(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を、成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させて得られた圧密された非焼成型固化体を、更に破砕することで得られる破砕状の非焼成型固化体であって、
圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上、吸水率が８％以上であることを特徴とする非焼成型固化体。
【請求項２】
請求項１に記載の非焼成型固化体を用いたブロック状の成型体であって、
前記破砕状の非焼成型固化体、セメント及び水を混練した混練物を、成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させて得られる、圧密された成形体であり、
空隙率が１６％以上、圧縮強度が１６Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする成型体。
【請求項３】
請求項１に記載の非焼成型固化体を用いたブロック状の成型体であって、
前記破砕状の非焼成型固化体、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を、成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させて得られる、圧密された成形体であり、
圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする成型体。
【請求項４】
石炭灰を用いた非焼成型固化体を製造する、非焼成型固化体の製造方法であって、
石炭灰、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップと、
前記混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密された非焼成型固化体を得るステップと、
前記圧密された非焼成型固化体を破砕することで破砕状の非焼成型固化体を得るステップと、
を有することを特徴とする、非焼成型固化体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の、非焼成型固化体の製造方法であって、
前記圧密された非焼成型固化体を得るステップにおいて、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作させることを特徴とする、非焼成型固化体の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の製造方法で得られた破砕状の非焼成型固化体を用いてブロック状の成型体を製造する、成型体の製造方法であって、
前記破砕状の非焼成型固化体、セメント及び水を混練した混練物を得るステップと、
前記混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップと、
を有することを特徴とする、成型体の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、成型体の製造方法であって、
前記圧密されたブロック状の成型体を得るステップにおいて、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作させることを特徴とする、成型体の製造方法。
【請求項８】
請求項４または５に記載の製造方法で得られた破砕状の非焼成型固化体を用いてブロック状の成型体を製造する、成型体の製造方法であって、
前記破砕状の非焼成型固化体、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップと、
前記混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップと、
を有することを特徴とする、成型体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の、成型体の製造方法であって、
前記圧密されたブロック状の成型体を得るステップにおいて、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作させることを特徴とする、成型体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰を用いた非焼成型固化体及び当該非焼成型固化体を用いた成型体の構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国において、石炭火力発電所等において発生する石炭灰は年間約６００万トンにも達すると言われ、従来は廃棄物として処理されており、その再利用が強く望まれている。現在、石炭灰の再利用について色々な研究に取り組まれており、その一つとして石炭灰（フライアッシュ）を用いた人工骨材等の固化体が提案されている。また、他方で地球環境保護の取り組みが重視されており、緑化推進において植生に適した保水性や空隙を有するブロック、あるいはヒートアイランド現象の抑制対策として保水性を有するブロック等の開発がなされ、その中で石炭灰利用の骨材を用いることが検討されている。
石炭灰を利用した人工骨材等の固化体においては、焼成型と非焼成型に大別することができる。焼成型は、約１，０００〜１，４００℃の高温で焼結させるものであり、焼成工程において大型焼成プラント等の設備を必要とすることから、石炭灰をセメント等で固化させた非焼成型の開発が近年進められている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２９１８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
植生やヒートアイランド現象の抑制対策等を勘案したブロック等の成型体の場合には、その成型体に用いる骨材として高保水性（高吸水性）かつ高強度のものが適しており、また成型体としての安定性を向上させるため高密度の骨材が望まれている。しかしながら、現状において高保水性・高強度・高密度な非焼成型の固化体（骨材）を得ることは出来なかった。
