(57)【要約】【課題】本発明は、石材原料中の人工石材破砕紛の占める割合を維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造できる人工石材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、石材原料として骨材、固結材及び水を含み、上記骨材が１０質量％以上の吸水率を有する人工石材破砕紛を含み、上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量が２０質量％以上４０質量％以下である人工石材の製造方法であって、上記人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出す工程と、取り出した上記塊の表面を平滑化する工程と、上記平滑化工程後の上記塊を含む骨材、固結材及び水を混合する工程と、上記混合工程で得られる混合体を湿潤状態で養生する工程とを備える。【選択図】図１
2020033225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石材原料として骨材、固結材及び水を含み、上記骨材が１０質量％以上の吸水率を有する人工石材破砕紛を含み、上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量が２０質量％以上４０質量％以下である人工石材の製造方法であって、
上記人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出す工程と、
取り出した上記塊の表面を平滑化する工程と、
上記平滑化工程後の上記塊を含む骨材、固結材及び水を混合する工程と、
上記混合工程で得られる混合体を湿潤状態で養生する工程と
を備える人工石材の製造方法。
【請求項２】
上記塊取り出し工程の上記所定粒径が、２ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１に記載の人工石材の製造方法。
【請求項３】
上記平滑化工程として、
吸水率が５質量％未満であり、かつ粒径が上記所定粒径未満である製鋼スラグを、上記塊の表面に付着する工程
を備える請求項１又は請求項２に記載の人工石材の製造方法。
【請求項４】
上記平滑化工程として、
平均円形度が０．７６以上となるように上記塊の角落としをする工程
を備える請求項１又は請求項２に記載の人工石材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工石材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭灰、製鋼スラグ等を有効利用する１つの方法として、これらの材料をセメント等の固結材を用いて固めた人工石材がある。人工石材自体も使用された後は廃材となるが、これを破砕して人工石材破砕紛としたものを石材原料として人工石材を再生することが可能である。
【０００３】
ところが、一般に人工石材破砕紛は、密度が小さく水の吸収率が高いため、表面が乾燥し易く湿潤状態となり難い。このため、人工石材破砕紛は、例えばセメントとの水和反応が十分に起こらず、人工石材の強度が低下し易い。従って、人工石材破砕紛を用いた人工石材では、石材原料として人工石材破砕紛の占める割合が制限されるか、強度が要求されない用途に限定されるかのいずれかとなる。
【０００４】
一方、吸水率が高い石材原料を用いつつ、強度の高い人工石材を製造する方法も提案されている（例えば特開平９−１２３４９号公報、特開２００３−１９２４１９号公報参照）。これら従来の人工石材の製造方法では、吸水率の高い石材原料を小粒径化処理した後、造粒処理等により石材原料の嵩密度を向上させることで、得られる人工石材の強度を確保している。
【０００５】
しかしながら、このような従来の人工石材の製造方法では、石材原料の小粒径化処理及び造粒処理を必要とするため手間がかかるほか、それぞれの処理設備を必要とするため製造コストが高くなり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１２３４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９２４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、石材原料中の人工石材破砕紛の占める割合を維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造できる人工石材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、吸水率が高い人工石材破砕紛を用いた場合に人工石材の強度が低くなるメカニズムについて詳細に検討した結果、特に比較的粒径が大きい人工石材破砕紛において角張った部分や窪んだ部分が多く存在し、これらの部分に固結材が付着し難く人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じるため、得られる人工石材の強度が低下することをつきとめた。