JP2017154950A - Method for producing artificial stone - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、泥土およびスラグを利用して製造される人工石の製造方法に関する。特に、所望の強度に達するまでの養生期間が短い人工石の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing artificial stone manufactured using mud and slag. In particular, the present invention relates to a method for producing an artificial stone with a short curing period until reaching a desired strength.
泥土は、土粒子と水とを含み、その含水比が高いものであり、たとえば、航路、泊地、河川等の浚渫により生ずる浚渫土、あるいは、掘削等の建設工事で排出される建設排土等が例示される。泥土は、含水比が高いため、軟弱であり、ダンプトラック等に山積みして搬送するのが困難であり、その上を人が歩けない程度の流動性を有する状態となっている。そのため、土木用途等に再利用することが困難であり、泥土を有効活用する技術が求められている。 Mud soil contains soil particles and water, and has a high water content ratio. For example, dredged soil caused by dredging, such as navigation routes, anchorages, rivers, or construction soil discharged by construction work such as excavation. Is exemplified. The mud is soft because it has a high water content ratio, and is difficult to stack and transport on a dump truck or the like, and has fluidity that prevents people from walking on it. Therefore, it is difficult to reuse for civil engineering applications, and a technique for effectively utilizing mud is required.
このような技術として、たとえば、特許文献1から4に示すように、泥土に、高炉スラグ微粉末等の結合材と、製鋼スラグ等の骨材と、を添加して、水和反応により石材と同程度の強度と有する人工石を製造する方法が提案されている。このようにして製造された人工石は、護岸、裏込め、埋め立て等の港湾工事および魚礁等の海域環境修復事業に活用されている。 As such a technique, for example, as shown in Patent Documents 1 to 4, by adding a binding material such as blast furnace slag fine powder and an aggregate such as steelmaking slag to mud, A method for producing an artificial stone having the same strength has been proposed. Artificial stones manufactured in this way are used for harbor construction such as revetment, backfilling and landfilling, and sea area environmental restoration projects such as fish reefs.
水和反応により得られる人工石は養生され、養生期間が1ヶ月程度で最終的な強度に達する。しかしながら、上述したような用途に用いられる場合、10mから数十m規模のピットに、泥土、製鋼スラグ等の原料を投入して混合することにより硬化させ、その後、養生途中の人工石を適宜所定の大きさ(たとえば、直方体形状)に分割して、別の場所に移送し、さらに養生、保管等される。したがって、養生途中の人工石を分割するには、最終的な強度に達している必要はなく、所定の形状に容易に分割できる程度の強度(以降、初期強度ともいう)まで硬化していればよい。 The artificial stone obtained by the hydration reaction is cured, and the final strength is reached in about one month. However, when used for the above-mentioned applications, raw materials such as mud and steelmaking slag are hardened by putting them in pits of 10m to several tens of meters and then mixed, and then artificial stones during curing are appropriately specified. The size is divided into sizes (for example, a rectangular parallelepiped shape), transferred to another place, further cured, stored, and the like. Therefore, in order to divide the artificial stone in the course of curing, it is not necessary to reach the final strength, if it is cured to a strength that can be easily divided into a predetermined shape (hereinafter also referred to as initial strength). Good.
しかしながら、原料配合を同一にした場合であっても、人工石の強度の発現にバラツキが生じ、初期強度に達するまでの時間が遅延する(人工石の固化が遅延する)という問題があった。人工石の固化が遅延すると、初期強度に達するまで、人工石を移送できないため、人工石の製造能力が低下してしまう。 However, even when the raw material composition is the same, there is a problem in that the strength of the artificial stone varies and the time to reach the initial strength is delayed (the solidification of the artificial stone is delayed). If the solidification of the artificial stone is delayed, the artificial stone cannot be transferred until the initial strength is reached, so that the production capacity of the artificial stone is reduced.
強度の発現のバラツキは、泥土に用いられる浚渫土等を採取した場所の違いに依存する傾向にあった。また、泥土の混合割合が高くなるほど、人工石の固化が遅延する傾向にあった。 The variation in strength tended to depend on the location where dredged soil used for mud was collected. Moreover, the solidification of the artificial stone tended to be delayed as the mixing ratio of the mud increased.
本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、短期間で所望の初期強度を確実に発現させることができる人工石の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the artificial stone which can express desired initial strength reliably in a short period of time.
上記の課題を解決するために、本発明者らは、人工石の固化メカニズムについて詳細に検討した結果、泥土が採取される場所によって、泥土に含まれる土粒子が有するアルカリ吸着性能が異なるので、このアルカリ吸着性能を破過させてから、水和反応を生じさせる結合材を添加・混合することにより、人工石の強度を確実に発現させ、しかも固化を遅延させることなく、短期間で所望の初期強度が得られることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づき、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have studied in detail the solidification mechanism of artificial stone, the alkali adsorption performance of the soil particles contained in the mud differs depending on the place where the mud is collected, After breaking through this alkali adsorption performance, by adding and mixing a binder that causes a hydration reaction, the strength of the artificial stone is reliably expressed, and the desired solidification can be achieved in a short period of time without delaying solidification. It was found that initial strength was obtained. Based on these findings, the present inventors have completed the present invention.
