JP4221720B2 - 廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物 - Google Patents

Description

本発明は、庭内や玄関アプローチその他、土舗装部分について草の生えにくい地面を形成させる廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物に関する。

従来、地盤を雑草防止舗装構造とするための方法として、例えば特開２００１−９００１２号が開示されている。特開２００１−９００１２号は、石炭灰を原料とし、これを真砂土の粒度分布に近似するように形成して、透水性を確保することにより種子を乾燥状態として雑草の発芽、生育を阻止するものである。これによれば、産業廃棄物である石炭灰を舗装材として有効利用し、雑草の生育抑制機能を有する舗装材料とし得るとされている。
特開２００１−９００１２号公報

一方、産業廃棄物の１つであるせっこう廃材が、一般型材、せっこうボード、建築用せっこうプラスターなどから排出される。一般型材としてのせっこうは、歯科用、外科用、模型、鋳型、建築用の型材などで利用されている。また、せっこうボードは、建築用等で用いられ、特に、建築物建て替え、補修、倒壊処理時等に多くのせっこうボード廃材が排出される。せっこうボードは、主原料のせっこうを芯として、せっこうボード用の厚紙で両面を被覆し成型した板であり、例えば、建築物の壁、天井の下地材、台所・浴室などの屋内の多湿箇所の壁、防・耐火構造などの構成材などに用いられ、火災時の燃焼抑制効果、防腐性などの特性から、多様な箇所で適用されている。せっこう原料自体は、同じく水硬性材料のセメントに比較して材料コストは高く、その水和反応の速さや膨張収縮による変形が少ないなどの独特の特長を有効利用する技術の開発が待望されている。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、産業廃棄物としてのせっこう廃材を用い、雑草繁殖防止等に有効な用土材や土舗装材用の廃せっこう組成物を効率良く製造し得る廃せっこう組成物の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、産業廃棄物としてのせっこう廃材を用い、雑草繁殖防止に有効な用土材や土舗装材用の廃せっこう組成物を確実に製造し得る廃せっこう組成物の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、廃せっこうを分級する工程（Ｓ１）と、土材を加熱する工程（Ｓ２）と、加熱した土材中に分級後の廃せっこうを投入し、攪拌して半水せっこう化させる工程（Ｓ３）と、半水せっこうを含む土材に固化剤を混入し混合させる工程（Ｓ４）と、を含む廃せっこう組成物の製造方法から構成される。加熱した土材をいったん加熱用ドライヤから取り出して攪拌用ドラム等に収容し、これに分級後の廃せっこうを投入することにより、加熱された土材の余熱を利用して二水せっこうから半水せっこうへ反応させ、同時に土材と廃せっこうを攪拌混合させるものである。花壇や公園の土の色を装飾的に変化させたいような場合には、必要に応じて顔料を混入し土の色を着色させてもよい。加熱用ドライヤあるいは攪拌用ドラムの具体的構成は機能を実現しうるものであれば任意の構成のもので良い。

土材の加熱工程において、土材は２１０〜２５０℃範囲で加熱するとよい。

また、分級後の廃せっこうの土材に対する配合量は、重量比で廃せっこう１０％〜２０％に対し土材９０％〜８０％であるようにするとよい。

また、セメントを固化剤とし、土材、廃せっこう及びセメントの合計重量の内割比でセメントが５％〜１５重量％であるようにするとよい。

さらに、廃せっこう組成物が雑草生育防止用の用土あるいは土壌材として用いられるようにすると、より効果的に組成物の製造工程における処理を雑草生育防止機能促進に生かすことができ、その機能を相乗的に強化させ得る。

また、本発明は、上記の廃せっこう組成物の製造方法により製造された廃せっこう組成物から構成される。

本発明の廃せっこう組成物の製造方法あるいはそれにより製造された組成物によれば、加熱した土材で廃せっこうを瞬時に反応させて半水せっこう化すると同時に、土材中に半水せっこうを分散させるから廃せっこう組成物の製造時間を大幅に短縮させ、さらに専用装置を不要として製造設備も低廉なものでよく、製造コストを低減させることができる。また、土材の加熱により雑草の種子、根、株などが焼却され、該組成物を土壌表面材、あるいは土壌に適用した場合に、アルカリ土質とあいまって内部からの雑草の発芽、生育を生じさせることがない。これによって、雑草除去管理などの作業や労力、コストを削減しうる。また、産業廃棄物を有価物として再生利用し得る。

［廃せっこう］
以下、添付図面（図１ないし図３）を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。廃せっこうは、歯科用、外科用、模型、鋳型、建築用の一般型材、建築用せっこうプラスター、あるいはせっこうボードなどの廃棄物から取り出される。例えばせっこうボードで言えば、せっこうボード廃材を所要のサイズに分割切断し、破砕、振動等を加えながらせっこうの心材からボード用厚紙を分離して廃せっこうのみを分別する。分別された廃せっこうを分級機にかけ、粒径を揃えたものを選別する（Ｓ１）。廃せっこうの粒径としては、１ｍｍ以下のものが水和反応により短時間で半水せっこう化させる上で好ましい。せっこう製品は、通常は水和硬化した二水せっこう（CaSO_４・２H_２O）状態であり、硫酸カルシウムの水和形式のものである。したがって、せっこう製品からせっこうを分別し、分級選別した廃せっこうは、二水せっこうとして存在する。

