JP7541294B2

JP7541294B2 - Manufacturing method and manufacturing equipment for volcanic glass fine powder

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Publication number: JP7541294B2
Application number: JP2023039976A
Authority: JP
Inventors: 和朗東; 研一袖山
Original assignee: Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
Current assignee: Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2023-03-14
Publication date: 2024-08-28
Anticipated expiration: 2039-05-07
Also published as: JP7462128B2; JP2020183330A; JP2023088941A

Description

特許法第３０条第２項適用［発行者名］一般社団法人セメント協会［刊行物名］第７２回セメント技術大会講演要旨［発行年月日］２０１８年４月３０日［集会名］セメント協会第７２回セメント技術大会［開催日］２０１８年５月１０日［発行者名］公益社団法人日本コンクリート工学会［刊行物名］コンクリート工学年次論文集，Ｖｏｌ．４０、Ｎｏ．１、２０１８［発行年月日］２０１８年６月１５日［集会名］コンクリート工学年次大会２０１８（神戸）［開催日］２０１８年７月４日［発行者名］一般社団法人日本建築学会［刊行物名］日本建築学会学術講演梗概集［発行年月日］２０１８年７月２０日［集会名］日本建築学会大会（東北）学術講演会［開催日］２０１８年９月４日［発行者名］一般社団法人セメント協会［刊行物名］セメント・コンクリート論文集平成３０年度第７２巻第１号［発行年月日］２０１９年３月２９日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies [Publisher] Japan Cement Association [Publication name] Abstracts of the 72nd Cement Technology Conference [Publication date] April 30, 2018 [Meeting name] Japan Cement Association 72nd Cement Technology Conference [Date held] May 10, 2018 [Publisher] Japan Concrete Institute [Publication name] Proceedings of the Japan Concrete Institute Annual Conference, Vol. 40, No. 1, 2018 [Publication date] June 15, 2018 [Meeting name] 2018 Annual Meeting of the Japan Concrete Institute (Kobe) [Date held] July 4, 2018 [Publisher] Architectural Institute of Japan [Publication name] Abstracts of the Architectural Institute of Japan Academic Lectures [Publication date] July 20, 2018 [Meeting name] Architectural Institute of Japan Annual Meeting (Tohoku) Academic Lectures [Date held] September 4, 2018 [Publisher] Japan Cement Association [Publication name] Proceedings of the Cement & Concrete Journal, Vol. 72, No. 1, 2018 [Publication date] March 29, 2019

本発明は、新規な火山ガラス微粉末、その製造方法及び製造装置に関するものである。 The present invention relates to a new volcanic glass fine powder, its manufacturing method and manufacturing apparatus.

高性能のコンクリート用混和材の一つにシリカフュームがある。シリカフュームは、金属シリコン又はフェロシリコンをアーク式電気炉で生産するときに発生する排ガス中のダストを集塵して得られる超微細粒子である。シリカフュームは、コンクリートの高強度化、耐久性の向上、加工性の改善などに顕著な効果が認められる。しかし、シリカフュームは我が国ではほとんど生産しておらず、全量を輸入に頼っており、高価であることのほかに自給できないことで緊急（貿易戦争）時に資源防衛上の問題があること及び産業副産物といえども生産時に大量の電力消費を伴うこと、海外からの船舶輸送時に多量の二酸化炭素排出を伴うことが、混和材としての使用の課題と制約となる。このことに、シリカフュームの代替となり得る材料の国産化、低コスト化の要請がある。 Silica fume is one of the high-performance concrete admixtures. Silica fume is an ultra-fine particle obtained by collecting dust in the exhaust gas generated when producing metallic silicon or ferrosilicon in an electric arc furnace. Silica fume has been shown to have a remarkable effect on increasing the strength of concrete, improving durability, and improving workability. However, silica fume is hardly produced in Japan, and the entire amount is imported. In addition to being expensive, the lack of self-sufficiency poses problems in terms of resource defense in emergencies (trade wars), and even though it is an industrial by-product, it consumes a large amount of electricity during production and emits a large amount of carbon dioxide when transported by ship from overseas, which are issues and constraints for its use as an admixture. For these reasons, there is a demand for domestic production of materials that can replace silica fume and for lower costs.

コンクリート用混和材に関し、本発明者らは、普通シラス等の火山噴出物堆積鉱物を乾式分離することにより、重比重分を細骨材として、軽比重分及び細粒のふるい上を軽量骨材として、軽比重分及び細粒のふるい下をパーライト代替、パーライト原料又はシラスバルーン原料として、微粉を混和材原料またはポゾラン効果を有する混和材またはポゾラン効果を有する混合セメント原料として、それぞれ回収する技術を開発した（特許文献１）。当該微粉は、火山ガラス質の材料であるから、混和材に用いることができる。また、シラスは、南九州に広く分布する火山噴出物堆積鉱物の１種であって、大量に入手可能な資源であることから、特許文献１の技術により、大量かつ安価に混和材を得ることができ、しかも従来は用途が少なかった普通シラスの有効活用を図ることができる。 With regard to concrete admixtures, the inventors have developed a technology for recovering heavy specific gravity fractions as fine aggregate, light specific gravity fractions and sieved fine particles as lightweight aggregate, light specific gravity fractions and sieved fine particles as perlite substitutes, perlite raw materials or shirasu balloon raw materials, and fine powder as admixture raw materials, admixtures with pozzolanic effect or mixed cement raw materials with pozzolanic effect, by dry separation of volcanic ejecta deposit minerals such as ordinary shirasu (Patent Document 1). The fine powder is a volcanic glass material, so it can be used as an admixture. Furthermore, shirasu is a type of volcanic ejecta deposit mineral that is widely distributed in southern Kyushu, and is a resource that is available in large quantities. Therefore, the technology of Patent Document 1 makes it possible to obtain admixtures in large quantities and at low cost, and also makes it possible to effectively utilize ordinary shirasu, which has had few uses in the past.

特許第６４５８２６７号公報Patent No. 6458267

火山噴出物由来の火山ガラス材からシリカフュームと同等の高性能の混和材が得られるならば高性能の混和材を大量かつ安価に得ることができるので産業上の利用価値は極めて高い。またシリカフュームと同等でなくても、セメント級やフライアッシュ級の混和材が火山ガラス材から得られるならば、用途が少なかった火山噴出物堆積鉱物を有効活用することができ、しかも混和材を大量かつ安価に得ることができるので産業上の利用価値は極めて高い。 If a high-performance additive equivalent to silica fume can be obtained from volcanic glass material derived from volcanic ejecta, it will be possible to obtain a large amount of high-performance additive at low cost, and its industrial value will be extremely high. Furthermore, even if it is not equivalent to silica fume, if a cement- or fly ash-class additive can be obtained from volcanic glass material, it will be possible to effectively utilize volcanic ejecta deposit minerals, which have had few uses, and it will be possible to obtain a large amount of additive at low cost, and its industrial value will be extremely high.

そこで、本発明は、火山噴出物由来の火山ガラス材から得られ、シリカフュームと同等の高性能の混和材、セメント級やフライアッシュ級の混和材に用いることができる火山ガラス微粉末を、その製造方法及び製造装置と共に提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a volcanic glass fine powder obtained from volcanic glass material derived from volcanic ejecta, which can be used as a high-performance admixture equivalent to silica fume, and as an admixture for cement or fly ash, together with a manufacturing method and manufacturing apparatus for the same.

本発明者は、先の研究（特許文献１）から、より高性能のシリカフューム級混和材を得るための更なる研究を進めた結果、火山ガラス質の粉末をローラミルで粉砕した後、微粉と粗粉とに分級して得られた当該微粉は、反応性の高い粉末であり、この反応性の高い粉末をコンクリート用混和材として用いるとシリカフュームと同等以上の優れた性能を有することを見出した。また、上記粗粉はフライアッシュ級の混和材の性能を有すること、さらに、上記微粉は、原料や分級条件によってはシリカフューム級の性能が得られない場合もあり得るが、その場合でも少なくともセメント級の混和材の性能を有することを見出した。本発明は、上記知見に基づくものである。 The inventors of the present invention conducted further research into obtaining a higher performance silica fume-class admixture based on their previous research (Patent Document 1). As a result, they discovered that the fine powder obtained by crushing volcanic glass powder in a roller mill and then classifying it into fine and coarse powders is a highly reactive powder, and that when this highly reactive powder is used as an admixture for concrete, it has excellent performance equal to or greater than that of silica fume. They also discovered that the coarse powder has the performance of a fly ash-class admixture, and further that although the fine powder may not have the performance of silica fume-class depending on the raw materials and classification conditions, even in such cases it has at least the performance of a cement-class admixture. The present invention is based on the above findings.

本発明のシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が８ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）以上であることを特徴とする。
また、本発明のシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１０５％以上であることを特徴とする。
上記した本発明のシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、平均粒径が１．０～２．５μｍであるものとすることができる。 The silica fume-grade volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments with sharp corners, have hackle marks on the fractured surfaces, and have a specific surface area of 8 ^m2 /g or more (BET method).
The silica fume-grade volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments having sharp corners, have hackle marks on the fractured surfaces, and have an activity index of 105% or more in 28 days using mortar according to JIS A6207.
The above-mentioned silica fume-grade volcanic glass fine powder of the present invention may have an average particle size of 1.0 to 2.5 μm.

また、本発明のセメント級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が４ｍ^２／ｇ～８ｍ_２／ｇ未満（ＢＥＴ法）であることを特徴とする。
また、本発明のセメント級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１００％以上であることを特徴とする。
上記した本発明のセメント級の火山ガラス微粉末は、平均粒径が２．５μｍ超～３．５μｍであるものとすることができる。 The cement-grade volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments with sharp corners, have hackle marks on the fracture surfaces, and have a specific surface area of 4 m ² /g to less than 8 m ₂ /g (BET method).
The cement-grade volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments with sharp corners, have hackle marks on the fractured surfaces, and have an activity index of 100% or more in 28 days using mortar according to JIS A6207.
The above-mentioned cement-grade volcanic glass fine powder of the present invention may have an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm.

また、本発明のフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が１ｍ^２／ｇ～４ｍ^２／ｇ未満（ＢＥＴ法）であることを特徴とする。
また、本発明のフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で９０％以上であることを特徴とする。
上記した本発明のフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は平均粒径が３．５μｍ超～８．０μｍであるものとすることができる。 The fly ash-class volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments having sharp corners, have hackle marks on the fractured surfaces, and have a specific surface area of 1 m ² /g to less than 4 m ² /g (BET method).
The fly ash-class volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from volcanic ejecta that is used as an admixture for concrete, characterized in that the powder particles are in the form of fragments with sharp corners, have hackle marks on the fractured surfaces, and have an activity index of 90% or more in 28 days using mortar according to JIS A6207.
The above-mentioned fly ash-grade volcanic glass fine powder of the present invention may have an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm.

