複層透水性舗装ブロックの製造方法
【課題】下水汚泥等の焼却炉灰を有効利用した、軽量で付加価値の高い複層透水性舗装ブロックを提供する。
【解決手段】焼却炉灰を造粒、焼成した粒径が０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下を混合した混合骨材Ｄ１００重量部に、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形後焼成する。
【解決手段】焼却炉灰を造粒、焼成した粒径が０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下を混合した混合骨材Ｄ１００重量部に、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形後焼成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物の焼却炉灰を有効利用した舗装ブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ゴミや下水汚泥をそのままの状態で埋め立て処分すると埋立地が短期間で満杯になる。埋立地の確保が困難であるので、都市ゴミを焼却して焼却炉灰の状態に減容してから埋め立てる方法が採用されている。しかし、焼却炉灰の状態にまで減容しても、発生する焼却炉灰の量は多く、やはり埋め立地の確保を必要とする他、運搬費、作業費等が要るので埋め立てをしない方法が望まれる。
【０００３】焼却炉灰を有効利用できれば、すなわち焼却炉灰を有用な製品に変えることができれば、その後の焼却炉灰の処理費用を節減でき、埋立地が不要となる。このため、焼却炉で焼却炉灰を溶融して焼却炉灰を骨材として取り出し、道路工事用の骨材等に使用する技術が開発されている。しかし、焼却炉灰の発生量が多いことから、種々の用途を開発して処分する必要がある。
【０００４】焼却炉灰の用途の一例として、歩道の舗装ブロックがある。特に最近は透水性の舗装ブロックが開発され、実用化されている。歩道に透水性ブロックを舗装すると、降雨時に雨水が地面に滲み込むことによって下水道施設の負担が軽減され、都市河川への降雨による雨水の一時的な流入量を減らすことができる。また、地下水の枯渇を防げ、これによって地中温度の上昇や地中における酸欠状態を防げ、街路樹などの成育が盛んになるという効果が得られる。
【０００５】気孔率が大きい透水性舗装ブロックは歩行時に滑りにくく、少々の降雨では水たまりができない。さらに、歩道に保水性が付与されてコンクリート舗装やアスファルト舗装と比べて路面の温度が上昇しにくく、多孔質であることによって断熱性があり、軽量であれば建築物の屋上に張るルーフデッキにも使いやすいという長所がある。
【０００６】透水性舗装ブロックにはインターロッキングブロック協会の品質規格がある。その規格によれば曲げ強度が３０ｋｇ／ｃｍ2以上、圧縮強度が７０ｋｇ／ｃｍ2以上、透水係数が１．０×１０-2ｃｍ／ｓｅｃ以上の物性が要求される。透水性舗装ブロックの例としては、東レ社からトレスルーの名称で磁器質の透水性舗装ブロックが販売されている。カタログによれば、この磁器質ブロックの嵩比重は１．６０ｇ／ｃｍ3、曲げ強度は４０ｋｇ／ｃｍ2以上、圧縮強度は２００ｋｇ／ｃｍ2、透水係数は２．０×１０-2ｃｍ／ｓｅｃである。
【０００７】焼却炉灰を原料に使用した透水性舗装ブロックの例として、不二見セラミックス社からナチュラルウオークの名称で透水性舗装ブロックが販売されている。カタログによれば、この透水性舗装ブロックの嵩比重は約１．５３〜１．５６ｇ／ｃｍ3であり、特に記載はないが曲げ強度、圧縮強度及び透水係数は上記品質規格を満たすものと考えられ、着色された表面層を有する透水性舗装ブロックが開示されている。
【０００８】愛知県常滑窯業技術センターの分析データによれば、名古屋市の山崎汚泥処理場における下水汚泥の焼却炉灰の分析値はＳｉＯ2が４６．２重量％、Ａｌ2Ｏ3が１５．８重量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０．８重量％、Ｐ2Ｏ5が１３．４重量％、ＣａＯが５．４８重量％、ＭｇＯが２．３８重量％、Ｎａ2Ｏが１．２４重量％、Ｋ2Ｏが１．９１重量％、ＴｉＯ2が０．６６重量％、灼熱減量が１．７０重量％であり、耐火度はＳＫ０３ａ（１０４０℃）と低い。
【０００９】また、配管技術１９９３年６月号７８頁以下（以下文献ａという）によれば、東京都下水道局では汚泥の焼却炉灰を人工軽量骨材にすることを発案し、三井造船社の協力によって汚泥焼却炉灰を１００％使用した人工軽量骨材の製造プラントが開発された。この人工軽量骨材の製造技術は、膨張性頁岩を焼成して人工軽量骨材を製造する技術を焼却炉灰に応用したものである。すなわち、微粉砕した下水汚泥の焼却炉灰を糖蜜のアルコール発酵廃液をバインダーに用いてパン型造粒器で丸い粒子に造粒し、乾燥した造粒物を多段噴流炉中に送り込み、約１０５０℃に加熱して粒子の表面を半溶融状態とし、焼却炉灰中に含まれる高温揮散成分をガス化して発泡させ、膨らんだ粒子を高温域から取り出して空冷し、独立気泡を多く含む球状或は楕球状の人工軽量骨材を得ている。
【００１０】この汚泥焼却炉灰の化学成分は、ＳｉＯ2が３９．５５重量％、Ａｌ2Ｏ3が１６．４１重量％、Ｆｅ2Ｏ3が１１．７５重量％、ＦｅＯが２．０９重量％、Ｐ2Ｏ5が１０．１０重量％、ＣａＯが８．３６重量％、ＭｇＯが２．４６重量％、Ｎａ2Ｏが１．８４重量％、Ｋ2Ｏが１．３６重量％、ＳＯ3が０．８４重量％、Ｃが０．６７重量％、ＣＯ2が０．１３重量％、灼熱減量が２．６７重量％である。汚泥焼却炉灰を１００％原料とするこの人工軽量骨材は独立気泡を多量に含んでおり、粒径が０．６〜３．５ｍｍである軽量細骨材の吸水率は８．８％、絶乾比重（見掛け比重に同じ）は１．４０、単位容積重量は０．８６８ｋｇ／リットルである。この人工軽量細骨材はスラジライトと名付けられ、フラワーポット、鉢植え砂、建材用骨材、下水道用透水性材料、下水砂ろ過装置のろ過材などに一部使用されている。しかし、汚泥の焼却炉灰は一般に暗灰色を帯びており、汚泥の焼却炉灰のみでは装飾性のある色調を得るのが難しい。
【００１１】実開平２−２５８８号公報には、焼却炉灰を溶融した水砕スラグを骨材に用いることによって骨材の原料コストを低減した歩道用透水性舗装ブロックが提案されている。この透水性舗装ブロックは焼成しないでセメントによって結合してある。また、スラグ骨材に特有の色以外の色に着色するため表面層の骨材にはスラグ骨材を使用せず、天然細石又は人工砕石を骨材に使用し、これに顔料を混合した表面層を有する複層透水性舗装ブロックを提案している。
