(57)【要約】軽量ファインセラミックス微粒子、各種技術分野でのその使用、それを含む建築材料組成物。該軽量ファインセラミックス微粒子、特に焼結合成砂は粒度が、ふるいサイズ（ｍｍ）2 1 0.5 0.2、通過量（質量％）＞98 55〜80 30〜45 2〜4。前記軽量ファインセラミックス微粒子の建設用骨材としての、特にフライアッシュと組み合わせて用いられる使用。前記軽量ファインセラミックス微粒子の塗料添加剤又はコーティング製剤、鋳物砂、廃水処理用添加剤、園芸用培養基、水耕園芸、屋上緑化、地質工学における利用のための使用。前記軽量ファインセラミックス微粒子を含むモルタル又はコンクリートの形態の建築材料組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表１に示すサイズ分布を有し、フライアッシュから直接得られる、軽量ファインセラミックス微粒子。
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【請求項２】
ふるいサイズ１ｍｍの通過量が６５〜７０％の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の軽量ファインセラミックス微粒子。
【請求項３】
ふるいサイズ０．５ｍｍの通過量が３５〜４０％の範囲内であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の軽量ファインセラミックス微粒子。
【請求項４】
かさ密度が６００〜１，２００ｋｇ／ｍ３の範囲内であること、及び／又は吸水率が６〜１５重量％の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子。
【請求項５】
前記吸水率が３０分後に１０重量％より高いことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の建設用骨材としての使用。
【請求項７】
前記軽量ファインセラミックス微粒子が、フライアッシュと組み合わせて用いられることを特徴とする、請求項６に記載の使用。
【請求項８】
前記フライアッシュが、無煙炭及び／又は褐炭から得られることを特徴とする、請求項７に記載の使用。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の塗料添加剤又はコーティング製剤としての使用。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の鋳物砂としての使用。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の廃水処理用添加剤としての使用。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の園芸用培養基としての使用。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の水耕園芸での使用。
【請求項１４】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の屋上緑化での使用。
【請求項１５】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子の地質工学における利用のための使用。
【請求項１６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量ファインセラミックス微粒子を含む、建築材料組成物。
【請求項１７】
フライアッシュがさらに前記組成物に含まれることを特徴とする、請求項１６に記載の建築材料組成物。
【請求項１８】
前記建築材料がコンクリート組成物であることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の建築材料組成物。
【請求項１９】
硬化コンクリートの密度が２，１００ｋｇ／ｍ３未満であり、及び／又は硬化コンクリートの熱伝導率が０．９Ｗ／（ｍ・ｋ）未満であることを特徴とする、請求項１８に記載の建築材料組成物。
【請求項２０】
前記建築材料がモルタル組成物であることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の建築材料組成物。
【請求項２１】
硬化モルタルの密度が１，８００ｋｇ／ｍ３未満であり、及び／又は硬化モルタルの熱伝導率が０．７Ｗ／（ｍ・ｋ）未満であることを特徴とする、請求項２０に記載の建築材料組成物。
【請求項２２】
硬化モルタルの曲げ強度に対する圧縮強度の比率が４：１〜７：１であることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の建築材料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量ファインセラミックス微粒子（lightweight fine ceramic particulates）、種々の分野におけるその使用、並びに該微粒子を含む建築材料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
