JP2000351659A - コンクリート二次製品製造用のガラス材混入コンクリートの改質方法 - Google Patents

コンクリート二次製品製造用のガラス材混入コンクリートの改質方法

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JP2000351659A
JP2000351659A JP11162233A JP16223399A JP2000351659A JP 2000351659 A JP2000351659 A JP 2000351659A JP 11162233 A JP11162233 A JP 11162233A JP 16223399 A JP16223399 A JP 16223399A JP 2000351659 A JP2000351659 A JP 2000351659A
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glass
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alkali
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Sukehiro Nonaka
資博 野中
Takashi Kato
隆志 加藤
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KATO SHOJI KK
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2023—Resistance against alkali-aggregate reaction

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス材を混入したコンクリートのアルカリ
骨材反応を抑制する改質方法を提供する。 【解決手段】 セメントにガラスカレット又はガラス粉
末のいずれか一方又は両方を添加混入するコンクリート
の配合方法において、セメントとガラスのアルカリ骨材
反応を抑制し、ワーカビリチィーを改善するためにゼオ
ライト粉末を添加混入する。上記ガラス粉末の粒径を
０．５mm以下望ましくは０．３mm以下に細粒粉体化し、
現場打ちコンクリートだけでなくコンクリートがコンク
リート二次製品製造用のコンクリートにも適用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス材混入コン
クリートの改質方法に関し、特に家庭又は工場より大量
発生する、廃棄されたガラスビン等を破砕したカレット
又は細粒粉体化したものを、ガラスが持つコンクリート
に対する有害性を除去し、コンクリート製品の骨材又は
化粧材として有効利用するために、混和材としてゼオラ
イトを用い、ガラスの持つ特質を活用するためのコンク
リートの改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、廃棄されたガラスビン等は埋立て
処理を講ずるのが主流であった。一方、近年より廃棄処
分されたガラスビン等を再利用する目的で破砕し、ガラ
スカレットとして樹脂系接着剤での固化及び主として表
面装飾等の目的でコンクリートに混入等の方法にて、多
様な製品の製造を行っている。
【０００３】しかし、コンクリートにガラス材を混入し
た場合、ガラスのシリカ分が、セメントの水和反応によ
り溶出したアルカリと化学反応をおこし、アルカリシリ
カ反応、一般的に言うアルカリ骨材反応が生じる。この
アルカリ骨材反応はコンクリート製品に耐久性の低下を
きたし、製品の劣化という致命的な欠陥を招く。
【０００４】さらに、ガラス自体には吸水性はなく、セ
メントペーストの付着力も弱い。そのため、ガラスを粉
砕し１mm〜８mmカレット状にしたものを単にコンクリー
トに練混ぜると材料分離が生じ、ワーカビリティーに乏
しく、ブリージングの速度が速くなる傾向にある。した
がって、ワーカブルなコンクリートとするためには、何
らかの対策を講ずる必要がある。
【０００５】また、前述したとおりに、骨材の品質劣化
によるコンクリートの強度低下、ガラスカレットを使用
したことによるコンクリート製品の強度低下をも勘案し
て、耐久性の向上及び安定に対しても十分なる対策を講
じなくてはならない。
【０００６】上記課題を解決すべく、従来はコンクリー
ト製品の製造にあたり、ガラスカレットの混入率を３０
