JP2005105067A - 融雪融氷材 - Google Patents
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- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
Abstract
【課題】 寒冷地の道路等に使用される、遊離塩化物イオンが少ない融雪融氷材を提供する。
【解決手段】 塩化物とカルシウムアルミネートを含有する融雪融氷材。本発明の融雪融氷材は、融雪・融氷効果が大きく、かつ、遊離塩化物イオン量が少ないという特徴を有し、遊離塩化物イオンが近隣の田畑や、コンクリート構造物に与える影響が小さいため、寒冷地の道路等の表面の雪や氷を溶解する目的に使用する融雪融氷材に適する。
【選択図】なし
【解決手段】 塩化物とカルシウムアルミネートを含有する融雪融氷材。本発明の融雪融氷材は、融雪・融氷効果が大きく、かつ、遊離塩化物イオン量が少ないという特徴を有し、遊離塩化物イオンが近隣の田畑や、コンクリート構造物に与える影響が小さいため、寒冷地の道路等の表面の雪や氷を溶解する目的に使用する融雪融氷材に適する。
【選択図】なし
Description
本発明は、寒冷地の道路等に使用される融雪融氷材に関する。本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
寒冷地では、交通事故の防止のため、融雪材が広く用いられている。融雪材の多くは塩化カルシウムや塩化ナトリウム等の塩化物であり、融雪材はこれらの塩化物の凝固点降下作用によって道路等の表面にある雪や氷を効果的に融解するものである（特許文献１等参照）。
融雪・融氷効果が大きく、かつ、遊離塩化物イオン量が少ない融雪融氷材を提供する。
本発明は、塩化物とカルシウムアルミネートを含有する融雪融氷材である。
本発明の融雪融氷材は、融雪・融氷効果が大きく、かつ、遊離塩化物イオン量が少ないため、遊離塩化物イオンが近隣の田畑や、コンクリート構造物に与える影響が小さい。
塩化物は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等のアルカリ金属の塩化物、塩化カルシウムや塩化マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩化物、塩化アンモニウム等が使用可能であり、経済性の面から、塩化ナトリウムや塩化カルシウムを使用することが好ましい。
カルシウムアルミネートは、CaO-Al2O3系化合物を総称するものであり、特に限定されないが、例えば、CaO・2Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、3CaO・Al2O3、3CaO・3Al2O3・CaSO4等と表される結晶性のカルシウムアルミネート類、CaO成分とAl2O3成分を主成分とする非晶質の化合物、カルシウムアルミネートのCaOやAl2O3の一部をCaF2やCaCl2やSiO2やFe2O3等で置換した11CaO・7Al2O3・CaF2や11CaO・7Al2O3・CaCl2やCASガラス等の化合物、及びこれらの化合物の水和物等が挙げられる。これらの化合物の中で、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、3CaO・Al2O3、非晶質カルシウムアルミネートを使用することが遊離塩化物イオンを低減する観点から好ましく、12CaO・7Al2O3、3CaO・Al2O3、及び非晶質カルシウムアルミネートを使用することがより好ましい。
カルシウムアルミネートを得る方法としては、CaO原料とAl2O3原料をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。
カルシウムアルミネートを製造する際のCaO原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、及び生石灰等の酸化カルシウムを挙げられる。Al2O3原料としては、例えば、ボーキサイト、アルミ残灰と呼ばれる産業副産物、及びアルミ粉等が挙げられる。
カルシウムアルミネートの粒度は、特に限定されないが、通常、ブレーン比表面積値で2,000〜8,000cm2/gの粉末であり、3,000〜6,000cm2/g程度がより好ましい。カルシウムアルミネートの粒度が粗いと遊離塩化物イオンの低減効果が充分でない場合があり、粒度が細かすぎると取扱いが困難な場合がある。
カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。例えば、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、Li2O、S、P2O5、及びF等が挙げられる。不純物は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲、具体的には、不純物の合計が10%以下であればよい。
これらの不純物は、2CaO・Fe2O3やCaO・Fe2O3等のカルシウムフェライト、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2やアノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2等のカルシウムアルミノシリケート、4CaO・Al2O3・Fe2O3や6CaO・2Al2O3・Fe2O3や6CaO・Al2O3・2Fe2O3等のカルシウムアルミノフェライト、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2やアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2やモンチセライトCaO・MgO・SiO2等のカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2やワラストナイトCaO・SiO2等のカルシウムシリケート、遊離石灰、及びリューサイト（K2O、Na2O）・Al2O3・SiO2等の化合物としてカルシウムアルミネートに含まれる場合がある。本発明では、これらの化合物が結晶質、非晶質、又はそれらの混合物のいずれであっても良い。
