JP3933596B2

JP3933596B2 - Method for producing lightweight aggregate for lightweight refractory concrete and method for producing lightweight aggregate using lightweight aggregate for lightweight refractory concrete

Info

Publication number: JP3933596B2
Application number: JP2003080471A
Authority: JP
Inventors: 昌公両角; 秀男豊永; 英生藤中; 英雄石垣; 健市木村
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004284899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法および軽量耐火コンクリート用細骨材を用いた軽量耐火コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のものとしては、従来、次のようなものが知られている。
Ａ．第１従来例（特許文献１参照）
この第１従来例には、天然カオリン、ハロイサイトおよび合成カオリンのいずれかまたはそれらの混合物を630〜870℃でか焼し、シリカ／アルミナの組成比が１．１〜１．３の非晶質部分を主体とし、全粒子の径が８μｍ以下で平均粒子径が０．５〜２．０μｍになるように分級処理し、２．４５〜２．５５の比重を有するように調整したセメント混和材が開示され、630℃以上でか焼することにより脱水することが開示されている。
【０００３】
Ｂ．第２従来例（特許文献２参照）
この第２従来例には、含水率を１０重量％以下に乾燥処理した軽量骨材の表層に、その表層の微細空隙中に浸入し得る粘度を有するとともにｐＨ上昇によって50倍以上の粘度に増粘し得る低酸性溶液をコーティングして皮膜を形成し、その皮膜を形成した軽量骨材にセメントと水とを加えて撹拌混合して増粘処理した後、残りのセメントと水と骨材（川砂とか、含水率０．５〜０．９重量％の人工細骨材）とを加えて撹拌混合する軽量耐火コンクリートの製造方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−３３２７１号公報
【特許文献２】
特許第３２７９４１２号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来例の場合、それぞれ次のような欠点があった。ａ．第１従来例の欠点
セメント混和材として高強度コンクリートにおいては有効であっても、その粒子が超微粒子であるため、ある程度の含水率を確保できず、耐火性が低下するために軽量耐火コンクリート用細骨材として適さない欠点があった。
また、微粒粉体のために、軽量耐火コンクリートを製造する際の施工性が低下する欠点があった。
【０００６】
ｂ．第２従来例の欠点
この第２従来例は粗骨材であり、軽量耐火コンクリートを製造する上で混合する細骨材においては、何ら配慮されていず、製造過程で吸水し、含水率が高くなって爆裂の虞があり、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、耐火性に優れた軽量耐火コンクリートを製造する上で有用な軽量耐火コンクリート用細骨材を提供することを目的とし、請求項２に係る発明は、耐火性に優れた軽量耐火コンクリートを製造できるように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に係る発明の軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法は、上述のような目的を達成するために、
シリカおよびアルミナを主成分とする微小粒径の灰分を洗浄して超微粒分を除去してから分級して直径が５ｍｍ以下の細骨材を得、その細骨材を 670 〜 730 ℃で乾燥処理した後、 800 〜 850 ℃で加熱処理し、しかる後にコーティング材で前記細骨材の表層の気泡を閉塞処理し、更に、前記細骨材にセメントおよび水を添加して増粘処理し、前記細骨材の表面に皮膜を形成するとともに含水率が３〜５重量％になるように調整することを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
シリカおよびアルミナを主成分とする微小粒径の灰分としては、例えば、白山からの飛灰などが適用できる。
洗浄処理によっては、７４μｍ以下の超微粒分を除去し、分級によって直径が５ｍｍ以下の細骨材を得る。５ｍｍを越えると、軽量耐火コンクリートを製造する際の充填性が低下するからである。
【００１１】
得られた細骨材を670〜730℃で乾燥処理する。670℃未満では、脱水が不十分で余剰水分量が多くなりすぎて爆裂防止効果が無く、一方、730℃を越えると、余剰水分量が少なくなりすぎ、製造された軽量耐火コンクリートにおいて、熱を受けたときに、急激に温度が上昇し、耐火時間が短くなって耐火性が低下するからである。
【００１２】
上述乾燥処理の後、800〜850℃で加熱処理する。800℃未満では、含水率が高く、かつ、細骨材表面にポゾラン反応を促す非晶質な成分の割合が低くなるためポゾラン反応が促進されず、コーティング材の浸透性も低下するからである。一方、850℃を越えると、含水率が低くなりすぎるとともに、分子構造が崩れて結晶転移が発生し、再結晶して別の鉱物に変化するため、非晶質な成分の割合が低くなってポゾラン反応が阻害され、かつコーティング材の浸透性も低くなり、更に、内部の気泡の膨張によって脆くなり、強度が低下するからである。
【００１３】
コーティング材としては、特許第３２７９４１２号明細書に記載された低酸性溶液が用いられる。この低酸性溶液としては、カルボキシル基含有単量体（ａ）および必要により他の単量体（ｂ）から構成される低酸性のアニオン性アクリル樹脂の水分散溶液が使用される。カルボキシル基含有単量体（ａ）としては、（メタ）アクリル酸［アクリル酸およびメタクリル酸を表す。以下、同様の表現を用いる。］、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸；マレイン酸、イタコン酸フマル酸等の不飽和ポリカルボン酸が挙げられる。また、他の単量体（ｂ）としては、（イ）不飽和カルボン酸エステル、例えば、上記不飽和カルボン酸［（メタ）アクリル酸等］のアルキル（炭素数１〜１２）エステル［メチル−、エチル−、ｎ−またはｉｓｏ−プロピル−、ｎ−またはｉｓｏ−ブチル−、２−エチルヘキシルエステル等］、（ロ）芳香族ビニル単量体、例えば、スチレン、（ハ）ビニルエステル、例えば、酢酸ビニル、（ニ）不飽和ニトリル、例えば、（メタ）アクリロニトリル、（ホ）ハロゲン含有単量体、例えば、塩化ビニル、クロロプレンなどの疎水性単量体（へ）アミド基含有単量体、例えば、（メタ）アクリルアミド、（ト）水酸基含有単量体、例えば、ビニルアルコール、（メタ）アリルアルコール、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のような親水性単量体（チ）ジ−またはポリ−ビニル化合物、例えば、ジビニルトルエン、（リ）不飽和モノ−またはポリ−カルボン酸とポリオールとのジ−またはポリ−エステル、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、（ヌ）ポリカルボン酸のジ−またはポリ−（メタ）アリルエステル、例えば、マレイン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、ビス（メタ）アクリルアミド、その他米国特許第４，０７６，６６３号明細書に記載された少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋性単量体などが挙げられる。
【００１４】
低酸性溶液に用いる高分子物質における単量体の割合は、水溶性あるいは水分散性の重合体を形成し得る範囲で種々変えられるが、一般に、全単量体の重量に基づいて、カルボキシル基含有単量体（ａ）の含有量は、通常20％以上、好ましくは25〜75％、更に好ましくは30〜70％である。20％未満では、ｐＨ上昇による粘度の上昇が不十分となり、吸水抑制作用が不十分となるという不都合があるからである。疎水性単量体の含有量は通常80％以下、好ましくは25〜75％、更に好ましくは30〜70％である。80％を越えると、ｐＨ上昇による粘度の上昇が不十分となり、吸水抑制作用が不十分となるという不都合があるからである。架橋性単量体の含有量は通常２％以下、好ましくは１％以下である。２％を越えると、ｐＨ上昇による粘度の上昇が不十分となり、吸水抑制作用が不十分となるという不都合があるからである。カルボキシル基含有単量体（ａ）とそれ以外の親水性単量体との重量比は通常 100：０〜50：50、好ましくは 100：０〜75：25である。
