JP3188200B2 - 人工軽量骨材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＪＩＳ Ａ ５００２
（構造用軽量コンクリート骨材）に適合する人工軽量骨
材の製造方法に関する。
（構造用軽量コンクリート骨材）に適合する人工軽量骨
材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】工業生産されている人工軽量骨材の主原
料は、膨張頁岩又は石炭火力発電所から排出される石炭
灰に限られている。いずれも焼成による製造で、内部発
泡による軽量化を利用し、表面の溶融直前に焼成を停止
しているが、適正な焼成温度の範囲が２０℃〜４０℃と
狭いため、焼成時に骨材同士の融着が発生し易く、製品
としての歩留まり低下の原因となっていた。
料は、膨張頁岩又は石炭火力発電所から排出される石炭
灰に限られている。いずれも焼成による製造で、内部発
泡による軽量化を利用し、表面の溶融直前に焼成を停止
しているが、適正な焼成温度の範囲が２０℃〜４０℃と
狭いため、焼成時に骨材同士の融着が発生し易く、製品
としての歩留まり低下の原因となっていた。
【０００３】コンクリートスラッジは、生コンクリート
工場のプラントミキサ及び運搬車の洗浄により、及び、
戻りコンクリートから発生し、生コンクリート生産量の
１．７％（ウエットベース）に相当する量となってい
る。我国の生コンクリートの生産量は、年間１億５千万
ｍ3〜２億ｍ3となっており、コンクリートスラッジの発
生量は２５０万ｍ3〜３４０万ｍ3（ウエットベース）に
達している。従って、乾物重量換算で１５０万ｔ〜２０
０万ｔが産業廃棄物として排出されていることになる。
工場のプラントミキサ及び運搬車の洗浄により、及び、
戻りコンクリートから発生し、生コンクリート生産量の
１．７％（ウエットベース）に相当する量となってい
る。我国の生コンクリートの生産量は、年間１億５千万
ｍ3〜２億ｍ3となっており、コンクリートスラッジの発
生量は２５０万ｍ3〜３４０万ｍ3（ウエットベース）に
達している。従って、乾物重量換算で１５０万ｔ〜２０
０万ｔが産業廃棄物として排出されていることになる。
【０００４】鋳造廃砂は、鋳鉄、鋳鋼及び非鉄金属の鋳
物工場において、砂処理、解砕、ショット、生型砂の劣
化防止の間引きの各工程及び全工程の粉塵である集塵ダ
ストとして発生する。また、この廃砂は、炭素含有廃砂
と炭素非含有廃砂に区分することが出来るが、その排出
割合は、凡そ２：１である。鋳物製品の生産量１ｔ当た
り３００ｋｇ程度の廃砂が排出されることから、我国の
鋳物製品の年間生産量６百万ｔ〜７百万ｔから推定し
て、１８０万ｔ〜２１０万ｔが産業廃棄物として排出さ
れていることになる。
物工場において、砂処理、解砕、ショット、生型砂の劣
化防止の間引きの各工程及び全工程の粉塵である集塵ダ
ストとして発生する。また、この廃砂は、炭素含有廃砂
と炭素非含有廃砂に区分することが出来るが、その排出
割合は、凡そ２：１である。鋳物製品の生産量１ｔ当た
り３００ｋｇ程度の廃砂が排出されることから、我国の
鋳物製品の年間生産量６百万ｔ〜７百万ｔから推定し
て、１８０万ｔ〜２１０万ｔが産業廃棄物として排出さ
れていることになる。
【０００５】浄水場発生土は、浄水場内の着水井で投入
された凝集剤により形成されたフロックが、沈澱池で沈
降したもので、浄水１０００ｔ当たり約１５ｋｇ〜１５
０ｋｇの発生量となっている。我国の上水道による飲料
水の生産量は年間１１５億ｔとなっており、浄水場発生
土は１００万ｔに達するものと推定される。
された凝集剤により形成されたフロックが、沈澱池で沈
降したもので、浄水１０００ｔ当たり約１５ｋｇ〜１５
０ｋｇの発生量となっている。我国の上水道による飲料
水の生産量は年間１１５億ｔとなっており、浄水場発生
土は１００万ｔに達するものと推定される。
【０００６】補助材料として使用する炭化珪素は、全国
で年間１０万ｔ程度が生産されており、その内５０％程
度が主として研磨材料や切削材料として使用されいる。
製品化に伴う剰余屑は産業廃棄物として処分されている
が、発生量が少なく公害性が無いため、特に問題視され
ること無く処理されている。
で年間１０万ｔ程度が生産されており、その内５０％程
度が主として研磨材料や切削材料として使用されいる。
製品化に伴う剰余屑は産業廃棄物として処分されている
が、発生量が少なく公害性が無いため、特に問題視され
ること無く処理されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】石炭灰を原料として使
用する場合は、焼成前の試料の破壊強度が小さく、粉化
しやすい欠点を有していた。また、コンクリートスラッ
ジと鋳造廃砂を主原料とする人工軽量骨材も、産業廃棄
物を使用する特徴を有しているが、鋳造廃砂に含まれる
炭素の気化痕が分散発泡して軽量となることを利用して
おり、比重を１．４５以下とすることは困難である。
用する場合は、焼成前の試料の破壊強度が小さく、粉化
しやすい欠点を有していた。また、コンクリートスラッ
ジと鋳造廃砂を主原料とする人工軽量骨材も、産業廃棄
物を使用する特徴を有しているが、鋳造廃砂に含まれる
炭素の気化痕が分散発泡して軽量となることを利用して
おり、比重を１．４５以下とすることは困難である。
【０００８】従来の石炭灰を原料とした人工軽量骨材
は、回転式造粒機を用いた成型を必要とするため、表面
積の小さい球形にしか造粒出来ない。また、膨張頁岩を
使用するものは天然の岩石を５〜１０ｍｍ程度に破砕
し、ロータリーキルンで焼成するため製品は球形となっ
ている。従って、両者とも実績率を大きくする砕石状の
造粒は不可能であり、最大粒径が１５ｍｍと天然骨材の
２０ｍｍより小さなものとなっている。
は、回転式造粒機を用いた成型を必要とするため、表面
積の小さい球形にしか造粒出来ない。また、膨張頁岩を
使用するものは天然の岩石を５〜１０ｍｍ程度に破砕
し、ロータリーキルンで焼成するため製品は球形となっ
ている。従って、両者とも実績率を大きくする砕石状の
造粒は不可能であり、最大粒径が１５ｍｍと天然骨材の
２０ｍｍより小さなものとなっている。
【０００９】本発明では、コンクリートスラッジ、鋳造
廃砂及び浄水場発生土の産業廃棄物を主原料とし、破砕
による造粒を行なうことで、天然骨材と同じ不定形とな
るものである。従来の石炭灰を原料とした人工軽量骨材
は、回転式造粒機を用いた成型を必要とするため、形状
が球形で表面積が小さく、実績率を大きくする砕石状は
不可能であった。
廃砂及び浄水場発生土の産業廃棄物を主原料とし、破砕
による造粒を行なうことで、天然骨材と同じ不定形とな
るものである。従来の石炭灰を原料とした人工軽量骨材
は、回転式造粒機を用いた成型を必要とするため、形状
が球形で表面積が小さく、実績率を大きくする砕石状は
不可能であった。
【００１０】石炭灰を原料とする人工軽量骨材の場合
は、微粉末炭を高温燃焼した灰であり、粒子の形状が球
形で既にガラス化が進んでいる。また、膨張頁岩を原料
とする人工軽量骨材の場合も、高温で溶融発泡させるた
め、非晶質のガラス層を形成している。かかる場合は、
一般的にアルカリに侵され易い性質を持つ。このため、
アルカリ骨材反応を起こして、骨材とモルタル中のＮａ
2Ｏ又はＫ2Ｏの相互作用による亀裂発生等の原因とな
り、露出したままのコンクリート構造物に使用する場合
は、アルカリシリカ反応対策を無視出来ない欠点をもっ
ている。
は、微粉末炭を高温燃焼した灰であり、粒子の形状が球
形で既にガラス化が進んでいる。また、膨張頁岩を原料
とする人工軽量骨材の場合も、高温で溶融発泡させるた
め、非晶質のガラス層を形成している。かかる場合は、
一般的にアルカリに侵され易い性質を持つ。このため、
アルカリ骨材反応を起こして、骨材とモルタル中のＮａ
2Ｏ又はＫ2Ｏの相互作用による亀裂発生等の原因とな
り、露出したままのコンクリート構造物に使用する場合
は、アルカリシリカ反応対策を無視出来ない欠点をもっ
ている。
【００１１】コンクリートスラッジは、法規制により、
安定型処分を義務付けられる産業廃棄物の汚泥に区分指
定されている。排出量の３％〜４％がセメント原料とし
て再生利用されているに過ぎず、大部分が埋立て処分さ
れている。発生量が多いため、処分地の確保が困難とな
