JP2010006616A - Ｒｐｆ燃焼灰を利用したエココンクリートブロック、エコ再生骨材等のエココンクリートとその製造方法。 - Google Patents
Ｒｐｆ燃焼灰を利用したエココンクリートブロック、エコ再生骨材等のエココンクリートとその製造方法。 Download PDFInfo
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- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
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- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
【課題】RPF燃焼灰を有効利用した簡易コンクリートであるが、コンクリート品質については十分なデータを蓄積し、ユーザーに対して、エココンクリートの環境に対する安全性や強度・耐久性に関する特性を確保する条件を提供する。
【解決手段】遊離石灰の量を400g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合してなることを特徴とするエココンクリートとその製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】遊離石灰の量を400g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合してなることを特徴とするエココンクリートとその製造方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、RPF燃焼灰を利用したエココンクリートブロック、エコ再生骨材等のエココンクリートとその製造方法に関するものである。
(1), 2006年6月に公布された循環型社会形成推進基本法では、ゴミ焼却の廃熱を利用する技術としてゴミ固形燃料化が提唱され、わが国の廃棄物発電は、エネルギー利用に対する期待、ダイオキシン対策への対応、政府の建設費等への助成策等の関係もあって、その導入普及が急速に進んだ。
通称RDF（：Refuse Derived Fuel）は、自治体が収集したごみを原料とした固形燃料で、家庭ごみが中心のため含水率は高く、発熱量は3000〜4000kcal/kgと低く、RDF燃焼灰にはダイオキシン類などの有害な有機塩素化合物のみならず、重金属含有などの複合汚染物が含まれている。また、2003年の夏、三重県のRDF発電設備で爆発事故が発生して以降、適正管理体制の強化が求められている状況にある。
通称RDF（：Refuse Derived Fuel）は、自治体が収集したごみを原料とした固形燃料で、家庭ごみが中心のため含水率は高く、発熱量は3000〜4000kcal/kgと低く、RDF燃焼灰にはダイオキシン類などの有害な有機塩素化合物のみならず、重金属含有などの複合汚染物が含まれている。また、2003年の夏、三重県のRDF発電設備で爆発事故が発生して以降、適正管理体制の強化が求められている状況にある。
(2), 一方、分別排出基準に基づいた紙類やプラスチック類などの産業廃棄物を主原料にした固形燃料としてRPF（：Refuse Paper & Plastic Fuel）が製造されているが、RDFと比較して、主原料の発生履歴がはっきりしていること、品質が安定していること、発熱量が高くそのコントロールが可能であること、石炭の代替え燃料になること、などの特徴を有している。したがって、今後はRPF固形燃料が廃棄物発電燃料の主流となることが予想される。
(3), それに伴って、RPFを燃焼した後の灰（以下RPF燃焼灰と言う）の処理が問題となることは容易に想像できる。前述したように、主原料の起源が明確であることから、RPF燃焼灰の成分についてもそれほどばらつくこともなく、また、有害な化学物質も含まれていないことが考えられるため、有効活用できる方法を確立しておくことはRPF燃焼灰の処理問題の解決につながる。
(4), 製紙工場等ではRPFボイラ・タービン発電設備が稼動しているが、同発電設備はRPF及び石炭を燃料としており、製紙工場の地球温暖化対策・廃棄物削減対策を目的とした事業計画の一環で、同工場のエネルギー効率化の中心を担う設備として期待されている。
(5), このRPF発電用の固形燃料を製造している工場では、年間24,000トン（2,000トン／月）のRPFの製造と年間12,000トン（1,000トン／月）のRPF燃焼灰の処理を引き受けている例がある。本発明者等は、図1に示すように、所定地域内で発生するRPF燃焼灰の完全リサイクル化を目指すもので、基本的にはコンクリート材料としての適用範囲を把握するとともに適切な用途開発を行うこととした。
(6), ただし、コンクリートとしては構造体に使用されるものを対象とするのではなく、木造建築物の基礎、小規模な門・塀、居住の用に供しない軽微な構造物、簡易な機械台などに使用するコンクリート（簡易コンクリート）を対象とする。RPF燃焼灰を有効活用したコンクリートには全て産業廃棄物を使用することを考え、粗骨材には再生骨材や高炉除冷スラグ、細骨材には高炉水砕スラグや石炭灰を使用、このようなコンクリートをエココンクリートと称して市場展開する。さらに、エココンクリートを使用した構造物が寿命に達し、解体されるとき、そのコンクリート塊から再生骨材を製造し、再生路盤材用の材料として利用すればほぼ完全なリサイクルを達成できることになる。
