JPS62113748A - ビルデイングエレメントの製造方法 - Google Patents

ビルデイングエレメントの製造方法

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JPS62113748A
JPS62113748A JP61270808A JP27080886A JPS62113748A JP S62113748 A JPS62113748 A JP S62113748A JP 61270808 A JP61270808 A JP 61270808A JP 27080886 A JP27080886 A JP 27080886A JP S62113748 A JPS62113748 A JP S62113748A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フライアッシュ、消石灰、水及び粗粒子形成
材料からなる混合物を未硬化状態のビルディング エレ
メントに成形し、これを高温下且つ水蒸気含有雰囲気中
で硬化させるビルディングエレメントの製造方法に関す
る。
従来の技術とその問題点 フライアッシュを含有するビルディング エレメントの
製造方法は、例えば、ドイツ公開特許公報節3 321
 899号に開示されている。
該公報記載の方法では、石炭燃焼火力発電所からの破砕
ボトムスラグ、フライアッシュ、消石灰及び水を混合し
、得られた混合物をレンガ状のエレメントに成形し、該
エレメントを高温の水蒸気圧下に硬化させている。硬化
は、好ましくは14〜16バールの圧力下且つ180〜
220℃の温度で行われている。
しかしながら、この方法には、硬化工程に高温且つ高水
蒸気圧を必要とするとともに、粗粒材料は破砕ボトムス
ラグに限られているという技術的制約がある。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記形式のビルディング エレメントの製造
方法において、製造条件をより温和なものとし、且つ粗
粒子形成材料の選択の巾を拡大することを課題としてい
る。
このような課題は、以下の如き本発明方法により、解決
される: フライアッシュ、Ca(OH)2及び/又はCa(OH
)2に転換し得る材料、及び水から少なくともなる硬化
性混合物を形成し、必要ならばこれを部分的に粒状化し
、次いで該硬化性混合物を粗粒子形成材料と混合し、成
形し、成形体を100℃までの温度且つ大気圧下で硬化
させる方法。
本発明方法の実施に際しては、粗粒子形成材料は、多種
多様のものから選択可能であり、下記にその若干を例示
する。
(a)ビルディング エレメント製造工業において通常
使用されているもの、 (b)フライアッシュ、Ca (OH)2及び/又はC
a (OH)2に転換し得る材料、及び水を粉砕した硬
化性混合物であって粒子化しているもの、 (c)上記(a)の公知材料の1種又は2種以上と粒子
化された上記(b)の混合物との混合物。
本発明者の研究によれば、先ず、フライアッシュ、Ca
 (OH)2及び/又はCa (OH)2に転換し得る
材料、及び水からなる硬化性混合物を形成させ、次いで
これを適当な粗粒子形成材料と混合する場合には、比較
的低温で且つ大気圧で硬化し得るビルディング エレメ
ント用成形材料が得られることが判明した。
粗粒用のマトリックスを形成するバインダーとしての機
能を有するフライアッシュ含有混合物は、必要ならば、
予め粒状化しても良い。粒状化を行なっても、フライア
ッシュのマトリックス特性は、影響を受けない。
下記においては、本発明方法の好ましい実施例の若干を
示す。
特に、粗粒子形成材料から得られる粗粒は、少なくとも
部分的には、フライアッシュ、Ca(OH)2及び/又
はCa(OH)2に転換し得る材料、及び水からなる粒
子化された混合物で形成されていても良い。前記におい
て、粗粒子形成材料がビルディング エレメント製造産
業において公知のものから選択される場合には、その様
な材料は、例えば、“ケミカル エンジニアーズ ハン
ドブック”、第3版、第457頁以下、マグロ−ヒル出
版社(1950)に記載されている。但し、その様な材
料は、該文献に記載されたものに限定されるものではな
い。
上記の粗粒を選択することに リ、強度、体積/重量比
及び吸湿性等の特性に極めて優れた材料が得られる。
