JPH11189447A - 人工軽量骨材及び該人工軽量骨材の製造方法及び該人工軽量骨材を用いた軽量コンクリート - Google Patents

人工軽量骨材及び該人工軽量骨材の製造方法及び該人工軽量骨材を用いた軽量コンクリート

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JPH11189447A
JPH11189447A JP9366363A JP36636397A JPH11189447A JP H11189447 A JPH11189447 A JP H11189447A JP 9366363 A JP9366363 A JP 9366363A JP 36636397 A JP36636397 A JP 36636397A JP H11189447 A JPH11189447 A JP H11189447A
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Yoshikatsu Harada
至克 原田
Tomoyuki Sugaya
智幸 菅谷
Tatsumasa Shibata
辰正 柴田
Hiroyuki Hayano
博幸 早野
Takayuki Suzuki
崇幸 鈴木
Hiroaki Matsusato
広昭 松里
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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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
    • 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
    • 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
    • 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
    • C04B18/027—Lightweight materials

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 JIS A 1135「構造用軽量粗骨材の比重及び吸
水率試験方法」に準じて測定される吸水率が２．０％以
下であり、且つ４０kgf/cm2 の加圧下における吸水率が
８．０％以下の人口軽量骨材であって、更にJIS Z 8841
「造粒物−強度試験方法」に準じて測定される圧壊強度
が１０００Ｎ以上の人口軽量骨材を提供すること。 【解決手段】 造粒物を焼成・発泡して製造された人口
軽量骨材において、該人口軽量骨材表面に存在するポア
が、最大孔径のポアでも１００μｍ以下であり、且つ１
〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当たり１００個以
下である人口軽量骨材とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量コンクリート
に使用する人工軽量骨材に関し、特に高強度で、しかも
加圧下における吸水率も含めて、吸水率の低い人工軽量
骨材及び該人工軽量骨材の製造方法及び該人工軽量骨材
を用いた軽量コンクリートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、土地のより一層の有効利用等の観
点から、建築物の超高層化及び大規模化の傾向は益々顕
著になってきている。このような超高層ないしは大規模
の建築物を実現するためには、該建築物の自重を軽減す
ることが極めて重要である。この建築物の自重軽減の観
点から、高強度を発現しつつ軽量化を図ったコンクリー
トの出現が強く望まれている。
【０００３】この軽量でしかも強度の高いコンクリート
を実現するためには、該コンクリートを構成する骨材自
体の特性も極めて重要であることから、近年において
は、天然の軽量骨材資源、例えば軽石、さんご、けい藻
土などの枯渇をも考慮して、良好なコンクリート特性を
発現し得る人工軽量骨材の開発が盛んに行われている。
【０００４】ここで、軽量コンクリートに用いられる人
工軽量骨材に必要な特性としては、強度が高いことは無
論、加圧下における吸水率も含めて、吸水率が低いこと
が挙げられる。
【０００５】これは、例えばJIS A 1135「構造用軽量粗
骨材の比重及び吸水率試験方法」に準じて求められた吸
水率の高い骨材は、良好な作業性を有する軽量コンクリ
ートを得るためにはその使用前に充分な吸水処理を必要
とし、該吸水処理を行わずに軽量コンクリートの骨材と
して用いた場合には、該コンクリートのフレッシュ性状
において練り混ぜ後の急速なスランプロスを発生させた
り、或いはポンプ圧送性が低下するという施工面の問題
が生じるためである。
【０００６】また、上記吸水率が低い骨材であっても、
該骨材内部の気泡が表面まで連通している骨材の場合に
おいては、実施工において、例えばポンプ圧送等の作業
