(57)【要約】【課題】有限な地球資源である粘土を使用することなく、代替粘性材料や産業廃棄物をブロック材として有効利用するとともに、焼成工程を有しない、経済的でかつ地球環境に優れたブロック体を製造する方法を提供する。【解決手段】頁岩及び必要に応じて廃棄粘性土並びに廃棄塊並びに廃棄微粉を主原料とし、前記主原料に必要により硬化剤を添加し、これらとセメント及び水分を混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ押出し成型して、焼成することなく、乾燥してブロック体を得る。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頁岩及び必要に応じて廃棄粘性土並びに廃棄塊並びに廃棄微粉を主原料とし、これとセメント及び水分を混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ押出し成型して、焼成することなく、乾燥してブロック体を得ることを特徴とするブロック体の製造方法。
【請求項２】
廃棄粘性土及び必要に応じて廃棄塊並びに廃棄微粉を主原料とし、これとセメント及び水分を混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ押出し成型して、焼成することなく、乾燥してブロック体を得ることを特徴とするブロック体の製造方法。
【請求項３】
前記原料に必要により硬化剤を添加する請求項１又は２に記載のブロック体の製造方法。
【請求項４】
前記廃棄粘性土が建設発生土、採石廃土、窯業廃土又はケイソウ廃土のいずれかを含み、前記廃棄塊が石炭脈石（ぼた）、高炉スラグ、転炉スラグ、電炉スラグ、キュポラ水滓スラグ、ボトムアッシュ、コンクリートがら、レンガ破片、ブロック破片又は瓦破片のいずれかを含み、廃棄微粉がフライアッシュ又は下水道汚泥焼却灰のいずれかを含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブロック体の製造方法。
【請求項５】
前記主原料の粒度分布が、１０ｍｍ〜８５０μｍのものが５５〜８０重量％、８５０μｍ〜４２５μｍのものが８〜２０重量％、４２５μｍ〜２５０μｍのものが３〜１５重量％、２５０μｍ〜１０６μｍのものが３〜１５重量％、１０６μｍ以下のものが２〜１０重量％に調整された請求項１ないし４のいずれか１項に記載のブロック体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレンガ等のブロック体の製造方法に関し、特には、粘土（そのままの状態で焼き物用粘土となるもの）を使用することなく、代替粘性材料や産業廃棄物を有効利用するとともに、焼成工程のない（無焼成）のブロック体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、レンガは粘土を焼成したものが一般的である。このレンガの材料となる粘土はそのままの状態で焼き物用粘土ともなるもので、資源として有限であり、特に採掘による環境破壊と農地の減少化は社会問題化している。また、レンガを焼成するには、焼成のための設備と多大なエネルギーを必要とするのみならず、焼成にともなって地球温暖化の一因となる二酸化炭素の排出が不可避である。
【０００３】
一方において、近年、砂利採取工程で排出される産業廃棄物である採石廃土や、各種炉から排出される石炭燃焼灰（ボトムアッシュ）や高炉スラグ、キュポラ水滓スラグ、フライアッシュや、その他の廃棄物においては、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上の状況に鑑み、有限な地球資源である粘土を使用することなく、代替粘性材料や産業廃棄物をブロック材として有効利用するとともに、焼成工程を有しない、経済的でかつ地球環境に優れたブロック体を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、頁岩及び必要に応じて廃棄粘性土並びに廃棄塊並びに廃棄微粉を主原料とし、これとセメント及び水分を混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ押出し成型して、焼成することなく、乾燥してブロック体を得ることを特徴とするブロック体の製造方法に係る。
【０００６】
請求項２の発明は、廃棄粘性土及び必要に応じて廃棄塊並びに廃棄微粉を主原料とし、これとセメント及び水分を混合、混練し、この混合物を真空吸引によって脱気しつつ押出し成型して、焼成することなく、乾燥してブロック体を得ることを特徴とするブロック体の製造方法に係る。
【０００７】
請求項３の発明は、前記原料に必要により硬化剤を添加する請求項１又は２に記載のブロック体の製造方法に係る。
【０００８】
請求項４の発明は、前記廃棄粘性土が建設発生土、採石廃土、窯業廃土又はケイソウ廃土のいずれかを含み、前記廃棄塊が石炭脈石（ぼた）、高炉スラグ、転炉スラグ、電炉スラグ、キュポラ水滓スラグ、ボトムアッシュ、コンクリートがら、レンガ破片、ブロック破片又は瓦破片のいずれかを含み、廃棄微粉がフライアッシュ又は下水道汚泥焼却灰のいずれかを含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブロック体の製造方法に係る。
【０００９】
