JP2003292365A

JP2003292365A - セメント系無機硬化体及びその製造法

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Publication number: JP2003292365A
Application number: JP2002094283A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hado; 美▲徳▼ 羽藤; Minoru Harada; 実原田; Shinsaku Maruyama; 眞策丸山
Original assignee: Ebara Corp; Kajima Corp; A&A Material Corp
Current assignee: Ebara Corp; Kajima Corp; A&A Material Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4167845B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】セメント及び有機補強繊維類を含有する
無機硬化体において、溶融温度が１２００℃以上、塩基
度１．３０〜１．８０、粉末度２０００〜５０００cm²
／ｇで９０μｍ残分が５質量％以下である溶融スラグ粉
末を１０〜５０質量％配合してなるセメント系無機硬化
体及びその製造法。【効果】本発明の溶融スラグを配合したセメント系無
機硬化体は、優れた強度を有し、吸水による寸法変化率
が低く、且つ不燃性・耐火性に優れ、建築材料の内装材
として有用である。また製造養生時の硬化板の剥がれ性
が良好であることから製造時の脱板が可能となり生産性
にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物から得られ
る溶融スラグを配合したセメント系無機硬化体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セメント系硬化体は、一般にセメントに
補強繊維を配合し、抄造成形あるいは押出成形によって
製造されている。近年、補強繊維としては、ノンアスベ
スト化の要請により主にパルプが用いられているが、こ
れを用いた硬化体は、吸水による寸法変化が大きくなる
ことや耐火性が低くなり不燃材としての特性が得られな
い等の問題が生じていた。また、製造時にグリーンシー
トを積み上げ、養生後に相互の板がくっつき合って剥が
せないという問題もあった。斯かる問題を解決するため
に、炭酸カルシウム粉末や鉄鋼水砕スラグ等の汎用充填
材が配合されてきたが、この場合においても次ような問
題が生じていた。すなわち、炭酸カルシウムを配合した
場合には、６５０℃付近において脱炭酸の分解を生じる
ことにより、板体は加熱に対して亀裂、爆裂等の有害な
変形を起こし、不燃性、耐火性を重要視する材料には適
さないという欠点があり、鉄鋼水砕スラグを配合した場
合には、スラグの塩基度が実質的に１．８０或いはそれ
以上あることから、潜在的にセメントと反応して水和生
成物を形成し、吸水による寸法変化が大きくなり、また
不燃材としての特性も得られない等の問題が生じてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、パルプを使
用した場合でも寸法変化が小さく、施工した後に亀裂の
発生がなく、且つ熱的に不活性（不燃性、耐火性）であ
り、更に製造養生後の硬化板の剥がれ性が良好なセメン
ト系無機硬化体を提供するとことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、斯かる実
情に鑑み、鋭意検討したところ、特定の溶融スラグ粉末
を一定量配合することにより、寸法変化率が低く、且つ
不燃性及び耐火性に優れたセメント系無機硬化体が得ら
れること見出し本発明を完成した。

【０００５】すなわち本発明は、セメント及び有機補強
繊維類を含有する無機硬化体において、溶融温度が１２
００℃以上、塩基度１．３０〜１．８０、粉末度２００
０〜５０００cm²／ｇで９０μｍ残分が５質量％以下で
ある溶融スラグ粉末を１０〜５０質量％配合してなるセ
メント系無機硬化体及びその製造法を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる溶融ス
ラグは、一般廃棄物又は下水汚泥等の廃棄物を単独又は
二種以上組み合わせて、１２００℃以上で溶融し、溶融
後に水中において水砕化したものである。すわなち、１
２００℃以上で溶融することによりダイオキシン等を分
解・無害化すると共に、低沸点の水銀、鉛、カドミウ
ム、亜鉛等の重金属類をガス化して、その含有量を国の
定める基準値以下に低減したものである。尚、当該溶融
スラグには、溶融温度を下げるために、必要に応じてド
ロマイト、石灰石、生石灰、消石灰等の石灰源を加えて
もよい。

