WO2018078672A1 - 建造物用ブロック構造体およびその製造方法 - Google Patents

建造物用ブロック構造体およびその製造方法 Download PDF

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building block
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mixing
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今川　憲英
大輔 赤岩
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株式会社 Ｔｉｓ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/10—Lime cements or magnesium oxide cements
    • C04B28/12—Hydraulic lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02—Selection of the hardening environment
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements

Definitions

  • the present invention relates to a block-like structure used in a building, and in particular, by injecting carbon dioxide after stirring and mixing a mixture of calcium silicate and calcium hydroxide, silica sand, calcium carbonate, and water glass.
  • the present invention relates to a building block structure that can be used as a building material having high strength and water-tightness, which is obtained by forming the consolidated body into a block shape, and a method for manufacturing the same.
  • a binding component comprising a core mainly containing calcium silicate, an inner layer containing a lot of silica, and an outer layer containing a lot of calcium carbonate
  • a building material comprising a plurality of filled particles including fine particles, wherein the plurality of binder components and filler particles form a binder matrix, and the binder components and filler particles are gases containing more than 50% carbon dioxide.
  • the technique regarding the building material comprised by making it react so that it may mutually bind in is disclosed. This suggests that it is possible to provide a building material made of a composite material that is excellent in aesthetic characteristics and physical characteristics, and that can be mass-produced at a low cost with an appropriate carbon emission amount.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-126420 discloses that a mixture containing hydraulic lime and water is filled into a mold and subjected to carbon dioxide curing, so that calcium hydroxide crystals and 2CaO.SiO 2 dihydrate in the hydraulic lime are obtained.
  • the volume expands when it binds to carbon dioxide and changes to calcium carbonate crystals, it is constrained by a formwork, thereby strengthening the bond between crystals and realizing high strength.
  • Techniques relating to strength building materials are disclosed.
  • JP-A-7-41343 an artificial light weight formed by adding swellable silicon carbide or the like to limestone or glass fine powder and granulating it using caking clay, followed by firing at low heat. Aggregates are disclosed. Thereby, a lightweight and highly rigid artificial lightweight aggregate can be provided, and the possibility of using it for building materials, such as a high-rise building, is suggested.
  • the present invention is a block-like structure used in a building, and in particular, a mixture of calcium silicate and calcium hydroxide, silica sand, calcium carbonate, and water glass are mixed with stirring. Then, by making the solidified body injected and solidified by carbon dioxide into a block shape, the life of the block structure is chemically extended, and durability, water resistance, strength, compression elasticity is high and easy to manufacture.
  • a building block structure that can be used as a building material and a method for manufacturing the same.
  • a building block structure comprises a first composition composed of calcium silicate mixed with water and a second composition composed of calcium hydroxide mixed with water.
  • the consolidated body is formed into a block body having a certain shape.
  • the building block structure has a structure in which the solidified body is further impregnated with a polymer resin. Further, the building block structure is made to react with sodium hydroxide in order to neutralize sodium hydroxide generated in the solidified body in the stirring and mixing process and improve the durability of the solidified body. It is a structure formed by impregnating a polyester that generates carboxylic acid for neutralizing sodium hydroxide by being decomposed.
  • the building block structure is impregnated with polymethacrylic acid which causes a neutralization reaction with sodium hydroxide generated in the solidified body in the stirring and mixing process in order to improve the durability of the solidified body. It is also the composition which becomes.
  • the manufacturing method of the building block structure according to the present invention is that the manufacturing method of the building block structure for forming the block body having a certain shape stirs the calcium silicate mixed with water. After stirring calcium hydroxide mixed with water, the first step for further stirring and mixing both members obtained, the second step for curing the mixed member obtained in the first step for a certain time, and the second A third step of stirring and mixing silica sand containing silicon oxide in the hybrid member obtained in the step; a fourth step of stirring and mixing sodium silicate (water glass) in the hybrid member obtained in the third step; A fifth step in which calcium carbonate is further stirred and mixed in the hybrid member obtained in the fourth step, and a sixth step in which carbon dioxide is injected into the hybrid member obtained in the fifth step to form a consolidated body; The structure consisting of It is.
  • the manufacturing method of the building block structure is configured such that after the calcium carbonate is stirred and mixed in the fifth step, carbon dioxide is injected after the hybrid member is sealed in a mold having a certain shape. .
  • said 2nd process is the structure which rests the hybrid member obtained by said 1st process on constant conditions for 2 to 5 hours.
