(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料のブロック基層と、このブロック基層の表裏両面の少なくとも片面に形成された、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料の表層と、よりなることを特徴とするシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品。
【請求項２】
シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料及びシリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料が、共に補強繊維を混合してなる請求項１に記載のシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品。
【請求項３】
シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料のブロック基層の表裏両面の少なくとも片面に、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料を表層として積層するとともに、この積層体を加圧成形してブロック製品素地となし、しかる後、このブロック製品素地を水熱固化処理により固化してブロック製品を得ることを特徴とするシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法。
【請求項４】
シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料及びシリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料が、共に１０〜２５％の含水率に調整されてなる請求項３に記載のシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法。
【請求項５】
シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料及びシリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料が、共に補強繊維を混合してなる請求項３又は４に記載のシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ（ＳｉＯ2）含有泥土スラッジを用いたブロック製品並びにその製造方法に関するものである。なお、シリカ含有泥土スラッジとは、建設汚泥、浚渫土処理濁水、砕石プラント（含む砂利プラント）で発生する濁水、同プラントで発生する石粉などのシリカ含有副産物を対象とし、これらのものから水を分離して得られた泥分、あるいは更に濃縮脱水して得られた泥土ケーキのことである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
道路や建築用等の砕石，砕砂を生産する砕石プラントは、石切り場で発破した１ｍ程度の大きさの石をプラント上流部分にある原料工場（破砕室）に投入し、破砕機により破砕し、篩で砕石の粒度別に篩分けし、規格外の大きな砕石については破砕と篩分け選別を繰り返して行き、最終的に規格粒度別に破砕選別された砕石、砕砂を製品として出荷するようにしたものであり、粒度５ｍｍ以下のコンクリート用細骨材を生産する製砂設備はプラント下流部分に設置されている。
【０００３】
砕石プラントの製砂設備では、製品品質の向上を目的として付着泥分，不要微細石粒子などを除去すべく破砕品を水で洗浄するようにしている。特にコンクリート用細骨材（砕砂）では製品中に含まれる７５μｍ以下の微細石粒子の含有量が制限されており、細骨材生産の際には、前記微細石粒子を除去するなどのために粒度５ｍｍアンダーの破砕品の水洗が行われる。この水洗を行う湿式の設備での使用後の洗浄水は、７５μｍ以下程度の微細な石粒子及び／又は泥分を重量で５〜１０％程度含む泥水であり、「濁水」と呼ばれている。そして濁水は、シックナとフィルタプレス等の濃縮・脱水用の機械設備、あるいは沈殿池式設備により、水と分離された泥分が濃縮脱水されて、シリカを含有し水分を含む泥土スラッジである泥土ケーキにされる。なお、このような濁水の処理による泥土ケーキは「濁水ケーキ」と呼ばれており、例えばコンクリート用細骨材を生産する場合、重量で細骨材生産量の約１０％程度発生する。
【０００４】
