JPH04164872A - ゾノトライト系珪酸カルシウム軽量パネルおよびその製造方法 - 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） 本発明は耐熱性、断熱性および施工性の優れた建築用材
料として用いられるゾノトライト系珪酸カルシウム軽量
パネルおよびその製造方法に関するものである。

（従来の技術） ゾノトライトを主要構成成分とする珪酸カルシウム成形
体は、特に耐熱性に優れているために、主として高温用
の保温材、断熱材、耐火被覆材といった建築用材料に使
用されている。

従来、壁材または床材のように強度が要求されるゾノト
ライト系珪酸カルシウム成形体を得る方法としては、珪
酸質原料である珪石と、石灰質原料である消石灰とを配
合し、これに成形体の強度を向上させるために棒状のワ
ラスナイト、繊維状の石綿やセラミックファイバー等を
添加し、さらに水を添加してスラリー状として、このス
ラリーを型枠に流し込んで成形した後、型枠ごとオート
クレーブ中でこれを水熱反応させて成形体を得る方法が
行なわれている（特開昭６３−１４４１５８号公報参照
）。

しかしながら前記の方法によって得られた成形体は嵩比
重が高＜０．８以上であるところから、重量が大きすぎ
て、施行に際して取り扱い難い欠点があった。また前記
方法では珪石、消石灰およびワラスナイト等の原料から
なるスラリーは硬化しにくいため、型枠ごとオートクレ
ーブに入れて水熱反応によって成形体としなくてはなら
ないために、要求される成形体の大きさに応じて種々の
寸法の型枠を必要とするためにコスト的に問題があり、
これを避けるために大型の成形体を成形した場合には、
これを所望の寸法のものに−々切断して使用に供さなけ
ればならず、実際問題として寸法の異なる様々な用途に
適さないという欠点もあった。

本発明者の一人は、先に上記の問題を解決する手段とし
て、ポルトランドセメントおよび生石灰よりなる石灰質
原料と珪石、珪砂等の珪酸質原料と石膏を主原料とし、
これらの原料よりなる混合物中のＣａＯ／ＳｉＯ２のモ
ル比を０．７〜１．１とし、Ａ！／Ｓｉ＋ＡＪ！の原子
比を７％以下とし、さらに石膏の添加量を全原料固形物
の２〜３０重量％となるように調整し、これを前水和し
た後、原料混合物に適量の水を加えてスラリー状とし、
さらにこれに適量の金属アルミニウム粉末を添加したも
のを型枠に鋳込み、発泡硬化させた後オートクレーブ中
で１９０〜２４０℃の温度で適当な時間水蒸気養生する
ことによってゾノトライト含有率の高いゾノトライト系
珪酸カルシウム成形体の製造法を提案した（特願平１−
２７９５７０号）。

上記特願平１−２７９５７０号記載の方法によって得ら
れた成形体はその内部に気泡を有しているので軽量であ
り、また成形体中に占めるゾノトライト結晶の存在比率
を３５重量％以上と高含有率とすることができるので耐
熱性を向上させることができる。また、この方法によっ
て型枠内に鋳込まれた原料スラリーが高い硬化性を有し
ているので、オートクレーブによる水蒸気養生を行なう
前に成形体を型枠から取り出して、ピアノ線等を用いて
容易に所望の寸法形状に切断することができる利点もあ
る。

（発明が解決しようとする課題） このように、上記特願平１−２７９５７０号記載の方法
によって得られた成形体は極めて軽量であり、耐熱性も
優れているほかに、圧縮強度も３０ｋｇｆ　／−以上と
、この種の成形体としてはかなり強靭なものが得られる
が、なお壁材や床材など特に強度を必要とする箇所の建
材パネルとして使用する場合には、強度がやや不足する
恐れがあるなめに一層の強度向上が望まれている。

