JP2001295210A - 透水性ブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス材料を用いた場合でも、透水性に優れ、
かつ、強度にも優れた透水性ブロックおよびその製造方
法を提供する。 【解決手段】ガラス骨材を３０〜８０重量％の範囲内で
含み、かつ、磁器質骨材を７０〜２０重量％の範囲内で
含む骨材原料と、この骨材原料に対して１〜１０重量％
の範囲内にある成形助剤とを混合した後、プレス成形し
て成形体を得、この成形体を７５０〜１，０５０℃の範
囲内にある温度で焼成して、ＪＡＳＳ７ Ｍ−１０１に
準拠して測定した曲げ強度が４ＭＰａ以上、透水係数が
０．０１ｃｍ／ｓｅｃ以上である透水性ブロックを得
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、歩道や車道などの
道路、広場、公園などに好適に使用できる透水性ブロッ
クおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業廃棄物の不法投棄など、環境
問題がクローズアップされ、この産業廃棄物を、透水性
を有するブロックなどの原料として再利用しようとする
動きが活発化している。このような動きに対応し、たと
えば、特公平７−８１９５６号公報には、廃棄ガラスな
どのガラス材料を原料に用いて焼結焼成体を得ることが
記載されている。

【０００３】しかしながら、この焼結焼成体は、主原料
として用いているガラス材料が粉体であり、しかもこの
粉体の平均粒子径が１０〜１００メッシュ（１．６８〜
０．１４９ｍｍ）と非常に細かいものであるため、プレ
ス成形や焼成を行えば粒子間の間隙がほとんど形成され
ず、透水性に劣るといった問題があった。また、それに
伴って、降雨時など、雨水を地中に還元する能力が不足
し、表面に水たまりができやすいなどの問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来の問題を解決し、ガラス材料を用いた場合で
も、透水性に優れ、かつ、強度にも優れた透水性ブロッ
クおよびその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ガラス骨材を３０〜８０重量％の範囲内で
含み、磁器質骨材を７０〜２０重量％の範囲内で含み、
かつ、空隙率が１０〜３０％の範囲内にあり、ＪＡＳＳ
７ Ｍ−１０１に準拠して測定した曲げ強度が４ＭＰａ
以上であり、透水係数が０．０１ｃｍ／ｓｅｃ以上であ
る透水性ブロックを特徴とするものである上記におい
て、ガラス骨材は、最大粒径が５．６ｍｍ以下であり、
かつ、粒径が５．６〜１．１８ｍｍの範囲内にあるガラ
ス骨材の含有量が５０〜８０重量％の範囲内にあり、粒
径が０．５ｍｍ以下のガラス骨材の含有量が３〜１５重
量％の範囲内にあることも好ましく、磁器質骨材は、最
大粒径が５．６ｍｍ以下であり、かつ、粒径が０．５ｍ
ｍ以下の磁器質骨材の含有量が５〜３０重量％の範囲内
にあることも好ましい。

【０００６】また、磁器質骨材が、磁器質タイル、磁器
質食器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼スラグ、下水汚泥
スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグおよび瓦から
なる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含んでいる
ことも好ましい。

【０００７】さらに、本発明は、ガラス骨材を３０〜８
０重量％の範囲内で含み、かつ、磁器質骨材を７０〜２
０重量％の範囲内で含む骨材原料と、この骨材原料に対
して１〜１０重量％の範囲内にある成形助剤とを混合
し、プレス成形して成形体を得た後、この成形体を７５
０〜１，０５０℃の範囲内の温度で焼成する透水性ブロ
ックの製造方法を特徴とするものである。

【０００８】ここで、成形助剤として、粘土、タイル用
坏土、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か
らなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を用いるこ
とも好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の透水性ブロックは、ガラ
ス骨材を３０〜８０重量％の範囲内、磁器質骨材を７０
〜２０重量％の範囲内で含み、かつ、空隙率が１０〜３
０％の範囲内にあり、ＪＡＳＳ７ Ｍ−１０１に準拠し
て測定した曲げ強度が４ＭＰａ以上、透水係数が０．０
１ｃｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴としている。

【００１０】ガラス骨材と磁器質骨材との含有割合を上
記の範囲内とすることにより、透水性と強度とが共に高
い水準で両立したブロックとすることができる。すなわ
ち、ガラス骨材は、それ自身がブロックの骨格をなす骨
材を構成するとともに、その表面が他の骨材と熱融着し
て、磁器質骨材と強固に接合し、ブロックに強度を与え
る。本発明においては、このガラス骨材の含有量を最適
化するとともに、磁器質骨材の含有量をも最適化してい
るので、焼成時の熱変形を抑えてブロックの形状や寸法
の安定性を向上させ、しかも、適度の空隙を確保して透
水性を向上できるようになる。

