JP7462128B2 - 火山ガラス微粉末 - Google Patents
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Description
また、本発明のシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で105%以上であることを特徴とする。
上記した本発明のシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、平均粒径が1.0~2.5μmであるものとすることができる。
また、本発明のセメント級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で100%以上であることを特徴とする。
上記した本発明のセメント級の火山ガラス微粉末は、平均粒径が2.5μm超~3.5μmであるものとすることができる。
また、本発明のフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で90%以上であることを特徴とする。
上記した本発明のフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は平均粒径が3.5μm超~8.0μmであるものとすることができる。
また、本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、火山ガラス材をローラミルで平均粒径3.0~6.5μmに粉砕して粉砕粉を得た後、遠心力場分級機で平均粒径2.5μm超~3.5μmの微粉と、平均粒径3.5μm超~8.0μmの粗粉とに分級し、前記平均粒径2.5μm超~3.5μmの微粉を回収することを特徴とする。
さらに、本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、火山ガラス材をローラミルで平均粒径3.0~6.5μmに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径3.5μm以下の微粉と、平均粒径3.5μm超~8.0μmの粗粉とに分級し、前記平均粒径3.5μm超~8.0μmの粗粉を回収することを特徴とする。
上記本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、上記火山ガラス材が、火山噴出物堆積鉱物から乾式分離装置により結晶質及び粘土質を分離して得られたものであるものとすることができる。
上記本発明の火山ガラス微粉末の製造装置は、火山噴出物堆積鉱物から結晶質及び粘土質を分離して火山ガラス材を得る乾式分離装置を更に備えることができ、また、上記遠心力場分級機が、サイクロン分級機又は気流分級機であるものとすることができる。
本発明の火山ガラス微粉末は、火山噴出物由来の火山ガラスを主成分とする粉体である。本発明の火山ガラス微粉末は、シラスなどの火山噴出物堆積鉱物や火山灰から結晶質や粘土質を分離した高純度の火山ガラス質のもの、又は黒曜石、真珠岩、松脂岩などの火山ガラス質の火山噴出物(本明細書では、これらを総称して「火山ガラス材」という。)を粉砕した後に分級したものである。乾式で粉砕することにより、粒子形状が角張っており粒子表面にハックルマークを有する反応性の高い粉末が得られ、この反応性の高さにより、コンクリート用混和材に用いたときの性能が高いと考えられる。
本発明のシリカフューム級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が8m2/g(BET法)以上であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で105%以上であるものである。
本発明のセメント級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が4m2/g~8m2/g(BET法)未満であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で100%以上であるものである。
本発明のフライアッシュ級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が1m2/g~4m2/g未満(BET法)であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で90%以上であるものである。このフライアッシュ級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材としてフライアッシュ又は高炉スラグ微粉末と同等の性能を有している。
