JP3158086B2 - 粗粒子焼結体及びその製造方法 - Google Patents
粗粒子焼結体及びその製造方法Info
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- JP3158086B2 JP3158086B2 JP30473197A JP30473197A JP3158086B2 JP 3158086 B2 JP3158086 B2 JP 3158086B2 JP 30473197 A JP30473197 A JP 30473197A JP 30473197 A JP30473197 A JP 30473197A JP 3158086 B2 JP3158086 B2 JP 3158086B2
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- 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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として石炭火力
発電所から発生する石炭灰、特にクリンカーアッシュの
特性を有効に生かし、附加価値が高く、かつ、地球環境
の改善に求められている各種の土木建設材料として利用
しうる多孔質セラミック焼結体及びその製造方法に関す
るものである。すなわち本発明により得られる製品は、
連続気泡の孔隙をもった焼結体として、透水・保水性材
料、ろ過材料、浄化材料、吸音材料、及び植生用材料等
に供することができる。
発電所から発生する石炭灰、特にクリンカーアッシュの
特性を有効に生かし、附加価値が高く、かつ、地球環境
の改善に求められている各種の土木建設材料として利用
しうる多孔質セラミック焼結体及びその製造方法に関す
るものである。すなわち本発明により得られる製品は、
連続気泡の孔隙をもった焼結体として、透水・保水性材
料、ろ過材料、浄化材料、吸音材料、及び植生用材料等
に供することができる。
【０００２】
【従来の技術】石炭灰のうち、特にフライアッシュの利
用については古くから数多くの研究が行われ、既にセメ
ント、コンクリート原料としての用途開発がされてい
る。また、陶磁器タイルや赤煉瓦、屋根瓦への利用につ
いても多くの試みがなされたが、未だ定着されたものは
見当たらない。
用については古くから数多くの研究が行われ、既にセメ
ント、コンクリート原料としての用途開発がされてい
る。また、陶磁器タイルや赤煉瓦、屋根瓦への利用につ
いても多くの試みがなされたが、未だ定着されたものは
見当たらない。
【０００３】本発明者らも石炭灰、すなわちフライアッ
シュと共にクリンカーアッシュについての研究をすす
め、各種の製品開発を試みたが、製品化に障害となる原
因の一つとして、石炭灰に含まれる未然カーボンがある
ことを知った。すなわち、未然カーボンの含有率が３％
を超えると製品内部にブラックコアーが残存し、これが
製品の焼成過程で内部歪みを生成し、表面に亀裂が生じ
る原因となることを確かめた。
シュと共にクリンカーアッシュについての研究をすす
め、各種の製品開発を試みたが、製品化に障害となる原
因の一つとして、石炭灰に含まれる未然カーボンがある
ことを知った。すなわち、未然カーボンの含有率が３％
を超えると製品内部にブラックコアーが残存し、これが
製品の焼成過程で内部歪みを生成し、表面に亀裂が生じ
る原因となることを確かめた。
【０００４】このような欠陥を無くするために、本発明
者らは、石炭灰に粘土と水硬性セメント及び助材を混合
し、成形、焼成して多孔質焼結体を製造するに際し、こ
の焼成過程で脱水する高温水蒸気によりブラックコアー
内の未然カーボンを酸化させる技術を特開平９−２５１
５５公報で提案している。該公報に記載された発明では
石炭灰を５０〜８５重量％という多量含有しているが、
結合材として粘土を使用しているために、３．０mm以上
の粒子を焼結させ、かつ１００μｍ以上の気孔分布を得
るのに不都合であった。
者らは、石炭灰に粘土と水硬性セメント及び助材を混合
し、成形、焼成して多孔質焼結体を製造するに際し、こ
の焼成過程で脱水する高温水蒸気によりブラックコアー
内の未然カーボンを酸化させる技術を特開平９−２５１
５５公報で提案している。該公報に記載された発明では
石炭灰を５０〜８５重量％という多量含有しているが、
結合材として粘土を使用しているために、３．０mm以上
の粒子を焼結させ、かつ１００μｍ以上の気孔分布を得
るのに不都合であった。
【０００５】一方、粗粒子を骨材とした多孔質焼結体に
っいても多くの開示がある。例えば特開平４−２９５０
７０号公報には、軽量骨材の表面同士を溶着させて、植
物の根が侵入可能な空隙を設けた緑化基盤多孔体が記述
され、軽量骨材として発泡煉瓦、膨張けつ岩、膨張粘
