JP2004155636A

JP2004155636A - 鉱滓またはフライアッシュを主材料とする建築又は構築材料。

Info

Publication number: JP2004155636A
Application number: JP2002325394A
Authority: JP
Inventors: Takeo Higa; 武夫比嘉
Original assignee: KYOKO KENSETSU KK
Current assignee: KYOKO KENSETSU KK
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】従来技術の問題点は、産業廃棄物であるフライアッシュと鉱滓を個別に有効利用する方法が殆んどであり、それは鉱滓を路盤材の補足材として利用したものであつた。その為、石炭火力発電所及び製鋼所からの副産廃棄物であるフライアッシュ及び鉱滓の管理型処分場新設の費用・場所・環境について問題となっていた。又、天然の路盤材も山、川、海の環境破壊の問題があり不足状態になりつつある。
【解決手段】本発明は、石炭火力発電所及び製鋼所からの産業廃棄物であるフライアッシュと鉱滓を使用し建築又は構築材料とする。
粒子が微粉状のフライアッシュと空隙の多い鉱滓にセメントを添加し、適量の水を加えミキサーで混練して型枠に流し込み自然養生したコンクリート固化物材料及びこれを破砕機で破砕し路盤材とするものである。
これにより、フライアッシュと鉱滓を大量に有効利用することで経済的にも自然環境の浄化にも寄与する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱滓又はフライアッシュを主材料とする建築又は構築材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路の路盤は〔文献１アスハルト舗装要綱〕によると下層路盤と上層路盤に分けて築造し、下層路盤によってある程度の支持力を確保し、その上に上層路盤を施工することにより安定支持力を発揮させる構造になっている。上層路盤には砕石等の強度の大きい良質な材料を用い、一般的に粒度調整工法は骨材には粒度調整砕石、粒度調整鉄鋼スラグ、水硬性粒度調整鉄鋼スラグを瀝青安定処理工法は単粒度砕石、砂などを適当な比率で配合したもの、もしくはクラッシャランまたは地域産材料に必要に応じて砕石、砂利、鉄鋼スラグ、砂などの補足材を加えたものを骨材としている。セメント安定処理工法はクラッシャランまたは地域産材料に必要に応じて補足材を加えたものを骨材とし、これにセメントを添加した路盤材、石灰安定処理工法は現地発生材、地域発生材またはこれらに補足材を加えたものを骨材とし、これに石灰を添加して路盤材としている。下層路盤にはクラッシャラン、鉄鋼スラグ、砂など比較的強度が小さく現場の近くで経済的に入手できる材料を用い、一般に粒状路盤工法はクラッシャラン、クラッシャラン鉄鋼スラグ、砂利あるいは砂などを用いるものである。セメント安定処理工法は現地発生材、地域産材料またはこれらに補足材を加えたものを骨材とし、これにセメントを添加した路盤材が使用されている。
【０００３】
【非特許文献１】
社団法人・日本道路協会「アスハルト舗装要綱」、２００１年２月２０日、ｐ．７４−８２
【０００４】
一方、近年、フライアッシュ（石炭灰）を有効利用した路盤材料の製造方法は、例えば公開特許公報による先行技術として〔特許文献１〕、〔特許文献２〕、〔特許文献３〕に記載されているように、フライアッシュに石膏、消石灰、コンクリート廃材、セメント等を混練して適量の水を加え圧縮成形、蒸気養生あるいは、高温高圧のオートクレーブ養生を行い造粒機で造粒する方法、又は、固化物としたものを破砕して路盤材にするのが、従来の技術の一般的な方法である。セメントを使用しない方法としては、フライアッシュと排煙脱硫石膏に水と少量の消石灰を添加し混合した湿潤状粉体ポゾテック（ＰＯＺ−Ｏ−ＴＥＣ）を路盤材として使用する方法も知られている。（この技術はアメリカＣ．Ｓ．Ｉ．社で開発さでたものである。）これは湿潤状粉体で圧縮強度１０〜１５ｋｇ／ｃｍ^２程度ポゾラン反応による強度発現を利用して、路床、路盤、盛土、盛土材などの土砂代替材として、開発されたものでローラなどで締め固めて使用する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２９１８４８号公報フライアッシュを主成分とする路盤材、人工砕石の製造方法。
【特許文献２】
特開平１０−２１６６７５号公報コンクリート廃材および石炭灰の改良方法。
【特許文献３】
特開平９−１２３４９人工骨材及びその製造方法。
【０００６】
又、本発明原材料の一つの鉱滓を利用した路盤材として、例えば、〔特許文献４〕、〔特許文献５〕、〔特許文献６〕、〔特許文献７〕などのように鉱滓の粒度を平均化する方法、高温蒸気等を利用して鉱滓の塩基度を調整する方法、花咲き現象エージングによる膨張崩壊を抑制する方法、硫黄含有量の違いによる鉱滓の種類別特性を研究した路盤材などがある。
【０００７】
【特許文献４】
特開２００１−２６８０８号公報鉄鋼製錬スラグの魁成方法。
【特許文献５】
特開２０００−１４３３０６号公報高炉スラグの処理方法。
【特許文献６】
特開平１１−０２１１５３号公報路盤材及びその製造方法。
【特許文献７】
特開平９−１０５１０５号公報路盤材
【０００８】