時に該骨材に掛かる圧力に起因して骨材表面の一部分か
ら水が骨材の内部に入り込み、スランプロスを発生させ
たり、ポンプ圧送性の低下という問題を生じるためであ
る。
【０００７】さらに、これらの吸水した骨材を使用した
コンクリートでは、硬化後のコンクリートの凍結融解抵
抗性を低下させると言う問題を生じさせることもあるた
めである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が課題
とすることは、JIS A 1135「構造用軽量粗骨材の比重及
び吸水率試験方法」に準じて測定される吸水率（以下、
単に「吸水率」と称す）が２．０％以下であり、且つ４
０kgf/cm2 の加圧下における吸水率（以下、「加圧吸水
率」と称す）が８．０％以下の人工軽量骨材、及び該人
工軽量骨材の製造方法を提供すること、また、フレッシ
ュ性状においてスランプロスを発生させたり、ポンプ圧
送性の低下という問題が生じ難く、更に硬化後において
は凍結融解抵抗性が高い軽量コンクリートを提供するこ
とである。
【０００９】また、コンクリート強度は配合した骨材の
強度にも影響され、特に軽量骨材を用いたコンクリート
においては、骨材強度が該コンクリート強度に及ぼす影
響は通常の骨材を用いたコンクリートにおける場合と比
べて顕著であるために、上記吸水率に関する性状を満足
しつつ、且つ強度が、JIS Z 8841「造粒物−強度試験方
法」に準じて測定される圧壊強度（以下、単に「圧壊強
度」と称す）で１０００Ｎ以上の人工軽量骨材、及び該
人工軽量骨材の製造方法を提供すること、また、上記ス
ランプロス、ポンプ圧送性等の性状を満足しつつ、且つ
高強度の（具体的には、材令２８日で、図２の斜線部分
で示される圧縮強度を発現する）軽量コンクリートを提
供することも課題とする。
【００１０】なお、本発明が対象としているのは人工軽
量骨材であるために、その比重は、JIS A 1135「構造用
軽量粗骨材の比重及び吸水率試験方法」に準じて測定さ
れる絶乾比重で０．６〜１．５程度の骨材である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
性状を有する人工軽量骨材及び該人工軽量骨材の製造方
法等について鋭意研究した結果、上記した性状を満足す
る人工軽量骨材であるためには、該人工軽量骨材の表面
に存在するポアの径及び数が非常に重要であること、ま
た、上記した性状を満足する人工軽量骨材を製造するた
めには、該人工軽量骨材の原料の粒度及び粒度分布、更
には製造工程中における冷却条件が非常に重要であるこ
とを見いだし、本発明を完成させた。
【００１２】また、本発明者らは、上記した性状を有す
る人工軽量骨材を配合した軽量コンクリートは、フレッ
シュ性状においてスランプロスを発生させたり、或いは
ポンプ圧送性の低下という問題が生じ難く、更に硬化後
においては凍結融解抵抗性が高い軽量コンクリートとな
ることを見いだし、本発明を完成させた。
【００１３】即ち、本発明は、造粒物を焼成・発泡して
製造された人工軽量骨材において、該人工軽量骨材表面
に存在するポアが、最大孔径のポアでも１００μｍ以下
であり、且つ１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当
たり１００個以下である人工軽量骨材とした。上記した
本発明にかかる人工軽量骨材であれば、表面に大径の、
また多くのポアが存在しないめに加圧下における吸水率
も含めて、吸水率の低い人工軽量骨材となり、吸水率が
２．０％以下であり、且つ加圧吸水率が８．０％以下と
言う性状を満足する人工軽量骨材となると共に、圧壊強
度が１０００Ｎ以上という性状も満足する人工軽量骨材
となる。
【００１４】ここで、上記本発明においては、骨材表面
に存在するポアが、最大孔径のポアでも１００μｍ以
下、即ち、骨材表面に１００μｍを越えるポアが存在し
ないとしたのは、骨材表面に存在する孔径１００μｍを
越えるポアは、骨材内部の気泡と連通している場合が多
く、このようなポアが存在する人工軽量骨材は、吸水
率、特に加圧吸水率が８．０％以下の骨材となること、
及び圧壊強度が１０００Ｎ以上の骨材となることが困難
であることが試験により判明したためである。なお、好
ましくは、骨材表面に６０μｍを越えるポアが存在しな
い人工軽量骨材である。
【００１５】また、上記本発明においては、骨材表面に
存在する１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当たり
１００個以下としたのは、骨材表面にこれを越える数の
ポアが存在すると、やはり吸水率及び加圧吸水率が共に
高くなるうえ、圧壊強度も低くなり、目的とする性状
（吸水率が２．０％以下、加圧吸水率が８．０％以下、
且つ圧壊強度が１０００Ｎ以上）を有する骨材となるこ
とが困難であることが試験により判明したためである。
【００１６】また、本発明は、特定の粒度と粒度分布を
有するガラス質原料に発泡剤及び粘着材を添加して形成
した造粒物を焼成・発泡させた後、該発泡造粒物を少な