そして近年、環境保全の観点から廃棄物の減少を図るべく、この泥土ケーキは生石灰、セメント等と単に混合されて、埋立て材、盛土材などの低強度材として利用されている。
【０００５】
ところが、上記の方法で得られる製品の強度（一軸圧縮強度）は１０ｋｇ／ｃｍ2程度以下と低く、用途が前述の埋立て材、盛土材など低強度の土木資材に限られてしまい、常時安定的に大量需要がなく利用量の拡大が期待できず、有効な廃棄物低減化になっていないのが実情である。
【０００６】
次に、同じく砕石副産物である石粉（乾燥石粉）について説明する。砕石プラントの製砂設備では、粒度５ｍｍアンダーの破砕品について、前述した７５μｍ以下の微細石粒子を除去するためにエアセパレータ等の乾式分級機で分級し、しかる後、除去仕切れずに残った微細石粒子の除去を前述の水洗により行うという製砂工程を採用している設備もある。このような製砂工程の場合、前記エアセパレータ等による分級によって主に７５μｍ以下の微細石粒子が副産物として発生する。この微細な石粒子は石粉（乾燥石粉）と呼ばれている。コンクリート用細骨材を生産する場合、石粉は重量で細骨材生産量の約１０％程度発生する。
【０００７】
また、砕石プラントにおいて製砂設備の上流部分には、前述したように粒度別に砕石を生産するための破砕機や篩装置などが備えられており、これらの装置では集塵機によって捕集される集塵ダストとして微細な石粒子（粒度：平均１５μｍ）である石粉（乾燥石粉）が副産物として発生する。
【０００８】
ところがこのような石粉についても、高流動コンクリートの混合材である石灰石粉の代替え品として利用すべく開発が進められているものの、現状ではこれ以外には用途がなく、実質的に廃棄物となっているのが実情である。なお、河川の岩石を原石とするいわゆる砂利プラントで副産物として発生する濁水，石粉についても、資源として利用されていないのが実情であり、ここではこの砂利プラントをも含めて砕石プラントという。
【０００９】
また、他のシリカ含有副産物として、浚渫土処理濁水、建設汚泥がある。浚渫土処理濁水について説明すると、通常、浚渫土（湖沼、川、ダム湖などを浚渫する際に発生する土砂）は含水率が高く、ふるい分け機などによって浚渫土を大・中・小の石、砂などに分離する際には、水洗に伴う濁水が発生する。また、建設汚泥は、周知のように、地中連続壁工法、泥水式シールド工法、高圧噴射攪拌工法などの土木建設工事に伴って発生する含水率が高く粒子の微細な泥状の掘削物である。
【００１０】
ところが、このような浚渫土処理濁水や建設汚泥については、その大部分が減容化のために泥土ケーキ（シリカ含有泥土スラッジ）にされているだけであり、環境保全の観点からも廃棄物の低減につながる有用なプロセスが強く希求されている。
【００１１】
そこで、本出願人は、上述の如き建設汚泥、浚渫土処理濁水、砕石プラント（含む砂利プラント）で発生する濁水、同プラントで発生する石粉などのシリカ含有副産物から得られる各泥土ケーキ（シリカ含有泥土スラッジ）を対象として、その用途の拡大を図るべく鋭意調査、研究を行い、先に、シリカ含有泥土スラッジの処理方法を開発し提案した（特願２０００−２１２４号参照）。
【００１２】
上記提案のシリカ含有泥土スラッジの処理方法の基本構成は、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合して泥土質原料を得る混合工程と、前記泥土質原料を原料として造粒を行って造粒物を得る造粒工程と、前記造粒物を水熱処理により固化して固化物を得る水熱固化（オートクレーブ養生）工程とを備えてなるもので、この処理方法を泥土ケーキ（シリカ含有泥土スラッジ）に施して得られた固化物は、強度及び低吸水性に優れ、コンクリート用細骨材、道路用路盤材、園芸用資材など広い用途に利用可能となり、引いては廃棄物の減少化を図ることができた。
【００１３】
そして、さらに用途の拡大を図ることを目的として鋭意調査、研究を行った結果、シリカ含有泥土スラッジの新たな用途として舗装用ブロック、園芸用ブロックなどのブロック製品への適用を見出したものである。
【００１４】
ところで、近年、歩道や遊歩道、公園広場等の舗装材として様々な形状の舗装用ブロックが使用されている。この舗装用ブロックは、骨材、砂、セメントを原料とし、これに水を加えて混合した上で成形機にかけてブロック形状とし、更に自然養生、又は蒸気養生して製造される。その製造の際、デザイン性、意匠性を高めるために表面の層（表層：全体の重量比で約１／10）のみ顔料を混合し、多種多様な色彩のブロックとして生産されている。また、一般に表面の色は顔料の種類や添加割合の調整、表面の粗度（肌合）は混合する骨材の大きさや種類により調整される。
