JP2005097079A - Concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構成材料に廃棄物や廃棄物を起源とする材料を多量に使用したコンクリートに関するものである。なお、本発明では、モルタルを含めてコンクリートという。 The present invention relates to concrete in which a large amount of waste or material originating from waste is used as a constituent material. In the present invention, it is called concrete including mortar.
近年、資源の有効利用の観点から、種々の廃棄物がコンクリート用材料として利用されている。例えば、ゴミ焼却場、火力発電所、下水処理場等から排出する焼却灰を溶融して得られるスラグや、碍子屑、陶磁器廃材、廃レンガ、クリンカーアッシュを細骨材あるいは粗骨材として用いたコンクリートが知られている（例えば、非特許文献１、非特許文献２）。 In recent years, various waste materials have been used as concrete materials from the viewpoint of effective use of resources. For example, slag obtained by melting incineration ash discharged from garbage incineration plants, thermal power plants, sewage treatment plants, insulator scraps, ceramic waste, waste bricks, clinker ash was used as fine aggregate or coarse aggregate Concrete is known (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).
しかし、上記のように廃棄物を細骨材あるいは粗骨材として使用したコンクリートでは、砂、砂利等の通常の骨材を用いたコンクリートに比べて強度発現性が低下するという欠点があった。このように、廃棄物を使用したコンクリートでは、廃棄物の使用原単位の増加により、強度発現性の低下を生じる傾向が認められるため、廃棄物の使用量を増加することが困難であった。 However, as described above, the concrete using waste as fine aggregate or coarse aggregate has a drawback that strength development is reduced as compared with concrete using ordinary aggregate such as sand and gravel. As described above, in the concrete using waste, it is difficult to increase the amount of waste used because the tendency to decrease strength development is recognized due to the increase in the basic unit of waste used.
本発明は、上記従来技術の問題点、知見に鑑みなされたものであって、その目的は、廃棄物や廃棄物を起源とする材料を多量に使用しながらも、強度発現性の低下が少ないコンクリートを提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems and knowledge of the above-described prior art, and its purpose is to reduce a decrease in strength development while using a large amount of waste and waste-derived materials. To provide concrete.
本発明者らは、廃棄物や廃棄物を起源とする材料を多量に使用しながらも、強度発現性の低下が少ないコンクリートについて鋭意研究した結果、特定の水硬率、ケイ酸率および鉄率を有する焼成物から製造される水硬性組成物を使用することにより、上記課題を解決することができることを見いだし、本発明を完成させたものである。 As a result of earnest research on concrete with little decrease in strength development, while using a large amount of waste and waste-origin materials, the inventors of the present invention have a specific hydraulic rate, silicic acid rate and iron rate. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a hydraulic composition produced from a fired product having the present invention, and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、(A)水硬率が1.8〜2.3、ケイ酸率が1.3〜2.3、鉄率が1.3〜2.8である焼成物Ａの粉砕物と、(B)2CaO・SiO2100質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2を10〜100質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3の含有量が20質量部以下である焼成物Ｂの粉砕物と、(C)石膏を含む水硬性組成物を用いたコンクリートであって、該コンクリート中の骨材の一部または全部に廃棄物を用いたことを特徴とするコンクリートである（請求項１）。このような構成のコンクリートであれば、廃棄物を多量に使用しながらも、流動性や強度発現性の低下が少ないコンクリートとすることができる。
上記焼成物Ａ及び／又は焼成物Ｂは、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上を原料として製造した焼成物とすることができる（請求項２）。焼成物Ａ及び／又は焼成物Ｂの原料として、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上のものを使用することにより、該焼成物自体も廃棄物を起源とする材料となり廃棄物の有効利用をより促進させることができる。
骨材として使用する廃棄物としては、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑、ガラスカレット、陶磁器廃材、クリンカーアッシュ、廃レンガ、建設廃材、コンクリート廃材から選ばれる一種以上のものが挙げられる（請求項３）。
That is, the present invention comprises (A) a pulverized product of fired product A having a hydraulic modulus of 1.8 to 2.3, a silicic acid rate of 1.3 to 2.3, and an iron rate of 1.3 to 2.8, and (B) 2CaO · SiO 2 100 mass. Part of 2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2 and 10 to 100 parts by mass of pulverized product of calcined product B having a content of 3CaO.Al 2 O 3 of 20 parts by mass or less, C) Concrete using a hydraulic composition containing gypsum, wherein the waste is used for a part or all of the aggregate in the concrete (claim 1). If it is the concrete of such a structure, it can be set as the concrete with few fall of fluidity | liquidity and intensity | strength expression property, using a lot of waste.
The calcined product A and / or calcined product B can be a calcined product produced using one or more selected from industrial waste, general waste, and construction generated soil as a raw material (Claim 2). By using one or more materials selected from industrial waste, general waste, and construction generated soil as a raw material for the fired product A and / or the fired product B, the fired product itself becomes a material originating from waste. Effective use of waste can be further promoted.