【００１１】なお、本発明のブロックの空隙率は１０〜
３０％の範囲内にある。１０％を下回ると、透水性や保
水性が確保できず、また、３０％を超えると、曲げ強度
が低下する。また、ＪＡＳＳ７ Ｍ−１０１に準拠して
測定した曲げ強度は４ＭＰａ以上であり、透水係数は
０．０１ｃｍ／ｓｅｃ以上である。

【００１２】上記において、ガラス骨材は、粒状のガラ
ス質材料からなり、骨材として用いることができるもの
であればその材質は問わないが、資源リサイクルなどの
観点からは、使用済みの瓶類や窓ガラス、板ガラスなど
を粉砕したものが好ましい。これらは、単独で用いても
適宜混合して用いても良く、また、粉砕後に分級を行い
目的に合わせて調製してもよい。

【００１３】このガラス骨材は、最大粒径が５．６ｍｍ
以下であり、かつ、粒径が５．６〜１．１８ｍｍの範囲
内にあるガラス骨材の含有量が５０〜８０重量％の範囲
内にあり、粒径が０．５ｍｍ以下のガラス骨材の含有量
が３〜１５重量％の範囲内にあると好ましい。ガラス骨
材の粒度分布が上記範囲内にあることにより、ブロック
の透水性を適度に保ちつつ、曲げ強度を高めることがで
きる。０．５ｍｍの粒径のガラス骨材はバインダとして
の機能を期待するものであるが、この含有量が３重量％
を下回るとバインダとして寄与が小さくなる傾向にあり
ブロックの曲げ強度が低下しやすい。また、１５重量％
を超えると、骨材間の空隙が小さくなり透水性が低下す
る傾向にある。

【００１４】また上記の磁器質骨材としては、産業廃棄
物を効率よく消費できるなどの効果を得るためにも、磁
器質タイル、磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼
スラグ、下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥ス
ラグ、瓦からなる群から選ばれる少なくとも１種の材料
を含んでいると好ましい。

【００１５】この磁器質骨材は、最大粒径が５．６ｍｍ
以下であり、かつ、粒径が０．５ｍｍ以下の磁器質骨材
の含有量が５〜３０重量％の範囲内にあると好ましい。
この含有量が５重量％を下回るとガラス骨材が溶融しや
すくなりブロックの形状を維持しにくくなる。また、３
０重量％を超えると、骨材間の空隙が少なくなる傾向に
あり、透水性が低下しやすい。

【００１６】また、磁器質骨材は、いったん１，２００
℃以上、好ましくは１，２５０℃以上の熱履歴を与えて
焼結または溶融させることにより原料の熔化を促進さ
せ、吸水率が１％以下になったものを用いると好まし
い。これは、たとえば、そのような熱履歴を受けた磁器
質タイルや磁器質食器、磁器質ブロック、碍子、瓦など
を粉砕したものを用いてもよいし、また、鉄鋼スラグや
下水汚泥スラグ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグなど
の粒状廃棄物処理品を磁器質化したものでもよい。

【００１７】なお、下水汚泥スラグは、下水を汚水と汚
泥とに分離した後、汚泥を濃縮、脱水したケーキをさら
に溶融し回収して冷却したもので、冷却の方法により、
水砕スラグや空冷スラグ、徐冷スラグなどの各種のもの
があり、いずれでも好適に用いることができる。

【００１８】また、ゴミ溶融スラグは、ゴミを焼却、溶
融し回収して冷却したもので、これについても、冷却の
方法により、水砕スラグや空冷スラグなどに分類され、
いずれも用いることができる。

【００１９】上記の下水汚泥スラグやゴミ溶融スラグ
は、さらに温度管理しながら冷却し、その過程において
結晶化をすすめた徐冷スラグや、空冷スラグを再熱処理
することによりさらに結晶化をすすめた結晶化スラグな
ども好適に使用することができる。

【００２０】また、上水汚泥スラグとは、浄水場におい
て取水後沈殿させて得られる沈砂や、原水中の汚泥など
の浮遊物質を薬品などを用いて沈殿させ脱水したケーキ
をさらに溶融し、回収して冷却したもので、これも冷却
の方法により、水砕スラグや空冷スラグ、徐冷スラグな
どと呼ばれ、いずれも用いることができる。