上記した本発明の火山ガラス微粉末は、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有するものである。また、火山ガラス微粉末は、火山ガラス材の粉砕粉であるものとすることができ、また、火山ガラス含有率が８０～１００質量％であるものとすることができ、さらに、ＳｉＯ_２を６７～７５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１１～１７質量％含む組成のものとすることができる。 The volcanic glass fine powder of the present invention described above has powder particles in the form of fragments with sharp corners and has hackle marks on the fracture surface. The volcanic glass fine powder can be a crushed powder of a volcanic glass material, and can have a volcanic glass content of 80 to 100% by mass, and can further have a composition containing 67 to 75% by mass of _SiO2 and 11 to 17% by mass _of _Al2O3 .

本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径１．０～２．５μｍの微粉と、平均粒径２．５μｍ超～８μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径１．０～２．５μｍの微粉を回収することを特徴とする。
また、本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕して粉砕粉を得た後、遠心力場分級機で平均粒径２．５μｍ超～３．５μｍの微粉と、平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径２．５μｍ超～３．５μｍの微粉を回収することを特徴とする。
さらに、本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径３．５μｍ以下の微粉と、平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉を回収することを特徴とする。
上記本発明の火山ガラス微粉末の製造方法は、上記火山ガラス材が、火山噴出物堆積鉱物から乾式分離装置により結晶質及び粘土質を分離して得られたものであるものとすることができる。 The method for producing volcanic glass fine powder of the present invention is characterized in that a volcanic glass material is pulverized in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm, then classified in a centrifugal field classifier into fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm and coarse powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 8 μm, and the fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm is recovered.
In addition, the method for producing volcanic glass fine powder of the present invention is characterized in that a volcanic glass material is pulverized in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm to obtain a pulverized powder, which is then classified in a centrifugal field classifier into a fine powder having an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm and a coarse powder having an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm, and the fine powder having an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm is recovered.
Furthermore, the method for producing volcanic glass fine powder of the present invention is characterized in that the volcanic glass material is pulverized in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm, then classified in a centrifugal field classifier into fine powder with an average particle size of 3.5 μm or less and coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm, and the coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm is recovered.
In the method for producing fine volcanic glass powder of the present invention, the volcanic glass material can be obtained by separating crystalline and argillaceous matter from volcanic ejecta deposit minerals using a dry separation device.

本発明の火山ガラス微粉末の製造装置は、火山ガラス材を粉砕するローラミルと、該ローラミルにより粉砕されたガラス材を微粉と粗粉とに分級する遠心力場分級機とを備えることを特徴とする。
上記本発明の火山ガラス微粉末の製造装置は、火山噴出物堆積鉱物から結晶質及び粘土質を分離して火山ガラス材を得る乾式分離装置を更に備えることができ、また、上記遠心力場分級機が、サイクロン分級機又は気流分級機であるものとすることができる。 The apparatus for producing volcanic glass fine powder of the present invention is characterized by comprising a roller mill for pulverizing volcanic glass material, and a centrifugal field classifier for classifying the glass material pulverized by the roller mill into fine powder and coarse powder.
The volcanic glass fine powder manufacturing apparatus of the present invention may further include a dry separation device for separating crystalline and clayey matter from the volcanic ejecta deposit minerals to obtain volcanic glass material, and the centrifugal field classifier may be a cyclone classifier or an air flow classifier.

本発明によれば、火山噴出物由来の火山ガラス材から得られた火山ガラス微粉末であって、シリカフュームと同等の高性能の混和材やセメント級やフライアッシュ級の混和材に用いることができる火山ガラス微粉末を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a fine volcanic glass powder obtained from a volcanic glass material derived from volcanic ejecta, which can be used as a high-performance admixture equivalent to silica fume, or as an admixture for cement or fly ash.

火山ガラス材をローラミルにより粉砕した粉末粒子の電子顕微鏡写真である。This is an electron microscope photograph of powder particles obtained by pulverizing volcanic glass material using a roller mill. 火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した微粉ＲＦ及び粗粉ＲＣの粒度分布を示すグラフである。1 is a graph showing the particle size distribution of fine powder RF and coarse powder RC obtained by crushing a volcanic glass material using a roller mill and then classifying the same using a cyclone classifier. ローラミルにより破砕して得られた粉体をサイクロン分級機で分級した微粉の一例の電子顕微鏡写真である。1 is an electron microscope photograph of an example of fine powder obtained by crushing a powder using a roller mill and then classifying the powder using a cyclone classifier. ローラミルにより破砕して得られた粉体をサイクロン分級機で分級した粗粉の一例の電子顕微鏡写真を示す。1 shows an electron microscope photograph of an example of coarse powder obtained by crushing using a roller mill and then classifying the powder using a cyclone classifier. 乾式分離装置の一例の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an example of a dry separation device. 乾式分離装置の比重差選別装置の原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of a specific gravity difference separator of a dry separation device. 火山ガラス微粉末の製造装置の一実施形態の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of an apparatus for producing volcanic glass fine powder. 火山ガラス微粉末の製造装置の別の実施形態の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of an apparatus for producing fine volcanic glass powder. 気流分級機の一例の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an example of an air classifier. 気流分級機の別の例の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of another example of an air classifier. 火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した微粉ＲＡＦ及び粗粉ＲＡＣの粒度分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of particle size distribution of fine powder RAF and coarse powder RAC obtained by crushing a volcanic glass material using a roller mill and then classifying the same using an air classifier. 火山ガラス微粉末の比表面積と平均粒径との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the specific surface area and the average particle size of volcanic glass fine powder.

以下、本発明の火山ガラス微粉末、火山ガラス微粉末の製造方法、火山ガラス微粉末の製造装置の実施形態をより具体的に説明する。 The following describes in more detail the embodiments of the volcanic glass fine powder, the method for producing volcanic glass fine powder, and the device for producing volcanic glass fine powder of the present invention.

［火山ガラス微粉末］
本発明の火山ガラス微粉末は、火山噴出物由来の火山ガラスを主成分とする粉体である。本発明の火山ガラス微粉末は、シラスなどの火山噴出物堆積鉱物や火山灰から結晶質や粘土質を分離した高純度の火山ガラス質のもの、又は黒曜石、真珠岩、松脂岩などの火山ガラス質の火山噴出物（本明細書では、これらを総称して「火山ガラス材」という。）を粉砕した後に分級したものである。乾式で粉砕することにより、粒子形状が角張っており粒子表面にハックルマークを有する反応性の高い粉末が得られ、この反応性の高さにより、コンクリート用混和材に用いたときの性能が高いと考えられる。 [Volcanic glass powder]
The volcanic glass fine powder of the present invention is a powder mainly composed of volcanic glass derived from volcanic ejecta. The volcanic glass fine powder of the present invention is a high-purity volcanic glass material obtained by separating crystalline and clayey materials from volcanic ejecta deposit minerals such as Shirasu and volcanic ash, or a volcanic glass material such as obsidian, perlite, and rosinite (collectively referred to as "volcanic glass material" in this specification) that is crushed and then classified. Dry crushing produces a highly reactive powder with angular particle shapes and hackle marks on the particle surfaces, and this high reactivity is believed to result in high performance when used as a concrete admixture.

粉砕は、ローラミルで行う。ローラミルによる粉砕は、低コストで大量に製造することができ、しかも乾式の圧縮粉砕であるので反応性の高い粉末を得ることができるからである。ジェットミルによる粉砕は、製造コストに対して生産量が相対的に少ない。 Grinding is done in a roller mill. Roller mill grinding allows for mass production at low cost, and because it is a dry compression grinding process, it is possible to obtain a highly reactive powder. Grinding with a jet mill results in a relatively low production volume compared to the manufacturing cost.

ローラミルにより粉砕して得られた火山ガラス微粉末は、粒子が、鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有している。ハックルマークは、ガラスが強い衝撃で破砕された羽状または繊毛状の模様（痕跡）である。本発明の火山ガラス微粉末は、このような粒子形状が特徴の一つである。ハックルマークを有する粒子形状の火山ガラス微粉末は、角張った粒子径状と凹凸状の複雑な粒子表面により粒子の大きさのわりには大きな比表面積を有するため反応性が高く、ガラス質の粒子表面を有しており、産業副産物ではないので、吸着性の高い有機質等の不純物も含まれていないため高性能ＡＥ減水剤などの高価な化学混和剤の吸着量が、同等の活性度指数のシリカフュームやフライアッシュに比べて少ない。この点も本発明の火山ガラス微粉末の特徴の一つである。 The volcanic glass fine powder obtained by grinding with a roller mill has particles in the form of fragments with sharp corners, and has hackle marks on the broken surface. Hackle marks are feather-like or cilia-like patterns (traces) left by glass being broken by strong impact. Such particle shape is one of the characteristics of the volcanic glass fine powder of the present invention. Volcanic glass fine powder with a particle shape having hackle marks has a large specific surface area for its particle size due to its angular particle shape and complex uneven particle surface, so it is highly reactive, has a glassy particle surface, and is not an industrial by-product, so it does not contain impurities such as highly adsorbent organic substances, so it adsorbs less expensive chemical admixtures such as high-performance air-entraining water reducers than silica fume or fly ash with the same activity index. This is also one of the characteristics of the volcanic glass fine powder of the present invention.

図１に、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した粉末粒子の電子顕微鏡写真を示す。図１の粉末は、分級前の粉末である。図１から粉末粒子が、鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有していることがわかる。 Figure 1 shows an electron microscope photograph of powder particles obtained by crushing volcanic glass material using a roller mill. The powder in Figure 1 is the powder before classification. Figure 1 shows that the powder particles are fragmented with sharp corners and have hackle marks on the fracture surfaces.

（シリカフューム級火山ガラス微粉末）
本発明のシリカフューム級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が８ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）以上であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１０５％以上であるものである。 (Silica fume-grade volcanic glass fine powder)
The silica fume-class volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having a specific surface area of 8 ^m2 /g or more (BET method), or a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having an activity index of 105% or more in 28 days using mortar according to JIS A6207.

比表面積が８ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）以上であることにより、シリカフュームと同等又はそれ以上の性能を得ることができる。好ましくは１０ｍ^２／ｇ以上である。比表面積１５ｍ^２／ｇ程度までは工業上で量産可能である。 By having a specific surface area of 8 m ² /g or more (BET method), it is possible to obtain performance equal to or better than that of silica fume, and preferably 10 m ² /g or more. Mass production on an industrial scale is possible with a specific surface area of up to about 15 m ² /g.

ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１０５％以上であることは、シリカフュームと同等又はそれ以上の性能であることをコンクリート用混和材の直接的な指数として示している。モルタルによる活性度指数は、ＪＩＳＡ６２０７のＪＩＳＡ６２０７の「附属書Ｃ（規定）シリカフュームのモルタルによる活性度指数の試験方法」に準拠して計測することができる。 A mortar activity index of 105% or more after 28 days according to JIS A6207 indicates that the concrete admixture has performance equal to or better than that of silica fume as a direct index. The mortar activity index can be measured in accordance with JIS A6207, "Appendix C (Regulations) Test method for the activity index of silica fume in mortar."

シリカフューム級火山ガラス微粉末は、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後に微粉と粗粉とに分級したときの当該微粉として得ることができる。分級して得られた微粉は、平均粒径がおよそ１．０～２．５μｍである。平均粒径がおよそ２．０μｍであるときの粒度分布は、粒径１．０μｍ以下が１５．０体積％以上、３．０μｍ以上が１０．０体積％以上であるような、比較的ブロードな粒度分布をしている。このような比較的ブロードな粒度分布は、ローラミルにより破砕して得られる粉体を遠心力場分級機を用いて分級して得た本発明の火山ガラス微粉末の特徴の一つであり、生コンクリートの流動性向上させる要因の一つでもあり、ジェットミルにより破砕された粉末が、比較的ナロウな粒度分布を有していることとは区別することができる。 Silica fume-class volcanic glass fine powder can be obtained by crushing volcanic glass material with a roller mill and then classifying the crushed material into fine and coarse powders. The fine powder obtained by classification has an average particle size of approximately 1.0 to 2.5 μm. When the average particle size is approximately 2.0 μm, the particle size distribution is relatively broad, with 15.0 volume % or more of particles with a particle size of 1.0 μm or less and 10.0 volume % or more of particles with a particle size of 3.0 μm or more. This relatively broad particle size distribution is one of the characteristics of the volcanic glass fine powder of the present invention obtained by classifying the powder obtained by crushing with a roller mill using a centrifugal field classifier, and is also one of the factors that improve the fluidity of ready-mixed concrete. It can be distinguished from the powder crushed with a jet mill, which has a relatively narrow particle size distribution.

図２に、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した微粉ＲＦ及び粗粉ＲＣの粒度分布の一例を示す。図２の微粉ＲＦの平均粒径は１．８μｍ、粒径１．０μｍ以下が１５．０体積％以上、３．０μｍ以上が１０．０体積％以上である。 Figure 2 shows an example of the particle size distribution of fine powder RF and coarse powder RC obtained by crushing volcanic glass material using a roller mill and then classifying it using a cyclone classifier. The average particle size of the fine powder RF in Figure 2 is 1.8 μm, with 15.0 vol. % or more of the particles having a particle size of 1.0 μm or less and 10.0 vol. % or more of the particles having a particle size of 3.0 μm or more.

図３に、ローラミルにより破砕して得られた粉体をサイクロン分級機で分級した微粉の一例の電子顕微鏡写真を示す。図３の微粉は平均粒径が１．８μｍの粉体に含まれる比較的大きな粒子を拡大したものであり、大きさの異なる粒子が折り重なっている様子が観察でき、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有している。 Figure 3 shows an electron microscope photograph of an example of fine powder obtained by classifying powder obtained by crushing with a roller mill with a cyclone classifier. The fine powder in Figure 3 is an enlarged image of a relatively large particle contained in a powder with an average particle size of 1.8 μm, and it can be seen that particles of different sizes are piled up on top of each other, the powder particles are fragmented with sharp corners, and there are hackle marks on the fracture surface.

（セメント級火山ガラス微粉末）
本発明のセメント級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が４ｍ^２／ｇ～８ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）未満であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１００％以上であるものである。 (Cement-grade volcanic glass fine powder)
The cement-grade volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having a specific surface area of 4 m ² /g to less than 8 m ² /g (BET method), or a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having an activity index of 100% or more in 28 days using mortar according to JIS A6207.

比表面積が４ｍ^２／ｇ～８ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）未満であることにより、セメントと同等の性能を得ることができる。 When the specific surface area is 4 m ² /g to less than 8 m ² /g (BET method), it is possible to obtain performance equivalent to that of cement.

ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で１００％以上であることは、セメントと同等の性能であることをコンクリート用混和材の直接的な指数として示している。モルタルによる活性度指数は、ＪＩＳＡ６２０７のＪＩＳＡ６２０７の「附属書Ｃ（規定）シリカフュームのモルタルによる活性度指数の試験方法」に準拠して計測することができる。セメントと同等の性能として、活性度指数の上限は特に制約されないが、概ね２８日で１０５％未満である。 The JIS A6207 mortar activity index of 100% or more after 28 days indicates that the concrete admixture has equivalent performance to cement as a direct index. The mortar activity index can be measured in accordance with JIS A6207, "Appendix C (Regulations) Test method for activity index of silica fume after mortar." As performance equivalent to cement, there is no particular upper limit for the activity index, but it is generally less than 105% after 28 days.

セメント級火山ガラス微粉末は、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後に微粉と粗粉とに分級したときの当該微粉として得ることができる。分級して得られた微粉は、平均粒径がおよそ２．５μｍ超～３．５μｍである。平均粒径がおよそ２．６μｍであるときの粒度分布は、粒径２．０μｍ以下が２０．０体積％以上、４．０μｍ以上が２０．０体積％以上であるような、比較的ブロードな粒度分布をしている。このような比較的ブロードな粒度分布は、ローラミルにより破砕して得られる本発明の火山ガラス微粉末の特徴の一つであり、生コンクリートの流動性向上させる要因の一つでもあり、ジェットミルにより破砕された粉末が、比較的ナロウな粒度分布を有していることとは区別することができる。 Cement-grade volcanic glass fine powder can be obtained by crushing volcanic glass material with a roller mill and then classifying the powder into fine and coarse powders. The fine powder obtained by classification has an average particle size of approximately more than 2.5 μm to 3.5 μm. When the average particle size is approximately 2.6 μm, the particle size distribution is relatively broad, with 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 2.0 μm or less and 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 4.0 μm or more. This relatively broad particle size distribution is one of the characteristics of the volcanic glass fine powder of the present invention obtained by crushing with a roller mill, and is also one of the factors that improve the fluidity of ready-mixed concrete. It can be distinguished from the powder crushed with a jet mill, which has a relatively narrow particle size distribution.

（フライアッシュ級火山ガラス微粉末）
本発明のフライアッシュ級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、比表面積が１ｍ^２／ｇ～４ｍ^２／ｇ未満（ＢＥＴ法）であるものである。又は、コンクリート用混和材に用いられる火山噴出物由来の微粉末であって、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有し、ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で９０％以上であるものである。このフライアッシュ級火山ガラス微粉末は、コンクリート用混和材としてフライアッシュ又は高炉スラグ微粉末と同等の性能を有している。 (Fly ash-grade volcanic glass fine powder)
The fly ash class volcanic glass fine powder of the present invention is a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having a specific surface area of 1 m ² /g to less than 4 m ² /g (BET method). Alternatively, the fly ash class volcanic glass fine powder is a fine powder derived from a volcanic ejecta used as an admixture for concrete, the powder particles being in the form of fragments with sharp corners, having hackle marks on the fractured surfaces, and having a mortar activity index of 90% or more after 28 days according to JIS A6207. This fly ash class volcanic glass fine powder has the same performance as fly ash or blast furnace slag fine powder as an admixture for concrete.

比表面積が１ｍ^２／ｇ～４ｍ^２／ｇ未満（ＢＥＴ法）であることにより、フライアッシュと同等の性能を得ることができる。 By having a specific surface area of 1 m ² /g to less than 4 m ² /g (BET method), it is possible to obtain performance equivalent to that of fly ash.

ＪＩＳＡ６２０７のモルタルによる活性度指数が２８日で９０％以上であることは、フライアッシュと同等の性能であることをコンクリート用混和材の直接的な指数として示している。モルタルによる活性度指数は、ＪＩＳＡ６２０７のＪＩＳＡ６２０７の「附属書Ｃ（規定）シリカフュームのモルタルによる活性度指数の試験方法」に準拠して計測することができる。フライアッシュと同等の性能として、特に制約されないが、概ね活性度指数の上限は２８日で１００％未満である。
フライアッシュ級火山ガラス微粉末は、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後に微粉と粗粉とに分級したときの当該粗粉として得ることができる。分級して得られた粗粉は、平均粒径がおよそ３．５μｍ超～８．０μｍである。平均粒径がおよそ６．７μｍであるときの粒度分布は、粒径３．０μｍ以下が２０．０体積％以上、１０．０μｍ以上が１５．０体積％以上である、比較的ブロードな粒度分布をしている。このような比較的ブロードな粒度分布は、ローラミルにより破砕して得られる粉体を遠心力場分級機を用いて分級して得た本発明の火山ガラス微粉末の特徴の一つであり、ジェットミルにより破砕された粉末が、比較的ナロウな粒度分布を有していることとは区別することができる。 The JIS A6207 mortar activity index of 90% or more after 28 days indicates that the material has the same performance as fly ash as a direct index of a concrete admixture. The mortar activity index can be measured in accordance with JIS A6207, Appendix C (Regulations) Test method for activity index of silica fume after mortar. There are no particular restrictions on the performance equivalent to fly ash, but the upper limit of the activity index is generally less than 100% after 28 days.
The fly ash-grade volcanic glass fine powder can be obtained as a coarse powder obtained by classifying a volcanic glass material into fine powder and coarse powder after crushing the volcanic glass material with a roller mill. The average particle size of the coarse powder obtained by classification is about 3.5 μm to 8.0 μm. When the average particle size is about 6.7 μm, the particle size distribution is relatively broad, with 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 3.0 μm or less and 15.0 volume % or more of particles with a particle size of 10.0 μm or more. Such a relatively broad particle size distribution is one of the characteristics of the volcanic glass fine powder of the present invention obtained by classifying the powder obtained by crushing with a roller mill using a centrifugal field classifier, and can be distinguished from the powder crushed with a jet mill, which has a relatively narrow particle size distribution.

先に示した図２の微粉ＲＦ及び粗粉ＲＣの粒度分布の一例において、粗粉ＲＣの平均粒径は５．６μｍ、粒径３．０μｍ以下が２０．０体積％以上、１０．０μｍ以上が１５．０体積％以上である。 In the example of particle size distribution of fine powder RF and coarse powder RC shown in Figure 2 above, the average particle size of the coarse powder RC is 5.6 μm, with 20.0 vol. % or more having a particle size of 3.0 μm or less and 15.0 vol. % or more having a particle size of 10.0 μm or more.

