JP2006240236A - Method of manufacturing solidified molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は建築物の内装材、外装材あるいは公共設備に利用される舗装用ブロック、レンガ、タイル、化粧石材などの固化成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a solidified molded body such as a paving block, brick, tile, or decorative stone material used for an interior material, exterior material, or public facility of a building.
舗装用ブロック、レンガ、タイル等の成形体は、一般に、水硬性のセメントあるいは磁器などで作られている。例えば、セメント製の舗装用ブロックはセメントを結合材として製造する場合、一般にセメントと破砕された石等からなる骨材に水を加えて混練し、振動成形した後に水和反応を起こさせ、一定の強度が得られるまで養生をしている。また、さらに強度を増すため、あるいは白華現象を防止するために、炭酸ガスによる炭酸化養生を行っている。 Formed bodies such as paving blocks, bricks and tiles are generally made of hydraulic cement or porcelain. For example, when a cement paving block is manufactured using cement as a binder, water is generally added to the aggregate composed of cement and crushed stone, etc., kneaded, vibration-molded, and then a hydration reaction is caused. We are taking care until the strength of is obtained. Further, in order to further increase the strength or prevent the white flower phenomenon, carbonation curing with carbon dioxide gas is performed.
磁器製の成形体は、粘土と骨材に水を加えた後、所定の形状に成形し、乾燥した後高温で焼成することにより、粘土と骨材を焼結あるいは溶融固化させ製造している。結合材として水酸化カルシウム等を用いる方法は、水酸化カルシウムと骨材と水を混練し、高圧成形して成形体を製造し、その後、成形体を炭酸ガスによる炭酸化養生を行うことにより強度を確保している。 The porcelain molded body is manufactured by adding water to clay and aggregate, forming into a predetermined shape, drying and then firing at a high temperature to sinter or melt and solidify the clay and aggregate. . The method of using calcium hydroxide or the like as a binder is a method in which calcium hydroxide, aggregate and water are kneaded, high-pressure molded to produce a molded body, and then the molded body is subjected to carbonation curing with carbon dioxide gas. Is secured.
一方、近年、多量に発生する産業廃棄物の処理が問題になっている。種類が多く、多量に発生する産業廃棄物は、これまで埋め立て等により処理されてきた。近年、産業廃棄物に含まれる有害成分の雨水、地下水による溶出等が懸念され、埋め立て処理の規制など法的な規制が強化されつつある。 On the other hand, in recent years, processing of industrial waste generated in large quantities has become a problem. Many types of industrial waste generated in large quantities have been treated by landfill. In recent years, there are concerns about the leaching of harmful components contained in industrial waste due to rainwater and groundwater, and legal regulations such as landfill disposal regulations are being strengthened.
産業廃棄物としては、天然石を破砕した時に発生する石粉、コンクリート、レンガ、タイルなどの建築廃材、ごみ焼却装置から出る溶融灰、溶鉱炉スラグ、ガラスカレット、石炭灰、汚水処理残渣、メッキ処理残渣等がある。最近、これらの産業廃棄物を有効に利用する技術が開発されつつある。
水硬性のセメントを用いて固化成形体を製造するためには、振動成形後に強度を増すために、一定時間保持し養生することで、水和反応を起こさせ固化させている。水和反応により一定の強度が得られた段階で、振動成形機の型枠から固化成形体を取り出すことができるが、水和反応には時間を要する。 In order to produce a solidified molded body using hydraulic cement, a hydration reaction is caused to solidify by holding and curing for a certain period of time in order to increase the strength after vibration molding. The solidified molded body can be taken out from the mold of the vibration molding machine when a certain strength is obtained by the hydration reaction, but the hydration reaction takes time.
磁器製のものは、強度を増すために高温で焼成する工程が必要であり、多くのエネルギーを必要とする。また、産業廃棄物等を骨材に用いた場合、産業廃棄物に含まれる有害物質が、加熱されることにより、蒸気になり飛散する恐れがある。 Porcelain products require a process of firing at a high temperature in order to increase strength, and require a lot of energy. Further, when industrial waste or the like is used as an aggregate, harmful substances contained in the industrial waste may be vaporized and scattered when heated.
水酸化カルシウムを用いて固化成形体を製造する場合は、成形後の成形体の強度が一般に弱く形状を保つことができないため、高圧プレスによる高圧成形が行われている。高圧プレスは、型枠に入れた水酸化カルシウムと骨材等の混合物を、１００Ｎ／ｍｍ２から３００Ｎ／ｍｍ２の高圧で押し付け、粒子間を密着させて成形する方法である。 In the case of producing a solidified molded body using calcium hydroxide, since the strength of the molded body after molding is generally weak and the shape cannot be maintained, high pressure molding is performed by a high pressure press. The high-pressure press is a method in which a mixture of calcium hydroxide and aggregate placed in a mold is pressed at a high pressure of 100 N / mm 2 to 300 N / mm 2 and the particles are brought into close contact with each other.
