JPH11263648A - 高強度人工骨材の製造方法 - Google Patents
高強度人工骨材の製造方法Info
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Abstract
を製造することが可能な高強度人工骨材の製造方法の提
供。 【解決手段】 粒径が75μm 以下の膨張性頁岩に石炭灰
を配合した原料を、好ましくは押出し式成型機を用いて
造粒し、焼成した後、篩分けを行う高強度人工骨材の製
造方法。
Description
た人工骨材の製造方法に関し、特に、高強度の人工骨材
を製造することが可能な高強度人工骨材の製造方法に関
する。
主として、膨張性頁岩を焼成して製造した人工骨材が用
いられている。また、上記した人工骨材を用いた軽量コ
ンクリートは土木用のコンクリート、建築用のコンクリ
ートとして用いられている。
す。原石(膨張性頁岩)は先ず粗粉砕し、篩分けによっ
て、粒径が20〜5mmの頁岩(以下粗精石と記す)、粒径
が5〜3mmの頁岩(以下中精石と記す)、および粒径が
3mm以下の頁岩(以下細精石と記す)を得る。次に、得
られた粗精石、中精石、細精石をそれぞれ焼成し、篩分
けを行うことによって、粗骨材(粒径:20〜5mmφ、絶
乾比重:1.29±0.05)、中骨材(粒径:5〜3mmφ、絶
乾比重:1.45±0.05)、細骨材(粒径:−3mmφ、絶乾
比重:1.65±0.05)が製造される。
対応するコンクリート材料として使用されている。ま
た、上記した製造方法で製造された人工骨材の内、主と
して粗骨材が、路盤材あるいは地耐力をカバーする軽量
裏込材など各種土木用として使用されている。
トは、普通のコンクリートより20〜30%軽く、強度は普
通コンクリートと同等の性能を有している。しかしなが
ら、コンクリートの重要な必要特性である圧縮強度など
の強度をさらに向上させるために、粗骨材自体の強度を
さらに高くすることが可能な人工骨材およびその製造方
法の開発が望まれている。
に用いるための高強度の人工骨材を製造することが可能
な高強度人工骨材の製造方法を提供することを目的とす
る。
以下の膨張性頁岩に石炭灰を配合した原料を、造粒し、
焼成した後、篩分けを行うことを特徴とする高強度人工
骨材の製造方法である。前記した本発明においては、前
記した粒径が75μm 以下の膨張性頁岩100 重量部に対し
て石炭灰10〜200 重量部を配合した原料を、造粒し、焼
成した後、篩分けを行うことが好ましい(第1の好適態
様)。
おいては、水分量が35wt%以下である前記した原料を、
造粒し、焼成した後、篩分けを行うことが好ましい(第
2の好適態様)。また、前記した本発明、第1の好適態
様、第2の好適態様においては、前記した造粒を行うに
際して、前記した原料の混練物を、押出し式成型機を用
いて造粒することが好ましい(第3の好適態様)。
第2の好適態様においては、前記した造粒を行うに際し
て、円周壁(かべ)部Wに複数個の貫通孔3i (3Bi )
を有する回転中空円筒1と、該回転中空円筒1と軸芯が
平行な回転円柱2または前記した回転中空円筒1と軸芯
が平行な他の回転中空円筒とから構成される押出し式成
型機6を用い、前記した回転中空円筒1の円周面と、前
記した回転円柱2の円周面または前記した他の回転中空
円筒の円周面との間に、前記した原料の混練物を供給し
造粒することが好ましい(第4の好適態様)。
は、前記した他の回転中空円筒として、円周壁部Wに複
数個の貫通孔3Ai を有する回転中空円筒5を用いること
がより好ましい。また、前記した第3の好適態様、第4
の好適態様においては、前記した混練物の水分量は、35
wt%以下であることが好ましい(第5の好適態様)。
〜第5の好適態様においては、前記した焼成工程におい
てロータリーキルンまたは流動焙焼炉を用いることが好
ましい(第6の好適態様)。
する。本発明者らは、コンクリートの重要な必要特性で
ある圧縮強度などの強度をさらに向上させるために、粗
骨材自体の強度をさらに高くすることが可能な人工軽量
骨材およびその製造方法について鋭意検討した結果、下
記知見(1) 〜(3) を得、本発明に至った。
を用いた粗骨材の製造;微粒の頁岩と石炭灰を組み合わ
せることによって、極めて強度の高い粗骨材を製造する
ことが可能である。 (2):押出し式成型機を用いた造粒法による粗骨材の製
造;造粒工程において、原料の混練物を、押出し式成型
機を用いて造粒することが好ましい。
部に複数個の貫通孔を有する回転中空円筒および該回
転中空円筒と軸芯が平行な(a) 回転円柱もしくは(b) 回
転円筒もしくは(c) 円周壁部に複数個の貫通孔を有する