図４に、ローラミルにより破砕して得られた粉体をサイクロン分級機で分級した粗粉の一例の電子顕微鏡写真を示す。図４の粗粉は平均粒径が５．６μｍの粉体に含まれる比較的大きめの粒子を拡大したものであり、粉末粒子が鋭利な角を有する破片状であり、破面にハックルマークを有している。 Figure 4 shows an electron microscope photograph of an example of coarse powder obtained by classifying powder obtained by crushing with a roller mill with a cyclone classifier. The coarse powder in Figure 4 is an enlarged image of a relatively large particle contained in a powder with an average particle size of 5.6 μm, and the powder particles are fragmented with sharp corners and have hackle marks on the fracture surface.

上述したシリカフューム級、セメント級、フライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、いずれも火山ガラス含有率が８０～１００質量％である。火山ガラス以外の不純物は原料の火山噴出物堆積鉱物に由来する結晶質や粘土質などが挙げられる。火山ガラス微粉末の火山ガラス含有率は、火山噴出物堆積鉱物から火山ガラス材を乾式分離する工程における分離の精度や、自然の淘汰作用で火山ガラス含有率が高くなった高純度の火山ガラス質堆積物の純度や、ガラス質の火山噴出物の起源、堆積形態や純度などによって変動し得るが、８０質量％以上であることがコンクリート用混和材として好ましい。 The above-mentioned silica fume-class, cement-class, and fly ash-class volcanic glass fine powders all have a volcanic glass content of 80 to 100% by mass. Impurities other than volcanic glass include crystalline and clayey substances derived from the raw volcanic ejecta deposit minerals. The volcanic glass content of the volcanic glass fine powder can vary depending on the accuracy of separation in the process of dry separating the volcanic glass material from the volcanic ejecta deposit minerals, the purity of the high-purity volcanic glass deposits that have a high volcanic glass content due to natural selection, the origin of the glassy volcanic ejecta, the deposit form, and purity, etc., but a content of 80% by mass or more is preferable as an admixture for concrete.

上述したシリカフューム級、セメント級、フライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、いずれも、ＳｉＯ_２を６７～７５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１１～１７質量％含む組成である。火山ガラス微粉末は、天然の火山噴出物由来であるため組成は変動し得るが、概ねＳｉＯ_２を６７～７５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１１～１７質量％含んでいて、コンクリート用混和材としてシリカフュームとは明確に組成が異なる。 The above-mentioned silica fume-class, cement-class, and fly ash-class volcanic glass fine powders all have compositions containing 67-75% by mass of SiO ₂ and 11-17% by mass of Al ₂ O _3. Because volcanic glass fine powder is derived from natural volcanic eruptions, its composition can vary, but it generally contains 67-75% by mass of SiO ₂ and 11-17% by mass of Al ₂ O ₃ , and as an admixture for concrete, its composition is clearly different from that of silica fume.

［火山ガラス微粉末の製造方法］
上述したシリカフューム級の火山ガラス微粉末は、一例では火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径１．０～２．５μｍの微粉と、平均粒径２．５μｍ超～８．０μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径１．０～２．５μｍの微粉を回収することで得ることができる。 [Method of manufacturing volcanic glass fine powder]
The above-mentioned silica fume-grade volcanic glass fine powder can be obtained, for example, by crushing a volcanic glass material in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm, then classifying it in a centrifugal field classifier into a fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm and a coarse powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 8.0 μm, and recovering the fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm.

上述したセメント級の火山ガラス微粉末は、一例では火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径２．５μｍ超～３．５μｍの微粉と、平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径２．５μｍ超～３．５μｍの微粉を回収することで得ることができる。 The above-mentioned cement-grade volcanic glass fine powder can be obtained, for example, by crushing volcanic glass material in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm, then classifying it in a centrifugal field classifier into fine powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm and coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm, and recovering the fine powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm.

上述したフライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、一例では火山ガラス材をローラミルで平均粒径３．０～６．５μｍに粉砕した後、遠心力場分級機で平均粒径３．５μｍ以下の微粉と、平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉とに分級し、前記平均粒径３．５μｍ超～８.０μｍの粗粉を回収することで得ることができる。 The above-mentioned fly ash-grade volcanic glass fine powder can be obtained, for example, by crushing volcanic glass material in a roller mill to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm, then classifying it in a centrifugal field classifier into fine powder with an average particle size of 3.5 μm or less and coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm, and recovering the coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm.

フライアッシュ級の火山ガラス微粉末は、上述したシリカフューム級の火山ガラス微粉末を製造する際に分級して回収された平均粒径２．５μｍ超～８．０μｍの粗粉、及び上述したセメント級の火山ガラス微粉末を製造する際に分級して回収された平均粒径３．５μｍ超～８．０μｍの粗粉のいずれも用いることができる。つまり、本発明の火山ガラス微粉末の製造方法によれば、１つの火山ガラス材から、粉砕とそれに続く分級により、シリカフューム級の火山ガラス微粉末とフライアッシュ級の火山ガラス微粉末とを同時に製造することができ、又はセメント級の火山ガラス微粉末とフライアッシュ級の火山ガラス微粉末とを同時に製造することができる。したがって、原料の火山ガラス材を無駄に廃棄することなく、すべてコンクリート用混和材に用いることができる。 Fly ash-grade volcanic glass fine powder can be either the coarse powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 8.0 μm that is classified and recovered when producing the above-mentioned silica fume-grade volcanic glass fine powder, or the coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm that is classified and recovered when producing the above-mentioned cement-grade volcanic glass fine powder. In other words, according to the method for producing volcanic glass fine powder of the present invention, silica fume-grade volcanic glass fine powder and fly ash-grade volcanic glass fine powder can be produced simultaneously from one volcanic glass material by crushing and subsequent classification, or cement-grade volcanic glass fine powder and fly ash-grade volcanic glass fine powder can be produced simultaneously. Therefore, the raw volcanic glass material can be used in its entirety as an admixture for concrete without being wasted.

粉砕及び分級を行う原料の火山ガラス材を得るために、シラスなどの火山噴出物堆積鉱物から乾式分離装置により結晶質及び粘土質を分離する前処理を行うことができる。前処理としては、本発明者らが開発した特許文献１に記載された技術がある。かかる前処理を行うことで、シラスなどの火山噴出物堆積鉱物からコンクリート用混和材として用いられる本発明の火山ガラス微粉末を得ることができる。 In order to obtain the raw volcanic glass material to be crushed and classified, a pretreatment can be carried out to separate crystalline and clayey materials from volcanic ejecta deposit minerals such as shirasu using a dry separation device. One pretreatment technique is described in Patent Document 1, which was developed by the present inventors. By carrying out such pretreatment, the volcanic glass fine powder of the present invention, which is used as an admixture for concrete, can be obtained from volcanic ejecta deposit minerals such as shirasu.

図５に、前処理を行う乾式分離装置の一例を模式的に示す。
図５に示す乾式分離装置１０は、エアテーブル式の比重差選別装置２１を備えている。比重差選別装置２１は、多孔板２１ａ及び振動装置２１ｇを有し、水平方向から所定の角度で傾斜させた多孔板２１ａを振動装置２１ｇにより振動させつつ下方から多孔板２１ａに向けて風胴２１ｈ内の送風ファン２１ｂにより送風するエアテーブル式の比重差選別装置である。比重差選別装置２１の原理を図６に示す模式図を用いて説明する。 FIG. 5 shows a schematic diagram of an example of a dry separation apparatus for carrying out pretreatment.
The dry separation device 10 shown in Fig. 5 is equipped with an air table type specific gravity difference separator 21. The specific gravity difference separator 21 is an air table type specific gravity difference separator having a perforated plate 21a and a vibration device 21g, and vibrates the perforated plate 21a tilted at a predetermined angle from the horizontal direction by the vibration device 21g while blowing air from below toward the perforated plate 21a by a blower fan 21b in a wind tunnel 21h. The principle of the specific gravity difference separator 21 will be described with reference to the schematic diagram shown in Fig. 6.

多孔板２１ａは、水平方向から所定の角度で傾斜している。また多孔板２１ａの上面は断面が鋸刃状の凹凸を有し、その凹凸の高低差は、おおよそ３～１０ｍｍである。また多孔板２１ａには所定形状の孔を多数有している。多孔板２１ａは、偏心クランクによる振動装置２１ｇにより下手側から上手側に向けてサイクロイド又はそれに近似した曲線状に送り出してすぐ引っ込めるような独特の前後長±３～７ｍｍの独特な振動運動が可能であり、鋸刃状の凹部に引っかかった重比重分を上方に押し出す力を加えることが可能になっている。振動装置２１ｇにより多孔板２１ａを振動させつつ多孔板２１ａの孔に向けて風胴２１ｈ内の送風ファン２１ｂにより送風可能になっている。多孔板２１ａの上面に比重の異なる複数の粒粉の混合物が供給されると、比重の重たい粒（図６中黒丸印で示す）は、多孔板２１ａの上面の鋸刃状の凹凸に引っ掛かりつつ、振動装置２１ｇによる多孔板２１ａの振動により多孔板２１ａの上手に向かって移動する。比重の軽い粒は多孔板２１ａの孔を通した気流により、流動化しながら浮き上がったような状態になる。浮き上がった比重の軽い粒のうち、比較的比重が重たい粒（図６中白丸印で示す）は多孔板２１ａの下手に向かって移動する。浮き上がった比重の軽い粒のうち、比較的比重が軽い粒（図６中点で示す）は気流に乗って比重差選別装置２１外に搬送される。 The perforated plate 21a is inclined at a predetermined angle from the horizontal direction. The upper surface of the perforated plate 21a has a sawtooth-shaped cross section, and the height difference of the unevenness is approximately 3 to 10 mm. The perforated plate 21a also has many holes of a predetermined shape. The perforated plate 21a is capable of a unique vibration motion with a unique front-to-back length of ±3 to 7 mm, in which the perforated plate 21a is sent out from the downstream side to the upstream side in a cycloid or a curved line similar to it and then immediately retracted by the vibration device 21g using an eccentric crank, making it possible to apply a force that pushes the heavy specific gravity caught in the sawtooth-shaped recesses upward. The perforated plate 21a is vibrated by the vibration device 21g, and air can be blown by the blower fan 21b in the wind tunnel 21h toward the holes in the perforated plate 21a. When a mixture of multiple powder particles with different specific gravities is supplied to the upper surface of the perforated plate 21a, the particles with a heavy specific gravity (shown by black circles in FIG. 6) get caught in the sawtooth-like unevenness on the upper surface of the perforated plate 21a and move toward the upper side of the perforated plate 21a due to the vibration of the perforated plate 21a by the vibration device 21g. The particles with a light specific gravity are fluidized and raised by the airflow passing through the holes in the perforated plate 21a. Of the raised particles with a light specific gravity, particles with a relatively heavy specific gravity (shown by white circles in FIG. 6) move toward the lower side of the perforated plate 21a. Of the raised particles with a light specific gravity, particles with a relatively light specific gravity (shown by dots in FIG. 6) ride the airflow and are transported outside the gravity difference sorting device 21.

