WO2022208853A1 - 砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材、並びにその固化材を用いて砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法及びマニュアル式製造装置 - Google Patents

砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材、並びにその固化材を用いて砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法及びマニュアル式製造装置 Download PDF

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soil
formwork
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cement
rectangular
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久夫 武村
嘉紀 脇坂
英明 蜂谷
昌登 竜野
裕一 市橋
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株式会社エイケン
京浜蓄電池工業株式会社
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/06—Pavings made of prefabricated single units made of units with cement or like binders
    • E01C5/08—Reinforced units with steel frames
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil

Definitions

  • the present invention relates to a solidifying material for non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as a raw material, and a manufacturing method and manual manufacturing apparatus for non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as raw materials using the solidifying material.
  • Bricks have historically been widely used as building materials. For example, baked bricks are suitable for applications that require strength, but so-called sun-dried bricks are used for applications that do not require much strength. Natural soils such as forest soils, black soils, and clay-accumulated soils are generally used as raw materials for these bricks. Further, in Patent Document 1, natural soil and sand are mixed, cement as a solidifying material is mixed with the mixed mixture, water is added little by little while kneading the mixture, the mixture is put into a mold, and the mixture is dried while remaining in the mold. It has been proposed to produce fired bricks.
  • Patent Document 2 construction surplus soil of volcanic ash clay (loam) is used as a raw material, Portland cement (hereinafter simply referred to as cement) as a solidifying material, sodium aluminate water is added and kneaded, and this is extruded. It has been proposed to produce unfired bricks by drying and solidifying after molding. Moreover, Patent Literature 3 proposes manufacturing colored unfired bricks.
  • cement without using cement as a solidifying material, 100 parts by weight of raw material obtained by adjusting volcanic ash clay construction surplus soil to a particle size of 5 mm or less, calcium-based such as slaked lime (calcium hydroxide) or calcium carbonate 15 to 65 parts by weight of a solidifying material are mixed, and 5 to 20% by weight of pigment and sand sufficiently mixed in advance are mixed with the mixture, and the mixture is molded, dried, and solidified to produce non-fired bricks.
  • calcium-based such as slaked lime (calcium hydroxide) or calcium carbonate 15 to 65 parts by weight of a solidifying material
  • Patent Documents 2 and 3 have a relatively large particle size, whereas the particles of desert soil and dredged soil are extremely fine. It is not always possible to obtain high-strength non-fired bricks by applying to the production of non-fired bricks using soil.
  • cement generally requires a certain curing period (for example, one month or longer) before it hardens and develops strength.
  • This curing period is a period necessary for the solidification of the entire cement to proceed, even after a portion of the cement has solidified, due to the excess water inside, the remaining cement continues to undergo a hydration reaction (oxidation-reduction reaction). That is, cement is made by adding gypsum (2 to 3%) to clinker (ingot) obtained by firing raw materials (limestone, clay, silicic acid raw material, iron oxide raw material, etc.) in a kiln and pulverizing them.
  • the clinker composition (3CaO.Al 2 O 3 ) reacts most quickly with water, and a coating of fine solidified crystals is formed on the surface of the clinker composition by gypsum (CaSO 4.2H 2 O). .
  • the coating of the solidified crystals suppresses the hydration reaction rate of the clinker composition.
  • the hydration reaction of cement proceeds more slowly through the coating of the solidified crystals, and the setting and hardening proceeds due to the calcium generated in the interstices of the cement particles.
  • a first problem to be solved by the present invention is to provide a hardening material for non-fired bricks that can improve the strength of non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as a raw material.
  • a second object is to provide a method for manufacturing high-strength non-fired bricks using the hardening material for non-fired bricks of the present invention and containing desert soil or dredged soil as raw materials.
  • the third problem is to provide a manual manufacturing apparatus for manufacturing high-strength non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as raw materials even in areas where it is difficult to obtain electric power. be.
  • the inventors of the present invention promote the progress of the hydration reaction of cement by excess water, and convert the solidified crystal body by the hydration reaction of cement into a dense and strong crystalline structure. Under the hypothesis that if it can be modified, even if desert soil or dredged soil is included in the raw materials, it is possible to manufacture non-fired bricks having strength suitable for construction structures. A hardening material for bricks was investigated.
  • the inventors have found that it is preferable to add at least one inorganic solidifying material selected from magnesium oxide, magnesium chloride, calcium hydroxide, and potassium chloride as an auxiliary component to those essential components.
  • these subcomponents have the function of improving the fluidity of the kneaded mixture of the brick raw material, the solidifying material such as cement, and water, and improving the workability when filling and compressing the kneaded mixture into the mold.
  • the solidifying material for non-fired bricks containing the desert soil or dredged soil of the present invention as a raw material contains, in addition to cement, an inorganic solidifying material consisting of silicon dioxide, calcium chloride (granular) and aluminum oxide (alumina) as essential components. By doing so, a high-strength non-fired brick can be manufactured.
  • the essential components of the inorganic solidifying material of the present invention have the following solidifying actions in cement solidification, as shown in Table 1.
  • silicon dioxide produces an adhesive force between the raw material of the brick and the cement through a solidified crystal produced by reacting with excess alkaline water, and contributes to improving the strength of the non-fired brick.
  • the blending ratio of silicon dioxide is too high, there is a concern that the improvement in strength will decrease.
  • aluminum oxide has the effect of modifying the solidified crystal body of the reaction product into a dense and strong crystallized structure.
  • the mixing ratio of aluminum oxide is too small, it is difficult to densify the crystallized structure, while if it is too large, the solidification speed decreases.
  • calcium chloride (for example, granular) reacts with other inorganic components such as silicon dioxide and aluminum oxide to form oxychloride cement and has the function of strengthening the structure of solidified crystals.
  • the content of calcium chloride is too small, it does not exhibit the effect of accelerating the solidification and crystallization time, and if the content is too high, the setting time is shortened.
  • the inventors have found that the mixing ratio of calcium chloride poses no particular problem in the production of non-fired bricks.
  • the method for producing non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as a raw material of the present invention uses the solidifying material for non-fired bricks of the present invention and is suitable for building structures by the following procedure. It is characterized by manufacturing non-fired bricks having a high strength.
  • Preparation step Cement and at least the essential components of the inorganic solidifying material shown in Table 1 are mixed at a set ratio to prepare a mixture of the solidifying material of the present invention in advance.
  • Step 1 A raw material of desert soil or dredged soil and sand as aggregate are mixed at a set ratio.
  • Step 2 The mixture of Step 1 and the solidifying material of the present invention are mixed, water is added, and the mixture is kneaded.
  • Step 3 The kneaded material obtained in step 2 is filled into a mold and pressurized at a set pressure to form green bricks.
  • Step 4 Remove the molded raw bricks from the formwork and dry them naturally.
  • silicon dioxide contributes to the strength improvement of the non-fired brick in the process of hydration reaction of cement, and aluminum oxide forms solidified crystals.
  • calcium chloride reacts with other essential ingredients to form an oxychloride cement that strengthens the tissue. This makes it possible to manufacture strong non-fired bricks using desert soil or dredged soil.
