JP2003020265A

JP2003020265A - 多色性煉瓦の製造方法

Info

Publication number: JP2003020265A
Application number: JP2001201416A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Matsufuji; 泰典松藤; Kunio Kimura; 邦夫木村; Noriyuki Yamada; 則行山田; Kinue Tsunematsu; 絹江恒松
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】未利用資源を組み合わせ、多様な色調を制御
した多色性煉瓦を簡単に製造する方法を提供する。【解決手段】石炭灰又は石炭灰と赤煉瓦原料との混合
物に対し、可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物を配合し、
焼成して着色煉瓦を製造するに当り、該未利用珪酸塩鉱
物又はそれと赤煉瓦原料の合計の配合量を全質量に基づ
き２０〜６５質量％の範囲内で調整するか、石炭灰と赤
煉瓦原料との混合物に対し、可塑性を有しない未利用珪
酸塩鉱物を配合し、焼成して着色煉瓦を製造するに当
り、該未利用珪酸塩鉱物及び赤煉瓦原料の配合量をそれ
ぞれ全質量に基づき２０〜６５質量％及び１０〜６０質
量％の範囲内で調整し、焼成温度を１１００〜１３００
℃の範囲内の所定温度にすることにより色調を制御して
多色性煉瓦を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭火力発電所等
から排出される石炭灰と未利用無機資源を有効に利用し
た多色性煉瓦の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭、中でも微粉炭の焼成によって生成
する石炭灰、例えば石炭火力発電所から排出されるフラ
イアッシュ等の有効利用については、セメント原料、セ
メント混和材、コンクリート骨材、道路舗装材などがよ
く知られている。また、フライアッシュにバインダーを
加えて成形し焼成した焼結体（特開平１−１４８７６７
号公報、特開平２−５９４７９号公報、特開平２−１２
９０８１号公報、特開平２−１２９０８２号公報、特開
平５−３３０８９８号公報）が種々提案されている。し
かしながら、これらのフライアッシュ成形体は、機械的
強度が低く利用範囲が制限されたり、粒状フライアッシ
ュ焼結体を配合成分として要したりするのを免れない。

【０００３】さらに、フライアッシュ等の石炭灰に焼結
性材料を配合し焼成した材も種々提案されている。例え
ば、フライアッシュに少量のベントナイト粘土を混ぜて
水練りしたものを焼結した重金属捕集剤（特開昭５２−
７８６８７号公報、特開昭５５−１３４６４０号公報）
や、種々のセラミックス成形体などが挙げられる。この
セラミックス成形体としては、例えば石炭灰微細粒子に
少量のベントナイト等の無機質結合材を配合し成形焼結
した高吸水率の多孔質セラミックス成形体（特開平９−
１５６９９８号公報）があるが、これは強度が小さいの
で用途が限られる。