インド特許出願Ｎｏ．３０９９／ＭＵＭ／２０１１は、産業廃棄物から焼結砂のような焼結軽量微粒子を製造する方法を開示している。そこに開示された軽量微粒子の製造方法は、以下の工程が含まれる。
１．フライアッシュと天然添加物の混合及び混和
２．高強度せん断ミキサーを使用した微粒子の形成
３．各種サイズ及び形状の微粒子の作製
４．強力な振動ふるいを使用した微粒子の乾燥及び分級
５．所望するサイズ及び形状の微粒子の高温（９００〜１，４００℃）での焼結
【０００３】
建築・建設業界及び他の業界における砂又は微粒子に対する世界的な需要は、漸減している砂の天然供給源に対して、ますます圧力をかけている。このための微粒子の供給源は、ａ）水路、小川及び川からの天然砂、並びにｂ）砕石又は砕砂となっている。しかしながら、これら代替的な砂の供給源は、風景を激しく変化させており、自然生息地を破壊して、生態系を危険にさらしている。加えて、砂採取又は採鉱の破壊的行為は、それをますます持続不能な原料にしている。
【０００４】
モルタル組成物に対し、軽石（浮岩、pumice）のような軽量骨材の使用は、ＥＰ 0 985 646 Ａ１に開示されている。また従来技術において、玄武岩質軽石（basaltic pumice）のような天然産出の骨材から作られる軽量骨材を使用することが知られている。このことは、Yasar, E.ら、“Strength properties of lightweight concrete made with basaltic pumice and fly ash”, “MATERIALS LETTERS, NORTH HOLLAND PUBLISHING COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 57, no.15, 1 April 2003, pages 2267-2270”, 又は Dale P. Bentzら、“Water Movement during Internal Curing”, “Concrete international/October 2006; pages 39-45”に開示されている。
【０００５】
解決すべき課題は、建築・建設目的及び他の目的のための砂の代替物として軽量ファインセラミックス微粒子を提供することである。
【発明の概要】
【０００６】
前記課題は、表Ａに示すサイズ分布を有し、フライアッシュから直接得られる、軽量ファインセラミックス微粒子を提供することにより解決される。
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【０００７】
本発明においては、軽量ファインセラミックス微粒子は、ふるいサイズ１ｍｍの通過量が６０〜７０％の範囲内であることが好ましい。
【０００８】
本発明においては、軽量ファインセラミックス微粒子は、ふるいサイズ０．５ｍｍの通過量が３５〜４０％の範囲内であることが好ましい。
【０００９】
また、軽量ファインセラミックス微粒子は、かさ密度が６００〜１，２００ｋｇ／ｍ３の範囲内であることが好ましい。
【００１０】
また、軽量ファインセラミックス微粒子は、吸水率が６〜１５重量％の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
軽量ファインセラミックス微粒子は、前記吸水率が３０分後に１０重量％より高いことが特に好ましい。
【００１２】
本発明の他の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の建設用骨材としての使用である。
【００１３】
本発明に係る使用は、前記軽量ファインセラミックス微粒子が、フライアッシュと組み合わせて用いられることが好ましい。
【００１４】
また本発明に係る使用は、フライアッシュが無煙炭（stone coal）及び／又は褐炭（brown coal）から得られることが好ましい。
【００１５】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の塗料添加剤又はコーティング製剤としての使用である。
【００１６】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の鋳物砂（foundry sand）としての使用である。
【００１７】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の廃水処理用添加剤としての使用である。
【００１８】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の園芸用培養基（substrate for horticultural purposes）としての使用である。
【００１９】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の水耕園芸での使用である。
【００２０】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の屋上緑化での使用である。
【００２１】
さらに本発明の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の地質工学における利用のための使用である。
