(57)【要約】【要  約】【課  題】    造粒時の強度を向上させるための繊維の添加における工程を効率化する。【解決手段】  膨張性頁岩を粉砕し、篩分けして得られた粒径３ｍｍ以下のものと、植物性繊維に水分調整剤を加えて解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成する人工軽量骨材の製造方法である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物を解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
【請求項２】
珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物に水分調整剤を加えて解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。
【請求項３】
前記の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料が、膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたもの、焼却灰、石炭灰、土木汚泥のうちの１種または２種以上である請求項１または２に記載の人工軽量骨材の製造方法。
【請求項４】
前記の膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたものが粒径３ｍｍ以下である請求項３に記載の人工軽量骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物を有効利用するとともに強度に優れた人工軽量骨材を得ることのできる人工軽量骨材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量コンクリートの骨材として、膨張性頁岩を焼成して発泡させたものが使用されている。例えば特許文献１には、従来の技術として、膨張性頁岩を粉砕、篩分けして得られた所定粒径のものを含有する原料を造粒し、焼成した後、篩分けを行う人工軽量骨材の製造方法が記載されている。従来の技術による人工軽量骨材の製造工程を図２に示す。原石をまず粗粉砕し、篩分けによって粒径20〜５ｍｍの粗精石、５〜３ｍｍの中精石、３ｍｍ以下の細精石が得られる。これらの粗精石、中精石、細精石をそれぞれ焼成して発泡させ、再度篩分けを行うことによって粗骨材、中骨材、細骨材が製造される。
【０００３】
このような人工軽量骨材は、JIS A 5002 に規定される構造用軽量コンクリート骨材に相当し、粗骨材、中骨材は砕石、砂利に代わるものとして、細骨材は天然砂に代わるものとして、例えば高層ビルの躯体コンクリート部分に使用してビルの重量を軽減することができる。
【０００４】
しかしこのような人工軽量骨材は、原料である頁岩が粘土質の水成岩のため壊れやすく、粉砕工程で粒度の細かいものが多く発生するため、粗粉砕、篩分け、焼成を経た段階で粒径５ｍｍを超えるものは原石に対しておよそ50％に留まり、５ｍｍ以下のものが20％、さらに粉砕、焼成の工程で発生する排気中のダストは20〜30％であり、原石に対する粒径５ｍｍ以下のものの割合を粉化率と定義すれば、粉化率は50％近くに達する。これに対して、人工軽量骨材の需要は粒径５ｍｍを超える粗骨材が主体であり、全使用量の90％以上を占めている。
【０００５】
こうした実情に鑑み、粗粉砕後の篩分け段階における中精石について再度粉砕して篩分けし、粒径５ｍｍ以下のものを細精石と合わせ、これに結合剤としてベントナイトを添加した後、混練し、造粒して得られた造粒物を焼成し、篩分けして粒径20〜５ｍｍの粗骨材を製造すること、すなわち利用実績の少ない中精石の一部と細精石を利用率の高い粗精石に再生させて原石の有効利用を図ることが、特許文献１に従来の技術として記載されている。この製造工程を図３に示す。
【０００６】
一方、特許文献１記載の発明では、造粒して焼成することによりサイズの大きい人工軽量骨材を製造する過程において、焼成前の造粒物の強度を向上させ、粉化を抑制して歩留りを向上させるため、膨張性頁岩を粉砕、篩分けしたものに、水分含有量を５％以下とした上で解繊（空気中で衝撃を加えて繊維をほぐすこと）した植物繊維やコーンスターチを添加して混合後、造粒し、焼成する人工軽量骨材の製造方法が記載されている。この製造工程を図４に示す。
【特許文献１】特開2002-167288号公報（第１−１３頁、図１−７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の人工軽量骨材の製造方法においては、植物繊維は乾燥や脱水工程により水分を５％以下とすることが必要である。本発明は、対象となる繊維の範囲を拡大するとともに、繊維の乾燥、脱水工程を効率化し、人工軽量骨材の一層のコストダウンを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物を解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法、あるいは、珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物に水分調整剤を加えて解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする人工軽量骨材の製造方法であり、望ましくは前記の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料が、膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたもの、焼却灰、石炭灰、土木汚泥のうちの１種または２種以上である前記の人工軽量骨材の製造方法であり、望ましくは前記の膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたものが粒径３ｍｍ以下である前記の人工軽量骨材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、使用する繊維として植物繊維をはじめ動物繊維、鉱物繊維、化学繊維にまで拡大し、ひろく繊維または繊維廃棄物の有効利用が図られるとともに、これらの繊維を解繊する際に、無害な水分調整剤を加えるだけで脱水または乾燥の工程が不要であり、原石と産業廃棄物の有効利用ならびに人工軽量骨材の強度を向上させることができるという、すぐれた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の人工軽量骨材の製造方法は、膨張性頁岩を焼成して発泡させ篩分けして得られた粒径３ｍｍ以下のものや、産業廃棄物である下水道汚泥の焼却灰（以下単に「焼却灰」という）、石炭灰、土木工事や建設工事で発生する残土や汚泥（以下「土木汚泥」という）等の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物を解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする。
