JP2001039780A - 透水性セラミックブロックの製造方法 - Google Patents
透水性セラミックブロックの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】産業廃棄物や下水汚泥の有効利用により、透水
性、強度、保水性にすぐれた透水性セラミックブロック
を製造する。 【解決手段】570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がな
く、線膨張係数のピーク値が2×10-5(℃-1)以下の
溶融スラグ20〜60重量%と、石英を含むことによる
熱膨張挙動の変曲点を有し、570℃付近に2×10-5
(℃-1)以上の線膨張係数のピーク値をもつ陶磁器屑8
0〜40重量%とを含む骨材及び焼結バインダーを混合
して成形した後、800〜1200℃に加熱して焼成す
る。歩道、公園等の舗装に好適である。
性、強度、保水性にすぐれた透水性セラミックブロック
を製造する。 【解決手段】570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がな
く、線膨張係数のピーク値が2×10-5(℃-1)以下の
溶融スラグ20〜60重量%と、石英を含むことによる
熱膨張挙動の変曲点を有し、570℃付近に2×10-5
(℃-1)以上の線膨張係数のピーク値をもつ陶磁器屑8
0〜40重量%とを含む骨材及び焼結バインダーを混合
して成形した後、800〜1200℃に加熱して焼成す
る。歩道、公園等の舗装に好適である。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、透水性セラミック
ブロックの製造方法に関する。詳しくは、骨材として、
ごみ焼却スラグや下水汚泥溶融スラグに、陶磁器屑を併
用して製造する透水性セラミックブロックの製造方法に
関する。
ブロックの製造方法に関する。詳しくは、骨材として、
ごみ焼却スラグや下水汚泥溶融スラグに、陶磁器屑を併
用して製造する透水性セラミックブロックの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】最近、環境問題解決の動きがが高まり、
その一環として雨水を自然に地中に還元するため透水性
ブロックの需要が増大し、また、産業廃棄物や下水汚泥
の有効利用に対する関心が高まっているている。このよ
うな社会的傾向から、特公平7−42176号公報に
は、下水汚泥溶融スラグを原料とする透水性セラミック
ブロックの製造方法が記載されている。ところで、特公
平7−42176号公報記載の透水性ブロックは、原料
の下水汚泥溶融スラグの組成や粒度分布を規定して透水
性ブロックの強度や形状安定性を向上するものである。
その一環として雨水を自然に地中に還元するため透水性
ブロックの需要が増大し、また、産業廃棄物や下水汚泥
の有効利用に対する関心が高まっているている。このよ
うな社会的傾向から、特公平7−42176号公報に
は、下水汚泥溶融スラグを原料とする透水性セラミック
ブロックの製造方法が記載されている。ところで、特公
平7−42176号公報記載の透水性ブロックは、原料
の下水汚泥溶融スラグの組成や粒度分布を規定して透水
性ブロックの強度や形状安定性を向上するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
透水性セラミックブロックは透水性と強度とを高いレベ
ルでバランスさせることが難しく、また、ブロックの形
状安定性を維持させるために補助原料にも制約があり、
実用性に課題を残していた。本発明は、透水性と強度と
をバランスよく容易に発現することが可能で、保水性に
すぐれ、産業廃棄物や下水汚泥の有効利用をはかって、
実用性の高い透水性セラミックブロックの製造方法を提
供することを課題に研究の結果、完成されたものであ
る。
透水性セラミックブロックは透水性と強度とを高いレベ
ルでバランスさせることが難しく、また、ブロックの形
状安定性を維持させるために補助原料にも制約があり、
実用性に課題を残していた。本発明は、透水性と強度と
をバランスよく容易に発現することが可能で、保水性に
すぐれ、産業廃棄物や下水汚泥の有効利用をはかって、
実用性の高い透水性セラミックブロックの製造方法を提
供することを課題に研究の結果、完成されたものであ
る。
【0004】なお、本願発明において「溶融スラグ」の
語には、結晶化処理を施していない下水汚泥溶融スラグ
を含まない。また、「下水汚泥溶融スラグ」の語には、
結晶化処理を施していない下水汚泥溶融スラグを含まな
い。そして、本発明において結晶化処理とは、溶融さ
れ、ガラス状の状態にあるスラグを徐冷して結晶化スラ
グとするか、固化スラグを再熱処理して結晶化させる処
理をいう。
語には、結晶化処理を施していない下水汚泥溶融スラグ
を含まない。また、「下水汚泥溶融スラグ」の語には、
結晶化処理を施していない下水汚泥溶融スラグを含まな
い。そして、本発明において結晶化処理とは、溶融さ
れ、ガラス状の状態にあるスラグを徐冷して結晶化スラ
グとするか、固化スラグを再熱処理して結晶化させる処
理をいう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、溶融スラグ20〜60重量%および陶
磁器屑80〜40重量%を含む骨材と、焼結バインダー
を含む薬剤とを混合して基層原料を調整し、調整した基