請求項５の発明は、前記主原料の粒度分布が、１０ｍｍ〜８５０μｍのものが５５〜８０重量％、８５０μｍ〜４２５μｍのものが８〜２０重量％、４２５μｍ〜２５０μｍのものが３〜１５重量％、２５０μｍ〜１０６μｍのものが３〜１５重量％、１０６μｍ以下のものが２〜１０重量％に調整された請求項１ないし４のいずれか１項に記載のブロック体の製造方法に係る。
【００１０】
【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はこの発明のブロック体の製造工程の一例を示す概略工程図である。
【００１１】
この発明によって製造されるブロック体はレンガや鋪道表面に敷設されるブロック材等である。これらは用途によって必要とされる強度に差があるが、後述する実施例のように、この発明では硬化剤の添加の有無あるいは原料の種類によって調整することが可能である。
【００１２】
まず、この発明の主原料について説明すると、請求項１の発明においては、頁岩を必須原料とし、必要に応じて廃棄粘性土並びに廃棄塊並びに廃棄微粉が使用される。これに対して、請求項２の発明では、廃棄粘性土を必須原料とし、必要に応じて廃棄塊並びに廃棄微粉が使用される。
【００１３】
まず、請求項１の必須原料である頁岩は、シェール（Ｓｈａｌｅ）とも称され、水成岩の一種であり、粘土又は泥土からなる堆積岩で層理の発達したもので、油頁岩、黒色頁岩、石灰質頁岩等がある。薄片状にはがれやすい性質を有し、例えば、石炭の露天掘りの炭層に大量に覆いかぶさっている天然岩石層である。また、請求項２の発明の必須原料である廃棄粘性土は、粘性のある土状の産業廃棄物であって、請求項４の発明としても規定したように、無機性余剰汚泥として分類される建設発生土、凝集沈殿汚泥として分類される採石廃土（脱水ケーキ）、粘土くずとして分類される窯業廃土、廃土として分類されるケイソウ廃土等がある（表１参照）。これらの頁岩及び廃棄粘性土は、粘性を備えることよりブロック体の成型材料として主要な原料となる。後述する実施例にも例示するように、これらの必須原料単独でもブロック体を得ることができる。
【００１４】
その他の主原料としては、廃棄塊及び廃棄微粉が必要に応じて使用される。これらはいずれも塊状又は微粉状の産業廃棄物又は副産物であって、請求項４の発明としても規定したように、廃棄塊は、不良鉱石として分類され石炭採掘に際し排出される石炭脈石（ぼた）、各種工業炉の残さい（スラグ）として分類される高炉スラグ並びに転炉スラグ並びに電炉スラグ、キュポラ溶鉱炉のノロ、ドロス、カラミとして分類されるキュポラ水滓スラグ、石炭燃焼灰として分類されるボトムアッシュ、建設物のがれき類として分類されるコンクリートがら並びにレンガ破片並びにブロック破片並びに瓦破片等がある。廃棄微粉は、微炭燃焼集塵ダストとして分類されるフライアッシュ、その他の燃え殻として分類される下水道汚泥焼却灰等がある（表１参照）。これらは関連する産業分野において多量に排出される廃棄物で、従来では埋め立て以外にほとんど利用法がなかったものである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
次にこの発明（請求項１及び２の発明とも共通）の製造工程について説明する。上記の主原料は、必要により適当な大きさに破砕された後、混練混合される。この混合混練は混練機によって原料をさらに破砕しながら含水量及び質が均一になるように行われる。さらに、ロールクラッシャ等を使用して板状に練り込んで良質な粘性の原料にする。
【００１７】
混合混練された主原料は計量の後、所定量のセメント及び水が加えられて圧力混練機によって混練混合及び圧縮がなされる。セメントの配合量は主原料１００に対して概ね１０〜３０（重量部）が好ましい。この混練混合に際しては、図示するように、必要により硬化剤が添加され、また検査によって不良となったブロック成型品の粉砕物が混入される。なお、ブロック体を着色する場合には所定の顔料を添加する。
【００１８】
硬化剤の添加は、請求項３の発明としても規定したものであるが、後述する実施例にも示すように製造されるブロック体製品の強度を高めるために行われる。硬化剤を添加する場合は、前記セメント１００に対して２〜７（重量部）が好ましい。硬化剤としては、本出願人の製造に係る無機非金属系の「ＥＲＵ」シリーズのほか、市販の無機金属元素を含む多機能性硬化剤（例えば商品名「ネオアクトロン」）を使用することができる。
【００１９】
セメント及び水分と十分に混練された混合物は、真空押出機に導入され、ここで真空吸引により脱気しつつ押出成型され、カットあるいはプレス等によって所定形状のブロック状成型物とされる。この真空押出しの工程は、混合物を密度の高い圧縮強度の大きい固形物とするために特に重要である。実施例では、この脱機押出成型のために、タイル成型用の真空押出機（例えば高浜工業株式会社の商品名「カジセキ　ＳＳＥ−３３０」を用いている。
【００２０】
そして、押出し成型された混合物を焼成することなく、乾燥し、ブロック体を得る。この後、図１の工程図に示すように、検査により不良品とされたものは、再び粉砕され混練混合の工程に使用される。
【００２１】
このように製造されたブロック体は、真空押出機による真空吸引によって脱気しつつ押出成型することにより、真空吸引による脱気をすることなく押出成型したものに比して、その圧縮強度が約３倍程度増大することが解っている。ちなみに、発明製法の押出成型品サンプル１，２，３の平均圧縮強度は３６．９であるに対し、同一原料を真空吸引による脱気することなく押出成型した対比品サンプル４，５，６の平均強度は１３．２であった（いずれも硬化剤添加）。