すなわち、本発明の態様は、
(1)泥土とアルカリ供給材とを混合して予備混合物を得てから、前記予備混合物と結合材とを混合して、混合物を得て、水和反応により、前記混合物を硬化させて人工石を得ることを特徴とする人工石の製造方法である。
(2)前記結合材が、高炉スラグ微粉末であることを特徴とする(1)に記載の人工石の製造方法である。
(3)前記アルカリ供給材が、製鋼スラグであることを特徴とする(1)または(2)に記載の人工石の製造方法である。
(4)前記予備混合物と前記結合材との混合時に、前記アルカリ供給材を添加することを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載の人工石の製造方法である。
(5)前記混合物における前記泥土の含有割合が40vol%以上70vol%以下であることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の人工石の製造方法である。
(6)前記泥土の含水比が70%以上250%以下であることを特徴とする(1)から(5)のいずれかに記載の人工石の製造方法である。
(7)前記泥土が浚渫土であることを特徴とする(1)から(6)のいずれかに記載の人工石の製造方法である。
(8)前記人工石を得てからの養生期間が10日における前記人工石の一軸圧縮強度が5.0N/mm2以上であることを特徴とする(1)から(7)のいずれかに記載の人工石の製造方法である。
That is, the aspect of the present invention is
(1) After mixing mud and alkali supply material to obtain a preliminary mixture, the preliminary mixture and binder are mixed to obtain a mixture, and the mixture is hardened by a hydration reaction to artificial stone. It is the manufacturing method of the artificial stone characterized by obtaining.
(2) The method for producing an artificial stone according to (1), wherein the binder is blast furnace slag fine powder.
(3) The method for producing artificial stone according to (1) or (2), wherein the alkali supply material is steel slag.
(4) The method for producing an artificial stone according to any one of (1) to (3), wherein the alkali supply material is added at the time of mixing the preliminary mixture and the binder.
(5) The artificial stone manufacturing method according to any one of (1) to (4), wherein the content of the mud in the mixture is 40 vol% or more and 70 vol% or less.
(6) The method for producing an artificial stone according to any one of (1) to (5), wherein a moisture content of the mud is 70% or more and 250% or less.
(7) The method for producing an artificial stone according to any one of (1) to (6), wherein the mud is dredged soil.
(8) In any one of (1) to (7), the uniaxial compressive strength of the artificial stone after 10 days after obtaining the artificial stone is 5.0 N / mm 2 or more. It is the manufacturing method of the described artificial stone.
本発明によれば、短期間で所望の初期強度を確実に発現させることができる人工石の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the artificial stone which can express desired initial strength reliably in a short period can be provided.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
(人工石の製造方法)
本実施形態に係る人工石の製造方法は、図1に示すように、まず、泥土と、アルカリ供給材と、を混合して予備混合物を得る。その後、得られた予備混合物に結合材を添加して混合し、混合物を得て、混合物中において水和反応を生じさせることにより、混合物が固化した人工石を得る。本実施形態に係る人工石の製造方法によれば、固化遅延を生じさせることなく、所望の初期強度を速やかに達成することができる。以下、本実施形態に係る人工石の製造方法について詳細に説明する。
(Manufacturing method of artificial stone)
In the method for producing an artificial stone according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, first, mud and an alkali supply material are mixed to obtain a preliminary mixture. Thereafter, a binder is added to and mixed with the obtained preliminary mixture to obtain a mixture, and a hydration reaction is caused in the mixture to obtain an artificial stone in which the mixture is solidified. According to the manufacturing method of the artificial stone which concerns on this embodiment, desired initial intensity | strength can be achieved rapidly, without producing a solidification delay. Hereinafter, the manufacturing method of the artificial stone which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.
(原料)
原料としては、泥土、アルカリ供給材および結合材が用いられる。泥土は、少なくとも粘土質の土粒子と水とを含み、高い含水比を示し、ダンプトラック等に山積みして搬送するのが困難であり、その上を人が歩けない程度の流動性を有する状態を示すものである。具体的な含水比としては、本実施形態では、70〜250%であることが好ましい。なお、泥土の含水比は、泥土に含まれる水と土粒子との質量比率(水/土粒子)から求められる。
(material)
As the raw material, mud, an alkali supply material and a binding material are used. Mud soil contains at least clayey soil particles and water, has a high water content ratio, is difficult to stack and transport on dump trucks, etc., and has fluidity that prevents people from walking on it Is shown. As a specific water content ratio, in the present embodiment, it is preferably 70 to 250%. The water content ratio of the mud is determined from the mass ratio (water / soil particles) of water and soil particles contained in the mud.
