(57)【要約】【課題】  土壌固形物について、使用期間後に自己崩壊できるようにし、また崩壊時期を制御することができるようにした自己崩壊型固形物を提供する。【手段】  軽焼マグネシアを主成分とする固化材によって土壌を固化してなる固形物に緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材を含有させたことを特徴とする自己崩壊型固形物であって、例えば、軽焼マグネシアを主成分とする固化材と、土と、緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材と、必要に応じて配合される骨材および混和剤を含む原料に、水を混合して固化してなり、遅延型膨張材として１２００℃以上の高温で焼成した重焼マグネシアを含有する自己崩壊型固形物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化材によって土壌を固化してなる固形物に緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材を含有させたことを特徴とする自己崩壊型固形物。
【請求項２】
軽焼マグネシアを主成分とする固化材と、土と、緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材と、必要に応じて配合される骨材および混和剤を含む原料に、水を混合して固化してなる請求項１の自己崩壊型固形物。
【請求項３】
緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材がマグネシア系遅延型膨張材である請求項１または２の自己崩壊型固形物。
【請求項４】
緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材が１２００℃以上の高温で焼成した重焼マグネシアである請求項１〜３の何れかに記載する自己崩壊型固形物。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載する固形物であって、連続気孔を有し、該連続気孔に培地を充填してなる植栽用の自己崩壊型固形物。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載する固形物であって、表面に開口するポット状凹所を有し、該ポット状凹所に培地を充填してなる植栽用の自己崩壊型固形物。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載する固形物によって形成された水中に設置され、または湿潤な地中に埋設されることを特徴とする自己崩壊型水中構造体または地中構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌を固化してなる自己崩壊型固形物とその用途に関する。より詳しくは、土壌固形物について、遅延型膨張材を含有させることによって使用期間後に自己崩壊できるようにし、また崩壊時期を制御することができるようにした自己崩壊型固形物とこの固形物によって形成した水中構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、コンクリート製品に対するニーズが多様化している。例えば、護岸ブロック等の自然型環境製品においては、植物の根が張るまで強度を保ち、植生が繁茂した後にはコンクリートが強度低下して自然崩壊してもよい製品が求められている。このような自己崩壊型コンクリート製品として、生分解性高分子を用いた自己分解型コンクリート製品、アルカリ骨材反応を利用した自己破壊型コンクリート製品（特許文献１）、鋼材を埋め込んで海水による鋼材の腐食によって生じる内部膨張力を利用した自己崩壊型コンクリート製品（特許文献２）などが提案されている。しかし、これらのコンクリート製品はいずれも崩壊作用が自然の分解や腐食に依存しているために崩壊時期を自由に制御することができないと云う問題があった。
【０００３】
一方、軽焼マグネシアを用いて土壌を固化させる技術が知られており、この土壌硬化成形物はプレス成形や押出成形を行うことによって高強度の成形物を製造することができることが知られている（特許文献３）。この成形物は道路舗装材、土留め材、景観材などに広く利用できるとされているが、専ら高強度の土壌硬化体を得ることを目的としており、使用後に自己崩壊することは予定されておらず、その手段も含まれていない。
【特許文献１】持開２００２−２９１３５９号公報
【特許文献２】特開昭５２−８１２８０号公報
【特許文献３】特開２００１−２００２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は従来の上記課題を解決したものであり、従来用いられている膨張材よりも反応速度の遅い遅延型膨張材を土壌固形物に使用することによって、使用期間後に自己崩壊できるようにしたものであり、また、その膨張材の反応速度を制御することによって崩壊時期を制御できるようにした自己崩壊型固形物等を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば以下の自己崩壊型固形物等が提供される。
（１）固化材によって土壌を固化してなる固形物に緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材を含有させたことを特徴とする自己崩壊型固形物。
（２）軽焼マグネシアを主成分とする固化材と、土と、緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材と、必要に応じて配合される骨材および混和剤を含む原料に、水を混合して固化してなる上記(1)の自己崩壊型固形物。