本発明方法によれば、水、恐らくは消石灰及び他の原料
と混合された後、フライアッシュは、先ず完全にもしく
は部分的に粒子状とされ、次いで、粗粒材料と混合され
て、ビルディング材に成形される。この様な成形は、振
動、衝撃、プレス又は押し出し下に行われる。予備粒子
化を行なう場合には、型に対する充填が急速且つ適切に
行われ、圧縮後に寸法精度の高いビルディング材が得ら
れる。
振動下に圧縮することが可能であるということは、ビル
ディング材をコンクリートプレスにより製造し得ること
を意味する。コンクリートプレスは、比較的安価で、生
産能力も高い。予備的粒子化は、型への注入をも可能と
する。
材料を回転運動に供するか、材料に圧縮圧力又は押出し
圧力を与えることにより得られる粒子状材料は、フライ
アッシュ及び水に加えて、消石灰及び他の原料を含んで
いても良い。部分的に粒状化された材料は、単独で型中
で圧縮成形されても良く、或いは、他の粗原料、例えば
セメント又はその他の原料と混合されても良い。粒子は
、例えば、フライアッシュ、水及び消石灰の混合物と混
合されても良い。
更に、砂利、破砕岩石、高炉からの廃棄物、即ち微細オ
キシスラッジ(oxysludge ) 、粒状スラグ
、石膏、硫酸カルシウム、微細へマタイト、及びこれ等
に類似の材料を結合機能(function ofce
menting )を有する材料とともに混合しても良
い。この様な材料をも粒子材料に含めても良い。
硫酸カルシウムに加えて非水和石灰を含むアッシュの処
理も興味のあるところである。この様なアッシュは、特
殊な廃ガス精製方法から生ずる。
フライアッシュは、多、くの場合セメント類と併用可能
であるが、この様なアッシュは、セメントと組合わせて
作用することは推賞されない。硫酸塩含有灰分は、本発
明方法によるセメントを含有しないビルディング材にお
いて、使用可能である。
アッシュ中に非水和性石灰が存在することは、経済的な
利点である。
フライアッシュからの部分的成形粒子は、工場に於て、
実質上完全にフライアッシュからなるビルディング材を
製造することを可能とする。若しも、ビルディング材が
粒子状材料から作られるならば、硬化後に、1.60k
g/重量/容積比で、強度は約15N/lX1m2の値
にまで達することが可能である。ビルディング材の組成
は、アッシュ94重量%及び消石灰6重量%である。こ
の強度は、フライアッシュ、水及び消石灰に更に粒状材
料を併有する混合物を使用することにより、増大する。
他の成分を加えることにより、強度を更に増大させるこ
とが可能である。低い重ffl/容積比は、粒子材料を
低圧縮のエネルギーで圧縮する場合にのみ、生ずる。
予備的なアッシュ粒子化は、特徴的な砂−石灰レンガの
色を保持しつつ、アッシュを砂−石灰レンガの一部に変
えることを可能とする。この色は、白色系であり、混合
物へのアッシュの添加量が10%であっても、グレイに
代わるであろう。この色の変化は、セールスの観点から
、評価される。
このためには、消石灰を含む混合物から粒子を形成する
必要は必ずしもない。粒子は、アッシュと水とから形成
しても良い。アッシュ処理についての原理と同一の原理
をビルディング材を作るための他の混合物に適用するこ
ともできる。例えば、粒子をコンクリート混合物に含有
させても良く、あるいは、砂、セメント及び水からなる
混合物に含有させても良い。ビルディング材を成形して
得られるビルディング エレメントは、レンガ、ブロッ
ク、壁、フロアセクション又はカラムの如き形状を有す
ることができる。圧縮後には、粒子は、粒子形成直後と
同一の形状を有している必要は特にない。ビルディング
材の硬化は、常温での貯蔵、又は通常のコンクリートの
急速硬化或いは水蒸気圧容器中での湿潤条件におけるが
如き、湿潤条件下での熱処理により、達成される。ビル
ディングエレメント硬化の最良の方法は、常圧下の水蒸
気室内で行わせるものであり、この場合、温度は、70
℃以上とすべきである。
実施例 以下、実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。
実施例1 硫酸カルシウム10重量%と酸化カルシウム10重量%
とを含むアッシュを水と1:1の割合で混合した。水は
、酸化カルシウムと反応して水酸化カルシウムと水蒸気
とを形成し、水蒸気の一部は、反応容器外に流出した。