  • the pressurization by the set pressure in step 3 is performed in a set short time.
  • the accessory inorganic solidifying material may contain at least one of magnesium oxide, magnesium chloride, calcium hydroxide, and potassium chloride. These have the function of improving the adhesive strength, improving the fluidity before curing, and increasing the curing speed. However, it is preferable that the blending ratio is less than the essential ingredients. It has been found that these subcomponents further contribute to the improvement of adhesive strength and also to the improvement of cement bonding reaction promotion.
  • the present invention it is possible to provide a solidifying material for non-fired bricks that can improve the strength of non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as raw materials. Moreover, it is possible to provide a method for manufacturing high-strength non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as a raw material by using the hardening material for non-fired bricks of the present invention. Furthermore, it is possible to provide a manual manufacturing apparatus for manufacturing high-strength non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as raw materials even in areas where it is difficult to obtain electric power.
  • FIG. 1 is a flow chart showing the steps of a method for manufacturing non-fired bricks using desert soil or dredged soil according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of a manual non-fired brick manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a II-II arrow view of the non-fired brick manufacturing apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a view of the non-fired brick manufacturing apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the non-fired brick manufacturing apparatus of FIG.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method for manufacturing non-fired bricks containing desert soil or dredged soil as a raw material according to one embodiment of the present invention.
  • the solidifying material according to the present invention is prepared by uniformly mixing cement and an inorganic solidifying material in a preliminary preparation step (step S0) and packing the mixture in a container or a bag.
  • the mixing ratio of the cement, which is a solidifying material, and the essential components and subcomponents of the inorganic solidifying material is adjusted and determined in advance.
  • the mixing ratio is set by conducting tests in advance according to the properties of the desert soil or dredged soil actually used.
  • the mixing ratio of moisture and inorganic solidifying material during kneading is adjusted according to their properties.
  • sand, cement, and the solidification material of the present invention are used for the desert soil or dredged soil that is actually used. and water are temporarily set, and a plurality of unfired brick samples are manufactured for each mixing ratio. Then, a strength test and the like are performed on a plurality of samples, and an optimum mixing ratio is set for each desert soil or dredged soil that is actually used. Table 2 shows examples of blending ratios obtained as a result of the test.
  • Example A in Table 2 shows the mixing ratio of the non-fired brick composition using dredged soil as the raw material
  • Example B shows the mixing ratio of the non-fired brick composition using desert soil as the raw material.
  • the mass (for example, 4.4 kg) corresponding to four standard size non-fired bricks is shown as a ratio of parts by mass. However, as long as the ratio of parts by mass is the same, it is of course applicable regardless of the number of standard size unfired bricks.
  • the preparation step of the solidifying material in step S0 and steps S1 to S5 shown in FIG. 1 are executed to manufacture unfired bricks.
  • the step S0 of preparing the solidifying material 0.02 parts by mass of an inorganic solidifying material consisting of essential components and subcomponents is added to 2 parts by mass of cement. Mix in a ratio of That is, the blending ratio of cement and inorganic solidifying material is 100:1 in mass ratio. Since both the cement and the inorganic solidifying material are granules, it takes a long time to uniformly mix them at a ratio of 100:1.
  • the cement having a large blending ratio is divided into a plurality of portions and mixed with the inorganic solidifying material having a small blending ratio. That is, 2 kg of cement is divided into small amounts of cement, and 0.002 kg of inorganic solidifying material is mixed with each of the divided small amounts of cement. Another small amount of cement is then added to this mixture and mixed.
  • a mixture of solidifying materials uniformly mixed at a desired mixing ratio is obtained.
  • 2 kg of cement was divided into two halves, and 0.002 kg of inorganic solidifying material was mixed with 1 kg of one of the cements. An attempt was made to obtain a uniform mixture of solidifiers with a mass ratio of 100:1.
  • step S1 sand is mixed with the raw material of desert soil or dredged soil.
  • the mixing ratio of raw materials and sand is measured according to the mixing ratio of Example A or Example B shown in Table 2, and mixed with a mixer or the like.
  • the sand is preferably sand of relatively good quality such as mountain sand or river sand.
  • step S2 water is added to the mixture of raw materials and sand while mixing the solidifying material prepared in step S0.
  • the mixing ratio of water is, for example, 60 to 65% by mass, but it is necessary to adjust it according to the water content in the raw material (dredged soil or desert soil).
  • the water content can be adjusted by measuring the water content during kneading.
  • step S3 the kneaded material in step S3 is filled into a brick mold and molded. When the filling of the kneaded material into the mold is completed in step 3, the process proceeds to step 4.
  • step S4 a set pressure is quickly applied to the filling material in the mold to pressure-form the bricks.
  • This pressure molding can be easily carried out, for example, by movably forming one frame plate that constitutes a rectangular parallelepiped mold and providing a pressurizing mechanism that applies a set pressure to the movable frame plate.
  • the set pressure is the total pressure applied to one brick (eg, 3 tons).
  • the shorter the pressurizing time the better for improving the strength of the bricks.
  • Step S5 starts after the completion of the pressurization in step S4, the bricks (raw bricks) molded from the formwork are taken out, and the process proceeds to step S5 to dry them.
  • This removal can be done by removing the formwork or by pushing out the green bricks in the formwork.
  • the drying in step S5 is performed by so-called natural drying. For example, fresh bricks are arranged at intervals in a building with a roof, and the fresh bricks are dried by natural ventilation. Although this drying varies depending on the weather, for example, natural drying and hardening are performed while water is sprinkled for about 1 to 2 weeks to obtain a non-fired brick having the required strength.
  • the solidification material for non-fired bricks of the present invention is mixed with desert soil or dredged soil, sand, and water.
  • the solidification material for non-fired bricks of the present invention is mixed with desert soil or dredged soil, sand, and water.
  • it is kneaded, even if desert soil or dredged soil is used as a raw material, it is possible to produce non-fired bricks having strength suitable for construction structures by the action of the solidifying material.
  • the solidifying action of cement and inorganic solidifying materials on desert soil or dredged soil is as found above.
  • the properties of the desert soil or dredged soil that are actually used are different, it is expected that the optimal blending ratio of cement and inorganic solidifying material (essential components and subcomponents) will change. Therefore, it is necessary to change the blending ratio of cement and inorganic solidifying materials (essential components and subcomponents) according to the properties of the raw material desert soil or dredged soil.
  • FIGS. 2 to 4 show a manual manufacturing apparatus of one embodiment of non-fired bricks using desert soil or dredged soil of the present invention.
  • the present embodiment is to provide a manual non-fired brick manufacturing apparatus that can be installed in the vicinity of the location where brick raw materials are extracted.
  • areas where desert soil and dredged soil are available are generally poorly prepared for infrastructure such as electricity supply.
  • areas with abundant power supply are generally located far away from areas where desert soil and dredged soil are extracted.
  • desert soil and dredged soil must be transported from the extraction site to a remote factory.
  • the manual manufacturing apparatus it can be installed in any area adjacent to the extraction site of desert soil or dredged soil.
  • the workbench 1 is formed using, for example, four pedestals 1a, and a mold 2 having a rectangular cylindrical cross section is supported at the center of the top of the workbench 1.
