磚、瓦、地板、頂棚面板及屋頂材料、以及它們的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體（磚、瓦，地板、頂棚面板及屋頂材料）和用 于構(gòu)筑該構(gòu)造物的成形體的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，對從由放射性物質(zhì)污染的廢棄物產(chǎn)生的放射線進(jìn)行屏蔽成為當(dāng)務(wù)之急。 此外，在利用從放射性元素或加速器等釋放的高能量的放射線的各種設(shè)施、例如尖端醫(yī)療 設(shè)施或材料研究設(shè)施等中，為了將放射線屏蔽而需要將設(shè)備或設(shè)施自身屏蔽。作為在用來 將放射線屏蔽的放射線屏蔽材料中使用的材料，鉛、鐵或混凝土等密度較大的材料是有效 的。但是，在這些材料中，有以下這樣的問題。
[0003] 即，鉛雖然放射線屏蔽效果較高、是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的，但是有具有毒性的問題。除 此以外，鉛硬度較低，即使在常溫下也較柔軟，所以在用于需要強(qiáng)度的部位的情況下，有需 要某種加強(qiáng)材料的問題。并且，鉛由于熔點(diǎn)較低為327. 4°C，所以還有在為高溫的環(huán)境下作 為構(gòu)造體不能維持形態(tài)的問題。
[0004] 此外，鐵有耐腐蝕性較差、在氯或水分較多的環(huán)境下（例如海岸部）使用有困難等 使用環(huán)境被限定的問題。除此以外，鐵有即使是通常的環(huán)境也不能阻止因銹的發(fā)生而造成 的老化問題。因此，鐵不適合于作為將放射性廢棄物的隔離設(shè)施屏蔽的放射性屏蔽材料而 使用。這是因?yàn)椋@種隔離設(shè)施盡管設(shè)想了幾十年到百年單位下的長期間使用，但由于進(jìn)入 被限制，所以難以頻繁地進(jìn)行維護(hù)。
[0005] 進(jìn)而，混凝土與上述鉛或鐵等相比密度較小，所以如果想要用混凝土得到充分的 放射線屏蔽效果，則有必須使由其形成的壁體等變得相當(dāng)厚的問題。在混凝土中，也有添加 密度較大的骨架并使密度變大的"重混凝土"的種類，但放射線屏蔽效果很難說是充分的。 除此以外，在重混凝土中，作為上述骨架而添加了金屬片或氧化物片等，所以還有機(jī)械強(qiáng)度 及化學(xué)穩(wěn)定性顯著下降的問題。因此，重混凝土也不適合于作為將上述隔離設(shè)施屏蔽的放 射線屏蔽材料而使用。
[0006] 另外，到目前為止，提出了通過使混凝土或砂漿等含有鐵素體、使其密度增大而提 高放射線屏蔽效果的技術(shù)（例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。鐵素體是含有鐵的氧化物的磁性材料 的一種，被廣泛地用在馬達(dá)的磁鐵、復(fù)印機(jī)或激光打印機(jī)的調(diào)色劑鼓筒、磁盤或磁帶等的各 種電子零件中，但專利文獻(xiàn)1、2的放射線屏蔽材料是著眼于其較大的密度（放射線屏蔽效 果）而非其磁性。但是，為了使用專利文獻(xiàn)1、2的技術(shù)來構(gòu)筑放射線屏蔽構(gòu)造物，需要沿著 [1]設(shè)置?？颉2]在?？騼?nèi)配置鋼筋、[3]向?？騼?nèi)澆筑混凝土或砂漿、[4]將混凝土或砂 漿固化、[5]將?？虿鹣碌囊幌盗械墓ば?，有花費(fèi)工夫、期間或成本的問題。
[0007] 鑒于這樣的情況，本申請人開發(fā)了通過在將以60質(zhì)量％以上的比例包含鐵素體 粉末的成形材料成形為規(guī)定形狀后燒制、使燒制后的密度成為3. 5g/cm3以上而提高了放射 線屏蔽效果的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體，并進(jìn)行了專利申請（特愿2013 - 057104)。這里， 所謂用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體，是指如磚或瓦等那樣、通過將多個(gè)堆疊、組合或貼合來形成 構(gòu)筑物的壁、頂棚或地板等的屏蔽構(gòu)造的構(gòu)件。在該用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體中，鐵素體粉 末優(yōu)選的是使用由組成式"A0 · ηΧ203"（其中，在該組成式中，A是從Mg，Ca，Mn，Co, Ni，Cu， Sr，Ba或Pb中選擇的I種以上的元素，X是從Fe，Co或Ni中選擇的I種以上的元素，n是 用1~9的實(shí)數(shù)定義的摩爾比）表示的物質(zhì)。
