JP2011201768A - コンクリート骨材用膨張抑制剤およびこれを用いた膨張抑制コンクリート骨材 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いて溶融スラグ骨材中に含まれる金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させ、微粒の金属アルミニウムを無害化する。しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また例えば擁壁やＵ字側溝などのコンクリート製造時の骨材として利用したときにも、低コストで、コンクリートの膨張を確実に抑制することができる、コンクリート骨材用膨張抑制剤、およびこれを用いた膨張抑制コンクリート骨材を提供する。
【解決手段】 コンクリート骨材用膨張抑制剤は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含むことを特徴とする。アルカリ金属としては、カリウムまたはナトリウムであることが好ましく、アルカリ土類金属としては、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、溶融スラグ骨材を、例えば擁壁やＵ字側溝などのコンクリート製造時の骨材として有効利用する際に用いられるコンクリート骨材用膨張抑制剤、およびこれを用いた膨張抑制コンクリート骨材に関するものである。

なお、この明細書において、「コンクリート」という用語は、「コンクリートおよびモルタル」を含む意味において使用するものとする。

従来、例えば、ごみ焼却灰、ＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）、ごみ焼却灰溶融スラグ等の焼却灰やスラグを廃棄せずに再利用する方法として、これらをコンクリート、モルタル等のセメントを含んだセメント硬化物の骨材、混和材等として用いることが行なわれている。

一般に、溶融スラグをコンクリート用の細骨材や粗骨材等の骨材として用いた場合に、溶融スラグ中に含まれる金属アルミニウム等がセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、コンクリートが膨張したり、結果として強度が低下する。

ここで、プラズマ溶融やバーナー溶融では、処理灰中の金属アルミニウムの一部がスラグ中に移行し、多い場合には数％にも達する。このようなスラグをコンクリート骨材に用いると、コンクリートが膨張・強度低下するために、スラグ骨材を有効利用することが困難である。

コンクリート膨張の主たる原因物質であるスラグ中の金属アルミニウムは、アルミニウム選別等により、塊状の金属アルミニウムは８０％程度除去することは可能であるが、微粒の金属アルミニウムは１０〜２０％程度しか除去できない。

金属アルミニウムによるコンクリートの膨張は、表面積の大きい微粒の金属アルミニウムの影響が大きく、アルミニウム選別によるスラグ中の金属アルミニウムの除去処理では、コンクリートの膨張抑制効果は小さいという問題があった。

ちなみに、いわゆるガス化溶融では、ガス化炉残渣から金属アルミニウムが選別除去され、溶融炉にアルミニウム分がほとんど行かないので、スラグ中の金属アルミニウムは０．１重量％以下となり、ガス化溶融スラグをコンクリート細骨材として用いても、コンクリートの膨張・強度低下は起きない。

下記の特許文献１および２には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩と亜硝酸塩を組み合わせたセメント組成物用膨張抑制剤及びセメント組成物が記載されている。

また、特許文献３には、溶融スラグ処理設備とこの設備を用いた溶融スラグ処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、スラグコンベアラインでｐＨ１０〜１４のアルカリ処理後に、ｐＨ５〜７の酸で洗浄処理を行い。アルカリ処理によって金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させて、セメント組成物製造時に水素発生による膨張を抑制することが記載されている。

さらに、特許文献４には、廃棄物溶融スラグの処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、過酸化水素、オゾン、サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素、または過マンガン酸カリなどの酸化剤を用いて処理することにより、金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させる極一般的な方法が記載されている。

特開２００２−３２６８５３号公報 特開２００７−１０６６５１号公報 特開２００８−１０５８９７号公報 特開平１０−１３７７１７号公報

上記の特許文献１および２に記載の膨張抑制剤は、膨張抑制効果に優れていて、既に市販されているが、価格が非常に高いという問題があった。また、特許文献３の溶融スラグ処理方法によれば、金属アルミニウム含有溶融スラグのスラグコンベアラインでのアルカリ処理時には水素が発生するため、発生した水素の発火防止対策などが必要で、設備コストが高くつくという問題があった。さらに、特許文献４の廃棄物溶融スラグの処理方法では、使用する酸化剤について、次のような問題があり、その使用が望ましくないという問題があった。

