JP2603599B2 - Artificial lightweight aggregate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、構造用軽量コンクリー
トの骨材に適用される人工軽量骨材及びその製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial lightweight aggregate applied to an aggregate of structural lightweight concrete and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、工業生産されている人工軽量骨材
の原料は、膨張頁岩又は石炭火力発電所から排出される
石炭灰に限られている。いずれも焼成して表面を溶融一
歩手前の状態にして内部を発泡させて製造している。2. Description of the Related Art At present, raw materials for artificially produced lightweight aggregates are limited to expanded shale or coal ash discharged from coal-fired power plants. All of them are manufactured by baking to make the surface one step before melting and foaming the inside.
【0003】一方、生コンクリート工場からは、ミキサ
ー車及び生コンクリートプラントを洗浄した際に、生産
量の約5%に相当する生コン残渣が排出され、この生コ
ン残渣は、粗骨材及び細骨材を除去した後、シックナー
でセメント成分を濃縮してから脱水されている。生コン
クリート工場は全国で約5,000事業所あり、年間1
50〜180万トンが産業廃棄物として排出されてい
る。現在、この生コンの脱水スラッジの一部はセメント
原料等に再生利用されている。On the other hand, when a mixer truck and a ready-mixed concrete plant are washed from a ready-mixed concrete factory, ready-mixed concrete residues equivalent to about 5% of the production amount are discharged. After removal, the cement component is concentrated with a thickener and then dehydrated. There are approximately 5,000 ready-mixed concrete factories nationwide,
0.5 to 1.8 million tons are discharged as industrial waste. At present, part of the dewatered sludge of the ready-mixed concrete is recycled as a raw material for cement or the like.
【0004】また、鋳造工場から排出される生型砂の廃
砂は、管理型の産業廃棄物に指定されており、鋳鉄及び
鋳鋼における製品1トン当りの廃砂発生量は約300kg
となり、推定では国内で年間200万トンにも達する。
現在、多くの事業所では処理業者に委託して廃砂を埋め
立て処分にしている。[0004] Waste sand of green sand discharged from a foundry is designated as a management type industrial waste, and the amount of waste sand generated per ton of cast iron and cast steel is about 300 kg.
Estimated to reach 2 million tons annually in Japan.
At present, many business establishments outsource wastewater to landfills by outsourcing waste treatment companies.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の膨張頁岩又は石
炭灰を原料とした人工軽量骨材にあっては、焼成温度の
適正範囲が20〜40℃と狭いために、骨材同士が融着
しやすく、歩留りを下げる原因となっていた。一方、石
炭灰を原料とした場合の技術課題は、成型・乾燥した試
料の圧縮による破壊荷重が小さく、粉化しやすい欠点を
有していた。In a conventional artificial lightweight aggregate made of expanded shale or coal ash, the appropriate range of the sintering temperature is as narrow as 20 to 40 ° C., so that the aggregates are fused to each other. It was easy to do so, causing a decrease in yield. On the other hand, the technical problem in the case of using coal ash as a raw material has a drawback that a molded and dried sample has a small breaking load due to compression and is easily powdered.
【0006】また、石炭火力発電所では、粉末状にした
石炭を高温で燃焼させているために粒子が球状で既にガ
ラス化が進んでいる。膨張頁岩の軽量骨材もガラス層
(非晶質)を形成している。かかる場合は、一般的に、
アルカリに侵されやすい性質がある。このためアルカリ
骨材反応をおこして水和膨張による亀裂の発生の原因と
なり、強度劣化をきたす問題点を有していた。これまで
のように高層建築用でも他の外装材料等で被覆して風雨
に晒されない状態で使用している限り問題はないが、橋
脚等の土木用に使用するには、アルカリ骨材反応を無視
することはできない。[0006] In a coal-fired power plant, since powdered coal is burned at a high temperature, particles are spherical and vitrification has already progressed. Light aggregate of expanded shale also forms a glass layer (amorphous). In such cases, generally,
Has the property of being easily attacked by alkali. For this reason, there has been a problem that an alkali-aggregate reaction is caused to cause cracks due to hydration expansion and strength is deteriorated. There is no problem as long as it is used for high-rise buildings as long as it is covered with other exterior materials and is not exposed to the wind and rain, but when used for civil engineering such as piers, alkali-aggregate reaction is required. It cannot be ignored.
【0007】一方、生コンの脱水スラッジは前記したよ
うに一部は再生利用されているが、しかし、その大半は
自硬性があるので固化して埋め立て、埋め戻しをしてい
るのが現状で、カルシウム源の再資源化が課題であっ
た。On the other hand, the dewatered sludge of ready-mixed concrete is partially recycled as described above, but most of the sludge is self-hardening, so that it is solidified, landfilled, and backfilled. Recycling the calcium source was a challenge.
