JPH09255382A

JPH09255382A - 高流動性軽量骨材とその製造法

Info

Publication number: JPH09255382A
Application number: JP9465996A
Authority: JP
Inventors: Akira Kojima; 昭小島; Shigeru Furukawa; 茂古川; Akihiko Takahashi; 昭彦高橋
Original assignee: Sanki Kako Kensetsu Co Ltd
Current assignee: Sanki Kako Kensetsu Co Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】水及びセメントと混合した際に流動性に富ん
だ混練物を与える軽量骨材の提供。【解決手段】シラスバルーンの粒子表面を熱硬化性樹
脂、シリコーン樹脂及びテフロン樹脂のいずれか１種で
被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水及びセメントと
混合した際に流動性に富んだ混練物を与える軽量骨材に
関するものであって、さらに詳しくは、火山灰の一種で
あるシラスを加熱発泡させて得られる微細な中空球状体
（以下、シラスバルーンと呼ぶ）の個々の粒子を合成樹
脂で被覆してなる軽量骨材とその製造法に係る。本発明
で得られる軽量骨材は、各種複合材料の充填材としても
利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】シラスを加熱発泡させて得られるシラス
バルーンは、軽量コンクリート、軽量モルタル、軽量ブ
ロックなどの骨材として、古くから使用されている。ま
た、各種プラスチック成型体の軽量化、難燃化を図るに
際しても、充填材としてシラスバルーンが使用されてい
る。軽量骨材としてのシラスバルーンの欠点の一つは、
含水性が高いことである。含水性が高いことから、シラ
スバルーンを混合したセメント混練物の流動性を確保す
るためには、水／セメント比を高めなければならない
が、水／セメント比の増大は硬化物の機械的強度を低下
させる。また、シラスバルーンを混合したセメント混練
物は、冬場での凍結融解に対して弱いのも問題とされて
いる。さらに、シラスバルーン自体の機械的強度が弱い
ことも欠点であって、例えば、モルタルミキサーで混練
した際に粉々に破砕してしまう不都合がある。

【０００３】１９９５年にリアライズ社から発行された
刊行物「新時代を築く火山噴出物、その性状と利用の手
引」第182 〜184 頁には、シラスバルーンそのものにつ
いてではないが、粗粒シラスの軽石（粒径５〜15ｍｍ）
を合成樹脂でコーティングしてその含水率を低減させる
方法が開示されている。この方法は、ポリアクリル酸エ
ステル１５％とポリスチレン１２％を主成分とする水性
エマルジョンの水希釈液に、気乾状態にした軽石を３０
秒間浸漬させた後、木板上に広げて乾燥させることから
なり、これによって軽石の吸水率を低減させ得る旨が報
告されている。従って、このコーティング法をシラスバ
ルーンに適用すれば、シラスバルーンの含水性も同様に
減少するものと考えられるが、コーティング材が水性エ
マルジョンであるために、たとえ乾燥した後であって
も、セメント等と混合して水で混練した場合には、コー
ティング効果が消失してしまう恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】本発明の目的は、シラス
バルーンの軽量骨材としての特長を損なうことなく、そ
の欠点である過度な含水性を特定の表面改質剤によって
改善し、表面改質剤の種類を選択することによって、シ
ラスバルーンに耐摩砕性をさらに付与することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高流動性軽
量骨材は、シラスバルーンの粒子表面が熱硬化性樹脂等
で被覆されていることを特徴とする。そして、本発明に
係る高流動性軽量骨材の製造法は、熱硬化性樹脂の有機
溶媒溶液にシラスバルーンを浸漬させるか、前記溶液を
シラスバルーンに噴霧した後、これを乾燥させることを
特徴とし、あるいはまた、ガス化剤と混合状態にあるシ
リコーン樹脂又はテフロン樹脂をシラスバルーンに噴霧
してその表面に樹脂の被膜を形成させることを特徴とす
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、シラスバルーン
の被覆、換言すれば、粒子の表面改質に使用する合成樹
脂には、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂のほか、
シリコーン樹脂、テフロン樹脂等が使用可能である。こ
れらの樹脂は重合度、モノマーの種類、官能基の種類、
化学構造などが相違するものが種々知られているが、本
発明ではその何れもが使用可能である。シラスバルーン
粒子の表面を被覆する手段としては、熱硬化性樹脂の有
機溶媒溶液にシラスバルーンを浸漬する方法、熱硬化性
樹脂の有機溶媒溶液をシラスバルーンに噴霧する方法、
ガス化剤と混合されている熱硬化性樹脂をシラスバルー
ンに噴霧する方法などが採用可能である。そして、シリ
コーン樹脂やテフロン樹脂を使用する場合は、ガス化剤
と共に噴霧するのが通例である。浸漬法を採用する場
合、有機溶媒溶液に樹脂濃度は０．１〜２０％、好まし
くは１〜１０％の範囲を選ぶの適当である。余り希薄で
あると、シラスバールの過度な含水性は改善できても、
強度を増大させることができず、逆に余りに濃厚溶液で
あると、粒子表面に形成される樹脂層が厚くなり、粒子
同志が凝集する恐れがある。使用する有機溶媒は、被覆
層を形成する樹脂を溶解できさえすれば、その種類を問
わないが、同じ有機溶媒でも溶解させる樹脂の種類によ
って溶解性に差があるので、上記した樹脂濃度を目安に
して有機溶媒を選択することが好ましい。浸漬時間は、
溶液の樹脂濃度が薄ければ長く、濃ければ短く設定する
ことができる。しかし、何れも場合とも、機械的撹拌又
は超音波分散等の手段で、粒子の凝集を防止し、個々の
粒子表面に樹脂層を形成させることが肝要である。ガス
化剤を利用して樹脂を噴霧する場合の噴霧回数も、任意
に選択することができるが、通常は１〜２０回、好まし
くは１〜１０回程度であって、この場合も粒子の凝集を
防止し、個々の粒子表面に樹脂層を形成させることが肝
要である。

