JPH09255402A - 路盤材の製造方法 - Google Patents
路盤材の製造方法Info
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- JPH09255402A JPH09255402A JP7050996A JP7050996A JPH09255402A JP H09255402 A JPH09255402 A JP H09255402A JP 7050996 A JP7050996 A JP 7050996A JP 7050996 A JP7050996 A JP 7050996A JP H09255402 A JPH09255402 A JP H09255402A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use 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
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
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- C04B18/00—Use 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
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/021—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
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- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
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- C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭灰の混合比率が高く、かつ高強度な固化
物を得、それを破砕することによりすり減り減量の少な
い路盤材を提供する。 【解決手段】、平均粒径及びアルミニウム含有量が所定
の石炭灰と酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム等のカル
シウム化合物とを４０：６０〜９５：５に混合し、プレ
ス成形、押し出し成形、流し込み成形等により成形し、
１２０℃以上の高温及び高圧下で水熱処理し、その後、
破砕する。
物を得、それを破砕することによりすり減り減量の少な
い路盤材を提供する。 【解決手段】、平均粒径及びアルミニウム含有量が所定
の石炭灰と酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム等のカル
シウム化合物とを４０：６０〜９５：５に混合し、プレ
ス成形、押し出し成形、流し込み成形等により成形し、
１２０℃以上の高温及び高圧下で水熱処理し、その後、
破砕する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰を主要成分
とする固化物である路盤材の製造方法に関するものであ
る。
とする固化物である路盤材の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】エネルギー源として石炭を利用している
火力発電所や各種の工場では、フライアッシュ等の石炭
灰が大量に産出されている（約６４０万トン／年）。こ
のうち、有効利用されるものは約４０％にすぎず、残り
の約６０％は埋め立て処分されているのが現状である。
しかしながら、石炭灰の埋め立て処分場を確保すること
は必ずしも容易ではなく、漁業権の保証やリサイクル法
の制定により埋め立て処分場の確保がますます困難にな
ってきている。従って、今後さらに増大するであろう石
炭灰の有効利用が緊急の課題となっている。
火力発電所や各種の工場では、フライアッシュ等の石炭
灰が大量に産出されている（約６４０万トン／年）。こ
のうち、有効利用されるものは約４０％にすぎず、残り
の約６０％は埋め立て処分されているのが現状である。
しかしながら、石炭灰の埋め立て処分場を確保すること
は必ずしも容易ではなく、漁業権の保証やリサイクル法
の制定により埋め立て処分場の確保がますます困難にな
ってきている。従って、今後さらに増大するであろう石
炭灰の有効利用が緊急の課題となっている。
【０００３】現在のところでは、石炭灰は特開昭６３−
１７２４７号公報および特開平４−３０５０４４号公報
に示されているように無機質系の建築材料の一原料とし
て提案され、または特開平３−１６１７６号公報に示さ
れているように多孔質の濾過助剤の一原料として提案さ
れている。また、特殊な例としては刊行物「日本工業新
聞：人工海底山脈を石炭灰で構築（平成５年２月２６日
発行）」に示されているように、人工魚礁の一原料とし
ても提案されている。
１７２４７号公報および特開平４−３０５０４４号公報
に示されているように無機質系の建築材料の一原料とし
て提案され、または特開平３−１６１７６号公報に示さ
れているように多孔質の濾過助剤の一原料として提案さ
れている。また、特殊な例としては刊行物「日本工業新
聞：人工海底山脈を石炭灰で構築（平成５年２月２６日
発行）」に示されているように、人工魚礁の一原料とし
ても提案されている。
【０００４】一方、我が国における骨材の需要は、未曾