【0008】また、廃砂の埋め立て処分にあっては、そ
の費用は1トン当り12,000円前後しており、処理
費の費用負担の軽減と今後の埋め立て用地の確保が難し
いことから、廃砂の再資源化が課題であった。In addition, the cost of landfill disposal of waste sand is around 12,000 yen per ton, and it is difficult to reduce the burden of disposal costs and secure landfill sites in the future. Recycling sand was an issue.
【0009】本発明は、従来のかかる実情に鑑みなされ
たもので、生コン工場からの脱水スラッジと鋳造工場の
廃砂を原料とすることによって、双方の産業廃棄物の再
資源化の課題を同時に解決すると共に、高強度でしかも
アルカリ骨材反応をおこさず、構造用軽量コンクリート
骨材(JIS A 5002)にも適用し得る低コスト
な人工軽量骨材及びその製造方法を提供することを目的
としている。The present invention has been made in view of such a conventional situation, and uses dewatered sludge from a ready-mixed concrete plant and waste sand from a foundry as raw materials to simultaneously solve the problem of recycling both industrial wastes. It is an object of the present invention to provide a low-cost artificial lightweight aggregate which can be applied to structural lightweight concrete aggregate (JIS A 5002) which is high in strength and does not cause an alkali aggregate reaction, and which can be applied to structural lightweight concrete aggregate (JIS A 5002). I have.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の人工軽量骨材は、生コン脱水スラッジと
鋳造廃砂とを主原料としたことを特徴とする。そして、
生コン脱水スラッジと鋳造廃砂との混合比率は、乾物重
量換算で、1.0:1.0〜2.5であることが最も好ま
しい。In order to achieve the above object, the artificial lightweight aggregate of the present invention is characterized by using raw concrete dewatered sludge and cast waste sand as main raw materials. And
The mixing ratio of the ready-mixed dewatered sludge and the casting waste sand is most preferably 1.0: 1.0 to 2.5 in terms of dry matter weight.
【0011】上記のように混合比率の範囲を設定してい
る根拠は、成型性、生強度及び焼成後の骨材の物性によ
る。即ち、この範囲で混合すれば、成型が容易で、しか
も自硬性があるので成型後の破壊荷重についても安定し
ている。更に、焼成後の骨材としてJIS規格に全て合
格することができる。The basis for setting the range of the mixing ratio as described above depends on the moldability, green strength and physical properties of the aggregate after firing. That is, if mixed in this range, molding is easy and self-hardening, so that the breaking load after molding is stable. Furthermore, as an aggregate after firing, it can pass all JIS standards.
【0012】一方、鋳造廃砂の比率を2.5以上にすれ
ば可塑性が乏しくなり、成型が困難となる。逆に1.0
以下にすれば可塑性はあるが、水分が35%以上とな
り、焼成した骨材の比重が小さくなることと炭酸ガスの
吸収等により、自壊しやすくなり細砂化する性質が現れ
る。また、上記範囲外で混合した後、成型すれば、生の
破壊荷重が小さくなり、焼成の際に粉末化して煤塵濃度
が上がり、集塵装置が必要となる。更に、骨材の品質
(JIS A 5002)は三酸化硫黄並びに粘土塊等
が規定されており、表7に示すように、1.0:0.8よ
り更にセメント残渣の比率が高くなると、三酸化硫黄が
0.5%以上となり、軽量骨材として規格外になる。ま
た、自壊作用が働き、粘土塊が1%以上となり、同様に
規格外となる。On the other hand, if the ratio of the casting waste sand is set to 2.5 or more, the plasticity becomes poor and the molding becomes difficult. Conversely, 1.0
If it is made below, although it has plasticity, the water content becomes 35% or more, the specific gravity of the baked aggregate becomes small, and it tends to self-destruct due to absorption of carbon dioxide gas and the like, and the property of becoming fine sand appears. In addition, if the mixture is mixed outside the above range and molded, the raw breaking load is reduced, the powder is powdered at the time of firing, the dust concentration is increased, and a dust collector is required. Further, as for the quality of the aggregate (JIS A 5002), sulfur trioxide and clay lumps are specified, and as shown in Table 7, when the ratio of cement residue is higher than 1.0: 0.8, Sulfur oxide becomes 0.5% or more, and it is out of the standard as a lightweight aggregate. In addition, a self-destructive effect is exerted, and the clay mass becomes 1% or more, which is also out of the standard.
【0013】鋳造廃砂のうち、強度付加材料として、集
塵ダスト,砂処理ダスト,解枠ダスト,ショットダスト
及びショット砂,並びに生産ラインに流れている生型砂
の劣化を防ぐために間引きした廃砂のうちの少なくとも
一種以上を用いる。[0013] Among the cast waste sands, dust-collecting dust, sand-treated dust, open-frame dust, shot dust and shot sand, and waste sand thinned out to prevent deterioration of the green sand flowing on the production line, as strength-adding materials. At least one of them is used.
