JP6547227B2 - 非焼成セラミックス体とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非焼成（焼成されていない）セラミックス体とその製造方法に関するものである。

従来のものとして、骨材としての平均粒径が２０ｍｍ以下の廃瓦破片と、結合材としてのセメントや石灰などの無機凝結固化材と、結合助材としてのアンモニウム塩類やナトリウム塩類などの無機塩類と、骨材助材としての珪藻土とを混合し、成形し、乾燥させた非焼成セラミックス体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この非焼成セラミックス体は、廃棄された瓦を資源として再利用することができたほか、製造工程において焼成設備を必要としないため、製造コストの低減を図り、かつ、地球温暖化の原因となる温室効果ガスの一つである二酸化炭素の排出を抑制することができた。

さらに、この非焼成セラミックス体は、廃瓦破片と珪藻土とが、セメントや石灰などの無機凝結固化材とアンモニウム塩類やナトリウム塩類などの無機塩類との相互作用によって、強固に結合されることから、高い強度を備えるものとなった。

またさらに、この非焼成セラミックス体は、骨材として、多孔質構造である廃瓦破片を用いていることから、保水性を兼ね備えるものとなった。
このため、例えば舗装用ブロックに成形した場合には、高い強度を保ちながら、その保水機能によって、路面上の水たまりの発生を抑制できるほか、保持した水の気化熱によって路面温度を下げ、夏季のヒートアイランド現象を緩和させることができた。

しかし、この非焼成セラミックス体は、廃瓦破片、珪藻土、無機凝結固化材、及び無機塩類を必要とし、これらの原料の混合物でなければ、上記の効果を奏することができなかった。

さらに、この非焼成セラミックス体は、耐凍害性までは手当がされていないため、冬季に多数の微細な気孔に保持した水が凍結し、その体積の膨張による内部応力によって、ひび割れが発生してしまうという凍害のおそれがあった。

また、そのほかの従来のものとして、結合材としての合成樹脂エマルション及びセメントと、セラミック微細中空粒子と、陶磁器粉砕粒子とを混合した組成物を、内部に薄い金属板からなる心材を入れて、タイル状に成形し、乾燥させた、非焼成セラミックス体が知られている（例えば、特許文献２参照）。

この非焼成セラミックス体は、製造工程において焼成設備を必要としないため、製造コストの低減を図ることができたほか、二酸化炭素の排出を抑制することができた。
また、この非焼成セラミックス体は、セラミック微細中空粒子と陶磁器粉砕粒子とが合成樹脂エマルション及びセメントによって強固に結合され、かつ、心材を入れることによって、高い強度を持つタイルに成形することができた。

しかし、この非焼成セラミックス体は、心材を必要とし、心材を入れなければ高い強度を保つことができなかった。
さらに、保水性や耐凍害性については、何ら手当てがされていなかった。

特開２００５−１３９８４１号公報 特開２０００−１２８６５９号公報

本発明は、製造コストを低減し、かつ、地球温暖化の原因となる温室効果ガスの一つである二酸化炭素の排出を抑制するとともに、高い強度と保水性と耐凍害性とを併せ持つ非焼成セラミックス体とその製造方法とを提供することである。

本発明の第１の課題解決手段は、多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、水とを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第２の課題解決手段は、多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、水とを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第３の課題解決手段は、多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、水と、合成樹脂エマルションとを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第４の課題解決手段は、多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、水と、合成樹脂エマルションとを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第５の課題解決手段は、前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％としたことを特徴とする第１の課題解決手段の非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第６の課題解決手段は、前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％としたことを特徴とする第２の課題解決手段の非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第７の課題解決手段は、前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％としたことを特徴とする第３の課題解決手段の非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第８の課題解決手段は、前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％としたことを特徴とする第４の課題解決手段の非焼成セラミックス体の製造方法である。

