JP2001180993A - Method of preventing neutralization of concrete with weatherproof and cement composition therefor - Google Patents

Method of preventing neutralization of concrete with weatherproof and cement composition therefor

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JP2001180993A
JP2001180993A JP36168899A JP36168899A JP2001180993A JP 2001180993 A JP2001180993 A JP 2001180993A JP 36168899 A JP36168899 A JP 36168899A JP 36168899 A JP36168899 A JP 36168899A JP 2001180993 A JP2001180993 A JP 2001180993A
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Akio Henmi
見 彰 男 逸
Etsuro Sakagami
上 越 朗 坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of preventing neutralization of concrete with weatherproof and a cement composition for preventing neutralization using artificial zeolite obtained by utilizing waste materials from industry, nature or household as valuable resources. SOLUTION: This method comprises the following steps of reacting an inorganic material comprising one or two kinds of silica and alumina by heating or compressing under alkaline condition, converting the obtained material having cation exchange function into aluminum substitution type, and blending it with cement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、一般ゴミの焼却
灰、産業廃棄物として産出されているクリンカーアッシ
ュ、活性汚泥焼却灰等の産業廃棄物の燃焼灰、火山噴出
物等を利用して、人工ゼオライトを合成し、アルミニウ
ム置換型としてセメントまたはコンクリートに配合する
ことにより、コンクリート構築物内のアルカリ陽イオン
を安定化させ、かつ生成する塩とともに前記コンクリー
ト構築物内の空隙を塞ぎ、酸を含む汚水や酸性雨の影響
を除くことにより劣化を防ぐコンクリートの中性化防止
方法に関するものである。
The present invention relates to the use of incinerated ash of general garbage, clinker ash produced as industrial waste, incinerated ash of industrial waste such as incinerated ash of activated sludge, volcanic ash, etc. By synthesizing artificial zeolite and blending it into cement or concrete as an aluminum-substituted type, it stabilizes the alkali cations in the concrete structure, and, together with the generated salt, closes the voids in the concrete structure, and contaminates wastewater containing acid. The present invention relates to a method for preventing carbonation of concrete, which prevents deterioration by eliminating the influence of acid rain.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、各地でコンクリート構築物の崩壊
現象が多発している。コンクリートは天然の岩石である
骨材とセメント及び水を混練させてつくるものであり、
本来、その構築物は、60〜70年程度は使用に耐える
ものであった。しかし、近年ではコンクリートの経年的
な劣化速度が早まり、構築物の耐久年数も失われてきて
いる。
2. Description of the Related Art At present, collapse of concrete structures frequently occurs in various places. Concrete is made by mixing natural rock aggregate, cement and water,
Originally, the construct was usable for about 60 to 70 years. However, in recent years, the deterioration rate of concrete over time has increased, and the durability of the structure has been lost.

【0003】これまで、コンクリート構築物の耐久性を
失わせないために、セメントのアルカリ濃度を制限した
り、水で洗浄したあとの骨材を使用する方法を取り、コ
ンクリート中のアルカリ成分がシリカを含有する骨材を
溶解させてコンクリート構築物を劣化させるアルカリ骨
材反応を防ぐことによってコンクリート構築物の崩壊を
防いできた。また、コンクリート表面が白くなり、材質
が劣化する白華現象に関しては、シリカとアルミナをア
ルカリで処理した無機化合物をコンクリートに混和さ
せ、コンクリート中に存在するナトリウム分が表層部に
向かって移動するのを防ぐことにより、コンクリートの
表層で炭酸ガスとの反応で炭酸ナトリウムの層が生成す
るのを阻止し、コンクリートの表面が白く劣化する白華
現象を防ぐ方法が考えられている。
Until now, in order not to lose the durability of the concrete structure, a method of limiting the alkali concentration of cement or using an aggregate after washing with water has been adopted. The collapse of the concrete structure has been prevented by dissolving the contained aggregate and preventing the alkali-aggregate reaction that degrades the concrete structure. In addition, regarding the efflorescence phenomenon in which the concrete surface becomes white and the material deteriorates, an inorganic compound obtained by treating silica and alumina with an alkali is mixed into the concrete, and the sodium content in the concrete moves toward the surface layer. Thus, a method of preventing a layer of sodium carbonate from being formed by a reaction with carbon dioxide gas on the surface layer of concrete to prevent the efflorescence phenomenon in which the surface of the concrete deteriorates white has been considered.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法
は、アルカリ骨材反応、及び白華現象を回避する目的で
考えられたものであり、前記の反応及び現象が発生する
際の要因であるコンクリートの中性化防止を目的とする
ものではなかった。コンクリートの中性化とは、アルカ
リ分を含むコンクリートが、大気、雨水、汚水等に存在
する硝酸、硫酸、炭酸ガス等の酸と反応することによ
り、コンクリート中のアルカリ性が失われ、劣化する現
象である。この劣化速度は、コンクリート中への酸の侵
入度合によって変化する。その為、セメント量に対して
水の配合割合の多い多孔質のコンクリートほど中性化し
やすい傾向となり、中性化が鉄筋の近くまで達したとき
には不動態皮膜が破壊され、鉄筋の腐食が始まる。
However, the conventional method has been conceived for the purpose of avoiding the alkali-aggregate reaction and the efflorescence phenomenon, and is a factor in the occurrence of the above-mentioned reaction and phenomenon. It was not intended to prevent carbonation of concrete. Concrete neutralization is a phenomenon in which concrete containing alkali reacts with acids such as nitric acid, sulfuric acid, and carbon dioxide present in the atmosphere, rainwater, sewage, etc., causing the alkalinity in the concrete to be lost and degraded. It is. This deterioration rate changes depending on the degree of penetration of acid into concrete. For this reason, porous concrete containing more water relative to the amount of cement tends to be neutralized, and when the neutralization reaches close to the reinforcing bar, the passive film is destroyed and corrosion of the reinforcing bar starts.

