JPH05301750A - フライアッシュ組成物と、それらから製品を作る方法 - Google Patents

フライアッシュ組成物と、それらから製品を作る方法

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JPH05301750A JP17866492A JP17866492A JPH05301750A JP H05301750 A JPH05301750 A JP H05301750A JP 17866492 A JP17866492 A JP 17866492A JP 17866492 A JP17866492 A JP 17866492A JP H05301750 A JPH05301750 A JP H05301750A
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fly ash
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Abstract

(57)【要約】 【目的】建築ブロックを形成、および、危険物質をカプ
セル封じするために用いられる新規な組成物、ブロック
を製造する方法および材料をカプセル封じする方法、お
よび、その材料でできたブロックを提供すること。 【構成】本発明は、建築ブロックを形成、および、危険
物質をカプセル封じするために用いられる新規な組成
物、ブロックを製造する方法および材料をカプセル封じ
する方法、および、その材料でできたブロックに関す
る。この組成物は、ポゾラン性フライアッシュおよびボ
トムアッシュの混合物である。フライアッシュ：ボトム
アッシュの重量比は、好ましくは、重量で８０：２０％
から、重量で２０：８０％の範囲である。方法は、
（ａ）水と灰混合物を具備した乾燥材料をブレンドする
こと、（ｂ）ブレンドした混合物を圧搾部に移すこと、
および（ｃ）圧搾部でブレンドした混合物を圧搾し、望
んだ大きさのブロックを形成することを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フライアッシュ組成
物、それらの製品を作製するための圧搾／カプセル化の
方法、およびそれらから作製される製品に関する。特
に、本発明は、組成物およびフライアッシュブロックを
作製する方法に関する。フライアッシュブロックは、建
築材として、および危険な廃物をカプセル化するのに有
用である。
【０００２】
【従来の技術】電気エネルギーを生産するために石炭を
使用することは、常に、燃焼で生じた灰廃棄しなければ
ならないという不可避的な結果をもたらす。フライアッ
シュは、石炭燃焼装置での、燃焼の結果として生じる非
毒性の廃棄物である。本発明は、石炭燃焼工程で生産さ
れるフライアッシュおよびボトムアッシュを、建築材と
して使用するために適当な圧搾ブロックの形成に利用す
ることによって、燃焼工程で生成された灰を商品化する
方法を提供する。
【０００３】焼却または燃焼による廃材の破壊は、幾つ
かの反対世論はあるが、米国で好意的に受け取られてい
る。この処理方法は、一般に他のものより費用が安く、
処理される廃物の体積を減少させる。しかし、現在の技
術には幾つかの問題がある。これらの問題は、以下のよ
うなものである。 （１）重金属を除くことができず、通常それらが灰中に
残る。 （２）生成する灰が反応的であり、取り扱いにくい。 （３）ガス気流中に微粒子物質が存在する。 （４）ガス気流中の反応種が再結合し、有毒な物質を形
成する。 本発明は、１項および２項を扱う。
【０００４】廃棄物の焼却によって生成する灰は、通
常、低密度である。その粒子は、高い表面積を持つ。こ
れらの性質は、通常の方法による灰の処理を困難にして
いる。高い表面積は、化学的反応性を増加する。もし水
が灰に接触すれば、重金属汚染物が溶出される。これは
水の汚染につながり、人を含めた生命体に危険が生じ
る。
【０００５】本発明の組成物、方法、および生成物は、
フライアッシュブロック中に危険な物質を閉じ込めるこ
とで、これらの問題を回避した。これによって、危険な
廃棄物は、該廃棄物の外界への溶出を防ぐような方法で
処理される。本発明の方法は、本発明のフライアッシュ
組成物で形成されたブロック中に危険物質を取り込むこ
とにある。これらのブロックは有利な性質を持ち、溶出
することを防御する。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、新規なフライアッシュ組成
物、フライアッシュ成形体（fly ash body）を製造する
方法、危険物質をカプセル化する方法、および、フライ
アッシュ材料でできた製品に関する。
【０００７】本発明の一つの態様は、ポゾラン性フライ
アッシュ組成物である。好ましくは、該組成物はポゾラ
ン性フライアッシュおよびボトムアッシュの混合物を含
有する。この組成物において、フライアッシュ対ボトム
アッシュの好ましい重量比は、８０％のフライアッシ
ュ：２０％のボトムアッシュから、２０％のフライアッ
シュ：８０％のボトムアッシュの範囲である。この組成
物は、組成物が建築材を形成するのに用いられるとき
は、容積で０から２０％の好ましい添加物を含み得、ま