そして、本発明者らは、比較的粒径が大きい人工石材破砕紛の角張った部分や窪んだ部分を平滑化することで、この微細な空洞を減少させることができ、得られる人工石材の強度を高められるとの結論に達し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するためになされた本発明は、石材原料として骨材、固結材及び水を含み、上記骨材が１０質量％以上の吸水率を有する人工石材破砕紛を含み、上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量が２０質量％以上４０質量％以下である人工石材の製造方法であって、上記人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出す工程と、取り出した上記塊の表面を平滑化する工程と、上記平滑化工程後の上記塊を含む骨材、固結材及び水を混合する工程と、上記混合工程で得られる混合体を湿潤状態で養生する工程とを備える。
【００１０】
当該人工石材の製造方法では、人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出し、その塊の表面を平滑化する。このため、混合工程で人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じ難く、得られる人工石材の強度を高められる。また、上記平滑化工程は、安価な手段で行うことが可能である。従って、当該人工石材の製造方法を用いることで、石材原料として人工石材破砕紛の占める割合を上記範囲内に維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造することができる。
【００１１】
上記塊取り出し工程の上記所定粒径としては、２ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましい。このように上記塊取り出し工程の上記所定粒径を上記範囲内とすることで、平滑化する塊の量を適性に制御しつつ、得られる人工石材の強度を高めることができる。
【００１２】
上記平滑化工程として、吸水率が５質量％未満であり、かつ粒径が上記所定粒径未満である製鋼スラグを、上記塊の表面に付着する工程を備えるとよい。このように上記平滑化工程で上記製鋼スラグを塊の表面に付着することで、人工石材破砕紛及び製鋼スラグの擬似粒子として塊の表面が平滑化され、人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じることを抑止できる。また、上記製鋼スラグは、例えば人工石材破砕紛と混ぜるのみで容易に付着するので、平滑化に要するコストをさらに低減できる。さらに、製鋼スラグは微細砂や高炉水砕スラグと比較して塩基度が高く、水硬作用が大きいので、水和反応時に固結強度を高められる。
【００１３】
上記平滑化工程として、平均円形度が０．７６以上となるように上記塊の角落としをする工程を備えるとよい。このように上記平滑化工程で平均円形度が上記下限以上となるように上記塊の角落としをすることで、上記塊の表面が平滑化され、人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じることを抑止できる。また、人工石材破砕紛は、例えば回転ドラムで回転させることで平均円形度を上記下限以上とできるので、大がかりな設備を必要とせず、平滑化に要するコストをさらに低減できる。
【００１４】
ここで、「吸水率」とは、以下の手順により算出される値である。まず、対象とする試料を数百ｇとり、１０５℃で乾燥させ、絶乾状態の試料の質量Ｗ１［ｇ］を測定する。次に、この試料を２４時間水中に浸し水分を吸収させ、水切り後表面の水膜をぬぐい去った表面乾燥飽水状態の試料の質量Ｗ２［ｇ］を測定する。これらの質量から（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００［％］を算出し、吸水率とする。
【００１５】
また、「円形度」とは、円形の度合いを表し、４π×面積／（周囲長）２で表される。円形度は０以上１以下の数値であり、円形度が１である場合、真円となる。具体的には、平均円形度は、以下の手順で測定した。まず平面上に置かれた粒子から２０個を無作為に採取し、その投影画像から、周囲長及び面積を測定する。次に、得られた周囲長及び面積から上記式に従って各粒子の円形度を算出し、その平均値を平均円形度とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の人工石材の製造方法を用いることで、石材原料中の人工石材破砕紛の占める割合を維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る人工石材の製造方法を示すフロー図である。