  • the method for manufacturing a building block structure may further include impregnating the consolidated body obtained in the sixth step with one or more substances selected from a polymer resin, polyester, and polymethacrylic acid. It is also composed of seven steps.
  • the present invention is configured as described in detail above, the following effects are obtained. 1. Since the mixture of calcium silicate and calcium hydroxide, silica sand, calcium carbonate and water glass are mixed by stirring and carbon dioxide is injected, a porous and water-resistant structure can be formed. Moreover, since the structure is formed into a block body having a certain shape, a building block structure that can be used as a building material for a building can be configured. 2. Since the solidified body is impregnated with the polymer-based resin, it is possible to construct a structure having a specific gravity smaller than that of concrete and high durability, compression elasticity, and water resistance.
  • the durability of the solid body can be improved. . 4). Since the solid body is impregnated with polymethacrylic acid, the durability of the solid body can be improved by causing a neutralization reaction with sodium hydroxide generated in the solid body.
  • the mixing member in which calcium silicate and calcium hydroxide are agitated is cured for a certain period of time, so it is possible to form a strong consolidated body, and it is highly durable enough to withstand use in buildings.
  • a block structure can be provided. 6).
  • the hybrid member is sealed in a mold and then injected with carbon dioxide, so that a highly durable block structure made of a solid body having a certain shape can be easily obtained. It becomes possible to construct, and it becomes possible to provide the block structure for buildings according to all the uses.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of a building block structure
  • FIG. 2 is a perspective view of the building block structure formed in an inverted T shape
  • FIG. 3 is an inverted T shape. It is a perspective view which shows the Example of the block structure for type
  • a building block structure 1 according to the present invention includes a mixture 10 obtained by stirring and mixing a first composition 12 and a second composition 14, silica sand 20, calcium carbonate 30, and sodium silicate (water glass). 40) and the solid mixture 300 obtained by injecting carbon dioxide 200 into the intermediate mixture 100 obtained by stirring and mixing, and the solid body 300 is formed in a block shape having a certain shape. It is what is done.
  • the first composition 12 is made of calcium silicate mixed with water.
  • Calcium silicate is made of a mineral obtained by reacting quick lime (calcium oxide: CaO) and silica (SiO 2 ) at a high temperature, and is used as a raw material for cement. Water is mixed with this calcium silicate to produce calcium silicate hydrate (CSH).
  • the second composition 14 is made of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) mixed with water.
  • Calcium hydroxide is called slaked lime and becomes strongly alkaline lime water when mixed with water.
  • lime water has a property of absorbing carbon dioxide, and generally, when carbon dioxide is blown into the lime water, it reacts to produce calcium carbonate (CaCO 3 ).
  • the mixture 10 is formed by stirring and mixing the generated first composition 12 and second composition 14 for a certain period of time.
  • the silica sand 20 is made of quartz grains, and in this embodiment, silica sand containing silicon oxide (SiO) is used.
  • the calcium carbonate 30 is a calcium carbonate and is a substance made of white powder. Further, sodium silicate 40 (Na 2 SiO 3 ) is also called water glass, and in this embodiment, a sodium silicate aqueous solution is used.
  • the mixture 10, silica sand 20, calcium carbonate 30, and sodium silicate (water glass) 40 are stirred and mixed for a certain time to generate the intermediate mixture 100.
  • the intermediate mixture 100 is stored in a mold having a certain shape. Since the intermediate mixture 100 is made of a fluid having viscosity, the intermediate mixture 100 has a cylindrical shape, a cubic shape, or any other desired shape, and can be formed into an arbitrary shape by pouring into a mold.
  • carbon dioxide (CO 2 ) 200 is injected into the intermediate mixture 100 stored in the mold.
  • a plurality of holes are formed in a mold having a cylindrical shape, a cube, or other desired shape, and carbon dioxide 200 is injected into the intermediate mixture 100 from the plurality of holes formed in the mold. It can be configured.
  • the intermediate mixture 100 is solidified by standing for a certain time, and a solidified body 300 is formed.
  • the consolidated body 300 is porous and has a property of having water resistance that is not easily deformed by moisture or the like. As a result of the experiment, it has the same strength and durability as concrete. It has been found that it has a strength higher than that of the concrete with respect to the bending force. That is, by adopting the above-described configuration, the building block structure 1 including the solidified body 300 having durability, water resistance, and high compression elasticity formed in a block body having a certain shape can be formed. It has become possible.
