JP2909335B2 - 道路舗装用焼結人工骨材及びその製造方法 - Google Patents
道路舗装用焼結人工骨材及びその製造方法Info
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
の製造方法に係り、特に、優れた機械的強度と耐摩耗性
とを兼ね備えた道路舗装用焼結人工骨材と、その有利な
製造方法に関するものである。
に、天然に採取され、比較的安価な砕石が使用されてき
ている。しかしながら、天然砕石は、その採取量に限り
があり、また所望の粒度分布のものを多量に得ることが
難しいため、そのような天然砕石を用いた道路舗装用骨
材においては、品質の安定したものを大量に得ることが
困難なのである。しかも、それら天然砕石は、耐摩耗性
や機械的強度にも劣るところから、道路舗装用骨材とし
て使用される場合、以下のような問題が惹起されてい
る。
との摩擦によって、道路表層部の天然砕石が摩耗せしめ
られ、道路表面の平面性が損なわれてしまうのである。
そして、通行量の多い道路等では、そのような摩耗がよ
り顕著であるため、道路表面に轍ができてしまい、通行
車両が、その轍にハンドルをとられ易く、甚だしい場合
には、交通事故を惹起す恐れがあるのである。それ故、
そのような道路においては、比較的短い周期にて補修す
る必要があり、特に、高速で車両が通行する高速道路等
では、通行車両の安全性を確保するために、かかる道路
補修を、より頻繁に行なわなければならず、結果的に、
道路の保全・管理に多大なコストや労力が費やされるこ
ととなるのである。
車両のタイヤチェーンやスパイクタイヤ等の使用によっ
て、舗装道路の表層部に使用される、骨材たる天然砕石
が削り取られ、その削り取られた天然砕石による粉塵
が、深刻な粉塵公害を巻き起こしているのである。
景にして為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、機械的強度に優れ、且つ高耐摩耗性を有する道
路舗装用焼結人工骨材と、それを有利に得ることのでき
る製造方法とを、提供することにある。
ために、その特徴とするところは、Al2 O3 を60重
量%以上、SiO2 を0〜40重量%、及びMgOを0
〜5重量%含み、且つそれらとそれらの原料に由来する
不可避的不純物との合計量が100重量%となるような
化学組成からなると共に、見掛気孔率が8.0%以下で
ある緻密な構造を有する道路舗装用焼結人工骨材にあ
る。
水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウムを、SiO2
源原料としてシリカ又はカオリンを、MgO源原料とし
て水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウムを、それぞ
れ、用い、焼成物基準で、Al2 O3 を60重量%以
上、SiO2 を0〜40重量%、及びMgOを0〜5重
量%含み、且つそれらとそれらの原料に由来する不可避
的不純物との合計量が100重量%となるように、それ
らの原料を配合し、次いでこの得られた配合物を平均粒
子径が300μm以下となるように粉砕、混合せしめ、
そして所定大きさの成形物とした後、1700℃以上の
温度で焼成する道路舗装用焼結人工骨材の製造方法を
も、その特徴とするものである。
用焼結人工骨材は、Al2 O3 を主成分として含み、副
成分として、SiO2 及びMgOを含有してなるセラミ
ックス材であるが、そのような焼結人工骨材において、
主成分たるAl2 O3 は、60重量%以上の割合となる
量にて含有されていなければならない。けだし、Al2
O3 の含有量が60重量%未満のものにあっては、従来
の道路舗装用骨材に比して、耐摩耗性や機械的強度の効
果的な向上が望めないからである。また、勿論、そのよ
うな焼結人工骨材が、Al2 O3 のみから構成されてい
ても良いのであり、そうすることによって、それら両特
性が、従来の道路舗装用骨材に比して、より一層、向上
せしめられることとなる。
3 よりも安価に入手することが出来る。また、よく知ら