したがって、比重差選別装置２１に、粒径５ｍｍ以下の火山噴出物堆積鉱物の一例として普通シラスを供給して、多孔板２１ａを振動させつつ下方から多孔板２１ａに向けて送風することにより、多孔板２１ａの上手側に重比重分を、下手側に軽比重分を選別することができる。また、多孔板２１ａに供給された普通シラスのうちの粒度が小さいもの（以下「集塵分」という。）は、送風により多孔板２１ａから浮上する。また、多孔板２１ａに供給された普通シラスの粒径１ｍｍ以下の比較的比重が重い粒の一部は多孔板２１ａの孔を通って落下する。 Therefore, by supplying ordinary shirasu, an example of a volcanic ejecta deposit mineral with a particle size of 5 mm or less, to the gravity difference sorting device 21 and blowing air from below toward the perforated plate 21a while vibrating the perforated plate 21a, it is possible to separate the heavy specific gravity portion on the upstream side of the perforated plate 21a and the light specific gravity portion on the downstream side. Furthermore, small grains of the ordinary shirasu supplied to the perforated plate 21a (hereinafter referred to as "dust collection portion") float up from the perforated plate 21a due to the blowing air. Furthermore, some of the relatively heavy grains of ordinary shirasu with a particle size of 1 mm or less supplied to the perforated plate 21a fall through the holes in the perforated plate 21a.

重比重分は主に粒度の大きな結晶質であり、軽比重分は主に粒度の大きな火山ガラス質の軽石であり、集塵分は、主に粒度の小さな火山ガラス質であり、多孔板からの落下分は主に粒度の小さな結晶質である。本発明の火山ガラス微粉末の原料である火山ガラス材は、集塵分を原料とし、更に集塵分から粒度が非常に細かい粘土質を、次に説明するサイクロン分級機２２で分離して得られる。 The heavy specific gravity fraction is mainly large grain crystalline material, the light specific gravity fraction is mainly large grain volcanic glass pumice, the collected dust fraction is mainly small grain volcanic glass, and the fraction that falls from the perforated plate is mainly small grain crystalline material. The volcanic glass material that is the raw material for the volcanic glass fine powder of the present invention is obtained by using the collected dust fraction as the raw material, and further separating the very fine grain clay from the collected dust fraction using a cyclone classifier 22, which will be described next.

多孔板２１ａから浮上した集塵分を、比重差選別装置２１の排出口２１ｅに接続する管路７Ａを経てサイクロン分級機２２に導く。サイクロン分級機２２は、集塵分から、より軽量な微粉をオーバーフロー分として分級する。サイクロン分級機２２による分級により、集塵分から粘土質の大部分を分離することができる。アンダーフロー分のサイクロン回収分Ｅ２を、本発明の火山ガラス微粉末の原料の火山ガラス材として用いる。普通シラスから乾式分離装置１０を用いて分離した、アンダーフロー分のサイクロン回収分Ｅ２は、一例では平均粒径が８３．５μｍであり、以下の説明では「Ｓ８０」ともいう。なお、サイクロン分級機２２のオーバーフロー分の微粉は、管路７Ｉを経てバグフィルタ１６に導いて回収される。 The dust that floats up from the perforated plate 21a is guided to the cyclone classifier 22 via the pipe 7A connected to the discharge port 21e of the specific gravity difference sorting device 21. The cyclone classifier 22 classifies the dust into lighter fine powder as the overflow. By classification by the cyclone classifier 22, most of the clay can be separated from the dust. The underflow cyclone recovery E2 is used as the volcanic glass material that is the raw material for the volcanic glass fine powder of the present invention. The underflow cyclone recovery E2 separated from ordinary shirasu using the dry separation device 10 has an average particle size of 83.5 μm in one example, and is also referred to as "S80" in the following description. The fine powder that overflows from the cyclone classifier 22 is guided to the bag filter 16 via the pipe 7I and collected.

Ｓ８０のガラス含有率は、一例では８７．７％であった。Ｓ８０をＸ線回析測定したところ、ガラス（非晶質）特有のハローピークを示した。Ｓ８０は、一例ではＳｉＯ_２含有率が７３．１質量％であり、Ａｌ_２Ｏ_３含有率が１２．５質量であった。 The glass content of S80 was 87.7% in one example. When S80 was subjected to X-ray diffraction measurement, a halo peak specific to glass (amorphous) was shown. In one example, S80 had a _SiO2 content of 73.1% by mass and _{an Al2O3} _content of 12.5% by mass.

［火山ガラス微粉末の製造装置］
上述した火山ガラス微粉末の製造方法に適合する製造装置は、火山ガラス材を粉砕するローラミルと、該ローラミルにより粉砕された火山ガラス材を微粉と粗粉とに分級する遠心力場分級機とを備える。遠心力場分級機は、動力によって回転するロータを備える強制渦型の分級機と、上記ロータを備えない自由渦型の分級機とに大別できる。火山ガラス微粉末の製造装置としてどちらも用いることができる。自由渦型の分級機は、動力が不要な構造で相対的に分級コストが低いことから本発明の火山ガラス微粉末の製造装置に用いて好ましい。 [Volcanic glass powder manufacturing equipment]
The manufacturing apparatus suitable for the above-mentioned method for producing fine volcanic glass powder includes a roller mill for crushing the volcanic glass material, and a centrifugal field classifier for classifying the volcanic glass material crushed by the roller mill into fine powder and coarse powder. Centrifugal field classifiers can be broadly divided into forced vortex type classifiers equipped with a rotor rotated by power, and free vortex type classifiers that do not have the rotor. Either type can be used as a manufacturing apparatus for volcanic glass fine powder. Free vortex type classifiers are preferable for use in the manufacturing apparatus for volcanic glass fine powder of the present invention, since they do not require power and have relatively low classification costs.

図７に、火山ガラス微粉末の製造装置の一実施形態の模式図を示す。
火山ガラス微粉末の製造装置は、ローラミル３０と自由渦型のサイクロン分級機４０とを備える。ローラミル３０は、粉砕室３１内に鋼鉄製のローラ３２を複数備え、モータ３３－１により駆動されて回転する鋼鉄製テーブルライナ３４上で、ローラ３２を回転可能に保持しつつ当該ローラ３２を上下に移動可能な昇降装置３５により当該ローラ３２を押しつけながら、この鋼鉄製テーブルライナ３４とローラ３２との間にスクリューフィーダ３６から火山ガラス材を投入して粉砕する。粉砕室内で噴き上った粉砕物は、モータ３３－２で駆動される高速回転式のエアセパレータ３７で微粒分が選別され、ブロワ３８で吸引排気されるバグフィルタ３９で回収される。粗粒分は、粉砕室３１内で落下してローラ３２の位置に戻され、繰り返し粉砕される。バグフィルタ３９で回収された粉末は、平均粒径が３．０～６．５μｍである。 FIG. 7 is a schematic diagram of one embodiment of an apparatus for producing fine volcanic glass powder.
The volcanic glass fine powder manufacturing device comprises a roller mill 30 and a free vortex type cyclone classifier 40. The roller mill 30 comprises a plurality of steel rollers 32 in a crushing chamber 31, and the rollers 32 are held rotatably on a steel table liner 34 driven by a motor 33-1. The rollers 32 are pressed by a lifting device 35 capable of moving the rollers 32 up and down while being held rotatably on the steel table liner 34. Volcanic glass material is fed from a screw feeder 36 between the steel table liner 34 and the rollers 32 and crushed. The crushed material blown up in the crushing chamber is separated into fine particles by a high-speed rotating air separator 37 driven by a motor 33-2, and is collected by a bag filter 39 that is sucked and exhausted by a blower 38. The coarse particles fall in the crushing chamber 31 and are returned to the position of the rollers 32, where they are repeatedly crushed. The powder collected by the bag filter 39 has an average particle size of 3.0 to 6.5 μm.

このバグフィルタ３９から回収された粉末をサイクロン分級機４０で分級する。そのために回収された粉末を定量供給機４１により気流中でサイクロン分級機４０に送り、サイクロン分級機４０で微粉と粗粉に分級する。粗粉はサイクロン分級機４０の下方から二段式開閉弁４２の開放により回収される。微粉は、バグフィルタ４３に導かれ、ブロワ４４により吸引されて排気されつつ微粉を捕集し、バグフィルタ４３の下方の二段式開閉弁４５の開放により回収される。サイクロン分級機４０のサイズや運転条件により本発明の火山ガラス微粉末に適合した微粉及び粗粉のそれぞれの平均粒径等の粉体物性を調整することができる。図５、図７に示した粉体排出用の二段式開閉弁は、連続排出可能なロータリーバルブでもよい。 The powder collected from the bag filter 39 is classified by the cyclone classifier 40. To this end, the collected powder is sent to the cyclone classifier 40 in an airflow by a constant volume feeder 41, and is classified into fine powder and coarse powder by the cyclone classifier 40. The coarse powder is collected from the bottom of the cyclone classifier 40 by opening the two-stage on-off valve 42. The fine powder is guided to the bag filter 43, where it is collected while being sucked and exhausted by a blower 44, and is collected by opening the two-stage on-off valve 45 below the bag filter 43. The powder properties such as the average particle size of the fine powder and the coarse powder suitable for the volcanic glass fine powder of the present invention can be adjusted by the size and operating conditions of the cyclone classifier 40. The two-stage on-off valve for powder discharge shown in Figures 5 and 7 may be a rotary valve capable of continuous discharge.

図８に、火山ガラス微粉末の製造装置の別の実施形態の模式図を示す。先に図７に示した火山ガラス微粉末の製造装置は、ローラミル３０とサイクロン分級機４０とが連続的に接続されている構造であった。図８に示す火山ガラス微粉末の製造装置は、ローラミル３０とサイクロン分級機４０とが一体的な構造となっている。より具体的に説明すると、ローラミル３０のエアセパレータ３７と集塵機３９との間の流路の途中にサイクロン分級機４０が設けられていて、このサイクロン分級機４０によって、集塵機３９に回収される前の微粉分が微粉と粗粉に分級される。ローラミル３０の運転条件やサイクロン分級機４０のサイズや運転条件により本発明の火山ガラス微粉末に適合した微粉及び粗粉のそれぞれの平均粒径等の粉体物性を調整することができる。 Figure 8 shows a schematic diagram of another embodiment of the volcanic glass fine powder manufacturing apparatus. The volcanic glass fine powder manufacturing apparatus shown in Figure 7 previously had a structure in which the roller mill 30 and the cyclone classifier 40 were continuously connected. The volcanic glass fine powder manufacturing apparatus shown in Figure 8 has a structure in which the roller mill 30 and the cyclone classifier 40 are integrated. More specifically, the cyclone classifier 40 is provided in the middle of the flow path between the air separator 37 of the roller mill 30 and the dust collector 39, and this cyclone classifier 40 classifies the fine powder before being collected in the dust collector 39 into fine powder and coarse powder. The powder properties such as the average particle size of the fine powder and the coarse powder that are suitable for the volcanic glass fine powder of the present invention can be adjusted by the operating conditions of the roller mill 30 and the size and operating conditions of the cyclone classifier 40.

