JP2002160960A

JP2002160960A - 耐酸性コンクリート

Info

Publication number: JP2002160960A
Application number: JP2000358951A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ishida; 泰之石田; Masaki Ishimori; 正樹石森; Masahide Yoshikawa; 征秀吉川; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Teihyu Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Teihyu Corp
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】【課題】コストアップを伴うことなく、フレッシュコ
ンクリートの流動性を向上させるとともに、スランプの
経時変化を抑制し可使時間を長くすることにより、生産
性の向上した耐酸性コンクリートの提供。【解決手段】 (a) 表面溶融焼却灰10〜85重量％、(b)
アルカリ珪酸塩を固形分換算で５〜40重量％、(c) アル
ミナセメント５〜50重量％、(d) CaO/SiO₂モル比が1.2
を超える溶融スラグ２〜40重量％及び(e) アルカリ金属
塩類１〜30重量％を含有するセメント組成物、(f) 骨
材、並びに水を混合し、蒸気養生して得られる耐酸性コ
ンクリート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コストアップする
ことなく生産性を向上させた耐酸性コンクリートに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の下水道整備により、その普及率の
増加と共に、下水処理場に集まる下水汚泥は年々増加す
る傾向にある。特に下水道普及率の高い大都市では、下
水汚泥や都市ゴミも多量となるため、これらを焼却減容
化して埋め立て処分を行う場合、将来継続的に使用可能
な埋立地の確保が難しい状態である。更に、下水汚泥や
都市ゴミの焼却灰には多量の重金属が含まれており、こ
れらをそのまま埋め立て処分する場合には、重金属の溶
出などの環境汚染の問題なども発生する恐れがある。

【０００３】このため、焼却灰を高温火炎中で溶融して
得られる溶融粒子状物質（以下、「表面溶融焼却灰」と
いう）、下水汚泥や都市ゴミを溶融スラグ化した下水汚
泥溶融スラグやゴミ溶融スラグが、重金属をスラグのガ
ラス質中に閉じ込め、溶出を防ぐことができるため、こ
れからの処分方法として注目されてきている。

【０００４】上記廃棄物溶融スラグを利用する方法とし
て、粉末化した廃棄物溶融スラグ、水ガラス及び骨材を
用いた耐酸性コンクリートが提案されている（特開平10
-218644号公報）。

【０００５】しかし、これら溶融スラグを粉末にして使
用した耐酸性コンクリートは、夏期などの練り上がり温
度が高い場合、スランプの経時変化が大きく、１時間程
度でコンクリートが硬化してしまう。従って、流し込み
成形方法により耐酸性コンクリートを打設する場合に
は、コンクリートの練り上がりから型枠に打設するまで
を迅速に行わなくては、打設中にコンクリートが硬化し
てしまうという大きな問題を有していた。また、打設す
ることができても、余剰コンクリートがホッパー等の中
で硬化してしまい、これを取り除くためには大変な時間
を要する。従って、コンクリートの混合は、打設中にこ
の性状を変化させない程度の量で行う必要があり、生産
性が良い状態ではなかった。このためミキサーから排出
されたコンクリートを型枠まで移動するホッパーの移動
距離及び移動時間を短くするなどの改善を余儀なくさ
れ、新たに設備投資が必要となるなどの問題があった。

【０００６】また、長い打設時間が要求される場合に
は、遅延効果のある添加剤を用いれば硬化時間を遅延さ
せることができるが、これはコストアップを伴うことと
なる。

【０００７】更には、流し込み製品においては、コンク
リートの流動性が低いと、コンクリートがホッパーに付
着して型枠内に落下しにくい場合があり、これは打設に
長時間を要することとなる要因となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、コストアップを伴うことなく、フレッシュコンクリ
ートの流動性を向上させるとともに、スランプの経時変
化を抑制し可使時間を長くすることにより、生産性の向
上した耐酸性コンクリートを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは、鋭意研究を行った結果、従来の廃棄物溶融
スラグに代えて表面溶融焼却灰を用い、これとアルカリ
珪酸塩、アルミナセメント、アルカリ金属塩類、及び高
炉スラグを特定の割合で配合したセメント組成物を用い
ることで、上記要求を満たす耐酸性コンクリートが得ら
れることを見出し、本発明を完成した。