り、再資源化が課題となっている。
安定型処分を義務付けられる産業廃棄物の汚泥に区分指
定されている。排出量の３％〜４％がセメント原料とし
て再生利用されているに過ぎず、大部分が埋立て処分さ
れている。発生量が多いため、処分地の確保が困難とな
り、再資源化が課題となっている。
【００１２】鋳造廃砂も同様に、管理型処分を義務付け
られる産業廃棄物の鉱さいに区分指定されている。排出
量の大部分は処理業者に委託して埋立て処分されている
が、処分費用が１ｔ当たり１２，０００円前後と高価に
なっている。発生量が多く、処分地の確保が困難なこと
から、再資源化が課題となっている。
られる産業廃棄物の鉱さいに区分指定されている。排出
量の大部分は処理業者に委託して埋立て処分されている
が、処分費用が１ｔ当たり１２，０００円前後と高価に
なっている。発生量が多く、処分地の確保が困難なこと
から、再資源化が課題となっている。
【００１３】浄水場発生土も、管理型処分の産業廃棄物
の汚泥に区分指定され、一部が園芸表土に利用されてい
るに過ぎず、大部分が埋立て処分されている。園芸表土
としての利用も、可溶性アルミニウムを含むことから、
使用の拡大は期待出来ず、源水の採取源である河川の水
質の低下から発生量が増大する傾向にあり、処分地の確
保が困難となり、再資源化が課題となっている。
の汚泥に区分指定され、一部が園芸表土に利用されてい
るに過ぎず、大部分が埋立て処分されている。園芸表土
としての利用も、可溶性アルミニウムを含むことから、
使用の拡大は期待出来ず、源水の採取源である河川の水
質の低下から発生量が増大する傾向にあり、処分地の確
保が困難となり、再資源化が課題となっている。
【００１４】ＪＩＳ Ａ ５００２の骨材の寸法につい
ての規格値は、最大粒径が２０ｍｍ及び１５ｍｍとなっ
ているが、コンクリートの骨材の目的からは２０ｍｍが
望ましい。製造技術の実情に合わせて１５ｍｍとの併用
になっているものであり、本発明では、天然骨材と同じ
不定形となる骨材の造粒方法を開発し、実績率を大きく
することをも課題としている。
ての規格値は、最大粒径が２０ｍｍ及び１５ｍｍとなっ
ているが、コンクリートの骨材の目的からは２０ｍｍが
望ましい。製造技術の実情に合わせて１５ｍｍとの併用
になっているものであり、本発明では、天然骨材と同じ
不定形となる骨材の造粒方法を開発し、実績率を大きく
することをも課題としている。
【００１５】炭化珪素の結晶は大部分が共有結合からな
り、化学的に安定している。酸化雰囲気における焼成で
は、表面に酸化珪素を形成し酸化の進行を遅らせるた
め、高温における耐酸化性は非常に大きく、発熱体や耐
火材料としても使用されている。これの熱分解による炭
素系ガスの発生による発泡作用の従来技術として、例え
ば特公平４−２４３９８５に発泡建材の製造技術として
開示されている。しかし、発泡作用は１２００〜１３０
０℃であり、コストの低減が要求される骨材では、処理
温度の引下げが要求される。
り、化学的に安定している。酸化雰囲気における焼成で
は、表面に酸化珪素を形成し酸化の進行を遅らせるた
め、高温における耐酸化性は非常に大きく、発熱体や耐
火材料としても使用されている。これの熱分解による炭
素系ガスの発生による発泡作用の従来技術として、例え
ば特公平４−２４３９８５に発泡建材の製造技術として
開示されている。しかし、発泡作用は１２００〜１３０
０℃であり、コストの低減が要求される骨材では、処理
温度の引下げが要求される。
【００１６】本発明では、大量発生している産業廃棄物
の再利用のために、これも大量に消費されている骨材へ
の再生を目的とするため、製品としての歩留まり向上、
コスト削減の観点から、焼成温度の引下げと適正な焼成
温度領域の拡大を課題としている。
の再利用のために、これも大量に消費されている骨材へ
の再生を目的とするため、製品としての歩留まり向上、
コスト削減の観点から、焼成温度の引下げと適正な焼成
温度領域の拡大を課題としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来のかかる
事情に鑑みて為されたもので、コンクリートスラッジ、
鋳造廃砂及び焼成温度を引下げ焼成温度域を拡大させる
材料としての浄水場発生土の三種類の産業廃棄物を主原
料として人工軽量骨材を製造するものである。成型時に
破砕造粒することでコンクリート用骨材に適した不定形
砕石形状とし、焼成時に内部発泡させることで軽量化を
図る。焼成物は、高強度でアルカリ骨材反応を起さず、
ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用軽量コンクリート骨材）
に適合する人工軽量骨材である。そのような人工軽量骨
材の製造方法を提供することで、産業廃棄物の減量と再
資源化の課題を同時に解決することを特徴としている。
事情に鑑みて為されたもので、コンクリートスラッジ、
鋳造廃砂及び焼成温度を引下げ焼成温度域を拡大させる
材料としての浄水場発生土の三種類の産業廃棄物を主原
料として人工軽量骨材を製造するものである。成型時に
破砕造粒することでコンクリート用骨材に適した不定形
砕石形状とし、焼成時に内部発泡させることで軽量化を
図る。焼成物は、高強度でアルカリ骨材反応を起さず、
ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用軽量コンクリート骨材）
に適合する人工軽量骨材である。そのような人工軽量骨
材の製造方法を提供することで、産業廃棄物の減量と再
資源化の課題を同時に解決することを特徴としている。
【００１８】成形材料及び自硬性材料としてのコンクリ
ートスラッジ、強度付加材料として の鋳造廃砂及び焼成
温度を引下げ焼成温度域を拡大させる材料としての浄水
場発生土の混合比率は、それぞれの廃棄物の化学組成変
動を考慮して、乾物重量に換算して、１．０：１．０〜
２．５：０．１〜１．０であることが望ましい。この
時、発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．
２％添加した。混合比の範囲設定の根拠は、成型性、生
強度及び焼成後の骨材の物性による。すなわち、この範
囲で混合すれば、成型作業が容易であり、自硬性によっ
てグリーン体の圧縮に対する強度が大きくなるため、乾
燥ひび割れが発生しないこと、さらには、焼成後の物性
がＪＩＳ Ａ ５００２の全てを満足することにある。
ートスラッジ、強度付加材料として の鋳造廃砂及び焼成
温度を引下げ焼成温度域を拡大させる材料としての浄水
場発生土の混合比率は、それぞれの廃棄物の化学組成変
動を考慮して、乾物重量に換算して、１．０：１．０〜
２．５：０．１〜１．０であることが望ましい。この
時、発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．
２％添加した。混合比の範囲設定の根拠は、成型性、生
強度及び焼成後の骨材の物性による。すなわち、この範
囲で混合すれば、成型作業が容易であり、自硬性によっ
てグリーン体の圧縮に対する強度が大きくなるため、乾
燥ひび割れが発生しないこと、さらには、焼成後の物性
がＪＩＳ Ａ ５００２の全てを満足することにある。
【００１９】前記の混合比率で、コンクリートスラッジ
を１．０としたとき、鋳造廃砂の量を２．５以上にした
場合は可塑性が乏しくなり、成型が困難となる。また、
１．０以下にすると水分を３５％以上必要とし、焼成し
た骨材の強度にバラツキが生ずる。同様に、浄水場発生
土の量を１．０以上にした場合は、成型が容易となり、
適合する焼成温度領域の低下が可能となるが、比重にバ
ラツキが生ずる。また、０．１以下にすると焼成の適合
温度範囲が狭くなり、品質の安定性に欠ける。
を１．０としたとき、鋳造廃砂の量を２．５以上にした
場合は可塑性が乏しくなり、成型が困難となる。また、
１．０以下にすると水分を３５％以上必要とし、焼成し
た骨材の強度にバラツキが生ずる。同様に、浄水場発生
土の量を１．０以上にした場合は、成型が容易となり、
適合する焼成温度領域の低下が可能となるが、比重にバ
ラツキが生ずる。また、０．１以下にすると焼成の適合
温度範囲が狭くなり、品質の安定性に欠ける。
【００２０】成形材料及び自硬性材料として、普通ポル
トランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、高
炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメン
ト等の生コンクリートスラッジの少なくとも一種以上を
用いる。
トランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、高
炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメン
ト等の生コンクリートスラッジの少なくとも一種以上を
用いる。
【００２１】強度付加の作用をする鋳造廃砂として、集
塵ダスト、砂処理ダスト、解枠ダスト、生産ラインに流
れている生型砂の劣化防止のため間引きした砂、ショッ
トダスト及びショット砂、珪石鉱業所のスラッジ、砕石
場のスラッジ及びフライアッシュのうちから少なくとも
一種類以上を用いる。また、鋳造廃砂に含まれる炭素成
分の自己燃焼作用の効果も期待できる。
塵ダスト、砂処理ダスト、解枠ダスト、生産ラインに流
れている生型砂の劣化防止のため間引きした砂、ショッ
トダスト及びショット砂、珪石鉱業所のスラッジ、砕石
場のスラッジ及びフライアッシュのうちから少なくとも
一種類以上を用いる。また、鋳造廃砂に含まれる炭素成
分の自己燃焼作用の効果も期待できる。
【００２２】鋳造廃砂の組成は、間引きした廃砂及びシ
ョット系廃砂は石英の比率が高く、モンモリロナイト粘
土及び長石の比率が低くなっている。一方、非ショット
系廃砂は、逆の比率となっている。鋳物工場により個々
のダストの排出比率は異なるが、炭素の含有量を考慮し
た混合を行なうことで、全ての廃砂が原料として使用す
ることができ、自己燃焼作用の効果が発現する。
ョット系廃砂は石英の比率が高く、モンモリロナイト粘
土及び長石の比率が低くなっている。一方、非ショット
系廃砂は、逆の比率となっている。鋳物工場により個々
のダストの排出比率は異なるが、炭素の含有量を考慮し
た混合を行なうことで、全ての廃砂が原料として使用す
ることができ、自己燃焼作用の効果が発現する。
【００２３】焼成温度の低下に寄与する材料として、浄
水場発生土（浄水工程の沈降池で発生した微粒の泥分な
ど）、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼及びダム等に堆積
した汚泥及び珪藻土質耐火断熱煉瓦の製造時に発生する
珪藻土粉末等の珪藻土質廃棄物のうちから１種類以上を
用いる。
水場発生土（浄水工程の沈降池で発生した微粒の泥分な
ど）、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼及びダム等に堆積
した汚泥及び珪藻土質耐火断熱煉瓦の製造時に発生する
珪藻土粉末等の珪藻土質廃棄物のうちから１種類以上を
用いる。
【００２４】浄水場発生土は、鉱物的には石英、長石、
粘土鉱物から構成され、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼
及びダム等に堆積した汚泥及び珪藻土も同様な構成であ
り、泥分の堆積物であることから微細な粒子径より構成
され、水酸化合物を含有している。これらは人工軽量骨
材の主要原料として、焼成温度の引下げに寄与するもの
であるが、化学組成の変動が少ないこと及び粒子径が微
細なことが求められる。
粘土鉱物から構成され、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼
及びダム等に堆積した汚泥及び珪藻土も同様な構成であ
り、泥分の堆積物であることから微細な粒子径より構成
され、水酸化合物を含有している。これらは人工軽量骨
材の主要原料として、焼成温度の引下げに寄与するもの
であるが、化学組成の変動が少ないこと及び粒子径が微
細なことが求められる。
【００２５】さらに本発明における人工軽量骨材の製造
方法は、コンクリートスラッジ、鋳造廃砂及び浄水場発
生土を適正な混合比率（１．０：１．０〜２．５：０．
１〜１．０）で混合し（この時、発泡剤として炭化珪素
を乾物重量比で０．１〜０．２％添加した）、板状に成
型し、乾燥後、破砕機を使用して不定型な砕石状に成型
造粒後、その乾燥物を１０００℃近傍で発泡させ、１１
００℃〜１３００℃で焼成することを特徴とする。
方法は、コンクリートスラッジ、鋳造廃砂及び浄水場発
生土を適正な混合比率（１．０：１．０〜２．５：０．
１〜１．０）で混合し（この時、発泡剤として炭化珪素
を乾物重量比で０．１〜０．２％添加した）、板状に成
型し、乾燥後、破砕機を使用して不定型な砕石状に成型
造粒後、その乾燥物を１０００℃近傍で発泡させ、１１
００℃〜１３００℃で焼成することを特徴とする。
【００２６】上記製造方法における発泡は、原料の鋳造
廃砂等に含まれる炭素の未燃焼による還元雰囲気の形成
が、コンクリートスラッジ及び浄水場発生土が含有する
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の反応性を高め、炭
化珪素との反応により炭素ガスを発生させることにより
得られるものである。ここで、発泡温度を１０００℃近
傍とした根拠は、９００℃以下の温度ではアルカリ金属
及びアルカリ土類金属の反応性を高めることが出来ず、
１１００℃以上の温度では炭素の燃焼が終了してしま
い、還元雰囲気を形成することが出来ないことにある。
また、形成された気泡は、独立しており、骨材中に均一
に分散していることは、顕微鏡観察により確認できた。
廃砂等に含まれる炭素の未燃焼による還元雰囲気の形成
が、コンクリートスラッジ及び浄水場発生土が含有する
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の反応性を高め、炭
化珪素との反応により炭素ガスを発生させることにより
得られるものである。ここで、発泡温度を１０００℃近
傍とした根拠は、９００℃以下の温度ではアルカリ金属
及びアルカリ土類金属の反応性を高めることが出来ず、
１１００℃以上の温度では炭素の燃焼が終了してしま
い、還元雰囲気を形成することが出来ないことにある。
また、形成された気泡は、独立しており、骨材中に均一
に分散していることは、顕微鏡観察により確認できた。
【００２７】上記製造方法で焼成温度を１０００〜１３
００℃とした根拠は、１０００℃以下では焼結が進行せ
ず、吸水率が４０％付近まで増加し、破壊荷重が３０ｋ
ｇｆ以下に低下し、軽量骨材として不適格となることで
ある。また、１３００℃以上とした場合は、試料の溶融
と融着が始まり、表面がガラス化するため骨材として不
適格となる。
００℃とした根拠は、１０００℃以下では焼結が進行せ
ず、吸水率が４０％付近まで増加し、破壊荷重が３０ｋ
ｇｆ以下に低下し、軽量骨材として不適格となることで
ある。また、１３００℃以上とした場合は、試料の溶融
と融着が始まり、表面がガラス化するため骨材として不
適格となる。
【００２８】
【作用】本発明における人工軽量骨材の製造方法におい
て、それぞれの廃棄物を単独で原料としたとき、コンク
リートスラッジの場合は、成型加工が容易であるが、焼
成しても骨材としての強度が全く得られない。鋳造廃砂
の場合は、成型加工が極めて困難なこと、及び１３００
℃以上の焼成温度を必要とするため実用的でない。ま
た、浄水場発生土の場合も、成型は容易であるが、乾燥
ひび割れが発生することと１３００℃以上の焼成温度を
必要とし、実用的でない。しかし、三種類の廃棄物を混
合したものは、十分な可塑性を持ち、成型も容易で、粉
塵の発生が小さく、搬送や積み置きが可能な強度を有し
ている。また、焼成温度が１０００℃〜１３００℃と汎
用的な範囲であり、焼成時の化学反応性（灰長石の析
出）に優れ、焼結性が安定し、含有炭素分と水酸化合物
の燃焼痕により軽量化が可能であり、且つ、発泡及び焼
結性が安定し、高強度で軽量な人工軽量骨材となる。
て、それぞれの廃棄物を単独で原料としたとき、コンク
リートスラッジの場合は、成型加工が容易であるが、焼
成しても骨材としての強度が全く得られない。鋳造廃砂
の場合は、成型加工が極めて困難なこと、及び１３００
℃以上の焼成温度を必要とするため実用的でない。ま
た、浄水場発生土の場合も、成型は容易であるが、乾燥