れているように、そのようなSiO2 をAl2 O3 に添
加、混合し、それらを焼結せしめて得られる焼結体にあ
っては、その結晶相が、SiO2 とAl2 O3 とにより
生成されるムライト結晶と、余剰のAl2 O3 によるコ
ランダム結晶とが、共存するものとなり、それによっ
て、機械的強度及び耐摩耗性において、優れた特性が発
揮されることとなる。しかしながら、その一方で、Si
O2 が40重量%を越えて含有される焼結体にあって
は、ムライト結晶が減少して、反対にガラス質が増加
し、それに伴って、機械的強度や耐摩耗性が低下してし
まうのである。
骨材にあっては、増量材として、SiO2 の含有が許容
されるものの、その含有量は、0〜40重量%の範囲内
とされていなければならない。そうすることによって、
かかる焼結人工骨材の機械的強度や耐摩耗性を損なうこ
となく、製品コストの低減が有利に図られることとなる
のである。
は、それらAl2 O3 とSiO2 とが、合計で90重量
%以上含まれていることが好ましく、また95重量%以
上含有されることが、より好ましい。換言すれば、それ
らAl2 O3 及びSiO2 以外の酸化物等の不純物は、
10重量%未満の含有量とされることが望ましく、また
5重量%未満の含有量に制限されることが、より望まし
いのである。けだし、Al2 O3 及びSiO2 以外の不
純物が、10重量%を越えて、多量に含有せしめられる
と、ガラス質の生成が増加して、上記両特性が劣化して
しまうことになるからである。
にあっては、MgOの含有が、0〜5重量%、好適には
0〜3重量%の割合となる量の範囲内において、許容さ
れる。何故なら、MgOは、かかる焼結人工骨材に対し
て、かくの如き少量にて含有せしめられることにより、
コランダム結晶の粗大化を有利に抑制して、その粒子構
造を効果的に緻密化せしめ、以て該焼結人工骨材の機械
的強度や耐摩耗性の向上に、大きく寄与することとなる
からである。なお、そのようなMgOにおいても、かか
る焼結人工骨材に対して、5重量%を越えて含有せしめ
られる場合にあっては、ガラス質の生成の増加等の不具
合を惹起することとなる。従って、かかる焼結人工骨材
において、例えば原料の粒子径や焼成方法等が配慮さ
れ、そのような少量のMgOの含有がなくとも、その粒
子構造が充分に緻密化され得るものであれば、MgOを
敢えて含有せしめる必要はないのである。
焼結人工骨材にあっては、緻密な粒子構造を有するよう
にされているのであるが、その指標たる見掛気孔率は
8.0%以下とされていなければならない。けだし、見
掛気孔率が8.0%を越えるようなポーラスな構造を有
するものにおいては、従来の骨材に対する、機械的強度
及び耐摩耗性の飛躍的な向上が望めないからである。
工骨材は、上記の規定範囲内となる量においてAl2 O
3 とMgOとを含み、その結晶相が、コランダム結晶の
み若しくはコランダム結晶とムライト結晶とが共存する
ものとなっていることによって、結晶構造的に、機械的
強度及び耐摩耗性に優れたものとなっているのであり、
また、少量のMgOが含有されて、粒子構造の緻密化が
図られ、そして見掛気孔率が8.0%以下とされている
ことによって、物理的構造においても、それら両特性
が、効果的に高められ得るように構成されているのであ
る。
骨材にあっては、従来の道路舗装用骨材に比して、機械
的強度と耐摩耗性とが、共に、著しく向上せしめられ得
ることとなったのであり、また、そのような骨材を使用
することによって、道路の補修サイクルが有利に延長化
せしめられ得て、道路の保全・管理に費やされるコスト
的、労力的負担が効果的に軽減せしめられ得、更には道
路表面が削り取られて発生する粉塵による被害をも、可
及的に軽減せしめられ得ることとなったのである。
おいては、Al2 O3 が多量に含有されてなるものであ
るところから、舗装道路の表面の白色化に有利に寄与し
得、また、従来の道路舗装用骨材に比して、耐火性も向
上せしめられて、通行車両のタイヤとの摩擦熱による骨
材の破壊が有効に防止され得るようになったのであり、
更には耐化学薬品性や耐侵食性等をも、向上せしめられ
