JPH11263656A

JPH11263656A - 高強度セメント系硬化体

Info

Publication number: JPH11263656A
Application number: JP6690298A
Authority: JP
Inventors: Masami Uzawa; 正美鵜澤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】エコセメントを用いた高強度のセメント系
硬化体を提供する。【解決手段】エコセメントにポゾラン質微粉末を添加
し、水/セメント比０.４以下で混練りしてなる圧縮強度
が５００kgf/cm²以上の高強度セメント系硬化体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ焼却灰、
下水汚、泥焼却灰等の廃棄物を原料として製造してなる
水硬性組成物（以下、エコセメントと云う）を利用した
高強度セメント系硬化体に関する。さらに詳しくは、エ
コセメントにポゾラン質微粉末を添加し、低い水/セメ
ント比で混練りすることにより高強度を達成したセメン
ト系硬化体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ゴミや下水汚泥等の一般廃棄
物および産業廃棄物が著しく増加しており、各方面で廃
棄物の有効利用や再資源化が試みられているが、廃棄物
処理に関する決定的な方法はなく、埋立に頼っているの
が現状である。しかし、最近、セメントの製造分野で
は、廃棄物の有効利用および再資源化を目的として、都
市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料とした
セメント組成物(エコセメント)が製造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エコセメントはその原
料の成分に由来する速硬性の鉱物組成、例えば、カルシ
ウムアルミネート（Ｃ₃Ａ等），カルシウムフルオロア
ルミネート（Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂等）、カルシウムクロロア
ルミネート（Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂等）の何れか一種以上を
含有しているので速硬性を有し、１〜３日強さは早強セ
メントなみの圧縮強度を示すが、２８日材齢では普通セ
メントより低い問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はエコセメント
における上記問題を解決したものであって、エコセメン
トが有する優れた経済性と速硬性の利点を活かしなが
ら、その長期強度を向上させたものであり、エコセメン
トを用い２８日材齢の圧縮強度が５００kgf/cm²以上の
高強度セメント系硬化体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原
料としてなる焼成物であって、カルシウムクロロアルミ
ネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウム
アルミネートの一種以上を１０〜４０重量％およびカル
シウムシリケートを含む焼成物と石膏を主体とする水硬
性組成物を含有するセメント組成物に、ポゾラン質微粉
末を添加して混練りし、成形、養生してなるセメント系
硬化体であって、水/セメント比０.４以下で混練りし、
圧縮強度が５００kgf/cm²以上であることを特徴とする
高強度セメント系硬化体に関するものである。

【０００６】本発明の高強度セメント系硬化体は、
（２）ポゾラン質微粉末の添加量がセメント組成物１０
０重量部に対して３〜５０重量部であるもの、（３）６
０℃以上の蒸気養生、オートクレーブ養生、あるいはオ
ーブン養生を単独あるいは組み合わせて養生を行うもの
を含む。

【０００７】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
の高強度セメント系硬化体は、都市ゴミ焼却灰、下水汚
泥焼却灰の一種以上を原料とした焼成物であって、カル
シウムクロロアルミネート、カルシウムフルオロアルミ
ネート、カルシウムアルミネートの一種以上を１０〜４
０重量％およびカルシウムシリケートを含む焼成物と石
膏からなる水硬性組成物によって形成されるエコセメン
トを主体としたものである。

【０００８】上記鉱物組成において、例えば、カルシウ
ムクロロアルミネートは１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・Ｃａ
Ｃｌ₂（C₁₁A₇CaCl₂と略記）の組成式で表わされるもの
であり、カルシウムフルオロアルミネートは１１ＣａＯ
・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂（C₁₁A₇CaF₂と略記）の組成式で
表わされるものである。また、カルシウムアルミネート
は３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃（C₃Aと略記）などである。この
他に、通常のセメントに含まれるジカルシウムシリケー
ト（２ＣａＯ・ＳｉＯ₂、C₂Sと略記）、およびトリカル
シウムシリケート（３ＣａＯ・ＳｉＯ₂、C₃Sと略記）の
１種以上が含まれる。

