JPH09255384A

JPH09255384A - 超軽量骨材の製造方法

Info

Publication number: JPH09255384A
Application number: JP8707496A
Authority: JP
Inventors: Junichi Terasaki; 淳一寺崎; Kozo Mukai; 浩三向井; Masami Shirato; 正美白戸
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】絶乾比重が０．８以下、かつ、圧壊強度が８
０ｋｇｆ以上の超軽量骨材を安定して製造できる超軽量
骨材の製造方法の提供。【解決手段】流紋岩系ガラス質鉱物、発泡剤および粘
着材を混合、造粒して得られるペレットを乾燥し、粒度
調整後、焼成する超軽量骨材の製造方法において、
（１）ペレットが、平均粒径１０〜４０μｍの流紋岩系
ガラス質鉱物１００重量部、発泡剤０．５〜２．０重量
部および粘着材１５〜３０重量部からなり、（２）該ペ
レットの乾燥は平衡乾燥状態となるまで行い、（３）該
ペレットの粒度調整後の粒径が５〜１５ｍｍで、かつ、
嵩比重が１．５〜２．３であり、（４）焼成温度が９０
０〜１３００℃である、ことを特徴とする超軽量骨材の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カーテンウォール
等のコンクリート構造物に用いられる軽量コンクリート
用の骨材として適用可能な超軽量骨材の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の構造物の超高層化、および量産住
宅用のカーテンウォール板の大型化に伴い、気乾比重が
１．０〜１．４、圧縮強度が３００ｋｇｆ／ｃｍ²以上
の軽量コンクリートが望まれている。このような軽量コ
ンクリートを実現するには、絶乾比重が０．８以下、圧
壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材が必要となる。

【０００３】従来、超軽量骨材の製造方法として、特公
昭６３−１２１８６号公報には、抗火石、流紋岩の如き
火山ガラス質鉱物を、２０μｍ以下の粒子が７０％以上
の微粉末となし、これに発泡材および粘着材を加えて造
粒し、１０００〜１３００℃にて焼成発泡させることを
特徴とする超軽量骨材の製造法が開示されている。ま
た、特開平６−５６４８９号公報には、抗火石、シラ
ス、流紋岩の如き火山ガラス鉱物を微粉砕（１０μｍ以
下）し、これに発泡剤を加えて緻密組織に造粒し焼成す
る方法、微粉砕を湿式で行い水分を１８〜２５重量％、
特に好ましくは２０〜２２重量％に調節して造粒機を用
いてチクソトロピー現象を起こさせながら緻密な組織に
造粒して焼成する方法、並びに湿式微粉砕物をフィルタ
ープレスで脱水して、乾燥、粉砕、造粒し、焼成する高
強度コンクリート用軽量骨材の製造方法が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭６３−１２
１８６号公報に記載された製造法で製造された超軽量骨
材は、比重が０．４〜０．８５であり、これを用いるこ
とによりコンクリートの軽量化は可能である。しかしな
がら、軽量コンクリートに適用可能な圧壊強度が８０ｋ
ｇｆ以上のものは得られがたく、また、得られたとして
も焼成温度を厳密にコントロールする必要があり、実用
的でない。また、上記特開平６−５６４８９号公報に記
載された製造方法で製造された高強度コンクリート用軽
量骨材は、パン型回転造粒機とドラム型造粒機の併用が
必要であったり、チクソトロピー現象が起こるまで滞留
させる必要があるなど製造に手間がかかる。また、得ら
れる骨材は、強度は十分高いが、絶乾比重が１．０前後
であり軽量化の効果が小さい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
絶乾比重が０．８以下で、かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ
以上の超軽量骨材が安定して得られる簡便な製造方法に
ついて鋭意研究した結果、造粒して得られるペレットの
配合およびペレットの平衡乾燥状態での嵩比重を管理す
ればよいとの知見を得、本発明を完成した。