土、スレート、焼成フライアッシュ等の人工軽量骨材、
火山れき及びその加工品等の天然軽量骨材、膨張スラグ
等の副産物の例を挙げている。列記された骨材には多孔
質のものもあるが、骨材粒子の表面が高温度で加熱（１
２５０℃×３hr）されて溶着する構造では、表面がガラ
ス状になって骨材内の気孔は閉鎖されており、その分通
気、保水・透水の機能が失われしまう。
っいても多くの開示がある。例えば特開平４−２９５０
７０号公報には、軽量骨材の表面同士を溶着させて、植
物の根が侵入可能な空隙を設けた緑化基盤多孔体が記述
され、軽量骨材として発泡煉瓦、膨張けつ岩、膨張粘
土、スレート、焼成フライアッシュ等の人工軽量骨材、
火山れき及びその加工品等の天然軽量骨材、膨張スラグ
等の副産物の例を挙げている。列記された骨材には多孔
質のものもあるが、骨材粒子の表面が高温度で加熱（１
２５０℃×３hr）されて溶着する構造では、表面がガラ
ス状になって骨材内の気孔は閉鎖されており、その分通
気、保水・透水の機能が失われしまう。
【０００６】また、特公平５−１８７８５号公報には、
骨材粒子の平均粒径が厚さの３／７０の陶・磁器質粒子
を使用し、バインダーとしてフリットと少量のセメント
で成形し焼成して成る多孔質陶磁器材料であって、フリ
ットの含有率を陶器質と磁器質によって１０％〜５０％
の範囲で調整し、セメントの含有率は２．５％〜８％を
成形の保形目的で加えることが開示されている。しか
し、フリットで被覆された骨材自体には吸水性がなく、
粒子間に形成される気孔による透水性が付与されるに過
ぎない。
骨材粒子の平均粒径が厚さの３／７０の陶・磁器質粒子
を使用し、バインダーとしてフリットと少量のセメント
で成形し焼成して成る多孔質陶磁器材料であって、フリ
ットの含有率を陶器質と磁器質によって１０％〜５０％
の範囲で調整し、セメントの含有率は２．５％〜８％を
成形の保形目的で加えることが開示されている。しか
し、フリットで被覆された骨材自体には吸水性がなく、
粒子間に形成される気孔による透水性が付与されるに過
ぎない。
【０００７】さらに特開平７−２６７７５２号公報には
粒状骨材を、同質の材料を微粒子とした無機質バインダ
ーで結合し、焼結して得られる透水性多孔質セラミック
が開示され、骨材としてゼオライト鉱物を用いた例が挙
げられている。しかしながら、骨材として用いられるゼ
オライト鉱物は、常温〜６００℃位までは数オングスト
ロームの微細気孔が存在し吸着性を示すが、９００℃を
超えると大きな収縮をともなって焼結し気孔は閉鎖さ
れ、また、溶着結合させる高温状態では、既に骨材のも
つ気孔機能は失われてしまう。
粒状骨材を、同質の材料を微粒子とした無機質バインダ
ーで結合し、焼結して得られる透水性多孔質セラミック
が開示され、骨材としてゼオライト鉱物を用いた例が挙
げられている。しかしながら、骨材として用いられるゼ
オライト鉱物は、常温〜６００℃位までは数オングスト
ロームの微細気孔が存在し吸着性を示すが、９００℃を
超えると大きな収縮をともなって焼結し気孔は閉鎖さ
れ、また、溶着結合させる高温状態では、既に骨材のも
つ気孔機能は失われてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記したよう
な従来の多孔質骨材を用いた焼結体に見られるような問
題点がなく、さらに優れた特性を付与するものであっ
て、骨材の主成分に多数の細孔を有する適正粒度のクリ
ンカーアッシュを用いると共に、これらを結合する所定
量の結晶化ガラス組成物を用い、クリンカーアッシュ中
のカーボン質からのガス放出のバランスで結晶化ガラス
質結合相に気孔を調整し、かつ骨材間にも連続気孔を形
成せしめて、高い結合強度有し、骨材及び骨材間に優れ
た保水性、透水性などの特性を保有する多孔質粗粒子焼
結体及びその製造方法を提供することを目的とする。
な従来の多孔質骨材を用いた焼結体に見られるような問
題点がなく、さらに優れた特性を付与するものであっ
て、骨材の主成分に多数の細孔を有する適正粒度のクリ
ンカーアッシュを用いると共に、これらを結合する所定
量の結晶化ガラス組成物を用い、クリンカーアッシュ中
のカーボン質からのガス放出のバランスで結晶化ガラス
質結合相に気孔を調整し、かつ骨材間にも連続気孔を形
成せしめて、高い結合強度有し、骨材及び骨材間に優れ
た保水性、透水性などの特性を保有する多孔質粗粒子焼
結体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち （１）多数の細孔を有するクリンカーアッシュ粒子を骨
材とし、その表面の少なくとも一部に被覆した１０μｍ
〜１００μｍ程度の通孔をもつ多孔質結晶化ガラスを介
してクリンカーアッシュ粒子を部分的に結合せしめると
