專利名稱：人造石材的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用粘結(jié)材料使疏浚土等泥土固化制造人造石材的方法。
背景技術：
以疏浚土為代表的軟質(zhì)泥土會隨著航路疏浚及各種土木建設而產(chǎn)生。其中，如砂質(zhì)材料那樣可以作為土木材料可以直接使用于在淺葉制造及回填等。但是，粉砂分比率高的泥土多數(shù)情況為含水狀態(tài)，另外，也幾乎不能期望其具有作為土的強度，因此，大多成為廢棄物。
為了有效利用泥土，以往提出并實施了各種各樣的技術。其最有代表性的是改善作為土的特性，與優(yōu)良品質(zhì)的土同樣地進行利用的技術。例如，在日本石灰協(xié)會的《采用石灰的軟質(zhì)地基的穩(wěn)定處理辦法》(鹿島出版會)中，公開了向泥土中添加水泥及石灰，改善地基特性的各種各樣的技術。另外，在專利文獻I中公開了向疏浚土中混合鐵鋼礦渣進行強度的改善的技術。在該技術中，主要通過鐵鋼礦渣的CaO成分和疏浚土的Si、Al等的火山灰反應進行疏浚土的強度改性。另外，在專利文獻2中公開了向軟質(zhì)土中添加含有游離CaO的轉(zhuǎn)爐礦渣和高爐渣水泥進行固化處理(強度改善)的技術。但是，這些方法是土質(zhì)材料的特性改善，雖說表現(xiàn)出土質(zhì)材料水平的強度，但是到底還是限于作為土的用途。與之相對，在專利文獻3中公開了向疏浚土中混合水泥等固化材料，使之固化獲得塊料(固化物)的方法。專利文獻I :特開2009-121167號公報專利文獻2 :特開2006-231208號公報專利文獻3 :特開2008-182898號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，用專利文獻3的方法獲得的塊料的強度平均為6N/mm2左右，最大只不過8N/mm2程度。在此，要作為石材及混凝土材料的替代品來利用的話，必須有JIS-A-5006 1995(碎石)中規(guī)定的準硬石以上的強度(9. 8N/mm2以上)。專利文獻3中獲得的塊料的強度為最低品質(zhì)的軟石水平(不足9. 8N/mm2)。盡管該軟石水平與土質(zhì)材料的改善水平相比是程度相當高的，但是，要代替石材及混凝土材料用于各種各樣的用途的話，強度還是不夠。另外，容易設想大量使用在軟質(zhì)疏浚土常見的粉砂分(75 μ m以下)的比率高的泥土的情況下，更難以確保強度。因此，本發(fā)明的目的在于，解決如上所述的技術課題，提供一種能夠穩(wěn)定制造人造石材的制造方法，所述人造石材大量使用疏浚土等泥土，并具有準硬石以上的強度，尤其是即使考慮安全系數(shù)(+ 3N/mm2)也能夠充分滿足準硬石的特性。
解決問題的方法
目前，公知的有以鐵鋼礦渣為主原料的鐵鋼礦渣水化固化物的制造技術(例如，“鐵鋼礦渣水化固化物技術便覽”，(財)沿岸技術研究中心)。該技術中，骨料使用制鋼礦渣，粘結(jié)材料使用高爐礦渣微粉末和堿刺激劑，制造水化固化物。本發(fā)明者們以這種鐵鋼礦渣水化固化物的制造技術為基礎，實施了用疏浚土取代鐵鋼礦渣水化固化物材料得到的固化物的制造實驗。作為表示鐵鋼礦渣水化固化物的強度表現(xiàn)性程度的指標，使用強度指數(shù)=(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+ 2X普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量+ O. 35X飛灰的質(zhì)量)/水的質(zhì)量。在鐵鋼礦渣水化固化物的制造中，為了表現(xiàn)穩(wěn)定的強度，在該強度指數(shù)超過2時進行攪拌。通常認為，即使像本發(fā)明那樣使用疏浚土的情況下，強度確保也很重要，因此，為了滿足上述強度指數(shù)，設定疏浚土中所含有的水和粘結(jié)材料的比率來實施攪拌。但是，在該試驗中攪拌物的流動性急劇降低，其結(jié)果，認定為在澆注時產(chǎn)生砂眼，水化固化物變脆，強度不能充分顯現(xiàn)。即，認為通過混合疏浚土，導致強度難以顯現(xiàn)出來，因此，認定為盡管將粘結(jié)材料和水的比率維持現(xiàn)有的知識水平(鐵鋼礦渣水化固化物的制造技術)上，但無法進行適當?shù)臄嚢琛沧?，在按照現(xiàn)有知識的制造技術中難以制造以疏浚土為原料的人造石材及塊料。于是，本發(fā)明的發(fā)明人為改善攪拌物的流動性，對以下的條件進行了研究，所述條件是對本來就保有水分的疏浚土進一步添加水來進行水分調(diào)整，將粘結(jié)材料和水的比進行了某程度的降低，同時能夠進行攪拌的條件。