回転中空円筒の両者から構成される押出し式成型機を用
いることが好ましい。 (3):ロータリーキルンまたは流動焙焼炉を用いた焼成
法による粗骨材の製造;焼成工程においては、ロータリ
ーキルンまたは流動焙焼炉を用いることが好ましい。
第6の好適態様について説明する。 [1]:本発明、第1の好適態様、第2の好適態様;図1
に、本発明の高強度人工骨材の製造方法の工程図の一例
を示す。原石(膨張性頁岩)は先ず粗粉砕し、篩分けに
よって、粗精石(20〜5mm)、中精石(5〜3mm)、細
精石(3mm以下)を得る。
岩)の粉砕、篩分けによって発生した細精石(3mm以
下)をさらに微粉砕し、篩分けし、粒径が75μm 以下の
頁岩(以下微粉頁岩とも記す)を得る。次に、得られた
微粉頁岩と石炭灰とを混合し、造粒し、焼成した後、篩
分けを行うことによって、目的とする高強度の粒径:20
〜5mmφである粗骨材を得ることができる。
径が75μm 以下の頁岩(:微粉頁岩)と微粒子から構成
される石炭灰とが相互に分散性良く混合すると共に、相
互に組成が近いため、それぞれの粒子が焼成過程で強固
に結合するためと考えられる。また、本発明によれば、
土木用などに用いられる粒径の大きな粗骨材(20〜5mm
φ)が、対原料収率に優れた方法で製造することが可能
となったが、本効果も上記した作用によって、造粒物の
強度、焼成品の強度が高いことによると考えられる。
岩(:微粉頁岩)、石炭灰それぞれの好適配合割合は、
微粉頁岩:100 重量部に対して、石炭灰:10〜200 重量
部である(第1の好適態様)。石炭灰が上記した配合割
合(重量部)未満の場合、または上記した配合割合(重
量部)を超える場合は、いずれも目的とする高強度の粗
骨材を得ることが困難となる。
いて述べる。 〔本発明において使用する石炭灰:〕産業廃棄物として
の石炭灰は、主成分がSiO2、Al2O3 および鉄の酸化物で
あり、頁岩の組成に近い。上記した石炭灰を、前記した
微粉頁岩に添加して混合し、造粒後、焼成することによ
って、高強度の粗骨材を製造することが可能であると共
に、産業廃棄物のリサイクルが可能となる。
る石炭灰の処分が重要な問題となっているが、この問題
も解決できる。本発明において使用する石炭灰として
は、100 ℃乾燥後の試料の組成が下記組成である石炭灰
が好ましい。 (本発明において使用する石炭灰の好適組成:) SiO2:50〜70wt%、Al2O3 :15〜30wt%、Fe2O3 :0.5
〜10wt% 〔全配合原料中の好適水分量:〕前記した本発明におい
ては、全配合原料中の水分量が35wt%以下であることが
好ましい(第2の好適態様)。
配合原料中の水分量が10〜35wt%であることがより好ま
しい。これは、全配合原料中の水分量が35wt%超えの場
合、造粒物の一部が、焼成工程への搬送過程および焼成
炉内の乾燥領域において団塊状となり、また逆に、10wt
%未満の場合、原料同士の結合力が不足し、造粒工程で
所定の粒径の造粒物が得られず、いずれの場合も粒径が
20〜5mmφの粗骨材の対原料収率が低下するためであ
る。
においては、配合原料中に結合剤を添加することが好ま
しい。結合剤としては、ベントナイト、リグニン、パル
プ廃液、ポリビニルアルコールおよびカルボキシメチル
セルロースなどから選ばれる1種以上が例示され、ベン
トナイトを用いることがより好ましい。
用いる場合、微粉頁岩と石炭灰の合計量100 重量部に対
して1〜10重量部であることが好ましく、さらには微粉
頁岩と石炭灰の合計量100 重量部に対して1〜5重量部
であることがより好ましい。 [2]:第3の好適態様、第4の好適態様、第5の好適態
様(押出し式成型機を用いた造粒法による人工骨材の製
造方法);前記した本発明、第1の好適態様において
は、高強度の骨材を得るために、造粒を行うに際して、
水分量が35wt%以下である前記した原料の混練物を、押
出し式成型機(:押出し式造粒機)を用いて造粒するこ
とが好ましい(第3の好適態様、第5の好適態様)。
様においては、水分量が10〜35wt%である前記した原料
の混練物を、押出し式成型機を用いて造粒することがよ
り好ましい。本発明によれば、押出し式成型機を用いる
ことによって、生産性に優れた方法で人工骨材を製造で
きるばかりでなく、極めて高強度の人工骨材を製造する
ことが可能となった。
ては、混練物をダイスから押し出す方式であれば特に制
限を受けるものではない。また、押出し式成型機(:押
出し式造粒機)としては、円周壁部に複数個の貫通孔
を有する回転中空円筒および該回転中空円筒と軸芯が
平行な(a) 回転円柱もしくは(b) 回転中空円筒もしくは
