JP2000203922A

JP2000203922A - 無機材料固化体の製造方法

Info

Publication number: JP2000203922A
Application number: JP11109415A
Authority: JP
Inventors: Seiki Saito; 成輝齋藤; Hiroteru Maenami; 洋輝前浪; Hiroto Shin; 博人進
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高温に加熱する必要なく無機材料固化体とし得
る製造方法を提供する。【解決手段】消石灰と風化した花崗岩の粉末とからな
り、常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下における炭酸化
反応と水和反応とにより固化可能な調合物を用意する。
この調合物に水を主成分とする反応液を添加・混練して
混練物とし、混練物を加圧成形して成形体とし、成形体
を常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下で養生させて固化
体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸化反応と水和
反応とにより固化可能な調合物を用いた無機材料固化体
の製造方法に関する。この製造方法は、固化体を内装
材、外装材等の建材とする製造業、固化体を路盤とする
土木工事業又は固化体を躯体床、躯体壁、建造物等とす
る建築工事業等に利用可能である。

【０００２】

【従来の技術】内装材や外装材等に用いられるタイル等
の陶磁器や煉瓦等の耐火物に代表される従来のセラミッ
クス製品は、一般的には、天然に産出される粘土等の無
機材料原料を水とともに所定割合で調合・混練して所定
形状に成形し、こうして得られる成形体を高温に加熱す
ることにより固相反応、焼結、溶融、結晶成長等を生じ
しめて固化させている。

【０００３】また、ブロックを成形したり、生コン等と
して躯体床や躯体壁等を施工する際に用いられたりする
セメントは、一般的には、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ
₃、ＣａＯを含む原料を所定割合で調合し、こうして得
られる調合物を溶融するまで高温に加熱することにより
クリンカーとし、このクリンカーをセッコウ（ＣａＳＯ
₄・２Ｈ₂Ｏ）とともに粉末状に粉砕してなる。このセメ
ントは、砂や小石等を骨材とし、水等とともに混練され
てセメントペーストとされる。そして、セメントペース
トは、セメント中のＣ₂Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、Ｃ₃
Ｓ（３ＣａＯ・ＳｉＯ₂）等の化合物が水和反応してＣ₃
Ｓ₂Ｈ₃（３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・３Ｈ₂Ｏ）等の固体水和
物を生じ、凝結及び硬化により固化する。この際、セッ
コウは凝結の時間調整を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセラミ
ックス製品は所定形状で固化させるため、またセメント
はクリンカーを得るために、高温に加熱しなければなら
ない。このため、これらにより内装材、外装材、路盤、
躯体床、躯体壁、建造物等の固化体を得ようとする場合
には、大量のエネルギーの消費を生じ、環境上好ましく
ない。

【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、高温に加熱する必要なく無機材料固化
体とし得る製造方法を提供することを解決すべき課題と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の無機材料固化体
の製造方法は、常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下にお
ける炭酸化反応と水和反応とにより固化可能な調合物を
用意する調合工程と、該調合物に水を主成分とする反応
液を添加する添加工程と、該調合物と該反応液とを混練
して混練物とする混練工程と、該混練物を加圧成形して
成形体とする成形工程と、該成形体を常温〜１２０°Ｃ
未満の温度条件下で養生させて固化体とする固化工程
と、を有することを特徴とする。

【０００７】調合物としては、常温〜１２０°Ｃ未満の
温度条件下において、アルカリ土類炭酸塩を生成し得る
第１成分と、この第１成分とともに又は単独で固体水和
物を生成し得る第２成分とを有し、第１成分と第２成分
とが混合されてなるものを採用することができる。この
調合物では、第１成分が炭酸カルシウム（ＣａＣ
Ｏ₃）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）等のアルカリ土
類炭酸塩を生成する（炭酸化反応）。また、第２成分
は、第１成分とともに又は第２成分単独で、水和反応し
てＣＳＨ（ＣｘＳｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂
Ｏの意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し
得る正数。）、ＣＡＨ（ＣｘＡｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＡ
ｌ₂Ｏ₃・ｚＨ₂Ｏの意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和
物として存在し得る正数。）、ＣＡＳＨ（ＣｗＡｘＳｙ
Ｈｚ；ｗＣａＯ・ｘＡｌ₂Ｏ₃・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏの意
である。ｗ、ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得
る正数。）等の固体水和物を生成する。この固体水和物
は、ＣＳＨ、ＣＡＨ、ＣＡＳＨ等におけるＣａ、Ｓｉ又
はＡｌの一部がアルカリ金属、アルカリ土類金属、非金
属元素又は遷移元素と置換されたものである場合もあり
得る。これら第１成分と第２成分とは混合されてなるこ
とから、両反応は同時期又はほぼ同時期に進行し、互い
に他方の反応を促進し合うと考えられる。また、これら
の反応により生じるアルカリ土類炭酸塩と固体水和物と
は、一方が他方の相間を補強し合ったり、新たな固体水
和物を生じたりして固化体になると考えられる。新たな
固体水和物は、結晶である場合の他、非結晶である場合
もあり得、第１成分及び第２成分から生じるアルカリ土
類炭酸塩及び固体水和物の中間的な組成を有する場合も
あり得る。

