JP3074241B2 - 道路用焼結人工骨材の製造方法 - Google Patents

道路用焼結人工骨材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、アスファルトやセメント、樹脂
等と混合して、道路舗装材料や建設材料等に使用される
コンクリート用の人工焼結骨材の製造方法に係り、特に
トンネル内、曲がり角、夜間用、滑り止め、バス路線、
景観材料等に使用される明色又は着色人工骨材、また、
建材用としては大理石、花崗岩等の人工石材用として好
適に使用され得る人工明色、着色骨材を製造する方法に
関するものである。また、整粒し、粒度の揃った骨材に
ついては、排水性舗装用の骨材として、有利に使用され
るものである。
【0002】
【背景技術】従来から、道路用若しくは建設用のコンク
リート用骨材には、一般に、天然に採取された比較的安
価な砕石が使用されて来ている。しかして、この天然砕
石としては、硬質砂岩、輝緑凝灰岩、安山岩等が使用さ
れているが、何れも、任意の着色のものが得られず、明
色、着色骨材としての使用は難しく、また採取量にも限
界がある。
【0003】そこで、これらの用途に関して、最近で
は、着色焼結人工骨材が使用され始めているが、これら
新骨材については、骨材形状、製品歩留り等、多くの問
題が内在しているのである。
【0004】因みに、現状の焼結人工骨材の製造方法と
しては、第1図に示す如く、原料粘土、陶石、長石等を
粉砕配合し、これに着色剤を混合したスラリーを、フィ
ルタープレスで脱水した後、押出し成形によって、レン
ガ状成形品を作製し、乾燥させるか、またはスプレード
ライヤーで乾燥した球状粘土を、加圧成形により、タイ
ル状成形品に作製した後、トンネルキルンにより焼成し
て、焼結レンガ状成形品若しくはタイル状成形品を作
り、次いで天然砕石と同じような粉砕工程を通して、整
粒する方式を取っている。
【0005】しかしながら、この方式によると、焼成後
の硬度の高い緻密な構造を有する焼結製品を粉砕しなけ
ればならないために、天然石の粉砕による砕石と同様
な、若しくはそれ以上の問題を持つことになったのであ
る。
【0006】而して、その主たる問題は、砕石形状と歩
留りに関するものであり、砕石形状については、緻密な
焼結製品を粉砕するために、へき開値に近い構造を取る
ところから、砕石の理想形状と言われる、稜角に富んだ
立方体に近い形状に砕かれるものが少なく、薄い又は細
長い骨材を多く含むことになり、このために、コンクリ
ート混合物での骨材間隙率が増加して、アスファルト等
の添加量が増加し、これによりコンクリートの安定度が
低下して、轍掘れ等の主要因となっているのである。ま
た、骨材が薄いために、破砕試験すりへり量も増加し、
アスファルト混合物の性能面で望ましくない問題を惹起
する。また、へき開面状の破砕面は平滑であるために、
アスファルト、セメント等との親和性も悪く、この面で
も問題となるのである。
【0007】また、焼成後に粉砕する場合には、レンガ
状又はタイル状の成形品を3段から4段の工程に従って
粉砕するために、3mm以下の微小粒子等、大量の不要製
品が発生し、これが歩留りを低下させる原因ともなって
いるのである。そして、これによって、元々高価な人工
骨材のコストを押し上げる結果ともなっているのであ
る。
【0008】
【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、在来の人工骨材にない、骨材の粒形状が良く、歩留
りの高い有利な製造方法を提供することにある。
【0009】
【解決手段】そして、本発明者らは、かかる課題を解決
すべく、鋭意研究の結果、在来の製法とは全く異なる製
法、即ち、原料の成形若しくはそのような成形物の粗い
粉砕の後に、乾燥又は半乾燥の状態で粉砕、整粒し、そ
の後ロータリーキルン等の回転炉を使用して、転動させ
ながら、焼成せしめる手法を採用することにより、骨材
として充分な機能をもたらしめると共に、骨材形態を稜
角の多少角の取れた多稜構造の、理想的な形態を得ると
共に、工程歩留りを極端に向上せしめ得る事実を見出
し、本発明を完成するに至ったのである。
【0010】従って、本発明の要旨とするところは、原
料鉱物若しくは粘土を湿式粉砕した後、脱水し、その得
られたケーキを、そのまま、または成形した後に乾燥せ
しめ、次いで、乾燥若しくは半乾燥の状態で粉砕して、
焼成後に目的とする粒度若しくは粒度分布のものを与え
得るように整粒する第一の工程と、かかる整粒した粒子
をロータリーキルンの如き回転型キルンに投入し、該回
転キルンにて転動、焼成する第二の工程とを、含むこと
を特徴とする道路用焼結人工骨材の製造方法にある。
【0011】なお、このような本発明に従う道路用焼結
人工骨材の製造方法における望ましい態様によれば、前
記第一の工程において、整粒操作の後、目的とする粒度
