JP2012201527A

JP2012201527A - 保水性路盤材用固化体の製造方法

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Publication number: JP2012201527A
Application number: JP2011065688A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shinpo; 崇眞保
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: JP5765527B2

Abstract

【課題】強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品や分級していないフライアッシュ原粉を使用した場合でも、十分な流動性と、圧縮強度と、吸水率とを備えた保水性路盤材用固化体の製造方法を提供する。
【解決手段】強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用い、水粉体比を０．３３〜０．３７、水生石灰比を４．００〜４．５０、石膏生石灰比を０．６０〜０．７０を基準配合とする条件の下で、スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系の高性能ＡＥ減水剤を所定量添加して混練物を作製し、この混練物を蒸気養生し、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上の保水性路盤材用固化体を得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、フライアッシュに石膏及び生石灰を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の蒸気養生を行って製造される保水性路盤材用固化体の製造方法に関する。

近年、都市部や建築物が密集している地域では、アスファルト舗装またはコンクリート建築物からの放熱、照り返しによる輻射熱、ビル等の空調による排熱などによる熱によって気温が上昇するヒートアイランド現象が問題視されている。

このヒートアイランド現象の緩和策として、近年、保水性を有する舗装によって雨水を舗装内に保水しておき、晴天時に水分が蒸発する際の気化熱によって路面の熱を奪い温度上昇を抑制する提案が種々成されている。

前記保水性舗装の路盤材として、フライアッシュに石膏及び生石灰を添加材として加え、水で混練した後成形し、次いで混練物の蒸気養生を行って固化体（以下、保水性路盤材用固化体という。）を得た後、これを破砕して路盤材として使用することが提案されている。

例えば、下記特許文献１では、石炭灰に石灰及び石膏を添加材として加え、水で混練した後成形し、ついで混練物の養生を行った後、養生固化体を破砕して粒状固化体を製造する方法において、つぎの（ａ）〜（ｅ）の工程、すなわち、
（ａ）石炭灰と添加材との混合及び混練水による混練をフルード数０．５〜２．０の範囲で混合・混練する工程、（ｂ）石炭灰、添加材及び水による混練物の温度が３０〜５５℃の範囲となるように、石炭灰温度及び／又は石灰量に応じて混練水温度を制御する工程、（ｃ）混練物を成形し、成形体のかさ比重を１．５５以上とする工程、（ｄ）成形体を前養生して圧縮強度を０．１〜２N ／mm2 の範囲とした後、本養生する工程、（ｅ）固化体を破砕機とふるいとの組合せにて、粒状体とする工程、を有することを特徴とする石炭灰を原料とする粒状固化体の製造方法が提案されている。

次いで、下記特許文献２では、石炭灰に、石灰及び／又は石膏を添加剤として加え、水で混練し、成形を行い、蒸気処理にて養生を行って固化させた後、破砕することにより粒状固化体を得る粒状固化体の製造方法であって、修正塩基度（（ＣａＯ＋Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂（重量比））が０．１以上で、かつ、反応性指数（修正塩基度／（Ｒ₂Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）²（重量比））が１０以上の石炭灰を原料灰として使用する粒状固化体の製造方法が提案されている。

一方、上記保水性路盤材用固化体を保水性路盤層の内、上層路盤層に適用するためには、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上を管理基準としている（自社管理基準）。なお、圧縮強度及び吸水率は蒸気養生直後の数値である。

従来より、本出願人が実施している上層路盤材に適用される保水性路盤材用固化体の配合は下表１のとおりである。また、使用したフライアッシュの物性は表２のとおりである。

表１から分かるように、分級細粉Ｃ１の場合は、高性能ＡＥ減水剤を使用することなく、流動性、圧縮強度及び吸水率が確保されているが、分級細粉Ｊ１の場合は、流動性を確保するためにナフタリンスルフォン酸系の高性能ＡＥ減水剤が添加されている。

特許第３４５５１８４号公報特開２００８−１０４９４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る粒状固化体は、保水性路盤の下層路盤層の砕石として適用されるものであり、圧縮強度は０．１〜２(N/mm²)の範囲とするものであるため、上層路盤層の砕石として使用することはできない。

上記特許文献２に係る固化体においては、表２の実施例１〜４で、圧縮強度１５〜２１(N/mm²)の固化体が得られているが、使用したフライアッシュは強熱減量がフライアッシュII種の内でも強熱減量が１．０〜１．４０％といったかなり高品質のフライアッシュを使用しているものであり、強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品や分級していないフライアッシュ原粉などは使用することができないため、フライアッシュの有効利用の途の拡大を図ることはできない。下表３に参考までにフライアッシュの品質規格（JIS A6201）を示す。