【０００７】

【実施例】以下に実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明する。実施例１レゾール型フェノール樹脂（群栄化学株式会社、ＰＬ−
４７５６、樹脂濃度６０％）１０ｇに、メタノール１１
０ｇを加えて、濃度５．０％のフェノール樹脂／メタノ
ール溶液を調製した。この溶液にシラスバルーン（三機
化工建設株式会社、サンキライトＢＯ３、粒径１４９μ
以上を５０重量％以上含有）５．０ｇ加え、超音波洗浄
器を用いて１０分間撹拌混合した。次いで、混合物を別
の容器に移し、１日間放置後、減圧濾過し、フィルター
ケーキを減圧乾燥機内で４０℃で２時間加熱し、表面改
質シラスバルーンを調製した。また、表面改質に使用す
る溶液のフェノール樹脂濃度を、２．５％、７．５％及
び１０％に代えた以外は、上と同様にして表面改質シラ
スバルーンを調製した。こうして得られた表面改質シラ
スバルーンの性状を、次の４つの方法で評価した。（１）水浮上率及び水沈降率表面改質した所定量のシラスバルーンを１リットルビー
カーに入れて水５００ミリリットルを添加し、デカンテ
ーションにより浮上物と沈澱物を分離した。この浮上物
と沈澱物をそれぞれ１０５℃の乾燥器中で２時間乾燥
し、それぞれの重量を測定し、シラスバルーンの水浮上
率と水沈降率を求めた。同様にして、表面未改質のシラ
スバルーンについても水浮上率と水沈降率を測定した。
結果を表１に示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】表１から明らかなように、フェノール樹脂
を使用して表面改質したシラスバルーンは、未処理のシ
ラスバルーンに比較して、水浮上率が高く、水沈降率が
低い。水浮上率（水沈降率）はシラスバルーンの含水性
の指標であり、水浮上率が高く、水沈降率が低いもの
程、含水性が低いと言えるので、表面改質によって、シ
ラスバルーンの含水性が低減したことが分かる。また、
表面改質に使用するフェノール樹脂溶液は、その濃度を
２．５〜１０％の範囲で変化させても、シラスバルーン
の含水性に殆ど影響を及ぼさないことが分かる。（２）嵩密度 A １０ミリリットル容のメスシリンダーに、表面改質
したシラスバルーンを約１．５ｇ収めてスパチュラで１
５回突いた後、試料の容積を測定して嵩密度を求めた。
同様にして、表面未改質のシラスバルーンの嵩密度を測
定した。それによれば、表面未改質のものの嵩密度は
０．２３ｇ／ｃｍ³ であるのに対し、表面改質したシラ
スバルーンの嵩密度は、いずれも０．１９ｇ／ｃｍ³ で
あり、表面改質によってシラスバルーンの嵩密度は若干
減少した。（３）粉砕に伴う粒度分布の変化樹脂溶液濃度５．０％のフェノール樹脂溶液を使用して
表面改質したシラスバルーンの所定量を採取し、その半
量（約５．０ｇ）は、ボールミルにて２０分間粉砕した
後、残りの半量は粉砕することなくそのまま、２０分間
フルイ分け試験にかけ、各フラクションの重量を測定し
てそれぞれの粒度分布を求めた。同様の試験を表面未改
質のシラスバルーンについても行った。結果を表２に示
す。

