JP2004238220A

JP2004238220A - Artificial aggregate and concrete using the same

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Publication number: JP2004238220A
Application number: JP2003026481A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Mori; 茂森; Kazue Fujita; 和恵藤田; Ippei Suzuki; 一平鈴木; Sadao Jino; 貞雄地濃; Masanori Sugizaki; 雅則杉崎
Original assignee: ADVANCE GIKEN KK; HOKURIKU KENSETSU KOSAIKAI; Ministry of Land Infrastructure and Transport Hokuriku Regional Development Bureau
Current assignee: ADVANCE GIKEN KK; HOKURIKU KENSETSU KOSAIKAI; Ministry of Land Infrastructure and Transport Hokuriku Regional Development Bureau
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP4384424B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an artificial aggregate which can be stably supplied and to which functionality can be imparted, and to provide concrete using the same. <P>SOLUTION: The artificial aggregate 3 is obtained by mixing an additive 5 with a thermally melted thermoplastic resin to obtain a molten mixture, and then crushing a solid material 2 formed by the solidification of the molten mixture. It is possible to impart a new function not found in a conventional aggregate to the artificial aggregate 3. For example, the density of the aggregate can be controlled when iron powder is used as the additive 5, or the artificial aggregate 3 having a high thermal conductivity can be obtained when a copper powder is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工骨材とこれを用いたコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の人工骨材として、膨張頁岩系軽量骨材、独立空隙型軽量骨材、産業副産物を活用した軽量骨材などが知られている。
【０００３】
例えば、膨張頁岩系軽量骨材には、膨張性頁岩や土木汚泥を含有する原料を造粒し、焼成（特許文献１）したものがあり、独立空隙型軽量骨材には、内部に独立空隙を有する無機質粒状物を骨材として成形した（特許文献２）ものがあり、産業副産物を活用した軽量骨材には、石炭灰を原料として焼成処理を経て製造された（特許文献３）ものや、建設汚泥を用いた（特許公報４）ものや、粉砕した発泡スチロール廃棄物の小片をモルタルに混合した（特許文献５）ものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５３４５４号公報
【特許文献２】
特開２００２−３０５９６６号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７４９０６号公報
【特許文献４】
特開２０００−１２００１０号公報
【特許文献５】
特開２０００−４５４１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように各種の原料を利用した人工骨材が開発されているが、これらは主に軽量骨材である。したがって、普通骨材・重量骨材を使用する場合には、天然品が一般に用いられている。とりわけ重量骨材は、国内の算出量が少ないために輸入品が大半を占めている。したがって、価格が高く、かつ入手し難い状況にある。また、天然の骨材は、泥状の微粉分が固着していたり、木片などの異物が混入しているために、洗浄などの処理をしないと使用できない。また、天然品であるため品質のばらつきが避けられない。
【０００６】
そして、上記のように樹脂廃材から人工的に骨材を形成することにより、樹脂廃材の再利用化が提案されているが、まだその様な人工骨材は十分に利用されていない。一方、上述したように、近年、自然に採取される普通骨材が枯渇し、算出量も少なくなりつつあり、良質の骨材が入手しにくくなってきているので、普通骨材の代替品として産業副産物である高炉スラグ骨材・フェロニッケルスラグ骨材・銅スラグ骨材などが使用されるようになってきた。
【０００７】
そこで、本発明は、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材とこれを用いたコンクリートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の人工骨材は、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材を混合した溶融混合物が固化した粒状体からなるものである。
【０００９】
この請求項１の構成によれば、溶融固化した熱可塑性樹脂の粒状体からなる人工骨材は、組織が緻密になるため、空隙が少なく、吸水率も小さく、強度も確保でき、特に、添加材により、従来のものにない機能を人工骨材に付加することができる。
