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JP2883881B2 - 人工軽量骨材およびその製造方法 - Google Patents

人工軽量骨材およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は産業廃棄物を利用した
人工軽量骨材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、生コン用、アスファルト用の骨材
の一部は砂岩，礫岩より石，砂を選別採取して得られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砂岩，
礫岩の中には約15％の粘土分が含有されており、この粘
土分は骨材としてマイナス要素となるために、従来は骨
材の洗浄採取時に除去して原野等に堆積し放置されてい
て膨大な量となりつつある。この膨大な量の粘土は全く
用途がないことにより産業廃棄物としてその処理に難儀
し、また環境衛生の悪化を招いているという課題があ
る。同様に墓石などを製造する際に生ずる花崗岩等の研
磨滓、即ち石材スラッジや河川等の浄水場において堆積
する汚泥なども同じ課題を抱えている。
【０００４】また自然軽量骨材の一部は膨張頁岩を採取
し選別して製造しているが、高層建築物等での需要増大
により近い将来供給不足が憂慮されているという課題が
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記産業廃棄
物の有効利用を鋭意研究した結果、その成分の解明とと
もに人工軽量骨材として再生する手段を発明したのであ
る。
【０００６】即ち、砂岩，礫岩から石／砂を採取して残
った水簸粘土や石材の研磨滓である石材スラッジおよび
浄水場に堆積する汚泥等の産業廃棄物中よりSiO2を50乃
至75％、Al2O3を15乃至25％およびFe2O3＋CaO＋MgO＋Na
2O＋K2Oを10乃至20％含有するように配合し、該配合材
料に若干の発泡剤と融着防止剤および適度の水分を添加
混練し、該混練材を1110℃乃至1150℃において焼成加熱
により発泡させて吸水率６乃至９％で３乃至20mmの多泡
粒体形をした人工軽量骨材とするようにして人工軽量骨
材を得て、かかる課題を解決しようとするものである。
【０００７】
【作用】本発明は砂岩，礫岩の水簸粘土や石材スラッジ
および浄水汚泥等の産業廃棄物の１種または２種を発泡
に有利な成分、すなわちSiO2を50乃至75重量部、Al2O3
を15乃至25重量部およびFe2O3＋CaO＋MgO＋Na2O＋K2Oを
10乃至20重量部において含有するように配合し、これに
木炭または微粉炭と弁柄（酸化鉄）の発泡剤と、まぶし
粉（蛙目粘土）の融着防止剤を若干混合し、さらに団子
状となる程度の適度の水分を添加混練して、該混練材を
ロータリーキルン等の加熱手段にて焼成加熱して、膨張
発泡させることにより、吸水率６乃至９％で３乃至20mm
径の多泡粒体形の人工軽量骨材とするようにしたのであ
る。該人工軽量骨材はコンクリート用軽量骨材として他
の細骨材（川砂）とともにセメントに混練して使用する
のである。
【０００８】
【実施例】以下実施例について説明する。
【０００９】従来より、いわき市地方の玉山層や夾炭層
およびその他より礫岩，砂岩を採取し、粉砕と水洗篩分
けにて生コン用、アスファルト用等の骨材を製造してき
ているが、この際残滓として約15％の割合にて残る粘土
分は何等の用途にも適さないためにやむなく放置されて
きて、その量は次第に膨大な量になりつつある。また墓
石業者らによる墓石加工のために花崗岩等の石材を研磨
する際に生ずる研磨滓（石材スラッジ）も放置されてき
て大量化しつつあり、さらには那珂川浄水場における汚
泥も堆積量が増大している。
【００１０】このようにして、残滓として放置されてい
る玉山層粘土、夾炭層粘土および石材スラッジおよびそ
の他の化学成分分析値は次表の通りである。
【００１１】
【表１】
【００１２】一方発泡には (イ) SiO2 50乃至75％ (ロ) Al2O3 15乃至25％ (ハ) Fe2O3＋CaO＋MgO＋Na2O＋K2O 10乃至20％ 以上(イ)(ロ)(ハ)が必要な含有量である。特に(ハ)の成
分10乃至20％の含有は発泡に有利な条件である。なお発
泡とは焼成加熱により酸化鉄が炭酸ガスを発生して粒体
内部に空洞を形成させることをさし、この発泡作用によ
って材料は軽量となる。
【００１３】以上の観点に立って表１の材料を検討する
と、玉山層粘土は(イ)(ロ)(ハ)の条件をすべて満たして
いるのに対し、夾山層粘土は(ハ)の成分が7.87％で10％
以下のため、この粘土を多量に使用すると発泡作用が低
下して比重が大きくなり軽量骨材としては不適となる。
【００１４】また石材スラッジは(ロ)が14.36％で15％
未満であるが玉山層粘土からの補給で発泡作用の低下を
阻止することができる。
【００１５】このように材料の化学成分から発泡の適否
を肝案して発明者は玉山層粘土の残滓である水簸粘土と
石材スラッジを次の表２に示すように配合比をかえ、且
つ若干の発泡剤と融着防止剤を添加し、15％の水分を加
えて混練しロータリーキルン内に投入して1110℃乃至11
50℃による焼成加熱実験を行った。配合材料は焼成加熱
により適当な粘性を持った融液の生成によってガスが発