其結(jié)果表明，雖然由于條件的不同也有表現(xiàn)出強度的情況，但是，也有即使是與此較為接近的配方也未表現(xiàn)出足夠強度的情況。對于其原因，進一步研究的結(jié)果認定為以疏浚土為代表的泥土有時會由于土粒子的表面吸附等阻礙火山灰反應，在利用大量的疏浚土的情況下，土粒子的表面吸附對火山灰反應的阻礙對強度顯現(xiàn)產(chǎn)生了很大的影響。研究表明，雖然土的種類不同而程度有所差異，但是疏浚土具有吸附Ca2 +及0H_的作用。圖I (a)、(b)表示使從多摩川采集的疏浚土和從東京灣采集的疏浚土中透過氫氧化鈣溶液時，溶液Ca濃度和pH的變化的例子。在該試驗中，向在底面鋪有濾紙的浸透管中填充疏浚土 2g，從上方使調(diào)整為pH12的的氫氧化鈣水溶液以ImL/分滴下，回收浸出的溶液測定其Ca濃度和0!Γ濃度。根據(jù)圖1，認定溶液的Ca濃度及OH-濃度(pH)僅在透過疏浚土時發(fā)生顯著變化。Ca2+及0!1_是以水泥為代表的水化固化時的反應生成物(CaO-SiO2-H2O凝膠)的主要構(gòu)成成分。Ca2+及0!1_被疏浚土的土粒子吸附，濃度降低，因此，認為這阻礙固化。這種Ca2+及0H_的吸附作用是在使用疏浚土等泥土的情況下特有的，在材料中不含泥土的通常的鐵鋼礦渣水化固化物中完全沒有意識到。為解決這種問題重復研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將粘結(jié)材料和泥土中的土粒子的質(zhì)量比設定為規(guī)定值以上，并且將水與粘結(jié)材料的比在與現(xiàn)有的鐵鋼礦渣水化固化物的制造技術不同的范圍進行最適化，由此，可以大量使用疏浚土等泥土，獲得具有穩(wěn)定的強度的固化物(石材)。本發(fā)明基于如上的知識，要點如下。(I) 一種人造石材的制造方法，該方法包括使含有泥土和粘結(jié)材料的混合材料發(fā)生水化硬化來制造人造石材，其中，混合材料滿足下述條件(ar(c)。(a)相對于100體積％的于混合材料，含有40體積％以上的泥土。
(b)粘結(jié)材料包含選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥(高爐七J >卜，slag cement)、普通硅酸鹽水泥(普通*。>卜5 > F> 卜，ordinary Portland cement)中的 I 種以上。(c)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比計為I. 7倍以上，且滿足下式(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2) / (混合材料中的水的質(zhì)量)< 2. O(2)如所述(I)的人造石材制造方法，其中，粘結(jié)材料含有8(Γ95質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，剩余部分為選自普通硅酸鹽水泥、石灰粉、熟石灰、高爐渣水泥中的I種以上。(3) 一種人造石材的制造方法，該方法包括使含有泥土和粘結(jié)材料的混合材料發(fā)生水化硬化來制造人造石材，其中，混合材料滿足下述條件(dr(f)。(d)相對于100體積％的混合材料，含有40體積％以上的泥土 ；(e)粘結(jié)材料包含選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上以及飛灰；(f)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比為I. 7倍以上，且滿足下式(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X2 +飛灰的質(zhì)量X0. 35)/(混合材料中的水的質(zhì)量)(1.5。(4)如所述(3)的人造石材的制造方法，其中，粘結(jié)材料含有7(Γ85質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，并且，相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量，含有1(Γ30質(zhì)量％比例的飛灰，剩余部分為選自普通硅酸鹽水泥、石灰粉、熟石灰、高爐渣水泥中的I種以上。(5)如所述(1Γ(4)中任一項所述的人造石材的制造方法，其中，混合材料還含有骨料(骨材，aggregate)。