【００２２】
本発明の他の目的は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子を含む建築材料組成物を提供することである。
【００２３】
それは、本発明に係る建築材料組成物にフライアッシュがさらに含まれることが好ましい。
【００２４】
また本発明に係る建築材料組成物は、前記フライアッシュが、無煙炭及び／又は褐炭から得られることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る建築材料組成物は、特に前記建築材料がコンクリート組成物であることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る建築材料組成物から得られる硬化コンクリートの密度が２，１００ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましい。
【００２７】
また本発明において、前記硬化コンクリートの熱伝導率が０．９Ｗ／（ｍ・ｋ）未満であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る建築材料組成物は、前記建築材料がモルタル組成物であることが特に好ましい。
【００２９】
それは硬化モルタルの密度が１，８００ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましい。
【００３０】
また本発明において、前記硬化モルタルの熱伝導率が０．７Ｗ／（ｍ・ｋ）未満であることが好ましい。
【００３１】
またモルタルの形態をとる本発明に係る建築材料組成物は、前記硬化モルタルの曲げ強度に対する圧縮強度の比率が４：１〜７：１であることが好ましい。
【００３２】
本発明の他の目的は、表Ａに示すサイズ分布を有する軽量ファインセラミックス微粒子であって、少なくとも５０重量％がフライアッシュで、残りが天然に存在する鉱物質添加剤及び／又は加工助剤からなる原料を供給して、該供給された原料から微粒子を形成し、該形成された微粒子を乾燥及び分級し、その形成された微粒子を９００〜１，４００℃の範囲の高温で焼結することにより得られる、他の機械的処理工程を行うことなく得られる、軽量ファインセラミックス微粒子である。
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【００３３】
他の各種特徴及び有利な点は以下に記載される。本明細書中において、添付図面が参照され、本発明を実施するための各種態様が例によって示される。実施例は、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記載される。また、他の実施例を利用することができ、本発明の範囲を逸脱することなく、構造的変更を加えることができると理解される。それゆえ、以下の詳細な記載は限定的な意味に解釈されず、本発明の範囲は添付された請求項によって最もよく規定される。
【００３４】
本発明は、添付図面により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】標準砂とザークサンドの粒度（DIN EN 933―1）を示す図である。
【図２】ザークサンドモルタルの水需要量を示す図である。
【図３】モルタル混合物の水需要量を示す図である。
【図４】フレッシュモルタル混合物のコンシステンシーを示す図である。
【図５】フレッシュモルタル混合物の密度を示す図である。
【図６】２８日目における硬化コンクリートの密度を示す図である。
【図７】モルタルの圧縮強度及び曲げ強度を示す図である。
【図８】２８日目におけるモルタル混合物の熱伝導率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
定義：
“ザークサンド（ZaakSand）”
本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、本発明の明細書中において、語句“ザークサンド”と呼ばれる。このことは、ここで使用される語句“ザークサンド”は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子を指しており、また表していることを意味する。ここで使用される語句“ザークサンド”は、また本発明に係る焼結合成砂を指しており、また表している。
【００３７】
“軽量ファインセラミックス微粒子”
本明細書中において使用される、用語“軽量ファインセラミックス微粒子”は、人工微粒子を指す。その製造工程は、微粒子にセラミックス特性を付与するために、少なくとも１つの加熱工程を含む。
【００３８】
“直接得られる”
本明細書中において使用される、用語“直接得られる”は、いかなる機械的処理工程、例えば、粉砕、磨砕、ミリング加工、粉化、微粉砕、キブリング（kibbling）、ふるい分け、シフティング（sifting）、分粒、スクリーニング、ソーティング、分級を含まない製造工程を指す。本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、フライアッシュから直接得られるものであり、これは、最終の工程段階がセラミックス特性を付与する加熱工程であることを意味する。この最終段階の後には、さらなる工程段階は行われない。