【０００４】また、蝋石、陶石、シャモット、粘土、長
石、金属精錬スラグ又はナスサンド７０質量部以上と、
石炭灰３０質量部以下とを含有する高強度煉瓦（特開平
１１−３１４９５９号公報）や、比較的大きい所定平均
粒子径の石炭灰を主とし、これと、所定溶融温度及び所
定平均粒子径の無機質焼結材と、所望により用いられる
無機質増粘材とからなる焼結材料と、水とを混合し、こ
れを減圧下に脱気しながら混練及び押出成形し、乾燥、
焼成してなる所定の嵩密度、吸水率、細孔容積及び比表
面積のセラミックス成形体（特開平１２−８６３４８号
公報）や、比較的大きい所定平均粒子径の石炭灰を主と
し、これと無機質増粘材とからなる焼結材料と、水とを
混合し、これを所定減圧下に脱気しながら混練及び押出
成形し、乾燥、焼成してなる多孔質セラミックス成形体
（特開平１２−１５４０６８号公報）なども挙げられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情の下、未利用資源の有効利用をさらに進めて未利用
資源を組み合わせ、場合によりさらに特定の無機利用資
源を併用して多様な色調を制御した多色性煉瓦を簡単に
製造する方法を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
良好な特性を示す多色性煉瓦を開発するために鋭意研究
を重ねた結果、石炭灰と赤煉瓦原料との混合物に未利用
珪酸塩鉱物を配合するか、あるいは石炭灰と可塑性を有
する未利用珪酸塩鉱物を配合するか、あるいは石炭灰と
可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物との混合物に可塑性を
有しない未利用珪酸塩鉱物を配合し、所定温度で焼成す
ることで色調を制御することにより、その目的を達成し
うることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、（１）石炭灰又は石
炭灰と赤煉瓦原料との混合物に対し、可塑性を有する未
利用珪酸塩鉱物を配合し、焼成して着色煉瓦を製造する
に当り、該未利用珪酸塩鉱物又はそれと赤煉瓦原料の合
計の配合量を全質量に基づき２０〜６５質量％の範囲内
で調整するとともに焼成温度を１１００〜１３００℃の
範囲内の所定温度にすることにより色調を制御すること
を特徴とする多色性煉瓦の製造方法、（２）石炭灰と赤
煉瓦原料との混合物に対し、可塑性を有しない未利用珪
酸塩鉱物を配合し、焼成して着色煉瓦を製造するに当
り、該未利用珪酸塩鉱物及び赤煉瓦原料の配合量をそれ
ぞれ全質量に基づき２０〜６５質量％及び１０〜６０質
量％の範囲内で調整するとともに焼成温度を１１００〜
１３００℃の範囲内の所定温度にすることにより色調を
制御することを特徴とする多色性煉瓦の製造方法、及び
（３）石炭灰と可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物との混
合物又はこれらと赤煉瓦原料との混合物に対し、可塑性
を有しない未利用珪酸塩鉱物を配合し、焼成して着色煉
瓦を製造するに当り、可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物
又はそれと赤煉瓦原料の合計の配合量を全質量に基づき
２０〜６５質量％の範囲内で調整するとともに焼成温度
を１１００〜１３００℃の範囲内の所定温度にすること
により色調を制御することを特徴とする多色性煉瓦の製
造方法、を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様としては、
（４）石炭灰の配合量を全質量に基づき３０質量％を超
える量以上６０質量％以下の範囲内で調整する前記
（１）、（２）又は（３）記載の製造方法、（５）石炭
灰の配合量を全質量に基づき３５〜５５質量％の範囲内
で調整する前記（４）記載の製造方法、（６）赤煉瓦原
料の配合量を全質量に基づき１０〜６０質量％の範囲内
で調整する前記（１）ないし（５）記載の製造方法、
（７）可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物の配合量を全質
量に基づき２５〜５０質量％の範囲内で調整する前記
（１）、（３）、（４）、（５）又は（６）記載の製造
方法、（８）可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物の配合
量を全質量に基づき１０〜５０質量％の範囲内で調整す
る前記（２）ないし（７）のいずれかに記載の製造方
法、（９）石炭灰がフライアッシュである前記（１）な
いし（８）のいずれかに記載の製造方法、（１０）可塑
性を有する未利用珪酸塩鉱物が低級陶石である前記
（１）、又は（３）ないし（９）のいずれかに記載の製
造方法、（１１）赤煉瓦原料が粘土である前記（１）な
いし（１０）のいずれかに記載の製造方法、（１２）可
塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物が低級シラスである前
記（２）ないし（１１）のいずれかに記載の製造方法、
（１３）低級シラスが廃泥シラスである前記（１２）記
載の製造方法、（１４）廃泥シラスがシラスを原料とす
る研削材の製造工程における排出物である前記（１３）
記載の製造方法、が挙げられる。

【０００９】本発明方法により得られる多色性煉瓦の製
造原料は、石炭灰、未利用珪酸塩鉱物、及び場合により
用いられる赤煉瓦原料である。未利用珪酸塩鉱物につい
ては可塑性を有するものが適宜用いられ、可塑性を有し
ないものは可塑性を有するもの及び／又は赤煉瓦原料と
組み合わせて適宜用いられる。

【００１０】可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物としては
低級陶石が好ましい。低級陶石については特に制限され
ず、例えば未利用天草陶石、中でも酸化鉄を多量に含有
している縞石や低耐火度陶石等の未利用廃棄物等が挙げ
られる。高級陶石は、原料の価格が高く不純物が少ない
ために色調の変化や多色性に劣るので用いない。可塑性
を有する未利用珪酸塩鉱物は１種用いてもよいし、また
２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１１】可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物として
は低級シラスが好ましい。低級シラスについては特に制
限されないが、好ましくは廃泥シラス、中でもシラスを
原料とする研削材の製造工程における排出物等が挙げら
れる。可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物は１種用いて
もよいし、また２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００１２】本発明方法において未利用珪酸塩鉱物は粉
砕して粉体として供され、その平均粒子径は１〜１００
μｍ、中でも２〜５０μｍであるのが好ましく、特に低
級陶石においてそうであり、低級シラス、中でも廃泥シ
ラスについては平均粒子径１０μｍ以下が好ましい。こ
こで平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定法で測定
した体積規準の累積分布曲線の５０％に相当する粒子径
である。