【００１２】特公平７−２５６００号公報にはセラミックス粉末（焼却炉灰は使用していない）を球状に造粒した粒度の揃った平均粒径が２ｍｍ程度の球状骨材を骨材に使用し、熱膨張率が小さいフラックス成分を結合部に加えて焼成した透水性が良好で目詰まりしにくい舗装ブロックが開示されている。また、顔料で着色した細かい平均粒径の球状骨材で形成された表面層をバルク層と一体化した複層舗装ブロックが提案されている。同公報中の実施例には得られた透水性ブロックの物性値についての記載がないが、強度が大きく、透水性が良好で目詰まりしにくいものであるとしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、下水汚泥や都市ゴミの焼却炉灰を有効利用した、軽量で付加価値の高い複層透水性舗装ブロックの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の複層透水性舗装ブロックの製造方法は、焼却炉灰を造粒して焼成した粒径０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下混合した混合骨材Ｄ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形し、次いで焼成することを特徴とする。
【００１５】通常セラミックスは気孔率が大きいほど軽量であるが、気孔率が大きいと強度は逆に小さくなる。しかし、独立気泡の多い多孔質骨材を使用すると多孔質であっても強度の大きい焼結体を得ることができる。また、独立気泡は閉気孔ともいい、表面に連がっていない閉じた気孔を意味し、多孔質骨材中の独立気泡の量は見掛け比重によって規定される。たとえば骨材の見掛け比重が約１．５で骨材を構成する材料の平均真比重が２．０（この種材料の真比重は通常２より大きい）であるとき、約２５％の独立気泡を含むことになる。本発明はこの効果を応用して大きい気孔率（小さい嵩比重）と実用性のある強度を同時に具備する複層透水性舗装ブロックを実現したものである。
【００１６】本発明の複層透水性舗装ブロックでは、バルク層の多孔質骨材Ａが粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む結合部となる混合物Ｅによって結合される。結合部となる混合物Ｅにガラス粉末や水ガラスを使用すると舗装ブロックの焼成温度を低くでき、骨材の表面がガラス質の皮膜で覆われて気孔の内面が滑らかになるので透水性がよく、複層舗装ブロックに透水性を付与している気孔が土砂によって閉塞しにくくなる。また、結合部となる混合物Ｅに粘土（細かい粉末である）を使用すると複層舗装ブロックの強度を大きくできる。すなわち、バルク層は独立気泡を有する平均見掛け比重が１．４５以下の多孔質骨材Ａを６０重量％以上含む混合骨材Ｄ１００重量部に対して粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む結合部となる混合物Ｅを６〜２０重量部配合した混合粉体Ｈをプレス成形し、次いで焼成する。この場合、バルク層の焼成収縮と表面層の焼成収縮に差があって反りがでるときは、バルク層と表面層に混合する混合物Ｅの調合割合、あるいは骨材への混合物Ｅの混合量を変えて調整するとよい。
【００１７】粒径０．６ｍｍ未満という嵩比重の小さい多孔質骨材の製造は難しく、骨材が粒径０．６ｍｍ未満の細かい骨材を多く含むと舗装ブロックの透水性が小さくなり、土砂で気孔の目詰まりしやすく透水性が劣化するので、骨材には粒径０．６ｍｍ以上の骨材を使用する。また、焼却炉灰からなる多孔質骨材Ａの使用量を多くできれば複層舗装ブロックを安く製造できる。バルク層の骨材中の多孔質骨材Ａの使用量は好ましくは７０重量％以上である。
【００１８】粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを組み合わせた混合物Ｅによる結合部は焼結体に大きい強度を付与する効果がある。この混合物Ｅの混合骨材Ｄ１００重量部と混合骨材Ｇ１００重量部に対する混合量が６重量部より少ないと実用性のある大きい強度を付与するのが困難になり、２０重量部より多いと骨材粒子間に存在する気孔が少なくなって良好な透水性を有するブロックが得られない。透水性舗装ブロックの強度と透水性のバランスを考慮すると、混合骨材Ｄ及び混合骨材Ｇの１００重量部に対する混合物Ｅの配合量はいずれも８〜１５重量部とするのが好ましい。また、混合物Ｅ中の粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスの配合量は粘土３５〜６５重量％に対しガラス粉末及び水ガラスを合わせて６５〜３５重量％とするのが好ましい。バルク層と表面層の両方の結合部に同じ混合物Ｅを使用すればブロックの製造工程を簡略化でき、同時に複層舗装ブロックの焼成時の反りを少なくでき、バルク層と表面層の接合強度を大きくできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】焼却炉灰特有の灰色や焼却炉灰を酸化雰囲気中で焼成したときの酸化鉄の赤茶色以外の装飾性のある色調に複層舗装ブロックの表面を淡色又は好みの色に着色するため、複層舗装ブロックをバルク層と表面層からなる複層構造とする。すなわち、表面層に着色が容易な無色又は淡色の骨材を８０重量％以上使用し、複層透水性舗装ブロックの体積の過半を占めるバルク層を形成する混合粉体Ｆには多孔質骨材Ａを６０重量％以上使用することによって複層舗装ブロックの嵩比重を小さくでき、焼却炉灰を多量消化できる。表面層の厚さは、薄い方がブロックを軽量化できるが、あまり薄いと表面層が摩耗したときにバルク層の色がブロック表面に出て見栄えを損ね、製造時にその厚さを均等化するのが難しいので３〜１０ｍｍ、あるいは複層舗装ブロック全体の厚さの５〜１６％とするのが好ましい。
【００２０】本発明の複層透水性舗装ブロックでは、バルク層と表面層をプレスで一体成形し、次いで焼成し、複層透水性舗装ブロックとする。この複層舗装ブロックのバルク層に使用した多孔質骨材Ａ中にある独立気泡は複層舗装ブロックの透水性には寄与せず、専ら多孔質骨材間に形成された気孔を経て透水する。本発明の複層舗装ブロックの主原料は、好ましくは文献ａに記載された方法、すなわち焼却炉灰を造粒し、多段噴流炉中で焼成して製造された球状あるいは楕球状の骨材を使用する。文献ａの方法で製造された骨材はその熱処理時に半溶融状態を経ているので、骨材の独立気泡を除く組織は緻密で強度が大きく、これを主原料として成形し、次いで焼成された複層舗装ブロックはその骨材中に気泡を多く含んでいても強度が大きく、独立気泡を多く含む分だけ骨材の嵩比重が小さく、ブロックは軽量となる。