た、危険な廃棄物をカプセル化するのに用いられるとき
は危険な廃棄物を含み得る。フライアッシュ組成物はま
た、煉瓦組成物の構造壁においてモルタルとしても使用
され得る。
【０００８】本発明の他の態様は、フライアッシュ材料
の建築用グレードの成形体（construction grade bodie
s)を作製する方法である。この工程は、以下のステップ
を具備する。
【０００９】（ａ）水と乾燥材料をブレンドする。ここ
で、前記の乾燥材料は、ポゾラン性のフライアッシュ、
好ましくは、ボトムアッシュと混合されたポゾラン性の
フライアッシュを含有する。 （ｂ）ブレンドした材料を圧搾部に運搬する。 （ｃ）ブレンドしたフライアッシュ材料を圧搾し、フラ
イアッシュ成形体を形成する。
【００１０】ここでクレームされている発明のもう一つ
の態様は、危険な廃棄物をカプセル化する方法である。
この方法は、上述の工程でブレンドされた乾燥材料に危
険物質の含有物を包摂させ、次いで、カプセル化された
危険物質を含んだフライアッシュブロックを形成する工
程を行うことを具備する。本発明の第四の態様は、本発
明組成物のフライアッシュ建築ブロックである。本発明
の第五の態様は、隆線および連結構造を有するフライア
ッシュ建築ブロックである。以下、本発明の詳細を説明
する。
【００１１】水、フライアッシュ、および、好ましくは
ボトムアッシュの混合物に高圧をかけると、加速された
ポゾラン反応が起こる。その結果、大量の構造的にしっ
かりした建築材料となる。最も高い品質の建築用煉瓦
は、正確な水分含量を持った原料の混合物に最適の圧力
をかけることによって製造される。
【００１２】フライアッシュは、石炭の燃焼中に燃焼ガ
スと共に煙突から廃棄される灰生成物である。ボトムア
ッシュは、石炭の燃焼の後に炉に残る灰である。あるグ
レードのフライアッシュは、ポゾラン性（セメント様）
の挙動を有することが見い出されている。
【００１３】本発明の一つの側面は、フライアッシュ組
成物である。この組成物は、例えば、フライアッシュ建
築ブロックを形成すること、危険物質をカプセル化する
こと、およびフライアッシュブロック同士を結合するモ
ルタルとして使用することに適している。本発明のフラ
イアッシュ組成物は、ポゾラン性のフライアッシュを含
有している。このポゾラン性フライアッシュは、単独で
使用することができるが、好ましくはボトムアッシュと
組み合わされる。ボトムアッシュとの混合物は、ボトム
アッシュがそれほど高価ではないフィラーとして働き、
凝集材がノーマルセメントで果たすのと同じ役割をする
ので、好ましい。好ましいポゾラン性フライアッシュ
は、Ｃ−グレードのフライアッシュである。
【００１４】本発明における好ましいフライアッシュと
ボトムアッシュの重量比は、８０％のフライアッシュ：
２０％のボトムアッシュから、２０％のフライアッシ
ュ：８０％のボトムアッシュの範囲である。最も好まし
いフライアッシュとボトムアッシュの重量比は、５０：
５０である。
【００１５】更に、本発明のフライアッシュ組成物は、
０から２０容積％の添加物を含む。使用するために選択
される個々の添加物は、建築ブロックに要求される特徴
的な付加的性質に依存する。フライアッシュ組成物に添
加するのに適当な添加物には、セメント、石灰、石こう
プラスター、ポリマー、樹脂、軽石、火山灰、砂状粘
土、および、砂状凝集材が含まれる。添加物は一般に、
特殊な付加的性質がフライアッシュ煉瓦から要求される
ときに供される。例えば、より長い硬化時間が求められ
るときは、通常のセメントがフライアッシュ組成物に添
加され得る。これは、セメントの存在が、フライアッシ
ュブロックの硬化を遅らせるということによる。個々の
特別な性質に対する適切な添加物の選択は、当業者の熟
知する範囲内である。
【００１６】上記フライアッシュ組成物は、本発明の方
法を用いて建築ブロックに成型できる。加えて、本発明
のフライアッシュ組成物は、危険物質のカプセル化に使
用できる。本発明の材料で形成された建築ブロックは、
建設材料に求められる全てのＡＳＴＭおよびＵＢＣを満
足する。このフライアッシュブロックはまた、高い熱絶
縁特性および熱ショックに対する非常に良い防御性をも
有している。従って、このフライアッシュブロックは、
高度の絶縁が要求される使用に対して優れている。これ
らの使用には、苛酷な気象条件を持つ地域にある建造物
の壁の建築材、および防火壁としての使用が含まれる。
このブロックは、水で飽和しながら繰り返し行なわれる
凍結／融解テストに、どんなダメージも受けずに耐える
ことができる。更に、飽和煉瓦を凍結し、次いで熱的に
ショックを与えることでは、どんな欠陥も生じさせな
い。
【００１７】本発明の方法は、フライアッシュおよびボ
トムアッシュの混合物でできたブロックを製造する方法
を与える。本発明の方法を用いて製造されたブロック
は、優れた特性を有する。更に、これらのブロックは、
米国材料試験協会の構造建築用煉瓦に対する全ての要求
を満たすか、またはそれより優れている。本発明の方法
は以下のステップを具備する。
【００１８】（ａ）水で乾燥材料をブレンドする。ここ
で、前記の乾燥材料は、ポゾラン性のフライアッシュを
含有する。好ましくは、該乾燥材料は、ポゾラン性のフ