【0005】また、海砂がコンクリート中に使用されて
いる場合には、空気中や雨水中に存在する酸が引き起こ
す中性化によって、コンクリート中の塩分が濃縮される
現象が起こることが知られている。この場合、海砂に付
着している塩分は、コンクリート中で解離して塩化物イ
オンとなるが、この大部分はセメント中のアルミン酸カ
ルシウムと反応してフリーデル氏塩(3CaO・Al2
3・CaCl2・10H2O)と呼ばれる結晶を形成す
る。その為、通常の場合であれば、前記の結晶形成に使
用されかった塩化物が鉄筋を腐食させている。
Further, when sea sand is used in concrete, it is known that the salt content in the concrete is concentrated by the neutralization caused by the acid present in the air or rainwater. ing. In this case, the salt attached to the sea sand is dissociated in the concrete to form chloride ions, but most of the salt reacts with calcium aluminate in the cement to cause Friedel's salt (3CaO.Al 2
A crystal called O 3 .CaCl 2 .10H 2 O) is formed. Therefore, in a normal case, chloride used for the above-mentioned crystal formation corrodes the reinforcing steel.

【0006】しかし、前記酸は時間の経過とともにコン
クリート表面の毛管空隙を通じて内部に侵入し、コンク
リートを固めるセメント硬化体組織を分解させる。この
中性化によってフリーデル氏塩は分解され、固定化され
ていた塩分は、再び塩化物イオンとなる。この結果、中
性化部分における塩化物イオン濃度が高まり、濃度拡散
現象によって塩化物イオンはコンクリート構築物の内部
に移動する。このため炭酸化が生じている最前線部分で
塩化物の濃縮が起こる。このことは、コンクリート中の
塩分含有量が平均的であっても、炭酸化が鉄筋付近まで
達すると、鉄筋が激しく腐食することを意味している。
このように、日常生活のあらゆる所で利用されているコ
ンクリートが短期間で崩壊するのは大きな問題であり、
事態を解消するための方法が求められていた。
[0006] However, the acid penetrates into the inside of the concrete through the capillary space with the passage of time, and decomposes the hardened cement structure that solidifies the concrete. Friedel's salt is decomposed by this neutralization, and the immobilized salt becomes chloride ions again. As a result, the chloride ion concentration in the neutralized portion increases, and the chloride ions move into the concrete structure due to the concentration diffusion phenomenon. For this reason, chloride concentration occurs at the forefront where carbonation occurs. This means that even if the salt content in concrete is average, when carbonation reaches near the reinforcing bar, the reinforcing bar corrodes violently.
Thus, it is a big problem that concrete used everywhere in daily life collapses in a short time,
There was a need for a way to resolve the situation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項1の発明は,珪酸成分、アルミニウム成分の一種また
はニ種を含む無機材に、珪酸富化材及びアルミニウム富
化材の一種またはニ種を加えた物質とアルカリ水溶液と
を加熱または加圧して反応させる。次に、その結果とし
て得られた陽イオン交換能を有する生成物である人工ゼ
オライトを、塩化アルミニウム水溶液に浸漬し、処理し
たものをセメントまたは生コンクリートと配合すること
により、コンクリート構築物内のアルカリイオンを安定
化させ、かつ生成する塩とともに前記コンクリート構築
物内の空隙を塞ぐ。請求項2の発明は、アルミニウム置
換型の陽イオン交換能を有する物質をセメントに配合す
る。請求項3の発明は、珪礬比を必要する物性に応じて
調整する請求項4の発明は、反応時のアルカリ水溶液の
濃度を0.5〜4.5Nとする。請求項5の発明は、反
応時の加熱を80〜230゜Cとする。請求項6の発明
は、加圧反応をオートクレーブ内にて飽和蒸気圧ないし
飽和蒸気圧以下で行なう。請求項7の発明は、加圧反応
時のオートクレーブに超音波振動の付加をする。
According to the first aspect of the present invention, an inorganic material containing one or two of a silicate component and an aluminum component is added to one or two of a silica-rich material and an aluminum-rich material. The seeded substance and the aqueous alkali solution are reacted by heating or pressurizing. Next, the resulting artificial zeolite, which has a cation exchange ability, is immersed in an aluminum chloride aqueous solution, and the treated product is mixed with cement or ready-mixed concrete. And, together with the resulting salt, plug the voids in the concrete structure. According to the second aspect of the present invention, a substance having an aluminum-substituted cation exchange ability is added to the cement. According to a third aspect of the present invention, the concentration of the aqueous alkali solution at the time of the reaction is 0.5 to 4.5N. In the invention according to claim 5, the heating during the reaction is performed at 80 to 230 ° C. According to the sixth aspect of the present invention, the pressurization reaction is carried out in the autoclave at a saturated vapor pressure or lower than the saturated vapor pressure. According to the invention of claim 7, ultrasonic vibration is added to the autoclave at the time of the pressurized reaction.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。この発明は、コンクリート構築物の中性化防止方
法に係るものであり、珪酸成分、アルミニウム成分の一
種または二種を含む無機材に、珪酸富化材、アルミニウ
ム富化材の一種または二種を加え、該混合物とアルカリ
水溶液とを加熱または加圧して反応させることにより,
陽イオン交換物質である人工ゼオライトを生成させる第
一段階、得られた前記の人工ゼオライトを塩化アルミニ
ウム水溶液に浸漬させ,アルミニウム置換型の人工ゼオ
ライトにする第二段階、アルミニウム置換型人工ゼオラ
イトをセメントに添加後、水とともに混和し、遊離され
たアルミン酸イオンとセメント内成分とで安定な塩を生
成させてコンクリート構築物を作成する第三段階からな
っている。
Embodiments of the present invention will be described below. The present invention relates to a method for preventing carbonation of a concrete structure, in which one or two of a silicate-enriched material and an aluminum-enriched material are added to an inorganic material containing one or two of a silicate component and an aluminum component. By reacting the mixture with an aqueous alkali solution by heating or pressurizing,
A first step of producing an artificial zeolite which is a cation exchange material, a second step of immersing the obtained artificial zeolite in an aqueous solution of aluminum chloride to form an aluminum-substituted artificial zeolite, and converting the aluminum-substituted artificial zeolite into cement After the addition, the third step involves mixing with water and forming a stable salt with the released aluminate ions and the components in the cement to produce a concrete structure.

