JP3402001B2 - 人工軽量骨材の製造法 - Google Patents
人工軽量骨材の製造法Info
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- JP3402001B2 JP3402001B2 JP17472795A JP17472795A JP3402001B2 JP 3402001 B2 JP3402001 B2 JP 3402001B2 JP 17472795 A JP17472795 A JP 17472795A JP 17472795 A JP17472795 A JP 17472795A JP 3402001 B2 JP3402001 B2 JP 3402001B2
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/023—Fired or melted materials
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、加圧下で低吸
水性の人工軽量骨材を工業的に容易に製造することがで
きる石炭灰を利用した加圧下での吸水が少ない人工軽量
骨材の製造法に関する。
水性の人工軽量骨材を工業的に容易に製造することがで
きる石炭灰を利用した加圧下での吸水が少ない人工軽量
骨材の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、建築物等の構造物は省エネルギ
ー、省資源、省力化、耐震性向上等を図るために、壁
材、内装材、構造材等使用材料の軽量化、断熱化等が進
められており、軽量コンクリート用骨材として人工軽量
骨材が多量に使用されている。しかし、従来の人工軽量
骨材は吸水率が極めて高いので、そのままコンクリート
としてポンプ圧送できない。それ故プレウエッチングし
て十分に吸水させてポンプ圧送できるようにして使用さ
れているが、多量に吸水した骨材を用いたコンクリート
は耐久性が極めて低い。即ち、従来の人工軽量骨材で
は、使用前にプレウエッチングが必要だけでなく、耐久
性の高いコンクリートが得られないと言う大きな欠点が
あった。また、ポンプ圧送の際の吸水を予め予想し、混
練水量を過剰にすれば、ポンプ圧送が可能かもしれない
が、多量の混練水を用いたコンクリートは強度が低く実
用性がないという難点がある。ポンプ圧送のように加圧
下での吸水が極めて低い軽量骨材であれば、プレウエッ
チングが不要となり、混練水量も少なくでき、かつ軽量
骨材はほとんど吸水していないので、得られたコンクリ
ートは強度が高く耐久性も優れたものになる。従って、
高強度の軽量コンクリートを効率よく安価に製造するた
めには、加圧状態での吸水率が低い人工軽量骨材の開発
が強く切望されている。
ー、省資源、省力化、耐震性向上等を図るために、壁
材、内装材、構造材等使用材料の軽量化、断熱化等が進
められており、軽量コンクリート用骨材として人工軽量
骨材が多量に使用されている。しかし、従来の人工軽量
骨材は吸水率が極めて高いので、そのままコンクリート
としてポンプ圧送できない。それ故プレウエッチングし
て十分に吸水させてポンプ圧送できるようにして使用さ
れているが、多量に吸水した骨材を用いたコンクリート
は耐久性が極めて低い。即ち、従来の人工軽量骨材で
は、使用前にプレウエッチングが必要だけでなく、耐久
性の高いコンクリートが得られないと言う大きな欠点が
あった。また、ポンプ圧送の際の吸水を予め予想し、混
練水量を過剰にすれば、ポンプ圧送が可能かもしれない
が、多量の混練水を用いたコンクリートは強度が低く実
用性がないという難点がある。ポンプ圧送のように加圧
下での吸水が極めて低い軽量骨材であれば、プレウエッ
チングが不要となり、混練水量も少なくでき、かつ軽量
骨材はほとんど吸水していないので、得られたコンクリ
ートは強度が高く耐久性も優れたものになる。従って、
高強度の軽量コンクリートを効率よく安価に製造するた
めには、加圧状態での吸水率が低い人工軽量骨材の開発
が強く切望されている。
【０００３】従来人工軽量骨材としては、膨張頁岩系の
人工軽量骨材が主にが使用されている。膨張頁岩系の人
工軽量骨材は安価に製造できる利点はあるが、資源の枯
渇、自然環境保護等の理由から頁岩の切り出しを制限さ
れることが多くなってきている。そこで未利用資源の再
開発、産業廃棄物の利用等を含めて、膨張頁岩系の人工
軽量骨材に代わる人工軽量骨材の開発が要望され、火力
発電所、各種工場の燃焼炉等において石炭の燃焼の際に
多量排出される石炭灰を有効利用して人工軽量骨材を製
造する技術が注目され、多くの提案がなされている。
人工軽量骨材が主にが使用されている。膨張頁岩系の人
工軽量骨材は安価に製造できる利点はあるが、資源の枯
渇、自然環境保護等の理由から頁岩の切り出しを制限さ
れることが多くなってきている。そこで未利用資源の再
開発、産業廃棄物の利用等を含めて、膨張頁岩系の人工
軽量骨材に代わる人工軽量骨材の開発が要望され、火力
発電所、各種工場の燃焼炉等において石炭の燃焼の際に
多量排出される石炭灰を有効利用して人工軽量骨材を製
造する技術が注目され、多くの提案がなされている。
【０００４】しかしながら、石炭灰を主原料とする人工
軽量骨材は、未だにほとんど企業化されていないのが実
情である。その主な理由は、従来提案の方法は実験室規
