JP3229400B2 - 無機質結合材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法 - Google Patents
無機質結合材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無機質結合材、及び該
無機質結合材を用いた意匠性に優れた建築、土木用の焼
結ブロックと、その製造方法に関する。
無機質結合材を用いた意匠性に優れた建築、土木用の焼
結ブロックと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、美観、意匠性に優れる建築、
土木用材料として、陶質ブロック、搬石平板、御影石ブ
ロック等があり、歩道、道路、公園等の都市環境整備の
ために広く用いられている。
土木用材料として、陶質ブロック、搬石平板、御影石ブ
ロック等があり、歩道、道路、公園等の都市環境整備の
ために広く用いられている。
【０００３】これらの陶磁器質焼結体は、御影石、花こ
う岩、大理石などの天然石の微粉、或いは長石、陶石、
及び粘土を主原料とし、これらをアルミナセメントやポ
ルトランドセメントを結合材とし、型枠中で水和硬化さ
せるか、１０００〜３０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の高圧で加
圧成形し、その後１０００〜１６００°Ｃで焼結させる
ことにより製造している。これらの製造方法は、特公平
４−９７４７、特開平３−２６１６４９、特開平３−２
１５３５０、特開平４−１２０７６等に開示されてい
る。
う岩、大理石などの天然石の微粉、或いは長石、陶石、
及び粘土を主原料とし、これらをアルミナセメントやポ
ルトランドセメントを結合材とし、型枠中で水和硬化さ
せるか、１０００〜３０００ｋｇｆ／ｃｍ2 の高圧で加
圧成形し、その後１０００〜１６００°Ｃで焼結させる
ことにより製造している。これらの製造方法は、特公平
４−９７４７、特開平３−２６１６４９、特開平３−２
１５３５０、特開平４−１２０７６等に開示されてい
る。
【０００４】また、常温で水硬性を持ち、耐熱性を有す
る無機質結合材としては、特開平４−６５３４７のキャ
スタブル用結合材がある。このキャスタブル用結合材
は、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリート品
が、６００°Ｃ以上の温度で水和物の脱水反応により強
度が著しく低下するのに対し、８００〜１０００°Ｃの
温度範囲でも、その強度がむしろ向上するという特徴を
有し、アルミナセメント１５〜６０重量％、高炉スラグ
２５〜７５重量％、シリカ質物質５〜１５重量％、ほう
素化合物をＢ2 Ｏ3 換算で０．１〜５重量％、及びアル
カリ金属化合物をＲ2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換
算で１．５〜４重量％を混合してなる無機質結合材であ
る。
る無機質結合材としては、特開平４−６５３４７のキャ
スタブル用結合材がある。このキャスタブル用結合材
は、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリート品
が、６００°Ｃ以上の温度で水和物の脱水反応により強
度が著しく低下するのに対し、８００〜１０００°Ｃの
温度範囲でも、その強度がむしろ向上するという特徴を
有し、アルミナセメント１５〜６０重量％、高炉スラグ
２５〜７５重量％、シリカ質物質５〜１５重量％、ほう
素化合物をＢ2 Ｏ3 換算で０．１〜５重量％、及びアル
カリ金属化合物をＲ2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換
算で１．５〜４重量％を混合してなる無機質結合材であ
る。
【０００５】さらに、耐火材料であるアルミナセメント
を結合材として用い、無機酸化物からなる耐熱性骨材を
主成分とした耐熱性を有するブロック表面に、ゆう薬を
溶着して美観を与えた建築用ブロックとしては、特開昭
４８−９９９６２の施ゆう建築用資材成形体等がある。
を結合材として用い、無機酸化物からなる耐熱性骨材を
主成分とした耐熱性を有するブロック表面に、ゆう薬を
溶着して美観を与えた建築用ブロックとしては、特開昭
４８−９９９６２の施ゆう建築用資材成形体等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先ず上
記した陶質ブロック、搬石平板、御影質ブロック等の陶
磁器質焼結体にあっては、製造時におけるハンドリング
性、寸法安定性及び強度を確保するため、緻密な成形体
とする必要があり、得られる焼結体の組織も緻密なもの
とならざるを得ず、そのため、道路ブロックとして用い
た場合高強度ではあるが、比重が大きく扱いにくい、吸
水性が小さいため水はけが悪い、すべり抵抗値が低いた
め歩行用及び走行用材料として高い安全性が確保できな
い等の欠点を有していた。
記した陶質ブロック、搬石平板、御影質ブロック等の陶
磁器質焼結体にあっては、製造時におけるハンドリング
性、寸法安定性及び強度を確保するため、緻密な成形体
とする必要があり、得られる焼結体の組織も緻密なもの
とならざるを得ず、そのため、道路ブロックとして用い
た場合高強度ではあるが、比重が大きく扱いにくい、吸
水性が小さいため水はけが悪い、すべり抵抗値が低いた
め歩行用及び走行用材料として高い安全性が確保できな
い等の欠点を有していた。
【０００７】また、特開平４−６５３４７に記載された
キャスタブル用結合材にあっては、半溶融状態の石調表
面を得るためには、該結合材を原料として用いた成形体
を１２００°Ｃ以上の高温で焼成する必要があり、かか