過酸化水素：劇・毒物である
オゾン：人体に対して急性、慢性双方の中毒性がある
サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素：酸化力が強いが、腐食性がある
過マンガン酸カリ：ＰＲＴＲ対象物質（第１種指定化学物質）である
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、低コストで、コンクリート骨材として利用したときにも、コンクリートの膨張を確実に抑制することができる、コンクリート骨材用膨張抑制剤、およびこれを用いた膨張抑制コンクリート骨材を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のコンクリート骨材用膨張抑制剤は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含むことを特徴としている。

ここで、アルカリ金属としては、カリウムまたはナトリウムであることが好ましい。また、アルカリ土類金属としては、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることが好ましい。

本発明の請求項４に記載の膨張抑制コンクリート骨材は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材が、上記のコンクリート骨材用膨張抑制剤で処理されて、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されていることを特徴としている。

請求項１によるコンクリート骨材用膨張抑制剤の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含むことを特徴とするもので、請求項１の発明によれば、溶融スラグ骨材を、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の酢酸塩（酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、および酢酸マグネシウム・カルシウム（ＣＭＡ）で処理することにより、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、該処理スラグ骨材をコンクリート骨材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストであるという効果を奏する。

請求項４による膨張抑制コンクリート骨材の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材が、上記のコンクリート骨材用膨張抑制剤で処理されて、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されていることを特徴とするもので、請求項４の発明によれば、膨張抑制コンクリート骨材をコンクリートの構成材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張・強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストであるという効果を奏する。

つぎに、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明によるコンクリート骨材用膨張抑制剤は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含むことを特徴としている。

すなわち、本発明は、溶融スラグ骨材を、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の酢酸塩（酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、および酢酸マグネシウム・カルシウム（ＣＭＡ）で処理することにより、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、該処理スラグ骨材をコンクリート骨材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張・強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。

本発明者は、マグネシウムや亜鉛は酢酸に溶解するが、アルミニウムは酢酸に溶解しない、すなわち、酢酸との反応で酢酸アルミニウムが生成されるが、すぐに難溶性の塩基性酢酸アルミニウムに変り皮膜が形成されること、また両性金属である金属アルミニウムは酸やアルカリで溶解すると水素を発生することなどから、スラグ骨材中の金属アルミニウムを弱酸から弱アルカリ付近の化合物で処理し、水素を発生することなく、水に難溶性の皮膜を形成してコンクリート骨材として使用したときにコンクリート組成物の膨張を抑制する物質を探索して、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩を見出した。

ここでまず、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を適用する溶融スラグとしては、ごみ焼却灰溶融スラグ、ＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）溶融スラグ等の溶融スラグが挙げられる。

これらの溶融スラグは、コンクリート用スラグ細骨材として用いられる場合は通常粒径５ｍｍ以下（溶融スラグ細骨材のＪＩＳ規格ではＭＳ５で、これ以外にもＭＳ２．５、ＭＳ１．２、ＭＳ５−０．３などがある）に粉砕されて用いられる。なお、溶融スラグは、粒径５ｍｍを越えるコンクリート用スラグ粗骨材として用いられてもよい。溶融スラグの金属アルミニウム含有量はさまざまであり、溶融炉形式によっても異なる。一般的には０．０５〜０．５重量％の範囲にあるものが多い。また金属鉄含有量は、ＪＩＳ基準で１％以下と定められている。

本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤は、これらの金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含み、そのｐＨが７．１〜８．８の中性から弱アルカリ性であることから水素発生することなく不溶性の皮膜を形成する。

そして、上記の粉砕された粒子状の溶融スラグに対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を噴霧し、混合添加した後、混合物を乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を作製する。

なお、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する方法には、つぎの４つの実施態様がある。

まず第１の方法は、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、混合物を加熱し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。

つぎに、第２の方法は、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温で所要時間放置し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。

第３の方法は、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させた後、常温で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。

さらに、第４の方法は、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。

なお、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する上記第１の方法では、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、混合物を加熱し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造しているので、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が、確実に形成されるという利点がある。そして、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。

つぎに、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する上記第２の方法では、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温で所要時間放置し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造しているので、加熱工程が不要であるという利点がある。しかもアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。

本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する上記第３の方法では、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させた後、常温で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造しているので、加熱工程が不要であるという利点があるとともに、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。

さらに、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する上記第４の方法では、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造しているので、加熱工程が全く不要であるとともに、コンクリートやモルタルの製造時間を大幅に短縮することができるという利点がある。もちろん、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されており、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。

なお、本発明によるコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いて作製したコンクリートやモルタルについての膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づき行ない、試験片の膨張率の計測を行なう。

本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤によれば、上記いずれの場合も、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成され、しかも該不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜形成時に水素の発生がなく、低コストで、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に皮膜を形成させることができる。