【0014】廃砂の組成は、間引きした廃砂、ショット
系(ショットダスト及びショット砂)と非ショット系
(集塵ダスト,砂処理ダスト,解枠ダスト)に大別され
る。非ショット系とショット系の廃砂の排出比率は約
2:1である。基本的には各社における個々のダストの
排出量が異なっているが、すべて混合して原料に用いる
ことができる。間引きした廃砂とショット系廃砂につい
ては、いずれも石英の比率が高く、逆にモンモリロナイ
ト粘土、長石の比率が低くなっている。集塵、砂処理及
び解枠ダスト(非ショット系)は、鉱物組成に大差は見
られない(表3参照)。軽量骨材の製造に際しては、シ
リカとカルシウムの比率が一定になるように原料を調合
する。The composition of waste sand is roughly classified into thinned waste sand, shot type (shot dust and shot sand) and non-shot type (dust collection dust, sand processing dust, and open dust). The discharge ratio of non-shot type and shot type waste sand is about 2: 1. Basically, each company emits a different amount of dust, but they can be mixed and used as raw materials. Regarding the thinned waste sand and shot type waste sand, the ratio of quartz is high, and the ratio of montmorillonite clay and feldspar is low. There is no significant difference in mineral composition between dust collection, sand treatment and open dust (non-shot type) (see Table 3). In the production of lightweight aggregate, raw materials are prepared so that the ratio of silica to calcium is constant.
【0015】また、成型材料及び自硬性材料として、普
通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、
中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュ
セメント等の生コンクリートの脱水スラッジを用いる。As a molding material and a self-hardening material, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement,
Use dewatered sludge of ready-mixed concrete such as moderate heat Portland cement, white Portland cement, blast furnace cement, silica cement and fly ash cement.
【0016】更に、強度付加材料として、珪石鉱業所の
スラッジ、砕石場のスラッジ、浄水場の急速沈澱ろ過工
程から出る微細粒子の脱水スラッジ又は珪藻土のうちか
ら少なくとも一種以上を含むことがある。Further, the strength-adding material may include at least one or more of a sludge of a silica stone mine, a sludge of a quarry, a dewatered sludge of fine particles coming out of a rapid sedimentation filtration step of a water purification plant, and diatomaceous earth.
【0017】上記の脱水スラッジ等は、鋳造廃砂及び生
コン残渣の原料調合で最終の組成比率の微調整用に添加
することを目的に使用する。これらの微調整用原料に求
められることはその化学組成の変動が少ないことであ
る。The above-mentioned dewatered sludge and the like are used for the purpose of finely adjusting the final composition ratio in the preparation of raw materials for the casting waste sand and the raw concrete residue. What is required of these fine-tuning raw materials is that their chemical compositions have little fluctuation.
【0018】一方、本発明の人工軽量骨材の製造方法
は、生コン脱水スラッジと鋳造工場の廃砂とを混合して
から成型した後、乾燥し、その乾燥物を1,000〜1,
200℃で焼成することにより焼成物を得ることを特徴
とする。そして、生コン脱水スラッジと鋳造廃砂の混合
比率を、乾物重量換算で、1.0:1.0〜2.5にし
て、成型後、焼成することが最も好ましい。On the other hand, in the method for producing an artificial lightweight aggregate of the present invention, the ready-mixed dewatered sludge is mixed with waste sand from a foundry and then molded, and then dried, and the dried product is subjected to 1,000 to 1,1.
It is characterized in that a fired product is obtained by firing at 200 ° C. It is most preferable to set the mixing ratio of the ready-mixed dewatered sludge and the casting waste sand to 1.0: 1.0 to 2.5 in terms of dry matter weight, and to fire after molding.
【0019】上記製造方法において、焼成温度を1,0
00〜1,200℃とした理由は、1,200℃以上に昇
温すれば、試料が完全に溶融する。逆に1,000℃以
下では、焼結が進展せず、破壊荷重が30kgf以下に低
下し、吸水率が40%以上になり、軽量骨材として使用
できない。軽量骨材の品質(JIS A 5002)の
中で強熱減量が1%以下に規定されている。この強熱減
量は1,000℃で加熱した時の重量減少率であり、1,
000℃以下で焼成すればJIS規格に不合格になる可
能性があること等が理由として挙げられる。電気炉の酸
化雰囲気状態と、ロータリーキルンによる酸素制限下
(O2濃度10%前後)とでは、焼結状態が異なる。同
じ焼成温度での焼結は、ロータリーキルンの方が進展し
やすい傾向であることが、吸水率等ではっきりと認めら
れる。In the above method, the firing temperature is set at 1.0
The reason for setting the temperature to 00 to 1,200 ° C. is that if the temperature is raised to 1,200 ° C. or more, the sample is completely melted. On the other hand, when the temperature is less than 1,000 ° C., sintering does not progress, the breaking load is reduced to 30 kgf or less, the water absorption becomes 40% or more, and it cannot be used as a lightweight aggregate. In the quality of lightweight aggregate (JIS A 5002), the ignition loss is specified to be 1% or less. The loss on ignition is the rate of weight loss when heated at 1,000 ° C.
