JP2000007396A - 分級細粒フライアッシュによる焼成材、焼成人工骨材、焼成タイル・れんが - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フライアッシュを焼成して形成した人工骨材等
において、より大きな密度で、低吸水率、高強度のもの
を得ることを目的とする。 【解決手段】石炭火力発電所の電気集塵機で捕集された
フライアッシュを破砕することなく、そのまま１０〜２
５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分
を抽出し、この分級細粒分を所要形態に焼結させて、或
いは、その焼成体を更に所要粒度に破砕して形成して成
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のセメント・
コンクリート製品やセメント・コンクリート構造物等に
広く利用することができ、或いは、アスファルト・コン
クリート舗装及び路盤等に利用することができる、分級
細粒フライアッシュ（一定範囲の粒径以下の細粒に分級
したフライアッシュ）による焼成材、焼成人工骨材、並
びに、建築物等の内外装用のタイル・れんが等に、或い
は、道路舗装用のタイル・れんが等に利用することがで
きる、分級細粒フライアッシュによる焼成タイル・れん
がに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭火力発電所の電気集塵機で捕集され
たフライアッシュを主原料として用いた人工骨材として
は、分級してない原粉フライアッシュによる軽量コンク
リート用人工軽量骨材が一般的である（例えば、特開昭
62-252354 号公報、特開昭62-260742 号公報等）。普通
コンクリート用人工骨材やアスファルト・コンクリート
舗装用人工骨材としては、粘土を原料として焼成した人
工骨材、或いは、主原料として粘土を用い副原料として
フライアッシュ等を用いて、これらを混合した後、焼成
した人工骨材はあったが、一定の粒径で分級したフライ
アッシュを主原料とした人工骨材等は未だ見当たらな
い。

【０００３】なお、上述の分級細粒フライアッシュを、
品質改良材として通常のセメント・コンクリート中に混
入させたもの（特公平2-49264 号公報）や、フライアッ
シュの粉末を、骨材としてコンクリートがらの破砕物を
用いたコンクリート中に混入させたもの（特許第268435
3 号公報）はある。しかし、これらのフライアッシュは
単なる混和材として機能するに止まり、吸水率を低下さ
せることはない。殊に後者（特許第2684353 号公報）の
場合には、その吸水率が１５％以上にもなり、一般的に
好ましい吸水率とされている３％にすら遠く及ばない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、原粉フライ
アッシュを主原料とし、これを焼成して、人工骨材をつ
くる場合、次の問題があった。 (1) 原粉フライアッシュを主原料として焼成し、吸水率
が高く、強度が比較的小さな人工軽量骨材をつくること
は容易であり、既に商品化もされているが、焼成後の乾
燥密度が小さいために、低吸水率で高強度のものを得る
ことは困難である。 (2) 原粉フライアッシュを主原料として焼成し、密度が
小さいけれども低吸水率で高強度の人工骨材がつくれた
としても、そのような人工骨材を得るためには非常に狭
い領域の最適温度幅に厳格にコントロールしながら焼成
する必要があり、また、窯の中のどの位置の焼成物も同
じ温度条件にするには、限られた焼成窯しか使用できな
い。本発明は、かかる問題を解決し、フライアッシュを
焼成して形成した人工骨材等において、より大きな密度
で、低吸水率、高強度のものを得ることを目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１の分級細粒フライアッシュによる焼成材の発明
は、石炭火力発電所の電気集塵機で捕集されたフライア
ッシュを破砕することなく、そのまま１０〜２５μｍの
間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分を抽出
し、この分級細粒分を所要形態に焼結させて形成して成
る。

【０００６】請求項２の分級細粒フライアッシュによる
焼成人工骨材の発明は、石炭火力発電所の電気集塵機で
捕集されたフライアッシュを破砕することなく、そのま
ま１０〜２５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以
下の細粒分を抽出し、この分級細粒分を所要形態に焼結
させ、かつ、その焼結体を所要粒度に破砕して粒状に形
成して成る。

【０００７】請求項３の分級細粒フライアッシュによる
焼成タイル・れんがの発明は、石炭火力発電所の電気集
塵機で捕集されたフライアッシュを破砕することなく、
そのまま１０〜２５μｍの間のある粒径で分級して当該
粒径以下の細粒分を抽出し、この分級細粒分をタイル・
れんがとしての所要形態に焼結させて形成して成る。