特開 号公報
特開 号公報
(1), RPFと石炭を燃料として発電を行っているが、その際、排煙浄化材としてタンカルが使用されるため、燃焼後の灰には不安定な状態のCaOが含まれることになる。これは遊離石灰（free CaO）と呼ばれ、水と反応（CaO+H2O → Ca(OH)2）すると体積が2倍になることから、燃焼灰であるRPF燃焼灰をコンクリート材料として使用した場合、異常膨張を起こし、コンクリートにひび割れを発生させる危険性があることが懸念される。
(2), このような異常膨張を起こす材料には製鋼スラグが挙げられるが、製鋼スラグの使用に当たっては事前に十分水と反応させて消石灰に変え、体積を安定させるエージングと呼ばれる手法が用いられている。あるいは、水酸化カルシウムが生成されることに着目すれば、ポゾラン活性を有する石炭灰は異常膨張を抑制できる材料としての可能性がある。
(3), 図1はRPF燃焼灰の膨張量に関する予備的な実験の結果を示したものであるが、初期に膨張が認められる結果となっている。RPF燃焼灰に含まれる遊離石灰の量がどの程度であれば異常膨張を起こしやすいことになるのか、それを抑制するためのエージングの最適な期間はどの程度であるのか、また、異常膨張を抑制するために使用する石炭灰の最適な量はどの程度であるのか、などの極めて基礎的なデータではあるがこれらを明確にしない限り、コンクリート材料として期待されるRPF燃焼灰の有効利用の道は閉ざされることになる。
(4), 対象とするコンクリートは簡易コンクリートであるが、コンクリート品質については十分なデータを蓄積し、ユーザーに対して、エココンクリートの環境に対する安全性や強度・耐久性に関する特性を明確に示す必要がある。
(5), 前述したように、将来的にはRPF発電は普及することが期待されている。それだけにRPF燃焼灰の有効利用方法を確立することは急務であると考えらける。本発明者等は、エココンクリートの利用方法を提案することになるが、今後の展開を見据えて、エココンクリートの配（調）合設計など製造方法に関するガイドライン的なものも整備しておく必要がある。
本発明は、以上の技術思想に基いて、開発したものであり、その特徴とするところは、次の(1)、(2)の通りである。
(1), 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合することを特徴とするエココンクリートの製造方法。
(2), 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合してなるエココンクリート。
(1), 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合することを特徴とするエココンクリートの製造方法。
(2), 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合してなるエココンクリート。
本発明は、エココンクリートブロック、粒状のエコ再生骨材（路盤材等に使用）等のエココンクリートの原材料としてRPF燃焼灰を有効利用する技術を確立したものである。即ち本発明のエココンクリートによって、スランプ、圧壊強度、空気量を規定値範囲内に維持し、しかも有害物質の含有量と溶出量は、極めて微量で問題がなく、且つひび割れを発生させる危険性の無い良好なものであり、エココンクリートブロック或いは道路用砕石の品質基準を満足する粒状路盤材料等のエコ再生骨材を提供するものである。
本発明を実施するための最良の形態として限定した、RPF燃焼灰に含有する遊離石灰の量の範囲と、そのRPF燃焼灰に配合する石炭灰の量と、これ等原料灰を配合する他のコンクリート原料の種類と配合率などの意義を具体例と共に詳細に紹介する。
1),本発明において前記RPF燃焼灰中の遊離石灰の含有量を400 g/kg以下にすることにより図製造初期のエココンクリートの異常膨張を抑制する。
2),本発明において前記RPF燃焼灰100重量部に対して石炭灰を１００重量部以下配合する理由
RPF燃焼灰100重量部に対する石炭灰が１００重量部までは有害物質の溶出は皆無であるが、１００重量部を超えると有害物質の溶出の問題が懸念され土壌環境基準は満足されない可能性が高い。
一方RPF燃焼灰は、その供給量と火力にも関係があるように思われ、火力確保の観点から１００重量部以下の石炭灰配合を適宜実施する余地がある。
3),而して、本発明のエココンクリートにおいて、RPF燃焼灰と石炭灰を配合する他のコンクリート原料の種類とその配合率の例を表１に記載し、これで得たエココンクリートブロックの性状は表１に併記した通りである。
この表１から明らかなように、当該エココンクリートブロックの代表的な性状状態は次の通りであり、通常の原料で製造したと比べ遜色しない結果を得た。また図２に当該エココンクリートブロック膨張率と材齢の関係を示す。
a),圧壊強度