温度の上昇とともに、反応は10分間内に進行して、ア
ッシュを少なくとも部分的に粒子状とさせた。次いで、
粒子状の材料をプレスに供給し、ここでビルディングエ
レメントの形態とした。次いで、成形体を約95℃で約
8時間保持した。硬化後、ビルディング エレメントは
、所望の強度を有しており、その重量/容積比は、約1
 、 5 kg/ Qであった。
実施例2 非結合の酸化カルシウムを微量しか含まないアッシュを
生石灰3重量%及び水と混合した。ミキサー中で、温度
は90℃以上に上昇した。10分後、同温度で、生石灰
は、完全に消石灰に転換しており、粒状化が開始されて
いた。混合物の一部は、粒状化していなかったが、粒状
材料と混合され、ビルディング エレメントが成形され
た。本実施例で得られたビルディング エレメントは、
実施例1で得られたビルディング エレメントに比して
、密度が大きく且つ強度も大であった。また、粒子の存
在により、型に対する充填もより良好に行なわれた。
実施例3 フライアッシュ、ボトムアッシュ、粒状の高炉スラグ、
オキシスラッジ及び水からなる混合物から粒子状材料を
製造し、次いで、ビルディング材を成形し、硬化させた
。得られた材料の強度は、ビルディング材として使用可
能な程度に十分大きいものであった。
実施例4 フライアッシュ、消石灰及び水の混合物を、オランダ特
許出願箱80 022 52号に開示された方法により
得られたフライアッシュとバインダーとからなる硬化粒
子と混合した。
水含有混合物は、通常のフライアッシュ粒子よりも大き
な寸法の粒子を含んでいた。各混合物中のフライアッシ
ュ混合物の含量は、第1表に示す如く、24重量%と2
6重量%との範囲内にあった。
第1表から明らかな如く、吸水率は、米国におけるビル
ディング ブロックに要求される範囲内にあり、しかも
、強度も十分に大きい。又、重量/容盆比も約1 、 
5 kg/ Qであり、これは、硬化粒子とフライアッ
シュ混合物を使用して得られる軽量コンクリートブロッ
クに匹敵するビルディング ブロックが得られることを
意味している。
非硬化粒子を使用する場合にも、軽量コンクリートに対
する要件を充足するビルディング材が得られた。
更に、フライアッシュ、消石灰及び水並びに必要に応じ
て他の成分を含み、凝集体が存在する湿った混合物から
なるバインダーを使用しても、他の粗材料を添加使用す
る場合のビルディング材の形成に際し、極めて良好な結
果が得られる。混合物中の硬化粒子又は非硬化粒子に代
えて、ボトムスラグを使用しても良いことが明らかとな
った。
ボトムスラグとは、火力発電所の燃焼炉のボトムで見出
だされるアッシュ残(ashresidue)である。
このスラグは、焼結アッシュ粒子の凝集体であると考え
て良く、約0.4kg/9という極めて低い嵩密度を有
し、乾燥重量の47重世%にも及ぶ大量の水を吸収し得
る。
実施例5 融解及びグレーズ化した(glazed)フライアッシ
ュからなり、サンドブラスト材として使用されるバシル
グリット(商標名)を高温で形成されたフライアッシュ
、消石灰及び水の混合物と混合した。
粗粒子の量を18〜80重量%とじて、種々の混合物を
得た。
この混合物を使用して得た試験用レンガの強度は、組成
により異なり、12〜28N/mm”の範囲にあった。
硬化は、水蒸気を含有する雰囲気中98℃までの温度で
行なった。
融解フライアッシュは、フライアッシュ粒子よりも、密
度が高いので、実施例4におけるよりも重量/容積比が
高く且つ変動幅が大きかった(1.83kg/G!乃至
1.5kg/Q)。一方、吸水性は、実施例4で得られ
たエレメントよりも低かった。
実施例6 組設集体として、火力発電所の燃焼炉からのボトムスラ
グを使用した。この可能性については、実施例4ですで
に明らかにしたところである。
重量/容積比は、フライアッシュ、消石灰及び水の混合
物中の組設集体が、比較的大量の粗粒子を含む場合に、
減少する。ボトムスラグの寸法を予め減少させておくと
、試験レンガの重量/容積比は、増大し、フライアッシ
ュからなる硬化又は非硬化粒子を使用する際に得られる
値に匹敵する高い値にさえ達する。
工場内にあるミキサー内の湿潤条件下に得られるフライ
アッシュとバインダーの混合物中で、高速回転する破砕
装置を使用して、凝集体の割合をわずか数パーセントに
減少させる場合には、興味ある結果が更に得られた。こ