【０００８】ところで、分級細粒フライアッシュにおい
ては、焼成前の灰粒子間隔は、従来の原粉のフライアッ
シュの場合よりも小さくなり、粒子間の接点も多くな
る。このため、この分級細粒フライアッシュを焼成する
と、焼結が早まると同時に、焼結に伴いもともと小さな
灰粒子間の気孔の体積が非常に小さなものになる。つま
り、焼成体としては緻密な構造となる。したがって、分
級細粒フライアッシュを主原料とし、これを焼成して得
た焼成材、焼成人工骨材、焼成タイル・れんがは、従来
の原粉フライアッシュを用いた場合に比べて、焼成後の
乾燥密度が大きく、低吸水率、高強度のものとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 その１．実施の形態その１．は、請求項１の発明の焼成
材に係るものである。この場合は、石炭火力発電所の電
気集塵機で捕集されたフライアッシュを破砕することな
く、そのまま９５％以上が２０μｍ以下の粒径からなる
細粒フライアッシュ（ＦＡ−２０という。）に分級し、
この分級により得られた細粒分を所要形態に焼結させて
焼成材を形成する。

【００１０】図１に、原材料として用いる分級細粒フラ
イアッシュＦＡ−２０と、分級しない原粉フライアッシ
ュとの粒度分布を示す。図１の意味は、例えば、２０μ
ｍのふるい目では、原粉フライアッシュの場合、約６２
％がこれを通過し、約３８％が残る。また、分級細粒フ
ライアッシュＦＡ−２０の場合、約９８％が通過し、約
２％が残る（大半が２０μｍ以下の粒子で成りたってい
る。）。したがって、２０μｍで分級し、分級によって
得られた細粒分（分級細粒フライアッシュ）とは、大半
が２０μｍ以下の粒子から成るフライアッシュというこ
とができる。

【００１１】ここにおいて、本発明者等は、分級細粒フ
ライアッシュＦＡ−２０と原粉フライアッシュとに関
し、焼成体作成及び品質調査に係る実験を行った。この
実験の手順を図２に示す。手順の具体的内容は次の通り
である。 フライアッシュ（原粉又は分級細粒フライアッシ
ュ）の含水比調整 含水比１５％に調整する。 フライアッシュの加圧成型 含水比調整したフライアッシュを１０ＭＰａで加圧成型
して、直径約２．５ｃｍ、高さ約５ｃｍの円柱状の成型
体を所要数作成する。 成型体の焼成 それらの成型体を、４本を１グループとして、最高焼成
温度１１００〜１３００℃の間において２５℃のピッチ
で様々に変えて焼成する。すなわち、小型電気炉（有効
容量１０リットル、有効寸法：幅２００ｍｍ×奥行２５
０ｍｍ×高さ２００ｍｍ、ＡＣ２００Ｖ、単層５８Ａ）
を用いて、各グループの成型体につき、それぞれ試料N
O.1を炉内奥左側、試料NO.2を炉内奥右側、試料NO.3を
炉内手前左側、試料NO.4を炉内手前右側に配置し、次の
焼成プログラム（最高焼成温度１１００℃の場合を示
す。他の最高焼成温度の場合も同様である。）に従って
焼成して、上記寸法（直径約２．５ｃｍ、高さ約５ｃ
ｍ）の円柱状の焼成体（試供体）を作成する。 〔最高焼成温度１１００℃の場合〕 １） ９００℃ 上昇 ２） ９００℃ ３０分Ｈ０ＬＤ ３） １１００℃ 上昇 ４） １１００℃ ３０分Ｈ０ＬＤ ５） 常温 降下 ６） ＥＮＤ 焼成後のフライアッシュ焼成体の品質調査 調査項目は、乾燥密度・圧縮強度・吸水率とする。

