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発明の名称 透水性ブロックおよびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−295210(P2001−295210A)
公開日 平成13年10月26日(2001.10.26)
出願番号 特願2000−109129(P2000−109129)
出願日 平成12年4月11日(2000.4.11)
代理人
発明者 北川 雅之 / 徳田 章博 / 後藤 栄三
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ガラス骨材を30〜80重量%の範囲内で含み、磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含み、かつ、空隙率が10〜30%の範囲内にあり、JASS7 M−101に準拠して測定した曲げ強度が4MPa以上であり、透水係数が0.01cm/sec以上であることを特徴とする透水性ブロック。
【請求項2】 ガラス骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が5.6〜1.18mmの範囲内にあるガラス骨材の含有量が50〜80重量%の範囲内にあり、粒径が0.5mm以下のガラス骨材の含有量が3〜15重量%の範囲内にある、請求項1に記載の透水性ブロック。
【請求項3】 磁器質骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が0.5mm以下の磁器質骨材の含有量が5〜30重量%の範囲内にある、請求項1または2に記載の透水性ブロック。
【請求項4】 磁器質骨材が、磁器質タイル、磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼スラグ、下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグおよび瓦からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を含んでいる、請求項1〜3のいずれかに記載の透水性ブロック。
【請求項5】 ガラス骨材を30〜80重量%の範囲内で含み、かつ、磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含む骨材原料と、この骨材原料に対して1〜10重量%の範囲内にある成形助剤とを混合し、プレス成形して成形体を得た後、この成形体を750〜1,050℃の範囲内の温度で焼成することを特徴とする透水性ブロックの製造方法。
【請求項6】 成形助剤として、粘土、タイル用坏土、ベントナイト、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、でんぷん、水ガラスおよびセメントからなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を用いる、請求項5に記載の透水性ブロックの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歩道や車道などの道路、広場、公園などに好適に使用できる透水性ブロックおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、産業廃棄物の不法投棄など、環境問題がクローズアップされ、この産業廃棄物を、透水性を有するブロックなどの原料として再利用しようとする動きが活発化している。このような動きに対応し、たとえば、特公平7−81956号公報には、廃棄ガラスなどのガラス材料を原料に用いて焼結焼成体を得ることが記載されている。
【0003】しかしながら、この焼結焼成体は、主原料として用いているガラス材料が粉体であり、しかもこの粉体の平均粒子径が10〜100メッシュ(1.68〜0.149mm)と非常に細かいものであるため、プレス成形や焼成を行えば粒子間の間隙がほとんど形成されず、透水性に劣るといった問題があった。また、それに伴って、降雨時など、雨水を地中に還元する能力が不足し、表面に水たまりができやすいなどの問題もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記した従来の問題を解決し、ガラス材料を用いた場合でも、透水性に優れ、かつ、強度にも優れた透水性ブロックおよびその製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明は、ガラス骨材を30〜80重量%の範囲内で含み、磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含み、かつ、空隙率が10〜30%の範囲内にあり、JASS7 M−101に準拠して測定した曲げ強度が4MPa以上であり、透水係数が0.01cm/sec以上である透水性ブロックを特徴とするものである上記において、ガラス骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が5.6〜1.18mmの範囲内にあるガラス骨材の含有量が50〜80重量%の範囲内にあり、粒径が0.5mm以下のガラス骨材の含有量が3〜15重量%の範囲内にあることも好ましく、磁器質骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が0.5mm以下の磁器質骨材の含有量が5〜30重量%の範囲内にあることも好ましい。
【0006】また、磁器質骨材が、磁器質タイル、磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼スラグ、下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグおよび瓦からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を含んでいることも好ましい。