るといった、数々の優れた特性が発揮され得ることとな
ったのである。
の高い道路舗装用焼結人工骨材は、以下のようにして製
造されるものである。
ルミニウム又は酸化アルミニウムを準備し、またSiO
2 源原料としてはシリカ又はカオリンを、更にMgO源
原料としては水酸化マグネシウム又は酸化マグネシウム
を、それぞれ、所定量準備する。
の原料は、上記のような成分を有するもので、焼成後
に、後述する如き特定の化学組成を与え得るものであれ
ば、特に限定されるものではない。即ち、例えばAl2
O3 源原料としては、市販のアルミナクリンカー、バイ
ヤー法により製造される水酸化アルミニウム並びにそれ
を加熱処理して得られる酸化アルミニウム、天然ボーキ
サイト及びその焼成物等が挙げられるのであり、またS
iO2 源原料としては、シリカ成分を有する一般の珪
素、珪砂や、シリカ成分とシリカ・アルミナ成分をもつ
カオリン、バン土頁岩等が使用され得るのである。また
更に、MgO源原料としては、市販のマグネシアクリン
カー、市販の水酸化マグネシウム及び天然マグネサイト
並びにそれらを、それぞれ、加熱処理して得られる酸化
マグネシウム等が用いられ得るのである。そして、それ
ら原料の使用に当たっては、必ずしも上記の如きものの
中から1種類ずつを選択して用いる必要はなく、それぞ
れの原料を2種類以上組み合わせて使用しても、何等差
し支えないのである。
0重量%以上、SiO2 を0〜40重量%、及びMgO
を0〜5重量%含み、且つそれらとそれらの原料に由来
する不可避的不純物との合計量が100重量%となるよ
うに、それらの原料を、従来と同様にして、配合せしめ
る。
て、粉砕処理を施すのであるが、この粉砕処理にあって
は、かかる配合物の平均粒子径が300μm以下となる
ように実施される必要がある。けだし、かかる粉砕処理
によって得られる粉砕物が、300μmを越える平均粒
子径を有するものである場合、粒径が大き過ぎるため、
その後の加熱処理において、焼成による組織の均質化及
び緻密化が充分に図られ得ず、見掛気孔率が8.0%以
下である緻密な構造を有する焼結体を得ることが困難と
なるからである。なお、そのような点からして、粉砕処
理後の配合物の平均粒子径は、50μm以下であること
が望ましい。また、かかる粉砕処理においては、上記の
如き平均粒子径が得られるものであれば、従来から公知
の装置が、何れも用いられる得るのであり、また湿式若
しくは乾式の何れの方法をも、採用され得る。
法に応じた一般的な手法にて、均一に混合せしめて、混
合物を得る。即ち、例えば、それら粉砕物が、何れも湿
式粉砕方法により得られるもので、それらが全べてスラ
リー状のものである場合には、それらを、そのまま、攪
拌機にて攪拌したり、また、それら粉砕物のうち、何れ
かがスラリー状のもので、その他のものがケーク状のも
のである場合、或いは全べてがケーク状のものである場
合には、土練機で混練したりして、混合物を得るのであ
り、更にそれら粉砕物のうち、何れかが、湿式粉砕法に
より得られたスラリー状若しくはケーク状のもので、そ
の他のものが、乾式粉砕法により得た乾燥粉である場合
には、その乾燥粉に純水を加えてケーク状とした後、そ
れら粉砕物を土練機で混練したり、更にまた、それら粉
砕物が、何れも乾式粉砕方法により得られた乾燥粉であ
る場合にも、それら粉砕物を土練機で混練したりして、
混合物を得るのである。
及び混合処理は、それらを同時に行なうことの出来る、
従来から公知の如何なる装置によっても実施され得るこ
とは勿論であるが、その際においても、前記と同様な理
由により、得られる粉砕混合物の平均粒子径が300μ
m以下となるように、それらの処理は、行われなければ
ならない。また、そのような装置が用いられる場合にあ
っても、湿式または乾式の何れの方法も採用され得るこ
とは言うまでもないところである。
に対して造粒操作を施し、造粒物を得る。なお、かかる
造粒操作は、造粒せしめられる粉砕混合物の粉砕混合手
法に応じた一般的な方法により、実施されることとな
る。例えば、湿式混合法にて得られたスラリーは、押出
