JP3141334B2 - 高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法 - Google Patents

高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法

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JP3141334B2 JP04055473A JP5547392A JP3141334B2 JP 3141334 B2 JP3141334 B2 JP 3141334B2 JP 04055473 A JP04055473 A JP 04055473A JP 5547392 A JP5547392 A JP 5547392A JP 3141334 B2 JP3141334 B2 JP 3141334B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度コンクリート用
の人工の超軽量骨材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年コンクリート業界においては、超高
性能AE減水剤の発達と、建築物の高層化に伴い、超高
強度コンクリートの開発が盛んになっている。中には1
000kg/cm2を越える強度のものも実用化されよ
うとしている。
【0003】1988年度から始まった建設省総合技術
開発プロジェクト「鉄筋コンクリート造建築物の超軽
量、超高層化技術の開発」では、設計基準強度1200
kgf/cm2までを開発目標として研究開発が進めら
れている。
【0004】ところで、高性能減水剤、シリカフューム
等の混和剤をセメントに混和することによって高強度化
をはかる技術は最近目を見はるものがある。しかるに骨
材の分野においては高強度用の骨材として、セラミック
分野の製品の応用がみられるが、それは重量が大で、軽
量化の要求に対しては十分に応えることができず、軽量
骨材としては未だに従来の頁岩系の軽量骨材が使われて
いる。そのため、優れた減水剤やシリカフュームを使用
する調合を行っても、強度は700kg/cm2の域を
出ないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のような現状にお
いて、本発明者の一人はさきに特公昭62−12186
号公報に記載されている超軽量骨材を開発したが、本発
明ではこれをさらに改良し超高強度コンクリートに対し
て強度の低下なしに軽量化を行うための軽量骨材を提供
せんとするものである。しかも内部欠陥のない均質な軽
量骨材を安定的に量産し得るようにするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)抗火
石、シラス、流紋岩の如き火山ガラス鉱物並びに発泡剤
に水を加えて湿式微粉砕し、水分を18〜25重量%に
調節し、造粒機を用いてチクソトロピー現象を起こさせ
ながら緻密な組織に造粒して焼成することを特徴とする
高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法、(2)抗火
石、シラス、流紋岩の如き火山ガラス鉱物並びに発泡剤
に水を加えて湿式微粉砕し、そのスラリーをフィルター
プレスにより脱水し、生成したケーキを緻密な組織に乾
燥、破砕、造粒して焼成することを特徴とする高強度コ
ンクリート用軽量骨材の製造方法、(3)抗火石、シラ
ス、流紋岩の如き火山ガラス鉱物並びに発泡剤に水を加
えて湿式微粉砕し、そのスラリーをフィルタープレスで
脱水し、生成したケーキを緻密な組織に乾燥、破砕、造
粒し、緻密な組織のこわれたものは水分18〜25重量
%に再調整して、造粒機を用いてチクソトロピー現象を
起こさせながら緻密な組織に造粒し、いずれの造粒物も
焼成することを特徴とする高強度コンクリート用軽量骨
材の製造方法である。上記チクソトロピー現象を起こさ
せるのに特に好ましい水分量は20〜22重量%であ
る。
【0007】本発明は基本的には平均粒径10μm以下
に微粉砕した原料粉末を緻密な組織に造粒して焼成する
ことにより高強度のコンクリート用軽量骨材を得る方法
である。そのためには、原料を湿式微粉砕し、水分を調
節してチクソトロピー現象を起させながら緻密な組織に
造粒して焼成するか、あるいはフィルタープレスで脱水
して得られたケーキを緻密な組織のまま粉砕して造粒し
焼成する方法である。チクソトロピー現象を起こさせる
ことについて述べると、パン型の回転造粒機等の粉末積
層タイプで造粒する方法においては、粒子の締め固めが
不十分となり易く、その場合、内部に層状の空気層を生
じたり、再付着団粒との間に空隙が発生し易い。これら
は焼成時の発泡の際拡大されて内部欠陥としての異常な
空隙となる。そこで本発明では造粒に当って含水率を2
0〜22重量%に調整し、造粒時にチクソトロピー現象
を生じさせて、粒子内部を流動化状態にして密度を均一
にし、さらには抱き込み気泡を球形にし、異常な空隙等
の内部欠陥を防止する。すなわち、原料粉体を予め水分