層原料を所要の形状に成形して基層成形体とした後、8
00〜1200℃に加熱して焼成することを特徴とする
透水性セラミックブロックの製造方法を提供する。さら
に、前記の基層原料を20〜80mmの厚さの形状に、
別途、骨材と焼結バインダーを含む薬剤とを混合して表
層原料を調整し、調整した表層原料を前記の基層成形体
上に表面層として積層・成形した後、800〜1200
℃に加熱して焼成することを特徴とする透水性セラミッ
クブロックの製造方法を提供する。表層は厚さが3〜1
5mmになるように成形することが望ましい。
解決するために、溶融スラグ20〜60重量%および陶
磁器屑80〜40重量%を含む骨材と、焼結バインダー
を含む薬剤とを混合して基層原料を調整し、調整した基
層原料を所要の形状に成形して基層成形体とした後、8
00〜1200℃に加熱して焼成することを特徴とする
透水性セラミックブロックの製造方法を提供する。さら
に、前記の基層原料を20〜80mmの厚さの形状に、
別途、骨材と焼結バインダーを含む薬剤とを混合して表
層原料を調整し、調整した表層原料を前記の基層成形体
上に表面層として積層・成形した後、800〜1200
℃に加熱して焼成することを特徴とする透水性セラミッ
クブロックの製造方法を提供する。表層は厚さが3〜1
5mmになるように成形することが望ましい。
【0006】前記の透水性セラミックブロックの製造方
法において、少なくとも基層原料の骨材には、実質的に
570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がなく、線膨張係数
のピーク値が2×10-5(℃-1)を超えない溶融スラグ
と、実質的に石英を含むことによる熱膨張挙動の変曲点
を有し、570℃付近に2×10-5(℃-1)を超える線
膨張係数のピーク値をもつ陶磁器屑とを、好ましく用い
ることができる。
法において、少なくとも基層原料の骨材には、実質的に
570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がなく、線膨張係数
のピーク値が2×10-5(℃-1)を超えない溶融スラグ
と、実質的に石英を含むことによる熱膨張挙動の変曲点
を有し、570℃付近に2×10-5(℃-1)を超える線
膨張係数のピーク値をもつ陶磁器屑とを、好ましく用い
ることができる。
【0007】前記の本発明においては、少なくとも基層
原料に混合する溶融スラグには、ごみ溶融スラグおよび
/または下水汚泥溶融スラグを75重量%以上配合する
ことが好ましい。また、少なくとも基層原料に混合する
陶磁器屑には、磁器タイルの破砕片を75重量%以上配
合するとよい。
原料に混合する溶融スラグには、ごみ溶融スラグおよび
/または下水汚泥溶融スラグを75重量%以上配合する
ことが好ましい。また、少なくとも基層原料に混合する
陶磁器屑には、磁器タイルの破砕片を75重量%以上配
合するとよい。
【0008】基層原料に混合する骨材は、最大粒径が
9.5mm以下であって、粒径4.75mm以下の粒子
を80重量%以上、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を
7〜25重量%の範囲内に調整することが望ましい。一
方、表層原料に混合する骨材には、最大粒径5mm以
下、粒径0.5mm以下の粒子が10重量%未満である
ごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグおよび/または陶
磁器屑を、50重量%以上配合することが望まれる。
9.5mm以下であって、粒径4.75mm以下の粒子
を80重量%以上、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を
7〜25重量%の範囲内に調整することが望ましい。一
方、表層原料に混合する骨材には、最大粒径5mm以
下、粒径0.5mm以下の粒子が10重量%未満である
ごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグおよび/または陶
磁器屑を、50重量%以上配合することが望まれる。
【0009】焼結バインダとして、長石、粘土、天然
石、陶磁器、ごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、ご
み焼却灰、下水汚泥焼却灰、およびガラス粉末の中から
から選ばれる、少なくとも1種の物質を用いることがで
きる。そして、焼結バインダーを含む薬剤には、成形用
糊剤を添加することができ、成形用糊剤としては、粘
土、タイル用杯土、ベントナイト、カルボキシメチルセ
ルロース、メチルセルロース、でんぷん、水ガラス、お
よびセメントの中から選ばれる、少なくとも1種の物質
を用いることができる。成形工程では、成形用として振
動プレスが効率がよく便利である。
石、陶磁器、ごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、ご
み焼却灰、下水汚泥焼却灰、およびガラス粉末の中から
から選ばれる、少なくとも1種の物質を用いることがで
きる。そして、焼結バインダーを含む薬剤には、成形用
糊剤を添加することができ、成形用糊剤としては、粘
土、タイル用杯土、ベントナイト、カルボキシメチルセ
ルロース、メチルセルロース、でんぷん、水ガラス、お
よびセメントの中から選ばれる、少なくとも1種の物質
を用いることができる。成形工程では、成形用として振