泥土としては、浚渫土、建設排土等が挙げられる。浚渫土は、港湾、河川、運河等の航路や泊地を拡げる目的や、河川、湖沼、ダム等の水底や海底の汚泥・底質汚染を除去する目的等を含めて、総じて浚渫により発生する土である。また、建設排土は、掘削等の建設工事で排出される土である。 Examples of mud include dredged soil and construction soil. Dredged soil is generally generated by dredging, including the purpose of expanding the routes and anchorage of ports, rivers, canals, etc., and the purpose of removing sludge and sediment from the bottom of the river, lakes, dams, etc. It is. Construction soil is soil discharged by construction work such as excavation.
アルカリ供給材は、泥土および後述する結合材にアルカリ成分を供給する原料である。予備混合では、泥土に含まれる土粒子のアルカリ吸着能力を破過させるために、アルカリ成分を供給する。 The alkali supply material is a raw material that supplies an alkaline component to the mud and the binder described later. In the premixing, an alkali component is supplied in order to break through the alkali adsorption ability of the soil particles contained in the mud.
アルカリ供給材としては、製鋼スラグ、消石灰、セメント等が挙げられるが、本実施形態では、製鋼スラグを用いる。製鋼スラグとしては、転炉スラグ、予備処理スラグ、脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、電気炉還元スラグ、電気炉酸化スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグ等のいずれか1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。 Examples of the alkali supply material include steelmaking slag, slaked lime, cement and the like. In this embodiment, steelmaking slag is used. Steelmaking slag is one of converter slag, pretreatment slag, decarburization slag, dephosphorization slag, desulfurization slag, desiliconization slag, electric furnace reduction slag, electric furnace oxidation slag, secondary refining slag, ingot slag, etc. What mixed 1 type (s) or 2 or more types can be used.
アルカリ供給材の粒径は細かい方が好ましい。アルカリ供給材の表面積が大きいほど、泥土に含まれる土粒子のアルカリ吸着が促進されるからである。本実施形態では、アルカリ供給材の粒径は5mm以下であることが好ましい。 The one where the particle size of an alkali supply material is fine is preferable. This is because as the surface area of the alkali supply material is larger, the alkali adsorption of the soil particles contained in the mud is promoted. In this embodiment, it is preferable that the particle size of the alkali supply material is 5 mm or less.
結合材としては、高炉スラグ微粉末や、各種セメント類が挙げられる。このうち、高炉スラグ微粉末は、銑鉄を製造する高炉で溶融された鉄鉱石のうち、鉄以外の成分を副原料の石灰石やコークス中の灰分と一緒に分離回収した高炉スラグを微粉砕して得られる。具体的には、溶融状態のスラグに加圧水を噴射するなどして急激に冷却した水砕スラグを微粉砕して得られる。この水砕スラグ微粉末の比表面積は、一般に、3000〜8000cm2/g程度である。高炉スラグ微粉末は、ポルトランドセメントと混合されて、A−C種の高炉スラグセメントとして利用されているが、単独でも、潜在水硬性を有しており、硬化までに時間はかかるが、結合材としてのコストパフォーマンスは優れているので、本発明には適している。 Examples of the binding material include blast furnace slag fine powder and various cements. Among them, fine powder of blast furnace slag is obtained by finely pulverizing blast furnace slag obtained by separating and recovering components other than iron together with ash in coke and other ingredients in iron ore melted in the blast furnace that produces pig iron. can get. Specifically, it is obtained by finely pulverizing granulated slag that has been rapidly cooled by, for example, injecting pressurized water into the molten slag. The specific surface area of the granulated slag fine powder is generally about 3000 to 8000 cm 2 / g. Blast furnace slag fine powder is mixed with Portland cement and used as an AC type blast furnace slag cement, but it alone has latent hydraulic properties and takes time to cure. Therefore, the present invention is suitable for the present invention.
(製造工程)
図1に示すように、本実施形態では、結合材を添加せずに、まず、泥土とアルカリ供給材とを混合して予備混合物を得る。このようにすることにより、泥土の土粒子が有するアルカリ吸着能力を破過させることができる。
(Manufacturing process)
As shown in FIG. 1, in this embodiment, without adding a binder, first, mud and an alkali supply material are mixed to obtain a preliminary mixture. By doing in this way, the alkali adsorption ability which the mud soil particles have can be broken through.