【００１０】

【表２】

【００１１】表２から明らかなとおり、粉砕処理を施し
ていない未表面改質シラスバルーンは、その４５％が４
８〜１００メッシュのフラクションで占められている
が、粉砕処理を行うとこのフラクションは２８％に減少
し、代わりに２００メッシュ（０．０７８ｍｍ）以上の
フラクションが４３％に増大する。このことは、表面改
質していないシラスバルーンは機械的強度が弱く、ボー
ルミル等での粉砕によって、簡単に粉々になることが分
かる。これに対して、粉砕処理を施していない表面改質
したシラスバルーンの粒度分布は、表面未改質シラスバ
ルーンのそれに比較して、１００メッシュ以上の細粒が
占める割合が減少し、代わりに１００メッシュ以下の粗
粒が占める割合が雙題している。これは本発明の表面改
質によって、シラスバルーンの細粒が互に結合して粒径
が増大したことを示している。また、粉砕処理を施した
場合について言えば、未表面改質シラスバルーンでは、
粉砕によってに２００メッシュ以上のフラクション量が
増大するのに対し、表面改質シラスバルーンでは、当該
フラクションの量は７％でしかない。これは表面改質に
よってシラスバルーンの機械的強度が改善されたことを
示している。（４）走査電子顕微鏡観察表面改質したシラスバルーン及び表面未改質のシラスバ
ルーンの表面を、走査電子顕微鏡（日立製作所、Ｓ−２
０５０）で観察した。それによれば、表面未改質のシラ
スバルーンには、衝撃や摩擦によって粉砕され易いこと
を裏付ける亀裂や孔が多数認められるのに対し、表面改
質したシラスバルーンでは、表面の亀裂や孔が樹脂で被
覆されていることが認められた。これは表面改質によっ
てシラスバルーンの機械的強度が増大することを裏付け
るものである。

【００１２】実施例２エポキシ樹脂（エピコート８２８）に、その４％に相当
する硬化剤（ＢＦ3 ・モノエチルアミン）を加え、これ
をアセトンで希釈した樹脂溶液と、ポリエステル樹脂
（丸本工業株式会社、Ｎｏ．１０５）に、硬化剤として
１滴のＭ剤を加え、これをアセトンで希釈した樹脂溶液
を用意し、これらの樹脂溶液をそれぞれ使用して実施例
１と同様にして、シラスバルーン（サンキライトＢＯ
３）を表面改質した。こうして得られた表面改質シラス
バルーンの水浮上率及び水沈降率を実施例１と同様な方
法で測定した。また、樹脂濃度５．０％のポリエステル
樹脂溶液及びエポキシ樹脂溶液でそれぞれ表面改質した
シラスバルーンの粒度分布を、実施例１と同様な方法で
測定した。結果を表２及び表３に示す。

【００１３】

【表３】

【００１４】

【表４】

【００１５】表３に示した結果は、ポリエステル樹脂や
エポキシ樹脂は、フェノール樹脂と同様、シラスバルー
ンを表面改質してその含水性低減に有効であることを示
している。なお、ポリエステル樹脂溶液への浸漬時間を
２４時間及び１０日間とした表面改質シラスバルーンの
水浮上率は、それぞれ８２％及び９０％であり、エポキ
シ樹脂溶液への浸漬時間を２４時間及び１０日間とした
表面改質シラスバルーンの水浮上率は、それぞれ８６％
及び９１％であった。エポキシ樹脂で表面改質したシラ
スバルーンに比較して、ポリエステル樹脂で表面改質し
たシラスバルーンは、表４から分かる通り、摩砕強度が
劣るものの、表面未改質のシラスバルーンに比較すれ
ば、それよりも摩砕強度が高いことが、表１と表４との
対比から明らかである。また、表面未改質のシラスバル
ーンの嵩密度は、０．２３ｇ／ｃｍ³ であるのに対し、
ポリエステル樹脂で表面改質したものの嵩密度は０．２
１ｇ／ｃｍ³ 、エポキシ樹脂で表面改質したものの嵩密
度は０．１８ｇ／ｃｍ³ であった。

【００１６】実施例３１リットル容の丸底フラスコに３．０ｇのシラスバルー
ン（サンキライトＢＯ３）を入れ、シリコーン樹脂（信
越化学工業株式会社、ＫＦ９６Ｓ）を５秒間吹き付けて
よく振り混ぜた。この操作を所定回数（５回、１０回及
び１５回）繰り返してシリコーン樹脂で表面改質したシ
ラスバルーンを調製した。得られた表面改質シラスバル
ーンの水浮上率及び水沈降率を、実施例１と同様にして
測定した。また、シリコーン樹脂の噴霧操作を１０回行
って得た表面改質シラスバルーンの粒度分布も、実施例
１と同様にして測定した。結果を表５及び表６にそれぞ
れ示す。

