JPH09268039A

JPH09268039A - 人工軽量骨材の製造方法

Info

Publication number: JPH09268039A
Application number: JP8104015A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hayano; 博幸早野; Junji Asaumi; 順治浅海; Yoshikatsu Harada; 至克原田; Hiroaki Matsusato; 広昭松里
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】施工的に有利な実積率の大きい球形となり、
比重のばらつきが小さく、軽量で高強度な性状を示し、
かつ、乾燥工程も短縮され、生産効率をアップする人工
軽量骨材の製造方法を提供する。【解決手段】原料原石を微粉砕し、混合、造粒、乾
燥、焼成する造粒型人工軽量骨材の製造方法において、
原料を粉砕、混合し、押出成形によって押出された成形
物を転動することにより球形にした後、焼成する。これ
により、超軽量コンクリート用骨材として適用可能で、
比重が小さく、実積率が大きく、かつ高強度の人工軽量
骨材を得ることがてきる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超軽量コンクリー
ト用骨材として適用可能で、比重が小さく、実積率が大
きく、かつ高強度の人工軽量骨材の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築物においては超高層化が進む
に伴い、さらなる軽量化が求められている。そして、建
築物の軽量化に対しては、構造部材であるコンクリート
を軽量化することが最も有効である。

【０００３】軽量化された超軽量コンクリートは、非構
造用であるカーテンウォール等の二次製品用の場合、コ
ンクリート気乾比重が１．２〜１．３程度で３５Ｎ／ｍ
ｍ²以上の強度性状が要求され、そのため、骨材性状に
関しては、絶乾比重が０．８程度でＪＩＳＺＺ８８
４１による圧壊強度（１５ｍｍφ程度）が１０００Ｎ程
度のものが求められる。

【０００４】また、構造用コンクリートの場合は、コン
クリート気乾比重が１．５〜１．７程度で４０Ｎ／ｍｍ
²以上の強度性状が要求され、骨材性状に関しては、絶
乾比重が１．０程度で圧壊強度が１２００Ｎ以上のもの
が求められる。

【０００５】これらの人工軽量骨材を得るには、一般
に、原料を微粉砕し、造粒、乾燥、焼成の工程を経て、
骨材を得る。このとき骨材性状を最も大きく左右する工
程は造粒（成形）で、ここでいかに造粒物（成形物）の
内部組織を均一かつ緻密にするかが重要な課題となって
いる。今日この造粒（成形）方法としては、転動造粒や
押出成形が一般に用いられている。

【０００６】転動造粒は、皿型造粒機を用い、含湿した
粉末粒子に乾燥微粉末原料粒子を付着させ、大きな径の
粒子に成長させるものである。

【０００７】一方、押出成形では予め原料を混練し、凝
集して押出すもので、成形物の空隙率を減少させるとと
もに、化学的成分が均一でかつ緻密な組織を形成するこ
とが可能である。また押出機の口金を変えることにより
任意の寸法や形状の成形物ができ、それらは形状がそろ
っているため、最終的には大きさが任意の分布をもつも
のが収率よく得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、転動造粒で
は、大きな径の粒子への成長過程で、造粒物内部に大き
な空隙をつくったり、乾燥微粉末と散布される液体原料
が混ざり合わない状態で造粒物が大きくなったり、また
個々のものについて粒径及び内部組織が均等に形成され
ず、粒径や形状のばらつき、内部空隙の発生、造粒物内
部の化学的成分の不均一分布等の多くの欠陥がみられ、
焼成後の骨材強度も大きく低下する傾向がある。

【０００９】また、押出成形においても、押出後所定の
長さに切断して成形し、そのままの形で焼成するため骨
材自体も成形物同様の形となり、コンクリートの流動性
に影響を及ぼすとされる骨材の実積率が小さくなる欠点
がある。骨材の実積率は、コンクリートの流動性を良く
してワーカブルなコンクリートを得るためには、できる
だけ大きな値が好ましいとされ、骨材形状が球形に近い
ほど実積率が大きくなるものであるが、従来の押出成形
法により得た骨材では、球形にもなりづらく実積率の大
きい骨材は望めなかった。

