JPH06191963A - 軽量高強度建材の製造方法 - Google Patents

軽量高強度建材の製造方法

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JPH06191963A
JPH06191963A JP4094840A JP9484092A JPH06191963A JP H06191963 A JPH06191963 A JP H06191963A JP 4094840 A JP4094840 A JP 4094840A JP 9484092 A JP9484092 A JP 9484092A JP H06191963 A JPH06191963 A JP H06191963A
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典 神尾
Kazuhiko Jinnai
和彦 陣内
Kenichiro Matsuda
健一郎 松田
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潤一 木本
Fumio Fukagawa
文夫 深川
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    • 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
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/14Minerals of vulcanic origin
    • C04B14/18Perlite
    • C04B14/185Perlite expanded

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 解砕した火山ガラス質堆積物を、粗粒と微粒
に分級し、粗粒のみを900〜1100℃の温度におい
て、熱処理して中空ガラス球状体を形成させたのち、こ
れを前記微粒と混合し、この混合物をセメントモルタル
基材として配合して、軽量高強度建材を製造する。 【効果】 これまで未利用のまま廃棄されていた火山ガ
ラス質堆積物微粒部を有効に活用し、補強材の併用を必
要とせずに、中空ガラス球状体を含む軽量高強度の建材
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の軽量建材の基材
として有用な、軽量高強度建材の製造方法、さらに詳し
くいえば、火山ガラス質堆積物を骨材として用いて、軽
量高強度建材を製造するための改良された方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】シラス、ガラス質凝灰岩などの火山ガラ
ス質堆積物を焼成して得られる微粒中空ガラス球状体
は、各種プラスチックや金属の軽量化充てん剤、セメン
トモルタルの軽量化骨材として広く利用されている。
【0003】しかしながら、微粒中空ガラス球状体をこ
れらの素材に配合すると、軽量化の目的は達成される
が、強度の低下を伴うため、通常は、石綿、ガラス繊
維、炭素繊維などの繊維状補強材を併用しなければなら
ないが、これらの補強材を含む組成物は、押出成形性が
そこなわれる上に、成形品の表面が粗くなるという欠点
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
繊維状補強材を併用することなく、火山ガラス質堆積物
だけを原料として軽量高強度建材を製造することを目的
としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、微粒中空
ガラス球状体を骨材として含むコンクリート建材につい
て種々研究を重ねた結果、微粒中空ガラス球状体の製造
原料である火山ガラス質堆積物の解砕物を粗粒と微粒に
分級し、粗粒を焼成して中空ガラス球状体を製造したの
ち、これを再び微粒に混合して、骨材として用いること
により、繊維状補強材の併用なしに、軽量で高強度のコ
ンクリート建材が得られることを見出し、この知見に基
づいて本発明をなすに至った。
【0006】すなわち、本発明は、解砕した火山ガラス
質堆積物を、粗粒と微粒に分級し、粗粒のみを900〜
1100℃の温度において熱処理して中空ガラス球状体
を形成させたのち、これを前記微粒と混合し、この混合
物をセメントモルタル基材に骨材として配合することを
特徴とする軽量高強度建材の製造方法を提供するもので
ある。
【0007】本発明方法において、原料として用いる火
山ガラス質堆積物には、例えばシラス、松脂石、黒曜
石、福島白土などがあるが、入手が容易であるという点
でシラスが好ましい。このシラスは、天然ガラスを主要
成分とする鉱物であって、例えば表1に示す組成を有し
ている。
【0008】
【表1】
【0009】このシラス中の灼熱減量は、そのほとんど
が水分であるので、これをガラスが軟化すると同時に水
蒸気が発生する温度範囲すなわち900〜1100℃の
温度範囲で熱処理すると、発泡して中空ガラス球状体が
形成される。しかしながら、20μm以下の微粒のもの
は、ガラス構成分内に含まれている水分の加熱による粒
子外への拡散速度が大きく、ガラスの軟化と水蒸気の発
生とを同時に起すことが困難なので、中空ガラス球状体
を得ることができない上、微粒が存在した状態で熱処理
すると、微粒が炉壁に融着して、円滑な操業ができなく
なる。そのため、通常は、原料を解砕したのち、20μ
m以下の微粒を分級して除き、粗粒だけを熱処理してい
る。
【0010】本発明においては、このようにして分級し
た粗粒を900〜1100℃に加熱して中空ガラス球状
体としたのち、これまで未利用のまま廃棄されていた前
記のいったんを除いた微粒と再び混合し、この混合物を
骨材として用いる。
【0011】本発明方法における粗粒と微粒との分級
は、粒径20μm以下のものとそれよりも大きい粒径の
ものと分けることによって行われる。この分級方法は特
