JPH026360A - 軽量セメント組成物及び軽量セメント成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建築用部材として好適に使用される軽量セメ
ント成形体を有利に調製しうる軽量セメント成形体び軽
量セメント成形体の製造方法に関する。

（従来の技術） 住宅の外装材、内装材、天井材などの建築用部材として
、軽量なセメント成形体が使用されている。この種の軽
量セメント成形体は、例えば、ポルトランドセメント、
軽量骨材および水、さらに必要に応じて他の成分を含む
セメント組成物を所望の型に流し込んで硬化させること
により調製される。上記セメント成形体は、ある程度硬
化したところで型から取り出され、充分に硬化させるが
、連続生産ができず生産効率が悪い。

そのため、セメント成形体を押出成形により調製する方
法（乾式方法）が採用されている。

押出成形によりセメント成形体を得る場合には、製造工
程における流動性を高めることが必要である。セメント
組成物の流動性を高めるには水分を増量することが考え
られるが、水分計を増加しても加圧によってこの組成物
材料が押し出される前に水分のみが流出し成形不良とな
る。

さらに、所望の形状の成形体が押し出されたとしても形
くずれし、目的とするセメント成形体は得られない。

そのため、使用するセメント組成物中には通常、石綿が
添加されてきた。この石綿は、製造工程時における泥状
のセメント組成物の流動性を高め、かつ押出された未硬
化の成形体の形状維持を目的として加えられる。石綿は
また、得られるセメント成形体の強度を向上させる役割
をも果たす。しかし、石綿は特定化学物質に指定されて
おり、その発癌性が問題となっている。

石綿セメント成形体を製造するときには使用基ｉ艦が設
けられてはいるが、製造時および使用時における発塵の
問題から、現在では石綿を使用しない成形体が望まれて
いる。

また、上記セメント組成物に含有されている軽量骨材と
しては、平均粒径が３ｍｍ以下のパーライト、シラスバ
ルーン、火山れきなどがもちいられている。そして、こ
のような軽量骨材には、混練機や押出機による剪断、圧
縮、曲げなどの高い外部応力が作用する。その結果、軽
量骨材が破砕されて成形性が悪くなり、また得られるセ
メント成形体の軽量化が充分になされないという問題が
ある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の欠点を解決するものであり、その
目的とするところは、押出成形が容易で、かつ得られる
セメント成形体の強度に優れ、かつ有害な石綿を含有し
ない軽量セメント組成物及び軽量セメント成形体の製造
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の軽量セメンｌ−組成物は、セメントと、平均粒
径０６１〜３Ｍの軽量骨材と、平均粒径ｌ〜１００μｍ
の球形粒子からなる骨材と、平均粒径０．０１〜１μｍ
のポゾラン作用を有する骨材と、セピオライトと、補強
繊維と、セルロース系混和剤とを含有する。

また、本発明の軽量セメント成形体の製造方法は、上記
のセメント組成物を得る工程と、このセメント組成物を
混練して得られる可塑性混練物を加圧下で押出し、得ら
れる成形体を硬化させる工程とを包含する。

本発明において、セメントとしては、ポルトランドセメ
ント、高炉セメント、アルミナセメントなど公知のセメ
ン１−が使用される。

軽量骨材としては、フライアッシュ中空粒子、パーライ
ト、シラスバルーン、火山れきなどの軽量骨材が使用さ
れる。かかる軽量骨材は、その平均粒径が０．１〜３触
とされる。平均粒径が小さすぎると軽量性や断熱性が低
下し、大きすぎると組成物の流動性が低下する。

特に、石炭火力発電所で排出されるフライアッシュで、
平均粒径２ＩＩＩｆｆ１以下、嵩比重０．９以下、好ま
しくは平均粒径０．１〜２ＩＴＩＩ１１．高比重０．１
〜０．７の中空粒子が好適に使用され得る。かかる中空
粒子としては、フライアッシュを比重３５ｇ鉱したもの
、好ましくは水簸選鉱して水に浮遊した中空粒子（例え
ば、ＣＦバルーン：ユニオン化成販売、中国産、粒径２
柵以下、嵩比重０．３６）がある。

上記の軽量骨材は、セメント１００重量部に対して５〜
５０重量部の割合で組成物中に含有されるのが好ましい
。過少であると軽量性や断熱性に劣り、過剰であると得
られる成形体の強度が低下する。

球形粒子からなる骨材は、その平均粒径が１〜１００μ
ｍとされる。この骨材の平均粒径が小さすぎると押出成
形時の流動性の向上が少なく、大きすぎると得られる成
形体の強度が低下する。

かかる骨材としては、石炭火力発電所の集塵器で採取さ
れる微粉炭燃焼灰のフライアッシュ、球形ケイ酸カルシ
ウムなどが好適に使用される。

上記の骨材は、セメント１００重量部に対して４〜８０
重量部の割合で組成物中に含有されるのが好ましい。過
少であると成形性に劣り、過剰であると得られる成形体
の強度が低下する。