［土材］
土材は、真砂土、関東ローム、砂質土、浚渫土、一般の廃棄物土などでも良いが、建造物の庭部分や、公園等に敷設する場合では明るい色合いが好まれたり、あるいは、顔料を加えて着色する際の色の調整をしやすい点から真砂土がもっとも優れている。真砂土は、西日本特有の地層で花崗岩が風化して出きた茶色の土であり、細粒で、泥分が少なく、粘着性がなく、排水が良好である。

［加熱］
土材としての例えば真砂土を２００℃程度に加熱する。詳しくは、２１０℃〜２５０℃の範囲に加熱する（Ｓ２）。２１０℃未満であると、廃せっこうを投入して真砂土と混合した場合に真砂土の余熱により二水せっこうから半水せっこうを生成する反応に時間がかかり、また、短時間では混合も十分でなく真砂土の余熱による廃せっこうの半水せっこうへの反応を十分に生じさせない。また、２５０℃を超えると、高温焼成となって無水せっこう（CaSO４）となり、使用時に加水しても、水和による凝結固化を生じない。図２は、真砂土の加熱機１による加熱方法を示しており、駆動ローラ５０と、図示しない回転ローラ上に載置された中空ドラム５２が、回転駆動される。中空ドラム５２の両端壁はその中心部分が打ち抜かれてドラムの内外が連通しており、一端側の壁の打ち抜き孔５３を介して搬送コンベア５４により供給される真砂土５５がドラム内に投入される。中空ドラム５２の他端側の壁の打ち抜き孔５６からはバーナ５７の先端が突入しており、火炎をドラム内に放射して投入されるドラム内の土を加熱させる。一般に、二水せっこうから半水せっこうとしての焼きせっこうを製造する場合には、１５０℃前後の温度に加熱して温度あるいは水分管理を行いながら焼成し、１／２分子の結晶水を含む半水せっこうを製造する。この場合、温度、水分管理を含めた焼成のための焼せっこう製造用の専用装置が必要であり、しかも、比較的に低温焼成となるから、製造時間もかかるものである。

［分級後の廃せっこう混入］
加熱した土は、加熱機１から取り出して図３のような攪拌ドラム６０内に搬入される。そして、この攪拌ドラム６０内に分級選別した廃せっこうを投入し、回転羽根６１を介して例えば３０秒程度混合、攪拌する（Ｓ３）。このとき、加熱された土５５と混ざり合いながら、土の余熱により廃せっこうは、数秒程度の瞬時に水分を蒸発させ二水せっこうから、半水せっこうを生じる反応を行い、半水せっこう（CaSO_４1/2H_２O）を生成する。分級選別された粒径の廃せっこうを加熱土材と混合するので、各廃せっこう粒子が大きな表面積を有しており、これらが土材による焼成作用を受けて瞬時に水分を奪い半水せっこう化しやすい。しかもこの際、半水せっこうを内部に分散させた土を短時間で調整する。分級後の廃せっこうの土材に対する配合は、重量比で土材９０〜８０％に対し、廃せっこう１０〜２０％（土材と廃せっこうの総重量の内割り比）とするのがよい。これは、上記の土の加熱温度範囲に対応する廃せっこうの加水による凝結反応時の固化状態を実験上、割り出したものであり、瞬時の二水せっこう化反応を維持しつつ、使用時の加水による良好な硬化状態を保持することを勘案したものである。

［固化剤混合・攪拌・冷却］
攪拌ドラム内で二水せっこうを含む土材をミキサー７０内に投入し、これに固化剤をさらに投入して混合、攪拌しながら自然冷却させる（Ｓ４）。固化剤は、花壇、公園、歩道、路肩等について使用時に加水して廃せっこう組成物を硬化させる際に、硬化後の強度を保持させるためのものであり、例えばセメント等を用いる。固化剤は、廃せっこう組成物を用いて施工した地面部分を人が歩く上で支障のない程度の強度とし得る配合量でよく、５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上を基準とする。この点から、固化剤として例えばセメント量は、土材と、廃せっこうと、セメントの合計重量の内割比で５％〜１５％に設定するとよい。ミキサー内で混合、攪拌、冷却後は、廃せっこう組成物は乾燥状態の粒径のそろった土の状態となっており、これを例えば数十キログラムづつ袋詰して（Ｓ５）市場提供される。