【0009】本発明の第一段階において、述べている珪
酸成分を含む無機材とは、廃ガラス、廃陶磁器、セメン
ト廃棄物、廃耐火物、粘土等のニ酸化ケイ素を含有する
産業廃棄物や火山噴出物等のことをいう。
In the first step of the present invention, the inorganic material containing a silicate component described above includes industrial waste containing silicon dioxide such as waste glass, waste ceramics, cement waste, waste refractory, clay and the like. Refers to volcanic eruptions.

【0010】本発明の第一段階で述べているアルミニウ
ム成分を含む無機材とは、廃アルミホイル、電線廃棄
物、廃缶等のアルミニウムを含有する産業廃棄物や家庭
からの分別ゴミ等のことをいう。
The inorganic material containing an aluminum component described in the first step of the present invention refers to industrial waste containing aluminum such as waste aluminum foil, electric wire waste, waste cans, etc., and garbage separated from households. Say.

【0011】本発明の第一段階で述べている珪酸成分と
アルミニウム成分とを含む無機材とは、石炭灰、未燃焼
炭素を高含有する石炭灰や製紙汚泥焼却灰、都市ゴミの
焼却灰、活性汚泥焼却灰、火山噴出物等のアルミニウム
成分と珪酸成分とを含む産業廃棄物、家庭ゴミ、及び自
然廃棄物等のことをいう。
The inorganic material containing a silicate component and an aluminum component described in the first step of the present invention includes coal ash, coal ash containing a high content of unburned carbon, paper sludge incineration ash, municipal waste incineration ash, It refers to industrial waste, household waste, natural waste, etc. containing an aluminum component and a silicate component such as activated sludge incineration ash and volcanic eruption products.

【0012】本発明の第一段階で述べている珪酸富化材
とは、成分としてSiOを高含有する物質のことをい
い、例として、珪酸ソーダや珪酸ガラス、ソーダ石灰ガ
ラス、カリガラス、バリウムガラスといった珪酸塩ガラ
ス等を例示することができる。
The silicate-enriching material described in the first step of the present invention refers to a substance containing a high content of SiO 2 as a component. Examples thereof include sodium silicate, silicate glass, soda-lime glass, potash glass, and barium. Examples thereof include silicate glass such as glass.

【0013】本発明の第一段階で述べているアルミニウ
ム富化材とは、成分としてアルミニウムを高含有する物
質のことをいい、アルミニウムを溶かす工程で廃棄物と
して出てきたアルミドロスや塩化アルミニウム等のアル
ミニウム化合物を例示することができる。
The aluminum-enriched material described in the first step of the present invention refers to a substance containing a high content of aluminum as a component, such as aluminum dross, aluminum chloride, etc., which are produced as waste in the process of dissolving aluminum. Can be exemplified.