本発明の第１の課題解決手段は、少なくとも、原料を、瓦や陶磁器等の微粉砕物のほか、砕石、砕砂などからなる骨材と珪藻土と石灰と水とし、これらの混合物でもって、非焼成セラミックス体とすることができる。
さらに、珪藻土の主成分である二酸化ケイ素（シリカ）が石灰と反応することによってケイ酸カルシウム又はケイ酸カルシウム水和物となって固化することから、強度を備えることができる。
さらに、骨材と多孔質構造である珪藻土とを混合することから、微細な連続気孔を備えた非焼成セラミックス体となり、保水性を備えることができる。
加えて、周辺の湿度が高いときには空気中の水分を吸収し、逆に湿度が低いときには吸収した水分を蒸発させて空気中の湿度の調節を図る調湿作用をも備えることができる。
さらに、本発明の第１の課題解決手段は、製造工程において焼成設備を必要としないため、製造コストの低減を図り、かつ、地球温暖化の原因となる温室効果ガスの一つである二酸化炭素の排出を抑制することができる非焼成セラミックス体を製造することができる。

本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段と同様であるほか、骨材と珪藻土と石灰と水とにセメントを加え、混合した後、成形し、乾燥させることにより、速やかに凝結・固化させることができ、かつ、強度を高めた非焼成セラミックス体を製造することができる。
このため、本発明の第１、２の課題解決手段は、例えば舗装用ブロックに成形した場合には、高い強度を保ちながら、その保水機能によって、路面上の水たまりの発生を抑制できるほか、保持した水の気化熱によって路面温度を下げ、夏季のヒートアイランド現象を緩和させることができる。

本発明の第３、４の課題解決手段は、骨材と珪藻土と石灰との主体混合物（更にセメントを加えたもの）と、水との混合物に、合成樹脂エマルションを加えた混合物とすることにより、広範囲にわたって、結合材である合成樹脂エマルションが、微細な連続気孔に入り込んで固化して（アンカー効果又は投錨効果）、強固に結合されるため、保水性を備えるものの、冬季に多数の微細な連続気孔に保持した水が凍結し、その体積の膨張による内部応力によって、非焼成セラミックス体自体にひび割れが発生してしまうという凍害を抑制することができる。
つまり、本発明の第３、４の課題解決手段は、強固に結合されるため、保水性を備えるものの、冬季に多数の微細な気孔に保持した水が凍結し、その体積の膨張による内部応力によって、ひび割れが発生してしまうという凍害を抑制することができる非焼成セラミックス体を製造することができる。

本発明の第５の課題解決手段は、混合する各原料の配合率の範囲を特定することにより、骨材と、互いに反応して固化する結合材となった多孔質構造である珪藻土と石灰とが、１〜１０μｍ程度の微細な連続気孔を設けながら、より強固に結合されるため、高い強度と保水性とを備えた非焼成セラミックス体を製造することができる。

本発明の第６の課題解決手段は、混合する各原料の配合率の範囲を特定することにより、セメントと水による速やかな凝結・固化作用とともに、骨材と、互いに反応して固化する結合材となった多孔質構造である珪藻土と石灰とが、１〜１０μｍ程度の微細な連続気孔を設けながら、より速やかに凝結・固化されて、より強固に結合されるため、高い強度と保水性とを備えた非焼成セラミックス体を製造することができる。

本発明の第７、８の課題解決手段は、混合する各原料の配合率の範囲を特定することにより、高い強度と保水性とを備えた上に、結合材である合成樹脂エマルションが、広範囲にわたって、微細な連続気孔に入り込んで固化するため（アンカー効果又は投錨効果）、よりいっそう強固に結合されるため、保水性を備えるものの、冬季に多数の微細な気孔に保持した水が凍結し、その体積の膨張による内部応力によって、ひび割れが発生してしまうという凍害のおそれがいっそうない非焼成セラミックス体を製造することができる。