【図２】参考例における人工石材の圧縮強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態に係る人工石材の製造方法について説明する。
【００１９】
図１に示す人工石材の製造方法は、石材原料として骨材、固結材及び水を含み、上記骨材が１０質量％以上の吸水率を有する人工石材破砕紛を含み、上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量が２０質量％以上４０質量％以下である人工石材の製造方法である。当該人工石材の製造方法は、塊取り出し工程Ｓ１と、平滑化工程Ｓ２と、混合工程Ｓ３と、養生工程Ｓ４とを備える。また、当該人工石材の製造方法は、平滑化工程Ｓ２として、吸水率が５質量％未満であり、かつ粒径が上記所定粒径未満である製鋼スラグを、上記塊の表面に付着する工程を備える。
【００２０】
＜石材原料＞
人工石材の原料となる「石材原料」とは、人工石材の製造に用いられる原料全てを指し、人工石材破砕紛を含む骨材、固結材、水、添加剤等が含まれる。当該人工石材の製造方法で用いる石材原料は、吸水率が１０質量％以上の人工石材破砕紛（以下、単に「人工石材破砕紛」ともいう）、固結材及び水を少なくとも含む。
【００２１】
（骨材）
骨材とは、固結材と混ぜてコンクリートやモルタル等の人工石材を作るための充填材をいう。
【００２２】
上述のように当該人工石材の製造方法で用いる石材原料は、骨材として人工石材破砕紛を含む。人工石材破砕粉は、骨材の１種であり、人工石材を破砕して得られるものである。人工石材破砕紛は、吸水率が比較的高く、通常１０％以上の吸水率を示す。
【００２３】
人工石材破砕粉の粒径としては、特に限定されないが、通常１０ｍｍ以下とされる。人工石材破砕粉の粒径は比較的広い分布を持ち、例えば最大粒径が１０ｍｍとなるように粉砕された人工石材破砕粉において、粒径５ｍｍ以下の人工石材破砕粉が全体の５０質量％以上７０質量％以下、粒径３ｍｍ以下の人工石材破砕粉が全体の３０質量％以上４０質量％以下を占めるような分布となる。
【００２４】
上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量の下限としては、２０質量％であり、２５質量％がより好ましい。一方、人工石材破砕粉の配合量の上限としては、４０質量％であり、３５質量％がより好ましい。人工石材破砕粉の配合量が上記下限未満であると、人工石材の再利用が不十分となり、得られる人工石材の製造コストが上昇するおそれがある。逆に、人工石材破砕粉の配合量が上記上限を超えると、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。
【００２５】
上記石材原料は、骨材として上記人工石材破砕粉以外に、他の骨材を含んでもよい。他の骨材としては、砂、砂利、砕石等の天然骨材や、スラグ、石灰灰等の人工副産骨材を挙げることができる。
【００２６】
上記骨材の上記石材原料に対する配合量の下限としては、６０質量％が好ましく、６５質量％がより好ましい。一方、上記骨材の配合量の上限としては、８０質量％が好ましく、７５質量％がより好ましい。上記骨材の配合量が上記下限未満であると、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。逆に、上記骨材の配合量が上記上限を超えると、後述する固結材が相対的に不足するため、人工石材の製造自体が困難となり、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。
【００２７】
（固結材）
固結材は、水和反応により凝結、固化し、上記骨材を結合させて人工石材とする。固結材としては、各種セメントを挙げることができる。セメントはＣａ、Ｓｉ、Ａｌ等を含み、モノマーとして存在するこれらの元素の酸化物イオンやＣａイオンが水と接することでエトリンガイト等の水和物を形成し、凝結、固化が進行する。上記セメントとしては、公知のポルトランドセメントなどのほか、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を多く含む高炉スラグを主成分とし、４質量％程度の石膏を含む高炉セメントを用いることもできる。このように高炉セメントを用いることで、人工石材の製造コストをさらに低減することができる。
【００２８】
上記固結材の上記石材原料に対する配合量の下限としては、１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。一方、上記固結材の配合量の上限としては、３０質量％が好ましく、２５質量％がより好ましい。上記固結材の配合量が上記下限未満であると、骨材を十分結合できず、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。逆に、上記固結材の配合量が上記上限を超えると、相対的に骨材が不足し、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。