As waste to be used as aggregate, molten slag produced by melting one or more of municipal trash, municipal trash incineration ash, sewage sludge incineration ash, or blast furnace slag, steel slag, copper slag, coconut scrap, glass cullet, One or more types selected from ceramic waste, clinker ash, waste brick, construction waste, and concrete waste (Claim 3).
本発明においては、水硬性組成物中の２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合は、SO3換算で30質量％以上であることが好ましい（請求項４）。半水石膏の割合を高めることによって、コンクリートの流動性の向上を図ることができる。また、発熱量を低減することもできる。
また、本発明においては、水硬性組成物中の全SO3に対する２水石膏及び半水石膏中のSO3の割合が、40質量％以上であることが好ましい（請求項５）。水硬性組成物中の全SO3に対する２水石膏及び半水石膏中のSO3の割合を高めることによって、コンクリートの流動性の向上を図ることができる。また、発熱量を低減することもできる。
In the present invention, the ratio of hemihydrate gypsum to the total amount of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum in the hydraulic composition is preferably 30% by mass or more in terms of SO 3 (claim 4). By increasing the proportion of hemihydrate gypsum, the fluidity of the concrete can be improved. In addition, the amount of heat generated can be reduced.
In the present invention, the ratio of SO 3 in dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum to total SO 3 in the hydraulic composition is preferably 40% by mass or more (Claim 5). By increasing the proportion of SO 3 in dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum relative to total SO 3 in the hydraulic composition, it is possible to improve the fluidity of the concrete. In addition, the amount of heat generated can be reduced.
本発明のコンクリートは、強度発現性が良好であるので、廃棄物や廃棄物を起源とする材料を多量に用いることができ、産業廃棄物等の有効利用をより促進させることができる。 Since the concrete according to the present invention has good strength development, it is possible to use a large amount of waste and materials originating from waste, and it is possible to further promote the effective use of industrial waste and the like.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で使用する焼成物Ａは、水硬率（H.M.）が1.8〜2.3、ケイ酸率（S.M.）が1.3〜2.3、鉄率（I.M.）が1.3〜2.8のものである。
焼成物Ａの水硬率（H.M.）が小さくなると、該焼成物中の3CaO・Al2O3(以降、C3Aと略す)と4CaO・Al2O3・Fe2O3(以降、C4AFと略す)の含有量が多くなりコンクリートの流動性が低下する傾向にある。また、焼成物Ａの焼成も困難となる。一方、水硬率（H.M.）が大きくなると、焼成度の指標であるフリーライム(f.CaO)を十分低減できず、所用の性能の水硬性組成物が得られ難くなる。また、コンクリートの初期強度は向上するが長期強度の伸びが鈍化する傾向にある。そのため、水硬率（H.M.）は1.8〜2.3が好ましく、より好ましくは2.0〜2.2である。
焼成物Ａのケイ酸率（S.M.）が小さくなると、焼成物Ａ中のC3AとC4AFの含有量が多くなりコンクリートの流動性が低下する傾向にある。また、焼成物Ａの焼成も困難となる。一方、ケイ酸率（S.M.）が大きくなると、コンクリートの流動性面では好ましいが、C3AとC4AFの含有量が少なくなり、焼成物Ａの焼成が困難になる。そのため、ケイ酸率（S.M.）は1.3〜2.3が好ましい。
焼成物Ａの鉄率（I.M.）が小さくなると、コンクリートの流動性面では好ましいが、焼成物Ａの粉砕性が低下する。一方、鉄率（I.M.）が大きくなると、焼成物Ａ中のC3Aの含有量が多くなりコンクリートの流動性が低下する傾向にある。そのため、鉄率（I.M.）は1.3〜2.8が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The fired product A used in the present invention has a hydraulic modulus (HM) of 1.8 to 2.3, a silicic acid rate (SM) of 1.3 to 2.3, and an iron rate (IM) of 1.3 to 2.8.
When the hydraulic modulus (HM) of the fired product A becomes small, 3CaO · Al 2 O 3 (hereinafter abbreviated as C 3 A) and 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 (hereinafter referred to as C 3 ) in the fired product are reduced. 4 ) (abbreviated as AF) tends to decrease the fluidity of concrete. In addition, firing of the fired product A becomes difficult. On the other hand, when the hydraulic modulus (HM) increases, free lime (f.CaO), which is an indicator of the degree of firing, cannot be sufficiently reduced, and it becomes difficult to obtain a hydraulic composition having a desired performance. Moreover, although the initial strength of concrete is improved, the elongation of long-term strength tends to be slowed down. Therefore, the hydraulic modulus (HM) is preferably 1.8 to 2.3, more preferably 2.0 to 2.2.
When the silicic acid ratio (SM) of the fired product A becomes small, the contents of C 3 A and C 4 AF in the fired product A increase, and the fluidity of the concrete tends to decrease. In addition, firing of the fired product A becomes difficult. On the other hand, an increase in the silicic acid ratio (SM) is preferable in terms of the fluidity of the concrete, but the contents of C 3 A and C 4 AF are reduced, making it difficult to fire the fired product A. Therefore, the silicic acid ratio (SM) is preferably 1.3 to 2.3.