また、骨材として石炭灰利用の非焼成型固化体を用いて、植生等に適した強度・空隙率・保水性・安定性を有する成型体を得ることは出来なかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、石炭灰を用いた高保水性・高強度・高密度な非焼成型固化体及び該非焼成固化体を用いた高強度・高空隙率・高保水性・高安定性を有する成型体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、各請求項に記載の発明が構成される。
【０００５】
本発明にかかる非焼成型固化体は、石炭灰を用いた非焼成型固化体であり、石炭灰、セメント及び金属スラグを少なくとも含有する。また、この非焼成型固化体は、圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上、吸水率が８％以上の性能を有する。
なお、このような性能の非焼成型固化体は、石炭灰、セメント、金属スラグ及び水を少なくとも含有した混練物全体を加圧した状態で、急速に液性化させる振動を該混練物全体に与えて圧密し、更に破砕することで得られる破砕状の非焼成型固化体として得ることが可能となる。
【０００６】
本発明にかかる成型体は、圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上、吸水率が８％以上の性能を有する破砕状の非焼成型固化体を用いたブロック状の成型体であり、当該破砕状の非焼成型固化体及びセメントを少なくとも含有する。また、この成型体は、空隙率が１６％以上、圧縮強度が１６Ｎ／ｍｍ２以上の性能を有する。
なお、このような性能の成型体は、上記性能の破砕状の非焼成型固化体と、セメント及び水を少なくとも含有した混練物全体を加圧した状態で、急速に液性化させる振動を該混練物全体に与えて圧密することによって得ることが可能となる。
【０００７】
本発明にかかる成型体は、圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上、吸水率が８％以上の性能を有する破砕状の非焼成型固化体を用いたブロック状の成型体であり、当該破砕状の非焼成型固化体、セメント及び金属スラグを少なくとも含有する。また、この成型体は、圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上の性能を有する。
なお、このような性能の成型体は、上記性能の破砕状の非焼成型固化体と、セメント、金属スラグ及び水を少なくとも含有した混練物全体を加圧した状態で、急速に液性化させる振動を該混練物全体に与えて圧密することによって得ることが可能となる。
【０００８】
本発明にかかる製造方法は、石炭灰を用いて非焼成型固化体を製造する製造方法である。この製造方法は、石炭灰、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップと、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作（振動）させ、圧密された非焼成型固化体を得るステップと、圧密された非焼成型固化体を破砕することで破砕状の非焼成型固化体を得るステップとを少なくとも有するという製造方法である。なお、特許請求の範囲及び明細書でいう「成型型枠全体を振幅動作させる」とは、成型型枠内に充填された混練物全体を急速に液性化させることができるような振動を成型型枠に付与する態様をいう。
【０００９】
本発明にかかる更なる製造方法は、圧密された非焼成型固化体を得るステップでは、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作（振動）させるという製造方法である。
【００１０】
本発明にかかる更なる製造方法は、破砕状の非焼成型固化体を用いてブロック状の成型体を製造する製造方法である。この製造方法は、破砕状の非焼成型固化体、セメント及び水を混練した混練物を得るステップと、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップと、を少なくとも有するという製造方法である。
【００１１】
本発明にかかる更なる製造方法は、圧密されたブロック状の成型体を得るステップでは、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作（振動）させるという製造方法である。
【００１２】
本発明にかかる更なる製造方法は、破砕状の非焼成型固化体を用いてブロック状の成型体を製造する製造方法である。この製造方法は、破砕状の非焼成型固化体、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップと、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップと、を少なくとも有するという製造方法である。
【００１３】
本発明にかかる更なるの製造方法は、圧密されたブロック状の成型体を得るステップでは、成型型枠全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌの振動エネルギーで振幅動作（振動）させるという製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、石炭灰を利用した、高強度、高密度、高保水性（高吸水性）の非焼成型固化体を提供することが可能となる。
特に植生やヒートアイランド現象の抑制対策に適した高空隙率（高透水性）、高強度、高保水性（高吸水性）、高安定性を有するブロック状の成型体、いわゆるポーラスコンクリートブロックを提供することが可能となる。
また、本発明によれば、特にヒートアイランド現象の抑制対策に適した保水性（吸水性）の良い高強度のコンクリートブロック（ブロック状の成型体）を提供することが可能となる。
また、本発明によれば、特別な添加剤を要することなく、安価で簡易的工程で、石炭灰を利用した、高強度、高密度、高保水性（高吸水性）の圧密された非焼成型固化体を得ることができる。本発明の製造方法では、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作（振動）させることによって、混練物全体を急速に液性化させることが可能となる。
また、本発明によれば、石炭灰を利用した、高強度、高密度、高保水性（高吸水性）の粉砕状の非焼成型固化体、いわゆる骨材を得ることができる。
また、本発明によれば、高強度、高密度、高保水性（高吸水性）の圧密された非焼成型固化体を製造するに際し、混練物全体を急速に液性化させる振動を与えるよう成型型枠全体を振幅動作させるのに好適な振動条件を設定することが可能となる。