【００１１】
あるいはまた、本発明の人工軽量骨材の製造方法は、前記の珪酸―アルミナ系物質を含有する原料と、繊維または繊維廃棄物に水分調整剤を加えて解繊した解繊繊維とを混合して混練し、造粒、焼成することを特徴とする。
【００１２】
膨張性頁岩は珪酸60〜75％、アルミナ10〜20％を主成分とし、軟化点以上に加熱されると温度の高い表面は軟化したガラス状の膜で覆われた袋状となり、内部で発生する結晶水などの分解ガスによって膨張し、軽量の粒子状となる。焼却灰は、主成分がやはり珪酸、アルミナであり、頁岩の組成に近い。石炭灰も同様である。さらに土木汚泥も珪酸、アルミナを多く含んでおり、いずれも頁岩の一部あるいは全部に代替して人工軽量骨材の原料として使用することができる。
【００１３】
さらにこれらの原料の粒子を混練してより大きいサイズに造粒する際、解繊した繊維を混合することにより、配合原料中の分散が均一化して造粒後の強度が向上する。また造粒後の焼成時に繊維が分解、燃焼するので、軽量な骨材が得られる。繊維の燃焼ガスはほとんど無害であり、環境汚染のおそれがない。
【００１４】
使用する繊維または繊維廃棄物としては、植物性のものとして製紙工場の脱水汚泥や段ボール工場の脱水汚泥等の廃棄物、新聞紙、段ボール屑などの古紙、石膏ボードの裏紙、砕木パルプ、木チップ等の木屑があり、他にウール布地等の動物繊維、またロックウール等の鉱物繊維、化学繊維等がある。
【００１５】
そのままホッパに投入して水切りをしても水分が高く、フィーダによる切り出しやコンベヤによる搬送ができない場合、従来は脱水または乾燥の工程を必要としていたが、本発明では水分含有量60％程度の繊維または繊維廃棄物でもほぼ同量の乾燥した水分調整剤を加えてから解繊するようにすることにより性状はさらさらとなり、搬送が容易となるので、脱水や乾燥等の別工程は不要である。
【００１６】
水分調整剤としては乾燥した粉末、例えば石炭灰、下水処理において発生する下水汚泥を焼却炉で焼却して残った汚泥焼却灰などの産業廃棄物が使用できる。人工軽量骨材の製造工程で発生した粉状の頁岩も水分調整剤として使用可能である。繊維または繊維廃棄物の過剰な水分を吸収して解繊を容易にしてくれるものであれば、骨材として使用する際コンクリート強度ならびに環境に対して無害なものである限り、特にその種類を限定しない。
【００１７】
繊維または繊維廃棄物により従来のコーンスターチやベントナイト等の有価物を代替できるが、必要に応じてこれらを使用することも任意である。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例の人工軽量骨材の製造方法を図１により説明する。原料として膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたもの、あるいは焼却灰、石炭灰、土木汚泥等を適宜選択して使用する。膨張性頁岩の場合、原石である膨張性頁岩を粗粉砕し、篩分けによって粗精石（粒径20〜５ｍｍ）、中精石（５〜３ｍｍ）、細精石（３ｍｍ以下）を得る。粗精石は別途焼成して再度篩分けし、そのまま粗骨材として使用することができる。中精石は再度粉砕し、篩分けして３ｍｍ以下としたのものを前記の細精石に加え、これら粒径３ｍｍ以下の原料に解繊繊維を加えて混合し、必要に応じて工業用水を加えて混練し、混練物を押出し成形機、または転動造粒機などの造粒機に送って造粒する。造粒物をロータリーキルンなどの焼成装置において焼成すれば粒径20〜５ｍｍの粗骨材が得られる。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
原料として膨張性頁岩を使用し、解繊繊維を混合して製造した場合の本発明の実施例と、原料は同じであるが従来の方法により繊維を使用せずにコーンスターチ、あるいはベントナイトを添加して造粒、焼成したものとの製品の比較を表1に示す。実施例１は解繊した植物繊維を混合しており、実施例２は解繊した植物繊維と少量のコーンスターチを混合している。比較例１は繊維に代えてコーンスターチを、比較例２は繊維に代えてベントナイトを添加している。造粒物の粉化率はいずれも2.7〜2.9％で大差は認められなかったが、実施例については対原料収率（使用した全原料の乾量に対する得られた粗骨材の乾量の割合）が高く、圧壊強度も高いことが認められ、コーンスターチやベントナイトのような有価物を節減して高品質の製品を得ることができた。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
つぎに原料として膨張性頁岩を粉砕し篩分けして得られたもの、および焼却灰または石炭灰を使用した例を表２に示す。実施例３は頁岩と焼却灰を、実施例４は頁岩と石炭灰を原料とし、いずれも植物繊維を混合しているが、比較例３、４は原料として頁岩、焼却灰、石炭灰を使用し、混合には繊維を使用せず比較例３ではコーンスターチを、比較例４ではベントナイトを使用している。造粒物の粉化率は比較例４が10％と大きかった他はいずれも３％前後で大差なかった。実施例のものについて高い圧壊強度が得られた。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
つぎに原料として膨張性頁岩を使用せず、粉砕し篩分けして得られたもの、および焼却灰および石炭灰のみを使用した例を表３に示す。実施例５、６および比較例５、６はいずれも焼却灰および石炭灰のみを原料とし、実施例５植物繊維とベントナイトを、実施例６ではこれらの他にベントナイトを使用している。一方比較例５、６は混合には繊維を使用せず、比較例５ではコーンスターチとベントナイトを、比較例６ではベントナイトを使用している。造粒物の粉化率は比較例６が35％と大きかった他はいずれも３％台で大差なかった。実施例のものについて高い圧壊強度が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の人工軽量骨材の製造方法の実施例を示す工程図である。
【図２】従来の技術における人工軽量骨材の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】従来の技術における人工軽量骨材の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】従来の技術における人工軽量骨材の製造方法の一例を示す工程図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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