JPS62247882A - 固化剤の製造方法 - Google Patents

固化剤の製造方法

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JPS62247882A
JPS62247882A JP61091494A JP9149486A JPS62247882A JP S62247882 A JPS62247882 A JP S62247882A JP 61091494 A JP61091494 A JP 61091494A JP 9149486 A JP9149486 A JP 9149486A JP S62247882 A JPS62247882 A JP S62247882A
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cement
blast furnace
gypsum
solidifying agent
ozone
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Kazuhiko Kishigami
岸上 和彦
Hiroshi Yasui
浩 安井
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NIYUUTEC SANOO KK
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高炉水滓と排脱石膏を主材とする固化剤の製造
方法に係り、軟弱地盤の改良処理や汚泥の同化処理及び
セメントの混和材、セメントの代替材等に主に利用され
るものである。
(従来の技術) 軟弱地盤の改良や汚泥の固化処理には、従前から高炉水
滓を乾灼・粉砕し、これに高炉水砕の水硬性に活性化を
与えるための水硬性無機質材を少量混合して製造した固
化剤が広く利用されており、当該固化剤とセメントミル
クの混合物を軟弱土壌や汚泥内へ混入して攪拌すること
により、固化処理を行なうものである。当該固化剤は、
高炉水滓内の石灰ガラス質とモルタル等内の水酸化石灰
とが反応することにより、ポルトランドセメントの主要
化合物に類似する硅酸石灰やアルミン酸石灰が生成され
、水硬性が発揮されると共に緻密な水和組織を形成して
同化強度を高めるものである。
しかし乍ら、前記高炉水滓より製造された固化剤は通常
セメントミルクと1:l程度の割合で混合する必要があ
り、セメントミルクの混合割合が低下すると十分な固化
作用が得られない。従って、実際の使用に於いては多量
のセメントを必要とし、地盤改良費や汚泥処理費の高、
腎を招くという難点がある。
また、前記固化剤は、固化の完了までに相当の養生期間
を必要とするうえ、同化物の圧縮強度が十分に上らない
という難点がある。例えば、含水比120%、比重1.
45 ?/l−のシルト質粘土1扉に、当該固化剤とセ
メントミルクが1=1の混合ミルク120KI?を混入
した場合、30日経過後の室内−軸圧縮強度が2〜3K
g/crI程度(300Kg混入の場合には15〜17
 Kg/ cy& )であり、同化強度を上げるために
は、長期の養生期間と大量の固化剤及びセメントミルク
を必要とする。
一方、高炉水滓にはアルカリ性刺激剤の存在下に石膏と
水和反応をし、軟弱土壌等を固化させる作用があること
が従来から知られている。即ち、高炉水滓内のアルミナ
成分がセメントや消石灰等のアルカリ性反応促進剤の作
用によって石膏と水和反応をし、所謂上) IJンジャ
イト硬化物を生成して軟弱土壌等を固化させるものであ
る。
しかし、セメントや消石灰を刺激剤として製造された固
化剤は、刺激剤量を増量(15〜20重量%)してもア
ルミナと石膏との水和反応が極めて緩慢で固化に相当長
時間を要するうえ、固形物が強アルカリ性を堅し、且つ
固化物の圧縮強度も極めて低いという難点がある。
また、アルミナと石膏との水和反応速度を高めるために
、水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(Na
OH)等の強アルカリ性物質を刺激剤とする同化、剤の
