JPS6323157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、燐酸酸性下における石炭灰の特異な
迅速反応硬化性を利用して気泡を導入し、耐熱、
耐火性の気泡硬化体を製造する方法に関するもの
である。 従来、気泡硬化体はポルトランドセメント、混
合セメント、超速硬セメント等のセメントや生石
灰消石灰、軽焼ドロマイト等石灰質原料にポゾラ
ン質混和材、骨材、水を配合したスラリーに、
Al粉等の金属系発泡剤あるいは界面活性剤等の
起泡剤を添加して、化学的又は物理的に気泡を導
入した後、湿潤養生、常圧蒸気養生、オートクレ
ープ養生を行なつて製造される。しかるにここで
得られる硬化体はカルシウムシリケート水和物、
カルシウムアルミネートあるいはカルシウムサル
ボアルミネート水和物、水酸化カルシウムを主体
とするために、本質的に耐熱、耐火性に劣るとい
う欠点があつた。 本発明者らは、このような欠点のない気泡硬化
体について種々検討した結果、燐酸酸性下におけ
る石炭灰の特異な迅速反応硬化性を利用し気泡を
導入するときはすぐれた耐熱、耐火性の気泡硬化
体が得られることを見出し、かかる知見に基づい
て本発明を達成した。 すなわち本発明は、石炭火力発電所等より得ら
れる石炭灰、燐酸水溶液及び発泡剤の３者を重量
比でP₂O₅／石炭灰＝0.01〜1.0、発泡剤／石炭灰
＝0.0001〜9.0になるように混合し、さらに要す
れば水、骨材、繊維、発泡促進剤、分散剤及び気
泡安定剤から選ばれた少なくとも１種を配合して
混練することを特徴とする気泡硬化体の製造方法
である。 発泡剤としては(a)金属系発泡剤、(b)燐酸酸性下
で分解してガスを発生する化合物又は該化合物を
含む天然鉱物、(c)天然ゼオライト仮焼物、(d)起泡
剤などがあり、重量比で発泡剤／石炭灰が(a)の場
合0.0001〜0.05、(b)の場合0.0005〜0.2、(c)の場合
0.05〜9.0、(d)の場合0.0001〜0.1がそれぞれ好ま
しい。 発泡剤による気泡導入のメカニズムは次のとお
りである (a) 燐酸酸性下における金属系発泡剤のH₂ガス
の発生、 (b) 燐酸酸性下における化合物系発泡剤のCO₂、
O₂等ガス発生、 (c) 水溶液下における天然ゼオライト仮焼物中の
空気脱着、 (d) 起泡剤による空気連行、 これらによる方法を組み合わせることも勿論可
能である。 本発明法は従来法とは原理的に全く異なる上
に、従来法の欠点である前記耐熱、耐火性の劣化
を著しく改善した点に特徴があり、今後石炭火力
発電所の普及に伴なつて大量発生が予想され、且
つ環境保全上その処分法の確立が渇望されている
石炭灰を高度利用している点に本発明の顕著な特
徴がある。従来石炭灰は云わゆるポゾラン反応と
称して石灰液性下の場における研究、利用開発に
集約されていたが、本発明者らはこれとは全く別
の視点に立つて研究を進めることにより、石炭灰
が燐酸液性下で著しい反応硬化性を呈するという
新事実を発見し、本発明が案出されるに至つたも
のである。つまり、燐酸酸性下における本組成物
の硬化機構は組成的には石炭灰中に含まれる数種
の化合物と燐酸との複合的反応とこれらの相乗作
用によつてもたらされるものであり、また構造的
には石炭灰中で構成されている表面活性アモルフ
アス質球態組織によるもので、いずれも石炭灰だ
けしか得られない特有の性質に基づくものであ
る。 また、本発明において得られた気泡硬化体は耐
熱、耐火性において著しく優れているが、これは
前記反応生成物が加熱時において、カルシウムシ
リケート水和物、カルシウムアルミネートあるい
