JP3059674B2 - 無焼成レンガブロックの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は無焼成レンガブロ
ックの製法に関し、特には廃棄粉体又は廃棄水溶物の細
粒廃棄物からなる固化対象物を主材料として、これを圧
縮強度の高いレンガブロックに製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼却灰や廃土もしくは石粉等の廃棄粉体
又はダム堆積土もしくはヘドロ等の廃棄水溶物に含まれ
る細粒廃棄物は、大量に排出される一方においてその有
効利用方法がほとんどないのが現状である。これは、第
１に、これらの細粒廃棄物の粒子径が０．１ｍｍ以下で
偏平形状を有しており、水分を多量に含むと液状化し、
徐々に脱水していくと体積を大きく減じながら塑性体と
なり、さらに脱水を進めると体積がさらに減少して固体
になるという性質を持っており、これを盛土等に使用す
ると使用後の体積変化が大きく、安定化するのに時間が
かかるのみならず、その圧縮強度が小さく地盤支持力も
小さく、ブルドーザ等の大量土木機械作業も困難である
という理由による。

【０００３】また、第２に、これらの廃棄粉体ならびに
廃棄水溶物は有機質を含有しており、この細粒廃棄物を
所定の形に固形化しようとする場合には、例えば通常の
セメント工法では有機質の含量が全体の２％を越えると
セメント等他の原料内のカルシウムイオンを吸着して水
和反応を妨げ、原料粒子の凝集効果を弱めてしまい、硬
化すなわち固形化が困難となるという理由による。さら
に加えて、廃棄粉体および廃棄水溶物に海砂等塩分が含
まれている場合には、粒子の凝集効果は一層弱くなるだ
けでなく塩害によるひび割れ等の新たな問題も発生す
る。

【０００４】そのため、今日まで、かかる廃棄粉体なら
びに廃棄水溶物は有効な使い途がないままに放置され、
ないしは垂れ流されているのが現状である。しかし、一
方において、このような廃棄物には有害物質が含まれて
いることもあって、環境問題が重視されている近年の傾
向を鑑みると、この種廃棄物の安全かつ効果的な利用法
の開発が急務である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
状況に鑑み提案されたものであって、焼却灰もしくは灰
土もしくは石粉等の廃棄粉体またはダム堆積土もしくは
ヘドロ等の廃棄水溶物を主原料として、これを効率的に
かつ高い圧縮強度を有するレンガブロックに製造する方
法を提案するものであって、従来利用方法の少なかった
細粒廃棄物を再利用可能とし、しかもその製造を簡略か
つ低コストで行うことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、（ａ）焼却灰もしくは廃土もしくは石粉等の廃棄
粉体又はダム堆積土もしくはヘドロ等の廃棄水溶物の細
粒廃棄物からなる固化対象物を４５〜５０重量部、
（ｂ）粘土類の可塑材を２５〜３０重量部、（ｃ）砂、
ガラスカレット等の骨材を２０〜３０重量部と、（ｄ）
セメントを前記固化対象物ならびに前記可塑材及び前記
骨材の合計量１００重量部に対し約２０〜３０重量部な
らびに（ｅ）無機金属元素を主体とする硬化材を前記セ
メントに対し約２〜３重量部と（ｆ）必要な水分ととも
に混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気し
つつ連続成型物として押出成型して母材となし、この母
材をカッティッグまたはプレス成型によって所定形状の
ブロック体となし、これを焼成することなく乾燥してレ
ンガブロックとすることを特徴とする無焼成レンガブロ
ックの製法に係る。

【０００７】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１において、前記混合、混練および脱気しつつ連続成
型物を押出成型する工程が真空土練機によってなされる
無焼成レンガブロックの製法に係る。

【０００８】さらに、請求項３に記載された発明は、請
求項１又は２において、前記無機金属元素を主体とする
硬化材がアルカリ土類金属、炭素族、窒素族、ホウ炭素
族ならびに鉄族を含む多機能性硬化材である無焼成レン
ガブロックの製法に係る。

【０００９】

【作用】この発明によれば、前記したような廃棄粉体ま
たは廃棄水溶物に含まれる細粒廃棄物よりなる固化対象
物は、粘土類の可塑材と、砂、ガラスカレット等の骨材
と、セメントと、無機金属元素を主体とする硬化材と、
必要な水分とともに混合、混練される。無機金属元素を
主体とする硬化材を使用することによって、無機金属元
素が固化対象物に含まれる有機質の表面にイオン結合
し、有機質を含む細粒廃棄物であってもセメントの水和
反応が妨げられることなく容易に固化することができ
る。また、細粒廃棄物よりなる固化対象物は前記可塑材
と骨材と混合、混練され、この混合物を真空吸引によっ
て脱気しつつ連続成型物として押出成型することによっ
て、密度の高い固形物とすることができ、その圧縮強度
を飛躍的に高めることができる。