(6)如所述(5)所述的人造石材的制造方法，其中，骨料為制鋼礦渣。(7)如所述(6)所述的人造石材的制造方法，其中，每單位體積的混合材料中，制鋼礦渣的混合量為700kg/m3以上。(8)如所述(I廣(7)中任一項所述的人造石材的制造方法，其中，泥土含有65體積％以上粒徑為O. 075mm以下的粒子。(9)如所述(1) (8)中任一項所述的人造石材的制造方法，其中，泥土是在疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚土，將該疏浚土暫時儲存于疏浚土存放處，使用在該疏浚土存放處儲存的疏浚土制造人造石材。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以大量使用疏浚土等泥土穩(wěn)定制造具有準硬石以上的強度的人造石材。


圖I所示圖表表示氫氧化鈣溶液透過疏浚土時，溶液Ca濃度和pH變化的例子；圖2所示圖表表示在混合材料混合的粘結(jié)材料和泥土中的土粒子(固體成分)的質(zhì)量比[粘結(jié)材料/泥土中的土粒子]與固化物強度(經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度)之間的關系；圖3所示圖表表示混合飛灰作為粘結(jié)材料的一部分的混合材料的強度指數(shù)B/水(=[高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X2 +飛灰的質(zhì)量X0. 35]/[混合材料中的水的質(zhì)量])與坍塌度值之間的關系；圖4是表示養(yǎng)護時間和固化物強度(單軸壓縮強度)之間關系的圖表；圖5是說明利用了疏浚土存放處的本發(fā)明的一個實施方式的圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種人造石材的制造方法，該方法包括，對含有泥土和粘結(jié)材料，優(yōu)選 進一步含有骨料的混合材料進行攪拌，隨著水化硬化(由于粘結(jié)材料的水和反應引起的固化)來制造人造石材，混合材料滿足下述條件(a) (C)。(a)相對于100體積％的混合材料，含有40體積％以上的泥土。(b)粘結(jié)材料由選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上構(gòu)成。(c)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比計L 7倍以上，且滿足下式。(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2) / (混合材料中的水的質(zhì)量)< 2. O另外，作為粘結(jié)材料，還可以混合飛灰，在該情況下，混合材料滿足下述條件⑷ ⑴。(d)相對于100體積％的混合材料，含有泥土 40體積％以上。(e)粘結(jié)材料由選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通娃酸鹽水泥中的I種以上和飛灰構(gòu)成。(f)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比I. 7倍以上，且滿足下式。(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X2 +飛灰的質(zhì)量X0. 35)/(混合材料中的水的質(zhì)量)< I. 5在本發(fā)明中所使用的泥土是以疏浚土為代表的泥土，但除此之外，例如，還可列舉由挖掘工程產(chǎn)生的泥、建設污泥等。在此，所謂泥土，一般而言是指不能堆積成堆，并具有人不能在其上行走的流動性的泥土。作為其大致的強度，以JIS-A-1228:2009(壓實的土的錐指數(shù)試驗方法)規(guī)定的錐指數(shù)為200N/mm2以下。以疏浚土為代表的泥土的粉砂分( > 卜分，silt)越多其離子的吸附效果越大，在現(xiàn)有技術中就越難以獲得適當強度的固化物，因此，本發(fā)明的制造方法特別有用。具體而言，可以說本發(fā)明在將含有65體積％以上粒徑O. 075mm以下的土粒子(粉砂分)的泥土作為對象的情況下，特別有用。需要說明的時，在以下的說明中，泥土的“粉砂分”是指粒徑O. 075mm以下的土粒子。本發(fā)明的目的是有效利用以疏浚土為代表的泥土，因此，優(yōu)選混合材料中的泥土的比例盡可能地多，因此，將混合材料中的泥土比例(包含泥土中原本所含的水分的比例)設定為40體積％以上。