【００２９】
（水）
水は、上記固結材の水和反応を生じさせるために加えられる。
【００３０】
上記水の上記石材原料に対する配合量の下限としては、５質量％が好ましく、７質量％がより好ましい。一方、上記水の配合量の上限としては、１５質量％が好ましく、１２質量％がより好ましい。上記水の配合量が上記下限未満であると、石材原料の流動性も悪化するため、水和反応が十分に生じず、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。逆に、上記水の配合量が上記上限を超えると、不要な水が残留するため、得られる人工石材の強度が低下するおそれや、その除去、例えば蒸発のために時間を要し、人工石材の製造効率の低下、ひいては製造コストの上昇を引き起こすおそれがある。
【００３１】
固結材に対する水の比率（水セメント比）の下限としては、０．４が好ましく、０．４５がより好ましい。一方、上記水セメント比の上限としては、０．６が好ましく、０．５５がより好ましい。上記水セメント比が上記下限未満であると、水和反応が十分に生じず、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。逆に、上記水セメント比が上記上限を超えると、不要な水が残留するため、その除去、例えば蒸発のために時間を要し、人工石材の製造効率が低下し、ひいては製造コストが上昇するおそれがある。
【００３２】
（添加剤）
上記石材原料は、各種添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば水分を分散させ水和反応を促進させる表面活性剤を挙げることができる。上記表面活性剤としては、例えばＡＥ減水剤を用いることができる。
【００３３】
上記添加剤の添加量（複数種の添加剤を用いる場合は各添加剤の添加量）は微量であり、例えば上記添加剤の上記石材原料に対する配合量としては、１質量％未満、好ましくは０．５質量％未満とされる。
【００３４】
上記石材原料は、水を除き混合して準備されてもよいが、種別毎に分離して準備されてもよい。特に後述する塊取り出し工程Ｓ１の処理効率の観点から、人工石材破砕粉は他から分離して準備されることが好ましい。
【００３５】
＜塊取り出し工程＞
塊取り出し工程Ｓ１では、上記人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出す。
【００３６】
塊の取り出し方法は、特に限定されないが、例えば上記所定粒径の目を有する篩を用いて、上記人工石材破砕紛を篩にかけ、篩に残留した人工石材破砕紛を取り出すことで行うことができる。
【００３７】
取り出される塊の大きさを規定する上記所定粒径の下限としては、２ｍｍが好ましく、２．５ｍｍがより好ましい。一方、上記所定粒径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３．５ｍｍがより好ましい。上記所定粒径が上記下限未満であると、後述する平滑化工程Ｓ２で処理する塊の量が多くなるため、人工石材の製造効率が低下し、ひいては製造コストが上昇するおそれがある。逆に、上記所定粒径が上記上限を超えると、後述する混合工程Ｓ３で、固結材との境界面に微細な空洞が生じる人工石材破砕紛の割合が多くなるため、得られる人工石材の強度が低下するおそれがある。
【００３８】
＜平滑化工程＞
平滑化工程Ｓ２では、取り出した上記塊の表面を平滑化する。具体的には、吸水率が５質量％未満であり、かつ粒径が上記所定粒径未満である製鋼スラグを、上記塊の表面に付着する。
【００３９】
製鋼スラグは、製鋼プロセスで発生するスラグであり、人工石材の製造においては骨材として機能する。このような製鋼スラグとしては、例えば転炉スラグを挙げることができる。製鋼スラグは、吸水率が比較的低く、通常５％以下の吸水率を示す。
【００４０】
上記所定粒径未満の製鋼スラグを取得する方法としては、例えば塊取り出し工程Ｓ１と同様に上記所定粒径の目を有する篩を用いて行うことができる。上記製鋼スラグを篩にかけ、篩落とされた製鋼スラグを用いるとよい。
【００４１】
上記製鋼スラグの上記塊の表面への付着は、例えば上記製鋼スラグと上記塊とを混ぜ合わせるのみでよいので、造粒機等の特別な設備を用いずとも行うことができる。従って、人工石材製造のための設備コストを低減できる。また、上記製鋼スラグの上記塊の表面への付着を促進するために、さらに水を添加して混ぜ合わせるとよい。水の添加量としては、上記塊に対して５質量％以上７質量％以下が好ましい。水の添加量が上記下限未満であると、上記製鋼スラグの付着の促進効果が不十分となるおそれがある。逆に、水の添加量が上記上限を超えると、水により上記製鋼スラグが洗い流される効果が勝り、上記製鋼スラグが上記塊に十分に付着しないおそれがある。
【００４２】
上記製鋼スラグと上記塊とを混ぜ合わせる時間としては、上記製鋼スラグが上記塊に付着するに足る時間であればよく、例えば３分間以上とされる。