し成形機等によりペレット状等に造粒し、また、乾式混
合法を用いて得られたものは、転動造粒機等により乾式
造粒を行なうのである。そして、何れにしろ、そのよう
な造粒操作によって、前記粉砕混合物が、一般に、5〜
50mmの平均粒径を有するように造粒されるのである。
した後、1700℃以上、好ましくは1700〜190
0℃の温度で焼成する。そうして、見掛気孔率が8.0
%以下の緻密な構造を有する焼結体を得るのである。な
お、かかる造粒物の焼成に際しては、ロータリーキルン
やトンネルキルン、或いはシャフトキルン等、一般的な
焼成設備が、何れも使用され得るが、その際、焼成温度
が1700℃よりも低い場合には、得られる焼結体の内
部構造が十分に緻密化され得ず、見掛気孔率が8.0%
よりも大きくなってしまう恐れがある。
ままで、若しくは一般的な整粒操作が施された後、目的
とする道路舗装用焼結人工骨材として供され、セメント
又はアスファルト等と混用されて、コンクリートとして
使用されるのである。なお、かかる道路舗装用焼結人工
骨材は、使用の際に、道路の表層部のみに用いても良
く、その場合にあっても、前記と同様に優れた効果が奏
され得ることとなる。また、そのような道路舗装用焼結
人工骨材にあっては、その使用の形態に応じた大きさの
ものが用いられるが、一般には、3〜20mm程度の平均
粒径を有するものが使用されることとなる。
ることによって、機械的強度及び耐摩耗性に優れた、高
品質の道路舗装用焼結人工骨材が、工業的に有利に得ら
れることとなるのである。
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。
料、及びMgO源原料として、それぞれ、市販の仮焼ア
ルミナ、カオリン、及び水酸化マグネシウムを所定量準
備した。次いで、それらを、各々異なる量にて配合せし
めて、8種類の配合物を得た。そして、それらの配合物
のうち、焼結後の理論化学組成が本発明の範囲内となる
ような組成を有するものを、それぞれ、配合物A〜Dと
し、また、焼結後の理論化学組成が本発明で規定される
範囲外となるように、上記の各原料が配合せしめられた
ものを、それぞれ、配合物E〜Hとした。更に、比較の
ために、硬質砂岩及び石灰岩の天然砕石を用い、それら
を、それぞれ、天然骨材1、天然骨材2とした。それら
配合物A〜Hの焼結後の理論化学組成と、天然骨材1乃
至2の化学組成とを、各々下記表1に示した。なお、天
然骨材1及び天然骨材2の化学組成は、蛍光X線分析に
て分析した。
ルミル中に投入し、更に水を加えた後、平均粒子径が3
00μm以下となるまで、湿式法により粉砕、混合を行
ない、それぞれの泥漿を得た。引き続き、かくして得ら
れた泥漿を、それぞれ、フィルタープレスにて脱水した
後、オーガーマシンを用いて、造粒成形し、ペレット状
の造粒成形物を得た。そして、その後、それら造粒成形
物を乾燥した後、下記表2に示される如き焼成温度に
て、それぞれ、ガス炉中で、1時間焼成した。
かる範囲外の化学組成を有する、8種類の焼結体を得
た。そして、それらのうち、配合物A〜D及びHを、本
発明において規定される範囲内の温度にて、焼成して得
た焼結体を、各々実施例1〜4及び比較例4とし、また
配合物E〜Gを、本発明の規定範囲外の温度で焼成して
得た焼結体を、それぞれ、比較例1〜3とした。なお、
比較例1〜4は、本発明の規定範囲外の化学組成を有す
るものである。
施例1〜4及び比較例1〜4と前記天然骨材1〜2の、
各々の物理特性、即ち見掛気孔率、嵩比重、見掛比重、
吸水率について、それぞれ、測定した。その結果を、下
記表3に示す。なお、これらの物理特性の測定は、日本
学術振興会第124委員会試験法分科会による、学振法
2.「マグネシアクリンカーの測定法」に準じて、行な
った。
おいて規定するところの化学組成を有し、且つ1700
℃以上の温度にて焼成された実施例1〜4にあっては、
全べて見掛気孔率が1.0%前後で、極めて緻密な構造
を有するものであることが認められる。これに対して、
本発明の規定範囲外の化学組成を有し、且つ1700℃
