(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オートクレーブ養生後の製造工程の養生屑である余剰ＡＬＣを直径１．２ｍｍ以下の粉末に粗粉砕した粗粉を、１０５℃以上３００℃未満で加熱処理をした後、微粉砕機で、６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕したＡＬＣ用リサイクル原料を、内割固形分でＡＬＣ原料全体の１０質量％から２０質量％添加することを特徴とするＡＬＣの製造方法。
【請求項２】
粗粉砕機がハンマークラッシャー、又はピンミルであることを特徴とする請求項１記載のＡＬＣの製造方法。
【請求項３】
前記ＡＬＣ用リサイクル原料が、前記微粉砕機にチューブミル、又はボールミルを用いて、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型にしたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＡＬＣの製造方法。
【請求項４】
前記ＡＬＣ用リサイクル原料が、前記微粉砕機にチューブミル、ボールミル、竪型ミル、又はフレットミルを用いて、微粉砕したものと、前記粗粉を混合させることにより、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型にしたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＡＬＣの製造方法。
【請求項５】
前記ＡＬＣ用リサイクル原料中の珪石の混合が、水添加前に行われる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＡＬＣの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量気泡コンクリート用リサイクル原料、およびこれを用いた軽量気泡コンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣ）は、珪酸質原料として、天然の珪石、珪砂等と、石灰質原料として、石灰石からの生石灰、セメント、石膏を主原料とし、水を加え、これらの混合スラリーに金属アルミニウム添加して発泡させ、半硬化状態とする１次養生で得られたグリーンケーキをピアノ線で所定寸法に切断した後に２次養生としてオートクレーブを用いた高温高圧下での水蒸気養生をすることによって得られる。
【０００３】
得られたＡＬＣは、各種成形品へと所定寸法に切削加工することによって、ＡＬＣパネルなどの建築材料として、各種外壁、間仕切り、屋根、床などに広い用途を有する。
【０００４】
そして、成形品への寸法調整に伴い製造現場では、切削加工による切削屑又は切断屑などの余剰ＡＬＣが発生する。これは、ＡＬＣ製造のリサイクル原料として再利用されている。しかし、リサイクル原料の添加量は、内割固形分比率で、全固体原料の約１０質量％程度までが使用限界であり、これ以上、リサイクル量を増量した場合にはＡＬＣ製品の圧縮強度が低下する現象があった。その結果、リサイクルできない分は廃棄され、コスト高や環境負荷の増大ともなっている。
【０００５】
そこで、リサイクル原料として、建築物の解体物であるＡＬＣ廃材の再利用で、この平均粒径を７５μｍ以下として、未反応の珪酸質原料を活性化させ、再使用することが検討されている（特許文献１）。
【０００６】
また、特許文献２では、ＡＬＣ養生屑を８００℃〜１５００℃の高温で焼成して珪酸質原料のみでなく、石灰質原料としても再使用することを検討している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５５０２７号公報