[0008] 該用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體不僅起到良好的放射線屏蔽效果，還發(fā)揮較高的強(qiáng) 度，施工性也良好。但是，該用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體有不適合使用于設(shè)置有精密分析設(shè)備 或測量設(shè)備等設(shè)備的設(shè)施的問題，因?yàn)榫芊治鲈O(shè)備或測量設(shè)備等設(shè)備會(huì)由于磁場而受到 影響。這也因?yàn)?，用上述組成式表示的鐵素體通常意味著硬磁性鐵素體，所以含有它的用于 構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體一旦被暴露于外部磁場環(huán)境下則會(huì)永久磁鐵化，即使之后將外部磁場 去除，也會(huì)從用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體持續(xù)產(chǎn)生磁場，有可能給上述設(shè)備帶來不良影響。
[0009] 除此以外，在專利文獻(xiàn)3中，記載有對壁或頂棚等的建筑結(jié)構(gòu)部分中的由混凝土 形成的層添加了赤鐵礦、鉛或鐵等的重質(zhì)添加物的建筑構(gòu)造體（參照該文獻(xiàn)的權(quán)利要求 15)。在該文獻(xiàn)中，還記載有通過這些重質(zhì)添加物的添加而使建筑構(gòu)造體的放射線屏蔽效果 提高（參照該文獻(xiàn)的0020段）。但是，在專利文獻(xiàn)3的建筑構(gòu)造體中，添加赤鐵礦等的重質(zhì) 添加物的層的組成除了混凝土是主體以外，該混凝土為在現(xiàn)場混合的。因此，專利文獻(xiàn)3的 建筑構(gòu)造體也沒有脫離上述重混凝土的范圍，很難說放射線屏蔽效果是足夠的。此外，還有 在?？虻脑O(shè)置等其施工中花費(fèi)工夫、期間及成本的問題。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :特開昭57 - 016397號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2 :特開2002 - 267792號公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)3 :特表2006 - 518446號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明要解決的課題
[0016] 本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，提供一種不僅起到良好的放射線屏蔽效 果、而且不包含有毒物質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、并且發(fā)揮較高的強(qiáng)度、還適用于設(shè)置有受磁場影 響的設(shè)備的設(shè)施的便宜的、用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體和該用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體的制造 方法。
[0017] 上述課題通過提供以下這樣的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體來解決：其特征在于，將 以80質(zhì)量％以上的比例含有赤鐵礦（組成式：Fe 2O3)的成形材料成形為規(guī)定形狀而做成成 形體后，對該成形體進(jìn)行燒制，使燒制后的成形體的體積密度為2. 8g/cm3以上。這里，所謂 "用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體"，是指不是如混凝土等那樣現(xiàn)場澆筑、而是預(yù)先成形為規(guī)定形 狀的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的材料。作為用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體，例示了如塊、磚、面板或瓦等 那樣、通過將多個(gè)堆疊、組合或貼合來形成構(gòu)筑物的壁、頂棚或地板等的屏蔽構(gòu)造。
[0018] 赤鐵礦其體積密度是5. 26g/cm3,在氧化物中也是比較高密度的物質(zhì)，所以通過使 成形材料含有赤鐵礦，能夠提供燒制后的成形體的體積密度較大、起到良好的放射線屏蔽 效果的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體。放射線根據(jù)其傳輸形態(tài)、波長（能量）或發(fā)生源等，被分 類為阿爾法射線（α射線）、貝塔射線（β射線）、中性子射線等的粒子射線、伽馬射線（γ 射線）及?？怂股渚€（X射線）等的電磁波。本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體不論是這 些哪種放射線都能夠屏蔽，特別是，考慮到能將在這些之中穿透力也較強(qiáng)的γ射線或X射 線進(jìn)行屏蔽。γ射線或X射線不帶電荷而是電中性的，所以不能通過電磁相互作用而衰減。 在γ射線或X射線的屏蔽中，使用密度較大的材料是重要的，本發(fā)明的磚能夠起到將γ射 線或X射線屏蔽的良好的效果。