【０００７】斯かる溶融スラグの成分は、廃棄物の種類
によって変動し、特に限定されるものではないが、大凡
ＣａＯが２０〜５０質量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１０〜２０質量
％、ＭｇＯが１〜８質量％、ＳｉＯ₂が３０〜４５質量
％である。

【０００８】溶融スラグの塩基度は、（ＣａＯ＋Ａｌ₂
Ｏ₃＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂で表した値が、１．３０〜１．
８０であることが必要である。これにより、セメントと
溶融スラグの反応がスラグ表面の一部に抑えられて粒子
同士の結合が増し、強度の増進が図れ、骨材としての機
能が発揮できる。また、過剰な水和が抑えられることに
より寸法変化の増大を防ぐことができる。また、水和生
成物量を低く抑えることで、水分の蒸発量が減り、不燃
材としての特性が得られる。更に、セメントとスラグの
水和反応が表面にて進行するため、セメントから水酸化
カルシウムの溶出を防ぎ、養生後の硬化板同士の相互の
くっつきを防ぐことができる。

【０００９】塩基度が１．８０を超えると反応性が高く
なり過ぎ、セメント量を増加させた場合と同じように寸
法変化率が増大し、その割に強度の増大が少なく、不燃
性の特性も得られない。また、養生後に硬化板がくっつ
き合う問題も生じる。一方、１．３０未満では、反応性
がなく寸法変化率の増大は少ないが、強度が低下し、所
定の製品強度が得られない。

【００１０】溶融スラグ粉末の粉末度は、２０００〜５
０００cm²／ｇで９０μｍ残分が５質量％以下であるこ
とが必要である。この範囲より粗いと、硬化体の強度が
低くなると共に表面のざらつき等が生じ、建築材料とし
て良好な表面性が得られにくくなる。一方、細か過ぎる
と強度の低下と共に吸水による寸法変化の低減率が減少
し、また不燃材としての特性も得られなくなる。更に、
過度の粉砕により含有する微量重金属の溶出が増加する
可能性も高くなる。

【００１１】溶融スラグ粉末は、全配合量の１０〜５０
質量％配合される。斯かる配合量とすることにより、優
れた強度（かさ密度１．５ｇ／cm³以上、曲げ強度２５
Ｎ／mm²程度以上）を有し、吸水による寸法変化が小さ
く、また不燃材としての特性をもつ硬化体が得られる。
溶融スラグ粉末の配合量が１０質量％以下では、寸法変
化率の低減、不燃材特性の改善及び養生後の硬化板のく
っつき合いの問題が解決されず、５０質量％以上では、
製品として充分な強度が得られなくなる。

【００１２】本発明において用いられるセメントとして
は、普通ポルトランドセメントおよびＪＩＳに規定され
た低熱、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、白色ポルト
ランドセメントの他、同様にJISに規定された高炉、シ
リカ、フライアッシュの混合セメント類やエコセメント
等が挙げられる。特に、エコセメントは、廃棄物利用の
溶融スラグと共に使用して、エコ化率を向上することが
できることから好ましい。

【００１３】斯かるセメントの配合量は、常圧養生にお
いては４０〜７０質量％程度とするのが好ましく、オー
トクレーブ養生を行う場合には、３０〜６０質量％程度
とするのが好ましい。

【００１４】本発明において用いられる有機補強繊維類
としては、パルプ、ビニロン、ポリプロピレン、レーヨ
ン、各種麻類等が挙げられ、これらを２種以上組み合わ
せて用いることもできる。このうち、不燃性の点からパ
ルプを主体とした有機繊維類の配合が好ましい。尚、パ
ルプの濾水度は、カナディアンスタンダードフリーネス
(csf)で１５０〜６００mLである。また、有機補強繊維
の他に、ガラス繊維、耐アルカリガラス繊維等の汎用無
機質繊維類を組み合わせて用いてもよい。