【０００８】また、調合物としては、消石灰と風化した
花崗岩の粉末（砂婆土、真砂土、ヘナ土ともいう。）と
が混合されてなるものを採用することができる。消石灰
としては工業用のものを採用することができる。他方、
風化した花崗岩の粉末として容易に入手可能なものの組
成（質量％）を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】表１より、風化した花崗岩の粉末の組成
は、Ａｌ₂Ｏ₃が７〜１７質量％、アルカリ金属酸化物又
は／及びアルカリ土類金属酸化物が２〜１０質量％、灼
熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎｌｏｓｓ。以下、Ｉｇｌｏ
ｓｓという。）が１〜６質量％、ＳｉＯ₂が実質残部
と、認識できる。実質とはＦｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等を含み
得る意である。このうち、発明者らの試験結果によれ
ば、風化した花崗岩の粉末の組成は、Ａｌ₂Ｏ₃が９〜１
５質量％、アルカリ金属酸化物又は／及びアルカリ土類
金属酸化物が３〜９質量％、Ｉｇｌｏｓｓが１〜３質量
％、ＳｉＯ₂が実質残部であることが固化体の強度確保
の点で好ましい。なお、風化した花崗岩の粉末は、アル
カリ金属酸化物としてはＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏを含み、アル
カリ土類金属酸化物としてはＣａＯ及びＭｇＯを含む。
なお、アルカリ金属酸化物としてＬｉ₂Ｏを含むもの、
アルカリ土類金属酸化物としてＢｅＯ、ＳｒＯ又はＢａ
Ｏを含むものも採用し得る。また、風化した花崗岩の粉
末の主な構成相は、ＸＲＤ観察によれば、石英、ソーダ
長石、正長石、雲母、カオリン鉱物及び緑泥石である。
また、この粉末は角閃石を構成相として含むこともでき
る。また、表１に示した風化した花崗岩の粉末の一部の
粒度分布（頻度（％）、積算量（％））を図１に示す。

【００１１】発明者らが確認した結果、花崗岩の粉末は
風化の程度の小さいものであることが固化体の強度確保
の点で好ましい。風化とは、風雨や気温の変化等の影響
及び植物やバクテリアの存在により岩石が変質し、分解
される過程である。この風化は構成相の部分的な粘土化
として表れていると考えられる。構成相の部分的な粘土
化は、まず大きな粒径の粉末の表面で水和物の生成を生
じ、これにより小さな粒径の粉末を生じ、さらに全体の
粉末の表面で水和物を生じて進行していくものと考えら
れる。このため、表１に示すＩｇｌｏｓｓが粉末の表面
に存在する水和物の量を相対的に示すと考えられ、Ｉｇ
ｌｏｓｓの量が多い程、風化が進行していると考えられ
る。また、発明者らがＴＧ−ＤＴＡ観察により上記花崗
岩の粉末の脱水挙動を確認した結果、６０°Ｃ付近及び
１５０°Ｃ付近にピークをもつ脱水反応が得られたこと
から、これら花崗岩の粉末の風化は粉末の表面にハロイ
サイト又はモンモリロライトを生成することで進行して
いると考えられる。

【００１２】固化体は、通常、５ＭＰａ以上の圧縮強度
を必要とするため、調合物は消石灰が５重量％以上混合
されてなることが好ましい。他方、消石灰は比較的高価
であり、消石灰が３０重量％程度で固化体の圧縮強度は
ほぼ飽和状態となるため、調合物は消石灰が３０重量％
以下混合されてなることが好ましい。この調合物では、
常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下において、消石灰
（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）₂）が炭酸化反応に
より炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）を生成する。また、
風化した花崗岩の粉末は、水和反応し、上記と同様に、
ＣＳＨ、ＣＡＨ、ＣＡＳＨ等の固体水和物を生成する。
これら消石灰と風化した花崗岩の粉末とは混合されてな
ることから、上記と同様に、良好な作用の下で固化体に
なると考えられる。新たな固体水和物は、結晶である場
合の他、非結晶である場合もあり得、消石灰及び風化し
た花崗岩の粉末から生じる炭酸カルシウム及び固体水和
物の中間的な組成を有する場合もあり得る。

