JPH0480863B2

JPH0480863B2 -

Info

Publication number: JPH0480863B2
Application number: JP59206131A
Authority: JP
Inventors: Jon Kutsuku Debitsudo; Uungu Rimu Namu
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1983-09-30
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1992-12-21
Also published as: GB2147286B; JPS60145947A; IN161080B; GB2147286A; US4680059A; GB8424393D0

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、すぐれた建材に関し、さらに詳しく
は、れんがおよび同様の建築要素の形成に使用で
きる建材に関する。本発明は、すべて組成物の全重量当たり、鉄塩
の水溶液と反応された反応性無定形ケイ酸塩材料
10重量％から80重量％、反応性多価陽イオンを含
有する充てん剤20重量％から60重量％、石灰10重
量％から50重量％および補強充てん剤０重量％か
ら10重量％を含む建材にある。反応性無定形ケイ酸塩は、もみ殻を燃焼するこ
とによつて好ましく得られるが、しかしながら他
のケイ酸質材料の熱処理によつて、本発明におい
て有用な反応性を無定形ケイ酸塩が得られる。こ
の熱処理は、もみ殻を完全に灰化するに十分な時
間、約５分ないし30分、好ましくは温度400℃ま
たはそれ以上、より好ましくは600℃において行
われる。もみ殻は燃焼される前に、鉄塩の水溶液に浸せ
きされるのが好ましい。鉄塩の存在下におけるも
み殻の熱処理によつて、多価陽イオンと非常に反
応性のフエロケイ酸塩種を生じることが分かつ
た。もみ殻は、鉄塩0.5重量％ないし15重量％を含
有する溶液に浸せきされるのが好ましい。この塩
は、塩化第二鉄が最も好ましいが、しかしながら
炭酸鉄または正リン酸鉄のような、塩に可溶性の
他の任意のものも使用できるであろう。もみ殻
は、飽和するまで溶液に浸せきされ、次いで燃焼
される前に温度約75°ないし150℃において乾燥さ
れるのが好ましい。充てん剤は、反応性多価陽イオンを含有する任
意の適当な土壌または廃棄物であつてもよい。廃
棄物に存在する陽イオンはもみ殻のフエロケイ酸
塩イオンまたは他のケイ酸質材料と反応して、本
発明による建材の成分を結合する不溶性結晶質を
形成すると考えられる。充てん剤は、反応性アル
ミニウムまたはカリシウム陽イオンを含有するの
が好ましいが、マグネシウム、バリウムなどの他
の陽イオンもまた単独で、あるいは他の陽イオン
種と組み合せても存在し得る。充てん剤材料は、温度400℃より高温、好まし
くは約550℃ないし約700℃に加熱することによつ
て反応性になり得る。この加熱工程は、例えば、
土壌の場合のように慎重に行われて充てん剤を反
応性にすることができるか、またはスラグまたは
フライアツシユの場合のように充てん剤として使
用される廃棄物を形成させるプロセスの一部であ
つてもよい。充てん剤材料は、土壌、ポーキサイトの処理か
ら誘導される赤泥、カオリン、廃オイルシエー
ル、フライアツシユおよび高炉スラグまたはこれ
らの組み合せを含む群から選ばれる。反応性多価
陽イオンを含有する他の同様のケイ酸質材料も充
てん剤材料として使用できる。反応性無定形ケイ酸塩材料および充てん剤は石
灰（水酸化カルシウム）と反応されなければなら
ない。これらの３種の材料が一緒に反応した場
合、得られた建材はケイ酸質材料を鉄塩と処理す
ることなしに形成される同様の材料にも存在する