【００１０】
請求項２の人工骨材は、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材を混合した溶融混合物が固化した固形物の破砕体からなるものである。
【００１１】
この請求項２の構成によれば、溶融固化した熱可塑性樹脂の固形物の破砕体からなる人工骨材は、組織が緻密になるため、空隙が少なく、吸水率も小さく、強度も確保でき、特に、添加材により、従来のものにない機能を人工骨材に付加することができる。また、破砕体は表面に破砕面を有するからセメントペースト及びモルタルとの付着強度が改善される。
【００１２】
また、請求項３の人工骨材は、前記添加材が天然石である。
【００１３】
この請求項３の構成によれば、混合した天然石が人工骨材の表面に露出することにより、人工骨材とセメントペーストとの付着強度が大きくなり、コンクリートの強度を向上させることができる。尚、天然石の例としては、砕砂，砕石，川砂や川砂利などが挙げられる。
【００１４】
また、請求項４の人工骨材は、前記添加材が金属である。
【００１５】
この請求項４の構成によれば、金属を添加して混合することにより、混合した金属の性状によって従来のものにない機能を人工骨材に付与することができる。
【００１６】
例えば、鉄を混合することにより、人工骨材の密度を自由に設定でき、密度がモルタルとほぼ同一な人工骨材を製造することにより、材料分離が起こりにくいコンクリートを製造することができ、また、密度が大きな人工骨材を製造し、この人工骨材を使用して単位容積質量の大きい重量コンクリートを製造することができる。
【００１７】
あるいは銅を混合することにより、熱伝導率の大きな人工骨材を製造し、この人工骨材をコンクリートに使用することにより従来のコンクリートよりも熱伝導率の大きなコンクリートを製造することができる。
【００１８】
あるいは鉛を混合することにより、密度の大きな重量骨材を製造することができ、この重量骨材を使用して重量コンクリートを製造すれば、放射線遮蔽用コンクリートとして使用できる。
【００１９】
請求項５のコンクリートは、請求項１〜４の人工骨材を混合したものである。
【００２０】
この請求項５の構成によれば、人工骨材に用いる添加材を選定することにより、所望の機能を備えたコンクリートを製造することができる。
【００２１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態を示し、同図に示すように、原料となる熱可塑性樹脂として発泡スチロール１（ＥＰＳ：ＥｘｐａｎｄｅｄＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ）を用い、一例として発泡スチロール１として廃材である魚箱を図示する。尚、発泡スチロール１は廃材に限らず、バージン材でもよい。また、熱可塑性樹脂には、例えば、ビニル樹脂，アクリル樹脂，スチレン樹脂やエチレン樹脂などがあるのでこれらを用いてもよい。
【００２２】
前記発泡スチロール１を破砕（Ｓ１：ステップ１）し、この破砕した発泡スチロール１を加熱により熱溶融（Ｓ２）すると共に、添加材５を添加した後、その溶融樹脂と添加材５とを混合（Ｓ３）し、この溶融混合物を固化（Ｓ４）して固形物２を形成し、この固形物２を破砕（Ｓ５）し、篩い分けなどにより粒度調整（Ｓ６）して軽量骨材３を形成する。したがって、この軽量骨材３は、固形物２の破砕体であり、また熱可塑性樹脂が溶融した溶融樹脂を固化すると共に、粒状に形成した粒状体である。
【００２３】
尚、添加材５は、粉状又は粒子状などにて添加され、図１の混合（Ｓ３）前のいずれかに樹脂に添加される。
【００２４】
前記添加材５としては、金属や天然石などの無機材料などの微粉末あるいは微粒子を用いることができる。
【００２５】
以下、各種の添加材５を用いた場合について詳述する。
【００２６】
添加材５が天然石の場合：人工骨材３の表面が比較的滑面になると、人工骨材３とセメントペーストの付着力が低下し、付着強度が低下するとコンクリート強度が低下する。これを解決するため、添加材５として天然石である砕砂，砕石，川砂や川砂利を混合する。こうすることにより、表面に添加材５が露出した状態の人工骨材３を製造することができ、この人工骨材３でコンクリートを製造すると、人工骨材３とセメントペーストの付着強度が大きくなり、コンクリートの強度を向上させることができる。
【００２７】
添加材５が産業副産物であるスラグの場合：スラグには、高炉スラグ、フェロニッケルスラグや銅スラグなどの各種のものがあり、添加材５としてスラグを混合することにより、人工骨材３とセメントペーストの付着強度が大きくなり、コンクリートの強度を向上させることができる。また、密度の大きなスラグを混合すれば、人工骨材３の密度調整を行うことができる。
【００２８】
添加材５が金属である鉄の場合：添加材である鉄を添加せずに、上述したように発泡スチロール樹脂を溶融、冷却固化した固形物２を破砕して製造した人工骨材３の密度は、０．９３〜０．９８ｇ／ｃｍ^３であり、鉄の密度は７．８６ｇ／ｃｍ^３である。したがって、発泡スチロール１の溶融物に鉄である鉄粉又は鉄粒子を混合すると、固形物２の密度は大きくなる。そして、鉄の混合割合を変化させて混合すると、種々の密度の固形物２が得られ、これを破砕して、種々の密度の人工骨材３を製造することができる。一般に、普通コンクリートに使用される普通骨材は、砕砂，砕石，川砂，川砂利であるが、コンクリート中のモルタルの密度が２．００ｇ／ｃｍ^３前後であり、使用される普通骨材の密度は２．５５〜２．６５ｇ／ｃｍ^３の範囲のものが多い。したがって、コンクリートの運搬、打ち込み、及び振動締め固めの際に、モルタルと粗骨材の密度の相違により粗骨材が沈下し分離を起こすために、従来のコンクリートでは、この材料分離を避けることができない。そして、極端に材料分離を起こしたコンクリートは、組織が不均一になるため、コンクリートの強度や乾燥収縮の不均一などにより、出来上がった構造物にひび割れなどの欠陥が発生し易い状態になる。したがって、溶融樹脂に添加材５として鉄である鉄粉又は鉄粒子の添加材５を混合し、密度が２．００ｇ／ｃｍ^３になる人工骨材３を製造し、この人工骨材３をコンクリートの粗骨材として使用すると、材料分離を起こし難いコンクリートを製造することができる。
【００２９】