動プレスが効率がよく便利である。
【0010】前記の原料に配合する骨材の線膨張係数
は、下記の方法によって測定した値である。骨材の溶融
スラグ、陶磁器屑から3mm角×(11〜12)mm長
の角柱状のサンプルを切り出し、微小定荷重熱膨張計
(理学電機(株)製)を用いて測定した。測定は、大気
中、5℃/分の等速で25℃から1000〜1200℃
のまでの昇温・降温条件で実施した。線膨張係数α(℃
-1)は、線膨張率(ΔL/L0)温度曲線の温度微分値
に相当する値を、(1)式に従ってdt=20℃で中心
差分法により求めた。
は、下記の方法によって測定した値である。骨材の溶融
スラグ、陶磁器屑から3mm角×(11〜12)mm長
の角柱状のサンプルを切り出し、微小定荷重熱膨張計
(理学電機(株)製)を用いて測定した。測定は、大気
中、5℃/分の等速で25℃から1000〜1200℃
のまでの昇温・降温条件で実施した。線膨張係数α(℃
-1)は、線膨張率(ΔL/L0)温度曲線の温度微分値
に相当する値を、(1)式に従ってdt=20℃で中心
差分法により求めた。
【0011】 α=(1/L0 )×(dL/dt) (1) ただし、L0:基準温度(25℃)での試料長さ(実測
値) dt:微小温度差(20℃) dL:微小温度差dtでの線膨張長さ また、最大粒径は、JIS Z8801に規定されたふ
るいで骨材500gをふるい、100〜95重量%の骨
材が通過するふるいのうち最小のふるいの目開きとして
表される。粒度分布も同じくJIS Z8801に規定
されたふるいで骨材2kgをふるい分け、その重量比で
示した。
値) dt:微小温度差(20℃) dL:微小温度差dtでの線膨張長さ また、最大粒径は、JIS Z8801に規定されたふ
るいで骨材500gをふるい、100〜95重量%の骨
材が通過するふるいのうち最小のふるいの目開きとして
表される。粒度分布も同じくJIS Z8801に規定
されたふるいで骨材2kgをふるい分け、その重量比で
示した。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明透水性セラミックブロック
の製造方法を具体例を挙げながら詳しく説明する。本発
明は、単層(基層)を基本的構成とする透水性セラミッ
クブロック、および2層(基層と表層)の積層構造を基
本的構成とする透水性セラミックブロックの製造方法を
提供する。前記の基材原料組成と表層原料組成とは、通
常、配合が異なる。また、積層する場合、基層の厚さを
成形体で20〜80mm、表層の厚さは成形体で3〜1
5mmにすることが好ましく、焼成して基層と表層とを
一体化する。表層により透水性セラミックブロックの適
正な滑り防止をはかったり、化粧を施したりすることが
できる。必要により、さらに別の層を追加積層してもよ
い。
の製造方法を具体例を挙げながら詳しく説明する。本発
明は、単層(基層)を基本的構成とする透水性セラミッ
クブロック、および2層(基層と表層)の積層構造を基
本的構成とする透水性セラミックブロックの製造方法を
提供する。前記の基材原料組成と表層原料組成とは、通
常、配合が異なる。また、積層する場合、基層の厚さを
成形体で20〜80mm、表層の厚さは成形体で3〜1
5mmにすることが好ましく、焼成して基層と表層とを
一体化する。表層により透水性セラミックブロックの適
正な滑り防止をはかったり、化粧を施したりすることが
できる。必要により、さらに別の層を追加積層してもよ
い。
【0013】まず、基層原料に配合する骨材ついて説明
する。本発明透水性セラミックブロックは、基層原料に
配合する骨材として、溶融スラグと陶磁器屑とを使用す
る。使用する溶融スラグの種類に特段の制限はないが、
ごみ溶融スラグ及び/又は、下水汚泥溶融スラグを好ま
しく用いることができる。望ましくは、溶融スラグにご
み溶融スラグ及び/又は下水汚泥溶融スラグを少なくと
も75重量%配合する。優れた特性の透水性セラミック
ブロックをコスト的にも有利な条件で製造できるのに加
え、本発明が目的とする産業廃棄物等の有効利用を達成
することができる。通常、ごみ溶融スラグは、ごみを焼
却、溶融し、回収後、冷却して製造するが前記の下水汚
泥溶融スラグと同様に、冷却方法によって水砕スラグ、
空冷スラグ、徐冷スラグ等がり、それらのいずれも利用
することができる。下水汚泥溶融スラグは、下水を汚水
と汚泥とに分離し、汚泥を濃縮、脱水して得られたケー
キを、溶融し、回収、冷却して製造する。冷却方法によ
って水砕スラグ、空冷スラグ、徐冷スラグ等があるが、
それらのいずれも利用することができる。ただし、結晶
化処理を施していない下水汚泥溶融スラグを除く。
する。本発明透水性セラミックブロックは、基層原料に
配合する骨材として、溶融スラグと陶磁器屑とを使用す
る。使用する溶融スラグの種類に特段の制限はないが、
ごみ溶融スラグ及び/又は、下水汚泥溶融スラグを好ま
しく用いることができる。望ましくは、溶融スラグにご
み溶融スラグ及び/又は下水汚泥溶融スラグを少なくと
も75重量%配合する。優れた特性の透水性セラミック
ブロックをコスト的にも有利な条件で製造できるのに加
え、本発明が目的とする産業廃棄物等の有効利用を達成
することができる。通常、ごみ溶融スラグは、ごみを焼
却、溶融し、回収後、冷却して製造するが前記の下水汚
泥溶融スラグと同様に、冷却方法によって水砕スラグ、
空冷スラグ、徐冷スラグ等がり、それらのいずれも利用
することができる。下水汚泥溶融スラグは、下水を汚水