模での製造のように少量製造する場合にはそれなりの軽
量骨材が得られるが、工業的規模で製造しようとする
と、製造途中で焼成前の造粒物が崩壊して所期の形状を
有する人工軽量骨材が得られなかったり、焼成時に造粒
物同志が融着したり、強度の低いものや吸水率の高いも
のしか得られなかったり、品質にバラツキが大きかった
り、またアルカリ骨材反応の生じやすいものになったり
して、結果的に製造コストの上昇や品質上の問題がある
ためと思われる。
軽量骨材は、未だにほとんど企業化されていないのが実
情である。その主な理由は、従来提案の方法は実験室規
模での製造のように少量製造する場合にはそれなりの軽
量骨材が得られるが、工業的規模で製造しようとする
と、製造途中で焼成前の造粒物が崩壊して所期の形状を
有する人工軽量骨材が得られなかったり、焼成時に造粒
物同志が融着したり、強度の低いものや吸水率の高いも
のしか得られなかったり、品質にバラツキが大きかった
り、またアルカリ骨材反応の生じやすいものになったり
して、結果的に製造コストの上昇や品質上の問題がある
ためと思われる。
【０００５】石炭灰を主原料とする人工軽量骨材につい
ては、例えば特公昭３８−２５８２０号公報、特公昭４
０−１６２７０号公報、特公昭５４−６４６８０号公
報、特開昭５９ー３９７５７号公報、特公平６ー１１６
５９号公報、特開平３ー８８７４９号公報、特開平４ー
１１９９５２号公報、特開平５ー１７０５６７号公報、
特開平７ー４１３４３号公報等すでに多数提案されてい
る。特開平３ー８８７４９号公報に記載の石炭灰に頁岩
を配合し造粒、焼成する方法は焼成物の表面に開気穴が
多数発生し易く、吸水性が高い焼成物になりやすく、圧
潰強度も低い。特開平４ー１１９９５２号公報に記載の
天然ガラス、水ガラス及び発泡剤を配合したものはアル
カリ分を増加させるため焼成時に融液が多く発生して粒
子同志が融着し易く、また軽量骨材としてはアルカリ骨
材反応の危険性が高く、また圧潰強度も低い。また特開
平５ー１７０５６７号公報に記載の石炭灰に粘土及び長
石を配合したものも焼成時に粒子同志の融着が起きやす
く、焼成物の強度が低く吸水率も高いだけでなくアルカ
リ骨材反応の危険性も高い。特開平７ー４１３４３号に
記載の石炭灰にガラス微粉末、炭化珪素及び粘土を配合
したものもアルカリ分が多く、上記公報記載の方法と同
様の難点がある。
ては、例えば特公昭３８−２５８２０号公報、特公昭４
０−１６２７０号公報、特公昭５４−６４６８０号公
報、特開昭５９ー３９７５７号公報、特公平６ー１１６
５９号公報、特開平３ー８８７４９号公報、特開平４ー
１１９９５２号公報、特開平５ー１７０５６７号公報、
特開平７ー４１３４３号公報等すでに多数提案されてい
る。特開平３ー８８７４９号公報に記載の石炭灰に頁岩
を配合し造粒、焼成する方法は焼成物の表面に開気穴が
多数発生し易く、吸水性が高い焼成物になりやすく、圧
潰強度も低い。特開平４ー１１９９５２号公報に記載の
天然ガラス、水ガラス及び発泡剤を配合したものはアル
カリ分を増加させるため焼成時に融液が多く発生して粒
子同志が融着し易く、また軽量骨材としてはアルカリ骨
材反応の危険性が高く、また圧潰強度も低い。また特開
平５ー１７０５６７号公報に記載の石炭灰に粘土及び長
石を配合したものも焼成時に粒子同志の融着が起きやす
く、焼成物の強度が低く吸水率も高いだけでなくアルカ
リ骨材反応の危険性も高い。特開平７ー４１３４３号に
記載の石炭灰にガラス微粉末、炭化珪素及び粘土を配合
したものもアルカリ分が多く、上記公報記載の方法と同
様の難点がある。
【０００６】また前記提案の中でも工業的規模で人工軽
量骨材を製造する方法としては、特公平６ー１１６５９
号公報で提案された方法がある。この方法は、標準網篩
２９７μｍ残分が１重量％以下の石炭灰と、該石炭灰１
００重量部に対して１〜２０重量部の水硬性材料とを含
む粉末原料を水の存在下に造粒成形して得られた造粒物
を２０時間以上養生した後、１０００〜１５００°Ｃの
温度で焼成するというもので、この方法によると２４時
間吸水率が１．２〜３．６％程度で、圧潰強度が１５〜
５０ｋｇｆ程度で、吸水率が低く高強度の人工軽量骨材
を工業的規模で製造することができる。しかしながら、
さらに高強度で、人工軽量骨材のプレウエッチングなし
でフレッシュコンクリートを容易にポンプ圧送するため
には、人工軽量骨材として２４時間吸水率は勿論のこと
加圧吸水率、圧潰強度等の点で、特公平６ー１１６５９
号公報で提案の方法にも改良の余地が残されている。
量骨材を製造する方法としては、特公平６ー１１６５９
号公報で提案された方法がある。この方法は、標準網篩
２９７μｍ残分が１重量％以下の石炭灰と、該石炭灰１
００重量部に対して１〜２０重量部の水硬性材料とを含
む粉末原料を水の存在下に造粒成形して得られた造粒物
を２０時間以上養生した後、１０００〜１５００°Ｃの
温度で焼成するというもので、この方法によると２４時
間吸水率が１．２〜３．６％程度で、圧潰強度が１５〜
５０ｋｇｆ程度で、吸水率が低く高強度の人工軽量骨材
を工業的規模で製造することができる。しかしながら、
さらに高強度で、人工軽量骨材のプレウエッチングなし
でフレッシュコンクリートを容易にポンプ圧送するため
には、人工軽量骨材として２４時間吸水率は勿論のこと
加圧吸水率、圧潰強度等の点で、特公平６ー１１６５９