【００１７】

【表５】

【００１８】

【表６】

【００１９】表５及び表６に示す結果は、フェノール樹
脂と同様、シリコーン樹脂もシラスバルーンの表面改質
に有効であることを示している。

【００２０】実施例４普通ポルトランドセメンに、所定量の表面未改質シラス
バルーン（サンキライトＢＯ３）を混ぜて空練りした
後、所定量の水を加えたモルタルミキサーで混練し、セ
メントモルタルを調製した。この際、シラスバルーン対
セメント比を０．４とし、水−セメント比を０．６５と
した。また、表面未改質シラスバルーンに代えて実施例
１〜２と同様にフェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂でそれぞれ表面改質したシラスバルーン（樹
脂溶液の濃度：５％）を使用した以外は上と同じ処方で
モルタルセメントを調製した。得られた各モルタルセメ
ント混練物のフロー値を測定後、それぞれを型枠（ＪＩ
Ｓ４０×４０×１６０ｍｍ）に充填して２４時間後脱
型し、７日間水中養生を行った。しかる後、各供試体の
単位容積重量、曲げ強度及び圧縮強度を測定した。結果
をフロー値と共に表７に示す。

【００２１】

【表７】

【００２２】表７から明らかなように、表面改質したシ
ラスバルーンを骨材に使用したセメントモルタルは、表
面未改質のシラスバルーンを使用したセメントモルタル
よりもフロー値が高い。このことは、本発明の方法で表
面を改質したシラスバルーンを使用すると、セメントモ
ルタルの流動性が向上し、作業性が改善させることを物
語っている。また、モルタル硬化物の単位容積重量、曲
げ強度及び圧縮強度を比較すると、ポリエステル樹脂で
表面改質したシラスバルーンを使用したモルタル硬化物
は、表面未改質のシラスバルーンを使用したモルタル硬
化物に比較して、曲げ強度や圧縮強度が劣るものの、単
位容積重量は軽く、従って、ポリエステル樹脂で表面改
質したシラスバルーンの使用は、セメントモルタルの流
動性を高め、硬化物の軽量化に有効であることが分か
る。一方、フェノール樹脂又はエポキシ樹脂で表面改質
したシラスバルーンの使用は、硬化物の曲げ強度及び圧
縮強度の増大に有効であることが分かる。

【００２３】実施例５普通ポルトランドセメンに、所定量の表面未改質シラス
バルーン（サンキライトＢＯ３）を混ぜて空練りした
後、所定量の水を加えたモルタルミキサーで混練し、水
−セメント比が０．６５で、シラスバルーン対セメント
比が０．４であるセメントモルタルと、水−セメント比
が１．０で、シラスバルーン対セメント比が０．５のセ
メントモルタルを調製した。また、表面未改質シラスバ
ルーンに代わりに、実施例３の方法に準じてシリコーン
樹脂で表面改質したシラスバルーン（樹脂噴霧回数：１
５回）を使用した以外は上と同じ処方でモルタルセメン
トを調製した。得られた各モルタルセメント混練物のフ
ロー値を測定後、それぞれを型枠（ＪＩＳ４０×４０
×１６０ｍｍ）に充填して２４時間後脱型し、７日間水
中養生を行った。しかる後、各供試体の単位容積重量、
曲げ強度及び圧縮強度を測定した。結果をフロー値と共
に表８及び表９に示す。

【００２４】

【表８】注） W/C＝水−セメント比 SB/C＝改質（未改質）シラスバルーン／セメント比

【００２５】

【表９】注） W/C＝水−セメント比 SB/C＝改質（未改質）シラスバルーン／セメント比

【００２６】表８に示す結果から頷ける通り、シリコー
ン樹脂で表面改質したシラスバルーンを骨材に使用した
セメントモルタルは、表面未改質のシラスバルーンを使
用したセメントモルタルよりもフロー値が高い。そし
て、硬化物の単位容積重量は低く、曲げ強度及び圧縮強
度は高い。また、表９に示す結果からは、シリコーン樹
脂で表面改質したシラスバルーンを骨材に使用したセメ
ントモルタルは、表面未改質のシラスバルーンを使用し
たセメントモルタルに比較して、曲げ強度及び圧縮強度
が若干劣るものの、フロー値は高く、単位容積重量も小
さい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シラスバルーンの粒子表面が熱硬化性樹
脂、シリコーン樹脂及びテフロン樹脂のいずれか１種で
被覆されていることを特徴とする高流動性軽量骨材。
【請求項２】熱硬化性樹脂の有機溶媒溶液にシラスバ
ルーンを浸漬させるか、前記溶液をシラスバルーンに噴
霧した後、これを乾燥させることを特徴とする高流動性
軽量骨材の製造法。
【請求項３】ガス化剤と混合状態にあるシリコーン樹
脂又はテフロン樹脂をシラスバルーンに噴霧することを
特徴とする高流動性軽量骨材の製造法。