【0014】本発明の第一段階で述べている珪礬比と
は、ニ酸化ケイ素とアルミナの分子比のことであり人工
ゼオライトの製造に際しては、生成する人工ゼオライト
の種類に影響を与えるものである。即ち、珪礬比が1.
5以下の場合には、生成する人工ゼオライトはヒドロキ
シソーダライトが多く、珪礬比が2.0〜2.5になると
フィリップサイトが多く、更に3.0を超えるとホージ
ャサイトが多く生成する。コンクリート構築物の耐用年
数は、長期であることが要求されるため、混入される人
工ゼオライトは陽イオン交換容量が大きなことが要求さ
れる。そのため、本願では、生成する人工ゼオライトの
イオン交換容量が300〜420meq/100gとな
るようにし、セメントの珪礬比の変動を避けるため珪礬
比を約4とした。
The silicate ratio described in the first step of the present invention is a molecular ratio between silicon dioxide and alumina, which affects the type of artificial zeolite to be produced when producing artificial zeolite. is there. That is, when the slag ratio is 1.
When the ratio is 5 or less, the generated artificial zeolite has a large amount of hydroxysodalite, and when the sulphate ratio is 2.0 to 2.5, a large amount of philipsite is generated. Since the service life of the concrete structure is required to be long, the artificial zeolite to be mixed is required to have a large cation exchange capacity. Therefore, in the present application, the ion exchange capacity of the artificial zeolite to be generated is set to be 300 to 420 meq / 100 g, and the silicate ratio is set to about 4 in order to avoid the fluctuation of the silicate ratio of the cement.

【0015】本発明の第一段階に述べているアルカリ水
溶液とは、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのア
ルカリ水溶液のことをいい、本発明の実施例ではアルカ
リ濃度を2Nとしているが、そのアルカリ濃度は、0.
5乃至4.5Nで人工ゼオライトを製造することが可能
である。
The alkaline aqueous solution described in the first step of the present invention refers to an aqueous alkaline solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. In the embodiment of the present invention, the alkali concentration is 2N. The concentration is 0.
It is possible to produce artificial zeolite at 5 to 4.5N.

【0016】また、本発明の第一段階における、反応時
の加熱条件としては80℃以上であれば本発明を実施す
る上で差し支えないが、反応時間を短縮するために耐圧
容器を使用して80〜230℃に加熱するか、または飽
和蒸気圧を利用して加圧すればゼオライト化が迅速に行
われる。また、耐圧容器を使用してゼオライト化反応を
行う際に、耐圧容器に超音波振動の付加を行うと反応が
促進され、粒子の内部までゼオライト化が進行するので
本発明ではこの方法を採用している。使用機器:1L容
の攪拌き付きオートクレーブ(東洋高圧株式会社製)超音
波発振機(株式会社日本精機製作所製MODEL US−600T)
In the first stage of the present invention, if the heating conditions during the reaction are 80 ° C. or more, there is no problem in carrying out the present invention, but in order to shorten the reaction time, a pressure-resistant container is used. If the mixture is heated to 80 to 230 ° C. or pressurized using a saturated vapor pressure, zeolite formation is rapidly performed. In addition, when a zeolite reaction is performed using a pressure vessel, the reaction is promoted by applying ultrasonic vibration to the pressure vessel, and zeolite progresses to the inside of the particles, so the present invention employs this method. ing. Equipment used: 1L autoclave with stirring (manufactured by Toyo Koatsu Co., Ltd.) Ultrasonic oscillator (Model US-600T manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.)

【0017】本発明の第二段階にのべているアルミニウ
ム置換型人工ゼオライトとは、第一段階で生成した陽イ
オン交換能を有する物質である人工ゼオライトを塩化ア
ルミニウム溶液に浸漬させ、アルミニウム置換型にした
後、風乾したものである。人工ゼオライトを塩化アルミ
ニウム溶液に浸漬する時の条件は、塩化アルミニウム水
溶液の濃度を1N,液温90℃、浸漬時間3時間とした。
The aluminum-substituted artificial zeolite described in the second step of the present invention refers to an artificial zeolite, which is a substance having a cation exchange ability formed in the first step, is immersed in an aluminum chloride solution, And then air-dried. The conditions for immersing the artificial zeolite in the aluminum chloride solution were such that the concentration of the aluminum chloride aqueous solution was 1 N, the liquid temperature was 90 ° C., and the immersion time was 3 hours.