と汚泥とに分離し、汚泥を濃縮、脱水して得られたケー
キを、溶融し、回収、冷却して製造する。冷却方法によ
って水砕スラグ、空冷スラグ、徐冷スラグ等があるが、
それらのいずれも利用することができる。ただし、結晶
化処理を施していない下水汚泥溶融スラグを除く。
【0014】本発明に使用する陶磁器屑にとくに制限は
なく、磁器タイルや碍子の廃材等を利用することができ
る。好ましいのは磁器タイルの破砕片であって、陶磁器
屑中に75重量%以上含むものが望ましい。
なく、磁器タイルや碍子の廃材等を利用することができ
る。好ましいのは磁器タイルの破砕片であって、陶磁器
屑中に75重量%以上含むものが望ましい。
【0015】基層原料には、骨材として溶融スラグを2
0〜60重量%と陶磁器屑を80〜40重量%を配合す
る。溶融スラグは、陶磁器屑に比べて焼結特性に優れて
焼結反応性が高く熱膨張挙動に特異点がないので、通
常、20重量以上を配合することにより、焼結後の耐水
性セラミックブロックに熱ひずみを残さないで高強度を
付与する作用を奏することができる。また、コストダウ
ンや産業廃棄物の有効利用に役立つ。しかし、60重量
%を超えるようになると焼結反応が進行しすぎて製造し
た透水性セラミックブロックの一部が溶化し、所定の形
状を保てないで寸法精度が低下する傾向になる。
0〜60重量%と陶磁器屑を80〜40重量%を配合す
る。溶融スラグは、陶磁器屑に比べて焼結特性に優れて
焼結反応性が高く熱膨張挙動に特異点がないので、通
常、20重量以上を配合することにより、焼結後の耐水
性セラミックブロックに熱ひずみを残さないで高強度を
付与する作用を奏することができる。また、コストダウ
ンや産業廃棄物の有効利用に役立つ。しかし、60重量
%を超えるようになると焼結反応が進行しすぎて製造し
た透水性セラミックブロックの一部が溶化し、所定の形
状を保てないで寸法精度が低下する傾向になる。
【0016】また、骨材中に配合する陶磁器屑が80重
量%を超えるようになると前記の溶融スラグの利点が活
かせなくなる。陶磁器屑を40〜80重量%の範囲内で
配合することにより、陶磁器屑の焼成ピーク温度付近で
の熱的安定性と溶融スラグの焼結反応性とがバランスよ
く発現して、高品質の透水性セラミックブロックを製造
することができる。
量%を超えるようになると前記の溶融スラグの利点が活
かせなくなる。陶磁器屑を40〜80重量%の範囲内で
配合することにより、陶磁器屑の焼成ピーク温度付近で
の熱的安定性と溶融スラグの焼結反応性とがバランスよ
く発現して、高品質の透水性セラミックブロックを製造
することができる。
【0017】少なくとも基層原料の骨材として使用する
溶融スラグと陶磁器屑との組合せとしては、溶融スラグ
として実質的に570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がな
く、2×10-5(℃-1)を超える線膨張係数のピーク値
をもっていないものを選択し、陶磁器屑として実質的に
石英を含有することに起因する熱膨張挙動の変曲点をも
ち、線膨張係数が570℃付近で2×10-5(℃-1)を
超えるピーク値をもったものを選択し、配合することが
望ましい。
溶融スラグと陶磁器屑との組合せとしては、溶融スラグ
として実質的に570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がな
く、2×10-5(℃-1)を超える線膨張係数のピーク値
をもっていないものを選択し、陶磁器屑として実質的に
石英を含有することに起因する熱膨張挙動の変曲点をも
ち、線膨張係数が570℃付近で2×10-5(℃-1)を
超えるピーク値をもったものを選択し、配合することが
望ましい。
【0018】この理由を説明する。通常、無機固体の熱
膨張挙動は、昇温に伴って膨張し降温するに従って収縮
する。骨材として利用する陶磁器屑は、石英を含むので
熱膨張挙動に変曲点があり、線膨張係数が570℃付近
で2×10-5(℃-1)を超える線膨張係数のピーク値が
ある。したがって、570℃付近では注意深く降温操作
を実施する必要があるが、一方で焼結進行の駆動力とも
なり、その際生じる著しい体積変化が、焼結バインダや
他の骨材との再配列を促進し、高強度の透水性セラミッ
クブロックを製造することができる。一方、溶融スラグ
は、焼結反応性が高いので、焼成ピーク温度近辺での焼
結を促進する効果と共に、570℃付近に熱膨張挙動の
変曲点がないので、陶磁器屑の体積変化に対する緩衝骨
材としての効果を有する。
膨張挙動は、昇温に伴って膨張し降温するに従って収縮
する。骨材として利用する陶磁器屑は、石英を含むので
熱膨張挙動に変曲点があり、線膨張係数が570℃付近
で2×10-5(℃-1)を超える線膨張係数のピーク値が
ある。したがって、570℃付近では注意深く降温操作
を実施する必要があるが、一方で焼結進行の駆動力とも
なり、その際生じる著しい体積変化が、焼結バインダや
他の骨材との再配列を促進し、高強度の透水性セラミッ
クブロックを製造することができる。一方、溶融スラグ
は、焼結反応性が高いので、焼成ピーク温度近辺での焼
結を促進する効果と共に、570℃付近に熱膨張挙動の
変曲点がないので、陶磁器屑の体積変化に対する緩衝骨
材としての効果を有する。
【0019】基層原料に配合する骨材は、最大粒径が
9.5mm以下として、粒径4.75mm以下の粒子を
80重量%以上、かつ、粒径0.5mm未満の粒子を7