よりも低い温度にて焼成された比較例2及び比較例3に
あっては、見掛気孔率が8.5%及び9.0%となって
おり、そのような低温焼成では、粒子組織の緻密化が、
有効に為され得ないことが、示される結果となってい
る。
強度を調べるために、以下の如き試験を行なった。即
ち、先ず、実施例1〜4、比較例1〜4、天然骨材1〜
2を、それぞれ、破砕して破砕物を得、その得られた破
砕物を、9.5〜8.0mmの粒度分布となるように、常
法に従って、整粒した。次いで、それら整粒された破砕
粒子を、各々200gずつ計り取って、50mmφ×14
0mmhの容器中に投入し、その後、それらを、それぞ
れ、アムスラー耐圧試験機にて、300kg/cm2の圧
力をかけて、圧砕せしめた。そして、かかる圧砕後の、
それぞれの粒度分布を測定した。その結果を、下記表4
に示した。
発明に従う実施例1〜4にあっては、アムスラー試験機
による圧砕後においても、9.5〜6.7mmの粒径のも
のが、全体の70%以上を占め、しかも2.8mm以下の
粒径のものは3.0〜9.0%程度と非常に少ないので
ある。これに対して、本発明の範囲外の化学組成を有す
る比較例1〜4や天然骨材1及び2においては、9.5
〜6.7mmの粒径を有する、比較的原型を止めた、圧砕
の程度の小さい粒子は、60%前後若しくは40%以下
と少なく、逆に、粒径が2.8mm以下の圧砕の程度の大
きい粒子は、何れも12%以上で、比較例2及び天然骨
材1〜2に至っては30%を越える量となっている。即
ち、これによって、本発明に従う道路舗装用焼結人工骨
材が、天然砕石等に比して、極めて優れた機械的強度を
有するものであることが、証明されているのである。
耐摩耗性を調べるために、以下の如き試験を行なった。
即ち、先ず、実施例1〜4、比較例1〜4、天然骨材1
〜2を、それぞれ、破砕して破砕物を得、その得られた
破砕物を、15.0〜12.7mmの粒度分布となるよう
に、常法に従って、整粒した。次いで、それら整粒され
た破砕粒子を、各々2600gずつ計り取って、内容量
4500mlのポットミル中に、それぞれ、投入し、更に
そこへ、1200mlの純水と、該破砕粒子の摩耗を促進
せしめるために、1.18〜0.60mmの範囲に整粒さ
れたアルミナ粒子2250gとを、投入した。そして、
その後、それらポットミルを、55rpmにて、1週間回
転せしめ、しかる後、各ポットミル中から、それら破砕
粒子を取り出して、篩にかけ、粒径が12.7mm以上の
粒子とそれ未満の粒子とを分別して、12.7mm以上の
粒径を有する粒子の重量のみを、それぞれ、測定した。
そして、その測定値を次式:〔2600(試験前重量)
−試験後において粒径が12.7mm以上の粒子の重量
(測定値)〕/2600(試験前重量)×100に代入
して得た値、即ち、該試験に供された破砕粒子の全重量
に対する、該試験により摩耗して、12.7mm未満とな
った破砕粒子の重量の比をもって、摩耗率とし、それら
の耐摩耗性を評価した。そのようにして得られた、各破
砕粒子の摩耗率を、それぞれ、下記表5に示した。
1〜2の摩耗率が約30%であり、また比較例1〜4の
焼結体の摩耗率が22.4〜25.1%であるのに対し
て、実施例1〜4の摩耗率は17.3〜19.4%と明
らかに低い値となっている。これは、本発明に従う焼結
人工骨材が、その他のものに比して、耐摩耗性におい
て、著しく優れたものであることを示しているのであ
る。
に従う道路舗装用焼結人工骨材にあっては、所定の化学
組成からなると共に、見掛気孔率が8.0%以下である
緻密な構造を有するようにされているところから、機械
的強度及び耐摩耗性の何れもが、天然砕石を用いた、従
来の道路舗装用骨材に比して、飛躍的に向上せしめられ
得ることとなったのである。
材を使用することによって、道路の補修サイクルが有利
に延長化せしめられ得て、道路の保全・管理に費やされ
るコスト的、労力的負担が効果的に軽減せしめられ得る
こととなったのであり、また、道路表面が削り取られて
発生する粉塵による被害が、可及的に軽減せしめられ得
ることとなったのである。
優れた特徴を有する道路舗装用焼結人工骨材が、安定し