ライアッシュとボトムアッシュの混合物を含有する。
【００１９】（ｂ）ブレンドされた材料を圧搾部に運搬
する。この圧搾部は適切な量のブレンドされた材料を収
容し、所望の寸法のフライアッシュ成形体を製造するよ
うな大きさである。 （ｃ）ブレンドしたフライアッシュ材料を圧搾し、フラ
イアッシュ成形体を形成する。
【００２０】前記乾燥材料は、本発明のフライアッシュ
組成物で造られ、建築ブロックに加えることが適当な任
意の添加物を含むことができる。これらの添加物は、フ
ライアッシュ組成物に関して上述した量で添加される。
【００２１】水の添加は、前記乾燥混合物中におけるフ
ライアッシュのポゾラン性作用（セメント様の作用）を
引き起こす。ポゾラン性の作用は、各種成分を固体ブロ
ックの形に結合する方法である。乾燥材料と混ぜ合わさ
れる水の量は、周りの気温や湿度に依存して変化する。
乾燥材料に加えるべき水の量は、乾燥材料の重量に対し
て、重量で、最小の１０％から最大の２０％である。も
し水の含量が１０％未満であると、混合物は、正しくセ
ットしたり、うまく圧搾できないような粉体コンシステ
ンシーを保持するであろう。非常にたくさんの水、２０
重量％を越える過剰の水を加えると、原料が泥状のコン
システンシーを持ち、圧搾部の開口を通して絞り出され
る。好ましい水の量は、乾燥材料の全量に対して、１３
から１５重量％の範囲にある。最も好ましい量は、大体
１４重量％である。周りの温度や湿度の変化に起因し
て、煉瓦組成物を最適化するためには、水の量を調整す
ることが要求される。例えば、低温では、滑らかさを増
加させるために大量の水を必要とする。高温、高湿度条
件では、僅かに少ない量の水を加えることが必要であ
る。
【００２２】本発明の圧搾ステップを行なうのに適当な
圧力範囲は、１０００から２５００ｐｓｉである。好ま
しい圧力範囲は、１５００から２５００ｐｓｉの範囲で
ある。特に好ましい圧搾圧は、１７５０ｐｓｉである。
圧搾部の好ましい例は、図１および２に示されているよ
うに、多重ラムプレスの圧力ボックスである。
【００２３】図１および図２は、本発明の方法を実行す
るための好ましいモードを示している。また、図１およ
び図２は、工程のステップを描写するのに有用である。
本発明の方法を実行するための好ましいモードは以下の
ようなものである。
【００２４】（１）ここでクレームされたフライアッシ
ュ組成物の乾燥材料が形成される。ここで、フライアッ
シュとボトムアッシュの重量比は、８０％のフライアッ
シュ：２０％のボトムアッシュから、２０％のフライア
ッシュ：８０％のボトムアッシュの範囲である。 （２）乾燥材料が形成された後、該乾燥材料は水と混合
される。ここで、水は、乾燥材料の総重量に関して、大
体１４重量％の量で加える。
【００２５】（３）ブレンドされた材料は次に、図１に
示すように、圧力ボックスに送られる。ブレンドされた
材料は、マガジンホッパー１に置かれる。マガジンホッ
パー１はマガジン２に原料を供給する。このマガジン２
は、マガジンラム３を用いて圧力ボックス４にブレンド
した材料を置く。圧力ボックスに置かれる原料の量は、
形成される煉瓦の大きさに依存する。圧力ボックス４
は、求められた大きさのブロックを製造するために必要
な、正確な量のブレンド材料を含むように、適切な寸法
で作られている。
【００２６】（４）圧力ボックスが満たされた後、図２
に示すように、圧搾が続けられ、フライアッシュ煉瓦が
形成される。圧搾ステップの間に、圧力ボックスの底面
を形成している排出ラム６は、充填位置から完全に押し
下げられた位置まで下がる。次に、圧搾ラム７が圧力ボ
ックス中の材料を圧搾するために移動する。最大ｐｓｉ
が達成されたとき、圧搾ラム７はその最初の位置に戻
る。そして、排出ラム６が、生成したブロックを圧力ボ
ックスの外に押し出す。
【００２７】フライアッシュブロックは、製造機から排
出されて、すぐに使用できる。従って、長期にわたる硬
化時間を必要としない。このブロックは、壁中または貯
蔵中に硬化できる。
【００２８】本発明の好ましい工程は、例えば、図１お
よび図２に示されるようにフライアッシュブロックを製
造する多重ラムブロックを用いることによって行なわれ
る。この装置は、固定位置にある設備であっても、また
移動可能な設備であってもよい。例えば、本装置は、グ
ースネックフラットベッドトレーラー（goose neck fla
t bed trailer)の道床（truck bed)に取付けることが適
当である。これは、装置をブロックが必要な場所に行か
せ、更に、その場所でブロックの製造が可能となる。こ
のタイプの製造は、完成したブロックを輸送する必要が
ないので、材料の輸送のコストを軽減する。一分当たり
６から７個の間のブロックがこの装置によって製造され
る。この機械を用いて製造されたブロックは、迅速に使
用することができる。本材料および本方法を使用するた
めの適当な装置は、同時係属中の出願に記載されてい
る。
【００２９】本発明の他の態様は、危険物質のカプセル
化の工程である。このカプセル化の工程は、上述のフラ
イアッシュブロックの製造工程の変形である。カプセル
化の工程では、危険物質は、フライアッシュ材料と混合
され、乾燥材料を形成する。
【００３０】本発明のカプセル化工程は、低コストであ
