶核の生成と結晶成長とがバランス良く促進され、十分なトバモライトが生成すると同時に、粗粒の重量百分率を９〜１５％とすることによって、残留する粗粒が骨材効果を果たし、これらが相乗してＡＬＣの強度が向上するものと考えられる。 The reason why the ALC strength becomes high when the particle size is adjusted within the above range is not clear for the silica including all of the fine particles, medium particles, and coarse particles, but the weight ratio of the fine particles to the medium particles is 0. By adjusting to 9-1.2, the generation of crystal nuclei and crystal growth of tobermorite are promoted in a well-balanced manner, and sufficient tobermorite is generated, and at the same time, the weight percentage of coarse particles is 9-15%, The remaining coarse particles play an aggregate effect, and these are considered to be synergistic to improve the strength of ALC.

珪酸質原料として、徳島県の同一鉱山から産出する珪石を用いて、ＡＬＣを製造した。その際、珪石を予めボールミルで粉砕して、微粒（粒径１０μｍ未満）、中粒（粒径１０μｍ以上１００μｍ未満）、粗粒（粒径１００μｍ以上）の割合を調整することにより、下記表１に示す粒度分布を有する試料１〜７の珪石を準備し、これを珪酸質原料として使用した。 ALC was produced using siliceous material produced from the same mine in Tokushima Prefecture as a siliceous raw material. At that time, the silica is previously pulverized by a ball mill to adjust the ratio of fine particles (particle size of less than 10 μm), medium particles (particle size of 10 μm or more and less than 100 μm), and coarse particles (particle size of 100 μm or more). The silica stones of Samples 1 to 7 having the particle size distribution shown in Table 1 were prepared and used as siliceous raw materials.

上記の珪石４５重量部に、石灰質原料として生石灰５重量部とセメント３０重量部、繰り返し原料２０重量部を混合し、これらの固体原料の合計１００重量部に対し水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成した。このスラリーを型枠に流し込んで発泡させ、水和により硬化してケーキ状半硬化体とした後、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。 As a calcareous raw material, 5 parts by weight of quick lime, 30 parts by weight of cement, and 20 parts by weight of repetitive raw materials are mixed with 45 parts by weight of the above silica, 60 parts by weight of water and a small amount of aluminum for a total of 100 parts by weight of these solid raw materials. Powder and surfactant were added and kneaded to prepare a slurry. The slurry was poured into a mold and foamed, cured by hydration to obtain a cake-like semi-cured product, and then subjected to high-temperature high-pressure steam curing for 6 hours in an autoclave at 180 ° C. and 10 atm.

得られた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。その結果を、微粒、中粒、粗粒の重量百分率及び微粒／中粒の重量比と共に、下記表２に示した。尚、圧縮強度のＪＩＳＡ５４１６における規格値は３.０Ｎ／ｍｍ^２以上であるが、実際には近年開発されているクレーンでの吊り上げや小型の取付金具を用いる特殊な工法に対応するため、４.５Ｎ／ｍｍ^２以上が必要である。そこで、表２中の評価では、圧縮強度４.５Ｎ／ｍｍ^２以上を適（○）、３.０Ｎ／ｍｍ^２以上４.５Ｎ／ｍｍ^２未満を不適（△）、３.０Ｎ／ｍｍ^２未満を不可（×）と判定した。 The obtained ALC block was molded into a 100 mm square cube, and the compressive strength was measured according to JIS A5416. The results are shown in Table 2 below together with the weight percentage of fine particles, medium particles and coarse particles and the weight ratio of fine particles / medium particles. The standard value of compressive strength in JIS A5416 is 3.0 N / mm ² or more. However, in order to cope with a special method of lifting using a crane or a small mounting bracket, which is actually developed in recent years, 4 0.5 N / mm ² or more is necessary. Therefore, in the evaluation in Table 2, it applies the compressive strength 4.5 N / mm ² or more (○), 3.0N / mm ² or more 4.5 N / mm ² under improper (△), 3.0N / mm ² Less than was judged as impossible (x).

