JP2000264714A - 硫黄組成物硬化体の製造方法 - Google Patents

硫黄組成物硬化体の製造方法

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JP2000264714A
JP2000264714A JP7666499A JP7666499A JP2000264714A JP 2000264714 A JP2000264714 A JP 2000264714A JP 7666499 A JP7666499 A JP 7666499A JP 7666499 A JP7666499 A JP 7666499A JP 2000264714 A JP2000264714 A JP 2000264714A
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sulfur
fly ash
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weight ratio
molded product
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Norihiko Misaki
紀彦 三崎
Kiyoshi Oshima
清 大嶋
Satoru Fujii
悟 藤井
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Taiheiyo Cement Corp
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Taiheiyo Cement Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/36Compositions 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 sulfur, sulfides or selenium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い加圧力や大がかりな加圧装置を必要とせ
ずに強固で大型のフライアッシュと硫黄からなる硬化体
を容易に製造する。 【解決手段】 重量比で硫黄1とフライアッシュ0.1
〜1.5とを120〜160℃で加熱混合してなる流動
物を、重量比で硫黄1とフライアッシュ1〜4を160
℃以下で混合したものを成形してなる成形物に注入し、
一体化させ、冷却固化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は硫黄とフライアッシ
ュからなる硫黄組成物硬化体の製造方法に関する。より
詳しくは、比較的大型の成型品にも対応できる硫黄とフ
ライアッシュからなる硫黄組成物の高強度硬化体を得る
ための製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硫黄に骨材を配合し、硫黄が溶融する温
度で混練した後、冷却固化させた硫黄モルタルないし硫
黄コンクリートが知られている。硫黄モルタルや硫黄コ
ンクリートを製造する場合、硫黄と骨材とが分離するの
を防止し、また冷却固化の際の収縮や空隙発生を少なく
するため、硫黄に対しその溶融温度以下で不活性なフラ
イアッシュ、シリカ、粘土鉱物などの鉱物質微粉末から
なるフィラーを配合することが行われている。このフィ
ラーは配合量を多くする程、前記効果を増進することが
できる。
【0003】しかるに、フィラーの配合量が多くなる
と、フィラー自体は殆どが硬化性を有しない物質である
ため、得られる硫黄コンクリートなどの強度が低下する
ことと、混練物の流動性が低下し、型枠に流し込むと多
くの空隙が留まり易くなり十分な強度のコンクリート成
形物が得られないといった問題が発生する。このような
問題は、成型時にかなりの加圧を行うことで改善できる
ものの、一方で少なくとも1000N/cm2前後の高
加圧が発生できる加圧成形機を必要とし、成形体が大型
になると装置コストが著しく高騰する他、加圧成形機自
体も巨大なものとなって設置場所や運転効率の点で支障
を来し易かった。また、複雑な形状品になるとこのよう
な方法では対応が極めて困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の硫黄
コンクリート等に見られる前記問題点を製造面から解決
するものであり、大がかりな加圧成形装置を必要とせず
に強固で緻密なとりわけ大型の成形物を得るのに適した
硫黄組成物硬化体の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的遂
行のため種々の検討を行った結果、フィラー材として資
源再活用の観点から産業副産物として生じるフライアッ
シュを用い、予めフィラーと硫黄との特定配合割合の混
合物を無加圧又は低加圧で成形した成形物、又は該成形
物を解砕した解砕粉を型枠に充填した充填物の何れか
に、硫黄とフライアッシュとの流動化させた混合物を注
入することで、成形物又は充填物中の空隙が十分埋ま
り、強固で比較的大型の硬化体が容易に得られるという
知見を得、発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は、重量比で硫黄1とフライ
アッシュ0.1〜1.5とを120〜160℃で加熱混
合してなる流動物を、重量比で硫黄1とフライアッシュ
1〜4を160℃以下で混合したものを成形してなる成
形物に注入し、一体化させ、冷却固化することを特徴と
する硫黄組成物硬化体の製造方法である。
【0007】更に本発明は、成形物の密度が1.3以上
であることを特徴とする前記の硫黄組成物の製造方法で
ある。
【0008】また、本発明は、重量比で硫黄1に対しフ
ライアッシュ1〜4を160℃以下で混合したものを成
形してなる成形物を解砕し、解砕物を型枠に充填し、次
いで重量比で硫黄1に対しフライアッシュ0.1〜1.