図2に示すように、泥土に含有される粘土質の土粒子は、その表面がマイナスに帯電しており陽イオン(H+、Mg2+、Al3+等)を吸着している。このとき、アルカリ供給材から溶出したアルカリ成分を含む水のイオン成分(Ca2+、OH-)と接触すると、表面に吸着していた陽イオンのうち、Ca2+より親和力の小さい陽イオンと、Ca2+とがイオン交換され、Ca2+が吸着される。解離したOH-は、中和反応(H++OH-→H2O)や、水酸化物の析出反応(Mg2++2OH-→Mg(OH)2)により消費される。 As shown in FIG. 2, the clayey soil particles contained in the mud soil are negatively charged on the surface and adsorb cations (H + , Mg 2+ , Al 3+, etc.). At this time, when it comes into contact with ionic components (Ca 2+ , OH − ) of water containing an alkaline component eluted from the alkali supply material, among the cations adsorbed on the surface, cations having a smaller affinity than Ca 2+ , Ca 2+ is ion-exchanged, and Ca 2+ is adsorbed. The dissociated OH − is consumed by a neutralization reaction (H + + OH − → H 2 O) or a hydroxide precipitation reaction (Mg 2+ + 2OH − → Mg (OH) 2 ).
従来、泥土と製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを混合して人工石を製造する場合、これらの原料を混合する順番については特に考慮されておらず、泥土と結合材である高炉スラグ微粉末とを混合してから、アルカリ刺激のために製鋼スラグを添加するのが一般的であった。固化が生じる水和反応を起こさせるために、まず、水分を含む泥土と、水和反応を生じさせるSi、Al等の非晶質を含む高炉スラグ微粉末等の結合材と、を混合することが好ましいと考えられていたためだと思われる。 Conventionally, when man-made stones are produced by mixing mud, steelmaking slag and blast furnace slag fine powder, the order of mixing these raw materials is not particularly considered, and blast furnace slag fine powder which is mud and binder After mixing, steelmaking slag was generally added for alkali stimulation. In order to cause a hydration reaction that causes solidification, first, the mud containing moisture is mixed with a binder such as blast furnace slag fine powder containing amorphous substances such as Si and Al that cause the hydration reaction. Seems to have been considered preferable.
しかしながら、泥土と高炉スラグ微粉末との混合物に、製鋼スラグを添加した場合、製鋼スラグから供給されるアルカリ成分は、泥土のアルカリ吸着に優先的に消費される結果、泥土のアルカリ吸着性能を破過するまでは、水和反応による固化を促進するアルカリ刺激が十分ではないため、固化遅延が生じて、搬出可能な初期強度に達するまでの時間が長くなり、生産効率が低下する欠点があった。 However, when steelmaking slag is added to the mixture of mud and ground granulated blast furnace slag, the alkaline components supplied from the steelmaking slag are consumed preferentially for the mud's alkali adsorption. Until then, the alkali stimulation that promotes solidification by the hydration reaction is not sufficient, so there is a disadvantage that the solidification delay occurs and the time to reach the initial strength that can be taken out becomes long, and the production efficiency decreases. .
しかも、上記のアルカリ吸着特性は、泥土によって異なり、たとえば、浚渫土に関しては、その採取場所、採取時期等によって異なる。図3に浚渫土が採取された場所におけるアルカリ吸着能力の測定結果を示す。図3から明らかなように、最大アルカリ吸着量は、浚渫土が採取された場所により3〜4倍程度異なっており、また、E地点においては、採取時期の違いによる差異も生じている。 In addition, the alkali adsorption characteristics described above vary depending on the mud, and, for example, the dredged soil varies depending on the sampling location, the sampling time, and the like. FIG. 3 shows the measurement results of the alkali adsorption capacity at the place where the dredged material was collected. As is clear from FIG. 3, the maximum alkali adsorption amount differs by about 3 to 4 times depending on the place where the dredged soil was collected, and also at the point E, there is a difference due to the difference in the collection time.
このようなアルカリ吸着特性の違いにより、採取場所或いは時期の異なる浚渫土等の泥土に対して、製鋼スラグおよび高炉スラグ微粉末を同一量配合しても、浚渫土のアルカリ吸着性能が破過するまでに必要なアルカリ成分量が浚渫土によって異なるため、アルカリ刺激が有効に作用し始める時期が異なってしまう。その結果、固化が促進される程度も異なることになり、所望の初期強度が発現するまでの期間にバラツキが生じてしまうと考えられる。 Due to the difference in alkali adsorption characteristics, even if the same amount of steelmaking slag and ground granulated blast furnace slag is blended with mud such as dredged soil at different sampling locations or times, the alkaline adsorption performance of dredged soil will break through. Since the amount of alkali components required by the time differs depending on the clay, the time when alkali stimulation starts to work effectively varies. As a result, the degree to which solidification is promoted is also different, and it is considered that variation occurs in a period until a desired initial strength is developed.