そして、本発明による膨張抑制コンクリート骨材をコンクリートの構成材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。

つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、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
本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記４つの実施態様のうち、第１の方法により実施したものである。

すなわち、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、混合物を加熱し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。

まず、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰プラズマ溶融スラグ骨材１３５０ｇを用意した。この溶融スラグ骨材の金属アルミニウム含有量は、０．１６重量％であり、また金属鉄含有量は、０．３２重量％であった。

ついで、このプラズマ溶融スラグ骨材を約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度０．２ｍｏｌ／Ｌ（３．１６重量％）の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．４）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、温度１０５℃で、２時間、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。

なおここで、０．２ｍｏｌ／Ｌ（３．１６重量％）の（ ）内の数値は、酢酸カルシウム水溶液中の酢酸カルシウムのモル濃度を、重量濃度に換算した数値を表す。

そして、この重量濃度から、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．１５８重量％であった。

＜モルタル膨張試験＞
ついで、本発明による上記コンクリート細骨材を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。ここで、モルタル膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づいて行った。

本発明による薬剤処理コンクリート細骨材（粒径５ｍｍ以下）１３５０ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、水５４０ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。ついで、このモルタル混練物を、長さ５５０ｍｍ×径５０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍのポリエチレン製袋に約２００ｍｍまで充填して、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れた。メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことによりモルタルの体積Ｖ１（ｍＬ）を求めた。そして、袋の上端を結び、これを吊るして２４時間、常温で静置して固化させた。

そして、固化後、モルタル試験片を先と同様に、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れ、メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことにより固化後のモルタルの体積Ｖ２（ｍＬ）を求め、次式によりモルタル膨張率を求めた。

モルタル膨張率（％）＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ１×１００。

なお、モルタル膨張率は３個の供試体の平均値を用いた。

得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤溶液の濃度、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表１に示した。

実施例２〜６
上記実施例１の場合と同様にして、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、本発明の膨脹抑制剤の種類、および膨脹抑制剤溶液の濃度を種々変更して、実施した。

ここで、実施例２では、酢酸カルシウム０．４ｍｏｌ／Ｌ（６．３２重量％）（ｐＨ：７．７）を使用した。

実施例３では、酢酸カルシウム０．６ｍｏｌ／Ｌ（９．４８重量％）（ｐＨ：８．０）を使用した。

実施例４では、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート）０．２ｍｏｌ／Ｌ（２．９４重量％）（ｐＨ：８．１）を使用した。

実施例５では、ＣＭＡ０．４ｍｏｌ／Ｌ（５．８８重量％）（ｐＨ：８．３）を使用した。

実施例６では、ＣＭＡ０．６ｍｏｌ／Ｌ（８．８２重量％）（ｐＨ：８．４）を使用した。

実施例７では、酢酸カリウム０．６ｍｏｌ／Ｌ（５．８９重量％）（ｐＨ：８．５）を使用した。

実施例８では、酢酸ナトリウム０．６ｍｏｌ／Ｌ（４．９２重量％）（ｐＨ：８．５）を使用した。

なお、ＣＭＡは、カルシウム・マグネシウム・アセテート（Ｃａ：Ｍｇモル比＝３：７である。

本発明のこれらのコンクリート骨材用膨張抑制剤を用い、上記実施例１の場合と同様にして、本発明による各種コンクリート細骨材を作製した。

ついで、得られた実施例２〜８のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表１にあわせて示した。

比較例１〜３
比較のために、下記の３つの実験を行なった。

まず、比較例１では、実施例１で使用した粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰プラズマ溶融スラグ骨材に、膨張抑制剤を用いることなく、水（ｐＨ：７．０）のみを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、上記実施例１の場合と同様に、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。

つぎに、比較例２では、膨脹抑制剤として、従来の消石灰飽和水溶液（０．２５重量％）（ｐＨ：１３．０）を用いて、上記実施例１の場合と同様に、コンクリート細骨材を作製した。

また比較例３では、膨脹抑制剤として、従来の過酸化水素水溶液（３．１０重量％）（ｐＨ：７．２）を用いて、上記実施例１の場合と同様に、コンクリート細骨材を作製した。

ついで、得られた比較例１〜３のモルタル細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表１にあわせて示した。