(c) 円周壁部に複数個の貫通孔を有する回転中空円筒の
両者から構成される押出し式成型機を用いることが好ま
しい(第4の好適態様)。
よって、微粉頁岩と石炭灰との接触がより緊密となり、
前記した焼成時における微粉頁岩のバインダ効果がより
大きくなり、得られる骨材の強度が大となるためであ
る。図2に、第4の好適態様に係わる押出し式成型
機(:押出し式造粒機)の要部を斜視図によって示す。
有する回転中空円筒と該回転中空円筒と軸芯が平行な回
転円柱とから構成される押出し式成型機を示し、図2
(b) は、円周壁部に複数個の貫通孔を有する相互に軸芯
が平行な一対の回転中空円筒から構成される押出し式成
型機を示す。図2において、1、5は円周壁(かべ)部
Wに複数個の貫通孔3i 、3Ai 、 3B i を有する回転中空
円筒、2は回転中空円筒1と軸芯が平行な回転円柱、3
i 、3Ai 、 3Bi は回転中空円筒1、5の円周壁部Wを貫
通する貫通孔、4は円柱状の造粒物、6は押出し式成型
機(:押出し式造粒機)、AX1 、AX1A、AX1Bは回転中空
円筒1、5の軸芯、AX2 は回転円柱2の軸芯、f1 は原
料の供給方向、f2 は造粒物の排出方向、f3 は回転中
空円筒1、5、回転円柱2、各々の回転方向、Wは回転
中空円筒1、5の円周壁部を示す。
いては、供給原料は、回転中空円筒1と回転円柱2の間
に供給され、貫通孔3i から回転中空円筒1の中空部内
に押し出される過程で、圧縮成型された後、円柱状の造
粒物4が回転中空円筒1の中空部から排出される。ま
た、図2(b) に示される押出し式成型機6においては、
供給原料は、回転中空円筒1と回転中空円筒5の間に供
給され、相互に相対する位置をずらした貫通孔3Ai 、 貫
通孔3Bi から回転中空円筒1、5それぞれの中空部内に
押し出される過程で、圧縮成型された後、円柱状の造粒
物4が回転中空円筒1、5それぞれの中空部から排出さ
れる。
ば、前記したように、造粒時に、微粉頁岩と石炭灰との
接触がより緊密となり、焼成時における微粉頁岩の前記
したバインダ効果がより大きくなり、強度が大な粒径が
20〜5mmφの粗骨材を、生産性に優れると共に、さらに
対原料収率に優れた方法で製造することが可能となっ
た。
または流動焙焼炉を用いた焼成法による人工骨材の製造
方法);本発明においては、焼成工程においてロータリ
ーキルンまたは流動焙焼炉を用いることが好ましい。こ
れは、造粒物をロータリーキルンまたは流動焙焼炉を用
いて焼成することによって、造粒物の個々の粒子の温度
が均一となり、全体の粒子が均一に発泡、膨張し、強度
に優れた人工骨材が製造できるためである。
例示した押出し式成型機とロータリーキルンを併用する
ことによって、前記した作用によって、強度が大で粒径
が20〜5mmφの粗骨材である人工骨材を生産性および対
原料収率に優れた方法で製造することが可能となった。
的に説明する。 (実施例1)図1に示す製造工程にしたがって、粒径が
75μm 以下の膨張性頁岩(:微粉頁岩)、石炭灰、結合
剤を用いて人工軽量骨材を製造した。
1に示すように所定量配合し、得られた配合原料に水を
添加し、混練機で混練した。上記した微粉頁岩の粒径
は、レーザーを用いた回折法で測定した値である。石炭
灰としては下記組成の石炭灰を用いた。 (石炭灰:)100 ℃乾燥後の試料の組成:SiO2;61wt
%、Al2O3 ;19wt%、Fe2O3 ;4wt%次に、得られた混
練物を、前記した図2(a) に示す押出し式成型機を用い
て造粒し、ロータリーキルンによって焼成した後、目開
き20mmφ、5mmφの篩で篩分けを行い、人工軽量骨材を
製造した。
0 重量部に対して28重量部(全配合原料中の水分量:20
〜25wt%)とし、焼成温度は1130℃とした。次に、得ら
れた粗骨材(20〜5mmφ)の圧潰強度、絶乾比重および
24時間吸水率を測定すると共に、下記試験方法による粗
骨材(20〜5mmφ)の破砕試験を行った。
法:〕 英国規格(British Standard);BS−812 鋼製試験容器(内径:154mm 、内高:140mm の円筒形容
器)に所定量の試料を試料の層の厚さが約10cmとなるよ
うに充填し、試料の上にプランジャーを載置する。
割合で一様に載荷する。上記破砕試験後の試験容器内の
試料を2.5mm の篩で篩い、篩下の重量を求め、試験に供
した全試料の量とから破砕値(破砕率)(%)を求め
る。破砕値が7.5 〜12.5%となったとき、そのときの荷
重P(tf)と破砕値CV(%)とから下記式(1) によって10
%破砕荷重(tf)(以下BS破砕強度と記す)を計算す
る。