【特許文献２】特開平０５−３１９８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、先行特許文献１の方法では、ＡＬＣ廃材の粉砕後の平均粒径を７５μｍ以下としているが、その粒度分布は不明で、同じ平均粒径７５μｍ以下であっても、その粒度分布が異なる場合は、組成配合の調整をしても、圧縮強度等の品質にばらつきが生じる難点があった。また、先行特許文献２の方法では、高温処理の特別な設備と多くの熱エネルギーを要するという難点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、特別な測定装置が不要で工程管理が簡便であり、特別な焼成設備も必要とせず、品質管理が容易で、余剰ＡＬＣのリサイクル原料を内割固形分で１０質量％から２０質量％程度まで増量して使用しても、リサイクル原料量の変動を受けにくく、従来品と同程度の圧縮強度を安定して保持できる、ＡＬＣのリサイクル原料、及びこれを用いたＡＬＣの製造法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、鋭意検討の結果、次発明を提供するものである。
[１]  余剰ＡＬＣを粗粉砕した粗粉を、１０５℃〜３００℃で加熱処理をした後、微粉砕機で、６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕したＡＬＣ用リサイクル原料、を提供する。
[２]  余剰ＡＬＣを粗粉砕した粗粉を、１０５℃〜３００℃で加熱処理をした後、微粉砕機で、６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕したＡＬＣ用リサイクル原料を、内割固形分でＡＬＣ原料全体の１０質量％から２０質量％添加することを特徴とするＡＬＣの製造方法を、提供する。
[３]  余剰ＡＬＣが、オートクレーブ養生後の製造工程の養生屑であり、粗粉砕機がハンマークラッシャー、又はピンミルであることを特徴とする前記ＡＬＣの製造方法を、提供する。
[４]   ６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕としたＡＬＣ用リサイクル原料が、前記微粉砕機にチューブミル、又はボールミルを用いて、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型にしたものであることを特徴とする前記ＡＬＣの製造方法を、提供する。
[５]   ６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕としたＡＬＣ用リサイクル原料が、前記微粉砕機にチューブミル、ボールミル、竪型ミル、又はフレットミルを用いて、微粉砕したものと、前記粗粉を混合させることにより、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型にしたものであることを特徴とする前記ＡＬＣの製造方法を、提供する。
[６]  前記ＡＬＣ用リサイクル原料中の珪石の混合が、水添加前に行われる前記ＡＬＣの製造方法を、提供する。
【００１１】
余剰ＡＬＣ
ここで、余剰ＡＬＣとは、ＡＬＣ製造工程で発生する養生した余剰物であり、オートクレーブ養生後の切削加工による切削端材、切削屑又は切断屑、寸法不合格品、その破片である。オートクレーブ養生前の半硬化体の切断屑は含まない。
【００１２】
粗砕
前記余剰ＡＬＣは、ハンマークラッシャー、ピンミルなど圧壊力の小さな粗粉砕機を使用して、粗砕する。直径１．２ｍｍ以下（１．２ｍｍ篩全通）の粉末とすることが好ましい。例えば、ハンマークラッシャーの、スクリーンの目開きを１．２ｍｍとして、直径１．２ｍｍ以下の粗砕物は直ちに回収できる方式が好ましい。あまり粉砕してしまうと次加熱工程で脱水速度のばらつきが生じて所定の加熱。温度、加熱時間の制御が容易でなくなるからである。
【００１３】
加熱処理  時間
図１に、直径１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣの脱水減量（質量％）と加熱処理時間の関係を示した。加熱に関し、箱型乾燥機等、通常の電気乾燥機をもちいることができ、粗砕物の仕込み等の特別の配慮は不要である。粗粉砕が過剰となり、トバモライトの板状結晶のカードハウス構造を大きく崩したり、トバモライトの炭酸化が進んだりすると減量曲線の再現性が保てなくなる。
【００１４】