When the iron ratio (IM) of the fired product A is small, it is preferable in terms of the fluidity of the concrete, but the grindability of the fired product A is lowered. On the other hand, when the iron ratio (IM) increases, the content of C 3 A in the fired product A increases and the fluidity of the concrete tends to decrease. Therefore, the iron ratio (IM) is preferably 1.3 to 2.8.
焼成物Ａの原料としては、一般のポルトランドセメントクリンカー原料、すなわち石灰石、生石灰、消石灰等のCaO原料、珪石、粘土等のSiO2原料、粘土等のAl2O3原料、鉄滓、鉄ケーキ等のFe2O3原料を使用することができる。
なお、本発明においては、焼成物Ａの原料として、前記原料に加えて、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上を使用することができる。焼成物Ａの原料として、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上のものを使用することは、廃棄物の有効利用を促進させることができ好ましいことである。ここで、産業廃棄物としては、例えば、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。建設発生土としては、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。
As a raw material of the fired product A, a general Portland cement clinker raw material, that is, a CaO raw material such as limestone, quicklime and slaked lime, a SiO 2 raw material such as silica and clay, an Al 2 O 3 raw material such as clay, an iron cake, an iron cake, etc. Fe 2 O 3 raw material can be used.
In addition, in this invention, in addition to the said raw material, 1 or more types chosen from an industrial waste, a general waste, and construction generated soil can be used as a raw material of the baked product A. The use of one or more materials selected from industrial waste, general waste, and construction generated soil as the raw material of the fired product A is preferable because it can promote effective use of the waste. Here, as industrial waste, for example, raw consludge, various sludges (for example, sewage sludge, purified water sludge, construction sludge, iron sludge, etc.), construction waste, concrete waste, boring waste, various incineration ash, foundry sand, Examples thereof include rock wool, waste glass, and blast furnace secondary ash. Examples of the general waste include sewage sludge dry powder, municipal waste incineration ash, and shells. Examples of construction generated soil include soil and residual soil generated from construction sites and construction sites, and waste soil.
上記各原料を所定のH.M.、S.M.、I.M.となるように混合し、好ましくは1200〜1550℃で焼成することにより、焼成物Ａが製造される。より好ましい焼成温度は1350〜1450℃である。
各原料を混合する方法は、特に限定するものではなく、慣用の装置等で行えばよい。
また、焼成に使用する装置も特に限定するものではなく、例えば、ロータリーキルン等を使用することができる。ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物、例えば、廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等を使用することができる。
なお、本発明で使用する焼成物Ａにおいては、コンクリートの強度発現性、特に初期強度発現性を向上させる観点から、フリーライム量が0.5〜1.0質量％であることが好ましい。
The above-mentioned raw materials are mixed so as to have predetermined HM, SM, and IM, and preferably fired at 1200 to 1550 ° C., whereby the fired product A is manufactured. A more preferable firing temperature is 1350 to 1450 ° C.
The method of mixing each raw material is not particularly limited, and may be performed with a conventional apparatus or the like.
Moreover, the apparatus used for baking is not specifically limited, For example, a rotary kiln etc. can be used. When firing in a rotary kiln, alternative fuel wastes such as waste oil, waste tires, waste plastics, etc. can be used.
In addition, in the baked product A used by this invention, it is preferable that the amount of free lime is 0.5-1.0 mass% from a viewpoint of improving the strength development property of concrete, especially an initial stage strength development property.
本発明で使用する焼成物Ｂは、2CaO・SiO2(以降、C2Sと略す)100質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2(以降、C2ASと略す)を10〜100質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3(C3A)の含有量が20質量部以下のものである。C2AS含有量が、C2S100質量部に対して10質量部未満では、コンクリートの流動性が悪くなる。また、焼成時に焼成温度を上げてもフリーライム量が低下しにくく、焼成物Ｂの焼成が困難となる。また、生成するC2Sが水和活性のないγ型C2Sである可能性が高くなり、コンクリートの強度発現性が低下することがある。一方、C2AS含有量が、C2S100質量部に対して100質量部を越えると、高温における融液が増加するため、焼成可能温度が狭まり焼成物Ｂの焼成が困難となる。また、焼成物Ｂ中のC2S量が少なくなるためコンクリートの強度発現性が低下する。 The fired product B used in the present invention has 10 parts of 2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2 (hereinafter abbreviated as C 2 AS) per 100 parts by mass of 2CaO.SiO 2 (hereinafter abbreviated as C 2 S). ˜100 parts by mass and 3CaO · Al 2 O 3 (C 3 A) content is 20 parts by mass or less. If the C 2 AS content is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of C 2 S, the fluidity of the concrete will deteriorate. Further, even if the firing temperature is raised during firing, the amount of free lime is unlikely to decrease and firing of the fired product B becomes difficult. In addition, there is a high possibility that the generated C 2 S is γ-type C 2 S having no hydration activity, and the strength development of concrete may be reduced. On the other hand, when the C 2 AS content exceeds 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of C 2 S, the melt at a high temperature increases, so that the sinterable temperature becomes narrow and the calcination of the baked product B becomes difficult. Moreover, since the amount of C 2 S in the fired product B is reduced, the strength development of the concrete is lowered.