また、本発明によれば、特に植生やヒートアイランド現象の抑制対策に適した高空隙率（高透水性）、高強度、高保水性（高吸水性）、高安定性を有するポーラスコンクリートブロック（ブロック状の成型体）を、特別な添加剤を要することなく、安価で簡易的工程で、得ることができる。本発明の製造方法では、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作（振動）させることによって、混練物全体を急速に液性化させることが可能となる。
また、本発明によれば、成型体を製造するに際し、混練物全体を急速に液性化させる振動を与えるよう成型型枠全体を振幅動作させるのに好適な振動条件を設定することが可能となる。
また、本発明によれば、特にヒートアイランド現象の抑制対策に適した保水性（吸水性）の良い高強度のコンクリートブロック（ブロック状の成型体）を、特別な添加剤を要することなく、安価で簡易的工程で、得ることができる。本発明の製造方法では、混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作（振動）させることによって、混練物全体を急速に液性化させることが可能となる。
また、本発明によれば、成型体を製造するに際し、混練物全体を急速に液性化させる振動を与えるよう成型型枠全体を振幅動作させるのに好適な振動条件を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施の形態は、本発明の好ましい一実施の形態を説明するためのものであって、これにより本発明が制限されるものではない。
【００１６】
本実施の形態における、石炭灰を利用した石炭灰固化骨材（以下、「石炭灰固化骨材Ｐ３０」という）、及び当該石炭灰固化骨材Ｐ３０を用いたブロック状のコンクリートブロック（ポーラスコンクリートブロック）Ｐ５０の製造に係る処理フローチャートが図１に示される。また、１次締固め処理及び２次締固め処理において用いる振動成型プレス機１００の概略構成が図２に示される。
本実施の形態では、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、金属スラグ、水を原料とし、図１に示す処理フローチャートにしたがって処理工程を順次実施することによって石炭灰固化骨材Ｐ３０及びコンクリートブロックＰ５０を製造することができる。ここにおいて、石炭灰は非焼成型固化体の吸水率を高め、金属スラグは強度及び密度を高める役割を果たしている。また、本処理工程は、１次混練処理１０、１次締固め処理２０、破砕処理３０、２次混練処理４０、２次締固め処理５０を主体として構成される。以下、これら各処理工程における詳細な処理について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１７】
〔１次混練処理〕
１次混練処理１０では、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、金属スラグ、水を後述する所定の配合比率で配合し、ミキサによって混練（混合）する処理を行う。これにより、各構成要素が均質に分散された均質な混練物（混合物）Ｐ１０が得られる。なお、この１次混練処理１０及び後述する２次混練処理４０におけるミキサは既知の構成のものを用いることができ、当該構成についての詳細な説明は省略する。本実施の形態でいう「フライアッシュ」とは、石炭火力発電所等において石炭を燃焼させた時に発生する石炭灰（シリカ及びアルミナを主成分とする）のうち、電気集じん器により捕集された微粉末の灰のことである。本実施の形態で用いる「金属スラグ」に関しては、鋼鉄スラグ、または非鉄金属スラグを、必要に応じて適宜用いることができる。この１次混練処理１０が、本発明における「石炭灰、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップ」に対応している。
【００１８】
〔１次締め固め処理〕
１次締固め処理２０では、１次混練処理１０で得られた混練物Ｐ１０を加圧条件下で振動させ、混練物Ｐ１０中の空隙を減らし、混合物の密度を高める締固め処理を行う。ここで、本発明者らは、特に植生や気温上昇抑制（ヒートアイランド現象抑制）に適した高保水性（高吸水性）で、かつ高強度、高密度の均質な加圧固化物Ｐ２０を得るべく、この種の締固め処理について鋭意検討した。その検討の結果、本発明者らは、図２に概略構成を示す振動成型プレス機１００を用いて締固め処理を行うことによって、高強度、高密度、高保水性の均質な加圧固化物Ｐ２０を得ることができることを見出すことに成功した。また、この締固め処理を行うことによって、植生やヒートアイランド現象抑制等に適した高空隙率（高透水性）の状態で、ブロックとしての必要強度を満たしたポーラスコンクリートブロックＰ５０を得ることができることを見出すことに成功した。
【００１９】
図２に示すように、振動成型プレス機１００は、充填領域１１０ａを有する成型型枠１１０と、充填領域１１０ａに充填された充填物に押圧力を付与する加圧プレス装置１２０、成型型枠１１０全体に均一な振動（図２中の鎖線矢印で示す）を与えることが可能な振動装置１３０を主体に構成される。１次締固め処理２０においては、１次混練処理１０で得られた混練物Ｐ１０をまず振動成型プレス機１００の充填領域１１０ａに充填したのち、加圧プレス装置１２０を駆動させ混練物Ｐ１０を振動成型に適した圧密状態になる所定の圧力（一例としては０．５ｋｇｆ／ｃｍ２程度以上の圧力）まで加圧する。そして、振動装置１３０を駆動させて、成型型枠１１０全体を例えば図２中の上下方向に振幅動作（振動）させることによって、加圧条件下の混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させるのに有効な振動を付与する。
【００２０】