The reason is that firing at 000 ° C. or lower may result in rejection of JIS standards. The sintering state differs between the oxidizing atmosphere state of the electric furnace and the oxygen limitation (about 10% O 2 concentration) by the rotary kiln. Sintering at the same firing temperature tends to progress more easily in a rotary kiln, which is clearly recognized in terms of water absorption and the like.
【0020】[0020]
【作 用】生コン脱水スラッジ単独では、成型加工がで
きるものの焼成しても骨材としての強度が全く期待でき
ない。一方、鋳造廃砂単独では成型加工が極めて困難で
あり、しかも1000℃〜1200℃の焼成温度では、
焼結させることができず骨材としての機能を全く有しな
い。しかし、混合した廃棄物は化学反応(灰長石の析
出)と焼結によって、より強度の高い人工軽量骨材が可
能となった。[Operation] Although the ready-mixed dewatered sludge alone can be molded, even if it is fired, the strength as an aggregate cannot be expected at all. On the other hand, casting waste sand alone is extremely difficult to mold, and at a firing temperature of 1000 ° C to 1200 ° C,
It cannot be sintered and has no function as an aggregate. However, the chemical reaction (precipitation of anorthite) and sintering of the mixed waste made possible an artificial lightweight aggregate with higher strength.
【0021】生コンクリート工場で最も多く用いられて
いる普通ポルトランドセメントを用いた脱水スラッジの
化学組成をセメントと比較して表1に示す。脱水スラッ
ジは水和水を約20%を有しており、微細な砂も含まれ
ていることから、普通ポルトランドセメントに比較して
SiO2が相対的に増加している。この貴重なカルシウ
ム源は強度付加材料としてシリカと反応し、高強度な骨
材を製造することができる。この生コンの脱水スラッジ
は、湿潤状態であれば排出されても4日間は自硬性があ
り、しかも成型性に優れている。The chemical composition of dewatered sludge using ordinary Portland cement most frequently used in ready-mixed concrete plants is shown in Table 1 in comparison with cement. Dewatering the sludge has about 20% water of hydration, since it is also contained fine sand, SiO 2 as compared to ordinary portland cement is relatively increased. This valuable calcium source reacts with silica as a strength-adding material, and can produce a high-strength aggregate. The dewatered sludge of the ready-mixed concrete has a self-hardening property for 4 days even if discharged in a wet state, and is excellent in moldability.
【0022】セメントとしては、普通ポルトランドセメ
ントが圧倒的に多く用いられているが、その種類は多
い。しかし、アルミナセメントを除いた化学組成の変動
範囲は、CaOとして50〜65%に過ぎない。したが
って、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトラン
ドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライア
ッシュセメント等の脱水スラッジも骨材の原料に適して
いる。As the cement, Portland cement is predominantly used, but there are many types. However, the variation range of the chemical composition excluding alumina cement is only 50 to 65% as CaO. Accordingly, dewatered sludges such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately heated Portland cement, white Portland cement, blast furnace cement, silica cement, fly ash cement and the like are also suitable as raw materials for aggregate.
【表1】 [Table 1]
【0023】鋳造廃砂は、管理型の産業廃棄物に指定さ
れているので、廃砂からの重金属の溶出試験(環境庁告
示第13号)を行った。その溶出試験結果を表2に示
す。いずれも基準を超える項目はなく、無害であり、再
資源化に支障のないことを確認した。Since casting waste sand is designated as a management type industrial waste, a test for dissolution of heavy metals from waste sand (Notification No. 13 of the Environment Agency) was conducted. Table 2 shows the dissolution test results. None of the items exceeded the standards, and they were harmless and confirmed that they did not hinder recycling.
【表2】 [Table 2]
【0024】鋳造工場における生型砂は、珪砂をベース
にベントナイト,石炭粉及びデンプン等からなる合成砂
である。この生型砂は、混練→造型→注湯→解枠→砂処
理の工程を循環しており、その生産工程からは、集塵ダ
スト、砂処理ダスト、解枠ダスト、ショットダスト及び
ショット砂等の廃棄物即ち廃砂が出る。そこで銑鉄鋳物
工場から代表的な廃砂5試料を採取して化学分析を行
い、その化学組成をノルム計算から鉱物組成を推定し
た。その結果を表3に示す。各鋳造廃砂の鉱物組成は、
石英で28〜70%、粘土19〜41%、長石5〜20
%、炭素0〜23%になっている。The green sand in the foundry is a synthetic sand composed of silica sand, bentonite, coal powder, starch and the like. This green sand circulates through the process of kneading → molding → pouring → framing → sand processing. From the production process, dust collection, sand processing dust, framing dust, shot dust and shot sand Waste or waste sand comes out. Therefore, five representative samples of waste sand were collected from a pig iron foundry and subjected to chemical analysis, and the chemical composition was estimated from the norm calculation to estimate the mineral composition. Table 3 shows the results. The mineral composition of each foundry waste sand is
28-70% for quartz, 19-41% for clay, 5-20 for feldspar
%, Carbon 0 to 23%.
