JPH1045449A

JPH1045449A - 骨材、及び骨材の製造方法

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Publication number: JPH1045449A
Application number: JP20214596A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Yamamoto; 達山本
Original assignee: SUNLIGHT KK
Current assignee: SUNLIGHT KK
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP3058322B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスを構成材料とした骨材における耐久性
を改善することである。【解決手段】ガラス製骨材の表面に耐アルカリ性を有
する表面材が設けられてなる骨材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨材、特に廃ガラ
スを用いて構成された骨材に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、人工骨材と
して、黒曜岩、真珠岩や松脂岩を粉砕し、焼成して球状
にした膨張パーライトや膨張ひる石（バーミキュライ
ト）等が有る。しかし、これらの人工骨材は、吸水量が
過多であり、かつ、強度が弱い。この為、コンクリート
の強度が充分ではない。

【０００３】この問題点を解決するものとして、特公昭
６２−４５１８７号公報の技術が提案されている。すな
わち、ガラス粉末とスレート、頁岩、シルト、泥岩など
のような粘土質粉末、及び火山灰に石灰石粉末並びに水
ガラスの適量を加え、混和して造粒し、その造粒物を焼
成することにより骨材を得ることが提案されている。こ
の人工骨材は、従来の人工骨材と比重が同等であり、低
温焼成で得られる。例えば、セメント製造装置の造粒機
（ペレッタイザー）とロータリーキルンを用いて製造で
きるから、セメント製造装置における遊休装置を利用す
れば、簡単、かつ、低廉に得ることが出来る。更に、こ
の人工骨材を用いたコンクリートは強度が大きく、か
つ、軽量性に富み、熱伝導率が小さく、遮音効果も良好
であると嘔われている。更に、ガラス粉末として廃ガラ
スを用いた場合には、廃棄物の有効利用が図れる。

【０００４】又、特公昭５７−３４２３１号公報の技術
が提案されている。すなわち、３０〜７０％のガラス粉
末と５〜５０％の高炉スラグ粉末に、４〜４０％のスレ
ート、頁岩、シルト、泥岩などのような粘土質粉末、及
び４〜４０％の火山灰を混合して造粒し、その造粒物を
８００〜１１００℃にて焼成することにより骨材を得る
ことが提案されている。

【０００５】ところで、上記人工骨材（軽量骨材や超軽
量骨材）はガラスを構成材料としたものであるから、ア
ルカリに弱いことが予想される。従って、ガラスを構成
材料とした骨材をコンクリート等の骨材に用いた場合に
は、コンクリート材料のセメント自体がアルカリ性を呈
することから、骨材が劣化し、コンクリートの耐久性に
不安が生じる。

【０００６】従って、本発明が解決しようとする課題
は、ガラスを構成材料とした骨材における耐久性を改善
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、ガラス製骨
材の表面に耐アルカリ性を有する表面材が設けられてな
ることを特徴とする骨材によって解決される。又、ガラ
スを主材として構成された芯材と、前記芯材の表面に設
けられた耐アルカリ性を有する表面材とを具備すること
を特徴とする骨材によって解決される。

【０００８】上記特徴の骨材は、ガラス粉末を用いて造
粒し、この造粒された造粒物の表面に耐アルカリ性を有
する表面材を設け、焼成することを特徴とする骨材の製
造方法によって得られる。又、上記特徴の骨材は、少な
くともガラス粉末及び粘土質粉末を含む混合物を用いて
造粒し、この造粒された造粒物の表面に耐アルカリ性を
有する表面材を設け、焼成することを特徴とする骨材の
製造方法によって得られる。

【０００９】尚、上記製造に際して、表面材は造粒工
程、或いは焼成工程、又は造粒工程及び焼成工程で設け
られる。上記表面材は耐熱性を有するものが好ましい。
又、表面材は板状構造、層状構造、葉片状、あるいは鱗
片状構造を有するものが好ましい。又、表面材は、その
大きさが０．０１〜３μｍ（特に、０．０１〜２μｍ）
のものであるのが好ましい。すなわち、上記のようなも
のとすることによって、耐久性が一層向上した。