下記の表１は、熱可塑性樹脂として発泡スチロール１を用い、添加材として鉄粉を用いた人工骨材３の絶乾密度を示し、このように鉄粉添加率により所望の密度の人工骨材３を得ることができる。
【００３０】
【表１】

【００３１】
また、重力擁壁（Ｌ型擁壁、護岸用コンクリートブロック等）は、土圧に対して自重で安定させる構造物であり、この構造物の製作に用いるコンクリートの単位容積質量を、できるだけ大きくしたほうが、構造物の形状寸法を小さくでき、土地の有効利用ができ、また、型枠の組み立て作業を軽減できるなど有利となる。そして、単位容積質量の大きい重量コンクリートを製造するためには、密度の大きな骨材を使用してコンクリートを製造すればよい。したがって、このような用途に使用する人工骨材３の製造方法として、添加材５に鉄を用い、溶融樹脂に鉄粉又は鉄粒子を混合し、密度の大きな人工骨材３を製造し、この人工骨材３をコンクリートの材料に使用することにより、重量コンクリートを製造することができる。
【００３２】
添加材５が金属である銅の場合：普通コンクリートの常温熱伝導率は、１．２６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃程度で、金属に比べると、熱伝導率が非常に小さい。これは、普通コンクリートの製造に使用している各材料の熱伝導率が小さいことに起因する。現在、積雪寒冷地では、コンクリートを間接的に加熱して消雪するための消雪用コンクリート歩道平板・コンクリート舗装版などが施工されているが、これらのプレキャストコンクリート製品は、一般に普通コンクリートで製造しているため、熱伝導率が小さく、加熱するための熱量が大きくなり、不経済となっている。この問題を解決するためには、従来の普通コンクリートよりも熱伝導率の大きいコンクリートで前記歩道平板や舗装版などを製造できれば解決することができる。熱伝導率の大きいコンクリートを作るためには、熱伝導率の大きな材料を用いてコンクリートを作ればよく、コンクリートの各材料容積のち、約６８％から７３％を占める骨材に熱伝導率の大きなものを用いればコンクリートの熱伝導率を大きくすることができる。したがって、このような用途に使用する人工骨材３の製造方法として、添加材５として銅を用い、熱可塑性樹脂の溶融物に熱伝導率の大きい銅である銅粉又は銅粒子を混合し、熱伝導率の大きい人工骨材３を製造し、この人工骨材３をコンクリートの材料に使用することにより従来のコンクリートよりも熱伝導率の大きなコンクリートを製造することができる。したがって、このコンクリートで製造した歩道平板・舗装版などは、従来の製品よりも熱効率の良い製品となるため、経済的に優れたものとなる。
【００３３】
添加材５が金属である鉛の場合：放射線遮蔽用コンクリートは放射線の種類（α線、β線、γ線、Ｘ線及び中性子線）によりコンクリートの要求性能は異なる。放射線の中でＸ線やγ線に対する遮蔽を対象とした場合、その遮蔽性能は遮蔽体の厚さが同じであれば、その密度に比例し、また、密度が同じであればその厚さに比例する。したがって、一般にこれらの放射線の遮蔽用コンクリートとして重量コンクリートが使用されている。そこで、添加材５として鉛（密度１１．３４ｇ／ｃｍ^３）を用い、熱可塑性樹脂の溶融物に密度の大きい鉛である鉛粉又は鉛粒子を混合し、冷却固化後、固形物２を破砕、粒度調整すれば、放射線遮蔽用コンクリートとして使用することができる。
【００３４】
ここで、表を用いて比較を行うと、下記の表２は、熱可塑性樹脂として発泡スチロール１を用い、添加材として鉛粉を用いた人工骨材３の絶乾密度を示し、下記の表３は、天然の重量骨材の密度を示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【表３】

【００３７】
上記のように、表２の場合では、鉛粉添加率を３０ｖｏｌ％以上にすれば、天然の重量骨材と同等又はこれ以上の密度を備えた人工骨材３が得られ、この人工骨材３を用いて遮蔽用コンクリートを製造することができる。
【００３８】
上述した製法による人工骨材３は、工業生産によるものであり、安定的に供給でき、品質的にも安定したものとなる。また、現在、市販の普通骨材は、品質が低下し、特にアルカリ骨材反応が問題になりつつあるが、熱可塑性樹脂を原料とする本件の人工骨材３は、アルカリ骨材反応を起こさない。
【００３９】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材５を混合した溶融混合物が固化し粒状体からなる人工骨材３であるから、溶融固化した熱可塑性樹脂の粒状体からなる人工骨材３は、組織が緻密になるため、空隙が少なく、吸水率も小さく、強度も確保でき、特に、添加材５により、従来のものにない機能を人工骨材３に付加することができる。
【００４０】
このように本実施形態では、請求項２に対応して、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材５を混合した溶融混合物が固化した固形物２の破砕体からなる人工骨材３であるから、溶融固化した熱可塑性樹脂の固形物２の破砕体からなる人工骨材３は、組織が緻密になるため、空隙が少なく、吸水率も小さく、強度も確保でき、特に、添加材５により、従来のものにない機能を人工骨材３に付加することができる。また、破砕体は表面に破砕面を有するからセメントペースト及びモルタルとの付着強度が改善される。
【００４１】
また、このように本実施形態では、請求項３に対応して、添加材５が天然石からなるから、混合した天然石が人工骨材３の表面に露出することにより、人工骨材３とセメントペーストとの付着強度が大きくなり、コンクリートの強度を向上させることができる。
【００４２】
また、このように本実施形態では、請求項４に対応して、添加材５が金属であり、金属を添加して混合することにより、混合した金属の性状によって従来のものにない機能を人工骨材３に付与することができる。例えば、鉄を混合することにより、人工骨材３の密度を自由に設定できる。例えば、密度がモルタルとほぼ同一な人工骨材を製造することにより、材料分離が起こりにくいコンクリートを製造することができる。また、密度が大きな人工骨材３を製造し、この人工骨材３を使用して単位容積質量の大きい重量コンクリートを製造することができる。あるいは銅を混合することにより、熱伝導率の大きな人工骨材３を製造し、この人工骨材３をコンクリートの材料に使用することにより従来のコンクリートよりも熱伝導率の大きなコンクリートを製造することができる。あるいは鉛を混合することにより、人工骨材３である密度の大きな人工骨材３を製造することができ、この重量骨材を使用して重量コンクリートを製造すれば、放射線遮蔽用コンクリートとして使用できる。
