JP2000140797A

JP2000140797A - 土木・建築用機能性石材

Info

Publication number: JP2000140797A
Application number: JP10333446A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawashima; 健川島; Keiji Watanabe; 圭児渡辺; Norio Isoo; 典男磯尾; Tatsuto Takahashi; 達人高橋
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート製資材やレンガ等の代替となり
得る新規な土木・建築用材料であって、コンクリートに
較べてｐＨが低く、陸生植物の植生基盤として優れた機
能を有するとともに、透水性及び吸水性にも優れ、且つ
安価に製造できる土木・建築用材料を提供する。【解決手段】鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主
原料とする石材であって、主原料である粉状および／ま
たは粒状のスラグを、主としてスラグ中に含まれるＣａ
Ｏの炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ₃をバインダーと
して固結させたブロック状またはパネル状の石材であ
り、且つ全体に微細な開気孔を有することを特徴とする
土木・建築用機能性石材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼製造プロセス
で発生するスラグおよび／またはＣａＯ分含有廃材を主
原料とする建築・土木用機能性石材に関するもので、こ
の機能性石材は優れた吸水・透水性能及び植生基盤とし
ての機能を有するため、例えば、石材そのものが植生基
盤となる緑化ブロック、景観ブロックまたは土壌被覆ブ
ロック等、さらには、路面被覆用ブロックまたはパネル
等として好適に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川や湖沼等の護岸或いは道路側
面の傾斜部、崖等を被覆し、これら被覆部の崩壊や土壌
流失を防止することを目的として、自然石やコンクリー
ト製のブロック、或いはコンクリート製や金属製などの
板状部材が広く使用されている。

【０００３】このような自然災害防止のための環境整備
や改善等のために行われる土木改修には膨大な量の資材
（石材）が必要となる。この膨大な資材のために自然石
を他所から調達することは新たな自然破壊を引き起こす
恐れがあり、また、自然石も決して安価ではないため施
工コストも嵩む。そのため多くの場合、資材としてはコ
ンクリート製ブロックあるいは板形状体が使われること
が多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、こうした土木改
修に際し、自然環境の保全や回復のために緑化の推進、
景観の美化が同時に求められるようになってきた。しか
し、従来用いられているコンクリート製等の資材は表面
が比較的平滑で凹凸も少なく、吸水性も乏しいため、こ
れ自体を植物の植生基盤とすることは困難である。ま
た、コンクリートはｐＨが高い（通常、ｐＨ１２〜１
２．５程度）ために雨水等の付着水やその周辺のｐＨを
上昇させ、このため仮に発泡コンクリート等を用いて植
生基盤に出来たとしても、高いｐＨのために植物の生育
が阻害されるという問題がある。

【０００５】また、近年では、雨水を地中に浸透させて
緑化の促進や下水道への負担軽減を図るため、歩行者の
歩く路面（歩道や公園等の路面）に透水性ないしは吸水
性のあるレンガやブロック等を敷設することが行われる
ようになってきたが、このようなレンガやブロックは高
価であり、また、長期的にはコンクリート中のＣａが溶
出し、耐用性が低下するという問題がある。

【０００６】したがって本発明の目的は、従来のコンク
リート製資材やレンガ等の代替となり得る新規な土木・
建築用材料であって、コンクリートに較べてｐＨが低
く、陸生植物の植生基盤として優れた機能を有するとと
もに、透水性及び吸水性にも優れ、しかも安価に製造す
ることができる土木・建築用材料を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく実験と検討を重ねた結果、粉状および／ま
たは粗状のスラグを、主としてスラグ中に含まれるＣａ
Ｏの炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ₃をバインダーと
して固結させて得られた硬化体であって、且つ全体に微
細な開気孔を有するブロック状またはパネル状の硬化体
が、上記の目的に叶う土木・建築用材料となり得ること
を見い出した。

