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【発明の名称】 |
土舗装用組成物およびその製法 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤 良和 |
【課題】天然土と無機塩類とセメントとを混合した土舗装用組成物を長期保存可能な工業製品として市場に提供することを課題とする。
【解決手段】土に無機塩類の水溶液を添加して均一に混合し、これを８０〜１５０℃で乾燥することにより含水比を２％以下とすると共に有機物および微生物を除去したのち、セメントを混合する。無機塩類を水溶液の形態で土に添加するから無機塩類を土に均一に混合し易い。また、この湿潤混合物を８０〜１５０℃という比較的高温で強熱乾燥するから、土中に含まれる天然由来の有機物や微生物が分解・死滅し、保管中における有機物の腐敗や変敗が回避でき、工業製品、市場流通商品としての長期品質安定性が確保できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを所定の配合比率に混合した土舗装用組成物であって、含水比が２％以下、かつ有機物および微生物が除去されていることを特徴とする土舗装用組成物。
【請求項２】 土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを所定の配合比率に混合した土舗装用組成物の製造方法であって、土質材料に無機塩類の水溶液を添加して均一に混合し、該混合物を８０〜１５０℃で乾燥することにより含水比を２％以下とすると共に有機物および微生物を除去し、得られた乾燥物に水和反応性硬化剤を混合することを特徴とする土舗装用組成物の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は人と自然にやさしい土舗装の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】真砂土や川砂、あるいは荒木田土、ローム、しらす等の天然土質材料を主材として路面を舗装するいわゆる土舗装が広く知られている。この土舗装は、照り返しが少なく、歩行し易く、自然破壊を抑え、周囲の環境によくマッチする等、アスファルト舗装やコンクリート舗装にない格別の特徴を有する。土舗装技術の一例として、特開平１１−２４７１１８号公報、特開平１１−１３１４１５号公報、特開平１０−１４０１５６号公報等によれば、ウレタン系樹脂が土粒子のバインダーとして用いられる。また、特開平１１−３０２６４５号公報、特開平１１−１３１４０７号公報、特開平９−２９６４０６号公報等によれば、アクリル樹脂エマルジョンやカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の水性樹脂分散物が土粒子の結合剤、団粒化剤として用いられる。
【０００３】一方、このような有機化合物を使用するのに対し、特開２０００−１９２４０３号公報、特開平９−８７６２１号公報、特開平８−３０２６０８号公報、特開平６−３０６８１４号公報、特開平６−１０３０５号公報には、土質材料に、セメント等の水和反応性硬化剤、および塩化マグネシウムや炭酸カルシウム等の各種無機塩類を混合して水で練り合わせ、これで路面舗装や舗装用成形物を作製する技術が記載されている。しかし、施工現場はどうしても慌ただしいから、複数の原料をいちいち計量して所定の配合比率に調製したり、これらを均一に混じり合うまでよくミキシングすることがお座なりとなって、配合比率に誤差が生じたり品質がばらついたりする傾向がある。
【０００４】この問題に対処するためには、特開２０００−７９２６号公報に開示されるように、原料を現場混合するのではなくプラント混合することが考えられる。つまり、上記の場合、土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを予め所定の配合比率にプレミックスしておくのである。そうすれば、施工現場にこの含土プレミックスを持ち込み、現場ではこれに水を加えて練るだけで済むようになり、原料の配合比率に誤差が出たり舗装の品質がばらついたりすることが防止できる。加えて、用途に応じて配合比率の異なる多くのグレードを品揃えすることができ、土舗装用組成物を工業的に一貫生産することが可能となる。その結果、土舗装用組成物の品質管理が容易となり、納期が遵守でき、工期が短縮化し、コストダウンが図れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セメント等の水和反応性を有する硬化剤をこの含土プレミックス中に安定に存在させるためには、該水和反応性硬化剤がプレミックス中の水分により水和反応を起こさないようにする必要がある。のみならず、このような土舗装用組成物を工業化するためには、製品である上記プレミックスの在庫安定性ないし製品安定性を確保することが欠かせない。