【0018】第三段階では生コンクリート中に混和され
た前記のアルミニウム置換型人工ゼオライトが、生コン
クリート中のアルカリ陽イオンをイオン交換し、浸出し
たアルミニウムイオンが高いpHの条件下でアルミン酸
となり、コンクリート硬化中の水和反応で生じた水酸化
カルシウムと反応してアルミン酸カルシウムを生成す
る。この際に硫酸イオンが存在すると、エトリンガイド
(3CaO・AlO・3CaSO・3HO)を生じて、水溶性
アルカリ硫酸塩が不活性化され、また、コンクリート中
に塩化物イオンが含まれる場合には、フリーデル氏塩
(3CaO・Al・CaCl・10HO)が生
成し塩化物が安定する。また、塩化物イオン、硫酸イオ
ンの両方が存在する場合には、フリーデル氏塩とエトリ
ンガイドの両方が析出する。前記のエトリンガイド、フ
リーデル氏塩は機械的強度を有し、かつ、塩を形成する
時に膨張するので、硬化中のコンクリートの空隙を埋め
る状態となる。また、前記のアルミニウム型人工ゼオラ
イトは、粒子径が5〜100μmであり、この物質もコ
ンクリートの空隙を埋める作用があり、シリカヒューム
の代用とすることができる。この結果、コンクリート硬
化後には、外部から酸を含有する雨水や汚水の侵入が阻
止され、コンクリートの中性化を防止できるのである。
In the third stage, the aluminum-substituted artificial zeolite mixed in the ready-mixed concrete ion-exchanges alkali cations in the ready-mixed concrete, and the leached aluminum ions become aluminate under high pH conditions, Reacts with calcium hydroxide generated by the hydration reaction during concrete hardening to produce calcium aluminate. At this time, if sulfate ions are present,
(3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .3H 2 O) to deactivate the water-soluble alkali sulfate and, if the concrete contains chloride ions, Friedel salt
(3CaO.Al 2 O 3 .CaCl 2 .10H 2 O) is generated and the chloride is stabilized. When both chloride ions and sulfate ions are present, both Friedel's salt and ettrine guide precipitate. The ettrine guide, Friedel's salt, has mechanical strength and expands when forming the salt, filling the voids in the hardening concrete. The aluminum-type artificial zeolite has a particle size of 5 to 100 μm, and this substance also has an effect of filling the voids in concrete, and can be used as a substitute for silica fume. As a result, after hardening of the concrete, the intrusion of rainwater or sewage containing acid from the outside is prevented, and the neutralization of the concrete can be prevented.

【0019】更に、第三段階は、アルミニウム置換型に
された人工ゼオライトをセメントと骨材に混和させてコ
ンクリート構築物の中性化防止を図るものである。コン
クリート材料としては,セメント、骨材,水、混和材料
がある。セメントは結合材の総称であり、一般的にはポ
ルトランドセメントのことをいう。本発明においては、
セメントとして普通ポルトランドセメントを用いたが、
本発明を実施するにあたっては、この実施例に限定され
るものではない。本発明である耐候性を備えた中性化防
止セメントは水硬性セメント類に属するものであり、水
中でも硬化が持続するものである。表1はポルトランド
セメントの種類と化学成分組成(%)を表したものであ
る。
Further, the third step is to prevent the neutralization of the concrete structure by mixing the artificial zeolite substituted with aluminum with cement and aggregate. Concrete materials include cement, aggregate, water, and admixture materials. Cement is a general term for a binder, and generally refers to Portland cement. In the present invention,
Although ordinary Portland cement was used as cement,
In practicing the present invention, the present invention is not limited to this embodiment. The neutralization-preventing cement having weather resistance according to the present invention belongs to hydraulic cements, and hardens continuously in water. Table 1 shows the types of Portland cement and the chemical composition (%).

【0020】[0020]

【表1】 表1に記載されているが、種別普通のポルトランドセメ
ントは、珪礬比(SiO/Al)が約4であり、
SOを含有している。SOは本発明を実施する際
に、強度を有する不溶性塩であるエトリンガイド(3CaO
・AlO・3CaSO・3HO)を生成する上で必要なも
のである。
[Table 1] As shown in Table 1, the type of ordinary Portland cement has an alum ratio (SiO 2 / Al 2 O 3 ) of about 4,
Contains SO 3 . In practicing the present invention, SO 3 is a strong insoluble salt, ettrine guide (3CaO 3).
It is necessary for producing Al 2 O 3 .3CaSO 4 .3H 2 O).

【0021】骨材は、モルタルまたはコンクリートをつ
くるために,セメント及び水等と共に固められる不活性
な粒状の材料であり普通骨材と軽量骨材の2種に分類さ
れるが、本発明においては、5mm以下の粒径のものが
85%以上である細骨材を用い、セメントに対する含有
量を45重量%とした。また、アルミニウム置換型人工
ゼオライトの粒度を変えることにより骨材として使用す
ることも可能である。
[0021] Aggregate is an inert granular material that is hardened together with cement and water to make mortar or concrete, and is classified into two types: ordinary aggregate and lightweight aggregate. Fine aggregate having a particle size of 5 mm or less having a particle size of 85% or more was used, and the content with respect to the cement was 45% by weight. It is also possible to use the artificial zeolite as an aggregate by changing the particle size of the aluminum-substituted artificial zeolite.

【0022】セメントに添加する水としては、セメント
強度を低下させたり,鉄筋を腐食させる原因となる塩分
や異物を含まない清浄な淡水を使用し、セメントへの含
水は水セメント比で50%とした。
As the water to be added to the cement, use is made of clean fresh water free of salt or foreign matter that causes a decrease in the strength of the cement or corrodes the reinforcing steel. did.