量20〜22重量%に調湿し、パン型回転造粒機により
転動積層造粒させ、所定の大きさになったら次工程のド
ラム型造粒機によってさらに、締め固めるとともにチク
ソトロピー現象が起こるまで滞留させて粒子内部の欠陥
を除去する。ドラム型造粒機に投入する際には、再造粒
および団粒化を防ぐために同配合の乾燥粉末又は焼成時
の融着を防止するための耐火度の高い粉末をコーチング
材として同時に投入する。造粒後は乾燥亀裂が入らない
ようにゆっくり乾燥し、ロータリーキルンにて焼成す
る。乾燥工程をスムーズに行わせるため水分量は少ない
方が良いが、少な過ぎると内部の液状化が起きず抱き込
まれた気孔が球形にならない。一方、水分量が多過ぎる
と乾燥工程に負担がかかるばかりでなく、液状化が激し
くなり隣接した粒同士が団粒を起す。極端な場合には粒
形を保てずに扁平状になる。したがって、多くの試験の
結果、水分量は18〜25重量%、さらに好ましくは2
0〜22重量%の範囲が良いことが判明した。
【0008】粒子内の内部欠陥が解消することには、下
記の点が考えられる。
【0009】(1)パン型回転造粒機によって造粒する
初期の段階では、積層された原料粉末に密度差および水
分量の不均一があると、粒子内部に縞模様の不均一部分
が発生する。これをドラム型造粒機にかけて締め固める
と、縞模様が次第に層状の気孔となる。さらに時間をか
けて粒子内にチクソトロピー現象を起させると、層状の
気孔は球形の気孔となり、外周に近い大きな気泡は外部
に浮き上るようにして排出され、内部欠陥のない均質な
粒塊が得られる。
【0010】(2)パン型回転造粒機において、小粒子
が集って団塊となる場合には、締め固めの団塊で3つの
粒子に囲まれた部分に3角形の空隙が残る。さらに時間
をかけてチクソトロピー現象により液状化することによ
り、前記空隙は最小化しようとして真球となる。
【0011】(3)粒子内における不均一密度の発生は
一見内部気泡のように目で見えないが、乾燥収縮時にお
いて不均一な収縮を生じ、内部亀裂を発生し、焼成時に
亀裂空隙となってあらわれ、骨材の強度低下を起こす。
本発明においては、チクソトロピー現象によって粒子内
部の密度は均一になり乾燥、収縮も均一になる。
【0012】又、湿式粉砕とフィルタープレスによる造
粒方法については下記のとおりである。
【0013】粉砕工程において湿式でおこなうことは原
料として微粉砕化が促進されるばかりでなく均一な混合
がなされ製品としては最良のものとなるが乾燥工程にお
いて生産性があがらない欠点がある。とくに脱水のため
にフィルタープレスを用いる省力化の面で不利であっ
た。しかるに本発明はその欠点を利用してさらに最良の
製品、即ち欠陥のない骨材のための造粒を行う物であ
る。
【0014】フィルタープレスで脱水することは濾布と
濾布のあいだに濾液を高圧で注入し余分の水を濾過する
ことであるが、注入された濾液はケーキ状の固形物とし
て緻密に充填される。高圧であればあるほど密度は高ま
る。そして液体からの脱水のためケーキ内に空気の気泡
は残らない。圧力が7kg/cm2であると密度が1.
8程度まであがり、焼成時において微細で均一な独立気
泡の組織を生じる。さらに高圧ポンプを使用すればより
密度も高まり気泡組織も緻密となる。
【0015】フィルタープレスによる脱水機構は内部欠
陥のない完璧な造粒工程である。ケーキをバンドドライ
ヤー等で乾燥しロールブレーカー等で粉砕し分級後、粒
度をそろえて焼成する。造粒工程と脱水工程が同時にお
こなえ経済的である。
【0016】さらに粉砕工程による角ばった形状による
セメントとの付着度が増大する。湿式粉砕のほうがより
微粉化に適するが乾燥工程が欠点であったがフィルター
プレス工程は湿式でなければありえない工程でありそれ
を有利に利用した。
【0017】乾式粉砕においては「3ミクロンの壁」と
いわれる粉砕の限界があり3ミクロン以下の粉砕は湿式
粉砕が有力である。本発明の骨材は微粉化が進むほど吸
水性にすぐれ、また強度がます。そのようなとき湿式粉
砕は乾燥工程に経済的に問題があったが、この方法によ
れば性能としては最高のものが得られることがわかっ
た。フィルタープレスを徹底的に自動化することも今日
ではさかんに行われてきている。ボールミルまたはビー
ズミル等に湿式粉砕された原料は混合に均一性がある。
【0018】
【実施例】抗火石の原石砂95部、ベントナイト5部、
SiC0.2部および水45部を4tボールミルに入
れ、5日間120時間粉砕混合し、平均粒度を約6μm
とした。この泥しようをフィルタープレスによって脱水
し、30×550×550ミリの大きさで水分22〜2
5重量%のケーキを得る。これを水分が20〜22%に
なるように自然乾燥させる。そして、ボックスフィーダ
ーにて定量供給しながらバグミルにて解砕すると共に水
分調整を行う。ケーキは嵩があるため、表面と内部又は
場所により含水状態が異なるため、乾燥しすぎた場合
は、不足水分を供給し、水分が多過ぎる場合は同質の乾
燥粉末を添加して水分の調節を行う。次に直径1200
ミリのパン型回転造粒機によって15〜5ミリの大きさ