本発明は先に提案したゾノトライト系珪酸カルシウム成
形法によって得られた発泡成形体における上記の問題点
を解決するとともに、ゾノトライト結晶の有する耐熱性
や発泡成形体の有する軽量性を可及的に活用し、軽量で
施工性や断熱性に富み、且つ壁材、床材として必要とさ
れる強度を併せ持つようなゾノトライト系珪酸カルシウ
ムパネル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） 上記目的達成のための本発明によるゾノトライト系珪酸
カルシウムパネルは、ゾノトライト成分が３５重量％以
上であり、嵩比重が０．３〜０．７であり、且つ圧縮強
度が３０ｋｇｆ　／−以上であるような珪酸カルシウム
発泡体の内部に補強材を配置させたことを特徴とするも
のである。

（作用） 本発明において、パネル成形体中のゾノトライト成分が
３５重量％以上となるようにするのは、ゾノトライト成
分が３５重量％未満であるときには、成形体を構成する
物質中にトバモライト結晶およびＣ３Ｈと称される非晶
質物質の占める割合が大きくなり、このために加熱時の
脱水収縮が著しくなり、成形体の耐熱性が損なわれてし
まうからである。

また、嵩比重を０．３〜０．７となるようにするのは、
０．３未満では成形体の圧縮強度が著しく低下し、さら
に成形体本体と成形体中の配設した補強材との付着力が
低下し、このために壁材や床材等として必要な高い曲げ
強度を有する軽量パネルを得ることができなくなるから
である。一方嵩比重が０．７を超えるときは、補強材を
配設したパネルの重量が大きくなりすぎて施工性が著し
く低下するからである。

また、成形体の圧縮強度が３０ｋｇｆ　／−以上となる
ようにするのは圧縮強度がこの値より低いと、壁材また
は床材等に必要な曲げ強度を得るために多量の補強材を
必要とするようになるために、パネル重量が増大して施
工性の低下を招くからである。

本発明のパネルは上記した特性値を有するゾノトライト
系珪酸カルシウム成形体の内部に鉄筋や金網等比較的重
量の小さな補強材を組込むことによって、壁材や床材等
のような高い強度を必要とする建材に適合した軽量パネ
ルを構成したものである。

勿論、この種のパネルを建材として使用する場合には、
使用する建築構造物の大きさや用途に応じ、必要とされ
る曲げ強度等が異なってくるので必要に応じて成形体内
に配置する補強材の量や種類を変えなければならないが
、この意味から線材の径を自由に変えられる鉄筋やこれ
を組み合わせて形成される金網等は補強材として好適で
ある。

次に、本発明のゾノトライト系珪酸カルシウムパネルを
製造する方法を述べる。・ パネル本体を構成する成形体は、実質的には先に開発し
た方法が適用される。

即ち、本発明のパネル製造はポルトランドセメントおよ
び生石灰よりなる石灰質原料と、珪石、珪砂等の珪酸原
料と石膏とを主原料とし、これらの原料をＣａｂ／Ｓｉ
Ｏ２のモル比が０．７〜１．１であり、且つ全原料中に
含有されるＡ１２０３とＳｉＯ２とから求められたＡβ
／Ｓｉ＋ＡＪ！の原子比が７％以下であり、石膏の添加
量が全固体量の２〜３０重量％であるような配合割合で
配合し、ポルトランドセメントと珪酸質原料の混合物お
よび生石灰と石膏の混合物とをそれぞれの混合物に水を
加えスラリー化して前永和した後、全原料を混合したス
ラリーにさらに適量の金属アルミニウムを添加し、予め
適当な補強材料を適宜配置した型枠に鋳込み、発泡硬化
処理を行なった後、得られた発泡成形体をゾノトライト
の生成率が全体量の３５重量％以上となるように１９０
〜２４０℃の温度範囲で水蒸気養生処理を施すことによ
って得られる。

本発明のパネル製造法において珪酸質原料と石灰質原料
との混合物において、混合物中に含まれるＣａＯと５ｉ
０２のモル比をｃａ、、’　５Ｉ０２＝　０．７〜１　
、１の範囲に定めたのは、モル比０．７未満では、高温
度で長時間蒸気養生を行なってもゾノトライト生成率が
全体量の３５重量％以上に達しないし、一方モル比が１
，１を超えても目標パする生産率でゾノトライト結晶を
得ることができないからである。