フライアッシュ級火山ガラス微粉末は、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後に微粉と粗粉とに分級したときの当該粗粉として得ることができる。分級して得られた粗粉は、平均粒径がおよそ3.5μm超~8.0μmである。平均粒径がおよそ6.7μmであるときの粒度分布は、粒径3.0μm以下が20.0体積%以上、10.0μm以上が15.0体積%以上である、比較的ブロードな粒度分布をしている。このような比較的ブロードな粒度分布は、ローラミルにより破砕して得られる粉体を遠心力場分級機を用いて分級して得た本発明の火山ガラス微粉末の特徴の一つであり、ジェットミルにより破砕された粉末が、比較的ナロウな粒度分布を有していることとは区別することができる。
上述したシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、一例では火山ガラス材をローラミルで平均粒径3.0~6.5μmに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径1.0~2.5μmの微粉と、平均粒径2.5μm超~8.0μmの粗粉とに分級し、前記平均粒径1.0~2.5μmの微粉を回収することで得ることができる。
図5に示す乾式分離装置10は、エアテーブル式の比重差選別装置21を備えている。比重差選別装置21は、多孔板21a及び振動装置21gを有し、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板21aを振動装置21gにより振動させつつ下方から多孔板21aに向けて風胴21h内の送風ファン21bにより送風するエアテーブル式の比重差選別装置である。比重差選別装置21の原理を図6に示す模式図を用いて説明する。
上述した火山ガラス微粉末の製造方法に適合する製造装置は、火山ガラス材を粉砕するローラミルと、該ローラミルにより粉砕された火山ガラス材を微粉と粗粉とに分級する遠心力場分級機とを備える。遠心力場分級機は、動力によって回転するロータを備える強制渦型の分級機と、上記ロータを備えない自由渦型の分級機とに大別できる。火山ガラス微粉末の製造装置としてどちらも用いることができる。自由渦型の分級機は、動力が不要な構造で相対的に分級コストが低いことから本発明の火山ガラス微粉末の製造装置に用いて好ましい。
火山ガラス微粉末の製造装置は、ローラミル30と自由渦型のサイクロン分級機40とを備える。ローラミル30は、粉砕室31内に鋼鉄製のローラ32を複数備え、モータ33-1により駆動されて回転する鋼鉄製テーブルライナ34上で、ローラ32を回転可能に保持しつつ当該ローラ32を上下に移動可能な昇降装置35により当該ローラ32を押しつけながら、この鋼鉄製テーブルライナ34とローラ32との間にスクリューフィーダ36から火山ガラス材を投入して粉砕する。粉砕室内で噴き上った粉砕物は、モータ33-2で駆動される高速回転式のエアセパレータ37で微粒分が選別され、ブロワ38で吸引排気されるバグフィルタ39で回収される。粗粒分は、粉砕室31内で落下してローラ32の位置に戻され、繰り返し粉砕される。バグフィルタ39で回収された粉末は、平均粒径が3.0~6.5μmである。
火山ガラス材をローラミルで粉砕した。粉砕後の粉末を全粉砕粉Rという。この全粉砕粉Rを汎用サイクロン分級機で分級して微粉及び粗粉を得た。微粉をRGF、粗粉をRGCという。
火山ガラス微粉末RGFは、収率33%であり、比表面積は12.0m2/g(BET法)であった。またRGFの組成はSiO2が73.7質量%であり、Al2O3が12.4質量%であった。平均粒径は1.8μmであり、1.0μm以下が16.5体積%であり、3.0μm以上が21.0体積%であった。
火山ガラス微粉末RGCは、収率が67%であり、平均粒径5.6μm、比表面積は3.6m2/g(BET法)であった。RGCの組成はSiO2が73.7質量%であり、Al2O3が12.4質量%であった。平均粒径は5.6μmであり、3.0μm以下が28.0体積%であり、10.0μm以上が24.8体積%であった。
比較のためにシリカフュームSFを用意した。シリカフュームSFは、JIS規格品であり、活性度指数(7日)は97%、活性度指数(28日)は109%であった。
また、比較のためにフライアッシュFAを用意した。フライアッシュFAはJIS規格のII種品であり、JIS A6201の活性度指数(28日)は82%、活性度指数(91日)は97%であった。
これに対して、RGFを用いた例は、練混ぜ時間が5分のときにモルタルフローが240.0mmであり、活性度指数は7日で101.7%、28日で103.1%であった。また、練混ぜ時間が10分のときにモルタルフローが258.0mmであり、活性度指数は7日で101.9%、28日で111.1%であった。これにより、シリカフューム同等又はそれ以上の活性度指数を有していた。
入戸シラスを5mmのふるいを通過した粒分を原鉱とした。含水率1%以下とした原鉱から図5に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した平均粒径1.1μmの微粉(RAF)と平均粒径3.8μmの粗粉(RAC)、ローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した平均粒径1.8μmの微粉(RGF)と平均粒径5.6μmの粗粉(RGC)を用意した。また、参考のため図5に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、ジェットミルにより分級した平均粒径1.1μmの粉(RJF)と平均粒径3.1μmの粗粉(RJC)も用意した。RJFの1.0μm以下は、43.0体積%、3.0μm以上は2.5体積%であった。RJCの3.0μm以下は48.0体積%、10.0μm以上は1.4体積%であった。