【０００８】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は以下の通りである。 [1] 鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主原料とする
石材であって、主原料である粉状および／または粒状の
スラグを、主としてスラグ中に含まれるＣａＯの炭酸化
反応で生成させたＣａＣＯ₃をバインダーとして固結さ
せたブロック状またはパネル状の石材であり、且つ全体
に微細な開気孔を有することを特徴とする土木・建築用
機能性石材。 [2] ＣａＯ分含有廃材および／または鉄鋼製造プロセス
で発生したスラグを主原料とする石材であって、主原料
である粉状および／または粒状のスラグ、粉状および／
または粒状のＣａＯ分含有廃材の中から選ばれる１種以
上の石材原料を、主として主原料中に含まれるＣａＯの
炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ₃をバインダーとして
固結させた石材であり、且つ全体に微細な開気孔を有す
ることを特徴とする土木・建築用機能性石材。

【０００９】[3] 上記[1]または[2]の機能性石材におい
て、開気孔率が２０〜５０％であって、気孔径５００μ
ｍ以上の開気孔が石材中の全開気孔に占める割合が２０
容積％以上であることを特徴とする土木・建築用機能性
石材。 [4] 上記[1]〜[3]のいずれかの機能性石材において、石
材が緑化ブロックまたは景観ブロックであることを特徴
とする土木・建築用機能性石材。 [5] 上記[1]〜[3]のいずれかの機能性石材において、石
材が護岸用ブロックまたは傾斜地被覆用ブロックである
ことを特徴とする土木・建築用機能性石材。

【００１０】[6] 上記[1]〜[3]のいずれかの機能性石材
において、石材が路面被覆用のブロックまたはパネルで
あることを特徴とする土木・建築用機能性石材。 [7] 上記[1]〜[6]のいずれかの機能性石材において、石
材が植物の肥料成分を含有していることを特徴とする土
木・建築用機能性石材。 [8] 上記[1]〜[7]のいずれかの機能性石材において、植
生基盤とすべき面からその裏面側に向けて形成された、
土壌保持用の凹部または貫通孔を有することを特徴とす
る土木・建築用機能性石材。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の土木・建築用機能性石材
は、粉状および／または粒状のスラグを、主としてスラ
グ中に含まれるＣａＯ（但し、このＣａＯが変化したＣ
ａ（ＯＨ）₂の場合も含む）の炭酸化反応で生成させた
ＣａＣＯ₃をバインダーとして固結させ、塊状化した石
材であって、且つ全体に微細な開気孔を有する石材であ
り、本発明はこのような人工石材が陸生植物の植生基盤
として優れた機能を有していること、また、その優れた
透水性および吸水性により路面等に敷設される石材等と
しても優れた機能を有していることを見い出し、なされ
たものである。

【００１２】また、本発明で使用する石材の主原料とし
ては、上記スラグとともに或いはスラグに代えて廃コン
クリート材のようなＣａＯ含有廃材を用いてもよい。こ
のようなＣａＯ含有廃材としては、廃コンクリート材の
ほかに、モルタルや耐火物の廃材があり、これらの材料
もスラグと同様に、含有されるＣａＯの炭酸化反応でＣ
ａＣＯ₃が生成し、このＣａＣＯ₃をバインダーとして固
結する。したがって、石材の主原料としては、スラグお
よびＣａＯ含有廃材の中から選ばれる１種または２種以
上を用いることができる。なお、以下の発明の説明にお
いてはすべてスラグを主原料として用いる場合を例に説
明を行う。

【００１３】粒状物をＣａＯとＣＯ₂との反応、すなわ
ち炭酸化反応により生じるＣａＣＯ₃を利用して固結さ
せこと自体は古くから知られた技術であり、ＣａＯを含
む粒状物を炭酸ガス雰囲気下に置くと、下記反応式によ
ってＣａＣＯ₃が生成し、このＣａＣＯ₃をバインダーと
して粒子間に固結現象を生じる。ＣａＯ＋ＣＯ₂→ ＣａＣＯ₃

【００１４】従来、このような炭酸化反応を利用した技
術としては、例えば製鋼風砕スラグと水との混練物を原
料として建材用途等の硬化体製品を製造する方法（例え
ば、特開昭５８−７４５５９号）や非焼成ペレットの製
造法（例えば、特開昭５７−９２１４３号、特開昭５８
−４８６４２号、特開昭５８−１３３３３４号）等が提
案されている。しかしこれらの従来技術は、いずれも所
要の強度を有する硬化体製品や非焼成ペレットを短時間
で製造することのみを目的としたものであり、粉状また
は粒状のスラグを炭酸化反応により固結させて得られた
石材であって、且つ全体に微細な開気孔を有する石材が
陸生植物の植生基盤として優れた機能を有していること
や、優れた透水性および吸水性により路面等に敷設され
る石材として優れた機能を有していることについては、
何も示していない。ここで、開気孔とは石材内部に存在
する気孔のうち石材表面に通じている気孔（連続空間）
のことである。