共に、この結合したクリンカーアッシュ骨材の粒子間に
１００μｍ〜５０００μｍの孔隙を形成させたことを特
徴とする細孔を有する粗粒子焼結体。 （２）粒度１．５mm〜１０．０mmの範囲にある石炭灰ク
リンカーアッシュを骨材として重量比で４５％〜８０
％、ソーダ石灰ガラスと水硬性セメントよりなる多孔質
結晶化ガラスを重量比で２０％〜５５％を主成分として
含有することを特徴とする前記（１）記載の粗粒子焼結
体。 （３）さらに、重量比で２０％以下のフライアッシュを
含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記
載の粗粒子焼結体。
に本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち （１）多数の細孔を有するクリンカーアッシュ粒子を骨
材とし、その表面の少なくとも一部に被覆した１０μｍ
〜１００μｍ程度の通孔をもつ多孔質結晶化ガラスを介
してクリンカーアッシュ粒子を部分的に結合せしめると
共に、この結合したクリンカーアッシュ骨材の粒子間に
１００μｍ〜５０００μｍの孔隙を形成させたことを特
徴とする細孔を有する粗粒子焼結体。 （２）粒度１．５mm〜１０．０mmの範囲にある石炭灰ク
リンカーアッシュを骨材として重量比で４５％〜８０
％、ソーダ石灰ガラスと水硬性セメントよりなる多孔質
結晶化ガラスを重量比で２０％〜５５％を主成分として
含有することを特徴とする前記（１）記載の粗粒子焼結
体。 （３）さらに、重量比で２０％以下のフライアッシュを
含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記
載の粗粒子焼結体。
【００１０】（４）粒度１．５mm〜１０．０mmの範囲に
あるクリンカーアッシュ骨材を重量比で４５％〜８０
％、ソーダ石灰ガラスと水硬性セメントよりなる多孔質
結晶化ガラス成分を重量比で２０％〜５５％からなり、
さらに、これらの配合材の配合量に対して成形用水分を
重量比で１０％〜２５％の範囲で加えて混合し、造粒し
た組成物を、２０分〜６０分の養生反応過程を経て振動
成形機型枠内に充填し、成形面圧力５kg／cm2 〜３０kg
／cm2 の範囲で平板状、或いはブロック状に成形し、該
成形体を養生硬化し乾燥した後に１０００℃〜１２００
℃で焼成して成ることを特徴とする粗粒子焼結体の製造
方法。 （５）さらに、重量比で２０％以下のフライアッシュを
含有することを特徴とする前記（４）記載の細孔を有す
る粗粒子焼結体の製造方法。及び （６）成形水分として、珪酸ソーダ２％〜３％を含む水
溶液を重量比で７％〜１５％の範囲で用いることを特徴
とする前記（４）に記載の粗粒子焼結体の製造方法であ
る。
あるクリンカーアッシュ骨材を重量比で４５％〜８０
％、ソーダ石灰ガラスと水硬性セメントよりなる多孔質
結晶化ガラス成分を重量比で２０％〜５５％からなり、
さらに、これらの配合材の配合量に対して成形用水分を
重量比で１０％〜２５％の範囲で加えて混合し、造粒し
た組成物を、２０分〜６０分の養生反応過程を経て振動
成形機型枠内に充填し、成形面圧力５kg／cm2 〜３０kg
／cm2 の範囲で平板状、或いはブロック状に成形し、該
成形体を養生硬化し乾燥した後に１０００℃〜１２００
℃で焼成して成ることを特徴とする粗粒子焼結体の製造
方法。 （５）さらに、重量比で２０％以下のフライアッシュを
含有することを特徴とする前記（４）記載の細孔を有す
る粗粒子焼結体の製造方法。及び （６）成形水分として、珪酸ソーダ２％〜３％を含む水
溶液を重量比で７％〜１５％の範囲で用いることを特徴
とする前記（４）に記載の粗粒子焼結体の製造方法であ
る。
【００１１】上記したように、本発明は多数の細孔を有
するクリンカーアッシュを主骨材とし、この骨材の少な
くとも１部分をソーダ石灰ガラスと水硬性セメントで構
成する結晶化ガラス組成物で被覆し、かつ骨材間に孔隙
を形成して結合し、この結晶化ガラス組成物の結合相
が、１０００℃以上での高温粘性状態の粘度と、クリン
カーアッシュ中に存在するカーボン質からのガス放出の
バランスで、結合相に気孔を形成し、気孔サイズを制御
すると共に、製品焼成時の冷却過程においてクラックを
発生することなく、結合強度の劣化の無い焼結体を得る
ことができる。
するクリンカーアッシュを主骨材とし、この骨材の少な
くとも１部分をソーダ石灰ガラスと水硬性セメントで構
成する結晶化ガラス組成物で被覆し、かつ骨材間に孔隙
を形成して結合し、この結晶化ガラス組成物の結合相
が、１０００℃以上での高温粘性状態の粘度と、クリン
カーアッシュ中に存在するカーボン質からのガス放出の
バランスで、結合相に気孔を形成し、気孔サイズを制御
すると共に、製品焼成時の冷却過程においてクラックを
発生することなく、結合強度の劣化の無い焼結体を得る