本発明の焼成物Ｂにおいては、C2S100質量部に対するC3Aの含有量が20質量部以下、好ましくは10質量部以下である。C3Aの含有量が20質量部を越えると、コンクリートの流動性が低下する。 In the fired product B of the present invention, the content of C 3 A with respect to 100 parts by mass of C 2 S is 20 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less. When the content of C 3 A exceeds 20 parts by mass, the fluidity of concrete decreases.
焼成物Ｂの原料としては、一般のポルトランドセメントクリンカー原料、すなわち石灰石、生石灰、消石灰等のCaO原料、珪石、粘土等のSiO2原料、粘土等のAl2O3原料、鉄滓、鉄ケーキ等のFe2O3原料を使用することができる。
なお、本発明においては、焼成物Ｂの原料として、前記原料に加えて、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上を使用することができる。焼成物Ｂの原料として、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上のものを使用することは、廃棄物の有効利用を促進させることができ好ましいことである。ここで、産業廃棄物としては、例えば、石炭灰、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、建設廃材、コンクリート廃材等が挙げられる。一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。建設発生土としては、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。
As a raw material of the fired product B, a general Portland cement clinker raw material, that is, a CaO raw material such as limestone, quicklime, and slaked lime, an SiO 2 raw material such as silica and clay, an Al 2 O 3 raw material such as clay, an iron cake, and an iron cake, etc. Fe 2 O 3 raw material can be used.
In addition, in this invention, in addition to the said raw material, 1 or more types chosen from industrial waste, general waste, and construction generated soil can be used as a raw material of the baked product B. It is preferable to use at least one selected from industrial waste, general waste, and construction generated soil as the raw material of the fired product B because it can promote effective use of the waste. Here, as industrial waste, for example, coal ash, raw consludge, various sludges (for example, sewage sludge, purified water sludge, construction sludge, steel sludge, etc.), boring waste soil, various incineration ash, foundry sand, rock wool, Examples include waste glass, blast furnace secondary ash, construction waste, and concrete waste. Examples of the general waste include sewage sludge dry powder, municipal waste incineration ash, and shells. Examples of construction generated soil include soil and residual soil generated from construction sites and construction sites, and waste soil.
なお、焼成物Ｂの原料組成によっては、特に、前記産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上のものを使用した場合、4CaO・Al2O3・Fe2O3(C4AF)が生成することがあるが、本発明の焼成物Ｂにおいては、C2ASの一部、好ましくはC2ASの70質量％以下がC4AFで置換されても良い。C4AFがこの範囲を越えて置換されると、焼成の温度範囲が狭くなり、焼成物Ｂの製造の管理が難しくなる。 Depending on the raw material composition of the fired product B, in particular, when one or more kinds selected from the industrial waste, general waste and construction generated soil are used, 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 (C 4 AF) although may produce, in the calcined product B of the present invention, a part of the C 2 AS, preferably less 70 weight percent of C 2 AS may be substituted with C 4 AF. If C 4 AF is substituted beyond this range, the temperature range for firing becomes narrow, and the production control of the fired product B becomes difficult.
焼成物Ｂの鉱物組成は、使用原料中のCaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3の各含有量（質量％）から、次式により求めることができる。
C4AF＝3.04×Fe2O3
C3A＝1.61×CaO−3.00×SiO2−2.26×Fe2O3
C2AS＝−1.63×CaO＋3.04×SiO2＋2.69×Al2O3＋0.57×Fe2O3
C2S＝1.02×CaO＋0.95×SiO2−1.69×Al2O3−0.36×Fe2O3
The mineral composition of the calcined product B can be obtained from the contents (mass%) of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 in the raw materials used by the following formula.
C 4 AF = 3.04 × Fe 2 O 3
C 3 A = 1.61 × CaO−3.00 × SiO 2 −2.26 × Fe 2 O 3
C 2 AS = -1.63 x CaO + 3.04 x SiO 2 + 2.69 x Al 2 O 3 + 0.57 x Fe 2 O 3
C 2 S = 1.02 × CaO + 0.95 × SiO 2 −1.69 × Al 2 O 3 −0.36 × Fe 2 O 3
焼成物Ｂの焼成温度は、好ましくは1000〜1350℃で、より好ましくは1150〜1350℃である。
各原料を混合する方法は、特に限定するものではなく、慣用の装置等で行えばよい。
また、焼成に使用する装置も特に限定するものではなく、例えば、ロータリーキルン等を使用することができる。ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物、例えば、廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等を使用することができる。
The firing temperature of the fired product B is preferably 1000 to 1350 ° C, more preferably 1150 to 1350 ° C.