ここで、成型型枠１１０内の混練物は、ある振動エネルギー以上の振動を受けた際に液性化する。液性化により、型枠に充填した状態で存在する粗大な空隙は、金属スラグの沈降による圧密とセメント、石炭灰、水の混練物（ペースト）による充填により減少するため、混練物は密実化されて強度の増加につながる。図１２を用いて後述するような従来の振動成型プレス機では、振動型枠より与えられる振動エネルギーは、型枠周辺から混練物内部へ減衰しながら伝播するため、混練物の型枠周辺で大きく、内部ほど小さくなる。このため、振動を長時間継続させることで混練物の内部を液性化させ、混練物全体を密実化させる必要がある。しかしながら、混練物に振動を長時間継続して与えると、セメント、石炭灰、金属スラグ、水の密度差により、液性化した箇所で材料分離が発生し混練物が不均一になるため、硬化後も所定の特性を持った固化物が得られない。そこで、本発明者らは、均一な固化物を得るためには、混練物全体が短時間で液性化することが求められるという知見を得た。このためには、単位時間あたりの振動エネルギーを大きくし、混練物全体を急速に液性化させることにより継続時間を短くするという本実施の形態の方法（１次締固め処理２０）が有効である。また、当該混練物において、石炭灰、金属スラグの密度は、それぞれセメントの７割、砕石の１．３倍であり、一般的なコンクリートの場合に比較して密度差が大きく材料分離しやすいため、上記の方法（１次締固め処理２０）が特に効果的である。なお、材料分離を抑制するために減水剤などの混和剤を用いる方法もあるが、混練物に石炭灰が含まれる場合に、混和剤が石炭灰に吸着され混和剤の使用量が増加するため、混和剤を用いない上記の方法（１次締固め処理２０）が製造コスト的に優れている。
【００２１】
一例として、成型型枠１１０（振動装置１３０）全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌ（ジュール／リットル）の振動エネルギーで全体的に振幅動作させる。これにより、混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させる振動が付与されることとなり、混練物Ｐ１０中の各構成要素が均質に分散された状態で締固められた（圧密された）固化物が得られ、この固化物に所要の養生を施すことにより、加圧固化物Ｐ２０が得られることとなる。なお、このときの振動装置１３０の運転時間（振動エネルギーの付与時間）は、混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させることができるような時間、すなわち液性化した混練物１０に対し振動エネルギーを与えすぎて材料分離が発生しないような時間として設定する。当該運転時間は、実際に使用する原料の種類や配合比率といった材料に関する条件、振動エネルギーなどの運転条件等を勘案して適宜設定することができる。
このようにして得られた加圧固化物Ｐ２０は、焼成によらない圧密された非焼成の固化体であり、本発明における「圧密された非焼成型固化体」に相当する。また、この１次締固め処理２０が、本発明における「混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密された加圧固化物を得るステップ」に対応している。
【００２２】
これに対し、従来、図１２に記載のような振動成型プレス機２００が提案されている。
図１２に示す振動成型プレス機２００は、本実施の形態の振動成型プレス機１００と同様の、充填領域１１０ａを有する成型型枠１１０と、充填領域１１０ａに充填された充填物に押圧力を付与する加圧プレス装置１２０を備える一方、振動装置２１０の構成が本実施の形態の振動装置１３０と異なっている。すなわち、振動装置１３０が成型型枠１１０自体を全体的に振幅動作させて、充填領域１１０ａに充填された混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させる振動を与えることが可能となっているのに対し、振動装置２１０は、固定的に配置された状態の成型型枠１１０に局部的に振動力を付与するだけの構成である。従って、このような構成の振動装置２１０は、充填物に対し図１２中の鎖線矢印で示すように不均一な振動（内部の振動小）を付与することとなり、充填領域１１０ａに充填された充填物全体を急速に液性化させる振動を付与するのに限界がある。
【００２３】
〔養生処理〕
前記した所要の養生方法は、常圧蒸気養生で、蒸気養生室内において最高温度６５℃、養生時間２０時間である。必要に応じて、高温高圧の水熱養生であるオートクレーブ養生を用いることも可能である。
【００２４】
〔破砕処理〕
破砕処理３０では、１次締固め処理２０で得られた加圧固化物Ｐ２０を、２次混練処理４０において骨材として用いるのに好適な大きさに破砕する処理を行う。これにより、加圧固化物Ｐ２０が所望の大きさに破砕処理された破砕状の石炭灰固化骨材Ｐ３０が得られる。一例としては、加圧固化物Ｐ２０を破砕することにより、径の大きさが５〜２０ｍｍの石炭灰固化骨材Ｐ３０を得ることができる。この破砕状の石炭灰固化骨材Ｐ３０が、本発明における「破砕状の非焼成型固化体」に対応している。なお、この破砕処理における破砕機は既知の構成のものを用いることができ、当該構成についての詳細な説明は省略する。この破砕処理３０が、本発明における「圧密された非焼成型固化体を破砕することで破砕状の非焼成型固化体を得るステップ」に対応している。
【００２５】
〔２次混練処理〕
２次混練処理４０では、破砕処理３０において得られた石炭灰固化骨材Ｐ３０、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、水を後述する所定の配合比率で配合し、再びミキサによって混練（混合）する処理を行う。これにより、各構成要素が均質に分散された均質な混練物（混合物）Ｐ４０が得られる。なお、この２次混練処理４０において混練する原料として、必要に応じ石炭灰（フライアッシュ）を省略することもできる。この２次混練処理４０が、本発明における「破砕状の非焼成型固化体、セメント及び水を混練した混練物を得るステップ」に対応している。
【００２６】
〔２次締固め処理〕
２次締固め処理５０では、２次混練処理４０で得られた混練物Ｐ４０を、図２に示す振動成型プレス機１００を用いて加圧条件下で振動させる処理を行う。すなわち、この２次締固め処理５０においては、２次混練処理４０で得られた混練物Ｐ４０をまず振動成型プレス機１００の充填領域１１０ａに充填したのち、加圧プレス装置１２０を駆動させ混練物Ｐ４０を振動成型に適した圧密状態になる所定の圧力（一例としては０．５ｋｇｆ／ｃｍ２程度以上の圧力）まで加圧する。そして、振動装置１３０を駆動させて、成型型枠１１０全体を例えば図２中の上下方向に振幅動作させることによって、加圧条件下の混練物Ｐ４０全体を急速に液性化させる振動を付与する。
【００２７】