また珪酸質原料と石灰質原料との混合物中に存在するＡ
ｌ２Ｏ２および５ｉ０２から求めたＡβ／Ｓｉ十Ａβの
原子比を７％以下になるように定めたのは、この値を超
えるようにポルトランドセメントを多用すると、蒸気養
生条件をよくしてもゾノトライトの生成率を３５重量％
以上にすることができないからである。

また本発明において珪酸カルシウム原料にさらに石膏を
加えるのは、石膏は本発明によって得られる成形体中の
ゾノトライトの形成に同等悪影響を及ぼすことなく成形
体の諸物性値の向上、特に圧縮強度を本発明の目標とす
る３ｈｇｆ　／ＣｘＫ以上にするために必須の成分であ
るからであり、その添加量の上限を全固体量の３０重量
％と定めたのは添加量がこれを超えると生ケーキの成形
性が著しく低下し、また下限を２重量％とじたのはこれ
未満では石膏の添加効果が十分に発揮されないからであ
る。また石灰質原料に消石灰を使用せずに生石灰を使用
するのは、石灰質原料と石膏とを前水和処理するに際し
て、処理時間を調節することによって石灰消費率を制御
することが可能となり、これによって発熱量の調整を行
なうとともに石灰の品質上のバラツキを緩和し、且つ成
形性の向上をはかることができるからであり、事実石灰
質原料に消石灰のみを使用した場合に比べて、成形体の
物性の著しい安定と向上がみられる。

また、ポルトランドセメントと珪酸質原料の前永和処理
は、型枠成形後行なわれる水蒸気養生処理によって形成
されるゾノトライト生成率を向上させる効果を有する。

実際に前永和なしの場合には、ゾノトライト生成率を３
５重量％以上とすることが困難であるとされるＡＲ１Ｓ
ｉ七Ｍ原子比が７％であるような高原子比の場合であっ
ても十分に３５重１％以上の高い生成率が容易に確保さ
れることが確認されている。

また、原料スラリーを補強材を配置した型枠に釧込むに
際してスラリー中に適量の金属アルミニウム粉末を加え
るのは、鋳込み後にこれを発泡させることによって軽量
化を達成することができるからであり、この際における
アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することによって
得られる成形体を嵩比重を０．３〜０．７の軽量な範囲
に収めることができるので、成形体中に鉄筋、金網等の
補強材を配置しても、パネル重量はそれほど高くならな
い。

補強材を配置した成形体の水蒸気養生はオートクレーブ
中で行なわれるが、この水蒸気養生に際しての成形体中
のゾノトライト生成率を３５重量％以上にするための適
切な温度範囲は１９０〜２４０℃である。１９０℃未満
では養生時間が長くなりすぎて生産性の点で問題があり
、２４０℃を超えるとオートクレーブ内の圧力が高くな
りすぎて設備的コストの点で問題を生ずるほか、養生時
間もそれ以上短縮する必要性もなくなるのでそれほど意
味がない。

以上のようにして得られた成形体はゾノｌ〜ライト含有
率３５重量％以上、嵩比重０．３〜０．７で、且つ圧縮
強度３０ｋｇｆ　／−以上であって、これらの諸特性値
の全ての点において本発明の目標値を満足するものであ
り、従ってその内部に使用目的に従い適切な配置で鉄筋
、金網等の補強材を配設することによって耐熱性、軽量
性および強度の要求される壁材、床材等の建材として使
用するのに好適なパネル材とすることができる。

（実施例） 以下に本発明を実施例に基いて具体的に説明する。本実
施例においては各種の物性値はＪＩＳ−Ａ５４１Ｂに基
き、次に示す方法で測定した。

ゾノトライト含有率：ゾノトライトは　７５０〜８５０
℃の間で熱分解を起こし、次式で示すように結晶水を失
ってワラスナイトに変化する。

６（ＣａＯ・３１０２＞　・Ｈ２Ｏ→ ８（ＣａＯＨ５ＩＯ２）　＋Ｈ２０ また、共存するトバモライトやＣ３Ｈの結晶水および付
着水は７６０°Ｃの温度で全部分解する。

従って試料の最初の重量をＭとし、１０００°Ｃまで加
熱した場合の減量をＡとし、　７５０〜８５０℃までの
原料をＢとすると、加熱前の最初の試料中におけるゾノ
トライト含有率７重量％は次式により求めることかでき
る。