若しくは粒度分布の焼成粒子を与え得ない粒子は、原料
として回収され、再び使用されることとなるのである。
【0012】また、かかる本発明手法の望ましい態様の
他の一つによれば、前記第一の工程の経過後、回転型キ
ルンへの投入前の整粒した粒子の水分率は、12%以下
とされている。
【0013】
【具体的構成】ところで、このような本発明に従う人工
骨材の製造方法について、その一例を示す第2図を参照
しつつ、より詳細に述べるならば、先ず、原料として
は、アルミナ、ムライト、スピネル等を形成するアルミ
ナ、珪砂、マグネシア等の粉砕配合物でも良いが、一般
には、カオリン単味又は陶石、長石、カオリン、粘土等
の粉砕配合物である陶磁器用粘土、タイル用粘土等が有
利に使用され、中でも、明度の高いものを得るには、酸
化鉄、酸化チタンの含有量の少ない素材が使用されるこ
ととなる。
【0014】そして、このような原料を湿式にて粉砕配
合し、要すれば着色剤を配合して、スラリーを作製した
後、フィルタープレスで脱水し、更にこの得られたケー
キを押出し成形機で成形するか、或いは該ケーキを粗く
粉砕した後に、コンベアベルト乾燥機等で乾燥若しくは
半乾燥せしめ、次いでそれを、焼成後に所要粒度又は粒
度分布になるように、粉砕整粒するのである。このと
き、3mm以下の細粒は、原料にフィードバックさせる。
このフィードバックさせる量は、一般に3〜8%、平均
5%程度であり、量的に余り多くはない。
【0015】以上の整粒工程までを、第一の工程とす
る。この工程は、原料粉砕粉末に対して或る程度の水分
を加えて、成形が行なわれる乾式の加圧成形プロセスを
使用しても可能である。
【0016】次いで、第二の工程に入り、上記で整粒さ
れた粒子を、その焼成温度において焼成せしめるのであ
るが、ここで重要なことは、粒子の水分率の管理であっ
て、この水分率としては、一般に、12%以下が望まし
く、更に望ましいのは8%以下である。要するに、上記
第一の工程で得られた整粒した粒子を転動式のロータリ
ーキルン等の回転型キルンにて焼成するのであるが、こ
の時、上記の水分率より低い水分率の乾燥状態では、多
稜面の稜角のエッヂのシャープさを有利に確保すること
が出来るのであり、そして水分率の上昇に従って丸いエ
ッヂとなる。尤も、エッヂが丸くなるに従って、実績率
が漸次上がり、アスファルトの使用量が減少する利点が
生じるが、多稜形態が漸次消失するようになる。よっ
て、整粒粒子中の水分率は、骨材の使用用途に従って管
理することが必要となるのである。
【0017】かかる本発明手法に従って得られる骨材に
あっては、従来法にて得られる骨材に比較して、稜角に
富んだ立方体に近い構造となるのであり、従来骨材のよ
うな細長な、偏平骨材が減少し、表面が凸凹の粗面を呈
し、全般に骨材形状が良くなる。これによって、実績率
が増加し、骨材間隙率が低下するために、アスファルト
量の減少が可能となるのである。
【0018】以上を総合すると、本発明手法にて得られ
る骨材を用いると、アスファルト混合物の安定性が増加
し、一方流動性が減少し、轍掘れの低下による交通轍の
防止保全手数の減少等、その効果には著しいものがある
のである。また、すりへり減量も低くなるために、摩耗
も減少し、更に表面が粗面のために、アスファルトの剥
離性の問題も改善され、石はね等の事故も減少され得る
ことも考えられるのである。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明の技術
を更に具体的に明らかにするが、本発明は、以下の実施
例又は更に上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々な
る変更、修正、改良等が加えられ得るものであること
が、理解されるべきである。
【0020】先ず、原料としては、単純化のために、市
販のカオリン鉱物を用いた。なお、その化学組成を下記
表1に示す。この化学組成は、蛍光X線分析によって測
定して得られたものである。
【0021】
【表1】 * 単位 : 重量%
【0022】そして、このカオリン鉱物を粗粉砕の後、
ボールミル中に投入し、更に水を加えて、平均粒子径が
300μm以下となるまで、湿式法により粉砕を行な
い、泥漿を得た。次いで、この泥漿中に着色剤を混合
し、更に攪拌して、得られた泥漿をフィルタープレスに
て脱水した後、オーガーマシンを用いて成形した。
【0023】その後、このようにして得られた成形品を
乾燥した後、ジョークラッシャを用いて解砕して、篩別
し、粒径が20〜13mm、13〜5mm、5〜2.5mm
の、所謂5、6、7号砕石に相当する粒子に整粒した。
また、2.5mm径以下の篩下は、原料にフィードバック
したが、この量は、全体量の3.5%と、少なかった。
【0024】さらに、この得られた整粒粒子を、直径1