另外，泥土比例的上限沒有特別的限定，但是，疏浚土的比例為60體積％以下時，相對而言制鋼礦渣量達到適量，固化物的比重不會大幅下降到2. O。只要比重沒有大幅下降到2. 0，就具有作為石料替代品的有用性。因此，混合材料中的泥土比例希望為60體積％以下。作為粘結(jié)材料，可以列舉高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐洛水泥、普通娃酸鹽水泥，可以使用它們中的I種以上。另外，從盡可能不使用天然資源材料以減輕環(huán)境負荷的觀點，并且從確保人造石材(以下，有時稱為“固化物”)的強度及制造成本的觀點考慮，作為粘結(jié)材料，優(yōu)選在高爐礦渣微粉末中添加堿刺激劑得到的材料。通過高爐礦渣微粉末和堿刺激劑一起使用來作為粘結(jié)材料，可以生成堿環(huán)境，由此，能夠發(fā)揮高爐礦渣微粉末的水硬性。即，能夠促進高爐礦渣微粉末的水合反應，確保固化物的強度。 作為堿刺激劑，可以使用例如石灰粉、熟石灰、普通硅酸鹽水泥、高爐渣水泥等中的I種以上。該情況下，優(yōu)選含有80、5質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，剩余部分為選自石灰粉、熟石灰、普通硅酸鹽水泥、高爐渣水泥中的I種以上。在使用高爐礦渣微粉末和堿刺激劑作為粘結(jié)材料時，如果高爐礦渣微粉末的比例為80質(zhì)量％以上，則剩余的堿成分不會殘存于固化物中。因此，在海中等使用固化物時，堿對海水環(huán)境產(chǎn)生的負荷小。另外，在經(jīng)濟性方面也有利。另一方面，即使在高爐礦渣微粉末的比例超過95質(zhì)量％，也能夠進行攪拌 固化。但是，若在95質(zhì)量％以下，則容易使之穩(wěn)定分散，因疏浚土的堿抑制效果而使得刺激劑的效果變小等，因此，添加高爐礦渣微粉末的效果高，不需要使用多種原料，不會產(chǎn)生設備負擔，因此，在經(jīng)濟方面具有使用性。如圖I所示，疏浚土等泥土具有Ca2+及0H_的吸附作用，因此，認為在其土粒子的量有可能對Ca2+及0H_的吸附量產(chǎn)生大的影響，以及，水泥通過凝膠化而發(fā)生固化的情況下，形成凝膠網(wǎng)絡是非常重要的。因此，改變疏浚土和粘結(jié)材料的平衡，與此同時研究了與顯現(xiàn)強度相關的因素。其結(jié)果，得知粘結(jié)材料量和疏浚土中含有的土粒子的比例對于強度有極大的影響。圖2表示對混合于混合材料中的粘結(jié)材料和泥土中的土粒子(固體成分)的質(zhì)量比[粘結(jié)材料/泥土中的土粒子]與固化物強度(經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度)之間的關系進行研究的結(jié)果。在該試驗中，使用粉砂分為90體積％的疏浚土作為泥土，以高爐礦渣微粉末為主體的材料作為粘結(jié)材料，使用熟石灰、普通硅酸鹽水泥作為堿刺激劑。另夕卜，混合材料中粘結(jié)材料量與水的比設定為(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2)/(混合材料中的水的質(zhì)量)< 2. O。根據(jù)圖2可知，要確保固化物的強度，則相對于泥土的土粒子的量需要一定量以上的粘結(jié)材料。作為固化物的強度，只要超過準硬石的必要強度水平即9. 8N/mm2以上就基本沒有問題。但是，在考慮了疏浚土的不均勻及制造上的不均勻的情況下，為了確保品質(zhì)，有必要如預拌混凝土那樣使目標強度具有3N/mm2程度的強度富裕。具體而言，可知如果[粘結(jié)材料/泥土中的土粒子]> I. 7，則可將經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度控制在具有強度富裕的15N/mm2左右。因此，混合材料中的粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比計設為1.7倍以上。另外，如果其質(zhì)量比為2. 2倍以上，則即使疏浚土存在不均勻，也可期待表現(xiàn)出穩(wěn)定的強度，因此，更優(yōu)選。