くとも８００℃までは３００℃／min 以下の冷却速度で
徐冷する人工軽量骨材の製造方法とした。上記した本発
明にかかる人工軽量骨材の製造方法によれば、骨材表面
に存在するポアが、その孔径が小さく、且つその数が少
ない人工軽量骨材、例えば骨材表面に存在する最大孔径
のポアでも１００μｍ以下であり、且つ１〜１００μｍ
の孔径のポアが１ｍｍ2 当たり１００個以下の人工軽量
骨材の製造が可能となると共に、徐冷するために熱歪み
によるクラック等が少ない人工軽量骨材を製造でき、吸
水率が２．０％以下、加圧吸水率が８．０％以下、且つ
圧壊強度が１０００Ｎ以上の人工軽量骨材を提供するこ
とが可能となる。
【００１７】ここで、上記本発明においては、焼成・発
泡後の造粒物を少なくとも８００℃までは徐冷すること
としたのは、８００℃を越える温度から自然冷却等の方
法で急激に発泡造粒物を冷却させると、骨材表面に存在
するポアが、その孔径が大きく、またその数が多い人工
軽量骨材となり、吸水率及び加圧吸水率が共に高い骨材
となるうえ、熱歪みにもとづくクラック等を多く有する
骨材となり、圧壊強度も低くなり、吸水率が２．０％以
下、加圧吸水率が８．０％以下、且つ圧壊強度が１００
０Ｎ以上の人工軽量骨材を得ることが困難となることが
試験により判明したためである。
【００１８】また、上記本発明においては、少なくとも
８００℃までの冷却速度を３００℃／min 以下としたの
は、３００℃／min より冷却速度が早いと、急激な冷却
によって表面に存在するポアが大きく、またその数が多
いものとなると共に、クラック等を多く有する人工軽量
骨材となり、やはり吸水率が２．０％以下、加圧吸水率
が８．０％以下、且つ圧壊強度が１０００Ｎ以上の人工
軽量骨材を得ることが困難となることが試験により判明
したためである。なお、冷却速度を５０℃／min 未満と
することは、実操業においては困難であり、且つ生産性
も低いものとなるため、冷却速度は、５０℃／min 以上
とすることが好ましい。
【００１９】また、上記本発明においては、造粒物の原
料として、最大粒径が１００μｍ以下で、平均粒径が１
０〜２０μｍであり、且つ粒度分布（ Rosin-Rammler式
のＮ値）が 0.7〜1.2 のガラス質原料を使用する。これ
は、このような原料を用いて成形された造粒物は、その
造粒物中の原料粉末の充填性が高く、隙間の少ない造粒
物となるため、該造粒物を焼成・発泡させた後において
も表面にポアの少ない骨材が得られ易くなるためであ
る。
【００２０】なお、造粒物の焼成・発泡は、該造粒物を
半溶融状態とすることを主とする１次焼成と、該１次焼
成に続く造粒物の均熱化を図ることを主とする低温焼成
と、該低温焼成に続く造粒物を発泡させることを主とす
る２次焼成とからなることが好ましい。これは、このよ
うな２段の本焼成によって造粒物を焼成・発泡させる
と、表面部分のみの過発泡が防止でき、造粒物全体を均
一且つ適度に発泡させることができるため、表面にポア
が少なく、且つ高強度の骨材を得られ易くなるために好
ましい。
【００２１】更に、本発明は、造粒物を焼成・発泡して
製造された人工軽量骨材において、該人工軽量骨材表面
に存在するポアが、最大孔径のポアでも１００μｍ以下
であり、且つ１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当
たり１００個以下である人工軽量骨材を配合してなる軽
量コンクリートとした。上記した本発明にかかる軽量コ
ンクリートによれば、使用する骨材が加圧下における吸
水率も含めて、吸水率が低いものであるため、該コンク
リートのフレッシュ性状において練り混ぜ後の急速なス
ランプロスが発生し難く、且つポンプ圧送性が低下する
という施工面の問題も生じ難いコンクリートとなる。ま
た、硬化後においても凍結融解抵抗性が高いコンクリー
トとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、上記した本発明を、必要に
応じて図面を参照しつつ更に具体的に説明する。
【００２３】本発明にかかる人工軽量骨材は、上記した
ように造粒物を焼成・発泡して製造された人工軽量骨材
であって、該人工軽量骨材表面に存在するポアが、最大
孔径のポアでも１００μｍ以下であり、且つ１〜１００
μｍの孔径のポアが１ｍｍ2当たり１００個以下である
人工軽量骨材である。このような人工軽量骨材は、少な
くとも吸水率が２．０％以下、加圧吸水率が８．０％以
下、且つ圧壊強度が１０００Ｎ以上の人工軽量骨材とな
る。
【００２４】ここで、上記本発明においては、骨材表面
に存在するポアが、最大孔径のポアでも１００μｍ以
下、即ち、骨材表面に１００μｍを越えるポアが存在し
ないとしたのは、〔課題を解決するための手段〕の欄に
おいても記載したように、骨材表面に存在する孔径１０
０μｍを越えるポアは、骨材内部の気泡と連通している
場合が多く、このようなポアが存在する人工軽量骨材
は、吸水率、特に加圧吸水率が８．０％以下の骨材とな
ることが困難であり、また圧壊強度が１０００Ｎ以上の