[0019] 除此以外，赤鐵礦是絕緣體，不像上述鐵素體那樣具有磁性，所以本發(fā)明的用于構(gòu) 筑構(gòu)造物的成形體其剩余磁化強(qiáng)度較小，在周邊設(shè)置有容易受到磁場影響的設(shè)備的環(huán)境下 也能夠適當(dāng)?shù)厥褂?。燒制后的成形體的剩余磁化強(qiáng)度優(yōu)選的是1.0 A · m2 · g-1以下。
[0020] 此外，赤鐵礦由于其鐵離子的價(jià)數(shù)在常溫常壓下是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的+3價(jià)，所以本 發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體在將放射性廢棄物的隔離設(shè)施等屏蔽的用途中也能夠適 當(dāng)?shù)厥褂?。進(jìn)而，赤鐵礦不僅通過其燒制而使色調(diào)從紅褐色向鐵黒色變化，如果調(diào)整其粒徑 分布及燒制條件，還能夠得到適度的光澤度。因此，通過本發(fā)明，也能夠得到外觀設(shè)計(jì)性良 好的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體。進(jìn)而，赤鐵礦不含有有毒物質(zhì)而不具有毒性，所以本發(fā)明的 用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體不僅對于人體是安全的，而且廢棄也容易。除此以外，赤鐵礦通過 將其燒結(jié)體粉碎，不僅能夠再次作為本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體再利用，而且能夠 也作為其他制品的原料以可充分使用的純度及形態(tài)再利用，所以再循環(huán)性也良好。并且，赤 鐵礦原料豐富地存在，能夠便宜地獲得，所以本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體還有能夠 抑制其制造成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0021] 在本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體中，成形材料的成形方法沒有被特別限定， 優(yōu)選的是通過加壓成形進(jìn)行成形材料的成形。由此，也容易使燒制后的成形體的抗壓強(qiáng)度 變高。因而，能夠進(jìn)一步提高用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體的強(qiáng)度，施工做成在耐震性等強(qiáng)度 上更好的構(gòu)造物。除此以外，還能夠進(jìn)一步提高其放射線屏蔽效果。燒制后的成形體的抗 壓強(qiáng)度的具體的值沒有被特別限定，但在用本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體來構(gòu)筑大廈 等的重量構(gòu)造物基礎(chǔ)的情況下等、設(shè)想了在用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體上載置重量物的情況 下，為了使得用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體不損壞，優(yōu)選的是設(shè)為IOOMPa以上。
[0022] 此外，在本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體中，成形體的燒制溫度也取決于與燒 制時(shí)間的兼顧等，沒有被特別限定。但是，如果使燒制溫度過低，則成形體的燒結(jié)難以進(jìn)展， 燒制后的成形體的體積密度難以成為目標(biāo)的值。因此，將成形體的燒制溫度通常設(shè)為700°C 以上。另一方面，如果使成形體的燒制溫度過高，則有可能容易生成四氧化三鐵銹層（組成 式：Fe3O 4)。四氧化三鐵銹層不僅在大氣環(huán)境下不是穩(wěn)定相態(tài)，而且呈現(xiàn)作為良性導(dǎo)體的性 質(zhì)，此外磁導(dǎo)率較高而容易磁化，所以不適合于本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體。因此， 將成形體的燒制溫度通常設(shè)為1350Γ以下。
[0023] 進(jìn)而，在本發(fā)明的用于構(gòu)筑構(gòu)造物的成形體中，成形體的燒制時(shí)間也取決于與燒 制溫度的兼顧等，沒有被特別限定。使成形體的燒制時(shí)間較短在工業(yè)上是有利的，但如果使 燒制時(shí)間過短，則成形體沒有被充分燒結(jié)，難以使燒制后的