【００１３】石炭灰は、火力発電所のような石炭燃焼動
力プラント等から大量に排出される石炭の燃焼灰、中で
もフライアッシュ、シンダーアッシュ、ボトムアッシュ
であり、特にフライアッシュが好ましい。石炭灰は平均
粒子径が５０μｍ以下、中でも２０μｍ以下であるもの
が好ましい。ここで平均粒子径はレーザー回折式粒度分
布測定法で測定した体積規準の累積分布曲線の５０％に
相当する粒子径である。

【００１４】本発明方法において赤煉瓦原料を用いる
と、色調の変化や多色性をより一層発現させることがで
きるようになる。赤煉瓦原料については特に制限されな
いが、可塑性を有し、酸化鉄含有率が５質量％程度のも
のが好ましく挙げられる。これら赤煉瓦原料は１種用い
てもよいし、また２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。

【００１５】本発明方法において、各原料成分の原料成
分全量（全質量）に基づく配合量については、未利用珪
酸塩鉱物（可塑性を有してもよいし、有しなくてもよ
い）では２０〜６５質量％、好ましくは２５〜５０質量
％の範囲内で調整される。この配合量が２０質量％未満
では多色性が発現し難く、未利用資源の有効利用面から
は量的に不十分である。

【００１６】さらに、未利用珪酸塩鉱物が可塑性を有す
るもの、例えば低級陶石等にあっては配合量が少なすぎ
ると赤煉瓦原料を併用しない場合に粘結作用が十分では
なく成形が困難となり、得られる多色性煉瓦の機械的強
度も十分ではなくなるし、また、配合量が多すぎても原
料混合物の粘性が高くなりすぎて安定した成形体に賦型
するのが困難となる。また、未利用珪酸塩鉱物が可塑性
を有しないもの、例えば低級シラス、中でも廃泥シラス
等にあっては配合量が多すぎると可塑性が乏しくなり、
成形が困難となる。

【００１７】未利用珪酸塩鉱物として可塑性を有するも
のと可塑性を有しないものとを併用する場合には、可塑
性を有しないものの配合量については多くとも５５質量
％、さらには多くとも５０質量％の範囲内とするのが好
ましい。

【００１８】石炭灰ではその上記配合量については好ま
しくは３０質量％を超える量以上６０質量％以下、より
好ましくは３５〜５５質量％、特に好ましくは３５〜５
０質量％の範囲で選ばれる。この割合が３０質量％以下
では、産業廃棄物の有効利用面からは量的に不十分であ
るし、また６０質量％を超えると得られる多色性煉瓦の
強度が低下する傾向がみられる。

【００１９】また、赤煉瓦原料を用いる場合、その上記
配合量については好ましくは１０〜６０質量％、より好
ましくは１０〜４０質量％の範囲で選ばれる。この配合
量が１０質量％未満では多色性が発現し難く、可塑性が
乏しくなるなどその使用効果が十分には発揮されない
し、また６０質量％を超えると未利用資源の有効利用面
からは量的に不十分である。

【００２０】また、可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物と
赤煉瓦原料とを併用する場合には、これらの合計の上記
配合量については２０〜６５質量％、より好ましくは２
５〜６０質量％の範囲内で調整される。この配合量が２
０質量％未満では多色性が発現し難く、未利用資源の有
効利用面からは量的に不十分であるし、また６０質量％
を越えると石炭灰や可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物
等の産業廃棄物の有効利用面からは量的に不十分であ
る。

【００２１】各原料成分の上記配合量として高強度で、
かつ色調の多様性に富む点から特に好ましいのは、石炭
灰３５〜５５質量％、低級陶石２５〜５０質量％、赤煉
瓦原料１０〜４０質量％のものや、石炭灰３５〜５５質
量％、低級陶石２５〜５０質量％、廃泥シラス１０〜４
０質量％、赤煉瓦原料０〜３０質量％のものなどであ
る。

【００２２】本発明方法では、混合や成形をしやすくた
めに適量の水を加えて湿式法や半乾式法を用いてもよ
い。この際添加される水の配合量は、原料混合物に対し
外割で５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％の
範囲である。この配合量が５質量％未満の場合は混合が
困難となり均質な混合物を得にくいし、また、３０質量
％を超えると乾燥に長時間を要し製造効率が低下する。

【００２３】押出成形では湿式法、例えば混合物全量当
り１５〜３０質量％の水を加える方法が用いられる。加
圧成形では半乾式法、例えば混合物全量当り１５質量％
までの水、中でも５〜１０質量％の水を加える方法や、
乾式法が用いられる。