  • the consolidated body 300 can be configured in a cubic shape, a cylindrical shape, or an inverted T-shaped block shape as shown in FIG.
  • By adopting this structure it becomes a structure in which axial force is dominant in structure, and since it has a lattice shape, it becomes possible to disperse external pressure, especially bending force, and a building material for constructing a stronger structure It becomes possible to constitute the building block structure 1 as.
  • the building block structure 1 has a configuration in which the solidified body 300 is further impregnated with a polymer resin.
  • a polymer resin for example, a polyester resin is used for water resistance and environmental reasons, and an acrylic resin is used in an environment that is always affected by heat from the outside air. Since it was set as this structure, it became possible to comprise the block structure for building objects whose specific gravity is smaller than concrete, and whose strength and water resistance are high.
  • the solidified body 300 can be impregnated with polyester.
  • each substance is stirred and mixed to advance a chemical reaction, and sodium hydroxide (NaOH) is generated from the water glass. It has been found that this sodium hydroxide causes the water resistance of the building block structure 1 to decrease.
  • NaOH sodium hydroxide
  • ester hydrolysis occurs due to reaction with sodium hydroxide, and as a result, carboxylic acid is generated.
  • This carboxylic acid plays a role in neutralizing sodium hydroxide (neutralization of alkali accompanying decomposition).
  • the sodium hydroxide generated in the consolidated body 300 in the stirring and mixing process is neutralized, and the durability of the consolidated body 300 can be improved.
  • the building block structure 1 according to the present invention can be configured such that the solidified body 300 is impregnated with polymethacrylic acid.
  • sodium hydroxide NaOH
  • this sodium hydroxide causes the water resistance of the building block structure 1 to decrease.
  • polymethacrylic acid By impregnating the solidified body 300 with polymethacrylic acid, since the carboxylic acid is already attached to the polymer, a neutralization reaction occurs with sodium hydroxide generated in the solidified body 300 in the stirring and mixing process. Thereby, it became possible to improve the durability of the consolidated body 300.
  • Polymethacrylic acid is used for neutralization of sodium hydroxide contained in the solidified body 300 in the long term
  • polyester is used for neutralization of sodium hydroxide contained in the solidified body 300 in the short term. Is done. By utilizing these characteristics, it can be expected that the water resistance of the consolidated body 300 is maintained in both the long term and the short term.
  • the impregnation with the polyester or polymethacrylic acid uses a vacuum press-fitting method in this embodiment. At the time of this vacuum press-fitting, the surface of the block structure is left and coated with a mortar and / or resin material. As a result, uniform impregnation and injection can be performed.
  • the building block structure 1 is generated by sequentially performing the following steps.
  • the calcium silicate mixed with water is stirred to produce the first composition 12, and the calcium hydroxide mixed with water is stirred to produce the second composition 14.
  • the composition 12 and the second composition 14 are further stirred and mixed. Thereby, the mixture 10 is obtained.
  • the mixture 10 that is the hybrid member obtained in the first step is cured for a certain period of time.
  • the reaction is promoted to form a solid consolidated body, and it is possible to provide a highly durable block structure that can sufficiently withstand use in a building.
  • the silica sand 20 containing silicon oxide is mixed and mixed with the hybrid member obtained in the second step.
  • sodium silicate (water glass) 40 is agitated and mixed with the hybrid member obtained in the third step.
  • the calcium carbonate 30 is further stirred and mixed with the hybrid member obtained in the fourth step.
  • the intermediate mixture 100 having a viscosity is generated.
  • carbon dioxide is injected into the obtained intermediate mixture 100.
  • the solidified body 300 is obtained. This makes it possible to manufacture a building block structure having a certain shape.
  • the intermediate mixture 100 as a hybrid member is sealed in a mold having a certain shape, It is possible to adopt a configuration in which carbon dioxide is injected in the process. By adopting this configuration, it is possible to easily manufacture a building block structure 1 having a certain shape and having high durability and compression elasticity, and a building block suitable for every application.
  • the structure 1 can be provided.
  • the second step it is possible to adopt a configuration in which the mixture 10 which is a hybrid member obtained in the first step is kept under a constant condition for 2 to 5 hours.
  • the consolidated body 300 can be formed more firmly, and the building block structure 1 with higher durability, water resistance, and compression elasticity can be manufactured.