に制限されず、サイクロン、沈降分級器、ふるいなどを
用いて行うこともできるが、通常は空気分級によるのが
便利である。
【0012】この粗粒と微粒との分級は厳密に行う必要
はなく、いずれの部分も10%程度の相互混入が許容さ
れる。
【0013】粗粒の熱処理は、900〜1100℃の温
度で、中空ガラス球状体が生成するまで行われるが、こ
れに要する時間は通常1〜60秒である。
【0014】このようにして熱処理して得た中空ガラス
球状体は、次に先に分級して除いた微粒と再び混合され
るが、この混合割合は重量比で95:5ないし50:5
0の範囲にするのが好ましい。これよりも微粒が少ない
とセメントモルタル基材に配合した場合十分な強度が得
られないし、またこれよりも微粒を多くすると軽量化が
不十分になる。
【0015】次に本発明方法において用いるセメントモ
ルタル基材は、建材用として通常使用されているものの
中から任意に選ぶことができる。このようなものとして
は、ポルトランドセメント、マグネシアセメント、石灰
火山灰セメント、天然セメント、アルミナセメントなど
を挙げることができる。
【0016】一般に、中空ガラス球状体とセメントとを
混合すると、両者の粒度分布が異なるため、充てん状態
が悪く、これを成形すると、気泡を含む成形体を生じ、
軽量ではあるが、吸水率が大きく、強度の小さいものと
なる。
【0017】しかしながら、本発明方法に従い、先に分
級していったん除いた微粒を混合して用いると、三者の
間で連続した粒度分布が形成され、良好な充てん状態と
なる上、火山ガラス質堆積物の微粒は、セメントとの反
応性がよいので、吸水率が小さく高強度の建材を得るこ
とができる。
【0018】この際のセメントと骨材との配合割合は、
容積比で1:1ないし1:5の範囲内で選ばれる。これ
よりもセメントが少ないと、強度が不足するし、またこ
れよりもセメントが多いと軽量なものが得られない。
【0019】この配合物を成形するには、これに適量の
水を加えよく混合したのち、所定の型枠に流し込み、乾
燥して脱型し、水中養生する。
【0020】この際、前記配合物には、所望に応じセメ
ント添加剤として慣用されている物質例えばバインダー
充てん剤、顔料などを添加することができる。
【0021】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
【0022】実施例1 表1に示す組成をもつ福島白土をジョー・クラッシャー
で粗砕したのち、ボールミルで粒径74μm以下になる
まで解砕した。次にこの解砕物を空気分級して粗粒部6
5重量部と微粒部35重量部に分けた。このようにして
分級された粗粒部と微粒部は表2に示す粒度分布を有し
ている。
【0023】
【表2】
【0024】この粗粒部を、室温から1000℃まで1
分以内で上昇させ、この温度に約5秒間保持して、タッ
プかさ密度0.43g/cmの中空ガラス球状体を得
た。
【0025】次いで、この熱処理物に、微粒部をそれぞ
れ0.5重量%、10重量%、20重量%及び35重量
%になるように添加して、骨材を調製した。
【0026】このようにして得た骨材1125容量部を
セメント375容量部と混合し(容量比3:1)、さら
にセメントと水との重量比が596:950となる割合
で水を加え、よく混合したのち、型枠(40×40×1
60mm)中に流し込み成形した。1日間放置後、脱型
し、28日間水中養生した。このようにして得た硬化物
の物性を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】実施例2 実施例1と同じ熱処理物と、微粒部を用い、実施例1と
同様に、熱処理物に微粒部を0〜35重量%添加し骨材
とした。次にセメント596重量部、骨材481重量
部、水950重量部とを混合して、型枠(40×40×
160mm)に流し込み、成形した。1日間放置後、脱
型し、28日間水中養生した。このようにして得た硬化
物の物性を表4に示す。
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】本発明方法は、これまで未利用のまま廃
棄されていた火山ガラス質堆積物微粒部を有効に活用
し、繊維状補強材を併用することなく、中空ガラス球状
体を含む軽量高強度の建材を製造しうるという効果を奏
する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神尾 典 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地1 九 州工業技術試験所内 (72)発明者 陣内 和彦 鹿児島県姶良郡隼人町小田1445番地1 鹿 児島県工業技術センター内 (72)発明者 松田 健一郎 千葉県市原市五井南海岸8番の2 株式会 社カルシード内 (72)発明者 木本 潤一 山口県美祢市伊佐町伊佐4611番地の1 株 式会社カルシード内 (72)発明者 深川 文夫 山口県美祢市伊佐町伊佐4611番地の1 株 式会社カルシード内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 解砕した火山ガラス質堆積物を、粗粒と
    微粒に分級し、粗粒のみを900〜1100℃の温度に
    おいて熱処理して中空ガラス球状体を形成させたのち、
    これを前記微粒と混合し、この混合物をセメントモルタ
    ル基材に骨材として配合することを特徴とする軽量高強
    度建材の製造方法。
  2. 【請求項2】 粒径20μmよりも大きい粗粒と、それ
    以下の微粒に分級する請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 粗粒の熱処理物と微粒との混合割合を重
    量比で95:5ないし50:50にする請求項1又は2
    に記載の製造方法。
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