本発明による試料１〜２においては、圧縮強度の判定は全て可であった。これらの試料では、粗粒が９〜１５％の範囲で比較的多く、且つ微粒／中粒の重量比が０.９〜１.２とほぼ同等であった。一方、比較例である試料３〜７では、圧縮強度は全て不適であった。試料３〜５では粗粒が１０％以上で比較的多いが、微粒／中粒の重量比が０.９未満で微粒が少な過ぎる。また、試料６〜７では粗粒が９％未満と少なく、且つ微粒／中粒の重量比も０.９未満であった。 In the samples 1 and 2 according to the present invention, all the determinations of the compressive strength were possible. In these samples, the coarse particles were relatively large in the range of 9 to 15%, and the weight ratio of fine particles / medium particles was substantially equal to 0.9 to 1.2. On the other hand, in the samples 3 to 7 as comparative examples, all the compressive strengths were unsuitable. In Samples 3 to 5, the coarse particles are 10% or more and relatively large, but the weight ratio of fine particles / medium particles is less than 0.9 and the fine particles are too few. In Samples 6 to 7, the coarse particles were less than 9% and the weight ratio of fine particles / medium particles was less than 0.9.

以上の結果から、十分な強度を有するＡＬＣを製造するためには、珪酸質原料として用いる珪石について、粒径１０μｍ未満を微粒、１０μｍ以上１００μｍ未満を中粒、１００μｍ以上を粗粒と規定したとき、微粒、中粒、粗粒の全てを含み、粗粒の重量百分率を９〜１５％とし、且つ微粒／中粒の重量比を０.９〜１.２とする必要があることが明らかとなった。

From the above results, in order to produce ALC having sufficient strength, when silica stone used as a siliceous raw material is defined as fine particles having a particle size of less than 10 μm, medium particles having a particle size of 10 μm or more but less than 100 μm, and coarse particles having a particle size of 100 μm or more. Clearly, it is necessary to include all of fine particles, medium particles, and coarse particles, the weight percentage of coarse particles to be 9 to 15%, and the weight ratio of fine particles / medium particles to be 0.9 to 1.2. became.

Claims

生石灰、セメント及び粉砕した珪石からなる主原料に水を加えて混合撹拌し、得られた原料スラリーに発泡剤を加え、補強鉄筋を配した型枠内に流し込んで発泡させ、所定時間を経てケーキ状半硬化体となった後、オートクレーブにより高温高圧での水蒸気養生を行って製造される軽量気泡コンクリートの製造方法において、該粉砕後の珪石が、粒径１０μｍ未満を微粒、１０μｍ以上１００μｍ未満を中粒、１００μｍ以上を粗粒と規定したとき、微粒、中粒、粗粒の全てを含み、粗粒の重量百分率が９〜１５％で、微粒／中粒の重量比が０.９〜１.２であることを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。 Add water to the main raw material consisting of quick lime, cement and crushed silica stone, mix and stir, add foaming agent to the obtained raw material slurry, pour it into a mold with reinforcing reinforcing bars, foam it, and after a predetermined time, cake In the method for producing lightweight cellular concrete produced by steam curing at high temperature and high pressure with an autoclave after becoming a glass-like semi-cured body, the crushed silica has a fine particle size of less than 10 μm, a fine particle size of 10 μm or more and less than 100 μm. When medium grains and 100 μm or more are defined as coarse grains, all grains, medium grains, and coarse grains are included, the weight percentage of coarse grains is 9 to 15%, and the weight ratio of fine grains / medium grains is 0.9 to 1. .2. A method for producing lightweight cellular concrete, wherein

前記微粒の重量百分率が４０〜５０％であ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。

The lightweight cellular concrete manufacturing method according to claim 1, wherein a weight percentage of the fine particles is 40 to 50%.