【００２１】磁器を砕いた骨材Ｂや長石の骨材Ｃは多孔質骨材Ａと比べて１００℃近く耐火度が高い。耐火度の高いこれらの骨材を耐火度の低い多孔質骨材と混合して使用すると複層舗装ブロックの焼成時におけるブロックの寸法変化と変形を小さくできる。このため、バルク層の骨材にこれらの骨材を混合すると複層舗装ブロックの焼成を容易にできる。磁器を砕いた骨材Ｂは通称セルベンと呼ぶ磁器タイルその他の磁器の不合格品を破砕した骨材であり、着色が容易な淡色ないし白色の骨材である。長石はたとえば風化した花崗岩の砂中に多く含まれ、磁器の原料に使用されるもので、長石の骨材Ｃは骨材Ｂを代替しうる無色ないし白色の骨材である。セルベンと長石の骨材は手間をかけない方が安価であるので球状或いは楕球状に形成しなくてもよい。骨材間に形成される気孔は、骨材の平均粒径が大きい方が、また骨材の粒径が揃っている方が多くなり、透水性が高い。また、球状又は楕球状に造粒されていない、破砕された角ばった骨材Ｂと骨材Ｃを多く配合してなる表面層は、舗装ブロックとして使用するとき滑りにくい表面を有するという利点がある。
【００２２】表面層の骨材は、焼却炉灰を造粒した多孔質骨材Ａの配合割合を混合骨材Ｇ中の２０重量％以下と少なくし、淡色ないし白色の骨材Ｂ及び骨材Ｃの配合割合を多くする。すなわち、表面層は着色するため、あるいは白に近い色調とするため骨材Ｂや骨材Ｃを骨材Ｇ中合わせて８０重量％以上配合する。骨材Ｂと骨材Ｃは多孔質骨材Ａより気孔率が小さく緻密である分だけ耐摩耗性があり、ブロックの表面層が耐摩耗性に優れたものとなる。さらに好ましくは着色のための顔料を加えて表面層を形成する。表面層に使用する混合骨材Ｇは、好ましくはその平均粒径をバルク層の混合骨材Ｄの平均粒径より小さくすると複層舗装ブロックを施工したときの外観が良好になる。
【００２３】ブロックを焼成する最適温度は混合粉体Ｆと混合粉体Ｈの調合割合や使用原料の耐火度によって変化するが、実用性のある十分な強度を付与できるように１０３０℃以上で焼成するのが好ましい。あまり焼成温度を高くすると複層舗装ブロックが変形したり気孔率が小さくなったりするので、１１００℃以下で焼成するのが好ましい。舗装ブロックに強度と透水性をバランスよく付与できるように、焼成温度は１０４０〜１０７０℃とするのがさらに好ましい。ブロックの焼成時間が短か過ぎると複層舗装ブロック中に焼成ムラが生じて強度その他の複層舗装ブロックの品質が安定しないので、上記焼成温度に保持する焼成時間は３〜１２時間とするのが好ましく、バッチ式焼成炉を使うときの昇温から冷却までの焼成炉の運転時間は２４〜３５時間とするのが好ましい。
【００２４】本発明の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法では、得られる複層舗装ブロックのバルク層は嵩比重が１．５０以下であり、その曲げ強度は５０ｋｇ／ｃｍ2以上である。嵩比重が小さく軽量な複層舗装ブロックはその現場への輸送費用が少なくてすみ、重作業である道路への施工作業が軽減されるという長所がある。また、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2以上と大きい複層舗装ブロックを使用すれば、舗装道路は破損しにくく耐久性に優れる。
【００２５】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、多孔質骨材Ａの平均粒径を１．５〜３ｍｍに調整したものをバルク層の骨材に使用する。これによって良好な透水性と実用的に十分な強度を備えた複層舗装ブロックが得られる。
【００２６】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、混合粉体Ｆ中の混合骨材Ｄの１００重量部と混合粉体Ｈ中の混合骨材Ｇの１００重量部に対してそれぞれ４重量部以下の水ガラスを混合する。水ガラスを混合粉体Ｆと混合粉体Ｈに混合すると、プレス成形された状態の複層舗装ブロックの生強度が向上してそのハンドリングが容易となり、複層舗装ブロックの強度とその製品歩留が向上するからである。しかし、あまり多く混合しても効果が小さいので４重量部以下とするのが好ましい。
【００２７】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、混合粉体Ｈ１００重量部に対して０．３〜３．０重量部の顔料を混合する。その理由は混合量が０．３重量部より少ないと複層舗装ブロックの着色効果がほとんど得られず、３．０重量部より多く入れても顔料を混合するコストに見合う付加価値を得られないからである。プレス型の空間に充填する混合粉体Ｆと混合粉体Ｈは、その順序を変えて混合粉体Ｈを先に充填しても得られる効果に変わりがない。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２９】［実施例１］粒径０．６〜３．５ｍｍ、平均粒径２．５ｍｍ、見掛け嵩比重１．３４の球状あるいは楕球状に形成された多孔質骨材Ａ（前述の独立気泡の多いスラジライト）６５重量％、磁器タイルを破砕した粒径３ｍｍ以下で平均粒径２．４ｍｍの骨材Ｂ２０重量％、粒径３ｍｍ以下、平均粒径２．０ｍｍの風化花崗岩から採取した長石の骨材Ｃ１５重量％からなる混合骨材Ｄ１００重量部に対して、２００μｍ以下の水簸粘土５５重量％、廃ガラスびんを２００μｍ以下に粉砕したガラス粉末４０重量％、ＪＩＳ３号の水ガラス（液状水ガラスの乾量換算）５重量％からなる結合部となる混合物Ｅを１０重量部混合してバルク層を形成する混合粉体Ｆとした。
【００３０】骨材Ｂ９０重量％と多孔質骨材Ａ１０重量％からなる混合骨材Ｇ１００重量部に対して水簸粘土５５重量％、ガラスびんを粉砕したガラス粉末４０重量％、ＪＩＳ３号水ガラス（液状水ガラスの乾量換算）５重量％からなる結合部となる混合物Ｅを１０重量部混合して表面層を形成する混合粉体Ｈとした。
【００３１】並型煉瓦（寸法１１５ｍｍ×２３０ｍｍ×厚さ６５ｍｍ）を成形するプレス型を使用し、深さ約１００ｍｍのプレス型の成形空間に複層舗装ブロック原料の混合粉体Ｆを充填し、次いで下駒（プレスの下側の押し台）を約１０ｍｍ降下させてできたプレス型の上部空間に混合粉体Ｈを充填した。両粉体原料を充填したプレスに１８０ｋｇ／ｃｍ2の圧力を印加し、脱型して成形体上部の約５ｍｍが表面層からなる複層舗装ブロックをプレス成形した。この複層舗装ブロックの生成形体を８０℃で約４時間乾燥後焼成炉に入れ、７３℃／時間の昇温速度で１０５０℃まで昇温し、この焼成温度に約６時間保持し、次いで放冷した。焼成に要した時間は冷却時間を含めて合計２７時間であった。この乾燥収縮と焼成収縮を合わせた複層舗装ブロックの収縮率は約２％であった。