り、種々の危険廃材を処理する容易な取り扱い方法を提
供する。フライアッシュブロックに好結果で混入でき
る、どのタイプの廃棄物も本発明のカプセル化工程での
利用に適している。特徴的で、制限のない、本発明のカ
プセル化工程での利用に適している危険物質の例は、ア
スベスト、汚染土、殺虫剤、除草剤、または、他の有毒
あるいは危険な化学物質、即ち、石油廃棄物、ＰＣＢで
汚染されたもの、低産出量の放射性廃棄物、酸、メディ
カルアッシュ、都市固体廃棄物、焼却炉の灰、重金属、
および、ガス化プラントの灰を含む。
【００３１】ブロックにカプセル化できる危険な廃棄物
の最大量は、廃棄物の関数として変化する。カプセル化
の方式は、カプセル化される物質に依存して、２５％と
同じぐらい小量のＣ−グレードフライアッシュから、５
０％のＣ−グレードフライアッシュまで変化する。加え
て、ボトムアッシュが煉瓦の一体性を増加するために加
えられる。これらの条件は、煉瓦が使用される環境で与
えられる基準や条件によってコントロールされる。例え
ば、メディカルアッシュは煉瓦の構造的一体性を損なう
ことなしに、７５重量％と同じ大きさの量でカプセル化
される。オイルや石油生成物のような他のタイプの廃棄
物は、より低い量、例えば１０から２０重量％の範囲で
カプセル化される。異なった危険物質は、煉瓦の強度に
異なった影響をもたらす。カプセル化された廃棄生成物
の量は、ブロックの構造的な一体性に影響するほど高く
はない。この量は、カプセル化される個々の危険物質に
対する必要以上の実験をせずに当業者によって決定され
得る。
【００３２】カプセル化された危険物質を含むブロック
は、それらが、高い強度であり、長期間長持ちし、そし
て低い侵出速度を持つので、危険物質処理に理想的に適
している。従って、フライアッシュ組成物にカプセル化
される危険物質は、地下水に浸出しないだろう。ブロッ
クは、高い強度も持ち、２０００年のオーダーの長い寿
命を持つ。更に、カプセル化された危険廃棄物を含むブ
ロックを使用することは、廃棄物を取り扱いが容易な形
にし、処理される廃棄物の全容量を減少する。
【００３３】カプセル化された危険な廃棄物を含むブロ
ックは、埋立で処理するか、または、砂妨壁、堤防、防
波堤等のような適当な建設プロジェクトに使用すること
ができる。これらのブロックが埋立で処理されるとき、
本発明のフライアッシュブロックの層は追加のライナー
層として、汚染されたブロックの下に置かれる。
【００３４】図７は、カプセル化された危険物質に対す
る埋立処理のタイプの例である。フライアシュ／ボトム
アッシュスラリーの層は、穴の底と側面に置かれる９で
ある。次に、汚染されていない煉瓦の層１０が内張りと
して置かれる。最後に、汚染された煉瓦１１が中に満た
され、汚染されていないフライアッシュ煉瓦の層１０で
覆われ、更にフライアッシュ／ボトムアッシュスラリー
９で密閉する。
【００３５】低い程度の放射性廃棄物が、カプセル化さ
れた危険物質であるとき、カプセル化の工程は、追加の
ステップを具備する。このステップでは、フライアッシ
ュ組成物は、それを液化するのに十分な温度まで加熱さ
れる。この温度は、大体１４００℃である。カプセル化
された放射性物質を含むフライアッシュブロックを、次
に、液化された灰組成物に浸す。液化された灰組成物
は、ブロックの外側をコートし、ブロックの外側にガラ
スコート層を形成する。予備的な結果は、このガラス層
が、放射線を通さないことを示した。従って、ガラス層
は、カプセル化された廃棄物からの放射線が周囲に漏れ
ることを防止する。
【００３６】本発明の別の態様は、フライアッシュ物質
でできた、コンツアードブロック（contoured block)で
ある。二つのタイプのコンツアードブロックが形成され
る。標準のコンツアードブロックは、図３に描かれてい
る。コンツアードブロックは、隆線１２を含む。この隆
線１２は、ブロック１５の上面の中心軸の下方に位置す
る。この隆線と同じ形をした溝１３は、隆線１２の真下
で底面の中心部に位置する。煉瓦が壁の建設に用いられ
るとき、隆線１２は、そのうえのブロックの溝１３と連
結するように、コンツアード煉瓦が設計される。溝１３
は隆線１２と溝１３の間の隙間をモルタルで埋めるため
に、隆線１２よりも僅かに大きい。ここでモルタルは、
溝１４を通して隙間に注入される。
【００３７】図４は、隅部に用いられるコンツアードブ
ロックである。隅部に用いられるコンツアードブロック
は、二重の連結機能、即ち、上面の隆線１５と１６およ
び底面の溝１８と１９を有する利点を持つ。隅部に用い
られる煉瓦上に配置されるこの形状は、両方の壁の隣接
した煉瓦を連結する。図３に示されたコンツアードブロ
ックのように、溝１８および１９は、隆線１５および１
６と溝１８および１９の間の隙間をモルタルで埋めるた
めに、隆線１２よりも僅かに大きい。ここでモルタル
は、溝１７を通して隙間に注入される。
【００３８】隅部でのこの連結溝システムは、優れた結
合力および構造強さを与え、更に、二重連結機能によっ
て耐震性を付与する。加えて、これらのブロックは、本
フライアッシュ組成物でできたモルタルを用いて建造物
に接着され得る。これは、壁の成分が同一組成であるの
で、高い引張り強度を持った建造物の構造を与える。以