ケイ酸カルシウム水和物、カルシウムアルミナ水
和物およびケイ酸アルミナカルシウムの結晶を含
有することが分かつた。本発明による建材は、こ
のような未処理材料において見られないアルミノ
亜鉄酸六カルシウム、アルミン酸四カルシウム水
分物およびフエロケイ酸アルミナカルシウムの結
晶を含有することがさらに分かつた。これらの他
の結晶種の存在は、本発明による建材に見られる
すぐれた圧縮強さを構成すると考えられる。本発明による建材は、さらに繊維状補強剤を含
有してもよい。鋼繊維およびガラス繊維は好まし
い補強剤であるが、しかしながらセルロース、ミ
ネラルウール、セラミツクウールまたはガラスウ
ールのような他の材料の繊維またはこれらの組み
合せも使用できる。最も好ましい補強繊維は、フ
イラメント直径10ミクロンないし12ミクロンの耐
アルカリ性ガラスロービングおよび長さ1/4″ない
し1/2″に細断された粗グレードの鋼繊維である。前記の成分は、ボールミルまたは同様のミキサ
ーにおけるように均質に混合されるのが好まし
く、かつ水を加える。得られた混合物は、次いで
好ましくは圧縮されて養生される。水は、ケイ酸
塩材料、充てん剤および石灰の10重量％ないし60
重量％、好ましくは35重量％ないし40重量％の量
で加えられる。補強繊維を加える場合は、これは
他成分を水と混合した後に加えるのが好ましい。建材中の成分は、下記の重量割合反応性無定形ケイ酸塩材料10％ないし80％充てん剤20％ないし60％石灰10％ないし50％補強繊維０％ないし10％で存在する。反応性無定形ケイ酸塩は、好ましくは、15％な
いし40％、最も好ましくは、20％ないし30％の量
で存在する。充てん剤の割合は広範囲にわたつて
変わり得るが、充てん剤の最も好ましい量は使用
する充てん剤によつて決まる。しかしながら、概
括的に、充てん剤30％ないし55％の量が好ましい
ということができる。特に、カオリンおよび赤泥
のような材料は、一層少量、約30％で使用でき、
好ましく用いられる土壌およびスラグおよびフラ
イアツシユのような廃棄物は55％までの量で使用
できることが分かつた。石灰は、20％ないし30％の量で使用されるのが
好ましい。繊維は、好ましくは建材の乾燥物含
量、すなわち水の添加前の成分の0.5％ないし３
％、最も好ましく乾燥物含量の1.5％なしい２％
の量で存在する。建材の成分は、金型または押打しダイにおいて
圧縮されるのが好ましい。これら成分は、圧縮
力、好ましくは40kNないし80kN、最も好ましく
は55kNないし65kNにさらされる。本発明を具体的に説明する好ましい実施態様
を、例として以下に示す。例１材料を、重量基準（存在する場合は、補強繊維
以外の乾燥成分の35重量％ないし45重量％）で混
合した。混合後、材料をボールミル中で４時間粉
砕した。混合物に水を加えた。次いで湿混合物を
圧縮した。圧縮のために、小型の円筒金型を用いた。この
金型は、高さ50mmで、直径25mmを有した。湿混合
物は、８mm鉄棒の数回の打撃によつて４層に圧縮
された。圧縮後、各試験片を圧力60kNまでプレ
スし、次いで試験片を金型から取り出した。試験
片は、プラスチツク袋内に保たれ、次いでオーブ
ン乾燥器中で温度35℃において７日間養生され、
次に圧縮強さを求めた。使用したもみ殻は、適当な容器中で塩化第二鉄
（FeCl₃）溶液（濃度2.5％）に一夜浸せきし、次
いで105℃において乾燥された。次いで、処理さ
れたもみ殻は、電気マツフル炉中で600℃におい
て約10分燃焼された。この例において、塩化第二鉄をもつて処理され
たもみ殻と、燃焼されたが塩化第二鉄処理のない
もみ殻の比較を行つた。使用した配合は、下記もみ殻灰（RHA） 30重量％熱処理国内標準（Home Rule）カリオン（HT−HR） 30重量％石灰 40重量％の通りであつた。得られた結果は、下記 (a) 重量による灰の化学分析