【００１５】従来から用いられているコンクリート製資
材は表面の凹凸が比較的少なく（表面粗さＲａで２０μ
ｍ程度）、また開気孔の生成率も極めて低く、このため
透水性や吸水性も乏しい。加えて、付着水等のｐＨを上
昇させるため植物の成育が阻害されるという問題があ
る。したがって、仮にコンクリートブロック等のコンク
リート製資材に対して人為的に陸生植物を植生させたと
しても、植物の適切な成育は殆ど見込めない。

【００１６】これに対して本発明の機能性石材は、主原
料であるスラグ中に含まれるＣａＯの大部分を炭酸化反
応によってＣａＣＯ₃に変化させ、且つこのＣａＣＯ₃を
バインダーとしてスラグ粒子を固結させたものであるた
め、ｐＨがコンクリート製資材のように高くない（石材
のｐＨは高々９程度である）。このため多孔質の内部や
周囲の水のｐＨを上昇させるおそれは殆どなく、植物の
成育環境がｐＨ上昇によって阻害されることはない。加
えて、本発明の機能性石材は、スラグ粒子を炭酸化反応
で固結させて得られたものであるため、その表面全体が
ポーラス状で粗く（通常、表面粗さＲａで５０μｍ程
度）、植物の着生に適した表面性状を有している。

【００１７】さらに、本発明の機能性石材は全体に微細
な開気孔を有することにより、上記の点と相俟って陸生
植物の植生基盤として高い機能を有する。その理由は、
全体に微細な開気孔を有することにより植物が根を張る
のに適した形態であること、開気孔により吸水性が付与
されるため、付着水等が保持され易いこと、また、特に
大きな要因として、植物の栄養塩成分である燐や鉄分等
（その多くは石材の主原料であるスラグに含まれてい
る）が石材から溶出し、これが植物の着床や成育に有効
に作用すること、等により植生基盤として高い機能を有
するものと考えられる。特に、最後に述べた要因につい
ては、植物の栄養源となる石材溶出成分が開気孔内に張
り巡らされた植物の根に直に供給されるため、植物の成
育に極めて有効である。

【００１８】また、本発明の石材は、微細な開気孔の一
部によって透水性が付与されるため、雨水等を石材下方
の土中に浸透させることができ、路面敷設用の石材とし
ても優れた機能を有している。また、上述した機能をよ
り高めるためには、石材の開気孔の生成条件をより厳密
に規定することが好ましい。すなわち、本発明の石材
は、石材中の開気孔率が２０〜５０％であって、気孔径
５００μｍ以上の開気孔が石材中の全開気孔に占める割
合が２０容積％以上であることが好ましい。

【００１９】ここで、開気孔率が２０％未満では、植物
が根を張ったり或いは石材中の栄養成分を植物の根に供
給するための開気孔の数が少なく、また、当然に吸水
性、透水性も低下するため、植生基盤として機能や路面
敷設用としての機能が低下してしまう。一方、開気孔率
が５０％を超えると石材の強度が低下するため好ましく
ない。また、気孔径５００μｍ未満の開気孔だけでは植
物の細い根が浸入しにくいため、根張りが悪い。また、
目詰りしやすく、浸透性を維持しにくい。

【００２０】石材中の気孔径５００μｍ以上の開気孔が
全開気孔に占める割合が２０容積％未満では、植物を支
えるための根張りが十分な効果を果せない。また、透水
性に関しても、気孔径５００μｍ以上のある程度の細孔
量がないと透水速度が悪く、水はけが悪い。上記のよう
に開気孔率が２０〜５０％であって、気孔径５００μｍ
以上の開気孔が石材中の全開気孔に占める割合が２０容
積％以上であることにより、略７〜２５％の吸水率が得
られる。