【００３９】
“建築材料組成物”
本明細書中において使用される、用語“建築材料組成物”は、建設目的に使用される、砂等の微粒子が存在する任意の材料又は材料組成物である。“建築材料組成物”は、とりわけ、骨材、結合材、充填材、砂、セメント、砂利、チップ、グリット、及び建設用に適した他の材料を含む。本明細書中の意味においては、水も“建築材料組成物”の一部となりうる。
【００４０】
“建設用骨材”
本明細書中において使用される、用語“建設用骨材”は、圧縮応力に抵抗し、前記建築材料組成物にかさ（bulk）を付与する任意の材料である。“骨材”は、本明細書中の意味においては、砂、合成砂、軽量微粒子、灰、フライアッシュ、砂利、グリット等から選択しうる。また“骨材”は、本明細書で述べたように、“ザークサンド”でありうる。
【００４１】
“モルタル”
本明細書中において使用される、用語“モルタル”は、建築用ブロックを結合し、該ブロック間の隙間を充填してカバーするため、並びに壁、天井及び床に表面を形成するための、少なくとも砂、結合材、及び水を含む施工可能なペーストを指す。各種使用のために、広い範囲の砂及び結合材が使用される。本明細書中において使用される、用語“モルタル”はまた、モルタルの要求を満たすのに適している、砂及び／又は結合材のような全てのタイプの骨材を含み、該骨材は軽量ファインセラミックス微粒子、合成砂、フライアッシュ等から選択することができる。本明細書中において使用される用語“モルタル”はまた、プラスタリング、下塗り、又は練り積み（masonry）用など、“モルタル”の全ての使用に関係する。
【００４２】
“コンクリート”
本明細書中において使用される用語“コンクリート”は、少なくとも水、“骨材”及びセメントからなる複合材料を指す。特に使用される“骨材”に関しては、本明細書においては制限はない。前述した全ての種類の“建設用骨材”は、本発明に関して理解されるように、コンクリートを形成するために使用することができる。
【００４３】
“フライアッシュ”
本明細書中において使用される用語“フライアッシュ” 又は“灰”は、石炭を燃焼する間に生ずる灰を指す。用語“フライアッシュ”又は“灰”は、燃焼において使用される石炭の種類に限定されない。任意の種類の石炭、例えば、褐炭（lignite coal, brown coal）、軟炭、亜歴青炭、無煙炭（stone coal, anthracite）、硬質炭、歴青炭、黒炭、鉱物炭（mineral coal）が使用されうる。
【００４４】
驚くべきことに、フライアッシュから直接得られる軽量ファインセラミックス微粒子は、種々の利用又は種々の目的に使用したときに有利な特性を提供することが見出された。本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、ふるい分析の結果によって表される粒度によって特徴付けられる。驚くべきことに、表Ａに示す以下の粒度が有利な特性を提供することが見出された。
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前記粒度、言い換えれば前記粒子サイズの分布（サイズ分布）は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の代わりに標準砂を含む組成物よりも良好な特性を示す建築材料組成物、特にモルタル及びコンクリートの組成物を提供する。この特性とは、例えば、密度、圧縮強度、曲げ強度、及び熱伝導率である。これらの有利な特性は、添付された例及び図面において、以下に説明、記述される。
【００４５】
さらに、フライアッシュから得られる本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の１つの大きな利点は、インド規格IS 2116 (1980) (Sand for masonry mortars-Specification) 及びIS 1542 (1992) (Sand for plaster) の要求事項を同時に満たすことである。このことは、フライアッシュから得られる本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、さらなる処理を施すことなく、インド規格に従って使用できることを意味する。同様のことが、DIN EN 13055-1 (Lightweight aggregates-Part 1: Lightweight aggregates for concrete, mortar and grout) に対して当てはまる。フライアッシュから得られる本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、その骨材としての使用が安全で国際規格に適合するように、主要な規格要求事項を満たす。
【００４６】