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用するクリンカーアッシュは、燃焼炉で石炭
を燃焼した際に発生する石炭灰が、火床で溶融し凝集し
た高温状態から水槽に落され、急冷されて生成するガラ
ス質の粒状材料である。このクリンカーアッシュは、高
温から冷却される際に封入ガスの放出によって生成する
０．２μｍ〜２０μｍ程度の多数の孔隙を持ち（１cm3
当たり０．０７cm3 ）、１ｇのクリンカーアッシュは４
ｍ2 の表面積をもつ極めて特徴ある物性を有するもので
あって、透水、保水等の機能を目的とした路盤材料とし
て広く使用されている。
本発明に使用するクリンカーアッシュは、燃焼炉で石炭
を燃焼した際に発生する石炭灰が、火床で溶融し凝集し
た高温状態から水槽に落され、急冷されて生成するガラ
ス質の粒状材料である。このクリンカーアッシュは、高
温から冷却される際に封入ガスの放出によって生成する
０．２μｍ〜２０μｍ程度の多数の孔隙を持ち（１cm3
当たり０．０７cm3 ）、１ｇのクリンカーアッシュは４
ｍ2 の表面積をもつ極めて特徴ある物性を有するもので
あって、透水、保水等の機能を目的とした路盤材料とし
て広く使用されている。
【００１３】しかしながら、クリンカーアッシュには、
その生成過程においてカーボンを封入した状態でガラス
化され、未然のカーボンがガラス状カーボンとして、１
％〜２０％と広い範囲に含有されている。この未燃カー
ボンは表面層に固着した状態だけでなく、粒子状の状態
で内部に混入されており、クリンカーアッシュを原料と
して成形し焼成した製品では、その焼成過程で、表面層
に付着しているカーボン質は酸化により容易に消失する
が、内部カーボン質は酸化されずに残存するため、製品
表面に亀裂を発生させる原因となる。
その生成過程においてカーボンを封入した状態でガラス
化され、未然のカーボンがガラス状カーボンとして、１
％〜２０％と広い範囲に含有されている。この未燃カー
ボンは表面層に固着した状態だけでなく、粒子状の状態
で内部に混入されており、クリンカーアッシュを原料と
して成形し焼成した製品では、その焼成過程で、表面層
に付着しているカーボン質は酸化により容易に消失する
が、内部カーボン質は酸化されずに残存するため、製品
表面に亀裂を発生させる原因となる。
【００１４】このため、通常の方法で製造される焼結体
にクリンカーアッシュを用いるのは好ましくない。すな
わち、７００℃〜８００℃程度での焼成温度では、内在
する粒子状カーボン質を酸化除去するのは難しく、これ
を除去するとすれば、成品厚さにより異なるが、２０時
間以上の長時間処理が必要になるために製造時間が長く
なり、処理コストが上昇する。
にクリンカーアッシュを用いるのは好ましくない。すな
わち、７００℃〜８００℃程度での焼成温度では、内在
する粒子状カーボン質を酸化除去するのは難しく、これ
を除去するとすれば、成品厚さにより異なるが、２０時
間以上の長時間処理が必要になるために製造時間が長く
なり、処理コストが上昇する。
【００１５】しかし本発明者らは、このクリンカーアッ
シュは１０００℃、好ましくは１１００℃を超えて加熱
すると、上記のような長時間に加熱する必要がなく、混
入された灰分の溶融と共にカーボン質粒子を急速に酸化
し、かつ該粒子は膨張しながら急激にガスを放出するこ
とを権認した。
シュは１０００℃、好ましくは１１００℃を超えて加熱
すると、上記のような長時間に加熱する必要がなく、混
入された灰分の溶融と共にカーボン質粒子を急速に酸化
し、かつ該粒子は膨張しながら急激にガスを放出するこ
とを権認した。
【００１６】すなわち本発明では、このようなクリンカ
ーアッシュ内のカーボン質に基づく不利を解消するため
に上記現象を利用するものであって、クリンカーアッシ
ュを主骨材とし、結晶化ガラス組成物を加えた成形体を
１０００℃、好ましくは１１００℃以上に加熱・焼成す
ることにより、クリンカーアッシュ中のカーボン質を酸
化除去すると共に、発生する高圧のガスを高温粘性状態
の結晶化ガラス組成物の結合層に供給して連続する気孔
を形成し、多孔質の結合相とすることを可能にした。
ーアッシュ内のカーボン質に基づく不利を解消するため
に上記現象を利用するものであって、クリンカーアッシ
ュを主骨材とし、結晶化ガラス組成物を加えた成形体を
１０００℃、好ましくは１１００℃以上に加熱・焼成す
ることにより、クリンカーアッシュ中のカーボン質を酸
化除去すると共に、発生する高圧のガスを高温粘性状態
の結晶化ガラス組成物の結合層に供給して連続する気孔
を形成し、多孔質の結合相とすることを可能にした。
【００１７】本発明で使用するクリンカーアッシュは、
その粒度範囲が１．５mm〜１０．０mmとなる比較的粗い
粒子を選択して用いる。発生元において１０mmを超える