そのため、高圧成形は、加圧するために大きなエネルギーを必要とすると共に、設備費が高価になる等の問題がある。また、水酸化カルシウムは、付着性が強いことから型枠からの取り出した時に、成形体の一部が型枠に付着して欠落することがある。 Therefore, high pressure molding has problems such as requiring large energy to pressurize and increasing the equipment cost. Moreover, since calcium hydroxide has strong adhesiveness, when it is taken out from the mold, a part of the molded body may adhere to the mold and be lost.
また、成形体の強度を向上ためには、炭酸ガスによる炭酸化養生が必要になる。高圧成形では、成形された成形体が圧密化されており、成形体の内部には細孔が少ない。そのため、炭酸化養生では、炭酸ガスを成形体の中心部まで拡散させ固化させる必要があるが、細孔が少なく、拡散速度が遅いため長時間の養生を必要とするなどの問題がある。炭酸化養生により高強度に固化した固化成形体が舗装用ブロック等としての製品となるが、舗装用ブロック等は、使用目的により、耐酸性、透水性等が要求される。 Moreover, in order to improve the strength of the molded body, carbonation curing with carbon dioxide gas is required. In high pressure molding, the molded body is compacted, and there are few pores inside the molded body. Therefore, in the carbonation curing, it is necessary to diffuse and solidify the carbon dioxide gas to the center of the molded body, but there are problems such as requiring a long curing because there are few pores and the diffusion rate is slow. The solidified molded body solidified with high strength by carbonation curing becomes a product as a paving block or the like, but the paving block or the like is required to have acid resistance, water permeability and the like depending on the purpose of use.
一方、産業廃棄物の処理方法として、埋め立て処理が経済的であるが、産業廃棄物に含まれる有害物の溶出が懸念され、最近、法的にも規制されている。また、産業廃棄物からの有価物の回収が注目され、一部実用化しされているが、大部分は経済性の面から実用化には至っていない。そのため、産業廃棄物を有効利用することが望まれている。 On the other hand, landfill treatment is economical as a method for treating industrial waste, but there is concern about the elution of harmful substances contained in industrial waste, and recently it has been legally regulated. In addition, recovery of valuable materials from industrial waste has attracted attention, and some have been put into practical use, but most have not been put into practical use in terms of economy. Therefore, it is desired to use industrial waste effectively.
本発明は、消石灰の混合割合が４０重量％から８０重量％である消石灰および骨材の混合物に、水を１０重量％から２０重量％加え混練して混練物を製造する工程と、混練物を型枠に入れ毎分３０００回から９０００回の振動を与えて振動成形する工程と、振動成形後の成形体を直ちに型枠から取り出し、炭酸ガス中で炭酸化養生をさせる工程と、を備えたことを特徴とする。 The present invention comprises a step of producing a kneaded product by adding 10% to 20% by weight of water to a mixture of slaked lime and aggregate having a mixing ratio of slaked lime of 40% to 80% by weight; It was provided with a step of vibration molding by applying 3000 to 9000 vibrations per minute in a mold, and a step of immediately removing the molded body after vibration molding from the mold and subjecting it to carbonation curing in carbon dioxide gas. It is characterized by that.
本発明の骨材として天然石を破砕した時に残渣として発生する石粉、コンクリート、レンガ、タイルなどの建築廃材、ごみ焼却装置から出る溶融灰、溶鉱炉スラグ、ガラスカレット、石炭灰、汚水処理残渣、メッキ処理残渣などの産業廃棄物を用いることで、振動成形後の成形体の強度を高め、成形体の形崩れを防止することを特徴とする。 Stone powder generated as a residue when crushing natural stone as an aggregate of the present invention, building waste such as concrete, brick and tile, molten ash from waste incinerator, blast furnace slag, glass cullet, coal ash, sewage treatment residue, plating treatment By using industrial waste such as residue, the strength of the molded body after vibration molding is increased, and deformation of the molded body is prevented.
また、本発明の混合物における混合割合が、１０重量％から２０重量％で平均粒径２ｍｍ以下の石粉を骨材の一部とすることで、振動成形後の成形体の強度を高め、成形体の形崩れを防止することを特徴とする。 Moreover, the strength of the molded body after vibration molding is increased by using a stone powder having a mixing ratio of 10% to 20% by weight and an average particle size of 2 mm or less as a part of the aggregate. It is characterized by preventing the collapse of the shape.
本発明の振動成形は１０秒から６０秒間振動を継続させて行うことを特徴とする。 The vibration molding according to the present invention is characterized in that the vibration is continued for 10 seconds to 60 seconds.
