JP2011102239A - セメント組成物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石膏ボード廃材より回収した石膏を、特別な設備や工程を用いずに容易かつ大量に原料として使用したセメント組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】セメントクリンカー成分、石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏及び消泡剤を含有するするセメント組成物の製造において、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加して混合粉砕を行うことにより、回収した石膏に含まれる界面活性剤による起泡作用を低減し、モルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、石膏ボード廃材より回収した石膏（以下、回収石膏ともいう。）を使用した新規なセメント組成物の製造方法に関するものである。詳しくは、回収石膏を石膏成分の少なくとも一部として含有するセメント組成物において、回収石膏を使用することによるモルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能なセメント組成物及の製造方法を提供するものである。

石膏ボード廃材の年間発生量は約１５０万tであり、この内、解体、改装工事において発生する約１００万tは、ほぼ全量が埋めたて処分されている。石膏ボード廃材の発生量は年々増加する傾向にあり、埋立処分場の延命化や自然環境保全の観点から、石膏ボード廃材の有効利用技術が求められている。

このような背景のもと、石膏ボード廃材を大量に処理することを目的として、セメント原料用石膏としての有効利用が検討されている。しかしながら、石膏ボード廃材より回収された石膏には、石膏ボードを製造する過程で添加される界面活性剤が残存しているため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、界面活性剤の作用によりモルタルやコンクリートの強度が低下するという問題があった。そのため、セメントに使用する石膏として、前記回収石膏を使用する割合（置換率）は低く、置換率の更なる向上が望まれていた。

これに対して、回収された石膏より前記界面活性剤を除去した後に、セメント原料として使用する方法がいくつか提案されている。上記方法しては、石膏ボード廃材を水洗して界面活性剤を除去する方法、石膏ボード廃材を加熱処理して、界面活性剤を除去するとともに、ＩＩ型無水石膏とする方法（特許文献１）、石膏ボード廃材に界面活性剤を吸着する吸着剤を添加することにより界面活性剤を除去する方法（特許文献２）などが提案されている。

しかしながら、これらの方法には、特別な設備、作業、材料を必要とするという問題があり、実用化の障害となっていた。

特開平１０−３６１４９号公報 特開平１０−４５４４２号公報

本発明は、石膏ボード廃材より回収した石膏を、特別な設備や工程を用いず、容易にかつ高い置換率でセメントの石膏原料として使用したセメント組成物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、石膏ボード廃材より回収した石膏を石膏成分の少なくとも一部として使用するセメント組成物に、消泡剤を混合することにより、回収した石膏に含まれる界面活性剤による起泡の発生を始めとする、セメント硬化時の阻害作用を低減し、モルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、セメントクリンカー成分、石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏及び消泡剤を含有するするセメント組成物を製造するに際し、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することを特徴とするセメント組成物の製造方法である。

本発明によれば、石膏ボード廃材より回収した石膏を使用したセメント組成物において、回収石膏に含まれる界面活性剤によるセメントの硬化阻害作用を低減し、モルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能である。

従って、本発明の組成物においては、セメント組成物に使用される石膏の回収石膏による置換率を大幅に向上することができ、石膏ボード廃材の利用率を高めることができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明において、石膏ボード廃材は、石膏ボードの製造時や新築工事において発生する石膏ボード端材、解体、改装工事において発生する石膏ボード等を全て含む。

また、本発明において、回収石膏は、上記の石膏ボード廃材より破砕等の手段により紙を除去したものであることが望ましい。即ち、紙が大量に含有されていると、セメント組成物に使用した場合、モルタルやコンクリートの流動性あるいは強度発現性に悪影響を与える場合があり好ましくない。上記紙の含有量は、回収石膏の質量に対して５質量％以下、より好ましくは２質量％以下に調整されることが好ましい。

本発明において、回収石膏は水洗処理あるいは薬品等による処理が施されたものをも対象とし、前記効果を発揮することができる。即ち、これら回収石膏にもセメントの硬化に影響を及ぼす濃度で界面活性剤が残存する場合があるからである。

本発明のセメント組成物は、上記の回収石膏を石膏成分の少なくとも一部として含有する。通常、セメント組成物の石膏成分としては排煙脱硫石膏、リン酸石膏、フッ酸石膏、天然石膏等が使用されるが、本発明のセメント組成物は、これらの石膏成分の一部または全部を上記の回収石膏に置換するものである。

本発明において、セメント組成物に含まれる石膏成分の総量は特に制限されないが、セメント組成物の１〜１０質量％であることが一般的である。

本発明によれば、上記石膏成分の総量に対する回収石膏の置換率は５質量％以上、更には、１０質量％以上まで高めることができる。場合によっては、置換率１００％を達成することも可能である。