る高温焼成により得られた焼結体は、その表面が半溶融
状態の石調表面とはなるものの、黄色く変色してしま
い、表面美観が損なわれると共に、安定した強度及び寸
法の得られる焼成温度領域と、上記半溶融状態の石調表
面を得るための焼成温度領域とは食い違い、安定した強
度及び寸法を有し、しかも石調表面を有するブロックの
製造にはこれだけでは利用できないものであった。
キャスタブル用結合材にあっては、半溶融状態の石調表
面を得るためには、該結合材を原料として用いた成形体
を１２００°Ｃ以上の高温で焼成する必要があり、かか
る高温焼成により得られた焼結体は、その表面が半溶融
状態の石調表面とはなるものの、黄色く変色してしま
い、表面美観が損なわれると共に、安定した強度及び寸
法の得られる焼成温度領域と、上記半溶融状態の石調表
面を得るための焼成温度領域とは食い違い、安定した強
度及び寸法を有し、しかも石調表面を有するブロックの
製造にはこれだけでは利用できないものであった。
【０００８】さらに、耐熱性セメントの硬化体上に、施
ゆう処理を施すことにより美観を向上させる方法にあっ
ては、ゆう仕上げ用に用いられる陶磁器用ゆう薬は、陶
器やタイルに対しては良好な付着力を発揮するが、陶器
やタイルとはまったく性状の異なるセメント材料の場合
には、十分な付着力が期待できず、また、焼成によるゆ
う薬とセメント硬化層との収縮率の違いにより、焼成後
にゆう薬層の剥離、或いはそり等が発生することがあ
り、これらのゆう薬層の剥離、そり等は、著しく表面美
観を損なうものであった。
ゆう処理を施すことにより美観を向上させる方法にあっ
ては、ゆう仕上げ用に用いられる陶磁器用ゆう薬は、陶
器やタイルに対しては良好な付着力を発揮するが、陶器
やタイルとはまったく性状の異なるセメント材料の場合
には、十分な付着力が期待できず、また、焼成によるゆ
う薬とセメント硬化層との収縮率の違いにより、焼成後
にゆう薬層の剥離、或いはそり等が発生することがあ
り、これらのゆう薬層の剥離、そり等は、著しく表面美
観を損なうものであった。
【０００９】本発明は、上述した従来技術が有する種々
の欠点に鑑みなされたものであって、その目的は、自硬
成形性を有し、９００〜１２００°Ｃ程度の比較的低温
で焼成することにより半溶融状態の石調表面を呈する無
機質結合材を提供し、該無機質結合材を表層の原料とし
て用いることにより、意匠性が良好で、しかも半溶融部
分が比較的厚肉となり、欠けなどにより美観が損なわれ
ず、かつ湿潤状態でのすべり抵抗値が高く、寸法安定性
に優れ、高い強度を保ちながら吸水性の良好な焼結ブロ
ック及びその製造方法を提供することにある。
の欠点に鑑みなされたものであって、その目的は、自硬
成形性を有し、９００〜１２００°Ｃ程度の比較的低温
で焼成することにより半溶融状態の石調表面を呈する無
機質結合材を提供し、該無機質結合材を表層の原料とし
て用いることにより、意匠性が良好で、しかも半溶融部
分が比較的厚肉となり、欠けなどにより美観が損なわれ
ず、かつ湿潤状態でのすべり抵抗値が高く、寸法安定性
に優れ、高い強度を保ちながら吸水性の良好な焼結ブロ
ック及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、先ずアルミナセメント８〜４６重量
％、ほう素化合物をＢ２Ｏ３換算で５〜２７重量％、シ
リカ質物質５〜６５重量％、高炉スラグ５〜３０重量％
（但し、前記シリカ質物質と該高炉スラグの合計が、７
０重量％以下）、及びアルカリ金属化合物をＲ２Ｏ（Ｒ
は、Ｎａ及び／又はＫ）換算で０．５〜５重量％を混合
してなる無機質結合材（請求項１）を創案した。
を達成するため、先ずアルミナセメント８〜４６重量
％、ほう素化合物をＢ２Ｏ３換算で５〜２７重量％、シ
リカ質物質５〜６５重量％、高炉スラグ５〜３０重量％
（但し、前記シリカ質物質と該高炉スラグの合計が、７
０重量％以下）、及びアルカリ金属化合物をＲ２Ｏ（Ｒ
は、Ｎａ及び／又はＫ）換算で０．５〜５重量％を混合
してなる無機質結合材（請求項１）を創案した。
【００１１】そして、表層用の結合原料として用いた上
記無機質結合材と、基層用の原料とが一体成形物となっ
ており、しかも表層のみが半溶融の焼結状態である焼結
ブロック（請求項２）を創案した。
記無機質結合材と、基層用の原料とが一体成形物となっ
ており、しかも表層のみが半溶融の焼結状態である焼結
ブロック（請求項２）を創案した。
【００１２】そして、上記焼結ブロックの製造方法とし
て、表層用の原料と基層用の原料とを加圧、又は振動加
圧により一体成形し、該一体成形物を９００〜１２００
°Ｃで焼成する焼結ブロックの製造方法（請求項４）を
創案した。
て、表層用の原料と基層用の原料とを加圧、又は振動加
圧により一体成形し、該一体成形物を９００〜１２００
°Ｃで焼成する焼結ブロックの製造方法（請求項４）を
創案した。
【００１３】ここで、上記基層用の結合原料としては、
アルミナセメント１５〜６０重量％、高炉スラグ２５〜
７５重量％、シリカ質物質５〜１５重量％、ほう素化合
物をＢ2 Ｏ3 換算で０．１〜５重量％、及びアルカリ金
属化合物をＲ2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で
１．５〜４重量％を混合してなる無機質結合材（請求項
３及び５）がより望ましい。これは、この配合割合の無
機質結合材は、焼成過程での熱膨張率が小さいため寸法
安定性が良好で、しかも本発明にかかる無機質結合材で
構成された表層と一体焼結でき、９００〜１２００°Ｃ
の焼成温度で十分強度を出すことができるためである。
アルミナセメント１５〜６０重量％、高炉スラグ２５〜
７５重量％、シリカ質物質５〜１５重量％、ほう素化合
