JPH0160312B2

JPH0160312B2 -

Info

Publication number: JPH0160312B2
Application number: JP61134511A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Wakimura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1989-12-21
Also published as: JPS63283787A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は各種焼却灰特にフライアツシユやス
ラグの固化方法、及び固化添加剤に関する。〔従来例及びその問題点〕火力発電所で生成される石炭焼却灰は、セメン
トに混合して僅かに利用される他はほとんど利用
することができずに廃棄されている。また、都市
ゴミ焼却場で生成される焼却灰、電気集塵機に集
まるごみEP灰等は有害物質を含んでいるので利
用価値がなく、廃棄されている。更に、火山灰土
は全く放置されているばかりでなく、道路建設等
の土地が火山灰土であると、該火山灰土を排除し
て、しまりのよい土に入れ替える等の作業をしな
ければならなかつた。また、高炉スラグはセメントに混入されたり、
炉床材に利用されているのであるが、より高い付
加価値を与えるような用途はなかつたのである。〔問題点を解決するための手段〕この発明は、上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであつて、フライアツシユ等の各種焼却灰
等や高炉スラグ（以下、単に各種焼却灰等とい
う）を固化させる方法と、固化添加剤を得ること
を目的とするものであり、又、更に各種焼却灰等
を建材等に利用する道を開き、その価値を高める
ことを目的とする。上記目的を達成するために、この発明は以下の
ような手段を採用している。即ち、各種焼却灰に対して、石灰類とアルミニ
ウム塩と炭酸ソーダ塩類を少量ずつ混入し、更に
水を加えて撹拌すると、該混合物が短時間で固化
する現象を利用するのである。上記石灰類として
は、生石灰、消石灰を用いることができ、上記ア
ルミニウム塩としては、硫酸アルミニウム、塩化
アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硝酸アル
ミニウム等を使用することができ、また炭酸ソー
ダ塩類としては炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、セ
スキ重炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等を使用するこ
とができる。又、この炭酸ソーダ塩類に代えて、
炭酸カリを用いることもできる。上記の方法によ
る固化現象は、ポルトランドセメント等の水硬性
セメントを混入することによつて、強度を増すこ
とができ、又、更にアルミナセメントを添加する
ことによつて早強性を得ることができる。又、上記混合物は、水を加えることによつて、
それ自身が固化すると共に、混合物に土や泥、砂
等をを混ぜて水を加えることによつて、該土等の
固化剤として用いることができるのである。〔作用〕第１表は生石灰、消石灰、硫酸アルミニウム、
ソーダ灰、ポルトランドセメント、アルミナセメ
ントとうちの少なくとも１つをフライアツシユに
93：７の割合で混合し、該混合物100に対して水
を85の重量割合で混ぜて撹拌した後、24時間養生
させた場合の固化状態を示すものである。フライ
アツシユを固化させるために最小限必要な添加は
生石灰、又は消石灰の石灰類、硫酸アルミニウム
等のアルミニウム塩、ソーダ灰等の炭酸ソーダ塩
類の３種の物質であり、更に上記石灰類のうちの
生石灰を用いた方が、強度を増すことが理解でき
る。ソーダ灰を用いなくとも長時間かければ、フ
ライアツシユが固まることは、他の実験で確認し
ている。しかしながらソーダ灰を混入すると、殆
ど瞬時にフライアツシユは凝固する。水の量は少ないほど速く固化するが、少な過ぎ
て全体がパサパサした状態では固化しない。また
多過ぎると固化に時間がかかる。従つて、この固化物が利用される現場の状況に
応じて水の量を調整すればよい。

