JPH05330870A - 有機無機廃棄物質の応用による構造用人工軽量コンクリート骨材の製造法 - Google Patents

有機無機廃棄物質の応用による構造用人工軽量コンクリート骨材の製造法

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JPH05330870A
JPH05330870A JP18427992A JP18427992A JPH05330870A JP H05330870 A JPH05330870 A JP H05330870A JP 18427992 A JP18427992 A JP 18427992A JP 18427992 A JP18427992 A JP 18427992A JP H05330870 A JPH05330870 A JP H05330870A
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organic
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Kantaro Yamamoto
勘太郎 山本
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機・無機廃材応用による構造用人工軽量コ
ンクリート骨材の製法[構成] 炭酸カルシウムを主成
分として有機・無機廃棄物質を副成分として,水硬性石
灰を応用せず,珪酸ナトリウムの粘結性と比較的低温度
による焼成によって,炭酸カルシウムの▲か▼焼(かし
ょう)状態をつくり,2酸化炭素と水分の分離・凝結作
用を同時に行い,堅硬な人工軽量コンクリート骨材を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、炭酸カルシウムと有機・無機廃
棄物質による人工軽量コンクリート骨材の製造法に関す
る。詳しくは,本方法はセメント製造で行う高温度での
焼成による原料製造を行なわない。先づ炭酸カルシウム
を主成分とし、有機無機廃棄材を副成分として,これに
粘結凝固成分として珪酸ナトリウムを配合し混練する。
次いで成形の後,比較的低温度焼成によって資源再利用
の上,日本工業規格に適合する骨材を得ることができる
構造用人工軽量コンクリート骨材の製造方法に関する。
【0002】出願人は、構造用人工軽量コンクリート骨
材,いわゆる天然軽量骨材,人工軽量骨材,副産軽量骨
材等に関し,コンクリート骨材の品質不均等性や,こと
に人工骨材使用時に起こる形而上利用上の問題点,天然
骨材調達に関する諸問題を鑑みると,人為的製造技術の
開発が必要である。
【0003】従来,構造用軽量コンクリート骨材は日本
工業規格の種類において,天然軽量骨材,人工軽量骨
材,副産軽量骨材等の材料区分がある。その中で砂,砂
利,玉石などのコンクリート用天然骨材は,コンクリー
トの約70%を占めると言われる。これらの多くは河
川,海岸,時には一般石材の破砕によって人造砕石によ
る砂,砂利も使われる。天然物は産地によって海砂,河
砂,山砂,海砂利,河砂利、山砂利などであるが,これ
らはその河川の流域,海岸の岩石などによって石質が珪
岩,粘板岩,花崗岩,安山岩,硬質や軟質の砂岩,閃緑
岩,橄欖岩,片岩など種々雑多に異なっている。砂や砂
利は泥分,有機不純物,粒度の差なども一様ではない。
【0004】コンクリート用天然骨材としては、本来泥
分3%以下であることが条件とされてきた。また有機不
純物は山砂,山砂利に多く,そのためにコンクリートが
硬化しなかったり崩壊したりすることがある。そのよう
な理由から重要視されてきたことは、風化して軟質化し
た死石といわれる砕けたものが混じって、この風化,崩
壊物からアルカリが溶出しコンクリートの安定性を害
し,亀裂・崩壊の原因となることから,この種の骨材は
最も嫌われる。
【0005】人工コンクリート骨材についても,吸水・
吸湿性が大きく形而的変化があったり,作業性を害した
りするものも骨材の崩壊原因となり,またコンクリート
混練のときの温度差などで膨張,亀裂,強度の低下を起
こすことがある。
【0006】コンクリート骨材には,粒度,真比重,実
積率,空隙率が先づ重要とされる。粒度については,J
ISに規定する篩によって選別する。真比重はJISに
よる骨材の絶乾比重の区分によると,粗骨材・細骨材を
含めて最小比重1.0未満,最大比重2.3未満とされ