塊状物では新たな不純物が混在しているので、本発明の
目的に合わない。また、１．５mm未満の細粒では既に本
発明者らが出願した特開平９−２５１５５公報記載の発
明が対象とする保水性焼結体には使用できるが、１００
μｍ以上の粗大気孔を得るためには目的に合わない。好
ましい範囲は２mm〜５mmであり、この範囲において強
度、気孔特性等の目的とする標準的な物性を得ることが
でき、さらに、植生用等１０００μｍ以上の気孔が必要
な場合は５mm〜１０mmの範囲に整粒して使用するのがよ
い。
その粒度範囲が１．５mm〜１０．０mmとなる比較的粗い
粒子を選択して用いる。発生元において１０mmを超える
塊状物では新たな不純物が混在しているので、本発明の
目的に合わない。また、１．５mm未満の細粒では既に本
発明者らが出願した特開平９−２５１５５公報記載の発
明が対象とする保水性焼結体には使用できるが、１００
μｍ以上の粗大気孔を得るためには目的に合わない。好
ましい範囲は２mm〜５mmであり、この範囲において強
度、気孔特性等の目的とする標準的な物性を得ることが
でき、さらに、植生用等１０００μｍ以上の気孔が必要
な場合は５mm〜１０mmの範囲に整粒して使用するのがよ
い。
【００１８】このように粒度調整されたクリンカーアッ
シュは骨材組成として、焼結体全量の重量比率で４５％
〜８０％の範囲で含有させる。このような含有量とする
のは、気孔分布と強度の関係からであり、この範囲内で
前述の気孔分布が確保され、また製品強度も３Ｎ／mm2
以上とすることができる。
シュは骨材組成として、焼結体全量の重量比率で４５％
〜８０％の範囲で含有させる。このような含有量とする
のは、気孔分布と強度の関係からであり、この範囲内で
前述の気孔分布が確保され、また製品強度も３Ｎ／mm2
以上とすることができる。
【００１９】一方、本発明による結晶化ガラス組成物
は、発明者の１人によって特許第２６３１４４５号公報
に開示されている水硬性セメントとソーダ石灰ガラス
（瓶ガラス、板ガラス粉）を主成分とするものを利用す
る。すなわちセメントの水和結晶水の高温放出による失
透現象を利用した微細結晶質であり、源の結晶相はβＣ
ａＯ・ＳｉＯ2 を基相とするものであって熱的に安定で
あるため、製品焼成時の冷却過程において発生するクラ
ックなどの欠点を改善できると共に、高い結合強度をも
って骨材間を結合する。
は、発明者の１人によって特許第２６３１４４５号公報
に開示されている水硬性セメントとソーダ石灰ガラス
（瓶ガラス、板ガラス粉）を主成分とするものを利用す
る。すなわちセメントの水和結晶水の高温放出による失
透現象を利用した微細結晶質であり、源の結晶相はβＣ
ａＯ・ＳｉＯ2 を基相とするものであって熱的に安定で
あるため、製品焼成時の冷却過程において発生するクラ
ックなどの欠点を改善できると共に、高い結合強度をも
って骨材間を結合する。
【００２０】本発明において、使用する骨材成分はでき
るだけ多量であり、結晶化ガラス質結合相成分が少ない
粗粒子組織とすることに特徴がある。すなわち、焼結体
を成形する際に必要な水硬性セメントの含有率は成形時
の強度を確保するために、焼結体全量の重量比率で１０
％以上を必要とし、３０％を超えると耐火度が高くな
り、経済性の面で好ましくない。
るだけ多量であり、結晶化ガラス質結合相成分が少ない
粗粒子組織とすることに特徴がある。すなわち、焼結体
を成形する際に必要な水硬性セメントの含有率は成形時
の強度を確保するために、焼結体全量の重量比率で１０
％以上を必要とし、３０％を超えると耐火度が高くな
り、経済性の面で好ましくない。
【００２１】また、ソーダ石灰ガラスは骨材間の接合強
度を付与するものであり、その含有率が高くなると高温
粘度が低下し、骨材クリンカーアッシュと反応してクリ
ンカーアッシュの特徴ある気孔が閉鎖され易くなる。更
にクリンカーアッシュ、或いは必要により添加するフラ
イアッシュのカーボン質からのガス放出は１０００℃以
上の高温度であることが好ましく、ガス放出するための
必要な粘度は１０4 〜１０5 ボアズと推定され、これら
のことを考慮するとソーダ石灰ガラス含有量は重量比で
１５％〜２５％の範囲を適当とする。
度を付与するものであり、その含有率が高くなると高温
粘度が低下し、骨材クリンカーアッシュと反応してクリ
ンカーアッシュの特徴ある気孔が閉鎖され易くなる。更
にクリンカーアッシュ、或いは必要により添加するフラ
イアッシュのカーボン質からのガス放出は１０００℃以
上の高温度であることが好ましく、ガス放出するための
必要な粘度は１０4 〜１０5 ボアズと推定され、これら
のことを考慮するとソーダ石灰ガラス含有量は重量比で
１５％〜２５％の範囲を適当とする。
【００２２】さらに、これらの粘度を調整するために