【００２１】なお、開気孔の気孔径は、水銀圧入法で求
めた細孔径あるいは石材表面または表面と平行な切断面
の顕微鏡像の画像解析により求めた空隙の相当直径とし
て求めることができる。全開気孔率はＪＩＳＲ２２０
５（いわゆるアルキメデス法）の見掛気孔率で求めるこ
とができる。気孔径５００μｍ以上の開気孔による開気
孔率は、全開気孔率（ＪＩＳＲ２２０５の見掛気孔
率）から、水銀圧入法を用いて測定した開気孔率（気孔
径２００〜３００μｍ以下）を差し引き、さらに、画像
処理で求めた気孔径２００〜５００μｍの開気孔の開気
孔率を差し引いて、求めらることができる。

【００２２】機能性石材中には必要に応じて種々の成分
を含有させることができ、例えば、植物の肥料成分を含
有させれば、この成分が開気孔を通じて溶出し、植物の
根に供給される。この肥料成分としては、例えば、ケイ
酸カリ、尿素、ウレアホルム、過リン酸石灰、熔成リン
肥などを挙げることができる。まら、これら肥料成分の
中でも、特に緩効性の肥料成分が好ましい。また、石材
中に含まれる鉄分は開気孔を通じて溶出することによ
り、植物の栄養源として根に供給される。このため石材
中に適量の鉄分が含まれてもよい。

【００２３】後述するように鉄鋼製造プロセスで発生す
るスラグには相当量の鉄分が含まれており、このスラグ
から地金（鉄分）を回収する工程を経た後でも、スラグ
中にはある程度の鉄分が残存している。したがって、通
常、石材中にはある程度の鉄分が含まれることになる
が、石材に鉄分を含有させる場合、そのような元々含ま
れる鉄分を利用してもよいし、或いは別途添加材として
鉄分（金属鉄または酸化鉄）を添加してもよい。この添
加材としては、例えば、鉄鋼製造プロセスで発生する含
鉄ダスト（製鉄ダスト等）、ミルスケールを用いてもよ
い。

【００２４】また、本発明の石材中には上記成分以外に
も、必要に応じて任意の成分を適量、すなわち石材の強
度低下等を招かない限度で適宜含有させることができ
る。また、バインダーとなる成分として、例えば、セメ
ントや水砕スラグ微粉末等を少量添加してもよい。

【００２５】本発明の石材は、土木・建築用材料のあら
ゆる用途に適用することができるが、特に、陸生植物を
直に植生させる緑化ブロック、景観ブロック、土壌被覆
ブロック（護岸構築用ブロック、傾斜地被覆用ブロッ
ク、斜面安定ブロック等）として最適である。また、本
発明の石材には透水性があり、また、圧縮強度１００ｋ
ｇ／ｃｍ²以上、吸水率１０％以上のレベルも容易に実
現できるため、庭園、公園、歩道等の路面に敷設するブ
ロックまたはパネルとしても好適である。

【００２６】ブロック体やパネル体としての石材の形状
に特別な制約はなく、任意の形状に構成できる。また、
石材に土壌を組み合わせるため、植生基盤とすべき面か
らその裏面側に向けて、土壌保持用の凹部または貫通孔
を設けることもできる。また、石材の大きさにも特別な
制約はない。本発明のように粉状または粒状のスラグを
炭酸固化させた石材は、炭酸固化させる際の形状の選択
或いは炭酸固化後の切り出し形状の選択等によりその大
きさを任意に調整することができ、大塊の石材も容易に
得ることができる。

【００２７】なお、本発明の石材は、粒径の小さいスラ
グが炭酸化反応で生成したＣａＣＯ₃をバインダーとし
て緊密に固結したものであるため、十分な強度を有して
おり、このため運搬や水中への沈設の際に衝撃が加わっ
ても割れや崩壊を生じる恐れはないが、必要に応じて内
部に鉄筋を配してもよい。

【００２８】以下、本発明の石材の主原料となるスラグ
について、より詳細に説明する。本発明の機能性石材の
主原料となる鉄鋼プロセスで発生するスラグとしては、
高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ等の高炉系スラグ、予
備処理、転炉、鋳造等の工程で発生する脱炭スラグ、脱
燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、鋳造スラグ等の製
鋼系スラグ、鉱石還元スラグ、電気炉スラグ等を挙げる
ことができるが、これらに限定されるものではなく、ま
た、２種以上のスラグを混合して用いることもできる。

