JP2000086371A - セメント硬化体及びその製造方法 - Google Patents

セメント硬化体及びその製造方法

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JP2000086371A
JP2000086371A JP30412298A JP30412298A JP2000086371A JP 2000086371 A JP2000086371 A JP 2000086371A JP 30412298 A JP30412298 A JP 30412298A JP 30412298 A JP30412298 A JP 30412298A JP 2000086371 A JP2000086371 A JP 2000086371A
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cement
hardened
hardened body
hydrate
hardened cement
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Takeshi Inoue
毅 井上
Takashi Osugi
高志 大杉
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物としてのセメント水和硬化体を比較的
エネルギー消費量が少なくしかも簡便な処理方法で、再
利用されるセメント硬化体及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 普通ポルトランドセメントを、W/C
0.3で混合して得たセメント水和硬化体を粒径1mm以
下に粉砕し、水を加えて含水率を7〜50%(例えば1
0%)になるように調製した後、直径35mmのガラス容
器に所定量入れ、開放系にて圧力が40〜150気圧
(例えば100気圧)、温度が80〜200℃(例えば
100℃)の条件下で15〜60分間(例えば30分)
炭酸化処理するセメント硬化体の製造方法、及び炭酸化
処理して得られたセメント硬化体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は炭酸化処理されたセ
メント硬化体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、不要となったセメント水和硬
化体は廃棄物として処理されてきたが、廃棄する場所が
次第に制約されるようになり、セメント水和硬化体を粉
砕して再利用する方法が検討されている。例えば、特開
昭63−2842号公報では、セメント水和硬化体の粉
砕物をセメント原料等に混合して増量材として再利用す
る方法が開示されている。また、例えば、特開平8−1
99558号公報では、セメント水和硬化体の粉砕物を
400〜1300℃の高温で熱処理して再活性化する方
法が開示されている。
【0003】しかしながら、上記増量材として再利用す
る方法は、、セメント原料等に大量に混合すると得られ
る硬化体の強度低下を招くという問題点があり、添加量
に制限があるものであった。また、セメント水和硬化体
の粉砕物を高温で熱処理して再活性化する方法は、多大
の熱エネルギーを必要とするため、燃料の大量消費を伴
うという問題点があった。すなわち、現在のところ、不
要となったセメント水和硬化体をエネルギー効率良く有
効に再利用する方法が見い出されていないのが実情であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解消するためになされたもので、その目的は、
廃棄物としか扱われていなかった一旦硬化したセメント
水和硬化体を、炭酸化処理で再硬化させることにより、
比較的エネルギー消費量が少なくしかも簡便な処理方法
で、再利用されるセメント硬化体及びその製造方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、セメント水和硬化体の粉
砕物を炭酸化処理することによって再硬化させてなるこ
とを特徴とするセメント硬化体を提供する。
【0006】また、請求項2記載の本発明は、セメント
水和硬化体の粉砕物に水を加えて所定の形状に賦形した
後、加熱加圧条件下で炭酸化処理することを特徴とする
請求項1記載のセメント硬化体の製造方法を提供する。
また、請求項3記載の本発明は、セメント水和硬化体の
粉砕物に水を加えて、含水率を7〜50%の範囲として
所定の形状に賦形した後、圧力が40〜150気圧、温
度が80〜200℃の条件下で15〜60分間炭酸化処
理することを特徴とする請求項2記載のセメント硬化体
の製造方法を提供する。
【0007】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。本発明で用いられるセメント水和硬化体としては、
カルシウムシリケート系セメント又はカルシウムアルミ
ネート系セメントの水和硬化体であれば、特に限定され
ず使用することができる。
【0008】上記カルシウムシリケート系セメント又は
カルシウムアルミネート系セメントとしては、例えば、
普通ポルトランドセメント、中庸ポルトランドセメン
ト、早強ポルトランドセメント、ジェットセメント、ア
ルミナセメント、白色ポルトランドセメント等のセメン
トが挙げられる。
【0009】上記セメント水和硬化体は、上記セメント
に水を添加、混合して養生することにより得られたもの
である。また、このセメント水和硬化体には、珪砂、川
砂等のセメントモルタル用骨材;炭酸カルシウム、珪藻
土等の無機充填剤;木片、パルプ、各種繊維等の有機系