また、本出願人が実施している上表１に示した配合の場合も、分級細粉C1は強熱減量が1.8％であり、分級細粉J1は強熱減量が0.6％であり、高品質のフライアッシュを使用しているが、仮に強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品や分級していないフライアッシュ原粉を使用した場合は、所定の流動性や圧縮強度を確保することが困難となる。

そこで本発明の主たる課題は、強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品や分級していないフライアッシュ原粉の使用範囲の拡大を図るために、これらのフライアッシュを使用した場合でも、十分な流動性と、圧縮強度と、吸水率とを備えた保水性路盤材用固化体の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、フライアッシュに石膏及び生石灰を添加材として加え、水で混練した後成形し、混練物の蒸気養生を行って保水性路盤材用固化体を製造する方法において、
強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用い、水粉体比を０．３３〜０．３７、水生石灰比を４．００〜４．５０、石膏生石灰比を０．６０〜０．７０を基準配合とする条件の下で、スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系の高性能ＡＥ減水剤を所定量添加して混練物を作製し、この混練物を蒸気養生し、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上の保水性路盤材用固化体を得ることを特徴とする保水性路盤材用固化体の製造方法が提供される。

上記請求項１記載の発明では、強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用い、水粉体比を０．３３〜０．３７、水生石灰比を４．００〜４．５０、石膏生石灰比を０．６０〜０．７０を基準配合とする条件の下で、各種の高性能ＡＥ減水剤の内、特にスチレン−マレイン酸−アリルエーテル系の高性能ＡＥ減水剤を選択的に用いることによって、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上の保水性路盤材用固化体を得るようにしたものである。

請求項２に係る本発明として、前記高性能ＡＥ減水剤は、全粉体量に対して０．８〜１．０重量％とする請求項１記載の保水性路盤材用固化体の製造方法が提供される。

上記請求項２記載の発明は、前記高性能ＡＥ減水剤は、全粉体量に対して０．８〜１．０重量％の割合で混合することにより、所定の流動性と、圧縮強度と、吸水率とを確保するようにしたものである。前記高性能ＡＥ減水剤が多すぎる場合は脱型が不能となり、少なすぎる場合は材料分離が生じる可能性がある。

請求項３に係る本発明として、前記石膏は、湿潤状態の脱硫石膏を用いる請求項１、２いずれかに記載の保水性路盤材用固化体の製造方法が提供される。

上記請求項３記載の発明は、前記石膏として湿潤状態の脱硫石膏を用いるようにするものである。湿潤状態の脱硫石膏は、火力発電所において副産物として発生するものであり、これを使用することにより経済的となる。なお、後述の試験で明らかなように、市販の乾燥状態の二水石膏を使用した場合と、湿潤状態の脱硫石膏を使用した場合とで大きな差は生じていないことから、湿潤状態の脱硫石膏を使用しても同等の品質を得ることが可能である。

以上詳説のとおり本発明によれば、強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品や分級していないフライアッシュ原粉の使用範囲の拡大を図るために、これらのフライアッシュを使用した場合でも、十分な流動性と、圧縮強度と、吸水率とを備えた保水性路盤材用固化体を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係る保水性路盤材用固化体の製造方法は、フライアッシュに石膏及び生石灰を添加材として加え、水で混練した後成形し、混練物の蒸気養生を行って保水性路盤材用固化体を製造する方法において、
強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用い、水粉体比を０．３３〜０．３７、水生石灰比を４．００〜４．５０、石膏生石灰比を０．６０〜０．７０を基準配合とする条件の下で、スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系の高性能ＡＥ減水剤を所定量添加して混練物を作製し、この混練物を蒸気養生し、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上の保水性路盤材用固化体を得るものである。

以下、本発明に至る過程に従いながら、順に詳述する。
〔予備試験〕
先ず、最初に、フライアッシュとして、分級され強熱減量が低い高品質のものを用いた場合と、強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用いた場合とで、圧縮強度にどの程度の差が生じるかについて試験を行った。

試験は、表４に示す原粉３種類、分級品２種類の計５種類のフライアッシュを用いる。二水石膏生石灰比は０．６〜０．７の範囲とするのが望ましいため、０．６６で固定し、水粉体比（水／フライアッシュ＋二水石膏＋生石灰）と水生石灰比を変化させて、流動性の指標とする１５打フローが19.0±0.5cmとなるように配合選定を行った。また、二水石膏については、脱硫石膏（湿潤）と市販（乾燥）との２ケースについて行った。これらの試験結果を表５に示す。

表５に示されるように、原粉T1〜T3を用いた配合は、水粉体比が0.4を越え、固化体の圧縮強度は15N/mm²を下回る結果となった。一方、分級細粉J2、C2については水粉体比が0.35を下回り、固化体の圧縮強度は15N/mm²を越える結果となった。また、脱硫石膏（湿潤）を使用したケースと市販（乾燥）を使用したケースとの間で大きな差が無いことが判明した。