  • the formwork 2 is formed by joining four plate members into a rectangular cylinder shape, and the surface of the upper end opening 2a of the cylinder shape is positioned on the work surface 1b concepted at the top of the workbench 1, and the cylinder shaft is worked. It is supported vertically with respect to the surface 1b.
  • a lid 3 is arranged in contact with the surface of the upper end opening 2 a of the mold 2 .
  • the mold lid 3 is formed of a rectangular flat plate in which a rectangular opening 3a corresponding to the upper end opening 2a of the mold 2 and a lid portion 3b closing the upper end opening 2a are arranged in a row in the longitudinal direction.
  • the mold lid 3 is inserted into guide grooves 5 formed in a pair of slide rails 4 at both longitudinal side edges.
  • a pair of slide rails 4 are fixed to a pair of supporting plate members 4a vertically extending in the longitudinal direction of the work surface 1b and vertically spaced apart from each other on the opposing surfaces of the pair of supporting plate members 4a. It is formed with a pair of guide plates 4b, 4c. That is, the mold lid 3 is guided by the slide rails 4 and moved in the longitudinal direction while sliding along the surface of the upper end opening 2a and the working surface 1b of the mold 2, and the rectangular opening 3a of the mold lid 3 and the lid portion are moved. 3b is formed so as to be selectively aligned with the upper end opening 2a of the mold 2. As shown in FIG.
  • a pressure plate 6 having a rectangular cross section corresponding to the rectangular cylindrical cross section of the form 2 is inserted into the lower end opening 2 b of the form 2 .
  • the pressure plate 6 is formed along the cylindrical axis of the formwork 2 so as to move up and down within a rectangular cylinder.
  • a guide cylinder 7 is suspended and fixed at the center position of the lower surface of the pressure plate 6 .
  • a tip end of a piston rod 8a of a hydraulic cylinder 8 supported by the workbench 1 is slidably inserted into the tube opening at the lower end of the guide tube 7. As shown in FIG.
  • the tip of the piston rod 8a abuts on the lower surface of the pressure plate 6 when extended, and moves the pressure plate 6 upward within the rectangular cylindrical shape of the mold 2 in accordance with the pressure rise of the hydraulic cylinder 8.
  • the hydraulic cylinder 8 is connected to a hand-operated (manual) hydraulic pump that supplies hydraulic oil.
  • a hydraulic cylinder 8 is supported on the workbench 1 via a fixed beam 9 .
  • a plurality of guide tubes 10 are vertically fixed to the fixed beam 9 .
  • a plurality of fixed tubes 11a are fixed so as to hang down from the lower surface of the pressure plate 6 corresponding to the position of the guide tube 10.
  • a slide tube 11 is inserted and fixed to each fixed tube 11a.
  • the slide tube 11 is slidably inserted into a guide tube 10 fixed to the fixed beam 9 .
  • the pressure plate 6 moves up and down along the cylindrical axis of the mold 2 in accordance with the extension and contraction of the piston rod 8 a of the hydraulic cylinder 8 .
  • a tip of a brick ejection lever 13 is connected via a pin 12 to the cylinder wall of the guide cylinder 7 fixed to the pressure plate 6 and suspended.
  • the other end of the brick discharge lever 13 is a lever operating end 13a, and the intermediate portion is provided in contact with the outer peripheral surface of a rolling wheel 14 supported by the workbench 1.
  • the brick ejection lever 13 is provided so as to be swingable in a vertical plane with the rolling wheel 14 as a fulcrum.
  • the guide tube 7 can be moved up and down via the pin 12, and the pressure plate 6 is lifted. , the compression-molded raw bricks can be extruded to the upper part of the formwork 2.
  • the rectangular cross-sectional dimension of the pressure plate 6 is smaller than the rectangular cylindrical cross-sectional dimension of the mold 2 by a set dimension (for example, 1 to 2 mm). This is to secure a constant gap between the inner wall surface of the mold 2 and the outer surface of the pressure plate 6 .
  • the purpose of securing this gap is to avoid problems such as the inner wall surface of the formwork 2 and the outer surface of the pressure plate 6 rubbing against each other when the pressure plate 6 moves up and down, causing them to wear out or twist each other. .
  • the inner surface dimension of the rectangular cylinder shape of the formwork 2 is adapted.
  • a rectangular resin plate 17 (for example, 2 mm thick PET, PC, etc.) is placed on the upper surface of the pressure plate 6 to form a brick.
  • the rectangular resin plate 17 can be used as a transport auxiliary plate when transporting the molded raw bricks, damage to the raw bricks before drying can be suppressed.
  • the rectangular opening 3a of the mold lid 3 is connected to the lower end opening 15a of the raw material hopper 15 in which the brick raw material is stored.
  • the mold lid 3 is positioned along the slide rail 4 at a first position where the upper end opening 2a of the mold 2 is opened (see FIG. 5(c)), and at a second position where the rectangular opening 3a is aligned with the upper end opening 2a of the mold 2. 2 (see FIG. 5(a)) and a third position (see FIG. 5(b)) that closes the upper end opening 2a of the formwork 2. As shown in FIG.
  • the mold lid 3 is provided along a pair of opening edges of the upper end opening 2a of the mold 2 in the direction perpendicular to the slide rails 4 at the third position for closing the upper end opening 2a of the mold 2.
  • a pair of reinforcing plates 16a and 16b are fixed vertically.
  • the reinforcing plates 16a and 16b can prevent deformation of the mold lid 3 due to pressure applied to the mold lid 3 during brick compression molding. That is, when the pressurizing plate 6 is lifted by the hydraulic cylinder 8 to compress the brick raw material, the pressure applied to the mold lid 3 is, for example, about 3 tons or more. This is for suppressing deformation.
  • the mold lid 3 is moved along the slide rails 4, and the lid portion 3b of the mold lid 3 is moved out of the position of the mold frame 2 to open the entire upper end opening 2a to the first position (Fig. 5(c)). is the initial position.
  • the piston rod 8a is lowered and held at the lower end position (for example, the set lowermost end).
  • the initial state is a state in which the working oil in the hydraulic cylinder 8 is discharged to, for example, a tank.
  • the pressure plate 6 in the mold 2 is positioned at the lowest end, and a rectangular tubular space 16 is formed in the mold 2 .
  • non-fired bricks The production of non-fired bricks is started by adding desert soil or dredged soil, sand, the solidifying material of the present invention, and water according to the mixing ratio of Examples A and B in Table 2 according to the flowchart in FIG.
  • a kneaded material of brick material is generated and put into the raw material hopper 15 .
  • the mold lid 3 is moved from the first position (FIG. 5(c)) along the slide rails 4 to match the rectangular opening 3a of the mold lid 3 with the upper end opening 2a of the mold 2. Align with the position (FIG. 5(a)).
  • the raw material hopper 15 moves, and the kneaded material of the brick material drops into the space 16 of the mold 2 from the lower end opening 15a of the raw material hopper 15 which communicates with the rectangular opening 3a of the molding lid 3.