ているが,天然産の粗骨材・細骨材の真比重は2.65
〜2.70のものが多く,2.6以上は適,2.6以下
は死石類が多いので注意が必要としている。また,実積
率はJIS区分によると,モルタル中の細骨材の実績率
は45〜50%以上,粗骨材の実積率50〜60%以上
とされている。これは,単位容積内の骨材の実際容積を
実積率とし、その空隙が空隙率であって,等大の球を密
につめたときの最小空隙率は26%であるが,実際の砂
では30〜45%,砂利では約35%〜40%で,空隙
率の小さいものほど骨材の形が球形に近く優良であっ
て,偏平になるほど空隙率が大きくなりコンクリートに
用いても強度が出ないことになる。
【0007】JIS規格,構造用軽量コンクリート骨
材,表1の材料区分にある種類と説明には,人工軽量骨
材(膨張けつ岩,膨張粘土,膨張スレート,焼成プライ
アッシュなど),天然軽量骨材(火山れき及びその加工
品),副産軽量骨材(膨張スラグなどの副産軽量骨材及
びそれらの加工品)となっている。これには有機・無機
の一般産業廃出物を副産材として配合するものは用いら
れない。各種のセメント・コンクリート製品を分解分析
しても,骨材としては天然産あるいは,それの高温度焼
成による膨張スラグ及び加工品が主である。
【0008】このほか,鉄線・鋼線などを応用する成形
品として,ヒューム管,コンクリートポールであると
か,セメントアスベスト製品等,鉄鋼材又は繊維物質と
の組合せや混合により使用される有機無機材があるが、
これは骨材とは言えない。然しながら,そのような利用
方法でも有機無機物の応用には種々の問題点があった。
【0009】例えば,有機無機の繊維物質とセメントの
混合であるが,今日までの代表的なものとして,セメン
トアスベスト製品がある。天然の無機繊維である石綿
(アスベスト)は最も好適であり安定なので多く使用さ
れてきたが、近年は労働災害の問題をおこしている。石
綿に代る他の無機繊維としてガラス・鉱滓毛などがある
が,これらはセメントの加水分解生成物である石灰に作
用されて弱く,有機繊維として竹・桑・コルクなどの混
用もあったようであるが、強度が小さく,水で濕潤した
状態では同様に石灰の存在で繊維を腐敗(バクテリアの
ため黒色に腐敗する)させる欠点があった。
【0010】有効例では木毛セメント板があり,微小の
木片をセメントに加え水で混練し,加圧,成形,硬化さ
せた製品は,防火・保温・防音などの長所から使用され
る。これらはコンクリート,セメント製品として利用さ
れるが,骨材として使われるものではない。
【0011】本来,軽量コンクリート骨材になるもの
は,天然産出物の外は人工的軽量骨材として、製鉄熔鉱
炉鉱滓(スラグ)やセメント製造に用いる高温度焼成
(約1000〜1450℃)を経過した鉱石,または加
工品である。
【0012】本発明は、高温または高圧を以て人工的コ
ンクリート骨材を製造するものではなく,有機または無
機の産業廃棄材を配合して比較的低温度(500℃)の
焼成によってJISに合致した骨材を得ることにある。
【0013】出願人は,以上の理由から,骨材製造主成
分として消石灰の微粉末を用い,副成分に珪酸ナトリウ
ム水溶液を使い混練後,300〜500℃・30〜60
分間の焼成を行って所定の強度が得られなかった。
【0014】次に炭酸カルシウムを主成分として同様手
法によって得たものは,安定性のある骨材として使用可
能であった。この外石膏(天然石膏・化学石膏・無水石
膏・廃棄石膏)があるが化学組成が硫酸カルシウム(C
aSO),結晶硫酸カルシウム(CaSO・2H
O)であって,骨材としては硫黄,燐などの成分を考慮
すべきところであろう。尤も,結晶石膏はポルトランド
・セメント製造上不可欠なものではあるが,この場合の
使用量は釣3%であって,骨材に使用しようとする必要
割合とは比較にならない。
【0015】炭酸カルシウム (CaCO)を主成分
とした骨材と消石灰(Ca[OH])などCOを失
った主成分を骨材とするものとを熱水(90〜100
℃)中に浸漬した後,破砕試験を行うとCOを失った
方は粒状となって崩壊する。COの存在する方は何の
変化も起きることはなかった。熱水中も気泡噴出少なく
吸水率が低い。
【0016】炭酸カルシウムを主材とする安定した骨材
を得るための焼成有効温度分布は,300℃以内では強
度不足となり,300℃以上500℃によって充分強度
が得られた。