本発明の混練物に金属製、植物製あるいは樹脂製の格子状あるいは網状の強化材を混入させ、固化成形体の強度を高めることを特徴とする。また、本発明の混練物に塩化マグネシウムおよび／又は塩化ナトリウムを添加することで、固化成形体の強度を高めることを特徴とする。 The kneaded product of the present invention is mixed with a metal, plant or resin lattice-like or net-like reinforcing material to increase the strength of the solidified molded body. Further, the strength of the solidified molded body is increased by adding magnesium chloride and / or sodium chloride to the kneaded product of the present invention.
本発明の混練物に柿渋、ひまし油等の植物油を添加することを特徴とする固化成形体の製造方法である。また、本発明の混練物に酸化チタンを添加することを特徴とする。 It is a method for producing a solidified molded article, characterized in that vegetable oils such as persimmon astringent and castor oil are added to the kneaded product of the present invention. In addition, titanium oxide is added to the kneaded product of the present invention.
本発明の炭酸化養生は、成形体を６容積％から３０容積％の炭酸ガスを含むガス雰囲気中で養生し、固化成形体を製造することを特徴とする。 The carbonation curing according to the present invention is characterized in that a molded body is cured in a gas atmosphere containing 6 volume% to 30 volume% of carbon dioxide gas to produce a solidified molded body.
本発明は、消石灰を用いて製造する固化成形体の製造方法であって、最初に、消石灰と骨材を混合した混合物の消石灰の混合割合、混合物への水の添加割合を適正化することで混練物を製造する。その後、振動成形の振動数を適正化することで、混練物の振動成形を可能にし、形崩れをしない成形体を製造する。さらに、この成形体を炭酸ガスにより炭酸化養生することで製品となる固化成形体を製造するものである。 This invention is a manufacturing method of the solidification molding manufactured using slaked lime, Comprising: First, by optimizing the mixing rate of slaked lime of the mixture which mixed slaked lime and aggregate, and the addition rate of water to a mixture A kneaded product is produced. Thereafter, by optimizing the frequency of vibration molding, the kneaded product can be vibration-molded, and a molded body that does not lose its shape is produced. Furthermore, a solidified molded body to be a product is manufactured by carbonating and curing the molded body with carbon dioxide gas.
水硬性のセメント系では、振動成形により製造された成形体を、一定の時間養生して水和反応を起こさせて固化させる必要がある。これに対し、本発明の成形体は、これらの養生が不要であり、振動成形後に、一定の形状を維持した成形体として型枠から取り出される。そのため、振動成形後、直ちに炭酸化養生を実施することができる。 In a hydraulic cement system, it is necessary to cure a molded body produced by vibration molding for a certain period of time to cause a hydration reaction and to solidify. On the other hand, the molded body of the present invention does not require these curings, and is taken out of the mold as a molded body maintaining a certain shape after vibration molding. Therefore, carbonation curing can be performed immediately after vibration molding.
また、炭酸化養生により製造された固化成形体は、水硬性のセメント系の固化成形体と同等あるいはそれ以上の強度を持っている。振動成形法は、高圧成形法に比べてエネルギー消費量が少なく、成形体を短時間で成形することができ、設備も安価である等の特徴を持っている。 Moreover, the solidified molded body produced by carbonation curing has a strength equal to or higher than that of a hydraulic cement-based solidified molded body. The vibration molding method has features such that it consumes less energy than the high pressure molding method, can form a molded body in a short time, and is inexpensive in equipment.
また、骨材の一部を、平均粒径２ｍｍ以下の石粉とすることにより、強固な成形体、および強固な固化成形体を製造することができる。さらに、混練物に金属製、植物製あるいは樹脂製の格子状あるいは網状の強化材を混入させることで、強固な固化成形体を製造することができる。また、混練物に塩化マグネシウムおよび／又は塩化ナトリウムを混入させることで、強固な固化成形体を製造することができる。 Moreover, a strong molded object and a strong solidified molded object can be manufactured by making a part of aggregate into stone powder with an average particle diameter of 2 mm or less. Furthermore, a strong solidified molded body can be produced by mixing a metal, plant or resin lattice-like or net-like reinforcing material into the kneaded product. Moreover, a strong solidified molded body can be produced by mixing magnesium chloride and / or sodium chloride into the kneaded product.
また、混練物に柿渋、ひまし油等の植物油を混合させることで、破水効果をもたせることができる。特に、固化成形体を侵食する酸性雨等の進入を防止することができる。さらに、混練物に酸化チタンを混合させることにより、有害な有機微量成分を除去する光触媒としての効果を発現させることができる。 Moreover, a water-breaking effect can be given by mixing vegetable oils, such as persimmon astringent and a castor oil, into a kneaded material. In particular, it is possible to prevent the entry of acid rain that erodes the solidified molded body. Furthermore, the effect as a photocatalyst which removes a harmful organic trace component can be expressed by mixing a titanium oxide with a kneaded material.