【００２２】
ここで、主原料の粒度分布について述べる。主原料の粒度分布は、ブロック体の成型性に影響を与える。請求項５の発明として規定したように、概ね次の粒度分布となるように、調整されていることが望ましい。
（ａ）粒径　１０ｍｍ〜８５０μｍ　　　　５５〜８０重量％、
（ｂ）粒径　８５０μｍ〜４２５μｍ　　　８〜２０重量％、
（ｃ）粒径　４２５μｍ〜２５０μｍ　　　３〜１５重量％、
（ｄ）粒径　２５０μｍ〜１０６μｍ　　　３〜１５重量％、
（ｅ）粒径　１０６μｍ以下　　　　　　　２〜１０重量％。
【００２３】
【実施例】
次に実施例を説明する。以下の実施例１ないし５は請求項１の発明（及び請求項３の発明）に係り、実施例６ないし９が請求項２の発明（及び請求項３の発明）に係るものである。なお、主原料の粒度分布については、主原料の粒径の粒度範囲が１０ｍｍ〜８５０μｍを（ａ）、８５０μｍ〜４２５μｍを（ｂ）、４２５μｍ〜２５０μｍを（ｃ）、２５０μｍ〜１０６μｍを（ｄ）、１０６μｍ以下を（ｅ）としてその割合を重量％で表示した。また、製造された各ブロック体の圧縮強度を測定した。
【００２４】
（実施例１）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
・配合例（重量％）
主原料：頁岩　　　　　　　　　　　１００
セメント（主原料１００に対して）　　１１
硬化剤（セメント１００に対して）　　なし
・粒度分布（重量％）
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　　６０．７５
（ｂ）　　　　　　　　　　　１３．２６
（ｃ）　　　　　　　　　　　１０．２５
（ｄ）　　　　　　　　　　　　８．３７
（ｅ）　　　　　　　　　　　　７．３７
【００２５】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。
・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　　１２．２
試料２　　　　　　　　　　　　　　　１１．８
試料３　　　　　　　　　　　　　　　１１．７
平均　　　　　　　　　　　　　　　　１１．９０
【００２６】
（実施例２）
以下の配合例及び粒度分布によりブロック体を製造した。
・配合例
主原料：頁岩　　　　　　　　　　　１００
セメント（主原料１００に対して）　　２５
硬化剤（セメント１００に対して）　　　５
・粒度分布（重量％）
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　　６０．７５
（ｂ）　　　　　　　　　　　１３．２６
（ｃ）　　　　　　　　　　　１０．２５
（ｄ）　　　　　　　　　　　　８．３７
（ｅ）　　　　　　　　　　　　７．３７
【００２７】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。
・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　　３９．８
試料２　　　　　　　　　　　　　　　３８．７
試料３　　　　　　　　　　　　　　　３６．９
平均　　　　　　　　　　　　　　　　３８．４７
【００２８】
（実施例３）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
・配合例
主原料：頁岩　　　　　　　　　　　　７０
石炭脈石（ぼた）　　　　　　３０
セメント（主原料１００に対して）　　１１
硬化剤（セメント１００に対して）　　なし
・粒度分布
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　　６７．９８
（ｂ）　　　　　　　　　　　１３．８２
（ｃ）　　　　　　　　　　　　７．１０
（ｄ）　　　　　　　　　　　　６．５７
（ｅ）　　　　　　　　　　　　４．５３
【００２９】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　１２．８
試料２　　　　　　　　　　　　　　１２．３
試料３　　　　　　　　　　　　　　１１．９
平均　　　　　　　　　　　　　　　１２．３３
【００３０】
（実施例４）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
・配合例（重量％）
主原料：頁岩　　　　　　　　　　　７０
フライアッシュ　　　　　　３０
セメント（主原料１００に対して）　１１
硬化剤（セメント１００に対して）　なし
・粒度分布（重量％）
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　５７．７５
（ｂ）　　　　　　　　　　１５．３８
（ｃ）　　　　　　　　　　　９．９５
（ｄ）　　　　　　　　　　　８．３７
（ｅ）　　　　　　　　　　　８．５５
【００３１】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。
・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　１４．８
試料２　　　　　　　　　　　　　　１３．６