【００４３】
また、このように本実施形態では、請求項５に対応して、請求項１〜４の人工骨材３を混合したコンクリートであるから、人工骨材３に用いる添加材５を選定することにより、所望の機能を備えたコンクリートを製造することができる。
【００４４】
また、実施形態上の効果として、熱可塑性樹脂である発泡スチロール１が廃材であるから、廃材をコンクリートの骨材に再利用することができる。また、熱可塑性樹脂である発泡スチロール１を熱溶融すると共に添加材５を混合し、この溶融混合物を固化すると共に粒状にして骨材を形成する製法であり、また、溶融混合物を固化して固形物２を形成し、この固形物２を破砕して粒状に形成する製法であるから、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材３を製造できる。
【００４５】
図２は本発明の第２実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例は、熱溶融した熱可塑性樹脂から粒状体である軽量骨材３Ａを形成する。例えば、熱溶融した熱可塑性樹脂と添加材５との溶融混合物を棒状に成形して棒状中間体４を形成し、この棒状中間体４を長さ方向に複数に切断（Ｓ７）して粒状とし軽量骨材３Ａを形成する。すなわちこの軽量骨材３Ａは粒状体である。尚、図２では、溶融樹脂が固化した後、切断する例を示したが、棒状中間体４の成形後であれば、棒状中間体４が軟らかい状態で切断してもよい。
【００４６】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材５を混合した溶融混合物が固化し粒状体たる人工骨材３Ａであるから、溶融固化した熱可塑性樹脂の粒状体からなる人工骨材３Ａは、組織が緻密になるため、空隙が少なく、吸水率も小さく、強度も確保でき、特に、添加材５により、従来のものにない機能を人工骨材３Ａに付加することができ、請求項３，４に対応して、上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００４７】
また、請求項５に対応して、人工骨材３Ａを混合したコンクリートであるから、上記第１実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００４８】
また、実施形態上の効果として、熱可塑性樹脂が廃材であるから、廃材をコンクリートの骨材３Ａに再利用することができ、また、熱可塑性樹脂である発泡スチロール１を熱溶融すると共に添加材５を混合し、この溶融混合物を固化すると共に粒状にして骨材３Ａを形成する製法であるから、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材３Ａを製造できる。
【００４９】
図３は本発明の第３実施形態を示し、上記第１実施形態と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、熱溶融した熱可塑性樹脂と添加材５との溶融混合物を成形する際、所定断面の溶融混合物を軟らかい状態のうちに切断して粒状に形成し、空冷や水冷などにより冷却固化されて粒状体たる軽量骨材３Ｂが形成される。このように、この例では溶融混合物を所定断面に成形すると共に、切断して粒状に成形（Ｓ８）する例であり、所定断面への成形と切断成形による方法である。
【００５０】
このように本実施形態では、請求項１，３〜５に対応して、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材５を混合した溶融混合物が固化した粒状体たる人工骨材３Ｂからなり、また、人工骨材３Ｂを混合したコンクリートであるから、上記各実施形態と同様な作用・効果を奏する。
【００５１】
また、実施形態上の効果として、熱可塑性樹脂が廃材であるから、廃材をコンクリートの骨材３Ｂに再利用することができ、また、熱可塑性樹脂である発泡スチロール１を熱溶融すると共に添加材５を混合し、この溶融混合物を固化すると共に粒状にして骨材３Ｂを形成する製法であるから、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材３Ｂを製造できる。
【００５２】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、熱可塑性樹脂は、実施形態のものに限らず、熱可塑性であれば各種の樹脂を用いることができる。また、添加材も、実施形態のものに限らず、各種のものを用いることができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の人工骨材は、熱溶融した熱可塑性樹脂に添加材を混合した溶融混合物が固化した粒状体からなるものであり、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材を提供することができる。
【００５４】
請求項２の人工骨材は、熱溶融した発泡性合成樹脂が固化した固形物の破砕体からなるものであり、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材を提供することができる。
【００５５】
また、請求項３の人工骨材は、前記添加材が天然石からなるものであり、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材を提供することができる。
【００５６】
また、請求項４の人工骨材は、前記添加材が金属であり、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能な人工骨材を提供することができる。
【００５７】
また、請求項５のコンクリートは、請求項１〜４の人工骨材を混合したものであり、安定供給が可能で、機能性を付加することが可能なコンクリートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１発泡スチロール（熱可塑性樹脂）
２固形物
３骨材（人工骨材・粒状体）
３Ａ骨材（人工骨材・粒状体）
３Ｂ骨材（人工骨材・粒状体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an artificial aggregate and concrete using the same.