【００１０】すなわち本発明は、(a) 表面溶融焼却灰10
〜85重量％、(b) アルカリ珪酸塩を固形分換算で５〜40
重量％、(c) アルミナセメント５〜50重量％、(d) CaO/
SiO₂モル比が1.2を超える溶融スラグ２〜40重量％及び
(e) アルカリ金属塩類１〜30重量％を含有するセメント
組成物、(f) 骨材、並びに水を混合し、蒸気養生して得
られる耐酸性コンクリートを提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で用いるセメント組成物に
含有される成分(a)の表面溶融焼却灰は、下水汚泥焼却
灰等の廃棄物焼却灰を1400℃以上の高温火炎中において
浮遊状態で溶融し、その後、排ガス中で冷却・固化する
ことにより得られるほぼ球形の微粒子であり、粒子の表
面又は全てが溶融したガラス物質で構成される。

【００１２】表面溶融焼却灰は、CaO/SiO₂が0.1〜1.2、
特に0.1〜0.6であるのが好ましい。当該モル比が0.1未
満では組成物の反応性が低く、十分な初期強度を発現す
る耐久性のある硬化体が得られず、1.2を超えると硬化
体の耐酸性が不十分となる。

【００１３】表面溶融焼却灰の粉末度は、比表面積が10
00〜15000cm²/g、特に2000〜10000cm²/gであるのが、硬
化体の強度発現性の点から好ましい。なお、ここでいう
比表面積は、ブレーン法（JIS R 5201）により測定され
た値である。

【００１４】(a)成分の表面溶融焼却灰は、セメント組
成物中に10〜85重量％、好ましくは25〜60重量％配合さ
れる。10重量％未満では耐酸性が低下し、85重量％を超
えるとコンクリートの粘性が高くなる。

【００１５】また、上記(a)成分の表面溶融焼却灰の一
部に代えて、(a)'成分としてCaO/SiO ₂モル比が0.1〜1.2
の溶融スラグを用いることもできる。このような溶融ス
ラグは、下水汚泥、都市ゴミ等の焼却物、粘土、石灰石
等を高温で溶融した後、急冷して得られるスラグを粉末
状に粉砕することにより得られる。これらのうち、下水
汚泥溶融スラグが、経済性及び廃棄物有効利用の点から
特に好ましい。

【００１６】(a)'成分の溶融スラグは、CaO/SiO₂モル比
が0.1〜1.2、好ましくは0.1〜0.6のものである。当該モ
ル比が0.1未満では組成物の反応性が低く、十分な初期
強度を発現する耐久性のある硬化体が得られず、1.2を
超えると硬化体の耐酸性が不十分となる。

【００１７】また、(a)'成分の溶融スラグの粉末度は、
ブレーン法による比表面積が2000〜15000cm²/g、特に30
00〜8000cm²/g、更に4000〜6000cm²/gであるのが、硬化
体の強度発現性の点から好ましい。

【００１８】(a)'成分の使用比率は、流動性の向上効果
及び可使時間の延長効果の観点より、(a)成分と(a)'成
分の合計量の85重量％以下、特に70重量％以下とするの
が好ましい。

【００１９】(b)成分のアルカリ珪酸塩としては、特に
限定されず、例えばJIS規格により規定される水ガラス
１号、２号、３号のほか、これ以外の市販品等も使用で
きる。アルカリ珪酸塩は、いずれかを単独で又は２種類
以上を組み合わせて用いることができ、セメント組成物
中に固形分換算で５〜40重量％、好ましくは20〜30重量
％配合される。５重量％未満では十分な耐酸性が得られ
ず、40重量％を超えると粘性が大きくなりすぎ、成形性
が悪くなる。

【００２０】(c)成分のアルミナセメントとしては、特
に限定されないが、CaO・Al₂O₃の含有率が高いものが好
ましい。例えばセカール51BTF（ラファージュ社製）、
アルミナセメント１号（電気化学工業社製）等の市販品
を好適に使用することができる。アルミナセメントは、
セメント組成物中に５〜50重量％、好ましくは10〜45重
量％配合される。５重量％未満では十分な圧縮強度が得
られず、50重量％を超えると十分な耐酸性が得られな
い。

