JP2010195601A - セメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物、石膏、高炉スラグ粉末および石灰石粉末を含むセメント組成物であって、前記高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が4500cm2/g以上で、前記石灰石粉末のブレーン比表面積が5000cm2/g以上であるセメント組成物。
【選択図】なし
Description
[1]都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物、石膏、高炉スラグ粉末および石灰石粉末を含むセメント組成物であって、前記高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が4500cm2/g以上で、前記石灰石粉末のブレーン比表面積が5000cm2/g以上であることを特徴とするセメント組成物。
[2]焼成物が、3CaO・Al2O3を10〜15質量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜15質量%かつ3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜30質量%、2CaO・SiO2量が0.1〜10質量%、塩素量が0.1質量%以下で、さらに、3CaO・SiO2を含むものである上記[1]に記載のセメント組成物。
また、本発明のセメント組成物は、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造するものであるので、資源の有効利用に大いに貢献することができる。
まず、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物について説明する。
前記焼成物の原料としては、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上と、必要に応じて、貝殻や下水汚泥に生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や産業廃棄物などが用いられ、さらには、通常のセメントクリンカーの原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイト、鉄等を混合して成分調整した原料を用いても良い。
なお、アルカリ源としては、炭酸ナトリウムまたはアルカリ含有廃棄物を使用することができる。塩素源としては、塩化カルシウムまたは塩化ビニル樹脂等の塩素含有廃棄物を使用することができる。
本発明において、焼成物の粉砕物のブレーン比表面積は3000〜5500cm2/gであることが好ましい。なお、本発明においては、前記焼成物を粉砕する際に石膏を添加し同時に粉砕しても良い。この場合、焼成物と石膏の混合粉砕物(混合粉砕物)のブレーン比表面積は、3000〜5500cm2/gであることが好ましい。
焼成物の粉砕物または混合粉砕物のブレーン比表面積が3000cm2/g未満では、モルタルやコンクリートの強度発現性が低下するので好ましくない。ブレーン比表面積が5500cm2/gを越えると、モルタルやコンクリートの流動性が低下するうえ、流動性の経時変化も大きくなるので好ましくない。
なお、本発明においては、モルタルやコンクリートの流動性向上の観点から、焼成物は、 3CaO・Al2O3を10〜15質量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜15質量%かつ3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜30質量%、2CaO・SiO2量が0.1〜10質量%、塩素量が0.1質量%以下で、さらに、3CaO・SiO2を含むものであることがより好ましく、
3CaO・Al2O3を10〜14質量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜14質量%かつ3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜26質量%、2CaO・SiO2量が0.5〜9.0質量%、塩素量が0.1質量%以下で、さらに、3CaO・SiO2を含むものであることが特に好ましい。
石膏としては、無水石膏、ニ水石膏、半水石膏、又はこれらの混合物が挙げられる。
石膏の量は、焼成物の粉砕物100質量部に対してSO3換算で1.0〜6.5質量部が好ましく、1.5〜6.0質量部がより好ましい。石膏の量が、焼成物の粉砕物100質量部に対してSO3換算で1.0質量部未満では、モルタルやコンクリートの流動性が低下するうえ、流動性の経時変化も大きくなるので好ましくない。6.5質量部を越えると、モルタルやコンクリートの強度発現性が低下するので好ましくない。
石膏のブレーン比表面積は3000cm2/g以上が好ましい。なお、本発明においては、前記のように焼成物を粉砕する際に石膏を添加し同時に粉砕しても良いし、焼成物の粉砕物に石膏を添加し混合しても良い。後者の場合、焼成物の粉砕物と石膏との混合物(混合物)のブレーン比表面積は、3000〜5500cm2/gであることが好ましい。混合物のブレーン比表面積が3000cm2/g未満では、モルタルやコンクリートの強度発現性が低下するので好ましくない。ブレーン比表面積が5500cm2/gを越えると、モルタルやコンクリートの流動性が低下するうえ、流動性の経時変化も大きくなるので好ましくない。