は、セメントーガラス系にフライアッシュを加えること
も可能であり、これにより良好な結果を得ることができ
る。添加する量は焼結体全量の重量比率で０〜２０％と
する。２０％を超えると、前述した気孔分布を確保する
ことが難しくなる。
は、セメントーガラス系にフライアッシュを加えること
も可能であり、これにより良好な結果を得ることができ
る。添加する量は焼結体全量の重量比率で０〜２０％と
する。２０％を超えると、前述した気孔分布を確保する
ことが難しくなる。
【００２３】また、本発明には成形強度を確保するため
に成形水分として、材料混合時に珪酸ソーダを２〜３重
量％含む水溶液を、配合する材料の全重量に対して重量
比で７〜１５％の範囲で、ソーダ石灰ガラス含有量に応
じて適宜添加することができる。
に成形水分として、材料混合時に珪酸ソーダを２〜３重
量％含む水溶液を、配合する材料の全重量に対して重量
比で７〜１５％の範囲で、ソーダ石灰ガラス含有量に応
じて適宜添加することができる。
【００２４】このように本発明によれば、骨材クリンカ
ーアッシュ粒子及び結晶化ガラス組成物を調整し、必要
に応じてフライアッシュやを珪酸ソーダを含む水溶液を
加えることによって、骨材粒子表面を結晶化ガラス組成
物が被覆して骨材同志を結合し、クリンカーアッシュ粒
子間に１００μｍ〜５０００μｍという大きな連続した
孔隙を形成することができ、かつ骨材及び結合相に連続
気泡の孔隙をもった焼結体として、透水・保水性材料、
ろ過材料、浄化材料、吸音材料、及び植生用材料等に供
する製品を得ることができる。
ーアッシュ粒子及び結晶化ガラス組成物を調整し、必要
に応じてフライアッシュやを珪酸ソーダを含む水溶液を
加えることによって、骨材粒子表面を結晶化ガラス組成
物が被覆して骨材同志を結合し、クリンカーアッシュ粒
子間に１００μｍ〜５０００μｍという大きな連続した
孔隙を形成することができ、かつ骨材及び結合相に連続
気泡の孔隙をもった焼結体として、透水・保水性材料、
ろ過材料、浄化材料、吸音材料、及び植生用材料等に供
する製品を得ることができる。
【００２５】次に、本発明の粗粒子焼結体の製造方法を
示す。粒度範囲を１．５mm〜１０．０mmに選択した石炭
灰クリンカーアッシュ骨材を重量比で４５％〜８０％、
結晶化ガラス組成物はフライアッシュで組成調整する場
合も含めて２０％〜７５％の範囲で調合計量し、ミキサ
ーで混合混練する際に、珪酸ソーダ２％〜３％を含む水
溶液を前記配合物に対して７％〜１５％となるように加
えて混合した後に、２０分〜６０分内の反応養生時間内
に振動成形機で面圧５kg／cm2 〜３０kg／cm2 の低い圧
力範囲で、平板またはブロック状に成形し、養生硬化及
び乾燥を経て１０００℃〜１２００℃で焼成する。これ
によってクリンカーアッシュ粒子間に１００μｍ〜５０
００μｍという大きな孔隙を形成することができる。
示す。粒度範囲を１．５mm〜１０．０mmに選択した石炭
灰クリンカーアッシュ骨材を重量比で４５％〜８０％、
結晶化ガラス組成物はフライアッシュで組成調整する場
合も含めて２０％〜７５％の範囲で調合計量し、ミキサ
ーで混合混練する際に、珪酸ソーダ２％〜３％を含む水
溶液を前記配合物に対して７％〜１５％となるように加
えて混合した後に、２０分〜６０分内の反応養生時間内
に振動成形機で面圧５kg／cm2 〜３０kg／cm2 の低い圧
力範囲で、平板またはブロック状に成形し、養生硬化及
び乾燥を経て１０００℃〜１２００℃で焼成する。これ
によってクリンカーアッシュ粒子間に１００μｍ〜５０
００μｍという大きな孔隙を形成することができる。
【００２６】焼成温度を１０００℃以上としたのは、焼
結を良好に行うと共に、前述したようにクリンカーアッ
シュやフライアシュからのカーボン質を酸化し、ガスを
放出させるためである。下限の好ましい温度は１１００
℃である、しかし１２００℃を超えるとクリンカーアッ
シュに一部が軟化・溶融しはじめるため、それ以上の温
度は避けるべきである。
結を良好に行うと共に、前述したようにクリンカーアッ
シュやフライアシュからのカーボン質を酸化し、ガスを
放出させるためである。下限の好ましい温度は１１００
℃である、しかし１２００℃を超えるとクリンカーアッ
シュに一部が軟化・溶融しはじめるため、それ以上の温
度は避けるべきである。
【００２７】珪酸ソーダ水溶液はセメントの水和反応初
期に石膏から生成するエトリンガイトの生成を促進する
ものであり、約２０分後になると容積を拡大した状態と
なるが、６０分をを超えるとエトリンガイトが消失し始
め、セメント化合物の生成により硬化反応が急速に進展
する。本発明の特徴の１つは、エトリンガイトが充分生
成し、容積が拡大された状態で骨材粒子を均一に結合さ
せることにより、少量の結合相で効果的に目的を達する
ことができる。成形面圧は５〜３０kg／cm2 の範囲であ