  • the solidified body 300 obtained in the sixth step is further impregnated with one or more substances selected from a polymer resin, polyester, and polymethacrylic acid. It is possible to have a configuration including the seventh step. By adopting this configuration, it is possible to perform a neutralization reaction treatment of sodium hydroxide, and it is possible to provide a block structure having higher durability and water resistance over both long-term and short-term. .

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Abstract

［課題］ ブロック構造体の寿命を化学的に延ばし、耐久性、耐水性、強度、圧縮弾性が高く製造容易な、建築用材として利用可能な建造物用ブロック構造体とその製造方法を提供する。［解決手段］ 水を混合したカルシウムシリケートからなる第一組成物と水を混合した水酸化カルシウムからなる第二組成物とを攪拌混成して成る混合物と、酸化珪素を含有する珪砂と、炭酸カルシウムと、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と、を攪拌混成して成る中間混合物に、二酸化炭素を注入して得られる固結体からなり、前記固結体は、一定の形状を有するブロック体に形成される構成である。

Description

建造物用ブロック構造体およびその製造方法
　本発明は、建造物に用いられるブロック状の構造体に関し、特に、カルシウムシリケートと水酸化カルシウムとの混合物、珪砂、炭酸カルシウム、および水ガラスを攪拌混成した上で、二酸化炭素を注入することにより固結させた固結体をブロック形に成形した、強度、水密性の高い建築用材として利用可能な建造物用ブロック構造体とその製造方法に関する。
　従前より、強度、耐摩耗性、耐水性、弾性回復性等に優れた建築物用の構造体が開発され、利用されている。例えば、国際公開２０１４／１５９８３２号（特表２０１６－５１９０３８号）では、ケイ酸カルシウムを主に含むコアと、シリカを多く含む内層と、炭酸カルシウムを多く含む外層とを備える結着成分と、充填微粒子を含む複数の充填粒子とを備える建材であって、複数の結着成分と充填粒子が結着マトリックスを形成しており、結着成分と充填粒子は、５０％超の二酸化炭素を含む気体の中で互いに結着されるよう反応させて構成する建材に関する技術が開示されている。これにより、美的特性および物理的特性に優れた、適切な炭素排出量で低コストかつ大量生産可能な複合材料による建材を提供することが可能になる事が示唆されている。
　また、特開２０１０－１２６４２０号では、水硬性石灰と水を含む混合物を、型枠に充填し炭酸ガス養生を行うことにより、水硬性石灰中の水酸化カルシウム結晶と２ＣａＯ・ＳｉＯ２水和物が二酸化炭素と結合して炭酸カルシウム結晶に変化する際に体積が膨張することを利用して、これを型枠で拘束することにより結晶間の結合を強固なものにして高い強度を実現した高強度建材に関する技術が開示されている。
　しかしながら、上記各技術を用いた建築用材は、いずれも耐久性、特に耐水性の観点から充分な技術とは言えず、上記技術によって生成された建材を建造物の外壁に用いることは、現実的には困難という問題点があった。
　また、特開平７－４１３４３号では、石灰石、ガラス微粉末に膨剤の炭化珪素等を添加して粘結性粘土を用いて造粒し、これを低火度焼成して形成される人工軽量骨材が開示されている。これにより、軽量かつ高硬質な人工軽量骨材を提供でき、高層建築物等建築用材に用いる可能性が示唆されている。
　しかしながら、この方法であっても、耐久性、耐水性の問題が充分解決されているという事は出来ず、さらに、製造するための機器等の設備が複雑かつ巨大なものとなる可能性があり、容易に耐久性のある建材を構成することが困難という問題点があった。更に、その生産過程等で二酸化炭素が発生するなど、環境への負荷がかかる可能性があり、環境への配慮の観点において優れているとはいえなかった。特に、地球温暖化防止が至上命題とされている今日では、二酸化炭素の放出の抑制という観点からの環境に配慮した建築用材の開発は必須であると考えられる。