ひび割れが発生することと１３００℃以上の焼成温度を
必要とし、実用的でない。しかし、三種類の廃棄物を混
合したものは、十分な可塑性を持ち、成型も容易で、粉
塵の発生が小さく、搬送や積み置きが可能な強度を有し
ている。また、焼成温度が１０００℃〜１３００℃と汎
用的な範囲であり、焼成時の化学反応性（灰長石の析
出）に優れ、焼結性が安定し、含有炭素分と水酸化合物
の燃焼痕により軽量化が可能であり、且つ、発泡及び焼
結性が安定し、高強度で軽量な人工軽量骨材となる。
【００２９】脱水したコンクリートスラッジは約２０％
の水和水を有し、微砂を含むことから、普通ポルトラン
ドセメントに比して二酸化珪素が多い。主要成分である
カルシウムは高温でシリカと反応し、高強度な骨材とな
ることに寄与する。また、脱水したスラッジは、湿潤状
態であれば排出後４日間は自硬性を持ち、成型性に優れ
ている。
の水和水を有し、微砂を含むことから、普通ポルトラン
ドセメントに比して二酸化珪素が多い。主要成分である
カルシウムは高温でシリカと反応し、高強度な骨材とな
ることに寄与する。また、脱水したスラッジは、湿潤状
態であれば排出後４日間は自硬性を持ち、成型性に優れ
ている。
【００３０】生コンクリートに使用されるセメントの種
類は多いが、普通ポルトランドセメントの使用が大部分
である。アルミナセメントを除いた他のセメントの化学
組成はほゞ同じで、カルシアとしての含有量は５０〜６
６％の間を変動するに過ぎない。従って、普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポル
トランドセメント、白色ポルトランドセメント、高炉セ
メント、シリカセメント及びフライアッシュセメント等
を利用したコンクリートスラッジは、骨材の原料に適し
ている。生コンクリート工場で最も普遍的な、普通ポル
トランドセメントを使用した場合のコンクリートスラッ
ジ及びセメントの化学組成を表１に示す。ただし、アル
ミナセメントは、一般的に多量に使用されていないこと
から、本発明から除き、表中の値にも含まれていない。
類は多いが、普通ポルトランドセメントの使用が大部分
である。アルミナセメントを除いた他のセメントの化学
組成はほゞ同じで、カルシアとしての含有量は５０〜６
６％の間を変動するに過ぎない。従って、普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポル
トランドセメント、白色ポルトランドセメント、高炉セ
メント、シリカセメント及びフライアッシュセメント等
を利用したコンクリートスラッジは、骨材の原料に適し
ている。生コンクリート工場で最も普遍的な、普通ポル
トランドセメントを使用した場合のコンクリートスラッ
ジ及びセメントの化学組成を表１に示す。ただし、アル
ミナセメントは、一般的に多量に使用されていないこと
から、本発明から除き、表中の値にも含まれていない。
【表１】
【００３１】鋳物工場で使用される生型砂は、珪砂をベ
ースにベントナイト、石炭粉及び澱粉等を合成したもの
で、混練→造型→注湯→解枠→砂処理の工程を循環使用
する。集塵ダスト、砂処理ダスト、解枠ダスト、ショッ
トダスト、ショット砂及び劣化防止のための間引きした
砂が廃砂として各工程から排出される。この廃砂の鉱物
組成を化学組成から推定すると、石英２８〜７０％、粘
土１９〜４１％、長石５〜２０％、炭素０〜２３％であ
ることが公知となっている。石英は、骨材の高強度を発
現する成分となっている。２１〜４１％含まれている粘
土は、モンモリロナイトで、骨材を成型する際の可塑材
料として、さらには、焼成する際の焼結助剤として機能
する。含有される炭素は、自己燃焼の作用がある。鋳造
廃砂には炭素含有鋳造廃砂（集塵ダスト、砂処理ダス
ト、解枠ダスト及び生産ラインに流れている生型砂の劣
化防止のため間引きした砂）と炭素非含有鋳造廃砂（シ
ョットダスト及びショット砂）に分類され、各々の化学
組成を表２に示す。ここで、全強熱減量の３０〜６０％
は炭素で、残りの重量は水酸化物及び結晶水によるもの
である。
ースにベントナイト、石炭粉及び澱粉等を合成したもの
で、混練→造型→注湯→解枠→砂処理の工程を循環使用
する。集塵ダスト、砂処理ダスト、解枠ダスト、ショッ
トダスト、ショット砂及び劣化防止のための間引きした
砂が廃砂として各工程から排出される。この廃砂の鉱物
組成を化学組成から推定すると、石英２８〜７０％、粘
土１９〜４１％、長石５〜２０％、炭素０〜２３％であ
ることが公知となっている。石英は、骨材の高強度を発
現する成分となっている。２１〜４１％含まれている粘
土は、モンモリロナイトで、骨材を成型する際の可塑材
料として、さらには、焼成する際の焼結助剤として機能
する。含有される炭素は、自己燃焼の作用がある。鋳造
廃砂には炭素含有鋳造廃砂（集塵ダスト、砂処理ダス
ト、解枠ダスト及び生産ラインに流れている生型砂の劣
化防止のため間引きした砂）と炭素非含有鋳造廃砂（シ
ョットダスト及びショット砂）に分類され、各々の化学
組成を表２に示す。ここで、全強熱減量の３０〜６０％
は炭素で、残りの重量は水酸化物及び結晶水によるもの
である。
【表２】
【００３２】浄水場から発生する泥分は、源水に含まれ
る直径１μｍ以下の微細な粒子であることから、焼結の
温度引下げに寄与する。その化学組成は、一般的な粘土
と比較して、強熱減量及びアルミナ成分が多いが、その
他については天然の粘土と大差は無く、上記の鋳造廃砂
とほゞ同じ化学組成であることから、骨材製造の上で鋳
造廃砂と同様の効果も期待できる。浄水場発生土及び一
般的な粘土の化学組成を表３に示す。ここで、強熱減量
は、有機化合物、水酸化物及び結晶水によるものであ
る。
る直径１μｍ以下の微細な粒子であることから、焼結の
温度引下げに寄与する。その化学組成は、一般的な粘土
と比較して、強熱減量及びアルミナ成分が多いが、その
他については天然の粘土と大差は無く、上記の鋳造廃砂
とほゞ同じ化学組成であることから、骨材製造の上で鋳
造廃砂と同様の効果も期待できる。浄水場発生土及び一
般的な粘土の化学組成を表３に示す。ここで、強熱減量
は、有機化合物、水酸化物及び結晶水によるものであ
る。
【表３】
【００３３】炭化珪素の化学組成を表４に示す。
【表４】
【００３４】本発明の骨材と、従来の骨材とを原料、製
法、粒内気泡及び製品について比較を行なった。その結
果を表５に示す。
法、粒内気泡及び製品について比較を行なった。その結
果を表５に示す。
【表５】
【００３５】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。
【００３６】実施例１ コンクリートスラッジと鋳造廃砂とを乾物重量換算で
１．０：１．８の比率で混合し、さらに、浄水場発生土
の量を５段階に変化させて添加した。引き続き、土練機
により直径２８ｍｍの円筒形に押出し成型し、長さ１２
０ｍｍ〜１５０ｍｍに切断して乾燥した。乾燥した成型
体の直径は乾燥収縮により平均２５ｍｍとなったが、こ
れを長さ５０ｍｍに切断し、物性試験を行なうための供
試体とした（これを供試体１とする）。この供試体１に
発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２％
添加したものを供試体２とする。これらの供試体を電気
炉で最高温度を変化させ、１時間保持して焼成した。
１．０：１．８の比率で混合し、さらに、浄水場発生土
の量を５段階に変化させて添加した。引き続き、土練機
により直径２８ｍｍの円筒形に押出し成型し、長さ１２
０ｍｍ〜１５０ｍｍに切断して乾燥した。乾燥した成型
体の直径は乾燥収縮により平均２５ｍｍとなったが、こ
れを長さ５０ｍｍに切断し、物性試験を行なうための供
試体とした（これを供試体１とする）。この供試体１に
発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２％
添加したものを供試体２とする。これらの供試体を電気
炉で最高温度を変化させ、１時間保持して焼成した。
【００３７】焼成した供試体の吸水率測定結果を図１
（供試体１）及び図５（供試体２）に示す。これらの図
より、同一温度でも、浄水場発生土を添加することによ
り、吸水率が小さくなることが確認できる。即ち、浄水
場発生土の添加量が増加するに従い、吸水率が低下して