本発明において、上記回収石膏と共に消泡剤を添加することが重要である。従来、回収石膏中には界面活性剤が含有されており、かかる界面活性剤がセメントの水和反応による硬化を阻害することは知られていたが、その阻害機構を解明した報告は存在しない。本発明者らは、かかる機構を検討する中で、界面活性剤による発泡現象を含む硬化阻害作用が、消泡剤の添加という簡易な方法により、極めて効果的に防止し得ることを見出したのである。

本発明において使用される消泡剤は、セメントの水和反応による硬化を著しく阻害しないものであれば、公知のものが特に制限無く使用できる。特に、セメント系材料において必要に応じて使用されているものが、セメントの水和反応に悪影響を及ぼさないため好ましい。

消泡剤の一例を挙げれば、高級アルコール、ポリアルキレングリコール誘導体、ポリオキシエチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ジブチルフタノール、トリブチルホスフェート、シリコーン系消泡剤などである。

本発明において、消泡剤の添加量は、回収石膏に含まれる界面活性剤の量により多少異なるが、一般には、回収石膏に対して０．１〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％である。

本発明のセメント組成物を構成するためのセメントクリンカー成分は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどに使用される公知のセメントクリンカーが特に制限なく使用できる。

本発明において、セメント組成物の製造方法は、消泡剤が回収石膏を含んだセメント組成物に均一に混合、添加される方法が好適である。

特に、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することが、効果的であり好ましい。具体的には、セメントクリンカー成分、回収石膏を含む石膏成分及び消泡剤を同時に混合粉砕する方法、所定量の消泡剤を予め添加した回収石膏とセメントクリンカー成分及び石膏成分を混合粉砕する方法が好適に使用できる。

上記製造方法は、一般的に行われているセメント組成物の製造方法に消泡剤を添加する工程を付加したものであり、かかる方法によれば、特別な設備や工程を用いずに容易かつ大量に回収石膏を使用したセメント組成物を製造することが可能である。

上記の製造においては、公知の粉砕機、混合機、計量器、粉体供給装置、粉体輸送装置、液体噴霧装置等が特に制限なく使用できる。

前記製造方法の粉砕工程においては、一般的に使用される粉砕助剤を適宜使用してもよい。粉砕助剤として使用されているものの中で、消泡剤としても作用するもの、例えば、高級アルコール類などは、両者の効果が同時に得られるためより好適に使用できる。

本発明のセメント組成物は、本発明を構成するセメントクリンカー、回収石膏を少なくとも一部として含む石膏成分、消泡剤の他に、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末、各種鉱物質微粉末等を添加配合しても構わない。

特に、セメント組成物を普通ポルトランドセメントとする場合は、ＪＩＳ Ｒ ５２１０「ポルトランドセメント」に規定された無機質混合材を含有してもよい。

以下、実施例により本発明の構成および効果を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
石膏ボード廃材をクラッシャーおよびディスクミルで乾式破砕し、２mmメッシュの篩いかけを行い、紙の含有量が１．１質量％の回収石膏を得た。上記回収石膏を６５質量％、排煙脱硫石膏を３５質量％の割合で混合した石膏成分４．０質量部と、普通ポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対し、ポリアルキレングリコール誘導体よりなる消泡剤をクリンカー成分と石膏成分の合計に対して０．０３質量％となるよう添加し、ボールミルで混合粉砕し、ブレーン比表面積３３７０ｃｍ2／ｇの普通ポルトランドセメントを得た。この時、粉砕助剤としてトリエタノールアミンをクリンカー成分と石膏成分の合計に対して０．０１５質量％添加した。得られたセメントを使用し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い圧縮強さを測定した。結果を表１に示す。

実施例２
消泡剤の添加量を０．０７質量％とした以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。

比較例１
消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。

参考例
石膏成分を全て排煙脱硫石膏とし、消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。

実施例３
石膏成分の全てを実施例１に示した回収石膏とし、消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様に普通ポルトランドセメントを得た。得られたセメントを使用し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い圧縮強さを測定した。モルタル作成時に、特殊有機系の消泡剤をセメント質量の０．０４質量％添加した。結果を表２に示す。

実施例４
シリコーン系の消泡剤をセメント質量の０．４５質量％添加した以外は、実施例３と同様の試験を行った。結果を表２に示す。

比較例２
モルタル作成時に消泡剤を添加しなかった以外は、実施例３と同様の試験を行った。結果を表２に示す。

以上示したように、本発明によれば、特別な作業や設備によらず、石膏ボード廃材より回収した石膏をセメント組成物の石膏成分として大量に使用することが可能である。

Claims (3)

1. セメントクリンカー成分、石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏及び消泡剤を含有するするセメント組成物を製造するに際し、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することを特徴とするセメント組成物の製造方法。
2. セメントクリンカー成分、石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏及び消泡剤を混合粉砕する、請求項1記載のセメント組成物の製造方法。
3. 石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏に予め消泡剤を添加し、該石膏とセメントクリンカー成分を混合粉砕する、請求項1記載のセメント組成物の製造方法。