半水せっこうを含む土材にセメントを混入したものに、使用箇所で必要に応じて、着色顔料を適量混合しても良い。このようにして形成した廃せっこう組成物は、庭、花壇、玄関先アプローチ部分等の他、舗装歩道や路肩の表面地盤形成のために好適に適用される。その際、施工現場に袋詰したものを搬入し、下地地面の表面に数センチメートル（例えば５ｃｍ）程度の厚さで敷き込み、散水するだけで簡単に、かつ短時間に施工を終了し得る。この際、半水せっこうは、水和反応により硬化し二水せっこうを生成させる。そして、この廃せっこう組成物を用いて施工した地面は、日光を遮断し、かつアルカリ質土壌となるから雑草の発芽、生育を確実に抑制する。さらに、廃せっこう組成物の土は、分級選別後の廃せっこうの加熱下での反応のために、２００℃前後に土自身が加熱されるから、その際に雑草の種子、根、株等の部分とともに、雑草栄養分となる有機物を焼却する結果、雑草の生育、繁殖をほぼ完全に遮断することができる。

石膏ボードから分離した廃せっこうを分級機で分級し、粒径１ｍｍ以下のものを選別した。真砂土を２３０℃±２０℃の範囲に加熱したものを取り出して計量後１７５ｋｇを攪拌ドラムに投入し、分級後の廃せっこう１０ｋｇをさらに投入して約３０秒間、攪拌混合した。混合後、ミキサーに投入しセメント１５ｋｇをさらに投入し、攪拌、混合しつつ冷却した。この廃せっこう組成物と、コンクリートと、アスファルトについて、
（１）１ｍ^２当たりの施工時間（厚み５ｃｍ）（図４）、
（２）現場透水試験（４００ｃｃの水の平均透過時間（ｓｅｃ）を求め、１５秒間当た
りの透水量を求めたもの）（図５）、
（３）製造７日後の一軸圧縮強度（ＪＩＳ Ａ １２１６、ＪＧＳ０５１１による）
（図６）、
（４）本願廃せっこう組成物からセメントを混合しない状態のものの発芽試験（３０ｃ
ｍ×３０ｃｍ×１０ｃｍの平箱内に深さ５ｃｍのセメント非混合廃せっこう組成物を敷いたものと、土のみを敷いたものと、を用意し、この中に適宜の同種、同量の雑草種子を混入させて１週間後の発芽状態を調べたもの）（図７）、をそれぞれ行った。（１）の１ｍ^２当たりの施工時間において、コンクリート及びアスファルトは養生時間を除いたものであり、したがって、これらについては本願組成物と同程度までの固化に要する時間としては、１日半〜２日程度を要する。（２）の現場透水試験は、本願組成物の透水性は一般の土壌などに比較してむしろ低いレベルであるが、ある程度の通水はあり、水はけ機能はあることを示している。（３）の圧縮強度は、人の歩行基準の５ｋｇ／ｃｍ^２を充足している。また、（４）の発芽試験結果を見ても、十分な雑草の発芽、生育抑制あるいは防止機能を発揮し得ることが確認される。

以上説明した本発明の廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物は、上記した発明を実施するための最良の形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の廃せっこう組成物の製造方法及び廃せっこう組成物は、種々の工場や構造物処理物等から排出される産業廃棄物としての廃せっこうを雑草発芽、生育防止機能を有する用土、あるいは土壌材として用いる際の効率良い製造を実現する。

本発明の一実施形態に係る廃せっこう組成物の製造工程を示すフローチャート図である。 図１の工程における土材の加熱方法を示す概略構成兼作用説明図である。 図１の工程の廃せっこう分級後の土材への投入時の作用を示す説明図である。 図１により製造した廃せっこう組成物の現場透水試験結果を示す（表）図である。 図１により製造した廃せっこう組成物の実施例の性能を示す（表）図である。 図１により製造した廃せっこう組成物の実施例の強度試験結果を示す（表）図である。 図１により製造した廃せっこう組成物の実施例の発芽試験結果を示す（表）図である。

符号の説明

１ 加熱機
５５ 真砂土
６０ 攪拌ドラム

Claims (6)

1. 廃せっこうを分級する工程と、
   土材を加熱する工程と、
   加熱した土材中に分級後の廃せっこうを投入し、攪拌して半水せっこう化させる工程と、
   半水せっこうを含む土材に固化剤を混入し混合させる工程と、
   を含むことを特徴とする廃せっこう組成物の製造方法。
2. 土材は２１０〜２５０℃の範囲で加熱することを特徴とする請求項１記載の廃せっこう組成物の製造方法。
3. 分級後の廃せっこうの土材に対する配合量は、重量比で廃せっこう１０％〜２０％に対し土材９０％〜８０％である請求項１又は２記載の廃せっこう組成物の製造方法。
4. セメントを固化剤とし、土材、廃せっこう及びセメントの合計重量の内割比でセメントが５％〜１５重量％である請求項１ないし３のいずれかに記載の廃せっこう組成物の製造方法。
5. 廃せっこう組成物が雑草生育防止用の用土あるいは土壌材として用いられる請求項１ないし４のいずれかに記載の廃せっこう組成物の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかの方法により製造された廃せっこう組成物。
   

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