【0017】ここで,主成分とすべき石灰石を分類する
と,生石灰(CaO)と消石灰(Ca[OH])の2
種となり,石灰石を約900〜1000℃に焼成(▲か
▼焼・かしょう)すると次式の如くCaCO→CaO
+COとなって炭酸ガスを発出・熱分解して生石灰を
生ずる。炭酸カルシウムを主成分とする骨材を得ようと
する本方法で行使する500℃未満の焼成では熱分解を
充分起こすには至らず,また沈降性炭酸カルシウムの如
き式Ca(OH)+CO→CaCO+HOをつ
くることもなく,炭酸カルシウムと珪酸ナトリウムの混
合中にある水分が加熱によって失なわれ,同時に多少の
炭酸ガスの分離作用も相俟って凝固・結合物となってい
る。
【0018】以上の結果から主成分の炭酸カルシウムに
対し,省資源的試みとして有機無機の配合副成分を産業
廃棄材に求めた。有機物質として製紙業界から廃出され
るスラグ(残滓)を採用した。このスラグ成分は紙繊維
の外,種々の薬品・充填剤などが混入しているが,廃棄
後業界に於いて焼却し炭化物化しているもの,または生
スラグとして含水しているものがある。炭化スラグはそ
のまま使用できるが,生スラグは完全に水分を除去した
ものを使用する。
【0019】無機廃棄物にはガラス及びガラスと金属の
混在物,例えば医療機関の廃棄物中にはガラスの外微小
金属が混入しているが,これを200℃程度の熱処理に
よる消毒と出来得る微粉砕(不均一であっても50メッ
シュ)したものを使用する。
【0020】廃棄物を配合した骨材の不純物溶出試験に
ついては,JISA5002にある表6品質項目5段の
有機不純物試験に照合して規格を超える不純物の排出は
ない。但し,骨材焼成温度300℃から500℃以内で
熱処理する条件以下の焼成によって出来た骨材の場合、
その規格を超える。
【0021】副成分とする有機・無機物を用いる条件を
要約すれば,一つは微粉砕して粒度分布を均等にするこ
とである。二つは有機別の場合,炭化物に近い熱処理を
することであり,理由として有機廃棄物にある水分が,
骨材製造の熱処理工程で膨張と収縮が起り,凝結性を劣
価させる。
【0022】今一つの副成分でなる珪酸ナトリウム(N
O・nSiO)は,粘稠性であって,次式の如き
組成であるnSiO+2NaOH→NaO・nSi
O+HO。熔融された状態が操作しにくいため加水し
て2倍に薄めたものを使用する。
【0023】本発明で使用する原料は(1)炭酸カルシ
ウム(CaCO)である。消石灰などCOの組成を
持たないものは凝結性悪く亀裂崩壊の原因となるのて用
いない。(2)珪酸ナトリウム(NaO・nSi
)は珪砂とソーダ灰または苛性ソーダの熔融による
製品で,これを2倍に薄めた溶液。(3)有機廃棄物を
燃焼した炭化物。(4)無機廃棄物を微粉砕したもの。
(5)500℃までの燃料である。
【0024】
【処理説明】前記原料で実施する方法順序。(1)攪拌
機(底部に発熱体を装備したもの)を用い,この中に原
料すべてを投入後攪拌しながら乾燥温度を与え,原料が
半固溶状態になったところで攪拌機から排出する(2)
原料排出時点,または排出後,裁断機で分割し粒度を揃
える。(3)この状態で未だ完全に固化させていないの
で,遠心力を与えて加圧するか,または裁断機から取出
し回転運動を加えて球形に近いものとする。(4)細骨
材の場合は,攪拌機の発熱体による温度を与えながら攪
拌を続けると細粒になる。(5)焼成炉中に(3)
(4)を装填し,500℃までの熱処理を60分間以内
によって終了する。
【0025】焼成後,骨材となった色調は,有機物配合
のものは灰色〜濃灰色または,淡褐色〜濃褐色で配合の
割合いによる。無機物配合のものは,ほとんど白色か白
色に近く、爾後骨材として化学変化は起こらない。
【0026】主成分・副成分の配合割合は(A)炭酸カ
ルシウム(B)有機・無機物。として,A1:B1,A
2:B1,A1:B2。この範囲が最も安定し,それ以
上Bが多くなると強度が小となる。
【0027】上記の配合原料に対して珪酸ナトリウムの
投入量は,A・B原料配合後一度攪拌して成分均等混合
後,加水2倍溶液としたものを加注する。A・B原料を
(C),珪酸ナトリウム加水溶液(D)として,数字は
重量である。C1:D1,C1.5:D1,C2:D1
の割合を超えてCが多くなると凝結性が弱くなる。
【0028】以上の実施内容によって製造する構造用人
工軽量コンクリート骨材は,JISA5002を前提と