【００１３】本発明の製造方法では、まず調合工程にお
いてかかる調合物を用意し、添加工程において調合物に
水を主成分とする反応液を添加する。次いで、混練工程
において調合物と反応液とを混練して混練物とし、成形
工程おいて混練物を加圧成形して成形体とする。そし
て、固化工程において、成形体を常温〜１２０°Ｃ未満
の温度条件下で養生させて固化体とする。水和生成物
は、１２０°Ｃ付近で脱水を伴う相変化を起こし、亀裂
を生じ易いことから１２０°Ｃ未満の温度条件下が好ま
しい。

【００１４】このため、この製造方法によれば、高温に
加熱する必要なく内装材、外装材、路盤、躯体床、躯体
壁、建造物等の固化体を得ることができることから、固
化体を得るためのエネルギーの消費を極力抑制すること
ができ、優れた環境保全性を発揮することができる。発
明者らの試験結果によれば、添加工程においては、調合
物１００重量部に対し、水４〜１３重量部とすることが
好ましい。調合物１００重量部に対し、水が４重量部未
満であったり、１３重量部を超えたりすれば、固化体の
強度が低下傾向を示すからである。特に、調合物１００
重量部に対し、水８〜１０重量部とすることが好まし
い。調合物１００重量部に対し、水が８重量部以上であ
ったり、１０重量部以下であったりすれば、安定した強
度の固化体を得ることができるからである。

【００１５】本発明の製造方法では、炭酸化反応及び水
和反応の少なくとも一方を抑制した条件下で混練物の保
存を行うことができる。他方、炭酸化反応及び水和反応
の少なくとも一方を抑制した条件下で添加工程から成形
工程までを行うことが好ましい。これらにより、成形体
の成形前に炭酸化反応又は水和反応が進行しにくくな
り、固化体の強度を確実に確保することができる。

【００１６】炭酸化反応を抑制する条件としては、混練
物と二酸化炭素との接触の回避を採用することができ
る。こうして混練物と二酸化炭素との接触を回避するた
めには、混練物を気密性シートで覆うことができる。ま
た、炭酸化反応及び水和反応を抑制する条件としては、
添加工程、混練工程及び成形工程を迅速に行うこともで
きる。

【００１７】また、本発明の製造方法では、固化工程の
初期において、成形体の表面の乾燥を防止することが好
ましい。成形体の表面が乾燥すれば、成形体の表面にお
いて水和反応を生じにくく、固化体の表面における強度
を確保しにくくなるからである。こうして成形体の表面
の乾燥を防止するためには、成形体を水で濡れたスポン
ジ等で拭く手段の他、成形体を気密性シートで覆う手段
を採用することができる。かかる気密性シートは、固化
体を路盤等とすべく屋外で本発明の製造方法を実施する
場合において、固化工程初期の固化体に雨水等が含浸す
ることを防止し、調合物に対する反応液中の水の割合を
変化させずに安定した強度の固化体を得ることにも寄与
する。

【００１８】成形体を覆う気密性シートとしては、透明
のものを採用することができる他、黒色又は青色等の温
室効果を生じ得る色彩のものを採用することができる。
温室効果を生じ得る色彩の気密性シートで成形体を覆え
ば、太陽光等により成形体に温室効果を付与することが
でき、炭酸化反応及び水和反応が進行しやすくなるから
である。

【００１９】また、成形体の表面の乾燥を防止するた
め、添加工程における水の添加量を減らし、混練工程及
び成形工程後の成形体に水を噴霧することにより、調合
物１００重量部に対し、水４〜１３重量部、より好まし
くは水８〜１０重量部の水を含むようにすることもでき
る。さらに、本発明の製造方法では、成形体に発熱剤を
含ませることもできる。これにより、成形体中の第１成
分及び第２成分又は消石灰及び風化した花崗岩の粉末が
加熱され、炭酸化反応及び水和反応が進行しやすくなる
からである。かかる発熱剤としては、水分と反応して発
熱するＣａＯ、大気中等の酸素と反応して発熱するＦ
ｅ、ＦｅＯ等、一般的に発熱剤として用いられているも
のを採用することができる。