物をＢ2 Ｏ3 換算で０．１〜５重量％、及びアルカリ金
属化合物をＲ2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で
１．５〜４重量％を混合してなる無機質結合材（請求項
３及び５）がより望ましい。これは、この配合割合の無
機質結合材は、焼成過程での熱膨張率が小さいため寸法
安定性が良好で、しかも本発明にかかる無機質結合材で
構成された表層と一体焼結でき、９００〜１２００°Ｃ
の焼成温度で十分強度を出すことができるためである。
【００１４】上記した本発明にかかる無機質結合材及び
該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法の
特徴は、乾燥、焼成による収縮率が低く寸法安定性があ
り、湿潤状態での表面のすべり抵抗値が大きく、十分な
強度を保ちながら表面に吸水性があり、一般の陶磁器質
焼結体よりも焼成温度が低温で、しかも焼結体の嵩比重
が小さい点である。
該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法の
特徴は、乾燥、焼成による収縮率が低く寸法安定性があ
り、湿潤状態での表面のすべり抵抗値が大きく、十分な
強度を保ちながら表面に吸水性があり、一般の陶磁器質
焼結体よりも焼成温度が低温で、しかも焼結体の嵩比重
が小さい点である。
【００１５】以上のような特徴を引き出せたのは、本発
明者らが新規な無機質結合材を創案し、該無機質結合材
を表層に用いた焼結ブロック、及びその製造方法を創案
したためである。
明者らが新規な無機質結合材を創案し、該無機質結合材
を表層に用いた焼結ブロック、及びその製造方法を創案
したためである。
【００１６】この新規な無機質結合材は、上記したよう
にアルミナセメント、ほう素化合物、シリカ質物質、高
炉スラグ、およびアルカリ金属化合物からなる。それら
の構成について、以下詳細に説明する。
にアルミナセメント、ほう素化合物、シリカ質物質、高
炉スラグ、およびアルカリ金属化合物からなる。それら
の構成について、以下詳細に説明する。
【００１７】アルミナセメントは、市販品の耐火物用及
び工事用のいずれを使用しても良い。このアルミナセメ
ントの無機質結合材に占める割合は、８〜４６重量％の
範囲である。これは８重量％に満たない量では、成形後
の強度が低く、アルミナセメントの特徴である急硬性が
発現せず、ブロックとして即脱できないためであり、ま
た４６重量％を超えると、１２００°Ｃに満たない焼成
温度では半溶融状態の石調表面を呈しないためである。
び工事用のいずれを使用しても良い。このアルミナセメ
ントの無機質結合材に占める割合は、８〜４６重量％の
範囲である。これは８重量％に満たない量では、成形後
の強度が低く、アルミナセメントの特徴である急硬性が
発現せず、ブロックとして即脱できないためであり、ま
た４６重量％を超えると、１２００°Ｃに満たない焼成
温度では半溶融状態の石調表面を呈しないためである。
【００１８】また、ほう素化合物としては、酸化ほう
素、ほう酸、コレマナイト、ほう珪酸ガラス等が挙げら
れ、これらのほう素化合物の無機質結合材に占める割合
は、Ｂ2 Ｏ3 換算で５〜２７重量％である。これは、ほ
う素化合物の割合が５重量％に満たない量では、９００
〜１２００°Ｃの焼成温度では無機質結合材が溶融せ
ず、良好な半溶融状態とならないためであり、また、２
７重量％を超える量を混合すると、寸法安定性が得られ
にくく、また表面のすべり抵抗値が著しく低下して歩行
及び走行用材料としての機能が損なわれると共に、化学
的安定性も低下するためである。
素、ほう酸、コレマナイト、ほう珪酸ガラス等が挙げら
れ、これらのほう素化合物の無機質結合材に占める割合
は、Ｂ2 Ｏ3 換算で５〜２７重量％である。これは、ほ
う素化合物の割合が５重量％に満たない量では、９００
〜１２００°Ｃの焼成温度では無機質結合材が溶融せ
ず、良好な半溶融状態とならないためであり、また、２
７重量％を超える量を混合すると、寸法安定性が得られ
にくく、また表面のすべり抵抗値が著しく低下して歩行
及び走行用材料としての機能が損なわれると共に、化学
的安定性も低下するためである。
【００１９】また、アルカリ金属化合物としては、Ｎａ
またはＫ各々の炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、珪酸塩、
水素化合物等が挙げられる。また、ほう素とアルカリ金
属元素の双方を含有していても差し支えない。これらの
化合物としては、ほう砂、５水ほう砂、及びほう珪酸ア
ルカリガラス等が挙げられる。これらのアルカリ金属化
合物の無機質結合材に占める割合は、Ｒ2 Ｏ換算で０．
５〜５重量％とする。アルカリ金属化合物の占める割合
が０．５重量％に満たないと、成形後のハンドリング性
が得られにくく、また５重量％を超えると、寸法安定性
が低下し、表面のすべり抵抗値も著しく損なわれ、化学
的安定性も低下するためである。
またはＫ各々の炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、珪酸塩、
水素化合物等が挙げられる。また、ほう素とアルカリ金
属元素の双方を含有していても差し支えない。これらの
化合物としては、ほう砂、５水ほう砂、及びほう珪酸ア
ルカリガラス等が挙げられる。これらのアルカリ金属化
合物の無機質結合材に占める割合は、Ｒ2 Ｏ換算で０．
５〜５重量％とする。アルカリ金属化合物の占める割合
が０．５重量％に満たないと、成形後のハンドリング性
が得られにくく、また５重量％を超えると、寸法安定性
が低下し、表面のすべり抵抗値も著しく損なわれ、化学
的安定性も低下するためである。