有の経済発展に伴い、予想以上の早さで進展し、既に川
砂利、川砂の資源は大半を使用し、従来顧みられなかっ
た岩石が骨材資源として利用されるようになってからか
なりの年月を経過している。そして、今後ますます骨材
としての岩石の採掘は増大するであろう。しかし、岩石
の採掘に伴う環境の変化に対し世論は厳しい監視を加え
るであろうから、仮に骨材として適当な岩石が豊富に存
在していても採取して利用することは、ますます困難な
時代となることは創造に難くない。したがって、天然の
骨材に代わる人工骨材への期待は次第に高まっていくで
あろう。
有の経済発展に伴い、予想以上の早さで進展し、既に川
砂利、川砂の資源は大半を使用し、従来顧みられなかっ
た岩石が骨材資源として利用されるようになってからか
なりの年月を経過している。そして、今後ますます骨材
としての岩石の採掘は増大するであろう。しかし、岩石
の採掘に伴う環境の変化に対し世論は厳しい監視を加え
るであろうから、仮に骨材として適当な岩石が豊富に存
在していても採取して利用することは、ますます困難な
時代となることは創造に難くない。したがって、天然の
骨材に代わる人工骨材への期待は次第に高まっていくで
あろう。
【０００５】石炭灰を人工骨材、特に路盤材として大量
に利用することが可能となれば、上記の産業廃棄物であ
る石炭灰の処理問題および岩石の採掘に伴う環境破壊問
題を一挙に解決することができる。
に利用することが可能となれば、上記の産業廃棄物であ
る石炭灰の処理問題および岩石の採掘に伴う環境破壊問
題を一挙に解決することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した石
炭灰を建築材料、人工魚礁の原料として石炭灰を利用す
る場合には、いずれもセメントと混合して使用される
が、一般にセメントの水和反応を利用するため、その混
合比率は必ずしも高くなく、また石炭灰の混合比率を高
めようとする場合には、固化物の強度が低下するという
問題があり、石炭灰の利用は多くとも４０重量％であっ
た。
炭灰を建築材料、人工魚礁の原料として石炭灰を利用す
る場合には、いずれもセメントと混合して使用される
が、一般にセメントの水和反応を利用するため、その混
合比率は必ずしも高くなく、また石炭灰の混合比率を高
めようとする場合には、固化物の強度が低下するという
問題があり、石炭灰の利用は多くとも４０重量％であっ
た。
【０００７】石炭灰とセメントとの組成物をオートクレ
ーブ養生する方法も考えられるが、石炭灰を４０重量％
以上混合した場合には、オートクレーブ養生でも固化物
の強度が十分に発現されないという問題がある。本発明
はこのような従来の問題点を解決して、石炭灰の混合比
率が高く、かつ高強度で、強度のばらつきが小さい良好
な固化物を得、それを破砕することにより路盤材を製造
する方法を提供することを目的としている。
ーブ養生する方法も考えられるが、石炭灰を４０重量％
以上混合した場合には、オートクレーブ養生でも固化物
の強度が十分に発現されないという問題がある。本発明
はこのような従来の問題点を解決して、石炭灰の混合比
率が高く、かつ高強度で、強度のばらつきが小さい良好
な固化物を得、それを破砕することにより路盤材を製造
する方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、石炭灰の品質
管理（嵩密度、平均粒径、及びアルミニウム含有量）、
石炭灰とカルシウム化合物との混合比率及びオートクレ
ーブ養生により、従来のものに比べ格段に優れている固
化物となることを見いだした。すなわち、本発明の石炭
灰質固化物の製造方法は、次の各工程からなる： （ａ）嵩密度が小さくとも０．８ｇ／ｃｍ3 、平均粒径
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）オートクレーブ養生する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生された固化物を破砕する第５
工程。
めに、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、石炭灰の品質
管理（嵩密度、平均粒径、及びアルミニウム含有量）、
石炭灰とカルシウム化合物との混合比率及びオートクレ
ーブ養生により、従来のものに比べ格段に優れている固
化物となることを見いだした。すなわち、本発明の石炭
灰質固化物の製造方法は、次の各工程からなる： （ａ）嵩密度が小さくとも０．８ｇ／ｃｍ3 、平均粒径
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）オートクレーブ養生する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生された固化物を破砕する第５
工程。
【０００９】また、次の各工程からなる： （ａ）嵩密度が小さくとも０．８ｇ／ｃｍ3 、平均粒径
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）養生された固化物を破砕する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生する第５工程。
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）養生された固化物を破砕する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生する第５工程。
【００１０】また、前記カルシウム化合物が、酸化カル
シウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、およびケ
イ酸カルシウムの少なくとも１種類以上のカルシウム化
合物が好適である。
シウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、およびケ
イ酸カルシウムの少なくとも１種類以上のカルシウム化
合物が好適である。
【００１１】前記嵩密度の測定は、ＪＩＳ Ｚ ２５０
４ の測定方法に準拠した。
４ の測定方法に準拠した。
【００１２】
【発明の実施の形態】石炭灰については、嵩密度が０．
８ｇ／ｃｍ3 以上、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ3 以上で
ある。嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ3 未満では石炭灰質固化
物の強度が十分発現されず、また、強度のばらつきも大
きくなるからである。また、石炭灰の平均粒径は、５〜
４０μｍ，好ましくは１０〜３０μｍである。平均粒径
が５μｍ未満では固化物の強度が十分発現されず、ま
た、平均粒径が４０μｍを越える場合には強度が低下す
るとともに強度のばらつきが大きくなるからである。こ
れらの理由は定かではないが石炭灰質固化物の強度に、
石炭灰が骨材として関与しているものと推測される。し
たがって、嵩密度の小さい石炭灰は粒子は中空状のもの
が多くなり、強度の低下及び強度のばらつき増大をもた
らすものと考えられる。また、平均粒径５μｍ未満の石
炭灰は、オートクレーブ養生後では、石炭灰粒子として
は残存しにくくなり、石炭灰が骨材として関与しないた
め、強度向上効果をもたらさないものと考えられる。一
方、平均粒径４０μｍを越える石炭灰は、オートクレー
ブ養生後でも石炭灰粒子としては残存するものの、粒径
が大きすぎて逆に欠陥として作用するものと考えられ
る。なお、石炭灰の粒度分布については、強度向上及び
強度のばらつき低減の点で平均粒径の１／４〜４倍に６
０％以上の粒子が入る分布が好ましい。石炭灰は強度の
点でフライアッシュが好ましいが、ボトムアッシュでも
粉砕処理することにより使用できる。
８ｇ／ｃｍ3 以上、好ましくは１．０ｇ／ｃｍ3 以上で
ある。嵩密度が０．８ｇ／ｃｍ3 未満では石炭灰質固化
物の強度が十分発現されず、また、強度のばらつきも大
きくなるからである。また、石炭灰の平均粒径は、５〜
４０μｍ，好ましくは１０〜３０μｍである。平均粒径
が５μｍ未満では固化物の強度が十分発現されず、ま
た、平均粒径が４０μｍを越える場合には強度が低下す
るとともに強度のばらつきが大きくなるからである。こ
れらの理由は定かではないが石炭灰質固化物の強度に、
石炭灰が骨材として関与しているものと推測される。し
たがって、嵩密度の小さい石炭灰は粒子は中空状のもの
が多くなり、強度の低下及び強度のばらつき増大をもた
らすものと考えられる。また、平均粒径５μｍ未満の石
炭灰は、オートクレーブ養生後では、石炭灰粒子として
は残存しにくくなり、石炭灰が骨材として関与しないた
め、強度向上効果をもたらさないものと考えられる。一
方、平均粒径４０μｍを越える石炭灰は、オートクレー
ブ養生後でも石炭灰粒子としては残存するものの、粒径
が大きすぎて逆に欠陥として作用するものと考えられ
る。なお、石炭灰の粒度分布については、強度向上及び
強度のばらつき低減の点で平均粒径の１／４〜４倍に６
０％以上の粒子が入る分布が好ましい。石炭灰は強度の
点でフライアッシュが好ましいが、ボトムアッシュでも
粉砕処理することにより使用できる。
【００１３】なお、路盤材として要求される特性の一つ
に、すり減り減量がある。このすり減り減量と圧縮強度
とは、図１に示すような比例関係にあることを見いだし
た。すり減り減量の測定に比べ、圧縮強度の測定は、簡
易であり、本発明の固化物のすり減り減量の代替特性と
して圧縮強度の管理をすることができる。
に、すり減り減量がある。このすり減り減量と圧縮強度
とは、図１に示すような比例関係にあることを見いだし
た。すり減り減量の測定に比べ、圧縮強度の測定は、簡
易であり、本発明の固化物のすり減り減量の代替特性と
して圧縮強度の管理をすることができる。
【００１４】また、石炭灰の組成に関しては、アルミニ
ウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で３５重量％以下、好ましくは
３０重量％以下である。アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換
算で３５重量％を越えると固化物の強度の低下及び強度
のばらつき増大をもたらす。これは、オートクレーブ養
生により石炭灰質固化物中にハイドロガーネットが生成
しやすくなり、これが欠陥として作用するものと考えら
れる。石炭灰のその他の組成については、Ｓｉ成分は、
Ｓｉ０2 に換算して３０〜８０重量％、Ｆｅ成分は、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 に換算して１５重量％以下が強度特性上好まし
く、未燃炭素量が５重量％以上であっても何等問題はな
い。なお、石炭灰は一般に発生する微粉炭石炭灰のみな
らず常圧ないし加圧流動床燃焼発電システムより発生す
る石炭灰にも使用できる。
ウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で３５重量％以下、好ましくは