【００１５】
低酸性溶液に用いる高分子物質は、前記単量体を通常の重合方法により重合させることにより製造することができる。重合方法としては、重合触媒（過硫酸塩、過酸化物、レドックス触媒等）、紫外線、放射線等（好ましくは重合触媒、特にレドックス触媒）を用いて、塊状重合、水溶液重合、乳化（または懸濁）重合、逆層（Ｗ／Ｏ）乳化（または懸濁）重合等公知の重合方法により製造することができる。重合方法として好ましいのは重合触媒（過硫酸塩、過酸化物、レドックス触媒等）を用いた乳化重合による方法である。
低酸性溶液に用いる高分子物質の純分における酸価は通常 100〜 500、好ましくは 200〜 450である。 100未満では、ｐＨ上昇による粘度の上昇が不十分となり、吸水抑制作用が不十分となるという不都合があり、また、 500を越えても、ｐＨ上昇による粘度の上昇が不十分となり、吸水抑制作用が不十分となるという不都合があるからである。
【００１６】
低酸性溶液に用いる高分子物質として好ましいのは、特開昭６０−２１０５５５号公報に記載のような酸価を有するビニル重合体であり、特に好ましいのはアニオン性アクリル系樹脂である。このものは、一般式（１）で示される（メタ）アクリル酸単位および一般式（２）で示される（メタ）アクリル酸エステル単位を有している。
【００１７】
【化１】

【００１８】
【化２】

【００１９】
（式中Ｒ₁ はＨまたはＣＨ₃ 、好ましくはＣＨ₃ 、Ｒ₂ はＨまたはＣＨ₃ 、好ましくはＨ、Ｒはアルキル基、好ましくは炭素数１〜４のアルキル基を表す。）
【００２０】
低酸性溶液に用いる高分子物質の分子量は通常 100,000以上である。分子量が低すぎると加圧吸水抑制作用が不充分となる。
低酸性溶液における高分子物質固形分の濃度は通常１〜50％、好ましくは２〜30％である。１％未満では、十分な粘度に増粘し得る高分子物質の低酸性溶液が得られないという不都合があり、一方、50％を越えると、粘度が大きくなりすぎるという不都合があるからである。
【００２１】
低酸性溶液は、通常ｐＨ5.5以下の酸性領域では、高分子物質が直径２〜３μｍ以下の微粒子として水中に乳化、分散した低粘度の液状であり、その溶液の粘度としては、通常50センチポイズ以下、好ましくは30センチポイズ以下である。50センチポイズを越えると、細骨材の表面の空隙中に浸入しにくくなり、吸水抑制作用が不十分となる不都合があるからである。
【００２２】
表層の気泡を閉塞処理した細骨材に添加するセメントとしては、通常、水との接触によりＯＨ⁻イオンを放出するものであれば良く、特に限定されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、コロイドセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、および、これら２種以上の併用などが挙げられる。
【００２３】
低酸性溶液は、ｐＨを通常６〜13、好ましくは７〜10の中性ないしアルカリ性領域に上昇させることにより、ｐＨ上昇前の粘度（温度20℃での）の通常50倍以上、好ましくは80倍以上、更に好ましくは 300倍以上の粘度（温度20℃での）に増粘させることができる。増粘後は、通常 100センチポイズ以上、好ましくは 300センチポイズ以上、更に好ましくは1000センチポイズ以上の高い粘度となる。
【００２４】
したがって、細骨材表層の空隙中に低酸性溶液を吸収させた後、そのｐＨを上昇させることにより、表層の空隙内に極めて高い粘度［増粘前の粘度の50倍以上の粘度（一般に 100センチポイズ以上）］の皮膜を形成させた細骨材を製造することができる。
【００２５】
低酸性溶液の粘度の制御はｐＨ調整により行うことができるが、中性ないしアルカリ性へのｐＨ上昇には、セメントと水との接触により放出されるＯＨ⁻ イオンを利用するのが好ましい。セメントは水と接触すると、セメント中のフリーライム（ＣａＯ）と水との反応およびＣ₃ Ｓ（エーライト）やＣ₂ Ｓ（ビーライト）の水和によりＣａ（ＯＨ）₂ を形成して、水のｐＨを高め、それと同時に、セメント中のＫ₂ ＳＯ₄ やＮａ₂ ＳＯ₄ とＣａ（ＯＨ）₂ やＣ₃ Ａとの反応（例えば、下記（３）式のような反応）により更にｐＨが高まる。
３Ｋ₂ ＳＯ₄ ＋３Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋Ｃ₃ Ａ＋３２Ｈ₂ Ｏ
→Ｃ₃ Ａ・３ＣａＳＯ₄ ・３２Ｈ₂ Ｏ＋６ＫＯＨ……（３）
【００２６】
細骨材には、その他の成分として、リグニンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物などのセメント減水剤、セメント流動化剤、無機各種分散剤、各種界面活性剤を併用することができる。
【００２７】
細骨材の表層の空隙内において高い粘度の水の層を形成させる他の方法として、低粘度の高分子物質原料（単量体、オリゴマーやプレポリマーなどの部分重合物等）の水溶液または水分散液を軽量骨材表層の空隙内に吸収させた後、空隙内でそれらを重合させて通常増粘前の粘度の50倍以上の高い粘度を有する水の層を形成する方法などが挙げられる。
【００２８】
また、細骨材の加圧吸水抑制処理方法としては、乾燥細骨材に低酸性溶液（50センチポイズ以下の粘度を有する水、例えば、上述のような酸性のアニオン性重合体を含有する水）を練り混ぜることによって吸水させる方法、または、低酸性溶液の中に乾燥細骨材を浸漬することによって吸水させる方法とか、乾燥細骨材に低酸性溶液を散布することによって吸水させる方法、あるいは、低酸性溶液を密閉下の減圧した容器内にある乾燥細骨材中に吸入することによって吸水させる方法、更には、低酸性溶液中に乾燥細骨材を浸漬し、空気等で加圧することによって吸水させる方法などがある。
【００２９】
また、このようにして表層の空隙中に吸水させた低酸性溶液を（増粘前の粘度の）50倍以上の粘度に増粘する方法としては、セメントのアルカリによりｐＨを上昇させることによって増粘する方法、アルカリ金属の水酸化物および／または炭酸塩（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）によりｐＨを上昇させることによって増粘する方法、多価金属（アルカリ土類金属、アルミニウム等）の水酸化物（水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム）によりｐＨを上昇させることによって増粘する方法、アルミン酸塩（アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等）によりｐＨを上昇させることによって増粘する方法、水酸化アンモニウムによりｐＨを上昇させることによって増粘する方法、その他水溶液または水分散液状態でＯＨ⁻ イオンを放出する各種の化合物によりｐＨを上昇させることによって増粘する方法などが挙げられる。
【００３０】
細骨材の加圧吸水抑制処理は、生コンクリートプラントでコンクリートの練り混ぜと同時に行うことができる。この生コンクリートプラントで行う方法としては、例えば、先ずミキサー中に、細骨材と、低酸性溶液［50センチポイズ以下の粘度を有する水、例えば、酸性のアニオン性重合体を含有する水（この水の量は細骨材の表層に吸水させるに必要な量）］とを投入・撹拌し、その間に低酸性溶液を細骨材の表層部に吸収させる。
【００３１】
次いで、水（コンクリートの全水量から細骨材の表層に吸水させた低酸性溶液中の水の量を引いた残りの量）と、セメントと、混和剤とを添加し、コンクリートを練り混ぜ、その結果、セメントから放出されるＯＨ⁻イオンのためにコンクリート中の水および細骨材の表層に吸収させた低酸性溶液のいずれのｐＨも上昇し、細骨材の表層の空隙中の低酸性溶液は粘度が上昇して、加圧吸水抑制処理がなされた軽量耐火コンクリート用細骨材を製造することができる。
このようにして得られる細骨材は、空隙中に高粘度（増粘前の粘度の50倍以上の粘度、一般に 100センチポイズ以上）の水の層を有する表層部を有している。
【００３２】
最終的に、細骨材の表面に皮膜を形成するとともに含水率が３〜５重量％になるように調整する。３重量％未満では耐火性能が低下し、一方、５重量％を越えると爆裂防止効果が無くなるからである。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
（作用・効果）