【０００６】つまり、このプレミックスには、掘削土や地方産出土等の天然由来の土質材料が配合されているから、その中には、昆虫の死がいや、植物の枯枝・落葉、あるいは生物の糞尿等のいろいろな有機物が混入しているし、また、土壌菌等のバクテリアや、黴類、藻類等の各種の微生物が棲息している。したがって、これをそのまま混ぜて製品化しただけでは衛生的でないばかりか、保管中に腐敗や異常発酵を起こしてガスが発生し、容器や袋が破裂したり、あるいは内容物が変敗、変質して商品価値が損なわれたりする問題が新たに発生するのである。しかも、プレミックスには無機栄養素（無機塩類）が豊富に含まれ、バクテリア等の繁殖によってｐＨが下がり、プレミックスが中性化すると、セメント等の硬化剤の強度が脆弱化する可能性もある。
【０００７】そこで、本発明は、上記のような現状に鑑み、土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを混合した土舗装用組成物を品質安定性に優れる工業製品として市場に提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを所定の配合比率に混合した土舗装用組成物において、含水比を２％以下とし、かつ有機物および微生物を除去したことを特徴としている。
【０００９】また、本発明は、土質材料と無機塩類と水和反応性硬化剤とを所定の配合比率に混合した土舗装用組成物の製造方法において、土質材料に無機塩類の水溶液を添加して均一に混合し、該混合物を８０〜１５０℃で乾燥し、これにより上記混合物の含水比を２％以下とすると共に有機物および微生物を除去し、得られた乾燥物に水和反応性硬化剤を混合することを特徴とする。
【００１０】本発明では、無機塩類を水溶液の形態で土質材料に添加する。したがって、粉体や粒体の形態で混合するよりも土質材料と無機塩類との攪拌および均一化が容易となる。しかし、このままでは水分を多量に含むから、水和反応性硬化剤を混合することができない。そこで、本発明では、次にこの混合物を８０〜１５０℃で乾燥することにより含水比を２％以下まで低下させる。これにより、プレミックス中の水分がほとんどなくなって、水和反応性硬化剤を配合しても、組成物内部における水和反応が防止でき、保管中における製品の固化が回避できる。
【００１１】また、本発明では、混合物を上記のように８０〜１５０℃の比較的高温で強熱乾燥をすることにより、土質材料中に含まれる天然由来の有機物や微生物が分解または死滅し、これらを除去することが同時に達成される。したがって、別途これらの除去作業や駆除作業等をしなくても有機物の腐敗や醗酵が回避でき、その結果、工業製品、市場流通商品としての長期品質安定性が確保できて、例えば、開封時に内容物が堆肥化していた、腐敗臭がした、異物が発生、繁殖していた、品質・強度が低下していた等の不具合が解消される。
【００１２】本発明に係る土舗装用組成物は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）内装の紙袋や、ペール缶、一灯缶、あるいはドラム缶等の各種容器に所定重量に計量して保管しておくことができる。また、原料の配合比率や種類をいろいろに変更した各種グレード品を取り揃えておくことができる。
【００１３】そして、受注に応じて、要望するグレード品を必要数量だけ施工現場に搬入し、現場ではこれを開封して水を加えて練り合わせるだけでよい。あとはこの水練りした土舗装用組成物を路盤上に敷設し、レイキ等で平らに整地し、転圧ローラや振動式プレートタンパ等で転圧し、締め固めて路面を形成すればよい。舗装の厚さは、交通状態等により、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ等とする。
【００１４】これにより、施工現場において各原料を処方通りに混ぜ合わせて均一に攪拌する煩雑さがなくなるから、作業が効率化し、工期が短縮化し、施工の質にバラツキがなくなり、品質の維持安定化が図られる。しかも、土舗装用組成物を工業的に大量生産、一貫生産できるから、コストダウンが図られ、品質管理が容易となるばかりでなく、用途に応じて種々のグレードの品揃えが可能となる。また、急な発注でも、工期に合せて必要とする原料のすべてを容易にタイムリーに納入することができる。
【００１５】さらには、衛生的で清潔なプレミックスを廉価に提供することができ、かつ原料の配合を誤ることがないから、本発明に係る土舗装用組成物は、専門技術者集団による大型都市土木工事のみならず、一般消費者が家庭で安心して手で触れ、取り扱う用途にも使用することができる。例えば、家庭的な素人造園や、粘土等に代わる趣味の工芸や陶芸等の造形用素材としても安心して使用可能である。もちろん、他の用途して、プレス成形式のコンクリートブロック製造装置等で舗装用ブロック成形物を作製したり、あるいは他の適宜装置を用いて粒状成形物等を作製してもよい。