いる。このことは、浄水場発生土が適正焼成温度の低減
に寄与しているものと考えられ、焼成温度による吸水率
の変化の傾きは、浄水場発生土の添加量に反比例して緩
やかとなり、焼成温度領域が拡大されたことを示す。
（供試体１）及び図５（供試体２）に示す。これらの図
より、同一温度でも、浄水場発生土を添加することによ
り、吸水率が小さくなることが確認できる。即ち、浄水
場発生土の添加量が増加するに従い、吸水率が低下して
いる。このことは、浄水場発生土が適正焼成温度の低減
に寄与しているものと考えられ、焼成温度による吸水率
の変化の傾きは、浄水場発生土の添加量に反比例して緩
やかとなり、焼成温度領域が拡大されたことを示す。
【００３８】焼成した供試体の圧縮強度の測定結果を図
２（供試体１）及び図６（供試体２）に示す。図から
は、添加量を増加することにより、圧縮強度の最高値を
示す温度（最適焼成温度）が低下していることが確認で
きる。即ち、浄水場発生土の添加量の増加に従い、低い
温度で最大強度を示しており、このことから、浄水場発
生土の添加による適正焼成温度の引下げ効果が確認でき
る。また、圧縮強度にピークが顕れており、添加量によ
る最適焼成温度の存在が明確である。さらに添加量が１
５％を超えると、僅かではあるが強度低下が認められ
る。したがって、コンクリートスラッジ、鋳造廃砂及び
浄水場発生土の混合比率は１．０：１．８：０．４が好
ましいと判断できる。この時、供試体２では、発泡剤と
して炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２％を添加す
る。
２（供試体１）及び図６（供試体２）に示す。図から
は、添加量を増加することにより、圧縮強度の最高値を
示す温度（最適焼成温度）が低下していることが確認で
きる。即ち、浄水場発生土の添加量の増加に従い、低い
温度で最大強度を示しており、このことから、浄水場発
生土の添加による適正焼成温度の引下げ効果が確認でき
る。また、圧縮強度にピークが顕れており、添加量によ
る最適焼成温度の存在が明確である。さらに添加量が１
５％を超えると、僅かではあるが強度低下が認められ
る。したがって、コンクリートスラッジ、鋳造廃砂及び
浄水場発生土の混合比率は１．０：１．８：０．４が好
ましいと判断できる。この時、供試体２では、発泡剤と
して炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２％を添加す
る。
【００３９】実施例２ コンクリートスラッジ、鋳造廃砂、浄水場発生土を乾物
重量換算で１．０：１．８：０．４の比率で混合機によ
り混合した（供試体３）。また、発泡剤として炭化珪素
を乾物重量比で０．１〜０．２％添加した（供試体
４）。前記実施例１と同様の方法で各供試体３及び４を
作成し、電気炉で最高温度及び保持時間を変化させて焼
成した。
重量換算で１．０：１．８：０．４の比率で混合機によ
り混合した（供試体３）。また、発泡剤として炭化珪素
を乾物重量比で０．１〜０．２％添加した（供試体
４）。前記実施例１と同様の方法で各供試体３及び４を
作成し、電気炉で最高温度及び保持時間を変化させて焼
成した。
【００４０】焼成した供試体の圧縮強度の測定結果を図
３（供試体３）及び図７（供試体４）に示す。図より、
圧縮強度を高くするには、焼成温度を高くするよりも、
焼成時間を確保することが必要であると確認出来る。即
ち、焼成時間、焼成温度の増加に伴い、圧縮強度が増加
していることが判る。しかし、焼成時間が６０分の場
合、１１３５℃より高い温度では圧縮強度の増加が鈍く
なってしまう。従って、焼成温度１１３５℃、焼成時間
６０分が最適と判断した。
３（供試体３）及び図７（供試体４）に示す。図より、
圧縮強度を高くするには、焼成温度を高くするよりも、
焼成時間を確保することが必要であると確認出来る。即
ち、焼成時間、焼成温度の増加に伴い、圧縮強度が増加
していることが判る。しかし、焼成時間が６０分の場
合、１１３５℃より高い温度では圧縮強度の増加が鈍く
なってしまう。従って、焼成温度１１３５℃、焼成時間
６０分が最適と判断した。
【００４１】実施例３ 実施例１の場合と同じく、コンクリートスラッジ、鋳造
廃砂を乾物重量換算で１．０：１．８の比率で混合し、
さらに、浄水場発生土の量を５段階に変化させて添加
し、実施例１と同様の供試体を作成した（供試体１）。
この時、発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜
０．２％添加した（供試体２）。これらの供試体を電気
炉で最高温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
廃砂を乾物重量換算で１．０：１．８の比率で混合し、
さらに、浄水場発生土の量を５段階に変化させて添加
し、実施例１と同様の供試体を作成した（供試体１）。
この時、発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜
０．２％添加した（供試体２）。これらの供試体を電気
炉で最高温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
【００４２】焼成した供試体の比重測定の結果を図４
（供試体１）及び図８（供試体２）に示す。図では、添
加量１５％で最大となるが、目標とする２．０以下に納
まっている。従って、添加量を変化させることで、任意
の比重の骨材が得られる。即ち、浄水場発生土の添加量
が増加するに従い、比重が増加している。しかし、添加
量１５％で最大値を示し、それ以降は低下している。従
って、吸水率と圧縮強度を考慮しながら、添加量を調節
することで、任意の比重の骨材が得られることが判る。
（供試体１）及び図８（供試体２）に示す。図では、添
加量１５％で最大となるが、目標とする２．０以下に納
まっている。従って、添加量を変化させることで、任意
の比重の骨材が得られる。即ち、浄水場発生土の添加量
が増加するに従い、比重が増加している。しかし、添加
量１５％で最大値を示し、それ以降は低下している。従
って、吸水率と圧縮強度を考慮しながら、添加量を調節
することで、任意の比重の骨材が得られることが判る。
【００４３】実施例４ 実施例２の場合と同じく、コンクリートスラッジ、鋳造
廃砂、浄水場発生土の乾物重量比率を１．０：１．８：
０．４として土練機を用いて混練させた後、厚み２０ｍ
ｍの板状に成型し乾燥させた（供試体５）。供試体６で
は発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２
％添加した。これらの乾燥物を破砕機で砕石状に造粒
し、それをローラーハースキルン（長さ４５ｍ、巾１．
２ｍ）を用いて、焼成温度１１３５℃で焼成した。
廃砂、浄水場発生土の乾物重量比率を１．０：１．８：
０．４として土練機を用いて混練させた後、厚み２０ｍ
ｍの板状に成型し乾燥させた（供試体５）。供試体６で
は発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１〜０．２
％添加した。これらの乾燥物を破砕機で砕石状に造粒
し、それをローラーハースキルン（長さ４５ｍ、巾１．
２ｍ）を用いて、焼成温度１１３５℃で焼成した。
【００４４】上記手法による試作によって得られた骨材
を、ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用軽量コンクリート骨
材）に基づいて品質試験及び物性評価を行なった。その
結果をそれぞれ表６、表７に示す。試作した人工軽量骨
材の物性は、ＪＩＳ規格値を全て満足しており、実用化
出来ることを確認した。なお、表６及び表７中の「本発
明実施例品」は、供試体５及び供試体６を示す。
を、ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用軽量コンクリート骨
材）に基づいて品質試験及び物性評価を行なった。その
結果をそれぞれ表６、表７に示す。試作した人工軽量骨
材の物性は、ＪＩＳ規格値を全て満足しており、実用化
出来ることを確認した。なお、表６及び表７中の「本発
明実施例品」は、供試体５及び供試体６を示す。
【表６】
【表７】
【００４５】この試作した人工軽量骨材（供試体５及び
