JP2005213060A

JP2005213060A - 人工軽量骨材の製造方法

Info

Publication number: JP2005213060A
Application number: JP2004018696A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Fujiki; 英一藤木
Original assignee: NIPPON MESARAITO KOGYO KK
Current assignee: NIPPON MESARAITO KOGYO KK
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【要約】
【課題】クリンカの形成を抑制して製品の歩留りを向上させる。
【解決手段】膨張性頁岩の粉砕物を主体とする原料を混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法において、造粒後の造粒物の表面に膨張性頁岩の軟化点よりも融点の高い物質の粉末をまぶしてから焼成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品歩留りを向上させた人工軽量骨材の製造方法に関する。

近年、軽量コンクリート用の骨材として、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料を混合して混練し、造粒、焼成したものが使用されている。特許文献１には、「従来の技術」として、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料の１種である膨張性頁岩を粉砕、篩分けして得られた所定粒径のものを含有する原料を造粒し、焼成して発泡させた後、再度篩分けを行う人工軽量骨材の製造方法が記載されている。この、従来の技術による人工軽量骨材の製造工程を図２、図３により説明する。

図２の工程図に示すように、原石である膨張性頁岩は先ず粗粉砕し、篩分けによって粗精石、中精石、細精石に分類する。つぎに、得られた粗精石、中精石、細精石をそれぞれ焼成して発泡させ、篩分けを行うことによって、粗骨材、中骨材、細骨材が製造される。

このような人工軽量骨材はJIS A 5002に規定される構造用軽量コンクリート骨材に相当し、粗骨材、中骨材は砕石、砂利に代わるものとして、細骨材は天然砂に代わるものとして、例えば高層ビルの躯体コンクリート部分に使用してビルの重量を軽減することができる。

しかし、原石である膨張性頁岩は粘土質の水成岩のため壊れやすく、粉砕工程で粒度の細かいものが多く発生し、図２に示す粗粉砕、篩分け段階において中精石と細精石の合計は40〜50％に達している。一方、人工軽量骨材の使用実績は粗骨材が主体で、全使用量の90％以上を占める。そこで、図３の工程図に示すように、中精石をさらに粉砕したものと細精石とを原料とし、必要に応じてベントナイト等の結合材を加えて混練し、ペレタイザ等で造粒し、ロータリーキルンで焼成し、篩分けしてより粒度の大きい粗骨材を製造することによって、余剰の中精石、細精石の有効活用が図られている。なお特許文献１には、ベントナイトよりも安価な植物繊維などを解繊した解繊繊維が結合材として有効であることも記載されている。
特開2002-167288号公報（第２−３頁、図６、７）

膨張性頁岩の焼成、発泡は、頁岩が内部に多量の結晶水を含み、加熱によってこれが分解して水蒸気に変わること、また加熱によって頁岩の表面が軟化し、ガラス状の膜が形成され、水蒸気ガスがこの膜に包まれてゴム風船のように膨らむことを利用している。膨張性頁岩の軟化点およそ1000℃に対して焼成時の雰囲気温度はおよそ1100℃、このときの頁岩粒の表面温度は1000℃、内部はこれよりやや低温である。

ところで、ガラス状の膜は融合して接着しやすいので、造粒後のグリーンペレットが焼成中に互いに溶着し、溶塊（クリンカ）を形成するという問題点がある。クリンカは骨材として使用できないから、最終段階の篩分けにおいて除去され、当然その分だけ製品の歩留りが低下する。

本発明は、焼成中のクリンカの形成を抑制し、歩留りのよい人工軽量骨材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料を混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法において、造粒後の造粒物の表面に前記珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質の粉末をまぶしてから焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法、あるいは
珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、下水道汚泥等の融点の低い物質とを混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法において、造粒後の造粒物の表面に前記珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質の粉末をまぶしてから焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法であって、
望ましくは前記の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料が、膨張性頁岩の粉砕物を主体とするものである前記の人工軽量骨材の製造方法であり、また
前記の珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質が高炉スラグ、コンクリート廃材、あるいは石炭灰である前記の人工軽量骨材の製造方法である。

本発明によれば、クリンカの発生が減少して人工軽量骨材の製品の歩留りが向上し、製造コストが低減されるという、優れた効果を奏する。

以下、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料として頁岩の例で説明するが、これを主体とし、同様の成分を有する焼却灰、石炭灰、下水道汚泥、土木汚泥など（これらを総称して「下水道汚泥等」という）の比較的融点の低い物質を適宜加えることもある。