【００１０】連続成型物として押出成型された母材はカ
ッティングまたはプレス成型によって所定形状のブロッ
ク体に成型され、これを焼成することなく乾燥した後、
圧縮強度の高いレンガブロックとされる。この発明では
焼成工程を必要としないので、製造工程が簡略化できコ
ストを低減できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付の図面に従ってこの発明
を詳細に説明する。図１はこの発明の製造方法の一実施
例を示す概略側面図、図２はこの発明によって得られた
ブロック体の一例を示す斜視図、図３は同じくブロック
体の他の例を示す斜視図である。

【００１２】本発明は、図１に図示したように、廃棄粉
体または廃棄水溶物の細粒廃棄物からなる固化対象物１
０を主原料としてレンガブロックを製造するものであ
り、先ず、（ａ）この固化対象物１０を４５〜５０重量
部、（ｂ）粘土類の可塑材１１を２５〜３０部、（ｃ）
砂、ガラスカレット等の骨材１２を２０〜３０重量部
を、（ｄ）セメントを前記固化対象物ならびに前記可塑
材及び前記骨材の合計量１００重量部に対し約２０〜３
０重量部ならびに（ｅ）無機金属元素を主体とする硬化
材３０を前記セメントに対し約２〜３重量部と（ｆ）必
要な水分Ｗとともに混合、混練して混合物となす。

【００１３】固化対象物１０としては、乾燥していても
水分を含んでいてもどちらでもよい。固化対象物１０で
ある廃棄粉体としては、例えばゴミ等を焼却した際に出
る焼却灰や火力発電所等で発生するフライアッシュ、陶
器や磁器等の生産時に発生する釉薬、生素地、汚泥等の
廃土または石粉等が挙げられる。また、素焼き工程、締
焼き工程、本焼き工程等窯業分野で広く行なわれる工程
において、当然に発生する割れや切れ等の不良素地を粉
砕してなるセルベン類を加えてもよい。さらに、従来、
固化させることができないとされていたダム堆積土類や
赤土等、有機質を多く含む土類や軟質土類であってもよ
い。

【００１４】一方、廃棄水溶物としては、ダム堆積土や
ヘドロ等、あるいは土砂や泥炭等と水とが混合したスラ
リー状のものも使用される。なお、前記ダム堆積土およ
びヘドロは海水を含んでいてもよい。

【００１５】これらの廃棄粉体および廃棄水溶物は、必
要により、金属やプラスチック等の異物を除去した後、
篩や遠心分離またはボールミル等を用いて適当な粒径に
調整される。また、廃棄水溶物は、さらに粒子の凝集効
率を高めるため適当に脱水してケーキ状としてもよい。

【００１６】この廃棄粉体および廃棄水溶物からなる固
化対象物１０には、製造されるレンガブロックの用途及
びレンガブロックに要求される物性等に応じて所定量の
可塑材１１や骨材１２が添加される。可塑材１１として
は粘土類が好適である。なお、粘土類としては窯業原料
の採取副産物ならびに廃棄物及び廃粘土（製陶用の廃
土）を用いてもよい。粘土類を添加することにより、原
料混合物に可塑性が生じブロック体の成型性が向上す
る。また、骨材１２としては砂、ガラスカレット等があ
る。このほかに金属工業における廃棄物であるいわゆる
鋳物砂を用いることもできる。

【００１７】セメント２０は、このブロック体を構成す
る固化対象物１０を固化するためのものである。この発
明に用いられるセメントとしては特に限定はなく、石灰
石および粘土、ケイ石等からなるセメント原料を乾燥し
所定の割合で配合してから粉砕混合したものを公知の方
法で焼成してなるもので、公知のポルトランドセメント
が用いられる。このセメントの添加量は、重量比で、前
記固化対象物１０ならびに可塑材１１および骨材１２の
合計量１００重量部に対し約２０〜３０重量部程度と
し、前記固化対象物１０である粉体または水溶物の種類
により適当に増減される。