に造粒する。その際粒子を長時間滞留させると、粒子は
チクソトロピー現象を起し流動化する。表面に水が浮き
上がってきて光沢がでたら、粒子同士の再付着が起きな
いように、パン型回転造粒機の回転と傾きを調整し、排
出された粒子の上に同配合の乾燥粉末を散布する。次い
で、粒子を円筒状のドラム型造粒機(直径1000ミ
リ、長さ6メートル)によりさらに締め固めをすると、
チクソトロピー現象により粒内の異常気孔や不均一な密
度は液状になると共に均質となる。これを直径1メート
ル、長さ10メートルの余熱ロータリーキルンによりゆ
っくり乾燥してさらに余熱し、直径1.8メートル、長
さ6メートルのロータリーキルンによって約1200℃
にて焼成し、球形の骨材を得た。
【0019】以上の製法にしたがって3回繰返して得ら
れた骨材の性能を表に示す。
【0020】実施例2 実施例1とフィルタープレスで脱水ケーキをつくるまで
は同じ。ケーキの比重は1.8と高密度であった。でき
たケーキをそのまま天干乾燥してロータリーキルン内に
て再造粒がおきない水分までにする。15%以下にすれ
ば充分であるが不均一乾燥になるので安全をみて5〜7
%にした。それを粉末があまり発生しないようにロール
ブレーカーにて軽く粉砕しふるいにて15〜5ミリと5
ミリ以下に分級する。それを実施例1と同じロータリー
キルンにて別々に焼成して粗骨材と細骨材をえた。これ
の破断面をみてみると内部欠陥のない均一な発泡をして
いた。このような完璧に近い造粒により本発泡粒の強度
は最大に発揮される。またこのタイプの骨材は転動造粒
による球状の骨材に比べセメントとの付着がよく強度発
現は一層助長された。以下にそのデータを表に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】以上の試験結果を図で示す。図1はコンク
リート強度とセメント水比の関係の試験結果を示すグラ
フで、従来の軽量骨材に比べはるかに高強度の範囲にあ
ることがわかる。図2はコンクリート強度とコンクリー
ト比重との関係の試験結果を示すグラフで本発明が軽量
コンクリートとしての新しい分野を形成することがわか
る。図3はコンクリート強度と粗骨材比重との関係の試
験結果を示すグラフで、本発明骨材が従来骨材に比べ比
強度がはるかに高く画期的なものであることがわかる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば高強度でしかも超軽量の
人工軽量骨材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンクリート強度と水セメント比との関係の試
験結果を示すグラフである。
【図2】コンクリート強度とコンクリート比重との関係
の試験結果を示すグラフである。
【図3】コンクリート強度と粗骨材比重との関係の試験
結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 正俊 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 篠崎 明夫 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−200739(JP,A) 特公 昭62−12186(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 14/16 C04B 14/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抗火石、シラス、流紋岩の如き火山ガラ
    ス鉱物並びに発泡剤に水を加えて湿式微粉砕し、水分を
    18〜25重量%に調節し、造粒機を用いてチクソトロ
    ピー現象を起こさせながら緻密な組織に造粒して焼成す
    ることを特徴とする高強度コンクリート用軽量骨材の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 抗火石、シラス、流紋岩の如き火山ガラ
    ス鉱物並びに発泡剤に水を加えて湿式微粉砕し、そのス
    ラリーをフィルタープレスにより脱水し、生成したケー
    キを緻密な組織に乾燥、破砕、造粒して焼成することを
    特徴とする高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法。
  3. 【請求項3】 抗火石、シラス、流紋岩の如き火山ガラ
    ス鉱物並びに発泡剤に水を加えて湿式微粉砕し、そのス
    ラリーをフィルタープレスで脱水し、生成したケーキを
    緻密な組織に乾燥、破砕、造粒し、緻密な組織のこわれ
    たものは水分18〜25重量%に再調整して、造粒機を
    用いてチクソトロピー現象を起こさせながら緻密な組織
    に造粒し、いずれの造粒物も焼成することを特徴とする
    高強度コンクリート用軽量骨材の製造方法。
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