（３）緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材がマグネシア系遅延型膨張材である上記(1)または(2)の自己崩壊型固形物。
（４）緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材が１２００℃以上の高温で焼成した重焼マグネシアである上記(1)〜(3)の何れかに記載する自己崩壊型固形物。
（５）上記(1)〜(4)の何れかに記載する固形物であって、連続気孔を有し、該連続気孔に培地を充填してなる植栽用の自己崩壊型固形物。
（６）上記(1)〜(4)の何れかに記載する固形物であって、表面に開口するポット状凹所を有し、該ポット状凹所に培地を充填してなる植栽用の自己崩壊型固形物。
（７）上記(1)〜(6)の何れかに記載する固形物によって形成された水中に設置され、または湿潤な地中に埋設されることを特徴とする自己崩壊型水中構造体または地中構造体。
【０００６】
〔具体的な説明〕
本発明の自己崩壊型固形物は、固化材によって土壌を固化してなる固形物に緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材を含有させたことを特徴とする自己崩壊型固形物であり、例えば、軽焼マグネシアを主成分とする固化材と、土と、緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材と、必要に応じて配合される骨材および混和剤を含む原料に、水を混合して固化してなる自己崩壊型固形物である。
【０００７】
コンクリート用膨張材として従来は生石灰を主成分とした石灰系と、カルシウムサルホアルミネート（ＣＳＡ）を主成分にしたＣＳＡ系膨張材が知られている。しかし、従来の石灰系膨張材およびＣＳＡ系膨張材は何れも材齢７日程度で膨張がほぼ完了するので、長期間経過後に膨張作用を発揮させる遅延型膨張材としては使用できない。この従来の膨張材の反応時期を遅らせる手法としては、(イ)上記膨張材の焼成温度を上げて焼き締まることによって化学活性を低下させる方法、(ロ)上記膨張材の粒子を大きくし、比表面積を小さくすることによって水和反応を遅らせる方法、(ハ)上記膨張材の表面に水に徐々に溶ける物質をコーディングする方法などが挙げられる。
【０００８】
本発明に用いる遅延型膨張材は、上記(イ)(ロ)(ハ)の何れの手法によって反応時期を遅くしたものでもよいが、従来の石灰系膨張材およびＣＳＡ系膨張材とは異なるマグネシアを主成分とした膨張材（マグネシア系膨張材と云う）を用いることによって顕著な効果を得ることができる。
【０００９】
一般にマグネシアは主に炭酸マグネシウムを８００℃〜９００℃で焼成して得られる軽焼マグネシアと、これより高温、例えば１５００℃以上の高温で焼成して得られる重焼マグネシア（一般に過焼マグネシアまたは死焼マグネシアとも云う）とがある。軽焼マグネシアは活性が比較的大きいために比較的初期の反応に適し、重焼マグネシアは活性が小さく、従って反応が遅いので本発明の遅延型膨張材に適する。本発明の試験例によれば、マグネシアの焼成温度が１２００℃以上であれば十分に遅い膨張性（これを緩行性膨張作用と云う）を得ることができる。なお、焼成温度が１６５０℃を上回ると緩効性膨張作用は大差なく、むしろ焼成コストが嵩むので、実用上、１２００℃以上〜１６５０℃で焼成した重焼マグネシアが好ましい。
【００１０】
本発明においては、膨張材の主成分であるマグネシアの焼成温度、あるいは粉砕時の粒度を調整することによって化学活性すなわち膨張時期をコントロールすることができる。また、固形物中の膨張材の含有量を調整することによって膨張量、すなわち自己崩壊カをコントロールすることができる。
【００１１】
本発明の自己崩壊型固形物は、固化材、例えば軽焼マグネシアを主成分とする固化材によって土壌を固化してなる固形物に上記遅延型膨張材を含有させたものである。具体的には、例えば、軽焼マグネシアを主成分とする固化材と、土と、必要に応じて配合される骨材および混和剤を含む原料に、上記遅延型膨張材を配合し、水を混合して固化してなる固形物である。
【００１２】
本発明において用いる固化材としては、普通セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、コロイドセメント、超速硬セメントなどのセメント、セメントを母材としたセメント系固化材、石灰、石灰を母材とした石灰系固化材、セメント系固化材と石灰系固化材の機能を合わせたセメント・石灰複合系固化材、および水ガラスなどがある。
【００１３】
また、軽焼マグネシアを主成分とする固化材としては、マグネシアセメント、軽焼マグネシア、軽焼マグネシアに塩化マグネシアおよび/または石膏、その他の助剤を添加したものである。なお、軽焼マグネシアを主成分とする固化材とは軽焼マグネシアを固化材中で２０重量％以上含むものを云う。このなかで、軽焼マグネシアを５０％以上含有するものが好ましい。固化材の混合量は、土壌の性状等によっても異なるが、概ね固形物１ｍ3に対して１００〜８００kgであれば良い。骨材は必要に応じて混合される。骨材の種類は細骨材および粗骨材の何れも用いることができる。また、混和剤は土壌固化の際に一般に用いられる混和剤、および一般のコンクリート用混和剤である。これら土壌、固化材、骨材などの配合量は限定されない。
【００１４】