【表】 (b) 物理的および鉱物学的性質

【表】

【表】のようであつた。この比較から、塩化第二鉄処理もみ殻灰を使用
することによつて、強さが著しく向上したことが
分かる。この比較から、鉄イオンの存在によつて
塩化第二鉄処理生成物の圧縮強さの著しい増大に
寄与したと考えられる、アルミノ亜鉄酸六カルシ
ウム（Ca₆Al₂Fe）およびアルミン酸四カルシウ
ム水和物（Ca₄AlH₁₃）の結晶化が生じたことが
分かる。例２下記の配合物および結果をもつて、例１の操作
を繰り返した。

【表】この例において、石灰含量20％ないし30％の範
囲外において圧縮強さは減少したことが分かる。例３下記の配合物および結果をもつて、例１の操作
を繰り返した。

【表】この例から、最高圧縮強さは、ガラス繊維含量
1.5％ないし2.0％で得られたことが分かる。例４代わりの充てん剤材料の代表的試料を含む下記
の配合物を用いて、例１の操作を繰り返した。使用した土壌は、 (a) 国内標準カオリン（HR）この土壌は、カ
オリン約95％ (b) 赤色土壌（RE）この土壌は、主にイライ
ト粘土鉱物および微細砂の著しい量を含有する
カオリナイト鉱物である。 (c) コンドボリン土（CS）この土壌は、クレ
ー含量20％ないし50％と高割合のイライト粘土
鉱物を有する。また、の土壌は微細砂の多量を
含有する。 (d) 赤泥（RM）これは、ボーキサイト精製の
廃棄生成物である。その鉱物学的成分は、未知
であるが、この赤泥はFe₂O₃（35％ないし40
％）、Al₂O₃（20％ないし25％）およびSiO₂（15
％ないし20％）の著しい含量を有する。結果は下記のようであつた。

【表】異なつた充てん剤材料によつて発現した圧縮強
さに差があることが分かる。カオリナイト材料の
代わりに砂土を用いることによつて圧縮強さが向
上したが、赤泥よりもわずかであつたことが分か
る。例５下記の配合および結果をもつて、例１の操作を
繰り返した。

【表】

【表】前記の圧縮強さは、７日において示され、前記
の各例４(a)、(b)および(c)の試料１および試料４の
塩化第二鉄で処理された配合物の圧縮強さの経時
変化を示している。例６下記の配合物をもつて、例１の操作を繰り返し
て混合物を水分を変え、かつ成形圧力を変える影
響を調べた。使用した配合物および得られた結果は下記のよ
うであつた。

【表】

【表】成形圧力の増加と共に、低水分においてのみ強
さおよび密度が漸増することが分かる。しかしな
がら、低水分の塊は高い成形圧力の下で密に賦形
できるが、成形体が内部積層を生じるかまたは押
し出した場合にねじれ形状を生じる傾向があるこ
とが分かつた。一般に、高い水分によつて、一層低い強さを生
じる。水の大量を加えることによつて、空げき空
間または気孔率が増加し、この増加によつて得ら
れる強さが低下することがありうると考えられ
る。また、カオリナイト粘土鉱物５％を含有するこ
とによつて、強さの経時増加率が増大したことも
分かつた。圧縮の間の試料の加工性もまた向上し
た。例７種々の廃棄物を充てん剤として用いて、例５の
操作を繰り返した。これらの充てん剤は下記のよ
うであつた。 (a) 赤泥（RM）−前記の通り。 (b) 廃エール（SS）−レトルト後の精油所シエー
ル (c) フライアツシユ（FA）−石英だき発電ボイラ
から入手 (d) 高炉スラグ（BFS）−BHPステイール・ワー
クスから入手 (e) 土壌（OS）−ユニーサウスウエールズのコン
ドボリン地域から。得られた結果は、下記の通りであつた。