【００２０】さらに、シリカ質物質としては、シリカフ
ューム、天然珪石の粉砕物等で、その物質中のＳｉＯ２
含有量が８０％以上であれば良い。このシリカ質物質の
無機質結合材中に占める割合は、５〜６５重量％であ
る。
ューム、天然珪石の粉砕物等で、その物質中のＳｉＯ２
含有量が８０％以上であれば良い。このシリカ質物質の
無機質結合材中に占める割合は、５〜６５重量％であ
る。
【００２１】また、高炉スラグは、通常の高炉作業にお
いて副産物として得られたもので、その構成成分は、Ｓ
ｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＭｇＯであり、無定形
の急冷スラグを微粉砕したものである。この高炉スラグ
の無機質結合材中に占める割合は、５〜３０重量％であ
る。上記シリカ質物質及び該高炉スラグの占める割合
が、各々５重量％満たないと、溶融物の粘性が低くな
り、ブロックとしての寸法安定が得られなくなる。また
シリカ質物質及び高炉スラグが、各々６５重量％、３０
重量％を超える場合、或いは両者の合計が７０重量％を
超える場合には、無機質結合材が溶融せず、半溶融状態
の表面が得られないこととなる。
いて副産物として得られたもので、その構成成分は、Ｓ
ｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＭｇＯであり、無定形
の急冷スラグを微粉砕したものである。この高炉スラグ
の無機質結合材中に占める割合は、５〜３０重量％であ
る。上記シリカ質物質及び該高炉スラグの占める割合
が、各々５重量％満たないと、溶融物の粘性が低くな
り、ブロックとしての寸法安定が得られなくなる。また
シリカ質物質及び高炉スラグが、各々６５重量％、３０
重量％を超える場合、或いは両者の合計が７０重量％を
超える場合には、無機質結合材が溶融せず、半溶融状態
の表面が得られないこととなる。
【００２２】なお、上記したほう素化合物、シリカ質物
質及びアルカリ金属化合物は、融剤及び焼結助剤として
作用することにより、１０００°Ｃ程度の焼成温度で結
合材が溶融し、また骨材との界面において液相焼結を起
こすことにより、焼結体の焼結強度を発現させるもので
ある。これらの粉末度は、細かいものの方が好ましい。
質及びアルカリ金属化合物は、融剤及び焼結助剤として
作用することにより、１０００°Ｃ程度の焼成温度で結
合材が溶融し、また骨材との界面において液相焼結を起
こすことにより、焼結体の焼結強度を発現させるもので
ある。これらの粉末度は、細かいものの方が好ましい。
【００２３】また、上記無機質結合材を、表層結合原料
として用いた場合の意匠性を更に高めるために、上記構
成の無機質結合材に対して、外割で２〜５重量％程度、
市販の焼成用の無機質顔料を添加しても良い。
として用いた場合の意匠性を更に高めるために、上記構
成の無機質結合材に対して、外割で２〜５重量％程度、
市販の焼成用の無機質顔料を添加しても良い。
【００２４】次に、上記本発明にかかる無機質結合材
を、表層用の結合原料として用いた焼結ブロック、及び
その製造方法について詳述する。
を、表層用の結合原料として用いた焼結ブロック、及び
その製造方法について詳述する。
【００２５】ここで、焼結ブロックの基層を構成する結
合原料としては、上記したようにアルミナセメント１５
〜６０重量％、高炉スラグ２５〜７５重量％、シリカ質
物質５〜１５重量％、ほう素化合物をＢ2 Ｏ3 換算で
０．１〜５重量％、及びアルカリ金属化合物をＲ2 Ｏ
（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で１．５〜４重量％を
混合してなる無機質結合材が望ましい。
合原料としては、上記したようにアルミナセメント１５
〜６０重量％、高炉スラグ２５〜７５重量％、シリカ質
物質５〜１５重量％、ほう素化合物をＢ2 Ｏ3 換算で
０．１〜５重量％、及びアルカリ金属化合物をＲ2 Ｏ
（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で１．５〜４重量％を
混合してなる無機質結合材が望ましい。
【００２６】表層用の結合原料としての本発明にかかる
無機質結合材、及び基層用の結合原料としての無機質結
合材の各混練において、無機質結合材、骨材、水の配合
比は特に限定するものではないが、その目安としては、
いずれも無機質結合材：骨材：水＝１：１〜３：０．１
５〜０．６に配合すれば良い。
無機質結合材、及び基層用の結合原料としての無機質結
合材の各混練において、無機質結合材、骨材、水の配合
比は特に限定するものではないが、その目安としては、
いずれも無機質結合材：骨材：水＝１：１〜３：０．１
５〜０．６に配合すれば良い。
【００２７】ここで、骨材としては、シャモット、鋳物
砂、高炉スラグの鉱宰物、れんが屑及び下水汚泥溶融ス
ラグ等の無機質結合材より高い融点を有するものを用
い、その粒度は、５ｍｍ以下が望ましい。また、基層の
補強材として、スチール、ガラス、アルミナ、炭素等の
繊維を、成形体の容積に対して外割で、２％前後添加す
ることも良い。また、必要に応じて高性能減水剤を、両
者の無機質結合材に対して外割で、０．５〜２％添加す
ることも差し支えない。
砂、高炉スラグの鉱宰物、れんが屑及び下水汚泥溶融ス
ラグ等の無機質結合材より高い融点を有するものを用
い、その粒度は、５ｍｍ以下が望ましい。また、基層の
補強材として、スチール、ガラス、アルミナ、炭素等の
繊維を、成形体の容積に対して外割で、２％前後添加す
ることも良い。また、必要に応じて高性能減水剤を、両
者の無機質結合材に対して外割で、０．５〜２％添加す
ることも差し支えない。