号公報で提案の方法にも改良の余地が残されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、石炭灰を主
原料とし、特に高強度で耐加圧吸水性に優れた特性を有
する人工軽量骨材を容易に工業的規模で製造できる人工
軽量骨材の製造法を提供することを課題とする。本発明
は、石炭灰を主原料とした従来公知の方法による人工軽
量骨材の特性をさらに改良することができる人工軽量骨
材の工業的製造法を提供することを課題とする。本発明
は、従来二次製品向けの骨材として使用されていた人工
軽量骨材を建築構造物、土木構造物用の骨材としても利
用できる人工軽量骨材の製造法を提供することを課題と
する。
原料とし、特に高強度で耐加圧吸水性に優れた特性を有
する人工軽量骨材を容易に工業的規模で製造できる人工
軽量骨材の製造法を提供することを課題とする。本発明
は、石炭灰を主原料とした従来公知の方法による人工軽
量骨材の特性をさらに改良することができる人工軽量骨
材の工業的製造法を提供することを課題とする。本発明
は、従来二次製品向けの骨材として使用されていた人工
軽量骨材を建築構造物、土木構造物用の骨材としても利
用できる人工軽量骨材の製造法を提供することを課題と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、未燃炭素量が
１〜１５重量％の石炭灰１００重量部に対して、活性珪
酸質粉３０〜１２０重量部を配合した粉末原料を造粒成
形した後、１１５０〜１３５０°Ｃの温度で焼成するこ
とを特徴とする人工軽量骨材の製造法に関する。
１〜１５重量％の石炭灰１００重量部に対して、活性珪
酸質粉３０〜１２０重量部を配合した粉末原料を造粒成
形した後、１１５０〜１３５０°Ｃの温度で焼成するこ
とを特徴とする人工軽量骨材の製造法に関する。
【０００９】本発明において石炭灰としては、火力発電
所、各種工場の燃焼炉等において石炭を燃焼した際に発
生する石炭灰、例えばフライアッシュ、シンダーアッシ
ュ、ボトムアッシュ、クリンカーアッシュ等が、必要に
応じて分級等の処理を施して使用されるが、石炭灰中の
未燃炭素量が１〜１５重量％、好ましくは２〜１０重量
％のものを使用する。石炭灰中の未燃炭素量が少なすぎ
ると、焼成物の内部気孔が微細で均一寸法の密閉型球状
形を有する圧潰強度の高い低吸水性の焼成物（発泡体）
が得られず、また多すぎると発泡が顕著となり、例えば
内部が空洞になった比重が０．５程度の発泡体が得られ
るなど、コンクリートのポンプ圧送のような用途には軽
すぎる。
所、各種工場の燃焼炉等において石炭を燃焼した際に発
生する石炭灰、例えばフライアッシュ、シンダーアッシ
ュ、ボトムアッシュ、クリンカーアッシュ等が、必要に
応じて分級等の処理を施して使用されるが、石炭灰中の
未燃炭素量が１〜１５重量％、好ましくは２〜１０重量
％のものを使用する。石炭灰中の未燃炭素量が少なすぎ
ると、焼成物の内部気孔が微細で均一寸法の密閉型球状
形を有する圧潰強度の高い低吸水性の焼成物（発泡体）
が得られず、また多すぎると発泡が顕著となり、例えば
内部が空洞になった比重が０．５程度の発泡体が得られ
るなど、コンクリートのポンプ圧送のような用途には軽
すぎる。
【００１０】また使用する石炭灰は、ブレーン比表面積
が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上であることが好ましく、さら
には３０００ｃｍ2 ／ｇ以上、３０００〜１４０００ｃ
ｍ2／ｇのものが特に好適である。ブレーン比表面積が
２０００ｃｍ2 ／ｇより小さいと、造粒成形が困難にな
り易く、内部気孔が微細で均一寸法の密閉球状形を有す
る圧潰強度の高い低吸水性の焼成物を得る上ではブレー
ン比表面積が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上がよい。一方、ブ
レーン比表面積を１４０００ｃｍ2 ／ｇより大きくする
には特別な粉砕装置を必要とするので経済的でなく大き
くしても特にそれだけ結果がよくなる訳ではない。
が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上であることが好ましく、さら
には３０００ｃｍ2 ／ｇ以上、３０００〜１４０００ｃ
ｍ2／ｇのものが特に好適である。ブレーン比表面積が
２０００ｃｍ2 ／ｇより小さいと、造粒成形が困難にな
り易く、内部気孔が微細で均一寸法の密閉球状形を有す
る圧潰強度の高い低吸水性の焼成物を得る上ではブレー
ン比表面積が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上がよい。一方、ブ
レーン比表面積を１４０００ｃｍ2 ／ｇより大きくする
には特別な粉砕装置を必要とするので経済的でなく大き
くしても特にそれだけ結果がよくなる訳ではない。
【００１１】本発明において活性珪酸質粉としては、Ｓ
ｉＯ2 の含有量が６０重量％以上、好ましくは７０重量
％以上で、ガラス質が７０重量％以上含有するものもの
が好適である。活性珪酸質粉は普通にはＳｉＯ2 成分の
ほかにＡｌ2 Ｏ3 成分、ＣａＯ成分、アルカリ成分等を
含んでいる。活性珪酸質粉のＳｉＯ2 成分の含有量が少
なすぎると、換言するとＡｌ2 Ｏ3成分、ＣａＯ成分、