【００１５】有機補強繊維類の配合量は、３〜１５質量
％、特に４〜１０質量％とするのが好ましい。

【００１６】本発明のセメント系無機硬化体には、必要
に応じて通常のセメント系硬化体に用いられる他の混和
材、例えば充填材等を配合することができる。充填材と
しては、例えば石灰石、各種スラグ、珪石、フライアッ
シュ、ワラストナイト、マイカ、タルク、セピオライ
ト、珪藻土、シリカフューム、カオリン、ゼオライト、
粘土類、二水石膏、無水石膏、製品スクラップ等の汎用
の鉱物質粉末が挙げられる。斯かる充填材は、必要に応
じて数種類を組み合わせて使用でき、１０〜３０質量％
配合するのが好ましい。

【００１７】また、オートクレーブ養生を行う場合はシ
リカ源が必須となるが、斯かるシリカ源としては、結晶
質珪石、フライアッシュ、スラグ及び非晶質の珪藻土、
シリカフュームが挙げられ、好ましくは結晶質珪石であ
る。また、結晶質珪石の粉末度は、３０００〜１５００
０cm²／ｇ程度が用いられ、その配合量は、２０〜５０
質量％とするのが好ましい。

【００１８】本発明のセメント系無機硬化体は、セメン
ト、有機補強繊維類及び溶融スラグ粉末を含有する混合
物に水を加えて混練し、抄造又は押出成形し、次いで養
生することにより製造できる。例えば、抄造成形する場
合は、セメント、溶融スラグ及び有機質補強繊維を混合
し、これらの原料配合物に水を加えて混練してスラリー
とし（スラリーの温度は、２５℃以上、特に２８〜４０
℃が好ましい）、このスラリーに必要に応じて凝集剤を
添加して、丸網抄造機、長網抄造機、フローオン等の汎
用の抄造機によって抄造し、必要に応じてメーキングロ
ールを用いて薄いフィルムを巻き取りグリーンシート
（板厚：３〜２０mm程度）を製造する。次いで、抄造し
たグリーンシートを、保持圧力１０〜３０Ｎ／mm²の範
囲程度で、面プレスして成形する。

【００１９】また、押出成形する場合は、原料配合物に
少量の水を加えて混練して混練物とし、この混練物を押
出成形機にかけることにより、口金を通して一定の形状
のものが成形できる。押出成形機は汎用の物が用いられ
るが、真空脱気機構を有する必要がある。押出成形によ
れば、薄物から厚物、密実から中空の複雑な形状までの
物が製造できる。得られた成形体について養生が行われ
るが、常圧養生の場合、５０〜８０℃で３〜１２時間蒸
気養生を行い、その後１〜４週間程度後養生を行うのが
好ましい。また、蒸気養生を行わないで、そのまま１〜
４週間程度の自然養生を行うことでもよい。オートクレ
ーブ養生の場合は、通常１４０〜１９０℃程度で５〜２
０時間程度行われる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説
明する。尚、実施例及び比較例に用いた原料及び試験方
法は以下の通りである。＜原料＞１．普通セメント：太平洋セメント（株）製、粉末度3,
270cm²/g ２．エコセメント：太平洋セメント（株）製、粉末度3,
180cm²/g ３．溶融スラグ：廃棄物を１２５０℃溶融、急冷水砕
化、粉砕したスラグ粉末＜実施例使用粉末＞塩基度＝1.44、CaO＝34.3、Al₂O₃＝15.7、MgO＝4.6、
SiO₂＝37.8質量％塩基度＝1.72、CaO＝38.0、Al₂O₃＝16.2、MgO＝4.9、
SiO₂＝34.3質量％＜比較例使用粉末＞塩基度＝1.15、CaO＝28.8、Al₂O₃＝15.7、MgO＝4.1、
SiO₂＝42.4質量％塩基度＝1.93、CaO＝42.5、Al₂O₃＝14.7、MgO＝6.2、
SiO₂＝32.8質量％（鉄鋼水砕スラグ：鉄鋼製造時の副生
水砕スラグ、第一セメント（株）製）４．炭酸カルシウム粉末：奥多摩工業（株）製、粉末度
3,580cm²／ｇ５．晒パルプ：ニュージーランド産パルプ、濾水度（カ
ナディアンスタンダードフリーネス：csf）270mL