３０重量％以下である。アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換
算で３５重量％を越えると固化物の強度の低下及び強度
のばらつき増大をもたらす。これは、オートクレーブ養
生により石炭灰質固化物中にハイドロガーネットが生成
しやすくなり、これが欠陥として作用するものと考えら
れる。石炭灰のその他の組成については、Ｓｉ成分は、
Ｓｉ０2 に換算して３０〜８０重量％、Ｆｅ成分は、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 に換算して１５重量％以下が強度特性上好まし
く、未燃炭素量が５重量％以上であっても何等問題はな
い。なお、石炭灰は一般に発生する微粉炭石炭灰のみな
らず常圧ないし加圧流動床燃焼発電システムより発生す
る石炭灰にも使用できる。
【００１５】また、石炭灰の混合比率が４０重量％未満
の場合には石炭灰質固化物の強度が低く、９５重量％を
越えると固化しにくく石炭灰質固化物としての強固な形
態を保持しえない。したがって、石炭灰の混合比は、４
０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％である。
さらに好ましくは８０〜９０重量％である。なお、ＪＩ
Ｓ Ａ ５００１−１９９５ に規定されている道路用
砕石２種に適合するものを製作するときは、石炭灰の混
合比は、８０〜９５重量％で可能である。
の場合には石炭灰質固化物の強度が低く、９５重量％を
越えると固化しにくく石炭灰質固化物としての強固な形
態を保持しえない。したがって、石炭灰の混合比は、４
０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％である。
さらに好ましくは８０〜９０重量％である。なお、ＪＩ
Ｓ Ａ ５００１−１９９５ に規定されている道路用
砕石２種に適合するものを製作するときは、石炭灰の混
合比は、８０〜９５重量％で可能である。
【００１６】しかして、本発明において採用できるカル
シウム化合物としては、酸化カルシウム、水酸化カルシ
ウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム等を挙げるこ
とができ、使用に際してはこれらの各化合物を単独でま
たは２種以上のものを併用することができる。強度特性
上、平均粒径５００μｍ以下の粉体が好ましい。ここ
で、ケイ酸カルシウムはエーライト、ビーライト等を挙
げることができ、これらを含む普通ポルトランドセメン
ト等の各種ポルトランドセメントも用いることができ
る。なお、貝の焼却灰は酸化カルシウム含むため用いる
ことができる。また、石膏等の硫酸カルシウムは、トバ
モライト以外の生成物ができるために不適当である。
シウム化合物としては、酸化カルシウム、水酸化カルシ
ウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム等を挙げるこ
とができ、使用に際してはこれらの各化合物を単独でま
たは２種以上のものを併用することができる。強度特性
上、平均粒径５００μｍ以下の粉体が好ましい。ここ
で、ケイ酸カルシウムはエーライト、ビーライト等を挙
げることができ、これらを含む普通ポルトランドセメン
ト等の各種ポルトランドセメントも用いることができ
る。なお、貝の焼却灰は酸化カルシウム含むため用いる
ことができる。また、石膏等の硫酸カルシウムは、トバ
モライト以外の生成物ができるために不適当である。
【００１７】また、オートクレーブ養生温度は１２０℃
以上、好ましくは１３０〜２５０℃、養生時間は２時間
以上が好ましい。なお、飽和蒸気温度１２０℃のときの
絶対圧力は、約２Ｋｇ／ｃｍ2 である。１２０℃未満の
オートクレーブ養生では、強度向上効果のあるトバモラ
イトの生成が少なく、石炭灰質固化物の強度が十分発現
されないからである。
以上、好ましくは１３０〜２５０℃、養生時間は２時間
以上が好ましい。なお、飽和蒸気温度１２０℃のときの
絶対圧力は、約２Ｋｇ／ｃｍ2 である。１２０℃未満の
オートクレーブ養生では、強度向上効果のあるトバモラ
イトの生成が少なく、石炭灰質固化物の強度が十分発現
されないからである。
【００１８】石炭灰質原料を所定の形状に成形する際に
は、同原料に水を所定量添加することが強度向上の上で
好ましい。このように調製された原料を使用して、プレ
ス成形、押し出し成形、流し込み成形、締め固め成形又
は遠心力締め固め成形等により所定の形状に成形する。
添加水分量は固形分に対して、プレス成形では１〜２５
重量％、押し出し成形では、１５〜３０重量％、流し込
み成形では２０〜４５重量％、締め固め成形では１５〜
４０重量％が好ましい。この場合、バインダー、減水
剤、保水剤、防水剤、流動化剤、収縮低減剤等の混和剤
を添加してもよく、また石炭灰質固化物の強度の向上、
比重の調整、コストの低減などのために、珪砂、火成
岩、高炉スラグ、パーライト、ＡＬＣの屑等を添加する
こともできる。バインダーとしては、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等
が挙げられる。混和剤としては、アルキルアリルスルホ
ン酸、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物、ナフ
タリンスルホン酸とリグニンスルホン酸の共縮合物、ア
ルキルアリルスルホネートポリマー、アルキルアリルス
ルホネート、ジエチルナフタリンのホルマリン縮合物、
オレフィン／無水マレイン酸共縮合物、ポリカルボン酸
塩、変性メチロールメラミン縮合物等が挙げられる。な