【００１０】また、いずれの人工軽量骨材の製造工程に
おいても、焼成時にクラックやスポーリング等が生じる
のを防ぐため、造粒物（成形物）の焼成前に乾燥工程を
行う必要がある。転動造粒においては、粉に水を噴霧し
て成長させてペレットとしなければならず、乾燥を同時
に行うことができないため、乾燥工程を新たに設けなけ
ればならない。そして、いずれの方法においても造粒物
を乾燥する場合、長時間を要したり、表面のみが乾燥さ
れ骨材強度低下の原因となったり、また、生産効率低下
の原因となっている。

【００１１】本発明は、前記課題を解決し、施工的に有
利な実積率の大きい球形となり、比重のばらつきが小さ
く、軽量で高強度な性状を示し、かつ、乾燥工程も短縮
され、生産効率のアップにもつながる人工軽量骨材の製
造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【問題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、押出成
形した成形物を球形となるよう転動し、その転動中に熱
風を吹き込みながら乾燥することが有効であるという知
見を得た。

【００１３】すなわち、本発明は、原料原石を微粉砕
し、混合、造粒、乾燥、焼成する造粒型人工軽量骨材の
製造方法において、原料を粉砕、混合し、押出成形方法
によって押出された成形物を転動して自重と遠心力によ
って球形にすると同時に緻密にし密実な造粒物を得、焼
成により人工軽量骨材の得る人工軽量骨材の製造方法で
ある。

【００１４】また、本発明では、成形物を転動させるこ
とにより、造粒物中の水分が外部に浮きでて、そこに熱
風を吹込むことにより造粒物同士の付着をなくすことが
でき、造粒物自体を短時間で効率よく乾燥収縮させるこ
とにより緻密な組織の造粒物を得ることができる。図１
に本発明及び従来の人工軽量骨材の製造フローを示し
た。（ａ）は、従来の転動造粒、（ｂ）は従来の押出成
形、（ｃ）は、本発明の押出成形後の転動造粒を示す。

【００１５】

【発明の実施の形態】押出成形に用いる原料としては、
平均粒径が小さい程より好ましく、原料原石は平均粒径
４０μｍ以下に微粉砕したものが好ましい。また、押出
成形品は円柱形状のものが球状になりやすいため、押出
成形機の口金も円形のものを用いるのが好ましい。ま
た、成形物の含水率の最適値は原料によって異なるが、
８〜１５％程度が好ましい。

【００１６】転動機には皿型造粒機または球形整粒機を
用いる。転動機は、成形物投入量、成形物の含水率等の
条件によって回転数を調節するが、通常１０〜１００ｒ
ｐｍ位が好ましい。また、皿型造粒機は、傾斜角度を３
０〜６０度位の範囲に調整して用いる。なお、整粒機を
用いて勾配を設けられないときは、遠心力による効果を
増すため、皿型造粒機よりさらに回転数を上げ、１００
〜４００ｒｐｍ程度で回転させるのが好ましい。

【００１７】転動時に吹込む熱風は、造粒物がスポーリ
ングしない程度の温度とし、吹出し口温度が２００〜５
００℃、好ましくは２００〜３００℃とするのがよい。
送風速度は小さ過ぎると効果がみられないため３ｍ／ｓ
以上が好ましく、転動時の回転数を速くする場合、造粒
物中の含水率が大きい場合には、造粒物の転動を妨げな
いような範囲で送風速度を速くする等調節する。吹出し
口の位置や数及び送風量は特に限定されないが、造粒中
の成形物がスポーリングしないよう距離等を設定する必
要がある。送風範囲は、造粒物が転動している範囲すべ
てに送風されるようにするが、皿を傾斜する場合には、
好ましくは皿の最下端、即ち造粒物が多く集まっている
部分を中心に送風されるようにすると効率的に乾燥でき
る。

【００１８】転動の状況を示す実施態様を図２に示す。
図２は、皿型造粒機を用いて転動を行った実施態様で、
円柱状の押出成形物１が転動機の皿２に投入されると、
押出成形物１は、皿２の底部に潜り込み、皿型造粒機が
回転して、回転と共に造粒物が皿状を転動し、滞留時間
とともに円柱状から徐々に球形になっていく。そして、
造粒物がおおよそ球形になったときには、スポーリング
しない程度に乾燥して軽くなり、球形で転がりやすくな
っているため、転動機の皿から次々とこぼれ出ていく。