そこで、本実施形態では、上述したように、まず、泥土とアルカリ供給材とを混合して、予備混合物とすることにより、速やかに図2に示すような泥土のアルカリ吸着能力を破過させることにした。そして、該予備混合物中の泥土のアルカリ吸着能力が破過した後に、結合材を添加・混合して混合物を得る。この混合物中では、アルカリ供給材からのアルカリ供給が、泥土のアルカリ吸着に消費されることなく、高炉スラグ微粉末の水和反応に対するアルカリ刺激に消費される。その結果、混合物の固化反応が促進され、速やかに所望の初期強度を有する人工石が得られる。また、アルカリ吸着能力の違いに起因する初期強度に達するまでの期間のバラツキも抑制可能である。 Therefore, in the present embodiment, as described above, first, mud and alkali supply material are mixed to form a preliminary mixture, thereby quickly breaking through the mud's alkali adsorption ability as shown in FIG. I made it. And after the alkali adsorption ability of the mud in the preliminary mixture breaks through, a binder is added and mixed to obtain a mixture. In this mixture, the alkali supply from the alkali supply material is consumed for alkali stimulation for the hydration reaction of the ground granulated blast furnace slag without being consumed for the alkali adsorption of the mud. As a result, the solidification reaction of the mixture is promoted, and an artificial stone having a desired initial strength can be obtained quickly. In addition, it is possible to suppress variations in the period until the initial strength due to the difference in alkali adsorption ability is reached.
予備混合物と結合材とを混合して得られる混合物における泥土の含有割合は、体積割合で、40vol%以上70vol%以下であることが好ましい。泥土の含有割合が大きいほど、初期強度に達するまでの養生期間が長くなる傾向にあるので、泥土の含有割合が40vol%以上である場合に、本発明により得られる効果が大きくなる。泥土の含有割合が70vol%を超えると、アルカリ供給材および結合材の含有割合が少なくなり、人工石に必要な強度が得られなくなる恐れがある。 The content ratio of the mud in the mixture obtained by mixing the preliminary mixture and the binder is preferably 40 vol% or more and 70 vol% or less in volume ratio. Since the curing period until reaching the initial strength tends to increase as the content ratio of the mud increases, the effect obtained by the present invention increases when the content ratio of the mud is 40 vol% or more. When the content ratio of the mud exceeds 70 vol%, the content ratios of the alkali supply material and the binder are decreased, and the strength required for the artificial stone may not be obtained.
上記の混合物におけるアルカリ供給材の含有割合は、体積割合で、10vol%以上50vol%以下であることが好ましい。アルカリ供給材の含有割合が、10vol%未満では波過および高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激剤としての作用が不十分となりがちであり、50vol%を超えると硬化に伴う製鋼スラグの膨張が大きくなり、人工石に必要な強度が得られなくなる恐れがある。 It is preferable that the content rate of the alkali supply material in said mixture is 10 vol% or more and 50 vol% or less by volume ratio. When the content ratio of the alkali supply material is less than 10 vol%, the action as an alkali stimulant for wave surplus and blast furnace slag fine powder tends to be insufficient, and when it exceeds 50 vol%, the steelmaking slag expands due to hardening, The strength required for artificial stones may not be obtained.
上記の混合物における結合材の含有割合は、体積割合で、15vol%以上50vol%以下であることが好ましい。結合材の含有割合が、15vol%未満では結合力不足となりがちであり、50vol%を超えても、人工石の強度が飽和する恐れがある。 The content ratio of the binder in the above mixture is preferably 15 vol% or more and 50 vol% or less in volume ratio. If the content of the binder is less than 15 vol%, the bond strength tends to be insufficient, and if it exceeds 50 vol%, the strength of the artificial stone may be saturated.
なお、上記の混合物には、泥土に含まれる水以外に、泥土の含水比の調整、混合物の流動性の確保、混合物を型等に流し込む際の作業性の確保等を目的として、水分が添加されていてもよい。この場合、泥土に含まれる水と添加された水分との合計量から求められる泥土の含水比が上述した範囲内であることが好ましい。 In addition to the water contained in the mud, water is added to the above mixture for the purpose of adjusting the moisture content of the mud, ensuring the fluidity of the mixture, ensuring workability when pouring the mixture into a mold, etc. May be. In this case, it is preferable that the water content ratio of the mud determined from the total amount of the water contained in the mud and the added water is within the above-described range.
予備混合における混合方法としては、特に制限されない。市販のミキサーを用いてもよいし、人工石を大量に効率よく製造する場合には、数十m規模のピットに原料を投入して、ショベルカー等を用いて混合することができる。また、予備混合における泥土とアルカリ供給材との混合時間は、実験室レベルでの配合量と実機レベルでの配合量との違いにも影響されるが、均一に混合されていれば特に制限されない。例えば、2軸強制練りミキサーによれば、通常90秒程度以上であれば十分である。 The mixing method in the preliminary mixing is not particularly limited. Commercially available mixers may be used, and when artificial stones are produced efficiently in large quantities, raw materials can be introduced into pits of several tens of meters and mixed using a shovel car or the like. In addition, the mixing time of the mud and the alkali supply material in the preliminary mixing is affected by the difference between the mixing amount at the laboratory level and the mixing amount at the actual machine level, but is not particularly limited as long as it is uniformly mixed. . For example, with a biaxial forced kneading mixer, it is usually sufficient if it is about 90 seconds or longer.