  • the mold lid 3 With the mold 2 filled with the kneaded brick material, the mold lid 3 is moved along the slide rails 4 to the third position ( 5(b)). As a result, the lower end opening 15 a of the raw material hopper 15 is closed, the supply of the kneaded brick material is cut off, and the kneaded brick material in the mold 2 is sandwiched between the pressure plate 6 and the mold lid 3 . Become.
  • the hydraulic oil is supplied to the hydraulic cylinder 8 by operating the manual hydraulic pump.
  • the piston rod 8a is extended, the pressure plate 6 is lifted, and the raw material of the brick put into the space 16 in the mold 2 is pressure-compressed.
  • the hydraulic oil is supplied to the hydraulic cylinder 8 so that the pressure applied to the brick raw material via the pressure plate 6 becomes a set pressure (for example, 3 tons in total pressure).
  • a hydraulic relief valve (not shown) is opened so as to maintain the set hydraulic pressure. In this manner, when the set oil pressure is applied to the raw brick material, the extension of the piston rod 8a is stopped, and a rectangular parallelepiped raw brick 18 having a predetermined size is pressure-formed.
  • the mold lid 3 is returned to the first position (Fig. 5(c)). Thereby, the rectangular opening 2a of the mold 2 is opened.
  • the brick discharge lever 13 swings around the rolling wheel 14, and the guide cylinder 7 connected to the tip of the lever via the pin 12 is pushed up.
  • the upper surface of the pressure plate 6 is pushed up to the position of the work surface 1b via the guide tube 7, thereby pushing up the raw brick 18 to the position of the work surface 1b.
  • the reinforcing plate 16a located on the opposite side of the raw material hopper 15 comes into contact with the green bricks 18 formed.
  • the green brick 18 can slide on the work surface 1b while being placed on the resin plate 17, and can be pushed out from the workbench 1 to a transport means such as a transport cart (not shown).
  • the drying place for raw bricks is a space with a roof but no walls.
  • the raw bricks are dried and hardened in a drying place for about two weeks while water is sprinkled to become non-fired bricks.
  • unburned bricks can be manufactured by driving the hydraulic cylinder 8 with a manual hydraulic pump without using electric power. Therefore, since the manual manufacturing apparatus of the present embodiment can be installed near the place where desert soil or dredged soil is collected to manufacture non-fired bricks, it is possible to manufacture non-fired bricks far away from the collected desert soil or dredged soil. It is possible to omit the work of transporting to a manufacturing factory.

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Abstract

砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材であって、前記固化材は、セメントと無機固化材とを混合してなり、前記無機固化材は、酸化ケイ素と、塩化カルシウムと、酸化アルミニウムを必須成分とすることを特徴とする。

Description

砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材、並びにその固化材を用いて砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法及びマニュアル式製造装置
　本発明は、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材、並びにその固化材を用いて砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法及びマニュアル式製造装置に関する。
　レンガは、歴史的に建造物の資材として広く活用されており、例えば、強度が要求される用途には焼成レンガが適するが、強度がそれほど要求されない用途にはいわゆる日干しレンガが用いられている。これらのレンガの原材料には、一般に、森林土壌、黒土、粘土集積土壌などの自然土が用いられている。また、特許文献１には、自然土と砂を混ぜ合わせ、これに固化材としてのセメントを混合した後、水を少しずつ加えながら練り上げて成形型に入れ、型に入れたまま乾燥させて無焼成レンガを製造することが提案されている。