〜25重量%の範囲内に調整しておくことが好ましい。
粒径4.75mm以上の粒子が20重量%以上含まれる
と強度や透水性ブロックの表面平滑性が損なわれるよう
になる。また、粒径0.5mm未満の微粒子は、粒径
0.5mm以上の粗粒骨材間の空隙を埋めて骨材間の結
合力を高めるが、多すぎると骨材間の空隙を埋める量が
増えて透水性が損なわれる。溶融スラグは、製法の関係
で0.5mm以下の微粒子が不足することが多く、比較
的入手が容易で性状が安定している0.5mm以下の陶
磁器質の骨材で不足分を補うことが好ましい。
9.5mm以下として、粒径4.75mm以下の粒子を
80重量%以上、かつ、粒径0.5mm未満の粒子を7
〜25重量%の範囲内に調整しておくことが好ましい。
粒径4.75mm以上の粒子が20重量%以上含まれる
と強度や透水性ブロックの表面平滑性が損なわれるよう
になる。また、粒径0.5mm未満の微粒子は、粒径
0.5mm以上の粗粒骨材間の空隙を埋めて骨材間の結
合力を高めるが、多すぎると骨材間の空隙を埋める量が
増えて透水性が損なわれる。溶融スラグは、製法の関係
で0.5mm以下の微粒子が不足することが多く、比較
的入手が容易で性状が安定している0.5mm以下の陶
磁器質の骨材で不足分を補うことが好ましい。
【0020】一方、表層原料に配合する骨材は、最大粒
径を5mm以下として、粒径0.5mm以下の粒子を1
0重量%未満に調整しておくことが好ましく、また、前
記したごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグおよび/ま
たは陶磁器屑を、50重量%以上配合することが望まれ
る。骨材の最大粒径が5mmを超えると湿潤時に透水性
セラミックタイル表面の滑り抵抗(ASTM E303
に準拠)が小さくなり降雨時などに滑りやすくなる。ま
た、粒径0.5mm以下の粒子を10重量%以上配合さ
れると、成形時の充填性が悪く、焼成時に基層と表層と
で収縮挙動が異なり、層間のひずみや表面層に亀裂を生
じやすくなる。空隙量も小さくなって透水性が低下す
る。
径を5mm以下として、粒径0.5mm以下の粒子を1
0重量%未満に調整しておくことが好ましく、また、前
記したごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグおよび/ま
たは陶磁器屑を、50重量%以上配合することが望まれ
る。骨材の最大粒径が5mmを超えると湿潤時に透水性
セラミックタイル表面の滑り抵抗(ASTM E303
に準拠)が小さくなり降雨時などに滑りやすくなる。ま
た、粒径0.5mm以下の粒子を10重量%以上配合さ
れると、成形時の充填性が悪く、焼成時に基層と表層と
で収縮挙動が異なり、層間のひずみや表面層に亀裂を生
じやすくなる。空隙量も小さくなって透水性が低下す
る。
【0021】本発明の透水性セラミックブロックに使用
する焼結バインダーとしては、骨材よりも融点の低い、
あるいは粒度分布の小さい長石、粘土、天然石(安山
岩、花崗岩、深成岩、凝灰岩など)、陶磁器、ごみ溶融
スラグ、下水汚泥溶融スラグ、ごみ焼却灰、下水汚泥焼
却灰、ガラス粉末が好適であるが、これらに限られるも
のではない。焼結中、骨材や焼結バインダーに発生する
ひずみを小さくするために、焼結バインダーの熱膨張率
は骨材と同等、又はそれ以下が好ましい。焼結バインダ
ーは焼成時に溶融して骨材同士を結合する作用がある。
使用する焼結バインダーは、最大粒子径が0.5mm以
下のものが好ましい。粒子径が大きすぎると骨材の結合
が一様にならなくなり、また、焼成時の溶融に時間を要
してエネルギーコストが上昇する。バインダー量はブロ
ックの強度や透水性のバランスを考慮しながら決める
が、通常、骨材100重量部に対し3〜20重量部程度
を添加するとよい。
する焼結バインダーとしては、骨材よりも融点の低い、
あるいは粒度分布の小さい長石、粘土、天然石(安山
岩、花崗岩、深成岩、凝灰岩など)、陶磁器、ごみ溶融
スラグ、下水汚泥溶融スラグ、ごみ焼却灰、下水汚泥焼
却灰、ガラス粉末が好適であるが、これらに限られるも
のではない。焼結中、骨材や焼結バインダーに発生する
ひずみを小さくするために、焼結バインダーの熱膨張率
は骨材と同等、又はそれ以下が好ましい。焼結バインダ
ーは焼成時に溶融して骨材同士を結合する作用がある。
使用する焼結バインダーは、最大粒子径が0.5mm以
下のものが好ましい。粒子径が大きすぎると骨材の結合
が一様にならなくなり、また、焼成時の溶融に時間を要
してエネルギーコストが上昇する。バインダー量はブロ
ックの強度や透水性のバランスを考慮しながら決める
が、通常、骨材100重量部に対し3〜20重量部程度
を添加するとよい。
【0022】また、本発明の透水性セラミックブロック
に使用する成形用糊剤として無機質糊剤や有機質糊剤を
適宜に選定して用いることができるが、無機質糊剤とし
ては、粘土、タイル用杯土、ベントナイト、水ガラス、
およびセメントが、有機質糊剤としては、カルボキシメ
チルセルロース(CMC)、メチルセルロース、でんぷ
んが好適であるが、これらに限られるものではない。粉
体の糊剤は、通常、水を加えて水溶液又はペースト状に
して使用する。しかし、粉体のまま他の原料と混合した
後、水を加える方が好ましい場合もある。成形用糊剤の
量は、成形時の保形性や焼成時の扱いの容易さ等を考慮
して、適宜に決めることができる。一般的には、骨材1