本発明では生石灰及び／又は消石灰（以下、石灰類という）を併用することが好ましい。石灰類は単独では融雪・融氷効果がほとんど認められないが、本発明の塩化物及びカルシウムアルミネートと併用すると、融雪・融氷効果の向上や遊離塩化物イオン低減等の効果が得られる。
本発明の融雪融氷材の配合は特に限定されないが、塩化物、カルシウムアルミネート、石灰類からなる融雪融氷材100部中、塩化物の配合量は10〜70部が好ましく、20〜60部がより好ましい。塩化物量が少ないと融雪融氷効果が充分に得られない場合があり、塩化物量が過剰の場合、遊離塩化物イオンが多くなる場合がある。カルシウムアルミネートの配合量は、融雪融氷材100部中30〜70部が好ましく、40〜60部がより好ましい。カルシウムアルミネートの使用量が少ないと遊離塩化物イオンが多くなる場合があり、過剰に使用すると融雪融氷効果が充分でない場合がある。石灰類の配合割合は特に限定されないが、融雪融氷材100部中20部以下が好ましい。
本発明の融雪融氷材は、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、各種ポルトランドセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、フライアッシュ、転炉スラグ、電気炉還元期スラグ、及び電気炉酸化期スラグ等の粉末や、これらの粉末に含まれる水硬性材料や潜在水硬性物質あるいはポゾラン物質から生成するあらゆる水和物、尿素、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムやドロマイトやハイドロタルサイト類等のマグネシウム化合物、活性炭等の炭素質物質、モンモリロナイトやカオリナイト等に代表される層状化合物（ベントナイト類）、ゼオライト類、セピオライト、並びにアパタイト等のうちの1種又は2種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用可能である。
塩化物と各種のカルシウムアルミネートを表１に示す割合で配合して融雪融氷材を調製した。直径100mmの鋼製容器に500gの水道水を入れてマイナス10℃で凍らせて氷面を作製した。氷面上に各種の融雪融氷材25gを均一に散布し、融雪融氷材の性能評価を行った。融雪融氷材の性能評価試験後、氷を完全に融解し、水にしてから1日後に、この水中の遊離塩素量をイオンクロマトグラフィーにより定量した。結果を表１に併記する。
＜使用材料＞
カルシウムアルミネート(1)：CaO・Al2O3、炭酸カルシウム1モルと酸化アルミニウム1モルを混合して1,500℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(2)：12CaO・7Al2O3、炭酸カルシウム12モルと酸化アルミニウム７モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(3)：3CaO・Al2O3、炭酸カルシウム3モルと酸化アルミニウム１モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(4)：非晶質カルシウムアルミネート、カルシウムアルミネート(2)にシリカを3%加えて1,650℃で溶融し、急冷して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
炭酸カルシウム ：試薬１級
酸化アルミニウム ：試薬１級
シリカ ：試薬１級
塩化物イ ：塩化カルシウム無水塩
塩化物ロ ：塩化ナトリウム無水塩
石灰類Ａ ：市販の生石灰
石灰類Ｂ ：市販の消石灰
カルシウムアルミネート(1)：CaO・Al2O3、炭酸カルシウム1モルと酸化アルミニウム1モルを混合して1,500℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(2)：12CaO・7Al2O3、炭酸カルシウム12モルと酸化アルミニウム７モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(3)：3CaO・Al2O3、炭酸カルシウム3モルと酸化アルミニウム１モルを混合して1,350℃で3時間焼成する工程を2回繰返して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
カルシウムアルミネート(4)：非晶質カルシウムアルミネート、カルシウムアルミネート(2)にシリカを3%加えて1,650℃で溶融し、急冷して合成。ブレーン比表面積4,000cm2/g。
炭酸カルシウム ：試薬１級
酸化アルミニウム ：試薬１級
シリカ ：試薬１級
塩化物イ ：塩化カルシウム無水塩
塩化物ロ ：塩化ナトリウム無水塩
石灰類Ａ ：市販の生石灰
石灰類Ｂ ：市販の消石灰
＜測定方法＞
融氷率：直径100mmの鋼製容器に500gの水道水を入れてマイナス10℃の恒温室内で凍らせて氷面を作製した。この氷面上に各種の融雪融氷材25gを均一に散布し、融雪融氷材を散布後、1時間後に溶出した水の量を測定し、数１の式に従って融氷率を算出し、融雪・融氷性能を評価した。
遊離塩化物イオン量：融氷率の測定後の氷を完全に融解し、回収した水を用い、融解した翌日に水中の遊離塩化物イオン量をイオンクロマトグラフィーにより定量した。
融氷率：直径100mmの鋼製容器に500gの水道水を入れてマイナス10℃の恒温室内で凍らせて氷面を作製した。この氷面上に各種の融雪融氷材25gを均一に散布し、融雪融氷材を散布後、1時間後に溶出した水の量を測定し、数１の式に従って融氷率を算出し、融雪・融氷性能を評価した。
遊離塩化物イオン量：融氷率の測定後の氷を完全に融解し、回収した水を用い、融解した翌日に水中の遊離塩化物イオン量をイオンクロマトグラフィーにより定量した。
注：表中のN.D.は検出下限の１mg/リットル以下。
本発明の融雪融氷材は、融雪・融氷効果が大きく、かつ、遊離塩化物イオン量が少ないという特徴を有し、遊離塩化物イオンが近隣の田畑や、コンクリート構造物に与える影響が小さいため、寒冷地の道路等の表面の雪や氷を溶解する目的に使用する融雪融氷材に適する。
Claims (2)
- 塩化物及びカルシウムアルミネートを含有する融雪融氷材。
- 生石灰及び／又は消石灰を含有する請求項１記載の融雪融氷材。
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