【００３２】得られた複層舗装ブロックは表面層が白色、バルク層が赤茶色であった。得られた複層舗装ブロックについて物性測定を行なった。この複層舗装ブロックは嵩比重１．４３、見掛け気孔率２１％、透水係数１．５×１０-2／ｓｅｃであり、ブロックのバルク層は嵩比重１．３６、曲げ強度５１ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。物性測定は、嵩比重と見掛け気孔率は水浸法で測定し、透水性はインターロッキングブロック舗装設計施工要領に規定された透水性試験法である水頭差法によって測定し、曲げ強度はインターロッキングブロック舗装設計施工要領に規定された中央集中載荷法によって測定し、圧縮強度はＪＩＳ−Ａ−１１０８に準拠した方法で測定した。また、表面層とバルク層の境界の接合強度は建設省建築工事共通仕様書の接着強さに準ずる試験法に準拠した方法で調べた結果、層間における破壊が見られず、実用的に十分大きい接合強度を有することが分かった。
【００３３】［実施例２］実施例１において、表面層を形成する混合粉体Ｈ１００重量部に対して平均粒径約４０μｍの青色顔料（Ａｌ2Ｏ3６５重量％、ＺｎＯ２０重量％、ＣｏＯ１５重量％からなる混合物）を１重量部混合し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックは表面層の色が青色となった。得られた複層舗装ブロックの物性を実施例１と同じ方法で測定したところ、この複層舗装ブロックの物性はブロックのバルク層の物性を含め実施例１の複層舗装ブロックの物性とほとんど同じであった。
【００３４】［実施例３］実施例２において、表面層の混合粉体Ｈの骨材に前記多孔質骨材Ａを使用せず、代わりに同重量の前記長石の骨材Ｃを使用し、他は実施例２と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックは表面層の色がより鮮明な青色となった。この複層舗装ブロックの物性を測定したところ、ブロックは嵩比重が１．４７、見掛け気孔率が２０％、透水係数が２．２×１０-2／ｓｅｃ、ブロックのバルク層は嵩比重が１．３６、曲げ強度が５１ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３５】［比較例１］実施例１において、混合粉体Ｆと混合粉体Ｈに混合する混合物Ｅに粘土を使用せず、代わりに同重量のガラス粉末を増量して混合し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。実施例１と比べて比較例１の複層舗装ブロックで変わった点は、乾燥と焼成による収縮率が約１％となり、表面層の色が淡緑色、バルク層の色が濃い茶色となった点である。この複層舗装舗装ブロックついて物性を測定したところ、ブロックの嵩比重が１．４３、透水係数が２．４×１０-2／ｓｅｃであり、見掛け気孔率が２２％、ブロックのバルク層は嵩比重が１．３７、曲げ強度が４０ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１７０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３６】［比較例２］実施例１において、バルク層と表面層の骨材に前記多孔質骨材Ａを使用せず、代わりに同じ焼却炉灰を溶融後破砕して０．６〜３．５ｍｍの粒径と２．５ｍｍの平均粒径を有するように粒度調整した骨材（嵩比重２．０）を使用し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックの色は表面層が白色であり、バルク層が赤茶色であった。この複層舗装ブロックについて物性を測定したところ、ブロックは嵩比重が１．７、見掛け気孔率が１８％、透水係数が１．５×１０-2／ｓｅｃ、ブロックのバルク層は嵩比重が１．７、曲げ強度が５５ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３７】
【発明の効果】上述の実施例の結果から分かるように、本発明の複層透水性舗装ブロックは独立気泡を多く含む多孔質骨材Ａを使用していることによって嵩比重が小さく軽量であり、良好な透水性を有すると共に、結合部に粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを配合したものを使用することによって結合強度が大きく、軽量であっても実用的に十分大きな強度が得られている。強度が大きければブロックの厚さをさらに薄くしてブロックをさらに軽量化でき、ブロックが軽量であることによって複層舗装ブロックの搬送費用が安く、かつその施工性が良好であり、実用的に十分な強度と耐摩耗性を有し、美観を備えた不可価値の高い複層透水性舗装ブロックを提供できる。従って、本発明の製造方法によれば、焼却炉灰を有効使用した付加価値の高い複層透水性舗装ブロックを提供でき、併せて都市ゴミ、ひいては焼却炉灰の処理費用を顕著に節減できる。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物の焼却炉灰を有効利用した舗装ブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ゴミや下水汚泥をそのままの状態で埋め立て処分すると埋立地が短期間で満杯になる。埋立地の確保が困難であるので、都市ゴミを焼却して焼却炉灰の状態に減容してから埋め立てる方法が採用されている。しかし、焼却炉灰の状態にまで減容しても、発生する焼却炉灰の量は多く、やはり埋め立地の確保を必要とする他、運搬費、作業費等が要るので埋め立てをしない方法が望まれる。
【０００３】焼却炉灰を有効利用できれば、すなわち焼却炉灰を有用な製品に変えることができれば、その後の焼却炉灰の処理費用を節減でき、埋立地が不要となる。このため、焼却炉で焼却炉灰を溶融して焼却炉灰を骨材として取り出し、道路工事用の骨材等に使用する技術が開発されている。しかし、焼却炉灰の発生量が多いことから、種々の用途を開発して処分する必要がある。
【０００４】焼却炉灰の用途の一例として、歩道の舗装ブロックがある。特に最近は透水性の舗装ブロックが開発され、実用化されている。歩道に透水性ブロックを舗装すると、降雨時に雨水が地面に滲み込むことによって下水道施設の負担が軽減され、都市河川への降雨による雨水の一時的な流入量を減らすことができる。また、地下水の枯渇を防げ、これによって地中温度の上昇や地中における酸欠状態を防げ、街路樹などの成育が盛んになるという効果が得られる。
【０００５】気孔率が大きい透水性舗装ブロックは歩行時に滑りにくく、少々の降雨では水たまりができない。さらに、歩道に保水性が付与されてコンクリート舗装やアスファルト舗装と比べて路面の温度が上昇しにくく、多孔質であることによって断熱性があり、軽量であれば建築物の屋上に張るルーフデッキにも使いやすいという長所がある。