の様な風合物は、極く少数の凝集体を含むのみで、凝集
フライアッシュ粒子の最大径でも約1mmである。結果
は、前期の表に示すそれらと実質的に同様である。
粗粒子として、焼結フライアッシュ材料をフライアッシ
ュと消石灰からなる混合物と併せ使用することも試みた
。この様な試みは、フライアッシュ粒子の焼結体が砂利
に代替えする強固な塊状物(concrete agg
regate)を形成するので、大きな意義を有してい
る。バインダーとして、フライアッシュと水とからなる
粒子を含む非硬化の極めて小さなバインダー、又は本発
明によるフライアッシュ、Ca(OH)2及び/又はC
a(OH)2に転換し得る材料、及び水からなる非硬化
の粒子が考えられる。
若しも、非硬化粒子の混合物が、焼結フライアッシュ球
状粒子と混合されるならば、型内での圧縮後に、未硬化
のビルディング用レンガ、ビルディング ブロック又は
ビルディング エレメントが得られる。この内部では、
硬化可能な物質は、硬化した焼結フライアッシュ粒子の
周囲に存在し、熱処理により硬化する。かくして、ビル
ディング材は、所望の強度を得る。
組設集体の一部としての機能を有し且つそれのみが部分
的に粒状化されている焼結フライアッシュ粒子が、フラ
イアッシュ、バインダー及び必要に応じて他の原料を含
む混合物に加えられる場合には、成形及び硬化後に、同
様に安定した材料が得られる。
この結合の可能性の大きな技術上の利点は、フライアッ
シュから粒子を製造する設備において、該フライアッシ
ュに焼結時に適正な温度が得られるように必要ならば過
剰のカーボンを与えて、球状粒子を製造し、これをフラ
イアッシュと少なくとも1種のバインダーからなる圧縮
可能な混合物中に加えることができることにある。同時
に、焼結設備のエネルギーを製品製造用バインダーの硬
化に使用することができる。高温の焼結球状粒子とフラ
イアッシュ生成物を含む硬化性バインダーとの混合も、
成功裡に行なわれた。又、焼結塊としてフライアッシュ
焼結設備で得られる不完全燃焼物も、破砕した後、粗粒
子として使用可能なることが理解されよう。
実施例7 上記実施例6において述べた焼結フライアッシュ球状粒
子を、少なくともフライアッシュ、バインダーおよびび
水からなる混合物と組合せて、粗粒として使用した。
次いで、一部が粒子化していない混合物を含む未硬化粒
子を使用した。焼結球状粒子と部分的粒子化混合物との
混合割合は、50150であった。
混合物を圧縮した後には、硬い粗粒の周囲は、部分的に
粒子化した混合物により置換されている様であった。
強度、重量/容積比及び吸水率は、上記第3表に示す値
と完全に対応するものであった。
実施例8 組設集体として、市販の粘土焼結物を使用した。
この軽回凝集体の製造には、他の原料を使用することも
できる。例えば、米国ではピットストーン(pitst
one) 、スレート等が使用されている。
製品は、種々の商標の下に市販されている。今日では、
これらの粒状物は、フラワーポットにおける砂利の代替
品としてしばしば使用されている。
結果は、第4表に示す通りである。
実施例9及び10 更に、比較のために、非常に軽量の組設集体、即ち、バ
ーミキュライト球状粒子及びポリスチレン球状粒子をフ
ライアッシュ及びバインダーからなるモルタルと組合せ
てテストした。
どちらの場合にも、比較的強度が低く、また特にバーミ
キュライトを使用する場合には、重量/容積比の再現性
が不良であり、更に、圧縮エネルギーが増大するに従っ
て、成形塊が破壊した。
ポリスチレンの場合には、バーミキュライトよりも良好
であった。
結果は、第5表及び第6表に示す通りであった。
実施例11 ビムス(bims)及びこれより重い溶岩(lava)
の如き天然品を使用する場合には、第7表に示す如く、
実施例9及び10よりも良好な結果が得られた。
実施例12 他の合成軽量アグリゲートとして発泡コンクリート片を
使用した。発泡コンクリートは、砂、消石灰及びセメン
トの混合物を、水と混合された場合に含水物中で発生す
るガスにより膨張させることにより得られる。ケーキ状
物を膨張させた後、これを加圧容器中高温で硬化させる
発泡コンクリートを破砕することにより、軽量コンクリ
ート アグリゲートが得られ、これをフライアッシュ混
合物に加える。
使用した発泡コンクリートは、強度的0.3N/mm2
及び嵩密度的0.45kg/Qのものであった。