00重量部に対し5〜20重量部程度を添加する。
に使用する成形用糊剤として無機質糊剤や有機質糊剤を
適宜に選定して用いることができるが、無機質糊剤とし
ては、粘土、タイル用杯土、ベントナイト、水ガラス、
およびセメントが、有機質糊剤としては、カルボキシメ
チルセルロース(CMC)、メチルセルロース、でんぷ
んが好適であるが、これらに限られるものではない。粉
体の糊剤は、通常、水を加えて水溶液又はペースト状に
して使用する。しかし、粉体のまま他の原料と混合した
後、水を加える方が好ましい場合もある。成形用糊剤の
量は、成形時の保形性や焼成時の扱いの容易さ等を考慮
して、適宜に決めることができる。一般的には、骨材1
00重量部に対し5〜20重量部程度を添加する。
【0023】透水性ブロックに化粧を施すため表層を着
色する場合には、表層原料を調整する際に顔料を添加す
ればよい。酸化鉄系、酸化チタン系、酸化コバルト系な
ど所要の顔料粉末を、通常は骨材に添加して混合する。
顔料はその種類や所望の発色程度により異なるが、骨材
100重量部に対し0.2〜10重量部程度を添加する
ことが多い。
色する場合には、表層原料を調整する際に顔料を添加す
ればよい。酸化鉄系、酸化チタン系、酸化コバルト系な
ど所要の顔料粉末を、通常は骨材に添加して混合する。
顔料はその種類や所望の発色程度により異なるが、骨材
100重量部に対し0.2〜10重量部程度を添加する
ことが多い。
【0024】また、表層原料を配合する際に、粒径が骨
材と同等もしくは小さな斑点材料を加えて透水性セラミ
ックブロックの表面を天然石風にしたり、多彩な模様を
形成して意匠性を付与することができる。斑点材料とし
ては、着色無機粒子や雲母、マンガン、鉄、ざくろ石等
の焼成後に濃く発色する素材粒子を用いることが好まし
い。添加量は、表面の設計によるが、骨材100重量部
に対し2〜10重量部程度を添加する。
材と同等もしくは小さな斑点材料を加えて透水性セラミ
ックブロックの表面を天然石風にしたり、多彩な模様を
形成して意匠性を付与することができる。斑点材料とし
ては、着色無機粒子や雲母、マンガン、鉄、ざくろ石等
の焼成後に濃く発色する素材粒子を用いることが好まし
い。添加量は、表面の設計によるが、骨材100重量部
に対し2〜10重量部程度を添加する。
【0025】本発明透水性セラミックブロックの製造方
法の実施形態について例を挙げて説明する。基層原料に
は、基本的に骨材と焼結バインダー、それに必要により
糊剤を配合する。まず、骨材に液状にした糊剤を、例え
ば、シャワーにして少しずつ添加しながら混合し、つい
で得られた混合物に焼結バインダーを少しずつ添加しな
がら混合する。骨材と糊剤とを予め混合しておいて、得
られた混合物に焼結バインダーを添加することにより、
骨材表面に液状糊剤を均一に行き渡らせることができ
る。骨材と焼結バインダーと糊剤とを同時に混合すると
糊剤と細かい焼結バインダーとが凝集しやすく、凝集し
た糊剤が成形時に型に付着し、あるいは焼結バインダー
と糊剤との凝集でこれら添加剤薬剤の本来の結合作用が
低下してしまう。従って、骨材に含まれる、例えば0.
5mm以下の微粒についても、予めふるい分けておい
て、焼結バインダーと同様に0.5mm以上の骨材と糊
剤とを混合した後に添加することも好ましい。しかし、
液状にすると粘度が高くなって分散性が悪く凝集を生じ
やすい糊剤を用いる場合は、粉状糊剤をそのまま骨材と
混合し、後から水を加えると効果的である。
法の実施形態について例を挙げて説明する。基層原料に
は、基本的に骨材と焼結バインダー、それに必要により
糊剤を配合する。まず、骨材に液状にした糊剤を、例え
ば、シャワーにして少しずつ添加しながら混合し、つい
で得られた混合物に焼結バインダーを少しずつ添加しな
がら混合する。骨材と糊剤とを予め混合しておいて、得
られた混合物に焼結バインダーを添加することにより、
骨材表面に液状糊剤を均一に行き渡らせることができ
る。骨材と焼結バインダーと糊剤とを同時に混合すると
糊剤と細かい焼結バインダーとが凝集しやすく、凝集し
た糊剤が成形時に型に付着し、あるいは焼結バインダー
と糊剤との凝集でこれら添加剤薬剤の本来の結合作用が
低下してしまう。従って、骨材に含まれる、例えば0.
5mm以下の微粒についても、予めふるい分けておい
て、焼結バインダーと同様に0.5mm以上の骨材と糊
剤とを混合した後に添加することも好ましい。しかし、
液状にすると粘度が高くなって分散性が悪く凝集を生じ
やすい糊剤を用いる場合は、粉状糊剤をそのまま骨材と
混合し、後から水を加えると効果的である。
【0026】前記の原料は、成形工程において、型を用
い焼成後に所要の厚さになるように充填し、加圧して成
形体にする。単層の透湿性ブロックを製造する場合に
は、基層原料を型に充填し振動プレス等を用いて加圧成
形すればよい。表層を積層して多層化する場合には、通
常、まず基層原料を型に充填し、振動プレス等を用いて
一次成形し、その上に表層原料を所要の厚さに充填・加
圧して成形する。振動プレスが効率的で使いやすいが、
それ以外の高圧プレスを利用してもよい。
い焼成後に所要の厚さになるように充填し、加圧して成
形体にする。単層の透湿性ブロックを製造する場合に
は、基層原料を型に充填し振動プレス等を用いて加圧成
形すればよい。表層を積層して多層化する場合には、通
常、まず基層原料を型に充填し、振動プレス等を用いて
一次成形し、その上に表層原料を所要の厚さに充填・加