ここで、成型型枠１１０内の混練物Ｐ４０は、ある振動エネルギー以上の振動を受けた際に液性化する。この液性化により、成型型枠１１０に充填された状態で存在する粗大な空隙は、石炭灰固化骨材Ｐ３０の沈降による圧密により減少するため、混練物Ｐ４０は密実化されて強度の増加につながる。図１２に示すような従来の振動成型プレス機２００では、振動装置２１０より与えられる振動エネルギーは、成型型枠１１０周辺から混練物内部へ減衰しながら伝播するため、混練物の成型型枠１１０周辺で大きく、内部ほど小さくなる。このため、振動を長時間継続させることで混練物の内部を液性化させ、混練物全体を密実化させる必要がある。しかしながら、混練物に振動を長時間継続して与えると、石炭灰固化物、セメント、水、石炭灰の密度差により、液性化した箇所で材料分離が発生し混練物が不均一になるため、硬化後も所定の特性を持ったコンクリートブロックは得られない。特に、ポーラスブロック用混練物の場合には、必要な空隙を残した状態で混練物を密実化することが求められる。このためには、混練物へ振動エネルギーを与えすぎて、ペーストのダレが必要な空隙を充填してしまわないようにする必要がある。そこで、本発明者らは、均一な成型体を得るためには、混練物全体が短時間で液性化することが求められるという知見を得た。このためには、単位時間あたりの振動エネルギーを大きくし、混練物全体を急速に液性化させることにより継続時間を短くするという本実施の形態の方法（２次締固め処理５０）が有効である。なお、石炭灰固化骨材とペーストの材料分離を抑制するために減水剤などの混和剤を用いる方法もあるが、混和剤が石炭灰固化骨材や石炭灰が含まれる場合には石炭灰に吸着され、混和剤の使用量が増加するため、混和剤を用いない上記の方法（２次締固め処理５０）が製造コスト的に優れている。
【００２８】
一例として、成型型枠１１０（振動装置１３０）全体を１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌ（ジュール／リットル）の振動エネルギーで全体的に振幅動作させる。これにより、混練物Ｐ４０全体に均一な振動が付与されることとなり、混練物Ｐ４０中の各構成要素が均質に分散された状態で締固められた固化体としてのコンクリートブロックＰ５０が得られることとなる。なお、このときの振動装置１３０の運転時間（振動エネルギーの付与時間）は、混練物Ｐ４０全体を急速に液性化させることができるような時間、すなわち液性化した混練物Ｐ４０に対し振動エネルギーを与えすぎて材料分離が発生しないような時間として設定する。当該運転時間は、実際に使用する原料の種類や配合比率といった材料に関する条件、振動エネルギーなどの運転条件等を勘案して適宜設定することができる。
このようにして得られたコンクリートブロックＰ５０は、粉砕状の石炭灰固化骨材Ｐ３０を用いて圧密成型されたブロック状の成型体であり、本発明における「ブロック状の成型体」に相当する。なお、この２次締固め処理５０においては、セメントがバインダとして作用する。この２次締固め処理５０が、本発明における「混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップ」に対応している。
【００２９】
上記製造方法によって製造されるコンクリートブロックＰ５０及び後述するコンクリートブロックＰ６０の形状の一例が図１１に示される。
図１１に示すように、コンクリートブロックＰ５０，Ｐ６０は、平面視が概ねＴ字形状となっており、縦方向の長さが３５０ｍｍ、横方向の長さが４２０ｍｍ、高さ方向の長さが２８０ｍｍとなっている。
【００３０】
ここで、上記石炭灰固化骨材Ｐ３０の製造に係る配合比率及び当該石炭灰固化骨材Ｐ３０の性能評価結果を、図３及び図４を参照しながら説明する。
本発明者らは、上記処理工程を実施することによって、石炭灰固化骨材Ｐ３０−１,Ｐ３０−２，Ｐ３０−３を製造した。これら石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３につき、１次混練処理１０における各構成要素の配合比率が図３に示される。
図３に示すように、石炭灰固化骨材Ｐ３０−１は、セメント３５０[ｋｇ]（１３[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）７００[ｋｇ]（２６[ｗｔ％]）、金属スラグ１４００[ｋｇ]（５３[ｗｔ％]）、水２２０[ｋｇ]（８[ｗｔ％]）で配合した結果得られた骨材である。また、石炭灰固化骨材Ｐ３０−２は、セメント４００[ｋｇ]（１５[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）６５０[ｋｇ]（２５[ｗｔ％]）、金属スラグ１３００[ｋｇ]（５０[ｗｔ％]）、水２５０[ｋｇ]（１０[ｗｔ％]）で配合した結果得られた骨材である。また、石炭灰固化骨材Ｐ３０−３は、セメント４５０[ｋｇ]（１８[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）６００[ｋｇ]（２４[ｗｔ％]）、金属スラグ１２００[ｋｇ]（４７[ｗｔ％]）、水２８０[ｋｇ]（１１[ｗｔ％]）で配合した結果得られた骨材である。
このように、本実施の形態では、石炭灰固化骨材Ｐ３０の製造に際し、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、金属スラグ、水を、各々１３〜１８[ｗｔ％]、２４〜２６[ｗｔ％]、４７〜５３[ｗｔ％]、８〜１１[ｗｔ％]の配合比率で配合している。
【００３１】
本発明者らは、上記石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３につき、評価項目である圧縮強度、密度、吸水率についての測定を実施した。なお、これら各評価項目に関する測定は、以下の測定方法による。
（圧縮強度）
試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）が耐えられる最大圧縮荷重を、圧縮力に垂直な当該試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）の断面積で除した値を、「圧縮強度」として規定した（詳細については、例えばＪＩＳ  Ａ１１０８参照）。
（密度）
試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）の質量を、当該試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）の体積で除した値を、「密度」として規定した（詳細については、例えばＪＩＳ  Ａ１１１０参照）。