【０００６】透水性舗装ブロックにはインターロッキングブロック協会の品質規格がある。その規格によれば曲げ強度が３０ｋｇ／ｃｍ2以上、圧縮強度が７０ｋｇ／ｃｍ2以上、透水係数が１．０×１０-2ｃｍ／ｓｅｃ以上の物性が要求される。透水性舗装ブロックの例としては、東レ社からトレスルーの名称で磁器質の透水性舗装ブロックが販売されている。カタログによれば、この磁器質ブロックの嵩比重は１．６０ｇ／ｃｍ3、曲げ強度は４０ｋｇ／ｃｍ2以上、圧縮強度は２００ｋｇ／ｃｍ2、透水係数は２．０×１０-2ｃｍ／ｓｅｃである。
【０００７】焼却炉灰を原料に使用した透水性舗装ブロックの例として、不二見セラミックス社からナチュラルウオークの名称で透水性舗装ブロックが販売されている。カタログによれば、この透水性舗装ブロックの嵩比重は約１．５３〜１．５６ｇ／ｃｍ3であり、特に記載はないが曲げ強度、圧縮強度及び透水係数は上記品質規格を満たすものと考えられ、着色された表面層を有する透水性舗装ブロックが開示されている。
【０００８】愛知県常滑窯業技術センターの分析データによれば、名古屋市の山崎汚泥処理場における下水汚泥の焼却炉灰の分析値はＳｉＯ2が４６．２重量％、Ａｌ2Ｏ3が１５．８重量％、Ｆｅ2Ｏ3が１０．８重量％、Ｐ2Ｏ5が１３．４重量％、ＣａＯが５．４８重量％、ＭｇＯが２．３８重量％、Ｎａ2Ｏが１．２４重量％、Ｋ2Ｏが１．９１重量％、ＴｉＯ2が０．６６重量％、灼熱減量が１．７０重量％であり、耐火度はＳＫ０３ａ（１０４０℃）と低い。
【０００９】また、配管技術１９９３年６月号７８頁以下（以下文献ａという）によれば、東京都下水道局では汚泥の焼却炉灰を人工軽量骨材にすることを発案し、三井造船社の協力によって汚泥焼却炉灰を１００％使用した人工軽量骨材の製造プラントが開発された。この人工軽量骨材の製造技術は、膨張性頁岩を焼成して人工軽量骨材を製造する技術を焼却炉灰に応用したものである。すなわち、微粉砕した下水汚泥の焼却炉灰を糖蜜のアルコール発酵廃液をバインダーに用いてパン型造粒器で丸い粒子に造粒し、乾燥した造粒物を多段噴流炉中に送り込み、約１０５０℃に加熱して粒子の表面を半溶融状態とし、焼却炉灰中に含まれる高温揮散成分をガス化して発泡させ、膨らんだ粒子を高温域から取り出して空冷し、独立気泡を多く含む球状或は楕球状の人工軽量骨材を得ている。
【００１０】この汚泥焼却炉灰の化学成分は、ＳｉＯ2が３９．５５重量％、Ａｌ2Ｏ3が１６．４１重量％、Ｆｅ2Ｏ3が１１．７５重量％、ＦｅＯが２．０９重量％、Ｐ2Ｏ5が１０．１０重量％、ＣａＯが８．３６重量％、ＭｇＯが２．４６重量％、Ｎａ2Ｏが１．８４重量％、Ｋ2Ｏが１．３６重量％、ＳＯ3が０．８４重量％、Ｃが０．６７重量％、ＣＯ2が０．１３重量％、灼熱減量が２．６７重量％である。汚泥焼却炉灰を１００％原料とするこの人工軽量骨材は独立気泡を多量に含んでおり、粒径が０．６〜３．５ｍｍである軽量細骨材の吸水率は８．８％、絶乾比重（見掛け比重に同じ）は１．４０、単位容積重量は０．８６８ｋｇ／リットルである。この人工軽量細骨材はスラジライトと名付けられ、フラワーポット、鉢植え砂、建材用骨材、下水道用透水性材料、下水砂ろ過装置のろ過材などに一部使用されている。しかし、汚泥の焼却炉灰は一般に暗灰色を帯びており、汚泥の焼却炉灰のみでは装飾性のある色調を得るのが難しい。
【００１１】実開平２−２５８８号公報には、焼却炉灰を溶融した水砕スラグを骨材に用いることによって骨材の原料コストを低減した歩道用透水性舗装ブロックが提案されている。この透水性舗装ブロックは焼成しないでセメントによって結合してある。また、スラグ骨材に特有の色以外の色に着色するため表面層の骨材にはスラグ骨材を使用せず、天然細石又は人工砕石を骨材に使用し、これに顔料を混合した表面層を有する複層透水性舗装ブロックを提案している。
【００１２】特公平７−２５６００号公報にはセラミックス粉末（焼却炉灰は使用していない）を球状に造粒した粒度の揃った平均粒径が２ｍｍ程度の球状骨材を骨材に使用し、熱膨張率が小さいフラックス成分を結合部に加えて焼成した透水性が良好で目詰まりしにくい舗装ブロックが開示されている。また、顔料で着色した細かい平均粒径の球状骨材で形成された表面層をバルク層と一体化した複層舗装ブロックが提案されている。同公報中の実施例には得られた透水性ブロックの物性値についての記載がないが、強度が大きく、透水性が良好で目詰まりしにくいものであるとしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、下水汚泥や都市ゴミの焼却炉灰を有効利用した、軽量で付加価値の高い複層透水性舗装ブロックの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の複層透水性舗装ブロックの製造方法は、焼却炉灰を造粒して焼成した粒径０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下混合した混合骨材Ｄ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形し、次いで焼成することを特徴とする。
【００１５】通常セラミックスは気孔率が大きいほど軽量であるが、気孔率が大きいと強度は逆に小さくなる。しかし、独立気泡の多い多孔質骨材を使用すると多孔質であっても強度の大きい焼結体を得ることができる。また、独立気泡は閉気孔ともいい、表面に連がっていない閉じた気孔を意味し、多孔質骨材中の独立気泡の量は見掛け比重によって規定される。たとえば骨材の見掛け比重が約１．５で骨材を構成する材料の平均真比重が２．０（この種材料の真比重は通常２より大きい）であるとき、約２５％の独立気泡を含むことになる。本発明はこの効果を応用して大きい気孔率（小さい嵩比重）と実用性のある強度を同時に具備する複層透水性舗装ブロックを実現したものである。
【００１６】本発明の複層透水性舗装ブロックでは、バルク層の多孔質骨材Ａが粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む結合部となる混合物Ｅによって結合される。結合部となる混合物Ｅにガラス粉末や水ガラスを使用すると舗装ブロックの焼成温度を低くでき、骨材の表面がガラス質の皮膜で覆われて気孔の内面が滑らかになるので透水性がよく、複層舗装ブロックに透水性を付与している気孔が土砂によって閉塞しにくくなる。また、結合部となる混合物Ｅに粘土（細かい粉末である）を使用すると複層舗装ブロックの強度を大きくできる。すなわち、バルク層は独立気泡を有する平均見掛け比重が１．４５以下の多孔質骨材Ａを６０重量％以上含む混合骨材Ｄ１００重量部に対して粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む結合部となる混合物Ｅを６〜２０重量部配合した混合粉体Ｈをプレス成形し、次いで焼成する。この場合、バルク層の焼成収縮と表面層の焼成収縮に差があって反りがでるときは、バルク層と表面層に混合する混合物Ｅの調合割合、あるいは骨材への混合物Ｅの混合量を変えて調整するとよい。