【００１９】

【発明の効果】上記の方法で造粒、焼成した骨材は、コ
ンクリート用骨材として使用するのに、施工的に有利な
実積率の大きい球形となり、比重のばらつきが小さく、
軽量で高強度な性状を示すものとなる。また、従来は、
長時間かけて行われてきた乾燥工程が短縮され、生産効
率のアップにもつながる。

【００２０】

【実施例】

実施例１、比較例１〜２（１）原料配合真珠岩（平均粒径２１μｍ）１００重量部ケイ酸ソーダ３号（日本化学工業（株）製）２０重量部（２）製造方法原石を所定の平均粒径に微粉砕した粉末と、ケイ酸ソー
ダと水を１００：６０の割合で稀釈した水溶液をコンテ
ィニアスニーダで混合し、下記に示す本発明の方法及び
比較のため従来の押出成形及び転動造粒による造粒方法
で成形、造粒した。なお、従来の転動造粒による方法で
は、混合しながら造粒を行なった。

【００２１】押出成形（比較例１）ディスクペレッタ（押出成形機）により、押出口径φ
４，８，１１ｍｍで押出し、長さがそれぞれ５，９，１
２ｍｍの円柱となるように切断した。転動造粒（比較例２）直径１２０ｃｍ、深さ４０ｃｍ、傾斜角度を４５度とし
た皿型造粒機を２０ｒｐｍで回転させ、ホッパーにより
２００ｋｇ／ｈで原料を投入し、２５〜５０ｃｃ／ｍｉ
ｎで水を散布しながら造粒した。押出成形後・転動（実施例１）に準じて押出した後、に準じて皿型造粒機を傾斜角度
を３０度、成形物を１５０ｋｇ／ｈで投入しながら吹出
し口温度が約３００℃の熱風を吹込み、乾燥させながら
７０ｒｐｍで回転させ球形になるように転動した。送風
範囲は転動する造粒物全体に熱風を吹き込み、送風速度
は４ｍ／ｓとした。

【００２２】（３）乾燥およびで造粒あるいは成形したものについては、２０
０℃で６時間乾燥した。乾燥後の造粒物嵩比重を表１に
示す。なお、造粒物内部が緻密であるかどうかは造粒物
の嵩比重で判断でき、その値が大きいほど緻密であると
いえる。（４）焼成箱型電気炉により、表１に示す温度で１０分間焼成し
た。焼成後、得られた骨材の性状を表１に示す。なお、
圧壊強度は、ＪＩＳＺ８８４１（造粒物の強度試験方
法）に従い、粒径１５ｍｍの骨材（ｎ＝３０）を対象に
一軸試験を行った。造粒（成形）において、比較例１で
は、成形物が円柱であるため加圧方向は円柱の高さ方向
に対して行なった。また、加速速度は０．５ｍｍ／ｓｅ
ｃとした。

【００２３】（５）コンクリート圧縮強度試験実施例１及び比較例１、２で得た骨材を表２に示す調合
によりコンクリートを得た。コンクリートはＪＩＳＡ
５００２（構造用軽量コンクリート骨材）にしたがっ
て成形し（φ１０×２０ｃｍ）、２０℃水中養生後、材
齢２８日の圧縮強度試験を行った。その結果を表１に示
す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例２、比較例３〜４（１）原料配合真珠岩（平均粒径２１μｍ）７０重量部黒曜石（平均粒径４０μｍ）３０重量部ケイ酸ソーダ２号（日本化学工業（株）製）１５重量部（２）製造方法原石を所定の平均粒径に微粉砕した粉末と、ケイ酸ソー
ダと水を１００：５５の割合で希釈した水溶液をコンテ
ィニアスニーダで混合し、下記に示す本発明の方法及び
比較のため従来の押出成形及び転動造粒による造粒方法
で成形、造粒した。なお、従来の転動造粒による方法で
は、混合しながら造粒を行なった。

【００２７】押出成形（比較例３）ディスクペレッタ（押出成形機）により、押出口径φ
４，６，８，１０ｍｍで押出し、長さがそれぞれ５，
７，９，１１ｍｍの円柱となるように切断した。転動造粒（比較例４）直径１４０ｃｍ、深さ４５ｃｍ、傾斜角度を４６度とし
た皿型造粒機を２５ｒｐｍで回転させ、ホッパーにより
２２０ｋｇ／ｈで原料を投入し、２５〜６０ｃｃ／ｍｉ
ｎで水を散布しながら造粒した。押出成形後・転動（実施例２）に準じて押出した後、に準じて皿型造粒機を傾斜角度
を３２度、成形物を１８０ｋｇ／ｈで投入しながら吹出
し口温度が約２５０℃の熱風を吹込み、乾燥させながら
８０ｒｐｍで回転させ球形になるように転動した。送風
範囲は転動する造粒物全体に熱風を吹き込み、送風速度
は３．５ｍ／ｓとした。