実施例13 本実施例では、粗アグリゲートとして、フライアッシュ
から製造した軽量粒子を使用した。
実施例14 砂、砂利及び岩石破砕片も、粗アグリゲートとして使用
可能である。砂は、微粒子に加えて、フライアッシュ中
に含まれる粒子よりもより粗な粒子(5,6’mmまで
)を含む材料である。しかしながら、本発明方法を適用
するに当っては、成る範囲の混合比で圧縮後にビルディ
ング材中に粒径分布を生じさせる様な見掛は量の大きな
砂混合物を使用する場合には、注意が必要である。即ち
、この様な砂混合物を使用する場合には、圧縮度が不均
一なエレメントが形成されるからである。微少な砂が使
用される場合には、砂は50重量%の割合とするのが良
い。若し、砂がより粗い粒子を大量に含む場合には、砂
の量は40重量%までとする。第10表に、この場合の
結果を示す。
実施例15 砂利を使用する場合には、本発明方法の実施は、より容
易となる。即ち、第11表に示す如く、混合比をより大
きい範囲で変化させることができる。
第11表において、バインダー含量は、比較的低いこと
が明らかである。
実施例16 破砕した砂利又は破砕した岩石を粗アグリゲートとして
使用する場合には、バインダー含量をより減少させるこ
とができる。岩石材料を破砕することにより、高密度に
圧縮可能な混合物が得られる。
結果は、第12表に示す通りである。
ふるい目の開き5.6mmのふるいで破砕岩石をふるい
分けし、通過成分を使用した。
実施例17゜ コンクリートを粗大粒子に破砕し、該粒子の一部を平均
粒子径300μm未満となるまで微粉砕した。この微粉
砕したコンクリートは、フリーの状態で、未反応のCa
(OH)2を相当量含んでいた。この微粉砕コンクリー
トをフライアッシュ及び水と混合すると、硬化能を有す
る混合物が得られ、これは粗粒子のマトリクスとなる物
質となる。
かくして得られた硬化性の混合物を残余の粗コンクリー
ト粒子と混合し、該混合物から未硬化のビルディング材
を成形した。硬化後、ビルディング材は、実施例11の
第7表に示す結果とほぼ同様の物性を有していることが
判明した。
実施例18 コンクリート破砕粉に代えてレンガ破砕粉を使用する以
外は、実施例17と同様にして実験を行なった。微粉砕
したレンガ微粒子は、ポゾラン作用を示した。硬化した
ビルディング材は、実施例11の第7表に示した結果と
同じオーダーの物性を示した。
以上の各実施例に示す結果から、フライアッシュ含有混
合物から得られた未硬化粒子及び硬化粗材料の双方を結
合することは、フライアッシュ、石灰型のバインダー、
水及び必要に応じ他の材料を含む混合物を使用すること
により、可能であることが明らかである。フライアッシ
ュ混合物は、必要ならば、部分的に粒子化しておいても
良い。
(以 上) 、・′\

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フライアツシユ、消石灰、水及び粗粒子構成材料
    からなる混合物を未硬化状態のビルデイング エレメン
    トに成形し、得られた成形体を高温の水蒸気含有雰囲気
    中で硬化させるビルデイング エレメントの製造方法に
    おいて、まずフライアツシユ、Ca(OH)_2及び/
    又はCa(OH)_2に転換し得る材料、及び水を少な
    くとも含む硬化性混合物を作り、必要ならば該硬化性混
    合物と粗粒子構成材料とを混合し、ビルデイング エレ
    メントの形状に成形し、大気圧下に100℃までの温度
    で硬化させることを特徴とするビルデイング エレメン
    トの製造方法。
  2. (2)粗粒子構成材料が以下のものから選択されること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の製造方法: (a)ビルデイング エレメント製造工業において通常
    使用されている材料、 (b)フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はC
    a(OH)_2に転換し得る材料、及び水からなり、粒
    子化状態にある硬化性混合物、(c)上記(a)及び(
    b)の混合物。
  3. (3)フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はC