上記表１の結果から明らかなように、本発明の実施例１〜８によれば、本発明の膨脹抑制剤により処理したプラズマ溶融スラグ骨材よりなるコンクリート細骨材を用いて、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施することにより、モルタル試験片の膨張率の抑制が可能であり、しかも、市販のモルタル膨張抑制剤に比べて、半額以下の低コストである、という利点がある。これに対し、比較例１〜３によれば、いずれもモルタル試験片の膨張率が高く、プラズマ溶融スラグ骨材中に含まれる金属アルミニウムがセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、モルタルが膨張したり、結果として強度が低下するという問題があった。

実施例９〜１４
上記実施例１の場合と同様にして、本発明のコンクリート細骨材を作製するが、溶融スラグ骨材として、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰のバーナー溶融スラグ骨材を使用した。このバーナー溶融スラグ骨材の金属アルミニウム含有量は、０．１９重量％であり、また金属鉄含有量は、０．２６重量％であった。

なお、実施例９〜１４における本発明の膨脹抑制剤の種類、および膨脹抑制剤溶液の濃度は、上記実施例１〜６の場合と同様とした。

ついで、得られた実施例９〜１４のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤溶液の濃度、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表２に示した。

比較例４
比較のために、実施例９で使用した粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ骨材に、水（ｐＨ：７．０）を噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、上記実施例１の場合と同様に、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。

ついで、得られた比較例４のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表２にあわせて示した。

上記表２の結果から明らかなように、本発明の実施例９〜１４によれば、本発明の膨脹抑制剤により処理したバーナー溶融スラグ骨材よりなるコンクリート細骨材を用いて、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施することにより、モルタル試験片の膨張率の抑制が可能であり、しかも、市販のモルタル膨張抑制剤に比べて、半額以下の低コストである、という利点がある。これに対し、比較例４によれば、モルタル試験片の膨張率が高いものであった。

実施例１５〜２０
上記実施例１の場合と同様にして、本発明のコンクリート細骨材を作製するが、溶融スラグ骨材として、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰のプラズマ溶融スラグ骨材を使用した。このプラズマ溶融スラグ骨材の金属アルミニウム含有量は、０．１５重量％であり、また金属鉄含有量は、０．４０重量％であった。

なお、実施例１５〜２０における本発明の膨脹抑制剤の種類、および膨脹抑制剤溶液の濃度は、上記実施例１〜６の場合と同様とした。

ついで、得られた実施例１５〜２０のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤溶液の濃度、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表３にて示した。

比較例５
比較のために、実施例１５で使用した粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰プラズマ溶融スラグ骨材に、水（ｐＨ：７．０）を噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、上記実施例１の場合と同様に、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。

ついで、得られた比較例５のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表３にあわせて示した。

上記表３の結果から明らかなように、本発明の実施例１５〜２０によれば、本発明の膨脹抑制剤により処理したプラズマ溶融スラグ骨材よりなるコンクリート細骨材を用いて、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施することにより、モルタル試験片の膨張率の抑制が可能であり、しかも、市販のモルタル膨張抑制剤に比べて、半額以下の低コストである、という利点がある。これに対し、比較例５によれば、モルタル試験片の膨張率が高いものであった。

実施例２１
本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記４つの実施態様のうち、第２の方法により実施したものである。

すなわち、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウムの水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温で所要時間放置し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。

まず、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。この溶融スラグの金属アルミニウム含有量は、０．２０重量％であり、また金属鉄含有量は、０．１１重量％であった。

ついで、このバーナー溶融スラグを約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤として、濃度０．６ｍｏｌ／Ｌ（９．４８重量％）の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、室温（試験時は約１０℃）で１６時間放置し、乾燥して、本発明の膨張抑制コンクリート細骨材を作製した。

そして、この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．４７２重量％であった。

ついで、本発明による上記コンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様にして、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤水溶液の濃度、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表４に示した。

実施例２２
上記実施例２１の場合と同じ方法により、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、酢酸カルシウム１．２ｍｏｌ／Ｌ（１８．９６重量％）（ｐＨ：８．３）を使用した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．９４４重量％であった。

ついで、本発明による上記コンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様にして、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表４にあわせて示した。

上記表４の結果から明らかなように、本発明の実施例２１および２２によれば、本発明の膨脹抑制剤により処理したバーナー溶融スラグ骨材よりなるコンクリート細骨材を用いて、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施することにより、加熱工程が不要であるという利点がある。しかも酢酸カルシウムの作用により、バーナー溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されて、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、モルタルの膨張率を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、モルタルの強度低下を抑制することができた。

実施例２３
本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記４つの実施態様のうち、第３の方法により実施したものである。

