JPH075341B2

JPH075341B2 - セメント系硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH075341B2
Application number: JP13752287A
Authority: JP
Inventors: 章松岡; 和彦浅野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPS63303836A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は床材や壁材その他の建築用材料として使用され
るセメント系硬化体の製造方法に関するものである。

（従来の技術とその問題点）従来から、床材等に使用されるセメント系硬化体は、そ
の取扱い性等を良好にする目的のために軽量化が図ら
れ、その方法として発泡セメントを使用したり、セメン
ト中にパーライト、シラスバルーン等の発泡させた軽量
骨材を混入させたりすることが行われている。

しかしながら、このような手段によれば、セメント系硬
化体の表面に発泡によって形成された数10μ以上の空孔
や骨材が露出して表面が粗くなり、他の材料との接着適
性や塗装適性が悪くなる等の問題点がある。

又、このような表面性や切削適性を向上させる目的でセ
メント系硬化体にSBR等の樹脂を混入させると、耐火性
が低下するので、多量に混入させることができないもの
である。

このため本願発明者等は、適度な微小空隙を有する層状
構造の粘土鉱物に着目し、この層状構造粘土鉱物をセメ
ント系硬化体に混入して板状に成形、硬化させたとこ
ろ、耐火性を損なうことなく軽量化並びに切断加工性を
はかることができたが、セメント系硬化体に多数のクラ
ックが生じることが判明した。

このようなクラックは、上記層状構造粘土鉱物を水と混
練すると、その層間に浸入した水によって一旦膨潤し、
次いで硬化乾燥の工程で元に収縮するためにセメントと
粘土鉱物間や粘土の層間が離れる結果、不揃いな大きな
空隙が連続的に発生したものと推測される。

更に、このようなものとしては例えば、特開昭58-32046
号公報に示されるものが提案されている。この公報に
は、粘土を泥漿としてねかす時、硅酸アルカリ（＝水ガ
ラス：一般的には硅酸ナトリウム、他に硅酸リチウムを
含む）、リン酸ナトリウム、塩化ナトリウム等の塩を添
加することで、粘着性、可塑性を増大させ、ポルトラン
ドセメントを混合することにより高強度の硬化体を得る
ことが開示されている。

しかし、この公報に開示された塩はすべて１価の陽イオ
ンを有する化合物である。

上記のような１価の陽イオンは水溶液として粘土鉱物に
混入すると粘土鉱物の層間の膨潤作用が大きく、次いで
セメントを混入し、乾燥すると大きく収縮し、セメント
硬化体はクラックを生じ均質な成形体が得られないとい
う欠点があった。

この原因は塩の陽イオンが１価であるため、膨潤した粘
土鉱物の層間の凝集作用が小さいため膨潤したままの状
態でセメントが硬化反応し乾燥収縮をする際に、上記層
間の陽イオンのブロッキング作用が生じにくいためと思
われ、その結果セメント硬化体は多数のクラックを生じ
る。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
表面性並びに切断加工性に優れていると共に耐火性を損
なうことなく軽量化を図るために、セメント硬化体中に
微細な空隙を多数分散させることを目的としたセメント
系硬化体の製造方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明のセメント系硬化体
の製造方法は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の
２価以上の陽イオンを有する塩の水溶液中に、カオリナ
イト、セピオライト、マイカ等の層状構造粘土鉱物を混
合し、この混合物に各種セメントや硅酸カルシウム等の
セメント系硬化物質を混練したのち硬化させることを特
徴とするものである。

（作用）２価以上の陽イオンを有する塩の水溶液中に層状構造粘
土鉱物を混合すると、粘土鉱物層間に浸入した水溶液に
より粘土鉱物が膨潤すると共に粘土鉱物の交換性陽イオ
ンと塩の陽イオンとが交換して塩の陽イオンが粘土鉱物
層間に入り込み、一旦膨潤した粘土鉱物は凝集作用を生
じる。