　そこで、耐久性、耐水性、強度、耐衝撃性等を有し、かつ、その製造過程等において二酸化炭素の発生を抑制し自然環境について充分考慮した、製造容易な建築用材の開発が望まれていた。
国際公開２０１４／１５９８３２号（特表２０１６－５１９０３８号） 特開２０１０－１２６４２０号 特開平７－４１３４３号
　本発明は上記問題を解決するために、建造物に用いられるブロック状の構造体であって、特に、カルシウムシリケートと水酸化カルシウムとの混合物、珪砂、炭酸カルシウム、および水ガラスを攪拌混成した上で、二酸化炭素を注入して固結させた固結体をブロック形状とすることにより、ブロック構造体の寿命を化学的に延ばし、耐久性、耐水性、強度、圧縮弾性が高く製造容易な、建築用材として利用可能な建造物用ブロック構造体とその製造方法を提供する。
　上記の目的を達成するために本発明に係る建造物用ブロック構造体は、水を混合したカルシウムシリケートからなる第一組成物と水を混合した水酸化カルシウムからなる第二組成物とを攪拌混成して成る混合物と、酸化珪素を含有する珪砂と、炭酸カルシウムと、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と、を攪拌混成してなる中間混合物に、二酸化炭素を注入して得られる固結体からなり、前記固結体は、一定の形状を有するブロック体に形成される構成である。
　また、前記建造物用ブロック構造体は、更に前記固結体にポリマー系樹脂を含浸させてなる構成である。
　また、前記建造物用ブロック構造体は、前記攪拌混成過程において前記固結体内に生じる水酸化ナトリウムを中和して前記固結体の耐久性を向上するため、水酸化ナトリウムとの反応で加水分解されることにより水酸化ナトリウムを中和するためのカルボン酸を生成するポリエステルを含浸させてなる構成である。
　更に、前記建造物用ブロック構造体は、前記固結体の耐久性を向上するため、前記攪拌混成過程において前記固結体内に生じる水酸化ナトリウムと中和反応を起こすポリメタクリル酸を含浸させてなる構成でもある。
　また、本発明に係る建造物用ブロック構造体の製造方法は、一定の形状を有するブロック体を形成するための建造物用ブロック構造体の製造方法が、水を混合したカルシウムシリケートを攪拌するとともに水を混合した水酸化カルシウムを攪拌した上で、得られる両部材を更に攪拌混成する第一工程と、前記第一工程で得られた混成部材を一定時間養生する第二工程と、前記第二工程で得られた混成部材に酸化珪素を含有する珪砂を攪拌混成する第三工程と、前記第三工程で得られた混成部材にケイ酸ナトリウム（水ガラス）を攪拌混成する第四工程と、前記第四工程で得られた混成部材に更に炭酸カルシウムを攪拌混成する第五工程と、前記第五工程で得られた混成部材に二酸化炭素を注入して固結体を形成する第六工程と、からなる構成である。
　また、前記建造物用ブロック構造体の製造方法は、前記第五工程による炭酸カルシウムの攪拌混成後に、混成部材を一定の形状からなる型枠に封入した上で、二酸化炭素を注入する構成である。
　また、前記第二工程は、前記第一工程で得られた混成部材を２乃至５時間一定条件下で安置する構成である。
　また、前記建造物用ブロック構造体の製造方法は、更に、前記第六工程で得られた固結体にポリマー系樹脂、ポリエステル、ポリメタクリル酸から選択される一又は複数の物質を含浸させる第七工程と、からなる構成でもある。
　本発明は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
１．カルシウムシリケートと水酸化カルシウムとの混合物と、珪砂と、炭酸カルシウムおよび水ガラスを攪拌混成し二酸化炭素を注入する構成としたため、多孔質かつ耐水性を有する構造体を構成することが可能となる。また、該構造体を一定の形状を有するブロック体に形成するため、建造物用の建材として利用可能な建造物用ブロック構造体を構成することが可能となる。
２．固結体にポリマー系樹脂を含浸させる構成としたため、コンクリートよりも比重が小さく、耐久性、圧縮弾性及び耐水性の高い構造体を構成することが可能となる。
３．固結体にポリエステルを含浸させる構成としたため、固結体内に生じる水酸化ナトリウムを中和するための物質が生成されることとなり、結果として固結体の耐久性を向上することが可能となる。
４．固結体にポリメタクリル酸を含浸させる構成としたため、固結体内に生じる水酸化ナトリウムと中和反応を起こすことにより、固結体の耐久性を向上することが可能となる。
５．第二工程において、カルシウムシリケートと水酸化カルシウムとを攪拌した混合部材を一定時間養生するため、強固な固結体を形成することが可能となり、建造物への利用に十分耐え得る耐久性の高いブロック構造体を提供することが可能となる。