另一方面，在單純地增加粘結(jié)材料的量時，會出現(xiàn)粘結(jié)材料相對于水過多的狀態(tài)，反而容易發(fā)生強度降低及填充不良。對于混合材料中的水和粘結(jié)材料的比例而言，可以根據(jù)以下指數(shù)進行調(diào)整，所述指數(shù)是以鐵鋼礦渣水化固化物形式使用時的強度指數(shù)為基準的強度指數(shù)，即，(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2)/(混合材料中的水的質(zhì)量)。另外，高爐渣水泥為高爐礦渣微粉末和普通硅酸鹽水泥的混合物，因此，將與高爐渣水泥中高爐礦渣微粉末的混合比對應的質(zhì)量設為“高爐礦渣微粉末的質(zhì)量”，將與高爐渣水泥中普通硅酸鹽水泥的混合比對應的質(zhì)量設為“普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量”，并代入上述式。在鐵鋼礦渣水化固化物的情況下，設計粘結(jié)材料和水的混合比率使得強度指數(shù)達到I. 5以上，通常采用強度超過2. O的條件(參照“鐵鋼礦渣水化固化物技術便覽”)。與此相反，判明在使用疏浚土時，需要采用完全不同的條件。表I表示對在疏浚土的含水比為220%(含水比=([疏浚土的水分量(質(zhì)量％)]/[疏浚土的固體成分量(質(zhì)量％)])X100)、疏浚土的體積率為50%的水分較為充分的條件下攪拌的混合材料的強度指數(shù)、得到的固化物的強度(經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度)之間的關系進行研究的結(jié)果。由此，雖然強
度指數(shù)越高(即，粘結(jié)材料相對于水的比率增加)時強度越高，但是到I. 95左右就達到最高了，在超過2. 3的條件下就會出現(xiàn)攪拌不良。根據(jù)以上的結(jié)果，粘結(jié)材料量設定為(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X2)/(混合材料中的水的質(zhì)量)小于2.0，優(yōu)選設定為1.95以下。[表 I]
強度指數(shù)單軸壓縮強度(N/mm2)~
~ITl Γ
~1765209
~17%22 8
2.I2 Τ0
2. 3攪拌不良作為粘結(jié)材料，還可以混合飛灰。例如，如后述在混合材料中混合制鋼礦渣作為骨料的情況下，由于制鋼礦渣中含有大量Ca，因此，有時堿成分變得過剩。疏浚土以SiO2為主成分，因此，可以與過剩的堿成分進行水化反應而使之穩(wěn)定化。但是，構(gòu)成疏浚土的固體粒子的礦物相因疏浚地區(qū)和產(chǎn)生過程的不同而不同，因此，有時反應性不穩(wěn)定。在這種情況下，優(yōu)選混合飛灰作為粘結(jié)材料的一部分，即，在使用選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上的同時，組合使用飛灰。飛灰的成分以非晶質(zhì)的Si02、Al2O3為中心，因此，在產(chǎn)生了過剩的堿成分的情況下，與結(jié)晶質(zhì)的材料相比，有望能夠快速引起火山灰反應。但是，如果過量地混合飛灰，則粘結(jié)材料中的Ca量變得過少，恐怕也會損害本來的效果即反應的穩(wěn)定性。從這種觀點考慮，在混合飛灰的情況下，在相對于選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上的總量，飛灰的比例的上限優(yōu)選大致40質(zhì)量％左右。另外，如上述，作為混合在混合材料中的粘結(jié)材料，特別優(yōu)選在高爐礦渣微粉末中添加堿刺激劑而形成的材料。組合使用這種粘結(jié)材料和飛灰時，優(yōu)選含有7(Γ85質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，并且，相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量，含有1(Γ30質(zhì)量％比例的飛灰，剩余部分為選自普通硅酸鹽水泥、石灰粉、熟石灰、高爐渣水泥中的I種以上。在上述的范圍內(nèi)混合高爐礦渣微粉末的原因與前述原因基本相同。但是，由于組合使用了飛灰，因此，高爐礦渣微粉末的混合比例相對變少。另外，正如前面所提到的，在過量地混合飛灰時，粘結(jié)材料中的Ca量變得過少，恐怕也會損害本來的作用即反應的穩(wěn)定性。因此，優(yōu)選飛灰混合量·的上限以相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量的比例計為30質(zhì)量％左右。另一方面，要獲得混合飛灰的效果，飛灰混合量的下線優(yōu)選以相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量的比例計為10質(zhì)量％左右。