【００１２】この実験から、図３、別紙表１及び表２の
結果を得た。図３は、分級細粒フライアッシュＦＡ−２
０による焼成体の場合と原粉フライアッシュによる焼成
体の場合とにおける焼成最高温度とフライアッシュ焼成
体の乾燥密度の関係を比較して示すものであり、それぞ
れの要部を抽出したものである。また、別紙表１は、焼
成前・後の分級細粒フライアッシュＦＡ−２０と原粉フ
ライアッシュの乾燥密度（焼成後の乾燥密度は、図３の
最大乾燥密度である。）を比較して示すものであり、別
紙表２は、それらのフライアッシュ焼成体の圧縮強度及
び吸水率を比較して示すものである。図３、別紙表１及
び表２より、分級細粒フライアッシュＦＡ−２０を使用
したものが原粉フライアッシュを使用したものに比較し
て、乾燥密度・圧縮強度が大きく、吸水率が小さいこと
がわかる。特に圧縮強度は著しく大となることがわか
る。一般にこの種の人工骨材では、圧縮強度１００ＭＰ
ａ以上、吸水率３％以下のことが多いが、分級細粒フラ
イアッシュＦＡ−２０による場合はこれを大きく上回っ
ている。また、図３において、例えば乾燥密度が１．９
（ｇ／ｍ3 ）以上の焼成体を必要とする場合、ＦＡ−２
０では、焼成温度は１１１０〜１２４０℃（温度許容幅
１３０℃）と広いのに対して、原粉フライアッシュによ
る場合は、焼成温度は１２３５〜１２６０℃（温度許容
幅２５℃）と非常に狭い範囲となる。したがって、分級
細粒フライアッシュＦＡ−２０による場合には、窯の中
の厳格な温度コントロールは必要でないことから、焼成
は容易であるといえる。更に、分級細粒フライアッシュ
ＦＡ−２０による場合、原粉フライアッシュの場合より
も焼成最高温度が低くてよいことから、燃料の節約にも
なる。

【００１３】よって、上述の実験例に従い、分級細粒フ
ライアッシュＦＡ−２０を用いて、含水比を調整し、人
工骨材、タイル・れんが等の所要形態に加圧成型し、焼
結させることで、上述の優れた乾燥密度、圧縮強度、吸
水率を備えた焼成材を得ることができ、人工骨材とし
て、セメント・コンクリート製品やセメント・コンクリ
ート構造物等に、或いは、アスファルト・コンクリート
舗装及び路盤等に良好に利用することができ、また、タ
イル・れんが等として、建築物などの内外装に、或い
は、道路舗装等に良好に利用することができる。而し
て、その分級細粒フライアッシュの分級、含水比調整、
加圧成型、焼成の工程は、上述にようにいずれもが容易
に行い得るものであるから、連続工程として自動化させ
ることもでき、量産化にも適している。

【００１４】その２．実施の形態その２．は、請求項２
の発明の焼成人工骨材に係るものである。この場合、ま
ず、９５％以上が２０μｍ以下の粒径からなる分級細粒
フライアッシュＦＡ−２０により図４に示す手順で焼成
人工骨材を得る。手順の具体的内容は次の通りである。 分級細粒フライアッシュＦＡ−２０の含水比調整 含水比７％に調整する。 分級細粒フライアッシュＦＡ−２０の加圧成型 含水比調整した分級細粒フライアッシュＦＡ−２０を３
０ＭＰａで加圧成型し、縦２０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ
３ｃｍのれんが状の成型体を作成する。 成型体の焼成 それらの成型体を焼成炉シャトルキンにより、常温から
次第に上昇させて最高温度１２５０℃に達するまで１０
時間をかけて加熱し、引き続き１０時間をかけて次第に
常温にまで冷却させて、上記寸法（縦２０ｃｍ、横１０
ｃｍ、厚さ３ｃｍ）のれんが状の焼成体を作成する。 焼成体の破砕 それらの焼成体を破砕機（ダブルロールクラッシャ）に
て１３〜０ｍｍに破砕し、これを１３〜５ｍｍ（６号砕
石相当）と、５〜０ｍｍ（７号砕石相当）とに分級し、
２種類のサイズの焼成人工骨材を得る。これらのサイズ
はアスファルト舗装の表層、基層の骨材に適している。 焼成体の品質調査 れんが状の焼成体及び破砕後の焼成人工骨材につき、表
乾比重、吸水率、圧縮強度、すり減り減量、色を調べ
る。

【００１５】実験によれば、こうして製造したれんが状
の焼成体及び焼成人工骨材につき品質調査すると、別紙
表３の特性を呈した。これに対し、一般のアスファルト
舗装の表層、基層に用いられている骨材は、表乾比重
２．４５以上、吸水率３．０％以下、すり減り減量３０
％以下であることから、この焼成人工骨材は、一般のア
スファルト舗装の表層、基層に用いられ得る。また、道
路の滑り防止や車の騒音防止として用いられる排水性舗
装では、骨材は目潰れを起こしやすいために高強度の骨
材が要求されており、すり減り減量では１５％以下の骨
材が用いられている。この要求に対しても、別紙表３の
人工骨材は十分に満足している。このことから、この人
工骨材は排水性舗装用の骨材として用い得る。更に、交
通事故防止、交通渋滞対策としてカラー舗装も最近用い
られるようになった。別紙表３に示すように、この人工
骨材は茶色の骨材のため、カラー舗装用のカラー骨材と
して用い得る。