６．第五工程による炭酸カルシウムの攪拌混成後、混成部材を型枠に封入した上で二酸化炭素を注入する構成としたため、一定の形状を有する固結体からなる耐久性の高いブロック構造体を容易に構成することが可能となり、あらゆる用途に応じた建造物用ブロック構造体を提供することが可能となる。
７．第二工程における養生時間を２乃至５時間とし、一定条件下で安置する構成としたため、固結体をより強固に形成することが可能となり、より耐久性の高いブロック構造体を提供することが可能となる。
８．第六工程で得られた固結体にポリマー系樹脂、ポリエステル、ポリメタクリル酸から選択される一又は複数の物質を含浸させる第七工程を設けたため、固結体内に生じる水酸化ナトリウムの中和反応を行う事が可能となり、耐久性、耐水性の高いブロック構造体を提供することが可能となる。
　以下、本発明に係る建造物用ブロック構造体およびその製造方法を、図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、建造物用ブロック構造体の製造工程を示すフロー図であり、図２は、逆Ｔ字型に形成した建造物用ブロック構造体の斜視図であり、図３は、逆Ｔ字型建造物用ブロック構造体の実施例を示す斜視図である。
　本発明に係る建造物用ブロック構造体１は、第一組成物１２と第二組成物１４とを攪拌混成して成る混合物１０と、珪砂２０と、炭酸カルシウム３０と、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）４０と、を攪拌混成して得られる中間混合物１００に、二酸化炭素２００を注入して得られる固結体３００からなるものであり、該固形体３００が、一定の形状を有するブロック状に形成されるものである。
　第一組成物１２は、水を混合したカルシウムシリケートからなる。カルシウムシリケートは、生石灰（酸化カルシウム：ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ２）を高温で反応させた鉱物からなるものであり、セメントの原料として用いられる。このカルシウムシリケートに水を混合し、カルシウムシリケート水和物（Ｃ－Ｓ－Ｈ）を生成する。
　第二組成物１４は、水を混合した水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）からなる。水酸化カルシウムは、消石灰と呼ばれるものであり、水と混合することで、強アルカリ性の石灰水となる。なお、石灰水は、二酸化炭素を吸収する性質があり、一般的には、これに二酸化炭素を吹き込むことにより、反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が生じる。
　本実施例では、図１に示すように、生成された第一組成物１２と第二組成物１４を一定の時間攪拌混成することで、混合物１０を形成する構成となっている。
　次に、該混合物１０と、珪砂２０と、炭酸カルシウム３０と、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）４０と、を攪拌混成する。珪砂２０は、石英粒からなる砂であり、本実施例では、酸化珪素（ＳｉＯ）を含有する珪砂を使用している。
　炭酸カルシウム３０は、カルシウムの炭酸塩であり、白色粉末からなる物質である。また、ケイ酸ナトリウム４０（Ｎａ２ＳｉＯ３）は、水ガラスとも呼ばれるものであり、本実施例では、ケイ酸ナトリウム水溶液を使用する。
　本実施例では、混合物１０と、珪砂２０と、炭酸カルシウム３０と、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）４０を一定の時間攪拌混成することにより、中間混合物１００を生成する構成となっている。
　更に、この中間混合物１００を一定の形状からなる型枠内に収納する。中間混合物１００は、粘度を有する流動体からなるため、筒状や立方体状、その他所望する形状からなり型枠に流し込むことによって、任意の形状に形成することが可能となる。
　次に、型枠に収納した中間混合物１００に二酸化炭素（ＣＯ２）２００を注入する。本実施例では、筒状や立方体状、その他所望する形状からなり型枠に複数の孔を穿設し、該型枠に穿設された複数の孔から二酸化炭素２００を中間混合物１００に注入する構成とすることが可能である。この後、一定時間安置することにより、中間混合物１００が固化し、固結体３００が形成される。
　この固結体３００は、多孔質であるとともに、湿気などで形状を崩し難い耐水性を有する性質を持っており、実験結果としては、コンクリートと同等の強度、耐久性を有しており、更に曲げる力に対してはコンクリート以上の強度を有することが判明している。すなわち、上記の構成とすることにより、一定の形状を有するブロック体に形成された耐久性・耐水性、高い圧縮弾性を有する固結体３００からなる建造物用ブロック構造体１を形成することが可能となった。