【0007】さらに、本発明は、ガラス骨材を30〜80重量%の範囲内で含み、かつ、磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含む骨材原料と、この骨材原料に対して1〜10重量%の範囲内にある成形助剤とを混合し、プレス成形して成形体を得た後、この成形体を750〜1,050℃の範囲内の温度で焼成する透水性ブロックの製造方法を特徴とするものである。
【0008】ここで、成形助剤として、粘土、タイル用坏土、ベントナイト、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、でんぷん、水ガラスおよびセメントからなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を用いることも好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の透水性ブロックは、ガラス骨材を30〜80重量%の範囲内、磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含み、かつ、空隙率が10〜30%の範囲内にあり、JASS7 M−101に準拠して測定した曲げ強度が4MPa以上、透水係数が0.01cm/sec以上であることを特徴としている。
【0010】ガラス骨材と磁器質骨材との含有割合を上記の範囲内とすることにより、透水性と強度とが共に高い水準で両立したブロックとすることができる。すなわち、ガラス骨材は、それ自身がブロックの骨格をなす骨材を構成するとともに、その表面が他の骨材と熱融着して、磁器質骨材と強固に接合し、ブロックに強度を与える。本発明においては、このガラス骨材の含有量を最適化するとともに、磁器質骨材の含有量をも最適化しているので、焼成時の熱変形を抑えてブロックの形状や寸法の安定性を向上させ、しかも、適度の空隙を確保して透水性を向上できるようになる。
【0011】なお、本発明のブロックの空隙率は10〜30%の範囲内にある。10%を下回ると、透水性や保水性が確保できず、また、30%を超えると、曲げ強度が低下する。また、JASS7 M−101に準拠して測定した曲げ強度は4MPa以上であり、透水係数は0.01cm/sec以上である。
【0012】上記において、ガラス骨材は、粒状のガラス質材料からなり、骨材として用いることができるものであればその材質は問わないが、資源リサイクルなどの観点からは、使用済みの瓶類や窓ガラス、板ガラスなどを粉砕したものが好ましい。これらは、単独で用いても適宜混合して用いても良く、また、粉砕後に分級を行い目的に合わせて調製してもよい。
【0013】このガラス骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が5.6〜1.18mmの範囲内にあるガラス骨材の含有量が50〜80重量%の範囲内にあり、粒径が0.5mm以下のガラス骨材の含有量が3〜15重量%の範囲内にあると好ましい。ガラス骨材の粒度分布が上記範囲内にあることにより、ブロックの透水性を適度に保ちつつ、曲げ強度を高めることができる。0.5mmの粒径のガラス骨材はバインダとしての機能を期待するものであるが、この含有量が3重量%を下回るとバインダとして寄与が小さくなる傾向にありブロックの曲げ強度が低下しやすい。また、15重量%を超えると、骨材間の空隙が小さくなり透水性が低下する傾向にある。
【0014】また上記の磁器質骨材としては、産業廃棄物を効率よく消費できるなどの効果を得るためにも、磁器質タイル、磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼スラグ、下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグ、瓦からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を含んでいると好ましい。
【0015】この磁器質骨材は、最大粒径が5.6mm以下であり、かつ、粒径が0.5mm以下の磁器質骨材の含有量が5〜30重量%の範囲内にあると好ましい。この含有量が5重量%を下回るとガラス骨材が溶融しやすくなりブロックの形状を維持しにくくなる。また、30重量%を超えると、骨材間の空隙が少なくなる傾向にあり、透水性が低下しやすい。
【0016】また、磁器質骨材は、いったん1,200℃以上、好ましくは1,250℃以上の熱履歴を与えて焼結または溶融させることにより原料の熔化を促進させ、吸水率が1%以下になったものを用いると好ましい。これは、たとえば、そのような熱履歴を受けた磁器質タイルや磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、瓦などを粉砕したものを用いてもよいし、また、鉄鋼スラグや下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグなどの粒状廃棄物処理品を磁器質化したものでもよい。
【0017】なお、下水汚泥スラグは、下水を汚水と汚泥とに分離した後、汚泥を濃縮、脱水したケーキをさらに溶融し回収して冷却したもので、冷却の方法により、水砕スラグや空冷スラグ、徐冷スラグなどの各種のものがあり、いずれでも好適に用いることができる。
【0018】また、ゴミ溶融スラグは、ゴミを焼却、溶融し回収して冷却したもので、これについても、冷却の方法により、水砕スラグや空冷スラグなどに分類され、いずれも用いることができる。
【0019】上記の下水汚泥スラグやゴミ溶融スラグは、さらに温度管理しながら冷却し、その過程において結晶化をすすめた徐冷スラグや、空冷スラグを再熱処理することによりさらに結晶化をすすめた結晶化スラグなども好適に使用することができる。