供試体６）を用いて、ＪＩＳ Ａ５００２、及び、同５
３０８に基づいて、軽量コンクリートとしての試し練り
試験（プレーンコンクリート及び軽量コンクリート１
種）を行ない、規格値への適合の可否を確認した。使用
した材料の基本物性を表８に、示方配合を表９に示す。
また、本発明における人工軽量骨材の寸法は５〜１５ｍ
ｍで、その粒度分布を表１０に示す。
供試体６）を用いて、ＪＩＳ Ａ５００２、及び、同５
３０８に基づいて、軽量コンクリートとしての試し練り
試験（プレーンコンクリート及び軽量コンクリート１
種）を行ない、規格値への適合の可否を確認した。使用
した材料の基本物性を表８に、示方配合を表９に示す。
また、本発明における人工軽量骨材の寸法は５〜１５ｍ
ｍで、その粒度分布を表１０に示す。
【表８】
【表９】
【表１０】
【００４６】ＪＩＳ Ａ ５００２に基づいて行なっ
た、コンクリートとしての試し練り（プレーンコンクリ
ート）の試験結果による区分、及びコンクリート物性値
を表１１に示す。骨材の品質試験結果（表４）と同様、
ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用人工軽量骨材）及びＪＩ
Ｓ Ａ ５３０８の全ての規格を満足しており、十分実
用化が可能であることが確認出来た。
た、コンクリートとしての試し練り（プレーンコンクリ
ート）の試験結果による区分、及びコンクリート物性値
を表１１に示す。骨材の品質試験結果（表４）と同様、
ＪＩＳ Ａ ５００２（構造用人工軽量骨材）及びＪＩ
Ｓ Ａ ５３０８の全ての規格を満足しており、十分実
用化が可能であることが確認出来た。
【表１１】
【００４７】試作した人工軽量骨材についてＪＩＳ Ａ
５３０８によるアルカリシリカ反応性試験を化学法に
より実施した。その結果を表１２に示す。骨材によるひ
び割れ原因となるアルカリシリカ反応に対しては、十分
に無害だと言える。
５３０８によるアルカリシリカ反応性試験を化学法に
より実施した。その結果を表１２に示す。骨材によるひ
び割れ原因となるアルカリシリカ反応に対しては、十分
に無害だと言える。
【表１２】
【００４８】実施例５ 鋳造廃砂の代替材料としての焼成及び品質の確認を行な
った。まず、コンクリートスラッジと浄水場発生土を乾
物重量換算で１．０：０．４の比率で混合し、珪石鉱業
所のスラッジ、砕石場のスラッジ、及びフライアッシュ
の３種類を、個々に乾物重量換算でコンクリートスラッ
ジの１．８倍の量を添加し、混合機により混合した。さ
らに、実施例１と同様の方法で供試体を作成し、電気炉
で最高温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
った。まず、コンクリートスラッジと浄水場発生土を乾
物重量換算で１．０：０．４の比率で混合し、珪石鉱業
所のスラッジ、砕石場のスラッジ、及びフライアッシュ
の３種類を、個々に乾物重量換算でコンクリートスラッ
ジの１．８倍の量を添加し、混合機により混合した。さ
らに、実施例１と同様の方法で供試体を作成し、電気炉
で最高温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
【００４９】前記の供試体の比重、吸水率、圧縮強度の
測定結果を表１３に示す。鋳造廃砂と比較して大きな変
化は見られない。従って、代替原料を使用したものも、
人工軽量骨材として使用できることを確認した。
測定結果を表１３に示す。鋳造廃砂と比較して大きな変
化は見られない。従って、代替原料を使用したものも、
人工軽量骨材として使用できることを確認した。
【表１３】
【００５０】実施例６ 浄水場発生土の代替材料の同一品質を得るための焼成温
度を求める試験を行なった。コンクリートスラッジ及び
鋳造廃砂を乾物重量換算で１．０：１．８の比率で混合
し、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼及びダム等の堆積汚
泥、珪藻土の３種類を個々に乾物重量比でコンクリート
スラッジの０．４倍の量を添加し、混合機により混合し
た。前記実施例１と同様の方法で供試体を作成し、電気
炉で焼成温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
度を求める試験を行なった。コンクリートスラッジ及び
鋳造廃砂を乾物重量換算で１．０：１．８の比率で混合
し、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼及びダム等の堆積汚
泥、珪藻土の３種類を個々に乾物重量比でコンクリート
スラッジの０．４倍の量を添加し、混合機により混合し
た。前記実施例１と同様の方法で供試体を作成し、電気
炉で焼成温度１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。
【００５１】焼成した供試体の比重、吸水率及び圧縮強
度を測定した結果を表１４に示す。浄水場発生土を用い
た骨材の物性と代替材料を用いた骨材の物性とを比較し
ても大きな差が認められない。従って、代替原料を使用
したものも、人工軽量骨材用原料として使用できること
を確認した。
度を測定した結果を表１４に示す。浄水場発生土を用い
た骨材の物性と代替材料を用いた骨材の物性とを比較し
ても大きな差が認められない。従って、代替原料を使用
したものも、人工軽量骨材用原料として使用できること
を確認した。
【表１４】
【００５２】実施例７ コンクリートスラッジ及び浄水場発生土を乾物重量換算
で１．０：０．４の比率で混合し、含有炭素量が０％，
２％，４％，６％，８％となるように調合した鋳造廃砂
を乾物重量換算でコンクリートスラッジの１．８倍の量
を添加混合した。この時、発泡剤として炭化珪素を乾物
重量比で０．１〜０．２％を添加した。前記実施例１と
同様な方法で供試体を作成し、電気炉で最高温度１１３
５℃、保持時間６０分で焼成した。ただし、昇温中の１
０００℃における発泡のための保持時間は３０分とし
た。
で１．０：０．４の比率で混合し、含有炭素量が０％，
２％，４％，６％，８％となるように調合した鋳造廃砂
を乾物重量換算でコンクリートスラッジの１．８倍の量
を添加混合した。この時、発泡剤として炭化珪素を乾物
重量比で０．１〜０．２％を添加した。前記実施例１と
同様な方法で供試体を作成し、電気炉で最高温度１１３
５℃、保持時間６０分で焼成した。ただし、昇温中の１
０００℃における発泡のための保持時間は３０分とし
た。
【００５３】焼成した供試体の比重、吸水率、圧縮強度
の測定結果を図９及び図１０に示す。炭素量の増加に従
い比重が減少する。しかし、炭素量が８％になると急激
に強度及び吸水率が低下し、一部に未燃炭素の存在と骨
材同士の融着の発生が見受けられた。また、炭素量２％
の場合、比重が大きく発泡もほとんど見られない。従っ
て、鋳造廃砂に含まれる炭素量は、２〜６％に調合する
ことが望ましいことを確認した。
の測定結果を図９及び図１０に示す。炭素量の増加に従
い比重が減少する。しかし、炭素量が８％になると急激
に強度及び吸水率が低下し、一部に未燃炭素の存在と骨
材同士の融着の発生が見受けられた。また、炭素量２％
の場合、比重が大きく発泡もほとんど見られない。従っ
て、鋳造廃砂に含まれる炭素量は、２〜６％に調合する
ことが望ましいことを確認した。
【００５４】実施例８ コンクリートスラッジ、炭素量４％の鋳造廃砂及び浄水
場発生土を乾物重量換算で１：１．８：０．４の比率で
混合し、炭化珪素を乾物重量比で０％，０．１％，０．
２％，０．３％を添加し、混合機により混合した。実施
例１と同様な方法で供試体を作成し、電気炉で最高温度
１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。ただし、昇温
中の１０００℃における発泡のための保持時間は３０分
とした。
場発生土を乾物重量換算で１：１．８：０．４の比率で
混合し、炭化珪素を乾物重量比で０％，０．１％，０．
２％，０．３％を添加し、混合機により混合した。実施
例１と同様な方法で供試体を作成し、電気炉で最高温度
１１３５℃、保持時間６０分で焼成した。ただし、昇温
中の１０００℃における発泡のための保持時間は３０分
とした。
【００５５】焼成した供試体の比重、吸水率、圧縮強度