[0002]
[Prior art]
As conventional artificial aggregates, there are known expanded shale-based lightweight aggregates, independent-porous lightweight aggregates, lightweight aggregates utilizing industrial by-products, and the like.
[0003]
For example, there is an expanded shale-based lightweight aggregate obtained by granulating a raw material containing expandable shale and civil engineering sludge and firing (Patent Document 1). There is a material obtained by molding an inorganic particulate matter having an agglomerate as an aggregate (Patent Document 2). Light-weight aggregates utilizing industrial by-products include those produced through a firing treatment using coal ash as a raw material (Patent Document 3) and There is a method using construction sludge (Patent Publication 4) and a method using mortar mixed with small pieces of pulverized styrene foam waste (Patent Document 5).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-53454 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-305966 [Patent Document 3]
JP 2002-274906 A [Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-122010 [Patent Document 5]
JP-A-2000-45419
[Problems to be solved by the invention]
Thus, artificial aggregates using various raw materials have been developed, but these are mainly lightweight aggregates. Therefore, when using ordinary aggregate and heavy aggregate, natural products are generally used. Imports account for the majority of heavy aggregates in particular, due to the small amount calculated in Japan. Therefore, the price is high and it is difficult to obtain. In addition, natural aggregates cannot be used without treatment such as washing because mud-like fine powder is fixed or foreign substances such as wood chips are mixed therein. In addition, since it is a natural product, variations in quality cannot be avoided.
[0006]
And, as described above, recycling of resin waste is proposed by artificially forming aggregate from resin waste, but such artificial aggregate is not yet fully utilized. On the other hand, as described above, in recent years, natural aggregates that are naturally collected have been depleted, the amount of calculation has been decreasing, and it has become difficult to obtain high-quality aggregates. Blast furnace slag aggregate, ferronickel slag aggregate, copper slag aggregate, and the like, which are industrial by-products, have come to be used.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an artificial aggregate capable of providing a stable supply and adding functionality, and a concrete using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The artificial aggregate according to the first aspect is formed of a granular material obtained by solidifying a molten mixture obtained by mixing an additive with a hot-melt thermoplastic resin.
[0009]
According to the structure of the first aspect, the artificial aggregate made of the granular material of the melted and solidified thermoplastic resin has a dense structure, and thus has a small number of voids, a small water absorption, and a sufficient strength. Depending on the material, a function not available in the related art can be added to the artificial aggregate.
[0010]
The artificial aggregate according to the second aspect is made of a crushed solid material obtained by solidifying a molten mixture obtained by mixing an additive with a hot-melted thermoplastic resin.
[0011]
According to the configuration of claim 2, the artificial aggregate made of a crushed solid of the thermoplastic resin that has been melted and solidified has a dense structure, so that the number of voids is small, the water absorption is small, and the strength can be secured. In particular, the additive material can add a function not available in the conventional art to the artificial aggregate. Moreover, since the crushed body has a crushed surface on the surface, the adhesive strength with the cement paste and the mortar is improved.
[0012]
In the artificial aggregate according to a third aspect, the additive is a natural stone.
[0013]
According to the configuration of the third aspect, since the mixed natural stone is exposed on the surface of the artificial aggregate, the adhesion strength between the artificial aggregate and the cement paste is increased, and the strength of the concrete can be improved. Examples of natural stones include crushed sand, crushed stone, river sand and river gravel.
[0014]
Further, in the artificial aggregate according to a fourth aspect, the additive is a metal.
[0015]
According to the configuration of the fourth aspect, by adding and mixing the metal, it is possible to provide the artificial aggregate with a function not available in the related art due to the properties of the mixed metal.
[0016]
For example, by mixing iron, the density of the artificial aggregate can be freely set, and by manufacturing an artificial aggregate having a density almost equal to that of the mortar, it is possible to manufacture concrete in which material separation is unlikely to occur, and A high-density artificial aggregate having a high unit density can be manufactured using the artificial aggregate having a high density.
[0017]
Alternatively, by mixing copper, an artificial aggregate having a large thermal conductivity is manufactured, and by using this artificial aggregate for concrete, concrete having a higher thermal conductivity than conventional concrete can be manufactured.
[0018]
Alternatively, by mixing lead, a heavy aggregate having a high density can be manufactured. If heavy concrete is manufactured using this heavy aggregate, it can be used as radiation shielding concrete.
[0019]
The concrete of claim 5 is a mixture of the artificial aggregate of claims 1 to 4.
[0020]
According to the configuration of the fifth aspect, it is possible to manufacture a concrete having a desired function by selecting an additive used for the artificial aggregate.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, as a thermoplastic resin as a raw material, expanded polystyrene 1 (EPS: Expanded) is used. A fish box, which is a waste material, is shown as an example of Styrofoam 1 using Poly Styrene. In addition, the styrofoam 1 is not limited to a waste material, and may be a virgin material. Further, the thermoplastic resin includes, for example, a vinyl resin, an acrylic resin, a styrene resin, an ethylene resin, and the like, and these may be used.