另外可知，在混合飛灰作為粘結(jié)材料的一部分的情況下，混合材料中水和粘結(jié)材料的比例可以根據(jù)以下指數(shù)進行調(diào)整，所述指數(shù)為以鐵鋼礦渣水化固化物的形式使用時的強度指數(shù)為基準的強度指數(shù)，即(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2 +飛灰的質(zhì)量Χ0. 35)/(混合材料中水的質(zhì)量)。另外，高爐渣水泥為高爐礦渣微粉末和普通硅酸鹽水泥的混合物，因此，將與高爐渣水泥中高爐礦渣微粉末的混合比對應的質(zhì)量設為“高爐礦渣微粉末的質(zhì)量”，將與高爐渣水泥中普通硅酸鹽水泥的混合比對應的質(zhì)量設為“普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量”，并代入上述式。如前面提到的那樣，未混合飛灰作為粘結(jié)材料時，固化物的強度在強度指數(shù)I. 95時達到最高，在2. 3時出現(xiàn)攪拌不良，但是，在混合飛灰后，混合材料中粉末的量進一步增力口，因此，更容易出現(xiàn)攪拌不良。對此，圖3表示對在相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量為25質(zhì)量％的比例混合了的飛灰的條件下，上述強度指數(shù)和混合材料的坍塌度值的關系進行調(diào)查的結(jié)果。在該試驗中，使用粉砂分為92體積％的疏浚土作為泥土，以高爐礦渣微粉末為主體的材料作為粘結(jié)材料，使用熟石灰、普通硅酸鹽水泥作為堿刺激劑，再混合飛灰。根據(jù)圖3，在強度指數(shù)為I. 5以下時，能夠確保坍塌度值為3cm以上，可獲得適當?shù)臄嚢锠顟B(tài)，但是，在強度指數(shù)超過I. 5時，坍塌度值顯著降低，即使肉眼也能夠確認開始有攪拌不良的傾向。因此，在強度指數(shù)超過I. 5時，雖然可以得到強度，但已經(jīng)達到最高，在強度指數(shù)進一步變大時，則產(chǎn)生強度降低。因此，在混合飛灰作為粘結(jié)材料的一部分的情況下，優(yōu)選的強度指數(shù)為I. 5以下?；旌喜牧现械乃至扛鶕?jù)疏浚土的含水比、容積比例及強度指數(shù)來確定。一般而言，混合材料中的水分量以混合材料中的體積率計為3(Γ50%左右。與混凝土等同樣，可以在混合材料中混合骨料，從體積穩(wěn)定性等特性面考慮，優(yōu)選混合骨料。與通常的混凝土同樣，可以使用天然砂、天然碎石作為骨料，但是，從獲得盡可能不含天然資源且得到高強度的材料的觀點考慮，優(yōu)選使用制鋼礦渣。另外，與天然碎石t匕，制鋼礦渣較重(比重大)，因此，通過將此作為骨料使用，能夠確保固化物的重量(高比重)。作為制鋼礦渣，可以列舉熔鐵預處理礦渣(脫磷礦渣、脫硅礦渣、脫硫礦渣等)、轉(zhuǎn)爐脫碳礦渣、電爐礦渣等，可以使用它們中的I種以上。制鋼礦渣優(yōu)選最大粒徑為25mm以下的粒度的礦渣。骨料以混合材料中的體積率計為15飛0%左右是合適的。另外，在使用制鋼礦渣作為骨料的情況下，從確保作為固化物的重量、體積穩(wěn)定性的觀點考慮，優(yōu)選混合材料中的制鋼礦渣量為700Kg/m3以上。在本發(fā)明的制造方法中，混合泥土、粘結(jié)材料，更優(yōu)選混合骨料，根據(jù)需要添加了水，對得到的混合材料進行攪拌，通過粘結(jié)材料的水化反應使該攪拌物固化，從而獲得人造石材。疏浚土等泥土根據(jù)需要通過篩子等除去異物。作為混合材料的攪拌裝置，可 以使用例如通常的新鮮混凝土用攪拌設備，但是，也可以使用鏟斗等用于土木工程的重機械在戶外等空曠場地內(nèi)進行。要使攪拌物固化，例如，可以將其倒入適當?shù)哪＞呖蚣軆?nèi)進行固化、養(yǎng)護(水化硬化)，也可以在戶外等空曠場地內(nèi)澆注成層狀，進行固化、養(yǎng)護(水化硬化)。尤其是，在大量制造石材時，優(yōu)選在空曠場地內(nèi)澆注成層狀。圖4表示調(diào)查養(yǎng)護期間與固化物強度(經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度)的之間關系的結(jié)果。在該試驗中，使用粉砂分為60體積％的疏浚土作為泥土，以高爐礦渣微粉末為主體的材料作為粘結(jié)材料，并且，使用了熟石灰、普通硅酸鹽水泥作為堿刺激劑。另外，混合材料中粘結(jié)材料量和水的比例設為(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2)/(混合材料中的水的質(zhì)量)< 2. O。