【００２４】成形物は必要に応じ乾燥し、昇温させ、１
１００〜１３００℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃
の範囲内の温度で焼成する。昇温は５〜２０℃／分程度
で行えばよい。

【００２５】本発明方法においては、次いで混合物を目
的とする形状に成形する。成形方法としては、特に限定
されるものではないが、シートカット等の押出成形法、
圧縮成形法、加圧成形等任意の成形法が用いられる。押
出成形法は通常湿式法が用いられ、圧縮成形法、加圧成
形法は通常半乾式法又は乾式法が用いられる。成形体は
任意の形状とすることが可能であるが、使用形態に応じ
て板状、円柱状、角柱状、球状等とすることができる。

【００２６】このようにして得られた成形体は水を用い
た場合には必要に応じ乾燥される。乾燥方法としては熱
風乾燥法を使用することができるが、特に、成形体の外
表面と内部の乾燥速度を一致させるような乾燥方法、例
えば自然乾燥法や湿度乾燥法等が好ましく用いられる。

【００２７】次いで、成形体を焼成することにより多色
性煉瓦が得られる。この焼成は、１１００〜１３００℃
の温度範囲で、０．５〜５時間程度行われる。焼成温度
が１１００℃未満では得られる多色性煉瓦の強度が劣る
し、また、１３００℃を越えると石炭灰が溶融して色調
も暗色化してしまって多色性を失するようになる。

【００２８】焼成温度は上記の温度範囲内で目的とする
多色性煉瓦の性状に合わせて適宜調節することができ
る。例えば、緻密、かつ、高強度を要する場合は比較的
高温、例えば１２００℃付近が好ましく、また高吸水性
とするため多孔性を要する場合は比較的低温、例えば１
１００℃付近が好ましい。

【００２９】また、上記焼成温度までの昇温速度を適宜
変更することによっても、得られる多色性煉瓦の性状を
適宜調節することができる。例えば、建築用資材或いは
建設用資材のような高強度を必要とする場合、ゆっくり
昇温することにより緻密、かつ、機械的強度に優れた多
色性煉瓦が得られるのに対して、舗道用敷石や路盤材の
ように吸水性や透水性に富む多色性煉瓦を必要とする場
合は、急激に昇温することによりポーラスな多色性煉瓦
が得られる。

【００３０】このようにして多色性煉瓦を製造すること
ができ、この煉瓦は多様な色調に制御でき、外観が良好
であり、また高強度で割れや剥離、ひび割れが少なく、
凍結時における割れも少ないものや、高吸水性のものも
容易に得られる。

【００３１】

【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定される
ものではない。なお、各例中の配合成分の割合は質量％
で表す。色調は、通常Ｌａｂ表色系により表わされる。
Ｌａｂ表色系は、縦軸に明度Ｌをとり、ａとｂを平面直
角座標にとり、色をこれらＬａｂで表わしたものであ
る。ａは＋で赤の度合、−で緑の度合、ｂは＋で黄の度
合、−で青の度合をそれぞれ表わす。

【００３２】実施例１平均粒子径７μｍの球状粒子を含む松浦石炭火力発電所
のフライアッシュ４０質量部、平均粒子径６μｍの低級
天草陶石粉６０質量部を双腕式ニーダーにて均一になる
まで混合し、その後水を１０質量部添加し混練した。得
られた混練物を１００×５０ｍｍに押出成形し、長さ４
５ｍｍに切断して成形体を得た。これを室温で一昼夜乾
燥し、室温から焼成温度の１２００℃まで１０℃／分で
昇温し１２００℃で２時間焼成した。このようにして得
られた煉瓦の物性は、Ｌａｂ表色系における各Ｌ、ａ及
びｂがそれぞれ７１．１４、１．２８、１１．５３、吸
水率が４．６６容量％、曲げ強度が４３ＭＰａ、圧縮強
度が３９０ＭＰａであった。また、焼成温度を１１５０
℃及び１１００℃にそれぞれ変えた以外は上記と同様に
処理して得た２種の煉瓦の物性は、焼成温度が前者のも
ので上記Ｌ、ａ及びｂがそれぞれ７４．８８、２．８
３、１３．２７、吸水率が１０．８２容量％、曲げ強度
が３３ＭＰａ、圧縮強度が２５０ＭＰａであり、後者の
もので上記Ｌ、ａ及びｂがそれぞれ７９．１０、３．７
６、１３．８７、吸水率が１６．５８容量％、曲げ強度
が２３ＭＰａ、圧縮強度が１５０ＭＰａであった。