粗粉を１０５℃〜３００℃で加熱処理をする。好ましくは１５０℃〜３００℃未満での温度での処理である。加熱処理時間の例は、１０５℃で、３時間、１５０℃で１．５時間、２５０℃で１時間と、加熱温度が高いほど、恒量前か、ほぼ恒量になってから短時間で終了することが好ましい。加熱温度が３００℃以上と、高温で、１．５時間を超える等、加熱時間が長くなると、トバモライトの被粉砕性等に影響を与え、リサイクル適性の低下につながる。また、図１から、加熱による減量のみから余剰ＡＬＣのリサイクル適性を対応させて判断することは困難であることが判る。
【００１５】
図２に、１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣの脱水率（質量％）と加熱処理時間の関係を示した。一方、１０５℃で処理時間１５時間の余剰ＡＬＣの中のトバモライトの結晶水を１００％とし、３００℃で処理時間１５時間の余剰ＡＬＣの中のトバモライトの結晶水を０％と仮定して、各処理温度で恒量としてトバモライト中の結晶水の脱水率を算定した。図２からも、余剰ＡＬＣやトバモライトの脱水率のみから余剰ＡＬＣのリサイクル適性を判断することは困難であった。
【００１６】
図３に、各温度で加熱処理時間３時間の余剰ＡＬＣのＸ線回折チャ-トを示した。１０５℃で加熱処理時間３時間の石英ピークを基準に、トバモライトの回折ピーク強度を比較すると、１５０℃から２５０℃で、２θの３０度付近のピーク強度変化は比較的小さく安定しているが、２３５℃以上の加熱処理では、２θの１０度以下の格子面間隔の大きな回折面からの強度が小さくなる。構造水の脱水により間隔の大きな格子面から不整となり、比較的低温でも結晶構造が崩れていくのが判る。しかし、２５０℃程度までは、格子面間隔の狭い構造は、保たれている。
【００１７】
このとき、トバモライトのＸ線回折の結晶構造の乱れから、余剰ＡＬＣのリサイクル適合性を直ちに決定できないことが判る。即ち、１０５℃で構造水の脱水がほとんど起きていない時も、２５０℃加熱で構造水の脱水の進行が減量やＸ線回折で確認できた余剰ＡＬＣでも微粉砕による粒度調整の条件でリサイクル適合性が発揮できるからである。
【００１８】
また、３００℃で１５時間の加熱変化を走査型電子顕微鏡の画像でも、リサイクル適性に関連する外観上の変化を見出すことは困難であることを確認している。
【００１９】
微粉砕
上記条件下で加熱後の余剰ＡＬＣをボールミル、チューブミル等のタンブリング方式の微粉砕機で微粉砕し、６３μｍ残分（篩上）が、４５％以下とし、リサイクル原料とすることができる。好ましくは６３μｍ残分が２０質量％〜４５質量％である。６３μｍ残分が４５％を越えると、圧縮強度が低下する。また、６３μｍ残分が２０質量％未満で、過粉砕気味となり、６３μｍを超えた粒径のピークが明瞭でなくなる程度に減少すると、ＡＬＣの圧縮強度が低下する傾向が認められた。
【００２０】
粒度分布
図４、図５に、粗粉の加熱品と、加熱後の微粉砕品のそれぞれの粒度分布の変化を示した。縦軸の目盛りは、小粒径からの累積粒度の度数（％）である。微粉砕機には、ボールミルを用いた。このとき、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型とすることが好ましい。図５の１００μｍ近辺をピークとする粒度分布の山（６３μｍを超えた粒径のピーク）が明瞭であることが好ましい。両ピークの存在により充填密度が高くなる傾向があり、リサイクル適性を向上させることも一因と考えられる。図４の加熱品を微粉砕したもの（図５の微粉砕品）は、本願のＡＬＣ用リサイクル原料の例示である。
【００２１】
更に、微粉砕機には、前記タンブリング方式に加えて、竪型ミル又はフレットミルのローラー方式を用いて、微粉砕したものを用いることができる。このとき、ローラーミル方式で過粉砕気味となった微粉末であっても、ハンマークラッシャー、ピンミルなど圧壊力の小さな粗粉砕機での前記粗粉の加熱品、を合計で２０質量％を限度に追加混合させることにより、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径のピークを鮮明にして２山型とし、リサイクル適性を回復させることも可能である。
【００２２】