5とを120〜160℃で加熱混合してなる流動物を該
型枠に注入し、型枠内充填物と一体化させ、冷却固化す
ることを特徴とする硫黄組成物硬化体の製造方法であ
る。
【0009】
【発明の実施形態】以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の硫黄組成物硬化体とは、フィラーとしてのフラ
イアッシュと硫黄からなるものであるが、公知のコンク
リート用骨材が加わったものであっても良い。本発明で
用いる硫黄は単体硫黄を挙げることができる。このよう
な硫黄は何れの製造方法で得られたものでも良く、例え
ば石油精製の工程で副産された硫黄でも試薬として市販
されているものであっても良い。また、硫黄組成物に含
有されるフライアッシュは平均粒子径で0.005mm
〜0.3mm、好ましくは0.005〜0.1mm、よ
り好ましくは0.007mm〜0.030mmのものが
良い。
【0010】このような硫黄とフライアッシュを重量比
で硫黄1に対し、フライアッシュ1〜4、好ましくは2
〜3を配合し混合する。フライアッシュの配合比が硫黄
1に対し4を超える場合は、結合材としての作用を有す
る硫黄の量が相対的に低下するため、強固な硬化体が得
られないので好ましくなく、またフライアッシュの配合
比が硫黄1に対し1未満の場合は、硫黄が固化する際に
かなりの収縮を伴い亀裂及び空隙が発生し易くなるので
好ましくない。混合は常温で行うこともできるが、望ま
しくは120〜160℃で行うとより均一な混合物にな
る。混合方法は公知の混合又は粉砕混合操作であれば何
れのものでも良く、例えば鉄製ボールミルなどの粉砕機
を用いて行うことができる。混合時間は処理量や混合装
置などにより適宜選定すれば良いが、概ね5分〜60分
が適当である。尚、混合物には必要に応じ、フライアッ
シュ配合量の一部を置換する態様で公知のコンクリート
用骨材を配合することができる。
【0011】得られた混合物を、常温、又は160℃を
超えない温度、好ましくは120〜160℃に加熱し
て、成形を行い成形物(一次成形物)を作製する。尚、
加熱温度が160℃を超えると溶融硫黄の粘性が急激に
増大するので好ましくない。成形方法は、望ましくは一
軸加圧成形機、押し出し成形機、ロール成形機、ブリケ
ット成形機等を使用し、2000N/cm2以下の面加
重、より好ましくは300〜1500N/cm2の面加
重で加圧成形する。2000N/cm2を超える面荷重
を行っても成形物強度の向上は殆ど望めなく、面荷重が
300N/cm2未満では成形体密度が低くなるので好
ましくない。最終的に強固な硬化体を得るための一次成
形物の密度は1.3以上となることが必要であり、加圧
力を高めれば密度も上昇するので、この密度値になるよ
う成形圧力(面加重)を適宜調整する。一次成形物密度
が1.3未満では強固な硬化物を形成し難い。成形の際
は成形助剤として水、低級アルコール等を1〜5重量%
程度添加しても良い。
【0012】次いで、前記と同様の硫黄とフライアッシ
ュを重量比で硫黄1に対し、0.1〜1.5、好ましく
は0.5〜1.2、最も好ましくは1程度の配合量とな
るように配合し、120〜160℃に加熱しながら攪拌
機や混練機を用いて混練混合する。加熱温度は120℃
未満であると硫黄が溶融しないため好ましくない。この
混合に用いる硫黄とフライアッシュは、望ましくは、硫
黄は120〜160℃で加熱溶融させたもの、フライア
ッシュも硫黄と同様の温度に加熱したものを用いると良
い。尚、硫黄に配合するフライアッシュの量が重量比で
硫黄1に対し0.1未満の場合は冷却時に硫黄の固化収
縮による亀裂が発生し易くなるため好ましくなく、1.