【００２９】これらのスラグのうち、代表的なスラグの
組成の一例を以下に示す。 (1) 脱炭スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１７．５％，ＣａＯ：４
６．２％、ＳｉＯ₂：１１．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：１．４
％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７
６％、Ｓ：０．０４％ (2) 脱燐スラグ … Ｔ．Ｆｅ：５．８％，ＣａＯ：５
４．９％、ＳｉＯ₂：１８．４％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．８
％、ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８
％、Ｓ：０．０３％

【００３０】(3) 脱硫スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５
％，ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ₂：１０．０％、Ａｌ₂
Ｏ₃：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４
％、Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％ (4) 脱珪スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５％，ＣａＯ：１
３．６％、ＳｉＯ₂：４３．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．８
％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．
１０％、Ｓ：０．１９％ (5) 高炉水砕スラグ … ＦｅＯ：０．３％、ＣａＯ：４
２．０％、ＳｉＯ₂：３３．８％、ＭｎＯ：０．３％、
ＭｇＯ：６．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：１４．４％

【００３１】なお、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグ
のうち、脱燐スラグはＰ含有量が高いために、また脱珪
スラグはＭｎＯの含有量が高いために、それぞれセメン
ト原料として使用するには難があるが、本発明ではこれ
らのスラグについても問題なく石材の主原料として利用
することができる。

【００３２】使用するスラグは粉状および／または粒状
であればよく、その粒径は特に限定されない。上記のよ
うな鉄鋼製造プロセスで発生するスラグは、程度の差は
あるものの比較的多量（通常、数重量％〜３０重量％程
度）の地金（粒鉄等の鉄分）を含んでおり、一般には、
このような鉄分を鉄鋼製造プロセスにリサイクルするた
めに、スラグ中の地金回収が行われる。通常、この地金
回収を行うためにスラグは粉砕処理され、したがって、
元々粉化した状態にあるスラグを含め、地金回収工程を
経たスラグは必然的に粉状若しくは粒状通常、ｃｍオー
ダーまたはそれ以下のものとなる。

【００３３】本発明の石材の主原料とするスラグは、こ
のような地金回収工程を経たスラグをそのまま用いても
よいし、また必要に応じて、これをさらに粉砕処理した
ものを用いてもよい。また、地金回収工程を経ないスラ
グを必要に応じて粉砕処理したもの、或いは地金回収工
程よりもさらに鉄分を除去したものをそれぞれ主原料と
して用いてもよい。

【００３４】また、これら主原料となるスラグには、先
に述べた石材含有成分（肥料成分、鉄分）となるべき添
加材を必要に応じて添加することができる。また、大部
分のスラグにはＣａＯとともにある程度の量のＭｇＯが
含まれており、このＭｇＯ（このＭｇＯが変化したＭｇ
（ＯＨ）₂を含む）も上記炭酸化反応によりＭｇＣＯ₃に
変化し、バインダーの一部となる。

【００３５】本発明の石材を製造するには、適度な水分
が添加された粉状または粒状のスラグ（必要に応じて添
加材が添加されたスラグ）を、例えば型枠等の容器内に
適当な嵩密度で充填して原料充填層を形成し、この容器
内に炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガス（以下、単に炭酸
ガスという）を流すことにより、主としてスラグ中に含
まれるＣａＯの炭酸化反応により生成するＣａＣＯ₃を
バインダーとしてスラグ粒子を固結させ、原料充填層全
体を炭酸固化させる。

【００３６】スラグをＣａＯと炭酸ガスとの反応を利用
して効率的に炭酸固化させるには水分が必要である。こ
れは水にＣａＯと炭酸ガスが溶解することにより炭酸化
反応が促進されるためである。したがって、スラグには
適量の水が添加される必要がある。また、型枠等の容器
内に供給された炭酸ガスのうちの未反応ガスは、適当な
排気口から排気される。

【００３７】製造される石材の性状（開気孔のサイズ、
開気孔率等）は、主原料となるスラグの粒度、炭酸化反
応させる際の原料層の充填度（嵩密度）、水分量等によ
り変わるので、これらを適宜調整することにより所望の
大きさの開気孔と開気孔率を有する石材を得ることがで
きる。