お、押し出し成形では、バインダーを０．５〜３．０重
量％添加することが成形性を持たせるために必要であ
る。。
は、同原料に水を所定量添加することが強度向上の上で
好ましい。このように調製された原料を使用して、プレ
ス成形、押し出し成形、流し込み成形、締め固め成形又
は遠心力締め固め成形等により所定の形状に成形する。
添加水分量は固形分に対して、プレス成形では１〜２５
重量％、押し出し成形では、１５〜３０重量％、流し込
み成形では２０〜４５重量％、締め固め成形では１５〜
４０重量％が好ましい。この場合、バインダー、減水
剤、保水剤、防水剤、流動化剤、収縮低減剤等の混和剤
を添加してもよく、また石炭灰質固化物の強度の向上、
比重の調整、コストの低減などのために、珪砂、火成
岩、高炉スラグ、パーライト、ＡＬＣの屑等を添加する
こともできる。バインダーとしては、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール等
が挙げられる。混和剤としては、アルキルアリルスルホ
ン酸、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物、ナフ
タリンスルホン酸とリグニンスルホン酸の共縮合物、ア
ルキルアリルスルホネートポリマー、アルキルアリルス
ルホネート、ジエチルナフタリンのホルマリン縮合物、
オレフィン／無水マレイン酸共縮合物、ポリカルボン酸
塩、変性メチロールメラミン縮合物等が挙げられる。な
お、押し出し成形では、バインダーを０．５〜３．０重
量％添加することが成形性を持たせるために必要であ
る。。
【００１９】また、得られた成形物を、オートクレーブ
養生に先立って、養生温度３０〜１００℃、好ましくは
４０〜９０℃で、養生時間２時間以上、好ましくは５時
間以上養生すると、固化物の強度向上の上で好ましい。
このメカニズムは定かではないが、この養生を行うこと
により、石炭灰とカルシウム化合物とが反応し、石炭灰
の外周表面に、非晶質のＣ−Ｓ−Ｈゲルの被膜が形成さ
れることにより、その後のオートクレーブ養生による固
化をより強化するものと考えられる。養生には、湿潤養
生、湛水養生、散水養生、被膜養生等が挙げられるが、
湿潤養生、湛水養生がより好ましい。
養生に先立って、養生温度３０〜１００℃、好ましくは
４０〜９０℃で、養生時間２時間以上、好ましくは５時
間以上養生すると、固化物の強度向上の上で好ましい。
このメカニズムは定かではないが、この養生を行うこと
により、石炭灰とカルシウム化合物とが反応し、石炭灰
の外周表面に、非晶質のＣ−Ｓ−Ｈゲルの被膜が形成さ
れることにより、その後のオートクレーブ養生による固
化をより強化するものと考えられる。養生には、湿潤養
生、湛水養生、散水養生、被膜養生等が挙げられるが、
湿潤養生、湛水養生がより好ましい。
【００２０】なお、流し込み及び締め固め成形では、成
形の際、振動を加えることは巻き込み気泡が除去でき、
強度向上及び保形性の点で好ましい。振動は振幅０．１
〜５ｍｍ，振動数５００〜５０Ｈｚが好ましい。また、
押し出し成形法を採用することにより、流し込み成形法
に比べ、圧縮強度が向上し、かさ比重の大きくな固化物
を得ることができる。したがって、押し出し成形法の場
合、石炭灰の混合割合を増加させることができる。
形の際、振動を加えることは巻き込み気泡が除去でき、
強度向上及び保形性の点で好ましい。振動は振幅０．１
〜５ｍｍ，振動数５００〜５０Ｈｚが好ましい。また、
押し出し成形法を採用することにより、流し込み成形法
に比べ、圧縮強度が向上し、かさ比重の大きくな固化物
を得ることができる。したがって、押し出し成形法の場
合、石炭灰の混合割合を増加させることができる。
【００２１】得られた固化物を通常用いられているロー
ルクラッシャ、ジョークラッシャ等で所定の粒径に粉砕
し、砕石、人工骨材、道路用路盤材とする。
ルクラッシャ、ジョークラッシャ等で所定の粒径に粉砕
し、砕石、人工骨材、道路用路盤材とする。
【００２２】本発明に係る製造方法によれば、固化物は
オ−トクレ−ブ養生以前の成形物の状態では、原料成分
の各微粒子が互いに密に充填した状態を呈しており、そ
の後のオ−トクレ−ブ養生により各微粒子間及び微粒子
表面に、石炭灰中のＳｉＯ2、Al2 Ｏ3,Ｆｅ2 Ｏ3 等と、
ＣａＯ等のカルシウム化合物の各成分が反応して、主と
してトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2 ・５Ｈ
2 Ｏ）、その他のＣ−Ｓ−Ｈゲル（カルシウム シリケ
ート ハイドレートゲル）が生成される。この結果、固
化物を構成する各微粒子は、主に石炭灰粒子、トバモラ
イト結晶、その他のＣ−Ｓ−Ｈゲルとなり、互いに強固
に固着した状態で気孔率の小さい硬化体となって、高強
度で、強度のばらつきも小さい優れた固化物を得ること
ができる。
オ−トクレ−ブ養生以前の成形物の状態では、原料成分
の各微粒子が互いに密に充填した状態を呈しており、そ
の後のオ−トクレ−ブ養生により各微粒子間及び微粒子
表面に、石炭灰中のＳｉＯ2、Al2 Ｏ3,Ｆｅ2 Ｏ3 等と、
ＣａＯ等のカルシウム化合物の各成分が反応して、主と
してトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2 ・５Ｈ
2 Ｏ）、その他のＣ−Ｓ−Ｈゲル（カルシウム シリケ
ート ハイドレートゲル）が生成される。この結果、固
化物を構成する各微粒子は、主に石炭灰粒子、トバモラ
イト結晶、その他のＣ−Ｓ−Ｈゲルとなり、互いに強固
に固着した状態で気孔率の小さい硬化体となって、高強