【０００６】即ち本発明は、流紋岩系ガラス質鉱物、発
泡剤および粘着材を混合、造粒して得られるペレットを
乾燥し、粒度調整後、焼成する超軽量骨材の製造方法に
おいて、（１）ペレットが、平均粒径１０〜４０μｍの
流紋岩系ガラス質鉱物１００重量部、発泡剤０．５〜
２．０重量部および粘着材１５〜３０重量部からなり、
（２）該ペレットの乾燥は平衡乾燥状態となるまで行
い、（３）該ペレットの粒度調整後の粒径が５〜１５ｍ
ｍで、かつ、嵩比重が１．５〜２．３であり、（４）焼
成温度が９００〜１３００℃である、ことを特徴とする
超軽量骨材の製造方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の超軽量骨材の製造過程の概略は、図１のフロー
チャートに示すように、乾燥後平均粒径が１０〜４０μ
ｍとなるように粉砕又は粉砕後粒度調整した流紋岩系ガ
ラス質鉱物、発泡剤および粘着材を混合し、得られた混
合物を造粒し、得られたペレットを平衡乾燥状態になる
まで乾燥後、粒径が５〜１５ｍｍの範囲になるように粒
度調整し、粒度調整されたペレットにつき嵩比重測定を
行なうことにより、嵩比重が１．５〜２．３のペレット
を得、それを９００〜１３００℃で焼成するものであ
る。ここで、平衡乾燥状態のペレットとは、含水状態の
ペレットを１００〜２００℃で恒量になるまで乾燥し、
室温まで冷却した状態のペレットのことをいう。

【０００８】本発明でいう流紋岩系ガラス質鉱物とし
て、例えば、真珠岩や黒曜石を含むマレカナイト、抗火
石等が挙げられる。ペレット原料としての流紋岩系ガラ
ス質鉱物は、流紋岩系ガラス質鉱物塊を乾燥後、平均粒
径が１０〜４０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍになる
ように粉砕した粉末又は粉砕後粒度調整した粉末であ
る。流紋岩系ガラス質鉱物の平均粒径が１０μｍ未満で
は、ペレットの平衡乾燥状態での嵩比重が２．３を越
え、緻密性が高いため、焼成時の発泡の際、内部クラッ
クが生じやすくなり、超軽量骨材の圧壊強度が８０ｋｇ
ｆ未満になる。また、流紋岩系ガラス質鉱物の平均粒径
が４０μｍを越えると、ペレットの平衡乾燥状態での嵩
比重が１．５未満となり、緻密性が低いため、焼成時の
発泡の際、内部の気泡が拡大し内部欠陥としての空隙と
なり、超軽量骨材の圧壊強度が８０ｋｇｆ未満になる。
なお、流紋岩系ガラス質鉱物の粉砕は、例えば、ロール
ミル、ボールミル等の粉砕機を用いて行えばよい。ま
た、粒度調整を行う場合は、例えば、ターボクラスファ
ィヤー等の分級機を用いて行えばよい。さらに、流紋岩
系ガラス質鉱物の平均粒径の測定は、例えば、マイクロ
ンサイザー等の粒度分布測定装置を用いて行えばよい。

【０００９】上記流紋岩系ガラス質鉱物に、発泡剤およ
び粘着材を添加して混合する。発泡剤としては、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ₃Ｎ₄等が挙げられるが、ＳｉＣが特に好まし
い。粘着材としては、ケイ酸ナトリウム、ベントナイト
等が挙げられるが、ケイ酸ナトリウムが特に好ましい。

【００１０】発泡剤は、流紋岩系ガラス質鉱物１００重
量部に対して、０．５〜２．０重量部添加する。発泡剤
の添加量が流紋岩系ガラス質鉱物１００重量部に対して
０．５重量部未満では、超軽量骨材の絶乾比重が０．８
を越える。また、発泡剤の添加量が流紋岩系ガラス質鉱
物１００重量部に対して２．０重量部を越えると、超軽
量骨材の圧壊強度が８０ｋｇｆ未満になる。

【００１１】粘着材は、流紋岩系ガラス質鉱物１００重
量部に対して、１５〜３０重量部添加する。粘着材の添
加量が流紋岩系ガラス質鉱物１００重量部に対して１５
重量部未満では、ペレットの造粒が困難となるうえ、ペ
レットの平衡乾燥状態での嵩比重が１．５未満となり、
緻密性が低いため、焼成時の発泡の際、内部の気泡が拡
大し内部欠陥としての空隙となり、超軽量骨材の圧壊強
度が８０ｋｇｆ未満になる。また、粘着材の添加量が流
紋岩系ガラス質鉱物１００重量部に対して３０重量部を
越えると、ペレットの平衡乾燥状態での嵩比重が２．３
を越え、緻密性が高いため、焼成時の発泡の際、内部ク
ラックが生じやすくなり、超軽量骨材の圧壊強度が８０
ｋｇｆ未満になる。

【００１２】流紋岩系ガラス質鉱物、発泡剤および粘着
材の混合は、例えば、スパルタンリューザー、パン型ミ
キサ等を用いて行えばよい。

【００１３】次に、流紋岩系ガラス質鉱物、発泡剤およ
び粘着材の混合物にペレットの含水率が、好ましくは、
１５〜２５重量％となるように水を添加しながら、例え
ば、パン型ペレタイザー等の造粒機や、ディスクペレッ
ター等の押し出し造粒機を用いて造粒する。ここで、パ
ン型ペレタイザー等の造粒機を用いる場合は、回転数を
制御することでペレットの平衡乾燥状態の嵩比重が１．
５〜２．３になるように調整することができる。また、
ディスクペレッター等の押し出し造粒機を用いる場合
は、押し出し速度と押し出し圧力を制御することでペレ
ットの平衡乾燥状態の嵩比重が１．５〜２．３になるよ
うに調整することができる。