骨材などが添加されていてもよい。
【0010】一度水和したセメント水和硬化体は従来公
知の方法によって粉砕される。その際、セメント水和硬
化体の材令は特に限定されないが、炭酸化処理における
反応活性を考慮に入れると、材令の短いものを使用した
方が好ましい。セメント水和硬化体の粉砕物の粒径は、
特に限定されないが、大きくなると個々の粉砕物粒子同
士の接触能力が低下して十分に硬化しなくなるため、5
mm以下が好ましく、より好ましくは1mm以下であ
る。
【0011】上記セメント水和硬化体の粉砕物には、必
要に応じて更に、上記カルシウムシリケート系セメント
又はカルシウムアルミネート系セメントが混合されても
よく、また、珪砂、川砂等のセメントモルタル用骨材;
炭酸カルシウム、珪藻土等の無機充填剤;木片、パル
プ、各種繊維等の有機系骨材などが添加されてもよい。
【0012】上記セメント水和硬化体の粉砕物に水を加
えた後の含水率は、請求項3記載の如く、7.5〜50
重量%に調整するのが好ましい。含水率が、7.5重量
%未満又は50重量%を超えると、後述する炭酸化処理
においてセメント水和硬化体の粉砕物と二酸化炭素との
反応が十分に進行しなくなるためである。尚、上記セメ
ント水和硬化体の粉砕物の含水率が上記範囲を外れる場
合は、炭酸化処理の前に、含水率が上記範囲となるよう
に調節することが好ましい。
【0013】本発明のセメント硬化体は、上記セメント
水和硬化体の粉砕物を再硬化することにより得ることが
でき、上記粉砕物を再硬化させるために炭酸化処理が施
される。ここでいう炭酸化処理とは、セメント硬化過程
においてアルカリ成分、特にカルシウム成分が炭酸化さ
れる処理をいい、具体的には加温加圧条件下で二酸化炭
素を反応させる方法が採用される。
【0014】上記炭酸化処理における加熱温度として
は、例えば室温〜300℃の範囲でも可能であるが、請
求項3記載の如く、80〜200℃の範囲が好ましい。
80℃未満であると、セメント水和硬化体の粉砕物と二
酸化炭素との反応が低下して、反応が充分に進行するに
は長い時間を要する傾向があり、一方、200℃を越え
ると、セメント水和硬化体の粉砕物と二酸化炭素との反
応は迅速になるものの、多大なエネルギーを必要とする
ことになり、更に、有機系骨材が含まれる場合には、熱
劣化を起こす危険性が生じるからである。
【0015】上記炭酸化処理における加圧圧力として
は、請求項3記載の如く、40〜150気圧の範囲が好
ましく、より好ましくは80〜150気圧である。40
気圧未満であると、セメント水和硬化体の粉砕物と二酸
化炭素との反応が低下して、反応が充分に起こらない傾
向があり、150気圧を越えてもセメント水和硬化体の
粉砕物と二酸化炭素との反応性は大きく変わらないが、
逆に、多大なエネルギーを必要とすることになり、工業
生産上のメリットに乏しいからである。
【0016】上記炭酸化処理に用いられる二酸化炭素と
しては、例えば、液体、気体、超臨界状態等の二酸化炭
素が挙げられる。
【0017】上記炭酸化処理の処理時間としては、請求
項3記載の如く、15〜60分間の範囲が好ましく、よ
り好ましくは20〜40分間である。15分間未満であ
ると、セメント水和硬化体の粉砕物と二酸化炭素との反
応が充分に起こらない傾向があり、60分を越えてもそ
れ以上の効果は得られず、逆に、多大なエネルギーを必
要とすることになり、工業生産性を考えた場合に合理的
ではないからである。
【0018】上記炭酸化処理を具体的に行う場合は、例
えば、セメント水和硬化体の粉砕物を耐熱・耐圧試験機
に入れ、内部に二酸化炭素を所定圧力まで導入し、所定
の温度まで昇温させて所定時間炭酸化反応させる方法が
採用される。
【0019】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳
しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。以下の実施例、比較例における含水率
は、JIS−A1203に準拠して以下の式により算出
した。 含水率=(試料重量−試料絶乾重量)×100/試料絶
乾重量 ここに、試料絶乾重量は、試料を110℃の恒温乾燥炉
にて一定重量になる迄乾燥した後の重量を言う。
【0020】(実施例1〜8及び比較例5〜12)普通
ポルトランドセメント100重量部に水30重量部を加
えて混合した後、所定時間、室温養生することによって
セメント水和硬化体を得た。養生時間は、実施例1及び
2では5時間、実施例3では7日間、実施例4では1ケ
月、実施例5〜8では3日間とした。このセメント水和
硬化体を粉砕して得られた粒径1mm以下の粉砕物に、
所定量の水とアセトンの混合液を添加し室温でアセトン
を蒸散させ(但し比較例6はアセトンを用いることなく
水のみ添加し)て、表1記載の含水率に調整した後、室
温で表1記載の時間養生した。
【0021】その後これを直径35mmのガラス容器に
入れ、さらにこのガラス容器を開放系にて耐熱・耐圧試
験機内に入れた後、試験機内部に二酸化炭素を表1の圧
力となるまで供給し、表1に示した温度、圧力、処理時
間で炭酸化処理を行って硬化させ、円柱形のセメント硬
化体を得た。
【0022】(比較例1〜4)普通ポルトランドセメン
ト100重量部に水30重量部を加えて混合した後、所
定時間、室温養生することによってセメント水和硬化体
を得た。養生時間は、比較例1及び2では5時間、比較
例3では7日間、比較例4では1ケ月とした。このセメ
ント水和硬化体を粉砕して得られた粒径1mm以下の粉
砕物に所定量の水とアセトンの混合液を添加し室温でア