（吸水率）
表面乾燥飽和状態の試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）に含まれている全水量の、絶対乾燥状態の試験体（石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３）の質量に対する百分率を、「吸水率」として規定した（詳細については、例えばＪＩＳ  Ａ１１０９参照）。
【００３２】
石炭灰固化骨材Ｐ３０−１〜Ｐ３０−３の圧縮強度、密度、吸水率に関する測定結果が図４に示される。
図４に示すように、本実施の形態の処理工程によって圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上、吸水率が８％以上（８〜１４％）である、高強度、高密度、高保水性の石炭灰固化骨材Ｐ３０を得ることが可能となった。また、このときの、石炭灰固化骨材Ｐ３０中の金属スラグの様子が図７において模式的に示される。
図７に示すように、比較例（従来技術）のように振動装置２１０（図１２参照）を用いるのみで成型型枠１１０全体を振幅動作させて、急速に液性化させない場合には、石炭灰固化骨材Ｐ３０中において金属スラグに偏りが生じる。すなわち、従来技術では、１次締固め処理２０において振動装置２１０により混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させる均一な振動を付与するのに限界があり、１次混練処理１０において一旦均質に混練された混練物Ｐ１０中の金属スラグは、長時間継続される振動によって混練物Ｐ１０中の密度差から偏在して固化する。これに対し、本実施の形態によれば、振動装置１３０により混練物Ｐ１０全体を急速に液性化させる均一な振動が付与されるため、１次混練処理１０において一旦均質に混練された混練物Ｐ１０中の金属スラグは、偏在することなく固化するのである。
【００３３】
次に、上記コンクリートブロックＰ５０の製造に係る各配合要素の配合比率及び当該コンクリートブロックＰ５０の性能評価結果を、図５及び図６を参照しながら説明する。
本発明者らは、上記処理工程を実施することによって、コンクリートブロックＰ５０−１,Ｐ５０−２，Ｐ５０−３，Ｐ５０−４,Ｐ５０−５，Ｐ５０−６，Ｐ５０−７を製造した。これらコンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７につき、２次混練処理４０における各構成要素の配合比率が図５に示される。なお、図５及び図６では、２次混練処理４０において混練する石炭灰固化骨材として、図３中の石炭灰固化骨材Ｐ３０−１を用いた例について記載している。
【００３４】
図５に示すように、コンクリートブロックＰ５０−１は、セメント２５０[ｋｇ]（１５[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）２０[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１４００[ｋｇ]（８１[ｗｔ％]）、水５０[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−２は、セメント２８０[ｋｇ]（１６[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）１５[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１３８０[ｋｇ]（８０[ｗｔ％]）、水５６[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−３は、セメント３１０[ｋｇ]（１８[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）１０[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１３６０[ｋｇ]（７８[ｗｔ％]）、水６２[ｋｇ]（４[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−４は、セメント２３０[ｋｇ]（１３[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）２０[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１５００[ｋｇ]（８４[ｗｔ％]）、水４２[ｋｇ]（２[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−５は、セメント２４０[ｋｇ]（１４[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）１５[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１４５０[ｋｇ]（８２[ｗｔ％]）、水４４[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−６は、セメント２５０[ｋｇ]（１４[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）１０[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１４００[ｋｇ]（８２[ｗｔ％]）、水４６[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ５０−７は、セメント２５６[ｋｇ]（１５[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）１４[ｋｇ]（１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材１４０５[ｋｇ]（８０[ｗｔ％]）、水６３[ｋｇ]（４[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。
このように、本実施の形態では、コンクリートブロックＰ５０の製造に際し、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、石炭灰固化骨材、水を、各々１３〜１８[ｗｔ％]、１[ｗｔ％]、７８〜８４[ｗｔ％]、２〜４[ｗｔ％]の配合比率で配合している。