【００１８】無機金属元素を主体とする硬化材３０とし
ては、アルカリ土類金属、炭素族、窒素族、ホウ炭素族
ならびに鉄族から適当に選択された無機金属元素を含む
多機能性硬化材が好ましい。前記硬化材３０に含まれる
アルカリ土類金属としては、ナトリウムやカリウムおよ
びその酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、塩化物等であ
る。また、炭素族としては、炭酸塩、重炭酸塩または炭
化カルシウム等の炭素およびその化合物が挙げられる。
窒素族としてはアンモニアを主体とする窒素化合物、ま
たは窒素と硼素や珪素等との金属化合物、およびハロゲ
ン化物、ホウ炭素族としては炭化ホウ素等である。さら
に鉄族としては、鉄およびその酸化物、塩化物等の化合
物がある。これらの無機金属元素が効果的に含まれた硬
化材３０としては、例えば商品名「アクトロン」（製造
元：大成化研株式会社、総発売元：アクトロングループ
株式会社）がある。この硬化材３０の使用量は、セメン
トに対し約２〜３重量部程度である。

【００１９】前記硬化材３０は適当な濃度の水溶液にし
て使用することが望ましい。それにより、硬化材３０中
の各無機金属元素がイオン状態で水中に遊離するので、
固化対象物１０内の有機質表面に付着しやすくなる。し
かも、水とともに固化対象物１０に混合することによ
り、固化対象物１０内への浸透性も高く効果的である。
イオン状態で固化対象物１０に付着した前記金属元素は
互いに共有結合し粒子間の配列を安定させ、セメント２
０および固化対象物１０を強固に結合する。

【００２０】前記固化対象物１０と可塑材１１と骨材１
２とセメント２０および前記硬化材３０に適当量の水Ｗ
を添加して混合し、原料の混合物を調整する。前記水Ｗ
の添加量は、ブロック体の成型方法に応じて最適な混合
物の含水率となるように調整され、前記硬化材３０の水
溶液に用いた水と合わせて決定される。具体的には、ブ
ロック体の成型方法が真空押出機による場合には、約１
８〜２０％である。

【００２１】前記した混合物は、真空吸引によって脱気
しつつ連続成型物として押出成型されて母材４０とな
る。この押出成型時における脱気によって、前記混合物
の混合および混練に際して混入されることのある空気を
混合物内から排出して密度の高い母材４０を得ることが
できる。

【００２２】実施例では、図１に示すように、材料の混
合および混練と混合物の押出成型が一連に可能な真空土
練機５０によって行われる例が示される。なお、ここで
使用される真空土練機５０は、窯業用のタイル成型のた
めの従来から用いられているもので、高い混練力を有し
好ましい例である。

【００２３】前記母材４０は、図１に符号４０ａあるい
は４０ｂとして示すように所定長にカッティングされ、
または必要によりカッティング後にプレス成型型６０に
よって所定形状のブロック体とされる。図２および図３
は、プレス成型型６０によって成型したブロック体７
１、７２の例である。このブロック体７１，７２は焼成
することなく乾燥してレンガブロックとなる。このレン
ガブロックは舗道や広場、駐車場の舗石材等に使用され
る。実施例のレンガブロックはインターロッキングブロ
ックと呼ばれるもので、所定数連続的に組み合わされて
使用される。もちろん、この製法によって製造されるレ
ンガブロックは舗石のみに限られず、様々な用途に利用
されることができる。

【００２４】このレンガブロックは、前記したように、
硬化材中の無機金属元素によって細粒廃棄物が効果的に
セメントと強固に結合し、かつ真空吸引によって脱気し
つつ押出成型されているものであるから、次述する測定
試験の結果のように、圧縮強度が高く、レンガブロック
としての十分な強度をもっている。しかも、硬化材中の
無機金属元素が固化対象物から発生する臭気も吸着する
ので、固化対象物がヘドロ等の悪臭を発生するものであ
る場合にも有効に使用することができる。

【００２５】さらに、固化対象物内に有害な重金属等が
含まれている場合には、対象物中に含まれる重金属の成
分に応じたキレート剤を添加することにより、前記重金
属に化学変化を起こさせて無害化することができる。ま
た、この製法では、従来の窯業材料を用いてブロック体
を製造する際に不可欠であった焼成工程が不要となり、
製造作業が簡略化され経済的である。

【００２６】

【実施例】次に、この発明製法の実施例を示す。すなわ
ち、以下の配合例よりなる材料を真空押出機（真空土練
機）のホッパより、全体の含水量約２０％の混合物とな
るように水分を調整して、投入して、混合、混練する。 （ａ）ダム堆積土（固化対象物） ２５重量％ （ａ）フライアッシュ（固化対象物） ２０重量％ （ｂ）廃粘土（可塑材） ２５重量％ （ｃ）砂（骨材。ガラスカレットも可） ３０重量％ 計 １００重量部 （ｄ）セメント ３０重量部 （ｅ）硬化材 （セメントに対し３重量部） （ｆ）水 適宜量

