JP2023092536A - 焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 - Google Patents
焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023092536A JP2023092536A JP2021207628A JP2021207628A JP2023092536A JP 2023092536 A JP2023092536 A JP 2023092536A JP 2021207628 A JP2021207628 A JP 2021207628A JP 2021207628 A JP2021207628 A JP 2021207628A JP 2023092536 A JP2023092536 A JP 2023092536A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- parts
- product
- carbon dioxide
- 2cao
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、材齢初期（材齢１日）のセメント質硬化体の水和を速めることにより、生成した水和物に、より多くの二酸化炭素を吸収させて、二酸化炭素の総排出量を低減できる水硬性組成物等を提供する。【解決手段】本発明の焼成物は、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対し、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を２０～４０質量部、並びに、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を合計で１０～１００質量部含む。また、本発明の焼成物は、好ましくは２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２１００質量部に対し、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を０～２１０質量部含む。【選択図】なし
Description
本発明は、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を多く含む焼成物、該焼成物を用いた水硬性組成物およびセメント組成物、並びに、該焼成物の製造方法に関する。
地球温暖化の抑制のため、地球温暖化の主な原因物質である二酸化炭素の排出量を低減する方法が種々提案されている。その一つに、コンクリート等のセメント質硬化体の製造過程で生成するセメント水和物と、二酸化炭素の反応を利用して、コンクリート混錬物やコンクリート硬化体等に二酸化炭素を吸収させる方法がある。
例えば、特許文献１では、粉体成分として、γ－Ｃ２Ｓ(２ＣａＯ・ＳｉＯ２)、および製鋼スラグ粉末の１種以上と、ポルトランドセメントを含み、γ－Ｃ２Ｓ粉末、および製鋼スラグ粉末が合計で２５～９５質量％、および水セメント比が８０～２５０％であるコンクリート混練物が提案されている。
また、特許文献２では、（Ａ）ムライトとアノーサイトのいずれか一方または両方を含むセメント混合用粉末とポルトランドセメントを含む粉末状セメント組成物、（Ｂ）水、および、（Ｃ）骨材、を含むセメント混練物の硬化体を、炭酸化してなるセメント質硬化体が提案されている。
さらに、特許文献３では、（Ａ）Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）１００質量部に対し、Ｃ２ＡＳ（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）を１０～２００質量部含有し、かつ、Ｃ３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）が２０質量部以下である焼成物の粉砕物と、ポルトランドセメントを含む粉末状セメント組成物と、（Ｂ）水と、（Ｃ）骨材、の各材料を含むセメント混練物の硬化体を、炭酸化してなるセメント質硬化体が提案されている。
そして、前記セメント質硬化体はいずれも、養生過程において多量の二酸化炭素を吸収するため、二酸化炭素の総排出量を低減できる。ここで、二酸化炭素の総排出量とは、セメントの製造過程で排出される二酸化炭素量から、セメント質硬化体の養生過程等で吸収される二酸化炭素量を引いた二酸化炭素量をいう。
また、特許文献２では、（Ａ）ムライトとアノーサイトのいずれか一方または両方を含むセメント混合用粉末とポルトランドセメントを含む粉末状セメント組成物、（Ｂ）水、および、（Ｃ）骨材、を含むセメント混練物の硬化体を、炭酸化してなるセメント質硬化体が提案されている。
さらに、特許文献３では、（Ａ）Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）１００質量部に対し、Ｃ２ＡＳ（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）を１０～２００質量部含有し、かつ、Ｃ３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）が２０質量部以下である焼成物の粉砕物と、ポルトランドセメントを含む粉末状セメント組成物と、（Ｂ）水と、（Ｃ）骨材、の各材料を含むセメント混練物の硬化体を、炭酸化してなるセメント質硬化体が提案されている。