　ところが、レンガの原料となる自然土は、農地に適する土であるから、これをレンガの製造に用いると農地が減少することになるため、国や地域によっては農地に自然土をレンガの製造に用いることを禁止又は制限している。しかも、レンガを焼成する燃料に石炭を用いると、煤煙、煤煙や灰等に含まれる重金属、及び燃焼で発生する二酸化炭素などによる環境汚染の問題があるため、焼成レンガの製造を禁止している国や地域もある。
　他方、特許文献２には、火山灰質粘土（ローム）の建設残土を原材料とし、固化材としてポルトランドセメント（以下、単にセメントという。）の他にアルミ酸ソーダ水を加えて混練し、これを押出成形した後、乾燥固化させて無焼成レンガを製造することが提案されている。また、特許文献３には、色彩を付けた無焼成レンガを製造することが提案されている。これによれば、固化材としてセメントを用いずに、火山灰質粘土の建設残土を５ｍｍ以下の粒径に調整した原材料１００重量部に対し、消石灰（水酸化カルシウム）又は炭酸カルシウム等のカルシュウム系の固化材を１５～６５重量部を混合し、その混合物に対して５～２０重量％の顔料と予め十分混合した砂を混ぜ合わせて成型、乾燥、固化させて無焼成レンガを製造している。
特開２００８―２６６１１０ 特開２０１１―００６３０８ 特開２０１２―１６２４２８
　特許文献２、３の技術によれば、レンガの原材料に自然土を用いないこと、及び焼成レンガに伴う環境汚染の問題を解消できる。しかし、自然土をレンガの原材料として用いることを禁止又は制限している国や地域において、火山灰質粘土（ローム）を入手できるとは限らない一方で、建築構造物に用いる高強度の無焼成レンガを大量に必要としている国や地域がある。
　他方、自然土をレンガの原材料として用いることを禁止又は制限している国等で、砂漠の土（以下、砂漠土という。）や河川や港湾を浚渫した残土（以下、浚渫土という。）が大量に存在する国等がある。そこで、特許文献２、３のように、砂漠土や浚渫土を用いて高強度の無焼成レンガを製造できれば、浚渫土等の廃棄物を有効活用でき、しかも農地の減少や環境汚染の問題を解決できる。
　しかし、特許文献２、３で用いた建設残土は比較的粒径が大きいのに対し、砂漠土や浚渫土は粒子が極めて微細であるから、特許文献２、３の固化材を砂漠土や浚渫土を用いた無焼成レンガの製造に適用して、高強度の無焼成レンガが得られるとは限らない。
　例えば、一般にセメントは、固化して強度を発現するまでに一定の養生期間（例えば１ヶ月以上）が必要である。この養生期間は、一部のセメントが固化した後も、内部の余剰水によって残りのセメントの水和反応（酸化還元反応）が継続し、セメント全体の固化が進むのに必要な期間である。つまり、セメントは原料（石灰石、粘土、珪酸原料、酸化鉄原料等）をキルンで焼成して得られるクリンカ（焼塊）に、石膏（２～３％）を加えて粉砕したものである。水と最も反応が早いのは、クリンカ組成物（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）であり、クリンカ組成物の表面に石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）による微細な凝固結晶体の被膜が形成される。この凝固結晶体の被膜によってクリンカ組成物の水和反応速度が抑制される。しかし、凝固結晶体の被膜を介してセメントの水和反応はさらにゆっくりと進行し、セメント粒子の隙間を生成されるカルシウムなどによって凝結硬化が進む。
　さらに、レンガの原材料を型枠に充填して圧縮する際の作業性をよくするために、セメントに対する水の比率を高くして流動性を高めること一般に行われている。そのため、セメントの水和反応に必要な量以上の余剰水が生じ、その余剰水がレンガの表面に滲み出てくる過程において、レンガ内部に微細な毛管ができ、レンガの強度が劣化される原因になると思われる。
　本発明が解決しようとする第１の課題は、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの強度を向上することができる無焼成レンガ用の固化材を提供することにある。
　第２の課題は、本発明の無焼成レンガ用の固化材を用い、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む高強度の無焼成レンガの製造方法を提供することにある。
　第３の課題は、前記第２の課題に加えて、電力などが得られにくい地域でも砂漠土又は浚渫土を原材料に含む高強度の無焼成レンガの製造するマニュアル式製造装置を提供することにある。
　第１の課題を解決するために、本発明の発明者らは、余剰水によるセメントの水和反応の進行を促すとともに、セメントの水和反応による凝固結晶体を緻密で強固な結晶化構造に変性させることができれば、砂漠土又は浚渫土を原材料に含めても、建設構造物に適した強度を有する無焼成レンガを製造できるという仮説の下に、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材について検討した。
　まず、セメントの水和反応の余剰水がアルカリ性であることに鑑み、アルカリ性の余剰水と特定の無機固化材とを反応させて凝固結晶体を生成させれば、レンガの原材料とセメントとの接着力が生み出されて、強固な無焼成レンガを形成できると考えて実験を試みた。その結果、セメントに加えて、二酸化ケイ素、塩化カルシウム（粒状）及び酸化アルミニウム（アルミナ）を必須成分とする無機固化材を混入すると、無焼成レンガの強度が向上することを知見した。さらに、それらの必須成分に対して、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化カルシウム、塩化カリウムから選択された少なくとも一つの無機固化材を副成分として添加することが好ましいことを知見した。これらに副成分は、レンガの原材料とセメント等の固化材と水との混錬物の流動性を向上させ、その混錬物を型枠に充填して圧縮する際の作業性を改善する機能のほか、固化速度を向上させる機能があることを知見した。
　すなわち、本発明の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材は、セメントに加えて、二酸化ケイ素、塩化カルシウム（粒状）及び酸化アルミニウム（アルミナ）からなる無機固化材を必須成分とすることにより、高強度の無焼成レンガを製造することができる。
　本発明の無機固化材の必須成分は、セメントの固化において、表１に示すように、次のような固化作用を有することを知見した。まず、二酸化ケイ素は、アルカリ性の余剰水と反応して生成される凝固結晶体によりレンガの原材料とセメントとの接着力を生み出し、無焼成レンガの強度向上に寄与する。しかし、二酸化ケイ素の配合割合が多すぎると強度向上の低下が懸念される。また、酸化アルミニウムは、反応生成物の凝固結晶体を緻密で強固な結晶化構造に変性させる作用がある。しかし、酸化アルミニウムの配合割合が少ないと結晶化構造の緻密化が困難である一方、多すぎると固化速度が減少することを知見した。さらに、塩化カルシウム（例えば、粒状）は、他の無機成分である二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムと反応してオキシクロライドセメントを形成し、凝固結晶体の組織を強固にする機能を有する。しかし、塩化カルシウムは、配合割合が少ないと凝固結晶化の時間促進の効果を示さず、多いと凝結時間が短くなる。しかし、塩化カルシウムの配合割合は、無焼成レンガの製造に関して、特に問題となるものではないことを知見した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これらの知見に基づいて、本発明の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法は、本発明の無焼成レンガ用の固化材を用いるとともに、以下の手順により建築構造物に適した強度を有する無焼成レンガを製造することを特徴とする。
　（準備工程）セメントと、表１に示した無機固化材の少なくとも必須成分を設定割合で混合して、本発明の固化材の混合物を予め準備する。
　（工程１）砂漠土又は浚渫土の原材料と、骨材の砂を設定割合で混合する。