【００３３】実施例２〜１０表１に示す組成及び配合比の原料を用いた以外は実施例
１と同様にして各煉瓦を得た。各煉瓦の物性を表２に示
す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表中の各符号は次のとおりである。ＦＡ：石炭灰ＣＬ：赤煉瓦原料用粘土ＰＳ：低級陶石粉ＳＩ：廃泥シラス

【００３７】

【発明の効果】本発明方法によれば、原料の種類や配合
比、焼成温度等の製造条件を変えたりすることにより、
種々の色調を発現させることができてカラーバリエーシ
ョンに富む高強度の多色性煉瓦を製造することができ、
また、通常の煉瓦の場合よりも低温で焼成することがで
き、未利用資源や廃棄物の有効利用や環境保全と相俟っ
て低コスト化を図ることができる。また、この多色性煉
瓦は、原料や製造条件を種々変えることにより、強度や
吸水率等の物性を適宜変えることができるので、例えば
高強度のものは割れや剥離、ひび割れが少なく、凍結時
における割れも少ないことから、煉瓦造り住宅等の建造
物用構造体、門柱や外壁等の景観煉瓦に、また高吸水率
のものは舗道用敷石や路盤材になどといった種々の用途
に供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/16 Ｃ０４Ｂ 35/16 Ｚ (72)発明者木村邦夫佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１独立行政法人産業技術総合研究所九州センター内 (72)発明者山田則行佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１独立行政法人産業技術総合研究所九州センター内 (72)発明者恒松絹江佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１独立行政法人産業技術総合研究所九州センター内Ｆターム(参考） 4G030 AA08 AA36 AA37 BA25 GA27 HA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭灰又は石炭灰と赤煉瓦原料との混合
物に対し、可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物を配合し、
焼成して着色煉瓦を製造するに当り、該未利用珪酸塩鉱
物又はそれと赤煉瓦原料の合計の配合量を全質量に基づ
き２０〜６５質量％の範囲内で調整するとともに焼成温
度を１１００〜１３００℃の範囲内の所定温度にするこ
とにより色調を制御することを特徴とする多色性煉瓦の
製造方法。
【請求項２】石炭灰と赤煉瓦原料との混合物に対し、
可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物を配合し、焼成して
着色煉瓦を製造するに当り、該未利用珪酸塩鉱物及び赤
煉瓦原料の配合量をそれぞれ全質量に基づき２０〜６５
質量％及び１０〜６０質量％の範囲内で調整するととも
に焼成温度を１１００〜１３００℃の範囲内の所定温度
にすることにより色調を制御することを特徴とする多色
性煉瓦の製造方法。
【請求項３】石炭灰と可塑性を有する未利用珪酸塩鉱
物との混合物又はこれらと赤煉瓦原料との混合物に対
し、可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物を配合し、焼成
して着色煉瓦を製造するに当り、可塑性を有する未利用
珪酸塩鉱物又はそれと赤煉瓦原料の合計の配合量を全質
量に基づき２０〜６５質量％の範囲内で調整するととも
に焼成温度を１１００〜１３００℃の範囲内の所定温度
にすることにより色調を制御することを特徴とする多色
性煉瓦の製造方法。
【請求項４】石炭灰の配合量を全質量に基づき３０質
量％を超える量以上６０質量％以下の範囲内で調整する
請求項１、２又は３記載の製造方法。
【請求項５】石炭灰の配合量を全質量に基づき３５〜
５５質量％の範囲内で調整する請求項４記載の製造方
法。
【請求項６】赤煉瓦原料の配合量を全質量に基づき１
０〜６０質量％の範囲内で調整する請求項１ないし５記
載の製造方法。
【請求項７】可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物の配合
量を全質量に基づき２５〜５０質量％の範囲内で調整す
る請求項１、３、４、５又は６記載の製造方法。
【請求項８】可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物の配
合量を全質量に基づき１０〜５０質量％の範囲内で調整
する請求項２ないし７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】石炭灰がフライアッシュである請求項１
ないし８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】可塑性を有する未利用珪酸塩鉱物が低
級陶石である請求項１、又は請求項３ないし９のいずれ
かに記載の製造方法。
【請求項１１】赤煉瓦原料が粘土である請求項１ない
し１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】可塑性を有しない未利用珪酸塩鉱物が
低級シラスである請求項２ないし１１のいずれかに記載
の製造方法。
【請求項１３】低級シラスが廃泥シラスである請求項
１２記載の製造方法。
【請求項１４】廃泥シラスがシラスを原料とする研削
材の製造工程における排出物である請求項１３記載の製
造方法。