％以下に制限しているのが一般的な対策である。また、
抑制効果のあるとされる薬品の使用及び低アルカリ型の
セメントを使用等の方法により、アルカリ骨材反応対策
を講じてはいるが、性能的な信頼性又は作業性等の面で
問題があり、明確な対処方法が存在しえないのが現状で
ある。
【０００７】さらに、コンクリートに廃ガラスを細骨材
代替として使用することによる強度の低下を改善させる
ためには、天然骨材の砂の混入割合を多くする以外に現
時点での方策は考えられていない。その他、付着力向上
のために、樹脂系の接着剤等の混入も取り入れられては
いるが、性質上の差違からか、特に長期に亘る強度が劣
るという難点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、近時コン
クリートの需要に起因する骨材の需要が急上昇し、その
結果天然の良質な骨材の枯渇現象が発生し、骨材資源を
砕石、砕砂に求めるために乱開発による自然破壊等の発
生をもたらしている。一方で骨材の品質の低下をもたら
しつつあり、同時にコンクリート製品の耐久性が低下
し、それに伴い構造物の耐用年数縮減という問題を惹起
させている。
【０００９】また、近年各地方自治体等で問題視されて
いる不燃物である工場及び一般家庭から排出されるガラ
スビン等の最終処分について、再利用化を促進してはい
るものの、その措置は十分ではないのが現状である。
【００１０】本発明は主として廃棄されたガラスビン等
の有効な再利用化を促進し、ガラス材を利用したコンク
リートや二次製品が増加することにより、骨材資源の採
掘等による自然破壊が抑制され、豊かな自然環境の保全
及び資源の再利用化を促進することを目的としている。
【００１１】また本発明においては、上述した問題点
を、コンクリート材の配合面より検討して、安定したコ
ンクリート製品の製造供給を可能にするもので、特に廃
ガラス材を利用する事により、コンクリート製品の表面
を多彩な色で化粧することを可能にし、ガラス自体は色
褪せも生じず、反射材等の役割を果たすので、ガラスの
特性を生かし美観を重視した製品の製造等を可能とする
ものである。そして、天然資源である砂利、砂を節約
し、廃ガラスの再利用化の有効的促進により、ゴミ処理
問題においても多大に寄与し、コンクリート又は二次製
品を製造するうえでのコスト低減化をも可能にしようと
するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、廃ガラスカレ
ット又はガラス粉末等のガラス材をコンクリート製品に
使用するにあたり、その欠点を解決するための適正な配
合加工を提供するもので、第１にコンクリート中に混入
する材料としては化学的に有害とされる廃ガラスを、混
和材としてゼオライトを用いることにより、アルカリ骨
材反応の抑制効果を期待し、無害な状態のコンクリート
の製造が可能となることを特徴とするものである。
【００１３】第２にガラス材を混入したコンクリートの
製造にあたり、粉末状のゼオライトを混入することによ
りワーカビリティーを改善し、単位水量の低減化を促し
て、適度なブリージング量が可能とすることを特徴とす
る。
【００１４】第３にコンクリート製品自体の強度増進を
図ることを目的として、ガラス材として骨材中に粒径
０．５mm以下、望ましくは０．３mm以下のガラスを細粒
粉体化したものを混入し、成形することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を作用効果と
共に説明すると、先ずコンクリートにとって化学的に有
害である廃ガラスを、コンクリート中に混入し、無害化
するためにゼオライトを適当量使用することにより、従
来困難とされたアルカリ骨材反応の抑制が可能となり、
廃ガラスカレットを積極利用したコンクリート製品を製
造するための障壁が取り除くことができる。また、廃ガ
ラスカレットのコンクリート中における使用割合が増加
され、再利用の難しかった廃ガラスの処理能力が増進さ
れ、廃ガラスの特色である色彩性及び光輝性をいかした
商品化が可能となる。例えば、コンクリートブロック、
歩道用のコンクリート平板等の製造により、カラフルな
色彩、反射材を使用しなくても生じる光輝性等を生かし
た景観対策、安全対策等有効な利用方法が発生する。
【００１６】さらに上記の効果を発揮させるための、適
正なコンクリートの配合及び製造方法について説明す
る。
【００１７】本発明において、コンクリート製品を製造
する際、例えば、歩道用コンクリート平板においては、
