(57)【要約】【課題】発泡ガラス製の骨材を用いたコンクリートが寒冷地で使用されると、凍結・融解に弱いことが予想され、又、セメント及び水と混練してモルタルとした場合において、水の配合量が正確に行われず、例えば流動性が悪くて、セメントモルタルのポンプ圧送特性が悪かったりすることから、このような問題点を解決することである。【解決手段】ガラスを主材として構成された芯材と、前記芯材の表面に設けられた樹脂層とを具備する骨材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の表面に設けられた樹脂層
とを具備することを特徴とする骨材。
【請求項２】
ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の孔に充填された樹脂材
とを具備することを特徴とする骨材。
【請求項３】
ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の孔に充填された樹脂材と、
前記芯材の表面に設けられた樹脂層
とを具備することを特徴とする骨材。
【請求項４】
ガラスを主材として構成された芯材は発泡ガラス粒であることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの骨材。
【請求項５】
ガラスを主材として構成された芯材は、廃ガラスを造粒することによって構成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかの骨材。
【請求項６】
ガラスを主材として構成された芯材の表面には耐アルカリ性を有する表面材が設けられてなることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかの骨材。
【請求項７】
樹脂が非吸水性樹脂であることを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかの骨材。
【請求項８】
樹脂が有機樹脂、及び有機樹脂と水和反応性無機材との複合材の群の中から選ばれる何れかであることを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかの骨材。
【請求項９】
ガラス粉末を用いて造粒する造粒工程と、
前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程
とを具備することを特徴とする骨材の製造方法。
【請求項１０】
ガラス粉末を用いて発泡・造粒する造粒工程と、
前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程
とを具備することを特徴とする骨材の製造方法。
【請求項１１】
被覆工程は樹脂溶液中に造粒物を浸漬する工程であることを特徴とする請求項９又は請求項１０の骨材の製造方法。
【請求項１２】
被覆工程は樹脂溶液の噴霧雰囲気中に造粒物をおく工程であることを特徴とする請求項９又は請求項１０の骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、ガラス製骨材に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近代社会においてはガラスの廃棄物が大量に発生している。例えば、飲用、医薬品、工業品等のあらゆる分野でガラス瓶が廃棄物として発生している。又、自動車や建築物の解体に伴って板ガラス等の廃棄物も大量に発生している。
この為、廃ガラスの再利用は今日では大きな課題である。
【０００３】
このような大きな課題を解決する為、本願出願人は、廃ガラスから骨材を製造することを提案している。例えば、ソーダ石灰ガラス（廃ガラス）の粉末、粘土質粉末（ベントナイト）、石灰石粉末、水ガラス、及び水を用い、造粒機により直径０．２〜４ｍｍ程度の大きさの球状に造粒し、この造粒物をロータリードライヤーにより乾燥し、次いでメタカオリンを加えてまぶし、まぶし機によりメタカオリンを造粒物の表面に付着させ、この後、外熱式ロータリーキルンにより焼成し、次いで外水冷ロータリークーラーにより徐冷し、そして振動篩い機により分級し、ガラスを主成分として構成された芯材の表面に耐アルカリ性・耐熱性を有する表面材（メタカオリン）が設けられた発泡ガラス製の骨材を提案している（特許第３０５８３２２号）。そして、この種の発泡ガラス製骨材は、軽量性を有することから、各所で使用されている。
【０００４】
ところで、本発明者の研究によれば、発泡ガラス製骨材にも問題点の残されていることが判って来た。すなわち、吸水現象が起きていると言う問題点の在ることが次第に判って来た。特に、高性能減水剤が使用された場合、これらの界面活性剤の作用によるものと思われるのであるが、発泡ガラス製骨材内部に水が浸透し易くなっていた。
【０００５】