そして、前記セメント質硬化体はいずれも、養生過程において多量の二酸化炭素を吸収するため、二酸化炭素の総排出量を低減できる。ここで、二酸化炭素の総排出量とは、セメントの製造過程で排出される二酸化炭素量から、セメント質硬化体の養生過程等で吸収される二酸化炭素量を引いた二酸化炭素量をいう。
本発明は、前記セメント質硬化体で得られた知見をさらに発展させたもので、材齢初期（材齢１日）のセメント質硬化体の水和を速めることにより、生成した水和物に、より多くの二酸化炭素を吸収させて、二酸化炭素の総排出量を低減できる水硬性組成物等を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、セメント鉱物の中でも水和活性が高い３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３と、長期に水和反応が持続する２ＣａＯ・ＳｉＯ２を、それぞれ特定の割合で含む焼成物等は、前記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の構成からなる焼成物等である。なお、本発明では、焼成物は、焼成物そのもののほかに、焼成物の粉砕物も含む。
［１］２ＣａＯ・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を２０～４０質量部、並びに、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を合計で１０～１００質量部含む、焼成物。
［２］２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を０～２１０質量部含む、前記［１］に記載の焼成物。
［３］前記［１］または［２］に記載の焼成物１００質量部に対し、石膏をＳＯ3換算で１．０～６．０質量部含む、水硬性組成物。
［４］ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対して、前記水硬性組成物を５～１００質量部含む、セメント組成物。
［５］産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上を原料として、１０００～１３５０℃で焼成して前記［１］または［２］に記載の焼成物を製造する、焼成物の製造方法。
［２］２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を０～２１０質量部含む、前記［１］に記載の焼成物。
［３］前記［１］または［２］に記載の焼成物１００質量部に対し、石膏をＳＯ3換算で１．０～６．０質量部含む、水硬性組成物。
［４］ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対して、前記水硬性組成物を５～１００質量部含む、セメント組成物。
［５］産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上を原料として、１０００～１３５０℃で焼成して前記［１］または［２］に記載の焼成物を製造する、焼成物の製造方法。
本発明の水硬性組成物は、材齢初期において水和反応が速くなるため、材齢初期での炭酸化養生により、より多くの二酸化炭素を吸収できるから、二酸化炭素の総排出量を低減することができる。
本発明は、前記のとおり、２ＣａＯ・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を２０～４０質量部、並びに、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を合計で１０～１００質量部含む焼成物等である。なお、これ以降は、記載を簡素化するため、２ＣａＯ・ＳｉＯ２はＣ２Ｓ、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３はＣ３Ａ、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２はＣ２ＡＳ、および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３はＣ４ＡＦと略記する。
以下、本発明を焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法に分けて説明する。
以下、本発明を焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法に分けて説明する。
１．焼成物
本発明の焼成物は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、Ｃ３Ａを２０～４０質量部、並びに、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦを合計で１０～１００質量部含む。
Ｃ３Ａの含有割合が、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し２０質量部未満では、材齢初期の水和反応が遅くなるため、炭酸化養生において二酸化炭素の吸収量が少なく、また４０質量部を超える焼成物の製造は困難である。なお、Ｃ３Ａの含有割合は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、好ましくは２５～４０質量部、より好ましくは３０～４０質量部である。