本発明の非焼成セラミックス体の破断面の電子顕微鏡観察画像。 本発明の別の非焼成セラミックス体の破断面の電子顕微鏡観察画像。

本発明は、非焼成セラミックス体とその製造方法である。
なお、ここでの非焼成セラミックス体とは、例えば、器、瓦、外壁材、内壁材、床材、路盤材、舗装用ブロックなどに形作られた、焼成されていないセラミックスをいう。

本発明の実施の形態１の非焼成セラミックス体とその製造方法とを説明する。

＜実施の形態１の非焼成セラミックス体＞
まず、実施の形態１の非焼成セラミックス体について説明する。
実施の形態１の非焼成セラミックス体は、骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、水との混合物からなるものである。
ここでの骨材とは、瓦、陶磁器、レンガ、タイル、ガラス、スラグ等の微粉砕物のほか、砕石、砕砂、粘土、珪砂などをいう。
これらの骨材の粒径は０．１５〜０．５ｍｍの大きさが望ましいが、１ｍｍ以下であれば良い。
なお、これらの骨材は、１種だけでなく２種以上組み合わせたものとしても良い。

また、ここでの骨材としては、建物の解体工事や工場から不良品として排出される、廃棄瓦、廃棄陶磁器、廃棄レンガ、廃棄タイル、廃ガラス、廃セメント製品などを微粉砕した廃陶磁器粉砕物を用いることが、資源の再利用化の点から好ましい。

ここでの珪藻土は、石川県産（和倉層、飯塚層）、秋田県産、大分県産、鹿児島県産、タイ王国産、北海道産（稚内層）など、産地を問わない珪藻土をいう。
ここでの石灰は、生石灰（酸化カルシウム）や消石灰（水酸化カルシウム）をいう。

＜実施の形態１の非焼成セラミックス体の製造方法＞
次に、実施の形態１の非焼成セラミックス体の製造方法について説明する。
実施の形態１の非焼成セラミックス体の製造方法は、それぞれ所定の配合率の骨材と珪藻土と石灰と水とを、混合機又は混練機によって混合した後（混合工程）、押出成形機又はプレス機によって所望の形状に成形し（成形工程）、乾燥機によって乾燥させて（乾燥工程）、非焼成セラミックス体を製造するものである。

なお、成形工程においては、非焼成セラミックス体の強度を高めるために、１５ＭＰａ以上の圧力を加えることが好ましい。
特に、３０ＭＰａ以上の圧力を加えて成形した場合には、より強度が高まる。

また、実施の形態１の非焼成セラミックス体の製造方法は、公知の様々な混合工程と成形工程と乾燥工程とを経たものであれば良く、上記の混合工程と成形工程と乾燥工程とを経たものに限定されない。

次に、本発明の実施の形態２の非焼成セラミックス体とその製造方法とを説明する。
なお、製造方法については、実施の形態１の製造方法と同様であることから、その説明を省略する。

＜実施の形態２の非焼成セラミックス体＞
実施の形態２の非焼成セラミックス体は、骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、水との混合物からなるものである。
なお、実施の形態２の非焼成セラミックス体は、単に、実施の形態１の非焼成セラミックス体の前記主体混合物にセメントを加えて混合しただけのものである。

このため、骨材と珪藻土と石灰とについては、実施の形態１の非焼成セラミックス体と同様であるため、その説明を省略する。
ここでのセメントは、ポルトランドセメントのほか、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメントや、特殊セメントであるアルミナセメントなどをいう。

次に、本発明の実施の形態３の非焼成セラミックス体とその製造方法とを説明する。
なお、製造方法については、実施の形態１の製造方法と同様であることから、その説明を省略する。

＜実施の形態３の非焼成セラミックス体＞
実施の形態３の非焼成セラミックス体は、骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、水と、合成樹脂エマルションとの混合物からなるものである。
なお、実施の形態３の非焼成セラミックス体は、単に、実施の形態１の非焼成セラミックス体に合成樹脂エマルションを加えて混合しただけのものである。
このため、骨材と珪藻土と石灰とについては、実施の形態１の非焼成セラミックス体と同様であるため、その説明を省略する。