以上、余剰ＡＬＣのリサイクル適性は、所定の粗粉砕、加熱、微粉砕を、この順番で所定の粗粉砕条件、加熱条件、微粉砕条件で行って得られるのもので、この適性を有する余剰ＡＬＣを、その構造又は特性のみにより直接特定することが不可能である。
【００２３】
ここで、余剰ＡＬＣを構成する成分のうち、主要な鉱物はトバモライトである。トバモライトは、１００〜３３０℃で大きく脱水し、４００℃までの脱水は層間水で、８００℃までの脱水は構造水と考えられている。そして、９００℃以上の加熱で、トバモライトは、ワラストナイトに変化する。しかし、前述の通り、３００℃以下の加熱でもＸ線回折に変化のある構造変化をもたらす脱水が認められ、再利用可能な珪酸質成分量が増加し、次いで適度の微粉砕によって、発現可能な珪酸質成分量が更に増加するものと思われる。ところが、発現可能な珪酸質成分量は、脱水率のみでは一律には決定されないと思われる。トバモライトの結晶格子が保持される適度な脱水で、被粉砕性が向上し、後の適度な粉砕条件で、または、適度な粒度分布への回復措置で安定したリサイクル適性が発揮できる。
【００２４】
原料  調合
余剰ＡＬＣの所定量を用いて、ＡＬＣを製造した。原料の混合割合は、余剰ＡＬＣと珪石を合わせて４８質量％とし、原料の混合割合は、余剰ＡＬＣ８〜２０質量％、珪石２８〜４０質量％、生石灰６〜１０質量％、セメント１２〜２２質量％、石膏２〜４質量％、クラスト（オートクレーブ養生前の半硬化体をピアノ線で切断したときに発生する余剰端部を水で解砕した物）配合２０〜３０質量％（乾燥重量から算出）とし、この混合物全体に対してアルミニウム粉０.０６質量％と水とを加えてスラリーを調整した。水を後添加することが好ましい。特に、珪石は乾式であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、特別な測定装置が不要で工程管理が簡便であり、特別な焼成設備も必要とせず、品質管理が容易で、余剰ＡＬＣのリサイクル原料を内割固形分で１０質量％から２０質量％程度まで使用しても、リサイクル原料量の変動を受けにくく、従来品と同程度の圧縮強度を安定して保持できるＡＬＣの製造法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣの脱水減量（質量％）と加熱処理時間の関係を示した図である。
【図２】１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣの脱水率（質量％）と加熱処理時間の関係を示した図である。
【図３】各加熱温度で、３時間の加熱処理した余剰ＡＬＣのＸ線回折チャ-トを示した図である。
【図４】１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣを粗粉砕したのち、１５０℃で１．５時間加熱したリサイクル原料の中間品（粗粉砕後の加熱品）の粒度分布を示した図である。
【図５】１．２ｍｍ全通とした余剰ＡＬＣを粗粉砕したのち、１５０℃で１．５時間加熱し、ボールミルで１５分間微粉砕した本願ＡＬＣ用リサイクル原料の粒度分布を例示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
原料と組成について
ＪＦＥミネラル社製珪石と、ＡＬＣ製造工程で得られた切削片を余剰ＡＬＣとして、合わせて４８質量％とし、原料の混合割合は、余剰ＡＬＣを８〜２０質量％、珪石を２８〜４０質量％、吉沢社製生石灰を６〜１０質量％、太平洋セメント社製早強ポルトランドセメントを１２〜２２質量％、国際商事社製二水石膏を２〜４質量％、前記クラストを２０〜３０質量％配合して、合計で１００質量％にした。この混合物に対してアルミニウム粉０.０６質量％を加え混合した。
【００２８】
余剰ＡＬＣの粗粉砕
余剰ＡＬＣの粗粉砕にはハンマークラッシャーを用いた。
【００２９】
加熱方法
粗粉砕した余剰ＡＬＣの熱処理用加熱器には熱風乾燥機を用いた。
【００３０】
微粉砕方法
熱処理した余剰ＡＬＣの微粉砕機にはボールミルを用いた。
【００３１】
本発明の軽量気泡コンクリートは次のような製造方法によって得られる。材料として、微粉砕工程を施した余剰ＡＬＣの他に、珪石、石英などの粉末のケイ酸質原料と、生石灰、消石灰、ポルトランドセメントなどの粉末の石灰質原料、石膏、発泡剤を用い、これらに水を混合して混合スラリーと成し、これを型枠に入れる。次に発泡させるが、その方法はアルミニウムなどの金属粉末から成る発泡剤を用い、そのガス発生によって発泡させる。