養(yǎng)護期間為直到獲得目標壓縮強度的期間，一般而言，如圖4所示的7天左右以上為宜。得到的石材根據(jù)需要破碎處理成適當?shù)拇笮?。該破碎處理也可以使用破碎機來進行，另外，如上述那樣，在將攪拌物在空曠場地中澆注成層狀時，將空曠場地的固化物用破碎裝置粗破碎，接著，可以用破碎機進行破碎處理。另外，通常用篩子將已破碎處理的固化物(塊狀物)進行分級，獲得規(guī)定的尺寸的塊狀物。例如，在作為潛堤材料等使用的情況下，獲得15(T500mm左右大小的塊狀物。優(yōu)選石材具有經(jīng)過28天養(yǎng)護后的單軸壓縮強度為9. 8N/mm2 (JIS-A-5006 :1995中規(guī)定的準硬石的硬度)以上，優(yōu)選具有15N/mm2以上的強度，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠容易地制造這種強度的石材。特別地，使用制鋼礦渣作為骨料所制造的固化物，尤其是使用制鋼礦渣作為骨料且使用高爐礦渣微粉末和堿刺激劑(例如，普通硅酸鹽水泥)作為粘結(jié)材料所制造的固化物能夠確保足夠的強度和重量(高比重)。下面，對制造人造石材的方法進行說明，該方法中，將在疏浚工程所產(chǎn)生的疏浚土暫時地儲存于疏浚土存放處，將儲存于疏浚土存放處的該疏浚土作為泥土使用，從而制造人造石材。在疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚土因疏浚場所等不同而在含水比例上有所不同。另外，在進行疏浚工程的附近進行水產(chǎn)物(海苔、牡蠣等)養(yǎng)殖等的情況下，疏浚工程導致的海水污濁有可能會對水產(chǎn)物產(chǎn)生影響，因此，疏浚工程并不是全年都能進行，而對工程時期有所限制(即，有季節(jié)性)。在這種狀況下，在實施本發(fā)明時，優(yōu)選將在疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚土暫時地儲存于疏浚土存放處，使用儲存于該疏浚土存放處的疏浚土制造固化物。由此，可獲得以下效果(i)即使由于疏浚場所等不同而導致疏浚土的含水比有所不同的情況下，通過暫時地儲存于疏浚土存放處，可以使疏浚土的含水比平均化；(ii)即使是對疏浚的工程時期有限制、不能在全年采取疏浚土的時期，通過暫時儲存于疏浚土存放處，可以穩(wěn)定地向固化物制造工程中供給疏浚土；(iii)通過將疏浚土儲存于疏浚土存放處，可以容易地進行含水比的評價、管理和調(diào)整等。圖5是表示利用了疏浚土存放處的本發(fā)明的一個實施方式的說明圖。疏浚工程中所產(chǎn)生的疏浚土暫時儲存于疏浚土存放處。疏浚土存放處的形態(tài)及構(gòu)造是任意的，例如，可以在空曠場地堆積土砂及礦渣等制成環(huán)狀的堤壩，在其內(nèi)側(cè)儲存疏浚土。在疏浚工程中所產(chǎn)生的疏浚土無論含水比例及其它性狀如何，都運送到疏浚土存放處作為儲存泥。對從該疏浚土存放處供給的疏浚土添加上述的粘結(jié)材料，更優(yōu)選混合骨料，根據(jù)需要添加水，對得到的混合材料進行攪拌，通過粘結(jié)材料的水化反應使該攪拌物固化而獲得人造石材。實施例[實施例I]
在表2及表3所示的混合條件下混合材料進行攪拌(用O. 75m3的攪拌設備進行5分鐘混合，在經(jīng)過規(guī)定時間后排出)，使該混合材料的攪拌物在直徑IOOmmX高度200mm的尺寸的模具中成型固化，制造固化物(人造石材)。疏浚土使用從東京灣的水底采取的粉砂分為90體積％的疏浚土，根據(jù)需要添加水進行水分調(diào)整。另外，作為骨料即制鋼礦渣，使用轉(zhuǎn)爐礦渣(粒徑(T25mm)。通過壓縮試驗(JIS-A-1108 :2006)測定了經(jīng)過28天養(yǎng)護后的固化物的單軸壓縮強度。表2及表3—并表示其結(jié)果。根據(jù)表2及表3，在本發(fā)明例中獲得了即使考慮安全系數(shù)( + 3N/mm2)也充分滿足準硬石特性的穩(wěn)定強度的固化物(石材)。與之相對，在比較例中，雖然強度達到9. 8N/mm2以上，與專利文獻3相比強度較高，但是，不能獲得考慮上述安全系數(shù)時足夠的強度的固化物。
權利要求