そして、発泡ガラス製骨材が吸水性を有していると言うことは、この骨材を用いたコンクリートが寒冷地で使用されると、凍結・融解に弱いものとなることが予想される。又、セメント及び水と混練してモルタルにした場合においても、骨材の吸水により、配合しなければならない水の量が狂って来ると言った問題も起きることになる。更には、このようなセメントモルタルをポンプ圧送により輸送しようとした場合に、配合した水の量が狂うことによって、流動性が狂うことから、即ち、骨材が吸水した分だけ混練に使用される水の量は理論配合水量よりも少ないことになるから、それだけセメントモルタルの流動性は低下し、輸送効率が狂って来る等の問題点も起きる。尚、ポンプ圧送の如くに圧力が掛かると、水は益々吸水され易くなると考えられる。そして、酷い場合には、吸水によって流動性が低下し、ポンプ圧送できない場合も予想される。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、上記のような問題を起こさせないように吸水性が低いガラス製骨材を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発泡ガラス製骨材の吸水性についての研究が鋭意押し進められて行った。その結果、次のようなことが次第に判って来た。
本来、カオリン等の耐アルカリ性に富む鉱物で発泡ガラス粒の表面が覆われていることから、基本的には、吸水率は零と考えられて来た。ところが、ガラスとカオリン等の無機鉱物とは融点が異なり、カオリン等の無機鉱物の融点はガラスの融点よりも高い。従って、カオリン等の無機鉱物による完全な溶融皮膜を発泡ガラス製骨材の表面に形成できていない。更には、発泡ガラス製骨材は、その製造工程における造粒時に発泡剤を混合して焼成し、独立気泡を形成して軽量化しているのであるが、気泡の一部が連続し、そして外部に繋がり、これが更に吸水の原因になっていると考えられた。
【０００８】
そして、ガラスよりも融点が高い鉱物を用いての被覆では十分な被覆となって無いことから、ガラスよりも融点の低い素材を用いれば表面被覆が完全なものとなり、それ故に吸水（内部への水の浸透）が効果的に阻止されるであろうと考えた。更に、樹脂を用いれば、ガラスよりも融点は低いであろうし、更には樹脂を溶剤に溶かした形態のものを用いることによって、表面被覆が効果的に行われ、かつ、耐アルカリ性にも優れているであろうから、極めて好都合であろうと考えた。
このような知見を基にして本発明がなされたものである。
【０００９】
すなわち、前記の課題は、ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の表面に設けられた樹脂層
とを具備することを特徴とする骨材によって解決される。
【００１０】
又、ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の孔に充填された樹脂材
とを具備することを特徴とする骨材によって解決される。
【００１１】
特に、ガラスを主材として構成された芯材と、
前記芯材の孔に充填された樹脂材と、
前記芯材の表面に設けられた樹脂層
とを具備することを特徴とする骨材によって解決される。
【００１２】
又、ガラス粉末を用いて造粒する造粒工程と、
前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程
とを具備することを特徴とする骨材の製造方法によって解決される。
【００１３】
特に、ガラス粉末を用いて発泡・造粒する造粒工程と、
前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程
とを具備することを特徴とする骨材の製造方法によって解決される。
【００１４】
すなわち、ガラス製骨材の表面を樹脂で被覆したり、又、ガラス製骨材の空孔部分の少なくとも入口部分に樹脂を充填して封孔処理したり、更には前記両者を併用しておけば、水が内部には浸透できないことから、理論的には、吸水率は零のものとなる。しかも、樹脂は、一般的には耐アルカリ性にも富むことから、アルカリ骨材反応に対しても効果的なものになる。
【００１５】
上記本発明にあっては、ガラス製骨材（ガラスを主材として構成された芯材）は発泡ガラス粒である。特に、廃ガラスを造粒（発泡・造粒）することによって構成されたものである。更には、表面には耐アルカリ性を有する表面材、例えばカオリン、モンモリロナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ばれる耐アルカリ性を有する鉱物からなる表面材が設けられている。
【００１６】
本発明にあっては、樹脂は非吸水性樹脂である。特に、耐アルカリ性に富む非吸水性の樹脂である。例えば、有機樹脂、及び有機樹脂と水和反応性無機材との複合材の群の中から選ばれる何れかである。更に具体的に挙げると、樹脂がエポキシやウレタン等の反応性樹脂、或いはアクリルや塩化ビニル等の樹脂、合成ゴム、又はアクリル、合成ゴム、ゴムアスファルトエマルジョン等のセメント混和用エマルジョンとポルトランドセメント等の水和反応性無機材との複合材などが用いられる。勿論、この他にも各種の合成樹脂や天然樹脂を用いることが出来る。