【００１７】粒径０．６ｍｍ未満という嵩比重の小さい多孔質骨材の製造は難しく、骨材が粒径０．６ｍｍ未満の細かい骨材を多く含むと舗装ブロックの透水性が小さくなり、土砂で気孔の目詰まりしやすく透水性が劣化するので、骨材には粒径０．６ｍｍ以上の骨材を使用する。また、焼却炉灰からなる多孔質骨材Ａの使用量を多くできれば複層舗装ブロックを安く製造できる。バルク層の骨材中の多孔質骨材Ａの使用量は好ましくは７０重量％以上である。
【００１８】粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを組み合わせた混合物Ｅによる結合部は焼結体に大きい強度を付与する効果がある。この混合物Ｅの混合骨材Ｄ１００重量部と混合骨材Ｇ１００重量部に対する混合量が６重量部より少ないと実用性のある大きい強度を付与するのが困難になり、２０重量部より多いと骨材粒子間に存在する気孔が少なくなって良好な透水性を有するブロックが得られない。透水性舗装ブロックの強度と透水性のバランスを考慮すると、混合骨材Ｄ及び混合骨材Ｇの１００重量部に対する混合物Ｅの配合量はいずれも８〜１５重量部とするのが好ましい。また、混合物Ｅ中の粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスの配合量は粘土３５〜６５重量％に対しガラス粉末及び水ガラスを合わせて６５〜３５重量％とするのが好ましい。バルク層と表面層の両方の結合部に同じ混合物Ｅを使用すればブロックの製造工程を簡略化でき、同時に複層舗装ブロックの焼成時の反りを少なくでき、バルク層と表面層の接合強度を大きくできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】焼却炉灰特有の灰色や焼却炉灰を酸化雰囲気中で焼成したときの酸化鉄の赤茶色以外の装飾性のある色調に複層舗装ブロックの表面を淡色又は好みの色に着色するため、複層舗装ブロックをバルク層と表面層からなる複層構造とする。すなわち、表面層に着色が容易な無色又は淡色の骨材を８０重量％以上使用し、複層透水性舗装ブロックの体積の過半を占めるバルク層を形成する混合粉体Ｆには多孔質骨材Ａを６０重量％以上使用することによって複層舗装ブロックの嵩比重を小さくでき、焼却炉灰を多量消化できる。表面層の厚さは、薄い方がブロックを軽量化できるが、あまり薄いと表面層が摩耗したときにバルク層の色がブロック表面に出て見栄えを損ね、製造時にその厚さを均等化するのが難しいので３〜１０ｍｍ、あるいは複層舗装ブロック全体の厚さの５〜１６％とするのが好ましい。
【００２０】本発明の複層透水性舗装ブロックでは、バルク層と表面層をプレスで一体成形し、次いで焼成し、複層透水性舗装ブロックとする。この複層舗装ブロックのバルク層に使用した多孔質骨材Ａ中にある独立気泡は複層舗装ブロックの透水性には寄与せず、専ら多孔質骨材間に形成された気孔を経て透水する。本発明の複層舗装ブロックの主原料は、好ましくは文献ａに記載された方法、すなわち焼却炉灰を造粒し、多段噴流炉中で焼成して製造された球状あるいは楕球状の骨材を使用する。文献ａの方法で製造された骨材はその熱処理時に半溶融状態を経ているので、骨材の独立気泡を除く組織は緻密で強度が大きく、これを主原料として成形し、次いで焼成された複層舗装ブロックはその骨材中に気泡を多く含んでいても強度が大きく、独立気泡を多く含む分だけ骨材の嵩比重が小さく、ブロックは軽量となる。
【００２１】磁器を砕いた骨材Ｂや長石の骨材Ｃは多孔質骨材Ａと比べて１００℃近く耐火度が高い。耐火度の高いこれらの骨材を耐火度の低い多孔質骨材と混合して使用すると複層舗装ブロックの焼成時におけるブロックの寸法変化と変形を小さくできる。このため、バルク層の骨材にこれらの骨材を混合すると複層舗装ブロックの焼成を容易にできる。磁器を砕いた骨材Ｂは通称セルベンと呼ぶ磁器タイルその他の磁器の不合格品を破砕した骨材であり、着色が容易な淡色ないし白色の骨材である。長石はたとえば風化した花崗岩の砂中に多く含まれ、磁器の原料に使用されるもので、長石の骨材Ｃは骨材Ｂを代替しうる無色ないし白色の骨材である。セルベンと長石の骨材は手間をかけない方が安価であるので球状或いは楕球状に形成しなくてもよい。骨材間に形成される気孔は、骨材の平均粒径が大きい方が、また骨材の粒径が揃っている方が多くなり、透水性が高い。また、球状又は楕球状に造粒されていない、破砕された角ばった骨材Ｂと骨材Ｃを多く配合してなる表面層は、舗装ブロックとして使用するとき滑りにくい表面を有するという利点がある。
【００２２】表面層の骨材は、焼却炉灰を造粒した多孔質骨材Ａの配合割合を混合骨材Ｇ中の２０重量％以下と少なくし、淡色ないし白色の骨材Ｂ及び骨材Ｃの配合割合を多くする。すなわち、表面層は着色するため、あるいは白に近い色調とするため骨材Ｂや骨材Ｃを骨材Ｇ中合わせて８０重量％以上配合する。骨材Ｂと骨材Ｃは多孔質骨材Ａより気孔率が小さく緻密である分だけ耐摩耗性があり、ブロックの表面層が耐摩耗性に優れたものとなる。さらに好ましくは着色のための顔料を加えて表面層を形成する。表面層に使用する混合骨材Ｇは、好ましくはその平均粒径をバルク層の混合骨材Ｄの平均粒径より小さくすると複層舗装ブロックを施工したときの外観が良好になる。
【００２３】ブロックを焼成する最適温度は混合粉体Ｆと混合粉体Ｈの調合割合や使用原料の耐火度によって変化するが、実用性のある十分な強度を付与できるように１０３０℃以上で焼成するのが好ましい。あまり焼成温度を高くすると複層舗装ブロックが変形したり気孔率が小さくなったりするので、１１００℃以下で焼成するのが好ましい。舗装ブロックに強度と透水性をバランスよく付与できるように、焼成温度は１０４０〜１０７０℃とするのがさらに好ましい。ブロックの焼成時間が短か過ぎると複層舗装ブロック中に焼成ムラが生じて強度その他の複層舗装ブロックの品質が安定しないので、上記焼成温度に保持する焼成時間は３〜１２時間とするのが好ましく、バッチ式焼成炉を使うときの昇温から冷却までの焼成炉の運転時間は２４〜３５時間とするのが好ましい。
【００２４】本発明の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法では、得られる複層舗装ブロックのバルク層は嵩比重が１．５０以下であり、その曲げ強度は５０ｋｇ／ｃｍ2以上である。嵩比重が小さく軽量な複層舗装ブロックはその現場への輸送費用が少なくてすみ、重作業である道路への施工作業が軽減されるという長所がある。また、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2以上と大きい複層舗装ブロックを使用すれば、舗装道路は破損しにくく耐久性に優れる。