上記試験の結果から、水生石灰比は４．０〜４．５が望ましいと思われるため、水生石灰比を４．１で固定した上で、水粉体比のみを変化させて、流動性の指標とする１５打フローが19.0±0.5cmとなるように配合選定を行った。この試験結果を表６に示す。

表５の試験と対比して、水粉体比を低く設定する対策を採ったが、原粉T1〜T3を用いた配合は、圧縮強度15N/mm²を満足させることは出来なかった。なお、原粉T3については、表５の結果よりも圧縮強度が低くなっている。
〔本試験〕
以上の予備試験結果を踏まえて、更に下記の対策が必要であることが知見された。
(1)水粉体比を更に低く設定する必要があること。
(2)水粉体比を低く設定すると、十分な流動性が確保されないことが予想されるため、高性能ＡＥ減水剤の添加が必要になること。
(3)好適な高性能ＡＥ減水剤の選定が重要となること。

以上の知見を踏まえて、原粉T1を選定した上で、水粉体比を0.30、0.35、0.41の３ケースとし、下表７に示す３種類の高性能ＡＥ減水剤を用いて試験を行った。その試験結果を表８に示す。

なお、高性能ＡＥ減水剤を添加することから、流動性の指標として、０打フローで流動性（数値）を示し材料分離を起こさないことを優先的な評価項目とし（０打フローで数値が得られれば、材料分離を起こしていないと判断：○）、０打フローで数値が得られない場合（材料分離を起こしている：×）にのみ、所定の流動性を確保できるかを確認するため１５打フロー試験を行った。

表８から明らかなように、高性能ＡＥ減水剤：TYPE-2では、水粉体比が0.30、0.35の各ケースについては練り混ぜができない状況であった。水粉体比0.41では15打フローが流動性の基準値を満たさなかった。

また、高性能ＡＥ減水剤：TYPE-3では、水粉体比が0.30のケースは練り混ぜが不可であり、水粉体比が0.35のケースは0打フロー：32.8cmが得られたが、圧縮強度は5.4N/mm²となり強度を全く確保することができなかった。また、水粉体比0.41では15打フローが基準を満たさないとともに、圧縮強度も不十分であった。

これらに対して、高性能ＡＥ減水剤TYPE-1では、水粉体比が0.30のケースは脱型不能となったが、水粉体比が0.35のケースでは0打フロー:32.5cmが得られるとともに、圧縮強度は19.1N/mm²であり十分な強度が得られた。水粉体比0.41では15打フローが基準を満たさないとともに、圧縮強度も不十分であった。

以上より、高性能ＡＥ減水剤は、TYPE-1のマリアリムＡ−２０（スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系）とするのが望ましく、水粉体比については中心値を0.35とし、これに概ね±0.02の変動幅を見込んだ範囲、すなわち0.33〜0.37の範囲であれば、0打フローが得られることが推測される。また、高性能ＡＥ減水剤の使用量は、全粉体重量（フライアッシュ＋二水石膏＋生石灰）に対して、0.80〜1.00重量％とするのが望ましいことが推察される。

次に、高性能ＡＥ減水剤として、マリアリムＡ−２０（スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系）を採用し、水粉体比：0.35、水生石灰比：4.1、二水石膏生石灰比：0.66とする条件の配合の下で、フライアッシュ原粉T1〜T3を使用した各ケースについて、0打フロー、圧縮強度、吸水率の試験を行った。その結果を下表９に示す。

表９より、フライアッシュ原粉T1〜T3のいずれのケースにおいても、0打フローを指標値とする流動性、圧縮強度15N/mm²以上、吸水率25％以上とした保水性路盤材用固化体を得ることができた。

このようにして得られた保水性路盤材用固化体については、粉砕し上層路盤材として使用することができる。

Claims

フライアッシュに石膏及び生石灰を添加材として加え、水で混練した後成形し、混練物の蒸気養生を行って保水性路盤材用固化体を製造する方法において、
強熱減量が２〜５％のフライアッシュII種品又は分級していないフライアッシュ原粉を用い、水粉体比を０．３３〜０．３７、水生石灰比を４．００〜４．５０、石膏生石灰比を０．６０〜０．７０を基準配合とする条件の下で、スチレン−マレイン酸−アリルエーテル系の高性能ＡＥ減水剤を所定量添加して混練物を作製し、この混練物を蒸気養生し、圧縮強度が１５N/mm^２以上、吸水量が２５％以上の保水性路盤材用固化体を得ることを特徴とする保水性路盤材用固化体の製造方法。
前記高性能ＡＥ減水剤は、全粉体量に対して０．８〜１．０重量％とする請求項１記載の保水性路盤材用固化体の製造方法。
前記石膏は、湿潤状態の脱硫石膏を用いる請求項１、２いずれかに記載の保水性路盤材用固化体の製造方法。