JP2002274902A - 人工軽量骨材 - Google Patents
人工軽量骨材Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/009—Porous or hollow ceramic granular materials, e.g. microballoons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
- C04B18/023—Fired or melted materials
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 人工軽量骨材に含まれる気泡が微細、かつ均
一であり、圧壊強度の高い人工軽量骨材を提供する。 【解決手段】 膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却灰、石炭
灰等の各種産業廃棄物及びそれらの混合物を用いて造
粒、焼成された人工軽量骨材であって、気孔径が１００
μｍ以下の微細な気泡から構成されたことを特徴とする
人工軽量骨材である。
一であり、圧壊強度の高い人工軽量骨材を提供する。 【解決手段】 膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却灰、石炭
灰等の各種産業廃棄物及びそれらの混合物を用いて造
粒、焼成された人工軽量骨材であって、気孔径が１００
μｍ以下の微細な気泡から構成されたことを特徴とする
人工軽量骨材である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、膨張性頁岩又は下
水道汚泥焼却灰、石炭灰等の各種産業廃棄物及びそれら
の混合物を用いて造粒、焼成された人工軽量骨材に関
し、特に、製造された人工軽量骨材に含まれる気泡が微
細、かつ均一であり、圧壊強度の高い人工軽量骨材に関
する。
水道汚泥焼却灰、石炭灰等の各種産業廃棄物及びそれら
の混合物を用いて造粒、焼成された人工軽量骨材に関
し、特に、製造された人工軽量骨材に含まれる気泡が微
細、かつ均一であり、圧壊強度の高い人工軽量骨材に関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
軽量コンクリートの骨材として、主として膨張性頁岩を
焼成して製造した人工軽量骨材が用いられている。ま
た、上記した人工軽量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。また近年、産業廃棄物の処理が問題とな
っており、産業廃棄物のリサイクルを可能とする処理方
法の開発が望まれている。産業廃棄物、例えば下水道汚
泥焼却灰や石炭灰を配合した膨張性頁岩から得られた人
工軽量骨材として、粗骨材（粒径：２０〜５ｍｍφ、絶
乾比重：１．２９±０．０５）、中骨材（粒径：５〜３
ｍｍφ、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。
軽量コンクリートの骨材として、主として膨張性頁岩を
焼成して製造した人工軽量骨材が用いられている。ま
た、上記した人工軽量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。また近年、産業廃棄物の処理が問題とな
っており、産業廃棄物のリサイクルを可能とする処理方
法の開発が望まれている。産業廃棄物、例えば下水道汚
泥焼却灰や石炭灰を配合した膨張性頁岩から得られた人
工軽量骨材として、粗骨材（粒径：２０〜５ｍｍφ、絶
乾比重：１．２９±０．０５）、中骨材（粒径：５〜３
ｍｍφ、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。
【０００３】このような人工軽量骨材の焼成は通常、ロ
ータリーキルン等を用いるが、特に各種産業廃棄物を添
加したような場合には、頁岩の組成に近いものを選択す
るが、高温時に発生するガスの制御や発泡の制御が難し
い。従って、得られた人工軽量骨材も気泡の大きさ・形
状にバラツキがあり、圧壊強度も均一なものが得られな
い。
ータリーキルン等を用いるが、特に各種産業廃棄物を添
加したような場合には、頁岩の組成に近いものを選択す
るが、高温時に発生するガスの制御や発泡の制御が難し
い。従って、得られた人工軽量骨材も気泡の大きさ・形
状にバラツキがあり、圧壊強度も均一なものが得られな
い。
【０００４】従って、本発明の目的は、人工軽量骨材が
１００μｍ以下の微細な気泡から構成され、かつこれら
の気泡が均一に分散した良好な組織を持つ圧壊強度の高
い人工軽量骨材及びその製造方法を提供するものであ
る。
１００μｍ以下の微細な気泡から構成され、かつこれら
の気泡が均一に分散した良好な組織を持つ圧壊強度の高
い人工軽量骨材及びその製造方法を提供するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、検討の結
果、本発明は、膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却灰、石炭
灰等の産業廃棄物及びそれらの混合物に発泡調整剤を添
加して造粒、焼成した人工軽量骨材であって、焼成され
た人工軽量骨材が１００μｍ以下の微細な気泡から構成
され、上記目的が達成し得ることを知見した。
果、本発明は、膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却灰、石炭
灰等の産業廃棄物及びそれらの混合物に発泡調整剤を添
加して造粒、焼成した人工軽量骨材であって、焼成され
た人工軽量骨材が１００μｍ以下の微細な気泡から構成
され、上記目的が達成し得ることを知見した。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却