【表】例８下記の配合物および結果をもつて、例１の操作
を繰り返した。

【表】

【表】例９下記の配合物、種々の化学添加剤および粉砕時
間をもつて、例１の操作を繰り返した。結果を下記に示す。

【表】

【表】トリ−
Mg_２O_８Si_３〓2H_２O
2.5％ (重量) 2.07 2.01 39.0 43.0 15

【表】

【表】％＋トリ−
Mg_２O_８Si_３〓2H_２O
1.5％ 2.06 2.01 36.0 38.0 15

【表】

【表】例 10 60kNプレスにおいて、ハーバード・ミニアチ
ユア・コンパクシヨン・モールド（Harvard
Miniature Compaction Mould）を用いて、例
８の操作を繰り返した。成形された標準円筒形試
験片の寸法は、高さ＝79.0mmおよび直径＝38.5mm
である。成形された試験片は、プラスチツク袋に保持さ
れ、次いで温度35℃において28日間オーブン乾燥
器中で養生された。ASTMC39（乾燥および湿潤）
に基づいて圧縮強さを求め、またASTMC496（乾
燥および湿潤に基づいて引張強さをも求めた。試験１：オートクレーブ各試験円筒をオートクレーブ中で水蒸気飽和さ
せた。飽和水蒸気の圧力は、温度120℃に相当す
るゲージ18kPaに上昇された。これらの試験片
18kPaにおいて２時間保つた。次いで圧縮および
割裂引張強さを求めた。試験２：吸水量吸水量の測定は、下記の操作に基いて行われ
た。試験片は、 () 養生したまま、 () 105℃において乾燥、 () 水に24時間浸せき、 () 水中で２時間沸騰、 () 105℃において乾燥、 () 環境温度において乾燥して秤量した。試験３：耐久性 W.H.Taylorによる「コンクリート・テクノロ
ジー・アンド・プラクテイス（Concrete
Technology and Practice）」（第３版、Angusお
よびRobertson発行、1969）に提案された「耐候
性」操作を用いて、耐久性評価を行つた。各試験円筒は、（） 60℃の実験室乾燥オーブン中で８時間、（） 20℃の水中（浸せき水を再使用）で16時
間の20サイクルに供した。 20サイクル後、円筒の圧縮強さ（72時間浸せき
後）を求めた。得られた物性を第１表に示す。

【表】広く記載された本発明の精神または範囲から逸
脱することなく、前記の発明に対して、多くの変
形および修正をなし得ることは、当業者によつて
認められる。

Claims

【特許請求の範囲】１鉄塩の水溶液と反応させた反応性無定形ケイ
酸塩10重量％から80重量％、反応性多価陽イオン
を含有する充てん剤20重量％から60重量％、石灰
10重量％から50重量％および補強充てん剤０重量
％から10重量％を含むことを特徴とする建材。２反応性無定形ケイ酸塩が20％から30％の量で
存在する、特許請求の範囲第１項に従う建材。３反応性無定形ケイ酸塩がもみ殻を燃焼するこ
とによつて得られる、特許請求の範囲第１項また
は第２項に従う建材。４多価陽イオンを含有する充てん剤が30％から
55％で存在する、特許請求の範囲第１項から第３
項の何れか１項に従う建材。５充てん剤が、土壌、ボーキサイトの処理から
誘導された赤泥、カオリン、廃オイルシエール、
フライアツシユ、高炉スラグまたはこれらの組み
合せから選ばれる、特許請求の範囲第４項に従う
建材。６石灰が20％から30％で存在する、特許請求の
範囲第１項から第５項の何れか１項に従う建材。７補強充てん剤が、乾燥物含量当たり、1.5％
から２％で存在する、特許請求の範囲第１項から
第６項の何れか１項に従う建材。８補強充てん剤が、鋼繊維、ガラス繊維、セル
ロース、ミネラルウール、セラミツクウール、ガ
ラスウールまたはこれらの組み合せの何れか１種
から選ばれる、特許請求の範囲第７項に従う建
材。９繊維が、フイラメント直径10ミクロンから12
ミクロンの耐アルカリ性ガラスロービングおよび
長さ1/4″から1/2″に細断された粗グレードの鋼繊
維である、特許請求の範囲第８項に従う建材。１０ (a) 鉄塩の水溶液と反応された反応性無定
形ケイ酸塩20重量％から80重量％を、反応性多
価陽イオンを含有する充てん剤20重量％から60
重量％、石灰10重量％から50重量％および補強
充てん剤０重量％から10重量％と一緒に混合
し、 (b) 混合物を湿めらすに十分な水を加え、次いで (c) 混合物を圧縮し、硬化させることを特徴とする、建材の製造方法。１１混合前に、もし殻を温度400℃より高温に
おいて燃焼する、特許請求の範囲第１０項に従う
方法。１２加熱する前に、もみ殻をFeCl₃0.5重量％か
ら15重量％を含有するFeCl₃溶液に浸せきする、
特許請求の範囲第１０項または第１１項に従う方
法。１３混合前に、充てん剤を、温度400℃より高
温において反応性にする、特許請求の範囲第１０
項から第１２項の何れか１項に従う方法。１４他成分を水と混合した後、補強充てん剤を
加える、特許請求の範囲第１１項から第１３項の
何れか１項に従う方法。１５水を、ケイ酸塩材料の重量当たり、35％か
ら40％の量で加える、特許請求の範囲第１１項か
ら第１４項の何れか１項に従う方法。