JPH0124737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、石炭灰を主原料として軽量建材を製
造する方法に関するものである。 本発明者らは、先に高炉水砕スラグを主原料と
し、これに適量の石炭及びセツコウを配合した混
合物に水を加えてスラリー化し、これを加熱下に
かきまぜて体積膨張を起させたのち、これを成形
し養生することにより軽量建材を製造する方法を
提案した（特許第930757号、特許第991753号）。 この方法は、高炉水砕スラグ中の成分と石灰と
セツコウとが水和反応してカルシウムサルホアル
ミネート水和物を生じ、これが体積膨張を起す現
象を利用したものである。このように、この方法
では軽量化に寄与するのは主としてカルシウムサ
ルホアルミネート水和物であるが、体積膨張した
後の養生により硬化を行い、所要の強度を発現す
るためのバインダーとしての役割を果すのは、こ
れではむしろケイ酸カルシウム水和物である。し
たがつて、良好な軽量建材を得るには、軽量化の
ためには、ゲル化過程で多量のカルシウムサルホ
アルミネート水和物を生成させるような、また高
強度を得るためには、成形後の養生過程で多量の
ケイ酸カルシウム水和物を生成させるような原料
組成、反応条件を選ぶことが必要である。 ところで、高炉水砕スラグは、SiO₂32〜35重
量％、Al₂O₃15〜16重量％、CaO41〜44重量％、
MgO4〜６重量％及び硫黄0.8〜1.0重量％の組成
を有し、ゲル化過程でのカルシウムサルホアルミ
ネート水和物の生成には適しているが、養生過程
のケイ酸カルシウム水和物の生成にはSiO₂が不
足している。このため、SiO₂の不足に基づく強
度低下を防ぐために、SiO₂含有率の高いケイ砂
などを添加することが行われているが、このよう
にケイ砂を加えると、その量の増加とともに軽量
性が低下するのを免れないという欠点がある。 他方、高炉水砕スラグは原料鉄鉱及びコークス
に由来する硫化物を含有するが、ゲル化の際にそ
の一部が液中に溶出したり、あるいは蒸気養生や
オートクレーブ養生中にその一部が溶出又は気化
して悪臭の発生や罐体腐食の原因となるという欠
点がある。 このような事情に鑑み、本発明者らは、前記の
高炉水砕スラグを原料とする製造プロセスを利用
することができ、しかもケイ砂のようなSiO₂源
の補給を必要とせず、悪臭の発生及び罐体腐食の
原因となる硫化物を含まない原料を用いる軽量建
材の製造方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、石炭灰を主原料とし、これに特定の割合で石
灰及びセツコウを配合したものを用いることによ
りその目的を達成しうることを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明に従えば、石炭灰100重量部
に対し、生石灰又は消石灰粉末10〜50重量部及び
セツコウ粉末５〜30重量部を配合した粉末混合物
に、その重量に基づき５〜20倍量の水を加えてス
ラリー化し、これを加熱下にかきまぜて石炭灰の
ゲル化による体積膨張を起させたのち、これをろ
過し、得られたろ滓を所望の形状に成形し、次い
でこの成形体を養生して硬化させることによつ
て、なんらSiO₂の補給を必要とすることなく、
しかも悪臭や罐体腐食を伴わずに軽量建材を製造
することができる。 本発明の方法において、原料に用いる石炭灰は
火力発電所等で用いられる微粉炭燃焼による際の
副産物として集じん機に捕集されるものが適して
いる。この石炭灰は一般に粉未度によりプレーン
比表面積で3000cm²／ｇ程度のものはフライアツシ
ユ、800〜1200cm²／ｇ程度のものはグリーンアツ
シユと呼ばれている。これらは化学組成として
SiO₂〜40〜60重量％、Al₂O₃21〜27重量％、
Fe₂O₃〜４〜17重量％、CaO4〜６重量％程度含
有し比較的大量のガラス相（69〜84％）からなる
ことを特徴とする。粒の大半は密実な球状粒子で
あるが、中には内部に空隙を有するものもある。
大粒の粒子には中空球状で開口部が認められるも
のもあるが、その内部に微小な球状粒子が魚卵状
に進入している場合もある。また若干の貝殻状、
その他、不規則な形状の粒子が混入されている場
合もあるが、いずれにしても大部分の粒が球状に
なつていることが石炭灰の著るしい特徴である。 軽量かつ高強度の建材を得るための配合割合
は、石炭灰100重量部に対して生石灰、又は消石
灰10〜50重量部及びセツコウ５〜30重量部の範囲
で選ぶことが必要である。石炭灰の化学組成は、
先に提案した方法で用いた高炉水砕スラグと比較
するとCaOが少ないため本発明による方法では石
灰を多く配合することが必要になる。 本発明方法においては軽量化をはかるために、
原料を十分に混合した後、粉重量に対して５〜20
倍量の水を加えてスラリー状になし、これを加熱
下にかきまぜてゲル化させる。このようにすれ
ば、数時間後に石炭灰の表層の一部は反応して体
積膨張を起す。この体積膨張した石炭灰混合物を
ろ過脱水、成形し成形体を常法に従い養生して硬
化させると軽量かつ実用的な強度を有する建材が
得られる。この養生は、常温養生でもよいが、養
生時間を短縮するために蒸気養生又はオートクレ
ーブ養生が有利であ。さらに、必要に応じて石
綿、ガラス繊維、ロツクウール、ある種の合成繊
維、パルプ等無機又は有機繊維を補強繊維として
混合し、所望の建材の強度を補強してもよいし、
シラスバルーン、パーライトなどの軽量充てん材
を併用することでより一層の軽量化をはかること
も可能である。しかも、これらの補強繊維や軽量
充てん材の混合は成形工程までのいずれの段階に
おいても行うことができる。 石炭灰に多く含有するAl₂O₃Cは石灰及びセツ
コウと反応してカルシウムサルホアルミネート水
和物を生成し軽量化に寄与する。SiO₂は養生工
程でケイ酸カルシウム水和物を生成して硬化、強
度発現のためのバインダーとしての役割を果す。
高炉水砕スラグに比較するとAl₂O₃の含有率は高
くカルシウムサルホアルミネート水和物の生成量
を増大させる。また、SiO₂の含有率も高炉水砕
スラグより10〜20％高く、ケイ酸カルシウム水和
物生成に十分なSiO₂を含有しているのでケイ砂
等他のSiO₂源を添加しなくても十分な強度発現
が可能である。さらに、高炉水砕スラグと比較す
ると、石炭灰はほとんど硫化物を含有しておら
ず、その溶出、気化の心配はほとんどなく悪臭及
び罐体の腐食は生じない。 前述したように集じん機で捕集されたフライア
ツシユはセメントとほぼ同程度の粉末度であり粉
砕する必要がなく、そのまま主原料として使用で
き、若干粗いグリーンアツシユについても、その
まま、もしくはわずか粉砕するだけで主原料とし
て十分使用できる。また、大部分の粒子が滑らか
な球状であるためろ水性も良好で、ワーカビリチ
ーも改善されるため、高炉水砕スラグに比べると
より迅速な成形が可能である。 このように、本発明は高炉水砕スラグを原料と
する場合に認められる欠点のない、しかも原料粉
砕工程を必要としない作業性にすぐれた経済的な
建材の製造方法である。 次に実施例により発明を詳細に説明する。 実施例 １ 石炭灰はブレーン比表面積2760cm²／ｇ、SiO₂
含有率は47.1％、Al₂O₃23.2％、CaO16.8％のもの
を用いた。石炭灰100重量部に対して生石灰15重
量部、セツコウ７重量部、さらに補強繊維として
石綿12重量部を配合し、20倍量の水を加えてスラ
リー状になし80℃で２〜４時間、加熱下にかきま
ぜゲル化した。ゲル化で体積膨張した石炭灰混合
物を、ろ過器構造を有する成形型枠に流し込み50
Kg／cm²で加圧成形した。成形体は室温湿空中に３
日間静置後、180℃の飽和水蒸気圧下で24時間オ
ートクレーブ養生を行い硬化させ、60℃恒量に達
するまで乾燥後、かさ比重及び曲げ強度を測定し
た。 上記組成でゲル化をしない系についても同一条
件で成形、硬化させて物性試験を行つた。 この結果を第１表に示す。