【００２７】そして、この混合物を真空押出機より、脱
気しつつ、縦横５０ｍｍ×９０ｍｍのダイより連続成型
物として押出して、長さ１９０ｍｍでカッティングし
た。この母材をプレス型によって形状を整え、図２のブ
ロック体７１を得た。

【００２８】次に、この製法によって得られたレンガブ
ロックの圧縮強度を測定した結果を示す。なお、対比例
として、上記した配合例の混合物をプレス成型によって
ブロック体としたもの（対比例１）、および型内に流し
込み成型（いこみ成型）してブロック体としたもの（対
比例２）の圧縮強度を併せて測定した。この圧縮強度測
定試験は、本発明によって得られたレンガブロックおよ
び前記対比例として得られた各ブロック体を、それぞれ
直径５０ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料とし、日本工業規
格（ＪＩＳ）Ａ１１０８に準拠するコンクリートの圧縮
強度試験方法によって実施した。なお、いずれの試料と
も材齢は２８日である。

【００２９】〔測定結果〕 本発明製法によって得られたレンガブロックの圧縮強度
の測定結果を表１に示す。

【表１】

【００３０】対比例１として、前記したプレス成型によ
って製造したブロック体の圧縮強度の測定結果を表２に
示す。

【表２】

【００３１】対比例２として、前記した流し込み（いこ
み）成型によって製造したブロック体の圧縮強度の測定
結果を表３に示す。

【表３】

【００３２】以上の結果から理解されるように、この発
明の製造方法によるブロック体は、真空吸引によって脱
気しつつ連続成型物として押出成型することにより、対
比例のプレス成型およびいこみ成型に比し、倍以上かそ
れに近い圧縮強度を有する。

【００３３】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
製法によれば、従来固化が困難であった細粒廃棄物を、
確実に、効率よく、しかも高い圧縮強度を有するブロッ
ク体に固形可することができるようになった。従って、
従来有効な利用方法が少なかったゴミ焼却灰やヘドロ等
の廃棄物でも有効に再利用することができる。また、こ
の発明製法では焼成を必要としないので、設備および工
程ならびに消費エネルギー等の点で、大きな経済性を有
する。

【００３４】特に、無機金属元素を主体とする硬化材を
使用することによって、細粒廃棄物とセメントは強固に
結合するのみならず、廃棄物中に有機質が含まれる場合
にもセメントの水和反応が妨げられることなく、容易に
固化することができる。このように、この発明によれ
ば、従来再利用が困難であった、焼却灰もしくは廃土も
しくは石粉等の廃棄粉体またはダム堆積土もしくはヘド
ロ等の廃棄水溶物の細粒廃棄物を効果的にかつ効率よ
く、しかも優れた物性を有するレンガブロックとして利
用することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法の一実施例を示す概略側面
図である。

【図２】この発明によって得られたレンガブロックの一
例を示す斜視図である。

【図３】同じくレンガブロックの他の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０ 固化対象物 １１ 可塑材 １２ 骨材 ２０ セメント ３０ 硬化材 ４０ 母材 ５０ 真空押出機 ５２ 真空吸引機 ６０ プレス成型型 ７１ ブロック体 ７２ ブロック体 Ｗ 水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 18:16 18:30 22:00） (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 28/02 B28B 3/20 C04B 18:08 C04B 18:16 C04B 18:30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）焼却灰もしくは廃土もしくは石粉
   等の廃棄粉体又はダム堆積土もしくはヘドロ等の廃棄水
   溶物の細粒廃棄物からなる固化対象物を４５〜５０重量
   部、（ｂ）粘土類の可塑材を２５〜３０重量部、（ｃ）
   砂、ガラスカレット等の骨材を２０〜３０重量部と、
   （ｄ）セメントを前記固化対象物ならびに前記可塑材及
   び前記骨材の合計量１００重量部に対し約２０〜３０重
   量部ならびに（ｅ）無機金属元素を主体とする硬化材を
   前記セメントに対し約２〜３重量部と（ｆ）必要な水分
   とともに混合、混練し、この混合物を真空吸引によって
   脱気しつつ連続成型物として押出成型して母材となし、
   この母材をカッティッグまたはプレス成型によって所定
   形状のブロック体となし、これを焼成することなく乾燥
   してレンガブロックとすることを特徴とする無焼成レン
   ガブロックの製法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記混合、混練およ
   び脱気しつつ連続成型物を押出成型する工程が真空土練
   機によってなされる無焼成レンガブロックの製法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記無機金属
   元素を主体とする硬化材がアルカリ土類金属、炭素族、
   窒素族、ホウ炭素族ならびに鉄族を含む多機能性硬化材
   である無焼成レンガブロックの製法。