JP4530702B2 - Landscape gravel and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、主として道路の中央分離帯に、公園の緑地帯や敷石に、あるいはガーデニング用の砂利等として地面に敷設され、又は建物の屋上等に敷設されて、ヒートアイランド対策に優れた効果のある多孔質な景観砂利とその製造方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an excellent effect on measures against heat islands, mainly on the median strip of roads, on the green zone of parks, on paving stones, or on the ground as gardening gravel, etc., or on the roof of buildings, etc. The present invention relates to porous landscape gravel and its manufacturing method.
ヒートアイランド対策に効果のある景観砂利は、多孔質で多量の水分を吸収して保水できる特性が要求される。多孔質で多量の水分を保水できる景観砂利は、保水している水分を気化させるときに周囲から大きな気化熱を奪うので、冷却効果が大きい。このため、多孔質な景観砂利を敷設して水を補給して、ヒートアイランド対策に効果がある。夏期においては、多くの場所でヒートアイランド現象が発生して生活環境を悪くしている。たとえば、建物が密集する都市においては、建物の屋上、公園、庭、道路等のアスファルトやコンクリートが太陽熱で加熱されてヒートアイランド現象が発生している。ヒートアイランド現象による温度上昇を解消して、生活空間を快適にするために、建物内が冷房される。ただ、冷房は冷房する熱量よりも大きな熱を排気するので、建物外の温度はさらに上昇して都市の温度を高くする原因となっている。このことから、ヒートアイランド現象を根本的に解消する方法が要求されている。多孔質な景観砂利は、ヒートアイランド現象を解消しながら、景観を美しくできる特徴がある。ただ、通常の石を破砕して製造される砂利ではヒートアイランドを解消できない。ヒートアイランド現象を解消するための景観砂利は、以下の(1)〜(4)の全ての物性が要求される。
(1) 多孔質で多量の水分を含有できること
(2) 軽いこと
(3) 上を歩いても破壊されない強度を有すること
(4) 安価であること
Landscape gravel, which is effective for heat island countermeasures, is required to be porous and to absorb and retain a large amount of water. Porous landscape gravel that can retain a large amount of moisture takes a large amount of heat of vaporization from the surroundings when vaporizing the retained moisture, and thus has a great cooling effect. For this reason, it is effective for heat island countermeasures by laying porous landscape gravel and replenishing water. In summer, the heat island phenomenon occurs in many places, making the living environment worse. For example, in cities where buildings are densely packed, asphalt and concrete such as rooftops, parks, gardens, and roads are heated by solar heat, and a heat island phenomenon occurs. In order to eliminate the temperature rise caused by the heat island phenomenon and make the living space comfortable, the interior of the building is cooled. However, since cooling exhausts heat that is greater than the amount of heat that it cools, the temperature outside the building rises further, causing the city temperature to rise. For this reason, a method for fundamentally eliminating the heat island phenomenon is required. Porous landscape gravel has a feature that makes the landscape beautiful while eliminating the heat island phenomenon. However, gravel produced by crushing ordinary stones cannot eliminate heat islands. Landscape gravel to eliminate the heat island phenomenon requires all of the following physical properties (1) to (4).
(1) It must be porous and contain a large amount of water
(2) Light
(3) Having strength not to be destroyed even if walking on
(4) Be inexpensive
景観砂利は、その施工面積が広いので、いかに優れた特性があっても、安価で経済的にヒートアイランド現象を解消できないと実用化されない。また、水の気化熱を利用して冷却するので、多量の水を保水できないと長い時間にわたって、効率よくヒートアイランドを解消できない。また、軽くないと建物の屋上等に敷設できない。さらに、多くの用途において上を歩く場所に使用されるので、歩行して破壊される程度の強度では用途が著しく制限される。 Landscape gravel has a large construction area, so no matter how excellent it is, it cannot be put into practical use if the heat island phenomenon cannot be solved economically and economically. Moreover, since it cools using the vaporization heat of water, if a large amount of water cannot be retained, a heat island cannot be eliminated efficiently for a long time. If it is not light, it cannot be laid on the roof of a building. Furthermore, since it is used in places where people walk on in many applications, the application is severely limited by the strength of walking and breaking.
