JP2015193537A - 人工石材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】泥土、結合材および粉粒状の製鋼スラグを含む混合材料の混練物を水和硬化させて得られた水和硬化体であって、単位容積当たりの質量が2000〜2200kg/m3である。材料として浚渫土などの泥土を多量に使用するため、それらの有効利用を図ることができ、しかも準硬石以上の強度を有し且つコンクリートよりも軽量であるため、強度・耐久性と軽量性とが求められる石材用途に特に有用なものである。
【選択図】図2
Description
泥土を有効利用するために、従来から様々な技術が提案、実施されている。その最も代表的なものが、土としての特性を改善し、良質な土と同じように利用するための技術である。例えば、日本石灰協会による「石灰による軟弱地盤の安定処理工法」(鹿島出版会)では、セメントや石灰を泥土に添加して、地盤としての特性を改善する様々な技術が示されている。
しかしながら、これらの方法は土質材料としての特性改善であり、強度が発現するとはいえ、あくまでも土としての用途に限定されるものである。
また、本発明の他の目的は、そのような人工石材を安定して製造することができる製造方法を提供することにある。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]泥土、結合材および粉粒状の製鋼スラグを含む混合材料の混練物を水和硬化させて得られた水和硬化体であって、単位容積当たりの質量が2000〜2200kg/m3であることを特徴とする軽量人工石材。
[3]上記[1]または[2]の軽量人工石材において、結合材が、高炉スラグ微粉末を80〜95質量%含有し、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上であることを特徴とする軽量人工石材。
[4]上記[1]または[2]の軽量人工石材において、結合材が、高炉スラグ微粉末とフライアッシュを合計で80〜95質量%含有し、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上であり、フライアッシュが高炉スラグ微粉末の30質量%以下であることを特徴とする軽量人工石材。
[6]上記[1]〜[5]のいずれかの軽量人工石材を製造する方法であって、含水比が180〜250%である泥土、結合材および粉粒状の製鋼スラグを含み、泥土の割合が40〜55容積%、製鋼スラグの配合量が750kg/m3以上である混合材料を混練し、この混練物を水和硬化させることを特徴とする軽量人工石材の製造方法。
[7]上記[6]の製造方法において、浚渫工事で発生した浚渫土であって、一旦浚渫土置場に貯泥された浚渫土を泥土として用いることを特徴とする軽量人工石材の製造方法。
本発明者らは、浚渫土の軽量性に着目するとともに、材料として浚渫土を多量に用いる水和硬化体(以下、「固化体」という場合がある)の強度を発現させる配合条件を検討した。まず、浚渫土に結合材として高炉スラグ微粉末+アルカリ刺激剤だけを添加した固化体を製造したが、比重が小さくしかも衝撃で割れ易い、脆い固化体しか得られなかった。特に浚渫土の割合が多くなると、全体が粉状物質の塊となり、脆くなるうえに磨耗等にも弱くなり、また、軽くすぎるために石材としての安定性等も期待できないことが判った。
したがって、泥土に対して粉粒状の製鋼スラグと結合材を配合した混合材料を混練して水和硬化させることにより、泥土を多量に使用しつつ、適度な比重を有し且つ高い強度を有する水和硬化体を得ることができる。
また、人工石材の強度は、JIS−A−5006:1995で規定する準硬石相当以上であること、すなわち28日養生後の一軸圧縮強度で9.8N/mm2以上であればよい。また、天然石材は強度が安定しているが、固化体の場合には配合条件によってバラツキなどが発生するため、28日養生後の一軸圧縮強度で15N/mm2以上であることがより好ましい。
浚渫土に代表される泥土は、シルト分が多いほどそのイオン(アルカリ分)吸着効果が大きくなり、従来技術では適正な強度の固化体が得られにくくなるため、本発明が特に有用である。具体的には、本発明は、粒径0.075mm以下の土粒子(シルト分)を70容積%以上含有するような泥土を対象とする場合に、特に有用であると言える。
後述するように、泥土は混合材料中で40容積%以上の割合で使用することができる。