また、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦの合計の含有割合が、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、１０質量部未満では、水和反応が遅いＣ２Ｓが多くなって炭酸化が進まないため、材齢初期において二酸化炭素の吸収量が少なく、１００質量部を超えると、Ｃ２Ｓの割合が減少するため、長期において二酸化炭素の吸収量が少なくなる。なお、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦの合計の含有割合は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、好ましくは２０～９０質量部、より好ましくは３０～８０質量部である。
なお、焼成物の鉱物組成（Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ２ＡＳ、およびＣ４ＡＦ等の含有割合）は、各鉱物の理論プロファイルを、本発明のクリンカー粉末の粉末Ｘ線回折チャート（実測プロファイル）にフィッティングしてリートベルト解析により定量でき、この定量には市販の解析ソフトが使用できる。
本発明の焼成物は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、Ｃ３Ａを２０～４０質量部、並びに、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦを合計で１０～１００質量部含む。
Ｃ３Ａの含有割合が、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し２０質量部未満では、材齢初期の水和反応が遅くなるため、炭酸化養生において二酸化炭素の吸収量が少なく、また４０質量部を超える焼成物の製造は困難である。なお、Ｃ３Ａの含有割合は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、好ましくは２５～４０質量部、より好ましくは３０～４０質量部である。
また、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦの合計の含有割合が、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、１０質量部未満では、水和反応が遅いＣ２Ｓが多くなって炭酸化が進まないため、材齢初期において二酸化炭素の吸収量が少なく、１００質量部を超えると、Ｃ２Ｓの割合が減少するため、長期において二酸化炭素の吸収量が少なくなる。なお、Ｃ２ＡＳおよびＣ４ＡＦの合計の含有割合は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、好ましくは２０～９０質量部、より好ましくは３０～８０質量部である。
なお、焼成物の鉱物組成（Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ２ＡＳ、およびＣ４ＡＦ等の含有割合）は、各鉱物の理論プロファイルを、本発明のクリンカー粉末の粉末Ｘ線回折チャート（実測プロファイル）にフィッティングしてリートベルト解析により定量でき、この定量には市販の解析ソフトが使用できる。
また、本発明の焼成物中のＣ４ＡＦの含有率は、Ｃ２ＡＳ１００質量部に対し、好ましくは０～２１０質量部である。Ｃ４ＡＦの含有率が２１０質量部を超えると初期の水和活性が低下する。なお、本発明の焼成物中のＣ４ＡＦの含有率は、Ｃ２ＡＳ１００質量部に対し、より好ましくは０～１２０質量部、さらに好ましくは１０～１００質量部である。
２．水硬性組成物
本発明の水硬性組成物は、前記焼成物１００質量部に対し、石膏をＳＯ3換算で１．０～６．０質量部含む。石膏の含有率が、前記焼成物１００質量部に対し１．０質量部未満では、前記水硬性組成物を用いた混錬物の流動性や可使時間を確保するのが難しく、６．０質量部を超えると前記水硬性組成物を用いた硬化体の強度が低下する場合がある。なお、石膏の含有率は、前記焼成物１００質量部に対し、好ましくは１．０～３．０質量部である。
前記石膏は、特に制限されず、二水石膏、α型半水石膏、β型半水石膏、および無水石膏等から選ばれる１種以上が挙げられる。
そして、焼成物と石膏の混合方法は、特に制限されず、焼成物と石膏を同時に粉砕する方法や、焼成物を粉砕した後、該粉砕物と石膏を混合する方法等が挙げられる。
本発明の水硬性組成物は、前記焼成物１００質量部に対し、石膏をＳＯ3換算で１．０～６．０質量部含む。石膏の含有率が、前記焼成物１００質量部に対し１．０質量部未満では、前記水硬性組成物を用いた混錬物の流動性や可使時間を確保するのが難しく、６．０質量部を超えると前記水硬性組成物を用いた硬化体の強度が低下する場合がある。なお、石膏の含有率は、前記焼成物１００質量部に対し、好ましくは１．０～３．０質量部である。
前記石膏は、特に制限されず、二水石膏、α型半水石膏、β型半水石膏、および無水石膏等から選ばれる１種以上が挙げられる。
そして、焼成物と石膏の混合方法は、特に制限されず、焼成物と石膏を同時に粉砕する方法や、焼成物を粉砕した後、該粉砕物と石膏を混合する方法等が挙げられる。
３．セメント組成物
本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対して、前記水硬性組成物を５～１００質量部含む。前記水硬性組成物の含有割合が５質量部未満では、材齢初期において二酸化炭素の吸収量が少なく、１００質量部を超えると前記セメント組成物を用いた硬化体の強度が低下する場合がある。
前記ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーは、普通、早強、中庸熱、および低熱等の各種ポルトランドセメント、および、これらのセメントクリンカーが挙げられる。なお、前記セメント組成物は、要求される強度発現性、耐久性、および作業性等の特性に応じて、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカ粉末、および石灰石粉末等の混和材を１種類以上含んでもよい。