【００１５】
しかし、上記のようにして製造された舗装用ブロックの表層は、骨材、砂、セメント、顔料の混合物であり表面に骨材の地肌が現れるため、その部分のみ骨材の色の影響で色むらが発生しやすい。またブロック製造直後の仕上がりは良好でも、舗装用ブロックの場合は必然的に摩耗が進行し、骨材の地肌の露出は避けられない。その場合、ブロック自体の機能は満足しても意匠性を著しく損なうことになる。
【００１６】
本発明は、上記の事情に鑑みなしたものであって、その目的は、シリカ含有泥土スラッジを用いて外観はもとより強度などの製品品質が従来のブロック製品と同等あるいはそれ以上のブロック製品、及びそのブロック製品の製造方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品は、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料のブロック基層と、このブロック基層の表裏両面の少なくとも片面に形成された、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料の表層と、よりなるものである。シリカ含有泥土スラッジは、上述したように粒子が細かい（通常７５μｍ以下）ためブロックに成形した場合、表面粗度が骨材を原料とした従来のブロックに比べて緻密にでき、またブロック成形直後はもとより使用で摩耗しても色むらの発生を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明（請求項３）シリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法は、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料のブロック基層の表裏両面の少なくとも片面に、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料を表層として積層するとともに、この積層体を加圧成形してブロック製品素地となし、しかる後、このブロック製品素地を水熱固化処理（オートクレーブ養生）により固化してブロック製品を得るものである。
【００１９】
また、上記製造方法においては、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料及びシリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料が、共に１０〜２５％の含水率に調整されるように混合されることが好ましい（請求項４）。その理由は、含水率が１０％未満では泥土質原料の粒子同士の付着力が弱く加圧成形しても成形型から外すと型崩れして成形がし難くい、一方２５％を超えると泥土質原料の流動性が高くなり、加圧成形の際に加圧すると成形型の隙間から水が噴出し、また成形圧の調整が困難となるためで、従って、泥土質原料の含水率は１０〜２５％の範囲内に調整することが好ましい。
【００２０】
また、上記シリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品及びその製造方法においては、シリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物を混合してなる泥土質原料及びシリカ含有泥土スラッジにカルシウム化合物と顔料を混合してなる泥土質原料は、共に補強繊維が混合されてあってもよい。通常シリカ含有泥土スラッジを原料とした水熱固化成形品の強度を上げる場合、セメントの含有量を上げ、シリカ含有泥土スラッジの含有量を下げる必要があるが、補強繊維を混合することで、シリカ含有泥土スラッジの含有量を下げることなく強度の向上が図れる。この場合、補強繊維としては、アラミド繊維、グラスファイバー、カーボン繊維等のオートクレイブ養生を行っても品質の変化が少ない材質の繊維が望ましい。また、繊維長さとしては、十分な製品強度を得るためには０．２ｍｍ以上が好ましいが、混合中に繊維が絡まることにより均一分散が損なわれることを防ぐためにはその上限を５ｍｍを超えない範囲とすることが望ましい。そして、より望ましくは０．２〜３ｍｍがよく、この範囲であればスラッジ中の分散性が向上し強度のばらつきの減少が十分期待できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１、図２は、本発明に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法を適用した工程説明図であって、図１は上工程、図２は図１に続く下工程を示す。