　固結体３００は、立方体状、円柱状や、図２に示すように逆Ｔ字型ブロックの形状に構成することが可能である。図２に示す逆Ｔ字型ブロックを積層することにより、図３に示すような組積造からなる壁体を形成することが可能となる。この構成とすることにより、構造的に軸力が支配的な構造物となり、格子形状となることから外圧、特に曲げる力を分散することが可能となり、より強固な建造物を構成するための建材としての建造物用ブロック構造体１を構成することが可能となる。
　本発明に係る建造物用ブロック構造体１は、更に、固結体３００にポリマー系樹脂を含浸させる構成である。本実施例では、ポリマー系樹脂としては、例えば、耐水性と環境的な理由から、ポリエステル系を使用し、また、外気より常に熱の影響を受ける環境では、アクリル系を使用する構成である。この構成としたため、コンクリートよりも比重が小さく、強度及び耐水性の高い建装物用ブロック構造体を構成することが可能となった。
　本発明の実施例では、固結体３００にポリエステルを含浸させる構成とすることが可能である。固結体３００中には、各物質を攪拌混合することで化学反応が進み、水ガラスより水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が生じる。この水酸化ナトリウムは、建造物用ブロック構造体１の耐水性を下げる原因となることが分かっている。固結体３００にポリエステルを含浸させることにより、水酸化ナトリウムとの反応でエステルの加水分解が起こり、その結果としてカルボン酸が生成される。このカルボン酸が水酸化ナトリウムを中和する役割を果たす（分解に伴うアルカリの中和）。これにより、攪拌混成過程において固結体３００内に生じる水酸化ナトリウムが中和され、固結体３００の耐久性を向上することが可能となった。
　また、本発明に係る建造物用ブロック構造体１は、固結体３００にポリメタクリル酸を含浸させる構成とすることが可能である。前述の通り、固結体３００中には、水ガラスより水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が生じ、この水酸化ナトリウムが、建造物用ブロック構造体１の耐水性を下げる原因となる。固結体３００にポリメタクリル酸を含浸させることにより、既にカルボン酸がポリマーに付いているため、攪拌混成過程において固結体３００内に生じた水酸化ナトリウムと中和反応を起こす。これにより、固結体３００の耐久性を向上することが可能となった。
　ポリメタクリル酸は、長期的に、固結体３００に含まれる水酸化ナトリウムの中和に供され、また、ポリエステルは、短期的に、固結体３００に含まれる水酸化ナトリウムの中和に供される。これらの特徴を利用することにより、固結体３００の耐水性を長期的、短期的の両面において維持することが期待できる。
　前記ポリエステルまたはポリメタクリル酸の含浸は、本実施例では、真空圧入方法を用いる事としている。この真空圧入の際、ブロック構造体の１面を残してモルタル系および／または樹脂系の素材でコーティングする構成としている。これにより、均一な含浸・注入を行う事を可能としている。
　次に、本発明に係る建造物用ブロック構造体１の製造方法について、説明する。建造物用ブロック構造体１は、図１に示すように、下記各工程を順番に行う事によって生成される。
　第一工程では、水を混合したカルシウムシリケートを攪拌して第一組成物１２を生成するとともに、水を混合した水酸化カルシウムを攪拌して第二組成物１４を生成し、得られた第一組成物１２および第二組成物１４を更に攪拌混成する工程である。これにより、混合物１０が得られる。
　第二工程では、第一工程で得られた混成部材である混合物１０を一定時間養生する。これにより、反応が促進して、強固な固結体を形成することが可能となり、建造物への利用に十分耐え得る耐久性の高いブロック構造体を提供することが可能となる。
　第三工程では、第二工程で得られた混成部材に酸化珪素を含有する珪砂２０を攪拌して混成する。また、第四工程では、第三工程で得られた混成部材にケイ酸ナトリウム（水ガラス）４０を攪拌混成する。更に、第五工程では、第四工程で得られた混成部材に更に炭酸カルシウム３０を攪拌混成する。
　以上の工程で、粘度を有する中間混合物１００が生成される。第六工程では、得られた中間混合物１００に二酸化炭素を注入する。これにより、固結体３００が得られる。これにより、一定の形状を有する建造物用ブロック構造体を製造することが可能となる。
　本発明に係る建造物用ブロック構造体の製造方法は、第五工程による炭酸カルシウム３０の攪拌混成後に、混成部材である中間混合物１００を一定の形状からなる型枠に封入した上で、第六工程で二酸化炭素を注入する構成とすることが可能である。この構成とすることにより、一定の形状を有する固結体からなる耐久性・圧縮弾性の高い建造物用ブロック構造体１を容易に製造することが可能となり、あらゆる用途に応じた建造物用ブロック構造体１を提供することが可能となった。