【００２８】成形は、５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の加
圧力による加圧成形、振動成形、或いは両者を組み合わ
せた振動加圧成形により一体成形物を得るのが好まし
い。これらの成形方法によれば、即時に脱型が可能で、
成形直後にハンドリング性が付加され、焼結体の強度も
高くなるためである。
圧力による加圧成形、振動成形、或いは両者を組み合わ
せた振動加圧成形により一体成形物を得るのが好まし
い。これらの成形方法によれば、即時に脱型が可能で、
成形直後にハンドリング性が付加され、焼結体の強度も
高くなるためである。
【００２９】得られた一体成形物は、養生してもその性
能に差し支えない。またこの一体成形物を、焼成前に１
００〜３００°Ｃで約２時間程度乾燥するのが望まし
い。これは、この方が焼結体の強度が高くなるためであ
る。
能に差し支えない。またこの一体成形物を、焼成前に１
００〜３００°Ｃで約２時間程度乾燥するのが望まし
い。これは、この方が焼結体の強度が高くなるためであ
る。
【００３０】焼成は、９００〜１２００°Ｃの温度範囲
で、３〜６時間程度行なう。焼成温度が９００°Ｃに満
たない場合には、表面が半溶融状態にならず、焼結体の
強度も低くなるためである。また焼成温度が高くなれ
ば、曲げ強度は増加するが、表層面が平滑になるためす
べり抵抗値が低くなり、１２００°Ｃを超える焼成温度
では、これが顕著に表れ、本発明者らが目指しているす
べり抵抗値が５０以上という特性を満足しなくなるため
である。また１２００°Ｃを超える焼成温度では、表層
が緻密化するため吸水率が低下し、外観上も石調質を保
てなくなる。
で、３〜６時間程度行なう。焼成温度が９００°Ｃに満
たない場合には、表面が半溶融状態にならず、焼結体の
強度も低くなるためである。また焼成温度が高くなれ
ば、曲げ強度は増加するが、表層面が平滑になるためす
べり抵抗値が低くなり、１２００°Ｃを超える焼成温度
では、これが顕著に表れ、本発明者らが目指しているす
べり抵抗値が５０以上という特性を満足しなくなるため
である。また１２００°Ｃを超える焼成温度では、表層
が緻密化するため吸水率が低下し、外観上も石調質を保
てなくなる。
【００３１】得られた焼結体の放冷は、自然放冷による
徐冷で良い。
徐冷で良い。
【００３２】なお、上記焼成前までのブロックの製造
は、常法によって差し支えない。
は、常法によって差し支えない。
【００３３】また、焼結ブロックの表層と基層の割合
は、特に限定されるものではないが、容積比として表
層：基層＝１：２〜８の割合が好ましい。
は、特に限定されるものではないが、容積比として表
層：基層＝１：２〜８の割合が好ましい。
【００３４】以上、詳述した本発明にかかる無機質結合
材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造
方法により、乾燥、焼成による収縮率が低く寸法安定性
があり、湿潤状態での表面のすべり抵抗値が大きく、十
分な強度を保ちながら表面に吸水性があり、一般の陶磁
器質焼結体よりも焼成温度が低温で、しかも焼結体の嵩
比重が小さい焼結ブロックを提供できる。
材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造
方法により、乾燥、焼成による収縮率が低く寸法安定性
があり、湿潤状態での表面のすべり抵抗値が大きく、十
分な強度を保ちながら表面に吸水性があり、一般の陶磁
器質焼結体よりも焼成温度が低温で、しかも焼結体の嵩
比重が小さい焼結ブロックを提供できる。
【００３５】ここで、本発明での半溶融状態とは、表層
の無機質結合材が焼成によっても形状を維持しながら均
質に溶融しており、骨材との界面において液相を介して
焼結している状態を意味する。また、本発明での焼結ブ
ロックとは、９００〜１２００°Ｃ程度の焼成により表
面が半溶融の焼結状態となるブロックを意味する。
の無機質結合材が焼成によっても形状を維持しながら均
質に溶融しており、骨材との界面において液相を介して
焼結している状態を意味する。また、本発明での焼結ブ
ロックとは、９００〜１２００°Ｃ程度の焼成により表
面が半溶融の焼結状態となるブロックを意味する。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を詳細に説明する。
本発明を詳細に説明する。
【００３７】無機質結合材の製造 （イ）使用材料 アルミナセメント───日本セメント（株）社製「アル
ミナセメント１号」 Ａｌ2 Ｏ3 ：５３．２ｗｔ％、ＣａＯ：３７．５ｗｔ％ プレーン比表面積４９００ｃｍ2 ／ｇ ほう砂 ───ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ
ＢＯＲＡＸ＆ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製、純度９９．５〜
１００％ シリカヒューム ───エファコ社製「エファコシリ
カ」 ＳｉＯ2 ：９５．５ｗｔ％ プレーン比表面積３５００ｃｍ2 ／ｇ 粉末珪石 ───秩父鉱業（株）社製、プレーン
比表面積３５００ｃｍ2 ／ｇ 炭酸ソーダ ───徳山ソーダ（株）社製「軽灰」 高炉スラグ ───第一セメント（株）社製「セラ
メント」 ＳｉＯ2 ：３４．３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１２．２ｗｔ
％ ＣａＯ：４１．９ｗｔ％、ＭｇＯ：０．６２ｗｔ％ プレーン比表面積３６００ｃｍ2 ／ｇ 焼成用顔料 ───日本硝子（株）社製「Ｙ−８９
０」 （ロ）混合方法 上記した使用材料を表１に示す種々の割合（実施例１〜
６は、本発明による無機質結合材の配合、比較例１〜４