圧して成形する。振動プレスが効率的で使いやすいが、
それ以外の高圧プレスを利用してもよい。
【0027】つづいて、焼成工程において前記の成形体
を焼成して透水性セラミックブロックを製造する。例え
ば、成形直後等であって成形体の保形性に不安のある場
合には、焼成に先立って乾燥し、あるいは糊剤に水ガラ
スを使用している場合には炭酸ガスを作用させて水ガラ
スを一次硬化させておく。糊剤にセメントを利用してい
る場合には、養生して水和反応を促進して硬化させ、後
工程の処理を容易にしておく。焼成にはトンネルキルン
やローラハウスキルンを利用すればよい。焼成条件は、
骨材の耐化度、焼結バインダーの溶融挙動等を勘案して
決めるが、通常、800〜1200℃の範囲内で焼成す
る。焼成時間は、基層原料や表層原料の配合や成形体の
大きさに影響され一概にいえないが,一般に2〜72時
間程度である。
を焼成して透水性セラミックブロックを製造する。例え
ば、成形直後等であって成形体の保形性に不安のある場
合には、焼成に先立って乾燥し、あるいは糊剤に水ガラ
スを使用している場合には炭酸ガスを作用させて水ガラ
スを一次硬化させておく。糊剤にセメントを利用してい
る場合には、養生して水和反応を促進して硬化させ、後
工程の処理を容易にしておく。焼成にはトンネルキルン
やローラハウスキルンを利用すればよい。焼成条件は、
骨材の耐化度、焼結バインダーの溶融挙動等を勘案して
決めるが、通常、800〜1200℃の範囲内で焼成す
る。焼成時間は、基層原料や表層原料の配合や成形体の
大きさに影響され一概にいえないが,一般に2〜72時
間程度である。
【0028】
【実施例】実施例及び比較例により本発明を具体的に説
明する。実施例及び比較例に使用したごみ溶融スラグ
は、最大粒径4.75mm、粒径4.75〜1.18m
mが72重量%、1.18〜0.5mmが18重量%、
0.5mm以下が10重量%であった。また、陶磁器く
ずには、磁器タイル廃材の破砕片を用い、破砕、分級し
てその最大粒径を3.3mm、粒径3.3〜1.18m
mが70重量%、1.18〜0.5mmが12重量%、
0.5mm以下が18重量%に調整した。そして、前記
のごみ溶融スラグの熱膨張曲線を図1に、陶磁器くずの
熱膨張曲線を図2に示す。
明する。実施例及び比較例に使用したごみ溶融スラグ
は、最大粒径4.75mm、粒径4.75〜1.18m
mが72重量%、1.18〜0.5mmが18重量%、
0.5mm以下が10重量%であった。また、陶磁器く
ずには、磁器タイル廃材の破砕片を用い、破砕、分級し
てその最大粒径を3.3mm、粒径3.3〜1.18m
mが70重量%、1.18〜0.5mmが12重量%、
0.5mm以下が18重量%に調整した。そして、前記
のごみ溶融スラグの熱膨張曲線を図1に、陶磁器くずの
熱膨張曲線を図2に示す。
【0029】製造したブロックの空隙率、曲げ強度、透
水係数、保水量を測定し、形状安定性を評価した。空隙
率は、ブロックから表層部分を切削、除去して約5×5
×5cmの立方体を切り出し試験片にした。この試験片
を105℃で24時間乾燥した後、室温に冷却し重量w
(g)と体積V(cm3)から、かさ密度ρ1=w/V
を求めた。別の試験片についてアルキメデス法により見
掛け密度ρ2を測定し、次式によって求めた。
水係数、保水量を測定し、形状安定性を評価した。空隙
率は、ブロックから表層部分を切削、除去して約5×5
×5cmの立方体を切り出し試験片にした。この試験片
を105℃で24時間乾燥した後、室温に冷却し重量w
(g)と体積V(cm3)から、かさ密度ρ1=w/V
を求めた。別の試験片についてアルキメデス法により見
掛け密度ρ2を測定し、次式によって求めた。
【0030】 空隙率(%)=(1−ρ1/ρ2)×100 また、曲げ強さはJIS A1106により、透水係数
はJIS A1218に準拠して測定した。保水量は、
乾燥したブロックを24時間水中に浸漬し、ブロックの
重量増加を測定して保水量とした。いずれも10個のブ
ロックを測定し、その平均値を測定値にした。
はJIS A1218に準拠して測定した。保水量は、
乾燥したブロックを24時間水中に浸漬し、ブロックの
重量増加を測定して保水量とした。いずれも10個のブ
ロックを測定し、その平均値を測定値にした。
【0031】実施例1 前記の溶融スラグ30重量部、タイル粉70重量部に糊
剤として水ガラス3号を10重量部を添加、混合し、さ
らに得られた混合物にバインダとして板ガラス廃材の粉
末(最大寸法0.3mm)を10重量部添加、混合して
基層材料にした。一方、磁器タイル廃材の破砕片(最大
粒径:1.7mm、粒径0.5mm以下:6重量%にな
るように分級したもの)を骨材として100重量部に対
し、酸化鉄顔料を2重量部を添加、混合、さらに糊剤と
して水ガラス3号を8重量部添加し混合した。この混合
物にバインダとして板ガラス廃材の粉末(最大粒径0.
3mm)を8重量部添加、混合して表層材料にした。
剤として水ガラス3号を10重量部を添加、混合し、さ
らに得られた混合物にバインダとして板ガラス廃材の粉
末(最大寸法0.3mm)を10重量部添加、混合して
基層材料にした。一方、磁器タイル廃材の破砕片(最大
粒径:1.7mm、粒径0.5mm以下:6重量%にな
るように分級したもの)を骨材として100重量部に対
し、酸化鉄顔料を2重量部を添加、混合、さらに糊剤と
して水ガラス3号を8重量部添加し混合した。この混合
物にバインダとして板ガラス廃材の粉末(最大粒径0.