また、請求項１に係る発明の軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法の構成によれば、図１の（ａ）の製造に伴う構造変化を示す模式図に示すように、微小粒径の灰分の洗浄による超微粒分の除去、ならびに分級によって、空間内に水分Ｗｉを含むとともに表面を表面水Ｗｏで覆われた直径が５ｍｍ以下の細骨材を得る。
その細骨材を670〜730℃で乾燥処理することにより、図１の（ｂ）の製造に伴う構造変化を示す模式図に示すように、表面水Ｗｏを除去するとともに、空間内に水分Ｗｉの一部を除去した空隙Ｓを発生させる。
その後、800〜850℃で加熱処理することにより、非晶質な成分の割合を増加させるとともに、空間内に、残存水分を含んだ空隙Ｓを残す［図１の（ｃ）参照］。
しかる後、図１の（ｃ）の製造に伴う構造変化を示す模式図に示すように、コーティング材で細骨材の表層の気泡Ｗを閉塞処理し、更に、セメントおよび水を添加しての増粘処理により、細骨材の表面に、セメントから放出されるＯＨ- イオンによりｐＨを上昇させて粘度を高くした皮膜Ｃを形成し、最終的に、含水率が３〜５重量％の細骨材を得るようにする。
【００３６】
したがって、洗浄ならびに分級処理された直径が５ｍｍ以下の細骨材の表層の空隙中に低酸性溶液などのコーティング材を浸入させ、その表層をコーティングして皮膜を形成し、更に、その粘度を高くするから、細骨材の表層の空隙中に水分が残存したり浸入したりすることを皮膜によって確実に回避でき、しかも、皮膜の形成に伴うタガ効果とアーチアクションとによって細骨材の強度を高くでき、コンクリート混練時の物理的ないしは機械的作用による影響を受けることなくコンクリート練り混ぜ後も加圧吸水抑制作用を保持することができる。
【００３７】
更に、軽量耐火コンクリート用細骨材を製造する上で、低酸性溶液などのコーティング材を細骨材に散布するとか、コーティング材と細骨材とを練り混ぜるとか、細骨材をコーティング材の溶液中に浸漬するといった処理を施すだけで良く、全体として、軽量耐火コンクリートを製造した上での耐火性はもちろんのこと、物理的ならびに化学的な安定性に優れるとともに、コンクリートに対して無害であり、かつ、爆裂を防止できる軽量耐火コンクリート用細骨材を安価にかつ容易に製造できるようになった。
【００３８】
また、請求項２に係る軽量耐火コンクリートの製造方法は、前述のような目的を達成するために、請求項１に記載の軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法によって製造された軽量耐火コンクリート用細骨材１５〜２５重量％と、セメント３５〜４７重量％と、補強用繊維６〜９重量％と、水１０〜１５重量％と、吸水含水量が粗骨材重量の２〜５％の粗骨材１５〜２２重量％とを混練して養生することを特徴としている。
【００３９】
軽量耐火コンクリート用細骨材の含有量は、１５〜２５重量％である。１５重量％未満では、耐火性能が低く、一方、２５重量％を越えると軽量耐火コンクリートの強度が低下するからである。
セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、コロイドセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント、および、これら２種以上の併用などが挙げられ、その含有量は３５〜４７重量％である。３５重量％未満では、強度が低下し、一方、４７重量％を越えると、粘性が高くなって施工性が低下するからである。
【００４０】
補強用繊維としては、ステンレス鋼繊維などの金属繊維とか、それらにガラス繊維などの非金属繊維といった繊維材を混合させたものが挙げられ、その含有量は６〜９重量％である。６重量％未満では、補強効果が低下し、一方、９重量％を越えると、軽量耐火コンクリートの強度が低下するからである。
水としては、水道水、イオン交換水、蒸留水、河川水、地下水、および、これら２種以上の併用などが挙げられる。これらのうち好ましいのは、水道水、イオン交換水、蒸留水、および、これら２種以上の併用である。水の含有量は１０〜１５重量％である。１０重量％未満では流動性が低くて施工性が低下し、一方、１５重量％を越えると強度が低下するとともに耐火性能が低下するからである。粗骨材としては、吸水含水量が粗骨材重量の２〜５％のものが用いられる。２％未満では、耐火性能が低下し、一方、５％を越えると、爆裂防止効果が低くなるからである。粗骨材の含有量は１５〜２２重量％である。１５重量％未満では、耐火性能が低く、一方、２２重量％を越えると軽量耐火コンクリートの強度が低下するからである。
【００４１】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の軽量耐火コンクリートの製造方法の構成によれば、軽量耐火コンクリート用細骨材、セメント、補強用繊維、水、および、吸水含水量が粗骨材重量の２〜５％の粗骨材をそれぞれ調整し、それらを混練して養生することにより、施工性を低下せずに、耐火性能および爆裂防止に適した含水率を有するとともに高強度の軽量耐火コンクリートを製造できる。
したがって、耐火性に優れた軽量耐火コンクリートを提供できる。
【００４２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
先ず、軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法について説明する。
微小粒径の灰分としての飛灰（約３０００万年前に爆発した白山から飛散して金沢市郊外に厚さ約１０ｍで堆積している灰分：組成比、シリカ７６．３％、アルミナ１７．２％、酸化カリウム２．０％、酸化ナトリウム１．９％、三酸化第二鉄１．２％、酸化カルシウム１．１％、酸化マグネシウム０．２％）を洗浄して、７４μｍ以下の超微粒分を除去するとともに分級処理し、直径が５ｍｍ以下の細骨材を得る［図１の（ａ）参照］。
【００４４】
その細骨材を700℃で乾燥処理し、表面水を除去するとともに、内部に水分の一部を除去した空隙を発生させる［図１の（ｂ）参照］。
その後、820℃で加熱処理して、非晶質な成分の割合を増加させるとともに、内部に、残存水分を含んだ空隙を残す。
しかる後、生コンクリートプラントのミキサー中に、上記加熱処理した後の細骨材を３５８kg/m³投入し、撹拌しながらアニオン性アクリル樹脂エマルジョン［アクリル酸エチル／メタクリル酸（重量比６／４）共重合体、酸価 260（純分）、樹脂含有量25％、ｐＨ２、粘度３センチポイズ（温度20℃）］からなるコーティング材を１００倍溶液で２１kg/m³投入し、ミキサー中で約１分間均一に撹拌混合して、細骨材の表層の気泡を閉塞処理した。
次いで、普通ポルトランドセメント８８kg/m³をミキサー中に投入し、更に、１分間均一に撹拌混合することにより、表層の空隙中で増粘されて表面に皮膜を形成した含水率が３〜５重量％の軽量耐火コンクリート用細骨材を得た［図１の（ｃ）参照］。
【００４５】
続いて、上述の軽量耐火コンクリート用細骨材４６７kg/m³（３１．１重量％）、吸水量が粗骨材重量の２〜５％の粗骨材（スーパーメサライト：日本メサライト工業社製）２７０kg/m³（１８．０重量％）、補強用繊維としてのステンレス繊維１０８kg/m³（７．２重量％）、早強ポルトランドセメント４６０kg/m³（３０．６重量％）、水１９０kg/m³（１２．７重量％）、混和剤４．６kg/m³（０．３重量％）を撹拌しながら順次投入し、約２分間充分混練して取り出し、溶接金網（図２参照）を配筋した型枠に打設した。１０５℃で１０日間乾燥により養生して幅３，２５０ｍｍ、高さ３，１５０ｍｍ、厚さ７０ｍｍの試験体としての軽量耐火コンクリートを得た。含水率は２．９重量％であった。
【００４６】
試験体は２体用意し、それぞれ図２に示すように構成されている。
図２の（ａ）は配筋状態を主体的に示す正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図であり、試験対の内部に溶接金網２が配筋され、上部の両端側それぞれにアンカーボルト３が取り付けられるとともに、下部に、筒状ナット４ａを付設したファスナー４が取り付けられている。
【００４７】
得られた試験体１を、図３の組付け状態の説明図［（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図］に示すように、Ｈ型鋼による矩形状の枠体５に組付けた。
上部においては、図４の要部の拡大縦断面図に示すように、アングル状の取付部材６がアンカーボルト３に第１のナット７で取り付けられるとともに、枠体５のフランジ部に第１のボルト８と第２のナット９とによって取り付けられている。
【００４８】