た品質をもって、大量に、工業的に有利に製造され得る
のである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Al 2 O 3 源原料とSiO 2 源原料とM
gO源原料との配合物を造粒したものを焼結して得られ
た、平均粒径が3〜20mmの骨材であって、Al2 O
3 を60重量%以上、SiO2 を0〜40重量%、及び
MgOを0〜5重量%含み、且つそれらとそれらの原料
に由来する不可避的不純物との合計量が100重量%と
なるような化学組成からなると共に、見掛気孔率が8.
0%以下である緻密な構造を有し、更に9.5〜8.0
mmの粒度分布のものに対するアムスラー試験機による
圧砕試験後における9.5〜6.7mm粒径のものの占
める割合が70%以上であることを特徴とする道路舗装
用焼結人工骨材。 - 【請求項2】 Al2 O3 源原料として水酸化アルミニ
ウム又は酸化アルミニウムを、SiO2 源原料としてシ
リカ又はカオリンを、MgO源原料として水酸化マグネ
シウム又は酸化マグネシウムを、それぞれ、用い、焼成
物基準で、Al2O3 を60重量%以上、SiO2 を0
〜40重量%、及びMgOを0〜5重量%含み、且つそ
れらとそれらの原料に由来する不可避的不純物との合計
量が100重量%となるように、それらの原料を配合
し、次いでこの得られた配合物を平均粒子径が300μ
m以下となるように粉砕、混合せしめ、そして造粒し
て、平均粒径が5〜50mmの造粒物とした後、170
0℃〜1900℃の温度で焼成することを特徴とする道
路舗装用焼結人工骨材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351241A JP2909335B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 道路舗装用焼結人工骨材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351241A JP2909335B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 道路舗装用焼結人工骨材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172022A JPH06172022A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2909335B2 true JP2909335B2 (ja) | 1999-06-23 |
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ID=18416010
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351241A Expired - Fee Related JP2909335B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 道路舗装用焼結人工骨材及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2909335B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101304585B1 (ko) * | 2013-01-21 | 2013-09-05 | 주식회사 휴리스 | 도로 포장 및 보수용 조성물 및 그 제조방법 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP4351241A patent/JP2909335B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06172022A (ja) | 1994-06-21 |
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