【表3】 [Table 3]
【0025】表3より、廃砂は石英がベースとなってお
り、骨材の高強度発現の成分となっている。また、モン
モリロナイトが20〜40%含まれているので、骨材を
成型する際の可塑材料として、燃成する際には焼結助材
として機能する。更に、炭素がショット系を除いて約1
0%前後含まれており、骨材を最初に着火すればその後
は、自燃焼させるに必要な炭素を含んでおり、低燃費で
燃焼させることができる。From Table 3, it can be seen that the waste sand is based on quartz, and is a component of the high strength of the aggregate. Further, since montmorillonite is contained in an amount of 20 to 40%, it functions as a plastic material when molding the aggregate and as a sintering aid when burning. Furthermore, carbon is reduced to about 1
When the aggregate is ignited for the first time, it contains carbon necessary for self-combustion and can be burned with low fuel consumption.
【0026】以上のことから、上記した脱水スラッジ及
び鋳型廃砂双方の産業廃棄物の特徴を有効に利用するこ
とにより、これまでにない構造用軽量コンクリート骨材
(JIS A 5002)を提供することができるよう
になった。そこで、本発明骨材と従来例骨材とを、その
原料面と骨材としての製品面とからそれぞれ比較する
と、表4のようになる。From the above, it is possible to provide an unprecedented structural lightweight concrete aggregate (JIS A 5002) by effectively utilizing the characteristics of the industrial wastes such as the dewatered sludge and the mold waste sand. Is now available. Thus, Table 4 shows a comparison between the aggregate of the present invention and the aggregate of the conventional example from the viewpoint of the raw material and the product as the aggregate.
【表4】 [Table 4]
【0027】本発明に係る脱水スラッジ及び鋳造廃砂双
方の原料(産業廃棄物)には、相互に補完しあうよう
に、骨材の製造に要する必須条件を全て満たしているこ
とが分かる。また、製品として粗骨材の比重は、発泡化
している他製品より10%程度大きい(なお、本発明製
品は粗骨材と細骨材とからなる。細骨材の比重は1.6
を超えているので粗骨材で比較した)。一方、従来骨材
による製品はガラス化が進行しており、アルカリ骨材反
応が進みやすく、膨張による亀裂が入る危険性がある。It can be seen that the raw materials (industrial waste) of both the dewatered sludge and the casting waste sand according to the present invention satisfy all the essential conditions required for the production of aggregate so as to complement each other. The specific gravity of the coarse aggregate as a product is about 10% larger than that of other foamed products (the product of the present invention is composed of coarse aggregate and fine aggregate. The specific gravity of fine aggregate is 1.6.
Compared with coarse aggregate). On the other hand, the conventional aggregate-based products are vitrified, and the alkali-aggregate reaction is likely to proceed, and there is a risk of cracking due to expansion.
【0028】[0028]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0029】A.実施例1 生コンクリートの脱水スラッジと鋳造廃砂とを一定比率
(乾物重量換算でセメント脱水スラッジ1.0:2.8〜
0.8)でスクリュー型混合機により繰り返し混合させ
た後、長さ20mmのペレット状(φ13.2mm)に成型
した。次に、この成型体を乾燥した後、電気炉に入れ、
酸化雰囲気の中で1,100℃×1hの加熱条件で焼成
した。なお、実験に用いた脱水スラッジ及び鋳造廃砂の
化学組成は、表5に示す通りである(脱水スラッジは表
1の試料1のものを使用した)。A. Example 1 A fixed ratio of dewatered sludge of ready-mixed concrete and casting waste sand (in terms of dry matter, cement dewatered sludge 1.0: 2.8-
The mixture was repeatedly mixed by a screw-type mixer at 0.8), and then formed into pellets (φ13.2 mm) having a length of 20 mm. Next, after drying this molded body, put it in an electric furnace,
It was fired in an oxidizing atmosphere under a heating condition of 1,100 ° C. × 1 h. The chemical compositions of the dewatered sludge and the casting waste sand used in the experiment are as shown in Table 5 (the dewatered sludge used was the sample 1 in Table 1).
【表5】 [Table 5]
【0030】焼成した骨材から、その破壊荷重と、直径
方向の収縮率、絶乾比重、吸水率、およびX線回折から
最適混合比率を求めた(表6)。From the fired aggregate, the breaking load, the shrinkage in the diameter direction, the absolute dry gravity, the water absorption and the optimum mixing ratio were determined from X-ray diffraction (Table 6).
