JPH11180741A - 焼却灰溶融スラグを含有した珪酸カルシウム成形用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度、低重量で、建築材料への使用に好適
な焼却灰溶融スラグ含有の珪酸カルシウム成形用組成物
を提供する。 【解決手段】 粒度を３００μ以下とし、添加量を５〜
６０重量％の範囲とした焼却灰溶融スラグと、セメント
と、珪石やフライアッシュ等の珪酸質原料を成分組成調
整材料として配合し、配合物のＣａＯとＳｉＯ₂のモル
比（Ｃ／Ｓ）を０．５〜１．２の範囲に調整し、その配
合物の成形体をオートクレーブにより養生・硬化して珪
酸カルシウム成形用組成物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物の焼却灰を
溶融して得られる溶融スラグを使用した珪酸カルシウム
成形体組成物の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ゴミや産業廃棄物の焼却灰の
減容化を図るため、各地の焼却場で灰溶融炉が導入され
ており、その灰溶融炉から排出される溶融スラグの利用
検討が種々なされている。例えば、特開昭６３−４５１
５６号公報には、焼却灰溶融スラグをコンクリートの骨
材として用いることで、歩道用のコンクリート平板を得
る発明が記載されている。また、特開平８−１６５１６
６号公報には、焼却灰溶融スラグと融着結合材を混合、
焼成して通水間隙を有する透水材を得る技術が開示され
ている。さらにまた、特開平５−２０８１８２号公報に
は、スラグに生石灰などのライム分を添加してオートク
レーブにより反応させて硬化体を得る技術が開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た焼却灰溶融スラグ利用技術は、以下のような問題点を
内包している。すなわち、特開昭６３−４５１５６号公
報では、焼却灰溶融スラグの高比重、高強度の点に着目
してコンクリートの骨材に利用したものであるが、得ら
れる成形体は高比重・低強度のため、相対的に厚く重い
製品となり、土木用途では問題なくとも、高強度・低重
量の双方を要求される建築材料としては不適格である。

【０００４】また、特開平８−１６５１６６号公報で
は、焼却灰溶融スラグを融着結合材と共に焼成処理する
ことにより、通水間隙を有する透水材を得ようとするも
のであるが、焼却灰を溶融した後、冷却して得られたス
ラグを再度焼成するという無駄な工程がある。更にスラ
グを粉砕して１０〜０．５ｍｍの粒度にする必要があ
る。したがって、０．５ｍｍ以下のスラグは使用するこ
とができないという問題がある。

【０００５】特開平５−２０８１８２号公報では、スラ
グをシリカ（ＳｉＯ₂）原料としてとらえ、これにライ
ム（ＣａＯ）を加えて水熱反応を行なって硬化体を得る
ものであるが、スラグ中のシリカ分が３０％以上含有し
ていることが要求されている。しかし、スラグの原料は
都市ゴミ焼却灰であり、そのスラグの成分は大きく変動
する可能性が高い。したがって、そのようなスラグを使
用した場合には、シリカ分が不足して所定のＣ／Ｓとな
らなく所望の性能が得られないことも起こり得る。ま
た、粒度に関する記述がないが、通常の焼却灰溶融スラ
グは水冷後そのままでは粒径２〜３ｍｍであり、これを
粉砕なしでそのまま使用しても、反応性が不良であり、
所期の性能は得られないと考えられる。

【０００６】本発明は、焼却灰溶融スラグの成分に左右
されることがなく、高強度・低重量であって建築材料へ
の使用に好適な珪酸カルシウム成形用組成物を提供する
ことを主たる目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、珪酸カルシウ
ム成形用組成物であり、反応性を高めるため粉砕した粒
度が３００μ以下の焼却灰溶融スラグ５〜６０重量％と
セメントおよび珪酸質原料からなり、ＣａＯ／ＳｉＯ₂
（Ｃ／Ｓ）のモル比が０．５〜１．２であることを要旨
としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態とし
ては、焼却灰溶融スラグを３００μ以下の粒度に粉砕
し、得られた粉砕スラグの添加量を５〜６０重量％と
し、これにそれ自身で反応硬化するセメントと、珪石、
フライアッシュ、シリカフューム等の珪酸質原料とを成
分組成調整材として配合し、配合物のＣａＯとＳｉＯ₂
のモル比（Ｃ／Ｓ）を０．５〜１．２の範囲に調整し、
その配合物の成形体組成物をオートクレーブにより養生
・硬化して珪酸カルシウム成形体とする。