5を超える量では混合物の流動性が劣るため好ましくな
い。
【0013】この混練混合物が流動性を有する間に注入
物として前記成形で得られた成形物(一次成形物)に注
入する。注入方法は、例えば最終的に得ようとする硬化
成形物(二次成形物)と一次成形物がほぼ同じ形状寸法
の場合、一次成形物が金型成形によるものなら成形物を
成形型中に留めたまま、注入物を直接成形型に流し込め
ば良い。また、他の成形手法で得た成形物の場合や、一
次成形物より二次成形物が大きい場合には、内形が二次
成形物に対応する形状寸法の型枠に一次成形物を概ね充
填できる量だけ入れ、これに注入物を流し込めば良い。
望ましくは、一次成形物を型枠充填した際に間隙ができ
るだけ生じないよう、予め一次成形物の形状を配慮して
おく必要がある。何れの場合も、望ましくは、注入の
際、型枠を50〜160℃に加熱しておくと注入直後の
硫黄の冷却固化を防ぐことができ、隅々までより均一に
充填されるので推奨される。更に、注入は型枠を振動さ
せながら行うと、注入時間を短縮できて斑無く注入でき
るので良い。注入後は自然放冷や水冷などにより冷却固
化することで、成形物と注入物とが一体となった硬化体
(二次成形物)を得ることができる。尚、複雑形状の成
形物などが対象となる場合は、次に示す方法で行うのが
より好適である。
【0014】本発明の他の実施形態による方法として
は、前記と同様の原料を重量比で硫黄1とフライアッシ
ュ1〜4を160℃以下で混合し、これを公知任意の成
形手法で160℃以下で成形した任意の嵩密度の一次成
形物を解砕し、解砕粉を所望の形状を有する型枠に充填
する。次いで前記と同様の硫黄とフライアッシュを、重
量比で硫黄1に対し、フライアッシュ0.1〜1.5、
好ましくは0.5〜1.2となるように配合し、120
〜160℃に加熱しながら攪拌機や混練機を用いて混練
混合する。得られた流動性の混合物を注入物とし、解砕
粉が充填された型枠に注入する。望ましくは、注入の
際、型枠を50〜160℃に加熱すると注入直後の硫黄
の冷却固化を防ぐことができ、隅々まで均一に充填され
るので良い。注入後は自然放冷や水冷などで型枠内容物
を冷却固化することで解砕粉充填物と注入物とが一体と
なった硬化体(二次成形物)を得ることができる。
【0015】
【実施例】[実施例1−4] 篩で分級調整した74μ
m未満の硫黄粉と平均粒子径20μmのフライアッシュ
粉を表1に表す重量比で配合し、鉄製ボールミルで鉄ボ
ールを用い常温で30分粉砕混合した。混合後、該ボー
ルミルから混合物をステンレスバットに排出し、これを
高温槽で約150℃で180分加熱し、加熱した混合物
を面圧1000N/cm2で50×50×50mmの立
方体形に一軸加圧成形した。得られた成形物の嵩密度
(形状寸法から計算した体積と重量から算出)を表1に
記す。この成形物1000個を500×500×500
mmの内径の金型に充填した。次いで前記と同様の原料
と配合からなる硫黄とフライアッシュの混合物を鉄製ボ
ールミルで鉄ボールを用い常温で10分混合粉砕した
後、混合粉砕物をステンレスバットに排出し、これを高
温槽で約150℃180分加熱し、攪拌機で混合物を混
練した。この混練物が流動性を有する間に注入物とし、
前記立方体成形物1000個が充填され、約130℃に
加熱した金型に流し込んだ。注入物の流し込みの際、実
施例5のみ金型を振動テーブル上に設置して振動させな
がら注入を行った。何れも流し込みが完了する迄加熱を
行った後、自然放冷して固化せしめた後、脱型し、硬化
体を取り出した。得られた硬化体は、嵩密度(形状寸法
から計算した体積と重量から算出)を測定し、圧縮強度
(JIS R1108に準拠した方法による)を測定し
た。結果を表1に併せて記す。尚、硬化体は何れも亀裂
等の発生は見られなかった。
【0016】
【表1】
【0017】[実施例6−8] フレーク状の硫黄を耐
熱ガラス容器に入れ高温槽で150℃に加熱したもの
と、別に150℃に加熱した平均粒子径20μmのフラ
イアッシュ粉を表1に表す重量比で配合し、150℃に
加熱保持したステンレス容器に入れて攪拌機で30分間
混合を行った。混合物が暖まっている間に、これを成形
型に充填して10mm立方の成形物をブリケットマシン
で成形した。成形後、成形物の嵩密度を実施例1と同様
の方法で算出した。一方、同様のフレーク状硫黄とフラ
イアッシュ粉をそれぞれ150℃で加熱し、これらの加
熱物を表1で示す配合となるよう150℃に加熱した容
器中でハンドミキサーを用い30分間混合混練し、流動
性を有する注入物を作製した。次いで、内径500×5