骨材となることが困難であるためである。なお、骨材表
面に１００μｍを越えるポアが存在しないというのは、
任意に選んだ少なくとも１０個の骨材の表面に、１００
μｍを越えるポアが存在しないことを言う。なお、好ま
しくは、骨材表面に６０μｍを越えるポアが存在しない
人工軽量骨材である。
【００２５】また、上記本発明においては、骨材表面に
存在する１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当たり
１００個以下としたのは、同じく〔課題を解決するため
の手段〕の欄においても記載したように、骨材表面にこ
れを越える数のポアが存在すると、やはり吸水率及び加
圧吸水率が共に高くなるうえ、圧壊強度が低くなり、目
的とする性状（吸水率が２．０％以下、加圧吸水率が
８．０％以下、且つ圧壊強度が１０００Ｎ以上）を有す
る骨材となることが困難であるためである。ここで、骨
材表面に存在する１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ
2 当たり１００個以下というのは、任意に選んだ少なく
とも１０個の骨材に対し、その各々の骨材表面の任意の
４〜６個所で１ｍｍ2 当たりの１〜１００μｍの孔径の
ポアの数を測定し、そのポアの数がいずれの骨材のいず
れの測定個所においても１００個以下であることを言
う。
【００２６】なお、人工軽量骨材を製造する一般的な方
法としては、原石を所望の寸法に粗砕し、該粗砕した原
料をそのまま焼成・発泡させる方法（非造粒法）と、原
石を微粉砕した後混合し、該混合原料をパン型造粒機
（ペレタイザー）等を用いて所望のサイズに造粒した
後、該造粒物を焼成・発泡させる方法（造粒法）とがあ
るが、後者の造粒法は、前者の非造粒法に比べて成分調
整が容易であり、且つ均質な製品が得やすいこと、所望
の比重及び吸水量の調整が容易であること等の利点を有
するため、本発明においては、造粒法により製造された
人工軽量骨材を対象とした。
【００２７】上記造粒法による原料としては、本発明で
はガラス質原料が好適に使用可能であり、このガラス質
原料に適量の発泡剤と粘着材とを添加してなる造粒物が
使用できる。
【００２８】上記ガラス質原料としては、骨材の強度、
及び独立気泡を形成し易い点などから、例えば天然の流
紋岩系ガラス質粉末（火山ガラス粉末）やガラス粉末が
好ましい。流紋岩系ガラス質粉末の具体例としては、真
珠岩、黒曜石、マレカナイト、坑火石、シラスなどが挙
げられ、ガラス粉末としては、各種ガラス瓶、窓ガラ
ス、ガラス繊維を始め種々のガラス製品やその廃材の粉
末が挙げられる。なお、必要に応じて、これらのガラス
質原料の２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】また、上記ガラス質原料は、最大粒径が１
００μｍ以下で、平均粒径が１０〜２０μｍであり、且
つ粒度分布（ Rosin-Rammler式のＮ値）が 0.7〜1.2 の
粉末状原料が好適に使用可能である。これは、原料中に
１００μｍを越える粒子が存在するガラス質原料、或い
は平均粒径が２０μｍを越えるガラス質原料を使用した
場合には、焼成後の骨材表面に大きなポアが存在するう
え、その数も多いものとなるために好ましくない。ま
た、平均粒径が１０μｍに満たないガラス質原料は、実
操業において粉砕に手間がかかるうえ、造粒するのも困
難となるために好ましくない。更に、粒度分布（Rosin-
Rammler式のＮ値）が 1.2を越えるガラス質原料は、造
粒する際に充填性が悪く、焼成後の骨材表面に大きなポ
アが存在するうえ、その数も多いものとなり、吸水率及
び加圧吸水率が共に高く、圧壊強度が低い骨材となるた
めに好ましくない。一方、粒度分布（ Rosin-Rammler式
のＮ値）が 0.7に満たないガラス質原料は、その原料中
に粒径の大きなものも多く含むため、上記平均粒径の大
きなものを使用した場合と同様に焼成後の骨材表面に大
きなポアが存在するうえ、その数も多いものとなるため
に好ましくない。なお、上記粒度分布（ Rosin-Rammler
式のＮ値）の更に好ましい範囲は、粉砕条件により比較
的簡単に調整できる0.85〜1.0 である。
【００３０】上記ガラス質原料の粒径と粒度分布（ Ros
in-Rammler式のＮ値）の調整は、粉砕時にセパレータの
条件を調整したり、粉砕時間を調整する等の粉砕条件の
調整によって行うことができ、また、平均粒径の異なる
ガラス質原料を混合したり、分級することによっても行
うことができる。
【００３１】上記ガラス質原料に添加する発泡剤として
は、ガラス質原料との組み合わせの点からは、例えばＳ
ｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＡｌＯＮのいずれかが
好適に使用可能であり、必要に応じてこれらの発泡剤の
２種以上を組み合わせて用いてもよい。但し、上記した
発泡剤の中でも、取扱いの容易性及び供給コストの実用
的観点からは、ＳｉＣが特に好ましい。
【００３２】上記発泡剤の配合割合は、ガラス質原料１