【0023】次にコンクリート構築物に見立てたコンク
リートブロックを作成し、中性化に対する比較検討を行
った。その時のセメント、骨材、水、アルミニウム置換
型人工ゼオライトの混合割合は次のように設定した。ま
ず最初に、アルミニウム置換型人工ゼオライトの混合量
を、混合するセメント100重量部に対して0,5,1
0,15,20,50,100重量部とした。次に、前
記のアルミニウム置換型人工ゼオライトと骨材をセメン
トと混合し、さらに水を添加して混練し、生コンクリー
トとするが、この時の骨材としては細骨材を使用した。
細骨材と水の混合率は、セメント100重量部に対し
て、細骨材を45重量部、水を50重量部とした。つぎ
に、前記のアルミニウム置換型人工ゼオライトを添加し
た生コンクリートを型枠に入れて、一辺が10cmからな
る直方体のブロックを作成した。
Next, a concrete block was prepared as a concrete structure, and a comparative study on neutralization was performed. The mixing ratio of cement, aggregate, water and aluminum-substituted artificial zeolite at that time was set as follows. First, the mixing amount of the aluminum-substituted artificial zeolite was adjusted to 0.5, 1, 1 with respect to 100 parts by weight of the cement to be mixed.
0, 15, 20, 50, and 100 parts by weight. Next, the above-mentioned aluminum-substituted artificial zeolite and aggregate were mixed with cement, and water was added and kneaded to obtain ready-mixed concrete. Fine aggregate was used as the aggregate at this time.
The mixing ratio of fine aggregate and water was 45 parts by weight of fine aggregate and 50 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of cement. Next, the ready-mixed concrete to which the above-mentioned aluminum-substituted artificial zeolite was added was put in a mold to form a rectangular parallelepiped block having a side of 10 cm.

【0024】[0024]

【実施例1】1L容の攪拌き付きオートクレーブに超音
波発信機を設置し、この耐圧反応容器に鹿児島産の珪礬
比が約3.2の火山ガラスを自動乳鉢で粉砕し、その2
0gおよび2N水酸化ナトリウム水溶液200mlを入
れ、蓋を閉めた後、600Wで25kHzの超音波を発
振させながら、飽和蒸気圧により内部の温度が90℃に
達するまで加熱した。この状態を0.5時間保った後、
蒸気を抜いて大気圧に戻し、内部の反応性生物を取り出
した。この反応性生物を風乾し,X線回折を行った結
果、フィリップサイトが生成しており、そのイオン交換
容量は420meq/100gであった。
Example 1 An ultrasonic transmitter was installed in a 1-liter autoclave with a stirrer, and in this pressure-resistant reaction vessel, volcanic glass from Kagoshima with an aluminium ratio of about 3.2 was ground in an automatic mortar.
After putting 0 g and 200 ml of a 2N aqueous sodium hydroxide solution and closing the lid, the mixture was heated until the internal temperature reached 90 ° C. by the saturated vapor pressure while oscillating 25 kHz ultrasonic waves at 600 W. After keeping this state for 0.5 hour,
The vapor was evacuated to atmospheric pressure and the internal reactive products were removed. The reactive product was air-dried and subjected to X-ray diffraction. As a result, philipsite was formed, and its ion exchange capacity was 420 meq / 100 g.

【0025】[0025]

【実施例2】廃アルミ缶を細片化したもの6gと、ガラ
ス粉末(西日本環境開発協同組合製)20gとを実施例1
で使用した耐圧容器に入れ、2N水酸化ナトリウム水溶
液200mlを添加して蓋を閉めた後、600Wで25k
Hzの超音波発振をさせながら、飽和蒸気により内部の
温度が90℃に達するまで加熱した。この状態を0.5
時間保った後、蒸気を抜いて大気圧に戻し、内部の反応
性生物を取り出した。この反応生成物を風乾し、X線回
折を行った結果、実施例1と同様にフィリップサイトが
生成しており、そのイオン交換容量は420meq/1
00gであった。
Example 2 Example 1 was 6 g of waste aluminum can flakes and 20 g of glass powder (manufactured by West Japan Environmental Development Association).
Put in the pressure vessel used in step 2, add 200 ml of 2N sodium hydroxide aqueous solution and close the lid.
Heating was carried out with saturated steam until the internal temperature reached 90 ° C. while generating ultrasonic oscillation at Hz. 0.5
After keeping the time, the steam was evacuated and returned to atmospheric pressure, and the reactive products inside were removed. The reaction product was air-dried and subjected to X-ray diffraction. As a result, a philipsite was formed as in Example 1, and its ion exchange capacity was 420 meq / l.
00 g.