図７及び図８に示した火山ガラス微粉末の製造装置のように、ローラミル３０とサイクロン分級機４０とが組み合わされた装置はこれまで見られなかった。本発明者らが本発明の火山ガラス微粉末を得るための創意工夫の結果、新たに創作された装置である。そして火山ガラス微粉末の製造装置により、シリカフューム級の火山ガラス微粉末を得ることが可能になった。 Until now, no device has been seen that combines a roller mill 30 and a cyclone classifier 40, as in the volcanic glass fine powder manufacturing device shown in Figures 7 and 8. This is a new device that was created as a result of the inventors' ingenuity in obtaining the volcanic glass fine powder of the present invention. And with this volcanic glass fine powder manufacturing device, it is now possible to obtain silica fume-grade volcanic glass fine powder.

図７に示した火山ガラス微粉末の製造装置においては、遠心力場分級機がサイクロン分級機４０の例を示したが、自由渦型の気流分級機であってもよい。気流分級機の一例を図９に模式的に示す。図９の気流分級機５０は、円筒状の分級ゾーン５１を備え、この分級ゾーン５１に向けて分級前の粉末Ｐ、具体的にローラミルで粉砕された後の火山ガラス材を搬送する空気Ａｃが、一次空気Ａ１と共に、分級ゾーン５１の上方において旋回気流Ｓを形成して当該粉末Ｐが分散され、分級ゾーン５１においては二次空気Ａ２がガイドベーンによって導入されて高速旋回気流を形成して遠心力により周辺側の粗粉と、中心側の微粉とに分級される。粗粉は分級ゾーン５１の下方から二段式開閉弁５２の開放により回収される。微粉は、バグフィルタ５３に導かれ、ブロワ５４により吸引されて排気Ａｅを排出しつつ微粉を捕集し、バグフィルタ５３の下方の二段式開閉弁５５の開放により回収される。 In the manufacturing apparatus for volcanic glass fine powder shown in FIG. 7, the centrifugal field classifier is a cyclone classifier 40, but it may be a free vortex type air classifier. An example of an air classifier is shown in FIG. 9. The air classifier 50 in FIG. 9 has a cylindrical classification zone 51, and air Ac, which conveys the powder P before classification, specifically the volcanic glass material after being crushed by a roller mill, forms a swirling airflow S above the classification zone 51 together with the primary air A1 to disperse the powder P, and in the classification zone 51, secondary air A2 is introduced by a guide vane to form a high-speed swirling airflow, which classifies the powder P into coarse powder on the periphery and fine powder on the center side by centrifugal force. The coarse powder is collected from below the classification zone 51 by opening a two-stage opening and closing valve 52. The fine powder is guided to a bag filter 53, where it is sucked in by a blower 54, which collects the fine powder while discharging the exhaust gas Ae, and is then collected by opening a two-stage opening/closing valve 55 below the bag filter 53.

火山ガラス微粉末の製造装置に用いることができる気流分級機の別の例を図１０に示す。図１０の気流分級機６０は、円筒状の分級ゾーン６１を備え、この分級ゾーン６１に向けて分級前の粉末Ｐ、具体的にローラミルで粉砕された後の火山ガラス材を搬送する空気Ａｃが、一次空気Ａ１と共に、分級ゾーン６１の上方において旋回気流Ｓを形成して当該粉末Ｐを解砕させ、分級ゾーン６１においては二次空気Ａ２がガイドベーンによって導入されて高速旋回気流を形成して遠心力により周辺側の、解砕が十分ではない凝集粉と、中心側の、解砕された粉末とに分級する。凝集粉は分級ゾーン６１の下方から一次空気Ａ１により分級ゾーン６１に導かれるように形成された循環経路を循環して順次に解砕が進行する。解砕された粉末は、サイクロン分級機６２に導かれ、粗粉と微粉に分級される。微粉はバグフィルタ６３に導かれ、ブロワ６４により吸引されて排気Ａｅを排出しつつ微粉が捕集され、バグフィルタ６３の下方の二段式開閉弁６５の開放により回収される。粗粉はサイクロン分級機６２の下方の二段式開閉弁６６の開放により回収される。 Another example of an air classifier that can be used in a manufacturing device for volcanic glass fine powder is shown in Figure 10. The air classifier 60 in Figure 10 has a cylindrical classification zone 61, and air Ac, which conveys powder P before classification, specifically volcanic glass material after being crushed by a roller mill, toward this classification zone 61, forms a swirling airflow S above the classification zone 61 together with primary air A1 to break down the powder P, and in the classification zone 61, secondary air A2 is introduced by a guide vane to form a high-speed swirling airflow, which classifies the powder P into agglomerated powder on the periphery that is not sufficiently broken down and agglomerated powder on the center side by centrifugal force. The agglomerated powder circulates through a circulation path formed so that it is led to the classification zone 61 by the primary air A1 from below the classification zone 61, and the break down progresses sequentially. The broken down powder is led to a cyclone classifier 62 and classified into coarse powder and fine powder. The fine powder is guided to a bag filter 63, where it is collected while being sucked in by a blower 64 and discharged as exhaust Ae, and is then collected by opening a two-stage on-off valve 65 below the bag filter 63. The coarse powder is collected by opening a two-stage on-off valve 66 below the cyclone classifier 62.

図９に示した気流分級機５０及び図１０に示した気流分級機６０の特徴は、単純な構造のサイクロン分級機４０と異なり、二次空気Ａ２をガイドベーンの隙間を大小に調整することにより、旋回気流Ｓの速度を加減速して調整することのほか、分級性能に寄与する分級ゾーン５１、６１内の円錐形の二重の傘状の隙間を段階的に調整できるなどの機構を駆使することにより、微粉と粗粉の粒度を自在にコントロールできることにある。 The air classifier 50 shown in Figure 9 and the air classifier 60 shown in Figure 10 are characterized in that, unlike the cyclone classifier 40 with its simple structure, the secondary air A2 can be adjusted by adjusting the gaps in the guide vanes to increase or decrease the speed of the swirling air current S, and the particle size of the fine and coarse powders can be freely controlled by making full use of mechanisms such as the ability to gradually adjust the gaps in the conical double umbrellas in the classification zones 51 and 61, which contribute to the classification performance.

図１１に、火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した微粉ＲＡＦ及び粗粉ＲＡＣの粒度分布の一例を示す。図１１の微粉ＲＡＦの平均粒径は２．６μｍ、粒径２．０μｍ以下が２０．０体積％以上、４．０μｍ以上が２０．０体積％以上である。粗粉ＲＡＣの平均粒径は５．０μｍ、粒径３．０μｍ以下が２０．０体積％以上、１０．０μｍ以上が１５．０体積％以上である。 Figure 11 shows an example of the particle size distribution of fine powder RAF and coarse powder RAC obtained by crushing volcanic glass material using a roller mill and then classifying it using an air classifier. The fine powder RAF in Figure 11 has an average particle size of 2.6 μm, with 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 2.0 μm or less and 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 4.0 μm or more. The coarse powder RAC has an average particle size of 5.0 μm, with 20.0 volume % or more of particles with a particle size of 3.0 μm or less and 15.0 volume % or more of particles with a particle size of 10.0 μm or more.

本発明の火山ガラス微粉末の製造装置は、火山噴出物堆積鉱物から結晶質及び粘土質を分離して火山ガラス材を得る乾式分離装置を更に備えることができる。この乾式分離装置は、図５に示した乾式分離装置１０を用いることができる。乾式分離装置１０の具体的な構造は、先に図５を用いて詳述した。 The volcanic glass fine powder manufacturing apparatus of the present invention can further include a dry separation device that separates crystalline and clayey matter from the volcanic ejecta deposit minerals to obtain volcanic glass material. This dry separation device can be the dry separation device 10 shown in Figure 5. The specific structure of the dry separation device 10 was previously described in detail with reference to Figure 5.

（実施例１）
火山ガラス材をローラミルで粉砕した。粉砕後の粉末を全粉砕粉Ｒという。この全粉砕粉Ｒを汎用サイクロン分級機で分級して微粉及び粗粉を得た。微粉をＲＧＦ、粗粉をＲＧＣという。
火山ガラス微粉末ＲＧＦは、収率３３％であり、比表面積は１２．０ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ
法）であった。またＲＧＦの組成はＳｉＯ_２が７３．７質量％であり、Ａｌ_２Ｏ_３が１２．４質量％であった。平均粒径は１．８μｍであり、１．０μｍ以下が１６．５体積％であり、３．０μｍ以上が２１．０体積％であった。
火山ガラス微粉末ＲＧＣは、収率が６７％であり、平均粒径５．６μｍ、比表面積は３．６ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）であった。ＲＧＣの組成はＳｉＯ_２が７３．７質量％であり、Ａｌ_２Ｏ_３が１２．４質量％であった。平均粒径は５．６μｍであり、３．０μｍ以下が２８．０体積％であり、１０．０μｍ以上が２４．８体積％であった。
比較のためにシリカフュームＳＦを用意した。シリカフュームＳＦは、ＪＩＳ規格品であり、活性度指数（７日）は９７％、活性度指数（２８日）は１０９％であった。
また、比較のためにフライアッシュＦＡを用意した。フライアッシュＦＡはＪＩＳ規格のＩＩ種品であり、ＪＩＳＡ６２０１の活性度指数（２８日）は８２％、活性度指数（９１日）は９７％であった。 Example 1
The volcanic glass material was pulverized using a roller mill. The powder obtained after pulverization was called fully pulverized powder R. This fully pulverized powder R was classified using a general-purpose cyclone classifier to obtain fine powder and coarse powder. The fine powder was called RGF and the coarse powder was called RGC.
The volcanic glass fine powder RGF had a yield of 33% and a specific surface area of 12.0 m ² /g (BET
The composition of the RGF was 73.7 mass% _SiO2 _and 12.4 mass% _Al2O3 . The average particle size was 1.8 μm, with 16.5 vol% of particles 1.0 μm or less and 21.0 vol% of particles 3.0 μm or more.
The volcanic glass fine powder RGC had a yield of 67%, an average particle size of 5.6 μm, and a specific surface area of 3.6 m ² /g (BET method). The composition of the RGC was 73.7 mass% SiO ₂ and 12.4 mass% Al ₂ O _3. The average particle size was 5.6 μm, 28.0 volume% of particles 3.0 μm or less, and 24.8 volume% of particles 10.0 μm or more.
For comparison, Silica Fume SF was prepared. Silica Fume SF is a JIS standard product, and had an activity index (7 days) of 97% and an activity index (28 days) of 109%.
For comparison, fly ash FA was also prepared. Fly ash FA is a type II product according to the JIS standard, and the activity index (28 days) of JIS A6201 was 82%, and the activity index (91 days) was 97%.