本発明者は、このことを実現することを目的として、未燃カーボンを含むフライアッシュを造粒し、これを焼成して多孔質な景観砂利を製造することに成功した(特許文献1参照)。
この景観砂利は、フライアッシュに含まれる未燃カーボンを消失させて無数の微細な空隙を設けて多孔質な状態に焼結する。ただ、この景観砂利は、含有される未燃カーボン量で多孔質な状態が左右され、未燃カーボンの少ないフライアッシュを使用すると、空隙率が低くなる欠点がある。さらに未燃カーボンを焼失してできる空隙は、独立気泡に近い状態となる。景観砂利は、多孔質な状態を連続気泡に近い状態として、吸湿した水をスムーズに出入りできる。ただ、未燃カーボンは微細な粒子であるから、これを焼失してできる空隙も微細な空洞となり、水をスムーズに出し入れできる連続気泡に近い状態にはできない欠点がある。 This landscape gravel is sintered in a porous state by eliminating unburned carbon contained in fly ash and providing innumerable fine voids. However, this landscape gravel is affected by the amount of unburned carbon contained in the porous state, and when fly ash with little unburned carbon is used, there is a drawback that the porosity becomes low. Furthermore, the void formed by burning off the unburned carbon is close to closed cells. Landscape gravel can smoothly enter and exit the water that has absorbed moisture, with a porous state close to open cells. However, since unburned carbon is a fine particle, the void formed by burning it out becomes a fine cavity, and there is a drawback that it cannot be brought into a state close to open cells where water can be taken in and out smoothly.
本発明者は、さらにこの欠点を解消することを目的として、種々の実験を繰り返した結果、製紙スラッジに含まれる廃棄繊維を利用することで、理想的な状態で多孔質にできることを見いだした。製紙スラッジは、古紙を溶解して再生するときに溶解槽の底に沈澱する廃棄成分である。したがって、紙として好ましくない微細な短繊維を含有している。製紙スラッジに含まれる微細な短繊維は、これを焼失して景観砂利に空隙を設けると、連続気泡に近い状態となって、水をスムーズに出し入れできる理想的な空隙を設けることができる。また、製紙スラッジは廃棄に手間と経費がかかっていることから、これを原料に利用して、景観砂利のコストを低減しながら、廃棄物を有効に再利用できる特徴が実現される。さらにまた、製紙スラッジは、繊維等の有機成分に加えて無機物を含有しているが、この無機物は、フライアッシュにも含有されるシリカ、アルミナ、酸化カルシウム等であるから、これをフライアッシュに添加して焼成すると、無機物はフライアッシュの無機物と一体になって焼結される。このため、製紙スラッジをフライアッシュに混合して焼結することにより、正に理想的な景観砂利を安価に多量生産できる。 As a result of repeating various experiments for the purpose of eliminating this drawback, the present inventor has found that the waste fibers contained in the papermaking sludge can be made porous in an ideal state. Papermaking sludge is a waste component that precipitates at the bottom of the dissolution tank when used paper is dissolved and recycled. Therefore, it contains fine short fibers which are not preferable as paper. When the fine short fibers contained in the papermaking sludge are burned off and a void is provided in the landscape gravel, it becomes a state close to open cells, and an ideal void that allows water to be taken in and out smoothly can be provided. Also, since paper sludge takes time and money to dispose of it, it can be used as a raw material to realize the feature that waste can be effectively reused while reducing the cost of landscape gravel. Furthermore, papermaking sludge contains inorganic substances in addition to organic components such as fibers. However, since these inorganic substances are silica, alumina, calcium oxide, etc., which are also contained in fly ash, they are used in fly ash. When added and fired, the inorganic material is sintered together with the fly ash inorganic material. For this reason, by mixing paper-making sludge with fly ash and sintering it, a truly ideal landscape gravel can be mass-produced at low cost.
したがって、本発明の第1の大切な目的は、産業廃棄物として有効に利用されていない製紙スラッジを有効に利用しながら、内部に無数の微細な空隙を設け、さらにこの製紙スラッジの短繊維によって、空隙の水の出入りをスムーズにできる連続気泡な状態とする高い空隙率の多孔質な景観砂利とその製造方法を提供することにある。 Therefore, the first important object of the present invention is to provide a paper sludge that is not effectively used as industrial waste, while providing innumerable fine voids inside the paper sludge. An object of the present invention is to provide a porous landscape gravel having a high porosity, which can be in an open-celled state where water can smoothly enter and exit the void, and a method for producing the same.
さらに、本発明の第2の目的は、フライアッシュと製紙スラッジの混合比率を調整することにより、最適な空隙率と強度にコントロールできる多孔質な景観砂利とその製造方法を提供することにある。 Furthermore, the second object of the present invention is to provide a porous landscape gravel which can be controlled to an optimum porosity and strength by adjusting the mixing ratio of fly ash and papermaking sludge and a method for producing the same.