【表6】 [Table 6]
【0031】各比率で焼成した骨材のうち、物性につい
ては、表6に示すように、試料番号No.5が最も破壊荷
重が大きく。しかも吸水率が比較的小さいことから、骨
材の最適比率であると考えられる。また、総合的にみ
て、混合比率は1.0:2.0〜1.2が好ましいことが
分かる。As shown in Table 6, among the aggregates fired at each ratio, as shown in Table 6, the sample No. 5 has the largest breaking load. Moreover, since the water absorption is relatively small, it is considered that this is the optimum ratio of the aggregate. Also, it can be seen from a comprehensive viewpoint that the mixing ratio is preferably 1.0: 2.0 to 1.2.
【0032】通常、生コンクリートの脱水スラッジ及び
廃砂の水分は、約50%及び20%であることから、試
料番号No.5の湿潤状態における原料の混合比率は約
1.0:1.0となる。焼成した骨材の収縮率は、成型時
の長さを基準にすれば7.6〜12.9%で、廃砂の比率
が高くなるにつれて収縮率が小さくなる。一方、この骨
材のX線回折を行い、鉱物組成を調べた結果、いずれも
石英と灰長石からなっていた。Usually, the water content of the dewatered sludge and the waste sand of the ready-mixed concrete is about 50% and 20%. Therefore, the mixing ratio of the raw materials in the wet state of Sample No. 5 is about 1.0: 1.0. Becomes The shrinkage rate of the fired aggregate is 7.6 to 12.9% based on the length at the time of molding, and the shrinkage rate decreases as the ratio of waste sand increases. On the other hand, as a result of X-ray diffraction of this aggregate and examination of the mineral composition, all were composed of quartz and anorthite.
【0033】B.実施例2 前記実施例1の場合と同じ組成の生コン脱水スラッジ及
び鋳造廃砂を使って、その添加比率を湿潤状態で1:1
とし、真空土練機を用いて混合させた後、JIS A
5002に従って直径20mm、15mm、10mm、5mmに
なるように合計100kgを造粒した。また、板状の成型
体(20cm角の厚み2cm)も作製した。次に、これらの
骨材を乾燥させた後、約20kgの板状の試料については
破砕機にかけて砕石状にした。これらの球状化した試料
と破砕した試料とは、別々にロータリーキルン(長さ
3.00m、内径0.30m)を用いて、1,100℃で
焼成した。B. Example 2 Using fresh concrete dewatered sludge and casting waste sand having the same composition as in Example 1, the addition ratio was 1: 1 in a wet state.
And after mixing using a vacuum kneader, JIS A
According to 5002, a total of 100 kg was granulated to have diameters of 20 mm, 15 mm, 10 mm, and 5 mm. Further, a plate-like molded body (20 cm square thickness 2 cm) was also prepared. Next, after drying these aggregates, about 20 kg of a plate-shaped sample was crushed by a crusher. The spheroidized sample and the crushed sample were separately fired at 1,100 ° C. using a rotary kiln (length: 3.00 m, inner diameter: 0.30 m).
【0034】上記試作によって得られた骨材について、
構造用軽量コンクリート骨材(JIS A 5002)
としての品質試験を行った。その結果を表7に示す。試
作した人工軽量骨材の物性はJIS規格を満足してお
り、実用できることを確認した。Regarding the aggregate obtained by the above-mentioned trial production,
Lightweight concrete aggregate for structure (JIS A 5002)
As a quality test. Table 7 shows the results. The physical properties of the prototype artificial lightweight aggregate satisfied the JIS standard, and it was confirmed that it could be used practically.
【表7】 [Table 7]
【0035】次に、この試作した人工軽量骨材を用い
て、JISに基づく指定条件である水セメント比40
%、スランプ8cm、混和材料を用いない条件でプレーン
コンクリートを作製し、JISに決められた物性値(例
えば圧縮強度材令28日)が出るかどうかを確認した。
その時の使用材料及び配合設計は表8に、また配合値
(千リットル)を表9に示す。なお、コンクリートに供
した人工軽量骨材の粒度分布を表10に示す。試作した
骨材は5〜15mmの寸法のものである。Next, using the artificial lightweight aggregate thus produced, a water cement ratio of 40, which is a designated condition based on JIS, was used.
%, A slump of 8 cm, and a plain concrete were prepared under the condition that no admixture material was used, and it was confirmed whether or not physical property values determined by JIS (for example, a compressive strength material age of 28 days) were obtained.
Table 8 shows the materials used and the blending design, and Table 9 shows the blending values (thousand liters). Table 10 shows the particle size distribution of the artificial lightweight aggregate used for the concrete. The experimentally produced aggregate has a size of 5 to 15 mm.