　（工程２）工程１の混合物と本発明の固化材を混合して、さらに水を加えて混練する。
　（工程３）工程２の混練物を型枠に充填し、設定圧力により加圧して生レンガを成形する。
　（工程４）成形した生レンガを型枠から外して自然乾燥する。
　本発明の製造方法によれば、本発明の無機固化材の必須成分の作用によって、セメントの水和反応の過程で二酸化ケイ素が無焼成レンガの強度向上に寄与し、酸化アルミニウムが凝固結晶体を緻密で強固な結晶化構造に変性させ、塩化カルシウムが他の必須成分と反応してオキシクロライドセメントを形成し、組織を強固にする。これにより、砂漠土又は浚渫土を用いて強固な無焼成レンガを製造することができる。また、工程３の設定圧力による加圧は、設定された短時間で昇圧することが望ましい。
　さらに、前記準備工程は、必須成分の無機固化材に加えて、表１に示す無機固化材を副成分の１つ又は複数を混合することが望ましい。つまり、副成分の無機固化材には、酸化マグネシウムと、塩化マグネシウムと、水酸化カルシウム及び塩化カリウムの少なくとも１つを含めてもよい。これらは、接着力の向上、硬化前の流動性の向上に寄与するほか、固化速度を向上させる機能がある。しかし、配合割合は必須成分よりも少ないことが好ましい。これらの副成分は、接着力の向上にさらに寄与する他、セメント結合反応促進の向上に寄与することを知見した。
　本発明によれば、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの強度を向上させることができる無焼成レンガ用の固化材を提供することができる。また、本発明の無焼成レンガ用の固化材を用い、砂漠土又は浚渫土を原材料に含む高強度の無焼成レンガの製造方法を提供することができる。さらに、電力などが得られにくい地域でも砂漠土又は浚渫土を原材料に含む高強度の無焼成レンガの製造するマニュアル式製造装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態の砂漠土又は浚渫土を用いた無焼成レンガの製造方法の手順を示すフローチャートである。 図２は、本発明の一実施形態のマニュアル式の無焼成レンガ製造装置の正面図である。 図３は、図２の無焼成レンガ製造装置のII－II矢視図である。 図４は、図３の無焼成レンガ製造装置のIII－III矢視図である。 図５は、図２の無焼成レンガ製造装置の動作を説明する図である。
　図１に、本発明の一実施形態の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法のフローチャートを示す。まず、本発明に係る固化材は、事前の準備工程（ステップＳ０）において、セメントと無機固化材を均一に混合して、容器あるいは袋に詰めて準備しておく。また、固化材であるセメントと、無機固化材の必須成分及び副成分の配合割合を予め調整して決めておく。つまり、原材料の砂漠土又は浚渫土の性状に合わせて固化材の配合割合を異ならせるため、実際に用いる砂漠土又は浚渫土の性状に合わせて、事前に試験等を行って配合割合を設定する。例えば、砂漠土又は浚渫土によって水分や塩分の含有量が異なるので、それらの性状に合わせて混練の際の水分や無機固化材の配合割合を調整する。なお、原材料の塩分含有量が多い場合、強度が出るまでの時間が早いことが分かっている。
　また、固化材のセメントと無機固化材の必須成分及び副成分の配合割合を決めるにあたって、事前の試験等において、実際に用いる砂漠土又は浚渫土に対して、砂、セメント、本発明の固化材及び水の配合割合を仮設定し、それぞれの配合割合ごとに無焼成レンガの複数の試料を製造する。そして、それらの複数の試料について強度試験等を行い、実際に用いる砂漠土又は浚渫土ごとに、最適な配合割合を設定する。試験の結果得られた配合割合の実施例を表２に示す。
　表２の実施例Ａは、浚渫土を原材料とする無焼成レンガの組成物の配合割合を示し、実施例Ｂは砂漠土を原材料とする無焼成レンガの組成物の配合割合を示している。なお、実施例Ａ、Ｂは、いずれも標準的寸法の無焼成レンガ４個分に対応する質量（例えば、４．４ｋｇ）を、質量部による割合として示している。しかし、質量部の割合が同一であれば、標準寸法の無焼成レンガの個数に関わらず、適用できることは言うまでもない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上述したように試験による事前準備を行った後、図１に示すステップＳ０の固化材の準備工程、及びステップＳ１～Ｓ５を実行して無焼成レンガを製造する。まず、ステップＳ０の固化材の準備工程は、表２の実施例Ａ、Ｂに示すように、セメントの２質量部に対して、必須成分と副成分からなる無機固化材を０．０２質量部の割合で混合する。つまり、セメントと無機固化材の配合割合は、質量比で１００：１である。セメントと無機固化材は、いずれも粉粒体であるから、１００：１で均一に混ぜ合わせる作業の時間が長大になる。そこで、実施例では配合割合の大きいセメントを複数に分割して、配合割合の小さい無機固化材を混合するようにしている。つまり、２ｋｇのセメントを少量ずつのセメントに分割し、分割した一つの少量セメントに０．００２ｋｇの無機固化材を全量混合する。次いで、この混合物に他の一つの少量セメントを加えて混合する。このように混合操作を分割して繰り返すことにより、所望の配合割合で均一に混合された固化材の混合物を得るようにしている。なお、本実施例では、２ｋｇのセメントを半分ずつに分け、その一方のセメント１ｋｇに０．００２ｋｇの無機固化材を全量混合し、この混合物に他の半分のセメント１ｋｇを加えて混合して、質量比で１００：１の固化材の均一な混合物を得るようにした。
　次いで、砂漠土又は浚渫土を用いた無焼成レンガの製造方法の実質的なステップＳ１～Ｓ５を実行する。ステップＳ１では、砂漠土又は浚渫土の原材料に砂を混合する。原材料と砂の配合割合は、表２に示す実施例Ａ又は実施例Ｂの配合割合に従って計量し、ミキサーなどで混合する。ここで、砂は山砂、川砂等の比較的良質な砂が好ましい。
　ステップＳ２では、原材料と砂の混合物に、ステップＳ０で準備しておいた固化材を混合しながら水を加えて混錬する。ここで、水の配合割合は、例えば６０～６５質量％であるが、原材料（浚渫土又は砂漠土）等に含まれる水分に応じて調整する必要がある。水分の調整は、混錬中に水分量を計測して調整することができる。ステップＳ３では、ステップＳ３の混錬物をレンガの型枠に充填して成形する。ステップ３で混練物の型枠への充填が完了したときは、ステップ４に移行する。
　ステップＳ４では、型枠内の充填物に速やかに設定圧力を加えてレンガを加圧成形する。この加圧成形は、例えば、直方体の型枠を構成する一つの枠板を可動式に形成し、その可動枠板に設定圧力を加える加圧機構を設けることで容易に実施できる。例えば、設定圧力は、レンガ１個に加える総圧力（例えば、３トン）とする。また、その昇圧時間は短い方がレンガの強度向上等に好ましい。つまり、直方体レンガの圧縮方向の受圧面積Ｓ（例えば、１１ｃｍ×２３ｃｍ＝２５３cm２）の単位面積（１ｃｍ２）当たり１１～１２ｋｇを１～２秒の短時間で昇圧（５．５～６．０ｋｇ／sec）する。これにより、成形後の乾燥時間を短くする（例えば、最小３日間に短くする）ことができる。
　ステップＳ５は、ステップＳ４の昇圧完了後に開始し、型枠から成形されたレンガ（生レンガ）を取り出し、ステップＳ５に移行して乾燥する。この取り出しは、型枠を取り外すか、あるいは型枠内の生レンガを押し出すなどにより実施できる。ステップＳ５の乾燥は、いわゆる自然乾燥により行う。例えば、屋根付きの建屋に生レンガを間隔をあけて並べ、自然の通風により生レンガを乾燥させる。この乾燥は、天候によって異なるが、例えば１～２週間程度の間、散水しながら自然乾燥及び硬化を行い、必要な強度の無焼成レンガを得ることができる。
　上述したように、本実施形態の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法によれば、本発明の無焼成レンガ用の固化材を、砂漠土又は浚渫土と砂に水を加えて混練していることから、砂漠土又は浚渫土を原材料として用いても、固化材の作用により建設構造物に適した強度を有する無焼成レンガを製造することができる。