The method of mixing each raw material is not particularly limited, and may be performed with a conventional apparatus or the like.
Moreover, the apparatus used for baking is not specifically limited, For example, a rotary kiln etc. can be used. When firing in a rotary kiln, alternative fuel wastes such as waste oil, waste tires, waste plastics, etc. can be used.
本発明において、水硬性組成物中の焼成物Ｂの粉砕物の量は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、10〜100質量部であることが好ましく、20〜60質量部であることがより好ましい。 In the present invention, the amount of the pulverized product B in the hydraulic composition is 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pulverized product of the baked product A due to the fluidity and strength of the concrete. It is preferable that it is 20 to 60 parts by mass.
石膏としては、ニ水石膏、α型又はβ型半水石膏、無水石膏等を単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。
本発明においては、水硬性組成物中の２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合は、SO3換算で30質量％以上であることが好ましい。水硬性組成物中の２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合をSO3換算で30質量％以上にすることにより、コンクリートの流動性の向上や、発熱量の低減等を図ることができる。２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏のより好ましい割合は、SO3換算で60質量％以上であり、特に好ましくは70質量％以上である。
As gypsum, dihydrate gypsum, α-type or β-type hemihydrate gypsum, anhydrous gypsum and the like can be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, the ratio of hemihydrate gypsum to the total amount of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum in the hydraulic composition is preferably 30% by mass or more in terms of SO 3 . By increasing the ratio of hemihydrate gypsum to the total amount of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum in the hydraulic composition to 30% by mass or more in terms of SO 3 , the fluidity of the concrete can be improved and the calorific value can be reduced. Can be planned. A more preferable ratio of hemihydrate gypsum to the total amount of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum is 60% by mass or more, particularly preferably 70% by mass or more in terms of SO 3 .
また、本発明においては、水硬性組成物中の全SO3に対する２水石膏及び半水石膏中のSO3の割合が40質量％以上であることが好ましい。水硬性組成物中の全SO3に対する２水石膏及び半水石膏中のSO3の割合を40質量％以上にすることにより、コンクリートの流動性の向上や、発熱量の低減等を図ることができる。水硬性組成物中の全SO3に対する２水石膏及び半水石膏中のSO3のより好ましい割合は、コンクリートの流動性向上や減水剤との相性等から、50〜95質量％であり、特に好ましくは60〜90質量％である。
なお、２水石膏・半水石膏の定量は、特開平6-242035号公報に記載される試料容器を使用した熱分析（熱重量測定等）により行うことができる。また、水硬性組成物中の全SO3量の定量は、化学分析により行うことができる。
In the present invention, the proportion of SO 3 in dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum relative to total SO 3 in the hydraulic composition is preferably 40% by mass or more. By increasing the proportion of SO 3 in dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum to 40% by mass or more with respect to total SO 3 in the hydraulic composition, it is possible to improve the fluidity of concrete and reduce the amount of heat generated. it can. A more preferable ratio of SO 3 in dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum with respect to total SO 3 in the hydraulic composition is 50 to 95% by mass in view of improving fluidity of the concrete and compatibility with a water reducing agent. Preferably it is 60-90 mass%.
The quantification of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum can be performed by thermal analysis (thermogravimetric measurement or the like) using a sample container described in JP-A-62-242035. Further, the total amount of SO 3 in the hydraulic composition can be quantified by chemical analysis.
水硬性組成物中の石膏量は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、SO3換算で1〜6質量部であることが好ましく、2〜3.5質量部であることがより好ましい。 The amount of gypsum in the hydraulic composition is preferably 1 to 6 parts by mass in terms of SO 3 with respect to 100 parts by mass of the pulverized product of the fired product A, from the viewpoint of fluidity and strength development of the concrete. More preferably, it is -3.5 mass parts.
本発明の水硬性組成物の製造方法について説明する。
水硬性組成物の製造方法としては、例えば、
(1)焼成物Ａと焼成物Ｂと石膏を同時に粉砕する方法、
(2)焼成物Ａと焼成物Ｂを同時に粉砕し、該粉砕物に石膏を混合する方法、
(3)焼成物Ａと石膏を同時に粉砕し、該粉砕物に焼成物Ｂの粉砕物を混合する方法、
(4)焼成物Ｂと石膏を同時に粉砕し、該粉砕物に焼成物Ａの粉砕物を混合する方法、
(5)焼成物Ａ、焼成物Ｂを別々に粉砕し、該粉砕物と石膏を混合する方法、
等が挙げられる。
The manufacturing method of the hydraulic composition of this invention is demonstrated.
As a manufacturing method of the hydraulic composition, for example,
(1) A method of simultaneously crushing calcined product A, calcined product B and gypsum,
(2) A method of pulverizing fired product A and fired product B at the same time and mixing gypsum into the pulverized product,
(3) A method of simultaneously pulverizing fired product A and gypsum, and mixing the pulverized product of fired product B with the pulverized product,
(4) A method of simultaneously pulverizing fired product B and gypsum, and mixing the pulverized product of fired product A with the pulverized product,
(5) A method in which the fired product A and the fired product B are separately pulverized, and the pulverized product and gypsum are mixed.