生し、このガスを融液がとりこんで膨張発泡することに
より表２のNo.１乃至No.３に示す絶乾比重と吸水率の軽
量骨材を得た。
【００１６】
【表２】
【００１７】上記実験例の配合とロータリーキルン内で
の焼成加熱実験ではNo.１に記載した配合例、すなわ
ち、玉山層粘土の残滓である水簸粘土70％、石材スラッ
ジ30％の配合例と、1110℃乃至1150℃の範囲内での焼成
加熱に最も良好な結果が得られた。
【００１８】このようにして得られた人工軽量骨材は３
乃至20mm径の多泡粒体形をして且つ各粒体の表面はガラ
ス状となり、比重，吸水率の低いものとなる。
【００１９】なお配合表中、木炭および弁柄は発泡剤で
あり、特に弁柄は水簸粘土の酸化鉄が少ないので加える
のである。従って酸化鉄の含有量が多い物質を材料とす
る際には弁柄の添加は不要の場合がある。また木炭は微
粉炭にて置きかえてもよいものである。まぶし粉は融着
防止剤であって蛙目粘土粉である。
【００２０】実験例にて製造した人工軽量骨材のふるい
分け試験結果（表３），比重・吸水率試験結果（表
４），その他の各種試験結果（表５）と、コンクリート
の調合結果（表６），コンクリートの圧縮強度（表
７），骨材としての区分・種類（表８）およびコンクリ
ートとしての区分・種類（表９）についての試験結果は
次の通りである。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
【表６】
【００２５】
【表７】
【００２６】
【表８】
【００２７】
【表９】
【００２８】
【発明の効果】本発明は以上のようにして、砂岩，礫岩
から石／砂を採取して残る水簸粘土や石材の研磨滓とし
て堆積する石材スラッジおよび浄水場の堆積汚泥がSiO2
をはじめ発泡可能な成分を含有することに着目して、こ
れらを発泡に適した条件割合にて配合し、さらに発泡剤
と融着防止剤および適当量の水分を加えて混練し、高温
にて焼成加熱して多泡粒体形の人工軽量骨材とするの
で、従来残滓として堆積されつつある粘土、石材スラッ
ジおよび浄水場汚泥を有効利用して、産業廃棄物として
の放置量を少なくして各種の公害を解消し、環境衛生面
を向上することができるという効果を生ずる。
【００２９】石材スラッジのAl2O3の含有量が15％未満
であるもAl2O3の含有量の多い粘土の残滓である水簸粘
土を70％、石材スラッジを30％の割合で混合することに
より、石材スラッジを有効利用することができるという
効果を生ずる。
【００３０】また産業廃棄物としての粘土、石材スラッ
ジ等を主材料とするので人工軽量骨材を安価にて安定供
給することができるという効果を生ずる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 14/02 C04B 18/12 C04B 18/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 砂岩，礫岩から石／砂を採取して残った
    水簸粘土や石材の研磨滓である石材スラッジおよび浄水
    場に堆積する汚泥等の産業廃棄物中よりSiO2を50乃至75
    ％、Al2O3を15乃至25％およびFe2O3＋CaO＋MgO＋Na2O＋
    K2Oを10乃至20％含有するように配合し、該配合材料に
    若干の発泡剤と融着防止剤および適度の水分を添加混練
    し、該混練材を1110℃乃至1150℃において焼成加熱によ
    り発泡させて吸水率６乃至９％で３乃至20mmの多泡粒体
    形をした人工軽量骨材とすることを特徴とする人工軽量
    骨材の製造方法。
  2. 【請求項２】 水簸粘土を70％、石材スラッジを30％の
    割合で配合する請求項１記載の人工軽量骨材の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 発泡剤として0.5乃至1.5％の木炭と、1.
    5乃至2.5％の弁柄（酸化鉄）を添加する請求項１または
    ２のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。
  4. 【請求項４】 発泡剤として0.5乃至1.5％の微粉炭と、
    1.5乃至2.5％の弁柄（酸化鉄）を添加する請求項１また
    は２のいずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。
  5. 【請求項５】 融着防止剤として1.5乃至2.5％のまぶし
    粉（蛙目粘土）を添加する請求項１乃至４のいずれかに
    記載の人工軽量骨材の製造方法。
  6. 【請求項６】 砂岩，礫岩から石／砂を採取して残った
    水簸粘土や石材の研磨滓である石材スラッジおよび浄水
    場に堆積する汚泥等の産業廃棄物中よりSiO2を50乃至75
    ％、Al2O3を15乃至25％およびFe2O3＋CaO＋MgO＋Na2O＋
    K2Oを10乃至20％含有するように配合して主材を構成
    し、該主材に若干の発泡剤と融着防止剤とを混合し、且
    つ適度の水分を添加混練して、該混練主材を焼成加熱に
    より発泡させて吸水率６乃至９％で３乃至20mmの多泡粒
    体形の人工軽量骨材を形成することを特徴とする人工軽
    量骨材。
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