して,これに適合することを条件としたものである。
【0029】
【実施例1】攪拌機(ミキサー)に炭酸カルシウム粉末
500gを投入し、次いで珪酸ナトリウム加水2倍希釈
液400gを加注し、直ちに通電攪拌し1分間後,アル
ミ板上に取出し,1片約5gに分割裁断して次に、底部
ヒーター付軟鉄製波形板底容器(箱形)に移し,電動機
による前後連動を与えて成形しつつ加熱400℃30分
間で粗骨材を得た。
【0030】
【実施例2】炭酸カルシウム粉末500gと,医療用無
機廃棄物(ガラスと微量金属混入)500gを粉砕機
(ボールミル)に封入して30分間稼働し,不均一な約
50メッシュとし,これをミキサーに移し、珪酸ナトリ
ウム加水2倍希釈液500gを加注して攪拌2分間後,
アルミ板上に取出し1片約10gに分割裁断し,底部ヒ
ーター付軟鉄製波形底箱容器に移し,モーターによる前
後運動の成形と衝撃を与えつつ加熱400〜450℃4
0分間で粗骨材とした。
【0031】
【実施例3】製紙産業から廃棄されたスラグ(廃滓)
を,プロパンガス炉で約400℃30分間熱処理をして
炭化物に近い状態とし,水分を完全に蒸発させる。次に
このスラグ1000gと炭酸カルシウム粉末500gを
ミキサーに投入し,続いて珪酸ナトリウム加水2倍溶液
800gを加注して混合攪拌することを5分間後,アル
ミ板上に取出し,1片約5gの分割裁断物として,前記
実施例1,2,3と同様の装置中で加熱500℃50分
間で粗骨材とした。
【0032】
【実施例4】製紙スラグをプロパンガス炉で約500℃
30分間熱処理によって水分を完全に蒸発させ炭化させ
る。次に炭酸カルシウム粉末500gと炭化スラグ50
0gを混合攪拌し,次いで珪酸ナトリウム加水2倍溶液
1000gをこれに加注する。底部に熱源を装置した攪
拌機にこれらを投入し,約450〜500℃の加熱をし
つつ40分間攪拌を続けて行う。冷却後篩分して細骨材
を得る。粗粒分は粉砕して再度使用する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石灰石,白堊,粘土質石灰石,珪酸質石
    灰石,等の主成分が炭酸カルシウムからなる微粉末と,
    有機及び無機廃棄物を微粉砕して,配合したものに珪酸
    ナトリウムを注加し,混練して成形し,比較的低温度の
    焼成によって,構造用人工軽量コンクリート骨材を製造
    することを特徴とする方法。
JP18427992A 1992-06-03 1992-06-03 有機無機廃棄物質の応用による構造用人工軽量コンクリート骨材の製造法 Pending JPH05330870A (ja)

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JP18427992A JPH05330870A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 有機無機廃棄物質の応用による構造用人工軽量コンクリート骨材の製造法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100358926B1 (ko) * 1999-12-06 2002-11-01 한갑수 부산석회를 이용한 경량골재의 제조방법
EP2504291A2 (en) 2009-11-25 2012-10-03 Lasso Financial Ltd. Heat-insulating, fire-proof, water-resistant, permeable-to-air, flexible lightweight concrete
CN109721325A (zh) * 2018-11-02 2019-05-07 莒州集团有限公司 利用铸造废砂制造的仿古砖及其制备方法

Cited By (3)

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EP2504291A2 (en) 2009-11-25 2012-10-03 Lasso Financial Ltd. Heat-insulating, fire-proof, water-resistant, permeable-to-air, flexible lightweight concrete
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