【０００９】エコセメントの原料は、貝殼や下水汚泥に
生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や
産業廃棄物などが用いられ、さらには、普通のセメント
原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイ
卜、鉄等を混合して成分調整した原料を用いてもよい。
これらの原料を１２００〜１５００℃で焼成して得たク
リンカーを粉砕し、必要に応じて、粉砕時または粉砕後
に石膏を添加して、エコセメントを製造する。

【００１０】この焼成物中のアルミニウム源は主に焼却
灰から由来する。従って、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇
ＣａＦ₂、Ｃ₃Ａ等のアルミニウム化合物の含有量が１０
重量％未満では、焼却灰の使用量が少なくなり、廃棄物
の有効利用および再資源化の観点から好ましくない。ま
た、この量が４０重量％を上回るとその水和の進行によ
ってセメント硬化体が過大に膨張する場合があるので適
当ではない。

【００１１】上記焼成物に添加される石膏は、無水石
膏、二水石膏、半水石膏のいずれでもよい。強度発現性
から、石膏の添加量は焼成物１００重量部に対して１〜
３０重量部が好ましい。

【００１２】本発明のセメント系硬化体はエコセメント
にポゾラン質微粉末を混合したものである。ポゾラン質
微粉末とはポゾラン反応を生起する物質であり、例え
ば、シリカヒューム、フライアッシュ、非晶質シリカ、
オパール質シリカ、白土、高炉スラグ、火山灰などであ
る。該粉末の粒径は５μm以下が適当であり、２μm以下
が好ましい。この粒径より大きいとポゾラン反応活性が
低くなり好ましくない。ポゾラン質微粉末を配合するこ
とによりマイクロフィラー効果やポゾラン反応による水
酸化カルシウム減少の効果が得られ、硬化体が緻密化し
て圧縮強度が向上する。

【００１３】ポゾラン質微粉末の添加量は、セメント組
成物１００重量部に対して３〜５０重量部が適当であ
る。これより添加量が少ないとその効果がなく、５０重
量部を上回ると相対的にエコセメント量が減少するので
好ましくない。

【００１４】さらに本発明のセメント系硬化体は、エコ
セメントにポゾラン質微粉末を加えると共に水/セメン
ト比を０.４以下にして長期(例えば２８日材齢)の圧縮
強度を５００kgf/cm²以上に高めたものである。一般
に、普通セメントでは水/セメント比を低くし、あるい
はポゾラン質微粉末をすることにより圧縮強度を高める
ことが知られているが、エコセメントは普通セメントに
はない速硬性鉱物を多く含むために普通セメントとは異
なった性質を有し、水/セメント比やポゾラン質微粉末
による性状の変化も普通セメントと必ずしも同等ではな
い。本発明は、かかるエコセメントの特質に基づき、水
/セメント比０.４以下の範囲でポゾラン質微粉末を添加
することにより、長期圧縮強度５００kgf/cm²以上の高
強度セメント系硬化体としたものである。

【００１５】本発明では、高性能減水剤を適宜用いて流
動性を高めることも有効である。この場合、例えば、ポ
リカルボン酸系高性能減水剤などが適当である。

【００１６】本発明のセメント系硬化体は、セメントモ
ルタルおよびセメントコンクリートを含む。モルタルな
いしコンクリートに混合される細骨材、粗骨材は通常の
砂、砂利あるいは砕石を用いることができる。これらの
配合量も通常のモルタルないしコンクリートの場合と同
様でよい。すなわち、例えば、モルタルでの細骨材の単
位量は５００〜１７００kg/m³、コンクリートでの細骨
材および粗骨材の単位量は各々６００〜１０００kg/
m³、７００〜１１００kg/m³が適当である。

【００１７】練混ぜや成形は通常の普通セメントの混練
り、および成形方法と同様に行うことができる。必要に
応じて有機質混和剤(材)、無機質混和剤(材)を添加する
こともできる。一般に用いられる減水剤等の混和剤も使
用可能である。