００重量部に対して、発泡剤が０．１〜２．０重量部、
更には０．３〜１．０重量部が好ましい。発泡剤の配合
割合が０．１重量部未満では、発泡が不十分となり易
く、逆に発泡剤の配合割合が２．０重量部を超えると、
過発泡となり、骨材表面に大きなポアが存在するうえ、
その数も多いものとなり、また強度の低下、バラツキを
生じ易くなるために好ましくない。
【００３３】また、上記ガラス質原料に添加する粘着材
としては、造粒性及び造粒物のハンドリング性の観点か
ら、例えばデキストリン、ポリビニルアルコール、メチ
ルセルロース、アクリル樹脂、リグニン、ベントナイ
ト、水ガラスのいずれかが好適に使用可能であり、必要
に応じてこれらの粘着材の２種以上を組み合わせて用い
てもよい。但し、上記した粘着材の中でも、取扱いの容
易性及び供給コストの実用的観点からリグニン及びベン
トナイトの組み合わせが特に好ましい。
【００３４】上記粘着材の配合割合は、ガラス質原料１
００重量部に対して、粘着材が０．１〜１０．０重量部
である。この粘着材の適量な添加率は、その種類によっ
て異なるが、リグニンなどの有機材料では０．１〜３．
０重量部、ベントナイトや水ガラスなどの無機材料では
１．０〜１０．０重量部、更には３．０〜７．０重量部
が好適に使用可能である。この粘着材は、通常、乾燥及
び焼成工程において原料造粒物のハンドリング性を保持
する等のために添加され、粘着材の量が上記より少ない
とハンドリング性を保持できなくなると共に、焼成後の
骨材表面に大きなポアが存在するうえ、その数も多いも
のとなるために好ましくない。また、逆に添加する粘着
材の量が上記より多いと造粒過程において多量の水が必
要となって緻密な造粒物が得られ難くなり、やはり焼成
後の骨材表面に大きなポアが存在するうえ、その数も多
いものとなるために好ましくない。
【００３５】上記原料を用いた造粒物の成形及び乾燥方
法は、本発明においては特に制限されず、公知ないし慣
用の装置、手法が使用可能である。また、造粒物の粒径
は、製造する骨材の用途等によっても異なる場合がある
が、通常は、焼成・発泡した後の骨材の粒径がJIS A 50
02「構造用軽量コンクリート骨材」に適合する直径５〜
１５ｍｍとなるように造粒を行うことが好ましい。
【００３６】造粒物の焼成方法についても、本発明にお
いては特には限定されず、公知ないしは慣用されている
方法を用いれば良いが、造粒物を２段の本焼成、即ち、
造粒物を半溶融状態とすることを主とする１次焼成と、
該１次焼成に続く造粒物の均熱化を図ることを主とする
低温焼成と、該低温焼成に続く造粒物を発泡させること
を主とする２次焼成とからなる焼成方法により造粒物を
焼成・発泡させることが好ましい。これは、このような
焼成方法によれば、造粒物全体の均一且つ適度な発泡を
進行させることが可能となり、比重のバラツキが少な
く、しかも高強度で加圧下における吸水率も含めて、吸
水率の低い人工軽量骨材を得やすくなるために好まし
い。
【００３７】ここで、上記１次焼成における焼成温度
は、原料の種類及び１次焼成に要する時間によって異な
る場合があるが、造粒物が融着する寸前（ないしは融着
し始める程度）の温度とすることが好ましい。また、上
記低温焼成（前記１次焼成から一旦温度を下げての焼
成）においては、温度の下げ幅、即ち１次焼成の温度T1
と低温焼成の温度TLとの差（T1−TL）は５０〜３００℃
が好ましく、特に５０〜１５０℃が好ましい。更に、上
記低温焼成に続く再焼成、即ち２次焼成では、その焼成
温度T2と前記の１次焼成温度T1との差（T2−T1）が＋１
００℃以下であるように再加熱することが好ましい。な
お、上記した１次焼成及び２次焼成での保持時間は特に
限定されないが、発泡の均一化／効率化のバランスの点
からは、上記した１次焼成で保持しても良いし、保持し
なくても良い。１次焼成の時間は０（保持なし）〜５分
（更には１〜３分）であることが好ましく、２次焼成の
時間は、１〜５分（更には２〜４分）であることが好ま
しい。
【００３８】焼成・発泡させた後の造粒物の冷却条件
は、本発明においては極めて重要であり、造粒物を焼成
・発泡させた後、該発泡造粒物を少なくとも８００℃ま
では３００℃／min 以下の冷却速度で徐冷する。これに
より、骨材表面に存在するポアが、その孔径が小さく、
且つその数が少ない人工軽量骨材、例えば骨材表面に存
在する最大孔径のポアでも１００μｍ以下であり、且つ
１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ2 当たり１００個
以下の人工軽量骨材となると共に、クラック等が少ない
人工軽量骨材となり、圧壊強度が１０００Ｎ以上、吸水
率が２．０％以下、且つ加圧吸水率が８．０％以下の人
工軽量骨材を提供することが可能となる。
【００３９】ここで、焼成・発泡後の造粒物の少なくと
も８００℃までの徐冷は、該造粒物の焼成・発泡に用い
る焼成装置内に、発泡後においても暫時造粒物を滞留さ
せることにより可能であり、その後焼成装置から排出し
て自然冷却等の方法により発泡造粒物を冷却し、硬化さ