材の対原料収率を求めた。 粗骨材の対原料収率=〔得られた粗骨材(20〜5mmφ)の乾量/(使用した微 粉頁岩の灼熱減量を差し引いた乾量+使用した石炭灰の乾量)〕×100 %……… …(2) 得られた実験結果を、原料配合割合と併せて表1に示す
(本発明例1〜3、比較例1)。
を用いることによって、目的とする強度が優れた粒径:
20〜5mmφである粗骨材を対原料収率に優れた方法で得
ることができた(本発明例1〜3)。なお、造粒機とし
てパン型ペレタイザを用い同様にして人工軽量骨材を製
造した結果(比較例2)を、表1に併せて示す。
し式成型機を用いることによって、高強度の人工軽量骨
材が製造可能であることが分かる。
(b) に示す押出し式成型機を用いた以外は実施例1と同
様にして人工軽量骨材を製造した。各原料の配合割合お
よび得られた実験結果を表2に示す。表2に示されるよ
うに、微粉頁岩と石炭灰を用い、押出し式成型機によっ
て造粒した造粒物を焼成、篩分けを行うことによって、
目的とする強度が優れた人工軽量骨材を対原料収率に優
れた方法で製造することができた(本発明例4〜6)。
ぞれの特性を有効に活用し、強度に優れた人工骨材を製
造することが可能となった。さらに、本発明によれば、
産業廃棄物としての石炭灰を、人工骨材の原料として使
用する結果、大幅な省資源を達成することが可能となっ
た。
す工程図である。
視図である。
る。
円筒 2 回転中空円筒と軸芯が平行な回転円柱 3i 、3Ai 、 3Bi 回転中空円筒の円周壁部Wを貫通す
る貫通孔 4 円柱状の造粒物 6 押出し式成型機(:押出し式造粒機) f1 原料の供給方向 f2 造粒物の排出方向 f3 回転中空円筒、回転円柱の回転方向 AX1 、AX1A、AX1B 回転中空円筒の軸芯 AX2 回転円柱の軸芯 W 回転中空円筒の円周壁部
Claims (6)
- 【請求項1】 粒径が75μm 以下の膨張性頁岩に石炭灰
を配合した原料を、造粒し、焼成した後、篩分けを行う
ことを特徴とする高強度人工骨材の製造方法。 - 【請求項2】 前記した粒径が75μm 以下の膨張性頁岩
100 重量部に対して石炭灰10〜200 重量部を配合した原
料を、造粒し、焼成した後、篩分けを行うことを特徴と
する請求項1記載の高強度人工骨材の製造方法。 - 【請求項3】 水分量が35wt%以下である前記した原料
を、造粒し、焼成した後、篩分けを行うことを特徴とす
る請求項1または2記載の高強度人工骨材の製造方法。 - 【請求項4】 前記した造粒を行うに際して、前記した
原料の混練物を、押出し式成型機を用いて造粒すること
を特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の高強度人工
骨材の製造方法。 - 【請求項5】 前記した造粒を行うに際して、円周壁部
(W) に複数個の貫通孔(3i ) を有する回転中空円筒(1)
と、該回転中空円筒(1) と軸芯が平行な回転円柱(2) ま
たは前記した回転中空円筒(1) と軸芯が平行な他の回転
中空円筒とから構成される押出し式成型機(6) を用い、
前記した回転中空円筒(1) の円周面と、前記した回転円
柱(2) の円周面または前記した他の回転中空円筒の円周
面との間に、前記した原料の混練物を供給し造粒するこ
とを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の高強度人
工骨材の製造方法。 - 【請求項6】 前記した焼成を行うに際してロータリー
キルンまたは流動焙焼炉を用いることを特徴とする請求
項1〜5いずれかに記載の高強度人工骨材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6751298A JP3619838B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高強度人工骨材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP6751298A JP3619838B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 高強度人工骨材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11263648A true JPH11263648A (ja) | 1999-09-28 |
JP3619838B2 JP3619838B2 (ja) | 2005-02-16 |
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