【００１４】次に平衡乾燥状態のペレットを、ＪＩＳ規
格に適合する５ｍｍおよび１５ｍｍの篩を用いて、粒径
が５〜１５ｍｍとなるように篩い分けする。ここで５〜
１５ｍｍ以外の粒径のペレットは、平均粒径が１０〜４
０μｍになるように粉砕して混合工程に戻し原料の一部
として使用しても良い。

【００１５】平衡乾燥状態のペレットは、嵩比重が１．
５〜２．３でなければならない。嵩比重が１．５未満で
は、ペレットの緻密性が低いため、焼成時の発泡の際、
内部の気泡が拡大し内部欠陥としての空隙となり、超軽
量骨材の圧壊強度が８０ｋｇｆ未満になる。また、平衡
乾燥状態のペレットの嵩比重が２．３を越えると、ペレ
ットの緻密性が高いため、焼成時の発泡の際、内部クラ
ックが生じやすくなり、超軽量骨材の圧壊強度が８０ｋ
ｇｆ未満になる。

【００１６】また、造粒時、ペレットの含水率が１５重
量％未満では、造粒が困難になるうえ、平衡乾燥状態で
の嵩比重が１．５未満となりやすくなるので好ましくな
い。また、ペレットの含水率が２５重量％を越えると、
隣接したペレット同士の団粒が生じて、粒形を保てなく
なるうえ、平衡乾燥状態での嵩比重が２．３を越えやす
くなるので好ましくない。

【００１７】平衡乾燥状態のペレツトの嵩比重の測定
は、「ＪＩＳＡ１１３５（構造用軽量粗骨材の比重
及び吸水率試験方法）」に準じて測定する。なお、平衡
乾燥状態での嵩比重が１．５〜２．３以外のペレット
は、平均粒径が１０〜４０μｍになるように粉砕して混
合工程に戻し原料として使用しても良い。

【００１８】次に、上記平衡乾燥状態の嵩比重が１．５
〜２．３である乾燥ペレットを９００〜１３００℃、好
ましくは、１０００〜１２５０℃で焼成する。焼成温度
が９００℃未満では、十分な発泡が生じず、超軽量骨材
の絶乾比重が０．８を越える。また、焼成温度が１３０
０℃を越えると、超軽量骨材の圧壊強度が８０ｋｇｆ未
満になる。焼成時間は、５〜１５分間が好ましい。

【００１９】なお、必要に応じて、融着防止剤を添加し
て焼成してもよい。融着防止剤としては、水酸化アルミ
ニウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。

【００２０】焼成は、従来からあるロータリーキルン等
の焼成装置を使用して行えばよいが、外熱式キルンで
は、融着防止剤を用いなくても、融着のない良好な超軽
量骨材が得られるので好ましい。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。

【００２２】１．使用材料使用した材料を以下に示す。流紋岩系ガラス質鉱物；奥尻産マレカナイト発泡剤；ＳｉＣ（太平洋ランダム(株)製）粘着材；けい酸ソーダ３号（日本化学工業(株)製）奥尻産マレカナイトは、乾燥後ボールミルを用いて平均
粒径が１０〜４０μｍとなるように粉砕した。表１に、
奥尻産マレカナイトの平均粒径を示す。なお、平均粒径
の測定は、サンシン企業社製のマイクロンサイザーを用
いた。

【００２３】２．配合およびペレットの嵩比重の測定上記使用材料を表１に示す配合割合で、不二パウダル社
製スパルタンリューザーに投入し、５分間混合した。混
合後、不二パウダル社製パン型ペレタイザーを用いてペ
レットの含水率が１５〜２５重量％になるように水を噴
霧しながら、回転数８．５ｒｐｍでペレットを造粒し
た。なお、一部の配合については、不二パウダル社製デ
ィスクペレッター（Ｆ−２０型）を用いて押し出し造粒
を行った。得られたペレットを１５０℃で平衡乾燥状態
になるまで乾燥した後、ＪＩＳ規格に適合する５ｍｍお
よび１５ｍｍの篩を用いて、粒径が５〜１５ｍｍとなる
ように篩い分け、その後、平衡乾燥状態での嵩比重を
「ＪＩＳＡ１１３５（構造用軽量粗骨材の比重及び
吸水率試験方法）」に準じて測定した。各ペレットの嵩
比重を表１に併記した。