アルカリ成分等の含有量が多すぎると、焼成過程で粘度
が急激に低下するため、発泡のさいの泡が破壊して粗大
気孔になり、またガス抜けのために開放気孔になるた
め、所期の人工軽量骨材が得られない。またガラス質の
量が少ないと発泡不良になりやすい。活性珪酸質粉は、
そのブレーン比表面積が２０００〜１４０００ｃｍ2 ／
ｇ、好ましくは２０００〜１００００ｃｍ2 ／ｇである
ことが、内部気孔が微細で均一寸法の焼成物が得られる
こと及び経済性の観点から好適である。活性珪酸質粉の
代表的なものとしては、例えば石英粗面岩、黒曜石、真
珠岩等を挙げることができる。
ｉＯ2 の含有量が６０重量％以上、好ましくは７０重量
％以上で、ガラス質が７０重量％以上含有するものもの
が好適である。活性珪酸質粉は普通にはＳｉＯ2 成分の
ほかにＡｌ2 Ｏ3 成分、ＣａＯ成分、アルカリ成分等を
含んでいる。活性珪酸質粉のＳｉＯ2 成分の含有量が少
なすぎると、換言するとＡｌ2 Ｏ3成分、ＣａＯ成分、
アルカリ成分等の含有量が多すぎると、焼成過程で粘度
が急激に低下するため、発泡のさいの泡が破壊して粗大
気孔になり、またガス抜けのために開放気孔になるた
め、所期の人工軽量骨材が得られない。またガラス質の
量が少ないと発泡不良になりやすい。活性珪酸質粉は、
そのブレーン比表面積が２０００〜１４０００ｃｍ2 ／
ｇ、好ましくは２０００〜１００００ｃｍ2 ／ｇである
ことが、内部気孔が微細で均一寸法の焼成物が得られる
こと及び経済性の観点から好適である。活性珪酸質粉の
代表的なものとしては、例えば石英粗面岩、黒曜石、真
珠岩等を挙げることができる。
【００１２】活性珪酸質粉の配合量は、石炭灰１００重
量部に対して３０〜１２０重量部、好ましくは５０〜９
０重量部である。活性珪酸質粉の量が少なすぎると、焼
成物の気孔表面へのガラス層が薄くなり、気孔が密閉型
になり難くガス抜けによる開放気孔となるため、加圧吸
水率及び圧潰強度が悪くなる。また活性珪酸質粉の量が
多すぎると、焼成物の発泡性が劣り所期の人工軽量骨材
が得られない。
量部に対して３０〜１２０重量部、好ましくは５０〜９
０重量部である。活性珪酸質粉の量が少なすぎると、焼
成物の気孔表面へのガラス層が薄くなり、気孔が密閉型
になり難くガス抜けによる開放気孔となるため、加圧吸
水率及び圧潰強度が悪くなる。また活性珪酸質粉の量が
多すぎると、焼成物の発泡性が劣り所期の人工軽量骨材
が得られない。
【００１３】本発明において、所定量の石炭灰と活性珪
酸質粉は造粒成形して造粒物にする。石炭灰と活性珪酸
質粉とは造粒成形時に混合しても予め混合しておいても
差し支えない。造粒成形は普通には水の存在下で行なう
のが便利である。焼成物の内部気孔が微細で均一寸法の
密閉型球状形を有する軽量骨材を得るためには、できる
だけ少ない量で造粒成形するのがよく、その使用量は造
粒物が初期の段階で自己の形態を保持するために必要最
小限の量にするのが好ましい。使用する場合は粉末原料
１００重量部に対して１５重量部以下の範囲から適宜選
択される。なお、水の量が多くなると焼成時に造粒物が
爆裂したり、気孔が開放型になりやすい。造粒成形に
は、例えばパン型造粒機、回転円筒造粒機、ブリケット
マシン、圧縮ロール機、打錠機等が適宜使用される。ま
た造粒物の大きさや形状は、特に制限はなく、人工軽量
骨材の用途にもよるが、普通には粒径５〜２０ｍｍの球
状、円柱状等に成形されるが、特にラグビーボール状或
いはアーモンド状が好適である。また造粒物の圧潰強度
は１ｋｇｆ以上が好適である。
酸質粉は造粒成形して造粒物にする。石炭灰と活性珪酸
質粉とは造粒成形時に混合しても予め混合しておいても
差し支えない。造粒成形は普通には水の存在下で行なう
のが便利である。焼成物の内部気孔が微細で均一寸法の
密閉型球状形を有する軽量骨材を得るためには、できる
だけ少ない量で造粒成形するのがよく、その使用量は造
粒物が初期の段階で自己の形態を保持するために必要最
小限の量にするのが好ましい。使用する場合は粉末原料
１００重量部に対して１５重量部以下の範囲から適宜選
択される。なお、水の量が多くなると焼成時に造粒物が
爆裂したり、気孔が開放型になりやすい。造粒成形に
は、例えばパン型造粒機、回転円筒造粒機、ブリケット
マシン、圧縮ロール機、打錠機等が適宜使用される。ま
た造粒物の大きさや形状は、特に制限はなく、人工軽量
骨材の用途にもよるが、普通には粒径５〜２０ｍｍの球
状、円柱状等に成形されるが、特にラグビーボール状或
いはアーモンド状が好適である。また造粒物の圧潰強度
は１ｋｇｆ以上が好適である。
【００１４】本発明において、石炭灰と活性珪酸質粉を
造粒成形する際、親水性糊材を使用すると、造粒物の圧
潰強度を向上させることができ、また造粒時の水の使用
量を低減させて焼成時に造粒物が爆裂したりするのを抑
えることができだけでなく、気孔が均一になりやすく水
分の蒸発に要する熱量も低減させることができる。親水
性糊材は、その使用量が多すぎると所望の形状に造粒成
形しにくくなることがあるので、通常は石炭灰１００重
量部に対して５重量部以下、好ましくは０．５〜５重量
部の量で使用される。親水性糊材の代表的なものとして
は、例えばポリビニルアルコール、セルロース誘導体、
ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、合成ゴムラテ