【００３５】
本発明者らは、上記コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７につき、評価項目である圧縮強度ないし空隙率、密度、についての測定を実施した。なお、これら各評価項目に関する測定は、以下の測定方法による。
（圧縮強度）
試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）が耐えられる最大圧縮荷重を、圧縮力に垂直な当該試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）の断面積で除した値を、「圧縮強度」として規定した（詳細については、例えばＪＩＳ  Ａ１１０８参照）。
（空隙率）
試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）の中の空隙の全体積を、当該試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）の全体積で除した値を、「空隙率」として規定した。
（密度）
試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）の質量を、当該試験体（コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７）の体積で除した値を、「密度」として規定した。
【００３６】
コンクリートブロックＰ５０−１〜Ｐ５０−７の圧縮強度ないし空隙率、密度に関する測定結果が図６に示される。
図６に示すように、本実施の形態の処理工程によって圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ２以上、密度が１．９７ｇ／ｃｍ３以上である高強度、高密度のコンクリートブロックＰ５０、また空隙率が１８％以上、密度が１．８７ｇ／ｃｍ３以上である高空隙率（高透水性）、高密度のコンクリートブロックＰ５０、更には圧縮強度が１６Ｎ／ｍｍ２以上、空隙率が１６％以上、密度が１．９５ｇ／ｃｍ３以上である高強度、高空隙率（高透水性）、高密度のコンクリートブロックＰ５０を得ることが可能となった。また、このときの、コンクリートブロックＰ５０中の石炭灰固化骨材の様子が図８に模式的に示される。
図８に示すように、比較例（従来技術）のように振動装置２１０（図１２参照）を用いるのみで成型型枠１１０全体を振幅動作させて急速に液性化させない場合には、コンクリートブロックＰ５０中において石炭灰固化骨材Ｐ３０に偏りが生じる。すなわち、従来技術では、２次締固め処理５０において振動装置２１０により混練物Ｐ４０全体を急速に液性化させる均一な振動を付与するのに限界があり、２次混練処理４０において一旦均質に混練された混練物Ｐ４０中の石炭灰固化骨材Ｐ３０は、不均一な振動に起因する液性化によって偏在して固化する。これに対し、本実施の形態によれば、振動装置１３０により混練物Ｐ４０全体を急速に液性化させる均一な振動が付与されるため、２次混練処理４０において一旦均質に混練された混練物Ｐ４０中の石炭灰固化骨材Ｐ３０は、偏在することなく固化するのである。
本実施の形態のコンクリートブロックＰ５０は、高強度、高密度、高空隙率（高透水性）で安定性が高いうえに、高い保水性（高吸水率）を有する石炭灰固化骨材Ｐ３０を用いているため、とりわけ植生やヒートアイランド現象抑制対策に適したコンクリートブロックとして有効である。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、２次混練処理４０において、石炭灰固化骨材Ｐ３０、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、水を混練（混合）する場合について記載したが、更に金属スラグをあわせて混練（混合）することもできる。この場合、２次混練処理４０及び２次締固め処理５０を同様に順次実施することによって、コンクリートブロックＰ６０が得られる。なお、この２次混練処理４０において混練する原料として、必要に応じ石炭灰（フライアッシュ）を省略することもできる。このときの２次混練処理４０が、本発明における「破砕状の非焼成型固化体、セメント、金属スラグ及び水を混練した混練物を得るステップ」に対応しており、このときの２次締固め処理５０が、本発明における「混練物を成型型枠内に充填し加圧した状態で成型型枠全体を振幅動作させ、圧密されたブロック状の成型体を得るステップ」に対応している。
【００３８】
ここで、コンクリートブロックＰ６０の製造に係る各配合要素の配合比率及び当該コンクリートブロックＰ６０の性能評価結果を、図９及び図１０を参照しながら説明する。
本発明者らは、上記処理工程を実施することによって、コンクリートブロックＰ６０−１,Ｐ６０−２，Ｐ６０−３を製造した。これらコンクリートブロックＰ６０−１〜Ｐ６０−３につき、２次混練処理４０における各構成要素の配合比率が図９に示される。なお、図９及び図１０では、２次混練処理４０において混練する石炭灰固化骨材として、図３中の石炭灰固化骨材Ｐ３０−１を用いた例について記載している。
【００３９】
図９に示すように、コンクリートブロックＰ６０−１は、セメント２７０[ｋｇ]（１１[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）８０[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）、金属スラグ１３００[ｋｇ]（５１[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材８００[ｋｇ]（３１[ｗｔ％]）、水１１３[ｋｇ]（４[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ６０−２は、セメント２８０[ｋｇ]（１１[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）７０[ｋｇ]（３[ｗｔ％]）、金属スラグ１４００[ｋｇ]（５５[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材７００[ｋｇ]（２７[ｗｔ％]）、水１１５[ｋｇ]（４[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。また、コンクリートブロックＰ６０−３は、セメント２９０[ｋｇ]（１１[ｗｔ％]）、石炭灰（フライアッシュ）６０[ｋｇ]（２[ｗｔ％]）、金属スラグ１５００[ｋｇ]（５９[ｗｔ％]）、石炭灰固化骨材６００[ｋｇ]（２３[ｗｔ％]）、水１１７[ｋｇ]（５[ｗｔ％]）で配合した結果得られたコンクリートブロック成型体である。