さらに、本発明の主原料であるフライアッシュ、鉱滓を含む先行技術としては、例えば〔特許文献８〕、〔特許文献９〕のようにフライアッシュ又は建設残土固化物を破砕して、鉱滓路盤材の補足材として利用したものが主流である。
以上、従来の先行技術の調査方法は、公開特許公報のキーワード（フライアッシュ・鉱滓・セメント・路盤材）により得た１３８４２件より４４５件に絞り、さらに要約文より関係深い物を４０件に絞り、明細書の細部検討を行い得たものである。
【特許文献８】
特開２００１−３４７２５２号公報道路用の路盤材に補足材として配合する石炭灰の造粒・硬化物、その製造方法、石炭灰の造粒・硬化物を補足材として配合した道路用の路盤材。
【特許文献９】
特開８−２５９９４６号公報石炭灰・建設残土・スラグの利用方法。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来技術の問題点は、産業廃棄物であるフライアッシュと鉱滓を個別に有効利用する方法がほとんどであり、又両方利用しているものもあるが、それは鉱滓を路盤材の補足材として利用したものであった。
【００１０】
本発明は、従来のフライアッシュ、鉱滓を個々又は補足材として使用していたものを、骨材に鉱滓を砂の代用にフライアッシュを混合しセメント、を添加し水を加えさらに混練しコンクリート固化させた材料及びこれを破砕した路盤材であり、この結果鉱滓、フライアッシュ、セメントを如何に混合させたら圧縮強度を出すことができるかが課題である。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本発明は上記目的を達成するため、石炭火力発電所及び製鋼所からの産業廃棄物であるフライアッシュと鉱滓を同時に有効利用するものである。
【００１２】
この粒子が微粉状のフライアッシュと空隙の多い鉱滓にセメントを添加し、適量の水を加えミキサーで混練して型枠に流し込み、自然養生したコンクリート固化物製品及びこれを破砕機で破砕し路盤材とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態として、実施例を図１に基づいて説明する。
【００１４】
【実施例】
【００１５】
図１−▲１▼原料計量工程において、〔表１〕および〔表２〕に示した配合でフライアッシュ（ＦＡ）１４．３〜４１．６ｗｔ％、鉱滓（Ｓ）２５．０〜７５．０ｗｔ％をミキサーに投入１５分混合する、この混合は鉱滓が将来に亘って凝固力を持たせるためフライアッシュを空隙の多い鉱滓に十分に付着させるためである。
【００１６】
次に、セメント（Ｓ）１０．０〜３３．３％計量投入して２０分混合する。
【００１７】
次に、〔表１〕及び〔表２〕のとおり、適量の水を加え３０分混練する。〔図１−▲１▼混練工程〕
【００１８】
ここで型枠に生コンクリートを流し込む。〔図１−▲３▼成形工程〕
【００１９】
型枠からはずし、固化物の自然養生を行い製品とする。あるいは次の工程へ進む。〔図１−▲４▼養生工程〕
【００２０】
この固化物を破砕機で４０ｍｍ以下に破砕して、規格に合った分布になる様に粒度調整を行い路盤材とする。
【００２１】
上記重量（％）配合で得られた供試体の一軸圧縮強度を〔表１〕及び〔表２〕に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
〔表１〕から明らかであるが、通常のコンクリートの場合４週強度以降は、圧縮強度の伸びは鈍化するが、この配合の場合９１日（３カ月）強度も２週から４週の一軸圧縮強度の伸びとほぼ同じで、３２．９％、３２．１％増加している。
【００２５】
この結果は、フライアッシュセメントの特性であるワーカビリティーがきわめて良好で長期強度が大きく、水和熱が低く乾燥収縮量が小さいということや、高炉セメントの特性である初期強度はやや小さいが長期材令強度は大きく水和熱が低く、化学抵抗性が大きいと言うフライアッシュ材料（原料）としたフライアッシュ．セメント、鉱滓の粉末を材料（原料）とした高炉セメントの特性に合致し、本発明は、フライアッシュ、鉱滓を原料としているので両方の特性である長期材令強度が大きい結果となつた。
【００２６】
請求項２では、フライアッシュ発生量が鉱滓発生量に比較して多量である地域において、フライアッシュ使用量が多い配合を設定したことで、必然的にセメントの使用量が〔表１〕の配合３３．３ｗｔ％となり製造原価に占める割合も大きくなった。これは、あくまでフライアッシュ処理費とセメント価格とのバランスを考慮した結果である。
【００２７】
請求項３では、〔表２〕から明らかであるが、６通りの配合方法で行った結果セメント（又はジオセット）が１０．０ｗｔ％でも４週圧縮強度１８０ｋｇ／ｃｍ^２の強度出現が見られた。
〔表１〕でのセメント使用量が３３．３ｗｔ％であるので３分の１あるいは半分以下である。
セメント使用経費、鉱滓の大量使用を考慮すると、〔表２〕の配合が経済的である。又、鉱滓がフライアッシュ発生量より大幅に多い地域では、〔表２〕の配合が有効である。
【００２８】
ここで〔表１〕の配合の場合で比重を石炭灰の種類で比較したものが〔表３〕である。オーストラリア産ニューランズ、ハンタバレーで行った供試体５個の平均値で、ニューランズ１．７４１、ハンタバレー１．７３０であり、異なっても比重は殆んど変わらない。一般のコンクリート比重は、骨材により異なるが２．２〜２．４である。〔表１〕の配合の場合は比重１．７であり、軽量コンクリート比重２．０以下の分類に属している。
【００２９】
【表３】