Etc.
上記(1)の場合は、焼成物Ａと焼成物Ｂと石膏は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。
上記(2)の場合は、焼成物Ａと焼成物Ｂは、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
上記(3)の場合は、焼成物Ａと石膏は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、焼成物Ｂは、水硬性組成物の水和熱や、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。
上記(4)の場合は、焼成物Ｂと石膏は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、焼成物Ａは、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。
上記(5)の場合は、焼成物Ａは、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、焼成物Ｂは、コンクリートの流動性や強度発現性等から、ブレーン比表面積2500〜4500cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4500cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
なお、本発明において、水硬性組成物のブレーン比表面積は、モルタルやコンクリートの流動性や強度発現性等から、2500〜4500cm2/gであることが好ましく、3000〜4500cm2/gであることがより好ましい。
In the case of (1) above, the fired product A, the fired product B, and the gypsum are preferably pulverized to a brain specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g in view of the fluidity and strength of concrete, and 3000 to 4500 cm 2 It is more preferable to grind to / g.
In the case of (2) above, the fired product A and the fired product B are preferably pulverized to a Blaine specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g in view of the fluidity and strength of the concrete, and 3000 to 4500 cm 2 / g. More preferably, it is pulverized. The gypsum is preferably one having a specific surface area of 2500 to 5000 cm 2 / g, more preferably 3000 to 4500 cm 2 / g.
For the (3), the calcined product A and plaster from concrete fluidity and strength development, etc., it is preferable to ground to a Blaine specific surface area 2500~4500cm 2 / g, ground to 3000~4500cm 2 / g More preferably. The fired product B is preferably pulverized to a Blaine specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g from the heat of hydration of the hydraulic composition, the fluidity and strength of the concrete, etc., and 3000 to 4500 cm 2 / g. More preferably, it is pulverized.
For the (4), the calcined product B and gypsum, the concrete fluidity and strength development, etc., it is preferable to ground to a Blaine specific surface area 2500~4500cm 2 / g, ground to 3000~4500cm 2 / g More preferably. In addition, the fired product A is preferably pulverized to a Blaine specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g, more preferably 3000 to 4500 cm 2 / g, from the viewpoint of the fluidity and strength of the concrete.
For the (5), the calcined product A is grinding the concrete fluidity and strength development, etc., it is preferable to ground to a Blaine specific surface area 2500~4500cm 2 / g, the 3000~4500cm 2 / g Is more preferable. The fired product B is preferably pulverized to a Blaine specific surface area of 2500 to 4500 cm 2 / g, more preferably 3000 to 4500 cm 2 / g, from the viewpoint of the fluidity and strength of concrete. The gypsum is preferably one having a specific surface area of 2500 to 5000 cm 2 / g, more preferably 3000 to 4500 cm 2 / g.
In the present invention, the brane specific surface area of the hydraulic composition is preferably 2500 to 4500 cm 2 / g, preferably 3000 to 4500 cm 2 / g, from the viewpoint of fluidity and strength development of mortar and concrete. Is more preferable.
本発明のコンクリートは、上記水硬性組成物と、骨材とを含むものであって、骨材の一部または全部に廃棄物を使用したものである。
骨材として使用する廃棄物としては、例えば、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑、ガラスカレット、陶磁器廃材、クリンカーアッシュ、廃レンガ、建設廃材、コンクリート廃材等が挙げられ、これらを単独で用いても良いし、ニ種以上を組み合わせて用いても良い。
なお、溶融スラグは、冷却の方法によって水砕スラグと空冷スラグの２種があるが、本発明では両者とも使用可能である。
本発明においては、骨材は、その最大粒径が80mm以下であり、コンクリートの流動性や強度発現性等から、最大粒径が20mm以下であることが好ましい。骨材の最大粒径が80mmを越えると、コンクリートの流動性や強度発現性が低下するので好ましくない。
The concrete of the present invention contains the hydraulic composition and aggregate, and uses waste for part or all of the aggregate.
Wastes used as aggregates include, for example, municipal sewage, municipal trash incineration ash, molten slag produced by melting one or more of sewage sludge incineration ash, or blast furnace slag, steelmaking slag, copper slag, slag, glass Examples include cullet, ceramic waste, clinker ash, waste brick, construction waste, concrete waste, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
There are two types of molten slag, granulated slag and air-cooled slag, depending on the cooling method, but both can be used in the present invention.
In the present invention, the aggregate has a maximum particle size of 80 mm or less, and preferably has a maximum particle size of 20 mm or less in view of the fluidity and strength development of concrete. If the maximum particle size of the aggregate exceeds 80 mm, the fluidity and strength development of the concrete will be unfavorable.