製法開発も行なわれている。しかし、この場合でも水和
反応の促進には15〜20重量%の強アルカリ性刺激剤
を必要(それ以上添加しても反応速度は飽和する)とし
、その結果固化物のアルカリ度がPT(l直で10〜1
1位いになり、土壌や地盤のアルカリ汚染を生じると共
に、汚泥等の処理の場合には、同化汚泥の廃套による二
次汚染を生ずる危険がある。更に、前記製法にょる固化
剤は固化物の圧縮強度が低いうえ、アルカリ骨材反応に
よる亀裂を生ずる虞れがあり、七メ゛ントの代替品とし
て建築用等に使用することは到底不可能である。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従前の高炉水滓を主成分とした固化剤に於け
る上述の如き問題、即ち■固化時間が相当長(目、つ固
化物の圧縮強度が相対的に低いこと、■固化物が強アル
カリ性を示すため、環境汚染を誘発すること、■強アル
カリ性のうえ固化物の機械的強度が低く、セメント代替
品として使用できないこと等の問題を解決せんとするも
のであり、同化速度が速く且つ弱アルカリ性であって環
境汚染を生ずることが無く、しかも固化物が十分な機械
的強度を保有し、セメント代替材としても使用可能な固
化剤の製造方法を提供することを目的とするものである
(問題点を解決するための手段) 本籍発明者は前述の如き問題の解決を図るため、■アル
カリ性刺激剤に他の物質成分を添加することにより、よ
り少量のアルカリ性刺激剤でもって強力な水和反応の促
進作用を得ること、及び■主成分の高炉水滓並びに排脱
石膏自体の活性化を図ることにより、刺激剤に対する感
度を上げて水和反応の促進を図ることを着想し、各種の
アルカリ性刺激剤と添加物質の組合せについて、それ等
の混合比や高炉水陸と排脱石膏の混合比をパラメータに
して数多くの固化試験等を行なうと共に、オゾンによる
高炉水滓及び排脱石膏の活性化処理について、各種の試
験を行なった。
本発明は、前記着想並びにこれに基づく各種試験を基に
して創作されたものであり、本願発明は高炉水滓及び排
煙脱硫石膏の微粉末を一定時間オゾン雰囲気中で晒し処
理し、その後20〜50重量%のオゾン処理をした排煙
脱硫石膏の微粉末と、1〜4重量%のマグネシウムと、
1〜5重量%の塩化カルシウムと、1〜5重量%のセメ
ント及び01〜05重量%の水着化カルシウムの何れが
一方又は両方と、残部に相当するオゾン処理をした高炉
水滓の微粉末とを混合することを特徴とする固化剤の製
造方法。
(作用) 本発明により製造した固化剤は、基本的には高炉水滓内
のアルミナ成分と石膏との水和反応がアルカリ性刺激剤
によって促進され、エトリンジヤイト硬化物を生成する
ことにより固化作用が臭されるものと想定される。また
、セメント等と混合して使用する場合には、高炉水滓内
の高石灰ガラス質がセメント内の水酸化石灰と反応して
セメントの主要化合物に類似の硅酸石灰及びアルミン酸
石灰を生成し、これ等による水硬作用が前記同化作用に
重畳される。
セメントや水酸化カルシウム等のアルカリ性刺激剤にマ
グネシウムと塩化カルシウムを少量添加することにより
、刺激剤が一層活性化されて水和反応の促進機能が向上
し、前記エトリンジヤイト硬化物の生成が促進されて同
化時間が短縮されると共に固化物の機械的強度も向上す
る。
又、主成分である排脱石膏と高炉水滓をオゾン雰囲気に
晒す処理を行なうことにより、石膏や水滓スラグ内のア
ルミナ成分等が活性化され、前記刺激剤の作用とも相俟
って工1− IJンジャイトの生成が一層促進されると
共により緻密な水和組織が形成され、これによって固化
物の機械的強度の大幅な向上が達成されるものと想定さ
れる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例に基づいて本発明を詳説する。
高炉水滓は、高炉から排出された溶融高炉スラグを淡水
又は海水で急冷し、更にこれを乾燥して微粉砕(粒径5
〜3011m)することにより製造される。微粉砕され
た高炉水滓は、引き続きオゾン発生器内へ導入され、こ
こで一定時間オゾン雰囲気に晒される。当該オゾンによ