本発明の請求項1の景観砂利の製造方法は、フライアッシュに、繊維を含む有機成分を10重量%以上含有し、かつ40重量%〜70重量%の水分を含有する未焼成の製紙スラッジを添加し、さらに水を添加して製紙スラッジに含有される水と添加された水の両方をバインダーに使用して、平均粒子径を2mm〜30mmとする未焼結粒子に造粒する造粒工程と、この造粒工程で得られる未焼結粒子を圧縮強度が50N以上で、吸水率が35重量%以上となる温度に焼結する焼成工程とからなる。 In the method for producing landscape gravel according to claim 1 of the present invention, unfired papermaking sludge containing 10% by weight or more of organic components containing fibers and 40% to 70% by weight of water is contained in fly ash. Granulation step of adding and further granulating into unsintered particles having an average particle size of 2 mm to 30 mm using both the water contained in the papermaking sludge and the added water as binders And a sintering step of sintering the unsintered particles obtained in this granulation step to a temperature at which the compressive strength is 50 N or more and the water absorption is 35% by weight or more.
本発明の請求項2の景観砂利の製造方法は、100重量部のフライアッシュに、10〜500重量部の製紙スラッジを混合する。 In the method for producing landscape gravel according to claim 2 of the present invention, 10 to 500 parts by weight of papermaking sludge is mixed with 100 parts by weight of fly ash.
本発明の景観砂利の製造方法は、フライアッシュに、未燃カーボンを含むフライアッシュを使用する。 The manufacturing method of landscape gravel of the present invention uses fly ash containing unburned carbon for fly ash.
本発明の請求項3の景観砂利の製造方法は、製紙スラッジとフライアッシュからなる原料に、2重量%以上の酸化鉄を含むものを使用する。さらに、本発明の請求項4の景観砂利の製造方法は、焼成工程における焼成温度を1000〜1300℃とする。 The method for producing landscape gravel according to claim 3 of the present invention uses a raw material comprising paper sludge and fly ash containing 2% by weight or more of iron oxide. Furthermore, the manufacturing method of the landscape gravel of Claim 4 of this invention makes the calcination temperature in a baking process 1000-1300 degreeC.
本発明の請求項5の多孔質な景観砂利は、フライアッシュと、繊維を含む有機成分を10重量%以上含有し、かつ40重量%〜70重量%の水分を含有する未焼成の製紙スラッジと、水との混合体が、製紙スラッジに含有される水と添加された水の両方をバインダーとして、平均粒子径を2mm〜30mmとする粒子に造粒して、圧縮強度を50N以上、吸水率を35重量%以上とする温度で焼結している。 The porous landscape gravel according to claim 5 of the present invention includes fly ash, an unfired papermaking sludge containing 10% by weight or more of organic components including fibers, and containing 40% to 70% by weight of water. The mixture with water is granulated into particles having an average particle diameter of 2 mm to 30 mm using both water contained in the papermaking sludge and added water as a binder, and has a compressive strength of 50 N or more, water absorption Is sintered at a temperature of 35 wt% or more.
本発明の請求項6の多孔質な景観砂利は、100重量部のフライアッシュと、10〜500重量部の製紙スラッジを造粒している。 The porous landscape gravel according to claim 6 of the present invention is granulated with 100 parts by weight of fly ash and 10 to 500 parts by weight of papermaking sludge.
本発明の請求項7の多孔質な景観砂利は、吸水率を40重量%以上としている。さらに、本発明の請求項8の多孔質な景観砂利は、2重量%以上の酸化鉄を含んでおり、酸化鉄で表面を着色している。 The porous landscape gravel according to claim 7 of the present invention has a water absorption rate of 40% by weight or more. Furthermore, the porous landscape gravel according to claim 8 of the present invention contains 2% by weight or more of iron oxide, and the surface is colored with iron oxide.
本発明の景観砂利とその製造方法は、内部に無数の微細な空隙を設けて、この空隙への水の出入りをスムーズにできる連続気泡な状態にできる特長がある。それは、本発明の景観砂利とその製造方法が、フライアッシュに10重量%以上の繊維等の有機成分を含む製紙スラッジを添加して、あるいは、10重量%以上の繊維等の有機成分を含む未焼成の製紙スラッジに水をバインダーとして添加して、平均粒子径を2mm〜30mmとする未焼結粒子に造粒し、この未焼結粒子を圧縮強度が50N以上で、吸水率が35重量%以上となる温度に焼結しているからである。以上のようにして製造される景観砂利は、製紙スラッジの短繊維によって、内部に無数の微細な空隙を設けることができる。とくに、製紙スラッジの短繊維は、表面に微細な起毛が毛羽立った状態となっているので、この短繊維によって、大きな空隙と小さな空隙が連続して混在する多孔質な状態にできる。したがって、連続気泡に近い多孔質な状態を実現して、水をスムーズに出し入れできる理想的な空隙を設けることができる。 The landscape gravel of the present invention and the method for producing the same have the feature that an infinite number of fine voids are provided inside, and an open cell state that allows smooth entry and exit of water into the void is provided. This is because the landscape gravel of the present invention and the method for producing the same include the addition of paper sludge containing 10% by weight or more of organic components such as fibers to fly ash, or 10% by weight or more of organic components such as fibers. Water is added to the baked paper sludge as a binder and granulated into unsintered particles having an average particle size of 2 mm to 30 mm. The unsintered particles have a compressive strength of 50 N or more and a water absorption of 35% by weight. This is because sintering is performed at the above temperature. The landscape gravel manufactured as described above can provide innumerable fine voids inside by the short fibers of the papermaking sludge. In particular, the short fibers of the paper sludge have a fluffy surface raised on the surface, so that the short fibers can form a porous state in which large voids and small voids are continuously mixed. Therefore, it is possible to provide an ideal space that can realize a porous state close to open cells and allow water to flow in and out smoothly.