【００１０】そして、表面材としては、例えばメタカオ
リンや含水カオリン等のカオリン、モンモリロナイト、
パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、ケイ
ソウ土、シリカヒュームの群の中から選ぶことが出来
る。尚、本発明において、次の条件を満たしたものを、
耐アルカリ性を有する表面材が設けられていると言う。
表面材が設けられたガラス製骨材を０．５〜０．６ｍｍ
の粒度にふるい分けした後、１ＮのＮａＯＨ溶液に浸漬
し、４０℃の温水で２８日間養生し、この後濾過する。
得られた濾液を誘導結合プラズマ発光分析装置（セイコ
ー電子工業製）を用い、溶出したＳｉＯ₂，Ａｌ
₂Ｏ₃，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ等の分析を行う。この分析結
果において、ＳｉＯ₂については１００００ｐｐｍ以下
（好ましくは、６５００ｐｐｍ以下）、Ａｌ₂Ｏ₃につ
いては２０００ｐｐｍ以下（好ましくは、１５００ｐｐ
ｍ以下）、Ｎａ₂Ｏについては５０００ｐｐｍ以下（好
ましくは、４１００ｐｐｍ以下）、Ｋ₂Ｏについては５
０００ｐｐｍ以下（好ましくは、３０００ｐｐｍ以下）
のものを、耐アルカリ性を有する表面材が設けられてい
ると言う。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の骨材は、ガラス製骨材の
表面に耐アルカリ性を有する表面材が設けられたもので
ある。或いは、ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の表面に設けられた耐アルカリ性を有する表面
材とを具備するものである。前記表面材は耐熱性を有す
る。前記表面材は板状構造を有する。前記表面材は層状
構造を有する。前記表面材は葉片状構造を有する。前記
表面材は鱗片状構造を有する。前記表面材は、その大き
さ（平均粒径）が０．０１〜３μｍ、特に０．０１〜２
μｍのものである。前記表面材は、カオリン、モンモリ
ロナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑
泥石、ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ばれ
る少なくとも一種以上のものである。

【００１２】本発明の骨材の製造方法は、ガラス粉末を
用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に耐アルカ
リ性を有する表面材を設け、焼成するものである。特
に、少なくともガラス粉末及び粘土質粉末を含む混合物
を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に耐アル
カリ性を有する表面材を設け、焼成するものである。表
面材は造粒工程、或いは焼成工程、又は造粒工程及び焼
成工程で設けられる。

【００１３】以下、更に説明する。図１は、本発明に係
る骨材を製造する装置の概略図である。先ず、ガラス瓶
や窓ガラスといった廃棄物が回収される。この回収され
た廃ガラスは、ソーダ石灰ガラスを主体としたものであ
る。そして、回収廃ガラスを粗粉砕したカレットがカレ
ット受入ホッパー１からカレットタンク２に入れられ、
粉砕機３に送られ、粉砕機３でブレーン値３０００〜３
３００ｃｍ²／ｇまで微粉砕する。そして、バグフィル
ター４を通して、原料タンク５に送られる。

【００１４】原料タンク６には、例えばスレート、頁
岩、シルト、あるいは泥岩などのようなガラスとの親和
性を高めるブレーン値３０００〜４５００ｃｍ²／ｇ
（特に、３５００〜４０００ｃｍ²／ｇ）の粘土質粉末
と、無機質系で焼成過程において気体を発生する物質、
例えば石灰石などのブレーン値５０００〜６０００ｃｍ
²／ｇの発泡材粉末とが入れられている。

【００１５】これらの原料タンク５，６より前記ガラス
粉末、粘土質粉末及び発泡材粉末（ガラス粉末：粘土質
粉末：発泡材粉末＝１００重量部：５〜３５重量部（特
に、１０〜３０重量部）：０．０１〜５重量部（特に、
０．１〜３重量部）の割合）がプレミキサーに送られて
混合攪拌され、この後造粒機７により直径０．０３〜１
０ｍｍの大きさの球状に造粒される。この造粒時には、
水ガラスや水などが必要に応じて添加される。

【００１６】造粒物は多量の水分を含有していることか
ら、ロータリードライヤー８によりガラス軟化点以下の
温度で乾燥する。そして、貯留タンクに送られた後、乾
燥した造粒物がまぶし機９に送られる。又、前記表面材
物質もまぶし機９に送られる。表面材物質の量は、造粒
物１００重量部に対して１〜１０重量部程度である。

【００１７】そして、外熱式ロータリーキルン１０に送
り、８００〜９００℃の温度で焼成する。この後、外水
冷ロータリークーラー１１に送られ、焼成により発泡し
た発泡粒は亀裂を生じないよう徐冷される。この後、振
動篩い機１２により分級しながら、製品を各々の粒度の
タンク１３に貯蔵し、袋詰機を経て出荷する。