【００１６】本発明で使用可能な土質材料としては、例えば、真砂土、山土、山砂、川土、川砂、荒木田土、砂質ローム、砂岩、しらす等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。また、粒径は、例えば０．３〜５ｍｍの範囲で分布しているものが好ましく、０．５〜２ｍｍの範囲内のものが特に好適に使用可能である。また、黄土や赤土、あるいは黒土（火山灰腐食土壌）等、元来有色である土質材料を用いてもよく、一方、白色の土質材料を使用するときは、適宜顔料で着色してもよい。
【００１７】本発明で使用可能な無機塩類としては、例えば、塩化アンモニウム等のアンモニウム塩類、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等のナトリウム塩類、塩化カリウム、炭酸カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム等のカリウム塩類、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、アルミン酸カルシウム等のカルシウム塩類、塩化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム塩類等の他、塩化アルミニウムや、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、あるいは硫酸鉄等の＋２価の鉄化合物等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００１８】本発明におけるこれらの土質材料と無機塩類との配合比率は、例えば１０００：２〜１５（重量比・以下特に断らない限り同じ）である。無機塩類を例えば５０％水溶液で土質材料に添加する場合は、土質材料と該水溶液との配合比率は、一例として１０００：４〜３０等となる。本発明では、モルタルミキサまたは専用ミキサを用いてこれらを混練する。およそ３〜５分ほど混練すると土質材料に無機塩類の水溶液が一様にまぶされ湿潤した混合物が得られる。
【００１９】本発明においては、この湿潤状態の混合物を熱風乾燥するか、あるいは焼成することにより、８０〜１５０℃の強熱乾燥処理を行ない、含水比が２％以下の乾燥物を得る。これにより、セメント等の水和反応が防止できると共に、混合物中の有機物や微生物を排除・駆除できて、含土プレミックス製品の硬化・腐敗・変質を防止できる。
【００２０】本発明で使用可能な水和反応性硬化剤としては、例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント等の他、石灰や、石膏等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。本発明におけるこれらの乾燥物と水和反応性硬化剤との配合比率は、強度に応じて、例えば１００：２〜２５である。そして、このようにして得られた粉状ないし粒状の含土プレミックスを土舗装用組成物として適宜量に包装し、市場に提供する。あるいは、該プレミックスをペレット状やタブレット状、キューブ状に押し固めて成形してもよい。
【００２１】以下、具体例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２２】
【実施例】［土舗装用組成物の調製］まず、表１に示す配合で無機塩類の水溶液Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを調製した。例えば塩類水溶液Ａの場合、特開２０００−６３１６７号公報に開示されるように、チオ硫酸ナトリウムでカルキ分を除去した水に塩化アンモニウムと炭酸カリウムとを同時に加えて溶解させたのち、硫酸鉄を添加して溶解させ、さらに塩化カルシウム、塩化マグネシウムの順に加えて溶解させた。
【００２３】
【表１】
【００２４】得られた水溶液Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをモルタルミキサを用いて表２に示す配合比率で真砂土（奈良県産）と混合した。すなわち、実施例１では真砂土と水溶液Ａとを１０００：４の比率で混合し、３分間ミキシングした。実施例２では真砂土と水溶液Ｂとを１０００：１５の比率で混合し、４分間ミキシングした。実施例３，４では真砂土と水溶液Ｃ，Ｄとをそれぞれ１０００：３０の比率で混合し、５分間ミキシングした。いずれの場合も真砂土全体が無機塩類水溶液で均一に浸潤した混合物が得られた。
【００２５】次いで、この湿潤混合物を熱風乾燥機を用いて表２に示す条件で強熱乾燥した。すなわち、実施例１では８０℃で３０分間、実施例２では１２０℃で２０分間、実施例３，４では１５０℃で１５分間それぞれ強熱乾燥した。得られた各乾燥物の含水比をＪＩＳ Ａ１２０３に則って測定したところ、いずれも表２に示すように２％以下であった。また、比較例として、実施例１で用いた湿潤混合物を６５℃で１時間乾燥し、含水比を２％以下とした。