[0022]
The Styrofoam 1 is crushed (S1: Step 1), and the crushed Styrofoam 1 is heated and melted by heating (S2), and after the additive 5 is added, the molten resin is mixed with the additive 5 (S3). Then, the molten mixture is solidified (S4) to form a solid 2; the solid 2 is crushed (S5); and the particle size is adjusted by sieving or the like (S6) to form a lightweight aggregate 3. Therefore, the lightweight aggregate 3 is a crushed body of the solid material 2 and is a granular material formed by solidifying the molten resin in which the thermoplastic resin is melted and forming the molten resin into granules.
[0023]
The additive 5 is added in the form of powder or particles, and is added to the resin before mixing (S3) in FIG.
[0024]
As the additive 5, fine powder or fine particles of an inorganic material such as metal or natural stone can be used.
[0025]
Hereinafter, the case where various additives 5 are used will be described in detail.
[0026]
When the additive 5 is a natural stone: When the surface of the artificial aggregate 3 becomes relatively smooth, the adhesive force between the artificial aggregate 3 and the cement paste decreases, and when the adhesive strength decreases, the concrete strength decreases. In order to solve this, crushed sand, crushed stone, river sand and river gravel, which are natural stones, are mixed as the additive 5. By doing so, it is possible to manufacture the artificial aggregate 3 in a state in which the additive 5 is exposed on the surface. When concrete is manufactured using the artificial aggregate 3, the adhesive strength between the artificial aggregate 3 and the cement paste increases. , Can improve the strength of concrete.
[0027]
When the additive 5 is a slag that is an industrial by-product: There are various types of slag such as blast furnace slag, ferronickel slag, and copper slag. By mixing the slag as the additive 5, the artificial aggregate 3 and cement are mixed. The adhesive strength of the paste is increased, and the strength of the concrete can be improved. Further, by mixing a slag having a high density, the density of the artificial aggregate 3 can be adjusted.
[0028]
When the additive 5 is iron, which is a metal: The density of the artificial aggregate 3 produced by melting the styrofoam resin and crushing the solidified material 2 by cooling and solidifying as described above without adding iron as the additive is: , 0.93 to 0.98 g / cm ³ , and the iron density is 7.86 g / cm ³ . Therefore, when iron powder or iron particles, which are iron, are mixed with the melt of the expanded polystyrene 1, the density of the solid 2 increases. Then, by changing the mixing ratio of iron and mixing, solids 2 having various densities are obtained, and crushed to produce artificial aggregates 3 having various densities. Generally, ordinary aggregate used for ordinary concrete is crushed sand, crushed stone, river sand, and river gravel. The density of mortar in concrete is around 2.00 g / cm ³ , and the density of ordinary aggregate used is Is often in the range of 2.55 to 2.65 g / cm ³ . Therefore, when transporting, driving, and compacting the concrete, the difference in density between the mortar and the coarse aggregate causes the coarse aggregate to sink and cause separation. Can not. Since concrete having extremely separated materials has a non-uniform structure, defects such as cracks are likely to be generated in the completed structure due to non-uniformity of concrete strength and drying shrinkage. Thus, the additive 5 of the iron powder or iron particles of iron as an additive material 5 to the molten resin mixture, the density will produce artificial bone material 3 to be 2.00 g / cm ^3, the concrete the artificial bone material 3 When used as a coarse aggregate, it is possible to produce concrete in which material separation hardly occurs.
[0029]
Table 1 below shows the absolute dry density of the artificial aggregate 3 using the expanded polystyrene 1 as the thermoplastic resin and iron powder as the additive. Thus, the artificial aggregate 3 having a desired density according to the iron powder addition ratio is shown. Can be obtained.
[0030]
[Table 1]

[0031]
The gravity retaining wall (L-shaped retaining wall, concrete block for revetment, etc.) is a structure that is stabilized by its own weight against earth pressure, and the unit volume and mass of the concrete used for manufacturing this structure is increased as much as possible. This is advantageous in that the shape and size of the structure can be reduced, land can be effectively used, and the assembling work of the formwork can be reduced. Then, in order to produce heavy concrete having a large unit volume mass, concrete may be produced using aggregate having high density. Therefore, as a method of manufacturing the artificial aggregate 3 used for such an application, iron is used as the additive material 5, iron powder or iron particles are mixed with the molten resin, and the artificial aggregate 3 having a high density is manufactured. By using the artificial aggregate 3 as a concrete material, heavy concrete can be manufactured.