　ここで、砂漠土又は浚渫土に対するセメント及び無機固化材の固化作用は、前述のように知見したとおりである。しかし、実際に用いる砂漠土又は浚渫土の性状が異なると、セメントと無機固化材（必須成分及び副成分）について最適な配合割合が変わってしまうことも予測される。そこで、原材料の砂漠土又は浚渫土の性状に合わせて、セメントと無機固化材（必須成分及び副成分）の固化材の配合割合を変える必要がある。そのためには、実際に用いる砂漠土又は浚渫土の性状に合わせて、事前に試験等によって原材料、砂、セメント、無機固化材の配合割合を調整して最適な配合割合を予め設定することが肝要である。同様に、無機固化材の必須成分の割合と副成分の割合を調整することも必要である。例えば、砂漠土又は浚渫土によって水分や塩分の含有量が異なるので、それらの性状に合わせて混練の際の水分や無機固化材の配合割合を調整することになる。
　ここで、図２～図４に本発明の砂漠土又は浚渫土を用いた無焼成レンガの一実施形態のマニュアル式製造装置を示す。本実施形態は、レンガ原材料の採取地近傍に設置可能なマニュアル式の無焼成レンガ製造装置を提供することにある。つまり、砂漠土や浚渫土が得られる地域は、一般に電力供給などのインフラストラクチャーの備えが十分でない。一方、電力供給が豊富な地域は、一般に、砂漠土や浚渫土の採取地から遠く離れた地域であるから、無焼成レンガ製造工場を砂漠土や浚渫土の採取地から離れた地域に設けると、砂漠土や浚渫土を採取地から遠隔の工場まで搬送しなければならない。この点、マニュアル式製造装置によれば、砂漠土や浚渫土の採取地に隣接した任意の地域に設けることができる。
　本実施形態の無焼成レンガのマニュアル式製造装置を、図２を参照して説明する。図示のように、作業台１は、例えば４本の脚柱１aを用いて形成され、作業台１の頂部中央に断面が矩形筒形の型枠２が支持されている。型枠２は、４枚の板材を矩形筒状に結合して形成され、作業台１の頂部に概念される作業面１bに筒形の上端開口２aの面を位置させて、筒軸を作業面１bに対して鉛直にして支持されている。型枠２の上端開口２aの面に接して蓋３が配置されている。型蓋３は、型枠２の上端開口２aに対応する矩形開口３ａと、その上端開口２aを塞ぐ蓋部３ｂとが長手方向に列設された矩形平板で形成されている。
　また、型蓋３は、長手方向の両側縁が一対のスライドレール４に形成された案内溝５に挿入されている。一対のスライドレール４は、それぞれ作業面１ｂに鉛直に、長手方向に延在させて設けられた一対の支持板材４aと、一対の支持板材４ａの向かい合う面の上下に間隔を開けて固定された一対の案内板４ｂ、４ｃとを有して形成される。つまり、型蓋３は、スライドレール４に案内されて型枠２の上端開口２aの面及び作業面１ｂに沿って摺動しながら長手方向に移動され、型蓋３の矩形開口３ａと蓋部３ｂを型枠２の上端開口２aに選択的に位置合わせ可能に形成されている。
　型枠２の下端開口２ｂには、型枠２の矩形筒形の断面に対応する矩形断面を有する加圧板６が挿入されている。加圧板６は、型枠２の筒軸に沿って矩形筒形内を昇降自由に形成されている。加圧板６の下面の中心位置には、ガイド筒７が垂下して固定されている。ガイド筒７の下端の筒口には、作業台１に支持して設けられた油圧シリンダ８のピストンロッド８ａの先端が筒内に摺動自由に挿入されている。ピストンロッド８ａの先端は、伸長時に加圧板６の下面に当接し、油圧シリンダ８の昇圧に応じて加圧板６を型枠２の矩形筒形内を上昇させるようになっている。
　油圧シリンダ８は、図示していないが、作動油を供給する手押し式（マニュアル式）の油圧ポンプに接続されている。油圧シリンダ８は、固定ビーム９を介して作業台１に支持されている。固定ビーム９には複数のガイド管１０が鉛直に固定されている。ガイド管１０の位置に対応する加圧板６の下面から垂下させて、複数の固定管１１aが固定されている。各固定管１１aには、摺動管１１が挿入して固定されている。摺動管１１は固定ビーム９に固定されたガイド管１０に摺動自由に挿入されている。これにより、加圧板６は、油圧シリンダ８のピストンロッド８ａの伸縮に応じて、型枠２の筒軸に沿って矩形筒形内を昇降するようになっている。
　加圧板６に固定して垂下されたガイド筒７の筒壁には、ピン１２を介してレンガ排出レバー１３の先端が連結されている。レンガ排出レバー１３の他端はレバーの操作端１３ａとされ、中間部は作業台１に支持して設けられた転動輪１４の外周面に当接して設けられている。つまり、レンガ排出レバー１３は、転動輪１４を支点として鉛直面内で揺動可能に設けられている。その結果、転動輪１４を支点としてレンガ排出レバー１３を図示矢印１９のように揺動させることにより、ピン１２を介してガイド筒７を上下に昇降させることができ、加圧板６を上昇させて、圧縮成形された生レンガを型枠２の上部に押し出すことができるようになっている。
　また、本実施形態において、加圧板６の矩形断面の寸法は、型枠２の矩形筒形の断面寸法よりも設定寸法（例えば、１～２ｍｍ）小さく形成されている。これは、型枠２の内壁面と加圧板６の外側面との間に一定の隙間を確保させるためである。この隙間を確保するのは、加圧板６の昇降時に型枠２の内壁面と加圧板６の外側面とが擦れあって、両者が摩耗されたり、こじれ合う等の問題を回避するためである。しかし、そのような隙間を設けると、レンガの圧縮成型時に型枠２の内壁面と加圧板６の外側面との隙間にレンガの原材料の土砂が侵入して噛み込む恐れがあり、レンガの円滑な圧縮が妨げられる。そこで、本実施形態では、型枠２の内壁面と加圧板６の外側面との隙間にレンガの原料の土砂が噛み込むのを防止するため、型枠２の矩形筒形の内面寸法に対応した矩形寸法の樹脂板１７（例えば、２ｍｍ厚のＰＥＴ、ＰＣなど）を加圧板６の上面に載置して、レンガの成型を行うようにしている。なお、矩形の樹脂板１７は、成形された生レンガを搬送する際の搬送補助板として用いることができるから、乾燥前の生レンガの損傷を抑制することができる。
　一方、型蓋３の矩形開口３aには、レンガの原材料が収容される原料ホッパ１５の下端開口１５aが連結されている。型蓋３は、スライドレール４に沿って型枠２の上端開口２ａを開放する第１の位置（図５（ｃ）参照）と、矩形開口３ａを型枠２の上端開口２ａに一致させる第２の位置（図５（ａ）参照）と、型枠２の上端開口２ａを閉塞する第３の位置（図５（ｂ）参照）との間で摺動可能に形成されている。
　さらに、本実施形態において、型蓋３は、型枠２の上端開口２aを閉塞する第３の位置における型枠２の上端開口２ａのスライドレール４に直交する方向の一対の開口縁に沿って、一対の補強板１６ａ、１６ｂが鉛直に固定されている。この補強板１６ａ、１６ｂにより、レンガの圧縮成型時に、型蓋３に加わる圧力による型蓋３の変形を防止することができる。つまり、油圧シリンダ８により加圧板６を上昇させてレンガの原材料を圧縮する時、型蓋３に加わる圧力は例えば約３トン以上になるから、型蓋３の耐圧力を高めて型蓋３の変形を抑制するためである。
　このように構成される本実施形態の無焼成レンガのマニュアル式製造装置を用いて、無焼成レンガを製造する動作を説明する。まず、型蓋３をスライドレール４に沿って移動し、型蓋３の蓋部３ｂが型枠２の位置から外れて上端開口２ａの全体を開放する第１の位置（図５（ｃ））を初期位置とする。ただし、油圧シリンダ8の初期状態は、図５（ｃ）とは異なり、ピストンロッド８ａが下端位置（例えば、設定された最下端）に下降して保持されているものとする。つまり、油圧シリンダ8内の作動油を、例えばタンク等に排出した状態を初期状態とする。この初期状態では、型枠２内の加圧板６が最下端に位置され、型枠２内に矩形筒状の空間１６が形成されている。