【表】石灰類の量は固化添加剤（石灰類＋硫酸アルミ
ニウム＋ソーダ灰）の20〜30重量％が適当である
が、特に限定されない。例えば、後記のように石
灰の量を多くして、石灰を主成分とした凝固体を
得ることもできる。硫酸アルミニウムとソーダ灰の比も固化速度に
関連する。その最適値は５：３〜３：２（重量比）
であつて、この範囲外になると、固化速度は極め
て遅くなる。固化添加剤（硫酸アルミニウム＋ソーダ灰＋石
灰類）対フライアツシユの割合は〔３：97〕〜
〔10：90〕（重量割合）が適当である。しかしなが
ら、固化添加剤の量の上下限は特に限定されるこ
とはなく、固化速度を速くしたい場合には固化添
加剤の量を多くすればよいし、逆に、固化速度を
遅くしたい場合にはその量を少なくすればよいの
である。固化添加剤（硫酸アルミニウム＋ソーダ灰＋石
灰類）とフライアツシユの混合物に対してポルト
ランドセメント或いはアルミナセメントを混入す
ると、固化物の速度を高めることができることは
当然予測でき、更にポルトランドセメントの混入
量が多いほどその強度は増す。以上、固化添加剤を構成する各物質が粉末であ
る場合について説明したが、固化添加剤を構成す
る物質のうち、硫酸アルミニウムを水溶液にして
以下のように使用してもよい。即ち、フライアツシユ等と、アルミニウム塩が
混合されていない固化添加剤とを任意量ずつ混合
して、任意濃度の硫酸アルミニウム水溶液を加え
るのである。この方法は、粉末の硫酸アルミニウ
ムを用いるより、更に固化速度が大きいので、例
えば、コンクリート亀裂に、先ず水練りしたペー
スト状のフライアツシユ等の固化剤を充填してお
いて、その後に硫酸アルミニウム水溶液を外亀裂
部に含侵させるようにして使用するのである。こ
の方法を実施するに於いて適当と考えられる各物
質の混合割合を例示すると以下のようになる。す
なわち、石灰類80重量％、ソーダ灰20重量％を混
合した混合物３〜10重量％とフライアツシユ90〜
97重量％とを混合した固化剤を得、該固化剤35〜
40重量％を50重量％の水と混合してペースト状と
なり、更に該ペースト状体を上記コンクリートの
亀裂に挿入しておいて更に８％のモル濃度の硫酸
アルミニウム10〜15重量％を注入するのである。
更に上記石灰類とソーダ灰の混合物25〜35重量％
にポルトランドセメント65〜75重量％を加えても
よい。以上の説明に於いてはフライアツシユを固化す
る場合についてのみ説明したが、フライアツシユ
の代わりに他の焼却灰、あるいは高炉スラグを用
いても結果は同じであり、また、各種焼却灰と高
炉スラグの混合物を用いても結果は同じである。
ただし、高炉スラグは粉砕して粉状にしておくと
硬化度を高めることができる。以上の説明に於いては、フライアツシユやスラ
グの固化について説明したが、上記固化添加剤又
はフライアツシユ及び（又は）スラグと固化添加
剤との混合物は、土、ヘドロ、泥等に適当量混ぜ
て、水を加えると、土、ヘドロ、泥等を固化させ
ることもできるのである。上記土等の中には珪砂
も含まれる。従つて、例えば、鋳型の成形も可能
となる。また、上記スラグ中にはステンレススラ
グも含まれる。ステンレススラグを添加すると高
炉スラグの場合より固化速度が早くなり、かつ固
化強度が大きくなる。このときの各物質の混合割
合は、上記の内容に従えばよい。上記固化添加剤
に於いて、石灰類を多量に使用し、フライアツシ
ユあるいはスラグ等の混合割合を小さくすると建
築物の白壁等を提供することができる。尚、上記に於いて硫酸アルミニウムは塩化アル
ミニウム、ボリ塩化アルミニウム等他の強酸のア
ルミニウム塩を用いることができる。また、ソー
ダ灰は、他の炭酸塩、例えば重ソウ、セスキ重酸
ソーダ等を用いることができる。以上の記述を京都大学工学部嘉門雅史助教授に
よる実験によつて追認する〔日本土質学会（第21
回、昭和61年６月10日）札幌で発表予定〕。実施例１フライアツシユとスラグに、この発明に係る固
化添加剤を添加した場合の添加率の差による固化
強度を第１図に示す。この場合、フライアツシユ
に対しては下記第２表Ａの固化添加剤を、また、
スラグに対してはＢの固化添加剤を用いている。

【表】粉末スラグはブレーン4000cm²／ｇのものである
ことから、大きな短期強度が得られている。粗粒
スラグに於いても固化添加剤の添加率８％以上の
もので１Kgｆ／cm²以上の強度を３日養生で得てお
り、固化添加剤による硬化刺激作用の有効性がみ
られる。尚、粗粒スラグでデータの示されていな
いものは固化が不充分であつたものである。一
方、フライアツシユに於いては種類による効果の
差が生じており、国内炭を用いた例では、固化添
加剤の微量の添加によつても１Kgｆ／cm²以上の短
期強度が得られ、粗粒スラグの場合以上の固化が
みられるのに対して、輸入炭では固化添加剤の固
化効果が劣つている。これら試料の含水比をとり
まとめたものが第２図である。スラグに比して、
フライアツシユの流動性が低いことを示してい
る。次に、火山灰や火山灰質粘性土の短期処理の可
能性を検討したものが第３図である。天然ポゾラ
ン材料は含有するシリカ分の活性が小さいことか
ら短期強度としては全体に小さな値となつてい
る。しかし、７日養生では鹿児島火山灰が固化添
加剤５％以上の添加で0.5Kgｆ／cm²以上の強度を
示しており、一定の固化効果が得られている。な
お、これら試料の塑性指数（1p）と強度の関係
を第４図に示したがIPが小さくなれば火山灰質
粘土の固化強度が大きくなる。実施例２この発明は土やヘドロのように、本来そのまま
では固化しない物質に混入することによつて、そ
れら物質を固化できるばかりでなく、例えば焼石
膏のように水硬性のある物質に混入することによ
つて、その物質の増量剤とすることもできる。従来、焼石膏に水を加えて固化させると、相当
の強度が得られること、軽量であること等の理由
で建材、特に壁材プラスターボートとして使用さ
れている。しかしながら、焼石膏は２水石膏を加
熱して得られるため、値段が高いという欠点があ
り、種々の増量剤を用いることが試みられている
が、増量剤を混入すると、価値が下がるが強度が
落ち、壁剤としては不適切になる点があつた。そこで焼石膏の増量剤として、本願発明に係る
固化添加剤を混入するのである。即ち、フライアツシユ又は（及び）スラグ10〜
90重量％に焼石膏10〜90重量％を混入し、その混
合物に外掛で上記固化添加剤（石灰類＋硫酸塩＋
ソーダ）を３〜20重量％添加するのである。焼石
膏の量が多いほど硬さを保持できるが、逆に価格
面でのデメリツトがある。スラグを使用する場合
には、上記ソーダを混入しなくても充分な速度
で、且つ充分な硬さに硬化する。従つてスラグを
用いる場合には、固化添加剤中の上記ソーダを省
いた方が価格的なメリツトがある。以上のように、この発明に係る固化（固化添加
剤＋フライアツシユ等）剤は石膏の増量剤として
も用いることができるのである。もつとも、この
固化添加剤のみを焼石膏に加えた場合であつて
も、焼石膏の固化速度を著しく早くすることがで
きる。実施例３第３表はＣ種高炉セメント（スラグ70重量％、
ポルトランドセメント30重量％）対して、この発
明に係る固化添加剤を添加した場合の偽凝結、凝
固（開始と終結）の時間及びモルタル強さを示す
ものである。固化添加剤B₁、B₂は第４表に示す
配合割合である。