下の例は、本発明の使用の説明を意図したものであり、
ここでクレームされた発明の範囲を制限するものではな
い。
【００３９】
【実施例】
例１ 標準フライアッシュ煉瓦
【００４０】１５lbs のボトムアッシュと１５lbs のＣ
−グレードのフライアッシュをお互いに混合した。４．
２lbs の水（乾燥組成物の総重量の１４％）を乾燥フラ
イアッシュ／ボトムアッシュ混合物に混入した。生じた
ブレンド混合物は、圧力ボックス中に置かれ、１７５０
psi の最大圧力を用いて圧搾し、ブロックを形成した。 例２ メディカルアッシュのカプセル封じ
【００４１】フライアッシュブロックが２５％のＣ−グ
レードアッシュおよび７５％の医療廃棄物の灰から形成
された。乾燥材料は水と混合された。この水は、乾燥原
料の混合重量の１２％の量で加えられた。混合材料は、
圧力ボックス中に置かれ、１７５０psi の最大圧力を用
いて圧搾し、ブロックを形成した。
【００４２】加えられた水の含量は、例１の建築煉瓦に
加えられたものより僅かに少なかった。これは、メディ
カルアッシュが高度に吸収性であり、その結果として、
凝固性を最適化するのに、小量の水が要求されるためで
ある。凝固率は、自由硬化容積の６０％である。 例３ 都市固体廃棄物
【００４３】フライアッシュブロックが２５％Ｃ−グレ
ードアッシュと７５％の都市固体廃棄物アッシュから形
成された。乾燥材料は水と混合された。この水は、乾燥
原料の混合重量の１４％の量で加えられた。混合材料
は、圧力ボックス中に置かれ、１７５０psi の最大圧力
を用いて圧搾し、ブロックを形成した。凝固率は、自由
硬化容積の６０％である。 例４ ゴミ、粉末、燃えかすなどの媒体で懸濁されたオイルの
カプセル封じ
【００４４】フライアッシュブロックが３３％Ｃ−グレ
ードアッシュと１５％のオイルおよび５２％の懸濁媒体
から形成された。オイルは、懸濁媒体と混合される。こ
の懸濁媒体には、ゴミ、粉末、燃えかす、石灰等が含ま
れる。生成したオイルと懸濁媒体の混合物は、Ｃ−グレ
ードのフライアッシュと混合された。乾燥材料は水と混
合された。この水は、乾燥原料の混合重量の１４％の量
で加えられた。混合材料は、圧力ボックス中に置かれ、
１７５０psi の最大圧力を用いて圧搾し、ブロックを形
成した。この材料から形成されるブロックの凝固率は、
懸濁媒体に依存する。例えば、懸濁剤として石灰を用
い、ＰＣＢが上記の率でオイルとして用いられたとき、
凝固率は４５％であった。 例５から１５ 比較例１から４
【００４５】本発明のフライアッシュブロック（例５か
ら１５）が表１に示すようなフライアッシュ／ボトムア
ッシュ比を用いて形成された。表１で、ＰＡはポーニー
アッシュ（Pawnee Ash )である。これは、ポーニー発電
プラントから得られるＣ−グレードのフライアッシュで
ある。ＣＡはコマンチアッシュ（Comanche Ash）であ
る。これは、コマンチ発電プラントから得られるＣ−グ
レードのフライアッシュである。これらの組成物は、重
量で１５％の量で水とブレンドされた。ブレンドされた
混合物は、圧力ボックス中に置かれ、１７５０psi の最
大圧力を用いて圧搾し、ブロックを形成した。厚さ、圧
縮強度、破壊強度、および、煉瓦の最終水分含量は、表
１に示されている。
【００４６】比較例１から４は、フライアッシュおよび
ボトムアッシュに加えて、赤色粘土または砂粘土を含
む。これらの煉瓦は、重量で２５％のフライアッシュ、
重量で２５％のボトムアッシュおよび重量で５０％の黄
色粘土または赤色粘土を含む。これらの乾燥材料も、重
量で１５％の量の水とブレンドされ、上述のように圧搾
される。本発明の煉瓦に対して試験された同様の性質
が、他の煉瓦に対しても試験された。これらの煉瓦は、
本材料で作製した煉瓦で観測されたものより低い圧縮強
度および破壊強度を全てにわたって示した。
【００４７】
【表１】 例１６
【００４８】本組成物で形成されたブロックの熱流量特
性を試験した。フライアッシュブロックは、次の組成物
から作製した。組成物は、２８％のコマンチＣ−グレー
ドフライアッシュ、３０％のＦ−グレードのフライアッ
シュおよびボトムアッシュ（Ｆ−グレードのフライアッ
シュおよびボトムアッシュそれぞれ１５％）混合物、お
よび４２％のボトムアッシュである。重量で１５％の水
が乾燥材料にブレンドされ、１７５０psi で煉瓦に圧搾
された。この試験工程は、４インチの厚さの煉瓦をモル
タルで固め、図５に示す構造物を形成することより成
る。Ｋタイプのクロメル−アクメル（Chromel-acumel）
熱電対が、背面で、キャビティーおよびフレームに固着
される。２５０lbのプロパンタンクの出口に取付けた除
草用のバーナーが、図５のように配置された。バーナー
の面は、ブロックの集合体の面から６インチであった。
試験の結果は、表２に示し、図６にグラフで表わしてあ
る。バーナーを３時間稼働し、温度を測定した。３時間
後、バーナーを止め、更に３時間温度を測定した。フレ
ームの温度は２０００°Ｆであった。
【００４９】キャビティー中の温度は、３時間の間に１
２０度上昇した。炎が止められた後、温度は僅かに下が
り、次に、ゆっくり漸減する前に１９０°Ｆ付近で２時
間、比較的一定のままであった。ブロック壁の背面の温