固化成形体の中の消石灰は、炭酸化され一部炭酸カルシウムになっているが、残りは消石灰として存在しており、この消石灰は、製品として使用している過程で、空気中の炭酸ガスを吸収し徐々に炭酸カルシウムに変化する。そのため、地球の温暖化の原因の一つである大気中の炭酸ガスを固定化する働きを持っている。また、本発明の固化成形体は赤外線を吸収する性質があることから、舗装用ブロック等に適用した場合、冬場の凍結を防止する効果等がある。 The slaked lime in the solidified molded body is carbonated and partially converted into calcium carbonate, but the rest is present as slaked lime, and this slaked lime is used to produce carbon dioxide in the air in the process of use as a product. Absorbs and gradually changes to calcium carbonate. Therefore, it has the function of fixing carbon dioxide in the atmosphere, which is one of the causes of global warming. Moreover, since the solidified molded body of the present invention has a property of absorbing infrared rays, when applied to a paving block or the like, it has an effect of preventing freezing in the winter season.
骨材としては、天然石を破砕した時に残渣として発生する石粉、コンクリート、レンガ、タイルなどの建築廃材の破砕材、ごみ焼却装置から出る溶融灰、溶鉱炉スラグ、ガラスカレット、石炭灰、汚水処理残渣、メッキ処理残渣などの産業廃棄物を利用することができる。そのため、産業廃棄物の有効利用が図れる。 As aggregate, stone powder generated as a residue when crushing natural stone, crushing material of building waste such as concrete, brick, tile, molten ash from waste incinerator, smelting furnace slag, glass cullet, coal ash, sewage treatment residue, Industrial waste such as plating residue can be used. Therefore, effective use of industrial waste can be achieved.
図１は本発明の製造工程を示す図である。図１は歩道用などに用いられる舗装用ブロック等に適用する固化成形体を例に取り、製造工程を示したものである。消石灰、骨材等の計量器の電源等が入れられ、動作が開始される（ステップＳ０）。 FIG. 1 is a diagram showing the manufacturing process of the present invention. FIG. 1 shows a manufacturing process taking a solidified molded body applied to a paving block used for a sidewalk or the like as an example. A power source of a measuring instrument such as slaked lime or aggregate is turned on, and operation is started (step S0).
ステップＳ１は、消石灰、骨材及び水を計量器で計量する工程である。予めホッパ等に充填されている消石灰及び骨材を取り出し計量する。容器等に充填された水も同時に計量する。消石灰と骨材を混合した混合物の中で、消石灰の混合割合は、４０重量％から８０重量％であり、残りが骨材となるように計量され調整される。また、水は計量し混合物に対し１０重量％から２０重量％の範囲で設定する。 Step S1 is a step of measuring slaked lime, aggregate and water with a measuring instrument. The slaked lime and aggregate previously filled in the hopper are taken out and weighed. Weigh the water filled in the container at the same time. In the mixture of slaked lime and aggregate, the mixing ratio of slaked lime is 40% to 80% by weight, and the balance is measured and adjusted so that the remainder becomes aggregate. Water is weighed and set in the range of 10% to 20% by weight with respect to the mixture.
ステップＳ２は、計量した消石灰、骨材、及び水を混練機で混練し、混練物を製造する工程である。この工程で、骨材と消石灰を均質に混練し、骨材の表面に消石灰と水を均一に付着させる。混練時間は５分から１０分程度である。 Step S2 is a step of producing a kneaded product by kneading the measured slaked lime, aggregate and water with a kneader. In this step, the aggregate and slaked lime are homogeneously kneaded, and the slaked lime and water are uniformly attached to the surface of the aggregate. The kneading time is about 5 to 10 minutes.
ステップＳ３は、消石灰、骨材、及び水を混練した混練物を混練機から取り出し、振動成形機の型枠に入れ振動成形することで、成形体を製造する工程である。振動成形の振動数は、１分間に３０００回から９０００回であり、振動成形に要する時間は１０秒から６０秒である。振動成形では、混練物内の空気の気泡を追い出す働きと、消石灰、骨材及び水を均質化し密に充填させ、消石灰を骨材の結合材として、水分子間力により結合させる工程である。 Step S3 is a step of manufacturing a molded body by taking out a kneaded product obtained by kneading slaked lime, aggregate, and water from a kneader and placing it in a mold of a vibration molding machine to perform vibration molding. The frequency of vibration shaping is 3000 to 9000 times per minute, and the time required for vibration shaping is 10 to 60 seconds. In the vibration molding, there is a process of expelling air bubbles in the kneaded material, and a process of homogenizing and densely filling slaked lime, aggregate and water, and using slaked lime as a binder for the aggregate and bonding by water intermolecular force.