【００２０】また、本発明の製造方法では、固化工程の
初期において、成形体と二酸化炭素との積極的な接触を
行うことも好ましい。このためにはドライアイス粉を敷
く手段の他、ポンプ等で二酸化炭素を吹き付ける手段を
採用することができる。これにより固化工程において炭
酸化反応が盛んに生じ、固化体の強度を早期かつ確実に
確保することができる。

【００２１】さらに、本発明の製造方法において、風化
した花崗岩の粉末を用いる場合、風化した花崗岩の粉末
の最大粒径が固化体に作用する荷重方向の寸法に対して
１／５程度であることが固化体の強度確保の点で好まし
い。また、この意味において、本発明の製造方法では、
成形工程において、固化体が所望の強度を発揮すべく骨
材を含ませることが好ましい。この骨材としては、砂、
小石、ガラス繊維等を採用し得る他、コンクリートが
ら、陶磁器がら、カレット等の無機廃棄物を採用するこ
とができる。

【００２２】また、本発明の製造方法は、工場でブロッ
ク形状やタイル形状等の内装及び外装用固化体を製造す
る場合の他、屋外で現場に固化体からなる路盤を施工す
る場合、固化体からなる躯体床、躯体壁、建造物を施工
する場合にも適用可能である。特に、屋外で現場に固化
体からなる路盤を施工する場合、調合工程において、現
場より採取される土を分析し、この分析値に応じてその
土とともに調合物を用意し、成形工程及び固化工程にお
いて、その現場に固化体からなる路盤を施工することが
できる。分析により、土が上記の風化した花崗岩の粉末
の好ましい組成範囲内にあれば、その土と消石灰等とで
調合物を用意できる。分析により、土が上記好ましい組
成範囲内になければ、その土により上記組成範囲を構成
するとともに、カオリナイト等の粘土により上記組成範
囲を構成することもできると考えられる。

【００２３】土は篩で分級して調合物とすることが好ま
しい。自然に産する土には、有機物、大小の石等が含ま
れ、有機物は固化体の強度発揮を阻害しやすく、大小の
石等は必ずしも骨材又は地業材として機能するとは限ら
ないからである。路盤の厚みが３０ｃｍを超える場合、
１０〜１５ｃｍ毎に骨材や栗石等の地業材を設けること
が好ましい。骨材は、最大径が路盤の厚みに対して１／
５以下であることが路盤の強度確保の点で好ましい。か
かる骨材や地業材としては、土を篩で分級した後の篩上
の残留物のうち、有機物を除いたものを採用することが
できる。地業材として、握り拳程度以上の大きさの石等
を採用し得る他、コンクリートがら、陶磁器がら等の無
機廃棄物を採用することもできる。

【００２４】調合工程、添加工程及び混練工程は、ミキ
サーで行うことができる他、ブルドーザ、トラクタショ
ベル等を用いて現場で地面を掘り起こしながら行うこと
ができる。この際、調合工程は掘り起こした土を攪拌し
て行うことが好ましい。土は掘り起こす位置や場所によ
り分析値及び粒度分布が異なりやすいため、攪拌して路
盤を施工する範囲内でほぼ均一な分析値及び粒度分布と
なるようにし、路盤の強度を安定させるためである。

【００２５】成形工程は、ローラ車等により水平方向に
移動しつつ加圧を行う転圧により行うことが良好な作業
性及び路盤の平滑性確保ために好ましい。転圧は振動を
付しながら行うことがさらに好ましい。かかる転圧は路
盤の厚みの５〜１５ｃｍ毎に行うことが好ましい。他
方、調合工程、添加工程、混練工程及び成形工程を工場
内において行うことにより成形体を製造し、固化工程と
して現場にその成形体を施工することにより固化体を得
ることもできる。こうであれば、工場内において安定し
た品質の成形体を大量に製造することができ、ひいては
安定した品質の固化体が得られる。また、ブロック形状
やタイル形状等の成形体は、養生前に現場に施工され、
現場において養生されることとなるため、現場で踏み固
められたりすることで互いに一体となり、それら成形体
の目地がほぼ無くなった美観に優れた路盤、躯体床、躯
体壁、建造物等とされ得る。

【００２６】添加工程は反応液を噴霧して行うことが好
ましい。これにより調合物に反応液が均一に混合されや
すいからである。路盤を施工するのであれば、この噴霧
は散水車によることもできる。固化体が所望の強度を発
揮可能な添加剤を反応液に含ませることができる。これ
により調合物に添加剤が均一に混合されやすいからであ
る。特に水溶性の添加剤はこの効果が大きい。