さらに、本発明の景観砂利とその製造方法は、従来、廃棄に手間と経費がかかっていた産業廃棄物である製紙スラッジを有効に利用しながら理想的な空隙を設けることができる特長もある。製紙スラッジは、廃棄に手間と経費がかかっていることからも、これを原料に利用して、景観砂利のコストを低減しながら、廃棄物を有効に再利用できることは有意義なことである。さらに、製紙スラッジは、繊維等の有機成分に加えて、フライアッシュにも含有されるシリカ、アルミナ、酸化カルシウム等の無機物を含有しているので、これをフライアッシュに添加して焼成すると、無機物はフライアッシュの無機物と一体になって焼結され、製紙スラッジをフライアッシュに混合して焼結することにより、正に理想的な景観砂利を安価に多量生産できる特長もある。 Furthermore, the landscape gravel of the present invention and the method for producing the same also have an advantage that an ideal void can be provided while effectively utilizing papermaking sludge, which is an industrial waste that has conventionally been time-consuming and expensive to dispose of. Since paper sludge is time-consuming and expensive to dispose of, it is meaningful that waste can be reused effectively while reducing the cost of landscape gravel by using it as a raw material. Furthermore, paper sludge contains inorganic substances such as silica, alumina, and calcium oxide contained in fly ash in addition to organic components such as fibers. Sintered together with fly ash minerals and mixed with paper ash to sinter the fly ash and sinter, it also has the advantage of being able to mass produce the ideal landscape gravel at low cost.
さらにまた、本発明の景観砂利とその製造方法は、フライアッシュと製紙スラッジの混合比率を調整することにより、最適な空隙率と強度にコントロールできる特長もある。 Furthermore, the landscape gravel according to the present invention and the method for producing the same also have an advantage that the optimum porosity and strength can be controlled by adjusting the mixing ratio of fly ash and paper sludge.
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための景観砂利とその製造方法を例示するものであって、本発明は景観砂利とその製造方法を以下に特定しない。 Examples of the present invention will be described below. However, the Example shown below illustrates the landscape gravel and its manufacturing method for materializing the technical idea of this invention, Comprising: This invention does not specify landscape gravel and its manufacturing method below.
本発明の景観砂利は、以下の工程で製造される。
(1) 造粒工程
この工程は、フライアッシュに焼成しない製紙スラッジを混合し、あるいは焼成しない未乾燥の製紙スラッジを、含有水をバインダーに使用して造粒して未焼結粒子とする。製紙スラッジは、10重量%以上、好ましくは15重量%以上、さらに好ましくは20重量%以上の繊維等の有機成分を含むものを使用する。さらに、製紙スラッジは、フィルタープレス等で脱水されたものであって、乾燥されず、また焼成されないものを使用する。この製紙スラッジは、40重量%〜70重量%の水分を含有する。この含有水分をバインダーに使用して、フライアッシュと製紙スラッジとの混合体を造粒し、あるいは製紙スラッジを造粒する。この製紙スラッジは、微細な短繊維と無機成分に水を含有する。本発明は、製紙スラッジの焼成灰をフライアッシュに混合して造粒するのではない。本発明は、脱水された製紙スラッジを乾燥することなく、また焼成することなく造粒して焼成するので、処理コストを著しく安くして理想的な物性の景観砂利にできる。
The landscape gravel of this invention is manufactured in the following processes.
(1) Granulation step In this step, papermaking sludge that is not fired is mixed with fly ash, or undried papermaking sludge that is not fired is granulated using water as a binder to form unsintered particles. As the papermaking sludge, one containing 10% by weight or more, preferably 15% by weight or more, more preferably 20% by weight or more of organic components such as fibers is used. Further, the papermaking sludge is dehydrated with a filter press or the like, and is not dried or fired. This papermaking sludge contains 40 wt% to 70 wt% water. Using this moisture content as a binder, a mixture of fly ash and paper sludge is granulated, or paper sludge is granulated. This papermaking sludge contains water in fine short fibers and inorganic components. In the present invention, the burned ash of paper sludge is not mixed with fly ash and granulated. In the present invention, since the dewatered paper sludge is granulated and fired without drying and without firing, the processing cost can be remarkably reduced and landscape gravel with ideal physical properties can be obtained.