度で、強度のばらつきも小さい優れた固化物を得ること
ができる。
【００２３】したがって、得られる石炭灰質固化物は、
圧縮強度が例えば１００ｋｇ／ｃｍ2 以上という高強度
で強度のばらつきも小さいものとなるため、すり減り減
量が小さく、また、本発明の製造方法で製造された破砕
された石炭灰質固化物は、修正ＣＢＲが、７０〜１４０
であり、等値換算係数が０．３、塑性指数が、ＮＰ（Ｎ
ＯＮ Ｐｌａｓｔｉｃ）であり、道路路盤材・砕石等の
土木材で大量に利用することができるとともに、当該石
炭灰質固化物の原料中の石炭灰の混合比が高いことか
ら、石炭灰の大量利用が可能となる。なお、修正ＣＢ
Ｒ、等値換算係数、及び塑性指数は、ＪＩＳ規格、及び
アスファルト舗装要綱に則して実施した。
圧縮強度が例えば１００ｋｇ／ｃｍ2 以上という高強度
で強度のばらつきも小さいものとなるため、すり減り減
量が小さく、また、本発明の製造方法で製造された破砕
された石炭灰質固化物は、修正ＣＢＲが、７０〜１４０
であり、等値換算係数が０．３、塑性指数が、ＮＰ（Ｎ
ＯＮ Ｐｌａｓｔｉｃ）であり、道路路盤材・砕石等の
土木材で大量に利用することができるとともに、当該石
炭灰質固化物の原料中の石炭灰の混合比が高いことか
ら、石炭灰の大量利用が可能となる。なお、修正ＣＢ
Ｒ、等値換算係数、及び塑性指数は、ＪＩＳ規格、及び
アスファルト舗装要綱に則して実施した。
【００２４】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づき説明する。 （実施例１〜１１）石炭灰として嵩密度０．８〜１．４
ｇ／ｃｍ3 、平均粒子径５〜４０μｍのフライアッシュ
（成分：Ｓｉ０2 ３０〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 １８〜
３５重量％，Ｆｅ2 Ｏ3 １５重量％以下）を使用すると
ともに，カルシウム化合物として，平均粒径１〜１００
μｍの酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシ
ウム、普通ポルトランドセメントの４種類を使用し，こ
れらを適宜の重量を混合機を用いて、５分間混合し、さ
らに、２８重量％の水を加え、混合機を用いて、５分間
混練し、さらに、０．５重量％の減水剤（マイティ１５
０）を添加し、混合機を用いて、３分間混練し、各種の
石炭灰質原料を調製し、流し込み成形した。流し込み成
形は金型に石炭灰質原料泥漿を流し込み、６０℃２０時
間相対湿度９８％の湿潤状態で養生を行い、直方体の固
化物素地（５００ｍｍ×５００ｍｍ×５０ｍｍ）を得
た。次いで、１２０〜２７０℃の温度条件で２０時間オ
ートクレーブ養生を行った。この固化物を図２に示すよ
うにインパクトクラッシャーを用いて、最大粒径５０ｍ
ｍ以下になるように破砕し、傾斜振動ふるいでふるい分
けした。なお、破砕分級の程度は、インパクトクラッシ
ャーの破砕速度と傾斜振動ふるいのふるいで変えること
ができる。
ｇ／ｃｍ3 、平均粒子径５〜４０μｍのフライアッシュ
（成分：Ｓｉ０2 ３０〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 １８〜
３５重量％，Ｆｅ2 Ｏ3 １５重量％以下）を使用すると
ともに，カルシウム化合物として，平均粒径１〜１００
μｍの酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシ
ウム、普通ポルトランドセメントの４種類を使用し，こ
れらを適宜の重量を混合機を用いて、５分間混合し、さ
らに、２８重量％の水を加え、混合機を用いて、５分間
混練し、さらに、０．５重量％の減水剤（マイティ１５
０）を添加し、混合機を用いて、３分間混練し、各種の
石炭灰質原料を調製し、流し込み成形した。流し込み成
形は金型に石炭灰質原料泥漿を流し込み、６０℃２０時
間相対湿度９８％の湿潤状態で養生を行い、直方体の固
化物素地（５００ｍｍ×５００ｍｍ×５０ｍｍ）を得
た。次いで、１２０〜２７０℃の温度条件で２０時間オ
ートクレーブ養生を行った。この固化物を図２に示すよ
うにインパクトクラッシャーを用いて、最大粒径５０ｍ
ｍ以下になるように破砕し、傾斜振動ふるいでふるい分
けした。なお、破砕分級の程度は、インパクトクラッシ
ャーの破砕速度と傾斜振動ふるいのふるいで変えること
ができる。
【００２５】次に、表１に基づき実施例について詳細に
説明する。実施例１は、嵩密度１．１ｇ／ｃｍ3 、平均
粒径１３μｍ、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で２１
重量％の石炭灰９５重量％と酸化カルシウム２重量％と
水酸化カルシウム３重量％の石炭灰質原料を用い、１８
０℃でオートクレーブ養生した。実施例２は、嵩密度
１．３ｇ／ｃｍ3 、平均粒径２２μｍ、アルミニウム量
がＡｌ2 Ｏ3 換算で３０重量％の石炭灰９０重量％と普
通ポルトランドセメント１０重量％の石炭灰質原料を用
い、１８０℃でオートクレーブ養生した。以下表１の通
りである。なお、実施例１及び７は、湿潤状態での養生
を行わないでオートクレーブ養生した。
説明する。実施例１は、嵩密度１．１ｇ／ｃｍ3 、平均
粒径１３μｍ、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で２１
重量％の石炭灰９５重量％と酸化カルシウム２重量％と
水酸化カルシウム３重量％の石炭灰質原料を用い、１８
０℃でオートクレーブ養生した。実施例２は、嵩密度
１．３ｇ／ｃｍ3 、平均粒径２２μｍ、アルミニウム量