は、本発明による無機質結合材の配合割合から逸脱する
配合、比較例５の従来品Ａは、ポルトランドセメント１
０重量部，カオリン４０重量部，長石３０重量部，珪石
２０重量部の配合、比較例６の従来品Ｂは、ポルトラン
ドセメント２０重量部，長石８０重量部の配合）にて配
合し、Ｖ型混合機を用いて約５分間混合した。
ミナセメント１号」 Ａｌ2 Ｏ3 ：５３．２ｗｔ％、ＣａＯ：３７．５ｗｔ％ プレーン比表面積４９００ｃｍ2 ／ｇ ほう砂 ───ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ
ＢＯＲＡＸ＆ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製、純度９９．５〜
１００％ シリカヒューム ───エファコ社製「エファコシリ
カ」 ＳｉＯ2 ：９５．５ｗｔ％ プレーン比表面積３５００ｃｍ2 ／ｇ 粉末珪石 ───秩父鉱業（株）社製、プレーン
比表面積３５００ｃｍ2 ／ｇ 炭酸ソーダ ───徳山ソーダ（株）社製「軽灰」 高炉スラグ ───第一セメント（株）社製「セラ
メント」 ＳｉＯ2 ：３４．３ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 ：１２．２ｗｔ
％ ＣａＯ：４１．９ｗｔ％、ＭｇＯ：０．６２ｗｔ％ プレーン比表面積３６００ｃｍ2 ／ｇ 焼成用顔料 ───日本硝子（株）社製「Ｙ−８９
０」 （ロ）混合方法 上記した使用材料を表１に示す種々の割合（実施例１〜
６は、本発明による無機質結合材の配合、比較例１〜４
は、本発明による無機質結合材の配合割合から逸脱する
配合、比較例５の従来品Ａは、ポルトランドセメント１
０重量部，カオリン４０重量部，長石３０重量部，珪石
２０重量部の配合、比較例６の従来品Ｂは、ポルトラン
ドセメント２０重量部，長石８０重量部の配合）にて配
合し、Ｖ型混合機を用いて約５分間混合した。
【００３８】
【表１】
【００３９】無機質結合材の焼結方法と評価方法 （イ）焼結方法 得られた種々の配合割合の無機質結合材に水を添加混合
し、ブロックに成形後、焼成前に２００°Ｃで２時間乾
燥し、その後、昇温速度２００°Ｃ／ｈｒで、表１に示
す所定の焼成温度で約４時間保持し、炉内で自然放冷に
より徐冷した。 （ロ）評価方法 作製した焼結ブロックを、以下の評価方法により評価し
た。 ａ）表面性状（半溶融状態の判定） 焼結ブロック表面の状態を、目視により観察し評価し
た。 ○：表面の無機質結合材が完全に均質に溶融し、骨材と
液相焼結している。 ×：表面の無機質結合材が均質に溶融せず、骨材との液
相焼結が完全でない。 ｂ）吸水率測定 ＪＩＳ Ｒ ２２０５に準じた性能試験により測定し評
価した。 ｃ）すべり抵抗値測定 ＡＳＴＭ Ｅ ３０３−６９に準じたポータブルすべり
抵抗器によりすべり抵抗値を測定し評価した。 ｄ）耐摩耗量測定 ＡＳＴＭ Ｃ ７７９の耐摩耗性試験に準じた性能試験
により、６０分後の摩耗量を測定し評価した。
し、ブロックに成形後、焼成前に２００°Ｃで２時間乾
燥し、その後、昇温速度２００°Ｃ／ｈｒで、表１に示
す所定の焼成温度で約４時間保持し、炉内で自然放冷に
より徐冷した。 （ロ）評価方法 作製した焼結ブロックを、以下の評価方法により評価し
た。 ａ）表面性状（半溶融状態の判定） 焼結ブロック表面の状態を、目視により観察し評価し
た。 ○：表面の無機質結合材が完全に均質に溶融し、骨材と
液相焼結している。 ×：表面の無機質結合材が均質に溶融せず、骨材との液
相焼結が完全でない。 ｂ）吸水率測定 ＪＩＳ Ｒ ２２０５に準じた性能試験により測定し評
価した。 ｃ）すべり抵抗値測定 ＡＳＴＭ Ｅ ３０３−６９に準じたポータブルすべり
抵抗器によりすべり抵抗値を測定し評価した。 ｄ）耐摩耗量測定 ＡＳＴＭ Ｃ ７７９の耐摩耗性試験に準じた性能試験
により、６０分後の摩耗量を測定し評価した。
【００４０】表２の実施例１〜６に、本発明による無機
質結合材から得られた焼結ブロックの各物性（表面性
状、吸収率、すべり抵抗値及び耐摩耗量）を示した。ま
た比較例１〜４に、本発明による無機質結合材の配合割
合から逸脱する配合のものから得られた焼結ブロックの
各物性、比較例５及び６に、従来品の各物性を各々併記
した。
質結合材から得られた焼結ブロックの各物性（表面性
状、吸収率、すべり抵抗値及び耐摩耗量）を示した。ま
た比較例１〜４に、本発明による無機質結合材の配合割
合から逸脱する配合のものから得られた焼結ブロックの
各物性、比較例５及び６に、従来品の各物性を各々併記
した。
【００４１】
【表２】
【００４２】２層の焼結ブロックの製造 （イ）使用材料 ａ）表層用 の（イ）と同様である。 ｂ）基層用 ほう珪酸塩ガラス───井原興産（株）社製、粒度：＃
２０〜６０メッシュ シャモット ───美濃窯業（株）社製、粒径２．
５ｍｍ以下 高性能減水剤 ───花王（株）社製、「マイティ１
００」 （ロ）製造方法 ａ）混合 上記した使用材料を表３に示す種々の割合（実施例１〜
６は、本発明による無機質結合材の配合、比較例１〜２
は、本発明による無機質結合材の配合割合から逸脱する
配合、比較例３の従来品Ａは、ポルトランドセメント１
０重量部，カオリン４０重量部，長石３０重量部，珪石
２０重量部の配合、比較例４の従来品Ｂは、ポルトラン
ドセメント２０重量部，長石８０重量部の配合）にて配
合し、Ｖ型混合機により十分混合し、表層用の無機質結
合材及び基層用の無機質結合材を各々製造した。 ｂ）混練 表層用、又は基層用の無機質結合材：骨材（シャモッ
ト）：水の各比率は、１：２：０．２５とすべて一定と
した。これらをオムニミキサにより十分混練し、表層用