この水分子間力による結合は、比較的弱い結合であり、これまで高圧成形が主流であったが、原材料の調合を適正化し、振動成形の条件を選定することにより、振動成形により形崩れの起きない強い成形体を製造できることが明らかになった。 This bond between water molecules is a relatively weak bond, and until now high-pressure molding has been the mainstream, but by optimizing the blending of raw materials and selecting the conditions for vibration molding, it is possible to prevent deformation by vibration molding. It has become clear that strong molded bodies that do not occur can be produced.
なお、高圧成形は、圧密化することによる消石灰の分子間力を発現させる方法であり、振動成形とは結合形態が異なる。高圧成形は、粒子が密に充填されるが、振動成形は、粒子が適度に充填されるため、製造された成形体内に細孔が存在する。そのため、後の工程である炭酸化養生において、炭酸ガスの成形体内部への拡散を容易にすることができ、均質な炭酸ガス養生の達成、及び養生時間の短縮が図れる。 Note that high pressure molding is a method for expressing the intermolecular force of slaked lime by consolidation, and the bonding form is different from vibration molding. In the high-pressure molding, particles are densely packed. In the vibration molding, since the particles are appropriately filled, pores exist in the manufactured molded body. Therefore, in carbonation curing, which is a subsequent process, carbon dioxide can be easily diffused into the molded body, achieving uniform carbon dioxide curing and shortening the curing time.
振動成形後は、成形された成形体を振動成形機の型枠から取りだす。成形体が振動成形機の型枠に付着して取り外しが困難な場合は、成形体と型枠の間に紙を敷くことにより容易に取り外すことができる。 After the vibration molding, the molded body is taken out from the mold of the vibration molding machine. When the molded body adheres to the mold of the vibration molding machine and is difficult to remove, it can be easily removed by placing paper between the molded body and the mold.
ステップＳ４は、振動成形機の型枠から取り外した成形体を、炭酸化養生装置に入れ、炭酸化する工程である。炭酸ガスの濃度は、６容積％から３０容積％で、この雰囲気の中で成形体を１日から１０日程度炭酸化することにより、製品として十分な強度を持つ固化成形体が製造される。炭酸化養生では、消石灰と炭酸ガスを反応させることにより、消石灰を炭酸カルシウムに変化させる。この炭酸カルシウムの生成により、骨材間に強い結合力を発現させ、強固な固化成形体を製造する工程である。 Step S4 is a step in which the molded body removed from the form of the vibration molding machine is put into a carbonation curing device and carbonized. The concentration of carbon dioxide gas is 6% by volume to 30% by volume. By solidifying the molded body in this atmosphere for about 1 to 10 days, a solidified molded body having sufficient strength as a product is produced. In carbonation curing, slaked lime is changed to calcium carbonate by reacting slaked lime with carbon dioxide. This is a step of producing a strong solidified body by producing a strong binding force between aggregates by the production of calcium carbonate.
すなわち、炭酸ガスは、成形体の細孔内へ拡散し、細孔内に付着している水に溶解し炭酸水となる。炭酸ガスは水に良く吸収され、水に溶解している消石灰と反応して炭酸カルシウムに変わることで、強い固体結合材になり骨材間を結合する。水分は時間と共に蒸発するが、消石灰と炭酸ガスの反応により、水が発生するため蒸発水を補うことができ、常に炭酸ガスを吸収させるための水は存在することになり、炭酸化養生は継続される。 That is, the carbon dioxide gas diffuses into the pores of the molded body, dissolves in the water adhering to the pores, and becomes carbonated water. Carbon dioxide gas is well absorbed by water and reacts with slaked lime dissolved in water to turn into calcium carbonate, thereby forming a strong solid binder and bonding between the aggregates. Although water evaporates over time, water is generated by the reaction of slaked lime and carbon dioxide, so it can supplement the evaporated water, and there will always be water to absorb carbon dioxide, and carbonation curing will continue. Is done.
図２は、本発明の消石灰量を変化し製造した成形体及び固化成形体の評価の一例を示す図である。消石灰の混合割合は、１０重量％から１００重量％まで変化している。残りは骨材の量である。この時の、水分量は消石灰と骨材の混合物に対し、２０重量％添加している。また、振動成形の振動数は、１分間に６０００回であり、振動時間は３０秒である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of evaluation of a molded body and a solidified molded body produced by changing the amount of slaked lime according to the present invention. The mixing ratio of slaked lime varies from 10% by weight to 100% by weight. The rest is the amount of aggregate. The water content at this time is 20% by weight based on the mixture of slaked lime and aggregate. The frequency of vibration molding is 6000 times per minute, and the vibration time is 30 seconds.