本発明のコンクリートにおいては、廃棄物の有効利用の促進や、コンクリートの作業性や強度発現性等から、骨材として用いる廃棄物は、コンクリートの全骨材中の5〜100質量％であることが好ましい。
なお、廃棄物以外の骨材としては、川砂、砕砂等の細骨材や、砂利、砕石等の粗骨材が挙げられる。
In the concrete of the present invention, the waste used as an aggregate is 5 to 100% by mass in the total aggregate of concrete because of the promotion of effective use of the waste and workability and strength development of the concrete. Is preferred.
Examples of aggregates other than waste include fine aggregates such as river sand and crushed sand, and coarse aggregates such as gravel and crushed stone.
本発明のコンクリートにおいては、水は、水道水やコンクリートスラッジからの回収水等を使用することができる。 In the concrete of the present invention, tap water, recovered water from concrete sludge, or the like can be used as the water.
なお、本発明においては、コンクリートの流動性や強度発現性等から、減水剤を使用することは差し支えない。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤も含む）等が挙げられる。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
In the present invention, a water reducing agent may be used from the viewpoint of fluidity and strength development of concrete. Examples of water reducing agents include lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, and polycarboxylic acid-based water reducing agents (including AE water reducing agents, high-performance water reducing agents, and high-performance AE water reducing agents).
The water reducing agent can be used in a liquid or powder form.
また、本発明においては、高炉スラグ粉末、石炭灰、鋳物粉末から選ばれる一種以上の混和材を用いることは、廃棄物の使用割合を高めることができるうえ、コンクリートの強度発現性も向上するので好ましいことである。
混和材のブレーン比表面積は、コンクリートの流動性や強度発現性等から、1000〜10000cm2/gが好ましく、2000〜8000cm2/gがより好ましい。
In the present invention, the use of one or more admixtures selected from blast furnace slag powder, coal ash, and casting powder can increase the use ratio of waste and improve the strength development of concrete. This is preferable.
Blaine specific surface area of admixtures, the concrete fluidity and strength development, etc., preferably 1000~10000cm 2 / g, 2000~8000cm 2 / g is more preferable.
本発明のコンクリートの混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、(1)各材料を一括してミキサに投入して１分以上混練する方法、(2)水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、水を投入して１分以上混練する方法等で行うことができる。混練に用いるミキサは、特に限定するものではなく、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサで混練すれば良い。
本発明のコンクリートの成形方法は、特に限定するものではなく、例えば、振動成形等を行えば良い。
また、養生条件も、特に限定するものではない。
The concrete kneading method of the present invention is not particularly limited. For example, (1) a method in which each material is put into a mixer at a time and kneaded for 1 minute or longer, and (2) a material other than water is put into the mixer. Then, after kneading, it can be carried out by adding water and kneading for 1 minute or more. The mixer used for kneading is not particularly limited, and may be kneaded with a conventional mixer such as a pan type mixer or a biaxial mixer.
The concrete molding method of the present invention is not particularly limited, and for example, vibration molding or the like may be performed.
Moreover, the curing conditions are not particularly limited.
以下、実施例により本発明を説明する。
１．焼成物Ａの調製
原料として、下水汚泥、建設発生土と、石灰石等の一般のポルトランドセメントクリンカー原料を使用して、水硬率（H.M.）が2.12、ケイ酸率（S.M.）が1.95、鉄率（I.M.）が1.89となるように原料を調合した。調合原料を小型ロータリーキルンで1400〜1450℃で焼成し、焼成物Ａを調製した。この際、燃料として一般的な重油のほかに、廃油や廃プラスチックを使用した。
使用した下水汚泥、建設発生土の化学組成（質量％）は、表１に示すとおりである。
なお、焼成物Ａ中のフリーライム量は0.7質量％であった。
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
1. Preparation of baked product A Using raw materials such as sewage sludge, construction soil, and general Portland cement clinker raw materials such as limestone, hydraulic rate (HM) is 2.12, silicic acid rate (SM) is 1.95, iron rate The raw materials were prepared so that (IM) was 1.89. The blended raw material was fired at 1400 to 1450 ° C. in a small rotary kiln to prepare a fired product A. In this case, waste oil and waste plastic were used in addition to general heavy oil as fuel.
The chemical composition (mass%) of the used sewage sludge and construction generated soil is as shown in Table 1.
The amount of free lime in the fired product A was 0.7% by mass.
２．焼成物Ａと石膏の同時粉砕物の製造
上記焼成物Ａに排脱ニ水石膏（住友金属社製）を添加し、バッチ式ボールミルでブレーン比表面積が3300cm2/gとなるように同時粉砕した。なお、排脱ニ水石膏は、焼成物Ａの粉砕物と焼成物Ｂの粉砕物の合計量100質量部に対して、SO3量が2質量部となるように添加した。
2. Manufacture of simultaneous pulverized product of calcined product A and gypsum Discharged dihydrate gypsum (manufactured by Sumitomo Metals Co., Ltd.) was added to the calcined product A and pulverized simultaneously with a batch-type ball mill so that the specific surface area of the brain was 3300 cm 2 / g . The drained dihydrate gypsum was added so that the amount of SO 3 was 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the pulverized product of calcined product A and the pulverized product of calcined product B.