度は、バーナーが作動している間４０度上昇し、更に２
０度上がった。
【００５０】割れ、クラッキング、ひび割れ、または他
の品質低下の形態は、煉瓦上にまったく観察されなかっ
た。加えて、この材料は、入熱量に対する優れた抵抗力
を示すばかりでなく、熱貯蔵媒体としての有用性の可能
性を示唆する、ゆっくりとした熱放出性を示した。 表２ 温度（Ｆ） 時間（分） フレーム キャビティ 背面 観察結果 0 2000 0 0 15 2000 60 60 30 2000 61 60 45 2000 62 60 60(１時間） 2000 78 64 75 2000 93 64 90 2000 115 65 105 2000 143 68 120(２時間） 2000 162 69 135 2000 172 78 150 2000 182 78 チャート紙交換 165 2000 192 95 180(３時間) 2000 196 101 188 2000 190 102 冷却開始 195 0 189 105 210 0 189 109 225 0 189 113 240(４時間) 0 189 119 255 0 189 122 270 0 189 122 285 0 189 122 300(５時間) 0 189 125 315 0 182 122 330 0 178 121 345 0 166 121 360(６時間) 0 162 120 375 0 152 １１３ 例１７および比較例５
【００５１】例１６のフライアッシュブロックのせん断
強さが決定された。これは、ポートランドセメントモル
タル（Ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｃｅｍｅｎｔ Ｍｏｒｔａ
ｒ）（比較例５）を用いて接合したスランプブロック
（slump block)のせん断強さと比較された。フライアッ
シュブロックは、ブロックと同じフライアッシュ：ボト
ムアッシュ比を持つフライアッシュモルタルを用いて接
合された。荷重は、３つのジョイントを用いて接合され
た４ブロックの集合体に垂直に加えられた。この荷重
は、ブロックをモルタルジョイントと共に荷重の方向と
平行に向けながら加えられた。２つの外側のブロック
は、それぞれのブロックを完全に補助する幅と長さを有
する木製のスペーサーで下側が保持されている。この荷
重は、２つのモルタルジョイントにもたらされるせん断
を強いる、中心の２つのブロックの全幅に渡って加えら
れる。フライアッシュブロックの鍵となる接合部は、垂
直方向に向けられている。結果を表３に示した。 表３ 例１７ それぞれのジョイントの接合された表面積：１４７．２
６平方インチ 加えられた荷重：９，２２０lbs せん断応力：３１．３psi 比較例５ それぞれのジョイントの接合された表面積：６０平方イ
ンチ 加えられた荷重：２，９００lbs せん断応力：２４．１psi 例１８
【００５２】本発明の圧搾ステップを受けることで遅延
の効果が観測された。重量で３３％のＣ−グレードフラ
イアッシュ、重量で３３％のボトムアッシュ、および、
重量で３３％の木製アッシュ（廃棄産物）が、お互いに
混合され乾燥混合物を形成した。水を重量で１４％の量
で、この乾燥混合物に加えた。生じたブレンド混合物
は、系統的な量のブレンド混合物を圧力ボックスに置
き、１７５０psi の最大荷重でこの材料を圧搾すること
によって、４つのブロックに成形された。煉瓦の成形
は、周囲の温度の７２°Ｆで行われた。それぞれの圧縮
強さが決定された。
【００５３】ブロック１は、乾燥材料が水とブレンドさ
れた後、およそ１分圧搾された。ブロック２は、水と混
合した後、およそ２と１／２から３分圧搾された。ブロ
ック３は、水とブレンドした後、およそ５から６分圧搾
した。ブロック４は、水とブレンドした後、９から１０
分ブレンドされた。
【００５４】混合物が煉瓦に圧縮される前にマガジンホ
ッパー中で、より長い時間凝固されたとき、ブロックの
圧縮強さが増加することが見い出された。もちろんこれ
は、過度の遅延が材料を急結（quick set ）し、利用で
きない粉末状の材料になるという事実によって制限され
る。この試験の結果は表４に示されている。 表４ ブロック 凝固時間（分） 圧縮強さ（psi) １ １ ３０５０ ２ ２．５−３ ３１４３ ３ ５−６ ３２３２ ４ ８−９ ３４６２
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ここでクレームされた工程を行う好ま
しい方法のうちの、充填段階を示したものである。
【図２】図２は、ここでクレームされた工程を行う好ま
しい方法のうちの、圧搾段階を示したものである。
【図３】図３は、連結フライアッシュブロックを表わ
す。
【図４】図４は、連結コーナーブロックを表わす。
【図５】図５は、例１６で用いられる実験装置である。
【図６】図６は、例１６での熱防御テストの結果をグラ
フで表わしたものである。
【図７】図７は、危険な廃棄物をカプセル封じするため
の埋立式ごみ廃棄に於ける本発明の使用を表わす。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 7/24 18/08 Ｂ 18/10 Ｚ Ｅ０４Ｂ 2/02