予備混合物と結合材とを混合して混合物を得る場合についても、上記の予備混合における混合方法および時間が適用可能である。 Also in the case of obtaining a mixture by mixing the premix and the binder, the mixing method and time in the premix can be applied.
なお、予備混合および混合のいずれか一方あるいは両方の作業時において、泥土の含水比の調整、混合物の流動性の確保、混合物を型等に流し込む際の作業性の確保等を目的として、水分を添加してもよい。 It should be noted that moisture is added for the purpose of adjusting the moisture content of the mud, ensuring fluidity of the mixture, ensuring workability when pouring the mixture into a mold, etc. during either or both of premixing and mixing. It may be added.
(人工石)
初期強度に達した人工石は、必要に応じて、所定の形状に分割されたり、別の場所に搬送され、さらに最終的な強度に達するまで養生される。上述した方法により製造される人工石は、短期間の養生で所望の初期強度を呈することができる。人工石は山積みにされて養生、保管等される場合があるので、本実施形態では、10日間養生後の一軸圧縮強度が5.0N/mm2以上であることが好ましい。
(Artificial stone)
The artificial stone that has reached the initial strength is divided into a predetermined shape as needed, or transported to another place, and further cured until the final strength is reached. The artificial stone produced by the above-described method can exhibit a desired initial strength by curing for a short time. Since artificial stones may be piled up and cured, stored, etc., in this embodiment, the uniaxial compressive strength after curing for 10 days is preferably 5.0 N / mm 2 or more.
また、養生終了後の人工石の最終的な強度としては、一軸圧縮強度が9.8N/mm2以上であることが好ましい。 Further, as the final strength of the artificial stone after completion of curing, the uniaxial compressive strength is preferably 9.8 N / mm 2 or more.
なお、形状は特に制限されず、用途に応じて適宜決定すればよい。港湾工事、海域環境改善工事等に用いられる場合には、たとえば、直方体等の形状とされ、1個当たり数百kg程度の重量とされる。 The shape is not particularly limited, and may be determined as appropriate according to the application. When used for port construction, sea area environment improvement construction, etc., for example, it is shaped like a rectangular parallelepiped and has a weight of about several hundred kg per piece.
(本実施形態の効果)
本実施形態では、泥土と結合材とアルカリ供給材との混合順序を明確に規定している。すなわち、まず、泥土とアルカリ供給材とを予備混合して予備混合物を得ている。この予備混合物中では、アルカリ供給材から供給されるアルカリ成分が、泥土の土粒子表面に吸着している陽イオンとイオン交換され、アルカリ成分が土粒子表面に吸着する。この反応が進行すると、予備混合物に含まれる泥土の土粒子のアルカリ吸着能力が破過される。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the mixing order of the mud, the binder, and the alkali supply material is clearly defined. That is, first, mud and alkali supply material are premixed to obtain a premix. In this preliminary mixture, the alkali component supplied from the alkali supply material is ion-exchanged with cations adsorbed on the soil particle surface of the mud, and the alkali component is adsorbed on the soil particle surface. As this reaction proceeds, the alkali adsorption ability of the mud soil particles contained in the premix is broken through.
続いて、予備混合物に結合材を添加・混合して混合物を得る。結合材が添加されると、混合物中で水和反応が生じるが、アルカリ供給材から供給されるアルカリ成分は、土粒子のアルカリ吸着に消費されず、結合材へのアルカリ刺激が十分に確保されるため、水和反応による固化が速やかに促進される。 Subsequently, a binder is added to and mixed with the premix to obtain a mixture. When a binder is added, a hydration reaction occurs in the mixture, but the alkali component supplied from the alkali supplier is not consumed for alkali adsorption of the soil particles, and sufficient alkali stimulation is ensured on the binder. Therefore, solidification by hydration reaction is promptly promoted.
その結果、土粒子のアルカリ吸着に起因する固化遅延が生じないため、速やかに初期強度を発現させることができる。したがって、人工石の製造効率を高めることができる。 As a result, since the solidification delay due to the alkali adsorption of the soil particles does not occur, the initial strength can be expressed quickly. Therefore, the production efficiency of artificial stone can be increased.
さらに、土粒子のアルカリ吸着能力は、泥土が採取された場所等により異なるが、予備混合時にアルカリ吸着能力を破過させるため、アルカリ吸着能力が異なっていても、予備混合物と結合材との混合時にはアルカリ刺激が一様に生じるため、強度の発現のバラツキを吸収することができる。 Furthermore, although the alkali adsorption capacity of the soil particles varies depending on the place where the mud was collected, the alkali adsorption capacity is broken through during premixing, so even if the alkali adsorption capacity is different, the mixing of the premix and the binder Sometimes alkali stimulation occurs uniformly, so that variations in strength expression can be absorbed.