　無焼成レンガの製造の開始は、図１のフローチャートに沿って、表２の実施例Ａ、Ｂの配合割合に従って、砂漠土又は浚渫土、砂、本発明の固化材加え、さらに水を加えて混練してレンガ材料の混練物を生成し、原料ホッパ１５に投入する。次に、型蓋３を第１の位置（図５（ｃ））からスライドレール４に沿って移動して、型蓋３の矩形開口３ａを型枠２の上端開口２ａに一致させる第２の位置（図５（ａ））に合わせる。これに伴って原料ホッパ１５が移動して、成型蓋３の矩形開口３ａに連通された原料ホッパ１５の下端開口１５ａからレンガ材料の混練物が型枠２の空間１６内に落下する。
　型枠２内にレンガ材料の混練物が充填された状態で、型蓋３をスライドレール４に沿って移動して、蓋部３ｂが型枠２の矩形開口２ａを閉塞する第３の位置（図５（ｂ））に前進させる。これにより、原料ホッパ１５の下端開口１５ａが閉塞され、レンガ材料の混練物の供給が遮断され、型枠２内のレンガ材料の混練物は加圧板６と型蓋３とに挟まれた状態になる。
　この状態で、マニュアル式の油圧ポンプを操作して油圧シリンダ８に作動油を供給する。これにより、ピストンロッド８ａが伸長して加圧板６が上昇し、型枠２内の空間１６に投入されたレンガの原材料が加圧圧縮される。このとき、加圧板６を介してレンガの原材料に加わる圧力を設定圧（例えば、総圧で３トン）になるように、油圧シリンダ８に作動油を供給する。油圧シリンダ８内の油圧が設定油圧に達した状態で、その設定油圧を保持するように、図示していない油圧の逃し弁を開放する。このようにして、レンガの原材料に設定油圧が加わると、ピストンロッド８ａの伸長が停止し、所定寸法の直方体の生レンガ１８が加圧成形される。
　生レンガの加圧成形が完了したことを確認後、型蓋３を第１の位置（図５（ｃ））に戻す。これにより、型枠２の矩形開口２ａが開放される。次いで、レンガ排出レバー１３の操作端１３ａを押し下げると、レンガ排出レバー１３が転動輪１４を支点として揺動し、レバーの先端にピン１２を介して連結されたガイド筒７が押し上げられる。これにより、ガイド筒７を介して加圧板６の上面が作業面１ｂの位置まで押し上げられ、これにより生レンガ１８が作業面１ｂの位置まで押し上げられる。
　次いで、型蓋３を第２の位置（図５の（ａ））の方向に移動させると、原料ホッパ１５の反対側に位置する補強板１６ａが成形された生レンガ１８に当接する。これにより、生レンガ１８は樹脂板１７に載ったまま作業面１ｂ上を滑って移動して、作業台１から図示していない搬送台車などの搬送手段に押し出すことができる。
　搬送手段に押し出された生レンガは未だ乾燥、硬化されていないから、搬送手段に載せたまま生レンガを乾燥場所に移動して乾燥させる。生レンガの乾燥場所は、屋根が設けられているが、壁は設けられていない空間である。生レンガは乾燥場所において２週間ほどの間、散水しながら乾燥及び硬化されて無焼成レンガとなる。
　上述したように、本実施形態の無焼成レンガのマニュアル式製造装置によれば、電力を用いずに、マニュアル式の油圧ポンプで油圧シリンダ８を駆動して無焼成レンガを製造できる。そのため、砂漠土又は浚渫土などの採取地の近くに本実施形態のマニュアル式製造装置を設置して、無焼成レンガを製造できるので、採取した砂漠土や浚渫土を遠く離れた無焼成レンガの製造工場などに搬送する作業を省略できる。
　以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の請求の範囲に属することは言うまでもない。

Claims (8)

  1. 　砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガ用の固化材であって、
    　前記固化材は、セメントと無機固化材とを混合してなり、
    　前記無機固化材は、酸化ケイ素と、塩化カルシウムと、酸化アルミニウムを必須成分とする。
  2. 　請求項１に記載の無焼成レンガ用の固化材において、
    　前記無機固化材は、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化カルシウム及び塩化カリウムから選ばれる少なくとも一つの副成分を含んでなる。
  3. 　請求項１に記載の無焼成レンガ用の固化材において、
    　前記無機固化材は、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化カルシウム及び塩化カリウムから選ばれる少なくとも一つの副成分を含んでなる。
  4. 　請求項３に記載の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法において、
    　前記混錬物を構成する組成物の配合割合は、前記砂漠土又は前記浚渫土を１２質量部としたとき、前記砂は１質量部、前記セメントは２質量部、前記無機固化材は０．００２質量部、前記水は２．６質量部とし、前記組成物の配合割合の許容誤差の範囲は±１０％である。
  5. 　請求項４に記載の砂漠土又は浚渫土を原材料に含む無焼成レンガの製造方法において、
    　前記準備工程における前記セメントと前記無機固化材との混合操作は、前記セメントを少量ずつのセメントに分け、分けた一つの少量セメントに前記無機固化材を全量混合し、この混合物に他の一つの少量セメントを加えて混合する操作を繰り返して、設定された配合割合で均一に混合された混合物を得る操作である。
  6. 　請求項３に記載の製造方法の第３工程と第４工程を実施する無焼成レンガのマニュアル式製造装置であって、
    　前記マニュアル式製造装置は、上端と下端にそれぞれ開口を有し前記第２工程で混錬された原材料の混錬物が収容されるホッパと、該ホッパの下端開口に連結されるレンガ成形部とを備え、
    　前記レンガ成形部は、断面が矩形筒形の型枠と、前記型枠の筒軸に対して鉛直にして前記型枠の上端開口の開口面を作業面に位置させて支持する作業台と、前記作業台の作業面に位置させて配置され、前記型枠の前記上端開口に対応する矩形開口を有する矩形板状の蓋と、前記蓋を前記作業面に沿って摺動自由に案内する一対のスライドレールと、前記型枠の矩形筒形の断面に対応する矩形断面を有し、前記型枠の筒軸に沿って前記矩形筒形内を昇降自由に前記作業台に支持して設けられた加圧板と、前記加圧板の下面の中心位置に垂下して設けられたガイド筒と、前記ガイド筒の下端から筒内に摺動自由に挿入されるピストンロッドを備え、前記作業台に支持して設けられた油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給するマニュアル式の油圧ポンプと、前記ガイド筒を介して前記加圧板を上昇させて前記型枠から成形レンガを排出するレンガ排出レバーとを有し、
    　前記ホッパの前記下端開口は、前記蓋の前記矩形開口に固定して連結され、
    　前記一対のスライドレールは、前記蓋の対向する両側縁部がそれぞれ摺動自由に挿入される案内溝を有し、
    　前記蓋は、前記型枠の前記上端開口を開放する第１の位置と、前記型枠の前記上端開口に前記矩形開口を一致させる第２の位置と、前記型枠の前記上端開口を当該蓋で閉塞する第３の位置との間で、前記一対のスライドレールに沿って摺動可能に形成され、
    　前記油圧シリンダは、前記ピストンロッドの伸長時に前記ピストンロッドの先端が前記加圧板の下面に当接可能に形成され、
    　前記レンガ排出レバーは、先端が前記ガイド筒の筒壁にピンを介して回動可能に連結され、他端が操作端とされたレバーを有し、該レバーの中間部を前記作業台に設けられた転動輪の外周面に当接させて鉛直面内で揺動可能に設けられてなる。
  7. 　請求項６に記載の無焼成レンガのマニュアル式製造装置において、
    　前記加圧板の矩形断面の寸法は、前記型枠の前記矩形筒形の断面寸法よりも設定寸法小さく形成され、前記加圧板の上面に前記型枠の前記矩形筒形の断面寸法に対応する矩形の樹脂板が載置可能に形成されてなる。
  8. 　　請求項６に記載の無焼成レンガのマニュアル式製造装置において、
    　前記蓋は、前記型枠の前記上端開口を閉塞する第３の位置における前記型枠の前記上端開口の前記スライドレールに直交する方向の一対の開口縁に沿って、一対の補強板が固定されてなる。
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