また、天然資材をできるだけ使用せずに環境負荷を軽減するという観点、さらには固化体の強度確保および製造コストの観点からは、結合材として、高炉スラグ微粉末にアルカリ刺激剤を添加したものが望ましい。結合材として、高炉スラグ微粉末とともにアルカリ刺激剤を用いることにより、アルカリ環境を作り出すことで、高炉スラグ微粉末の水硬性を発揮させることができる。つまり、高炉スラグ微粉末の水和反応を促進し、固化体の強度を確保することができる。また、普通ポルトランドセメントを結合材に使用した場合には、固化体を水に浸漬したときのpH上昇が、高炉スラグ微粉末とともにアルカリ刺激剤を使用した場合に較べて大きくなる。したがって、周辺環境への負荷を考えた場合には、高炉スラグ微粉末とともにアルカリ刺激剤を用いることが適している。
したがって、結合材として高炉スラグ微粉末とともにアルカリ刺激剤を用いる場合には、さきに述べたと同様の理由から、高炉スラグ微粉末とフライアッシュの合計含有量を80〜95質量%とし、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上からなり、且つフライアッシュを高炉スラグ微粉末の30質量%以下とすることが好ましい。
本発明の人工石材の製造方法では、泥土、結合材および骨材である製鋼スラグを配合し、必要に応じて水を添加した混合材料を混練し、この混練物を水和硬化させて人工石材を得る。
本発明は、浚渫土に代表される泥土を有効利用することが目的であるので、混合材料中の泥土の割合が可能な限り多いことが好ましく、このため混合材料中の泥土の割合(元々泥土に含まれている水分を含む割合)は40容積%以上が好ましい。一方、泥土の割合が60容積%以下であれば、単位容積当たりの質量を2000kg/m3以上とすることが容易となり、また、骨材の比率が低くならないため、固化体が脆くならず、十分な耐久性の確保が容易になる。このため混合材料中の泥土の割合は40〜60容積%が好ましい。
このような好ましい製造条件によれば、単位容積当たりの質量が2000〜2200kg/m3、28日養生後の一軸圧縮強度が15N/mm2以上であり、しかも特性のバラツキが少ない水和硬化体を安定して製造することができる。
混練物を固化させるには、例えば、適当な型枠に流し込んで固化・養生(水和硬化)させてもよいし、屋外などのヤードに層状に打設して固化・養生(水和硬化)させてもよい。特に、石材を大量に製造する場合には、ヤードに層状に打設することが好ましい。
固化・養生の期間は、目標とする圧縮強度が得られるまでであり、一般には7日程度以上である。
単位容積質量が不適である。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]泥土、結合材および粉粒状の製鋼スラグを含む混合材料の混練物を水和硬化させて得られた水和硬化体であって、単位容積当たりの質量が2000〜2200kg/m3 、28日養生後の一軸圧縮強度が15N/mm 2 以上であり、前記結合材が、高炉スラグ微粉末を80〜95質量%含有し、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上からなることを特徴とする軽量人工石材。
Claims (5)
- 泥土、結合材および粉粒状の製鋼スラグを含む混合材料の混練物を水和硬化させて得られた水和硬化体であって、単位容積当たりの質量が2000〜2200kg/m3であることを特徴とする軽量人工石材。
- 28日養生後の一軸圧縮強度が15N/mm2以上であることを特徴とする請求項1に記載の軽量人工石材。
- 結合材が、高炉スラグ微粉末を80〜95質量%含有し、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の軽量人工石材。
- 結合材が、高炉スラグ微粉末とフライアッシュを合計で80〜95質量%含有し、残部が普通ポルトランドセメント、石灰粉、消石灰、高炉セメントの中から選ばれる1種以上であり、フライアッシュが高炉スラグ微粉末の30質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の軽量人工石材。
- 製鋼スラグが、遊離CaOを0.5質量%以上含有するスラグをエージングして粉化率2.5%以下としたスラグであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の軽量人工石材。
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