(変形例)
上記の実施形態では、予備混合時に配合されるアルカリ供給材が、土粒子のアルカリ吸着能力を破過させるようアルカリ成分を供給し、さらに、予備混合物と結合材との混合において添加される結合材に対してアルカリ刺激が十分に生じるようアルカリ成分を供給している。換言すれば、予備混合時に配合されるアルカリ供給材は、土粒子のアルカリ吸着能力を破過させ、かつ結合材へのアルカリ刺激を生じさせるのに十分なアルカリ成分量を有している。
(Modification)
In the above-described embodiment, the alkali supply material blended at the time of the premixing supplies the alkali component so as to break through the alkali adsorption ability of the soil particles, and is further added in the mixing of the premixture and the bonding material. An alkali component is supplied so that alkali stimulation sufficiently occurs. In other words, the alkali supply material blended at the time of premixing has an alkali component amount sufficient to break through the alkali adsorption ability of the soil particles and cause alkali stimulation to the binder.
しかしながら、予備混合時に配合されるアルカリ供給材は、土粒子のアルカリ吸着能力を破過させる程度のアルカリ成分量を最低限有していればよく、予備混合物と結合材との混合時において、アルカリ刺激を生じさせるのに必要なアルカリ成分量を有するアルカリ供給材をさらに添加してもよい。すなわち、予備混合物と結合材との混合時にも、アルカリ供給材を追加して添加してもよい。この場合にも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。 However, the alkali supply material blended at the time of the premixing only needs to have a minimum amount of alkali components that can break through the alkali adsorption ability of the soil particles, and at the time of mixing the premix and the binder, You may further add the alkali supply material which has the amount of alkali components required to produce irritation. That is, an alkali supply material may be additionally added when mixing the premix and the binder. Also in this case, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on further detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例)
泥土としては、港湾での浚渫により回収された浚渫土(含水比97%、湿潤密度1.32g/cm3)を用いた。アルカリ供給材としては、大分製鐵所で回収した製鋼スラグであって、密度2.88g/cm3 、粒径5mm以下のものを用いた。結合材としては、JIS A 6206に規定されたコンクリート用高炉スラグ微粉末4000(比表面積4000cm2/g)を用いた。
浚渫土と製鋼スラグおよび高炉スラグ微粉末の性状、さらにこれらの混合物の性状と割合を表1に示す。
(Example)
As mud, dredged soil (water content 97%, wet density 1.32 g / cm 3 ) collected by dredging at a harbor was used. As the alkali supply material, steel slag collected at the Oita Works and having a density of 2.88 g / cm 3 and a particle size of 5 mm or less was used. As a binder, blast furnace slag fine powder 4000 (specific surface area 4000 cm 2 / g) for concrete defined in JIS A 6206 was used.
Table 1 shows the properties of the clay, the steelmaking slag and the blast furnace slag fine powder, and the properties and ratios of these mixtures.
まず、浚渫土と製鋼スラグとを、2軸強制練りミキサーを用いて120秒間混合し、予備混合物を得た。別途測定したアルカリ吸着能力試験から、破過のための時間を1時間取った後、得られた予備混合物に、高炉スラグ微粉末および所定量の海水を加えて、2軸強制練りミキサーを用いて120秒間混合し、混合物を得た。表1に示すように、得られた混合物において、浚渫土の体積割合は60.0vol%、製鋼スラグの体積割合は11.9vol%、高炉スラグ微粉末の体積割合は22.6vol%であった。 First, clay and steelmaking slag were mixed for 120 seconds using a biaxial forced kneading mixer to obtain a preliminary mixture. After taking an hour for breakthrough from the separately measured alkali adsorption capacity test, add blast furnace slag fine powder and a predetermined amount of seawater to the obtained preliminary mixture and use a biaxial forced kneading mixer. Mix for 120 seconds to obtain a mixture. As shown in Table 1, in the obtained mixture, the volume ratio of the clay was 60.0 vol%, the volume ratio of the steelmaking slag was 11.9 vol%, and the volume ratio of the blast furnace slag fine powder was 22.6 vol%. .
この混合物を、モールドに詰めて成形し、これを温度20℃の湿潤条件下で10日間養生させて、φ50mm×高さ100mmの試験用人工石を得た。得られた試験用人工石については、養生開始から5日および10日経過した時点で、1000kN耐圧圧縮試験機を用いて一軸圧縮強度を測定した。結果を表2と図4に示す。 This mixture was packed into a mold and molded, and this was cured for 10 days under humid conditions at a temperature of 20 ° C. to obtain a test artificial stone of φ50 mm × height 100 mm. About the obtained artificial stone for a test, the uniaxial compressive strength was measured using the 1000 kN pressure | voltage resistant compression tester, when the 5th and 10th day passed from the start of curing. The results are shown in Table 2 and FIG.