また、下部においては、図５の要部の拡大縦断面図に示すように、枠体５にコの字状プレート１０が取り付けられるとともに、そのコの字状プレート１０に第２のボルト１１と第３のナット１２とによって平板プレート１３が取り付けられている。平板プレート１３に取り付けられた第３のボルト１４が筒状ナット４ａに、取付位置調整可能にネジ込まれている。
【００４９】
上述のようにして組付けた後、図６の試験方法の説明図［（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図］に示すように、枠体５側を加熱裏面側すなわち屋内側とし、かつ、反対側を加熱側すなわち屋外側とし、その屋外側において、試験体１の表面から１００ｍｍ離れた位置の１４箇所（○印箇所）に、加熱温度を測定する加熱温度センサを設けた。
【００５０】
また、試験体１の裏面に接触させた１１箇所（番号を付した□印箇所）に、試験体１の裏面の温度を測定する裏面温度センサを設けた。更に、試験体１の温度として、６箇所（番号を付した○印箇所）に溶接金網２の温度を測定する温度センサを設けた。
また、試験体１の中心箇所に、たわみ量を測定するたわみ測定装置を設けた。
【００５１】
２個の試験体それぞれにつき、建築基準法第２条第七号に係る耐火性能試験に基づき、屋外側を加熱面として６０分間加熱し、加熱温度、裏面温度、溶接金網の温度、および、試験体のたわみそれぞれの経時的変化を測定したところ、次のような結果が得られた。
【００５２】
すなわち、図７（ひとつの試験体）および図１１（別の試験体）の加熱温度の経時的変化のグラフに示すように、６０分後に約９５０℃近くにまで加熱され、加熱停止後は、２４０分後に約５０℃（試験体の屋外側の表面からの輻射熱と考えられる）まで低下した。
【００５３】
また、ひとつの試験体については、図８の裏面温度の経時的変化のグラフに示すように、１１６分から１２８分経過後において、１０８℃から１３８℃の最高温度を示した。別の試験体については、図１２の裏面温度の経時的変化のグラフに示すように、１２５分から１３７分経過後において、１０１℃から１１９℃の最高温度を示した。
【００５４】
また、ひとつの試験体については、図９の溶接金網の温度の経時的変化のグラフに示すように、６３分から６８分経過後において、３０２℃から４１８℃の最高温度を示した。別の試験体については、図１３の裏面温度の経時的変化のグラフに示すように、６３分から６６分経過後において、３２４℃から４０９℃の最高温度を示した。
【００５５】
また、ひとつの試験体については、図１０のたわみの経時的変化のグラフに示すように、６０分経過後において、最大５４．５ｍｍのたわみがあった。別の試験体については、図１４のたわみの経時的変化のグラフに示すように、５６分経過後において、最大５９．５ｍｍのたわみがあった。
【００５６】
裏面温度において、ひとつの試験体で、初期温度１５℃に対して最高温度が１２２分後の１３８℃であり、規定値（初期温度に１８０℃を加えた温度１９５℃）よりもかなり低いものであった。また、平均温度の最高値が１２２分後の１２５℃であり、規定値（初期温度に１４０℃を加えた温度１５５℃）よりもかなり低いものであった。
【００５７】
一方、別の試験体で、初期温度１７℃に対して最高温度が１２５分後の１１９℃であり、規定値（初期温度に１８０℃を加えた温度１９７℃）よりもかなり低いものであった。また、平均温度の最高値が１３０分後の１０９℃であり、規定値（初期温度に１４０℃を加えた温度１５７℃）よりもかなり低いものであった。
【００５８】
また、両試験体のいずれにおいても、非加熱側へ１０秒を超えて継続する火災の噴出、非加熱面で１０秒を超えて継続する発炎、および、火炎が通る亀裂等の損傷のいずれも見られず、軽量耐火コンクリートとして好適であることが判明した。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の軽量耐火コンクリート用細骨材の製造方法の構成によれば、洗浄ならびに分級処理された直径が５ｍｍ以下の細骨材の表層の空隙中に低酸性溶液などのコーティング材を浸入させ、その表層をコーティングして皮膜を形成し、更に、その粘度を高くするから、細骨材の表層の空隙中に水分が残存したり浸入したりすることを皮膜によって確実に回避でき、しかも、皮膜の形成に伴うタガ効果とアーチアクションとによって細骨材の強度を高くでき、コンクリート混練時の物理的ないしは機械的作用による影響を受けることなくコンクリート練り混ぜ後も加圧吸水抑制作用を保持することができる。
更に、軽量耐火コンクリート用細骨材を製造する上で、低酸性溶液などのコーティング材を細骨材に散布するとか、コーティング材と細骨材とを練り混ぜるとか、細骨材をコーティング材の溶液中に浸漬するといった処理を施すだけで良く、全体として、軽量耐火コンクリートを製造した上での耐火性はもちろんのこと、物理的ならびに化学的な安定性に優れるとともに、コンクリートに対して無害であり、かつ、爆裂を防止できる軽量耐火コンクリート用細骨材を安価にかつ容易に製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】軽量耐火コンクリート用細骨材の製造に伴う構造変化を示す模式図である。
【図２】試験体の説明図であり、（ａ）は配筋状態を主体的に示す正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
【図３】組付け状態を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
【図４】要部の拡大縦断面図である。
【図５】要部の拡大縦断面図である。
【図６】試験方法の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
【図７】ひとつの試験体の加熱温度の経時的変化を示すグラフである。
【図８】ひとつの試験体の裏面温度の経時的変化を示すグラフである。
【図９】ひとつの試験体の溶接金網の温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１０】ひとつの試験体のたわみの経時的変化を示すグラフである。
【図１１】別の試験体の加熱温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１２】別の試験体の裏面温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１３】別の試験体の溶接金網の温度の経時的変化を示すグラフである。
【図１４】別の試験体のたわみの経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｃ…皮膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a lightweight refractory concrete using method of manufacturing a lightweight refractory fine aggregate for concrete and lightweight refractory fine aggregate for concrete.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the following are known as this type.
A. First conventional example (see Patent Document 1)
In this first conventional example, any one of natural kaolin, halloysite and synthetic kaolin or a mixture thereof is calcined at 630 to 870 ° C., and an amorphous composition having a silica / alumina composition ratio of 1.1 to 1.3 is used. Cement admixture mainly composed of a portion, classified so that the total particle diameter is 8 μm or less and the average particle diameter is 0.5 to 2.0 μm, and adjusted to have a specific gravity of 2.45 to 2.55 Is disclosed, and dehydration is disclosed by calcination at 630 ° C. or higher.