【００１７】
本発明になる骨材の製造方法において、被覆は樹脂溶液中に造粒物を浸漬することによって行われたり、或いは樹脂溶液の噴霧雰囲気中に造粒物をおく、例えばそのような雰囲気中を通過させたり、若しくは両者を併用することで行われる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明になる骨材は、ガラスを主材として構成された芯材と、前記芯材の表面に設けられた樹脂層とを具備する。若しくは、ガラスを主材として構成された芯材と、前記芯材の孔に充填された樹脂材とを具備する。又は、ガラスを主材として構成された芯材と、前記芯材の孔に充填された樹脂材と、前記芯材の表面に設けられた樹脂層とを具備する。樹脂による被覆厚は格別な限定は無い。すなわち、内部への水の浸透（含浸）が阻止される程度のものであれば十分であり、サブμｍ或いはμｍのオーダー程度若しくは更に薄い場合もある。
【００１９】
本発明になる骨材の製造方法は、ガラス粉末を用いて造粒する造粒工程と、前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程とを具備する。特に、ガラス粉末を用いて発泡・造粒する造粒工程と、前記造粒工程で造粒された造粒物の表面に樹脂材を設ける被覆工程とを具備する。
【００２０】
本発明において、ガラスを主材として構成された芯材は発泡ガラス粒である。特に、廃ガラスを造粒（発泡・造粒）することによって構成されたものである。更には、表面には耐アルカリ性を有する表面材、例えばカオリン、モンモリロナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、ケイソウ土、シリカヒュームの群の中から選ばれる耐アルカリ性を有する鉱物からなる表面材が設けられている。
【００２１】
本発明において、樹脂は非吸水性樹脂である。特に、耐アルカリ性に富む非吸水性の樹脂である。例えば、有機樹脂、及び有機樹脂と水和反応性無機材との複合材の群の中から選ばれる何れかである。更に具体的に挙げると、樹脂がエポキシやウレタン等の反応性樹脂、或いはアクリルや塩化ビニル等の樹脂、合成ゴム、又はアクリル、合成ゴム、ゴムアスファルトエマルジョン等のセメント混和用エマルジョンとポルトランドセメント等の水和反応性無機材との複合材などが用いられる。勿論、この他にも各種の合成樹脂や天然樹脂を用いることが出来る。
【００２２】
本発明になる骨材の製造方法において、被覆は樹脂溶液中に造粒物を浸漬（特に、浸漬加圧）することによって行われたり、或いは樹脂溶液の噴霧雰囲気中に造粒物をおく、例えばそのような雰囲気中を通過させたり、若しくは両者を併用することで行われる。
【００２３】
以下、更に詳しく説明する。
本発明で用いるガラスを主材として構成された芯材は、特に廃ガラスを用いて構成されたものである。中でも、廃ガラス、特にソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスを用いて構成されたガラス製骨材の表面に、鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材が設けられたものである。
【００２４】
このような発泡ガラス製骨材は、ソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。或いは、少なくともソーダ石灰ガラスを主体とした廃ガラスの粉末及び粘土質粉末を含む混合物を用いて造粒し、この造粒された造粒物の表面に鉱物からなる耐アルカリ性を有する表面材を設け、焼成することにより得られる。上記製造に際して、表面材は造粒工程、或いは焼成工程、又は造粒工程及び焼成工程で設けられる。そして、表面材は耐熱性を有するものが特に用いられる。又、表面材は板状構造、層状構造、葉片状、あるいは鱗片状構造を有する。又、表面材は、その大きさが０．０１〜３μｍ（特に０．０１〜２μｍ）のものである。尚、表面材としては、例えばメタカオリンや含水カオリン等のカオリン、モンモリナイト、パイロフィライト、タルク、粘土質雲母、緑泥石、珪藻土、シリカフュームの群の中から選ぶことが出来る。
【００２５】
より具体的に説明すると次のとおりである。
先ず、ガラス瓶や窓ガラスといった廃棄物が回収される。この回収された廃ガラスは、ソーダ石灰ガラスを主体としたものである。そして、回収廃ガラスを粗粉砕したカレットがカレット受入ホッパーからカレットタンクに入れられ、粉砕機に送られ、粉砕機でブレーン値３０００〜３３００ｃｍ２／ｇまで微粉砕する。そして、バグフィルターを通して、原料タンクに送られる。
【００２６】
原料タンクには、例えばスレート、頁岩、シルト、あるいは泥岩などのようなガラスとの親和性を高めるブレーン値３０００〜４５００ｃｍ２／ｇ（特に３５００〜４０００ｃｍ２／ｇ）の粘土質粉末と、無機質で焼成過程において気体を発生する物質、例えば石灰石などのブレーン値５０００〜６０００ｃｍ２／ｇの発泡材粉末とが入れられている。
【００２７】