【００３８】原料となるスラグの粒度、原料充填層の充
填度、水分量等は、例えば、下記の条件の範囲内で選択
されることが好ましい。 (1) 主原料であるスラグの粒度分布に関しては、２０〜
１ｍｍ＞７０％、０．３ｍｍ以下＜３０％、より好まし
くは、１０〜３ｍｍ＞７０％、０．３ｍｍ以下＜３０％
とすることが好ましい。 (2) 原料中の水分に関しては、水分含有量３％以上であ
って、且つ水分添加された原料充填を形成した時に、原
料充填層内に炭酸ガスが流れる通路が確保されるととも
に、ガス吹き込みにより原料充填層が崩壊（流動化）す
るようなことがない程度の水分含有量とすることが好ま
しい。 (3) 原料充填層の嵩密度は、嵩比重／真比重が０．３〜
０．９の範囲となるようにすることが好ましい。

【００３９】原料層を所定の充填度にするために行う締
め固めは、原料層の上部から加圧する方法、原料層に振
動を与える方法、これら両者を併用する方法等を採用で
きる。原料充填層内に炭酸ガスを供給する方法に特別な
制限はないが、原料充填層の底部にガス吹き込み手段を
設け、このガス吹き込み手段を通じてガスを吹き込むこ
とが最も効果的である。また、場合によっては、原料充
填層を気密性の空間（容器等を含む）内に置き、この空
間内を炭酸ガス含有雰囲気にすることもできる。

【００４０】使用される炭酸ガス含有ガスとしては、例
えば一貫製鉄所内で排出される石灰焼成工場排ガス（通
常、ＣＯ₂：２５％前後）や加熱炉排ガス（通常、Ｃ
Ｏ₂：６．５％前後）等が好適であるが、これらに限定
されるものではない。また、炭酸ガス含有ガス中の炭酸
ガス濃度が低すぎると処理効率が低下するという問題を
生じるが、それ以外の問題は格別ない。したがって、炭
酸ガス濃度は特に限定しないが、効率的な処理を行うに
は３％以上の炭酸ガス濃度とすることが好ましい。

【００４１】また、炭酸ガスのガス吹込量にも特別な制
限はなく、原料充填層が流動しない程度にガス吹き込み
を行えばよいが、一般的な目安としては０．００４〜
０．５ｍ³／ｍｉｎ・ｔ程度のガス吹き込み量が確保で
きればよい。また、ガス吹き込み時間（炭酸化処理時
間）にも特別な制約はないが、目安としては炭酸ガス
（ＣＯ₂）の吹込量がスラグの重量の３％以上となる時
点、すなわち、ガス量に換算すると材料１ｔ当たり１５
ｍ³以上の炭酸ガス（ＣＯ₂）が供給されるまでガス吹き
込みを行うことが好ましい。

【００４２】原料充填層に吹き込まれる炭酸ガスまたは
炭酸ガス含有ガスは常温でよいが、ガスが常温よりも高
温であればそれだけ反応性が高まるため有利である。但
し、ガスの温度が過剰に高いとＣａＣＯ₃がＣａＯとＣ
Ｏ₂に分解し、またＭｇＣＯ₃もＭｇＯとＣＯ₂に分解し
てしまうため、高温ガスを用いる場合でもこのような分
解を生じない程度の温度のガスを用いる必要がある。ま
た、原料充填層内に炭酸ガスを供給するに当たっては、
炭酸ガスを一旦水中に吹き込んでＨ₂Ｏを飽和させた
後、積み山または充填層に吹き込むようにすることによ
り、スラグの乾燥を防止して炭酸化反応を促進させるこ
とができる。

【００４３】

【実施例】製鋼スラグ（粒度；１０〜３ｍｍ：９０％，
０．１ｍｍ以下：１０％）を１１０℃で乾燥後、水分を
５％添加した。この原料スラグを底面にガス吹込用凸部
のついた２５ｃｍ×５０ｃｍ×２５ｃｍの型枠に乾燥密
度で１．９５〜２．０５ｇ／ｃｍ²になるように突き固
めて充填し、厚さ１０ｃｍの原料充填層を形成した。こ
の型枠の上部を密閉した後、加湿したＣＯ₂をゲージ圧
１ｋｇｆ／ｃｍ²、１Ｌ／ｍｉｎで型枠の下方から原料
充填層内に６日間供給して、緑化用石材を製造した。こ
の石材は、全開気孔率が３６．４％、気孔径５００μｍ
以上の開気孔が１９．０％で全気孔に占める割合が５２
％であった。