【００２５】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、多孔質骨材Ａの平均粒径を１．５〜３ｍｍに調整したものをバルク層の骨材に使用する。これによって良好な透水性と実用的に十分な強度を備えた複層舗装ブロックが得られる。
【００２６】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、混合粉体Ｆ中の混合骨材Ｄの１００重量部と混合粉体Ｈ中の混合骨材Ｇの１００重量部に対してそれぞれ４重量部以下の水ガラスを混合する。水ガラスを混合粉体Ｆと混合粉体Ｈに混合すると、プレス成形された状態の複層舗装ブロックの生強度が向上してそのハンドリングが容易となり、複層舗装ブロックの強度とその製品歩留が向上するからである。しかし、あまり多く混合しても効果が小さいので４重量部以下とするのが好ましい。
【００２７】本発明の他の好ましい複層透水性舗装ブロックの製造方法は、混合粉体Ｈ１００重量部に対して０．３〜３．０重量部の顔料を混合する。その理由は混合量が０．３重量部より少ないと複層舗装ブロックの着色効果がほとんど得られず、３．０重量部より多く入れても顔料を混合するコストに見合う付加価値を得られないからである。プレス型の空間に充填する混合粉体Ｆと混合粉体Ｈは、その順序を変えて混合粉体Ｈを先に充填しても得られる効果に変わりがない。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２９】［実施例１］粒径０．６〜３．５ｍｍ、平均粒径２．５ｍｍ、見掛け嵩比重１．３４の球状あるいは楕球状に形成された多孔質骨材Ａ（前述の独立気泡の多いスラジライト）６５重量％、磁器タイルを破砕した粒径３ｍｍ以下で平均粒径２．４ｍｍの骨材Ｂ２０重量％、粒径３ｍｍ以下、平均粒径２．０ｍｍの風化花崗岩から採取した長石の骨材Ｃ１５重量％からなる混合骨材Ｄ１００重量部に対して、２００μｍ以下の水簸粘土５５重量％、廃ガラスびんを２００μｍ以下に粉砕したガラス粉末４０重量％、ＪＩＳ３号の水ガラス（液状水ガラスの乾量換算）５重量％からなる結合部となる混合物Ｅを１０重量部混合してバルク層を形成する混合粉体Ｆとした。
【００３０】骨材Ｂ９０重量％と多孔質骨材Ａ１０重量％からなる混合骨材Ｇ１００重量部に対して水簸粘土５５重量％、ガラスびんを粉砕したガラス粉末４０重量％、ＪＩＳ３号水ガラス（液状水ガラスの乾量換算）５重量％からなる結合部となる混合物Ｅを１０重量部混合して表面層を形成する混合粉体Ｈとした。
【００３１】並型煉瓦（寸法１１５ｍｍ×２３０ｍｍ×厚さ６５ｍｍ）を成形するプレス型を使用し、深さ約１００ｍｍのプレス型の成形空間に複層舗装ブロック原料の混合粉体Ｆを充填し、次いで下駒（プレスの下側の押し台）を約１０ｍｍ降下させてできたプレス型の上部空間に混合粉体Ｈを充填した。両粉体原料を充填したプレスに１８０ｋｇ／ｃｍ2の圧力を印加し、脱型して成形体上部の約５ｍｍが表面層からなる複層舗装ブロックをプレス成形した。この複層舗装ブロックの生成形体を８０℃で約４時間乾燥後焼成炉に入れ、７３℃／時間の昇温速度で１０５０℃まで昇温し、この焼成温度に約６時間保持し、次いで放冷した。焼成に要した時間は冷却時間を含めて合計２７時間であった。この乾燥収縮と焼成収縮を合わせた複層舗装ブロックの収縮率は約２％であった。
【００３２】得られた複層舗装ブロックは表面層が白色、バルク層が赤茶色であった。得られた複層舗装ブロックについて物性測定を行なった。この複層舗装ブロックは嵩比重１．４３、見掛け気孔率２１％、透水係数１．５×１０-2／ｓｅｃであり、ブロックのバルク層は嵩比重１．３６、曲げ強度５１ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。物性測定は、嵩比重と見掛け気孔率は水浸法で測定し、透水性はインターロッキングブロック舗装設計施工要領に規定された透水性試験法である水頭差法によって測定し、曲げ強度はインターロッキングブロック舗装設計施工要領に規定された中央集中載荷法によって測定し、圧縮強度はＪＩＳ−Ａ−１１０８に準拠した方法で測定した。また、表面層とバルク層の境界の接合強度は建設省建築工事共通仕様書の接着強さに準ずる試験法に準拠した方法で調べた結果、層間における破壊が見られず、実用的に十分大きい接合強度を有することが分かった。
【００３３】［実施例２］実施例１において、表面層を形成する混合粉体Ｈ１００重量部に対して平均粒径約４０μｍの青色顔料（Ａｌ2Ｏ3６５重量％、ＺｎＯ２０重量％、ＣｏＯ１５重量％からなる混合物）を１重量部混合し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックは表面層の色が青色となった。得られた複層舗装ブロックの物性を実施例１と同じ方法で測定したところ、この複層舗装ブロックの物性はブロックのバルク層の物性を含め実施例１の複層舗装ブロックの物性とほとんど同じであった。
【００３４】［実施例３］実施例２において、表面層の混合粉体Ｈの骨材に前記多孔質骨材Ａを使用せず、代わりに同重量の前記長石の骨材Ｃを使用し、他は実施例２と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックは表面層の色がより鮮明な青色となった。この複層舗装ブロックの物性を測定したところ、ブロックは嵩比重が１．４７、見掛け気孔率が２０％、透水係数が２．２×１０-2／ｓｅｃ、ブロックのバルク層は嵩比重が１．３６、曲げ強度が５１ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３５】［比較例１］実施例１において、混合粉体Ｆと混合粉体Ｈに混合する混合物Ｅに粘土を使用せず、代わりに同重量のガラス粉末を増量して混合し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。実施例１と比べて比較例１の複層舗装ブロックで変わった点は、乾燥と焼成による収縮率が約１％となり、表面層の色が淡緑色、バルク層の色が濃い茶色となった点である。この複層舗装舗装ブロックついて物性を測定したところ、ブロックの嵩比重が１．４３、透水係数が２．４×１０-2／ｓｅｃであり、見掛け気孔率が２２％、ブロックのバルク層は嵩比重が１．３７、曲げ強度が４０ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１７０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３６】［比較例２］実施例１において、バルク層と表面層の骨材に前記多孔質骨材Ａを使用せず、代わりに同じ焼却炉灰を溶融後破砕して０．６〜３．５ｍｍの粒径と２．５ｍｍの平均粒径を有するように粒度調整した骨材（嵩比重２．０）を使用し、他は実施例１と同様にして複層舗装ブロックを試作した。得られた複層舗装ブロックの色は表面層が白色であり、バルク層が赤茶色であった。この複層舗装ブロックについて物性を測定したところ、ブロックは嵩比重が１．７、見掛け気孔率が１８％、透水係数が１．５×１０-2／ｓｅｃ、ブロックのバルク層は嵩比重が１．７、曲げ強度が５５ｋｇ／ｃｍ2、圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００３７】