る晒し処理は、オゾン発生装置内を上方から下方へ向け
てジグザグ状のシュートに沿ってスラグ微粉を落下さぜ
ることにより行なわれており、オゾン雰囲気内に於ける
微粉末の滞留時間は10〜20秒間、オゾン発生器光源
の電力は2KWX10基、スラグ微粉末の処理能力は1
0〜15 Kg /分である。尚、高炉水陸としては、
溶融高炉スラグを淡水で急冷したものを使用するのが望
ましく、またオゾン雰囲気による晒処理は、前述の如く
オゾン発器光源の電力が2KWX10基の場合には、1
0〜20秒間位いの滞留で十分であり、それ以上オゾン
処理を強化しても固化物の機械的強度の上昇に著しい変
化は見られない。
第1表は、本実施例に於いて使用した高炉水滓の化学成
分を示すものである。
第1表 高炉水滓の化学成分(wt%)一方、排煙脱硫
石膏は、重油燃焼火力発電所からの排脱石膏を乾燥並び
に微粉砕(粒径5〜20μm)することにより製造され
ており、第2表の如き化学成分を有している。又、該排
脱石膏は高炉水滓の場合と同様に、乾燥・微粉砕のあと
オゾン雰囲気による晒処理が施されており、オゾン処理
条件は前記高炉水滓の場合と同様である。
第2表 排煙脱硫石膏の化学成分(wt%)第3表及び
゛第4表は、本実施例に於いて製造した固化剤の各成分
混合比を示すものである。
第3表 固化剤の成分(重量%) 第4表 固化剤の成分(重量%) セメント及び水酸化カルシウムは主刺激剤を構成するも
のであり、セメントを単独で使用する場合には1〜5w
t%の添加を必要とする。セメントが1wt%以下であ
れば、高炉水滓内のアルミナと石膏との水和反応が促進
せず、またセメントが5wt%を越えると、固化物のア
ルカリ度が上るだけでなく、前記水和反応の促進効果が
飽和するからであり、1〜3wt%の混合比が最も適し
ている。
このことは、水酸化カルシウムを主刺激剤とする場合も
同様であり、0.1 W t%以下では水和反応が緩慢
過ぎ、また0、 5 W t%を越えると、固化物のア
ルカリ度が上昇すると共に反応速度の方はあまり向上し
ないからであり、01〜0.2 W t%の混合比が最
適値である。尚、本実施例に於いてはセメント及び水酸
化カルシウムを夫々単独で使用しているが、両者を一緒
に、例えばセメンl−Iwt%と水酸化カルシウムO,
1wt%を一緒に使用してもよいことは勿論である。
マグネシウムと塩化カルシウムは前記主刺激剤の補助的
な機能を果すものであり、主刺激剤を活性化すると共に
主刺激剤との相乗作用により前記水和反応を著しく促進
する。尚、水和反応の促進作用を奏するためには、マグ
ネシウムを1〜4wt%(最適値は1〜2wt%)、塩
化カルシウムを1〜5wt%(最適値は1〜3wt%)
夫々必要とし、何れかがその最少値を下れば、前記促進
作用は減少する。また、マグネシウム及び塩化カルシウ
ムの量が夫々4及び5wt%を越ると、水和反応の促進
効果が飽和する。従って、夫々の添加量は4及び5 W
 t%以下とする。
オゾン処理をした排脱石膏とオゾン処理をした高炉水滓
は、夫々当該固化剤の基本成分となるものであるが、両
者の割合(高炉水滓/排脱石膏)は略1〜4位いが適当
であり、望ましくは12〜20位いが最適である。石膏
量が不足して20wt%以下になっても、或いは石膏量
が50wt%を越えて逆に高炉水滓が不足状態になって
も、固化剤の固化性能や固化強度が低下する。従って、
本実施例に於いては、排脱石膏を20〜50wt%とし
、刺激剤や活性剤を除いた残部を高炉水滓とする構成と
している。尚、高炉水滓量と石膏量の比は理論(直より
も相当大きな1直を含むものになっているが、高炉水滓
内のアルミナ成分の排脱石膏(2水石膏)に対する反応
性は石膏の溶解度等とも関連するため、理論値よりも石
膏が相当不足しても、極めて良好な固化特性が得られる
ことが確認されている。
第1図は、前記第3表に記載の本発明により製造した固
化剤の固化試頓結果を示すものであり、曲線Aは本発明
に係る固化剤に関するものである。
また、曲線Bは同じ化学成分物質であって、オゾン処理
をしていない高炉水滓と石膏を使用した場合のものであ
り、何れも固化剤と水との混合比(固化剤/水)を1.