【0026】[0026]

【実施例3】廃ガラスを自動乳鉢で粉砕し、その20g
及びアルミドロス(社団法人軽金属協会より入手)6gを
実施例1で使用した耐圧容器に入れ、2N水酸化ナトリ
ウム水溶液200mlを添加して蓋を閉めた後、600W
で25kHzの超音波発振をさせながら飽和蒸気圧によ
り内部の温度が230℃に達するまで加熱した。この状
態を10分間保った後、蒸気を抜いて大気圧に戻し、内
部の反応性生物を取り出した。この反応性生物を風乾
し、X線回折を行った結果、実施例1と同様にフィリッ
プサイトが生成しており、そのイオン交換容量は420
meq/100gであった。。
Example 3 Waste glass was crushed with an automatic mortar, and 20 g thereof was used.
And 6 g of aluminum dross (obtained from Japan Light Metal Association) in the pressure vessel used in Example 1, 200 ml of 2N aqueous sodium hydroxide solution was added, and the lid was closed.
Then, the mixture was heated until the internal temperature reached 230 ° C. by the saturated vapor pressure while performing ultrasonic oscillation at 25 kHz. After maintaining this state for 10 minutes, the steam was evacuated and returned to atmospheric pressure, and the internal reactive products were taken out. The reactive product was air-dried and subjected to X-ray diffraction. As a result, as in Example 1, philipsite was formed, and its ion exchange capacity was 420
meq / 100 g. .

【0027】次に、実施例1〜3で得られた人工ゼオラ
イトについて、それぞれ塩化アルミニウム溶液に浸漬さ
せ、アルミニウム置換型にした。人工ゼオライトを塩化
アルミニウム溶液に浸漬する時の条件は、塩化アルミニ
ウム水溶液の濃度を1N,液温90℃、浸漬時間3時間と
した。
Next, each of the artificial zeolites obtained in Examples 1 to 3 was immersed in an aluminum chloride solution to obtain an aluminum-substituted type. The conditions for immersing the artificial zeolite in the aluminum chloride solution were such that the concentration of the aluminum chloride aqueous solution was 1 N, the liquid temperature was 90 ° C., and the immersion time was 3 hours.

【0028】次に、前記のアルミニウム置換型人工ゼオ
ライトをそれぞれ風乾後、骨材と共にセメントに混入
し、水を加えて混錬し、コンクリートブロックを作成し
た。この時のアルミニウム置換型人工ゼオライトとセメ
ント及び骨材との混合割合は次のようにした。まず最初
に、アルミニウム置換型人工ゼオライトの混合量を、混
合するセメント100重量部に対して0,5,10,2
0,50,100重量部とした。
Next, each of the aluminum-substituted artificial zeolites was air-dried, mixed with the aggregate together with the cement, kneaded by adding water, and a concrete block was prepared. At this time, the mixing ratio of the aluminum-substituted artificial zeolite to the cement and the aggregate was as follows. First, the mixing amount of the aluminum-substituted artificial zeolite was adjusted to 0, 5, 10, 2 with respect to 100 parts by weight of the cement to be mixed.
0, 50, and 100 parts by weight.

【0029】骨材としては、細骨材を使用し、この細骨
材と水のセメントに対する混合率は、セメント100重
量部に対して、細骨材を45重量部、、水を50重量部
とし、前記のアルミニウム置換型人工ゼオライトを添加
した生コンクリート及び前記アルミニウム置換型人工ゼ
オライト無添加のセメントを型枠に入れて一辺が10c
mからなる直方体のブロックを作成した。
As the aggregate, fine aggregate is used. The mixing ratio of the fine aggregate and water to cement is 45 parts by weight of fine aggregate and 50 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of cement. Then, the ready-mixed concrete to which the aluminum-substituted artificial zeolite is added and the cement to which the aluminum-substituted artificial zeolite is not added are put into a mold, and one side is 10 c.
A rectangular parallelepiped block consisting of m was created.

【0030】以上のようにして試作したコンクリートブ
ロックを、酸性雨に見立てたpH5.6の希硫酸水溶液
に24時間浸漬し、コンクリートへの影響を観察した。
その結果、アルミニウム置換型人工ゼオライトの含有量
が5%以上のコンクリートブロックに関しては、外観
上、コンクリートの劣化が認められなかった。次に、前
記ゼオライトの含有量が、セメント100重量に対して
0,5,10、50,100のブロック断面についてフ
ェノールフタレインを塗布した結果、人工ゼオライトの
含有量が0のものについては部分的に発色を認めなかっ
たが、それ以外のコンクリートブロックについては全面
的に発色が認められ、アルミニウム置換型人工ゼオライ
トを含んだコンクリートブロックは耐酸性があり、アル
ミニウム置換型人工ゼオライトを5%以上コンクリート
に混入させることにより、コンクリート構築物に中性化
防止効果を引き出せることがわかった。
The concrete block produced as described above was immersed in a dilute sulfuric acid aqueous solution having a pH of 5.6, which was regarded as acid rain, for 24 hours, and the effect on the concrete was observed.
As a result, regarding the concrete block containing 5% or more of the aluminum-substituted artificial zeolite, no concrete deterioration was observed in appearance. Next, as a result of applying phenolphthalein to the block cross section of the above-mentioned zeolite having a content of 0, 5, 10, 50, 100 with respect to 100 weight of the cement, those having an artificial zeolite content of 0 were partially No color development was observed on the other concrete blocks, but color development was observed on all other concrete blocks. Concrete blocks containing aluminum-substituted artificial zeolite were acid-resistant, and aluminum-substituted artificial zeolite was converted to concrete by 5% or more. It was found that the effect of preventing carbonation can be brought out to concrete structures by mixing.