嵩比重：１０ｘｌＯｘｌＯ■の成形体または製品寸法の
パネルを１０５℃で恒量になるまで乾燥した後の重量と
体積から算出する。

圧縮強度：空気乾燥話中で含水率が１０±２重量％にな
るまで乾燥し、常温まで冷却した１０ｘ　ｌＯｘ１０ｃ
ｍの成形体に発泡方向に対して直角の方向がら毎秒１ｋ
ｇｆ／ｆｆｌの速さで成形体が破壊するまで荷重を加え
、このときの最大荷重と加圧面積から算出して求める。

曲げひび割れ荷重：２線荷重試験装置を用い、荷重はス
パン中央のたわみ速度が、毎秒０．０５ｍｍとなるよう
に加え、そのときの荷重−たわみ曲線を作成して、曲線
の変曲点から求める。

但し、補強材として金網を使用したパネルにおいては、
第３図に示す二等分点−線集中荷重装置により求める。

実施例ｌ ＳｉＯ２９４．５重量％およびびＡｌ５Ｏ１２，３重量
％、を含有する珪石１００部と、ＳｉＯ２２１．５重量
％、ＡＩ！２０３６．０重量％およびＣａＯ６４，８重
量％を含有するポルトランドセメント７４部との混合物
に水９０部を加えて前永和したスラリーと、Ｃａ０９６
．９重１％を含有する生石灰５８部と純度９８重量％の
石膏５部との混合物に水３０部を加えて前永和処理した
スラリーとを混合し、その混合スラリーにさらに水４０
部と金属アルミニウム０．０３部を加えた後、予め、直
径５．５０の鉄筋を第１図に示す如く配置した幅１５４
０ｍ、長さ６１２４ｍｍ、高さ６００ｍｍの型枠に流し
込み、４時間の発泡硬化処理を行なった。

次いで、得られた生ケーキを直径０．８ｒ＋ｎｎのピア
ノ線によって、幅１００ｍｍ、長さ２０００膿、高さ６
００ｍの寸法に切断した。その後オートクレーブ中で２
２０℃において２４時間の水蒸気養生を行なって本発明
のゾノトライト系珪酸カルシウムパネルを得た。

第１図は本実施例において得られた鉄筋補強パネルを示
す一部断面斜視図であり、図中１は成形体を、２は成形
体１中に配設した鉄筋を示す。

該パネルから約３０■の試料を採取し、その中のゾノト
ライト含有率を測定したところ４２重量％であった。

なおゾノトライト含有率の測定装置には熱機械分析装置
（理学電機（社）製）を用い、測定は室温から１０００
℃までを２０’Ｃ／分の昇温速度で行なった。また、嵩
比重は成形体のみで０，５、補強パネルで０．６５であ
った。また成形体の圧縮強度は４５部ｇｆ／ｃｘｒ、パ
ネルの曲げひび割れ荷重は９８０ｋｇｆであった。

実施例２ 補強材を鉄筋に替えて金網として、パネルの寸法を幅５
０ｒｆｔＩｎ、長さ１９７０ｍｍ、高さ６００ｍｍとし
た以外は実施例１と同様の方法でシソドライド系珪酸カ
ルシウムパネルを得た。