これらの原料タンクより前記ガラス粉末、粘土質粉末及び発泡材粉末（ガラス粉末：粘土質粉末：発泡材粉末＝１００重量部：５〜３５重量部（特に１０〜３０重量部）：０．０１〜５重量部（特に０．１〜３重量部）の割合）がプレミキサーに送られて混合撹拌され、この後造粒機により直径０．０３〜１０ｍｍの大きさの球状に造粒される。この造粒時には、水ガラスや水などが必要に応じて添加される。
【００２８】
造粒物は多量の水分を有していることから、ロータリードライヤーによりガラス軟化点以下の温度で乾燥する。そして、貯留タンクに送られた後、乾燥した造粒物がまぶし機に送られる。又、前記表面材物質もまぶし機に送られる。表面物質の量は、造粒物１００重量部に対して１〜１０重量部程度である。
【００２９】
そして、外熱式ロータリーキルンに送り、８００〜９００℃の温度で焼成する。この後、外水冷ロータリークーラーに送られ、焼成により発泡した発泡粒は亀裂を生じないように徐冷される。この後、振動篩い機により分級する。
【００３０】
次に、上記のようにして得られた発泡ガラス製骨材を、図１に示される槽内に投入し、圧力を加えた。尚、この槽内には、例えばエポキシ樹脂エマルジョン溶液が入れられている。これにより、発泡ガラス製骨材の空孔の少なくとも入口部にはエポキシ樹脂が侵入して閉塞されると共に表面がエポキシ樹脂により覆われるようになる。そして、所定時間後に引き上げ、加熱・乾燥処理した。
【００３１】
上記のようにして得られた樹脂コーティングされた発泡ガラス製骨材を加圧状態で水中に浸漬し、浸漬後１週間してから引き上げ、そして表面に付着している水を丁寧に拭き取った後、浸漬前後での重量変化を調べたが、重量変化は認められなかった。
このことは、吸水率が零とも言えるものである。
従って、この骨材を用いたコンクリートが寒冷地で使用されても、凍結・融解には強いことが予想される。又、セメントと混練してモルタルとする場合においても、骨材に吸水現象が起きないから、配合しなければならない水の割合は正確に計算でき、配合水に狂いの問題は起きず、又、セメントモルタルをポンプ圧送により輸送しようとした場合でも、骨材による吸水現象によって流動性の低下が引き起こされることは無いので、輸送効率の低下、酷い場合には輸送できないと言った問題は起きず、又、ポンプに大きな負荷が掛かることも無いのでポンプが損傷すると言った事故も起き難い。
【００３２】
樹脂の表面コーティングは図２のような手法でも行われる。すなわち、上記のようにして得られた発泡ガラス製骨材が、図２に示される管内に供給されると、この管内は吸引あるいは圧送装置でエア流ができているので、発泡ガラス製骨材は矢印方向（図２中、左側から右側）に輸送されて行く。発泡ガラス製骨材の輸送途中において、バルブを介してエアにより管内に被覆材であるエポキシ樹脂エマルジョン溶液が噴霧されている。従って、エポキシ樹脂エマルジョン溶液の噴霧雰囲気中を発泡ガラス製骨材は通過して行くので、この通過中において発泡ガラス製骨材の表面にはエポキシ樹脂エマルジョンが付着する。この後、図示しない加熱・乾燥処理工程を経ることによって、表面がエポキシ樹脂により覆われた発泡ガラス製骨材が得られる。
【００３３】
上記のようにして得られた樹脂コーティングされた発泡ガラス製骨材についても、これを加圧状態で水中に浸漬し、浸漬後１週間してから引き上げ、そして表面に付着している水を丁寧に拭き取った後、浸漬前後での重量変化を調べたが、重量変化は認められなかった。
このことは、吸水率が零とも言えるものである。
【００３４】
これに対して、樹脂コーティングされていない発泡ガラス製骨材を、加圧状態で水中に浸漬し、浸漬後１週間してから引き上げ、そして表面に付着している水を丁寧に拭き取った後、浸漬前後での重量変化を調べたが、１２ｗｔ％の重量増加が認められた。このことは、樹脂コーティングされていない発泡ガラス製骨材には吸水現象が起きていると考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
発泡ガラス製骨材を非吸水性のものと出来る。このことは、発泡ガラス製骨材を用いたコンクリートの耐凍結・融解性の改善が図れる。又、セメント及び水と混練してモルタルとする場合においても、骨材に吸水現象が起きないから、配合水の計算が正確に出来る。更には、骨材に吸水が起きると、配合水が理論量より少ないことになるから、モルタルの流動性が低下し、ポンプ圧送に問題が起きるものの、このような問題も解決される。
【００３６】
そして、ガラス製骨材の用途が拡大されることから、廃ガラスの再資源化に役立ち、社会的貢献が多大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂コーティング装置の概略図
【図２】樹脂コーティング装置の概略図
【図１】
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【図２】
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