り、これより低すぎると成形体の強度が弱く、３０kg／
cm2 を超えると骨材粒子内の孔隙が不均一となる。
期に石膏から生成するエトリンガイトの生成を促進する
ものであり、約２０分後になると容積を拡大した状態と
なるが、６０分をを超えるとエトリンガイトが消失し始
め、セメント化合物の生成により硬化反応が急速に進展
する。本発明の特徴の１つは、エトリンガイトが充分生
成し、容積が拡大された状態で骨材粒子を均一に結合さ
せることにより、少量の結合相で効果的に目的を達する
ことができる。成形面圧は５〜３０kg／cm2 の範囲であ
り、これより低すぎると成形体の強度が弱く、３０kg／
cm2 を超えると骨材粒子内の孔隙が不均一となる。
【００２８】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。 原料組成物：下記の表１に示す。 試験体の成形サイズ：３００mm×３００mm×５０mmｔ 成形条件：成形水分２０重量％、成形圧力５kg／cm2 焼成条件：ローラーハースキルン使用 焼成温度：１１９０℃ 常温から１０００℃迄の昇温速度：１５℃／分 １０００℃〜１１９０℃迄の昇温速度：５℃／分 焼結体の物性：下記の表２に示す。 試料３について、土質工学会基準Ｊ．ＳＦ．Ｔ．１５１
によるＰＦ試験により毛管吸引効果を測定したところ、
水頭１０cm（ＰＦ１）で体積含水率３０％、水頭１００
cm（ＰＦ２）で同２０％。同じく、ＪＩＳ Ａ５２０９
「陶磁器質タイル」による凍結・融解試験の結果、凍害
は認められなかった。
によるＰＦ試験により毛管吸引効果を測定したところ、
水頭１０cm（ＰＦ１）で体積含水率３０％、水頭１００
cm（ＰＦ２）で同２０％。同じく、ＪＩＳ Ａ５２０９
「陶磁器質タイル」による凍結・融解試験の結果、凍害
は認められなかった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【発明の効果】上記実施例に示すように、本発明により
得られたる焼結体は、ソーダ石灰ガラスを多量に含んだ
比較例に比べて、それぞれ優れた特性を有することが明
らかである。また、水質浄化試験で本発明により得えら
れた焼結体をバイオリアクターとして機能させ、試水を
循環させたところ、本発明焼結体にはバクテリヤ等の有
用微生物が生息し、２０mg／リットルのアンモニア（Ｎ
Ｈ4 ）が７２時間後にほぼ硝化し、浄化能を確認するこ
とができた。これらのことから河川水等の浄化接触担体
として優れた効果のあることが確認された。
得られたる焼結体は、ソーダ石灰ガラスを多量に含んだ
比較例に比べて、それぞれ優れた特性を有することが明
らかである。また、水質浄化試験で本発明により得えら
れた焼結体をバイオリアクターとして機能させ、試水を
循環させたところ、本発明焼結体にはバクテリヤ等の有
用微生物が生息し、２０mg／リットルのアンモニア（Ｎ
Ｈ4 ）が７２時間後にほぼ硝化し、浄化能を確認するこ
とができた。これらのことから河川水等の浄化接触担体
として優れた効果のあることが確認された。
【００３２】また、ＰＦ試験により毛管吸引効果を測定
したところ、土壌に近い保水性を示した。これを、緑化
用土壌としての有効水分保持量に換算したところ１２０
リットル／ｍ3 となり、黒土、山砂及び真砂土等の仕様
（６０〜８０リットル／ｍ3）を充分満足するものであ
った。
したところ、土壌に近い保水性を示した。これを、緑化
用土壌としての有効水分保持量に換算したところ１２０
リットル／ｍ3 となり、黒土、山砂及び真砂土等の仕様
（６０〜８０リットル／ｍ3）を充分満足するものであ
った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 居上 英雄 栃木県塩谷郡高根沢町光陽台２丁目14番 地14 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10
Claims (6)
- 【請求項１】 多数の細孔を有するクリンカーアッシュ
粒子を骨材とし、その表面の少なくとも一部に被覆した
１０μｍ〜１００μｍ程度の通孔をもつ多孔質結晶化ガ
ラスを介してクリンカーアッシュ粒子を部分的に結合せ
しめると共に、この結合したクリンカーアッシュ骨材の
粒子間に１００μｍ〜５０００μｍの孔隙を形成させた
ことを特徴とする細孔を有する粗粒子焼結体。 - 【請求項２】 粒度１．５mm〜１０．０mmの範囲にある
石炭灰クリンカーアッシュを骨材として重量比で４５％
〜８０％、ソーダ石灰ガラスと水硬性セメントにより生
成した多孔質の結晶化ガラスを重量比で２０％〜５５％
を主成分として含有し、前記骨材を多孔質結晶化ガラス
で焼結結合させてなることを特徴とする請求項１記載の
粗粒子焼結体。 - 【請求項３】 さらに、重量比で２０％以下のフライア