ＲＧＦについてのモルタル試験を、ＪＩＳＡ６２０７付属書Ｃコンクリート用シリカフュームのモルタルによる活性度指数の試験方法に準拠して行った。結合材はＲＧＦとポルトランドセメントとし、水結合材比（Ｗ／Ｂ）を３０％、ＲＧＦのセメント置換率を１０％とした。 Mortar tests for RGF were conducted in accordance with JIS A6207 Appendix C, Test method for activity index of silica fume for concrete in mortar. The binders were RGF and Portland cement, with a water-to-binder ratio (W/B) of 30% and a cement replacement rate of RGF of 10%.

基準モルタルは、練混ぜ時間を５分とし、モルタルフローは２５７．５ｍｍであった。
これに対して、ＲＧＦを用いた例は、練混ぜ時間が５分のときにモルタルフローが２４０．０ｍｍであり、活性度指数は７日で１０１．７％、２８日で１０３．１％であった。また、練混ぜ時間が１０分のときにモルタルフローが２５８．０ｍｍであり、活性度指数は７日で１０１．９％、２８日で１１１．１％であった。これにより、シリカフューム同等又はそれ以上の活性度指数を有していた。 The standard mortar had a mixing time of 5 minutes and a mortar flow of 257.5 mm.
In contrast, in the case of using RGF, the mortar flow was 240.0 mm when the mixing time was 5 minutes, and the activity index was 101.7% in 7 days and 103.1% in 28 days. Also, when the mixing time was 10 minutes, the mortar flow was 258.0 mm, and the activity index was 101.9% in 7 days and 111.1% in 28 days. This shows that the activity index was equal to or higher than that of silica fume.

次に、コンクリート試験を行った。コンクリート試験の練混ぜには強制二軸練りミキサーを用い、水結合材比は、２０％と５０％の２条件とした。練混ぜ時間はそれぞれ注水後２１０秒、２４０秒とした。混和材のセメント置換率は、ＲＧＦは１０パーセント、ＲＧＣは２５％とした。比較のためにシリカフュームＳＦを用いた例及びフライアッシュＦＡを用いた例も実施した。使用条件を表１に示し、調合条件と目標フレッシュ性状を表２に示す。化学混和剤量を調整し、フレッシュ試験をした後に圧縮強度試験体を作製した。標準養生材齢１週と４週とで圧縮強度試験を行った。 Next, concrete tests were conducted. A forced biaxial mixer was used to mix the concrete in the tests, and two water-binder ratios were used: 20% and 50%. The mixing times were 210 and 240 seconds after pouring water. The cement replacement rates of the admixtures were 10% for RGF and 25% for RGC. For comparison, examples using silica fume SF and fly ash FA were also conducted. The usage conditions are shown in Table 1, and the mixing conditions and target fresh properties are shown in Table 2. The amount of chemical admixture was adjusted, and after fresh tests, compressive strength test specimens were prepared. Compressive strength tests were conducted at standard curing ages of 1 week and 4 weeks.

表２中のＲＦは、ＲＧＦを略したものであり、ＲＣはＲＧＣを略したものである。

In Table 2, RF is an abbreviation for RGF, and RC is an abbreviation for RGC.

水結合材比２０％の場合、圧縮強度は、ＲＧＦを用いた例が１週で６８Ｎ／ｍｍ^２、４週で１２０Ｎ／ｍｍ^２であった。これに対してＳＦを用いた例が１週で６３Ｎ／ｍｍ^２、４週で１１８Ｎ／ｍｍ^２であった。これにより、シリカフュームＳＦよりもＲＧＦが高強度であった。 When the water-binder ratio was 20%, the compressive strength of the example using RGF was 68 N/ ^mm2 after 1 week and 120 N/ ^mm2 after 4 weeks. In contrast, the compressive strength of the example using SF was 63 N/ ^mm2 after 1 week and 118 N/ ^mm2 after 4 weeks. This shows that RGF had a higher strength than silica fume SF.

また、水結合材比５０％の場合、圧縮強度はＲＧＣを用いた例が１週で２３Ｎ／ｍｍ^２、４週で３５Ｎ／ｍｍ^２であった。これに対してＦＡを用いた例が１週で２４／ｍｍ^２、４週で３５Ｎ／ｍｍ^２であった。これによりＲＧＣは４週でフライアッシュと同等であった。 In addition, when the water-binder ratio was 50%, the compressive strength of the example using RGC was 23 N/ ^mm2 after 1 week and 35 N/ ^mm2 after 4 weeks. In contrast, the compressive strength of the example using FA was 24/ ^mm2 after 1 week and 35 N/ ^mm2 after 4 weeks. This shows that RGC was equivalent to fly ash after 4 weeks.

（実施例２）
入戸シラスを５ｍｍのふるいを通過した粒分を原鉱とした。含水率１％以下とした原鉱から図５に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した平均粒径１．１μｍの微粉（ＲＡＦ）と平均粒径３．８μｍの粗粉（ＲＡＣ）、ローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した平均粒径１．８μｍの微粉（ＲＧＦ）と平均粒径５．６μｍの粗粉（ＲＧＣ）を用意した。また、参考のため図５に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、ジェットミルにより分級した平均粒径１．１μｍの粉（ＲＪＦ）と平均粒径３．１μｍの粗粉（ＲＪＣ）も用意した。ＲＪＦの１．０μｍ以下は、４３．０体積％、３．０μｍ以上は２．５体積％であった。ＲＪＣの３．０μｍ以下は４８．０体積％、１０．０μｍ以上は１．４体積％であった。 Example 2
The particles of Ito Shirasu that passed through a 5 mm sieve were used as the raw ore. The raw ore was made with a moisture content of 1% or less and separated by the dry separation device shown in Figure 5. The raw ore was crushed by a roller mill and then classified by an air flow classifier to prepare fine powder (RAF) with an average particle size of 1.1 μm and coarse powder (RAC) with an average particle size of 3.8 μm, and the raw ore was crushed by a roller mill and then classified by a cyclone classifier to prepare fine powder (RGF) with an average particle size of 1.8 μm and coarse powder (RGC) with an average particle size of 5.6 μm. For reference, the raw ore was crushed by the dry separation device shown in Figure 5 and then classified by a jet mill to prepare powder (RJF) with an average particle size of 1.1 μm and coarse powder (RJC) with an average particle size of 3.1 μm. The RJF was crushed by a roller mill and then classified by a jet mill to prepare powder (RJC) with an average particle size of 1.0 μm or less, and 2.5% by volume of RJF was crushed by a roller mill and 3.0 μm or more. The RJC was 48.0% by volume for particles of 3.0 μm or less, and 1.4% by volume for particles of 10.0 μm or more.

微粉（ＲＡＦ）の収率は１９％、粗粉（ＲＡＣ）の収率は８１％、微粉（ＲＧＦ）の収率は３３％、粗粉（ＲＧＣ）の収率は６７％であった。微粉（ＲＪＦ）の収率は２２％、粗粉（ＲＪＣ）の収率は７８％であった。
各微粉及び各粗粉の基本特性、比表面積、活性度指数を表３に示す。

The yield of the fine powder (RAF) was 19%, the yield of the coarse powder (RAC) was 81%, the yield of the fine powder (RGF) was 33%, the yield of the coarse powder (RGC) was 67%, the yield of the fine powder (RJF) was 22%, and the yield of the coarse powder (RJC) was 78%.
The basic properties, specific surface area, and activity index of each fine powder and each coarse powder are shown in Table 3.

（実施例３）
火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した微粉（ＲＸＦ、実施例２におけるＲＡＦ）と粗粉（ＲＸＣ、実施例２におけるＲＡＣ）、ローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した微粉（ＲＦ、実施例２におけるＲＧＦ）と粗粉（ＲＣ、実施例２におけるＲＧＣ）を用意した。また、参考のため図５に示した乾式分離装置で分離した火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、ジェットミルにより分級した微粉（ＲＪＦ）と粗粉（ＲＪＣ）も用意した。
これらの粉末の比表面積と平均粒径を測定した結果を図１２に示す。 Example 3
Volcanic glass material was used as the raw material, and was pulverized by a roller mill and then classified by an air classifier to prepare fine powder (RXF, RAF in Example 2) and coarse powder (RXC, RAC in Example 2), and was pulverized by a roller mill and then classified by a cyclone classifier to prepare fine powder (RF, RGF in Example 2) and coarse powder (RC, RGC in Example 2). For reference, volcanic glass material separated by the dry separation device shown in Figure 5 was used as the raw material, and was pulverized by a roller mill and then classified by a jet mill to prepare fine powder (RJF) and coarse powder (RJC).
The specific surface area and average particle size of these powders were measured and the results are shown in FIG.

（実施例４）
火山ガラス材を原料として、ローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した火山ガラス微粉末の微粉（ＲＡＦ）とローラミルにより粉砕した後、サイクロン分級機により分級した火山ガラス微粉末の微粉（ＲＧＦ）を用意した。火山ガラス微粉末ＲＡＦの平均粒径は１．６μｍであり、１．０μｍ以下が２０．０体積％、３．０μｍ以上が１４．０体積％であった。比表面積は１２．７ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）、組成はＳｉＯ_２が７２
．９質量％であり、Ａｌ_２Ｏ_３が１２．８質量％であった。火山ガラス微粉末ＲＧＦの平均粒径は２．２μｍ、１．０μｍ以下が１２．５体積％、３．０μｍ以上が３２．５体積％であった。比表面積は１０．１ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）であり、組成はＳｉＯ_２が７２．４質量％であり、Ａｌ_２Ｏ_３が１２．９質量％であった。比較のためにシリカフュームＳＦを用意した。シリカフュームＳＦは、ＪＩＳ規格品であり、活性度指数（７日）は９５％以上、活性度指数（２８日）は１０５％以上である。 Example 4
Volcanic glass material was used as the raw material, and was pulverized in a roller mill, then classified by an air classifier to prepare fine volcanic glass powder (RAF), and volcanic glass powder (RGF) was pulverized in a roller mill, then classified by a cyclone classifier to prepare fine volcanic glass powder. The average particle size of the RAF volcanic glass powder was 1.6 μm, with 20.0 vol. % of particles below 1.0 μm and 14.0 vol. % of particles above 3.0 μm. The specific surface area was 12.7 ^m2 /g (BET method), and the composition was SiO2 ₇₂ .
.9% by mass and 12.8% by mass _of _Al2O3 . The average particle size of the volcanic glass fine powder RGF was 2.2 μm, with 12.5% by volume of 1.0 μm or less and 32.5% by volume of 3.0 μm or more. The specific surface area was 10.1 ^m2 /g (BET method), and the composition was 72.4% by mass of _SiO2 and 12.9% by mass _of _Al2O3 . Silica fume SF was prepared for comparison. Silica fume SF is a JIS standard product, with an activity index (7 days) of 95% or more and an activity index (28 days) of 105% or more.