灰、石炭灰等の各種産業廃棄物及びそれらの混合物を用
いて造粒、焼成された人工軽量骨材であって、気孔径が
１００μｍ以下の微細な気泡から構成されたことを特徴
とする人工軽量骨材である。発泡制御のために加える発
泡調整剤は、リグニンスルホン酸塩が好ましく、リグニ
ンスルホン酸マグネシウム、リグニンスルホン酸カルシ
ウム等の塩を用いることができ、その添加量は固形分で
０．１ｗｔ％から２ｗｔ％が望ましく、特にコストの面
からは１重量％以下が望ましい。添加量が０．１ｗｔ％
以下では発泡の効果がなく、また２ｗｔ％以上では発泡
の制御が難しい。
て説明する。本発明は、膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却
灰、石炭灰等の各種産業廃棄物及びそれらの混合物を用
いて造粒、焼成された人工軽量骨材であって、気孔径が
１００μｍ以下の微細な気泡から構成されたことを特徴
とする人工軽量骨材である。発泡制御のために加える発
泡調整剤は、リグニンスルホン酸塩が好ましく、リグニ
ンスルホン酸マグネシウム、リグニンスルホン酸カルシ
ウム等の塩を用いることができ、その添加量は固形分で
０．１ｗｔ％から２ｗｔ％が望ましく、特にコストの面
からは１重量％以下が望ましい。添加量が０．１ｗｔ％
以下では発泡の効果がなく、また２ｗｔ％以上では発泡
の制御が難しい。
【０００７】リグニンスルホン酸塩としては安価なパル
プ廃液等を用いることができる。リグニンスルホン酸塩
はロータリーキルンで焼成中に６００〜１０００℃で分
解し、ＣＯ、ＣＯ２ガスとして発泡を制御すると考えら
れる。このように均一に分散して添加されたリグニンス
ルホン酸塩により発泡が制御され、微細で均一な独立気
泡が形成される。通常の発泡による気泡では気孔径は数
１００μｍの大きなものが含まれ、このような巨大な気
泡が存在すると圧壊強度が著しく低下する場合がある。
プ廃液等を用いることができる。リグニンスルホン酸塩
はロータリーキルンで焼成中に６００〜１０００℃で分
解し、ＣＯ、ＣＯ２ガスとして発泡を制御すると考えら
れる。このように均一に分散して添加されたリグニンス
ルホン酸塩により発泡が制御され、微細で均一な独立気
泡が形成される。通常の発泡による気泡では気孔径は数
１００μｍの大きなものが含まれ、このような巨大な気
泡が存在すると圧壊強度が著しく低下する場合がある。
【０００８】またリグニンスルホン酸塩を加えることに
より発泡を制御した場合、通常形成される軽量骨材粒子
の外周部の表面層が極めて薄くなるか、又はほとんど存
在しなくなり、圧壊強度の向上に寄与する。通常頁岩の
発泡を生ずる主要因の１つとして、Ｆｅ２Ｏ３の還元反
応があるが、この表面層はＦｅ２Ｏ３の存在により通常
褐色を呈し、また内部はＦｅ２Ｏ３の還元によりＦｅＯ
の黒色を呈する。このような表面褐色層／内部黒色層の
界面には大きな気泡が残留し、これが圧壊強度低下の原
因と成る場合がある。本発明の人工軽量骨材ではこのよ
うな欠陥の存在が抑制され、微細で均一な気泡が形成さ
れ、その結果、高い圧壊強度が得られると考えられる。
より発泡を制御した場合、通常形成される軽量骨材粒子
の外周部の表面層が極めて薄くなるか、又はほとんど存
在しなくなり、圧壊強度の向上に寄与する。通常頁岩の
発泡を生ずる主要因の１つとして、Ｆｅ２Ｏ３の還元反
応があるが、この表面層はＦｅ２Ｏ３の存在により通常
褐色を呈し、また内部はＦｅ２Ｏ３の還元によりＦｅＯ
の黒色を呈する。このような表面褐色層／内部黒色層の
界面には大きな気泡が残留し、これが圧壊強度低下の原
因と成る場合がある。本発明の人工軽量骨材ではこのよ
うな欠陥の存在が抑制され、微細で均一な気泡が形成さ
れ、その結果、高い圧壊強度が得られると考えられる。
【０００９】以下、実施例１〜５、及び比較例１〜３に
基づき本発明を具体的に説明する。
基づき本発明を具体的に説明する。
【００１０】〔実験例１〜５、比較例１〜３〕 実施例１ 膨張性頁岩に、所定のリグニンスルホン酸マグネシウム
を主成分とするパルプ廃液（添加量はリグニンスルホン
酸マグネシウムの固形分）を加え、水を添加し、混練機
で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて造粒
し、ロータリーキルンによって焼成した。焼成温度は１
１３０℃であった。焼成された人工軽量骨材の絶乾比
重、圧壊強度を測定した。また断面の気泡を顕微鏡によ
り観察した。これらの結果を表１に示す。また断面観察
写真（実施例１）の例を図１に示す。
を主成分とするパルプ廃液（添加量はリグニンスルホン
酸マグネシウムの固形分）を加え、水を添加し、混練機
で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて造粒
し、ロータリーキルンによって焼成した。焼成温度は１
１３０℃であった。焼成された人工軽量骨材の絶乾比
重、圧壊強度を測定した。また断面の気泡を顕微鏡によ
り観察した。これらの結果を表１に示す。また断面観察
写真（実施例１）の例を図１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】実施例２ 膨張性頁岩９７重量％に下水道汚泥焼却灰を３重量％加
えた原料に、実施例１と同様に、混練機で混練した。こ
の混合物を押し出し成形機を用いて造粒し、ロータリー
キルンによって実施例１と同様に焼成した。ここで下水
道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重量％、Ａｌ２Ｏ３：
１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量％、強熱減量１ｗｔ％
であった。焼成された人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強
度を測定した。これらの結果を表１に示す。