【発明の効果】上述の実施例の結果から分かるように、本発明の複層透水性舗装ブロックは独立気泡を多く含む多孔質骨材Ａを使用していることによって嵩比重が小さく軽量であり、良好な透水性を有すると共に、結合部に粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを配合したものを使用することによって結合強度が大きく、軽量であっても実用的に十分大きな強度が得られている。強度が大きければブロックの厚さをさらに薄くしてブロックをさらに軽量化でき、ブロックが軽量であることによって複層舗装ブロックの搬送費用が安く、かつその施工性が良好であり、実用的に十分な強度と耐摩耗性を有し、美観を備えた不可価値の高い複層透水性舗装ブロックを提供できる。従って、本発明の製造方法によれば、焼却炉灰を有効使用した付加価値の高い複層透水性舗装ブロックを提供でき、併せて都市ゴミ、ひいては焼却炉灰の処理費用を顕著に節減できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】焼却炉灰を造粒して焼成した粒径０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下混合した混合骨材Ｄ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形し、次いで焼成することを特徴とする複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項２】焼成された複層透水性舗装ブロックのバルク層の嵩比重が１．５０以下、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2以上である請求項１に記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項３】多孔質骨材Ａの平均粒径を１．５〜３ｍｍに調整したものをバルク層の骨材に使用する請求項１又は２に記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項４】混合粉体Ｆ中の混合骨材Ｄの１００重量部と混合粉体Ｈ中の混合骨材Ｇの１００重量部に対して、それぞれ４重量部以下の水ガラスを混合する請求項１〜３のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項５】混合粉体Ｈ１００重量部に対して０．３〜３．０重量部の顔料を混合する請求項１〜４のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項６】焼成を１０３０〜１１００℃で３時間以上行なう請求項１〜５のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項１】焼却炉灰を造粒して焼成した粒径０．６ｍｍ以上で平均見掛け比重が１．４５以下の独立気泡を有する多孔質骨材Ａ６０重量部以上に、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で４０重量部以下混合した混合骨材Ｄ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えたバルク層を形成する混合粉体Ｆをプレス型に充填してプレス型の容積の過半を充填し、プレス型の容積の残部を、磁器を砕いた骨材Ｂ及び／又は長石を砕いた骨材Ｃを合量で８０重量％以上含む混合骨材Ｇ１００重量部に対し、結合部となる粘土とガラス粉末及び／又は水ガラスを含む混合物Ｅを合量で６〜２０重量部加えた表面層を形成する混合粉体Ｈで充填し、バルク層と表面層を一体にプレス成形し、次いで焼成することを特徴とする複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項２】焼成された複層透水性舗装ブロックのバルク層の嵩比重が１．５０以下、曲げ強度が５０ｋｇ／ｃｍ2以上である請求項１に記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項３】多孔質骨材Ａの平均粒径を１．５〜３ｍｍに調整したものをバルク層の骨材に使用する請求項１又は２に記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項４】混合粉体Ｆ中の混合骨材Ｄの１００重量部と混合粉体Ｈ中の混合骨材Ｇの１００重量部に対して、それぞれ４重量部以下の水ガラスを混合する請求項１〜３のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項５】混合粉体Ｈ１００重量部に対して０．３〜３．０重量部の顔料を混合する請求項１〜４のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【請求項６】焼成を１０３０〜１１００℃で３時間以上行なう請求項１〜５のいずれかに記載の複層透水性舗装ブロックの製造方法。
【公開番号】特開平１０−６７５７９
【公開日】平成１０年（１９９８）３月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２４１１４８
【出願日】平成８年（１９９６）８月２２日
【出願人】（５９４１６２４０１）日本釉色煉瓦工業株式会社 (1)
【出願人】（０００２２０６７５）東京都下水道サービス株式会社 (98)
【公開日】平成１０年（１９９８）３月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）８月２２日
【出願人】（５９４１６２４０１）日本釉色煉瓦工業株式会社 (1)
【出願人】（０００２２０６７５）東京都下水道サービス株式会社 (98)
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