00×500mmの金型に先に作製した10mm立方の
成形物7000個を充填し、これに前記注入物を流し込
んだ。充填及び流し込み完了後に加熱を停止し、自然放
冷して固化せしめた後脱型し、硬化体を得た。得られた
硬化体は、実施例1と同様の方法で嵩密度と圧縮強度を
算出した。結果を表1に併せて記す。尚、硬化体は何れ
も亀裂等の発生は見られなかった。
【0018】[実施例9−12] 分級調整した74μ
m未満の硫黄粉と平均粒子径20μmのフライアッシュ
粉を表1に示す重量比で配合し、鉄製ボールミルで鉄ボ
ールを用い常温で30分粉砕混合した。混合後、該ボー
ルミルから混合物をステンレスバットに排出し、これを
高温槽で約150℃で180分加熱した。加熱した混合
物を面圧500N/cm2で1000×1000×10
00mmの立方体形に一軸加圧成形した。この成形物を
ジョークラッシャーで解砕し、振動篩により300μm
以下の解砕粉を得た。一方、前記同様の硫黄粉とフライ
アッシュ粉を表1に示した配合で鉄製ボールミルで鉄ボ
ールを用い常温で粉砕した後、粉砕物をステンレスバッ
トに排出し、これを高温槽で約150℃に加熱しつつ、
攪拌機で60分混合混練した。得られた流動性を有する
混練物を注入物とし、前記解砕粉と同時に常温下の16
00×1600×1600mmの木型に充填した。これ
を自然放冷して固化せしめた後脱型し、硬化体を得た。
硬化体は、実施例1と同様の方法で嵩密度と圧縮強度を
測定した。結果を表1に併せて記す。尚、硬化体は何れ
も亀裂等の発生は見られなかった。
【0019】[比較例1−3] 実施例1と同様の硫黄
粉とフライアッシュ粉を用い、配合比のみ表1に表した
値にした他は、実施例1と同様の方法で硬化体を作製し
た。得られた硬化体は、何れも亀裂の発生が見られた。
また実施例1と同様の方法で嵩密度と圧縮強度を測定し
た。結果を表1に併せて記す。
【0020】[比較例4] 分級調整した74μm未満
の硫黄粉と平均粒子径20μmのフライアッシュ粉を、
表1に表す重量比で配合し、150℃に加熱したオイル
バス中でハンドミキサーで混合した。この混合物が暖ま
っている間に常温下の金型に注入物として流し込み、自
然放冷後脱型して硬化体を得た。得られた硬化体は、亀
裂の発生がかなり見られた。また実施例1と同様の方法
で嵩密度と圧縮強度を測定した。結果を表1に併せて記
す。
【0021】
【発明の効果】本発明の硫黄組成物硬化体の製造方法に
よれば、従来大がかりな加圧装置を必要とした硫黄コン
クリート製品などが、簡易で低加圧力の装置を用いても
強固で高緻密な更には大型の硬化体を容易に得ることが
できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で硫黄1とフライアッシュ0.1
    〜1.5とを120〜160℃で加熱混合してなる流動
    物を、重量比で硫黄1とフライアッシュ1〜4を160
    ℃以下で混合したものを成形してなる成形物に注入し、
    一体化させ、冷却固化することを特徴とする硫黄組成物
    硬化体の製造方法。
  2. 【請求項2】 成形物の密度が1.3以上であることを
    特徴とする請求項1記載の硫黄組成物硬化体の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 重量比で硫黄1に対しフライアッシュ1
    〜4を160℃以下で混合したものを成形してなる成形
    物を解砕し、解砕物を型枠に充填し、次いで重量比で硫
    黄1に対しフライアッシュ0.1〜1.5とを120〜
    160℃で加熱混合してなる流動物を該型枠に注入し、
    型枠内充填物と一体化させ、冷却固化することを特徴と
    する硫黄組成物硬化体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515601A (ja) * 2007-01-15 2010-05-13 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 硫黄セメント生成物の造形用モールド及び造形方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515601A (ja) * 2007-01-15 2010-05-13 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 硫黄セメント生成物の造形用モールド及び造形方法

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