【００４４】固化後の石材は、サイズが２５ｃｍ×２５
ｃｍ×１０ｃｍであって、片面（２５ｃｍ×２５ｃｍ）
に幅３ｃｍ、深さ２ｃｍ、長さ５０ｃｍの溝が等間隔に
３本形成されている。この石材を河川敷の傾斜地に置
き、野芝を少量の土壌とともに植えたところ、石材内に
も根が張り、緑化ブロックを形成できた。また、少量の
土壌を溝部に入れたブロックを放置したところ、稲科の
雑草が繁茂した。いずれも石材と植物の付着力は強く、
簡単には剥がせない状態となった。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の土木・建築用
機能性石材は、従来のコンクリート製資材のようにｐＨ
上昇により植物の成育を阻害することがなく、しかも陸
生植物の植生基盤として優れた機能を有するとともに、
透水性や吸水性にも優れている。また、入手が容易で安
価なスラグを炭酸固化させるだけで経済的に製造できる
という大きな利点がある。したがって、本発明の土木・
建築用機能性石材は従来のコンクリート製資材やレンガ
等に代る全く新たな土木・建築用材料として極めて有用
なものである。

【００４６】また、本発明は、従来では路盤材等として
の利用価値しかなかったようなスラグを付加価値の高い
製品として利材化できるという大きな利点があり、ま
た、特にスラグの中には冷却時に生成するγ−ダイカル
シウムシリケートの変態膨張や、遊離ＣａＯの水和によ
り生じる膨張等により粉化する性質を持つものがあり、
従来、このような粉化スラグは一部がセメント原料等と
して利用される以外は利材化の途がなく、大部分が廃棄
されていたものであるが、本発明ではこのような粉化ス
ラグについても原料として利用でき、さらに組成上の制
約からセメント原料等として利用するのに難があり、有
効利用が難しかったスラグ（例えば、脱燐スラグや脱珪
スラグ等）についても原料として利用できることから、
鉄鋼製造プロセスで発生するほとんどのスラグを有効利
用でき、それも付加価値の高い製品として利材化できる
点でも非常に有用な発明である。

フロントページの続き (72)発明者磯尾典男東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者高橋達人東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA43 AC04 BA02 CA34 CC03 CC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを主
原料とする石材であって、主原料である粉状および／ま
たは粒状のスラグを、主としてスラグ中に含まれるＣａ
Ｏの炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ₃をバインダーと
して固結させたブロック状またはパネル状の石材であ
り、且つ全体に微細な開気孔を有することを特徴とする
土木・建築用機能性石材。
【請求項２】ＣａＯ分含有廃材および／または鉄鋼製
造プロセスで発生したスラグを主原料とする石材であっ
て、主原料である粉状および／または粒状のスラグ、粉
状および／または粒状のＣａＯ分含有廃材の中から選ば
れる１種以上の石材原料を、主として主原料中に含まれ
るＣａＯの炭酸化反応で生成させたＣａＣＯ₃をバイン
ダーとして固結させた石材であり、且つ全体に微細な開
気孔を有することを特徴とする土木・建築用機能性石
材。
【請求項３】開気孔率が２０〜５０％であって、気孔
径５００μｍ以上の開気孔が石材中の全開気孔に占める
割合が２０容積％以上であることを特徴とする請求項１
または２に記載の土木・建築用機能性石材。
【請求項４】石材が緑化ブロックまたは景観ブロック
であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の
土木・建築用機能性石材。
【請求項５】石材が護岸用ブロックまたは傾斜地被覆
用ブロックであることを特徴とする請求項１、２または
３に記載の土木・建築用機能性石材。
【請求項６】石材が路面被覆用のブロックまたはパネ
ルであることを特徴とする請求項１、２または３に記載
の土木・建築用機能性石材。
【請求項７】石材が植物の肥料成分を含有しているこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記
載の土木・建築用機能性石材。
【請求項８】植生基盤とすべき面からその裏面側に向
けて形成された、土壌保持用の凹部または貫通孔を有す
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６また
は７に記載の土木・建築用機能性石材。