砂利の代わりに、１〜８mm程度の廃ガラスカレットを使
用する。そこで、ガラスとセメントによるアルカリ骨材
反応の抑制対策として、ゼオライトＭ２５０〜５００
（メッシュ０．２５０mm〜０．５００mm）の微粉末を混
入する。これは、陽イオン交換機能を有する多孔質鉱物
ゼオライトにより、コンクリート中のアルカリイオンを
吸着させ、アルカリ骨材反応を抑制する効果を発揮させ
るためである。その効果については、ゼオライト混入量
が多いほど、効果があると確認できた。
【００１８】また、コンクリート二次製品を製造する
際、その打ち込み易さを表わす尺度として、ワーカビリ
チィーがある。良好なワーカビリチィーを得るには、適
度なブリージングが必要とされる。適当量のゼオライト
混入により、ブリージングが良好にコントロールされ、
ワーカビリティーの改善に寄与している。尚、ブリージ
ングが早いということは、フレッシュコンクリートにお
いて著しい材料分離を起こすことであり、ワーカビリチ
ィーの低下となって製品の品質上悪影響を与える原因と
もなる。
【００１９】次に２番目の実施の形態について説明する
と、ゼオライトは多孔質鉱物であるため、混入量の増大
にしたがって圧縮強度が低下する。この強度低下を改善
させるために、粒径０．５mm以下、望ましくは０．３mm
以下の細粒粉体化した廃ガラスを混入する（注：粒径が
０．５mmを越えると強度発現効果が期待できない）。こ
れをガラスパウダーと呼称し、一般的なモルタル等と混
練りし、その性状等を比較検討してみた。それによりガ
ラスパウダーを混入したモルタルは、砂の微粒分を混入
したものより強度が発現するという結果が得られた。そ
れにより、強度を増進させるための混和材として、細粒
粉体化した廃ガラスを使用する。そしてさらに、これら
の検証を考慮し、ゼオライト粉については最大混入量を
検討し、必要とする圧縮強度に従ってガラスパウダーの
混入量を調整することが可能である。
【００２０】そこで、上述したとおり、ゼオライトの持
つ特性及びガラスパウダーの効果を充分に検討した結
果、ゼオライト、ガラスカレット、ガラスパウダーの最
適混合量として、下記の表１の配合が有効であると判明
し、その標準的な配合例を示す。
【００２１】
【表１】コンクリートの配合例 (単位kg／ｍ3)
【００２２】表１に示すように、水セメント比は４５．
８％が最適であり、４０％〜５０％の範囲で良好な強度
発現が期待できる。ゼオライト微粉末は、セメントの代
替物質として内割りで２０％が最適である。また、それ
を５％〜３０％の範囲でコンクリートに混入すれば、ア
ルカリ骨材反応に対する抑制の効果が充分に期待でき
る。さらに、ゼオライトの混入量に伴い、ガラスパウダ
ーを細骨材の一部として、１０％〜３０％の範囲で混入
すると、有効な強度の増進が可能となる。
【００２３】次にもう１つの実施形態について説明する
と、廃ガラスの再利用化に伴い、コンクリート製品を製
造する際、付着強度の低下及びアルカリ骨材反応の発生
が懸念される。そこで、コンクリートにゼオライト微粉
末及びガラスパウダーを混入することにより、付着強度
低下の改善及びアルカリ骨材反応の抑制が可能となり、
廃ガラスの再利用化が促進される。
【００２４】廃ガラスの再利用化の促進は、大量に発生
するゴミ問題解決への一助となり、また、廃ガラスカレ
ットの光輝性を利用したコンクリート製品の製造によ
り、美観対策及び環境対策に大いに寄与することは前述
した通りである。その他上記実施形態ではいずれも１〜
８mm径のガラスカレットとガラスパウダー（粉末）を使
用しているが、これらのいずれか一方のみを添加した場
合でも、ゼオライト粉末混入によるアルカリ骨材反応は
有効に抑制できる。
【００２５】
【実施例】次に上述したガラスパウダーをコンクリート
に利用した場合及びゼオライトを使用した場合の各作用
効果の実験例について示す。
【００２６】〈廃ガラス使用のモルタル強度試験〉廃棄
物処理センターからでたガラスカレットとガラスパウダ
ーからなる廃ガラスの化学分析をＪＩＳＲ３１０１によ
って行った結果、ＳｉＯ2＝６９．５％，Ａｌ2Ｏ3＝
１．９６％，ＣａＯ＝１２．０％，ＭｇＯ＝０．４５％
を得た。この結果廃ガラスの潜在水硬性は無いことが示
された。次に０．３mmアンダーのガラスパウダーを使用
してモルタル強度の比較試験を行った。
【００２７】供試体は直径５cm，高さ１０cmの円柱供試
体である。配合はコンクリートと砂の比率（Ｃ／Ｓ）＝
１：１とし、白色ポルトランドセメント使用のものでは