【0020】また、上水汚泥スラグとは、浄水場において取水後沈殿させて得られる沈砂や、原水中の汚泥などの浮遊物質を薬品などを用いて沈殿させ脱水したケーキをさらに溶融し、回収して冷却したもので、これも冷却の方法により、水砕スラグや空冷スラグ、徐冷スラグなどと呼ばれ、いずれも用いることができる。
【0021】なお、上記の磁器質骨材やガラス骨材の最大粒径は、JIS Z8801に規定されたふるいで骨材200gをふるい分け、100〜95重量%の骨材が通過するふるいのうち最小のふるいの目開きとして表される。粒度分布についても、同様に、JIS Z8801に規定されたふるいで骨材200gをふるい分け、その重量比で示すものとする。
【0022】次に、透水性ブロックの製造方法について述べる。
【0023】本発明の透水性ブロックは、上記のガラス骨材を30〜80重量%の範囲内で含み、かつ、上記の磁器質骨材を70〜20重量%の範囲内で含む骨材原料と、この骨材原料に対して1〜10重量%の範囲内にある成形助剤とを混合した後、プレス成形して成形体を得、この成形体を750〜1,050℃の範囲内にある温度で焼成することにより製造することができる。
【0024】成形助剤としては、無機質助剤や有機質助剤をそれぞれ単独で、または、混合して適宜用いることができる。具体的には、無機質助剤としては、粘土やタイル用坏土、ベントナイト、水ガラス、セメントなどを用いることができ、有機質助剤としては、カルボキシメチルセルロースやメチルセルロース、でんぷんなどを用いることができる。
【0025】これら成形助剤の含有量は、上記骨材原料の総量に対して1〜10重量%の範囲内とするが、この含量が1重量%を下回ると、プレス成形後の強度が低く取扱いが困難となる。また、10重量%を超えると、混合物の粘性が高くなり、プレス機などへの充填がスムーズにできない。
【0026】含有量が上記の範囲内にある骨材原料と成形助剤との混合は、通常の攪拌棒を有する攪拌機や混合機、モルタルミキサーなどを用いて行えばよい。
【0027】また、成形体を得る方法としては、振動プレス機や高圧プレス機を用いて行うことができる。
【0028】焼成温度は上記範囲内にある温度で行うが、750℃以下であると曲げ強度が発現せず、また、1,050℃以上であると焼成後の形状が維持できなくなる。この焼成は、トンネルキルンやローラーハースキルン、電気炉などを用いて行うことができる。
【0029】上記の透水性ブロックは、透水性に優れるとともに、曲げ強度などにも優れているため、歩道や車道などの道路に好適に用いることができるばかりでなく、広場や公園などにも施工することができる。
【0030】
【実施例】以下の実施例において得られる透水性ブロックの評価方法は以下のとおりである。
【0031】曲げ強度、透水係数:JASS7 M−101に準拠して求めた。
【0032】空隙率:ブロックの重量をw(g)、体積をV(cm3)として、かさ密度ρ1をw/Vにより求め、アルキメデス法による見かけ密度ρ2を測定し、次式により求めた。
【0033】
空隙率(%)=(1−ρ1/ρ2)×100(実施例1)以下の粒度分布を有する原料を用いて透水性ブロックを製造した。
【0034】ガラス骨材(瓶類を粉砕したもの)
最大粒径4.75mm粒径4.75〜1.18mm 66重量%粒径1.18〜0.5mm 20重量%粒径0.5mm以下 14重量%磁器質骨材(磁器質タイルを粉砕、分級したもの)
最大粒径4.75mm粒径4.75〜1.18mm 60重量%粒径1.18〜0.5mm 20重量%粒径0.5mm以下 20重量%まず、上記のガラス骨材50重量%と、上記の磁器質骨材50重量%とを含む骨材原料に、この骨材原料の総重量に対して5重量%の珪酸ソーダ(水ガラス)を添加しながらモルタルミキサーにて混合、混練し、次いで、振動プレス機を用いて0.1MPaの圧力で加圧して成形体を得た。次に、この成形体を乾燥させ固化させた後、電気炉にて900℃の温度で10時間焼成して透水性ブロックを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例2)以下の粒度分布を有する原料を用いて透水性ブロックを製造した。
【0035】ガラス骨材(瓶類を粉砕したもの)
最大粒径5.6mm粒径5.6〜1.18mm 73重量%粒径1.18〜0.5mm 22重量%粒径0.5mm以下 5重量%磁器質骨材(磁器質タイルを粉砕、分級したもの)
最大粒径5.6mm粒径5.6〜1.18mm 60重量%粒径1.18〜0.5mm 20重量%粒径0.5mm以下 20重量%まず、上記のガラス骨材55重量%と、上記の磁器質骨材45重量%とを含む骨材原料に、この骨材原料の総重量に対して5重量%の珪酸ソーダ(水ガラス)を添加しながらモルタルミキサーにて混合、混練し、次いで、振動プレス機を用いて0.1MPaの圧力で加圧して成形体を得た。次に、この成形体を乾燥させ固化させた後、電気炉にて950℃の温度で10時間焼成して透水性ブロックを得た。評価結果を表1に示す。
(実施例3)磁器質骨材として以下の粒度分布を有する磁器質タイルの粉砕物を用いたほかは、実施例2と同様にして透水性ブロックを得た。評価結果を表1に示す。
【0036】磁器質骨材(磁器質タイルを粉砕、分級したもの)
最大粒径5.6mm粒径5.6〜1.18mm 72重量%粒径1.18〜0.5mm 20重量%粒径0.5mm以下 8重量%【0037】
【表1】

【0038】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス骨材と磁器質骨材とを所定の割合で併用しているので、透水性と強度とを高いレベルで両立させた透水性ブロックを提供することができる。
【0039】また、本発明の透水性ブロックの製造方法によれば、従来、処分に困っていた廃棄ガラス材などの産業廃棄物を骨材原料として多量に有効活用できるので、資源のリサイクルに寄与できるうえに、安価に、しかも安定して透水性ブロックを生産することができる。




 

 


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