振動成形後の成形体の強さは、○印が一定の強度を持ち、持ち運び等により成形体が形崩れをしない状態を示している。△印は、成形体を持ち運びする通常の作業の過程で、時として、割れが生じたり、角が一部欠けたりするなど形崩れが生じやすい状態を示している。×印は、成形体を型枠から外した時に、成形体の形状が維持できず、一部粉体化する状態を示している。 As for the strength of the molded body after vibration molding, the mark “◯” has a certain strength, and the molded body does not lose its shape due to carrying or the like. The symbol Δ indicates a state in which the shape is likely to be broken during the normal operation of carrying the molded body, such as cracking or partly missing corners. The x mark indicates that when the molded body is removed from the formwork, the shape of the molded body cannot be maintained and is partially powdered.
固化成形体の強度は、圧縮強度試験により評価している。○印は圧縮強度が３５Ｎ／ｍｍ２以上であり、△印は圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ２から３５Ｎ／ｍｍ２の範囲を示している。×印は圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ２以下であることを示している。なお、水硬性のセメント系で造られる成形体の強度は、１８Ｎ／ｍｍ２から３５Ｎ／ｍｍ２程度である。 The strength of the solidified molded body is evaluated by a compressive strength test. ○ mark is a compressive strength of 35N / mm 2 or more, △ mark compressive strength indicates the range from 18N / mm 2 of 35N / mm 2. A cross indicates that the compressive strength is 18 N / mm 2 or less. The intensity of the shaped bodies made of cementitious hydraulic is 35N / mm 2 order of 18N / mm 2.
図２に示すように、消石灰の割合が１０重量％から２０重量％の範囲では、成形体を形成しないことが分かる。消石灰の割合が３０重量％では、成形体の一部に形崩れが起き、固化成形体の強度も比較的低い値である。消石灰の割合が４０重量％から７０重量％の範囲では、良好な成形体及び固化成形体を作ることができる。 As shown in FIG. 2, it can be seen that when the proportion of slaked lime is in the range of 10% by weight to 20% by weight, a molded body is not formed. When the ratio of slaked lime is 30% by weight, a part of the molded body is deformed, and the strength of the solidified molded body is a relatively low value. When the ratio of slaked lime is in the range of 40% by weight to 70% by weight, good molded bodies and solidified molded bodies can be produced.
消石灰が８０重量％の場合、成形体は良好であるが、固化成形体の強度が多少低下する。しかしながら、セメント系とほぼ同等の強度を示しており、適用製品が多少制限されるが、実用化することができる。また、消石灰が１００重量％の場合は、成形体の強度が弱く、形崩れがしやすく、固化成形体の強度も弱いため実用性がないと評価する。そこで、形崩れが起きない成形体、及び高強度の固化成形体を造るには、消石灰の割合を４０重量％から８０重量％にすることが望ましい。 When the slaked lime is 80% by weight, the molded body is good, but the strength of the solidified molded body is somewhat lowered. However, it shows almost the same strength as the cement type, and the product to be applied is somewhat limited, but can be put into practical use. Moreover, when slaked lime is 100 weight%, since the intensity | strength of a molded object is weak, it is easy to lose shape, and since the intensity | strength of a solidified molded object is also weak, it evaluates that it is not practical. Therefore, in order to produce a molded body that does not lose its shape and a high-strength solidified molded body, it is desirable that the ratio of slaked lime be 40% to 80% by weight.
一方、製品である固化成形体の製造コストを低減するためには、消石灰の使用量を低減することが望ましい。また、消石灰の使用量を低減することにより、安価な骨材の使用量を増加させることができる。すなわち、骨材として産業廃棄物を用いるが、この産業廃棄物の量を増加させることにより、産業廃棄物の有効利用を図ることができる。そのため、消石灰の混合割合として、４０重量％を基準とし各種製造条件における評価を次に説明する。 On the other hand, it is desirable to reduce the amount of slaked lime used in order to reduce the production cost of the solidified molded product. Moreover, the usage-amount of an inexpensive aggregate can be increased by reducing the usage-amount of slaked lime. In other words, industrial waste is used as the aggregate, but the industrial waste can be effectively used by increasing the amount of the industrial waste. Therefore, the evaluation under various production conditions will be described below based on 40% by weight as the mixing ratio of slaked lime.