本発明は、頁岩の軟化点よりも融点の高い物質の粉末を焼成前のグリーンペレットの表面にまぶすことで焼成中の溶着を防止し、製品の歩留りを向上させることを特徴とする。工程を図示すれば図１のようになる。焼成前の造粒物に粉末をまぶす「粉末まぶし」工程を除き、前後の工程は基本的に図３に示されたような従来のものと同様である。

グリーンペレットの表面にまんべんなく粉末をまぶして、焼成中の溶着を防止するのであるから、粉末としては先ず頁岩の軟化点よりも融点が高いこと、そして供給が安定していること、価格が高価でないこと、骨材としてコンクリートに混入して無害であることなどが条件となる。石炭灰（フライアッシュ）、石粉、高炉スラグ、石灰粉末、セメント、ベントナイト、コンクリート構造物を解体した際に発生するコンクリート廃材の粉末（再生コンクリート粉）などでテストしたところ、石粉、高炉スラグ、セメント、再生コンクリート粉、ベントナイトについてクリンカ発生防止効果が認められた。しかしセメントについては焼成後の骨材物性（ｐＨ）が高いという問題点がある。また珪砂の微粉などの石粉やベントナイトは効果はあるが有価物であり、コスト面で問題がある。高炉スラグは融点が1600℃、再生コンクリート粉は融点が約1400℃であり、これらは融着防止効果、供給面、価格を含め、本発明に使用する粉末として申し分ない。また石炭の種類によって融点の高い石炭灰が得られる場合があり、この石炭灰にもクリンカ発生防止効果が認められる。
まぶす方法としては、グリーンペレットを成型後、焼成前の篩の上でふりかければよい。グリーンペレットに重量の１〜３％を目安にふりかける。付着しないで落下した分は再使用できる。

人工軽量骨材の粒比重は、規格によって、1.29±0.05、すなわち1.24 〜1.34の範囲と規定されている。いま、ロータリーキルンにグリーンペレットを毎時40トン装入するものとし、ロータリーキルンにおける収率を60％とすれば、生産量は毎時24トンである。これを体積に換算し、製品の歩留りＲを
Ｒ＝Ｍ／Ｃ
ただしＭ：製品の（かさ）体積（ｍ^３）、Ｃ：装入湿重量（ｔ）
で定義すれば、骨材の実積率を0.63の一定値として、比重1.24のとき、
Ｍ＝ 24 ／（1.24 × 0.63）＝ 30.73 ｍ^３
であり、一方、比重1.34であれば、
Ｍ＝ 24 ／（1.34 × 0.63）＝ 28.44 ｍ^３
30.73／28.44 ＝ 1.08
であるから、比重の軽いものを狙った操業、例えばクリンカの発生を恐れずに雰囲気温度を高めに設定する操業をすれば、少なくとも数％、製品歩留りが向上することになる。

本発明では、第１にクリンカが減少してその分だけ製品が増加すること、第２に比重の軽いものを狙った操業が可能となること、これらを合わせて、10〜20％製品歩留りの向上が可能となる。

連続操業中の人工軽量骨材の製造設備において、従来どおりの粉末まぶしを行わない操業の間に、３％を目安に高炉スラグ粉をまぶす試験操業を行い、生産量を比較した。約２週間の間隔を設けて試験操業を２回行った結果を表１に示す。１回目が比較例１および実施例１、２回目が比較例２および実施例２である。各実施例における製品の絶乾密度は1.27ないし1.23と軽めであり、それぞれ直前の操業と比較して実施例１では約20％、実施例２では約10％の歩留り向上が認められた。

本発明の人工軽量骨材の製造工程を示す工程図である。従来の技術における人工軽量骨材の製造工程を示す工程図である。同じく従来の技術における人工軽量骨材の製造工程を示す工程図である。

Claims

珪酸―アルミナ系物質を含有する原料を混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法において、造粒後の造粒物の表面に前記珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質の粉末をまぶしてから焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、下水道汚泥等の融点の低い物質とを混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法において、造粒後の造粒物の表面に前記珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質の粉末をまぶしてから焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
前記の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料が、膨張性頁岩の粉砕物を主体とするものである請求項１または２に記載の人工軽量骨材の製造方法。
前記の珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質が高炉スラグである請求項１ないし３のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。
前記の珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質がコンクリート廃材である請求項１ないし３のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。
前記の珪酸―アルミナ系物質の軟化点よりも融点の高い物質が石炭灰である請求項１ないし３のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。