また、前記ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーと水硬性組成物の混合方法は、特に制限されず、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーと水硬性組成物を同時に粉砕する方法や、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーを粉砕した後、該ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と水硬性組成物を混合する方法等が挙げられる。
本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対して、前記水硬性組成物を５～１００質量部含む。前記水硬性組成物の含有割合が５質量部未満では、材齢初期において二酸化炭素の吸収量が少なく、１００質量部を超えると前記セメント組成物を用いた硬化体の強度が低下する場合がある。
前記ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーは、普通、早強、中庸熱、および低熱等の各種ポルトランドセメント、および、これらのセメントクリンカーが挙げられる。なお、前記セメント組成物は、要求される強度発現性、耐久性、および作業性等の特性に応じて、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカ粉末、および石灰石粉末等の混和材を１種類以上含んでもよい。
また、前記ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーと水硬性組成物の混合方法は、特に制限されず、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーと水硬性組成物を同時に粉砕する方法や、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーを粉砕した後、該ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と水硬性組成物を混合する方法等が挙げられる。
４．焼成物の製造方法
本発明の焼成物の製造方法は、産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上を原料として、１０００～１３５０℃で焼成して焼成物を製造する方法である。
該製造方法は、必須の工程として（ａ）原料調合工程、（ｂ）焼成・冷却工程、および（ｃ）粉砕工程を含む。
（ａ）原料調合工程
該工程では、原料として、産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上の廃棄物を用いて、前記焼成物の鉱物組成の範囲になるように調合する。前記廃棄物の原料としての使用は、廃棄物の有効利用の観点から好ましい。
そして、前記産業廃棄物は、石炭灰、生コンクリートスラッジ、コンクリート廃材、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥、建設廃材、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉二次灰、およびボーリング廃土等が挙げられる。また、前記一般廃棄物は、下水汚泥、都市ごみ焼却灰、下水汚泥乾粉、貝殻、および下水汚泥焼却灰等が挙げられる。さらに、前記建設発生土は、建設現場や工事現場等から発生する土壌、残土、および廃土壌等が挙げられる。
本発明の焼成物の製造方法は、産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上を原料として、１０００～１３５０℃で焼成して焼成物を製造する方法である。
該製造方法は、必須の工程として（ａ）原料調合工程、（ｂ）焼成・冷却工程、および（ｃ）粉砕工程を含む。
（ａ）原料調合工程
該工程では、原料として、産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上の廃棄物を用いて、前記焼成物の鉱物組成の範囲になるように調合する。前記廃棄物の原料としての使用は、廃棄物の有効利用の観点から好ましい。
そして、前記産業廃棄物は、石炭灰、生コンクリートスラッジ、コンクリート廃材、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥、建設廃材、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉二次灰、およびボーリング廃土等が挙げられる。また、前記一般廃棄物は、下水汚泥、都市ごみ焼却灰、下水汚泥乾粉、貝殻、および下水汚泥焼却灰等が挙げられる。さらに、前記建設発生土は、建設現場や工事現場等から発生する土壌、残土、および廃土壌等が挙げられる。
また、前記廃棄物だけでは、前記焼成物の鉱物組成が前記範囲内になるように調合することが難しい場合は、カルシウム原料、ケイ素原料、アルミニウム原料、および鉄原料等の天然原料で補ってもよい。ここで、カルシウム原料は、石灰石、生石灰、消石灰、および製鋼スラグ等が挙げられ、ケイ素原料は、珪石および粘土等が挙げられ、アルミニウム原料は、粘土等が挙げられ、鉄原料は、鉄滓および鉄ケーキ等が挙げられる。
また、前記原料の粒度を調整する必要がある場合は、ボールミル等の粉砕機で所定の粒度になるまで粉砕して調整する。また、前記原料は、焼成を容易にするため造粒してもよい。この造粒方法は、転動造粒法、押出し造粒法、および圧縮造粒法等が挙げられる。