圧壊（圧縮）強度は、材齢28日で目標とする強度18Nmm2を満足する結果となっている。
b),スランプ
スランプに於いては、目標とするスランプ8±1.5cm以内で良好な数値である。
c),空気量
空気量は、目標とする空気量4±1.5%以内で良好な数値である。
d),ひび割れ状態
ひび割れについては、前述の原料灰をエージング処理することにより、ひび割れの発生は確認出来なかった。
1),本発明において前記RPF燃焼灰中の遊離石灰の含有量を400 g/kg以下にすることにより図製造初期のエココンクリートの異常膨張を抑制する。
2),本発明において前記RPF燃焼灰100重量部に対して石炭灰を１００重量部以下配合する理由
RPF燃焼灰100重量部に対する石炭灰が１００重量部までは有害物質の溶出は皆無であるが、１００重量部を超えると有害物質の溶出の問題が懸念され土壌環境基準は満足されない可能性が高い。
一方RPF燃焼灰は、その供給量と火力にも関係があるように思われ、火力確保の観点から１００重量部以下の石炭灰配合を適宜実施する余地がある。
3),而して、本発明のエココンクリートにおいて、RPF燃焼灰と石炭灰を配合する他のコンクリート原料の種類とその配合率の例を表１に記載し、これで得たエココンクリートブロックの性状は表１に併記した通りである。
この表１から明らかなように、当該エココンクリートブロックの代表的な性状状態は次の通りであり、通常の原料で製造したと比べ遜色しない結果を得た。また図２に当該エココンクリートブロック膨張率と材齢の関係を示す。
a),圧壊強度
圧壊（圧縮）強度は、材齢28日で目標とする強度18Nmm2を満足する結果となっている。
b),スランプ
スランプに於いては、目標とするスランプ8±1.5cm以内で良好な数値である。
c),空気量
空気量は、目標とする空気量4±1.5%以内で良好な数値である。
d),ひび割れ状態
ひび割れについては、前述の原料灰をエージング処理することにより、ひび割れの発生は確認出来なかった。
5），表１に記載のRPF燃焼灰と石炭灰と他のコンクリート原料を配合して得たエコ再生骨材の各性状の試験結果を表２に示す。通常の道路用粒状材料と遜色ない結果が得られた。
6）,有害物質の溶出量について
RPF燃焼灰単身の有害物質の溶出量と含有量（ダイオキシンも含む）は、表３に示す。
前記条件で製造したエココンクリートからの有害物質の溶出量と含有量を表４に、同エココンクリートより製造したエココンクリートブロック及び粒状のエコ再生骨材からの有害物質の溶出量と含有量は表５に記載の通り、環境上問題がないことが判明した。
本発明は、木造建築物の基礎、小規模な門・塀、居住の用に供しない軽微な構造物、簡易な機械台などに使用するコンクリート（簡易コンクリート）の原材料としてRPF燃焼灰を有効利用する技術を確立したものであり、スランプ、圧壊強度、空気量を規定値範囲内に維持し、しかも有害物質の含有量と溶出量は、極めて微量で問題がなく、且つひび割れを発生させる危険性の無い良好なエココンクリートブロック又は粒状のエコ再生骨材等のエココンクリートを提供することが出来たもので、コンクリート産業及びRPF固形燃料を廃棄物発電燃料とする発電産業等に大きく貢献をするものである。
００
Claims (2)
- 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合することを特徴とするエココンクリートの製造方法。
- 遊離石灰の量を400 g/kg以下にしたRPF燃焼灰と、このRPF燃焼灰100重量部に対して、異常膨張抑制剤として石炭灰を100重量部以下配合した原料灰と、再生骨材や高炉除冷スラグの粗骨材と、高炉水砕スラグの細骨材と、セメントとを配合してなるエココンクリート。
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| JP2008164048A JP2010006616A (ja) | 2008-06-24 | 2008-06-24 | Ｒｐｆ燃焼灰を利用したエココンクリートブロック、エコ再生骨材等のエココンクリートとその製造方法。 |
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| JP (1) | JP2010006616A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101356967B1 (ko) | 2012-02-28 | 2014-02-03 | 대림산업 주식회사 | Ｆｒｅｅ ＣａＯ를 함유하는 친환경 저시멘트 결합재 조성물 |
-
2008
- 2008-06-24 JP JP2008164048A patent/JP2010006616A/ja active Pending
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| KR101356967B1 (ko) | 2012-02-28 | 2014-02-03 | 대림산업 주식회사 | Ｆｒｅｅ ＣａＯ를 함유하는 친환경 저시멘트 결합재 조성물 |
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