セトンを蒸散させて、表1記載の含水率に調整した後、
室温で表1記載の時間養生した。その後これを直径35
mmのガラス容器に入れ、さらにこのガラス容器を開放
系にて耐熱・耐圧試験機内に入れた後、試験機内部に二
酸化炭素を供給せずに、表1に示した温度、処理時間で
処理した。
【0023】(比較例13、14)普通ポルトランドセ
メント100重量部に水30重量部を加えて混合した
後、1週間、室温養生することによってセメント水和硬
化体を得た。このセメント水和硬化体を粉砕して得られ
た粒径1mm以下の粉砕物に、表1記載の含水率になる
様に水を加え、混合し、室温で30分養生することで、
サンプルを得た。
【0024】〔形状保持性評価及び評価結果〕上記実施
例1〜4及び比較例1〜4で得られたセメント硬化体も
しくは処理体を観察したところ、比較例1〜4では円柱
形の形状が充分に保持できていなかった。また、実施例
1〜4で得られたセメント硬化体を、1mの高さから自
由落下させた後に目視により観察したところ、落下前の
円柱形が十分に保持され且つ破損箇所が見当たらなかっ
た。
【0025】〔圧縮強度〕各実施例及び比較例で得られ
たセメント硬化体、処理体もしくは養生体について、J
ISA1108に準拠した圧縮試験を行い、圧縮強度の
測定を行った。 〔溶出カルシウムイオン量〕各実施例及び比較例で得ら
れたセメント硬化体、処理体もしくは養生体を粒径50
0μm以下に粉砕後、0.1gを採取し、イオン交換水
100g中に混合し、5分間振盪した後に24時間放置
して、溶出されたカルシウム 2+イオン量をICP(誘
導結合プラズマ発光分析)によって測定し、炭酸化反応
進行度を調べた。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明のセメント硬化体は、セメント水
和硬化体の粉砕物を炭酸化処理することによって再硬化
させてなることを特徴としているので、従来技術と比較
して、エネルギー消費量が少なくしかも簡便な処理方法
で、不用物となったセメント水和硬化体から得られたに
も拘わらず、セメント硬化体として通常の用途である、
地盤強化材、土木用資材、建築用資材等に再利用可能な
点で、極めて有用なものである。
【0028】請求項2記載の本発明のセメント硬化体の
製造方法は、セメント水和硬化体の粉砕物に水を加えて
所定の形状に賦形した後、加温加圧条件下で炭酸化処理
することを特徴とする請求項1記載のセメント硬化体の
製造方法であるので、従来技術と比較して、エネルギー
消費量が少なくしかも簡便な処理方法で、上記の如き用
途を有するセメント硬化体を提供し得る。
【0029】従って、従来のセメント水和硬化体を廃棄
物として廃棄する手間がなくなり、リサイクル資源とし
ての応用展開が可能となる。さらに、二酸化炭素を使用
するため地球温暖化防止対策の一助ともなり得る。又、
請求項3記載の本発明のセメント硬化体の製造方法は、
従来技術と比較して、より一層エネルギー消費量が少な
い点で、上記請求項2記載のセメント硬化体の製造方法
において、工業的により有利にセメント硬化体を提供し
得る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 7/02 B09B 3/00 304H

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント水和硬化体の粉砕物を炭酸化処
    理することによって再硬化させてなることを特徴とする
    セメント硬化体。
  2. 【請求項2】 セメント水和硬化体の粉砕物に水を加え
    て所定の形状に賦形した後、加温加圧条件下で炭酸化処
    理することを特徴とする請求項1記載のセメント硬化体
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 セメント水和硬化体の粉砕物に水を加え
    て、含水率を7〜50%の範囲として所定の形状に賦形
    した後、圧力が40〜150気圧、温度が80〜200
    ℃の条件下で15〜60分間炭酸化処理することを特徴
    とする請求項2記載のセメント硬化体の製造方法。
JP30412298A 1998-07-10 1998-10-26 セメント硬化体及びその製造方法 Pending JP2000086371A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030735A (ja) * 2000-07-14 2002-01-31 Clion Co Ltd 調湿建材
CN105330210A (zh) * 2015-11-20 2016-02-17 中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司 一种锰矿渣免烧砖的蒸汽养护方法
CN106431116A (zh) * 2016-09-30 2017-02-22 河海大学 以回收废弃混凝土为原料的建筑砌块及其制备方法

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JP2002030735A (ja) * 2000-07-14 2002-01-31 Clion Co Ltd 調湿建材
CN105330210A (zh) * 2015-11-20 2016-02-17 中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司 一种锰矿渣免烧砖的蒸汽养护方法
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