すなわち、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウムの水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させた後、常温で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。

まず、上記実施例２１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。

ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、ついで、これに本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。

その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに投入して、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させた後、室温（試験時は約１０℃）で、約２時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を作製した。

なお、上記の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５００重量％であった。

つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。

実施例２４
上記実施例２３の場合と同じ方法により、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、水５４０ｇに、本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム１３．５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．４）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０００重量％であった。

比較例６
比較のために、実施例２３の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、従来の亜硝酸系膨脹抑制剤６．７５ｇを水５４０ｇに溶解した亜硝酸系膨脹抑制剤水溶液（ｐＨ：７．０）を使用した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５００重量％であった。

ついで、実施例２３と２４および比較例６で得られたモルタルの試験片について、上記実施例１の場合と同様にして、モルタル膨張試験を実施した。得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤の溶解量（ｇ）、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表５にまとめて示した。

上記表５の結果から明らかなように、本発明の実施例２３および２４によれば、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウムの水溶液に、粉砕された粒子状のバーナー溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させた後、常温で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造しているので、加熱工程が不要であるという利点があるとともに、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、酢酸カルシウムの作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、モルタルの膨張率を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、モルタルの強度低下を抑制することができた。

これに対し、従来の亜硝酸系膨脹抑制剤を用いた比較例６によれば、モルタルの膨張率が２％を越えるものとなり、モルタルの強度低下を抑制することができなかった。

実施例２５
本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記４つの実施態様のうち、第４の方法により実施したものである。

すなわち、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。

まず、上記実施例２１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。

ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、ついで、これに本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５００重量％であった。

その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに投入して、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇに、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。

実施例２６
上記実施例２５の場合と同じ方法により、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、水５４０ｇに、本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム１３．５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．４）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０００重量％であった。

実施例２７
上記実施例２５の場合と同じ方法により、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、水５４０ｇを入れ、ついで、これに本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤であるＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート）６．７５ｇを溶解して、ＣＭＡ水溶液（ｐＨ：８．０）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５００重量％であった。

実施例２８
上記実施例２５の場合と同じ方法により、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、水５４０ｇに、本発明のモルタル骨材用膨張抑制剤であるＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート）１３．５ｇを溶解して、ＣＭＡ水溶液（ｐＨ：８．１）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０００重量％であった。

比較例７
比較のために、上記実施例２５の場合と同様の方法により、モルタルを製造するが、コンクリート骨材用膨張抑制剤を使用することなく、水５４０ｇ（ｐＨ：７．０）を用いた。

比較例８
比較のために、上記実施例２５の場合と同じ方法により、モルタルを製造するが、水５４０ｇを入れ、ついで、これに従来のコンクリート骨材用膨張抑制剤である亜硝酸系薬剤６．７５ｇを溶解して、亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を作製した。この重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５００重量％であった。

ついで、実施例２５〜２８、および比較例７と８で得られたモルタルの試験片について、上記実施例１の場合と同様にして、モルタル膨張試験を実施した。得られたモルタル試験片の膨張率の計測結果、並びに膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤の溶解量（ｇ）、ｐＨ、およびスラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を、下記の表６にまとめて示した。

上記表６の結果から明らかなように、本発明の実施例２５〜２８によれば、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤の水溶液に、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材を所定の割合で投入して分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造しているので、加熱工程が不要であるという利点があるとともに、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、酢酸カルシウムの作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、モルタルの膨張率を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、モルタルの強度低下を抑制することができた。

これに対し、膨脹抑制剤を使用しなかった比較例７、および従来の亜硝酸系膨脹抑制剤を用いた比較例８によれば、いずれの場合も、モルタルの膨張率が２％を越えるものとなり、モルタルの強度低下を抑制することができなかった。

なお、上記実施例では、本発明によるコンクリート骨材用膨脹抑制剤を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施したが、本発明のコンクリート骨材用膨張抑制剤を用い、さらに砂利などのコンクリート粗骨材を混合してコンクリートを製造し、コンクリート膨張試験を実施する場合にも、同様に、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。

Claims (4)

1. 金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材に用いる膨張抑制剤であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含むことを特徴とする、コンクリート骨材用膨張抑制剤。
2. アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート骨材用膨張抑制剤。
3. アルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート骨材用膨張抑制剤。
4. 金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材が、上記請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のコンクリート骨材用膨張抑制剤で処理されて、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されていることを特徴とする、膨張抑制コンクリート骨材。