【００３２】
しかる後に、所定の寸法に切断した後、オートクレーブ蒸気養生で水熱反応させ、トバモライトを生成させる。なお、オートクレーブ養生条件は１８０℃、１０気圧で行う。
【００３３】
以上のような原料、条件、範囲、方法を適宜組み合わせることにより、本発明のような優れた圧縮強度を有する軽量気泡コンクリートを得ることができる。
【００３４】
次に、本発明の軽量気泡コンクリートの実験例について述べる。使用原料は、余剰ＡＬＣ、珪石、早強ポルトランドセメント、生石灰、石膏である。混合割合は表１の様に余剰ＡＬＣと珪石を合わせて４８質量％とし、余剰ＡＬＣを８〜２０質量％、珪石を２８〜４０質量％で変化させ、生石灰を１０質量％、早強ポルトランドセメントを２０質量％、二水石膏を２質量％、クラストは、原料の混合割合を同一とする工程で、切断したものを２０質量％配合して、合計で１００質量％にした。この混合物に対してアルミニウム粉０.０６質量％を加え、固形分に対し７０質量％の水で混錬した後に型枠に流し込んだ。型枠内で発泡および水和反応させ、半固化状態まで静置させ、その後オートクレーブ容器に入れ、１８０℃、１０気圧の飽和蒸気雰囲気で、５時間養生を行った。
【００３５】
圧縮強度試験は、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６−２０１６に準拠し、試験体サイズは、１００×１００×１００ｍｍである。密度試験も、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６−２０１６に準拠した。  
【００３６】
【表１】
0006644184.tif 000002
【００３７】
圧縮強度は、ＪＩＳ  Ａ  ５４１６−２０１６では３．０Ｎ／ｍｍ２以上と規定されるが、実用上は、より高強度品が好ましいため、圧縮強度３．６Ｎ／ｍｍ２以上を合格品とした。所定加熱処理条件と所定６３μｍ残分量の実施で、１０質量％から２０質量％までの余剰ＡＬＣの混合割合で、この圧縮強度が安定的に保持された。切削加工の容易性を考慮すると、４．０Ｎ／ｍｍ２前後が特に好ましい。実験例１−６がこの範囲を外れる比較例となった。これ以外の実験例（実施例）では課題を解決できる良好な結果を示した。ここで、実験例１−６を除く実施例では、すべて、粒度分布が６３μｍ以下の粒径をピークとするものと、６３μｍを超えた粒径をピークとする２山型が認められた。
【００３８】
なお、ＡＬＣの標準組成を、余剰ＡＬＣ８〜２０質量％、珪石２８〜４０質量％、生石灰６〜１０質量％、セメント１２〜２２質量％、石膏２〜４質量％、クラスト配合２０〜３０質量％の幅で変動させても、ＡＬＣの圧縮強度が、３．６Ｎ／ｍｍ２以上を保持できた。また、生石灰６〜８質量％に限定した上記条件では、ＡＬＣの圧縮強度が、３．８Ｎ／ｍｍ２以上４．２Ｎ／ｍｍ２以下の範囲で安定し、より好ましい結果であった。
【要約】
【課題】本発明は、特別な測定装置が不要で工程管理が簡便であり、特別な焼成設備も必要とせず、品質管理が容易で、余剰ＡＬＣのリサイクル原料を内割固形分で１０質量％から２０質量％程度まで増量して使用しても、リサイクル原料量の変動を受けにくく、従来品と同程度の圧縮強度を安定して保持できる、ＡＬＣのリサイクル原料、及びこれを用いたＡＬＣの製造法を提供することを課題とする。
【解決手段】余剰ＡＬＣを粗粉砕した粗粉を、１０５℃〜３００℃で加熱処理をした後、微粉砕機で、６３μｍ篩残分が４５質量％以下となるまで微粉砕したＡＬＣ用リサイクル原料、及び、これを内割固形分でＡＬＣ原料全体の１０質量％から２０質量％添加することを特徴とするＡＬＣの製造方法を提供する。
【選択図】  図１【図１】
0006644184.tif 000003
【図２】
0006644184.tif 000004
【図３】
0006644184.tif 000005
【図４】
0006644184.tif 000006
【図５】
0006644184.tif 000007