【００４３】
上記製鋼スラグの粒径は、上記塊の粒径よりも小さいので、上記製鋼スラグは主に上記塊の窪んだ部分に付着し、上記塊の表面が平滑化された擬似粒子を形成する。従って、混合工程Ｓ３で、固結材との境界面に微細な空洞が生じることが抑止できる。
【００４４】
また、上記擬似粒子は、表面に付着した製鋼スラグによりその付着部分の吸水率が下がる。従って、上記擬似粒子の表面は、単体の人工石材破砕紛に比べて湿潤状態に維持し易い。このため、混合工程Ｓ３及び養生工程Ｓ４での水和反応を促進させることができる。
【００４５】
＜混合工程＞
混合工程Ｓ３では、上記平滑化工程後の上記塊を含む骨材、固結材及び水を混合する。
【００４６】
具体的には、平滑化工程Ｓ３後の上記塊に、塊取り出し工程Ｓ１で上記塊を取り出した後の残部である所定粒径未満の人工石材破砕紛、必要に応じて製鋼スラグ等を加えた骨材、固結材、水及び必要に応じて添加剤を加えた石材原料を、例えばコンクリートミキサー等の混練ミキサーで混合する。なお、製鋼スラグを加える場合、その粒径は特に限定されず、上記製鋼スラグとして、平滑化工程Ｓ２で用いた製鋼スラグの所定粒径以上のものが含まれてもよい。
【００４７】
上記石材原料の混合により水和反応が開始される。なお、上記石材原料の混合時間は、水和反応が生じる程度に均一化される時間であれば特に限定されず、例えば３分間以上とされる。
【００４８】
＜養生工程＞
養生工程Ｓ４では、混合工程Ｓ３で得られる混合体を湿潤状態で養生する。この養生工程Ｓ４により水和反応を促進し、得られる人工石材の強度を向上させる。
【００４９】
養生工程Ｓ４は、水中に浸漬させて行ってもよいが、上記混合体が乾燥しない条件であればよく、例えば濡れた布等で覆って大気中で養生させることもできる。なお、養生期間は、強度が十分に向上するように適宜設定されるが、例えば２５日間以上とされる。
【００５０】
＜利点＞
当該人工石材の製造方法では、人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出し、その塊の表面を平滑化する。このため、混合工程Ｓ３で人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じ難く、得られる人工石材の強度を高められる。また、平滑化工程Ｓ２は、安価な手段で行うことが可能である。従って、当該人工石材の製造方法を用いることで、石材原料として人工石材破砕紛の占める割合を上記範囲内に維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造することができる。
【００５１】
また、当該人工石材の製造方法では、平滑化工程Ｓ２として、吸水率が５質量％未満であり、かつ粒径が上記所定粒径未満である製鋼スラグを、上記塊の表面に付着する工程を備える。このように平滑化工程Ｓ２で上記製鋼スラグを塊の表面に付着することで、人工石材破砕紛及び製鋼スラグの擬似粒子として塊の表面が平滑化され、人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じることを抑止できる。また、上記製鋼スラグは、例えば人工石材破砕紛と混ぜるのみで容易に付着するので、平滑化に要するコストをさらに低減できる。さらに、製鋼スラグは微細砂や高炉水砕スラグと比較して塩基度が高く、水硬作用が大きいので、水和反応時に固結強度を高められる。
【００５２】
［第２実施形態］
以下、第１実施形態とは異なる本発明の一実施形態に係る人工石材の製造方法について説明する。
【００５３】
当該人工石材の製造方法は、石材原料として骨材、固結材及び水を含み、上記骨材が１０質量％以上の吸水率を有する人工石材破砕紛を含み、上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量が２０質量％以上４０質量％以下である人工石材の製造方法である。当該人工石材の製造方法は、塊取り出し工程と、平滑化工程と、混合工程と、養生工程とを備える。また、当該人工石材の製造方法は、平滑化工程として、平均円形度が所定値以上となるように上記塊の角落としをする工程を備える。
【００５４】
上記石材原料は、第１実施形態における石材原料と同様であるので、詳細説明を省略する。また、当該人工石材の製造方法において、塊取り出し工程、混合工程及び養生工程は、第１実施形態における塊取り出し工程Ｓ１、混合工程Ｓ３及び養生工程Ｓ４と同様であるので、詳細説明を省略する。
【００５５】
＜平滑化工程＞
平滑化工程では、取り出した上記塊の表面を平滑化する。具体的には、上記塊の平均円形度が所定値以上となるように上記塊の角落としをする。
【００５６】
上記塊の角落とし後の平均円形度の目標値である上記所定値としては、０．７６以上が好ましく、０．８以上がより好ましい。上記所定値が上記下限未満であると、上記塊の平滑化効果が不十分となり、人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じ易くなる。このため、得られる人工石材の強度が不足するおそれがある。