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アッシュ成形体の製造方法であって、 （ａ）乾燥材料と水をブレンドすること（ここで、該乾
    燥材料は、ポゾラン性フライアッシュ、火山灰およびキ
    ルンダストより選択される灰材料である）と、 （ｂ）ブレンドされた材料を圧搾部に運搬すること（こ
    こで、該圧搾部は、望んだ大きさのアッシュ成形体を製
    造できるように、適切な量のブレンドされた材料を含む
    ように作られている）と、 （ｃ）望んだ大きさのアッシュ成形体を形成するまで、
    ブレンドされた材料を圧搾することとを具備する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、乾燥材
    料が灰材料および凝集材の混合物を含有し、該灰材料が
    ポゾラン性フライアッシュ、火山灰およびキルンダスト
    から選択される方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、凝集材
    がボトムアッシュである方法。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の方法であって、凝集材
    がシャードガラスを含む方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、ポゾラ
    ン性アッシュがＣ−グレードのフライアッシュである方
    法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、乾燥材
    料が、更に、セメント、石灰、石こうプラスター、ポリ
    マー、樹脂、軽石、および、砂状粘土よりなる群から選
    択される添加物を具備した方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法であって、前記添
    加物が、全乾燥材料の２０容量％までの量で存在する方
    法。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法であって、乾燥材
    料が、更に、アッシュ成形体にカプセル化された危険物
    質を具備する方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、危険物
    質が、アスベスト、汚染土、殺虫剤、除草剤、石油廃棄
    物、ＰＣＢで汚染されたもの、低産出量の放射性廃棄
    物、酸、メディカルアッシュ（medical ash)、都市固体
    廃棄物、焼却炉の灰、および、ガス化プラントの灰から
    なる群より選択される方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の方法であって、危険
    物質が底産出量の放射性廃棄物であり、上記方法が、更
    に、 （ｄ）乾燥材料が液化するのに充分な温度に乾燥材料を
    加熱する工程と、 （ｅ）アッシュ成形体の外表面にガラスコーティングを
    するように、液化した混合物にアッシュブロックを浸す
    工程とを具備した方法。
  11. 【請求項１１】 請求項２に記載の方法であって、灰材
    料と凝集材の重量比が、２０％の灰材料：８０％の凝集
    材から、８０％の灰材料：２０％の凝集材までの範囲に
    ある方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法であって、灰
    材料と凝集材の比が５０：５０である方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の方法であって、上記
    圧搾ステップが圧搾ラムを用いて達成される方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１に記載の方法であって、ブレ
    ンドされた材料を形成するために乾燥材料に加えられる
    水の量が、乾燥材料の全重量に関して１０から２０重量
    ％の範囲にある方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法であって、乾
    燥材料に加えられる水の量が、乾燥材料の全重量に関し
    て１３から１５重量％の範囲にある方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法であって、乾
    燥材料に加えられる水の量が、１４重量％である方法。
  17. 【請求項１７】 灰材料および凝集材の混合物を具備す
    る灰組成物であって、該灰材料が、ポゾラン性フライア
    ッシュ、火山灰、およびキルンダストから選択される灰
    組成物。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の灰組成物であっ
    て、灰材料がＣ−グレードのフライアッシュである灰組
    成物。
  19. 【請求項１９】 請求項１７または１８に記載の灰組成
    物であって、灰材料と凝集材の重量比が、８０％の灰材