【００３０】
〔表１〕の配合の材料は比重１．７であるので軽量コンクリートに利用されている分野にも利用できるものである。
【００３１】
ここで比重を〔表２〕配合の場合〔表４〕のとおり鉱滓の重量％が多い程比重が大きく、一般のコンクリート（２．２〜２．４）と比較すると大きいことがわかる。又、重量コンクリート（２．５〜２．７）の分類にはいるものも４種類ある。請求項３に対応する配合では、セメント１０．０ｗｔ％、鉱滓７５．０ｗｔ％の場合比重２．５であり、ジオセット１０．０ｗｔ％、鉱滓７５．０ｗｔ％の場合比重２．７であるので重量コンクリートに利用されている分野にも利用できるものである。
【００３２】
【表４】

【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、４週強度を１８０ｋｇ／ｃｍ^２を設定していたが４週目で１９２．５ｋｇ／ｃｍ^２これは、一時的にはセメントが設定の１８０ｋｇ／ｃｍ^２の強度を保つているもので、更に９１日で２５４．０ｋｇ／ｃｍ^２の強度は、フライアッシュが雨水等によって締め固められるといっそう強度が増すため、長期に亘って強度は持続できるので路盤材としての効果は大きものである。
それに比重を考慮すると、軽量コンクリートの利用分野あるいは重量コンクリートの利用分野の材料としても対応できるものである。
今後、火力発電所、製鋼所からでる産業廃棄物であるフライアッシュ、鉱滓は単独では外部に持ち出せないため、管理型埋め立て処分されていたものが、再現可能な製造方法を発明したので自然環境の浄化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】フライアッシュ・鉱滓を有効利用した路盤材の製造流れ図。
▲１▼ 原料計量
▲２▼ 混練
▲３▼ 成型
▲４▼ 養生
▲５▼ 破砕

Claims

フライアッシュ、鉱滓、セメントに水を加え混練してコンクリート化させたものを特徴とする建築又は構築材料。
混合するフライアッシュを主とする（配合４１．６ｗｔ％）ことを特徴とする材料。
混合する鉱滓を主とする（配合５７．１〜７５．０ｗｔ％）こと及びセメント配合（１０．０〜１４．３ｗｔ％）とすることを特徴とする材料。
請求項１〜３記載の材料を破砕して得られた路盤材料。