【００２１】なお、上記の磁器質骨材やガラス骨材の最
大粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１に規定されたふるいで骨
材２００ｇをふるい分け、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。粒度分布についても、同様に、ＪＩＳ Ｚ８８０
１に規定されたふるいで骨材２００ｇをふるい分け、そ
の重量比で示すものとする。

【００２２】次に、透水性ブロックの製造方法について
述べる。

【００２３】本発明の透水性ブロックは、上記のガラス
骨材を３０〜８０重量％の範囲内で含み、かつ、上記の
磁器質骨材を７０〜２０重量％の範囲内で含む骨材原料
と、この骨材原料に対して１〜１０重量％の範囲内にあ
る成形助剤とを混合した後、プレス成形して成形体を
得、この成形体を７５０〜１，０５０℃の範囲内にある
温度で焼成することにより製造することができる。

【００２４】成形助剤としては、無機質助剤や有機質助
剤をそれぞれ単独で、または、混合して適宜用いること
ができる。具体的には、無機質助剤としては、粘土やタ
イル用坏土、ベントナイト、水ガラス、セメントなどを
用いることができ、有機質助剤としては、カルボキシメ
チルセルロースやメチルセルロース、でんぷんなどを用
いることができる。

【００２５】これら成形助剤の含有量は、上記骨材原料
の総量に対して１〜１０重量％の範囲内とするが、この
含量が１重量％を下回ると、プレス成形後の強度が低く
取扱いが困難となる。また、１０重量％を超えると、混
合物の粘性が高くなり、プレス機などへの充填がスムー
ズにできない。

【００２６】含有量が上記の範囲内にある骨材原料と成
形助剤との混合は、通常の攪拌棒を有する攪拌機や混合
機、モルタルミキサーなどを用いて行えばよい。

【００２７】また、成形体を得る方法としては、振動プ
レス機や高圧プレス機を用いて行うことができる。

【００２８】焼成温度は上記範囲内にある温度で行う
が、７５０℃以下であると曲げ強度が発現せず、また、
１，０５０℃以上であると焼成後の形状が維持できなく
なる。この焼成は、トンネルキルンやローラーハースキ
ルン、電気炉などを用いて行うことができる。

【００２９】上記の透水性ブロックは、透水性に優れる
とともに、曲げ強度などにも優れているため、歩道や車
道などの道路に好適に用いることができるばかりでな
く、広場や公園などにも施工することができる。

【００３０】

【実施例】以下の実施例において得られる透水性ブロッ
クの評価方法は以下のとおりである。

【００３１】曲げ強度、透水係数：ＪＡＳＳ７ Ｍ−１
０１に準拠して求めた。

【００３２】空隙率：ブロックの重量をｗ（ｇ）、体積
をＶ（ｃｍ³）として、かさ密度ρ１をｗ／Ｖにより求
め、アルキメデス法による見かけ密度ρ２を測定し、次
式により求めた。

【００３３】 空隙率（％）＝（１−ρ１／ρ２）×１００ （実施例１）以下の粒度分布を有する原料を用いて透水
性ブロックを製造した。

【００３４】ガラス骨材（瓶類を粉砕したもの） 最大粒径４．７５ｍｍ 粒径４．７５〜１．１８ｍｍ ６６重量％ 粒径１．１８〜０．５ｍｍ ２０重量％ 粒径０．５ｍｍ以下 １４重量％ 磁器質骨材（磁器質タイルを粉砕、分級したもの） 最大粒径４．７５ｍｍ 粒径４．７５〜１．１８ｍｍ ６０重量％ 粒径１．１８〜０．５ｍｍ ２０重量％ 粒径０．５ｍｍ以下 ２０重量％ まず、上記のガラス骨材５０重量％と、上記の磁器質骨
材５０重量％とを含む骨材原料に、この骨材原料の総重
量に対して５重量％の珪酸ソーダ（水ガラス）を添加し
ながらモルタルミキサーにて混合、混練し、次いで、振
動プレス機を用いて０．１ＭＰａの圧力で加圧して成形
体を得た。次に、この成形体を乾燥させ固化させた後、
電気炉にて９００℃の温度で１０時間焼成して透水性ブ
ロックを得た。評価結果を表１に示す。 （実施例２）以下の粒度分布を有する原料を用いて透水
性ブロックを製造した。