このように、本実施の形態では、コンクリートブロックＰ６０の製造に際し、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、金属スラグ、石炭灰固化骨材、水を、各々１１[ｗｔ％]、２〜３[ｗｔ％]、５１〜５９[ｗｔ％]、２３〜３１[ｗｔ％]、４〜５[ｗｔ％]の配合比率で配合している。
【００４０】
本発明者らは、上記コンクリートブロックＰ６０−１〜Ｐ６０−３につき、評価項目である圧縮強度、密度についての測定を、コンクリートブロックＰ５０の評価で用いた測定方法と同様の測定方法によって実施した。その測定結果が図１０に示される。
図１０に示すように、本実施の形態の処理工程によって圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、密度が２．４ｇ／ｃｍ３以上である、高強度、高密度のコンクリートブロックＰ６０を得ることが可能となった。
本実施の形態のコンクリートブロックＰ６０は、高強度、高密度で安定性が高いうえに、高い保水性（高吸水率）を有する石炭灰固化骨材Ｐ３０を用いているため、とりわけヒートアイランド現象抑制対策に適したコンクリートブロックとして有効である。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、石炭灰固化骨材Ｐ３０や、コンクリートブロックＰ５０，Ｐ６０の製造に石炭灰（フライアッシュ）を用いるため、石炭火力発電所等において発生する石炭灰（フライアッシュ）の有効利用が可能となる。
また、本実施の形態によれば、特に、１次締固め処理２０及び２次締固め処理５０において用いる振動成型プレス機１００の構成を工夫し、混練物Ｐ１０及び混練物Ｐ４０全体に均一な振動を付与することによって、とりわけ植生やヒートアイランド現象抑制に適した高強度、高密度、高空隙率（高透水性）で、安定性や保水性（吸水率）の高いポーラスコンクリートブロックＰ５０を製造することが可能となる。また、とりわけヒートアイランド現象抑制に適した高強度、高密度で、安定性や保水性（吸水性）の高いコンクリートブロックＰ６０を製造することが可能となる。また、これらコンクリートブロックＰ５０，Ｐ６０を製造するのに好適な高強度、高密度、高保水性かつ均質な石炭灰固化骨材Ｐ３０を製造することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態で説明した構成に限定されず種々の変更、追加、削除が可能である。
【００４３】
本発明では、上記実施の形態の１次締固め処理２０及び２次締固め処理５０において、成型型枠１１０（振動装置１３０）全体を振幅動作させる振動エネルギーは、加圧固化物Ｐ２０やコンクリートブロックＰ５０，Ｐ６０の性状に応じて適宜設定することができ、好ましくは、１秒あたり１０〜５０Ｊ／ｌ（ジュール／リットル）の間の値を適宜用いることができる。
【００４４】
また、本発明では、石炭灰固化骨材Ｐ３０の製造に係る各配合要素の配合比率は、セメント１３〜１８[ｗｔ％]、石炭灰（フライアッシュ）２４〜２６[ｗｔ％]、金属スラグ４７〜５３[ｗｔ％]、水８〜１１[ｗｔ％]の範囲内で適宜選択可能である。
また、本発明では、コンクリートブロックＰ５０の製造係る各配合要素の配合比率は、セメント１３〜１８[ｗｔ％]、石炭灰（フライアッシュ）１[ｗｔ％]、石炭灰固化骨材７８〜８４[ｗｔ％]、水２〜４[ｗｔ％]、の範囲内で適宜選択可能である。
また、本発明では、コンクリートブロックＰ６０の製造係る各配合要素の配合比率は、セメント１１[ｗｔ％]、石炭灰（フライアッシュ）２〜３[ｗｔ％]、金属スラグ５１〜５９[ｗｔ％]、石炭灰固化骨材２３〜３１[ｗｔ％]、水４〜５[ｗｔ％]の範囲内で適宜選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態における石炭灰固化骨材Ｐ３０、及び当該石炭灰固化骨材Ｐ３０を用いたコンクリートブロックＰ５０の製造に係る処理フローチャートである。
【図２】１次締固め処理２０及び２次締固め処理５０に用いる振動成型プレス機１００の概略構成を示す図である。
【図３】石炭灰固化骨材Ｐ３０の製造に係る各配合要素の配合比率を示す図である。
【図４】石炭灰固化骨材Ｐ３０の性能評価結果を示す図である。
【図５】コンクリートブロックＰ５０の製造に係る各配合要素の配合比率を示す図である。
【図６】コンクリートブロックＰ５０の性能評価結果を示す図である。
【図７】石炭灰固化骨材Ｐ３０中の金属スラグの様子を模式的に示す図である。
【図８】コンクリートブロックＰ５０中の石炭灰固化骨材の様子を模式的に示す図である。
【図９】コンクリートブロックＰ６０の製造に係る各配合要素の配合比率を示す図である。
【図１０】コンクリートブロックＰ６０の性能評価結果を示す図である。
【図１１】コンクリートブロックＰ５０，Ｐ６０の形状を示す斜視図である。
【図１２】従来の振動成型プレス機２００の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  １次混練処理
２０  １次締固め処理
３０  破砕処理
４０  ２次混練処理
５０  ２次締固め処理
１００  振動成型プレス機
１１０  成型型枠
１１０ａ  充填領域
１２０  加圧プレス装置
１３０  振動装置
Ｐ１０，Ｐ４０  混練物
Ｐ２０  加圧固化物
Ｐ３０  石炭灰固化骨材
Ｐ５０，Ｐ６０  コンクリートブロック
【図１】
0004686121.tif 000002
【図２】
0004686121.tif 000003
【図３】
0004686121.tif 000004
【図４】
0004686121.tif 000005
【図５】
0004686121.tif 000006
【図６】
0004686121.tif 000007
【図７】
0004686121.tif 000008
【図８】
0004686121.tif 000009
【図９】
0004686121.tif 000010
【図１０】
0004686121.tif 000011
【図１１】
0004686121.tif 000012
【図１２】
0004686121.tif 000013