【００２２】
原料ホッパ１には、砕石プラント等で発生した７５μｍ以下の微細な石粒子及び／又は泥分を含む泥水をフィルタプレス等で脱水して得た泥土ケーキ（シリカ含有泥土スラッジ）が原料として投入される。そして、泥土ケーキは、原料ホッパ１内で解砕スクリューにより、また切り出される際にはカットスクリューとフィードロールにより解砕され、コンベア２を介してミキサー３へと送給される。
【００２３】
石灰タンク４にはセメントなどカルシウム化合物が貯蔵されている。そして、カルシウム化合物は、スクリューフィーダ５により所定量切り出されてサービスタンク６を介してミキサー３へと切り出されるようになっている。また同様に、顔料タンク７にはＦｅ2Ｏ3を主成分とした顔料或いはその他の顔料が貯蔵されており、その顔料は、ベルトフィーダ８により所定量切り出されてサービスタンク６を介してミキサー３へと切り出されるようになっている。この場合、切り出し量（混合割合）はミキサー３に付属のロードセル、及びサービスタンク６に付属のロータリーフィダーにより任意に調整ができるようになっている。
【００２４】
ミキサー３では、原料ホッパー１から切り出されたシリカ含有泥土スラッジと石灰タンク４から切り出されたカルシウム化合物を均一に混合したり、或いは原料ホッパー１から切り出されたシリカ含有泥土スラッジと石灰タンク４から切り出されたカルシウム化合物と更に顔料タンク７から切り出された顔料とを均一に混合することができる。
【００２５】
ミキサー３でシリカ含有泥土スラッジとカルシウム化合物を混合したものは、ブロック製品の基層用泥土質原料として搬送コンベア９、更に可逆回転可能なコンベア１０を介して基層材貯蔵サイロ１１へと送給されて貯蔵される。他方、ミキサー３でシリカ含有泥土スラッジとカルシウム化合物と顔料とを混合したものは、ブロック製品の表層用泥土質原料として搬送コンベア９、更に可逆回転可能なコンベア１０を介して表層材貯蔵サイロ１２へと送給されて貯蔵される。
【００２６】
基層材貯蔵サイロ１１に貯蔵された基層用泥土質原料と表層材貯蔵サイロ１２に貯蔵された表層用泥土質原料は、ブロック成形機１３に付帯されている基層材フィーダ１４と表層材フィーダ１５とにコンベア１６と１７とを介してそれぞれ送給される。そして、ブロック成形機１３においては、まず基層材フィーダ１４から基層用泥土質原料の所定量が型内に供給され、続いてその上に表層材フィーダ１５から所定量の表層用泥土質原料が供給された後、加圧成形し、ブロック製品素地１８が成形される。このブロック製品素地１８は、コンベア１９を介して搬出され、パレットに載せて自動搬送システム装置２０内の棚に載置、収納される。
【００２７】
上記自動搬送システム装置２０内に収納されたブロック製品素地１８は、パレットに載せたままで水熱固化処理（オートクレーブ養生）用運搬台車２１に積載され、オートクレーブ２２内に搬入して所定条件のオートクレーブ養生が行われる。このオートクレーブ養生によりブロック製品素地１８は固化しブロック製品２３として製造される。オートクレーブ養生後、運搬台車２１はオートクレーブ２２内からを搬出され、ブロック製品２３はパレットに載せたままで運搬台車２１から自動搬送システム装置２０内の棚に載置、収納され、必要の都度ブロック製品２３として出荷される。
【００２８】
上述したようにしてオートクレーブ養生を施して製造されたブロック製品２３は、粒子が細かい通常７５μｍ以下のシリカ含有泥土スラッジを主原料として、これにカルシウム化合物を混合してブロック基層を、またこれにカルシウム化合物と顔料を混合して表層を構成しているので、表面粗度が骨材を原料とした従来のブロックに比べて緻密であり、またブロック成形直後はもとより使用で摩耗しても色むらの発生が起こり難い。
【００２９】
因みに、基層用泥土質原料としてＡ：含水率１５％、Ｂ：含水率７％、Ｃ：含水率３０％の３種類を、表層用泥土質原料としてＤ：含水率１５％（顔料２％混合）を準備して、下記成形条件でプレス成形、振動成形を行った。
▲１▼プレス成形機：型に所定量の基層用泥土質原料を供給後、一次プレス（１秒）して表面を均す。次に表層用泥土質原料を供給し二次プレスする。
▲２▼振動成形機：テーブル（型枠）に基層用泥土質原料と表層用泥土質原料を供給後、型枠蓋（プレス）を降下させ、低い面圧をかける。その状態でテーブル部、プレス部をそれぞれ振動させ成形する。振動機は重りを交換することにより加振力の調整が可能になっている。
【００３０】
上記の条件によるプレス成形結果を表１に、振動成形結果を表２にそれぞれ示す。なお、プレス成形では基層用泥土質原料重量：１８４８ｇ、表層用泥土質原料重量：２０５ｇとし、振動成形では基層用泥土質原料重量：１６６３ｇ、表層用泥土質原料重量：１８５ｇとした。