【００５７】
上記塊の角落としは、例えば回転ドラムを用いて上記塊を回転処理することで行うことができる。上述のように平均円形度の目標値である上記所定値は、例えば０．７６と比較的低く設定できるので、造粒機等を用いた精度の高い円形化処理は不要とできる。このため、造粒機等の特別な設備を必要としないので、人工石材製造のための設備コストを低減できる。
【００５８】
回転ドラムを用いて上記塊の角落としを行う際の回転数としては、例えば１０００回転以上２０００回転以下とできる。上記回転数が上記下限未満であると、上記塊の角落としが不十分となるおそれがある。逆に、上記回転数が上記上限を超えると、上記塊の角落としの時間が不要に長くなるため、人工石材の製造効率が低下し、ひいては製造コストが上昇するおそれがある。
【００５９】
＜利点＞
当該人工石材の製造方法では、上記平滑化工程で平均円形度が所定値以上となるように上記塊の角落としをすることで、上記塊の表面が平滑化され、人工石材破砕紛と固結材との境界面に微細な空洞が生じることを抑止できる。また、人工石材破砕紛は、例えば回転ドラムで回転させることで平均円形度を上記所定値以上とできるので、大がかりな設備を必要とせず、平滑化に要するコストをさらに低減できる。
【００６０】
［その他の実施形態］
なお、本発明の人工石材の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
上記第１実施形態では、平滑化工程として人工石材破砕紛の塊に対して製鋼スラグを付着させる場合を説明し、上記第２実施形態では、平滑化工程として上記塊の角落としを行う場合を説明したが、平滑化工程はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
また、製鋼スラグの付着と塊の角落としとは両方を行うこともできる。このように平滑化処理を両方行うことで、人工石材破砕紛の窪んだ部分と角張った部分との双方が平滑化されるため、平滑化による効果をさらに向上できる。なお、平滑化処理として上述の両方の処理を行う場合は、塊の角落としを行った後に、製鋼スラグの付着を行うとよい。この順に平滑化処理を行うことで、製鋼スラグを効果的に付着できる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
［石材原料］
石材原料として、骨材、固結材、水、及び添加剤を準備した。
【００６５】
（骨材）
上記骨材としては、人工石材破砕紛及び製鋼スラグを準備した。最大粒径はいずれも１０ｍｍである。人工石材破砕紛及び製鋼スラグの諸元及び粒度分布を表１及び表２に示す。また、上記骨材（人工石材破砕紛及び製鋼スラグの和）の上記石材原料に対する配合量は、７０質量％とした。
【００６６】
【表１】
2020033225.tif 000003
【００６７】
【表２】
2020033225.tif 000004
【００６８】
（固結材）
上記固結材としては、高炉スラグを準備した。上記固結材の上記石材原料に対する配合量は、２０質量％とした。
【００６９】
（水）
水は、上記固結材に対する水の比（水セメント比）が約０．５となるように準備した。
【００７０】
（添加剤）
上記添加剤としては、ＡＥ減水剤を準備した、上記添加剤の上記石材原料に対する配合量は、０．１質量％とした。
【００７１】
＜人工石材紛の配合量と圧縮強度との関係＞
最初に、人工石材破砕紛に対して当該人工石材の製造方法の平滑化工程を行わないで製造される人工石材について、人工石材紛の配合量と圧縮強度との関係を調べた。
【００７２】
［参考例１］
まず、上述の石材原料を容量約４６Ｌの一般的なコンクリートミキサーを用い、３分間の混練を行った。その後、得られた混合体に対して２８日間の養生を行った。
【００７３】
上記人工石材破砕紛の上記石材原料に対する配合量は、０質量％〜６０質量％まで変化させた。なお、上記人工石材破砕紛の配合量に応じて製鋼スラグの配合量を変化させて、上記骨材（人工石材破砕紛及び製鋼スラグの和）の上記石材原料に対する配合量を７０質量％に固定した。
【００７４】
また、養生は、乾燥状態で大気中に保持する大気養生と、水中（湿潤状態）で保持する水中養生との２通り行った。このようにして大気養生を行った人工石材と、水中養生を行った人工石材とを得た。
【００７５】
上述の手順により人工石材破砕紛の配合量及び養生条件の異なる種々の人工石材に対して圧縮強度を測定した。圧縮試験は、φ５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの容器を用いて試験試料を３個製作し、市販の一軸圧縮試験機を用いてそれぞれの圧縮強度をＪＩＳ−Ａ−１１０８：２００６のコンクリートの圧縮強度試験方法に準拠した方法で測定し、その平均値として算出する手順で行った。結果を図２に示す。