1.一種人造石材的制造方法，該方法是使含有泥土和粘結(jié)材料的混合材料發(fā)生水化硬化來制造人造石材的方法，其中，混合材料滿足下述條件(a廣(C), (a)相對于100體積％的混合材料，含有40體積％以上的泥土； (b)粘結(jié)材料包含選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上； (c)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比計為I.7倍以上，且滿足下式 (高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2) / (混合材料中水的質(zhì)量)< 2. O。
2.如權利要求I所述的人造石材的制造方法，其中，粘結(jié)材料含有8(Γ95質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，剩余部分為選自普通硅酸鹽水泥、石灰粉、熟石灰、高爐渣水泥中的I種以上。
3.—種人造石材的制造方法，該方法是使含有泥土和粘結(jié)材料的混合材料發(fā)生水化硬化來制造人造石材的方法，其中，混合材料滿足下述條件(d廣(f), (d)相對于100體積％的混合材料，含有40體積％以上的泥土； (e)粘結(jié)材料包含選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的I種以上以及飛灰； (f)粘結(jié)材料量相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比計為I.7倍以上，且滿足下式 (高爐礦渣微粉末的質(zhì)量+石灰粉的質(zhì)量+熟石灰的質(zhì)量+普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量X 2+飛灰的質(zhì)量X0. 35)/(混合材料中的水的質(zhì)量)(1.5。
4.如權利要求3所述的人造石材的制造方法，其中，粘結(jié)材料含有7(Γ85質(zhì)量％的高爐礦渣微粉末，并且，相對于高爐礦渣微粉末的質(zhì)量，含有1(Γ30質(zhì)量％比例的飛灰，剩余部分為選自普通硅酸鹽水泥、石灰粉、熟石灰、高爐渣水泥中的I種以上。
5.如權利要求廣4中任一項所述的人造石材的制造方法，其中，混合材料還含有骨料。
6.如權利要求5所述的人造石材的制造方法,其中,骨料為制鋼礦洛。
7.如權利要求6所述的人造石材的制造方法，其中，每單位體積的混合材料中制鋼礦渣的混合量為700kg/m3以上。
8.如權利要求7中任一項所述的人造石材的制造方法,其中,泥土含有65體積％以上粒徑為O. 075mm以下的粒子。
9.如權利要求廣8中任一項所述的人造石材的制造方法，其中，泥土為在疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚土，將該疏浚土暫時儲存于疏浚土存放處，使用在該疏浚土存放處儲存的疏浚土制造人造石材。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大量使用疏浚土等泥土，穩(wěn)定制造具有準硬石以上的強度的人造石材的方法。在使含有泥土和粘結(jié)材料的混合材料進行水化硬化來制造人造石材時，混合材料滿足以下的條件(a)～(c)。(a)相對于混合材料100體積%，含有泥土40體積%以上。(b)粘結(jié)材料由選自高爐礦渣微粉末、添加了堿刺激劑的高爐礦渣微粉末、高爐渣水泥、普通硅酸鹽水泥中的1種以上構(gòu)成。(c)粘結(jié)材料量為相對于泥土中的土粒子(固體成分)以質(zhì)量比1.7倍以上，且滿足下式；(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量＋石灰粉的質(zhì)量＋熟石灰的質(zhì)量＋普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量×2)/(混合材料中的水的質(zhì)量)＜2.0，作為粘結(jié)材料的一部分，在還混合飛灰的情況下，滿足(高爐礦渣微粉末的質(zhì)量＋石灰粉的質(zhì)量＋熟石灰的質(zhì)量＋普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量×2＋飛灰的質(zhì)量×0.35)/(混合材料中的水的質(zhì)量)≤1.5。
文檔編號C04B18/14GK102869634SQ20118002177
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2010年4月30日
發(fā)明者高橋克則, 渡邊圭兒, 藪田和哉, 本田秀樹, 林正宏, 松本剛, 鈴木操, 林堂靖史 申請人:杰富意鋼鐵株式會社