水とコンクリートの比率（Ｗ／Ｃ）＝５０％，６０％を
用いた。また、それぞれの配合において細骨材を用いな
いセメントミルクのみと、細骨材に０．５mm以下の標準
砂を用いたものおよび同一粒度のガラスパウダーを用い
たものの３種類を作った。養生は標準水中養生とし１４
日，２８日，９１日における圧縮強度を求めた。図１，
図２に白色ポルトランドセメントを用いた場合のモルタ
ル強度試験結果を示す。
【００２８】すべての結果においてガラスパウダーを使
用したモルタルが標準砂使用のモルタルの強度よりも高
く、また特に低水セメント比および長期材令ではセメン
トミルクの強度以上を示した。一方、高炉セメントでの
強度は、標準砂のものとガラスパウダーのものがほぼ同
程度であり、かつセメントミルクのものより低強度であ
った。総体的にモルタルの圧縮強度からは廃ガラスの利
用には何も支障は見られなかった。
【００２９】〈アルカリ骨材反応試験〉この廃ガラスの
化学法によるアルカリシリカ反応性の試験結果は、溶解
シリカ量が３０３mmol/l、アルカリ濃度減少量が１２２
mmol/lとなり、コンクリートにとって無害でないという
判定を得た。よって、コンクリート二次製品に利用した
場合にアルカリ骨材反応が問題になる可能性が残った。
そこでモルタルバー法と迅速法によってその反応性を再
確認することを試みた。
【００３０】またアルカリ骨材反応の可能性が認められ
たため、その抑制対策として、セメント（Ｃ）＝１，水
（Ｗ）＝０．５，標準砂の代わりに同粒度のガラス骨材
２．２５の配合比（重量）のモルタルにゼオライトを混
入し、この時のセメントに対するゼオライト混入率を
０，５，１０，１５，２０，２５，３０（％）とした７
種類のモルタル供試体を作成し同時に試験を実施した。
図３，図４に迅速法の結果を示す。
【００３１】超音波伝播速度、相対動弾性係数、長さの
変化率共にすべて基準を満たし、迅速法のレベルではア
ルカリ骨材反応は問題ないという結果になった。加えて
ゼオライトの抑止効果も確認された。このほかモルタル
バー法によっても反応性の確認を行ったが、結論として
アルカリ骨材反応の可能性はあるものの、ゼオライト粉
末の混入により廃ガラスはコンクリート二次製品に有効
利用可能であることが確認できた。
【００３２】なお、図１，２において、超音波伝播速度
率９５％以上、相対動弾性係数８５％以上（長さ変化率
０．１０％未満）を満たした場合にコンクリートに対し
て無害である。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
において、ゼオライト粉末の例えば５％から３０％程度
の混入により、練り上がり状態が良好となり、ワーカビ
リティーも改善され、アルカリ骨材反応に関しても混入
量に比例して抑制効果があることが確認できた。また、
それにより代替骨材としてのガラスカレットとガラスパ
ウダーの両方又はいずれか一方の使用が可能となる。ち
なみにガラスカレット使用によるコンクリートの強度低
下をガラスパウダーの使用によって補う関係が成り立つ
ことも明らかである。さらに、ゼオライト混入によるコ
ンクリート強度の低下を補う目的でのガラスパウダーの
添加も可能になり、逆にゼオライトをコンクリートに混
入することにより、アルカリ骨材反応の抑制が可能とな
る。
【００３４】さらに、ゼオライトを混入することによ
り、ブリージングのコントロールや、ワーカビリチィー
の改善といった、作業性の向上が期待でき、品質の安定
したコンクリート製品の製造が可能となる。また、ゼオ
ライトの欠点である物性的脆弱さを、ガラスパウダーを
添加混入することにより解決し、強度的な弱点の相互補
填が可能となる。
【００３５】このように本発明は、処分上問題となって
いた廃ガラスを積極的に再利用し、その促進をはかるた
めに、品質上安定したコンクリート製品の製造が可能と
なるような配合を決定し、また、廃ガラスカレットの特
異性を利用したコンクリート製品の製造に関与し、自然
破壊や環境汚染の防止及び環境保全の確保等地球的規模
の環境対策にも寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃ガラス使用のモルタル強度試験（白色ポルト
ランドセメントＷ／Ｃ＝６０％）結果を示すグラフであ
る。
【図２】廃ガラス使用のモルタル強度試験（白色ポルト
ランドセメントＷ／Ｃ＝５０％）結果を示すグラフであ
る。
【図３】廃ガラスと共に使用したゼオライト量に応じた
モルタルの超音波伝播速度効率を示すグラフである。
【図４】廃ガラスと共に使用したゼオライト量に応じた
モルタルの相対動弾性係数を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年９月１８日（２０００．９．１
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 コンクリート二次製品製造用のガ
ラス材混入コンクリートの改質方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス材混入コン
クリートの改質方法に関し、特に家庭又は工場より大量
発生する、廃棄されたガラスビン等を破砕したカレット
又は細粒粉体化したものを、ガラスが持つコンクリート
に対する有害性を除去し、コンクリート製品の骨材又は
化粧材として有効利用するために、混和材としてゼオラ
イトを用い、ガラスの持つ特質を活用するためのコンク
リート二次製品製造用のガラス材混入コンクリートの改
質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、廃棄されたガラスビン等は埋立て
処理を講ずるのが主流であった。一方、近年より廃棄処
分されたガラスビン等を再利用する目的で破砕し、ガラ
スカレットとして樹脂系接着剤での固化及び主として表
面装飾等の目的でコンクリートに混入等の方法にて、多
様な製品の製造を行っている。
【０００３】しかし、コンクリートにガラス材を混入し
た場合、ガラスのシリカ分が、セメントの水和反応によ
り溶出したアルカリと化学反応をおこし、アルカリシリ
カ反応、一般的に言うアルカリ骨材反応が生じる。この
アルカリ骨材反応はコンクリート製品に耐久性の低下を
きたし、製品の劣化という致命的な欠陥を招く。
【０００４】さらに、ガラス自体には吸水性はなく、セ
メントペーストの付着力も弱い。そのため、ガラスを粉
砕し１mm〜８mmカレット状にしたものを単にコンクリー
トに練混ぜると材料分離が生じ、ワーカビリティーに乏
しく、ブリージングの速度が速くなる傾向にある。した
がって、ワーカブルなコンクリートとするためには、何
らかの対策を講ずる必要がある。
【０００５】また、前述したとおりに、骨材の品質劣化
によるコンクリートの強度低下、ガラスカレットを使用
したことによるコンクリート製品の強度低下をも勘案し
て、耐久性の向上及び安定に対しても十分なる対策を講
じなくてはならない。
【０００６】上記課題を解決すべく、従来はコンクリー
ト製品の製造にあたり、ガラスカレットの混入率を３０
％以下に制限しているのが一般的な対策である。また、
抑制効果のあるとされる薬品の使用及び低アルカリ型の
セメントを使用等の方法により、アルカリ骨材反応対策
を講じてはいるが、性能的な信頼性又は作業性等の面で
問題があり、明確な対処方法が存在しえないのが現状で
ある。
【０００７】さらに、コンクリートに廃ガラスを細骨材
代替として使用することによる強度の低下を改善させる
ためには、天然骨材の砂の混入割合を多くする以外に現
時点での方策は考えられていない。その他、付着力向上
のために、樹脂系の接着剤等の混入も取り入れられては
いるが、性質上の差違からか、特に長期に亘る強度が劣
るという難点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、近時コン
クリートの需要に起因する骨材の需要が急上昇し、その
結果天然の良質な骨材の枯渇現象が発生し、骨材資源を
砕石、砕砂に求めるために乱開発による自然破壊等の発
生をもたらしている。一方で骨材の品質の低下をもたら
しつつあり、同時にコンクリート製品の耐久性が低下
し、それに伴い構造物の耐用年数縮減という問題を惹起
させている。
【０００９】また、近年各地方自治体等で問題視されて
いる不燃物である工場及び一般家庭から排出されるガラ
スビン等の最終処分について、再利用化を促進してはい
るものの、その措置は十分ではないのが現状である。
【００１０】本発明は主として廃棄されたガラスビン等
の有効な再利用化を促進し、ガラス材を利用したコンク
リートや二次製品が増加することにより、骨材資源の採
掘等による自然破壊が抑制され、豊かな自然環境の保全
及び資源の再利用化を促進することを目的としている。
【００１１】また本発明においては、上述した問題点
を、コンクリート材の配合面より検討して、安定したコ
ンクリート製品の製造供給を可能にするもので、特に廃
ガラス材を利用する事により、コンクリート製品の表面
を多彩な色で化粧することを可能にし、ガラス自体は色
褪せも生じず、反射材等の役割を果たすので、ガラスの
特性を生かし美観を重視した製品の製造等を可能とする
ものである。そして、天然資源である砂利、砂を節約
し、廃ガラスの再利用化の有効的促進により、ゴミ処理
問題においても多大に寄与し、コンクリート又は二次製
品を製造するうえでのコスト低減化をも可能にしようと
するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、廃ガラスカレ
ット又はガラス粉末等のガラス材をコンクリート二次製
品に使用するにあたり、その欠点を解決するための適正
な配合加工を提供するもので、第１にセメントにガラス
カレット又はガラス粉末のいずれか一方又は両方を添加
混入するコンクリート二次製品製造用のコンクリートの
配合方法において、セメントとガラスのアルカリ骨材反
応を抑制し、ワーカビリチィーを改善するためにゼオラ
イト粉末を添加混入することを特徴とするものである。
【００１３】第２にガラス粉末の粒径を０．５mm以下に
細粒粉体化したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を作用効果と
共に説明すると、先ずコンクリートにとって化学的に有
害である廃ガラスを、コンクリート中に混入し、無害化
するためにゼオライトを適当量使用することにより、従
来困難とされたアルカリ骨材反応の抑制が可能となり、
廃ガラスカレットを積極利用したコンクリート製品を製
造するための障壁が取り除くことができる。また、廃ガ
ラスカレットのコンクリート中における使用割合が増加
され、再利用の難しかった廃ガラスの処理能力が増進さ
れ、廃ガラスの特色である色彩性及び光輝性をいかした
商品化が可能となる。例えば、コンクリートブロック、
歩道用のコンクリート平板等の製造により、カラフルな
色彩、反射材を使用しなくても生じる光輝性等を生かし
た景観対策、安全対策等有効な利用方法が発生する。
【００１５】さらに上記の効果を発揮させるための、適
正なコンクリートの配合及び製造方法について説明す
る。
【００１６】本発明において、コンクリート製品を製造
する際、例えば、歩道用コンクリート平板においては、
砂利の代わりに、１〜８mm程度の廃ガラスカレットを使
用する。そこで、ガラスとセメントによるアルカリ骨材
反応の抑制対策として、ゼオライトＭ２５０〜５００
（メッシュ０．２５０mm〜０．５００mm）の微粉末を混
入する。これは、陽イオン交換機能を有する多孔質鉱物
ゼオライトにより、コンクリート中のアルカリイオンを
吸着させ、アルカリ骨材反応を抑制する効果を発揮させ
るためである。その効果については、ゼオライト混入量
が多いほど、効果があると確認できた。
【００１７】また、コンクリート二次製品を製造する
際、その打ち込み易さを表わす尺度として、ワーカビリ
チィーがある。良好なワーカビリチィーを得るには、適
度なブリージングが必要とされる。適当量のゼオライト
混入により、ブリージングが良好にコントロールされ、
ワーカビリティーの改善に寄与している。尚、ブリージ
ングが早いということは、フレッシュコンクリートにお
いて著しい材料分離を起こすことであり、ワーカビリチ
ィーの低下となって製品の品質上悪影響を与える原因と
もなる。
【００１８】次に２番目の実施の形態について説明する
と、ゼオライトは多孔質鉱物であるため、混入量の増大
にしたがって圧縮強度が低下する。この強度低下を改善
させるために、粒径０．５mm以下、望ましくは０．３mm
以下の細粒粉体化した廃ガラスを混入する（注：粒径が
０．５mmを越えると強度発現効果が期待できない）。こ
れをガラスパウダーと呼称し、一般的なモルタル等と混
練りし、その性状等を比較検討してみた。それによりガ
ラスパウダーを混入したモルタルは、砂の微粒分を混入
したものより強度が発現するという結果が得られた。そ
れにより、強度を増進させるための混和材として、細粒
粉体化した廃ガラスを使用する。そしてさらに、これら
の検証を考慮し、ゼオライト粉については最大混入量を
検討し、必要とする圧縮強度に従ってガラスパウダーの
混入量を調整することが可能である。
【００１９】そこで、上述したとおり、ゼオライトの持
つ特性及びガラスパウダーの効果を充分に検討した結
果、ゼオライト、ガラスカレット、ガラスパウダーの最
適混合量として、下記の表１の配合が有効であると判明
し、その標準的な配合例を示す。
【００２０】
【表１】コンクリートの配合例 (単位kg／ｍ3)
【００２１】表１に示すように、水セメント比は４５．
８％が最適であり、４０％〜５０％の範囲で良好な強度
発現が期待できる。ゼオライト微粉末は、セメントの代
替物質として内割りで２０％が最適である。また、それ
を５％〜３０％の範囲でコンクリートに混入すれば、ア
ルカリ骨材反応に対する抑制の効果が充分に期待でき
る。さらに、ゼオライトの混入量に伴い、ガラスパウダ
ーを細骨材の一部として、１０％〜３０％の範囲で混入
すると、有効な強度の増進が可能となる。
【００２２】次にもう１つの実施形態について説明する
と、廃ガラスの再利用化に伴い、コンクリート製品を製
造する際、付着強度の低下及びアルカリ骨材反応の発生
が懸念される。そこで、コンクリートにゼオライト微粉
末及びガラスパウダーを混入することにより、付着強度
低下の改善及びアルカリ骨材反応の抑制が可能となり、
廃ガラスの再利用化が促進される。
【００２３】廃ガラスの再利用化の促進は、大量に発生
するゴミ問題解決への一助となり、また、廃ガラスカレ
ットの光輝性を利用したコンクリート製品の製造によ
り、美観対策及び環境対策に大いに寄与することは前述
した通りである。その他上記実施形態ではいずれも１〜
８mm径のガラスカレットとガラスパウダー（粉末）を使
用しているが、これらのいずれか一方のみを添加した場
合でも、ゼオライト粉末混入によるアルカリ骨材反応は
有効に抑制できる。
【００２４】
【実施例】次に上述したガラスパウダーをコンクリート
に利用した場合及びゼオライトを使用した場合の各作用
効果の実験例について示す。
【００２５】〈廃ガラス使用のモルタル強度試験〉廃棄
物処理センターからでたガラスカレットとガラスパウダ
ーからなる廃ガラスの化学分析をＪＩＳＲ３１０１によ
って行った結果、ＳｉＯ2＝６９．５％，Ａｌ2Ｏ3＝
１．９６％，ＣａＯ＝１２．０％，ＭｇＯ＝０．４５％
を得た。この結果廃ガラスの潜在水硬性は無いことが示
された。次に０．３mmアンダーのガラスパウダーを使用
してモルタル強度の比較試験を行った。
【００２６】供試体は直径５cm，高さ１０cmの円柱供試
体である。配合はコンクリートと砂の比率（Ｃ／Ｓ）＝
１：１とし、白色ポルトランドセメント使用のものでは
水とコンクリートの比率（Ｗ／Ｃ）＝５０％，６０％を
用いた。また、それぞれの配合において細骨材を用いな
いセメントミルクのみと、細骨材に０．５mm以下の標準
砂を用いたものおよび同一粒度のガラスパウダーを用い
たものの３種類を作った。養生は標準水中養生とし１４
日，２８日，９１日における圧縮強度を求めた。図１，
図２に白色ポルトランドセメントを用いた場合のモルタ
ル強度試験結果を示す。
【００２７】すべての結果においてガラスパウダーを使
用したモルタルが標準砂使用のモルタルの強度よりも高
く、また特に低水セメント比および長期材令ではセメン
トミルクの強度以上を示した。一方、高炉セメントでの
強度は、標準砂のものとガラスパウダーのものがほぼ同
程度であり、かつセメントミルクのものより低強度であ
った。総体的にモルタルの圧縮強度からは廃ガラスの利
用には何も支障は見られなかった。
【００２８】〈アルカリ骨材反応試験〉この廃ガラスの
化学法によるアルカリシリカ反応性の試験結果は、溶解
シリカ量が３０３mmol/l、アルカリ濃度減少量が１２２
mmol/lとなり、コンクリートにとって無害でないという
判定を得た。よって、コンクリート二次製品に利用した
場合にアルカリ骨材反応が問題になる可能性が残った。
そこでモルタルバー法と迅速法によってその反応性を再
確認することを試みた。
【００２９】またアルカリ骨材反応の可能性が認められ
たため、その抑制対策として、セメント（Ｃ）＝１，水
（Ｗ）＝０．５，標準砂の代わりに同粒度のガラス骨材
２．２５の配合比（重量）のモルタルにゼオライトを混
入し、この時のセメントに対するゼオライト混入率を
０，５，１０，１５，２０，２５，３０（％）とした７
種類のモルタル供試体を作成し同時に試験を実施した。
図３，図４に迅速法の結果を示す。
【００３０】超音波伝播速度、相対動弾性係数、長さの
変化率共にすべて基準を満たし、迅速法のレベルではア
ルカリ骨材反応は問題ないという結果になった。加えて
ゼオライトの抑止効果も確認された。このほかモルタル
バー法によっても反応性の確認を行ったが、結論として
アルカリ骨材反応の可能性はあるものの、ゼオライト粉
末の混入により廃ガラスはコンクリート二次製品に有効
利用可能であることが確認できた。
【００３１】なお、図１，２において、超音波伝播速度
率９５％以上、相対動弾性係数８５％以上（長さ変化率
０．１０％未満）を満たした場合にコンクリートに対し
て無害である。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
において、ゼオライト粉末の例えば５％から３０％程度
の混入により、練り上がり状態が良好となり、ワーカビ
リティーも改善され、アルカリ骨材反応に関しても混入
量に比例して抑制効果があることが確認できた。また、
それにより代替骨材としてのガラスカレットとガラスパ
ウダーの両方又はいずれか一方の使用が可能となる。ち
なみにガラスカレット使用による二次製品製造用のコン
クリートの強度低下をガラスパウダーの使用によって補
う関係が成り立つことも明らかである。さらに、ゼオラ
イト混入による二次製品製造用のコンクリート強度の低
下を補う目的でのガラスパウダーの添加も可能になり、
逆にゼオライトをコンクリートに混入することにより、
アルカリ骨材反応の抑制が可能となる。
【００３３】さらに、ゼオライトを混入することによ
り、ブリージングのコントロールや、ワーカビリチィー
の改善といった、作業性の向上が期待でき、品質の安定
したコンクリート二次製品の製造が可能となる。また、
ゼオライトの欠点である物性的脆弱さを、ガラスパウダ
ーを添加混入することにより解決し、強度的な弱点の相
互補填が可能となる。
【００３４】このように本発明は、処分上問題となって
いた廃ガラスを積極的に再利用し、その促進をはかるた
めに、品質上安定したコンクリート製品の製造が可能と
なるような配合を決定し、また、廃ガラスカレットの特
異性を利用したコンクリート製品の製造に関与し、自然
破壊や環境汚染の防止及び環境保全の確保等地球的規模
の環境対策にも寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃ガラス使用のモルタル強度試験（白色ポルト
ランドセメントＷ／Ｃ＝６０％）結果を示すグラフであ
る。
【図２】廃ガラス使用のモルタル強度試験（白色ポルト
ランドセメントＷ／Ｃ＝５０％）結果を示すグラフであ
る。
【図３】廃ガラスと共に使用したゼオライト量に応じた
モルタルの超音波伝播速度効率を示すグラフである。
【図４】廃ガラスと共に使用したゼオライト量に応じた
モルタルの相対動弾性係数を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 18:16 14:04） 103:60

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セメントにガラスカレット又はガラス
    粉末のいずれか一方又は両方を添加混入するコンクリー
    トの配合方法において、セメントとガラスのアルカリ骨
    材反応を抑制し、ワーカビリチィーを改善するためにゼ
    オライト粉末を添加混入するガラス材混入コンクリート
    の改質方法。
  2. 【請求項２】 ガラス粉末の粒径を０．５mm以下に細
    粒粉体化した請求項１のガラス材混入コンクリートの改
    質方法。
  3. 【請求項３】 コンクリートがコンクリート二次製品製
    造用のコンクリートである請求項１又は２のガラス材混
    入コンクリートの改質方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249496A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Tokyo Electric Power Co Inc:The 凍害補修効果の評価方法
JP2008247686A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Taiheiyo Cement Corp アルカリ骨材反応抑制剤
JP2009209023A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Work Fine Co Ltd 生コンクリート混和剤
CN104058672A (zh) * 2014-07-04 2014-09-24 扬州大学 一种具有去污功能的复合骨料植生混凝土及其制备方法

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