その状態で、上記混合物にセメント系硬化物質を混練す
ると、セメント系硬化物質はその粒径が40〜80μと大き
いので、１μ以下の上記粘土鉱物層間には浸入しない
が、セメント系硬化物質より生じるアルカリの作用によ
って粘土鉱物層間の塩の２価以上の陽イオンが固定され
る。このことにより、一旦膨潤し凝集した粘土鉱物が乾
燥してもその層間に入り込んでいる塩がブロッキング効
果を奏し、粘土鉱物の収縮を抑制してセメント系硬化物
質と層状構造粘土鉱物及びセメント系硬化物質同士が微
小空隙を有しながらセメント系硬化物質の水和反応によ
り硬化し、均一に且つ強固に結合するものである。

（実施例）本発明の実施例を説明すると、まず、２価以上の陽イオ
ンを有する塩を水に溶解して水溶液を作り、この水溶液
中に層状構造粘土鉱物を添加してペースト状ないしはス
ラリー状の混合物を得る。

塩の混合量は、層状構造粘土鉱物100重量％に対して１
〜40重量％の範囲内が望ましく、これ以上の量を添加す
ると、遊離してしまうので好ましくない。

塩としては、硫酸アルミニウム、硝酸ニッケル、塩化マ
グネシウム、塩化カルシウム、等の２価以上の陽イオン
を有する各種塩類を使用することができ、これらの塩の
うち、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の潮解性の
強い物質を使用すると、得られるセメント系硬化体の成
形体自体が吸放湿性を有し、調湿材として使用すること
ができる。

この塩の水溶液中に添加する層状構造粘土鉱物として
は、カオリナイト、アロフェン、セピオライト、モンモ
リロナイト、マイカ、バーミキュライト等があり、実際
には、これらを主成分として含有するベントナイト、酸
性白土等を使用すればよい。

このように、２価以上の陽イオンを有する塩の水溶液中
に層状構造粘土鉱物を混入すると、一旦膨潤した粘土鉱
物が粘土鉱物層間の交換性陽イオンと塩の陽イオンとが
交換して塩の２価以上の陽イオンが粘土鉱物層間に入り
込んだ状態で凝集し、次いで添加するセメント系硬化物
質のアルカリの作用で固定されて乾燥による層状構造粘
土鉱物の収縮を抑制することになる。

次いで、前記ペースト状ないしはスラリー状の混合物に
セメント系硬化物質を、層状構造粘土鉱物100重量％に
対して10〜300重量％の配合比で混練する。

このセメント系硬化物質としては、各種セメント類、硅
酸カルシウム、高炉スラグ、石膏セラグ、石灰等の単体
若しくは複合体を主成分としたものが使用される。

なお、このセメント系硬化物質に、硅砂、砂、寒水石等
の骨材や石綿、合成繊維、金属繊維等の補強繊維、その
他、各種合成樹脂、減水剤、起泡剤等の添加剤を、得ら
れるセメント系硬化体の防火性や耐熱性を損なわない程
度に添加しておいてもよい。

前記塩の水溶液と層状構造粘土鉱物との混合物にセメン
ト系硬化物質を混練すると、セメント系硬化物質はその
粒径が40〜80μと大きいので、１μ以下の上記粘土鉱物
層間には浸入しないが、セメント系硬化物質より生じる
アルカリの作用によって粘土鉱物層間の塩の２価以上の
陽イオンが固定される。このことにより一旦膨潤し・凝
集した粘土鉱物が乾燥しても、その層間に入り込んでい
る塩がブロッキング効果を奏し、粘土鉱物の収縮を抑制
してセメント系硬化物質と層状構造粘土鉱物及びセメン
ト系硬化物質同士がセメント系硬化物質の水和反応によ
り硬化して均一に且つ強固に結合し、無数の微細な空隙
を有するクラックのない表面平滑なセメント系硬化体が
得られる。

このようなセメント系硬化体が得られる理由を第１図に
基づいて説明すると、２価以上の陽イオンを有する塩の
水溶液中に層状構造粘土鉱物を混合した際に、層状構造
粘土鉱物が膨潤し、該層状構造粘土鉱物間の交換性陽イ
オンと塩の２価以上の陽イオンとのイオン反応で、凝集
し、粘土鉱物層（１）（１）間に浸入した塩（２）はそ
の後添加されるセメントのアルカリにより固定され、ブ
ロッキング効果を奏して粘土鉱物層（１）の収縮を抑制
し、その結果、セメント（３）と粘土鉱物層（１）間及
びセメント（３）とセメント（３）間の結合が強固にな
るためであると思われる。