の測定結果を図１１及び図１２に示す。炭化珪素の増加
に従い、発泡量の増加により比重が小さくなるが、添加
量０．３％で骨材強度が急激に低下した。従って、炭化
珪素の添加量は、０．１〜０．２％が好ましいことを確
認した。
の測定結果を図１１及び図１２に示す。炭化珪素の増加
に従い、発泡量の増加により比重が小さくなるが、添加
量０．３％で骨材強度が急激に低下した。従って、炭化
珪素の添加量は、０．１〜０．２％が好ましいことを確
認した。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、コンクリートスラ
ッジ及び鋳物廃砂に浄水場発生土を添加することによ
り、無添加のものと比較して焼成温度は低下し、焼成温
度域が拡大した。また、無添加のものよりも品質は優れ
ていた。製造工程では、造粒時にペレタイザーを使用し
ないため粉塵発生量は少なく集塵機を必要とせず、造粒
物は乾燥強度を有することから、貯蔵、運搬に優れてい
る等の特徴を有していた。
ッジ及び鋳物廃砂に浄水場発生土を添加することによ
り、無添加のものと比較して焼成温度は低下し、焼成温
度域が拡大した。また、無添加のものよりも品質は優れ
ていた。製造工程では、造粒時にペレタイザーを使用し
ないため粉塵発生量は少なく集塵機を必要とせず、造粒
物は乾燥強度を有することから、貯蔵、運搬に優れてい
る等の特徴を有していた。
【００５７】また、本発明方法による人工軽量骨材は、
構造用軽量コンクリート骨材としての品質規格を充分に
満足し、実用化できるものであることが判った。さら
に、質量が不要なものであれば土木用骨材としても充分
規格を満足できるものと思われ、橋梁本体、暗梁等の土
木用コンクリート製品への応用が考えられる。さらに、
軽量・多孔質を生かしてカーテンウォールのような建築
用コンクリート２次製品・農業用表土改良材・装飾材料
・道路の下層路盤材等への応用が考えられる。
構造用軽量コンクリート骨材としての品質規格を充分に
満足し、実用化できるものであることが判った。さら
に、質量が不要なものであれば土木用骨材としても充分
規格を満足できるものと思われ、橋梁本体、暗梁等の土
木用コンクリート製品への応用が考えられる。さらに、
軽量・多孔質を生かしてカーテンウォールのような建築
用コンクリート２次製品・農業用表土改良材・装飾材料
・道路の下層路盤材等への応用が考えられる。
【図１】供試体１における浄水場発生土の添加量が異な
る焼成ペレットの吸水率と焼成温度の関係を示すグラ
フ。
る焼成ペレットの吸水率と焼成温度の関係を示すグラ
フ。
【図２】供試体１における発生土の添加量が異なる焼成
ペレットの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
ペレットの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
【図３】供試体３における異なる時間で焼成したペレッ
トの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
トの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
【図４】供試体１における焼成温度１１３５℃、焼成時
間６０分としたときの発生土の添加量と比重の関係を示
すグラフ。
間６０分としたときの発生土の添加量と比重の関係を示
すグラフ。
【図５】供試体２における浄水場発生土の添加量が異な
る焼成ペレットの吸水率と焼成温度の関係を示すグラ
フ。
る焼成ペレットの吸水率と焼成温度の関係を示すグラ
フ。
【図６】供試体２における発生土の添加量が異なる焼成
ペレットの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
ペレットの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
【図７】供試体４における異なる時間で焼成したペレッ
トの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
トの圧縮強度と焼成温度の関係を示すグラフ。
【図８】供試体２における焼成温度１１３５℃、焼成時
間６０分としたときの発生土の添加量と比重の関係を示
すグラフ。
間６０分としたときの発生土の添加量と比重の関係を示
すグラフ。
【図９】実施例７により焼成した供試体について、含有
炭素量を変化させた時の比重の変化及び吸水率の変化を
示したグラフ。
炭素量を変化させた時の比重の変化及び吸水率の変化を
示したグラフ。
【図１０】実施例７により焼成した供試体について、含
有炭素量を変化させた時の圧縮強度の変化を示したグラ
フ。
有炭素量を変化させた時の圧縮強度の変化を示したグラ
フ。
【図１１】実施例８により焼成した供試体について、炭
化珪素添加量を変化させた時の比重の変化及び吸水率の
変化を示したグラフ。
化珪素添加量を変化させた時の比重の変化及び吸水率の
変化を示したグラフ。
【図１２】実施例８により焼成した供試体について、炭
化珪素添加量を変化させた時の圧縮強度の変化を示した
グラフ。
化珪素添加量を変化させた時の圧縮強度の変化を示した
グラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 38/02 Ｃ０４Ｂ 38/02 Ｋ (72)発明者 中村 静夫 石川県金沢市戸水町ロ１番地 石川県工 業試験場内 (72)発明者 北村 義治 石川県石川郡野々市町若松町４番１号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (72)発明者 坂本 正司 石川県石川郡野々市町若松町４番１号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (72)発明者 宮前 隆男 石川県石川郡野々市町若松町４番１号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (72)発明者 高島 敏彦 石川県石川郡野々市町若松町４番１号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (56)参考文献 特開 昭51−98722（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−73248（ＪＰ，Ａ) 北村義治、外６名、“生コン残渣を利 用した人工軽量骨材の製造”、コンクリ ートスラッジの有効利用に関するシンポ ジウム（1996・５）論文報告集、社団法 人日本コンクリート工学協会、平成８年 ５月27日、ｐ．ＩＩ−67〜ＩＩ−74 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 14/00 - 28/36 ＪＯＩＳ
Claims (7)
- 【請求項１】 コンクリートスラッジと鋳造廃砂に、焼
成温度を引き下げ焼成温度域を拡大させる材料として浄
水場発生土を添加混合し、その混合比率を乾物重量比で
１．０：１．０〜２．５：０．１〜１．０にすると共
に、これに発泡剤として炭化珪素を乾物重量比で０．１
〜０．２％添加混合し、それを成形し乾燥した後、この
乾燥物を破砕し不定形破石形状に造粒し、その破砕物を
焼成工程において、焼成途中の９００℃〜１１００℃の
温度で発泡させることにより分散・独立した微細な気泡
の内部発泡を促進させ、さらに１１００℃〜１３００℃
で焼成することにより、不定形砕石形状の焼成物を得る
ことを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項２】 浄水場発生土が、浄水工程の沈降池で発
生した微粒の泥分であることを特徴とする請求項１記載
の人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項３】 浄水場発生土の一部又は全ての代替とし
て、陸砂利選別場のスラッジ、湖沼及びダム等に堆積し
た汚泥、珪藻土質廃棄物のうちの一種類以上を用いるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の人工軽量骨材の製
造方法。 - 【請求項４】 鋳造廃砂に含まれる炭素量を乾物重量換