8m、長さ60mのロータリーキルンに投入し、160
0℃の温度で転動焼成した。なお、かかる整粒粒子の焼
成前の水分率は4.0%であった。この焼成の後、篩別
整粒したが、この際の2.5mm以下の細粉は2.6%で
あり、非常に高歩留りであった。
【0025】一方、比較例として、上記の実施例と同じ
く、オーガーマシンで成形した後、この成形品を乾燥
し、その後トンネルキルンにて1600℃の温度で焼成
し、焼結成形品を得た。次いで、それを、一次破砕:ジ
ョークラッシャ→二次破砕:コーンクラッシャ→三次破
砕:インパクトブレーヤーからなる、三段の破砕工程を
通すことにより、最終製品を得たが、破砕工程が多く且
つ成形品の緻密度が高いために、破砕時の2.5mm以下
の細粉発生が多く、12.5%にも達し、歩留りを非常
に悪くした。
【0026】また、骨材粒子形状を光学顕微鏡にて調べ
たところ、本発明に係る実施例の整粒粒子から得られた
骨材は、多稜型で、立方体に近く、一方比較例のもの
は、偏平、細長型の骨材が多いことを認めた。
【0027】さらに、上記で得られた2種の人工骨材に
ついて、その13〜5mmの粒度のものを対象として、性
状比較を行ない、その結果を、下記表2に示した。
【0028】
【表2】 *見掛比重 : JIS A1110に準拠して行なった。 *吸 水 率 : JIS A1110に準拠して行なった。 *安 定 性 : 「アスファルト舗装要綱 付録4−8」に準拠して行な った。 *すりへり減量 : JIS A1121に準拠して行なった。 *細長偏平量 : 長短軸比3:1以上の細長偏平粒子の含有量% *実 績 率 : JIS A1104に準拠して行なった。
【0029】本発明に従う実施例の骨材が、細長、偏平
の骨材量は0%であるのに対して、比較例の骨材では、
4.8%となり、日本道路公団の基準値:25%以下と
いうのに対して、その規格内ではあるが、比較的高い結
果となった。
【0030】また、偏平骨材が少ないものは、実績率も
高く、コンクリート使用量、単位水量、アスファルト量
が減少せしめられ得、従って、高強度低流動性となり、
摩耗、轍掘れ等も減少するのである。更に、本実施例の
骨材では、アスファルトの安定性やすりへり減量も良好
となり、骨材性能が大幅に向上せしめられている。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
従う道路用焼結人工骨材の製造方法によれば、稜角に富
んだ立方体に近い構造の粒子が多く、細長な、偏平な粒
子量を減少せしめた、表面が凹凸の粗面を呈する骨材が
効果的に製造され得、以てアスファルト混合物の安定性
を増加し、轍掘れの低下、更にはすりへり減量の低下、
摩耗の減少を図り、また、表面が粗面のために、アスフ
ァルトの剥離性の問題等も有利に改善され得ることとな
ったのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の人工骨材の製造工程の一例を示すフロー
チャートである。
【図2】本発明に従う人工骨材の製造工程の一例を示す
フローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 豊彦 愛知県瀬戸市塩草町11番地の4 内外セ ラミックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−78135(JP,A) 特開 昭49−59120(JP,A) 特開 昭58−156566(JP,A) 特開 昭59−13660(JP,A) 特開 昭62−288145(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 14/00 - 20/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料鉱物若しくは粘土を湿式粉砕した
    後、脱水し、その得られたケーキを、そのまま、または
    成形した後に乾燥せしめ、次いで、乾燥若しくは半乾燥
    の状態で粉砕して、焼成後に目的とする粒度若しくは粒
    度分布のものを与え得るように整粒する第一の工程と、 かかる整粒した粒子を、その水分率が12%以下とされ
    た状態において、ロータリーキルンの如き回転型キルン
    に投入し、該回転キルンにて転動、焼成する第二の工
    程とを、 含むことを特徴とする道路用焼結人工骨材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第一の工程において、整粒操作の
    後、目的とする粒度若しくは粒度分布の焼成粒子を与え
    得ない粒子を、原料として回収することを特徴とする請
    求項1に記載の道路用焼結人工骨材の製造方法。
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