ックス、エポキシポリマーエマルジョン等を挙げること
ができる。なかでもポリビニルアルコールは好適であ
る。
造粒成形する際、親水性糊材を使用すると、造粒物の圧
潰強度を向上させることができ、また造粒時の水の使用
量を低減させて焼成時に造粒物が爆裂したりするのを抑
えることができだけでなく、気孔が均一になりやすく水
分の蒸発に要する熱量も低減させることができる。親水
性糊材は、その使用量が多すぎると所望の形状に造粒成
形しにくくなることがあるので、通常は石炭灰１００重
量部に対して５重量部以下、好ましくは０．５〜５重量
部の量で使用される。親水性糊材の代表的なものとして
は、例えばポリビニルアルコール、セルロース誘導体、
ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、合成ゴムラテ
ックス、エポキシポリマーエマルジョン等を挙げること
ができる。なかでもポリビニルアルコールは好適であ
る。
【００１５】本発明において、造粒成形によって得られ
た造粒物は、直ちに焼成しても又造粒物中の水分等を蒸
発させて締め固めるために養生をした後、焼成してもよ
い。養生は一般に１００〜７００°Ｃの温度で０．５〜
２４時間行われる。造粒物は焼成により、造粒物の石炭
灰粒子及び活性珪酸質粒子が半溶融状態にに結合させる
と共に、造粒物中の水分、炭素、硫黄等の成分が反応或
いは反応せずに気体として放出されて半溶融状態の粒子
を含む造粒物内部に気泡を生じさせ、人工軽量骨材にな
る。即ち、焼成により半溶融状態になった造粒物の内部
には粘稠なガラス層が生成され、発生した気泡が主に独
立気泡として内部に均一に分布して、焼成物の内部気孔
が微細で均一寸法の密閉型球状形を有する低吸水性の圧
潰強度の高い人工軽量骨材になる。焼成は、１１５０〜
１３５０°Ｃの温度で酸素含有ガス雰囲気下に行われ
る。焼成温度が低すぎると、気泡の発生が不十分で造粒
物が十分に膨張せず、また高すぎると造粒物の融着が生
じて大塊状物になり焼成装置の運転に困難をきたすので
焼成温度は前記範囲の温度がよい。また焼成には、例え
ばロータリーキルン、シンターグレード等それ自体公知
の通常使用されている焼成装置を利用することできる。
た造粒物は、直ちに焼成しても又造粒物中の水分等を蒸
発させて締め固めるために養生をした後、焼成してもよ
い。養生は一般に１００〜７００°Ｃの温度で０．５〜
２４時間行われる。造粒物は焼成により、造粒物の石炭
灰粒子及び活性珪酸質粒子が半溶融状態にに結合させる
と共に、造粒物中の水分、炭素、硫黄等の成分が反応或
いは反応せずに気体として放出されて半溶融状態の粒子
を含む造粒物内部に気泡を生じさせ、人工軽量骨材にな
る。即ち、焼成により半溶融状態になった造粒物の内部
には粘稠なガラス層が生成され、発生した気泡が主に独
立気泡として内部に均一に分布して、焼成物の内部気孔
が微細で均一寸法の密閉型球状形を有する低吸水性の圧
潰強度の高い人工軽量骨材になる。焼成は、１１５０〜
１３５０°Ｃの温度で酸素含有ガス雰囲気下に行われ
る。焼成温度が低すぎると、気泡の発生が不十分で造粒
物が十分に膨張せず、また高すぎると造粒物の融着が生
じて大塊状物になり焼成装置の運転に困難をきたすので
焼成温度は前記範囲の温度がよい。また焼成には、例え
ばロータリーキルン、シンターグレード等それ自体公知
の通常使用されている焼成装置を利用することできる。
【００１６】焼成によって得られた人工軽量骨材は、２
４時間吸水率が１重量％以下、４０ｋｇ／ｃｍ2 加圧吸
水率が５重量％以下、圧潰強度が２００ｋｇｆ以上及び
絶乾比重が０．８〜１．５で均一な密閉型球状気孔を有
している。このように優れた特性の焼成物が得られる機
構の詳細は十分に明らかではないが、焼成温度、石炭灰
の未燃炭素、活性珪酸質粉の結合水分等とが関係してい
ると推察している。
４時間吸水率が１重量％以下、４０ｋｇ／ｃｍ2 加圧吸
水率が５重量％以下、圧潰強度が２００ｋｇｆ以上及び
絶乾比重が０．８〜１．５で均一な密閉型球状気孔を有
している。このように優れた特性の焼成物が得られる機
構の詳細は十分に明らかではないが、焼成温度、石炭灰
の未燃炭素、活性珪酸質粉の結合水分等とが関係してい
ると推察している。
【００１７】
【発明の効果】本発明によると、石炭灰を主原料とし、
特に高強度で加圧吸水性に優れた特性を有する人工軽量
骨材を容易に工業的規模で製造でき、従来公知の方法に
よる人工軽量骨材の特性をさらに改良することができ
る。また本発明による人工軽量骨材は、高強度で低加圧
吸水率であるため、人工軽量骨材のプレウエッチングな
しでフレッシュコンクリートのポンプ圧送が容易にな
り、また混練水の量も低減でき、従来二次製品向けの骨
材として使用されていた人工軽量骨材を、高強度の軽量
コンクリート建築構造物、土木構造物用の骨材としても
利用できる。
特に高強度で加圧吸水性に優れた特性を有する人工軽量
骨材を容易に工業的規模で製造でき、従来公知の方法に
よる人工軽量骨材の特性をさらに改良することができ
る。また本発明による人工軽量骨材は、高強度で低加圧
吸水率であるため、人工軽量骨材のプレウエッチングな
しでフレッシュコンクリートのポンプ圧送が容易にな
り、また混練水の量も低減でき、従来二次製品向けの骨
材として使用されていた人工軽量骨材を、高強度の軽量