また、製紙スラッジに含まれる繊維は非常に細くて短い。この繊維を焼失して、景観砂利の内部に微細な無数の空隙を設ける。したがって、原料の製紙スラッジに、繊維等の有機成分の含有量の多いものを使用して、焼結された景観砂利の空隙率をより高く、すなわち吸水率を高くできる。とくに、繊維等の有機成分による空隙は、未燃カーボンのように独立気泡な状態ではなく、連続気泡の状態となって互いに連続する微細な無数の空隙となる。この構造の空隙は、多量の水をスムーズに出入りしやすい状態で保水する。 Also, the fibers contained in the papermaking sludge are very thin and short. This fiber is burnt down to create countless fine voids inside the landscape gravel. Therefore, by using a raw material papermaking sludge having a high content of organic components such as fibers, the porosity of the sintered landscape gravel can be increased, that is, the water absorption rate can be increased. In particular, voids due to organic components such as fibers are not in the form of closed cells as in unburned carbon, but are in the form of open cells and become innumerable fine voids that are continuous with each other. The voids of this structure retain a large amount of water in a state where it can easily enter and exit smoothly.
製紙スラッジに含まれる繊維等の有機成分が多すぎると、これを焼結した景観砂利は、空隙率が高くなって全体の強度が低下する。したがって、繊維等の有機成分の含有率の多すぎる製紙スラッジは、フライアッシュを混合して空隙率を調整する。さらに、フライアッシュに未燃カーボンを含有するものを使用して、フライアッシュの未燃カーボンと、製紙スラッジの繊維等の有機成分とで、景観砂利の空隙率をコントロールすることもできる。 When there are too many organic components, such as a fiber, contained in papermaking sludge, the porosity of the landscape gravel which sintered this will become high and the whole intensity | strength will fall. Therefore, the papermaking sludge having an excessive content of organic components such as fibers is mixed with fly ash to adjust the porosity. Further, by using fly ash containing unburned carbon, the porosity of landscape gravel can be controlled with unburned carbon of fly ash and organic components such as fibers of paper sludge.
さらに、フライアッシュと製紙スラッジには、いずれか又は両方に酸化鉄を含有するものを使用する。酸化鉄は顔料となって、景観砂利の表面を美しい天然色に着色する。 Further, as fly ash and paper sludge, one containing iron oxide in one or both is used. Iron oxide becomes a pigment that colors the surface of landscape gravel in a beautiful natural color.
製紙スラッジやフライアッシュを結合して造粒するバインダーには水を使用するが、焼成工程で焼失する合成樹脂製のバインダー、たとえば酢酸ビニル樹脂やPVA等の合成樹脂バインダーを水に添加して使用することもできる。造粒工程において、フライアッシュと製紙スラッジは十分に混練りされて、製紙スラッジに含まれる繊維等の有機成分を均一に分散させる。水分を含有するフライアッシュや製紙スラッジは成型室に充填され、成型室が閉塞されて未焼結粒子に造粒される。製紙スラッジに対するフライアッシュ量を多くして、造粒に必要な水分量が少なくなる場合は、水分含有量が40重量%〜70重量%となるように水を添加して、繊維等の有機成分を均一に分散させるまで混練りする。 Water is used as a binder to granulate by combining papermaking sludge and fly ash, but synthetic resin binders that are burned off during the firing process, such as synthetic resin binders such as vinyl acetate resin and PVA, are added to water. You can also In the granulation step, fly ash and papermaking sludge are sufficiently kneaded to uniformly disperse organic components such as fibers contained in the papermaking sludge. The fly ash and papermaking sludge containing moisture are filled in the molding chamber, and the molding chamber is closed and granulated into unsintered particles. When the amount of fly ash for papermaking sludge is increased and the amount of water necessary for granulation is reduced, water is added so that the water content is 40 wt% to 70 wt%, and organic components such as fibers are added. Knead until uniformly dispersed.