【００２７】かかる添加剤としては、ハロゲン化合物、
塩化物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合
物、ケイ酸塩、アルミン酸、アルミン酸塩を採用するこ
とができる。ハロゲン化合物としては、塩化ナトリウム
（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム、フッ化ナトリウム
（ＮａＦ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）等のハロゲ
ン化物の他、ハロゲン間化合物を採用することができ
る。アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物は
炭酸化反応を促進する。また、ケイ酸塩、アルミン酸及
びアルミン酸塩は水和反応を促進する。特に、塩化マグ
ネシウム（ＭｇＣｌ₂）や水酸化アルミニウム（Ａｌ
（ＯＨ）₃）を添加物とすることが好ましい。これらに
より、成形後、時間の経過とともに固化体の強度が高く
なるからである。ケイ酸塩としては、アルミノケイ酸
塩、ホウケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩等を採用する
ことができる。アルミノケイ酸塩としては、長石類の粉
末、板ガラスの粉末、カオリン鉱物粉末、水ガラス等を
採用することができる他、スラグを処理して生じる高Ｓ
ｉ液を採用することもできる。ホウケイ酸塩又はアルミ
ノホウケイ酸塩としては、釉薬、フリット等を採用する
ことができる。アルミン酸又はアルミン酸としては、水
酸化アルミニウム、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）等を採用
することができる。また、Ｆｅ₂Ｏ₃を添加剤とすること
も有効である。

【００２８】固化体の表面を細粒で構成することが固化
体の表面の平滑性確保のために好ましい。他方、固化体
の表面を粗粒で構成すれば、固化体の表面の粗面性確保
に繋がり、自然的な表面粗さが構造物の意匠性を発揮す
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態Ａ及びこの実施例１、２並びに実施形態Ｂ及びこの実
施例３を図面を参照しつつ説明する。［実施形態Ａ］実施形態Ａでは、屋外で現場に固化体か
らなる路盤を施工する場合に本発明の製造方法を適用し
ている。「調合工程」まず、屋外で路盤を施工する現場におい
て、ブルドーザ等を用いて路盤を施工する範囲内で地面
を掘り起こす。掘り起こした土はトラクタショベル等に
より攪拌し、篩で分級して有機物や直径５〜１０ｃｍを
超える石等を除く。そして、篩により得た石のうち、施
工する路盤の厚みに対して１／５以下の最大径のもの
と、コンクリートがら等の無機廃棄物とを骨材とし、所
定量掘り起こした土にそれらの骨材を投入し、再度トラ
クタショベル等により攪拌する。また、篩により得た石
を地業材としての栗石とし、路床に設ける。この際、大
きすぎる岩石は粉砕して用いることができる。

【００３０】同時に、採取した土を分析する。この分析
によれば、この土は表１の原料１の組成（質量％）を有
し、所定の含水率を有していた。このため、その土（骨
材含まず）８５質量部、消石灰１０質量部、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）₃５質量部及びＣａＯ５質量部の割合になるよう
に、土（骨材含む）上に消石灰、粉末状のＡｌ（ＯＨ）
₃及びＣａＯをまき散らし、再度トラクタショベル等に
より攪拌する。こうして、土（骨材含む）、消石灰、Ａ
ｌ（ＯＨ）₃及びＣａＯからなる調合物を得る。「添加工程」次いで迅速に、水８２．５質量部にＮａＣ
ｌ１５質量部及びＭｇＣｌ₂２．５質量部を溶解した反
応液を用意し、調合物１００重量部に対し、水７〜９重
量部となるように、この反応液を散水車により調合物に
添加する。ここで、調合物１００重量部に対する水２重
量部は、５質量部のＣａＯが消化（消和）するのに用い
られる。このため、調合工程において、土（骨材含ま
ず）８５質量部、消石灰１０質量部、Ａｌ（ＯＨ）₃５
質量部の調合物とした場合には、かかる添加工程におい
ては、調合物１００重量部に対し、水５〜７重量部とな
るように、反応液を散水車により調合物に添加すること
もできる。「混練工程」また迅速に、再度トラクタショベル等によ
り調合物と反応液とを混練し、混練物とする。ここで、
天候等の都合によりすぐに成形工程及び固化工程を行え
ない場合には、混練物を黒色の気密性シートで覆って日
陰に載置し、混練物と二酸化炭素との接触を回避して混
練物の炭酸化反応を抑制する。こうして、成形体の成形
前に炭酸化反応が進行しにくくなり、路盤の強度を確実
に確保せんとする。「成形工程」そして、混練物を栗石上に戻す。この際、
１０〜１５ｃｍ毎に上記栗石を設ける。また、１０〜１
５ｃｍ毎に混練物上で振動可能なローラ車を運転する。
そして、混練物の表面により細かい篩で分級した上記調
合物を配設し、再度混練物上でローラ車を運転する。こ
の際、時間や加える荷重とローラ車等の転圧機の通過回
数当たりとで必要な作業量を設定することができる。ま
た、表面の硬さ等の物性を測定して必要な作業量を設定
することもできる。こうして、混練物を加圧成形し、粒
子間の間隙を小さくして粒子の界面を接近させた成形体
とする。この後、成形体に散水車等により水を噴霧し、
調合物１００重量部に対し、水８〜１０重量部の水を含
むようにする。こうして、成形体の表面の乾燥を防止す
る。「固化工程」そして、大気、常温、常湿度の条件下、７
日間及び２８日間、成形体の養生を行う。かかる養生の
１〜２日間、成形体を黒色の気密性シートで覆い、固化
工程初期の路盤に雨水等が含浸することを防止して調合
物に対する反応液中の水の割合を変化させないようにす
るとともに、成形体の表面の乾燥を防止する。また、こ
の気密性シートにより太陽光で成形体に温室効果を付与
する。また、ポンプ等により二酸化炭素を気密性シート
内に導入する。こうして、固化体からなる路盤の施工を
完了する。「評価」得られた路盤から１６０×４０×４０ｍｍ³の
試験片を取り出し、養生日数の増加に伴う曲げ強度（Ｍ
Ｐａ）、圧縮強度（ＭＰａ）及び嵩密度（ｇ／ｃｍ³）
の測定並びに生成相の確認を行った。