7とした時の値である。
本発明により製造した固化剤の場合、圧縮強度が混合後
7日で200KF!/7.14日で330 Kg/ d
 。
28日で54.0 K9 / 7となり、ポルトランド
セメントの場合と略同等の同化速度と圧縮強度を保有す
る。
また、高炉水滓並びに石膏のオゾン雰囲気による画処理
を行なわない場合に比較して、圧縮強度が略30%向上
することが判明している。
前記固化剤による固化物のアルカリ度は、PH85であ
って略中性に近い弱アルカリ性であり、従前の高炉水滓
を主剤とするセメント系硬化剤に比較してアルカリ度が
著しく低下する。
更に、本発明により製造した固化剤を用いて含水比12
0%、比重1.45 K、、 / 7のシルト質粘土1
ゴに当該固化剤の溶融ミルクを120に9混合した場合
、大気温度(平均18℃)による自然同化に於いて、3
0日経過後の室内−軸圧縮強度が6〜7Kg/cdとな
り、従前の高炉水滓を主体とするセメント系固化剤に比
較して固化物の圧縮強度が30〜40%向上すると共に
、同化時間も大幅に短縮される。
(効果) 本発明に係る固化剤は、主成分である高炉水滓と排脱石
膏とをオゾン雰囲気中で一定時間晒し処理するようにし
ているため、両者が活性化されてより少ない刺激剤で水
和反応が迅速に進行すると共に、緻密な水和組織が形成
される。その結果、固化物の同化速度並びに圧縮強度が
大幅に向上する。
また、本発明に係る固化剤はマグネシウム等の添加によ
りアルカリ性刺激剤の水和反応の促進効果を著しく高め
るようにしているため、少量のアルカリ性刺激剤でもっ
て迅速な固化作用が達成される。従って、当該固化剤を
使用して土壌の改良処理やヘドロの同化処理等を行なっ
ても、所謂アルカリ汚染を生ずることは殆んどなく、し
かも固化作業に要する日程も著しく短縮され、作業能率
の向上を図り得る。
更に、本発明に係る固化剤はポルトランドセメントと略
同等の同化速度と固化物の圧縮強度を有しており、セメ
ント代替品として建材用に使用できると共に、アルカリ
性が極めて弱いので、所謂アルカリ骨材反応による構造
物の亀裂等を生ずる虞れも殆んと無い。
そのうえ、本発明は高炉水滓と排脱石膏の有効利用を図
るものであり、省資源及び低コストという面でも従前の
セメント若しくはセメント系固化剤に比較して優れた効
用を有している。
本発明は、上述の通り高い実用的効用を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に固化剤の硬化並びに強度特性を示す
ものである。 A 本発明に係る固化剤の特性曲線。 B 本発明と同じ化学成分であって、オゾン晒処理を行
なっていない高炉水陸と石膏を用いた固化剤の特性曲線
。 0均 第1 じ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高炉水滓の微粉末及び排煙脱硫石膏の微粉末を一
    定時間オゾン雰囲気中で晒し処理し、その後20〜50
    重量%のオゾン処理をした排煙脱硫石膏の微粉末と、1
    〜4重量%のマグネシウムと、1〜5重量%の塩化カル
    シウムと、1〜5重量%のセメント及び0.1〜0.5
    重量%の水酸化カルシウムの何れか一方又は両方と、残
    部に相当するオゾン処理をした高炉水滓の微粉末とを混
    合することを特徴とする固化剤の製造方法。
JP61091494A 1986-04-21 1986-04-21 固化剤の製造方法 Granted JPS62247882A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006181432A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Kyushu Institute Of Technology 廃棄物の処理方法及び廃棄物処理用吸着材
JP2008255360A (ja) * 2008-05-20 2008-10-23 Chiyoda Ute Co Ltd 土質改良材、および土質改良方法
JP2023127726A (ja) * 2022-03-02 2023-09-14 Ube三菱セメント株式会社 高炉水砕スラグに対する圧縮強さ増進剤
JP2023127725A (ja) * 2022-03-02 2023-09-14 Ube三菱セメント株式会社 水硬性組成物、水硬性組成物の製造方法、硬化体の製造方法、並びに、圧縮強さの変動を抑制する方法

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