【００１８】このようにして、ガラス、特に廃ガラスを
用いて構成された芯材（比重が０．４〜１．０、大きさ
が０．０５〜１５ｍｍ）の表面に、芯材１００重量部に
対して１〜１０重量部の割合で上記特徴の表面材が設け
られた本発明になる骨材が得られる。尚、上記において
は、焼成工程に際してまぶし機９により造粒物の表面に
表面材を付着させたが、造粒機７に表面材物質を供給
し、造粒工程で造粒物の表面に表面材を付着させても良
く、又、造粒工程と焼成工程の双方の工程で造粒物の表
面に表面材を付着させても良い。

【００１９】以下、実施例及び比較例を挙げる。

【００２０】

【実施例１】１００重量部のソーダ石灰ガラス（廃ガラ
ス）の粉末（ブレーン値３０００ｃｍ²／ｇ）、１０重
量部の粘土質粉末（ベントナイトで、ブレーン値４００
０ｃｍ²／ｇ）、４重量部の石灰石粉末（ブレーン値５
５００ｃｍ²／ｇ）、５重量部の水ガラス、５重量部の
水を用い、造粒機７により直径０．２〜４ｍｍの大きさ
の球状に造粒した。

【００２１】そして、上記造粒物をロータリードライヤ
ー８により２５０℃の温度で乾燥し、次いで造粒物１０
０重量部に対して４重量部のメタカオリン（Ａｌ₂Ｏ₃
・２ＳｉＯ₂、平均粒径１μｍ、単位容積質量０．３２
ｋｇ／リットル、結晶構造は六角板状（層状））を加え
てまぶし機９によりメタカオリンを造粒物の表面に付着
させた。

【００２２】この後、外熱式ロータリーキルン１０によ
り８１０℃の温度で焼成し、次いで外水冷ロータリーク
ーラー１１により徐冷し、そして振動篩い機１２により
分級し、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐
アルカリ性・耐熱性を有する表面材（メタカオリン）が
設けられた骨材を得た。

【００２３】

【実施例２】実施例１において、平均粒径１．４μｍで
単位容積質量０．３１ｋｇ／リットルの六角板状（層
状）メタカオリンを用いた以外は実施例１と同様に行
い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐アル
カリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を得
た。

【００２４】

【実施例３】実施例１において、平均粒径２．０μｍで
単位容積質量０．３０ｋｇ／リットルの六角板状（層
状）メタカオリンを用いた以外は実施例１と同様に行
い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐アル
カリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を得
た。

【００２５】

【実施例４】実施例１において、平均粒径１μｍで単位
容積質量０．３２ｋｇ／リットルの六角板状（層状）メ
タカオリンを８重量部とした以外は実施例１と同様に行
い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐アル
カリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を得
た。

【００２６】

【実施例５】実施例１において、平均粒径１μｍで単位
容積質量０．３２ｋｇ／リットルの六角板状（層状）メ
タカオリンを１０重量部とした以外は実施例１と同様に
行い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐ア
ルカリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を得
た。

【００２７】

【実施例６】実施例１において、メタカオリンの代わり
に含水カオリン（Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、
粒径０．４μｍ、単位容積質量０．３１ｋｇ／リット
ル、結晶構造は六角板状（層状））を用いた以外は実施
例１と同様に行い、ガラスを主材として構成された芯材
の表面に耐アルカリ性・耐熱性を有する表面材が設けら
れた骨材を得た。

【００２８】

【実施例７】実施例１において、メタカオリンの代わり
に平均粒径３μｍで単位容積質量０．４ｋｇ／リットル
の葉片状パイロフィライト（Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂・
Ｈ₂Ｏ）を４重量部用いた以外は実施例１と同様に行
い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐アル
カリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を得
た。

【００２９】

【実施例８】実施例１において、メタカオリンの代わり
に平均粒径１μｍで単位容積質量０．２ｋｇ／リットル
の薄板状セリサイト（Ｋ₂Ｏ・３Ａｌ₂Ｏ₃・６ＳｉＯ
₂・２Ｈ₂Ｏ）を４重量部用いた以外は実施例１と同様
に行い、ガラスを主材として構成された芯材の表面に耐
アルカリ性・耐熱性を有する表面材が設けられた骨材を
得た。

【００３０】

【比較例１】実施例１において、メタカオリンの代わり
に水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）₃、粒径３μｍ、
単位容積質量０．４５１ｋｇ／リットル）を用いた以外
は実施例１と同様に行い、ガラスを主材として構成され
た芯材の表面にＡｌ₂Ｏ₃が設けられた骨材を得た。