はカルシウムアルミノサルフエート水和物、水酸
化カルシウム等におけるのとは異なつて、構造的
にゆるやかな脱水により、脱水後の結晶化過程を
経るためである。 本発明において、原料配合比率を燐酸水溶液に
ついて重量比でP₂O₅／石炭灰＝0.01〜1.0と制限
したのは0.01未満ではP₂O₅不足で硬化体の強度が
低くなり、1.0を越えるとP₂O₅が逆に過剰となつ
て耐水性が劣化するからである。 また各発泡剤について、金属系発泡剤では重量
比で発泡剤／石炭灰が0.0001未満では発泡量が不
足し、0.05を越えると逆に過度の発泡が生じて均
一良好な気泡硬化体が得られ難い。なお、ここで
金属系発泡剤としてはAl、Fe、Zn、Snその他の
金属粉末、あるいはAl−Si、Al−Ti、Zn−Sn、
Fe−Niその他の合金系粉末が挙げられる。粉末
度は150ミクロン以下の粒度で用いるのが好まし
い。 次に化合物系発泡剤については発泡剤／石炭灰
が0.0005未満では発泡量が不足し、0.2を越える
と過度の発泡が生じて均一良好な気泡コンリート
が得られ難い。なお、化合物発泡剤としては、重
炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、石灰石、ドロ
マイト、その他の化合物又は天然鉱物が挙げられ
る。 天然ゼオライト仮焼物系発泡剤については発泡
剤／石炭灰が0.05未満では発泡量が不足し、9.0
を越えると相対的に石炭灰の量が減少し強度が低
くなる。なお、天然ゼオライト仮焼物としては天
然ゼオライトを600℃〜900℃で仮焼したものが用
いられる。 起泡剤については起泡剤／石炭灰が0.0001未満
では発泡量が不足し、0.1を越えると多量の有機
物が導入される結果耐熱、耐火性を劣化する。な
お、起泡剤としてはカチオン、アニオン、両性非
イオン系界面活性剤、ゼラチンやカゼインのよう
なたん白質の誘導体、アルキルスルホン酸のよう
な洗浄剤やその塩類、サポニン、その他が用いら
れる。 気泡の導入法としてはプレフオーム法、ミクス
フオーム法のいずれをも適用できる。 一方、基本成分以外に使用される各種原料につ
いては、骨材としては普通細骨材や軽量骨材が使
用できる。軽量骨材としては、膨張頁岩、膨張蛭
石、膨張真珠岩、膨張黒曜石、シラスバルーン、
多孔質シヤモツト、ケイ藻土焼塊、発泡ポリスチ
ロールその他の人工的に製造した軽量骨材、ある
いは火山れき、火山砂その他の天然軽量骨材が挙
げられる。また、繊維として石綿、岩綿、鉱滓
綿、セラミツクフアイバー、ガラス繊維、その他
の無機質繊維、ポリアミド、ビニロン、ポリエス
テル、ポリアクリロニトリル、ポリオレフイン、
その他の合成繊維、ビスコースレーヨン、キユプ
ラその他の人造繊維が挙げられる。なお、繊維添
加の目的は、気泡硬化体を成形体に適用のため加
熱乾燥する際、急速に加熱すると熱応力により表
面にひびわれが生じてしまうので、この欠点を改
良するために案出されたものである。つまり、気
泡硬化体製品の製造上、工程の迅速化により合理
化を図るためには急速加熱が必要であり、このた
めには前記繊維添加の効能があるわけである。 発泡促進剤としてHCl、HNO₃、H₂SO₄等強酸
を少量添加すると効果がある。また分散剤として
カチオン、アニオン、両性、非イオン系各種界面
活性剤が使用できる。さらに気泡安定剤としてポ
リビニルアルコールやメチルセルロースその他の
粘性付与剤やアミド系非イオン界面活性剤その他
の界面活性剤が適用できる。 次に実施例によつて本発明をさらに具体的に説
明する。 なお以下の実施例において試料として用いた火
力発電所より発生の石炭灰の化学組成を第１表に
示す。