[0003]
B. Second conventional example (see Patent Document 2)
In this second conventional example, the surface layer of a lightweight aggregate that has been dried to a moisture content of 10% by weight or less has a viscosity that can penetrate into the fine voids of the surface layer, and increases to a viscosity of 50 times or more by increasing the pH. A thin acid solution that can be thickened is coated to form a film. After the cement and water are added to the lightweight aggregate on which the film is formed, the mixture is stirred and thickened, and then the remaining cement, water, and aggregate ( A method for producing lightweight refractory concrete is disclosed in which river sand or artificial fine aggregate having a water content of 0.5 to 0.9% by weight is added and stirred and mixed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-33271 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3279612 specification
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional examples as described above have the following disadvantages. a. Disadvantages of the first conventional example Even if it is effective in high-strength concrete as a cement admixture, its particles are ultrafine particles, so it cannot secure a certain water content, and fire resistance is reduced. There was a disadvantage that was not suitable as a fine aggregate.
Moreover, due to the fine powder, there was a drawback that the workability when producing lightweight refractory concrete was lowered.
[0006]
b. Disadvantages of the second conventional example The second conventional example is a coarse aggregate, and in the fine aggregate to be mixed in the production of lightweight refractory concrete, no consideration is given, water is absorbed during the production process, and the moisture content is high. There was a risk of explosion and there was room for improvement.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to claim 1 provides a fine aggregate for lightweight refractory concrete useful for producing lightweight refractory concrete having excellent fire resistance. the purpose of, the invention of

claim

2 is intended to be manufactured lightweight refractory concrete with excellent fire resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the method for producing a lightweight aggregate for lightweight refractory concrete of the invention according to claim 1
Fine ash with silica and alumina as main components is washed to remove ultrafine particles and then classified to obtain a fine aggregate having a diameter of 5 mm or less, and the fine aggregate is dried at 670 to 730 ° C. After the treatment , heat treatment is performed at 800 to 850 ° C., and then the surface air bubbles of the fine aggregate are blocked with a coating material, and further, cement and water are added to the fine aggregate to increase the viscosity, A film is formed on the surface of the fine aggregate, and the water content is adjusted to 3 to 5% by weight .
[0009]
[0010]
As the ash having a fine particle size mainly composed of silica and alumina, for example, fly ash from Hakusan is applicable.
Depending on the washing treatment, ultrafine particles of 74 μm or less are removed, and fine aggregates having a diameter of 5 mm or less are obtained by classification. This is because if the thickness exceeds 5 mm, the filling property when producing lightweight refractory concrete is lowered.
[0011]
The obtained fine aggregate is dried at 670-730 ° C. If it is less than 670 ° C, dehydration is insufficient and the excess water content increases too much to prevent explosion explosion.On the other hand, if it exceeds 730 ° C, the excess moisture content decreases too much, and heat is produced in the manufactured lightweight refractory concrete. This is because when it is received, the temperature rapidly increases, the fire resistance time is shortened, and the fire resistance decreases.
[0012]
After the above drying treatment, heat treatment is performed at 800 to 850 ° C. If it is less than 800 ° C., the moisture content is high and the ratio of the amorphous component that promotes the pozzolanic reaction on the surface of the fine aggregate is lowered, so the pozzolanic reaction is not promoted and the permeability of the coating material is also lowered. . On the other hand, when the temperature exceeds 850 ° C., the moisture content becomes too low, the molecular structure collapses, crystal transition occurs, and recrystallization changes to another mineral, so the proportion of amorphous components decreases. This is because the pozzolanic reaction is inhibited and the permeability of the coating material is lowered, and further, the foam becomes brittle due to the expansion of the internal bubbles and the strength is lowered.
[0013]
As the coating material, a low acid solution described in Japanese Patent No. 3279212 is used. As this low acid solution, an aqueous dispersion of a low acid anionic acrylic resin composed of a carboxyl group-containing monomer (a) and, if necessary, another monomer (b) is used. As the carboxyl group-containing monomer (a), (meth) acrylic acid [represents acrylic acid and methacrylic acid. Hereinafter, similar expressions are used. ], Unsaturated monocarboxylic acids such as crotonic acid; and unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid and itaconic acid fumaric acid. Further, as the other monomer (b), (i) an unsaturated carboxylic acid ester, for example, an alkyl (carbon number 1 to 12) ester of the above unsaturated carboxylic acid [(meth) acrylic acid and the like] [methyl- , Ethyl-, n- or iso-propyl-, n- or iso-butyl-, 2-ethylhexyl ester, etc.], (b) aromatic vinyl monomers such as styrene, (c) vinyl esters such as acetic acid Vinyl, (d) unsaturated nitriles such as (meth) acrylonitrile, (e) halogen-containing monomers such as vinyl chloride, chloroprene and other hydrophobic monomers (he) amide group-containing monomers such as Hydrophilic substances such as (meth) acrylamide, (g) hydroxyl group-containing monomers such as vinyl alcohol, (meth) allyl alcohol, hydroxyethyl (meth) acrylate Monomeric (thi) di- or poly-vinyl compounds such as divinyltoluene, di- or poly-esters of (ly) unsaturated mono- or poly-carboxylic acids and polyols such as polyethylene glycol diacrylate, ( N) Di- or poly- (meth) allyl esters of polycarboxylic acids, such as diallyl maleate, diallyl phthalate, bis (meth) acrylamide, and others described in US Pat. No. 4,076,663 Examples thereof include a crosslinkable monomer having two polymerizable double bonds.
[0014]
The ratio of the monomer in the polymer material used in the low acid solution can be variously changed within a range in which a water-soluble or water-dispersible polymer can be formed. Generally, based on the weight of all monomers, the carboxyl group The content of the containing monomer (a) is usually 20% or more, preferably 25 to 75%, more preferably 30 to 70%. If it is less than 20%, the increase in viscosity due to an increase in pH becomes insufficient, and the water absorption suppressing action is insufficient. The content of the hydrophobic monomer is usually 80% or less, preferably 25 to 75%, more preferably 30 to 70%. This is because if it exceeds 80%, the increase in viscosity due to an increase in pH becomes insufficient, and the water absorption suppressing action becomes insufficient. The content of the crosslinkable monomer is usually 2% or less, preferably 1% or less. If it exceeds 2%, the increase in viscosity due to the increase in pH becomes insufficient, and the water absorption suppressing action becomes insufficient. The weight ratio of the carboxyl group-containing monomer (a) and the other hydrophilic monomer is usually 100: 0 to 50:50, preferably 100: 0 to 75:25.
[0015]
The polymer substance used for the low acid solution can be produced by polymerizing the monomer by a usual polymerization method. As a polymerization method, a polymerization catalyst (persulfate, peroxide, redox catalyst, etc.), ultraviolet ray, radiation, etc. (preferably a polymerization catalyst, particularly a redox catalyst) is used, bulk polymerization, aqueous solution polymerization, emulsification (or suspension). ) Polymerization, reverse layer (W / O) emulsion (or suspension) polymerization and other known polymerization methods. A preferred polymerization method is emulsion polymerization using a polymerization catalyst (persulfate, peroxide, redox catalyst, etc.).
The acid value in the pure component of the polymer substance used in the low acid solution is usually 100 to 500, preferably 200 to 450. If it is less than 100, there is an inconvenience that the increase in viscosity due to the increase in pH becomes insufficient and the water absorption suppressing action becomes insufficient. This is because the inconvenience is insufficient.