【００１８】養生は、通常の常温養生でもよいが、早期
に強度発現させるために加熱養生を行うと効果的であ
る。加熱養生方法として、６０℃以上での蒸気養生、オ
ートクレーブ養生、オーブン養生などを利用することが
でき、これらを単独または組み合わせて実施しても良
い。加熱養生を行うことにより３日材齢で５００kgf/cm
²以上の高強度硬化体を得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。これらは例示であり本発明を限定するものではな
い。なお、本実施例に用いたエコセメントは以下のよう
に製造した。エコセメントの製造表１に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰５４.３重量％、石
灰石粉４２.５重量％、アルミ灰１.１重量％、粘土１.
１重量％、蛍石０.５重量％を原料として、ロータリー
キルンを用いて１３００〜１４２０℃でクリンカーを焼
成した。得られたクリンカーを竪型ミルでブレーン比表
面積４０００cm²/gになるよう粉砕し、この焼成物１０
０重量部に対して無水石膏を１２重量部添加して、ブレ
ーン比表面積４０００cm²/gのエコセメントを製造し
た。製造した焼成物の鉱物組成を表２に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例１上記エコセメントにシリカヒューム（粒径0.9μm）と粗
骨材を添加して、表３に示す配合のコンクリートを調製
した。各試料にはポリカルボン酸系高性能減水剤をセメ
ント比０.２重量％を添加した。また、有機カルボン酸
を主成分とする凝結遅延剤をセメント比０.７重量％添
加した。これらの各コンクリート試料(5cmφ,10cmL)に
ついて、２０℃、２８日養生後の圧縮強度を測定した。
この結果を表３に示した。

【００２３】実施例２実施例２と同様にしてコンクリートを調整し、８０℃蒸
気養生３日間、オートクレーブ養生（180℃-10気圧）、
オーブン養生（200℃）３日間を行い、供試体の圧縮強
度を測定した。この結果を表４に示した。

【００２４】比較例１シリカヒュームを加えず、あるいはセメント水比を変え
た以外は表５に示す配合量に従い、実施例１と同様にし
てコンクリート供試体を調製し、圧縮強度を測定した。
この結果を表５に示した。

【００２５】表３に示すように、本発明に係るコンクリ
ートは全て６８０〜８８０kgf/cm²の高い圧縮強度を有
しており、流動性も良好である。また、表４に示すよう
に、本発明の硬化体は３日間の加熱養生により７９０〜
８５０kgf/cm²の圧縮強度が得られる。一方、比較例は
何れも２８日養生後の圧縮強度は４２０kgf/cm²以下で
あり、本発明の硬化体に比べて大幅に低い。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【発明の効果】本発明のセメント系硬化体は、長期圧縮
強度が５００kgf/cm²以上の高強度セメント系硬化体で
あり、高強度で非常に緻密であり耐久性に優れる。従っ
て、土木、建築、機械等の分野において、従来のセメン
ト硬化体が使用されていた部分は勿論のこと、従来は鋼
材しか用い得なかった部分にも鋼材に代えて使用するこ
とが可能である。また、エコセメントは塩素を含有する
ために鉄筋を腐食することが懸念されたが、本発明の硬
化体は高強度であると共に高緻密体であり、イオン拡散
係数が極めて小さく、塩素イオンの拡散が微少のため、
鉄筋を用いても腐食を殆ど生じない効果も認められる。
また、塩素の溶出自体も微少である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種
以上を原料としてなる焼成物であって、カルシウムクロ
ロアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カ
ルシウムアルミネートの一種以上を１０〜４０重量％お
よびカルシウムシリケートを含む焼成物と石膏を主体と
する水硬性組成物を含有するセメント組成物に、ポゾラ
ン質微粉末を添加して混練りし、成形、養生してなるセ
メント系硬化体であって、水/セメント比０.４以下で混
練りし、圧縮強度が５００kgf/cm²以上であることを特
徴とする高強度セメント系硬化体。
【請求項２】ポゾラン質微粉末の添加量がセメント組
成物１００重量部に対して３〜５０重量部である請求項
１に記載の高強度セメント系硬化体。
【請求項３】６０℃以上の蒸気養生、オートクレーブ
養生、あるいはオーブン養生を単独あるいは組み合わせ
て養生を行う請求項１に記載の高強度セメント系硬化
体。