当業者は、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子が建築材料組成物用骨材として容易に使用できることを見出すであろう。建築材料組成物の一般的な骨材は、各種粒度の砂又は砂利である。  特に、最大粒径２ｍｍの砂は本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子で容易に代替することができる。標準砂の本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子によるこの代替は、結果として生じる建築材料組成物（モルタル又はコンクリート）の特性を、設立する建物又は建造物の要求に適合させるために、部分的に行うことができる。
【００４７】
本明細書中で“ザークサンド”と呼ぶ本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、多種多様の有利な特性を呈する。
【００４８】
軽量
ザークサンドは、標準砂よりも最高で５０％軽く、構造効率の改良、垂直都市化（vertical urbanisation）、地震力の衝撃減少、及び輸送コストの低減に有益である。
【００４９】
天然砂をザークサンドで代替すると、コンクリート構造の死荷重（dead-load）を低減させることになり、このことは、構造設計者又はデザイナーが、柱、基礎、及び他の耐力部材のサイズを縮小することを可能にする。ザークサンドから作られたコンクリートは、一般のコンクリートよりも最大で１７％軽くなり、その結果、エネルギー、強化スチール補強及びセメントを節約することになる。
【００５０】
優れた品質及び施工性
天然砂及び砕砂は、その不規則な形状、色斑、不純物が知られている。これらの砂の混合は、施工性が低下するため制限されており、一方で仕上げが問題となる。天然砂はしばしば、セメントモルタルやコンクリートでの使用を劣化させる、カーボン、骨、貝殻、雲母及びシルト等の不純物を含む。風化作用による、これらの材料の崩壊は、モルタルやコンクリートの寿命を縮めることになる。
【００５１】
ザークサンドは、形状、サイズ、及び階調の点でさえも均整がとれており、軽量であることと併せて、フレッシュモルタルやコンクリートにおいて優れた施工性を提供する。ザークサンドは、有機不純物を含まず、シルト含量は無視できるため、世界で最も純粋な建設砂材料である。
【００５２】
遮音性
微孔性を有することから、ザークサンドは騒音を吸収することができ、その結果、ザークサンドでできている、コンクリート、ブロック、プラスター、下塗り及び壁の遮音性を高めることになる。
【００５３】
高性能コンクリート
ザークサンドはセメントペーストマトリックスの剛性と同様の剛性を提供することができ、その結果、通常の密度の骨材に比べて、微小クラックが少なくなる。均一な応力分布は、普通重量コンクリートに比べて、厳しい環境下における耐久性を増大させ、コンクリートの透過性を低下させる。これらの特性は、均一分布、低シルト含量（＜０．２％）、及び低密度（MBV-容積当たりの質量）（＜１．０ｍｇ／ｇ）と相まって、ザークサンドが顕著な有益性をもった高性能コンクリートを作るために使用することができることを証明している。
【００５４】
低い輸送コスト - 軽量
輸送コストは直接重量に関係している。プレキャスト、レディーミクストコンクリート（ready-mix concrete）及び無筋コンクリートにおいて使用されるザークサンドすなわち軽量骨材は、経済的及び環境的有益性を示している。
【００５５】
輸送コストの節約は、コンクリート密度を減らすために使用される軽量骨材の追加費用よりも最大で７倍大きいことが研究で示された。加えて、混雑した都市において、トラックが少なくなることは環境上必要であるだけでなく、世間からの苦情を減少させる。
【００５６】
労働力の持続性 - 人間工学（Ergonomics）
リンカーンにあるネブラスカ大学の基盤研究センターによれば、重い物を持ち上げることに起因した背中の障害や肩の損傷により、石工はしばしば、予想された引退時期よりも前に引退する。その結果、熟練労働者の喪失だけでなく、医療費の増大をもたらすことになる。
【００５７】
軽量コンクリート、パネル、ブロックは、労働及び設備に対する物理的要求を減少させ、このことは設備の寿命を延ばすことに加え、損傷の減少と労働者の補償請求を低減させることになる。
【００５８】
内部養生
一般的に、通常の粗骨材を軽量骨材（ＬＷＡ）に代えると、沈下、塑性収縮、モルタルとコンクリートの亀裂を顕著に減少させる。これは、内部養生と呼ばれる現象によるもので、“リザーバ（reservoirs）を利用して予め水分を含ませた軽量骨材を介して、新しい打ち立てのセメント混合物に水分を供給するものであり、該軽量骨材は、水分補給に必要な水分、又は蒸発又は自己乾燥により失った水分を回復するために必要な水分を容易に放出すること”と定義される。
【００５９】
ＬＷＡで作られた建物は優れた耐久性を示す。驚くべきローマのパンテオンは西暦１２５年に建設されたが、軽量コンクリート材料の耐久性を証明するものとして、今日でも立っている。パンテオンは天然の軽量骨材、軽石で作られている。
【００６０】
内部養生による持続可能性
内部養生は本来、高性能コンクリートの自己収縮を減少させ、早期の亀裂を軽減するために開発され、今ではより多くの持続可能なインフラに様々な方法で貢献する強力な潜在力となっている。内部養生は、コンクリート組成物中のセメントへの有効な水分補給に貢献するだけでなく、コンクリート構造物の耐用年数を増加させる。このことは、多くのコンクリート組成物中のセメント量と鋼量のわずかであるが有意な減少をもたらすことになり、これにより世界中で使用されたコンクリートの立方メートル当たりのカーボンフットプリントを有意に減少させる。