コンクリート建築構造物、土木構造物用の骨材としても
利用できる。
【００１８】
【実施例】各例において、絶乾比重及び２４時間吸水量
（重量％）は、ＪＩＳ Ａ １１３５「構造用軽量粗骨
材の比重および吸水量試験方法」に準じて測定した。ま
た、加圧吸水量（重量％）は、１０リットルのオートク
レーブ内に発泡体（焼成物）を入れ、加圧ポンプを用い
て４０ｋｇｆ／ｃｍ2 時での加圧吸水量を測定した。圧
潰強度（ｋｇｆ）は、試料台にのせた発泡体に上から加
重して発泡体が崩壊する時の加重を測定する方式の丸菱
科学機械製作所製の精密力量測定機を用いて測定した。
（重量％）は、ＪＩＳ Ａ １１３５「構造用軽量粗骨
材の比重および吸水量試験方法」に準じて測定した。ま
た、加圧吸水量（重量％）は、１０リットルのオートク
レーブ内に発泡体（焼成物）を入れ、加圧ポンプを用い
て４０ｋｇｆ／ｃｍ2 時での加圧吸水量を測定した。圧
潰強度（ｋｇｆ）は、試料台にのせた発泡体に上から加
重して発泡体が崩壊する時の加重を測定する方式の丸菱
科学機械製作所製の精密力量測定機を用いて測定した。
【００１９】また、各例で使用した石炭灰及び活性珪酸
質粉の化学組成（重量％）を表１に、また比重、ブレー
ン比表面積（ｃｍ2 ／ｇ）、平均粒子径（μｍ）及びガ
ラス質量を表２に示す。ガラス質量は、試料を２９７μ
ｍ以下に粉砕後、比重２．４０の臭化亜鉛水溶液により
浮沈分離し、浮揚物を火山ガラスと見なして全体に対す
る重量割合で求めた。
質粉の化学組成（重量％）を表１に、また比重、ブレー
ン比表面積（ｃｍ2 ／ｇ）、平均粒子径（μｍ）及びガ
ラス質量を表２に示す。ガラス質量は、試料を２９７μ
ｍ以下に粉砕後、比重２．４０の臭化亜鉛水溶液により
浮沈分離し、浮揚物を火山ガラスと見なして全体に対す
る重量割合で求めた。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】実施例１
石炭灰Ａ１００重量部に石英粗面岩Ｅを１００重量部加
えた原料粉末に、水５重量部を添加し磁性ポットミルで
混合した後、加圧成形して粒子径１０ｍｍの造粒物を得
た。なお、造粒物の圧潰強度は２ｋｇｆであった。造粒
物を昇温プログラム付の電気炉を用いて昇温速度２０°
Ｃ／分で昇温し、１２００°Ｃで３０分間焼成して発泡
体を得た。得られた発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
えた原料粉末に、水５重量部を添加し磁性ポットミルで
混合した後、加圧成形して粒子径１０ｍｍの造粒物を得
た。なお、造粒物の圧潰強度は２ｋｇｆであった。造粒
物を昇温プログラム付の電気炉を用いて昇温速度２０°
Ｃ／分で昇温し、１２００°Ｃで３０分間焼成して発泡
体を得た。得られた発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
【００２３】実施例２〜３
実施例１の石英粗面岩Ｅの使用量を表３に記載の量に変
えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得た。表３
に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得た。表３
に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
【００２４】実施例４
実施例１の造粒にパン型造粒機を使用し、焼成温度を１
２００°Ｃから１１９０°Ｃに変えたほかは、実施例１
と同様にして発泡体を得た。表３に得られた発泡体の物
性測定結果を示す。
２００°Ｃから１１９０°Ｃに変えたほかは、実施例１
と同様にして発泡体を得た。表３に得られた発泡体の物
性測定結果を示す。
【００２５】比較例１〜３
実施例１の石炭灰Ａ又は石英粗面岩Ｅの使用量を表３に
記載の量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体
を得た。石英粗面岩Ｅの使用量が多すぎる場合（比較例
１、２）は、発泡が不十分で絶乾比重が大きく、ＪＩＳ
Ａ−５００２に規定された粗骨材の範囲を外れ、また
石英粗面岩Ｅの使用量が少なすぎる場合（比較例３）
は、加圧吸水量が多い。表３に得られた発泡体の物性測
定結果を示す。
記載の量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体
を得た。石英粗面岩Ｅの使用量が多すぎる場合（比較例
１、２）は、発泡が不十分で絶乾比重が大きく、ＪＩＳ
Ａ−５００２に規定された粗骨材の範囲を外れ、また
石英粗面岩Ｅの使用量が少なすぎる場合（比較例３）
は、加圧吸水量が多い。表３に得られた発泡体の物性測
定結果を示す。
【００２６】比較例４〜７
実施例１において、焼成温度を表３に記載の温度に変
え、表３に記載の量の石英粗面岩Ｅを使用したほかは、
実施例１と同様にして発泡体を得た。焼成温度が１４０
０°Ｃと高すぎるの場合（比較例７）は、焼成物の融着
がひどく、１０００°Ｃと低すぎる場合（比較例６）
は、２４時間吸水量が多く又圧潰強度が極めて低い。ま
た焼成温度が本発明の範囲内でも石英粗面岩Ｅの使用量
が少ないと（比較例４、５）、加圧吸水量が多い。表３
に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