[0016]
Preferred as the high molecular weight material used in the low acid solution is a vinyl polymer having an acid value as described in JP-A-60-210555, and particularly preferred is an anionic acrylic resin. This has a (meth) acrylic acid unit represented by the general formula (1) and a (meth) acrylic acid ester unit represented by the general formula (2).
[0017]
[Chemical 1]

[0018]
[Chemical 2]

[0019]
(In the formula, R ₁ represents H or CH ₃ , preferably CH ₃ , R ₂ represents H or CH ₃ , preferably H, R represents an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
[0020]
The molecular weight of the polymer substance used for the low acid solution is usually 100,000 or more. If the molecular weight is too low, the pressurized water absorption inhibiting action is insufficient.
The concentration of the solid content of the polymer substance in the low acid solution is usually 1 to 50%, preferably 2 to 30%. If it is less than 1%, there is an inconvenience that a low acid solution of a polymer substance that can be thickened to a sufficient viscosity cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 50%, the viscosity becomes too large.
[0021]
The low acid solution is usually a low viscosity liquid in which the high molecular weight material is emulsified and dispersed in water as fine particles having a diameter of 2 to 3 μm in the acidic region of pH 5.5 or lower. The viscosity of the solution is usually 50 centipoise. Hereinafter, it is preferably 30 centipoises or less. This is because if it exceeds 50 centipoise, it becomes difficult to enter into the voids on the surface of the fine aggregate, resulting in insufficient water absorption suppressing action.
[0022]
The cement to be added to the fine aggregate in which the air bubbles in the surface layer are obstructed is not particularly limited as long as it releases OH ⁻ ions by contact with water, and examples thereof include ordinary Portland cement and early strong Portland cement. And mixed cements such as cement, colloidal cement and fly ash cement, and combinations of two or more thereof.
[0023]
The low acid solution is usually at least 50 times the viscosity (at a temperature of 20 ° C.) before raising the pH by raising the pH to a neutral or alkaline range of usually 6 to 13, preferably 7 to 10, preferably 80. The viscosity can be increased to a viscosity (at a temperature of 20 ° C.) more than double, more preferably 300 times or more. After thickening, the viscosity is usually 100 centipoise or higher, preferably 300 centipoise or higher, more preferably 1000 centipoise or higher.
[0024]
Therefore, after absorbing the low acid solution in the voids of the fine aggregate surface layer, the pH is raised to increase the viscosity in the voids of the surface layer [viscosity more than 50 times the viscosity before thickening (generally 100 times). A fine aggregate having a coating of centipoise or more)] can be produced.
[0025]
Although the viscosity of the low acid solution can be controlled by adjusting the pH, it is preferable to use OH ⁻ ions released by contact between cement and water to increase the pH from neutral to alkaline. When cement comes into contact with water, Ca (OH) ₂ is formed by the reaction of free lime (CaO) in the cement with water and the hydration of C ₃ S (alite) and C ₂ S (belite). Increase the pH of water, and at the same time, K ₂ SO ₄ and Na _{2 in} cement SO ₄ and Ca (OH) ₂ And the reaction with C ₃ A (for example, the reaction represented by the following formula (3)) further increases the pH.
3K ₂ SO ₄ + 3Ca (OH) ₂ + C ₃ A + 32H ₂ O
→ C ₃ A · 3CaSO ₄ · 32H ₂ O + 6KOH (3)
[0026]
In the fine aggregate, as other components, cement water reducing agents such as sodium lignin sulfonate and naphthalene sulfonic acid formalin condensate, cement fluidizer, various inorganic dispersants and various surfactants can be used in combination.
[0027]
As another method for forming a high-viscosity water layer in the voids of the fine aggregate surface layer, an aqueous solution or water of a low-viscosity polymer material (a partial polymer such as a monomer, oligomer or prepolymer) Examples include a method of forming a water layer having a viscosity that is 50 times or more higher than the viscosity before normal thickening by absorbing the dispersion into the voids in the surface layer of the lightweight aggregate and then polymerizing them in the voids. .
[0028]
In addition, as a method of suppressing the pressure absorption of fine aggregate, a low acid solution (water having a viscosity of 50 centipoise or less, for example, water containing an acidic anionic polymer as described above) is applied to dry fine aggregate. A method of absorbing water by kneading, a method of absorbing water by immersing dry fine aggregate in a low acid solution, a method of absorbing water by spraying a low acid solution on dry fine aggregate, or A method of absorbing water by inhaling a low acid solution into a dry fine aggregate in a sealed decompressed container, and further immersing the dry fine aggregate in a low acid solution and pressurizing with air or the like There is a method of absorbing water.
[0029]
In addition, as a method of thickening the low acid solution absorbed in the voids of the surface layer in this way to a viscosity of 50 times or more (viscosity before thickening), the pH can be increased by increasing the pH with cement alkali. Viscosity method, alkali metal hydroxide and / or carbonate (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide) to increase viscosity by increasing pH, polyvalent metal (alkaline earth metal, aluminum, etc.) By increasing the pH with a hydroxide of calcium hydroxide (calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide), or by increasing the pH with an aluminate (sodium aluminate, potassium aluminate, etc.) Method of thickening, method of thickening by raising pH with ammonium hydroxide, other aqueous solution or water In dispersion liquid state OH ^- a method of thickening by raising the pH and the like by a variety of compounds which release ions.
[0030]
Pressurized water absorption suppression treatment of fine aggregate can be performed simultaneously with mixing of concrete in a ready-mixed concrete plant. As a method to be performed in this ready-mixed concrete plant, for example, first, a fine aggregate and a low acid solution [water having a viscosity of 50 centipoise or less, for example, water containing an acidic anionic polymer (this water Is added to the surface layer of the fine aggregate to absorb water, and the low-acid solution is absorbed into the surface layer of the fine aggregate.
[0031]
Next, add water (the remaining water minus the amount of water in the low acid solution absorbed in the fine aggregate surface layer), cement and admixture, and mix the concrete. as a result, OH released from the cement ^- either pH low acidic solution was absorbed into the surface layer of water in the concrete and fine aggregate for ion also increased, low acid in the air gap of the surface layer of the fine aggregate The solution has an increased viscosity and can produce a lightweight aggregate for lightweight refractory concrete that has been subjected to pressure absorption suppression treatment.
The fine aggregate thus obtained has a surface layer portion having a water layer having a high viscosity (viscosity of 50 times or more of viscosity before thickening, generally 100 centipoise or more) in the voids.
[0032]
Finally, a film is formed on the surface of the fine aggregate, and the water content is adjusted to 3 to 5% by weight. If the amount is less than 3% by weight, the fire resistance is deteriorated. On the other hand, if the amount exceeds 5% by weight, the explosion preventing effect is lost.
[0033]
[0034]
[0035]
(Action / Effect)
Moreover, according to the structure of the manufacturing method of the lightweight aggregate for lightweight refractory concrete of the invention which concerns on Claim 1 , as shown to the schematic diagram which shows the structural change accompanying manufacture of (a) of FIG. By removing ultrafine particles by ash washing and classification, a fine aggregate having a diameter of 5 mm or less and containing water Wi in the space and the surface covered with surface water Wo is obtained.
By drying the fine aggregate at 670 to 730 ° C., as shown in the schematic diagram showing the structural change accompanying the production of FIG. A void S from which a part of the void is removed is generated.
Thereafter, heat treatment is performed at 800 to 850 ° C. to increase the proportion of the amorphous component and leave a void S containing residual moisture in the space [see (c) of FIG. 1].
Thereafter, as shown in the schematic diagram showing the structural change accompanying the production of FIG. 1 (c), the air bubbles W on the surface layer of the fine aggregate are closed with the coating material, and further, cement and water are added. By the thickening treatment, a film C having a high viscosity is formed on the surface of the fine aggregate by raising the pH by OH- ions released from the cement. Finally, a fine film having a moisture content of 3 to 5% by weight is formed. Try to get aggregate.