【００６１】
本発明によれば、各種技術分野において各種適用においてザークサンドを使用することが提案される。
【００６２】
屋上緑化及び園芸でザークサンドを使用すると、屋根の死荷重を減少させる。ザークサンドは、毒性を示さず、無臭で、不活性で、劣化せず、分解せず、農薬あるいは園芸薬品と反応しない。
【００６３】
ザークサンドは、建物の縁への緊急車両のアクセスを可能にする一方、圧縮に抵抗し、通気を向上させ、設計構造土に入れて植物の健康的な生長を支援し、排水を向上させる。ザークサンドは、養分損失を減少させ、水分保持を向上させることにより、気候の変化への土のレジリエンシーを高めることができる。
【００６４】
これらの特性は、園芸分野におけるザークサンドの使用を著しく有益なものとする。
【００６５】
本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、ここに所与の実施例に限定されるものではない。ザークサンドと呼ばれる、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子で砂を代替するときは、重量又は容積で測定したとき、１対３から１対４の比率のセメントとザークサンドの混合物の実施例に使用は制限されない。使用目的に応じて、セメントとザークサンドの比率は、１対５又は１対６に変動させてもよい。モルタル又はコンクリート調合に対してザークサンドを骨材として使用するときは、所定の特性を得るのに適した任意の比率は、本発明の範囲に属する。
【００６６】
同様のことが、ザークサンド又は砂の灰又はフライアッシュでの代替に当てはまる。本明細書の実施例にあるように、重量又は容積で最大で１０％までフライアッシュでザークサンドを代替した。しかし、達成すべき特性が要求するときは、代替量が５％未満、１０％未満、１５％又は２５％又は３０％又はそれ以上であっても本発明の範囲である。
【００６７】
本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子の他の大きな有利な点は、石炭の燃焼で得られるフライアッシュから該軽量ファインセラミックス微粒子を容易に製造できることである。本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、本来なら処分するしかない廃棄材料から主として製造される。該製造工程は非常に簡単で確実なものであり、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子を直接提供する。
【００６８】
他方、本発明に係る軽量ファインセラミックス微粒子は、従来技術として知られるふるい分け又はサイズ決定手法により製造することもできる。
【実施例】
【００６９】
以下の実施例は、本発明の範囲を提示した実施例に制限することなく、本発明をより詳細に説明する。
【００７０】
実施例１
ふるい分け試験
ザークサンドの粒度と標準砂の粒度とを比較するため、各タイプから２つのサンプル（ｗ＝５０００ｇ）をオーブンで乾燥し、DIN EN 933-1に従って試験を行った。表１は、ふるい分け試験の結果を示しており、図１は標準砂とザークサンドの両方の粒度を示している。図１に示されているように、ザークサンドと標準砂の粒度の間にはいくらかの違いがある。ザークサンドは標準砂よりもかなり粗い。
［表１］
ザークサンドと標準砂のふるい分け試験の結果
2018524259.tif 000006
【００７１】
実施例２
ザークサンドのかさ密度、粒子密度及び吸水率
ザークサンドの密度（ゆるみかさ密度（loose bulk density））と吸水率を決定するため、DIN EN 1097-3に従って骨材サンプルをオーブンで１１０±５℃の温度で一定重量になるまで乾燥し、その後室温まで冷却した。次いで、既知の容積 Ｖ（ｃｍ３）と質量 ｍ１（ｇ）の容器に前記骨材サンプルを圧縮せずに充填し、充填した容器の総質量をｍ２（ｇ）として求めた。ゆるみかさ密度（ρｌ）を下記式に従って算出した。
2018524259.tif 000007
【００７２】
DIN EN 1097-6に従って粒子密度（ρρ）を比重びん法（pycnometer method）を用いて測定した。ある容積の乾燥骨材の質量を同じ容積を占める水の質量で割ることにより求めた。骨材の粒子密度（ρＰ）を算出するために以下の式を用いた。
2018524259.tif 000008
ρｗは水の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｍ３は水及び骨材サンプルで充填した比重びんの質量（ｇ）
ｍ４は水で充填した比重びんの質量（ｇ）
ｍ５は乾燥サンプルの質量（ｇ）
【００７３】
ザークサンドの吸水率はDIN EN 1097-6に従って測定した。吸水率は異なる時間：３０分、６０分、及び２４時間において測定した。吸水率を算出するために以下の式を用いた。
2018524259.tif 000009
【００７４】