本発明は、フライアッシュと製紙スラッジを造粒する方法を、成型室に充填する方法には特定しない。たとえば、フライアッシュや製紙スラッジを円柱状又は角柱状に押し出し、これを所定の長さに切断して短い円柱状や角柱状とし、さらにこれを2枚のプレートで挟んで転動させて球形ないしは球形に近似する形状に成型し造粒することもできる。未焼結粒子は、好ましくは球形に造粒する。ただし、完全な球形には成型せずに、球形に近い形状とし、多面体ないしは角を丸くしている多面体等の形状に成型する。また、自然の砂利に近いように種々の形状が混在する形状に造粒することもできる。造粒工程においては、平均粒子径を2〜30mm、好ましくは3〜20mm、さらに好ましくは5〜15mmとする未焼結粒子に造粒する。 The present invention does not specify a method of granulating fly ash and papermaking sludge as a method of filling a molding chamber. For example, extrude fly ash or papermaking sludge into a cylindrical or prismatic shape, cut it into a predetermined length to make it a short cylindrical shape or prismatic shape, and then roll it by sandwiching it between two plates. It can also be molded and granulated into a shape approximating a sphere. The unsintered particles are preferably granulated into a spherical shape. However, it is not formed into a perfect sphere, but is formed into a shape close to a sphere and a shape such as a polyhedron or a polyhedron with rounded corners. Moreover, it can also granulate in the shape where various shapes are mixed so that it may be close to natural gravel. In the granulation step, the particles are granulated into unsintered particles having an average particle diameter of 2 to 30 mm, preferably 3 to 20 mm, more preferably 5 to 15 mm.
(2) 焼成工程
未焼結粒子を乾燥した後、焼結して製紙スラッジに含まれる繊維等の有機成分を焼失して、連続気泡状態の多孔状態に焼結する。焼成温度は、1000℃〜1300℃、好ましくは1000〜1200℃、さらに好ましくは1050℃〜1200℃とし、設定された焼成温度における焼成時間は1〜5時間とする。焼成温度が低く、あるいは焼成時間が短いと、充分に焼結できずに強度が低下する。反対に高すぎると無機成分が溶融されて空隙が少なくなって、吸水性と保水性が低下する。焼成工程において、未焼結粒子は含有される繊維等の有機成分が焼失されて多孔質な状態となる。また、未燃カーボンを含むフライアッシュに製紙スラッジを混合している未焼結粒子は、フライアッシュの未燃カーボンも焼失して微細な空隙ができる。この景観砂利は、繊維等の有機成分による連続気泡状態の空隙と、未燃カーボンによる独立気泡状態の空隙が互いに連通される状態で設けられて、多量の水分を含有する景観砂利となる。
(2) Firing step After the unsintered particles are dried, they are sintered to burn off organic components such as fibers contained in the papermaking sludge and sinter into an open-celled porous state. The firing temperature is 1000 ° C. to 1300 ° C., preferably 1000 to 1200 ° C., more preferably 1050 ° C. to 1200 ° C., and the firing time at the set firing temperature is 1 to 5 hours. If the firing temperature is low or the firing time is short, sufficient strength cannot be obtained by sintering. On the other hand, if it is too high, the inorganic component is melted and the voids are reduced, resulting in a decrease in water absorption and water retention. In the firing step, the organic particles such as fibers contained in the unsintered particles are burned away and become a porous state. In addition, the unsintered particles in which paper sludge is mixed with fly ash containing unburned carbon also burns away the unburned carbon of fly ash to form fine voids. The landscape gravel is a landscape gravel that contains a large amount of moisture by providing open-cell voids due to organic components such as fibers and closed-cell voids due to unburned carbon.
図1は、景観砂利の内部が焼結されて多孔質な状態となる状態を示す電子顕微鏡写真である。この図に示すように、景観砂利の内部には、極めて微細な多くの連続する空隙ができ、ここに吸水した水を保水する。この状態で内部の微細な空隙に保水する景観砂利は、極めて優れた保水性を実現して、長期間にわたって保水する。 FIG. 1 is an electron micrograph showing a state where the interior of landscape gravel is sintered and becomes porous. As shown in this figure, a lot of extremely fine continuous voids are formed inside the landscape gravel, and the absorbed water is retained here. The landscape gravel that retains water in the fine voids inside in this state realizes extremely excellent water retention and retains water for a long period of time.
以下の工程で景観砂利を製造する。
(1) 造粒工程
100重量部のフライアッシュと、100重量部の製紙スラッジを十分に混合して、製紙スラッジの繊維等の有機成分を均一に分散させる状態として、焼失材混合無機材を造粒する。フライアッシュは、30重量%の未燃カーボンを含有する。製紙スラッジは、30重量%の繊維等の有機成分を含有する。製紙スラッジは水分を含有するが、フライアッシュはほとんど水分を含まないので、全体の水分含有量が50重量%となるように水を添加して、水をバインダーとして造粒する。この製紙スラッジは、フィルタープレスで脱水されたものを、乾燥も焼成もしない状態で使用する。製紙スラッジは50重量%の水分を含む。造粒される未焼結粒子の平均粒子径は約10mmとする。
Landscape gravel is manufactured in the following process.