【００７６】
図２から大気養生を行った場合では、人工石材破砕紛の配合量が１０質量％を超える人工石材では圧縮強度が低下することが分かる。また、この圧縮強度は湿潤養生を行うことで向上させることができるが、人工石材破砕紛の配合量が２０質量％を超える人工石材では圧縮強度が低下傾向となり、特に人工石材破砕紛の割合が大きい場合において十分に高いとは言えない。
【００７７】
＜圧縮強度の向上効果＞
人工石材破砕紛の配合量を４０質量％（製鋼スラグの割合を３０質量％）とした石材原料を用いて、当該人工石材の製造方法の平滑化工程を行うことによる圧縮強度の向上効果を調べた。
【００７８】
［実施例１］
まず、目が３ｍｍである篩を用いて、人工石材破砕紛から粒径が３ｍｍ以上の塊を取り出した。取り出した上記塊を回転ドラムに入れ、１２００回転させることで角落としを行った。このとき上記塊の平均円形度は０．７６であった。なお、回転ドラムとしては、φ１３０ｍｍ、奥行き２００ｍｍの円筒状で、高さ２０ｍｍのリフターを２枚有するものを用い、回転速度３０ｒｐｍで使用した。
【００７９】
また、目が３ｍｍである篩を用いて、製鋼スラグから粒径が３ｍｍ未満のもの（以下、「製鋼スラグ微粉末」ともいう）を取り出した。上記角落としを行った人工石材破砕紛の塊に６質量％の水を加え、さらにこの製鋼スラグ微粉末を加えて、手動で数分間混ぜ合わせて、製鋼スラグ微粉末を人工石材破砕紛の塊に付着させ、擬似粒子とした。
【００８０】
次に、このようにして製鋼スラグ微粉末を人工石材破砕紛の塊に付着させた擬似粒子を含む石材原料を容量約４６Ｌの一般的なコンクリートミキサーを用い、３分間の混練を行った。その後、得られた混合体に対して２８日間の水中養生を行った。
【００８１】
以上のようにして、実施例１の人工石材を得た。
【００８２】
［実施例２］
人工石材破砕紛の塊の角落としをする際に、回転ドラムの回転数を６００回転とした以外は、実施例１と同様にして実施例２の人工石材を得た。このとき上記塊の平均円形度は０．７４であった。
【００８３】
［実施例３］
人工石材破砕紛の塊の角落としを行わなかった以外は、実施例１と同様にして実施例３の人工石材を得た。
【００８４】
［実施例４、実施例５、比較例１］
製鋼スラグ微粉末を人工石材破砕紛の塊に付着させなかった以外は、それぞれ実施例１、実施例２及び実施例３と同様にして、実施例４、実施例５及び比較例１の人工石材を得た。
【００８５】
［比較例２〜比較例７］
養生を大気養生とした以外は、それぞれ実施例１〜実施例５及び比較例１と同様にして、比較例２〜比較例７の人工石材を得た。
【００８６】
［測定］
実施例１〜実施例５及び比較例１〜比較例７の人工石材について圧縮強度を測定した。結果を表３に示す。なお、比較例１については、湿潤養生後に測定可能なサンプル数が少なかったため（Ｎ＝１）、大気養生後の測定結果（Ｎ＝３）からの推定値とした。このため、表３では（  ）を付して表記した。具体的には、人工石材破砕紛の配合量を４０質量％とし、塊の付着及び角落としを行わない場合、大気養生に対し湿潤養生することで、圧縮強度が約６％向上することが既知であったことから、比較例１の大気養生時の圧縮強度１．０６を乗じて湿潤養生相当値に換算した値とした。
【００８７】
【表３】
2020033225.tif 000005
【００８８】
表３において、ドラム回転数の「−」は、角落としを行っていないことを意味する。
【００８９】
表３の結果から、製鋼スラグ微粉末を人工石材破砕紛の塊に付着させて擬似粒子化することで、上記塊の窪んだ部分を平滑化した実施例１〜実施例３、及び人工石材破砕紛の塊の角落としを行うことで、上記塊の角張った部分を平滑化した実施例１、実施例４及び実施例５は、いずれの平滑化処理も行っていない比較例１以上の圧縮強度とできることが分かる。
【００９０】
また、表３の結果から、湿潤養生を行った実施例１〜実施例５は、大気養生を行った比較例２〜比較例７に比べて圧縮強度が高いことが分かる。
【００９１】
以上の結果から、人工石材破砕紛から所定粒径以上の塊を取り出し、平滑化処理を行った後、石材原料を混合し、得られる混合体を湿潤状態で養生することで、強度の高い人工石材が得られると言える。
【００９２】
さらに、製鋼スラグ微粉末を付着させず、ドラム回転数、つまり角落とし後の円形度の異なる実施例４及び実施例５を比較すると、実施例４の方が圧縮強度が高い。つまり、平均円形度が０．７６以上となるように上記塊の角落としをすることで、得られる人工石材の強度をさらに高められると言える。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明の人工石材の製造方法を用いることで、石材原料中の人工石材破砕紛の占める割合を維持しつつ、強度の高い人工石材を安価に製造することができる。
【図１】
2020033225.tif 000006
【図２】
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