ッシュを含有することを特徴とする請求項１または２に
記載の粗粒子焼結体。 - 【請求項４】 粒度１．５mm〜１０．０mmの範囲にある
クリンカーアッシュ骨材を重量比で４５％〜８０％、ソ
ーダ石灰ガラスと水硬性セメントよりなる多孔質結晶化
ガラス成分を重量比で２０％〜５５％からなり、さら
に、これらの配合材の配合量に対して成形用水分を重量
比で１０％〜２５％の範囲で加えて混合し、造粒した組
成物を、２０分〜６０分の養生反応過程を経て振動成形
機型枠内に充填し、成形面圧力５kg／cm2 〜３０kg／cm
2 の範囲で平板状、或いはブロック状に成形し、該成形
体を養生硬化し乾燥した後に１０００℃〜１２００℃の
温度範囲で焼成することを特徴とする粗粒子焼結体の製
造方法。 - 【請求項５】 さらに、重量比で２０％以下のフライア
ッシュを含有することを特徴とする請求項４記載の粗粒
子焼結体の製造方法。 - 【請求項６】 成形水分として、珪酸ソーダ２％〜３％
を含む水溶液を重量比で７％〜１５％の範囲で用いるこ
とを特徴とする請求項４に記載の粗粒子焼結体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30473197A JP3158086B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 粗粒子焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30473197A JP3158086B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 粗粒子焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11139886A JPH11139886A (ja) | 1999-05-25 |
| JP3158086B2 true JP3158086B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=17936541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30473197A Expired - Lifetime JP3158086B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 粗粒子焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158086B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005060971A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Tetra Co Ltd | 多孔質焼結舗装材及びその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000297860A (ja) | 1999-02-12 | 2000-10-24 | Nsk Ltd | オルタネータ用ローラクラッチ内蔵型プーリ装置 |
| JP2009007233A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | セラミック多孔質体及びその製造方法 |
| JP2012131702A (ja) * | 2012-01-27 | 2012-07-12 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | セラミック多孔質体の製造方法 |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP30473197A patent/JP3158086B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005060971A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Tetra Co Ltd | 多孔質焼結舗装材及びその製造方法 |
| JP4488404B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2010-06-23 | 株式会社不動テトラ | 多孔質焼結舗装材及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11139886A (ja) | 1999-05-25 |
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