【００２８】（３）乾燥およびで造粒あるいは成形したものについては、１５
０℃で８時間乾燥した。乾燥後の造粒物嵩比重を表３に
示す。（４）焼成箱型電気炉により、表３に示す温度で１０分間焼成し
た。焼成後、得られた骨材の性状を表３に示す。なお、
圧壊強度は、実施例１及び比較例１〜２に準じて行っ
た。

【００２９】（５）コンクリート圧縮強度試験実施例２及び比較例３、４で得た骨材を表２に示す調合
によりコンクリートを得た。コンクリートは実施例１に
準じて圧縮強度試験を行った。その結果を表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】実施例３、比較例５〜６（１）原料配合真珠岩（平均粒径２１μｍ）５０重量部黒曜石（平均粒径３０μｍ）５０重量部ケイ酸ソーダ２号（日本化学工業（株）製）１５重量部炭化ケイ素（太平洋ランダム（株）製）１重量部（２）製造方法原石を所定の平均粒径に微粉砕した粉末と、ケイ酸ソー
ダと水を１００：３０の割合で希釈した水溶液をコンテ
ィニアスニーダで混合し、下記に示す本発明の方法及び
比較のため従来の押出成形及び転動造粒による造粒方法
で成形、造粒した。

【００３２】押出成形（比較例５）ディスクペレッタ（押出成形機）により、押出口径φ
４，６，８，１０ｍｍで押出し、長さがそれぞれ５，
７，９，１１ｍｍの円柱となるように切断した。転動造粒（比較例６）直径１４０ｃｍ、深さ４５ｃｍ、傾斜角度を４５度とし
た皿型造粒機を２３ｒｐｍで回転させ、ホッパーにより
２００ｋｇ／ｈで原料を投入し、２５〜５０ｃｃ／ｍｉ
ｎで水を散布しながら造粒した。押出成形後・転動（実施例３）に準じて押出した後、直径１００ｃｍ球形整粒機を用
い、成形物を１バッチにつき８０ｋｇ入れ、吹出し口温
度が約２５０℃の熱風を吹込み乾燥させながら１５０ｒ
ｐｍで２０秒間転動した。送風範囲は転動する造粒物全
体に熱風を吹き込み、送風速度は４ｍ／ｓとした。

【００３３】（３）乾燥およびで造粒あるいは成形したものについては、２０
０℃で８時間乾燥した。乾燥後の造粒物（成形物）の嵩
比重を表４に示す。（４）焼成箱型電気炉により、表４に示す温度で１０分間焼成し
た。焼成後、得られた骨材の性状を表４に示す。なお、
圧壊強度は、実施例１及び比較例１〜２に準じて行っ
た。

【００３４】（５）コンクリート圧縮強度試験実施例３及び比較例５、６で得た骨材を表２に示す調合
によりコンクリートを得た。コンクリートは実施例１に
準じて圧縮強度試験を行った。その結果を表４に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】実施例１〜３、比較例１〜６の造粒条件を
表５に示した。

【００３７】

【表５】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明及び従来の人工軽量骨材の製造フ
ローを示し、（ａ）は、従来の転動造粒、（ｂ）は従来
の押出成形、（ｃ）は、本発明の押出成形後の転動造粒
を示す。

【図２】図２は、皿型造粒機を用いて転動を行った実施
態様を示す図。

【符号の説明】

１円柱状の押出成形物２転動機の皿３球形造粒物

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月１３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明及び従来の人工軽量骨材の製造フ
ローを示す。

【符号の説明】１円柱状の押出成形物２転動機の皿３球形造粒物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料原石を微粉砕し、混合、造粒、乾
燥、焼成する造粒型人工軽量骨材の製造方法において、
原料を粉砕、混合し、押出成形によって押出された成形
物を転動することにより球形にした後、焼成することを
特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
【請求項２】転動時に、熱風を吹込みながら成形物の
乾燥を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の人工
軽量骨材の製造方法。