[0032]
When the additive material 5 is copper, which is a metal: The ordinary-temperature thermal conductivity of ordinary concrete is about 1.26 kcal / m · h · ° C., which is much lower than that of metal. This is due to the low thermal conductivity of each material used in the production of ordinary concrete. Currently, in snowy and cold regions, concrete sidewalk flats and concrete paving slabs are used to indirectly heat and eliminate snow by heating concrete, but these precast concrete products are generally manufactured using ordinary concrete. Therefore, the heat conductivity is small, and the amount of heat for heating is large, which is uneconomical. In order to solve this problem, it is possible to solve the above problem if the sidewalk flat plate, the pavement slab, and the like can be manufactured with concrete having a higher thermal conductivity than conventional ordinary concrete. In order to make concrete having high thermal conductivity, it is sufficient to make concrete using a material having high thermal conductivity. Aggregate which occupies about 68% to 73% of each material volume of concrete has high thermal conductivity. The use of a material can increase the thermal conductivity of concrete. Therefore, as a method of manufacturing the artificial aggregate 3 used in such an application, copper is used as the additive material 5, and copper powder or copper particles, which is copper having high thermal conductivity, is mixed with a melt of a thermoplastic resin, By manufacturing the artificial aggregate 3 having a high thermal conductivity and using the artificial aggregate 3 as a concrete material, it is possible to manufacture a concrete having a higher thermal conductivity than conventional concrete. Therefore, a sidewalk flat plate / paved slab made of this concrete is a product having higher thermal efficiency than conventional products, and is economically superior.
[0033]
When the additive material 5 is metal lead: The required performance of radiation shielding concrete differs depending on the type of radiation (α-ray, β-ray, γ-ray, X-ray, and neutron beam). When shielding against X-rays and γ-rays in radiation, the shielding performance is proportional to the density if the thickness of the shield is the same, and to the thickness if the density is the same. Proportional. Therefore, heavy concrete is generally used as concrete for shielding such radiation. Therefore, lead (density: 11.34 g / cm ³ ) is used as the additive material 5, and a lead powder or a lead particle, which is a high-density lead, is mixed with a molten thermoplastic resin, and after cooling and solidifying, the solid 2 is crushed. If the particle size is adjusted, it can be used as concrete for radiation shielding.
[0034]
Here, when a comparison is made using a table, the following Table 2 shows the absolute dry density of the artificial aggregate 3 using the expanded polystyrene 1 as the thermoplastic resin and the lead powder as the additive, and the following Table 3 Indicates the density of natural heavy aggregate.
[0035]
[Table 2]

[0036]
[Table 3]

[0037]
As described above, in the case of Table 2, if the lead powder addition rate is 30 vol% or more, an artificial aggregate 3 having a density equal to or higher than that of natural heavy aggregate can be obtained. 3 can be used to produce shielding concrete.
[0038]
The artificial aggregate 3 produced by the above-described method is produced by industrial production, can be supplied stably, and is stable in quality. Further, at present, the quality of the commercially available ordinary aggregate is degraded, and the alkali aggregate reaction is particularly becoming a problem. However, the artificial aggregate 3 of the present case, which is made of a thermoplastic resin, causes the alkali aggregate reaction. Absent.
[0039]
As described above, in the present embodiment, since the molten mixture obtained by mixing the additive 5 with the hot-melt thermoplastic resin is solidified and is the artificial aggregate 3 made of granular material, the molten solidified heat The artificial aggregate 3 made of a granular material of a plastic resin has a dense structure, so that it has a small number of voids, a small water absorption rate, and a sufficient strength. Material 3 can be added.
[0040]
As described above, in the present embodiment, according to the second aspect, since the molten mixture obtained by mixing the additive 5 with the hot-melted thermoplastic resin is the artificial aggregate 3 made of the crushed solid 2 solidified, The artificial aggregate 3 made of the crushed solid of the thermoplastic resin solid 2 that has been melted and solidified has a dense structure, and therefore has a small number of voids, a small water absorption, and a sufficient strength. A function that does not exist in the above can be added to the artificial aggregate 3. Moreover, since the crushed body has a crushed surface on the surface, the adhesive strength with the cement paste and the mortar is improved.
[0041]
Further, in this embodiment, as described in claim 3, since the additive 5 is made of a natural stone, the mixed natural stone is exposed on the surface of the artificial aggregate 3 to form the artificial aggregate 3 and the cement paste. And the strength of concrete can be improved.
[0042]
Further, in this embodiment, as described in claim 4, the additive 5 is a metal, and by adding and mixing the metal, a function which is not present in the related art can be artificially added due to the properties of the mixed metal. It can be applied to the aggregate 3. For example, the density of the artificial aggregate 3 can be freely set by mixing iron. For example, by producing an artificial aggregate having substantially the same density as that of the mortar, it is possible to produce concrete in which material separation hardly occurs. Moreover, the artificial aggregate 3 having a large density can be manufactured, and heavy concrete having a large unit volume mass can be manufactured using the artificial aggregate 3. Alternatively, an artificial aggregate 3 having a large thermal conductivity is manufactured by mixing copper, and concrete having a higher thermal conductivity than conventional concrete is manufactured by using the artificial aggregate 3 as a material for concrete. Can be. Alternatively, by mixing lead, an artificial aggregate 3 having a high density, which is an artificial aggregate 3, can be manufactured. If heavy concrete is manufactured using this heavy aggregate, it can be used as radiation shielding concrete. .
[0043]
Moreover, in this embodiment, since the concrete is a mixture of the artificial aggregates 3 according to claims 1 to 4 according to the fifth aspect, the additive 5 used for the artificial aggregates 3 is selected. Concrete with desired functions can be manufactured.
