(57)【要約】【課題】弱磁性の自然石を強磁性体化すれば、作製が容易で安価な高強度コンクリートなどが提供される。高強度コンクリートは、建築物、構造物の耐震性を強化して、安全・安心な社会の防災機能を高めるとともに、省資源、省エネルギー・CO2排出削減に大きく貢献する。【解決手段】  弱磁性自然石を本発明の加熱の方法で強磁性石に変化させることができる。本発明によってコンクリート粗骨材に従来使用されている弱磁性砕石を強磁性化でき、高強度コンクリートを安価に作製することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然石の弱磁性石を１０００℃以上の加熱によって強磁性石に変換する方法。
【請求項２】
酸素雰囲気で行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
自然石の弱磁性石を１０００℃以上の加熱によって強磁性石に変換する装置。
【請求項４】
酸素雰囲気で行うことを特徴とする、請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弱磁性体を加熱の方法で強磁性体化する基礎技術および応用技術全般に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者の一人は、強磁性を示す自然石のかんらん岩砕石を磁化して粗骨材に使用することにより、高強度コンクリートが製造できることを発見した。（特許文献１）強磁性かんらん岩を集合させると、隣接するかんらん岩の磁気モーメントが磁気相互作用で互いに反転することにより、集合体として交番パルス分布磁界を発生し、コンクリート混練用の水の中で自由プロトンが発生して、コンクリートの硬化を推進すると考えられる。
【０００３】
さらに、本高強度コンクリートのボード上でザー菜苗などの植物を栽培すると、生物活性磁界の発生によって、生長が早いという実験結果が得られ、本コンクリートは高強度機能と生物活性機能を兼備する新コンクリートであることが分かった。この特徴を生かした種々の耐震・防災・生物活性構造物の作成が検討されている。
【０００４】
ところで、かんらん岩が豊富に採掘されている三重県菅島での調査では、2割程度が強磁性を示し、8割程度が弱磁性であった。また、北海道様似郡様似町のアポイ岳かんらん岩（オリビン）は９割程度が弱磁性体である。これらの弱磁性かんらん岩を安価に強磁性化できれば、磁性資源とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願2012-192071「高強度コンクリートの作成方法及び装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、集団としてパルス列分布磁界を発生する磁化骨材の使用によって、磁気プロトニクス原理により安価に高強度コンクリートを生産する新技術を普及させるために、弱磁性砕石を加熱によって強磁性体化する新技術を提供するものである。本発明は、高強度コンクリートのみでなく、生物活性や化学反応促進用のパルス分布磁界発生体としても広く使用できるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の強磁性石に変換する方法は、自然石の弱磁性石を１０００℃以上の加熱によって強磁性石に変換することを特徴とする。
好ましい態様において、本発明の方法は、酸素雰囲気で行うことを特徴とする。特に、加熱は、１２００℃以上であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の強磁性石に変換する装置は、自然石の弱磁性石を１０００℃以上の加熱によって強磁性石に変換することを特徴とする。
好ましい態様において、本発明の装置は、酸素雰囲気で行うことを特徴とする。特に、加熱は、１２００℃以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明者らは、安価な強磁性体化の方法として加熱の方法を試みた。その結果、空気中（酸化雰囲気中）1200℃以上で3時間以上の加熱により、菅島およびアポイ岳の両所の弱磁性かんらん岩が強磁性化することを見出した。加熱雰囲気を考慮して、非酸化雰囲気として窒素中加熱を行い、強磁性化しないことを確認した。強磁性化のメカニズムを、エックス線回析で試みたが、雰囲気の影響の相違を解明することは困難であった。