(比較例)
比較例として、実施例の浚渫土、製鋼スラグおよび高炉スラグ微粉末を用いて、混合する順序を以下のようにして混合物を得た。比較例では、まず、浚渫土、高炉スラグ微粉末および所定量の海水を、2軸強制練りミキサーを用いて120秒間混合し、予備混合物を得た。その後直ちに、得られた予備混合物に、製鋼スラグを加えて、2軸強制練りミキサーを用いて120秒間混合し混合物を得た。表1に示すとおり、得られた混合物において、浚渫土の体積割合は60vol%、製鋼スラグの体積割合は11.9vol%、高炉スラグ微粉末の体積割合は22.6vol%で、実施例と全く同じであり、異なるのは、高炉スラグ微粉末を混合した後に、製鋼スラグを添加する順序および破過のための時間をとったことのみである。
(Comparative example)
As a comparative example, using the clay, steelmaking slag and blast furnace slag fine powder of the example, a mixture was obtained in the following order of mixing. In the comparative example, first, clay, blast furnace slag fine powder, and a predetermined amount of seawater were mixed for 120 seconds using a biaxial forced kneading mixer to obtain a preliminary mixture. Immediately thereafter, steelmaking slag was added to the obtained preliminary mixture and mixed for 120 seconds using a biaxial forced kneading mixer to obtain a mixture. As shown in Table 1, in the obtained mixture, the volume ratio of the clay is 60 vol%, the volume ratio of the steelmaking slag is 11.9 vol%, and the volume ratio of the blast furnace slag fine powder is 22.6 vol%, which is exactly the same as the example. The only difference is that after mixing the blast furnace slag fine powder, the order of adding the steelmaking slag and the time for breakthrough were taken.
得られた混合物を実施例と同じ方法で成形、養生して試験用人工石を作成し、養生期間45日まで、実施例と同様の方法により、圧縮強度を測定した。得られた試験用人工石については、養生開始から6日、12日、38日および45日経過した時点で、1000kN耐圧圧縮試験機を用いて一軸圧縮強度を測定した。結果を表2と図4に示す。 The obtained mixture was molded and cured in the same manner as in the example to prepare a test artificial stone, and the compressive strength was measured by the same method as in the example until the curing period of 45 days. About the obtained artificial stone for a test, the uniaxial compressive strength was measured using the 1000kN pressure | voltage resistant test machine when 6th, 12th, 38th, and 45th passed since the curing start. The results are shown in Table 2 and FIG.
表2および図4より、実施例では、速やかに一軸圧縮強度が上昇し、10日目には、一軸圧縮強度が6N/mm2を超え、所定の形状に容易に分割できる程度の強度(初期強度)を上回った。これに対し、比較例では、配合と、混合直後の性状が同じであり、混合する順序が異なるのみであるにもかかわらず、養生期間が10日を超え、12日の時点においても圧縮強度は0.15N/mm2に留まっており、一軸圧縮強度がほとんど上昇しなかった。これは、比較例では、製鋼スラグから供給されるアルカリ成分が浚渫土の土粒子のアルカリ吸着に優先的に使用され、高炉スラグ微粉末へのアルカリ刺激が十分ではなく、固化遅延が生じたためと推察される。 From Table 2 and FIG. 4, in the example, the uniaxial compressive strength rapidly increased, and on the 10th day, the uniaxial compressive strength exceeded 6 N / mm 2 and was strong enough to be easily divided into predetermined shapes (initial value). Strength). On the other hand, in the comparative example, the composition and the properties immediately after mixing are the same, and the curing period exceeds 10 days, even though the mixing order is different, and the compressive strength is also at the time of 12 days. It stayed at 0.15 N / mm 2 , and the uniaxial compressive strength hardly increased. This is because, in the comparative example, the alkali component supplied from the steelmaking slag was preferentially used for the alkali adsorption of the clay particles of the clay, the alkali stimulation to the blast furnace slag fine powder was not sufficient, and the solidification delay occurred. Inferred.
最終的な強度については、実施例と比較例とで差はないと考えられるが、搬出可能となる初期強度を達成するのに要する養生期間について、実施例では5日程度であるのに対し、比較例では1か月程度を要しており、大きな差があることが確認できた。したがって、本発明を採用することにより、人工石の製造効率を顕著に向上させることができる。 Regarding the final strength, it is considered that there is no difference between the example and the comparative example, but the curing period required to achieve the initial strength that can be carried out is about 5 days in the example, In the comparative example, it took about one month, and it was confirmed that there was a large difference. Therefore, the employment efficiency of the artificial stone can be remarkably improved by employing the present invention.
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