【００３１】なお、曲げ強度の測定は、材料試験機（Ａ
＆ＤＴＥＮＳＩＬＯＮＲＴＭ−５００）を使用し、
支点間隔１２０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ
／分で３点曲げにて行った。圧縮強度の測定は、電子式
万能試験機（ＣＡＴＹＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、曲
げ強度試験後の一の固化体を使用し、クロスヘッドスピ
ード０．５ｍｍ／分で行った。生成相の確認は、粉末Ｘ
線回折装置（ＲＩＧＡＫＵＲＡＤ−Ｂ）を用いてＸＲ
Ｄにより行った。

【００３２】この結果、曲げ強度は、養生７日間で１．
５ＭＰａ、養生２８日間で２．２ＭＰａであった。圧縮
強度は、養生７日間で１５．３ＭＰａ、養生２８日間で
２２．１ＭＰａであった。嵩密度は、養生７日間で１．
９４（ｇ／ｃｍ³）、養生２８日間で２．０１であっ
た。また、Ｃａ₄Ａｌ₂Ｏ₆ＣＯ₃１１Ｈ₂Ｏ及びＣａ₄Ａｌ
₂Ｏ₆Ｃｌ₂１０Ｈ₂Ｏの生成が確認された。（実施例１）添加工程において、調合物１００重量部に
対する水の重量部を変え、固化体の圧縮強度を求めた。
結果を図２に示す。なお、他の条件は実施形態Ａと同様
である。

【００３３】図２より、調合物１００重量部に対し、水
が４重量部未満であったり、１３重量部を超えたりすれ
ば、固化体の強度が低下傾向を示すことがわかる。ま
た、調合物１００重量部に対し、水が８重量部以上であ
ったり、１０重量部以下であったりすれば、安定した強
度の固化体を得られることがわかる。（実施例２）成形工程において、成形体の理論比重を変
えるべく成形圧力を変え、固化体の圧縮強度を求めた。
成形圧力による結果を図３に示し、個々の成形圧力に基
づく理論比重による結果を図４に示す。なお、他の条件
は実施形態Ａと同様である。