【0031】[0031]

【発明の効果】アルミニウム置換型人工ゼオライトをセ
メントに添加することにより、硬化中のコンクリート内
にアルミン酸が生じ、かつ、コンクリート内に存在する
アルミン酸が、塩化物イオン、硫酸イオンの存在で不溶
性の強固な塩を生成し、前記アルミニウム置換型人工ゼ
オライトとともに、硬化中のコンクリートの空隙を塞
ぐ。前記の不溶性塩は、フリーデル氏塩、エトリンガイ
ドであり、前記塩は膨張性を有するため、コンクリート
硬化後の空隙を減少させる効果がある。この結果、酸を
含んだ雨水や汚水がコンクリート構築物内に侵入し難く
なり、中性化が防止される。また、本発明は、産業廃棄
物、家庭ゴミ、自然噴出物等の処理に困る物質を有効利
用するものであり、産業面からも環境保全の点からも、
有利な効果をもたらすものである。
According to the present invention, by adding an aluminum-substituted artificial zeolite to cement, aluminate is generated in the hardening concrete, and the aluminate present in the concrete is insoluble in the presence of chloride ions and sulfate ions. To form a solid salt, and, together with the aluminum-substituted artificial zeolite, close the voids in the hardening concrete. The insoluble salt is Friedel's salt and ettrine guide, and the salt has an expandability, and thus has an effect of reducing voids after concrete is hardened. As a result, it becomes difficult for rainwater or sewage containing acid to penetrate into the concrete structure, and neutralization is prevented. In addition, the present invention is to effectively utilize substances that are difficult to treat, such as industrial waste, household garbage, and natural exudates.
It has a beneficial effect.

───────────────────────────────────────────────────── 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 111:22 C04B 111:22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C04B 111: 22 C04B 111: 22

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 珪酸成分、アルミニウム成分の一種また
は二種を含む無機材質に、珪酸富化材またはアルミニウ
ム富化材の一種または二種を加え、珪礬比を調整した混
合物とアルカリ水溶液とを、加熱または加圧して反応さ
せ、得られた陽イオン交換性生成物を塩化アルミニウム
水溶液で浸漬処理したものをセメントに配合し、前記陽
イオン交換性生成物を塩化アルミニウム水溶液で浸漬処
理した生成物が、コンクリート構築物内のアルカリ陽イ
オンを安定化させ、かつ生成する塩とともに前記コンク
リート構築物内の空隙を塞ぐことを特徴とするコンクリ
ート中性化防止方法。
1. An inorganic material containing one or two of a silicic acid component and an aluminum component, one or two of a silicic acid-enriched material or an aluminum-enriched material, and a mixture having an adjusted silicate ratio and an aqueous alkali solution. The product obtained by immersing the obtained cation-exchange product in an aqueous solution of aluminum chloride and mixing the resulting product with the cement, and immersing the cation-exchange product in an aqueous solution of aluminum chloride A method for stabilizing an alkali cation in a concrete structure and closing a void in the concrete structure together with a generated salt.
【請求項2】 アルミニウム置換型の陽イオン交換性物
質をセメントに配合したことを特徴とする耐候性を備え
た中性化防止セメント組成。
2. A neutralization-preventing cement composition having weather resistance, wherein an aluminum-substituted cation-exchange substance is blended into cement.
【請求項3】 珪礬比を、必要する物性に応じて調整す
る請求項1記載のコンクリート中性化防止方法。
3. The method for preventing carbonation of concrete according to claim 1, wherein the sulphide ratio is adjusted according to required physical properties.
【請求項4】 反応時のアルカリ水溶液の濃度が0.5
〜4.5Nである請求項1記載のコンクリート中性化防
止方法。
4. An alkaline aqueous solution having a concentration of 0.5 during the reaction.
The method for preventing neutralization of concrete according to claim 1, wherein the pressure is from 4.5 to 4.5 N.
【請求項5】 反応時の加熱が80〜230゜Cで行な
われる請求項1記載のコンクリート中性化防止方法。
5. The method according to claim 1, wherein the heating during the reaction is carried out at 80 to 230 ° C.
【請求項6】 加圧反応がオートクレーブ内にて飽和蒸
気圧ないし飽和蒸気圧以下で行われる請求項1記載のコ
ンクリート中性化防止方法。
6. The method for preventing carbonation of concrete according to claim 1, wherein the pressurization reaction is carried out in an autoclave at a saturated vapor pressure or lower than the saturated vapor pressure.
【請求項7】 加圧反応時のオートクレーブに超音波振
動の付加をする請求項6記載のコンクリート中性化防止
方法。
7. The method according to claim 6, wherein ultrasonic vibration is applied to the autoclave during the pressurization reaction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319396A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Insolubilization method for cadmium in soil
US9744574B2 (en) 2010-10-27 2017-08-29 Voro Limited Method and apparatus for treating kitchen waste and a kitchen waste product

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319396A (en) * 2004-05-10 2005-11-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Insolubilization method for cadmium in soil
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