(1) Granulation process 100 parts by weight of fly ash and 100 parts by weight of papermaking sludge are thoroughly mixed to form a burned material mixed inorganic material in a state where organic components such as fibers of the papermaking sludge are uniformly dispersed. Grain. Fly ash contains 30% by weight of unburned carbon. Papermaking sludge contains 30% by weight of organic components such as fibers. Papermaking sludge contains water, but fly ash contains almost no water, so water is added so that the total water content is 50% by weight, and water is granulated as a binder. This papermaking sludge is dehydrated with a filter press and used without being dried or fired. The papermaking sludge contains 50% water by weight. The average particle diameter of the unsintered particles to be granulated is about 10 mm.
(2) 焼成工程
未焼結粒子を乾燥した後、焼成炉に搬入して、焼成温度を1200℃として2時間焼成する。焼成炉は、200℃/時間の温度勾配で炉内の温度を上昇し、1200℃に2時間保持した後、自然冷却して、焼成炉から景観砂利を取り出す。
(2) Firing step After the unsintered particles are dried, they are carried into a firing furnace and fired at a firing temperature of 1200 ° C. for 2 hours. The firing furnace raises the temperature in the furnace with a temperature gradient of 200 ° C./hour, holds it at 1200 ° C. for 2 hours, naturally cools, and takes out landscape gravel from the firing furnace.
以上の工程で製造される景観砂利は、吸水率が約61重量%と極めて高くなる。吸水率が61重量%である景観砂利は、100gの景観砂利に61gの水を保水する。この景観砂利は極めて微細な空隙に吸水するので、極めて優れた保水性を実現する。とくに、この景観砂利は、未燃カーボンによる独立気泡状態の空隙と、繊維等の有機成分による連続気泡状態の空隙とが、互いに連通する状態で設けられる。したがって、この実施例で製作される景観砂利は、多量の水をスムーズに出し入れできる状態で長時間にわたって保水する。たとえば、温度40℃、湿度80%の室内で水分が減少する状態を測定すると、この実施例の景観砂利は、400時間(16.7日)経過後も38重量%の水分を保水する極めて優れた保水性を示す。 The landscape gravel produced in the above process has an extremely high water absorption rate of about 61% by weight. Landscape gravel having a water absorption rate of 61% by weight holds 61 g of water in 100 g of landscape gravel. This landscape gravel absorbs water in extremely fine voids, thus realizing extremely good water retention. In particular, the landscape gravel is provided in a state where a closed-cell void due to unburned carbon and an open-cell void due to organic components such as fibers communicate with each other. Therefore, the landscape gravel produced in this embodiment retains water for a long time in a state where a large amount of water can be smoothly taken in and out. For example, when measuring a state in which moisture decreases in a room at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 80%, the landscape gravel of this example is extremely excellent in retaining 38% by weight of water even after 400 hours (16.7 days). Water retention.
この実施例で得られた景観砂利の空隙分布を水銀注入法で測定すると、2〜20μmと極めて微細な空隙がほとんどを占める。 When the void distribution of the landscape gravel obtained in this example is measured by the mercury injection method, 2-20 μm and very fine voids occupy most.
さらに、製造された景観砂利をコンクリートや地面に敷設して、上を歩行しても全く破壊されない強度となった。破壊強度を測定するために、球形に焼結された景観砂利を、変形しない平行な金属面で挟着して、局部的に加圧しても約150Nの圧力で加圧するまで破壊されない。この破壊試験は、景観砂利を極めて狭い領域で局部的に押圧するので、景観砂利と押圧面との間にゴム状弾性体等を配設して、押圧する面積を大きくすると、破壊強度は極めて大きくなる。現実に、景観砂利の上を靴で踏む状態はこの状態となる。靴の底が弾性変形するからである。また、靴底で景観砂利を踏みつける状態は、多数の景観砂利を一緒に靴底で踏むので、1個の景観砂利に作用する圧力は体重よりも小さく、前述の強度の景観砂利が踏んで破壊されることはない。 In addition, the landscape gravel produced was laid on concrete and the ground, and it was strong enough to not be destroyed even when walking on it. In order to measure the breaking strength, the scenic gravel sintered into a spherical shape is sandwiched between parallel metal surfaces that do not deform, and even if it is locally pressed, it is not broken until it is pressed with a pressure of about 150 N. In this destructive test, landscape gravel is pressed locally in a very narrow area, so if a rubber-like elastic body is placed between the landscape gravel and the pressing surface and the area to be pressed is increased, the fracture strength is extremely high. growing. In reality, this is the situation when you step on the landscape gravel with your shoes. This is because the bottom of the shoe is elastically deformed. In addition, when the landscape gravel is stepped on the sole, many landscape gravel steps on the sole together, so the pressure acting on one landscape gravel is smaller than the weight, and the above-mentioned landscape gravel steps on and breaks down. It will never be done.