及び基層用のモルタルを各々製造した。 ｃ）成形及び脱型 金属型枠中（長さ：２００ｍｍ、幅：１００ｍｍ、高
さ：１５０ｍｍ）に、基層用モルタル、表層用モルタル
の順で、高さ７ｃｍ：１ｃｍとなるように盛り込み、５
０ｋｇｆ／ｃｍ2 で約１分間加圧成形した後、即座に脱
型した。 ｄ）乾燥、焼成 成形、脱型した一体成形ブロックを電気炉内に入れ、１
時間で２００°Ｃまで昇温し、２００°Ｃで２時間乾燥
を行なった後、これを２００°Ｃ／ｈｒで昇温し、表３
に示す焼成温度で４時間保持した後、炉内で自然放冷し
た。
２０〜６０メッシュ シャモット ───美濃窯業（株）社製、粒径２．
５ｍｍ以下 高性能減水剤 ───花王（株）社製、「マイティ１
００」 （ロ）製造方法 ａ）混合 上記した使用材料を表３に示す種々の割合（実施例１〜
６は、本発明による無機質結合材の配合、比較例１〜２
は、本発明による無機質結合材の配合割合から逸脱する
配合、比較例３の従来品Ａは、ポルトランドセメント１
０重量部，カオリン４０重量部，長石３０重量部，珪石
２０重量部の配合、比較例４の従来品Ｂは、ポルトラン
ドセメント２０重量部，長石８０重量部の配合）にて配
合し、Ｖ型混合機により十分混合し、表層用の無機質結
合材及び基層用の無機質結合材を各々製造した。 ｂ）混練 表層用、又は基層用の無機質結合材：骨材（シャモッ
ト）：水の各比率は、１：２：０．２５とすべて一定と
した。これらをオムニミキサにより十分混練し、表層用
及び基層用のモルタルを各々製造した。 ｃ）成形及び脱型 金属型枠中（長さ：２００ｍｍ、幅：１００ｍｍ、高
さ：１５０ｍｍ）に、基層用モルタル、表層用モルタル
の順で、高さ７ｃｍ：１ｃｍとなるように盛り込み、５
０ｋｇｆ／ｃｍ2 で約１分間加圧成形した後、即座に脱
型した。 ｄ）乾燥、焼成 成形、脱型した一体成形ブロックを電気炉内に入れ、１
時間で２００°Ｃまで昇温し、２００°Ｃで２時間乾燥
を行なった後、これを２００°Ｃ／ｈｒで昇温し、表３
に示す焼成温度で４時間保持した後、炉内で自然放冷し
た。
【００４３】
【表３】
【００４４】２層の焼結ブロックの評価方法 得られた２層の焼結ブロックを、以下の評価方法により
評価した。 ａ）比重測定 焼結ブロックの外形寸法（長さ、幅、高さ）をノギスに
より測定し、秤量した重量をその体積で割ることにより
算出し評価した。 ｂ）寸法精度測定 焼結ブロックの外形寸法をノギスにより測定し、ブロッ
ク間のバラツキを算出し評価した。 ｃ）曲げ強度試験 インターロッキングブロック協会のブロックの曲げ試験
方法に準じた性能試験を行なった。曲げ強度試験は、ス
パンを１６０ｍｍにとり、スパンの中央に荷重を毎分８
〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2 加えて行ない、曲げ強度は、次式
により算出した。 σ＝２４Ｐ／ｂｄ
2 ここで σ：曲げ強度（ｋｇｆ／ｃｍ2 ） Ｐ：最大荷重（ｋｇｆ） ｂ：ブロックの幅（ｃｍ） ｄ：ブロックの厚さ（ｃｍ） である。
評価した。 ａ）比重測定 焼結ブロックの外形寸法（長さ、幅、高さ）をノギスに
より測定し、秤量した重量をその体積で割ることにより
算出し評価した。 ｂ）寸法精度測定 焼結ブロックの外形寸法をノギスにより測定し、ブロッ
ク間のバラツキを算出し評価した。 ｃ）曲げ強度試験 インターロッキングブロック協会のブロックの曲げ試験
方法に準じた性能試験を行なった。曲げ強度試験は、ス
パンを１６０ｍｍにとり、スパンの中央に荷重を毎分８
〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2 加えて行ない、曲げ強度は、次式
により算出した。 σ＝２４Ｐ／ｂｄ
2 ここで σ：曲げ強度（ｋｇｆ／ｃｍ2 ） Ｐ：最大荷重（ｋｇｆ） ｂ：ブロックの幅（ｃｍ） ｄ：ブロックの厚さ（ｃｍ） である。
【００４５】表４の実施例１〜６に、本発明による無機
質結合材を表層として用いた２層の焼結ブロックの各物
性（比重、寸法精度及び曲げ強度）を示した。また比較
例１〜２に、本発明による無機質結合材の配合割合から
逸脱する配合のものを表層として用いた２層の焼結ブロ
ックの各物性、比較例３及び４に、従来品の各物性を各
々併記した。
質結合材を表層として用いた２層の焼結ブロックの各物
性（比重、寸法精度及び曲げ強度）を示した。また比較
例１〜２に、本発明による無機質結合材の配合割合から
逸脱する配合のものを表層として用いた２層の焼結ブロ
ックの各物性、比較例３及び４に、従来品の各物性を各
々併記した。
【００４６】
【表４】
【００４７】
【発明の効果】以上、詳述した本発明にかかる新規な無
機質結合材及び該無機質結合材を表層に用いた焼結ブロ
ックによれば、以下の効果を提供することができる。 表面のすべり抵抗値が高く、歩行及び走行において高
い安全性をもつ歩道及び道路用材料となる。 焼結体としての十分な強度を有しながら、表面に高い
吸水性を付加することができる。 十分な強度を有しながら、比重が小さいことから施工
作業において、作業者の労働を軽減することができる。 自硬効成形性があるために、複雑な形状にも成形が可
能である。 ９００〜１２００°Ｃの比較的低温での焼成により半
溶融状態の焼結物が得られるため、表面に石調模様を有
する意匠性に優れた製品が、これまでより低エネルギー
で得られる。
機質結合材及び該無機質結合材を表層に用いた焼結ブロ
ックによれば、以下の効果を提供することができる。 表面のすべり抵抗値が高く、歩行及び走行において高
い安全性をもつ歩道及び道路用材料となる。 焼結体としての十分な強度を有しながら、表面に高い
吸水性を付加することができる。 十分な強度を有しながら、比重が小さいことから施工