せて人工軽量骨材とする。
【００４０】なお、上記本発明においては、焼成・発泡
後の造粒物を少なくとも８００℃までは徐冷することと
したのは、〔課題を解決するための手段〕の欄において
も記載したように、８００℃を越える温度から自然冷却
等の方法で急激に発泡造粒物を冷却させると、骨材表面
に存在するポアが、その孔径が大きく、またその数が多
い人工軽量骨材となり、吸水率及び加圧吸水率が共に高
いものとなるうえ、熱歪みにもとづくクラック等を多く
有する人工軽量骨材となり、圧壊強度も低くなり、吸水
率が２．０％以下、加圧吸水率が８．０％以下、且つ圧
壊強度が１０００Ｎ以上の人工軽量骨材を得ることが困
難となるためである。
【００４１】また、上記本発明においては、少なくとも
８００℃までの冷却速度を３００℃／min 以下としたの
は、同じく〔課題を解決するための手段〕の欄において
も記載したように、３００℃／min より冷却速度が早い
と、急激な冷却によって表面に存在するポアが大きく、
またその数が多いものとなると共に、クラック等を多く
有する人工軽量骨材となり、やはり吸水率が２．０％以
下、加圧吸水率が８．０％以下、且つ圧壊強度が１００
０Ｎ以上の人工軽量骨材を得ることが困難となるためで
ある。なお、冷却速度を５０℃／min 未満とすること
は、実操業においては困難であり、且つ生産性も低いも
のとなるため、冷却速度は、５０℃／min 以上とするこ
とが好ましい。
【００４２】本発明で用いる焼成装置は、特には限定さ
れないが、焼成物の均熱化が図り易く、品質のバラツキ
を少なくすることが容易な点からは、外熱式キルンが好
適に使用可能であり、該キルンの寸法は、所望の粒径の
骨材を安定して得る点からは、内径が２ｍ以下程度、長
さ８〜１６ｍのキルンを用いることが好ましい。
【００４３】図１(a) に、本発明において好適に使用可
能な外熱式キルンの一態様を示す。同図を参照して、該
キルンは、造粒物の供給方向に沿って配置されたキルン
入口１と、造粒物の焼成処理を行うシェル２と、キルン
出口３とからなる。該シェル２の壁面には、造粒物の移
動方向に沿ってシェル温度測定用の熱電対４が複数配置
されている。シェル２の両端近傍には、キルンを回転さ
せるためのキルンタイヤ５が配置され、シェル２の外部
には、造粒物の移動方向に沿って複数のバーナー６が配
置されている。これらのバーナー６は、１次焼成領域に
対応する第１加熱部７と、低温焼成領域に対応する第２
加熱部８と、２次焼成領域に対応する第３加熱部９と、
更に徐冷領域に対応する第４加熱部１０に分類される。
【００４４】なお、上記低温焼成領域に対応する第２加
熱部８と、徐冷領域に対応する第４加熱部１０において
は、その領域のバーナー６の本数あるいは火力を調整す
るか、又はその領域のバーナー６を全く無くすこともあ
り得る。
【００４５】図１(b) は、上記した図１(a) の造粒物の
移動方向に沿った温度分布（加熱曲線）の例を示した図
である。同図において、実線は２段の本焼成による焼成
方法の加熱曲線を示したものであり、また点線は、慣用
されている１回の本焼成による焼成方法の加熱曲線を示
したものである。両加熱曲線とも、冷却工程は、焼成装
置内における徐冷工程と、焼成装置からの排出後の自然
冷却による急冷工程とからなる。
【００４６】以上、説明した本発明にかかる人工軽量骨
材、及び人工軽量骨材の製造方法により得られた人工軽
量骨材は、表面に存在するポアの孔径が小さく、且つ数
が少ない人工軽量骨材であり、吸水率が２．０％以下、
加圧吸水率が８．０％以下、且つ圧壊強度が１０００Ｎ
以上の人工軽量骨材となる。
【００４７】そして、この人工軽量骨材を、セメント、
混和剤等と、公知ないしは慣用の配合割合で練り混ぜて
製造した本発明にかかる軽量コンクリートは、フレッシ
ュ性状においてスランプロスを発生させたり、ポンプ圧
送性の低下という問題が生じ難く、更に硬化後において
は凍結融解抵抗性が高い軽量コンクリートとなる。こ
の、本発明にかかる軽量コンクリートの用途として、例
えばカーテンウォール、橋脚、橋梁、道路床版、鉄道床
版、各種ブロック、浮体構造物、海中構造物、擁壁、遮
音板、耐震壁、鋼管コンクリート、鉄骨造りのスラブ、
建築物の柱、梁、外壁、内壁、スラブ、間仕切り及び屋
根、そしてこれらのプレキャスト製品、更には前記構造
物の補強用等が挙げられる。なお、得られた人工軽量骨
材が、JIS A 5002「構造用軽量コンクリート」に規定の
粗骨材に適合しない場合には、必要に応じて篩を用いて
粒度を調整した後、セメント、混和剤等と練り混ぜれば
良い。
【００４８】
【試験例】以下、上記した本発明にかかる人工軽量骨材
及び人工軽量骨材の製造方法、更には、本発明にかかる
軽量コンクリートを見いだすに至った試験例を記載す
る。
【００４９】−人工軽量骨材及び人工軽量骨材の製造方
法の評価試験（試験No.1〜31）− １．造粒物の作製 表１に示す平均粒径、最大粒径、粒度分布（ Rosin-Ram
mler式のＮ値）の北海道奥尻産の真珠岩粉末、黒曜石粉
末、真珠岩と黒曜石の混合粉末又はガラス粉末と、Ｓｉ
Ｃ〔昭和電工（株）製〕、ベントナイト〔東洋ベントナ
イト（株）製〕及びリグニン〔日本製紙（株）製〕を表
１に示す割合で混合し、パン型ペレタイザーで造粒し、
ロータリードライヤーにより乾燥して造粒物を作製し
た。
【００５０】
【表１】
【００５１】２．造粒物の焼成・冷却 上記造粒物を表２に示す条件で焼成・冷却した。なお、
焼成・冷却には、図１（ａ）に示した外熱式キルン（バ
ーナー６の火力を調整することにより、焼成条件及び冷
却条件の変更が可能）を用いて行った。
【００５２】
【表２】
【００５３】３．骨材の評価 上記により得られた骨材の個々について、その絶乾比
重、吸水率、加圧吸水率、圧壊強度及びポアの数を測定
した。なお、絶乾比重及び吸水率は、JIS A 1135「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。加圧吸水率は、１０リットルのオートクレーブ内に骨
材を入れ、加圧ポンプを用いて４０kgf/cm2 の加圧水下
に２時間曝した場合の吸水量を測定した。圧壊強度は、
オートグラフ〔（株）島津製作所製）を用いて測定し
た。なお、圧壊強度には、粒径１４ｍｍの骨材を５０個
測定し、その平均値を記載した。１〜１００μｍの孔径
のポアの数は、粒径１４ｍｍの骨材に対し、各々６ヵ所
で１ｍｍ2 当たりの骨材表面に現れている数を電子顕微
鏡により測定した。また、１００μｍを越える孔径のポ
アの数は、骨材表面の目視観察と顕微鏡によるポア径の
測定により求めた。なお、ポアの数は、骨材を１０個測
定し、ポアの数の最大値と最小値を記載した。得られた
結果を、表３に示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】−軽量コンクリートの評価試験（試験 No.
32〜75）− １．コンクリートの作製 下記するセメント、高炉スラグ、細骨材、粗骨材及び混
和剤を表４に示す割合で２軸強制練りミキサーに投入
し、１．５分間練り混ぜてコンクリートを作製した。
【００５６】 記 セメント ；普通ポルトランドセメント〔日本セメント（株）製〕 ；早強ポルトランドセメント〔日本セメント（株）製〕 高炉スラグ ；ファインセラメント１０Ａ〔第一セメント（株）製〕 細骨材 S-1 ；青梅産砕砂 S-2 ；表１の試験No.2の配合で５ｍｍ以下の造粒物を作製し、表２ の試験No.2の条件で焼成・発泡させた人工軽量細骨材〔絶乾 比重0.73、吸水率４％〕を使用 粗骨材 ；表１〜３の各試験 No.の骨材を使用 混和剤 ；高性能ＡＥ減水剤〔（株）エヌエムビー製 レオビルドＳ Ｐ−８ＨＥ〕、ＡＥ剤〔（株）エヌエムビー製 マイクロ エア７７５Ｓ〕
【００５７】
【表４】
【００５８】２．コンクリートの評価 上記により作成したコンクリートの個々について、その
空気量、気乾比重、圧縮強度、スランプ及び凍結融解抵
抗を測定した。なお、空気量は、練り混ぜたコンクリー
トをJIS A 1128「フレッシュコンクリートの空気量の圧
力による試験方法−空気室圧力方法」に準じて測定し
た。気乾比重は、練り混ぜたコンクリートを直径１０ｃ
ｍ、高さ２０ｃｍの型枠に投入した後、テーブルバイブ
レータ上で３０秒間、振動成形（振動数４０００ｖｐ
ｍ）し、２４時間湿空養生後、脱型し、その後材令２８
日まで水中養生し、供試体の重量及び容積を測定し、比
重を計算した。なお、気乾比重の測定は、３本の供試体
について行い、その平均値とした。
【００５９】また、圧縮強度は、前記気乾比重の測定の
際に作成した３本の供試体について、JIS A 1108「コン
クリートの圧縮強度試験方法」に準じて測定し、その平
均値を算出した。なお、一部の配合割合のコンクリート
については、脱型直後（材令１日）の圧縮強度も測定し
た。スランプは、練り混ぜたコンクリート及びポンプ圧
送後のコンクリートのスランプを、JIS A 1101「コンク
リートのスランプ試験方法」に準じて測定した。なお、
ポンプ圧送はコンクリートの練り混ぜ終了から１０分以
内に行った。また、ポンプは油圧式ピストン型コンクリ
ートポンプを用い、ポンプの最大負荷圧力は３８kgf/cm
2 、水平換算配管長を１５０ｍとした。凍結融解抵抗性
は、ポンプ圧送後のコンクリートを、ASTM C 666法（水
中凍結水中融解）に準じて測定した。なお、ポンプ圧送
を行わなかったコンクリートについては、練り混ぜたコ
ンクリートを、ASTM C 666法（水中凍結水中融解）に準
じて測定した。測定は３００サイクル行い、耐久性指数
を求めた。得られた結果を、表５に示す。
【００６０】
【表５】
【００６１】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかる人工軽量
骨材であれば、高強度で、加圧下における吸水率も含め
て、吸水率の低い軽量骨材となり、吸水率が２．０％以
下であり、加圧吸水率が８．０％以下、且つ圧壊強度が
１０００Ｎ以上と言う性状の人工軽量骨材となる。
【００６２】また、上記した本発明にかかる人工軽量骨
材の製造方法によれば、骨材表面に存在するポアが、そ
の孔径が小さく、且つその数が少ない人工軽量骨材、例
えば骨材表面に存在する最大孔径のポアでも１００μｍ
以下であり、且つ１〜１００μｍの孔径のポアが１ｍｍ
2 当たり１００個以下の人工軽量骨材の製造が可能とな
ると共に、徐冷するために熱歪みによるクラック等が少
ない人工軽量骨材を製造でき、圧壊強度が１０００Ｎ以
上、吸水率が２．０％以下、且つ加圧吸水率が８．０％
以下の人工軽量骨材を提供することが可能となる。
【００６３】更に、上記した本発明にかかる軽量コンク
リートであれば、該コンクリートのフレッシュ性状にお
いて練り混ぜ後の急速なスランプロスが発生し難く、且
つポンプ圧送性が低下するという施工面の問題も生じ難
いコンクリートとなると共に、硬化後においても凍結融
解抵抗性が高く且つ高強度の（具体的には、材令２８日
で、図２の斜線部分で示される圧縮強度を発現する）コ
ンクリートとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) は、本発明において好適に使用可能な
外熱式キルンの一態様を示した模式断面図である。図１
(b) は、本発明における加熱及び冷却パターンを模式的
に示したグラフである。
【図２】本発明にかかる軽量コンクリートの比重と圧縮
強度との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１ キルン入口 ２ シェル ３ キルン出口 ４ 熱電対 ５ キルンタイヤ ６ バーナー ７ 第１加熱部 ８ 第２加熱部 ９ 第３加熱部 １０ 第４加熱部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ０４Ｂ 111:40 (72)発明者 早野 博幸 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 鈴木 崇幸 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 松里 広昭 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 造粒物を焼成・発泡して製造された人工
    軽量骨材において、該人工軽量骨材表面に存在するポア
    （孔）が、最大孔径のポア（孔）でも１００μｍ以下で
    あり、且つ１〜１００μｍの孔径のポア（孔）が１ｍｍ
    2 当たり１００個以下であることを特徴とする人工軽量
    骨材。
  2. 【請求項２】 上記造粒物の原料として、最大粒径が１
    ００μｍ以下で、平均粒径が１０〜２０μｍであり、且
    つ粒度分布（ Rosin-Rammler式のＮ値）が 0.7〜1.2 の
    ガラス質原料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。
  3. 【請求項３】 最大粒径が１００μｍ以下で、平均粒径
    が１０〜２０μｍであり、且つ粒度分布（ Rosin-Ramml
    er式のＮ値）が 0.7〜1.2 のガラス質原料に発泡剤及び
    粘着材を添加して形成した造粒物を焼成・発泡させた
    後、該発泡造粒物を少なくとも８００℃までは３００℃
    ／min 以下の速度で徐冷することを特徴とする人工軽量
    骨材の製造方法。
  4. 【請求項４】 上記ガラス質原料を主体とする造粒物の
    焼成・発泡が、造粒物を半溶融状態とすることを主とす
    る１次焼成と、該１次焼成に続く造粒物の均熱化を図る
    ことを主とする低温焼成と、該低温焼成に続く造粒物を
    発泡させることを主とする２次焼成とから成ることを特
    徴とする、請求項３記載の人工軽量骨材の製造方法。
  5. 【請求項５】 上記請求項１又は２記載の人工軽量骨材
    を配合したことを特徴とする軽量コンクリート。
JP9366363A 1997-12-24 1997-12-24 人工軽量骨材及び該人工軽量骨材の製造方法及び該人工軽量骨材を用いた軽量コンクリート Pending JPH11189447A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006160570A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Takasago Ind Co Ltd ガラス質塊状発泡体の製造方法
JP2013155094A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd コンクリート
JP2015107893A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 株式会社トクヤマエムテック コンクリート組成物
CN107601936A (zh) * 2017-11-13 2018-01-19 长江师范学院 一种混凝土轻集料及其制备方法

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