図３は、本発明の振動成形の振動数及び振動時間を変化させ製造した成形体及び固化成形体の評価の一例を示す図である。振動成形の振動数は、一分間に２０００回から１００００回の範囲で変化させている。この時の消石灰の割合は、４０重量％で骨材の割合は６０重量％である。また、水分量は２０重量％である。振動成形の目的は、持ち運び等により壊れない成形体を作ることである。そのためには、混練物の中に含まれる空気の気泡を除去し、混練物に含まれる骨材を密に充填させ、骨材間に消石灰を十分浸透させて強い付着力を発現させる必要がある。 FIG. 3 is a diagram showing an example of evaluation of a molded body and a solidified molded body manufactured by changing the frequency and vibration time of vibration molding according to the present invention. The frequency of vibration molding is changed in the range of 2000 to 10,000 times per minute. The ratio of slaked lime at this time is 40% by weight and the ratio of aggregate is 60% by weight. The water content is 20% by weight. The purpose of vibration molding is to make a molded body that does not break due to carrying and the like. For that purpose, it is necessary to remove air bubbles contained in the kneaded material, to closely fill the aggregate contained in the kneaded material, and to sufficiently penetrate slaked lime between the aggregates to develop a strong adhesive force. .
図３に評価結果を示したが、形崩れをしない成形体を形成できたのは、振動数で１分間に３０００回から９０００回の範囲である。振動数を１分間に１００００回に増加すると振動が激しく、成形体の中の骨材がそれぞれ独立に振動し、成形体が密に充填されない状態になる。そのため、成形体から製造した固化成形体は強度不足になる。 Although the evaluation results are shown in FIG. 3, it was in the range of 3000 to 9000 times per minute in terms of frequency that the formed body that did not lose its shape could be formed. When the frequency is increased to 10,000 times per minute, the vibration is intense, and the aggregate in the molded body vibrates independently, and the molded body is not densely filled. For this reason, the solidified molded body produced from the molded body has insufficient strength.
また、同じ条件で、振動数を１分間に２０００回に減少させると、振動時間を３０分から６０分に増加させても成形体の強度は弱い。成形体を型枠から取り外す時に、成形体が割れて壊れる現象が見られ、固化成形体も強い強度を示さない。そこで、形崩れが起きない成形体、及び強度の高い固化成形体を造るには、振動数を１分間に３０００回から９０００回の範囲で振動成形することが望ましい。 Further, when the vibration frequency is decreased to 2000 times per minute under the same conditions, the strength of the molded body is weak even if the vibration time is increased from 30 minutes to 60 minutes. When the molded body is removed from the formwork, a phenomenon that the molded body breaks and breaks is observed, and the solidified molded body does not exhibit strong strength. Therefore, in order to produce a molded body that does not lose its shape and a solidified molded body with high strength, it is desirable to perform vibration molding in the range of 3000 to 9000 vibrations per minute.
なお、振動成形の振動数は、装置が共振しない振動数を選択する必要がある。装置が共振すると密充填が阻害され成形体の形状が崩れる。共振を避けるためには、共振しない振動数を選定するか、装置の共振振動数を変えれば容易に対応できる。 In addition, it is necessary to select the frequency at which the apparatus does not resonate as the frequency of vibration shaping. When the device resonates, close filling is hindered and the shape of the molded body collapses. In order to avoid resonance, it can be easily handled by selecting a frequency that does not resonate or changing the resonance frequency of the device.
図４は、本発明の水分量を変化し製造した成形体及び固化成形体の評価の一例を示す図である。水分量は、消石灰と骨材の混合物に対し、５重量％から３０重量％の範囲で混合し混練している。この時の消石灰の割合は、４０重量％で骨材の割合は６０重量％である。また、振動成形の振動数は、１分間に６０００回及び３０００回であり、振動時間は３０秒から６０秒である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of evaluation of a molded body and a solidified molded body produced by changing the water content of the present invention. The water content is mixed and kneaded in the range of 5 to 30% by weight with respect to the mixture of slaked lime and aggregate. The ratio of slaked lime at this time is 40% by weight and the ratio of aggregate is 60% by weight. The frequency of vibration molding is 6000 times and 3000 times per minute, and the vibration time is 30 to 60 seconds.
水分量が５重量％の場合、振動数を１分間に６０００回で振動時間３０秒、及び、振動数を１分間に３０００回で振動時間６０秒の評価結果を示したが、水の不足から十分な結合力が発現できず成形体を形成しない。水分量が１０重量％の場合、振動成形の振動数が１分間に６０００回で振動時間３０秒では、壊れやすい成形体が形成される。この成形体を炭酸化養生した固化成形体も十分な強度を示さない。 When the water content was 5% by weight, the evaluation results were as follows: the vibration frequency was 6000 times per minute at a vibration time of 30 seconds, and the vibration frequency was 3000 times per minute at a vibration time of 60 seconds. A sufficient binding force cannot be expressed and a molded body is not formed. When the water content is 10% by weight, a fragile molded body is formed when the vibration frequency of vibration molding is 6000 times per minute and the vibration time is 30 seconds. The solidified molded body obtained by carbonizing and curing the molded body does not exhibit sufficient strength.