ポゾラン作用を有する骨材は、その平均粒径が０．０１
〜１ｕＩＩ＋とされる。この骨材の平均粒径が小さすぎ
ると組成物の流動性が低下し、大きすぎると得られる成
形体の強度の向上が少ない。

かかる骨材としては、セメントの水和の際に生成する水
酸化石灰と化合して硬化し、強度を増す作用、所謂ポゾ
ラン作用を有する高シリカ質材料が使用される。例えば
、フェロシリコン（７）　’ＪＡ　ａ　時に副生ずるフ
ェロシリコンダスト、マイクロシリカ、シリカヒユーム
などがある。

上記の骨材は、セメント１００重量部に対して１〜２０
重世部の割合で組成物中に含有されるのが好ましい。過
少であると得られる成形体の強度の向上が少なく、過剰
であると成形性が劣る。

セメント組成物に含有されるセピオライトは、例えば（
０１１□）　４（ＯＨ）、■ｇａＳ！＋□０．。・　６
〜８１１２０で示されるケイ酸マグネシウム化合物であ
る。このセピオライトは複鎖構造型の粘土鉱物であり、
繊維状、粉末状、粒状、板状などの形で存在する。セピ
オライトはα型およびβ型の結晶構造のいずれかで存在
するが、繊維状の形態で天然に存在しているα型のセピ
オライト（α−セピオライト）が好適に用いられる。こ
の繊維状のセピオライトの繊維径は０．０１〜０．３０
μｍ、好ましくは０．１５μｍ程度で、繊維長は２μｍ
以上、好王しくは１００μｍ以上である。

通常、天然に存在するセピオライトを適度に粉砕するか
加水混合・撹拌して解繊し、所望のサイズのセピオライ
ト（例えば、セルポラ：ユニオン化成販売、中国産）を
得る。セピオライトはセメント組成物中に、セメント１
００重量部に対し３〜５０重量部、好ましくは５〜３０
重量部のｉ１１合で含有される。過少であると成形性に
劣る。さらに、得られる硬化セメント成形体の密度が高
くなるため全体としての重量が増加する。

耐衝撃性も低下する。過剰であると成形体の強度が低下
する。

補強繊維は、得られる成形体の曲げ強度および衝撃強度
を向上させるのに用いられる。例えば、有機繊維、パル
プ、金属繊維などが使用される。有機繊維の素材として
は、ビニロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、カーボ
ン、アラミドなど耐アルカリ性の素材が用いられる。パ
ルプの種類は特に限定されないが、セメントの凝固・硬
化に悪影響を与えない古紙パルプがより好適である。補
強繊維の直径は１〜１００μｍ、繊維長は３〜２０ｍｍ
が適当である。この補強繊維はセメント１００重量部に
対して０．１〜１０重世部の割合で組成物中に含有され
る。補強繊維が過少であると得られる成形体の強度が低
下する。

過剰であると組成物を混合したときの分散性が悪く、そ
の結果、得られる成形体の強度が低下する。

セルロース系混和剤は、組成物を押出成形するときにあ
る程度の粘度を付与し、流動性を改善する目的で用いら
れる。セルロース系混和剤としては、メチルセルロース
、ヒドロキシセルロースなどが好適に用いられる。この
セルロース系混和剤は、セメン目００重量部に対して０
．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部の割合
で組成物中に含有される。過少であると組成物を混和し
たときの粘度が低いため、逆に過剰であると粘度が高い
ため、いずれも成形性に劣る。

本発明方法によりセメント成形体を製造するには、従来
のセメント押出成形と同様の工程が採用され得る。例え
ば、まず、上記セメント、軽量骨材、球形粒子からなる
骨材、ポゾラン作用を有する骨材、セピオライト、補強
繊維およびセルロース系混和剤をトライブレンドする。

これに適量の水を加えて湿式ブレンドを行い、次いで混
練機を用いて充分に混練を行う。得られる可塑性の混練
物を所望の金型を有する押出成形機に導き、加圧下で押
出し成形を行う。押出された所望の形状を有する成形体
は、所定の条件下（例えば温度１０〜６０°Ｃ，？Ｗ度
８０％以上）で５時間以上にわたり放置（＃生ンするこ
とにより乾燥し固化する。上記のブレンド工程、混練工
程および押出成形工程には、いずれも汎用の設備が用い
られる。

（作用） 本発明の軽量セメント組成物を用いて、例えば本発明方
法により押出成形を行なうと、押出機内においては混練
物は充分な流動性を有し、流速が均一となりかつ押出さ
れた未硬化の成形体は硬化が進行するまで充分な保形性
を有し、軽量骨材の破砕も防止される。

このような良好な性質は組成物中に球形粒子からなる骨
材が含有されているため、これが加圧下においてベアリ
ングの効果を示すこと、およびセピオライトを含有する
混練物は揺変性（チキントロピー）を有するため、加圧
下におては流動性が良好であり、押出後においては保形
性が充分であること、に主として起因すると考えられる
。