ここでの合成樹脂エマルションとは、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルション（ＥＶＡ）、アクリル酸エステル共重合体エマルション、（メタ）アクリル酸エステル共重合体エマルション、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル・スチレン・アクリロニトリル共重合体エマルション、アクリル酢酸ビニル共重合体エマルション、塩化ビニリデンブチルアクリレート共重合体エマルションなどをいう。

次に、本発明の実施の形態４の非焼成セラミックス体とその製造方法とを説明する。
なお、製造方法については、実施の形態１の製造方法と同様であることから、その説明を省略する。

＜実施の形態４の非焼成セラミックス体＞
実施の形態４の非焼成セラミックス体は、骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、水と、合成樹脂エマルションとの混合物からなるものである。
なお、実施の形態４の非焼成セラミックス体は、単に、実施の形態２の非焼成セラミックス体に合成樹脂エマルションを加えて混合しただけのものである。
このため、各原料については、実施の形態１、２、３の非焼成セラミックス体と同様であるため、その説明を省略する。

次に、実施の形態１、２の非焼成セラミックス体の強度と保水性との試験結果について説明する。

＜実施の形態１、２の非焼成セラミックス体の強度と保水性＞
１．試験片の形成
（試験片Ａ）
試験片Ａは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１０質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｂ）
試験片Ｂは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、秋田県産の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｃ）
試験片Ｃは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、タイ王国産の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１０質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｄ）
試験片Ｄは、廃棄瓦の粉砕物を６０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を２０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１０質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｅ）
試験片Ｅは、廃棄瓦の粉砕物を４０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％、ポルトランドセメントを１０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１３質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｆ）
試験片Ｆは、珪藻土を混合しないものであって、廃棄瓦の粉砕物を７０質量％、消石灰を３０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１０質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

２．試験方法
強度は、ＪＩＳ（日本工業規格）に基づいた曲げ強度の測定によって算出した。
各試験片を、幅１５０ｍｍの両端に平行に並べた２本の直径５ｍｍの鋼製丸棒にて支持した後、各試験片の上面中央に、２本の鋼製丸棒と平行させて、１本の直径５ｍｍの鋼製丸棒を荷重速度０．５／ｍｉｎにて載荷し、曲げ強度を測定した。

保水性は、ＪＩＳ（日本工業規格）に基づいた吸水率の測定によって算出した。
吸水率は、吸水時の質量から乾燥時の質量を引いた数を分子とし、乾燥時の質量を分母とした数に１００を掛けて算出した。

吸水時の質量は、各試験片を１時間煮沸し、水温１５〜２５℃の清水中にて清水の温度になるまで冷却し、取り出した後、素早く湿布で拭き、測定したものである。
乾燥時の質量は、各試験片を乾燥機に入れて約１１０℃に保ち、２４時間以上経過した後、取り出して室内に置き、室温に達したものを測定したものである。

３．試験結果
強度試験及び吸水試験の結果、
試験片Ａは、曲げ強度が７．８ＭＰａであり、吸水率が２５．４％、
試験片Ｂは、曲げ強度が５．９ＭＰａであり、吸水率が２４．０％、
試験片Ｃは、曲げ強度が５．６ＭＰａであり、吸水率が２０．９％、
試験片Ｄは、曲げ強度が７．６ＭＰａであり、吸水率が２１．３％、
試験片Ｅは、曲げ強度が７．１ＭＰａであり、吸水率が２３．４％、
試験片Ｆは、曲げ強度が２．２ＭＰａであり、吸水率が１５．１％であった。
これらの結果を表１にまとめて記載する。

以上のことから、珪藻土を混合した試験片Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄや、珪藻土とセメントとを混合したＥは、珪藻土とセメントとを混合しない試験片Ｆと比べ、曲げ強度が高く、かつ、吸水率が高いことを確認することができた。