ｍ０は、乾燥表面をもった水分飽和骨材の質量ｇである。表２は、密度と水分吸収試験の結果を示す。
［表２］
ザークサンドのゆるみかさ密度、粒子密度及び吸水率
2018524259.tif 000010
【００７５】
実施例３
モルタル内のザークサンドの挙動
セメントモルタル内のザークサンドの細骨材（fine aggregate）としての挙動を検討するために、３つのモルタル混合物を用意して試験を行った。第１のモルタル混合物を、標準砂を用いてDIN EN 196-1に従って用意した。セメントと砂の比率は１対３であり、水とセメントの比率は規格に従い０．５とした（水需要量は１２．５％）。用いたセメントはCEM I 42.5 Rである。第２の混合物は標準砂の１００％をザークサンドで代替した（容積による）。第３のモルタル混合物は標準砂の９０％をザークサンド、１０％をフライアッシュで代替して作製した。第２の混合物に対し、図２で分かるように、許容できるコンシステンシーを与える水需要量を決定するために複数のトライアルを行った。
【００７６】
フレッシュモルタルの特性
ふるい分け試験の結果から分かるように、ザークサンドと標準砂の粒度には相違がある。モルタルの特性に対するこの相違の効果を除くために、粒度が標準砂と同じになるように、ザークサンドをふるい分け、分画し、再混合した。モルタルの混合処理はDIN EN 196-1に従って行った。フレッシュモルタルの流径及び密度はそれぞれDIN EN 1015-3、1015-6に従って測定した。３つのモルタルの水需要量、コンシステンシー及び密度試験の結果は図３、４及び５にそれぞれ示す。
【００７７】
硬化モルタルの特性
モルタルを混和した後、モールド（４０×４０×１６０ｍｍ）に充填し、２４時間標準状態に置いた。その後、サンプルをモールドから取り出し、試験をするまで水中で養生した。７日後、圧縮強度を３つの混合物に対して測定した。２８日目において、硬化モルタルの密度をDIN EN 1015-10に従って測定した（図６）。
加えて、２８日目において、曲げ強度及び圧縮強度をDIN EN 1015-11に従って測定した（図７）。
【００７８】
熱伝導率を測定するために、各混合物で２００×２００×５０ｍｍの大きさの２つのタイルを作製した。
２８日後、該タイルが一定重量になるまで乾燥した。室温まで冷却した後、各混合物に対し、DIN EN 12667及び12664に従って熱伝導率試験を行った。熱伝導率試験の結果を図８に示す。
【００７９】
実施例４
圧縮強度のカテゴリー
２つのモルタル調合を用意し、２８日後の圧縮強度をDIN EN 998-1に従って測定した。第１の調合は、セメントとザークサンドの比率が１対３である実施例３に従って用意した。
第２の調合も、実施例３に従って用意したが、セメントとザークサンドの比率は１対４とした。圧縮強度を測定したところ、図７に示すように、第１の調合（１対３の比率）では、２０Ｎ／ｍｍ２を超えている。第２の調合（１対４の比率）では、圧縮強度＞１０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００８０】
硬化モルタルの圧縮強度に関しては、各種のクラスがDIN EN 998-1に規定されている。
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【００８１】
従来技術の軽量モルタルの大部分はＣＳ IIに属し、時にはＣＳ IIIに入る。しかしながら、ザークサンドをベースとするモルタルは１対３のセメントと砂の比率に対して２０Ｎ／ｍｍ２を超え、１対４のセメントと砂の比率に対して１０Ｎ／ｍｍ２を超えており、これは現存する市販軽量モルタルに対して顕著に有利な点である。上記の所与のカテゴリーに関して、本発明に係るモルタルはカテゴリＣＳ IＶに入る。このことは、本発明に係るモルタルは従来技術の比較できるモルタルに比べてずっと高い圧縮強度を示し、一方、さらに軽量であることを示すことを意味する。
【００８２】
実施例５
一般的なプラスターの調合
以下の表において、本発明のモルタル調合の各種例を記載している。
プラスターの調合
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【００８３】
調合Ａ及びＢは、セメントとザークサンドが１対３であり、一方、調合Ｃ及びＤは、セメントとザークサンドが１対４である。
また、調合Ａ及びＣは、フライアッシュがなく、一方、調合Ｂ及びＤは、ザークサンドを一部代替するためにフライアッシュが添加されている。
セメントとザークサンドの比率の変動及びザークサンドの一部のフライアッシュによる代替は、モルタルの特性を、実施される建築物の個々の必要性に合わせて調整することを可能にする。
【００８４】
上記の実施例及び態様は単に例示であることを意図するものであり、当業者は
本発明の内容から逸脱することなく、多くの変更や改変を行うことができる。
これら全ての変更や改変は添付されている請求項に規定される本発明の範囲内であることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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