【表8】 [Table 8]
【表9】 [Table 9]
【表10】 [Table 10]
【0036】ロータリーキルンで焼成した試料(表8:
実施例2)と、電気炉で焼成した試料(表6:実施例
1)とでは、その吸水率が大きく異なっているが、これ
は、前記したように、ロータリーキルンでは、フレーム
が直接骨材に接触することや、酸素制限下により焼結が
促進したために、吸水率が低くなっているのである。Samples fired in a rotary kiln (Table 8:
Example 2) and the sample fired in an electric furnace (Table 6: Example 1) have significantly different water absorption rates. As described above, this is because in a rotary kiln, the frame is directly connected to the aggregate. The water absorption is low due to the contact and the sintering promoted by the restriction of oxygen.
【0037】作製したプレーンコンクリートについて、
その軽量骨材の区分とコンクリート物性値とを表11に
示した。この表11から分かるように、骨材の品質試験
(表7)と同様に、構造用人工軽量骨材のすべての規格
を満足しており、充分に実用できることを確認した。About the produced plain concrete,
Table 11 shows the classification of the lightweight aggregate and the physical properties of the concrete. As can be seen from Table 11, similarly to the quality test of the aggregate (Table 7), all the specifications of the artificial lightweight aggregate for a structure were satisfied, and it was confirmed that it was sufficiently practical.
【表11】 [Table 11]
【0038】試作した人工軽量骨材についてJIS A
5308によるアルカリシリカ反応性試験(化学法)
を行なった。骨材によるひび割れ原因となるアルカリシ
リカ反応性は、表12に示すように基準内に合格してお
り、公共土木事業においても十分実用に耐えることが確
認できた。[0038] JIS A for artificial lightweight aggregates
Alkali silica reactivity test by 5308 (chemical method)
Was performed. As shown in Table 12, the alkali silica reactivity causing the cracks caused by the aggregate passed the standard, and it was confirmed that the silica was sufficiently practical for public works.
【表12】 [Table 12]
【0039】C.実施例3 次に、生コン脱水スラッジ及び鋳造廃砂の原料調合に加
えて、微調整用原料を添加し、最終の組成比率を調整し
た骨材の実施例について説明する。微調整用原料として
は、砕石場のスラッジ,珪石鉱業所スラッジ,浄水場ス
ラッジ,珪藻土などが挙げられ、それぞれの化学組成
(成分)は表13に示す通りである。C. Example 3 Next, an example of an aggregate in which a raw material for fine adjustment is added in addition to the raw material preparation of the ready-mixed dewatered sludge and the casting waste sand to adjust the final composition ratio will be described. Raw materials for fine adjustment include sludge from a quarry, a silica stone mining plant sludge, a water purification plant sludge, diatomaceous earth, and the like. The chemical compositions (components) of each are as shown in Table 13.
【表13】 [Table 13]
【0040】生コン脱水スラッジと鋳造廃砂及び上記に
例示した各微調整用原料の添加比率(乾燥物換算)を
0.45:0.50:0.05として混合させ、10mmの
球状の成型体をそれぞれ作成した。次にこれらの骨材を
乾燥してから電気炉で1,100℃×1hの条件で焼成
し、その破壊荷重と比重を測定した。その結果を表14
に示す。表14より、微調整用原料を10%添加しても
破壊荷重をはじめ大きな差がないことを確認した。A 10 mm spherical molded body was prepared by mixing the dewatered sludge sludge, the casting waste sand, and the fine powders for fine adjustment described above at an addition ratio (in terms of dry matter) of 0.45: 0.50: 0.05. Was created respectively. Next, these aggregates were dried and fired in an electric furnace at 1,100 ° C. × 1 h, and the breaking load and specific gravity thereof were measured. Table 14 shows the results.
Shown in From Table 14, it was confirmed that there was no significant difference including the breaking load even when 10% of the raw material for fine adjustment was added.