【０００９】前記主要材料のほかに、繊維や充填材、顔
料等を適宜加えることは可能である。またライム分が不
足する場合は、消石灰、生石灰等のライム質材料を加え
ることも可能である。Ｃ／Ｓが前記範囲を外れると所望
の強度が得られ難く、また溶融スラグの粒度が３００μ
を越えるとスラグの反応性が低下しやはり強度低下を招
く。溶融スラグ添加量は５重量％未満では、スラグの有
効利用とは言い難く、また６０重量％を越えるとスラグ
成分のばらつきを考えると所望のＣ／Ｓ範囲に調整でき
ず、したがって期待する性能が得られない。オートクレ
ーブ条件は特に限定されないが、トバモライトの生成が
期待できる１７０℃以上（８kg／cm²）が望ましく、ま
た処理時間は３時間以上が望ましい。

【００１０】前述したように、都市ゴミの焼却灰溶融ス
ラグでは、成分の変動は避け難い。実際、ある焼却場か
ら排出されるスラグ中のシリカ成分、ライム成分の含有
量を一年間、一日一回サンプリングして測定したとこ
ろ、ライム分は５．２１〜２６．５２％、シリカ分は１
６．７１〜５８．７５％の数値が得られた。これだけの
幅で変動すると、溶融スラグを骨材として使用するのは
ともかく、反応成分として捉えて、これに一定量のライ
ム分を加えて所定性能を得ることは不可能に近い。

【００１１】しかし、本発明によれば、それ自身で硬化
するセメントを用いることで、ある程度の性能が期待で
き、これにスラグおよび珪酸質原料の反応が加わるた
め、スラグの成分が大きく変動しても高い性能が得られ
る。更に、前記溶融スラグは３００μ以下に粉砕したも
のが使用されるが、この粉砕工程では発生する微粉につ
いても使用可能であり、全く無駄が発生しない。しかし
て、前記配合材料を水と共に混練し、既知の成形手段で
成形し、オートクレーブにより養生・硬化させるたけで
高い性能の珪酸カルシウム成形体が得られる。この成形
体は、壁、床、天井等の建築材料として充分な性能を発
揮する。

【００１２】これらのことで現在問題となっている廃棄
物を大量に、かつ安全に再利用でき、廃棄物対策として
好適な材料であることが確認された。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に説明す
る。まず、都市ゴミの焼却灰溶融スラグを３００μ以下
に粉砕し、添加量を３０重量％に定め、Ｃ／Ｓを調整し
て性能を確認した。前記焼却灰溶融スラグは、ライム、
シリカ量の異なった２種類を使用した。今回使用した溶
融スラグのライム分、シリカ分を下記表１に示す。粒度
分布を表２に示す。また、配合を表３に示す。

【００１４】表３に記載の比較例１の配合は、実施例１
と全く同様とし、スラグを粉砕せずそのまま使用したも
のである。表２にこの未粉砕スラグの粒度分布を示す。
また比較例２のライム源は、セメントに代わり消石灰を
用い、実施例２と同様のＣ／Ｓに設定したものである。

【００１５】

【表１】

【表２】

【表３】

【００１６】表３の配合材料に水を加えて得たスラリー
を面圧５０kgf／cm²の脱水プレスにより２００×２００
×２０ｍｍの板状成形体を作り、これをオートクレーブ
により１８０℃、水蒸気圧９kgf／cm²で６時間処理を行
なって硬化体を得た。得られた硬化体の強度を表４に示
す。

【００１７】

【表４】

【００１８】上記実施例のように、３００μ以下に粉砕
した焼却灰溶融スラグを用い、これにセメントおよび珪
石粉を加え、指定内のＣ／Ｓに調整するようにしたもの
によれば、高い強度が得られることがわかる。次に、焼
却灰溶融スラグの添加量を変えた場合の実施例および比
較例を表５に示す。使用した焼却灰溶融スラグの成分は
前述のスラグと同一である。

【００１９】

【表５】

【００２０】表５の配合材料を、表２の場合と同様に処
理して硬化体を得た。得られた硬化体の強度を表６に示
す。

【００２１】

【表６】

【００２２】表６に示すように、焼却灰溶融スラグ添加
量が増えるにしたがって強度低下の傾向が認められる
が、焼却灰溶融スラグ添加量が６０重量％以下であれ
ば、高い強度が得られることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
粒度が３００μ以下の焼却灰溶融スラグ５〜６０重量％
とセメントおよび珪酸質原料からなり、ＣａＯ／ＳｉＯ
₂（Ｃ／Ｓ）のモル比が０．５〜１．２であることを特
徴とする珪酸カルシウム成形用組成物としたので、従
来、大部分が廃棄処理されている焼却灰溶融スラグを有
効に利用した珪酸カルシウム成形体を得ることができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒度が３００μ以下の焼却灰溶融スラグ
   ５〜６０重量％とセメントおよび珪酸質原料からなり、
   ＣａＯ／ＳｉＯ₂（Ｃ／Ｓ）のモル比が０．５〜１．２
   であることを特徴とする珪酸カルシウム成形用組成物。