【００２６】しかるのち、この乾燥物にそれぞれ表２に示す配合比率で普通ポルトランドセメントを加え、粉状のプレミックスである土舗装用組成物を得た。すなわち、実施例１および比較例では乾燥物とセメントとの配合比率を約１００：２とし、実施例２では約１００：１５とし、実施例３，４では約１００：２５とした。得られた各組成物の一部は直ちに以下に示す試験に供し、残りの一部はＰＥ内装紙袋（２５ｋｇ詰）に包装して、２０００年４月から１０月までの春〜夏季１８０日間、普通倉庫に常温で保管したのち、同じく以下に示す試験に供した。
【００２７】
【表２】
【００２８】［土舗装用ブロックの成形］各プレミックスに水を加えて混練し、プレス成形機を用いて２０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍの土舗装用ブロックを作製し、７日間自然乾燥で養生した。参考例として、実施例１で用いた真砂土と水溶液Ａとポルトランドセメントとを同じ配合で現場混合し、同じく２０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍの土舗装用ブロックを作製・養生した。
【００２９】［耐水中崩壊試験］養生材齢７日後の各ブロックを最大長さが１０ｍｍ以下の破片となるように叩き割り、水道水を入れたビーカに投入して、５分間攪拌−３分間静置のユニットを２０回繰り返した後、破砕物の状態や水の濁り具合を観察した。いずれの場合も破砕物は短時間で沈降し、上澄み液は白濁等しなかった。一夜間水中に没したまま放置して翌日同じテストを行なったが結果は同じであった。
【００３０】［圧縮強度試験］養生材齢７日後の各ブロックから直径約２５ｍｍ、長さ約４０ｍｍの円柱状供試体を切り出し、該供試体の両端面を石膏混入セメントペーストでキャッピングした後、定速型万能試験機を用いて一軸漸増圧縮荷重を加えて最大荷重を求め、数１に従って圧縮強度を算出した。結果を表３に示す。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【表３】
【００３３】明らかなように、８０〜１５０℃という比較的高温で乾燥熱処理した実施例１〜４は、プレミックスの調整直後においても、また１８０日保管後においても、現場混合（参考例）と同等の強度を保持していた。しかし、６５℃という比較的低温で乾燥熱処理を行なった比較例は、含水比が２％以下で、プレミックスの調整直後における強度が実施例１と変わらなかったものの、１８０日保管後の開封時には酸敗臭がし、これを水で練って作製したブロックの強度は１８％ほど低下していた。これは、熱処理温度が低く、プレミックスの滅菌が不十分であったため、保管中に有機物の分解と微生物の繁殖が進んでプレミックスが酸性化し、その結果、セメント等の水和反応性硬化剤が脆弱化したからであると考えられる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現場混合した場合と何等遜色のない強度を達成する土舗装用プレミックスがプラント混合で提供される。このプレミックスは、含水比が十分低く、かつ微生物の繁殖や有機物の分解・腐敗が免れるから、工業製品として安定して長期保存が可能で、安心して市場に流通させることができる。また、衛生的で、一般消費者が直接手で触れるような用途にも広く好ましく適用可能である。さらに、用途に応じて土やセメント等の種類や配合比率の異なる多くのグレードを品質管理よく大量に品揃えすることができ、納期の遵守、工期の短縮化、コストの低減を図ることができる。すなわち、有機物と微生物とによる腐敗等の不具合を防止するために比較的高温で乾燥処理した結果、衛生的で長期保存が可能な品質安定性に優れるプレミックスを大量に品質管理よく工業生産できるようになる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０７２０８１
【氏名又は名称】藤 良和
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月６日（２０００．１２．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３０１３
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 正明
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１７３６７８（Ｐ２００２−１７３６７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月２１日（２００２．６．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３７１０６５（Ｐ２０００−３７１０６５） |
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