【００３５】ガラス骨材（瓶類を粉砕したもの） 最大粒径５．６ｍｍ 粒径５．６〜１．１８ｍｍ ７３重量％ 粒径１．１８〜０．５ｍｍ ２２重量％ 粒径０．５ｍｍ以下 ５重量％ 磁器質骨材（磁器質タイルを粉砕、分級したもの） 最大粒径５．６ｍｍ 粒径５．６〜１．１８ｍｍ ６０重量％ 粒径１．１８〜０．５ｍｍ ２０重量％ 粒径０．５ｍｍ以下 ２０重量％ まず、上記のガラス骨材５５重量％と、上記の磁器質骨
材４５重量％とを含む骨材原料に、この骨材原料の総重
量に対して５重量％の珪酸ソーダ（水ガラス）を添加し
ながらモルタルミキサーにて混合、混練し、次いで、振
動プレス機を用いて０．１ＭＰａの圧力で加圧して成形
体を得た。次に、この成形体を乾燥させ固化させた後、
電気炉にて９５０℃の温度で１０時間焼成して透水性ブ
ロックを得た。評価結果を表１に示す。 （実施例３）磁器質骨材として以下の粒度分布を有する
磁器質タイルの粉砕物を用いたほかは、実施例２と同様
にして透水性ブロックを得た。評価結果を表１に示す。

【００３６】磁器質骨材（磁器質タイルを粉砕、分級し
たもの） 最大粒径５．６ｍｍ 粒径５．６〜１．１８ｍｍ ７２重量％ 粒径１．１８〜０．５ｍｍ ２０重量％ 粒径０．５ｍｍ以下 ８重量％

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス骨材と磁器質骨
材とを所定の割合で併用しているので、透水性と強度と
を高いレベルで両立させた透水性ブロックを提供するこ
とができる。

【００３９】また、本発明の透水性ブロックの製造方法
によれば、従来、処分に困っていた廃棄ガラス材などの
産業廃棄物を骨材原料として多量に有効活用できるの
で、資源のリサイクルに寄与できるうえに、安価に、し
かも安定して透水性ブロックを生産することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 38/00 ３０３ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｚ Ｃ０４Ｂ 35/00 ＺＡＢＶ Ｆターム(参考） 2D051 AA02 AB03 AD07 AE04 AE05 AF01 AF02 AF06 AF07 AG09 AH02 AH03 DA01 4D004 AA18 AA19 AA43 BA02 CA03 CA15 CA30 CA42 CB02 CB15 CB32 CC13 CC15 DA03 DA06 DA20 4G019 FA02 FA12 4G030 AA67 BA18 CA09 GA13 GA14 GA15 HA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス骨材を３０〜８０重量％の範囲内
   で含み、磁器質骨材を７０〜２０重量％の範囲内で含
   み、かつ、空隙率が１０〜３０％の範囲内にあり、ＪＡ
   ＳＳ７ Ｍ−１０１に準拠して測定した曲げ強度が４Ｍ
   Ｐａ以上であり、透水係数が０．０１ｃｍ／ｓｅｃ以上
   であることを特徴とする透水性ブロック。
2. 【請求項２】 ガラス骨材は、最大粒径が５．６ｍｍ以
   下であり、かつ、粒径が５．６〜１．１８ｍｍの範囲内
   にあるガラス骨材の含有量が５０〜８０重量％の範囲内
   にあり、粒径が０．５ｍｍ以下のガラス骨材の含有量が
   ３〜１５重量％の範囲内にある、請求項１に記載の透水
   性ブロック。
3. 【請求項３】 磁器質骨材は、最大粒径が５．６ｍｍ以
   下であり、かつ、粒径が０．５ｍｍ以下の磁器質骨材の
   含有量が５〜３０重量％の範囲内にある、請求項１また
   は２に記載の透水性ブロック。
4. 【請求項４】 磁器質骨材が、磁器質タイル、磁器質食
   器、磁器質ブロック、碍子、鉄鋼スラグ、下水汚泥スラ
   グ、ゴミ溶融スラグ、上水汚泥スラグおよび瓦からなる
   群から選ばれる少なくとも１種の材料を含んでいる、請
   求項１〜３のいずれかに記載の透水性ブロック。
5. 【請求項５】 ガラス骨材を３０〜８０重量％の範囲内
   で含み、かつ、磁器質骨材を７０〜２０重量％の範囲内
   で含む骨材原料と、この骨材原料に対して１〜１０重量
   ％の範囲内にある成形助剤とを混合し、プレス成形して
   成形体を得た後、この成形体を７５０〜１，０５０℃の
   範囲内の温度で焼成することを特徴とする透水性ブロッ
   クの製造方法。
6. 【請求項６】 成形助剤として、粘土、タイル用坏土、
   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からなる
   群から選ばれる少なくとも１種の材料を用いる、請求項
   ５に記載の透水性ブロックの製造方法。