加熱後の概観の色変化から推定し、マグネタイトなどの酸化物強磁性体結晶の成長によるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、安価な加熱法である空気中加熱によって、かんらん岩などの弱磁性自然石を強磁性体化する技術である。このため、強磁性化物を農林漁業分野で直接生物活性化に使用したり、高強度コンクリートの骨材に使用することが容易である。日本では中央構造線の南側一帯にかんらん岩が豊富に産出するので、国産の強磁性資源として産業に広く活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、加熱弱磁性オリビンサンドおよび弱磁性かんらん岩集団の磁化後の表面パルス列分布磁界の測定結果を示す図である。弱磁性石が強磁性石となり、磁化後はその集団がパルス列分布磁界を発生することを示す。
【図２】図２は、弱磁性オリビンサンドの加熱温度による磁気特性の振動試料磁力計による測定結果を示す図である。
【図３】図３は、酸素雰囲気および窒素雰囲気における弱磁性体の加熱後の表面磁界測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
［実施例］
［実施例１］
図１は、北海道様似郡様似町で産出するかんらん岩砕石（様似町東邦オリビン工業株式会社製「オリビンサンド３号」；１〜２ｍｍ長）５０ｇおよびそれを空気中1223℃および1305℃で各3時間加熱し、自然冷却した後の磁化後の表面磁界分布を測定した例（a）および三重県菅島で産出する弱磁性かんらん岩（２−３ｍｍ長）５０ｇを1223℃で3時間加熱し、自然冷却した後の磁化後の表面磁界を測定した例（ｂ）である。試料は、５ｍｍ径、１４ｃｍ長プラスチック細管に充填したものを作成し、測定は高感度磁気センサであるMIセンサを用いて行った。また、加熱は、共栄電気炉製作所のTYPE；GE‐１５B（焼成最高温度１３００℃、発熱体；スーパーカンタル、電気容量；１５ｋｗ（２００Ｖ、４３Ａ）、焼成炉容量；０．２５ｍ3）を用いた。尚、各加熱温度への昇温時間は７時間、加熱後の自然冷却時間は５時間とした。
［実施例２］
図２は、オリビンサンド３号の加熱温度による磁化―磁界（MH）特性の振動試料磁力計（理研電子（株）；VBH；名古屋大学大学院工学研究科）による測定結果である。室温から８５０℃までの加熱では強磁性は発生せず、１２９０℃加熱で、飽和磁化約２emu/gr、保磁力４３Oeの強磁性体に変化していることが分かった。このとき、オリビンサンドの外見の色はこげ茶色に変化しており、マグネタイトなどの酸化物強磁性結晶の発生が推測される。
［実施例３］
図３は、様似町オリビンサンド（２−３ｍｍ長）の加熱温度による表面磁界分布および外見の色の変化、さらには、酸素雰囲気中（空気中）および窒素（N2）雰囲気中加熱（１０９８℃）での表面磁界分布の相違の測定結果である。空気中加熱では、１０８５℃加熱で強磁性体化し、１２２３℃、１３０５℃と加熱温度の上昇とともに、表面磁界分布の密度が上昇している。また、外見の色は、茶色（１０８５℃）、こげ茶色（１２２３℃）、黒茶色（１３０５℃）であり、加熱温度の上昇とともに、マグネタイトなどの酸化物強磁性体の結晶成長が増加していると推定される。雰囲気の影響は、装置の制約のため１０８５℃、１０９８℃の加熱で試みた結果、窒素雰囲気では強磁性体化しないことが分かった。そこで、１１００℃以下では、強磁性体化は、酸化物強磁性結晶の成長によるものと推定される。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明により、弱磁性の自然石が強磁性体に変化し、磁性資源となる。これを磁化骨材とすることで、作製が容易で安価な高強度コンクリートが提供される。高強度コンクリートは、建築物、構造物の耐震性を強化して、安全・安心な社会の防災機能を高めるとともに、省資源、省エネルギー・CO2排出削減に大きく貢献する。また、発明した高強度コンクリートは、生物活性機能を持つものであり、耐震性の高い生物活性防波堤、生物活性堤防、緑化壁、緑化屋上床、植物工場床、養殖コンクリート水槽などへの広範な適用が考えられる。コンクリート以外でも、強磁性化自然石は、種々の生物活性応用や化学反応促進応用に適用できるので、産業上の寄与は高いと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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