【００２１】(d)成分のCaO/SiO₂モル比が1.2を超える溶
融スラグとしては、特に限定されないが、例えば高炉ス
ラグを用いることができ、その粉末度が、ブレーン法に
よる比表面積で4000cm²/g以上のものが好ましい。(d)成
分の溶融スラグは、セメント組成物中に２〜40重量％、
好ましくは５〜20重量％配合される。２重量％未満では
十分な早期強度が得られず、40重量％を超えると十分な
耐酸性が得られない。

【００２２】また(d)成分の溶融スラグの割合を増加さ
せることにより早強性が得られるが、(a)成分、(a)'成
分及び(d)成分の混合物のCaO/SiO₂モル比が、1.2以下、
特に0.8以下、更に0.6以下であるのが、耐酸性の観点か
ら好ましい。更に、(c)成分と(d)成分の合計量が、７〜
75重量％、特に15〜50重量％であるのが、耐酸性が良好
でかつ作業性が良好であるので好ましい。

【００２３】(e)成分のアルカリ金属塩類としては、例
えばメタ珪酸ソーダ、オルソ珪酸ソーダ、粉末珪酸ソー
ダ１号、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等が挙げら
れ、特にメタ珪酸ソーダ、オルソ珪酸ソーダ、水酸化ナ
トリウムが好ましい。アルカリ金属塩類は、いずれかを
単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることがで
き、粘性を低下させるとともに十分な強度を得るため
に、セメント組成物中に１〜30重量％、好ましくは１〜
10重量％配合される。

【００２４】上記セメント組成物と混合される(f)骨材
としては、耐酸性を有するものであれば特に制限され
ず、例えば石英質岩石、安山岩、玄武岩、陶磁器破砕物
等が挙げられる。また、粒状又は塊状の廃棄物溶融スラ
グを骨材として用いることもできる。骨材としては、細
骨材と粗骨材を組み合わせて用いるのが好ましい。セメ
ント組成物100重量部に対して200〜800重量部、特に400
〜600重量部の割合で用いるのが好ましい。

【００２５】本発明においては、水は、セメント組成物
100重量部に対して25〜60重量部、特に30〜45重量部の
割合で用いるのが好ましい。

【００２６】本発明の耐酸性コンクリートの成形方法は
特に制限されず、例えば遠心力成形、流し込み成形、加
圧成形、押出し成形、即時脱型成形等の従来用いられる
方法のいずれも使用することができる。

【００２７】成形後は、蒸気養生することにより、本発
明の耐酸性コンクリートが得られる。蒸気養生の条件は
特に限定されず、通常の条件に従うことができる。

【００２８】本発明の耐酸性コンクリートは、管、側
溝、マンホール、ボックスカルバート、共同溝、セグメ
ント、ブロック、漁礁、平板、ます、擁壁、貯留槽、す
て型枠、フリューム等の製品とすることができる。ま
た、これらの製品においては、構成部材の一部のみに耐
酸性コンクリートを使用することもできる。例えば、下
水道は、主に細菌により管内に硫酸が発生して管内部の
コンクリートが腐食するため、管の内面のみに耐酸性コ
ンクリートを使用し、他の部分には普通コンクリートを
使用したり、強酸性温泉地等における雨水排水製品等で
は、酸性土壌と接触する外側に耐酸性コンクリートを用
い、内側に普通コンクリートを使用するのも有効であ
る。

【００２９】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものでは
ない。

【００３０】なお、実施例及び比較例において用いた各
成分及び表中の記号について、以下に示す。・表面溶融焼却灰（SP）：CaO/SiO₂モル比0.27，比表面
積2000cm²/g ・下水汚泥溶融スラグ（SS）：CaO/SiO₂モル比0.46，比
表面積5000cm²/g ・アルカリ珪酸塩（Wg）：水ガラス１号と水ガラス３号
を固形分重量比70：30で混合した混合物（配合量は固形
分換算）・アルミナセメント（CAC）：ラファージュ社製セカー
ルBTF51 ・高炉スラグ（BF）：比表面積4000cm²/g ・アルカリ金属塩類（mSS）：吉田化学工業社製メタ珪
酸ソーダ・セメント（Ｃ）：太平洋セメント社製普通ポルトラン
ドセメント・減水剤（AD）：花王社製高性能AE減水剤Mt-150 ・細骨材（Ｓ）：茨城県笠間産砕砂・粗骨材（Ｇ）：茨城県笠間産砕石・水（Ｗ）：水ガラス中の水分も含む・W/P：水粉体比（重量％）〔Ｗは水重量，Ｐは総粉体
重量（SP＋SS＋BF＋CAC＋Wg＋mSS；セメント成分を含み
骨材を除く）〕・s/a：細骨材率（容積％）〔ａは総骨材容積，ｓはそ
の中の細骨材容積〕

【００３１】試験例１（実施例１〜２及び比較例１〜
２）スランプフロー試験表１に示す実施例１〜２及び比較例１〜２の組成で練り
上げたコンクリートについて、スランプフロー試験をコ
ンクリート標準示方書のコンクリートのスランプフロー
試験方法に準拠して行い性状を評価した。この結果を表
１に併せて示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１の結果より、本発明の耐酸性コンクリ
ートはいずれも比較例に比べ粘性が低く流動性に優れた
ものであった。

【００３４】試験例２（実施例３〜４及び比較例３〜
４）スランプの経時変化表２に示す実施例３〜４及び比較例３〜４の組成で練り
上げたコンクリートについて、コンクリート標準示方書
のコンクリートのスランプフロー試験方法に準拠してス
ランプフローを経時的に測定し、その低下量を確認し
た。コンクリートの練り上がり直後〜１時間までを15分
間隔、その後を30分間隔でスランプフロー値を測定し、
スランプロスを測定した。スランプフローの低下により
スランプコーンにコンクリートを詰めることができなく
なった時点を硬化時間として表２に併せて示し、表３に
スランプフロー値の経時変化を示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表２及び表３の結果より、実施例３及び実
施例４では、比較例に比べ可使時間を30分以上延ばすこ
とができ、打設時間を延長することが可能となった。

【００３８】試験例３（実施例５及び比較例５）耐酸
性試験表４に示す実施例５及び比較例５の組成でコンクリート
を練り上げ、φ10cm×20cmに成形し、実施例５は最高温
度80℃で８時間、比較例５は最高温度65℃で３時間蒸気
養生を行い、供試体を作製した。得られた供試体を水中
に７日間浸漬させた後、重量を測定し、次いで５重量％
の硫酸水溶液中に浸漬した。３カ月後に供試体重量を測
定し、硫酸水溶液への浸漬前の重量との変化率を求め
た。この結果を表４に併せて示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】表４の結果より、本発明の耐酸性コンクリ
ートは、重量変化率が少なく、外観の変化もなく、耐酸
性に優れていた。また、実施例５の供試体について圧縮
試験を行った結果、55.0N/mm²であり、一般的な製品の
強度を十分満たすものであった。

【００４１】

【発明の効果】本発明の耐酸性コンクリートは、コスト
アップを伴うことなく、フレッシュコンクリートの流動
性が向上し、かつスランプの経時変化が抑制され可使時
間が延長したことにより、生産性に優れるものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 111:23 Ｃ０４Ｂ 111:23 (72)発明者石森正樹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中央研究所内 (72)発明者吉川征秀千葉県匝瑳郡光町篠本1553 テイヒュー株式会社内 (72)発明者鈴木康之千葉県匝瑳郡光町篠本1553 テイヒュー株式会社内Ｆターム(参考） 4G012 PA26 PA29 PB06 PC13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (a) 表面溶融焼却灰10〜85重量％、(b)
アルカリ珪酸塩を固形分換算で５〜40重量％、(c) アル
ミナセメント５〜50重量％、(d) CaO/SiO₂モル比が1.2
を超える溶融スラグ２〜40重量％及び(e) アルカリ金属
塩類１〜30重量％を含有するセメント組成物、(f) 骨
材、並びに水を混合し、蒸気養生して得られる耐酸性コ
ンクリート。
【請求項２】 (a)成分の一部に代えて(a)' CaO/SiO₂モ
ル比が0.1〜1.2の溶融スラグを用いた請求項１記載の耐
酸性コンクリート。
【請求項３】 (a)成分の表面溶融焼却灰のCaO/SiO₂モ
ル比が0.1〜1.2である請求項１又は２記載の耐酸性コン
クリート。
【請求項４】 (d)成分の溶融スラグが、高炉スラグで
ある請求項１〜３のいずれかに記載の耐酸性コンクリー
ト。
【請求項５】構成部材の少なくとも一部が、請求項１
〜４のいずれかに記載の耐酸性コンクリートである耐酸
性コンクリート製品。