【００１６】その３．実施の形態その３．は、請求項３
の発明の焼成タイル・れんがに係るものである。この場
合、まず、９５％以上が１０μｍ以下の粒径からなる分
級細粒フライアッシュＦＡ−１０により、その１．につ
いての図２の手順と同様の手順で焼成タイル・れんがを
得る。手順の具体的内容は次の通りである。 分級細粒フライアッシュＦＡ−１０の含水比調整 含水比１５％に調整する。 分級細粒フライアッシュＦＡ−１０の加圧成型 含水比調整した分級細粒フライアッシュＦＡ−１０を１
０ＭＰａで加圧成型し、縦２０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ
６ｃｍのれんが状の成型体を作成する。 成型体の焼成 それらの成型体を焼成炉シャトルキンで次の焼成プログ
ラム（最高焼成温度１１７５℃）に従って焼成し、上記
寸法（縦２０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ６ｃｍ）の焼成れ
んがを作成する。なお、実験では、焼成炉として小型電
気炉を使用した。 〔最高焼成温度１１７５℃〕 １） ９００℃ 上昇 ２） ９００℃ ３０分Ｈ０ＬＤ ３） １１７５℃ 上昇 ４） １１７５℃ ３０分Ｈ０ＬＤ ５） 常温 降下 ６） ＥＮＤ 焼成体の品質調査 絶乾比重、吸水率、圧縮強度についての性状を調べる。

【００１７】実験によれば、こうして製造したれんがに
つき品質調査すると、別紙表４の性状を呈した。これに
より、そのようにして分級細粒フライアッシュＦＡ−１
０を焼成することで、低吸水率・高強度の焼成体がで
き、建築の内外装用、道路舗装用等のタイル・れんがと
して、従来に優るものが得られることを確認した。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、フライアッシュを１０
〜２５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細
粒分を抽出し、この分級細粒分を所要形態に焼結させる
ので、その焼結体の内部の気孔が極めて少ない緻密な構
造のものとすることができて、乾燥密度が大きく、高強
度、低吸水率の格段に優れた焼成材、焼成人工骨材、焼
成タイル・れんがを提供することができる。また、焼成
を容易にすることができ、しかも、焼結を早めることが
できて、生産性を高めることができ、コストの低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１の発明についての実施の形態その
１．に係る石炭灰の粒度分布を示すグラフである。

【図２】 同実施の形態その１．に係る手順を示すブロ
ック図である。

【図３】 同実施の形態その１．に係る焼成温度と焼成
後の乾燥密度との関係を示すグラフである。

【図４】 請求項２の発明についての実施の形態その
２．に係る手順を示すブロック図である。

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000150110 株式会社竹中土木 東京都中央区銀座８丁目21番１号 (71)出願人 592182698 株式会社竹中道路 東京都中央区銀座八丁目21番１号 (72)発明者 国久 清司 香川県高松市屋島西町2109番地８ テク ノ・リソース株式会社内 (72)発明者 阿部 匡司 香川県高松市屋島西町2109番地８ テク ノ・リソース株式会社内 (72)発明者 石井 光裕 香川県高松市屋島西町2109番地８ テク ノ・リソース株式会社内 (72)発明者 斉藤 聰 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 鈴木 吉夫 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 春木 隆 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 国島 武史 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中道路内 Ｆターム(参考） 4G030 AA37 BA20 BA32 GA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭火力発電所の電気集塵機で捕集された
   フライアッシュを破砕することなく、そのまま１０〜２
   ５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分
   を抽出し、この分級細粒分を所要形態に焼結させて形成
   して成る分級細粒フライアッシュによる焼成材。
2. 【請求項２】石炭火力発電所の電気集塵機で捕集された
   フライアッシュを破砕することなく、そのまま１０〜２
   ５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分
   を抽出し、この分級細粒分を所要形態に焼結させ、か
   つ、その焼結体を所要粒度に破砕して粒状に形成して成
   る分級細粒フライアッシュによる焼成人工骨材。
3. 【請求項３】石炭火力発電所の電気集塵機で捕集された
   フライアッシュを破砕することなく、そのまま１０〜２
   ５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分
   を抽出し、この分級細粒分をタイル・れんがとしての所
   要形態に焼結させて形成して成る分級細粒フライアッシ
   ュによる焼成タイル・れんが。