作業において、作業者の労働を軽減することができる。 自硬効成形性があるために、複雑な形状にも成形が可
能である。 ９００〜１２００°Ｃの比較的低温での焼成により半
溶融状態の焼結物が得られるため、表面に石調模様を有
する意匠性に優れた製品が、これまでより低エネルギー
で得られる。
【００４８】また、本発明の焼成ブロックの製造方法に
よれば、上記焼成ブロックを容易に製造することができ
る。
よれば、上記焼成ブロックを容易に製造することができ
る。
【００４９】さらに、本発明にかかる無機質結合材の諸
原料は、すぐに入手できるものであり、また焼結ブロッ
クの製造工程も、従来のものを使用できることから、直
ちにその製造及び実施が可能となる技術である。
原料は、すぐに入手できるものであり、また焼結ブロッ
クの製造工程も、従来のものを使用できることから、直
ちにその製造及び実施が可能となる技術である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/63 - 35/632 C04B 35/00 - 35/22
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミナセメント８〜４６重量％、ほう
素化合物をＢ２Ｏ３換算で５〜２７重量％、シリカ質物
質５〜６５重量％、高炉スラグ５〜３０重量％（但し、
前記シリカ質物質と該高炉スラグの合計が、７０重量％
以下）、及びアルカリ金属化合物をＲ２Ｏ（Ｒは、Ｎａ
及び／又はＫ）換算で０．５〜５重量％を混合してなる
ことを特徴とする、無機質結合材。 - 【請求項２】 表層用の結合原料が、上記請求項１記載
の無機質結合材であって、基層用の原料と一体成形物と
なっており、表層のみが半溶融の焼結状態であることを
特徴とする、焼結ブロック。 - 【請求項３】 上記基層用の結合原料が、アルミナセメ
ント１５〜６０重量％、高炉スラグ２５〜７５重量％、
シリカ質物質５〜１５重量％、ほう素化合物をＢ2 Ｏ3
換算で０．１〜５重量％、及びアルカリ金属化合物をＲ
2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で１．５〜４重量
％を混合してなる無機質結合材であることを特徴とす
る、上記請求項２記載の焼結ブロック。 - 【請求項４】 表層用の結合原料として、上記請求項１
記載の無機質結合材を用い、基層用の原料と加圧、又は
振動加圧により一体成形し、該一体成形物を９００〜１
２００°Ｃで焼成することにより、表層のみを半溶融の
焼結状態とした焼結ブロックを製造することを特徴とす
る、焼結ブロックの製造方法。 - 【請求項５】 上記基層用の結合原料が、アルミナセメ
ント１５〜６０重量％、高炉スラグ２５〜７５重量％、
シリカ質物質５〜１５重量％、ほう素化合物をＢ2 Ｏ3
換算で０．１〜５重量％、及びアルカリ金属化合物をＲ
2 Ｏ（Ｒは、Ｎａ及び／又はＫ）換算で１．５〜４重量
％を混合してなる無機質結合材であることを特徴とす
る、上記請求項４記載の焼結ブロックの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33558892A JP3229400B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 無機質結合材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33558892A JP3229400B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 無機質結合材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06157130A JPH06157130A (ja) | 1994-06-03 |
| JP3229400B2 true JP3229400B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=18290267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33558892A Expired - Fee Related JP3229400B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 無機質結合材及び該無機質結合材を用いた焼結ブロックとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229400B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3993850B2 (ja) * | 2003-11-04 | 2007-10-17 | 電気化学工業株式会社 | セメント組成物 |
| KR20050104156A (ko) * | 2004-04-28 | 2005-11-02 | 주식회사 인트켐 | 알루미노실리케이트계 도전성 내산내화 모르타르 조성물 |
| JP2008215039A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 保水・透水舗装ブロックとその製造方法 |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33558892A patent/JP3229400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06157130A (ja) | 1994-06-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |