JP2001146455A

JP2001146455A - 水硬性組成物

Info

Publication number: JP2001146455A
Application number: JP32349599A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayashi; 浩志林; Kazuhisa Tsukada; 和久塚田; Nobutaka Isomura; 引隆磯村; Koichi Soeda; 孝一副田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】都市ゴミや下水汚泥等の焼却灰を原料として
製造されたセメント系組成物に対し、水添加後も、十分
な作業性を確保できる流動性を保持させることができ、
且つ速硬性を損なうことなく安定な強度発現性を有する
堅牢な硬化体が得られ、しかもこのような特性を付与す
る為の混和成分が水添加前の任意時点でも予め配合可能
とした水硬性組成物を提供する。【解決手段】ポリアルキレングリコール鎖を有するポ
リカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液に、還元
性無機化合物及び還元性有機化合物を添加し、次いで乾
燥粉末化することにより得られる粉末状セメント分散剤
と、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料
として製造されたセメントを含有する水硬性組成物。

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されたセメ
ントを主成分とする早期強度発現性に富むプレミックス
タイプの水硬性組成物に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】増大する都市ゴミや下水汚泥
等の廃棄物の処理は、これを直接又はこれを焼却減容化
した焼却灰を埋め立て処分してきたが、昨今の処分場の
枯渇により、埋立廃棄によることなくこれを再資源化
し、有効利用する試みが行われている。再資源化に対す
る有望な方策として、都市ゴミや下水汚泥等の焼却灰
を、セメントなどの水硬性材料の原料にすることが知ら
れている。該水硬性材料は速硬性と良好な早期強度発現
性を有する為、このような性状を必要とされる多くの用
途に活用できる可能性がある。

【０００３】しかしながら、都市ゴミや下水汚泥等の焼
却灰を原料として製造されたセメントは、その主成分と
して、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₃Ａといった水和活性の高
い化合物を含むため、水添加混練後に急激な流動性の低
下を生じることがあり、成形時間や施工時間が極めて短
時間に制限され、作業性に支障をきたす。一方で、反応
性の高い急硬性セメントの流動性低下を抑制するため
に、従来、クエン酸等の主にオキシカルボン酸系の有機
遅延剤が使用されてきた。都市ゴミや下水汚泥等の焼却
灰を原料として製造されたセメントにこの遅延剤を用い
るとセメント中のカルシウムイオンとキレート化合物を
優先的に形成し、該キレート化合物はセメント粒子に対
する強固な保護膜となるため水和反応が著しく抑制され
ることになり、速硬性や強度発現性の低下、とりわけ早
期強度の低下が顕著になる。また、ナフタリンスルホン
酸塩ホルマリン縮合物やメラミンスルホン酸塩ホルマリ
ン縮合物等を主成分とする公知の粉末状セメント用分散
剤の使用は、該分散剤は減水性及び流動性保持効果が比
較的低いので、高い流動性を保持するには、粉末状セメ
ント分散剤や有機系遅延剤の添加量を増したり、水セメ
ント比を高くしたりする必要があり、この場合凝結が必
要以上に遅延し速硬性が損なわれることがあり、また得
られた硬化体の強度低下や収縮によるひび割れが生じ易
い。また、スルホン酸塩系ホルマリン縮合物を主成分と
するセメント用分散剤ではホルマリンが有害物質である
ため、その取り扱いや使用が必然的に制約せざるを得な
かった。

【０００４】また昨今、流動性保持効果がかなり高い、
ポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするセメント
分散剤がコンクリート用減水剤として用いられるように
なってきた。しかし、このセメント分散剤は水溶液とし
て製造されるため、既調合の急硬性セメント組成物に予
め配合しておくことは不可能であった。

【０００５】これに対し、セメントに予混合可能な分散
剤を使用し、長時間の保管・搬送にも適するものとし、
作業上の制約を大幅に軽減させた、いわゆるプレミック
スタイプのセメント組成物を得るために、ポリカルボン
酸系高分子化合物を主成分とする分散剤を粉末化するこ
とも試みられている。しかし、既知の粉末化技術（特公
平７−１４８２９号）で水への溶解度が高い粉末状分散
剤を得ようとすると、粉末製造過程中に不溶性のゲルが
生成し、粉末化が不十分となったり、分散作用を始め、
多くの性状が不安定になり易かった。また、噴霧乾燥
装置を用いた粉末化方法（特許第２６６９６１号）も知
られているが、多量の無機粉体を併用せねばならず、分
散剤中のポリカルボン酸系高分子化合物量が低下した
り、無機粉体に吸着され、水溶液状態で使用した場合よ
りも分散性能が低下することがあり、実用的な粉末状の
ポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする分散剤を
得ることは甚だ困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、都市ゴミや下水汚泥等の焼却灰を原料として製造さ
れたセメント系組成物に対し、水添加後も、十分な作業
性を確保できる流動性を保持させることができ、且つ速
硬性を損なうことなく安定な強度発現性を有する堅牢な
硬化体が得られ、しかもこのような特性を付与する為の
混和成分を水添加前の任意時点でも予め配合可能とする
ことにより作業性の大幅な改善を図ることができる水硬
性組成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
の解決のため種々検討した結果、ポリアルキレングリコ
ール鎖を有するポリカルボン酸系高分子化合物含有液
に、還元性無機化合物と還元性有機化合物を添加して乾
燥粉末化すれば、効率良く流動性付与作用に富む粉末状
セメント分散剤が得られ、これを都市ゴミ焼却灰、下水
汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント
に配合したものは、必要な時点で水添加でき、また必要
十分な流動性を確保することができ、速硬性も損なわ
ず、硬化時の収縮も低減されて強度発現性が良好な硬化
体が得られるという知見を得、本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】即ち、本発明は、ポリアルキレングリコー
ル鎖を有するポリカルボン酸系高分子化合物を主成分と
する液に、還元性無機化合物及び還元性有機化合物を添
加し、次いで乾燥粉末化することにより得られる粉末状
セメント分散剤と、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製造されたセメントを含有するこ
とを特徴とする水硬性組成物である。

【０００９】また、本発明は、都市ゴミ焼却灰、下水汚
泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント
が、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂、Ｃ₃Ａの一種
以上を１０〜４０重量部およびＣ₂Ｓ、Ｃ₃Ｓの一種以上
とを含む焼成物と石膏を含有するものであることを特徴
とする前記の水硬性組成物である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の水硬性組成物は都市ゴミ
焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造さ
れたセメントを必須成分とする。該セメントは、通常、
１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂（以下、Ｃ₁₁Ａ₇Ｃ
ａＣｌ₂と略す。）、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂
（以下、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂と略す。）及び３ＣａＯ・Ａｌ
₂Ｏ₃（以下、Ｃ₃Ａと略す。）から選ばれる１種又は２
種以上１０〜４０重量％と２ＣａＯ・ＳｉＯ₂（以下、
Ｃ₂Ｓと略す。）及び／又は３ＣａＯ・ＳｉＯ₂（以下、
Ｃ₃Ｓと略す。）とを含む焼成物並びに石膏を含有する
ものである。

【００１１】この焼成物中のアルミニウム源は焼却灰か
ら主に由来するので、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇Ｃａ
Ｆ₂、Ｃ₃Ａ等のアルミニウム化合物の含有量が１０重量
％未満のものは、焼却灰の使用量が少ないため、廃棄物
の有効利用及び再資源化の観点から好ましくない。ま
た、４０重量％を超えるものは水和の進行によって過大
に膨張する場合があるので好ましくない。尚、ここで使
用する原料は、貝殻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、更には普
通のセメント原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ
灰、ボーキサイト、鉄等と混合して成分調整した原料で
あってもよい。斯かる原料を１２００〜１５００℃で焼
成して得たクリンカーを粉砕後、この粉砕物に石膏を添
加することにより本発明の水硬性組成物を構成するセメ
ントを製造することができる。石膏は無水石膏、二水石
膏、半水石膏の何れも使用でき、強度発現性からクリン
カー粉砕物１００重量部に対し１〜３０重量部添加する
ことが好ましい。

【００１２】また、本発明の水硬性組成物を構成する粉
末状セメント分散剤は、ポリアルキレングリコール鎖を
有するポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液
に還元性無機化合物及び還元性有機化合物を添加し、乾
燥粉末化することにより得られる。用いられるポリアル
キレングリコール鎖を有するポリカルボン酸系高分子化
合物としては、特に限定されず、例えば（Ｄ¹）ポリア
ルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリル酸系共
重合体及び（Ｄ²）ポリアルキレングリコール鎖を有す
るマレイン酸系共重合体（但し、（Ｄ²）の場合、多価
金属塩を除く）等が挙げられ、これらは１種でも２種以
上を混合して用いても良い。

【００１３】これらのうち（Ｄ¹）としては、基−ＣＯ
ＯＭ（式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土
類金属、アンモニウムまたは有機アミンを示す）及びポ
リアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリル酸
系共重合体が好ましいものとして挙げられる。また（Ｄ
²）としては、ポリアルキレングリコールアルケニルエ
ーテル−無水マレイン酸共重合体（但し、多価金属塩を
除く）等が好ましいものとして挙げられる。

【００１４】上記（Ｄ¹）（メタ）アクリル酸系共重合
体の基−ＣＯＯＭ中のＭは、水素原子；ナトリウム、カ
リウム等のアルカリ金属；カルシウム、マグネシウム等
のアルカリ土類金属；アンモニウム又は有機アミンが好
ましい。

【００１５】上記（Ｄ¹）及び（Ｄ²）におけるポリアル
キレングリコール鎖としては、−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ
（Ｒ^a）Ｏ）_b−で示されるものが好ましい。ここでＲ^a
は水素原子又はメチル基を示し、ｂは２〜２００である
が、５〜１０９が好ましく、特に２０〜１０９、さらに
３０〜１０９が好ましい。

【００１６】さらに（Ｄ¹）（メタ）アクリル酸系共重
合体の好ましいものとしては、全構成単位中に、下記式
（１）で示される構成単位を４０〜８０モル％、下記式
（２）で示される構成単位を２〜２５モル％、下記式
（３）で示される構成単位を３〜２０モル％及び下記式
（４）で示される構成単位を１〜４５モル％の割合で有
する数平均分子量２０００〜５００００の（メタ）アク
リル酸系共重合体が挙げられる。

【００１７】

【化１】

【００１８】〔式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ⁴及びＲ⁵は同一又は
異なって水素原子又はメチル基を示し、Ｒ³及びＲ⁶は炭
素数１〜３のアルキル基を示し、Ｍ¹は水素原子、アル
カリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機ア
ミンを示し、Ｘは−ＳＯ₃Ｍ²又は−Ｏ−Ｐｈ−ＳＯ₃Ｍ²
（ここで、Ｍ²は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土
類金属、アンモニウムまたは有機アミンを示し、Ｐｈは
フェニレン基を示す）を示し、ｎは２〜２００の整数を
示す〕

【００１９】上記式（１）〜（４）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ⁴
及びＲ⁵は、メチル基が好ましい。またＲ³及びＲ⁶とし
ては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロ
ピル基が挙げられ、特にメチル基が好ましい。また、Ｍ
¹としては、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグ
ネシウム、アルカノールアミン等が好ましく、特に水へ
高溶解性であることからナトリウムが好ましい。また、
基Ｘ中のＭ²は、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属原子、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金
属、アンモニウム及びエタノールアミン等のアルカノー
ルアミン等の有機アミンが挙げられる。これらのうちＸ
としては−ＳＯ₃Ｎａが好ましい。また、（４）式中の
ｎは２〜２００であるが、５〜１０９が好ましく、特に
２０〜１０９、さらに３０〜１０９が好ましい。構成単
位（１）は４０〜８０モル％であることが好ましく、特
に４５〜７５モル％であることが好ましい。構成単位
（２）は２〜２５モル％であることが好ましく、特に５
〜２０モル％であることが好ましい。構成単位（３）は
３〜２０モル％であることが好ましく、特に５〜１５モ
ル％であることが好ましい。構成単位（４）は１〜４５
モル％であることが好ましく、特に３〜４０モル％であ
ることが好ましい。尚、構成単位のモル％は、（１）〜
（４）の全構成単位を１００モル％とした場合のそれぞ
れの構成単位のモル％を表す。

【００２０】又特に（Ｄ¹）（メタ）アクリル酸系共重
合体の好ましいものとしては、全構成単位中に、下記式
（５）で示される構成単位を４０〜７０モル％、下記式
（６）で示される構成単位を５〜３０モル％、下記式
（７）で示される構成単位を１〜２０モル％、下記式
（８）で示される構成単位を１〜３０モル％、下記式
（９）で示される構成単位を１〜３０モル％の割合で有
する数平均分子量２０００〜５００００の（メタ）アク
リル酸系共重合体が挙げられる。

【００２１】

【化２】

【００２２】〔式中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹、Ｒ¹³及び
Ｒ¹⁴は同一又は異なって水素原子又はメチル基を示し、
Ｒ⁹、Ｒ¹²及びＲ¹⁵は炭素数１〜３のアルキル基を示
し、Ｍ³は水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、アンモニウム又は有機アミンを示し、Ｙは−ＳＯ３
Ｍ４又は−Ｏ−Ｐｈ−ＳＯ₃Ｍ⁴（ここで、Ｍ⁴は水素原
子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又
は有機アミンを示し、Ｐｈはフェニレン基を示す。）を
示し、ｍは２〜２００の整数を示し、ｐは２〜１０９の
整数を示す。〕

【００２３】上記式（５）〜（９）中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、
Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹、Ｒ¹³及びＲ¹⁴はメチル基が好ましい。ま
た、Ｒ⁹、Ｒ¹²及びＲ¹⁵としては、メチル基、エチル
基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基が挙げられ、特に
メチル基が好ましい。また、Ｍ³及びＭ⁴としては、ナト
リウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルカ
ノールアミン等が好ましく、特にナトリウムが好まし
い。また基Ｙとしては−ＳＯ₃Ｎａが好ましい。（８）
式中のｍは２〜２００であるが、５〜１０９が好まし
く、特に２０〜１０９が好ましく、さらに３０〜１０９
が好ましい。また、（９）式中のｐは２〜１０９である
が、５〜５０が好ましい。構成単位（５）は４０〜７０
モル％であることが好ましく、特に４５〜６５モル％で
あることが好ましい。構成単位（６）は５〜３０モル％
であることが好ましく、特に８〜２３モル％であること
が好ましい。構成単位（７）は１〜２０モル％であるこ
とが好ましく、特に５〜２５モル％であることが好まし
い。構成単位（８）は１〜３０モル％であることが好ま
しく、特に５〜２５モル％であることが好ましい。ま
た、構成単位（９）は１〜３０モル％であることが好ま
しく、特に３〜２５モル％であることが好ましい。尚、
構成単位のモル％は、（５）〜（９）の全構成単位を１
００モル％とした場合のそれぞれの構成単位のモル％を
表す。

【００２４】上記構成単位からなる（メタ）アクリル酸
系共重合体としては、数平均分子量２０００〜５０００
０（ＧＰＣ法、ポリエチレングリコール換算）のものが
好ましく、３５００〜３００００のものがより好まし
い。

【００２５】一方、（Ｄ²）アルキレングリコール鎖を
有するマレイン酸系共重合体としては、メチルポリエチ
レングリコールビニルエーテル−無水マレイン酸共重合
体、ポリエチレングリコールアリルエーテル−無水マレ
イン酸共重合体、メチルポリエチレングリコールアリル
エーテル−無水マレイン酸共重合体、メタクリル酸メチ
ルポリエチレングリコール−マレイン酸共重合体等が挙
げられる。当該共重合体（Ｅ²）の好ましい数平均分子
量（ＧＰＣ法、ポリエチレングリコール換算）は、３０
００〜２０００００、特に３０００〜８００００が好ま
しい。

【００２６】還元性無機化合物としては、亜硫酸塩、亜
硝酸塩、チオ硫酸塩等が挙げられる。これらの塩として
はアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩が好ましい。当
該還元性無機化合物の添加により乾燥工程の混練攪拌時
のゲル化が防止できる理由は明確ではないが、当該還元
性無機化合物がポリカルボン酸系共重合体含有液中に残
存するラジカル反応開始剤を失活させるためと考えられ
る。従って、還元性無機化合物の添加量は、混合物中に
残存するラジカル反応開始剤の種類や残存量に応じて決
定すればよく、通常は高分子化合物合成に用いたラジカ
ル反応開始剤の固型分の量（モル％値）以下で残存ラジ
カル反応開始剤の酸化力を失活できる量以上とするのが
望ましい。

【００２７】また、還元性有機化合物としては、アミン
系化合物、特にアルカノールアミン類が好ましい。具体
的にはトリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モ
ノエタノールアミン、イソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ
−ジエチルエタノールアミン等のアルカノールアミン、
ｓｅｃ−ブチルアミン等のアルキルアミン、エチレンジ
アミン等のジアミン類等が挙げられる。当該還元性有機
化合物の添加により、混練攪拌時の負荷が大きく低減さ
れ、乾燥粉末時に排出されるＣＯＤ値が低下（２００ｍ
ｇ／Ｌ以下）する。

【００２８】還元性無機化合物及び還元性有機化合物の
それぞれの添加量は、前記ポリカルボン酸系高分子化合
物の固型分含有量の０．０１〜２．５重量％、特に０．
５〜１．５重量％が好ましい。尚、このような還元性有
機化合物の添加により、乾燥粉末化工程に於ける混合攪
拌機の負荷が低減され、また乾燥時に留去される水のＣ
ＯＤ値が低下する理由は、これが解砕助剤として作用す
ると共に、アミン効果によって室温付近の低温下で重合
反応が進行し、未反応モノマーが消費されるためと推測
される。

【００２９】本発明に用いる粉末状セメント分散剤は、
その吸湿性やブロッキング性等の改善、計量誤差低減の
ために乾燥後、上記必須成分の他、さらにポリアルキレ
ングリコール、炭素数８〜２２の脂肪酸またはその塩、
無機粉体を配合することができる。

【００３０】ポリアルキレングリコールとしては、分子
量１０００〜２００００のポリプロピレングリコールが
好ましいものとして挙げられ、特にポリエチレングリコ
ールが好ましく、更に平均分子量が２０００〜４０００
のものが最も良い。

【００３１】また、炭素数８〜２２の脂肪酸またはその
塩は、飽和でも不飽和でも良く、また直鎖又は分岐の何
れを有するものであっても良い。その例としては、カプ
リル酸、ペラルゴン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、ト
リデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチ
ン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、
アラキン酸、ベヘン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、
エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸
及びそれらの塩を挙げることができる。上記脂肪酸の塩
としては、ナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウ
ム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の金属塩が好
ましい。その中でもステアリン酸又はその塩が好まし
く、特にステアリン酸カルシウムが良い。これらのポリ
アルキレングリコール及び炭素数８〜２２の脂肪酸又は
その塩の配合量は、前記ポリアルキレングリコール鎖を
有するポリカルボン酸系高分子化合物の固型分含有量の
０．２〜３０重量％、特に０．５〜２０重量％が好まし
い。

【００３２】また、無機粉体としては、炭酸カルシウム
や珪酸カルシウム等の無機塩類の粉末やカオリナイト、
ベントナイト等の粘土鉱物粉末、又は高炉スラグやフラ
イアッシュなどの微粉末が使用できる。このような無機
粉体は、ポリカルボン酸系高分子化合物の固型含有量に
対し、最大３倍程度まで使用しても良い。

【００３３】上記ポリカルボン酸系高分子化合物を主成
分とする液には、水又は有機溶媒の溶液または分散液が
含まれていても良い。

【００３４】また、上記ポリカルボン酸系高分子化合物
を主成分とする液は、通常酸性液となっているので、還
元性無機化合物及び還元性有機化合物を添加後、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水溶液を加えて、
ｐＨ７〜９に調整するのが好ましい。ｐＨ未調整では加
温乾燥処理時に混合物中の高分子化合物が加水分解し易
くなったり、乾燥時に留去される水分のＣＯＤ値が高く
なる。尚、ポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とす
る液が、当初よりｐＨ７〜９であれば、ｐＨ調整する必
要はない。

【００３５】乾燥は、熱風式などの対流型の乾燥装置又
は熱伝導型の乾燥装置であれば特に限定されないが、処
理物が５〜４０％の溶液の場合は前者の乾燥装置である
スプレードライヤー、フラッシュジェットドライヤーな
どが適している。処理物が４０％を超える高濃度溶液や
粘弾性の高いものの場合は、後者の混練攪拌乾燥機、バ
ンド型連続真空乾燥機等の乾燥機を用いるのが良い。し
かしながら、ポリアルキレングリコール鎖を有するポリ
カルボン酸系高分子化合物は、濃縮過程で粘性を帯びる
ことがあるので粉末化の効率等の点から、混練攪拌を行
うことにより乾燥粉末化する手段が特に好ましい。混練
・攪拌の温度は、４０〜１２０℃程度が好ましく、より
好ましくは６０〜１１０℃程度とする。混練・攪拌は大
気中でも行うことができるが、変質防止の観点から減圧
又は窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気で行うこと
が望ましい。また、硬度が３０°以上になるまで濃縮し
た後に、０．５ｋｇ／ｍ³／ｒｐｍ以上の馬力で混練攪
拌しながら、乾燥粉末化するのが好ましい。このような
乾燥粉末操作を行うことにより、粉末状の分散剤を得る
ことができる。尚、乾燥後の粉末は小塊状に凝集してい
る場合もあるが、この塊状物は脆弱であるため僅かな解
砕力で容易に単粒子化できる。

【００３６】粉末化した分散剤は、使用上の利便性から
任意の粉砕・分級方法により平均粒径５〜２０００μ
ｍ、より好ましくは１０〜５００μｍに調整することが
望ましい。しかし、製造された粉末状分散剤は熱に比較
的弱いため蓄熱性が低い粉砕機が好ましく、具体的には
ピン型ミルが好ましい。また、粒度調整用にスクリーン
と一体型の粉砕機もあるが、未粉砕物が滞留すると粉砕
熱が増大するので粉砕と分級を別々に行う方が好まし
い。

【００３７】かくして得られる粉末状セメント分散剤
を、前記の都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上
を原料として製造されたセメント１００重量部に対し、
０．００５〜５重量部、好ましくは０．０１〜３重量
部、より好ましくは０．０５〜２重量部を配合すること
により本発明の水硬性組成物を得ることができる。粉末
状セメント分散剤の添加量が０．００５重量部未満では
添加効果が殆ど見られず、また５重量部を超える添加量
では凝結遅延や強度低下を起こすことがあるので何れも
好ましくない。

【００３８】また、本発明の水硬性組成物は、この粉末
状セメント分散剤と都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の
一種以上を原料として製造されたセメント以外に、骨材
を含むことができる。骨材としては、川砂、海砂、陸
砂、砕砂、珪砂等を使用することができ、乾燥した骨材
であることが望ましい。また、フライアッシュ、高炉ス
ラグ、炭酸カルシウム、シリカフューム等を上記の砂と
併用することもできる。水硬性組成物を既調合モルタル
組成物として供給する場合には、配合する骨材の粒度は
５ｍｍ以下で、ＦＭが１．５〜３．０程度のものが好ま
しい。モルタル組成物にする場合の骨材使用量はセメン
ト１００重量部に対して３０〜３００重量部、好ましく
は６０〜１５０重量部とする。骨材使用量が３０重量部
未満では収縮量が増大し、３００重量部を超えると強度
及び流動性の低下を招くことがあるので好ましくない。
また、本発明の水硬性組成物は、性状に支障を生じるよ
うな成分でない限り、この他の増量材や公知混和剤を適
宜含むことができる。

【００３９】更に、本発明の水硬性組成物は、通常は袋
詰めの形態で搬送、提供され、使用する時にミキサー等
の混練機で水と混練したものを打設する。尚、ここでの
水の添加量は、セメント１００重量部に対して、概ね３
０〜１００重量部とする。

【００４０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。尚、使用した材料（１）〜（６）並びにその製法等
は以下の通りである。

【００４１】（１）セメント（Ａ）表１の化学組成からなる都市ゴミ焼却灰の乾燥物４３．
３重量％、石灰石粉５４．５重量％、アルミ灰１．３重
量％、粘土０．９重量％を配合した混合物を、ロータリ
ーキルンを用いて１３５０〜１４５０℃で焼成し、得ら
れたクリンカーを縦型ミルでブレーン比表面積が４００
０ｃｍ²／ｇになるよう粉砕した。クリンカーの鉱物組
成を表２で表す。クリンカー粉砕物１００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が４
７００ｃｍ²／ｇのセメント（Ａ）を製造した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】（２）セメント（Ｂ）表３の化学組成からなる都市ゴミ焼却灰の乾燥物２９．
７重量％、石灰石粉６８．６重量％、アルミ灰１．５重
量％、粘土０．２重量％を配合した混合物を、ロータリ
ーキルンを用いて１３５０〜１４５０℃で焼成し、得ら
れたクリンカーを縦型ミルでブレーン比表面積が４００
０ｃｍ²／ｇになるよう粉砕した。クリンカーの鉱物組
成を表４で表す。クリンカー粉砕物１００重量部に対し
て無水石膏を６重量部と半水石膏６重量部を添加してブ
レーン比表面積が４７００ｃｍ²／ｇのセメント（Ｂ）
を製造した。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】（３）粉末状セメント分散剤（Ｃ）メタクリル酸ナトリウム５４モル％、メタリルスルホン
酸ナトリウム７モル％、メチルアクリレート８モル％並
びにメトキシポリ（ｎ＝４０）エチレングリコールメタ
クリルレート３１モル％を重合させてなる分子量１１８
００の高分子化合物を主成分とする固型分濃度４５重量
％の溶液８００ｇに、ｐＨ調整のために１０重量％の濃
度の水酸化ナトリウム水溶液７５．２ｇを加えて常温で
約３分間攪拌し、次いで亜硫酸ソーダ及びトリエタノー
ルアミンを固型分濃度に対して０．５〜２重量部添加し
３分間攪拌した。これを処理容積が１リットルのニーダ
ー型混練攪拌機に入れて温度９０℃、３０ｔｏｒｒの減
圧下で混練しながら濃縮・乾燥を行った。得られた粉粒
体を粉砕機で粉砕し、分級して粒径５０〜５００の粉末
状セメント分散剤（Ｃ）を製造した。尚、該分散剤の含
水率は１．８重量％であった。

【００４８】（４）粉末状セメント分散剤（Ｄ）メタクリル酸ナトリウム５４モル％、メタリルスルホン
酸ナトリウム７モル％、メチルアクリレート８モル％、
メトキシポリ（ｎ＝４０）エチレングリコールメタクリ
ルレート１６モル％並びにメトキシポリ（ｎ＝２３）エ
チレングリコールメタクリルレート１５モル％を重合さ
せてなる分子量１０９００の高分子化合物を主成分とす
る固型分濃度４５重量％の溶液８００ｇに、ｐＨ調整の
ために１０重量％の濃度の水酸化ナトリウム水溶液７
５．２ｇを加えて常温で約３分間攪拌し、次いで亜硫酸
ソーダ及びトリエタノールアミンを固型分濃度に対して
０．５〜２重量部添加し３分間攪拌した。これを処理容
積が１リットルのニーダー型混練攪拌機に入れて温度９
０℃、３０ｔｏｒｒの減圧下で混練しながら濃縮・乾燥
を行った。得られた粉粒体を粉砕機で粉砕し、分級して
粒径５０〜５００の粉末状セメント分散剤（Ｄ）を製造
した。尚、該分散剤の含水率は２．１重量％であった。

【００４９】（５）粉末状セメント分散剤（Ｅ）ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物を主成分とす
る市販品。

【００５０】（６）細骨材天然珪砂（山形産）ＦＭ＝１．９

【００５１】（７）凝結遅延剤クエン酸（市販品：関東化学社製）

【００５２】以上の材料を表５で表す配合割合に混合し
た配合物（本実施例としてＮｏ．１〜４、また比較例と
してＮｏ．５〜８）１００重量部に対し、水２１重量部
をそれぞれ加え、ホバートミキサーで約３分間混練し
た。この混練物の混練直後〜６分経過時点でのスラリー
フロー値、並びに凝結時間をＪＩＳＲ５２０１に準
じた方法で測定した。更に材齢７日及び２８日の硬化体
の圧縮強度をＪＩＳＲ５２０１に準じた方法で測定し
た。結果を表６に表す。

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】

【発明の効果】本発明の水硬性組成物は、保管性、搬送
性に著しく優れ、使用に際しては現場等で水を加えるだ
けでも良く、水添加後も実用上必要な流動性を確保する
ことができる反面、硬化時の凝結遅延は起こさず、優れ
た早期強度発現性を示す。また、廃棄物を原料とした成
分を比較的大量に含むことができるため、資源再循環や
環境負荷低減の見知からも十分貢献しうる水硬性組成物
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者副田孝一千葉県佐倉市大作二丁目４番２号太平洋セメント株式会社佐倉研究所内Ｆターム(参考） 4G012 PA26 PB03 PB11 PB12 PB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアルキレングリコール鎖を有するポ
リカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液に、還元
性無機化合物及び還元性有機化合物を添加し、次いで乾
燥粉末化することにより得られる粉末状セメント分散剤
と、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料
として製造されたセメントを含有することを特徴とする
水硬性組成物。
【請求項２】都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種
以上を原料として製造されたセメントが、Ｃ₁₁Ａ₇Ｃａ
Ｃｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂、Ｃ₃Ａの一種以上を１０〜４０
重量部およびＣ₂Ｓ、Ｃ₃Ｓの一種以上とを含む焼成物と
石膏を含有するものであることを特徴とする請求項１記
載の水硬性組成物。