[0036]
Therefore, a coating material such as a low acid solution is infiltrated into the void of the surface layer of the fine aggregate having a diameter of 5 mm or less that has been cleaned and classified, and the surface layer is coated to form a film, and the viscosity is increased. Therefore, it is possible to reliably prevent the moisture from remaining in and entering the voids in the surface layer of the fine aggregate by the coating, and to reduce the strength of the fine aggregate by the tagging effect and arch action associated with the formation of the coating. It is possible to increase the pressure and absorb water pressure even after the concrete is mixed without being affected by the physical or mechanical action during the concrete mixing.
[0037]
Furthermore, when manufacturing lightweight aggregates for refractory concrete, a coating material such as a low acid solution is applied to the fine aggregate, or the coating material and the fine aggregate are mixed together, or the fine aggregate is mixed with the coating material. All that is required is to immerse it in a solution, and as a whole, it has excellent physical and chemical stability as well as fire resistance after manufacturing lightweight refractory concrete, and is harmless to concrete. In addition, it has become possible to easily and inexpensively manufacture a lightweight aggregate for lightweight refractory concrete that can prevent explosion.
[0038]
A method of manufacturing a lightweight refractory concrete according to claim 2, in order to achieve the object as described above, lightweight refractory concrete manufactured by the manufacturing method of light-weight refractory fine aggregate for concrete according to claim 1 15-25% by weight of fine aggregate, 35-47% by weight of cement, 6-9% by weight of reinforcing fibers, 10-15% by weight of water, and 2-5% of the water content of the coarse aggregate It is characterized by kneading and curing 15 to 22% by weight of coarse aggregate.
[0039]
The content of the fine aggregate for lightweight refractory concrete is 15 to 25% by weight. If it is less than 15% by weight, the fireproof performance is low, whereas if it exceeds 25% by weight, the strength of the lightweight refractory concrete is lowered.
Examples of the cement include ordinary portland cement, early-strength portland cement, colloidal cement, fly ash cement and other mixed cements, and combinations of two or more thereof, and the content thereof is 35 to 47% by weight. . If the amount is less than 35% by weight, the strength is lowered. On the other hand, if it exceeds 47% by weight, the viscosity is increased and the workability is lowered.
[0040]
Examples of the reinforcing fibers include metal fibers such as stainless steel fibers, and those obtained by mixing them with non-metallic fibers such as glass fibers, and the content thereof is 6 to 9% by weight. If the amount is less than 6% by weight, the reinforcing effect is lowered. On the other hand, if it exceeds 9% by weight, the strength of the lightweight refractory concrete is lowered.
Examples of the water include tap water, ion exchange water, distilled water, river water, ground water, and combinations of two or more of these. Among these, tap water, ion exchange water, distilled water, and a combination of two or more of these are preferable. The water content is 10 to 15% by weight. If the amount is less than 10% by weight, the fluidity is low and the workability is lowered. On the other hand, if the amount exceeds 15% by weight, the strength is lowered and the fire resistance is lowered. As the coarse aggregate, those having a water absorption water content of 2 to 5% of the weight of the coarse aggregate are used. If it is less than 2%, the fire resistance is lowered, whereas if it exceeds 5%, the explosion prevention effect is lowered. The content of coarse aggregate is 15 to 22% by weight. This is because if it is less than 15% by weight, the fireproof performance is low, whereas if it exceeds 22% by weight, the strength of the lightweight refractory concrete decreases.
[0041]
(Action / Effect)
According to the structure of the manufacturing method of the lightweight refractory concrete of the invention which concerns on Claim 2, the fine aggregate for lightweight refractory concrete, cement, the fiber for reinforcement, water, and water absorption water content are 2 to 5% of coarse aggregate weight By adjusting each of these coarse aggregates and kneading and curing them, it is possible to produce a lightweight high-strength refractory concrete having a moisture content suitable for fire resistance and explosion prevention without degrading workability.
Therefore, the lightweight refractory concrete excellent in fire resistance can be provided.
[0042]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0043]
First, the manufacturing method of the fine aggregate for lightweight refractory concrete is demonstrated.
Fly ash as ash with a fine particle size (ash content scattered from Hakusan, which exploded about 30 million years ago, and deposited in the suburbs of Kanazawa at a thickness of about 10 m: composition ratio, silica 76.3%, alumina 17. 2%, potassium oxide 2.0%, sodium oxide 1.9%, ferric trioxide 1.2%, calcium oxide 1.1%, magnesium oxide 0.2%) Fine particles are removed and classified to obtain a fine aggregate having a diameter of 5 mm or less [see (a) of FIG. 1].
[0044]
The fine aggregate is dried at 700 ° C. to remove surface water and generate voids from which a part of moisture has been removed [see FIG. 1 (b)].
Thereafter, heat treatment is performed at 820 ° C. to increase the proportion of the amorphous component and leave a void containing residual moisture therein.
Thereafter, 358 kg / m ³ of the fine aggregate after the heat treatment was put into a mixer of a ready-mixed concrete plant and stirred with an anionic acrylic resin emulsion [ethyl acrylate / methacrylic acid (weight ratio 6/4)]. A coating material consisting of a copolymer, acid value 260 (pure content), resin content 25%, pH 2, viscosity 3 centipoise (temperature 20 ° C.)] was added in a 100-fold solution at 21 kg / m ³ and about 1 in a mixer. The mixture was stirred and mixed uniformly for a minute to block the bubbles in the surface layer of the fine aggregate.
Next, ordinary Portland cement 88 kg / m ³ was put into the mixer, and further stirred and mixed for 1 minute, so that the water content increased in the thickness of the surface layer to form a film on the surface was 3 to 5% by weight. % Lightweight refractory concrete fine aggregate was obtained [see FIG. 1 (c)].
[0045]
Subsequently, the above-mentioned fine aggregate for light-weight refractory concrete 467 kg / m ³ (31.1% by weight), coarse aggregate having a water absorption of 2-5% of the coarse aggregate weight (super mesalite: manufactured by Nippon Mesalite Kogyo Co., Ltd.) ) 270 kg / m ³ (18.0 wt%), 108 kg / m ³ (7.2 wt%) stainless steel as reinforcing fiber, 460 kg / m ³ (30.6 wt%) early strong Portland cement, 190 kg water / m ³ (12.7% by weight) and admixture 4.6kg / m ³ (0.3% by weight) are sequentially added with stirring, kneaded thoroughly for about 2 minutes, and taken out. (See Fig. 2) Was placed in a formwork with bars. Lightweight refractory concrete was obtained as a test specimen having a width of 3,250 mm, a height of 3,150 mm, and a thickness of 70 mm by curing at 105 ° C. for 10 days. The water content was 2.9% by weight.
[0046]
Two test specimens were prepared, each configured as shown in FIG.
2A is a front view mainly showing a bar arrangement state, FIG. 2B is a vertical cross-sectional view, and FIG. 2C is a cross-sectional view. An anchor bolt 3 is attached to each of both ends of the fastener, and a fastener 4 provided with a cylindrical nut 4a is attached to the lower part.
[0047]
As shown in the explanatory view of the assembled state of FIG. 3 ((a) is a front view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) is a transverse sectional view), the obtained test specimen 1 is rectangular with an H-shaped steel. The frame body 5 was assembled.
In the upper part, as shown in the enlarged vertical sectional view of the main part of FIG. 4, the angle-shaped attachment member 6 is attached to the anchor bolt 3 with the first nut 7 and the first flange portion of the frame 5 is attached to the first part. It is attached by a bolt 8 and a second nut 9.