本発明の自己崩壊型固形物であって連続気孔を有するものは、この連続気孔に土壌や肥料などの培地を充填することによって植栽用固形物として用いることができる。また、本発明の自己崩壊型固形物であって、表面に開口するポット状凹所を有するものは、このポット状凹所に土壌や肥料などの培地を充填することによって植栽用固形物として用いることができる。これらの固形物は何れも所定期間を経過すると遅延型膨張材の作用によってひび割れなどを生じて自己崩壊するので、周囲の環境に容易に適合することができる。
【００１５】
また、本発明の自己崩壊型固形物によって形成した水中構造体は、水中に設置後、所定期間を経過すると遅延型膨張材の作用によってひび割れなどを生じて自己崩壊するので、使用後の水中での撤去作業が不要であり、水中での仮設構造体などに有用である。湿潤な地中に埋設した場合も同様である。
【００１６】
本発明の自己崩壊型固形物において、軽焼マグネシアを主成分とする固化材と土を使用するのは、通常市販されているポルトランドセメント系の固化材よりもアルカリ性が低く、植物や生物に対してやさしく、成分的にも数年経つと土に戻るので、環境に配慮する必要があるコンクリート製品に適用する場合に特に有利である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の自己崩壊型固形物は、以上のように緩行性膨張作用を有する遅延型膨張材、好ましくは重焼マグネシアを主成分とする遅延型膨張材を含有することを特徴とするものであり、長期間経過後に緩行性膨張作用によって固形物中にひび割れなどを生じて自己崩壊する。この膨張時期は、鉄材の腐食や高分子化合物の生分解などのように自然環境に依存するもの従来の自己崩壊作用とは異なり、例えば膨張材の主成分であるマグネシアの焼成温度や粉砕時の粒度、膨張材の量などによるので、これらを調整することによって崩壊時期を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
【実施例】
【００１９】
表１に示す配合のモルタルを用い、JIS R 5201（セメントの物理試験方法）に準拠して試験体（寸法40×40×160mm）を作製し、この試験体について６０℃熱水養生試験を行った。各試験体について、JIS A 1129（モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法）に準拠して長さを測定し、外観を観察した。焼成温度の異なる試験体ごとの結果を表２〜表４に示した。表２は各焼成温度のマグネシアを用いて６０℃熱水中に１４日間浸漬した結果を示し、表３はそのひび割れと崩壊状態を示す。また、表４は１４５０℃で焼成したマグネシアを用いた試験体（５％粉体、５％顆粒、10％粉体、10％顆粒）について、７日〜２８日の浸漬結果を示す。なお、マグネシアの粒度は粉体（ブレーン比表面積2000±200cm2/ｇ）と顆粒（直径0.3〜0.6mm）の２種類を用いた。
【００２０】
表２に示すように、８００〜１０００℃で焼成したマグネシアをセメントモルタルに混入した試験体はほとんど膨張が認められなかった。これはセメントモルタルが硬化する前にＭｇＯ成分がすべて反応してしまったため、硬化後のモルタルの長さ変化に影響を与えないと考えられる。
【００２１】
一方、１２００〜１５００℃で焼成したマグネシアを用いた試験体は、焼成温度が高くなるにつれて膨張量が増加し、１４５０℃で焼成したものは膨張最大となり、１５００℃で焼成したものは膨張量が幾分低下する。従って、表３に示すように、１２００℃で焼成したマグネシア粉体を１０％混入したものからひび割れが見られ、１４００℃で焼成したマグネシア粉体を１０％混入したものから崩壊が見られる。
【００２２】
焼成温度によって膨張量が異なるのは、１２００℃よりも焼成温度が高くなるにつれ、焼き締りが進み、化学活性がだんだん小さくなり、常温の水中で反応できる高活性成分が少なくなる一方で常温の水中で反応しない活性が極めて低い成分が多くなり、促進養生を行うことによりこの未反応の成分がしだいに反応し始めて膨張したものである。なお、焼成温度が１５００℃を超えると活性が極めて低い成分が増え始めるので、促進養生しても反応しないものが残り、膨張量が頭打ちとなる。従って、好ましい焼成温度は１２００〜１６００℃であり、最も望ましい焼成温度は１４００〜１５００℃である。焼成温度１６００℃を超えると、活性が極めて低い成分が多くなり、また焼成炉の耐火材料も高価なものとなり、焼成エネルギーのコストも嵩むので適当ではない。
【００２３】
表２に示すように、マグネシアが粉体（ブレーン比表面積2000±200cm2/ｇ）と顆粒（直径0.3〜0.6mm）とでは、顆粒のほうが粉体よりも膨張量が大きく、１４００℃以上で焼成したマグネシアを用いたものは崩壊しやすい。表４でも同様の結果を示している。これは膨張力が集中して破壊力が大きくなるので早期に崩壊し、粒度を小さくすると水との反応は大きくなるが、膨張力が分散されるため破壊力は小さくなるため崩壊時期が遅くなるためである。
【００２４】
以上のことから、崩壊時期はマグネシアの焼成温度、粒度、および混入量の３要素に基づいて決定され、この３要素を調整することによって崩壊時期を任意に制御できることがわかる。なお、表１〜表４は、セメントを用いた試験例であるが、軽焼マグネシアを固化材として土壌を固化した固形物についても同様の結果が得られる。
【００２５】
【表１】
2005290172.tif 000002
【００２６】
【表２】
2005290172.tif 000003
【００２７】
【表３】
2005290172.tif 000004
【００２８】
【表４】
2005290172.tif 000005