これは、珪藻土の主成分である二酸化ケイ素（シリカ）が消石灰と反応することによってケイ酸カルシウム又はケイ酸カルシウム水和物となって固化することから（更にセメントを加えた場合は、速やかに凝結・固化するから）、高い強度を備えることができるとともに、多孔質構造である廃棄瓦の粉砕物と多孔質構造である珪藻土とを混合することから、１〜１０μｍ程度の微細な連続気孔を備えたものとなって、保水性を備えることができるものとなるからである（図１参照）。

なお、特に、石川県産（和倉層）の珪藻土を混合している、試験片Ａ、Ｄ、Ｅは、更に高い強度を確認することができた。
これは、他の産地の珪藻土と比べ、石川県産（和倉層）の珪藻土は粘土を多く含有するものであるため（珪藻泥岩ともいう）、粘土の主成分である二酸化ケイ素と酸化アルミニウムとが、消石灰と反応して固化し易くなっているからである。

また、石川県産（和倉層）の珪藻土に限られず、他の産地においても、粘土を多く含有する珪藻土であれば、同様の効果があると考えられる。

さらに、以上の試験結果から、専門知識及び経験則を踏まえ、主体混合物の配合率を、廃棄瓦の粉砕物を含む骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、消石灰が１０〜３０質量％とし、水の配合率を、前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とした範囲の非焼成セラミックス体あれば、試験結果と同様の高い強度と保水性とを備えることができると発明者は考えている。

さらに、以上の試験結果から、専門知識及び経験則を踏まえ、主体混合物の配合率を、廃棄瓦の粉砕物を含む骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、消石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、水の配合率を、前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とした範囲の非焼成セラミックス体あれば、試験結果と同様の高い強度と保水性とを備えることができると発明者は考えている。

なお、各原料の配合率を、上記の配合率の範囲外にしたとしても、強度と保水性とを備えた非焼成セラミックス体になるとも発明者は考えている。

次に、実施の形態３、４の非焼成セラミックス体の耐凍害性試験の結果について説明する。

＜実施の形態３、４の非焼成セラミックス体の耐凍害性試験＞
１．試験片の形成
（試験片Ｇ）
試験片Ｇは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して２質量％のエチレン酢酸ビニル共重合体エマルション（ＥＶＡ）と、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｈ）
試験片Ｈは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して２質量％のアクリル酸エステル・メタクリル酸エステル・スチレン・アクリロニトリル共重合体エマルションと、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｉ）
試験片Ｉは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して２質量％の（メタ）アクリル酸エステル共重合体エマルションと、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｊ）
試験片Ｊは、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して２質量％のアクリル酸エステル共重合体エマルションと、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｋ）
試験片Ｋは、廃棄瓦の粉砕物を４０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％、ポルトランドセメントを１０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して２質量％のエチレン酢酸ビニル共重合体エマルション（ＥＶＡ）と、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

（試験片Ｌ）
試験片Ｌは、合成樹脂エマルションを混合しないものであって、廃棄瓦の粉砕物を５０質量％、石川県産（和倉層）の珪藻土を３０質量％、消石灰を２０質量％とした主体混合物と、前記主体混合物の合計質量に対して１５質量％の水とを混合し、幅約３０ｍｍ、長さ約１７０ｍｍ、厚さ約１５ｍｍの直方体に成形し、乾燥させたものである。

２．試験方法
耐凍害性は、ＪＩＳ（日本工業規格）のＡ１４３５の建築用外壁材料の耐凍害性試験方法に基づいた「気中凍結気中融解法」によって測定し、算出した。
試験は、全自動で運転する凍結融解試験機によって行われ、気中で−２０℃の状態を８０分間保ち、その後２０〜３０℃の水を２０分間散水することを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し、各試験片にひび割れが発生していないかを確認した。