【００２１】＜試験方法＞１．粉末度：JIS R5201の粉末度試験に準じて測定２．かさ密度：JIS A5430にて測定（ｇ／cm³）３．曲げ強度：JIS A5430にて測定（Ｎ／mm²）４．寸法変化率：JIS A5430にて測定（％）５．熱伸縮率：旧建設省告示第2999号耐火性能試験法に
準じ、耐火曲線に従って２時間、１０１０℃まで加熱
し、冷却後の伸縮率（収縮率）を測定６．表面試験：旧建設省告示第１８２８号不燃材料の表
面試験に準じ、表面試験において、加熱中から試験後３
０秒までのキレツの発生有無を評価キレツなし：○、軽微なキレツあり：△、板厚を超える
キレツが数本以上あり：×、とした７．剥がれ性：製造養生後、相互に積み重ねた硬化板の
脱板のしやすさを評価脱板が可能である：○、脱板時く
っつきがあり１ロット中１割程度の表面に跡が残る：
△、脱板時くっつきがあり５割前後の表面に跡が残る：
×

【００２２】実施例１〜６、比較例１〜６表１〜２に示す原料を用い、通常の丸網抄造機によって
抄造し、メーキングロールに４層巻き取り、厚さ６mm、
大きさ９１０×１８２０mmのグリーンシートを得た。こ
のグリーンシートを２０Ｎ／mm²にて面プレスを行い、
１ロット約１００枚として相互に積み上げた。成形体を
６０℃、６時間蒸気養生後、約２０℃で約２週間湿空養
生を行った後に、吸着脱板装置を用いて一枚ごとに板を
剥がし、その板を乾燥して試験を行った。結果を表１及
び表２に併せて示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例７〜１１、比較例７〜１２表３〜４に示す原料を用いて、真空脱気機構を有する押
出成形機によって、１０×２００mmの口金を通して成形
し、１ロット約５０枚として相互に積み上げた。成形体
を６０℃、１２時間蒸気養生後、約２０℃で約２週間湿
空養生した後に、一枚ごとに板を剥がし、その板を乾燥
して試験を行った。結果を表３及び表４に併せて示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】以上より、本発明の硬化体は、比較品に比
べて吸水による寸法変化が小さく、熱に対する伸縮率も
小さく、製造養生時の硬化板の剥がれ性も良好であるこ
とが示された。

【００２９】

【発明の効果】本発明の溶融スラグを配合したセメント
系無機硬化体は、優れた強度を有し、吸水による寸法変
化率が低く、且つ不燃性・耐火性に優れ、建築材料の内
装材として有用である。また製造養生時の硬化板の剥が
れ性が良好であることから製造時の脱板が可能となり生
産性にも優れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽藤美▲徳▼ 東京都港区芝大門２丁目12番10号株式会社エーアンドエーマテリアル内 (72)発明者原田実東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者丸山眞策東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 4G012 PA24 PA26 PE04 4G052 GA02 GA06 GA11 GB22 GB30 GB81 GC08 4G054 BD00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント及び有機補強繊維類を含有する
無機硬化体において、溶融温度が１２００℃以上、塩基
度１．３０〜１．８０、粉末度２０００〜５０００cm²
／ｇで９０μｍ残分が５質量％以下である溶融スラグ粉
末を１０〜５０質量％配合してなるセメント系無機硬化
体。
【請求項２】セメント、有機補強繊維類及び溶融スラ
グ粉末を含有する混合物に水を加えて混練し、抄造又は
押出成形し、次いで養生することを特徴とする請求項１
記載のセメント系無機硬化体の製造法。