【００３４】図３及び図４より、成形圧力すなわち理論
比重が高ければ高い強度の固化体を得られることがわか
る。［実施形態Ｂ］実施形態Ｂでは、工場でブロック形状の
固化体を製造する場合に本発明の製造方法を適用してい
る。「調合工程」まず、工場内において、仕入れた表１の原
料１を８５重量部と、消石灰を１０重量部と、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）₃を５重量部とを乾式ミキサーにて混合し、調合物
を得る。このとき、原料１を篩分けして細粒と粗粒とを
用意し、同一の配合割合により、同様に細粒の調合物と
粗粒の調合物とを得ておく。「添加工程」次いで、工場内において、実施形態Ａと同
様の反応液を用意する。また、篩い分けしていない原料
１を有する調合物を混練機に移し、調合物１００重量部
に対し、水８〜１０重量部となるように、この反応液を
調合物に添加する。「混練工程」この後、工場内において、その混練機によ
りその調合物と反応液とを混練し、混練物とする。「成形工程」そして、工場内において、この混練物をブ
ロック成形型のキャビティに順次充填し、プレス装置に
より３０ＭＰａで１軸加圧成形して成形体とする。ま
た、ブロック成形型のキャビティ内面に水を吹き付けて
細粒の調合物を付着させた後、同様にして混練物を充填
し、表面を細粒で構成した成形体を得る。さらに、同様
に表面を粗粒で構成した成形体を得る。「固化工程」そして、工場内において、３０°Ｃで７日
間又は８０°Ｃで３日間の温度・時間の条件下、各成形
体の養生を行う。他の条件は実施形態Ａと同様である。
こうして、ブロックを製造する。「評価」得られたブロックに対し、実施形態Ａと同様、
養生日数の増加に伴う曲げ強度（ＭＰａ）、圧縮強度
（ＭＰａ）及び嵩密度（ｇ／ｃｍ³）の測定並びに生成
相の確認を行った。この結果、実施形態Ａと同様の結果
が得られた。

【００３５】また、表面を細粒で構成したブロックは表
面が平滑になっており、表面を粗粒で構成したブロック
は自然的な表面粗さを呈していた。［実施形態Ｃ］実施形態Ｃでは、工場でブロック形状の
成形体を製造し、これを現場に施工する場合に本発明の
製造方法を適用している。「調合工程」実施形態Ｂと同様、工場内において、仕入
れた表１の原料１を８５重量部と、消石灰を１０重量部
と、Ａｌ（ＯＨ）₃を５重量部とを乾式ミキサーにて混
合し、調合物を得る。「添加工程」次いで、実施形態Ｂと同様、工場内におい
て、反応液を調合物に添加する。「混練工程」この後、実施形態Ｂと同様、工場内におい
て、混練物とする。「成形工程」そして、実施形態Ｂと同様、工場内におい
て、成形体とする。「固化工程」そして、７〜２８日間、常温〜１２０°Ｃ
の温度条件下で成形体を養生し、これらの成形体を現場
において施工する。他の条件は実施形態Ａと同様であ
る。こうして、現場に路盤を製造する。「評価」得られた路盤に対し、実施形態Ａと同様、養生
日数の増加に伴う曲げ強度（ＭＰａ）、圧縮強度（ＭＰ
ａ）及び嵩密度（ｇ／ｃｍ³）の測定並びに生成相の確
認を行った。この結果、実施形態Ａと同様の結果が得ら
れた。

【００３６】また、かかる実施形態Ｃでは、工場内にお
いて安定した品質の成形体を大量に製造することがで
き、ひいては安定した品質の路盤が得られた。さらに、
成形体は、完全な養生前に現場に施工され、現場におい
て養生されることとなるため、現場で踏み固められたり
することで互いに一体となり、それら成形体の目地がほ
ぼ無くなった美観に優れた路盤となっていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態Ａ、Ｂの風化した花崗岩の粉末の粒度
分布に係り、（Ａ）は粒径と頻度との関係を示すグラ
フ、（Ｂ）は粒径と積算量との関係を示すグラフであ
る。