また、混練物はセルロース系混和剤を含有するため、適
当な粘度が付与され、複雑な異形断面形状を有する金型
により成形が行われる場合にも、従来の脱水工程を必要
とせず、容易に成形が行われる。

さらに、組成物中には、ポゾラン作用を有する骨材が含
有されており、この骨材は押出成形される際にセメント
粒子の間に細密に充填され、所謂ポゾラン作用により、
得られる成形体の強度が全体として均一に増大する。ま
た、得られた成形体には補強繊維やセピオライトが含ま
れているため充分な強度と耐衝撃性とを有する。

また、軽量骨材が含まれているため、軽量で断熱性にす
ぐれる。

（実施例） 以下に、本発明の実施例を示す。

１施±」 （Ａ）軽量セメント組成物の調製 セメント（ポルトランドセメント）１００重令部軽量骨
材（ＣＦバルーン、平均粒径　　１０重量部１００μｍ
のフライアンシュ中空粒子）球形粒子からなる骨材（平
均粒径５０４０重量部μｍのフライアッシュ） ポゾラン作用を有する骨材（平均粒　　５重世部径０．
１５μｍのマイクロシリカ） セピオライト（セルボラＳ−５００、繊維　　１５重置
部太さ０．１５μｍ　、繊維長さ１００　ｐ　ｍ以上）
補強繊維（ビニロン、繊維太さ１２μｍ、１重量部繊維
長さ６ｍｍ） セルロース系混和剤（メチルセルロース）１重量部水　
　　　　　　　　　　　　　　　　４８重量部上記処方
の軽量セメント組成物の水以外の各成分をミキサー（ア
イリッヒミキサーＲＶＯ２型：日本アイリッヒ社製）に
入れ、１１０００ｒｐで２分間混合した。これに水を加
え、さらに１分間混合した後、混練機（オーガー式押出
し混練機ＭＰ−１００型：宮崎鉄工社製）で充分に混練
して可塑性混練物を得た。

（Ｂ）セメント成形体の製造 （Ａ）項で得られた混練物を、平板試作用金型（開口部
巾２５０ｍａ＋Ｘ厚さ１５鴫）が取り付けられた真空押
出成形機（真空押出成形機ＭＶ−ＦＭ−＾−１＝宮崎鉄
工社製）のホッパーに供給し、押出し成形により巾２５
０閤、厚さ１５ｍｍ、長尺の平板サンプル（未硬化の成
形体）の調製を行った。

このときの押出圧力と単位時間あたりの押出量とを測定
した。押出圧力は、押出機のバレルから金型へ至る抵抗
部の圧力をブルドン管圧力ゲージで測定した。単位時間
あたりの押出量は、金型先端部から押出される平板サン
プルの体積で示した。

この未硬化の成形体を５時間、室温で放置（前置き養生
）した後、５０°Ｃ，ＲＨ９５％以上の雰囲気下で１２
時間養養生た。この平板成形体を２０°Ｃの水中へ約４
週間浸漬した後、中２５ｍｍ、長さ２４０ｍｍに切断（
押出方向に対し直角に切断）し、１０５°Ｃのギヤーオ
ーブンに入れて約４８時間乾燥後、２４時間放冷した。

このサンプルを２００ｍｍの間隔で支持し、その中央部
に２．５ｍｍ／分の曲げ速度で力を加えて曲げ強度を測
定した。

また、上記と同様に養生硬化させて、２００ｍｍＸ２０
０１１１［１１のサンプルを作成し、これを１０５°Ｃ
のギヤーオーブンに入れて約４８時間乾燥後、２４時間
放冷した。このサンプルについて比重を測定した。以上
の結果を第１表に示す。

去施汎」二［ 軽量セメント組成物の配合を、第１表に示すように変更
したこと以外は、実施例１と同様に行なった。

その結果を第１表に示す。

以下余白 （発明の効果） 上述の通り、本発明によれば、強度に優れた軽量セメン
ト成形体が、押出成形により成形性よく高能率で得られ
る。このような軽量セメント成形体は、例えば住宅の外
装材、内装材、天井材として好適に用いられる。しかも
石綿が含有されていないため、製造工程においても使用
時においても石綿の発塵により発癌の危険性がない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメントと、平均粒径０．１〜３ｍｍの軽量骨材と
   、平均粒径１〜１００μｍの球形粒子からなる骨材と、
   平均粒径０．０１〜１μｍのポゾラン作用を有する骨材
   と、セピオライトと、補強繊維と、セルロース系混和剤
   とを含有する軽量セメント組成物。 ２、請求項１記載の軽量セメント組成物を得る工程と、
   このセメント組成物を混練して得られる可塑性混練物を
   加圧下で押出し、得られる成形体を硬化させる工程とを
   包含する軽量セメント成形体の製造方法。