【００３１】

【比較例２】実施例１において、メタカオリンを用いな
かった以外は実施例１と同様に行い、ガラスを主材とし
て構成された骨材を得た。

【００３２】

【特性】上記各例で得た骨材（分級により０．５〜０．
６ｍｍの粒度にふるい分けした骨材）を、１ＮのＮａＯ
Ｈ溶液に浸漬し、４０℃の温水で１日、７日、１４日、
２１日、２８日間養生し、この後濾過し、得られた濾液
を誘導結合プラズマ発光分析装置（セイコー電子工業
製）を用い、溶出したＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｎａ
₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＣａＯ，ＳＯ₃量を測定し
たので、その結果を表−１〜表−５に示す。

【００３３】表−１（養生日数が１日の溶出量(ppm)) SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO SO₃ Na₂O K₂O 実施例１ 1350 1000 − − 10 200 60 実施例２ 1370 1030 − − 10 220 60 実施例３ 1500 1270 − − 20 250 70 実施例４ 1320 1050 − − 10 180 60 実施例５ 1450 1180 − − 10 180 60 実施例６ 1280 960 − − 10 170 50 実施例７ 1390 1020 − − 20 210 60 実施例８ 1360 1070 − − 20 240 210 比較例１ 4600 3420 − 40 280 9090 290 比較例２ 6130 2050 10 60 410 15820 430 表−２（養生日数が７日の溶出量(ppm)) SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO SO₃ Na₂O K₂O 実施例１ 1920 1140 − − 10 240 80 実施例２ 1930 1190 − − 20 310 80 実施例３ 2230 1490 − − 40 490 90 実施例４ 1740 1260 − − 10 230 70 実施例５ 2080 1350 − − 20 260 70 実施例６ 1670 1090 − − 10 220 60 実施例７ 2010 1200 − − 30 760 80 実施例８ 1970 1280 − − 20 910 580 比較例１ 28360 3860 − − 330 10800 950 比較例２ 37410 2370 10 60 590 17430 1080 表−３（養生日数が１４日の溶出量(ppm)) SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO SO₃ Na₂O K₂O 実施例１ 2120 960 − − 20 290 90 実施例２ 2190 990 − − 20 870 110 実施例３ 2860 1210 − − 70 1210 120 実施例４ 1910 1030 − − 20 690 90 実施例５ 2570 1100 − − 30 850 80 実施例６ 1860 910 − − 10 630 70 実施例７ 2350 990 − − 50 1520 100 実施例８ 2200 1020 − − 30 1750 1040 比較例１ 52750 3030 − − 460 11150 1520 比較例２ 69040 2010 20 60 760 21040 1870 表−４（養生日数が２１日の溶出量(ppm)) SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO SO₃ Na₂O K₂O 実施例１ 2980 670 − − 20 3000 120 実施例２ 3140 680 − − 30 3040 140 実施例３ 3990 940 − − 120 3620 170 実施例４ 2580 790 − − 30 2200 110 実施例５ 3800 860 − − 50 2380 100 実施例６ 2550 630 − − 20 2170 90 実施例７ 3440 730 − − 80 2440 150 実施例８ 3280 840 − − 60 2890 1460 比較例１ 76700 2550 20 − 510 12220 2050 比較例２ 100270 1800 30 70 910 26180 3250 表−５（養生日数が２８日の溶出量(ppm)) SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO SO₃ Na₂O K₂O 実施例１ 4710 260 − − 40 2900 190 実施例２ 4990 270 − − 60 3500 210 実施例３ 6260 520 − − 190 4060 270 実施例４ 4210 330 − − 40 2570 180 実施例５ 5790 420 − − 70 2710 180 実施例６ 4030 200 − − 30 2490 160 実施例７ 5380 290 − − 130 3380 220 実施例８ 5170 410 − − 110 3850 2030 比較例１ 116900 2380 − − 720 20320 2740 比較例２ 154920 1490 50 60 1170 34010 4780 ＊表中の値は、ブランク液（１ＮのＮａＯＨ水溶液）の
分析値を差し引いた値これから判る通り、本発明になる
ものは比較例１のものに比べてＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，
Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ，ＳＯ₃の溶出量が著しく少ない。
又、比較例２に比べると、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｋ₂
Ｏの溶出量が著しく少ない。従って、本発明の骨材はガ
ラス材の部分からのアルカリ性物質の溶出が少ないこと
であり、このことはアルカリ骨材反応が起き難く、モル
タルやコンクリートの耐久性が優れたものであることが
窺える。