算で２〜６％に調整したことを特徴とする請求項１，２
又は３記載の人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項５】 成形材料及び自硬性材料として用いるコ
ンクリートスラッジは、普通ポルトランドセメント、早
強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメン
ト、白色ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカ
セメント及びフライアッシュセメント等を利用したコン
クリートスラッジであることを特徴とする請求項１，
２，３又は４記載の人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項６】 鋳造廃砂のうち、強度付加材料として、
集塵ダスト、砂処理ダスト、解枠ダスト、生産ラインに
流れている生型砂の劣化防止のため間引きした砂、ショ
ットダスト及びショット砂から少なくとも一種類以上を
用いることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記
載の人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項７】 強度付加材料として用いる炭素非含有鋳
造廃砂の一部又は全ての代替として、珪石鉱業所のスラ
ッジ、砕石場のスラッジ、フライアッシュのうち１種類
以上を用いることを特徴とする請求項１，２，３，４，
５又は６記載の人工軽量骨材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32101896A JP3188200B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 人工軽量骨材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32101896A JP3188200B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 人工軽量骨材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10152356A JPH10152356A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3188200B2 true JP3188200B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=18127882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32101896A Expired - Fee Related JP3188200B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 人工軽量骨材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188200B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010007809A (ko) * | 2000-09-27 | 2001-02-05 | 김영호 | 폐콘크리트를 이용한 콘크리트 조성물 및 이를 이용한콘크리트 구조물의 제조방법 |
| JP4698043B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2011-06-08 | 嘉昭 佐藤 | コンクリートスラッジ微粉末回収方法および装置 |
| MXPA05003691A (es) | 2002-10-07 | 2005-11-17 | James Hardie Int Finance Bv | Material mixto de fibrocemento de densidad media durable. |
| KR20060024378A (ko) * | 2003-05-16 | 2006-03-16 | 제임스 하디 인터내셔널 파이낸스 비.브이. | 저밀도 생성물의 제조방법 |
| US20090156385A1 (en) | 2003-10-29 | 2009-06-18 | Giang Biscan | Manufacture and use of engineered carbide and nitride composites |
| US7998571B2 (en) | 2004-07-09 | 2011-08-16 | James Hardie Technology Limited | Composite cement article incorporating a powder coating and methods of making same |
| EP1856003A2 (en) | 2005-02-24 | 2007-11-21 | James Hardie International Finance B.V. | Alkali resistant glass compositions |
| US8993462B2 (en) | 2006-04-12 | 2015-03-31 | James Hardie Technology Limited | Surface sealed reinforced building element |
| EP1955986A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-08-13 | Sika Technology AG | Light weight aggregate |
| JP2014133667A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Sumitomo Kinzoku Kozan Siporex Kk | 軽量気泡コンクリートの製造方法 |
| US9016090B2 (en) | 2013-06-12 | 2015-04-28 | Hamid Hojaji | Glass microspheres comprising sulfide, and methods of producing glass microspheres |
| US9725369B2 (en) * | 2014-08-13 | 2017-08-08 | Crispycrete, Llc | Method of processing unhardened concrete |
| US10196296B2 (en) | 2015-01-17 | 2019-02-05 | Hamid Hojaji | Fluid permeable and vacuumed insulating microspheres and methods of producing the same |
| US9643876B2 (en) | 2015-10-04 | 2017-05-09 | Hamid Hojaji | Microspheres and methods of making the same |
| JP6710466B2 (ja) * | 2016-10-25 | 2020-06-17 | 太平洋セメント株式会社 | 焼成物の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP32101896A patent/JP3188200B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 北村義治、外６名、"生コン残渣を利用した人工軽量骨材の製造"、コンクリートスラッジの有効利用に関するシンポジウム（１９９６・５）論文報告集、社団法人日本コンクリート工学協会、平成８年５月２７日、ｐ．ＩＩ−６７〜ＩＩ−７４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10152356A (ja) | 1998-06-09 |
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