３．試験結果
耐凍害性試験の結果、
試験片Ｇは、１００サイクル終了後であっても、ひび割れが確認されなかった。
試験片Ｈは、５０サイクル迄ひび割れが確認されず、５１サイクルでひび割れが確認された。
試験片Ｉは、４６サイクル迄ひび割れが確認されず、４７サイクルでひび割れが確認された。
試験片Ｊは、５４サイクル迄ひび割れが確認されず、５５サイクルでひび割れが確認された。
試験片Ｋは、１００サイクル終了後であっても、ひび割れが確認されなかった。
試験片Ｌは、２６サイクル迄ひび割れが確認されず、２７サイクルでひび割れが確認された。
各試験片のひび割れが確認されなかった最大サイクル数を、表２にまとめて記載する。

以上のことから、全ての試験片Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌは、混合した原料によって高い強度を備えているものの、合成樹脂エマルションを混合する試験片Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋは、合成樹脂エマルションを混合しない試験片Ｌと比べ、高い最大サイクル数であることが確認でき、高い耐凍害性を備えることを確認することができた。

これは、合成樹脂エマルションを加えることにより、結合材である合成樹脂エマルションが、広範囲にわたって、微細な連続気孔に入り込んで固化するため（アンカー効果又は投錨効果）、いっそう強固に結合されることとなり、更に高い強度を備えることができるものとなるからである（図２参照）。

なお、特に、試験片ＧとＫは、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルション（ＥＶＡ）を混合していることから、また更に高い強度を備えたものとなるため、極めて高い耐凍害性を確認することができた。

これは、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルション（ＥＶＡ）が、他の合成樹脂エマルションと比べ、珪藻土や消石灰との親和性が高く、廃棄瓦の粉砕物の粒子表面や、珪藻土と消石灰とが反応して固化した粒子表面に、均一に付着し、全体に均一に広がって粒子同士をよりいっそう強固に結合させることができるという特徴を持っているからである。

さらに、この試験結果から、専門知識及び経験則を踏まえ、主体混合物の配合率を、廃棄瓦の粉砕物を含む骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、消石灰が１０〜３０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％とした範囲の非焼成セラミックス体あれば、試験結果と同様の高い強度と保水性と耐凍害性とを備えることができると発明者は考えている。

さらに、この試験結果から、専門知識及び経験則を踏まえ、主体混合物の配合率を、廃棄瓦の粉砕物を含む骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、消石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％とした範囲の非焼成セラミックス体あれば、試験結果と同様の高い強度と保水性と耐凍害性とを備えることができると発明者は考えている。

なお、各原料の配合率を、上記の配合率の範囲外にしたとしても、強度と保水性と耐凍害性とを備えた非焼成セラミックス体になるとも発明者は考えている。

Claims (8)

1. 多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、
   水とを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法。
2. 多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、
   水とを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法。
3. 多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰との主体混合物と、
   水と、
   合成樹脂エマルションとを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法。
4. 多孔質構造である骨材と珪藻土と石灰とセメントとの主体混合物と、
   水と、
   合成樹脂エマルションとを混合した後、成形し、乾燥させること（ただし、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させることを除く）を特徴とする非焼成セラミックス体の製造方法。
5. 前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％とし、
   水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％としたことを特徴とする請求項１記載の非焼成セラミックス体の製造方法。
6. 前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、
   水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％としたことを特徴とする請求項２記載の非焼成セラミックス体の製造方法。
7. 前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％とし、
   水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、
   合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％としたことを特徴とする請求項３記載の非焼成セラミックス体の製造方法。
8. 前記主体混合物の配合率を、骨材が４０〜６０質量％、珪藻土が２０〜４０質量％、石灰が１０〜３０質量％、セメントが１〜２０質量％とし、
   水の配合率を前記主体混合物の合計質量に対して５〜２５質量％とし、
   合成樹脂エマルションの配合率を前記主体混合物の合計質量に対して１〜１０質量％としたことを特徴とする請求項４記載の非焼成セラミックス体の製造方法。