３．焼成物Ｂの粉砕物の製造
原料として、石灰石、下水汚泥を使用して、表２に示す組成で調合し、小型ロータリーキルンで表１に示す温度で焼成した。この際、燃料として一般的な重油のほかに、廃油や廃プラスチックを使用した。焼成後、バッチ式ボールミルでブレーン比表面積が3250cm2/gとなるように粉砕した。
3. Manufacture of pulverized product of fired product B Using limestone and sewage sludge as raw materials, the mixture was prepared with the composition shown in Table 2, and fired at the temperature shown in Table 1 with a small rotary kiln. In this case, waste oil and waste plastic were used in addition to general heavy oil as fuel. After firing, the mixture was pulverized with a batch-type ball mill so that the specific surface area of the brain was 3250 cm 2 / g.
４．コンクリート用材料
上記焼成物以外の材料を以下に示す。
細骨材；下水汚泥溶融スラグ（最大粒径5mm以下、粗粒率3.18）
粗骨材；砕石2005
水；水道水
減水剤；リグニンポリオール系ＡＥ減水剤(「ポゾリスNo.70N」)
4). Materials for concrete Materials other than the fired product are shown below.
Fine aggregate: sewage sludge molten slag (maximum particle size 5mm or less, coarse particle ratio 3.18)
Coarse aggregate: Crushed stone 2005
Water; Tap water; Water reducing agent; Lignin polyol AE water reducing agent ("Pozoris No. 70N")
４．コンクリートの製造および評価
焼成物Ａと石膏の同時粉砕物、焼成物Ｂの粉砕物、細骨材、粗骨材、水および減水剤を表３に示す配合で混練し、コンクリートを製造した（スランプ17cm程度）。得られたコンクリートについて、圧縮強度（３日、７日および28日）を「JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。
その結果を表４に示す。
4). Manufacture and evaluation of concrete Simultaneously pulverized product of calcined product A and gypsum, pulverized product of calcined product B, fine aggregate, coarse aggregate, water and water reducing agent were kneaded with the composition shown in Table 3 to produce concrete (slump About 17cm). The obtained concrete was measured for compressive strength (3 days, 7 days and 28 days) according to “JIS A 1108 (Method for testing compressive strength of concrete)”.
The results are shown in Table 4.
表４より、本発明で規定するコンクリートでは、廃棄物や廃棄物を起源とする材料を多量に使用しているにもかかわらず強度発現性が良好であることが分かる。 From Table 4, it can be seen that the concrete defined by the present invention has good strength development despite the use of a large amount of waste and waste-derived materials.
８．水硬性組成物の製造
上記焼成物Ａ100質量部に対して、上記焼成物Ｂを30質量部、排脱ニ水石膏（住友金属社製）及び前記排脱ニ水石膏を140℃で加熱して得た半水石膏を表５に示す量添加し、バッチ式ボールミルでブレーン比表面積が3250±50cm2/gとなるように同時粉砕して水硬性組成物を製造した。
8). Production of hydraulic composition For 100 parts by mass of the calcined product A, 30 parts by mass of the calcined product B, drained dihydrate gypsum (manufactured by Sumitomo Metals) and the drained dihydrate gypsum were heated at 140 ° C. The obtained hemihydrate gypsum was added in the amount shown in Table 5, and the mixture was pulverized with a batch type ball mill so that the specific surface area of the brane was 3250 ± 50 cm 2 / g to produce a hydraulic composition.
９．評価
表５の水硬性組成物および上記各材料を用いてコンクリートを製造した。得られたコンクリートについて、スランプを「JIS A 1101（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じて、圧縮強度（７日および28日）を「JIS A 1108（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。
その結果を表６に示す。
なお、コンクリートの配合は、水硬性組成物の単位量３８０（kg/m3）、細骨材量８５０（kg/m3）、粗骨材量９９４（kg/m3）、水量１７１（kg/m3）、減水剤量０．９５（kg/m3）とした。
9. Evaluation Concrete was manufactured using the hydraulic composition of Table 5 and each of the above materials. Regarding the obtained concrete, the slump conforms to “JIS A 1101 (concrete slump test method)” and the compressive strength (7th and 28th) conforms to “JIS A 1108 (concrete compressive strength test method)”. It was measured.
The results are shown in Table 6.
In addition, the mix of concrete is the unit amount 380 (kg / m 3 ) of the hydraulic composition, the fine aggregate amount 850 (kg / m 3 ), the coarse aggregate amount 994 (kg / m 3 ), the water amount 171 (kg) / m 3 ) and water reducing agent amount 0.95 (kg / m 3 ).
表６より、２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合が高いほど、コンクリートの流動性が向上することが分かる。 Table 6 shows that the fluidity | liquidity of concrete improves, so that the ratio of hemihydrate gypsum with respect to the total amount of 2 hydrate gypsum and hemihydrate gypsum is high.
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