え、表３に記載の量の石英粗面岩Ｅを使用したほかは、
実施例１と同様にして発泡体を得た。焼成温度が１４０
０°Ｃと高すぎるの場合（比較例７）は、焼成物の融着
がひどく、１０００°Ｃと低すぎる場合（比較例６）
は、２４時間吸水量が多く又圧潰強度が極めて低い。ま
た焼成温度が本発明の範囲内でも石英粗面岩Ｅの使用量
が少ないと（比較例４、５）、加圧吸水量が多い。表３
に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
【００２７】実施例５〜８
実施例１の石炭灰Ａ１００重量部と石英粗面岩Ｅ１００
重量部から、石炭灰の種類又は活性珪酸質粉末の種類だ
けを表４に記載の組合せに変え、表４に記載のように焼
成温度を一部変えたほかは、実施例１と同様にして発泡
体を得た。石炭灰の種類や活性珪酸質粉末の種類、焼成
温度が異なっても、本発明の範囲内では加圧吸水量が少
なくよい結果が得られる。表４に得られた発泡体の物性
測定結果を示す。
重量部から、石炭灰の種類又は活性珪酸質粉末の種類だ
けを表４に記載の組合せに変え、表４に記載のように焼
成温度を一部変えたほかは、実施例１と同様にして発泡
体を得た。石炭灰の種類や活性珪酸質粉末の種類、焼成
温度が異なっても、本発明の範囲内では加圧吸水量が少
なくよい結果が得られる。表４に得られた発泡体の物性
測定結果を示す。
【００２８】実施例９〜１３
実施例１の石英粗面岩Ｅ１００重量部に代えて、活性珪
酸質粉末の種類及びその使用量を表４に記載の種類及び
量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。活性珪酸質粉末の種類や量が異なっても、本発明の
範囲内では加圧吸水量が少なくよい結果が得られる。表
４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
酸質粉末の種類及びその使用量を表４に記載の種類及び
量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。活性珪酸質粉末の種類や量が異なっても、本発明の
範囲内では加圧吸水量が少なくよい結果が得られる。表
４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
【００２９】比較例８
実施例１において、石炭灰Ａに代えて未燃炭素量の多い
石炭灰Ｄを使用し焼成温度を１１００°Ｃに変えたほか
は、実施例１と同様にして発泡体を得た。表４に得られ
た発泡体の物性測定結果を示す。 比較例９〜１０ 実施例１の石英粗面岩Ｅ１００重量部に代えて、活性珪
酸質粉末の種類及びその使用量を表４に記載の種類及び
量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。活性
珪酸質粉末の種類によらずその使用量が少ないと（比較
例９、１０）、加圧吸水量が多い。表３に得られた発泡
体の物性測定結果を示す。
石炭灰Ｄを使用し焼成温度を１１００°Ｃに変えたほか
は、実施例１と同様にして発泡体を得た。表４に得られ
た発泡体の物性測定結果を示す。 比較例９〜１０ 実施例１の石英粗面岩Ｅ１００重量部に代えて、活性珪
酸質粉末の種類及びその使用量を表４に記載の種類及び
量に変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。活性
珪酸質粉末の種類によらずその使用量が少ないと（比較
例９、１０）、加圧吸水量が多い。表３に得られた発泡
体の物性測定結果を示す。
【００３０】実施例１４
実施例１において、磁性ポットミルでの原料粉末混合時
に親水性糊剤（ポリビニルアルコール）を２重量％添加
して加圧成形し、焼成温度を１２００°Ｃから１１８０
°Ｃに変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
に親水性糊剤（ポリビニルアルコール）を２重量％添加
して加圧成形し、焼成温度を１２００°Ｃから１１８０
°Ｃに変えたほかは、実施例１と同様にして発泡体を得
た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を示す。
【００３１】比較例１１
実施例１の石英粗面岩Ｅ１００重量部に代えて、頁岩Ｌ
１００重量部を使用したほかは、実施例１と同様にして
発泡体を得た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を
示す。加圧吸水量が多く、圧潰強度も低い。
１００重量部を使用したほかは、実施例１と同様にして
発泡体を得た。表４に得られた発泡体の物性測定結果を
示す。加圧吸水量が多く、圧潰強度も低い。
【００３２】実施例１５
石炭灰Ａ１００重量部に石英粗面岩Ｅを１００重量部加
えた原料粉末に、５重量％の水を加えてブリケットマシ
ンで成形した後、ミゼットロータリーキルン（Φ０．４
５×１２ｍ）を用いて、キルン滞留時間１００分、キル
ン保有率６％、焼成温度１１８０°Ｃで焼成して発泡体
を得た。得られた発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、
加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に
示す。