[0048]
In the lower part, as shown in the enlarged vertical sectional view of the main part of FIG. 5, a U-shaped plate 10 is attached to the frame 5, and the second bolt 11 and the U-shaped plate 10 are attached to the U-shaped plate 10. A flat plate 13 is attached to the third nut 12. A third bolt 14 attached to the flat plate 13 is screwed into the cylindrical nut 4a so that the attachment position can be adjusted.
[0049]
After assembling as described above, as shown in the explanatory views of the test method in FIG. 6 ((a) is a front view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) is a transverse sectional view), the frame 5 The side is the heated back side, ie, the indoor side, and the opposite side is the heated side, ie, the outdoor side. On the outdoor side, the heating temperature is set at 14 locations (marked with ○) 100 mm away from the surface of the specimen 1. A heating temperature sensor for measurement was provided.
[0050]
Moreover, the back surface temperature sensor which measures the temperature of the back surface of the test body 1 was provided in 11 places (□ mark location which attached | subjected the number) contacted with the back surface of the test body 1. FIG. Furthermore, temperature sensors for measuring the temperature of the welded wire mesh 2 were provided at six locations (numbered circled locations) as the temperature of the test body 1.
Further, a deflection measuring device for measuring the amount of deflection was provided at the center of the test body 1.
[0051]
Each of the two specimens is heated for 60 minutes with the outdoor side as the heating surface, based on the fire resistance test according to Article 2, Item 7 of the Building Standards Act, and the heating temperature, back surface temperature, welded wire mesh temperature, and test When the change with time of each body deflection was measured, the following results were obtained.
[0052]
That is, as shown in the graph of the change over time of the heating temperature in FIG. 7 (one test body) and FIG. 11 (another test body), it is heated to about 950 ° C. after 60 minutes. After 240 minutes, the temperature dropped to about 50 ° C. (considered as radiant heat from the surface on the outdoor side of the specimen).
[0053]
Moreover, about one test body, as shown in the graph of the time-dependent change of the back surface temperature in FIG. 8, the maximum temperature from 108 ° C. to 138 ° C. was exhibited after 116 minutes to 128 minutes. With respect to another specimen, as shown in the graph of the change in the back surface temperature with time in FIG. 12, the maximum temperature from 101 ° C. to 119 ° C. was exhibited after 125 to 137 minutes.
[0054]
Further, as shown in the graph of the change over time in the temperature of the welded wire mesh in FIG. 9, one test specimen showed a maximum temperature of 302 ° C. to 418 ° C. after 63 minutes to 68 minutes. With respect to another specimen, the maximum temperature of 324 ° C. to 409 ° C. was exhibited after 63 minutes to 66 minutes, as shown in the graph of change of the back surface temperature with time in FIG.
[0055]
In addition, as shown in the graph of the change with time of the deflection in FIG. 10, the one specimen had a maximum deflection of 54.5 mm after 60 minutes. With respect to another specimen, there was a maximum deflection of 59.5 mm after 56 minutes as shown in the graph of the change with time in FIG.
[0056]
At the back surface temperature, the maximum temperature is 138 ° C. after 122 minutes with respect to the initial temperature of 15 ° C., which is considerably lower than the specified value (temperature obtained by adding 180 ° C. to the initial temperature of 195 ° C.). there were. Moreover, the maximum value of average temperature was 125 degreeC after 122 minutes, and was a thing considerably lower than a regulation value (temperature 155 degreeC which added 140 degreeC to initial temperature).
[0057]
On the other hand, in another specimen, the maximum temperature was 119 ° C. after 125 minutes with respect to the initial temperature of 17 ° C., which was considerably lower than the specified value (temperature 197 ° C. obtained by adding 180 ° C. to the initial temperature). . Moreover, the maximum value of average temperature was 109 degreeC after 130 minutes, and was a thing considerably lower than a regulation value (temperature 157 degreeC which added 140 degreeC to initial temperature).
[0058]
Further, in both of the test specimens, any of the fire eruption that continues to the non-heated side for more than 10 seconds, the flame that continues for more than 10 seconds on the non-heated surface, and the damage such as cracks through which the flame passes This was also found to be suitable as a lightweight refractory concrete.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the method for manufacturing a lightweight aggregate for lightweight refractory concrete according to the first aspect of the present invention, the surface of the fine aggregate having a diameter of 5 mm or less that has been washed and classified is low A coating material such as an acidic solution is infiltrated, and the surface layer is coated to form a film. Further, the viscosity is increased, so that moisture remains or enters into the voids in the surface layer of the fine aggregate. The film can be reliably avoided, and the strength of the fine aggregate can be increased by the tagging effect and arch action associated with the formation of the film, and after mixing the concrete without being affected by the physical or mechanical action during concrete mixing Can retain the pressurized water absorption suppressing action.
Furthermore, when manufacturing lightweight aggregates for refractory concrete, a coating material such as a low acid solution is applied to the fine aggregate, or the coating material and the fine aggregate are mixed together, or the fine aggregate is mixed with the coating material. All that is required is to immerse it in a solution, and as a whole, it has excellent physical and chemical stability as well as fire resistance in the production of lightweight refractory concrete, and is harmless to concrete. In addition, it has become possible to easily and inexpensively manufacture a lightweight aggregate for lightweight refractory concrete that can prevent explosion.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing structural changes associated with the manufacture of lightweight aggregate for lightweight refractory concrete.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of a specimen, wherein FIG. 2A is a front view mainly showing a bar arrangement state, FIG. 2B is a longitudinal sectional view, and FIG. 2C is a transverse sectional view;
3A and 3B are explanatory views showing an assembled state, in which FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a longitudinal sectional view, and FIG. 3C is a transverse sectional view.
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view of a main part.
FIG. 5 is an enlarged vertical sectional view of a main part.
6A and 6B are explanatory diagrams of a test method, in which FIG. 6A is a front view, FIG. 6B is a longitudinal sectional view, and FIG. 6C is a transverse sectional view.
FIG. 7 is a graph showing the change over time in the heating temperature of one specimen.
FIG. 8 is a graph showing the change over time of the back surface temperature of one specimen.
FIG. 9 is a graph showing the change over time in the temperature of the welded wire mesh of one test specimen.
FIG. 10 is a graph showing the change over time of the deflection of one test specimen.
FIG. 11 is a graph showing the change over time in the heating temperature of another specimen.
FIG. 12 is a graph showing the change over time of the back surface temperature of another test specimen.
FIG. 13 is a graph showing the change over time of the temperature of the welded wire mesh of another test body.
FIG. 14 is a graph showing the change over time in the deflection of another specimen.
[Explanation of symbols]
C ... Film

Claims

Fine ash with silica and alumina as main components is washed to remove ultrafine particles and then classified to obtain a fine aggregate having a diameter of 5 mm or less. 670 ~ 730 After drying at ℃ 800 ~ 850 Heat treatment is performed at a temperature of 0 ° C., and then the surface air bubbles of the fine aggregate are blocked with a coating material. Further, cement and water are added to the fine aggregate to increase the viscosity, and the surface of the fine aggregate is then added. A method for producing a lightweight fine aggregate for refractory concrete characterized by forming a film and adjusting the water content to 3 to 5% by weight.

15 to 25% by weight of light aggregate for lightweight refractory concrete manufactured by the method for manufacturing a fine aggregate for lightweight refractory concrete according to claim 1, 35 to 47% by weight of cement, and 6 to 9% by weight of reinforcing fiber And 10 to 15% by weight of water, and 15 to 22% by weight of coarse aggregate having a water absorption water content of 2 to 5% of the weight of the coarse aggregate, and curing the mixture. .