水分量が１０重量％で振動成形の振動数が１分間に３０００回で振動時間４５秒および６０秒の場合、振動成形により形崩れをしない成形体が形成される。また、固化成形体も十分な強度を示している。水分量が２０重量％の場合、振動成形の振動数が１分間に６０００回で、振動時間３０秒の条件では、振動成形により形崩れをしない成形体が形成される。また、固化成形体も十分な強度を示している。 When the moisture content is 10% by weight, the vibration molding frequency is 3000 times per minute and the vibration time is 45 seconds and 60 seconds, a molded body that is not deformed by vibration molding is formed. The solidified molded body also has a sufficient strength. When the water content is 20% by weight, a molded body that does not lose its shape is formed by vibration molding under the condition that the frequency of vibration molding is 6000 times per minute and the vibration time is 30 seconds. The solidified molded body also has a sufficient strength.
水分量が２５重量％及び３０重量％の場合、振動成形の振動数が１分間に６０００回で振動時間３０秒の条件では、成形体が密に充填されないため、壊れやすい成形体が形成される。また、固化成形体も十分な強度が得られていない。そのため、水分量は１０重量％から２０重量％が望ましい。 When the water content is 25% by weight and 30% by weight, the molded body is not filled densely under the condition that the frequency of vibration molding is 6000 times per minute and the vibration time is 30 seconds, so a fragile molded body is formed. . Also, the solidified molded body does not have sufficient strength. Therefore, the water content is desirably 10% by weight to 20% by weight.
本発明では、骨材の一部を平均粒径２ｍｍ以下の石粉とすることにより、骨材が密に充填され、強い強度を持つ成形体および固化成形体を製造することができる。また、混練物に金属製、植物製あるいは樹脂製の格子状あるいは網状の強化材を混入させることで、割れ等が防止され、強い強度を持つ成形体および固化成形体を製造することができる。さらに、混練物に塩化マグネシウム及び／又は塩化ナトリウムを混入させることで、高強度な成形体および固化成形体を製造することができる。 In the present invention, by forming a part of the aggregate into stone powder having an average particle size of 2 mm or less, it is possible to produce a molded body and a solidified molded body in which the aggregate is densely packed and has high strength. In addition, by mixing a kneaded material with a metal, plant, or resin grid-like or net-like reinforcing material, cracks and the like can be prevented, and a molded body and a solidified molded body having high strength can be manufactured. Furthermore, a high-strength molded body and a solidified molded body can be produced by mixing magnesium chloride and / or sodium chloride into the kneaded product.
また、混練物に柿渋、ひまし油等の植物油を混合させることで、破水効果をもたせることができる。特に、固化成形体を侵食する酸性雨等の進入を防止することができる。さらに、混練物に酸化チタンを混合させることにより、有害な有機微量成分を除去する光触媒としての効果を発現させることができる。 Moreover, a water-breaking effect can be given by mixing vegetable oils, such as persimmon astringent and a castor oil, into a kneaded material. In particular, it is possible to prevent the entry of acid rain that erodes the solidified molded body. Furthermore, the effect as a photocatalyst which removes a harmful organic trace component can be expressed by mixing a titanium oxide with a kneaded material.
固化成形体の中の消石灰は、炭酸化養生により一部炭酸カルシウムになっているが、残りは消石灰として存在している。この消石灰は製品として使用している過程で、空気中の炭酸ガスを吸収し徐々に炭酸カルシウムに変化する。そのため、地球の温暖化の原因の一つである大気中の炭酸ガスを固定化する働きを持っている。また、本発明の固化成形体は赤外線を吸収する性質があることから舗装用ブロック等に適用した場合、冬場の凍結を防止する効果等がある。 The slaked lime in the solidified molded body is partially converted to calcium carbonate by carbonation curing, but the rest exists as slaked lime. In the process of using this slaked lime as a product, it absorbs carbon dioxide in the air and gradually changes to calcium carbonate. Therefore, it has the function of fixing carbon dioxide in the atmosphere, which is one of the causes of global warming. Further, since the solidified molded body of the present invention has a property of absorbing infrared rays, when applied to a paving block or the like, it has an effect of preventing freezing in winter.
本発明は、骨材として、天然石を破砕した時に残渣として発生する石粉、コンクリート、レンガ、タイルなどの建築廃材の破砕材、ごみ焼却装置から出る溶融灰、溶鉱炉スラグ、ガラスカレット、石炭灰、汚水処理残渣、メッキ処理残渣などの産業廃棄物を利用することができる。そのため、産業廃棄物の有効利用を図ることができる。 The present invention relates to aggregates, stone powder generated as a residue when natural stone is crushed, concrete crushed materials such as concrete, bricks and tiles, molten ash from waste incinerators, blast furnace slag, glass cullet, coal ash, sewage Industrial waste such as processing residue and plating processing residue can be used. Therefore, effective use of industrial waste can be achieved.
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