3mm)を8重量部添加、混合して表層材料にした。
【0032】つぎに、前記の基層材料を厚さが55mm
になるように型に入れ、振動プレスを用いて1kgf/
cm2 の圧力で一次成形した後、上層に表層材料を厚さ
15mmように入れ、ふたたび1kgf/cm2 の圧力
で加圧、成形した。得られた成形体に炭酸ガスを作用さ
せて糊剤である水ガラス3号を一次硬化させた後、トン
ネルキルンにより1160℃で35時間焼成し、大きさ
が100×200、表層の厚さ12mm、基層の厚さが
48mm、全体の厚さが60mmのブロックを製造し
た。このブロックの諸特性を測定した結果を表1に示
す。
になるように型に入れ、振動プレスを用いて1kgf/
cm2 の圧力で一次成形した後、上層に表層材料を厚さ
15mmように入れ、ふたたび1kgf/cm2 の圧力
で加圧、成形した。得られた成形体に炭酸ガスを作用さ
せて糊剤である水ガラス3号を一次硬化させた後、トン
ネルキルンにより1160℃で35時間焼成し、大きさ
が100×200、表層の厚さ12mm、基層の厚さが
48mm、全体の厚さが60mmのブロックを製造し
た。このブロックの諸特性を測定した結果を表1に示
す。
【0033】実施例2 基層の骨材に溶融スラグ50重量部、タイル粉50重量
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
【0034】比較例1 基層の骨材に溶融スラグ10重量部、タイル粉90重量
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
【0035】比較例2 基層の骨材に溶融スラグ70重量部、タイル粉30重量
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
部を配合した以外は、実施例1と全く同様にして2層か
らなるブロックを製造した。このブロックの諸特性を測
定したので結果を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】本発明の利用により、強度、透水性、寸
法精度、保水性、形状安定性に優れ、バランスのとれた
透水性ブロックを容易に低コストで製造することができ
る。加えて、大量に発生する溶融スラグ、とくにごみ溶
融スラグや下水汚泥溶融スラグの有効利用に役立てるこ
とが可能になる。
法精度、保水性、形状安定性に優れ、バランスのとれた
透水性ブロックを容易に低コストで製造することができ
る。加えて、大量に発生する溶融スラグ、とくにごみ溶
融スラグや下水汚泥溶融スラグの有効利用に役立てるこ
とが可能になる。
【図1】実施例に使用したごみ溶融スラグの熱膨張曲
線。
線。
【図2】実施例に使用した陶磁器くずの熱膨張曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 栄三 滋賀県大津市大江1丁目1番1号東レ株式 会社瀬田工場内 Fターム(参考) 4G019 GA01 GA04
Claims (12)
- 【請求項1】溶融スラグ(結晶化処理を施していない下
水汚泥溶融スラグを除く)20〜60重量%および陶磁
器屑80〜40重量%を含む骨材と、焼結バインダーを
含む薬剤とを混合して基層原料を調整し、調整した基層
原料を所要の形状に成形して基層成形体とした後、80
0〜1200℃に加熱して焼成することを特徴とする透
水性セラミックブロックの製造方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の基層原料を20〜80m
mの厚さの形状に、別途、骨材と焼結バインダーを含む
薬剤とを混合して表層原料を調整し、調整した表層原料
を前記の基層成形体上に表面層として積層・成形した
後、800〜1200℃に加熱して焼成することを特徴
とする透水性セラミックブロックの製造方法。 - 【請求項3】表層の厚さが3〜15mmであることを特
徴とする請求項2記載の透水性セラミックブロックの製
造方法。 - 【請求項4】少なくとも基層原料の骨材には、実質的に
570℃付近に熱膨張挙動の変曲点がなく、線膨張係数
のピーク値が2×10-5(℃-1)を超えない溶融スラグ
(結晶化処理を施していない下水汚泥溶融スラグを除
く)と、実質的に石英を含むことによる熱膨張挙動の変
曲点を有し、570℃付近に2×10-5(℃-1)を超え
る線膨張係数のピーク値をもつ陶磁器屑とを用いること
を特徴とする請求項1、2または3記載の透水性セラミ
ックブロックの製造方法。 - 【請求項5】少なくとも基層原料に混合する溶融スラグ
には、ごみ溶融スラグおよび/または下水汚泥溶融スラ
グ(結晶化処理を施していないものを除く)を75重量
%以上配合することを特徴とする請求項1ないし4のい
ずれかに記載の透水性セラミックブロックの製造方法。 - 【請求項6】少なくとも基層原料に混合する陶磁器屑に
は、磁器タイルの破砕片を75重量%以上配合すること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の透水
性セラミックブロックの製造方法。 - 【請求項7】基層原料に混合する骨材を、最大粒径が
9.5mm以下であって、粒径4.75mm以下の粒子
を80重量%以上、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を
7〜25重量%の範囲内に調整することを特徴とする請
求項1ないし6のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロックの製造方法。 - 【請求項8】表層原料に混合する骨材には、最大粒径5
mm以下、粒径0.5mm以下の粒子が10重量%未満
であるごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ(結晶化処
理を施していないものを除く)および/または陶磁器屑
を、50重量%以上配合することを特徴とする請求項2
ないし請求項7のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロックの製造方法。 - 【請求項9】焼結バインダとして、長石、粘土、天然
石、陶磁器、ごみ溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ(結
晶化処理を施していないものを除く)、ごみ焼却灰、下
水汚泥焼却灰、およびガラス粉末の中からから選ばれ
る、少なくとも1種の物質を用いることを特徴とする請
求項1ないし8のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロックの製造方法。 - 【請求項10】焼結バインダーを含む薬剤に、成形用糊
剤を添加することを特徴とする請求項1ないし9のいず
れかに記載の透水性セラミックブロックの製造方法。 - 【請求項11】成形用糊剤として、粘土、タイル用杯
土、ベントナイト、カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、でんぷん、水ガラス、およびセメントの
中から選ばれる、少なくとも1種の物質を用いることを
特徴とする請求項10記載の透水性セラミックブロック
の製造方法。 - 【請求項12】成形工程において、振動プレスを用いる
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載
の透水性セラミックブロックの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11212899A JP2001039780A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 透水性セラミックブロックの製造方法 |
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JP11212899A JP2001039780A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 透水性セラミックブロックの製造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100436091C (zh) * | 2006-09-20 | 2008-11-26 | 景德镇陶瓷学院 | 一种复合陶瓷透水砖的生产方法 |
CN105174811A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-12-23 | 佛山市禾才科技服务有限公司 | 一种透水砖及其制备方法 |
CN107903029A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-13 | 泰顺中普科技服务有限公司 | 一种利用废弃陶瓷制成瓷泥的工艺 |
CN110668788A (zh) * | 2019-10-17 | 2020-01-10 | 湖北玉鑫新型墙材有限公司 | 一种利用污泥废水制砖的方法 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP11212899A patent/JP2001039780A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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