【表】 以下の実施例で割合を示す部および％は重量に
よる。 実施例 １ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝30％）を65
部配合し、さらにパーライト（約１ｍ／ｍφ）を
５部添加混練した後、44μフルイ全通アルミニウ
ム粉末0.3部を添加混練した。発泡完了後20℃で
３時間養生を行なつた後110℃で３時間乾燥した。
得られた気泡硬化体からテストピースをとり、圧
縮強さ、嵩比重、熱伝導率（平均温度350±10℃）
を測定した。さらに1000℃加熱後の圧縮強さも測
定した。結果は第２表のとおりであつた。 なお、測定法は圧縮強さをJIS Ｒ 2615、嵩比
重をJIS Ｒ 2655、熱伝導率をJIS Ｒ 2618非定
常熱線法によつた。以下の実施例についても同様
である。

【表】 実施例 ２ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝45％）を60
部、Ｅガラス繊維（25ｍ／ｍ）を３部配合混練
後、44μフルイ全通アルミニウム粉末0.3部を添加
混練した。発泡完了30分後に110℃で３時間加熱
した。得られた気泡硬化体からテストピースをと
り、嵩比重、曲げ強さ（110℃加熱後）熱伝導率
（20℃）を測定した。結果は第３表のとおりであ
つた。

【表】 実施例 ３ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝30％）を65
部配合し混練後、88μフルイ全通重炭酸ソーダ1.5
部を添加し混練した。発泡完了後20℃で３時間前
養生を行なつた後110℃で３時間乾燥した。得ら
れた気泡硬化体からテストピースをとり、圧縮強
さ、嵩比重、熱伝導率（平均温度350±10℃）を
測定した。さらに1000℃加熱後の圧縮強さも測定
した。結果は第４表のとおりであつた。

【表】 実施例 ４ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝45％）を60
部、700℃１時間仮焼天然ゼオライトを100部、水
を20部、分散剤としてアルキルベンゼンスルフオ
ン酸ソーダ0.5部を配合して混練した。発泡完了
後、20℃で３時間前養生を行なつた後、110℃で
３時間乾燥した。得られた気泡硬化体からテスト
ピースをとり、圧縮強さ、嵩比重、熱伝導率（平
均温度350±10℃）を測定した。さらに1000℃加
熱後の圧縮強さも測定した。結果は第５表のとお
りであつた。

【表】 実施例 ５ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝30％）を50
部配合し混練した後起泡剤としてポリオキシエチ
レンアルキルフエニルエーテル硫酸エステル塩
0.5部、起泡安定剤として脂肪酸モノエタノール
アミド0.5部を添加混練した。成形後24時間20℃
で養生した後、得られた気泡硬化体からテストピ
ースをとり、圧縮強さ（110℃、1000℃）、嵩比
重、熱伝導率（平均温度350±10℃）を測定した。
結果は第６表のとおりであつた。

【表】 実施例 ６ 石炭灰100部に燐酸水溶液（P₂O₅＝45％）を60
部、５ｍ／ｍ以下粒度の火山れきを50部配合し混
練した。このスラリーと予めプレフオームしてお
いた起泡剤高度硫酸化油0.2部を混ぜ合せ気泡硬
化体を得た。成形後24時間20℃で養生した後テス
トピースをとり圧縮強さ（110℃、1000℃）、嵩比
重、熱伝導率（平均温度350±10℃）を測定した。
結果は第７表のとおりであつた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭火力発電所等より得られる石炭灰、燐酸
   水溶液及び発泡剤の３者を重量比でP₂O₅／石炭
   灰＝0.01〜1.0、発泡剤／石炭灰＝0.0001〜9.0に
   なるように配合し、さらに要すれば水、骨材、繊
   維、発泡促進剤、分散剤及び気泡安定剤から選ば
   れた少なくとも１種を配合して混練することを特
   徴とする気泡硬化体の製造方法。 ２ 発泡剤が金属系発泡剤であり、かつ発泡剤／
   石炭灰＝0.0001〜0.05である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３ 発泡剤が燐酸酸性下で分解してガスを発生す
   る化合物又は該化合物を含む天然鉱物であり、か
   つ発泡剤／石炭灰＝0.0005〜0.2である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ４ 発泡剤が天然ゼオライト仮焼物であり、かつ
   発泡剤／石炭灰＝0.05〜9.0である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ５ 発泡剤が起泡剤であり、かつ発泡剤／石炭灰
   ＝0.0001〜0.1である特許請求の範囲第１項記載
   の方法。