【００３１】
【表１】
0004466983.tif 000002
【００３２】
表１から理解されるように、基層用泥土質原料の含水率が１５％の試験Ｎｏ．１〜３のものは成形が良好に行えたが、含水率が７％の試験Ｎｏ．４のものは水分が少ないため型から外す際に型崩れが見られた。また、含水率が３０％の試験Ｎｏ．５のものは水分が多すぎたため型からどろどろの原料が噴出し、面圧を上げることができず成形ができなかった。このようなことから基層用、表層用の何れの泥土質原料も含水率は１０〜２５％の範囲内に調整することが好ましい。
【００３３】
【表２】
0004466983.tif 000003
【００３４】
表２から理解されるように、基層用泥土質原料の含水率が１５％の試験Ｎｏ．６、７のものは成形が良好に行えたが、含水率が７％の試験Ｎｏ．８のものは水分が少ないため型から外す際に表面剥離や割れが多数認められた。また、含水率が３０％の試験Ｎｏ．９のものは成形はできたものの、水分が多すぎたため型に付着し型離れが悪い。
【００３５】
また、生石灰を１０％添加した泥土質原料に、更に顔料を０％、４％、８％添加したブロックを製造して、顔料の使用による強度の変化について調査した。その結果、顔料が８％以下であれば、圧縮強度、引張強度とも、日本建築学会「建築工事標準仕様書」（ＪＡＳＳ）における「ＪＡＳＳ７Ｍ１０１」の規格を満たすとともにほとんど強度変化がなく、通常のコンクリート着色用顔料が使用可能であることが確認できた。
【００３６】
なお、上述した実施形態は補強繊維を添加混合しない場合の例であるが、補強繊維を添加混合するのであれば、例えば、図１に示す石灰タンク４、顔料タンク７に併設して繊維タンクとベルトフィーダを配設し、これよりサービスタンク６に供給して添加混合させることができる。また、本発明のブロック製品の形状は、インターロッキングブロック等の直方体状のブロック形状に限られるものではなく、前記補強繊維を添加した場合には、未添加の場合に比べブロック製品の曲げ強度が格段に向上するため板状のブロック製品とすることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明（請求項１）に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品によれば、粒子が細かい通常７５μｍ以下のシリカ含有泥土スラッジを主原料として用い、これにカルシウム化合物を混合してブロック基層を、またこれにカルシウム化合物と顔料を混合して表層を構成しているので、表面粗度が骨材を原料とした従来のブロックに比べて緻密にできる。またブロック成形直後はもとより使用で摩耗しても色むらの発生が起こり難い。また、ブロックの強度も従来ブロックと変わらない。
【００３８】
また、本発明（請求項３）に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法によれば、粒子が細かい通常７５μｍ以下のシリカ含有泥土スラッジを主原料として用いて、表面粗度が骨材を原料とした従来のブロックに比べて緻密で、且つブロック成形直後はもとより使用で摩耗しても色むらの発生が起こり難い、従来ブロックと変わらない強度のブロック製品を製造することができ、引いてはシリカ含有泥土スラッジ（汚泥ケーキ）の有効活用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法を適用した工程説明図であって、上工程を示す。
【図２】本発明に係るシリカ含有泥土スラッジを用いたブロック製品の製造方法を適用した工程説明図であって、図１の上工程に続く下工程を示す。
【符号の説明】
１：原料ホッパ          ２：コンベア            ３：ミキサー
４：石灰タンク          ５：スクリューフィーダ  ６：サービスタンク
７：顔料タンク          ８：ベルトフィーダ      ９：搬送コンベア
１０：コンベア          １１：基層材貯蔵サイロ  １２：表層材貯蔵サイロ
１３：ブロック成形機    １４：基層材フィーダ    １５：表層材フィーダ
１６，１７：コンベア    １８：ブロック製品素地  １９：コンベア
２０：自動搬送システム装置                      ２１：運搬台車
２２：オートクレーブ    ２３：ブロック製品
【図１】
0004466983.tif 000004
【図２】
0004466983.tif 000005