高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、4500cm2/g以上であることが好ましく、5000〜10000cm2/gであることがより好ましい。高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が4500cm2/g未満では、モルタルやコンクリートの流動性の向上効果が低下するうえ、強度発現性も低下するので好ましくない。10000cm2/gを越えると、コストが高くなるうえ、モルタルやコンクリートの流動性が低下し、さらに流動性の経時変化も大きくなるので好ましくない。
石灰石粉末のブレーン比表面積は、5000cm2/g以上である。石灰石粉末のブレーン比表面積が5000cm2/g未満では、モルタルやコンクリートの流動性の向上効果が低下する。本発明において石灰石粉末のブレーン比表面積は、粉砕の手間やコスト、モルタルやコンクリートの流動性や強度発現性等から、5500〜10000cm2/gであることが好ましく、6000〜9000cm2/gであることがより好ましい。
(1)焼成物の粉砕物、石膏、石灰石粉末、高炉スラグ粉末を混合する方法、
(2)焼成物と石膏を同時粉砕しておき、該混合粉砕物、石灰石粉末、高炉スラグ粉末をを混合する方法、
などの方法が挙げられる。
なお、本発明においては、モルタルやコンクリートの製造の際に、セメント組成物を調製しても差し支えない。具体的には、骨材、減水剤、水等とともに、
(3)焼成物の粉砕物、石膏、石灰石粉末、高炉スラグ粉末をミキサに投入する、
(4)混合粉砕物、石灰石粉末、高炉スラグ粉末をミキサに投入する、
などの方法が挙げられる。
実施例1
1.都市ゴミ焼却灰を原料とした焼成物の調製
都市ゴミ焼却灰、石灰石、鉄原料及びソーダ灰を配合して成分調整した原料をロータリーキルンを用いて、1300〜1450℃で焼成して、表1に示す焼成物を調製した。
上記焼成物1を縦型ミルで粉砕した後、半水石膏を焼成物1の粉砕物100質量部に対してSO3換算で2.1質量部添加・混合して焼成物1の粉砕物と半水石膏の混合物(混合物1)を製造した。該混合物1のブレーン比表面積は4360cm2/gであった。
また、上記焼成物2を縦型ミルで粉砕した後、半水石膏を焼成物2の粉砕物100質量部に対してSO3換算で2.1質量部添加・混合して焼成物2の粉砕物と半水石膏の混合物(混合物2)を製造した。該混合物2のブレーン比表面積は4300cm2/gであった。
混合物1、混合物2、石灰石粉末1(ブレーン比表面積6770cm2/g)、石灰石粉末2(ブレーン比表面積4000cm2/g)、高炉スラグ粉末(ブレーン比表面積4510cm2/g)を用いて、表2に示す割合のセメント組成物を調製した。
表2のセメント組成物を用いて、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じてフロー値を測定した。結果を表3に示す。
1.セメント組成物の調製
実施例1の混合物1、石灰石粉末1(ブレーン比表面積6770cm2/g)、高炉スラグ粉末(ブレーン比表面積4510cm2/g)を用いて、表4に示す割合のセメント組成物を調製した。
(1)0打フロー
表4のセメント組成物を用いて、水/セメント組成物(質量比)=0.5、細骨材/セメント組成物(質量比)=2.7、高性能AE減水剤/セメント組成物(質量比)=0.012のモルタルのフロー値を、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行わないで測定した。
モルタルの混練は、ホバートミキサを使用して、各材料を一括してミキサに投入して4分間混練した。
なお、細骨材としては山砂(粗粒率2.94、吸水率2.04%、表乾密度2.57g/cm3)を、高性能AE減水剤はBASFポゾリス社製「SP8SVX2」を使用した。
(2)圧縮強度
表4のセメント組成物を用いて、水/セメント組成物(質量比)=0.5、細骨材/セメント組成物(質量比)=2.7で、0打フローが180mmとなる量の高性能AE減水剤を添加したモルタルの材齢3日、7日、28日、91日の圧縮強度を、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて測定した。
なお、細骨材と高性能AE減水剤、モルタルの混練方法は、上記(1)と同じである。
結果を表5に示す。
一方、高炉スラグ粉末又は石灰石粉末のみを使用したセメント組成物5〜8では、流動性が低いことが分かる。
Claims (2)
- 都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物、石膏、高炉スラグ粉末および石灰石粉末を含むセメント組成物であって、
前記高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が4500cm2/g以上で、前記石灰石粉末のブレーン比表面積が5000cm2/g以上であることを特徴とするセメント組成物。 - 焼成物が、3CaO・Al2O3を10〜15質量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜15質量%かつ3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜30質量%、2CaO・SiO2量が0.1〜10質量%、塩素量が0.1質量%以下で、さらに、3CaO・SiO2を含むものである請求項1記載のセメント組成物。
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