　第二工程では、第一工程で得られた混成部材である混合物１０を２乃至５時間一定条件下で安置する構成とすることが可能となる。この構成とすることにより、固結体３００をより強固に形成することが可能となり、より耐久性・耐水性・圧縮弾性の高い建造物用ブロック構造体１を製造することが可能となった。
　本発明に係る建造物用ブロック構造体の製造方法は、更に、第六工程で得られた固結体３００にポリマー系樹脂、ポリエステル、ポリメタクリル酸から選択される一又は複数の物質を含浸させる第七工程とからなる構成とすることが可能である。この構成とする事により、水酸化ナトリウムの中和反応処理を行う事が可能となり、長期および短期の両面に渡ってより耐久性、耐水性の高いブロック構造体を提供することが可能となった。
建造物用ブロック構造体の製造工程を示すフロー図 逆Ｔ字型に形成した建造物用ブロック構造体の斜視図 逆Ｔ字型建造物用ブロック構造体の実施例を示す斜視図
　１　　建造物用ブロック構造体
　１０　　混合物
　１２　　第一組成物
　１４　　第二組成物
　２０　　珪砂
　３０　　炭酸カルシウム
　４０　　ケイ酸ナトリウム（水ガラス）
　１００　　中間混合物
　２００　　二酸化炭素
　３００　　固結体

Claims (8)

  1. 　建造物用ブロック構造体が、
    　水を混合したカルシウムシリケートからなる第一組成物と水を混合した水酸化カルシウムからなる第二組成物とを攪拌混成して成る混合物と、酸化珪素を含有する珪砂と、炭酸カルシウムと、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と、を攪拌混成してなる中間混合物に、二酸化炭素を注入して得られる固結体からなり、
    　前記固結体は、一定の形状を有するブロック体に形成されることを特徴とする建造物用ブロック構造体。
  2. 　前記建造物用ブロック構造体は、更に前記固結体にポリマー系樹脂を含浸させてなることを特徴とする請求項１記載の建造物用ブロック構造体。
  3. 　前記建造物用ブロック構造体は、前記攪拌混成過程において前記固結体内に生じる水酸化ナトリウムを中和して前記固結体の耐久性を向上するため、水酸化ナトリウムとの反応で加水分解されることにより水酸化ナトリウムを中和するためのカルボン酸を生成するポリエステルを含浸させてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の建造物用ブロック構造体。
  4. 　前記建造物用ブロック構造体は、前記固結体の耐久性を向上するため、前記攪拌混成過程において前記固結体内に生じる水酸化ナトリウムと中和反応を起こすポリメタクリル酸を含浸させてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の建造物用ブロック構造体。
  5. 　一定の形状を有するブロック体を形成するための建造物用ブロック構造体の製造方法が、
    　水を混合したカルシウムシリケートを攪拌するとともに水を混合した水酸化カルシウムを攪拌した上で、得られる両部材を更に攪拌混成する第一工程と、
    　前記第一工程で得られた混成部材を一定時間養生する第二工程と、
    　前記第二工程で得られた混成部材に酸化珪素を含有する珪砂を攪拌混成する第三工程と、
    　前記第三工程で得られた混成部材にケイ酸ナトリウム（水ガラス）を攪拌混成する第四工程と、
    　前記第四工程で得られた混成部材に更に炭酸カルシウムを攪拌混成する第五工程と、
    　前記第五工程で得られた混成部材に二酸化炭素を注入して固結体を形成する第六工程と、
    からなることを特徴とする建造物用ブロック構造体の製造方法。
  6. 　前記建造物用ブロック構造体の製造方法は、前記第五工程による炭酸カルシウムの攪拌混成後に、混成部材を一定の形状からなる型枠に封入した上で、二酸化炭素を注入することを特徴とする請求項５記載の建造物用ブロック構造体の製造方法。
  7. 　前記第二工程は、前記第一工程で得られた混成部材を２乃至５時間一定条件下で安置することを特徴とする請求項５記載の建造物用ブロック構造体の製造方法。
  8. 　前記建造物用ブロック構造体の製造方法は、更に、前記第六工程で得られた固結体にポリマー系樹脂、ポリエステル、ポリメタクリル酸から選択される一又は複数の物質を含浸させる第七工程と、からなることを特徴とする請求項７記載の建造物用ブロック構造体の製造方法。
     
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