各微粉及び各粗粉の基本特性、比表面積、活性度指数を表3に示す。
火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した微粉(RXF、実施例2におけるRAF)と粗粉(RXC、実施例2におけるRAC)、ローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した微粉(RF、実施例2におけるRGF)と粗粉(RC、実施例2におけるRGC)を用意した。また、参考のため図5に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、ジェットミルにより分級した微粉(RJF)と粗粉(RJC)も用意した。
これらの粉末の比表面積と平均粒径を測定した結果を図12に示す。
火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した火山ガラス微粉末の微粉(RAF)とローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した火山ガラス微粉末の微粉(RGF)を用意した。火山ガラス微粉末RAFの平均粒径は1.6μmであり、1.0μm以下が20.0体積%、3.0μm以上が14.0体積%であった。比表面積は12.7m2/g(BET法)、組成はSiO2が72.9質量%であり、Al2O3が12.8質量%であった。火山ガラス微粉末RGFの平均粒径は2.2μm、1.0μm以下が12.5体積%、3.0μm以上が32.5体積%であった。比表面積は10.1m2/g(BET法)であり、組成はSiO2が72.4質量%であり、Al2O3が12.9質量%であった。比較のためにシリカフュームSFを用意した。シリカフュームSFは、JIS規格品であり、活性度指数(7日)は95%以上、活性度指数(28日)は105%以上である。
火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した火山ガラス微粉末のセメント級の微粉RAF及びフライアッシュ級の粗粉RACの物性例を示す。微粉RAFの平均粒径は2.6μm、粒径2.0μm以下が37.5体積%、4.0μm以上が33.0体積%であった。比表面積は7.9m2/g(BET法)であり、セメント級の性能を示した。粗粉RACの平均粒径は5.0μm、粒径3.0μm以下が22.0体積%、10.0μm以上が20.0体積%であった。比表面積は3.3m2/g(BET法)であり、フライアッシュ級の性能を示した。
21 比重差選別装置
21a 多孔板
21b 送風ファン
21c、21d、21f、21e 排出口
21g 振動装置
21h 風胴
22 サイクロン分級機
30 ローラミル
40 サイクロン分級機
D1 重比重分
D2 落下分
E1 軽比重分
E2 集塵分
F 微粉
J 排気
Claims (6)
- コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、
粉末粒子が角張った形状を有する破片状であり、平均粒径が1.0~2.5μmであり、粒径1.0μm以下が12.5体積%以上であり、
JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で105%以上であることを特徴とする火山ガラス微粉末。 - コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、
粉末粒子が角張った形状を有する破片状であり、平均粒径が2.5μm超~3.5μmであり、粒径2.0μm以下が20.0体積%以上、4.0μm以上が20.0体積%以上であり、
JIS A6207のモルタルによる活性度指数が28日で100%以上であることを特徴とする火山ガラス微粉末。 - コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、
粉末粒子が角張った形状を有する破片状であり、平均粒径が3.5μm超~8.0μmであり、粒径3.0μm以下が20.0体積%以上であり、
比表面積が1m2/g以上4m2/g未満(BET法)であることを特徴とする火山ガラス微粉末。 - 火山ガラス材の粉砕粉である請求項1~3のいずれか一項に記載の火山ガラス微粉末。
- 火山ガラス含有率が80~100質量%である請求項1~4のいずれか一項に記載の火山ガラス微粉末。
- SiO2を67~75質量%、Al2O3を11~17質量%含む請求項1~5のいずれか一項に記載の火山ガラス微粉末。
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