えた原料粉末に、５重量％の水を加えてブリケットマシ
ンで成形した後、ミゼットロータリーキルン（Φ０．４
５×１２ｍ）を用いて、キルン滞留時間１００分、キル
ン保有率６％、焼成温度１１８０°Ｃで焼成して発泡体
を得た。得られた発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、
加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に
示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−119952（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−238842（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−197343（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 18/10
Claims (5)
- 【請求項１】未燃炭素量が１〜１５重量％の石炭灰１０
０重量部に対して、活性珪酸質粉３０〜１２０重量部を
配合した粉末原料を造粒成形した後、１１５０〜１３５
０°Ｃの温度で焼成することを特徴とする人工軽量骨材
の製造法。 - 【請求項２】活性珪酸質粉が、ＳｉＯ2 成分を６０重量
％以上で、ガラス質を７０重量％以上含有するもので、
ブレーン比表面積が２０００〜１４０００ｃｍ2 ／ｇで
ある請求項１に記載の人工軽量骨材の製造法。 - 【請求項３】活性珪酸質粉が、黒曜石、石英粗面岩及び
真珠岩よりなる群から選択された１種以上の粉末である
請求項１又は請求項２に記載の人工軽量骨材の製造法。 - 【請求項４】粉末原料が、未燃炭素量が１〜１５重量％
の石炭灰１００重量部に対して、活性珪酸質粉３０〜１
２０重量部及び５重量％以下の親水性糊材を配合したも
のである請求項１、請求項２又は請求項３に記載の人工
軽量骨材の製造法。 - 【請求項５】焼成がロータリーキルンで行われるもので
ある請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載
の人工軽量骨材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17472795A JP3402001B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 人工軽量骨材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17472795A JP3402001B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 人工軽量骨材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925146A JPH0925146A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3402001B2 true JP3402001B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15983607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17472795A Expired - Lifetime JP3402001B2 (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 人工軽量骨材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402001B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100316191B1 (ko) * | 1998-05-19 | 2001-12-12 | 아오야기 모리키 | 인공 경량 골재의 제조 방법 |
| JP2005350296A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Taiheiyo Material Kk | 軽量骨材とその製造方法 |
| US7381261B1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-03 | United States Gypsum Company | Expanded perlite annealing process |
| JP6710466B2 (ja) * | 2016-10-25 | 2020-06-17 | 太平洋セメント株式会社 | 焼成物の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-11 JP JP17472795A patent/JP3402001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0925146A (ja) | 1997-01-28 |
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