第２図は本実施例において得られた金網補強パネルを示
す一部断面斜視図であり、図中１は成形体を、３は成形
体１内に配設した金網を示す。

パネルの嵩比重は０．５２、曲げひび割れ荷重は４００
ｋｇｆであった。

比較例１および２ 主原料の珪石１００部とポルトランドセメント４部との
混合物に水５０部を加えて前永和したスラリーと、生石
灰１１０部と石膏１０部との混合物に水６０部を加えて
前永和したスラリーとを混合し、この混合スラリーにさ
らに水４０部と金属アルミニウム粉末０．０３部を加え
た以外は、実施例１または実施例２と同様の方法により
、比較例１においては鉄筋補強のゾノトライト系珪酸カ
ルシウムパネルを、また比較例２においては金網補強の
ゾノトライト系珪酸カルシウムパネルを作成した。

各比較例における成形体のゾノトライト含有率はそれぞ
れ３０重量％および３２重量％であり、嵩比重は両者０
．５であり、また圧縮強度は１５ｋｇｆ　／ｃＪおよび
１６ｋｇ４　／−であった。

各実施例および比較例の測定結果を総合すると第１表の
通りである。

第　　　１　　　表 第１表の結果から実施例１および２、即ちゾノトライト
含有率が３５重量％以上であって、嵩比重が０．３〜０
．７の範囲内にあり且つ圧縮強度が３０ｋｇｆ　／ｃＪ
以上であるようなゾノトライト系珪酸カルシウム成形体
の内部に補強材として鉄筋または金網を配設した本発明
によるパネルは、成形体の製造方法が本発明のものと異
なり、従ってゾノトライト含有率、圧縮強度が本発明に
規定した範囲に到達しないような成形体に実施例と同様
にして鉄筋または金網を配設した比較例のパネルに比べ
、その性能が著しく優れていることが判かる。

（発明の効果〉 以上述べたように本発明によるゾノトライト系珪酸カル
シウムパネルは、壁材や床材に必要な高い強度を有し、
また軽量であるので施工性に富むほか、これを構成する
成形体中のゾノトライト結晶の含有率が高いので耐火性
に富むなど、高強度軽量パネルとして十分な利用価値を
有するものであるといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鉄筋を補強材に用いたゾノトライ
ト系珪酸カルシウムパネルの一部断面斜視図、第２図は
本発明による金網を補強材に用いたゾノトライト系珪酸
カルシウムパネルの一部断面斜視図、第３図は本発明に
おいて金網を補強材として用いたゾノトライト系珪酸カ
ルシウムパネルの曲げひび割れ強度を測定する装置の正
面図である。 １・・・成形体、２・・・鉄筋、３・・・金網。 特許出願人　　住友金属鉱山株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゾノトライト成分が３５重量％以上であり、嵩比
   重が０．３〜０．７であって、且つ圧縮強度が３０ｋｇ
   ｆ／ｃｍ＾２以上であるような珪酸カルシウム発泡成形
   体の内部に補強材を配置してなるゾノトライト系珪酸カ
   ルシウム軽量パネル。
2. （２）補強材が鉄筋または金網である請求項１記載のゾ
   ノトライト系珪酸カルシウム軽量パネル。
3. （３）ポルトランドセメントおよび生石灰よりなる石灰
   質原料と、珪石、珪砂等の珪酸原料と石膏とを主原料と
   し、これらの原料をＣａＯ／ＳｉＯ＿２のモル比が０．
   ７〜１．１であって、且つ全原料中に含まれるＡｌ＿２
   Ｏ＿３とＳｉＯ＿２とから求められたＡｌ／Ｓｉ＋Ａｌ
   の原子比が７％以下であり、石膏の添加量が全固体量の
   ２〜３０重量％であるような配合割合で配合し、ポルト
   ランドセメントと珪酸質原料の混合物および生石灰と石
   膏の混合物とをそれぞれの混合物に水を加えスラリー化
   して前水和した後、全原料を混合したスラリーにさらに
   適量の金属アルミニウムを添加し、予め補強材料を適宜
   配置した型枠に鋳込み、発泡硬化処理を行なった後、得
   られた発泡成形体をゾノトライトの生成率が全体量の３
   ５重量％以上となるように１９０〜２４０℃の温度範囲
   で水蒸気養生処理を施すことを特徴とするゾノトライト
   系珪酸カルシウム軽量パネルの製造方法。