(2)の焼成工程における焼成温度を1200℃から1150℃にする以外、実施例1と同様にして景観砂利を製造する。この実施例で製造される景観砂利は、吸水率が約63重量%となる。吸水率が63重量%である景観砂利は、100gの景観砂利に63gの水を保水する。この景観砂利も極めて微細な空隙に吸水するので、実施例1の景観砂利と同じように、極めて優れた保水性を実現し、400時間(16.7日)経過後も約40%の水分を保水する。 Landscape gravel is produced in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature in the firing step (2) is changed from 1200 ° C to 1150 ° C. The landscape gravel produced in this example has a water absorption of about 63% by weight. Landscape gravel having a water absorption rate of 63% by weight holds 63 g of water in 100 g of landscape gravel. Since this landscape gravel also absorbs water into extremely fine voids, it achieves extremely excellent water retention, just like the landscape gravel of Example 1, and retains about 40% of water after 400 hours (16.7 days). Keep water.
さらに、製造された景観砂利をコンクリートや地面に敷設して、上を歩行しても全く破壊されない強度となった。球形に焼結された景観砂利を、変形しない平行な金属面で挟着して、局部的に加圧して破壊強度を測定すると約130Nの圧力で加圧するまで破壊されない。 In addition, the landscape gravel produced was laid on concrete and the ground, and it was strong enough to not be destroyed even when walking on it. When landscape gravel sintered in a spherical shape is sandwiched between parallel metal surfaces that do not deform and pressed locally and the fracture strength is measured, it is not destroyed until it is pressurized at a pressure of about 130 N.
造粒工程において使用する焼失材混合無機材を、30重量%の繊維等の有機成分を含有する製紙スラッジのみとする以外、実施例1と同様にして、多孔質な景観砂利を製造する。この実施例で製造される景観砂利は、吸水率が約51重量%となる。吸水率が51重量%である景観砂利は、100gの景観砂利に51gの水を保水する。この景観砂利も極めて微細な空隙に吸水するので、実施例1の景観砂利と同じように、極めて優れた保水性を実現し、400時間(16.7日)経過後も約30%の水分を保水する。 Porous landscape gravel is produced in the same manner as in Example 1 except that the burned-material mixed inorganic material used in the granulation step is only papermaking sludge containing organic components such as 30% by weight of fibers. The landscape gravel produced in this example has a water absorption of about 51% by weight. Landscape gravel having a water absorption rate of 51% by weight holds 51 g of water in 100 g of landscape gravel. Since this landscape gravel also absorbs water into extremely fine voids, it achieves extremely excellent water retention, just like the landscape gravel of Example 1, with about 30% moisture after 400 hours (16.7 days). Keep water.
さらに、製造された景観砂利をコンクリートや地面に敷設して、上を歩行しても全く破壊されない強度となった。球形に焼結された景観砂利を、変形しない平行な金属面で挟着して、局部的に加圧して破壊強度を測定すると約118Nの圧力で加圧するまで破壊されない。 In addition, the landscape gravel produced was laid on concrete and the ground, and it was strong enough to not be destroyed even when walking on it. When the gravel-sintered landscape gravel is sandwiched between parallel metal surfaces that do not deform and pressed locally to measure the breaking strength, it is not destroyed until it is pressed at a pressure of about 118 N.
焼成工程において、焼成温度を1200℃から1060℃にとする以外、実施例3と同様にして、多孔質な景観砂利を製造する。この実施例で製造される景観砂利は、吸水率が約60重量%となる。この景観砂利も極めて微細な空隙に吸水するので、実施例1の景観砂利と同じように、極めて優れた保水性を実現し、400時間(16.7日)経過後も約35%の水分を保水する。 In the firing step, porous landscape gravel is produced in the same manner as in Example 3 except that the firing temperature is changed from 1200 ° C to 1060 ° C. The landscape gravel produced in this example has a water absorption of about 60% by weight. Since this landscape gravel also absorbs water in extremely fine voids, it achieves extremely excellent water retention, just like the landscape gravel of Example 1, and retains about 35% of moisture after 400 hours (16.7 days). Keep water.
さらに、製造された景観砂利をコンクリートや地面に敷設して、上を歩行しても全く破壊されない強度となった。球形に焼結された景観砂利を、変形しない平行な金属面で挟着して、局部的に加圧して破壊強度を測定すると約110Nの圧力で加圧するまで破壊されない。 In addition, the landscape gravel produced was laid on concrete and the ground, and it was strong enough to not be destroyed even when walking on it. When landscape gravel sintered in a spherical shape is sandwiched between parallel metal surfaces that are not deformed and pressed locally to measure the breaking strength, it is not broken until it is pressed at a pressure of about 110 N.
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