【００３４】又、実施例１と比較例１の骨材ついて、デ
ィスクミルにより粉砕した後、蛍光Ｘ線回折装置（理学
電機工業製）を用いて成分分析を行ったので、その結果
を表−６に示す。表−６（成分％） SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO Na₂O K₂O TiO₂ P₂O₅ MnO Total 実施例１ 70.4 5.0 0.4 9.6 0.6 11.72 0.99 0.13 0.03 0.02 98.89 比較例１ 68.53 7.56 0.31 9.58 0.53 11.53 0.98 0.07 0.02 0.04 99.15 これより、実施例１のものは、比較例１のものに比べて
ＳｉＯ₂が多く、Ａｌ ₂Ｏ₃が少ないことに気付く。こ
れは、芯材表面に付着した表面材の鉱物の相違によるも
のと考えられる。

【００３５】又、１ＮのＮａＯＨ溶液に浸漬後の骨材の
表面状態を走査型電子顕微鏡で表面観察した。この結
果、本発明になるものは、浸漬７日までは表面に付着し
ているカオリン等の鉱物（表面材物質）が徐々に脱落し
て行き、材齢１４日程度から骨材表面に反応層が浮いて
いるような状態を示し、材齢２１日以降では球状の生成
物質が認められるようになった。この現象は、溶出して
きたシリカ、アルミナ等が反応して、浸漬前には認めら
れなかった物質が生成したものと思われる。元素分析結
果でも、浸漬前には認められたカオリン鉱物が材齢７日
までは減少している。しかし、材齢１４日程度から表面
にアルミが多く認められるようになり、材齢２１日、２
８日では、高アルミ含有球状物質を含む反応生成物質層
が認められる。又、比較例１のアルミナの脱落に比べて
カオリン等の鉱物の脱落は遅く、本発明になる骨材は耐
久性に優れている。

【００３６】

【発明の効果】ガラス製骨材の特長、軽量であり、例え
ばセメント製造装置の造粒機とロータリーキルンを用い
て製造できるから、セメント製造装置における遊休装置
を利用すれば、簡単、かつ、低廉に得ることが出来る特
長を奏する。更に、本発明の骨材を用いたコンクリート
は強度が大きく、かつ、軽量性に富み、熱伝導率が小さ
く、遮音効果も良好である。更には、ガラス粉末として
廃ガラスを用いることが出来るから、廃棄物の有効利用
が図れる。

【００３７】そして、ガラス製骨材の問題点、すなわち
耐アルカリ性が改善され、耐久性に富む優れた骨材が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】骨材製造の概略図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス製骨材の表面に耐アルカリ性を有
する表面材が設けられてなることを特徴とする骨材。
【請求項２】ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の表面に設けられた耐アルカリ性を有する表面
材とを具備することを特徴とする骨材。
【請求項３】表面材は耐熱性を有することを特徴とす
る請求項１又は請求項２の骨材。
【請求項４】表面材は板状構造を有するものであるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの骨材。
【請求項５】表面材は層状構造を有するものであるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの骨材。
【請求項６】表面材は葉片状構造を有するものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの骨材。
【請求項７】表面材は鱗片状構造を有するものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの骨材。
【請求項８】表面材は、その大きさが０．０１〜３μ
ｍのものであることを特徴とする請求項１〜請求項７い
ずれかの骨材。
【請求項９】表面材は、カオリン、モンモリロナイ
ト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、
ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ばれる少な
くとも一種以上のものであることを特徴とする請求項１
〜請求項８いずれかの骨材。
【請求項１０】ガラス粉末を用いて造粒し、この造粒
された造粒物の表面に耐アルカリ性を有する表面材を設
け、焼成することを特徴とする骨材の製造方法。
【請求項１１】少なくともガラス粉末及び粘土質粉末
を含む混合物を用いて造粒し、この造粒された造粒物の
表面に耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成するこ
とを特徴とする骨材の製造方法。
【請求項１２】表面材が造粒工程で設けられることを
特徴とする請求項１０又は請求項１１の骨材の製造方
法。
【請求項１３】表面材が焼成工程で設けられることを
特徴とする請求項１０又は請求項１１の骨材の製造方
法。
【請求項１４】表面材が造粒工程及び焼成工程で設け
られることを特徴とする請求項１０又は請求項１１の骨
材の製造方法。