    料：２０％の凝集材から、２０％の灰材料：８０％の凝
    集材までの範囲にある灰組成物。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の灰組成物であっ
    て、灰材料と凝集材の重量比が５０：５０である灰組成
    物。
  21. 【請求項２１】 請求項１７に記載の灰組成物であっ
    て、更に、セメント、石灰、石こうプラスター、ポリマ
    ー、樹脂、軽石、および、砂状粘土よりなる群から選択
    される添加物を具備した灰組成物。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の灰組成物であっ
    て、上記添加物が、全乾燥組成物の２０容量％までの量
    で存在する灰組成物。
  23. 【請求項２３】 請求項１７に記載の灰組成物であっ
    て、更に危険物質を具備した灰組成物。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の灰組成物であっ
    て、危険物質が、アスベスト、汚染土、殺虫剤、除草
    剤、石油廃棄物、ＰＣＢで汚染されたもの、低産出量の
    放射性廃棄物、酸、メディカルアッシュ、都市固体廃棄
    物、焼却炉の灰、および、ガス化プラントの灰からなる
    群より選択される灰組成物。
  25. 【請求項２５】 請求項１７に記載の組成物を具備した
    灰建築ブロック（ash construction block）。
  26. 【請求項２６】 請求項２４に記載の組成物を具備した
    アッシュブロックであって、前記危険物質をカプセル化
    したアッシュブロック。
  27. 【請求項２７】 ブロックの表面に隆線を持ち、ブロッ
    クの別の面に溝を持ち、その溝を含む面が、隆線を持つ
    面のブロックの反対側に位置するコンツアードブロック
    （contoured block)であって、 前記隆線は面の中心に位置してブロックの中心軸の全長
    にわたっており、また、前記溝は実質的に前記隆線と同
    じ形であり、隆線が配置されている面と反対の面に、ほ
    ぼ同じ向きで配置されていること、 更に、上記ブロックは前記隆線を含む面に１対の小さな
    溝を有し、該小溝は前記隆線と垂直に向けられてブロッ
    クの端から隆線まで延出され、また、各々の前記小溝の
    一つは前隆線の反対側に位置していることを特徴とする
    コンツアードブロック。
  28. 【請求項２８】 ブロックの表面に第一および第二の二
    つの隆線を持ち、ブロックの別の面に二つの溝を持ち、
    その溝を含む面が前記隆線を持つ面のブロックの反対側
    に位置するコンツアードブロックであって、 第一の隆線は面の中心軸に位置してブロックの中心軸の
    長さのほぼ１／２に渡っており、第二の隆線は前記の面
    に位置して第一の隆線に対して垂直に向いており、この
    第二の隆線は煉瓦の一端からほぼ煉瓦の他端まで延びて
    前記第一の隆線の端と煉瓦の端のあいだのほぼ中間に位
    置することと、 前記溝は実質的に隆線と同じ形であり、隆線が配置され
    ている面と反対の面に、ほぼ同じ相対方向で配置されて
    いることと、 更に、上記ブロックは、隆線を含む面に１対の小さな溝
    を有し、該小溝は前記第一の隆線に対して垂直に向けら
    れてブロックの端から隆線まで延びており、また、各々
    の前記小溝の一つは前記隆線の反対側に位置しているこ
    とを特徴とするコンツアードブロック。
  29. 【請求項２９】 請求項２７および２８に記載のブロッ
    クであって、前記ブロックが灰材料および凝集材の混合
    物を含有した組成物より成り、該灰材料が、ポゾラン性
    フライアッシュ、火山灰、およびキルンダストから選択
    されるブロック。
  30. 【請求項３０】 アッシュブロックを形成する方法であ
    って、 （ａ）凝集材と灰材料を混合することによって乾燥材料
    を形成すること（ここで、該灰材料は、ポゾラン性フラ
    イアッシュ、火山灰、およびキルンダストから選択され
    る。また、灰材料と凝集材の比は、重量で８０％の灰材
    料：２０％の凝集材から、２０％の灰材料：８０％の凝
    集材までの範囲にある）と、 （ｂ）水と乾燥材料をブレンドすること（ここで、水
    は、乾燥材料の全重量に関して、ほぼ１４重量％となる
    量で加えられる）と、 （ｃ）圧力ボックスにブレンドした材料を運搬すること
    （ここで、圧力ボックスに移されるブレンドされた材料
    の量は、形成されるアッシュブロックの大きさに依存
    し、該圧力ボックスは、望んだ大きさのブロックを製造
    するために必要な、正確な量のブレンドされた材料を含
    むように適切に作られている）と、 （ｄ）アッシュブロックを形成するために、圧力ボック
    スでブレンドされた混合物を圧搾することとを具備した
    方法。
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