えた原料に、実施例１と同様に、混練機で混練した。こ
の混合物を押し出し成形機を用いて造粒し、ロータリー
キルンによって実施例１と同様に焼成した。ここで下水
道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重量％、Ａｌ２Ｏ３：
１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量％、強熱減量１ｗｔ％
であった。焼成された人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強
度を測定した。これらの結果を表１に示す。
【００１３】実施例３ 膨張性頁岩９５重量％に下水道汚泥焼却灰３重量％及び
石炭灰２重量％を加えた原料に、実施例１と同様に、混
練機で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて
造粒し、ロータリーキルンによって実施例１と同様に焼
成した。ここで下水道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重
量％、Ａｌ２Ｏ３：１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量
％、強熱減量１ｗｔ％であった。また石炭灰はＳｉＯ
２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
石炭灰２重量％を加えた原料に、実施例１と同様に、混
練機で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて
造粒し、ロータリーキルンによって実施例１と同様に焼
成した。ここで下水道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重
量％、Ａｌ２Ｏ３：１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量
％、強熱減量１ｗｔ％であった。また石炭灰はＳｉＯ
２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
【００１４】実施例４ 膨張性頁岩９７重量％に石炭灰２重量％を加えた原料
に、実施例１と同様に、混練機で混練した。この混合物
を押し出し成形機を用いて造粒し、ロータリーキルンに
よって実施例１と同様に焼成した。ここで石炭灰はＳｉ
Ｏ２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
に、実施例１と同様に、混練機で混練した。この混合物
を押し出し成形機を用いて造粒し、ロータリーキルンに
よって実施例１と同様に焼成した。ここで石炭灰はＳｉ
Ｏ２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
【００１５】実施例５ 膨張性頁岩９０重量％に下水道汚泥焼却灰７重量％及び
石炭灰３重量％を加えた原料に、実施例１と同様に、混
練機で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて
造粒し、ロータリーキルンによって実施例１と同様に焼
成した。ここで下水道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重
量％、Ａｌ２Ｏ３：１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量
％、強熱減量１ｗｔ％であった。また石炭灰はＳｉＯ
２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
石炭灰３重量％を加えた原料に、実施例１と同様に、混
練機で混練した。この混合物を押し出し成形機を用いて
造粒し、ロータリーキルンによって実施例１と同様に焼
成した。ここで下水道汚泥焼却灰は、ＳｉＯ２：３５重
量％、Ａｌ２Ｏ３：１８重量％、Ｆｅ２Ｏ３：４重量
％、強熱減量１ｗｔ％であった。また石炭灰はＳｉＯ
２：５４ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：２９ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ
３：３ｗｔ％、強熱減量６ｗｔ％であった。焼成された
人工軽量骨材の絶乾比重、圧壊強度を測定した。これら
の結果を表１に示す。
【００１６】比較例１〜３ 実施例と同様に、膨張性頁岩に下水道汚泥焼却灰及び石
炭灰を加えた原料を用いて、パルプ廃液を使用せず、人
工軽量骨材を作製した。これらの結果を表１、及び断面
観察写真を図２に示す。
炭灰を加えた原料を用いて、パルプ廃液を使用せず、人
工軽量骨材を作製した。これらの結果を表１、及び断面
観察写真を図２に示す。
【００１７】図１からわかるように、発泡調整剤として
パルプ廃液を添加したものは気孔径が１００μｍ以下で
あり、気泡は微細かつ均一に分布しているのがわかる。
一方、図２からわかるように、パルプ廃液を添加しない
ものは、数１００μｍの気泡を持ち、また気泡の分布も
一様ではない。また図２では表面褐色層が厚く、図１で
は表面褐色層が薄いことが分かる。表１に示したよう
に、実施例の圧壊強度は比較例に比べて、約３０％高く
なった。
パルプ廃液を添加したものは気孔径が１００μｍ以下で
あり、気泡は微細かつ均一に分布しているのがわかる。
一方、図２からわかるように、パルプ廃液を添加しない
ものは、数１００μｍの気泡を持ち、また気泡の分布も
一様ではない。また図２では表面褐色層が厚く、図１で
は表面褐色層が薄いことが分かる。表１に示したよう
に、実施例の圧壊強度は比較例に比べて、約３０％高く
なった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の人工軽量