    a(OH)_2に転換し得る材料、及び水からなり且つ
    粒子化状態にある混合物が、粗粒子構成材料の少なくと
    も一部を形成しており、未硬化のビルデイング エレメ
    ントへの加工前に硬化していることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項に記載の製造方法。
  4. (4)フライアツシユが遊離のCaOを含んでおり、所
    望のCaO含有量を得るために、該フライアツシユにC
    aO含有量の異なる他のフライアツシユが混合されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項のいず
    れかに記載の製造方法。
  5. (5)CaSO_4を更に含有するフライアツシユを使
    用することを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の
    製造方法。
  6. (6)硬化性混合物中に存在するCa(OH)_2及び
    /又はCa(OH)_2に転換し得る材料の合計量が、
    フライアツシユ並びにCa(OH)_2及び/又はCa
    (OH)_2に転換し得る材料の合計量の約25重量%
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5
    項のいずれかに記載の製造方法。
  7. (7)フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はC
    a(OH)_に転換し得る材料、及び水から少なくとも
    なる硬化性混合物の形成過程において、温度を90℃以
    上に上昇させ、同温度に到達後混合を少なくとも1分間
    継続することを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
    6項のいずれかに記載の製造方法。
  8. (8)ビルデイング エレメントを形成する混合物中の
    粗粒子構成材料と残余成分との重量比が、100:1と
    1:100との間にあることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第7項のいずれかに記載の製造方法。
  9. (9)フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はC
    a(OH)_2に転換し得る材料、及び水から少なくと
    もなる硬化性混合物が、消石灰及び砂(石英粉を含んで
    いても良い)の如き砂−石灰レンガ産業で通常使用され
    る原料により部分的に置換され、粗粒子構成材料が、フ
    ライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はCa(OH
    )_2に転換し得る材料、及び水からなる粒子化された
    混合物により構成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項又は第3項に記載の製造方法。
  10. (10)フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又は
    Ca(OH)_2に転換し得る材料、及び水から少なく
    ともなる硬化性混合物が、コンクリート工業において公
    知のモルタルにより部分的に置換され、粗粒子構成材料
    が、フライアツシユ、Ca(OH)_2及び/又はCa
    (OH)_2に転換し得る材料、及び水からなる粒子化
    された混合物により構成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項又は第3項に記載の製造方法。
  11. (11)硬化後の形状に実質上等しい形状にビルデイン
    グ エレメントを成形し、該成形は、コンクリート工業
    又は砂−石灰レンガ工業で使用されている装置を使用し
    て行われることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第10項のいずれかに記載の製造方法。
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