試料３　　　　　　　　　　　　　　１２．９
平均　　　　　　　　　　　　　　　１３．７６
【００３２】
（実施例５）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
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・粒度分布（重量％）
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　５７．３８
（ｂ）　　　　　　　　　　１３．２６
（ｃ）　　　　　　　　　　　９．９５
（ｄ）　　　　　　　　　　１０．５６
（ｅ）　　　　　　　　　　　８．８５
【００３３】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。
・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　４２．７
試料２　　　　　　　　　　　　　　４１．５
試料３　　　　　　　　　　　　　　４０．７
平均　　　　　　　　　　　　　　　４１．６３
【００３４】
（実施例６）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
2004090585.tif 000005
・粒度分布
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　５７．５１
（ｂ）　　　　　　　　　　１７．５６
（ｃ）　　　　　　　　　　　７．９５
（ｄ）　　　　　　　　　　　８．２１
（ｅ）　　　　　　　　　　　８．７７
【００３５】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。
・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　１２．５
試料２　　　　　　　　　　　　　　１１．８
試料３　　　　　　　　　　　　　　１１．７
平均　　　　　　　　　　　　　　　１２．００
【００３６】
（実施例７）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
2004090585.tif 000006
・粒度分布
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　７７．５１
（ｂ）　　　　　　　　　　１１．２５
（ｃ）　　　　　　　　　　　７．３１
（ｄ）　　　　　　　　　　　６．２６
（ｅ）　　　　　　　　　　　２．３３
【００３７】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　１３．５
試料２　　　　　　　　　　　　　　１３．４
試料３　　　　　　　　　　　　　　１１．９
平均　　　　　　　　　　　　　　　１２．９３
【００３８】
（実施例８）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
2004090585.tif 000007
・粒度分布
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　６７．７７
（ｂ）　　　　　　　　　　１３．５５
（ｃ）　　　　　　　　　　　８．１４
（ｄ）　　　　　　　　　　　６．３３
（ｅ）　　　　　　　　　　　４．２１
【００３９】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　１３．３
試料２　　　　　　　　　　　　　　１３．１
試料３　　　　　　　　　　　　　　１２．９
平均　　　　　　　　　　　　　　　１３．１０
【００４０】
（実施例９）
以下の配合例及び粒度分布に基づいてブロック体を製造した。
2004090585.tif 000008
・粒度分布
粒度範囲（ａ）　　　　　　　　　　６７．７７
（ｂ）　　　　　　　　　　１３．５５
（ｃ）　　　　　　　　　　　８．１４
（ｄ）　　　　　　　　　　　６．３３
（ｅ）　　　　　　　　　　　４．２１
【００４１】
得られたブロック体の圧縮強度を測定した。圧縮強度測定結果を以下に示す。・強度（Ｎ／ｍｍ２）
試料１　　　　　　　　　　　　　　４５．５
試料２　　　　　　　　　　　　　　４３．８
試料３　　　　　　　　　　　　　　４２．６
平均　　　　　　　　　　　　　　　４３．９６
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のブロック体の製造方法によれば、有限な地球資源である粘土を使用することなく、代替粘性材料や産業廃棄物をブロック材の主原料として有効に再利用することができるため、地球環境汚染が大きな社会問題となっている昨今の資源の有効利用に大きく貢献することができる。
【００４３】
しかも、この発明製法は、簡略で大量生産が簡単に行うことができ、かつ焼成工程がない（無焼成）ので、地球温暖化となる二酸化炭素も排出することがなく、その上、大変経済的でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のブロック体の製造工程の一例を示す概略工程図である。
【図１】
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