【表14】 [Table 14]
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明は、生コン脱水スラッジと鋳造廃
砂とを組合せることにより、高強度でしかもアルカリ骨
材反応をおこさない構造用人工軽量骨材を製造する技術
を確立したものである。現在、発生する当該廃棄物量は
双方で約350万トンであり、その大半が廃棄物処理場
等で埋め立て処分されている。しかし近い将来、埋め立
て地の確保が困難な情勢であることから、環境保護の観
点からも大きな課題となっている。国内において、生コ
ンクリート工場及び鋳造工場が平均的に分布しており、
これらの廃棄物の収集が容易であることから、本発明の
骨材を大消費地に近い所で生産すれば、従来の骨材より
も輸送コストを更に低減することが可能であり、その工
業的価値が極めて大きいものである。The present invention has established a technique for producing an artificial lightweight aggregate for a structure which is high in strength and does not cause an alkali aggregate reaction by combining a ready-mixed dewatered sludge and a casting waste sand. . Currently, the amount of the generated waste is about 3.5 million tons on both sides, and most of the waste is landfilled at waste disposal sites and the like. However, in the near future, it is difficult to secure landfill sites, and this has become a major issue from the viewpoint of environmental protection. In Japan, ready-mixed concrete plants and foundries are averagely distributed,
Since the collection of these wastes is easy, if the aggregate of the present invention is produced near a large consumption area, it is possible to further reduce the transportation cost as compared with the conventional aggregate, and It has a very high target value.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中林 静夫 石川県金沢市戸水町ロ1番地 石川県工 業試験場内 (72)発明者 北村 義治 石川県石川郡野々市町若松町4番1号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (72)発明者 坂本 正司 石川県石川郡野々市町若松町4番1号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (72)発明者 本谷 暢啓 石川県石川郡野々市町若松町4番1号 金沢生コンクリート株式会社 野々市工 場内 (56)参考文献 特開 平6−106156(JP,A) 特開 平2−293358(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shizuo Nakabayashi No. 1 Tomicho-cho, Kanazawa-shi, Ishikawa Prefecture Inside the Ishikawa Industrial Testing Laboratory (72) Inventor Yoshiharu Kitamura 4-1 Wakamatsucho, Nonoichi-cho, Ishikawa-gun, Ishikawa Kanazawa Fresh Concrete Co., Ltd. Nonoichi Factory (72) Inventor Shoji Sakamoto 4-1 Wakamatsucho, Nonoichi-cho, Ishikawa-gun, Ishikawa Prefecture Kanazawa Ready-mix Concrete Co., Ltd. Nonoichi Factory (72) Inventor Nobuhiro Motoya Wakamatsucho, Nonoichi-cho, Ishikawa Prefecture No. 4 Kanazawa Ready Concrete Co., Ltd. Nonoichi Factory (56) References JP-A-6-106156 (JP, A) JP-A-2-293358 (JP, A)
Claims (7)
料としたことを特徴とする人工軽量骨材。An artificial lightweight aggregate characterized by using ready-mixed dewatered sludge and casting waste sand as main raw materials.
比率が、乾物重量換算で、1.0:1.0〜2.5である
ことを特徴とする請求項1記載の人工軽量骨材。2. The artificial lightweight aggregate according to claim 1, wherein the mixing ratio of the ready-mixed dewatered sludge and the casting waste sand is 1.0: 1.0 to 2.5 in terms of dry matter weight. .
集塵ダスト、砂処理ダスト,解枠ダスト,ショットダス
ト及びショット砂,並びに生産ラインに流れている生型
砂の劣化を防ぐために間引きした廃砂のうちの少なくと
も一種以上を用いることを特徴とする請求項1又は請求
項2記載の人工軽量骨材。3. The casting waste sand, as a strength-adding material,
Claims: At least one of dust collected dust, sand treated dust, unsealed dust, shot dust and shot sand, and at least one of waste sand thinned out to prevent deterioration of green sand flowing on a production line. The artificial lightweight aggregate according to claim 1 or 2.
トランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、高
炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメン
ト等の生コンクリートの脱水スラッジを用いることを特
徴とする請求項1,2又は3記載の人工軽量骨材。4. The use of dewatered sludge of ready-mixed concrete such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately heated Portland cement, white Portland cement, blast furnace cement, silica cement and fly ash cement as a molding material and a self-hardening material. The artificial lightweight aggregate according to claim 1, 2 or 3, wherein:
ッジ、砕石場のスラッジ、浄水場の急速沈澱ろ過工程か
ら出る微細粒子の脱水スラッジ又は珪藻土のうち少なく
とも一種以上を含むことを特徴とする請求項1,2,3
又は4記載の人工軽量骨材。5. The strength-adding material includes at least one of sludge from a silica stone mine, sludge from a quarry, dewatered sludge of fine particles from a rapid sedimentation filtration step in a water purification plant, and diatomaceous earth. Terms 1, 2, 3
Or the artificial lightweight aggregate according to 4.
を混合してから成型した後、乾燥し、その乾燥物を1,
000〜1,200℃で焼成することにより焼成物を得
ることを特徴とする人工軽量骨材の製造方法。6. Mixing of the ready-mixed dewatered sludge and waste sand from a foundry, molding, drying, and drying the dried product.
A method for producing an artificial lightweight aggregate, characterized in that a fired product is obtained by firing at 000 to 1,200 ° C.
を、乾物重量換算で、1.0:1.0〜2.5にして、成
型後、焼成することを特徴とする請求項6記載の人工軽
量骨材の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the mixing ratio of the ready-mixed dewatered sludge and the casting waste sand is 1.0: 1.0 to 2.5 in terms of dry matter weight, and the mixture is fired after molding. Production method of artificial lightweight aggregate.
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