がＡｌ2 Ｏ3 換算で３０重量％の石炭灰９０重量％と普
通ポルトランドセメント１０重量％の石炭灰質原料を用
い、１８０℃でオートクレーブ養生した。以下表１の通
りである。なお、実施例１及び７は、湿潤状態での養生
を行わないでオートクレーブ養生した。
【００２６】こうして得られた石炭灰質固化物につい
て、すり減り減量、及び圧縮強度を測定して，これらの
結果を表１に示す。ただし，石炭灰質固化物のすり減り
減量は、乾燥質量５Ｋｇの最大粒径５０ｍｍ以下に破砕
された固化物をロサンゼルス試験機を用いて、ＪＩＳ
Ａ １１２１ に従い、毎分３０回の回転数で１０００
回転させ測定した。また、圧縮強度の測定については、
得られた固化物を切り出し、４０×５０×１００ｍｍの
測定用試料を作製し、円板面上下に直径５０ｍｍの金属
板をのせ、これに圧力をかける方法で、その他はＪＩＳ
Ａ １１０８ に従いオートグラフにより行い、１０
個の試料の平均を圧縮強度とし、その標準偏差をばらつ
きとした。
て、すり減り減量、及び圧縮強度を測定して，これらの
結果を表１に示す。ただし，石炭灰質固化物のすり減り
減量は、乾燥質量５Ｋｇの最大粒径５０ｍｍ以下に破砕
された固化物をロサンゼルス試験機を用いて、ＪＩＳ
Ａ １１２１ に従い、毎分３０回の回転数で１０００
回転させ測定した。また、圧縮強度の測定については、
得られた固化物を切り出し、４０×５０×１００ｍｍの
測定用試料を作製し、円板面上下に直径５０ｍｍの金属
板をのせ、これに圧力をかける方法で、その他はＪＩＳ
Ａ １１０８ に従いオートグラフにより行い、１０
個の試料の平均を圧縮強度とし、その標準偏差をばらつ
きとした。
【００２７】
【表１】 （実施例１２〜１８）石炭灰、普通ポルトランドセメン
ト、にメチルセルロースを２重量％添加し、混合後、２
０重量％の水を添加し、混練し、押し出し成形法で成形
した。他は実施例１〜１１と同様である。その結果を表
２に示す。
ト、にメチルセルロースを２重量％添加し、混合後、２
０重量％の水を添加し、混練し、押し出し成形法で成形
した。他は実施例１〜１１と同様である。その結果を表
２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】（比較例１〜１０）表２に示す通り、石炭
灰として嵩密度０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3 、平均粒子径
１〜６０μｍのフライアッシュ（成分： Ｓｉ０2 ３０
〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ８〜４０重量％，Ｆｅ2 Ｏ3
１５重量％以下）を使用するとともに，カルシウム化合
物として，平均粒径１〜１００μｍの酸化カルシウム、
水酸化カルシウム、普通ポルトランドセメント、石膏の
４種類を使用した。その他は、実施例１〜１１と同様と
した。なお、比較例９は、オートクレーブ養生せずに、
６０℃２０時間蒸気養生した。比較例１は、固化が十分
されておらず、圧縮強度の測定が不可能であった。その
結果を表３に示す。
灰として嵩密度０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3 、平均粒子径
１〜６０μｍのフライアッシュ（成分： Ｓｉ０2 ３０
〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ８〜４０重量％，Ｆｅ2 Ｏ3
１５重量％以下）を使用するとともに，カルシウム化合
物として，平均粒径１〜１００μｍの酸化カルシウム、
水酸化カルシウム、普通ポルトランドセメント、石膏の
４種類を使用した。その他は、実施例１〜１１と同様と
した。なお、比較例９は、オートクレーブ養生せずに、
６０℃２０時間蒸気養生した。比較例１は、固化が十分
されておらず、圧縮強度の測定が不可能であった。その
結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
【００３１】（比較例１１〜１５）表４に示す通り、石
炭灰として嵩密度０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3 、平均粒子
径１〜６０μｍのフライアッシュ（成分： Ｓｉ０2 ３
０〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ８〜４０重量％，Ｆｅ2 Ｏ
3 １５重量％以下）を使用するとともに，カルシウム化
合物として，平均粒径１〜１００μｍの普通ポルトラン
ドセメントを使用した。その他は、実施例１２〜１８と
同様とした。
炭灰として嵩密度０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3 、平均粒子
径１〜６０μｍのフライアッシュ（成分： Ｓｉ０2 ３
０〜８０重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ８〜４０重量％，Ｆｅ2 Ｏ
3 １５重量％以下）を使用するとともに，カルシウム化
合物として，平均粒径１〜１００μｍの普通ポルトラン
ドセメントを使用した。その他は、実施例１２〜１８と
同様とした。
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】以上説明からも明らかなように、本発明
によると石炭灰混合比率が高く、すり減り減量が小さ
く、そのばらつきが小さい良好な路盤材が得られる。ま
た、成形体で保管できるため、かさばらず保管容積が少
なくて済む。さらに、成形体で保管するため、道路構造