【表】 実施例 ２ 養生条件を80℃で24時間の蒸気養生とした以外
は実施例１と同様に処理して建材を製造し、その
物性を試験したところ、第２表に示す結果を得
た。

【表】 実施例 ３ ゲル化条件を100℃とした以外は実施例１と同
様に処理して、建材を製造し、その物性を試験し
たところ第３表に示す結果を得た。

【表】 実施例 ４ 配合割合を石炭灰100重量部に対して、生石灰
45.2重量部、セツコウ23.4重量部、さらに補強繊
維として石綿17重量部を配合し、養生条件を80℃
で24時間の蒸気養生とした以外は実施例１と同様
にして建材を製造した。その物性を第４表に示
す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭灰100重量部に対し、生石灰又は消石灰
   粉末10〜50重量部及びセツコウ粉末５〜30重量部
   を配合した粉末混合物に、その重量に基づき５〜
   20倍量の水を加えてスラリー化し、これを加熱下
   にかきまぜて石炭灰のゲル化による体積膨張を起
   させたのち、これをろ過し、得られたろ滓を所望
   の形状に成形し、次いでこの成形体を養生して硬
   化させることを特徴とする軽量建材の製造方法。 ２ 粉末混合物に補強繊維又は軽量充てん材ある
   いはその両方を加えて行う特許請求の範囲第１項
   記載の製造方法。