骨材は、含まれる気泡が微細、かつ均一であり、圧壊強
度が高い。
骨材は、含まれる気泡が微細、かつ均一であり、圧壊強
度が高い。
【図１】本発明に関する人工軽量骨材の断面観察写真。
【図２】従来技術による人工軽量骨材の断面観察写真。
Claims (3)
- 【請求項１】 膨張性頁岩又は下水道汚泥焼却灰、石炭
灰等の各種産業廃棄物及びそれらの混合物に発泡調整剤
を添加して造粒、焼成された人工軽量骨材であって、気
孔径が１００μｍ以下の微細な気泡から構成されたこと
を特徴とする人工軽量骨材。 - 【請求項２】発泡調整剤として、リグニンスルホン酸塩
を用いることを特徴とする請求項１記載の人工軽量骨
材。 - 【請求項３】 人工軽量骨材の絶乾比重が１．０から
１．７であることを特徴とする請求項１記載の人工軽量
骨材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001118878A JP2002274902A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 人工軽量骨材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001118878A JP2002274902A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 人工軽量骨材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002274902A true JP2002274902A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18969187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001118878A Pending JP2002274902A (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 人工軽量骨材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002274902A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004262728A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-09-24 | Ube Ind Ltd | 石炭灰と下水汚泥焼却灰とを原料とした軽量骨材の製造方法 |
| US7655088B2 (en) | 2005-01-14 | 2010-02-02 | Alkemy, Ltd. | Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates |
| US7780781B2 (en) | 2005-01-14 | 2010-08-24 | Alkemy, Ltd. | Pyroprocessed aggregates comprising IBA and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates |
| JP2017178730A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント混練物、セメント混練物の形成方法 |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001118878A patent/JP2002274902A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004262728A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-09-24 | Ube Ind Ltd | 石炭灰と下水汚泥焼却灰とを原料とした軽量骨材の製造方法 |
| US7655088B2 (en) | 2005-01-14 | 2010-02-02 | Alkemy, Ltd. | Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates |
| US7780781B2 (en) | 2005-01-14 | 2010-08-24 | Alkemy, Ltd. | Pyroprocessed aggregates comprising IBA and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates |
| US8206504B2 (en) | 2005-01-14 | 2012-06-26 | Alkemy, Ltd. | Synthetic aggregates comprising sewage sludge and other waste materials and methods for producing such aggregates |
| US8349070B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-01-08 | Alkemy, Ltd. | Pyroprocessed aggregates comprising IBA and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates |
| JP2017178730A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント混練物、セメント混練物の形成方法 |
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