【図２】実施例１に係り、水の割合と圧縮強度との関係
を示すグラフである。

【図３】実施例２に係り、成形圧力と圧縮強度との関係
を示すグラフである。

【図４】実施例２に係り、理論比重と圧縮強度との関係
を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者進博人愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地株式会社イナックス内Ｆターム(参考） 4G012 PA04 PA30 PB03 PB09 RA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下におけ
る炭酸化反応と水和反応とにより固化可能な調合物を用
意する調合工程と、該調合物に水を主成分とする反応液を添加する添加工程
と、該調合物と該反応液とを混練して混練物とする混練工程
と、該混練物を加圧成形して成形体とする成形工程と、該成形体を常温〜１２０°Ｃ未満の温度条件下で養生さ
せて固化体とする固化工程と、を有することを特徴とす
る無機材料固化体の製造方法。
【請求項２】添加工程において、調合物１００重量部に
対し、水４〜１３重量部とすることを特徴とする請求項
１記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項３】添加工程において、調合物１００重量部に
対し、水８〜１０重量部とすることを特徴とする請求項
２記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項４】炭酸化反応及び水和反応の少なくとも一方
を抑制した条件下で混練物の保存を行うことを特徴とす
る請求項１、２又は３記載の無機材料固化体の製造方
法。
【請求項５】炭酸化反応及び水和反応の少なくとも一方
を抑制した条件下で添加工程から成形工程までを行うこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の無機材料
固化体の製造方法。
【請求項６】炭酸化反応を抑制する条件は、混練物と二
酸化炭素との接触の回避であることを特徴とする請求項
４又は５記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項７】炭酸化反応及び水和反応を抑制する条件
は、添加工程、混練工程及び成形工程を迅速に行うこと
であることを特徴とする請求項５又は６記載の無機材料
固化体の製造方法。
【請求項８】固化工程の初期には、成形体の表面の乾燥
を防止することを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６又は７記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項９】混練物又は成形体を気密性シートで覆うこ
とを特徴とする請求項４、５、６、７又は８記載の無機
材料固化体の製造方法。
【請求項１０】成形体を覆う気密性シートは温室効果を
生じ得る色彩のものであることを特徴とする請求項９記
載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１１】調合物１００重量部に対し、水４〜１３
重量部の水を含むべく、成形体に水を噴霧することを特
徴とする請求項８、９又は１０記載の無機材料固化体の
製造方法。
【請求項１２】調合物１００重量部に対し、水８〜１０
重量部の水を含むべく、成形体に水を噴霧することを特
徴とする請求項１１記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１３】成形体は発熱剤を含むことを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１
１又は１２記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１４】固化工程の初期には、成形体と二酸化炭
素との積極的な接触を行うことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又
は１３記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１５】成形工程において、固化体が所望の強度
を発揮すべく骨材を含ませることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
２、１３又は１４記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１６】骨材は無機廃棄物であることを特徴とす
る請求項１５記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項１７】調合工程において、現場より採取される
土を分析し、この分析値に応じて該土とともに調合物を
用意し、成形工程及び固化工程において、該現場に固化
体からなる路盤を施工することを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３、１４、１５又は１６記載の無機材料固化体の製造
方法。
【請求項１８】土は篩で分級されて調合物とされること
を特徴とする請求項１７記載の無機材料固化体の製造方
法。
【請求項１９】路盤の厚みが３０ｃｍを超える場合、１
０〜１５ｃｍ毎に成形体に含まれて固化体が所望の強度
を発揮可能な骨材及び該路盤が所望の強度を発揮可能な
地業材を設けることを特徴とする請求項１７又は１８記
載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項２０】篩上の残留物は、有機物を除き、成形体
に含まれて固化体が所望の強度を発揮可能な骨材とされ
ることを特徴とする請求項１８又は１９記載の無機材料
固化体の製造方法。
【請求項２１】骨材は、最大径が路盤の厚みに対して１
／５以下であることを特徴とする請求項２０記載の無機
材料固化体の製造方法。
【請求項２２】篩上の残留物は、有機物を除き、路盤が
所望の強度を発揮可能な地業材とされることを特徴とす
る請求項１８、１９、２０又は２１記載の無機材料固化
体の製造方法。
【請求項２３】調合工程、添加工程及び混練工程は現場
で地面を掘り起こしながら行うことを特徴とする請求項
１７、１８、１９、２０、２１又は２２記載の無機材料
固化体の製造方法。
【請求項２４】調合工程は掘り起こした土を攪拌して行
うことを特徴とする請求項２３記載の無機材料固化体の
製造方法。
【請求項２５】成形工程は、水平方向に移動しつつ加圧
を行う転圧により行うことを特徴とする請求項２３又は
２４記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項２６】転圧は路盤の厚みの５〜１５ｃｍ毎に行
うことを特徴とする請求項２５記載の無機材料固化体の
製造方法。
【請求項２７】調合工程、添加工程、混練工程及び成形
工程を工場内において行うことにより成形体を製造し、
固化工程として現場に該成形体を施工することにより固
化体を得ることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、
１５又は１６記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項２８】添加工程は反応液を噴霧して行うことを
特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１
７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２
５、２６又は２７記載の無機材料固化体の製造方法。
【請求項２９】反応液は固化体が所望の強度を発揮可能
な添加剤を含むことを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２
２、２３、２４、２５、２６、２７又は２８記載の無機
材料固化体の製造方法。
【請求項３０】固化体の表面を細粒で構成することを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、
１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２
６、２７、２８又は２９記載の無機材料固化体の製造方
法。
【請求項３１】固化体の表面を粗粒で構成することを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、
１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２
６、２７、２８又は２９記載の無機材料固化体の製造方
法。