これらの混和材を用いてコンクリート試験を行った。コンクリート試験の練混ぜには強制二軸練りミキサーを用い、水結合材比は２０％とした。練混ぜ時間は注水後１８０秒とした。混和材のセメント置換率は１０パーセントとし、比較のためにシリカフュームＳＦを用いた例も実施した。使用条件については、表１に示すセメント、石灰砕砂Ｓ１、硬質砂岩砕砂Ｓ２、石灰砕石Ｇ１、超高強度用のポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤ＳＰ１、アルキルエーテル系ＡＥ剤ＳＰ２を用いた。調合条件については、単位水量１６０ｋｇ／ｍ^３、嵩容積５２０Ｌ／ｍ^３、実績率５９．５％とし、高性能ＡＥ減水剤ＳＰ１は結合材比１．６０％に統一した。ＡＥ剤ＳＰ２は、２種類の火山ガラス微粉末ともに結合材比０．１％で、フロー値６５ｃｍ以上を達成し、シリカフュームＳＦの場合のみフロー値６５ｃｍ以上を達成するために結合材比０．３％を必要とした。生コンクリートのフレッシュ試験をした後に圧縮強度試験体を作製した。標準養生材齢１週と４週とで圧縮強度試験を行った。 Concrete tests were carried out using these admixtures. A forced biaxial mixer was used for mixing the concrete test, and the water-binder ratio was 20%. The mixing time was 180 seconds after pouring water. The cement replacement rate of the admixture was 10%, and an example using silica fume SF was also carried out for comparison. The conditions of use were the cement, crushed limestone sand S1, crushed hard sandstone sand S2, crushed limestone G1, polycarboxylic acid-based high-performance AE water reducing agent SP1 for ultra-high strength, and alkyl ether-based AE agent SP2 shown in Table 1. The mixing conditions were 160 kg/ ^m3 unit water amount, 520 L/ ^m3 bulk volume, and 59.5% performance rate, and the high-performance AE water reducing agent SP1 was standardized to a binder ratio of 1.60%. The AE agent SP2 achieved a flow value of 65 cm or more with a binder ratio of 0.1% for both types of volcanic glass fine powder, and only the silica fume SF required a binder ratio of 0.3% to achieve a flow value of 65 cm or more. Compressive strength test specimens were prepared after fresh tests of ready-mixed concrete. Compressive strength tests were conducted at standard curing ages of 1 week and 4 weeks.

生コンクリートのフレッシュ試験の結果を示す。火山ガラス微粉末ＲＡＦ１０％置換の場合は、空気量２．０％、フロー値７５．２ｃｍ、火山ガラス微粉末ＲＧＦ１０％置換の場合は、空気量２．０％、フロー値７３．９ｃｍ、シリカフュームＳＦ１０％置換の場合は、空気量６．３％、フロー値６６．１ｃｍであった。この結果から、火山ガラス微粉末を混和材として用いるとシリカフュームの場合よりもフロー値が大きくなりやすく流動性が向上し、ワーカビリティーが改善する効果を確認した。また、火山ガラス微粉末は、ＡＥ剤の添加量が結合材比で０．１％とシリカフュームＳＦの場合の０．３％と比べて少ない量で必要なワーカビリティーを発現したことから、高価な化学混和剤を減らす効果があることが分かった。 The results of the fresh test of ready mixed concrete are shown below. In the case of 10% replacement with volcanic glass fine powder RAF, the air volume was 2.0% and the flow value was 75.2 cm; in the case of 10% replacement with volcanic glass fine powder RGF, the air volume was 2.0% and the flow value was 73.9 cm; in the case of 10% replacement with silica fume SF, the air volume was 6.3% and the flow value was 66.1 cm. From these results, it was confirmed that when volcanic glass fine powder is used as an admixture, the flow value is likely to be larger than in the case of silica fume, improving fluidity and improving workability. In addition, since the necessary workability was achieved with a small amount of AE agent added (0.1% of the binder ratio) compared to 0.3% in the case of silica fume SF, it was found to be effective in reducing the use of expensive chemical admixtures.

１週養生と４週養生の圧縮強度の試験結果を示す。火山ガラス微粉末ＲＡＦ１０％置換の場合は、６４．７Ｎ／ｍｍ^２、９６．２Ｎ／ｍｍ^２、火山ガラス微粉末ＲＧＦ１０％置換の場合は、６５．１Ｎ／ｍｍ^２、１００．９Ｎ／ｍｍ^２、シリカフュームＳＦ１０％置換の場合は、５７．９Ｎ／ｍｍ^２、９６．５Ｎ／ｍｍ^２であった。コンクリートの圧縮強度は、火山ガラス微粉末の比表面積が小さいＲＧＦの方が高強度を示しており、比表面積と比例するわけではなく、粒度分布の影響も大きいと考えられるが、少なくとも比表面積１０．０ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）以上の火山ガラス微粉末が、ＪＩＳ規格品のシリカフュームと同等または同等以上の強度を発現し、セメント級を超えたシリカフューム級の強度発現性能を有することが分かった。このコンクリート試験の結果から、火山ガラス微粉末のＲＡＦとＲＧＦは、ＪＩＳＡ６２０７を評価基準とすれば、２８日の活性度指数は１００％以上または１０５％以上の性能を有すると言える。 The test results of compressive strength after one week curing and four weeks curing are shown below. In the case of 10% replacement with RAF volcanic glass fine powder, the values were 64.7N/ ^mm2 and 96.2N/ ^mm2 , in the case of 10% replacement with RGF volcanic glass fine powder, the values were 65.1N/ ^mm2 and 100.9N/ ^mm2 , and in the case of 10% replacement with silica fume SF, the values were 57.9N/ ^mm2 and 96.5N/ ^mm2 . The compressive strength of concrete was higher for RGF, which has a smaller specific surface area of volcanic glass fine powder, and although it is not proportional to the specific surface area and the influence of particle size distribution is thought to be large, it was found that volcanic glass fine powder with a specific surface area of at least ^10.0m2 /g (BET method) or more exhibited strength equal to or greater than that of JIS-standardized silica fume, and had strength development performance of silica fume class exceeding cement class. From the results of this concrete test, it can be said that the RAF and RGF volcanic glass fine powders have a 28-day activity index of 100% or more or 105% or more, if JIS A6207 is used as the evaluation standard.

（実施例５）
火山ガラス材をローラミルにより粉砕した後、気流分級機により分級した火山ガラス微粉末のセメント級の微粉ＲＡＦ及びフライアッシュ級の粗粉ＲＡＣの物性例を示す。微粉ＲＡＦの平均粒径は２．６μｍ、粒径２．０μｍ以下が３７．５体積％、４．０μｍ以上が３３．０体積％であった。比表面積は７．９ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）であり、セメント級の性能を示した。粗粉ＲＡＣの平均粒径は５．０μｍ、粒径３．０μｍ以下が２２．０体積％、１０．０μｍ以上が２０．０体積％であった。比表面積は３．３ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法）であり、フライアッシュ級の性能を示した。 Example 5
The following are examples of physical properties of cement-grade fine powder RAF and fly ash-grade coarse powder RAC of volcanic glass fine powder, which is made by crushing volcanic glass material with a roller mill and then classifying it with an air classifier. The average particle size of the fine powder RAF was 2.6 μm, with 37.5 vol% of the particles being 2.0 μm or less and 33.0 vol% being 4.0 μm or more. The specific surface area was 7.9 m ² /g (BET method), showing cement-grade performance. The average particle size of the coarse powder RAC was 5.0 μm, with 22.0 vol% of the particles being 3.0 μm or less and 20.0 vol% being 10.0 μm or more. The specific surface area was 3.3 m ² /g (BET method), showing fly ash-grade performance.

１０乾式分離装置
２１比重差選別装置
２１ａ多孔板
２１ｂ送風ファン
２１ｃ、２１ｄ、２１ｆ、２１ｅ排出口
２１ｇ振動装置
２１ｈ風胴
２２サイクロン分級機
３０ローラミル
４０サイクロン分級機
Ｄ１重比重分
Ｄ２落下分
Ｅ１軽比重分
Ｅ２集塵分
Ｆ微粉
Ｊ排気 10 Dry separation device 21 Gravity difference sorting device 21a Perforated plate 21b Blower fan 21c, 21d, 21f, 21e Discharge port 21g Vibration device 21h Wind tunnel 22 Cyclone classifier 30 Roller mill 40 Cyclone classifier D1 Heavy specific gravity portion D2 Dropped portion E1 Light specific gravity portion E2 Dust collection portion F Fine powder J Exhaust

Claims

A method for producing fine volcanic glass powder, which comprises crushing volcanic glass material to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm using a roller mill, classifying the material into fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm and coarse powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 8.0 μm using a centrifugal field classifier without crushing the material using a jet mill, and recovering the fine powder with an average particle size of 1.0 to 2.5 μm.

A method for producing fine volcanic glass powder, which comprises crushing volcanic glass material to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm using a roller mill, classifying the resulting material into fine powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm and coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm using a centrifugal field classifier without crushing the material using a jet mill, and recovering the fine powder with an average particle size of more than 2.5 μm to 3.5 μm.

A method for producing fine volcanic glass powder, which comprises crushing volcanic glass material to an average particle size of 3.0 to 6.5 μm using a roller mill, classifying the material into fine powder with an average particle size of 3.5 μm or less and coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm using a centrifugal field classifier without crushing the material using a jet mill, and recovering the coarse powder with an average particle size of more than 3.5 μm to 8.0 μm.

The method for producing fine volcanic glass powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the volcanic glass material is obtained by separating crystalline and clayey matter from volcanic ejecta deposit minerals using a dry separation device.

An apparatus for producing fine volcanic glass powder, comprising: a roller mill for pulverizing volcanic glass material; and a centrifugal field classifier for classifying the glass material pulverized by the roller mill into fine powder and coarse powder without pulverizing it with a jet mill.

The apparatus for producing volcanic glass fine powder according to claim 5, further comprising a dry separation device for separating crystalline and clayey matter from volcanic ejecta deposit minerals to obtain volcanic glass material.

The apparatus for producing volcanic glass fine powder according to claim 5 or 6, wherein the centrifugal field classifier is a cyclone classifier or an air flow classifier.