【００２４】３．焼成および軽量骨材の性状上記平衡乾燥状態のペレットをロータリーキルンを使用
して、８８０〜１３２０℃で焼成した。得られた軽量骨
材の絶乾比重を「ＪＩＳＡ１１３５（構造用軽量粗
骨材の比重及び吸水率試験方法）」に準じて測定した。
また、オリエンテック社製材料試験機を用いて圧壊強度
を測定した。なお、圧壊強度は粒径が１４ｍｍの骨材５
０個の平均値とした。各軽量骨材の絶乾比重および圧壊
強度を表１に併記した。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例１〜３は、平衡乾燥状態でのペレッ
トの嵩比重を変えて評価を行ったものであるが、平衡乾
燥状態でのペレットの嵩比重が本発明で規定する１．５
〜２．３の範囲では、絶乾比重が０．８以下で、かつ、
圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材が得られた。一
方、比較例１に示すように平衡乾燥状態での嵩比重が大
きい２．３５のものは、圧壊強度が８０ｋｇｆ未満であ
った。また、比較例２に示すように平衡乾燥状態での嵩
密度が小さい１．４３のものは、圧壊強度が８０ｋｇｆ
未満であった。

【００２７】実施例４〜５は、焼成温度を変えて評価を
行ったものであるが、焼成温度が本発明で規定する９０
０〜１３００℃の範囲では、絶乾比重が０．８以下で、
かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材が得られ
た。一方、比較例３に示すように焼成温度の低い８８０
℃のものは、絶乾比重が０．８を越えた。また、比較例
４に示すように焼成温度の高い１３２０℃のものは、圧
壊強度が８０ｋｇｆ未満であった。

【００２８】実施例６〜７は、奥尻産マレカナイトの平
均粒径を変えて評価を行ったものであるが、平均粒径が
本発明で規定する１０〜４０μｍの範囲では、絶乾比重
が０．８以下で、かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超
軽量骨材が得られた。一方、比較例５に示すように奥尻
産マレカナイトの平均粒径の小さい８μｍのものは、圧
壊強度が８０ｋｇｆ未満であった。また、比較例６に示
すように奥尻産マレカナイトの平均粒径の大きい４２μ
ｍのものは、圧壊強度が８０ｋｇｆ未満であった。

【００２９】実施例８〜１３は、ＳｉＣの配合割合およ
びけい酸ソーダの配合割合を変えて評価を行ったもので
あるが、本発明で規定する奥尻産粘土１００重量部に対
してＳｉＣ０．５〜２．０重量部およびけい酸ソーダ１
５〜３０重量部の範囲では、絶乾比重が０．８以下で、
かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材が得られ
た。一方、比較例７に示すようにＳｉＣの配合割合の小
さい０．４重量部のものは、絶乾比重が０．８を越え
た。また、比較例８に示すようにＳｉＣの配合割合の大
きい２．１重量部のものは、圧壊強度が８０ｋｇｆ未満
であった。さらに、比較例９に示すようにけい酸ソーダ
の配合割合の小さい１４重量部のものは、圧壊強度が８
０ｋｇｆ未満であった。また、比較例１０に示すように
けい酸ソーダの配合割合の大きい３１重量部のものは、
圧壊強度が８０ｋｇｆ未満であった。

【００３０】実施例１４は、押し出し造粒によりペレッ
トを造粒したものであるが、押し出し造粒で造粒した場
合でも本発明の範囲で製造したものは絶乾比重が０．８
以下で、かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材
が得られた。

【００３１】

【発明の効果】本発明の超軽量骨材の製造方法によれ
ば、軽量コンクリートに使用可能な、絶乾比重が０．８
以下、かつ、圧壊強度が８０ｋｇｆ以上の超軽量骨材を
簡便な方法で安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超軽量骨材の製造方法のフローチャ
ートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流紋岩系ガラス質鉱物、発泡剤および粘
着材を混合、造粒して得られるペレットを乾燥し、粒度
調整後、焼成する超軽量骨材の製造方法において、
（１）ペレットが、平均粒径１０〜４０μｍの流紋岩系
ガラス質鉱物１００重量部、発泡剤０．５〜２．０重量
部および粘着材１５〜３０重量部からなり、（２）該ペ
レットの乾燥は平衡乾燥状態となるまで行い、（３）該
ペレットの粒度調整後の粒径が５〜１５ｍｍで、かつ、
嵩比重が１．５〜２．３であり、（４）焼成温度が９０
０〜１３００℃である、ことを特徴とする超軽量骨材の
製造方法。