の設計等の使用者の要求に合わせて破砕粒径を調整する
ことができる。なお、最近は交通騒音を減らすために、
舗装材を「６号砕石」と呼ばれる低騒音型に切り換える
動きが盛んであり、本発明による路盤材はその要求に対
応することができる。したがって、従来から苦慮してい
た産業廃棄物である石炭灰を有効に大量利用が実現で
き、かつ、岩石の採掘に伴う環境破壊問題を解決する本
発明の効果は極めて多大である。
によると石炭灰混合比率が高く、すり減り減量が小さ
く、そのばらつきが小さい良好な路盤材が得られる。ま
た、成形体で保管できるため、かさばらず保管容積が少
なくて済む。さらに、成形体で保管するため、道路構造
の設計等の使用者の要求に合わせて破砕粒径を調整する
ことができる。なお、最近は交通騒音を減らすために、
舗装材を「６号砕石」と呼ばれる低騒音型に切り換える
動きが盛んであり、本発明による路盤材はその要求に対
応することができる。したがって、従来から苦慮してい
た産業廃棄物である石炭灰を有効に大量利用が実現で
き、かつ、岩石の採掘に伴う環境破壊問題を解決する本
発明の効果は極めて多大である。
【図１】すり減り減量と圧縮強度との関係図。
【図２】インパクトクラッシャーを用いて固化物を破砕
し、傾斜振動ふるいでふるい分けする装置の概念図。
し、傾斜振動ふるいでふるい分けする装置の概念図。
Claims (3)
- 【請求項１】 次の各工程からなることを特徴とする路
盤材の製造方法： （ａ）嵩密度が小さくとも０．８ｇ／ｃｍ3 、平均粒径
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）オートクレーブ養生する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生された固化物を破砕する第５
工程。 - 【請求項２】 次の各工程からなることを特徴とする路
盤材の製造方法： （ａ）嵩密度が小さくとも０．８ｇ／ｃｍ3 、平均粒径
が５〜４０μｍで、アルミニウム量がＡｌ2 Ｏ3 換算で
多くとも３５重量％の石炭灰と、カルシウム化合物とを
重量比を４０：６０〜９５：５に混合する第１工程； （ｂ）所定の形状に成形する第２工程； （ｃ）３０〜１００℃で養生する第３工程； （ｄ）養生された固化物を破砕する第４工程； （ｅ）オートクレーブ養生する第５工程。 - 【請求項３】 前記カルシウム化合物が、酸化カルシウ
ム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、およびケイ酸
カルシウムの少なくとも１種類以上のカルシウム化合物
である特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の路盤材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050996A JPH09255402A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 路盤材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050996A JPH09255402A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 路盤材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255402A true JPH09255402A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13433582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7050996A Pending JPH09255402A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 路盤材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09255402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005016848A3 (fr) * | 2003-08-08 | 2005-04-21 | France Etat Ponts Chaussees | Procede de fabrication de granulats artificiels |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP7050996A patent/JPH09255402A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005016848A3 (fr) * | 2003-08-08 | 2005-04-21 | France Etat Ponts Chaussees | Procede de fabrication de granulats artificiels |
| US7678322B2 (en) | 2003-08-08 | 2010-03-16 | Laboratoire Central Des Ponts Et Chaussees | Method of producing manufactured aggregates |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000404 |