【表】

【表】第３表からも明きらかなように、調水量を略一
定にした場合、この発明に係る固化添加剤を加え
た場合にはセメント単味のものより遥かに固化速
度が速く、又、各種のモルタル強さも単味のもの
より遜色がない程度に、或いはそれ以上の強度を
有していることが判る。実施例４第５図ａ，ｂ，ｃは、ポルトランドセメント、
Ｂ種高炉セメント（ポルトランドセメント50重量
％、高炉スラグ50重量％）或いはＣ種高炉セメン
ト（ポルトランドセメント30重量％、高炉スラグ
70重量％）に第５表に示す如くの割合で固化添加
剤（第２表に示すＢの混合割合）を添加した場合
と添加しない場合の固化後の強度の比較である。
尚この実験に於いては、セメントの他に骨材と水
を第６表に示す割合で混入している。（この実験
は神戸大学助教授藤井学氏によつてなされた。）この図からも判るように、何れの種類のセメン
トを用いた場合にも圧縮強度はこの発明に係る固
化添加剤を数重量％添加した方が圧縮強度が大き
い。また、第５図ａに示すように、この発明に係る
固化添加剤（石灰類＋アルミニウム塩＋ソーダ
灰）は、セメント単味の早強性を増すためにも効
果がある。

【表】

〔発明の効果〕

この発明は、上記したように石灰類とアルミニ
ウム塩と炭酸塩を用いるだけの簡単な構成で、各
種焼却灰、火山灰、スラグ又はそれ等の混合物
を、殆ど瞬時に固化させることができるので、各
種焼却灰等を廃棄するのに極めて有効であり、ま
た、更に進んで各種焼却灰等を建築物、構造物に
利用できるのである。また、更に、この発明に係る固化添加剤は土、
ヘドロ、泥等をも固化することができるので、建
築現場で多量に出る泥等の固化、或いは、河川や
海のヘドロの固化にも利用することができるので
ある。更に、上記固化添加剤（石灰類＋アルミニウム
塩＋ソーダ灰）は石灰類の早強性を増すためにも
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は固化添加剤の添加量と強度との関係を
示すスラグまたはフライアツシユに関するグラ
フ、第２図は含水比と強度との関係を示すグラ
フ、第３図は固化添加剤の添加量と強度との関係
を示す火山灰に関するグラフ、第４図は塑性指数
1pと短期強度との関係を示す火山灰に関するグ
ラフ、第５図は圧縮強度と日数との関係を示すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１石灰類とアルミニウム塩と炭酸ソーダ塩類と
を任意量ずつ混合した各種焼却灰等の固化添加
剤。２ポルトランドセメント又はアルミナセメント
等のセメント類を任意量混合した特許請求の範囲
第１項に記載の各種焼却灰等の固化添加剤。３石灰類と炭酸ソーダ塩類と各種焼却灰等を任
意量ずつ混合し、且つ、その混合物をペースト状
に水練りし、該ペースト状体に任意濃度のアルミ
ニウム塩の水溶液を、注入することを特徴とする
各種焼却灰等の固化方法。４上記全混合物に対して、ポルトランドセメン
ト又はアルミナセメントを任意量混合させた特許
請求の範囲第３項に記載の各種焼却灰等の固化方
法。