[0044]
Further, as an effect on the embodiment, since the styrofoam 1 which is a thermoplastic resin is a waste material, the waste material can be reused for concrete aggregate. Further, this is a method in which the styrofoam 1 which is a thermoplastic resin is hot-melted, the additive 5 is mixed, and the molten mixture is solidified and granulated to form an aggregate, and the molten mixture is solidified to form a solid material. 2 is formed, and the solid material 2 is crushed to form granules. Therefore, it is possible to manufacture the artificial aggregate 3 which can be supplied stably and which can add functionality.
[0045]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. A lightweight aggregate 3A, which is a granular material, is formed from this. For example, a molten mixture of the hot-melt thermoplastic resin and the additive 5 is formed into a rod to form a rod-shaped intermediate body 4, and the rod-shaped intermediate body 4 is cut into a plurality of pieces in the length direction (S7) to obtain granules. The lightweight aggregate 3A is formed. That is, the lightweight aggregate 3A is a granular material. Although FIG. 2 shows an example in which the molten resin is cut after being solidified, the rod-shaped intermediate 4 may be cut in a soft state after the molding of the rod-shaped intermediate 4.
[0046]
As described above, in the present embodiment, the molten mixture obtained by mixing the additive 5 with the hot-melt thermoplastic resin is the artificial aggregate 3 </ b> A which is solidified and granulated, according to claim 1. The artificial aggregate 3A made of resin granules has a dense structure, and therefore has a small number of voids, a small water absorption rate, and a sufficient strength. It can be added to 3A, and according to the third and fourth aspects, functions and effects similar to those of the first embodiment can be achieved.
[0047]
According to the fifth aspect, since the concrete is a mixture of the artificial aggregate 3A, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0048]
Further, as an effect on the embodiment, since the thermoplastic resin is a waste material, the waste material can be reused for the aggregate 3A of the concrete, and the styrofoam 1 which is the thermoplastic resin is melted by heat and the additive 5 Is mixed, and the molten mixture is solidified and granulated to form the aggregate 3A. Therefore, it is possible to manufacture the artificial aggregate 3A that can be supplied stably and has added functionality.
[0049]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, in which the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. When the molten mixture of the molten material and the additive 5 is formed, the molten mixture having a predetermined cross section is cut in a soft state to be formed into granules, and is cooled and solidified by air cooling, water cooling, or the like to form the lightweight aggregate 3B as granules. Is done. As described above, in this example, the molten mixture is formed into a predetermined cross section, and is cut and formed into a granular shape (S8). This is a method of forming into a predetermined cross section and cutting.
[0050]
As described above, in the present embodiment, according to the first to third aspects, the molten mixture obtained by mixing the additive 5 with the hot-melt thermoplastic resin is composed of the solidified artificial aggregate 3B, which is a granular material. Since it is a concrete in which the artificial aggregate 3B is mixed, the same operation and effect as those of the above embodiments can be obtained.
[0051]
Further, as an effect on the embodiment, since the thermoplastic resin is a waste material, the waste material can be reused for the aggregate 3B of the concrete, and the styrofoam 1 as the thermoplastic resin is thermally melted and the additive material 5B is used. Is mixed, and the molten mixture is solidified and granulated to form the aggregate 3B. Therefore, it is possible to manufacture the artificial aggregate 3B which can be supplied stably and which can add functionality.
[0052]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the thermoplastic resin is not limited to that of the embodiment, and various resins can be used as long as they are thermoplastic. Further, the additive is not limited to that of the embodiment, and various additives can be used.
[0053]
【The invention's effect】
The artificial aggregate according to claim 1 is made of a granular material obtained by solidifying a molten mixture obtained by mixing an additive with a hot-melt thermoplastic resin, and is capable of being supplied stably and having added functionality. Aggregate can be provided.
[0054]
The artificial aggregate of claim 2 is made of a crushed solid obtained by solidifying a hot-melt expandable synthetic resin, and provides an artificial aggregate that can be stably supplied and can add functionality. can do.
[0055]
In the artificial aggregate according to the third aspect, the additive is made of natural stone, so that it is possible to provide an artificial aggregate capable of being supplied stably and having added functionality.
[0056]
In the artificial aggregate according to the fourth aspect, the additive is a metal, and it is possible to provide an artificial aggregate capable of being supplied stably and having added functionality.
[0057]
The concrete of claim 5 is a mixture of the artificial aggregates of claims 1 to 4, and can provide a concrete which can be supplied stably and which can add functionality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Styrofoam (thermoplastic resin)
2 Solid 3 Aggregate (artificial aggregate / granular material)
3A aggregate (artificial aggregate, granular material)
3B aggregate (artificial aggregate and granular material)

Claims

An artificial aggregate, characterized in that a molten mixture obtained by mixing an additive with a hot-melt thermoplastic resin is formed of solidified granular material.

An artificial aggregate characterized in that a molten mixture obtained by mixing an additive with a hot-melt thermoplastic resin is a solid crushed solid.

The artificial aggregate according to claim 1, wherein the additive is made of natural stone.

The artificial aggregate according to claim 1, wherein the additive is a metal.

A concrete comprising the artificial aggregate according to any one of claims 1 to 4 mixed therein.