さらに、粘土鉱物層間の空隙は殆ど損なわれることなく
板状物等に成形できて該空隙による無数の微細な孔を有
する多孔質のセメント系硬化体を得ることができる。

なお、このようなセメント系硬化体の製造工程におい
て、水分量は塩の水溶液に層状構造粘土鉱物を添加した
際に、ペーストないしはスラリー状の混合物とすること
によって調整でき、又、セメント系硬化物質は予め水と
混合しておいて、これを前記塩の水溶液と層状構造粘土
鉱物との混合物に混練してもよく、要するに、最終的に
セメント系硬化物質が硬化するのに必要な水と混練し、
成形、乾燥工程が容易にできる範囲で水分量を調整して
おけばよい。

次に本発明の具体的な実施例と比較例を示す。

実施例水500gに塩化カルシウム35gを添加して得られた塩化カ
ルシウム水溶液にベントナイト700gを混練して１時間放
置後、普通ポルトランドセメント350gを混練して板状物
に成形し、乾燥、硬化させてセメント系硬化体を製造し
た。

比較例上記実施例において、塩化カルシウムを使用することな
く、その他の配合組成を同一にして同一形状のセメント
系硬化体を製造した。

上記実施例と比較例とにおいて、実施例では比重1.1、
比表面積45m²/g（BET法による測定値）で表面がきめ細
かな板状物が得られたが、比較例は脆弱でクラックが多
数に発生して満足な板状物が得られなかった。

又、実施例によって得られた板状物（50×50×50mm）に
JIS A5908に準じる平面引張試験を行ったところ、その
強度は３〜5kg/cm²の値を示し、この数値は従来の比重
1.5以上のセメント系板状物と同等で、実用上、支障の
ない性能である。

さらに、実施例の板状物の細孔径分布状態を水銀圧入法
で測定したところ、第２図に示すように、実線（ａ）で
示した細孔径の小さいセメントの空孔と点線（ｂ）で示
した細孔径の大きいベントナイトによる空孔との細孔容
積のピークにずれが生じており、セメント系硬化体の空
隙が全体として孔径の大きいベントナイト側へ偏倚して
いる分だけ軽量化している共に良好な切削性が得られる
ものである。

一方、比較例は細孔径のピークが数10μのところに表れ
ており、層状構造粘土鉱物の収縮で生じた隙間が出てい
るものと思われ、これがクラックや脆弱化の原因になっ
ているものと思われる。

次に、実施例の吸放湿性について、20℃、90％RHの環境
下で一週間放置すると、2000g/m²の重量増加があり、こ
れは木材等、市販調湿材の４〜６倍の吸湿能力を示し、
有効な調湿材として用いられることもわかった。

（発明の効果）以上のように本発明は、２価以上の陽イオンを有する塩
の水溶液中に層状構造粘土鉱物を混合し、この混合物に
セメント系硬化物質を混練したのち硬化させることを特
徴とするセメント系硬化体の製造方法に係るものである
から、水により膨潤した粘土鉱物の層間の交換性陽イオ
ンと塩の２価以上の陽イオンとがイオン交換して凝集す
ると共にセメント系硬化物質のアルカリの作用により粘
土鉱物層間の塩の２価以上の陽イオンが固定されてブロ
ッキング効果を奏することにより、粘土鉱物の収縮が抑
制される粘土鉱物とセメント及びセメント同士が強固に
結合したクラックの生じないセメント系硬化体を得るこ
とができ、しかも、内部に層状構造粘土鉱物の微細な空
隙が多数分散して軽量で且つ切断性、取扱性の優れたセ
メント系硬化体が製造できるものであり、さらに、表面
に露出する空隙が小さいので、きめの細かい表面となっ
て接着性や塗装適性を損なうことのないものである。

又、このセメント系硬化体の主成分は無機材料であるか
ら、防火性を有し、又、潮解性の塩を用いると調湿性を
有するので、各種建築用材料として優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はセメント
系硬化体の簡略構造図、第２図は細孔径分布線図であ
る。（１）……粘土鉱物層、（２）……塩、（３）……セメ
ント。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２価以上の陽イオンを有する塩の水溶液中
に層状構造粘土鉱物を混合し、この混合物にセメント系
硬化物質を混練したのち硬化させることを特徴とするセ
メント系硬化体の製造方法。