（ｂ）焼成・冷却工程
前記調合原料をロータリーキルン等の焼成炉で焼成した後、クーラーで冷却して焼成物が得られる。
ここで、本発明の焼成物の焼成温度は、１０００～１３５０℃である。焼成温度が１０００℃未満では、焼成物中のフリーライムを減らすことが難しく、１３５０℃を超えると原料が溶融して焼成物が減少するおそれがある。なお、前記焼成温度は、好ましくは１１５０～１３５０℃、より好ましくは１２００～１３００℃である。
また、焼成時間は、好ましくは３０～１５０分である。該時間が３０分未満では焼成が十分でなく、１５０分を超えると生産性が低下する。なお、前記焼成時間は、より好ましくは４０～１２０分である。
焼成炉は、特に制限されないが、連続生産が可能で製造効率が高いことから、好ましくはロータリーキルンである。
また、焼成用の燃料は重油のほかに石炭や、廃油、廃タイヤ、および廃プラスチック等の燃料代替廃棄物も使用できる。
前記調合原料をロータリーキルン等の焼成炉で焼成した後、クーラーで冷却して焼成物が得られる。
ここで、本発明の焼成物の焼成温度は、１０００～１３５０℃である。焼成温度が１０００℃未満では、焼成物中のフリーライムを減らすことが難しく、１３５０℃を超えると原料が溶融して焼成物が減少するおそれがある。なお、前記焼成温度は、好ましくは１１５０～１３５０℃、より好ましくは１２００～１３００℃である。
また、焼成時間は、好ましくは３０～１５０分である。該時間が３０分未満では焼成が十分でなく、１５０分を超えると生産性が低下する。なお、前記焼成時間は、より好ましくは４０～１２０分である。
焼成炉は、特に制限されないが、連続生産が可能で製造効率が高いことから、好ましくはロータリーキルンである。
また、焼成用の燃料は重油のほかに石炭や、廃油、廃タイヤ、および廃プラスチック等の燃料代替廃棄物も使用できる。
（ｃ）粉砕工程
本発明において粉砕方法は、特に制限されず、例えば、ボールミルやロッドミル等の粉砕機を用いて粉砕するとよい。
また、粉砕物のブレーン比表面積は、水和反応の促進、二酸化炭素の吸収量の増大、硬化体の強度発現性の向上のため、粉砕物のブレーン比表面積は、好ましくは２５００～４５００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３０００～４０００ｃｍ２／ｇである。
また、前記粉砕の効率を高めるために、好ましくは粉砕助剤を添加して粉砕するとよい。該粉砕助剤は、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン、およびトリイソプロパノールアミン等が挙げられる。これらの粉砕助剤の添加比率は、焼成物１００質量部に対し、好ましくは０．０１～１質量部である。
本発明において粉砕方法は、特に制限されず、例えば、ボールミルやロッドミル等の粉砕機を用いて粉砕するとよい。
また、粉砕物のブレーン比表面積は、水和反応の促進、二酸化炭素の吸収量の増大、硬化体の強度発現性の向上のため、粉砕物のブレーン比表面積は、好ましくは２５００～４５００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３０００～４０００ｃｍ２／ｇである。
また、前記粉砕の効率を高めるために、好ましくは粉砕助剤を添加して粉砕するとよい。該粉砕助剤は、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン、およびトリイソプロパノールアミン等が挙げられる。これらの粉砕助剤の添加比率は、焼成物１００質量部に対し、好ましくは０．０１～１質量部である。
本発明において、二酸化炭素を吸収する方法として、本発明の水硬性組成物またはセメント組成物を用いた材齢初期の硬化体（コンクリートおよびモルタル等）を、二酸化炭素に晒して炭酸化養生して、二酸化炭素を吸収する方法のほかに、前記水硬性組成物またはセメント組成物を用いたコンクリートおよびモルタル等の混錬時に、該混錬物中に二酸化炭素を吹き込む方法がある。また、硬化体は、コンクリート製品、コンクリート構造物、コンクリート舗装等の形態で、長期間にわたり二酸化炭素を吸収できる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．焼成物の製造
原料として、下水汚泥、建設発生土、石灰石、および粘土等の、通常のポルトランドセメントクリンカー原料を用いて、表１に示す化学組成に従い調合した後、ロータリーキルンで表１に示す温度で焼成した。焼成には、燃料として重油のほかに、廃油や廃プラスチックを使用した。表２に、製造した焼成物の鉱物組成を示す。
１．焼成物の製造
原料として、下水汚泥、建設発生土、石灰石、および粘土等の、通常のポルトランドセメントクリンカー原料を用いて、表１に示す化学組成に従い調合した後、ロータリーキルンで表１に示す温度で焼成した。焼成には、燃料として重油のほかに、廃油や廃プラスチックを使用した。表２に、製造した焼成物の鉱物組成を示す。
２．水硬性組成物の製造
前記焼成物１００質量部に対し、ニ水石膏をＳＯ３換算で２．０質量部添加した後、バッチ式ボールミルで焼成物と二水石膏を同時に粉砕して、ブレーン比表面積が３５００±２００ｃｍ２／ｇの水硬性組成物を製造した。
前記焼成物１００質量部に対し、ニ水石膏をＳＯ３換算で２．０質量部添加した後、バッチ式ボールミルで焼成物と二水石膏を同時に粉砕して、ブレーン比表面積が３５００±２００ｃｍ２／ｇの水硬性組成物を製造した。
３．フレッシュモルタルの作製
表３に示す配合に従い、山砂（全量の半分の量）、水硬性組成物（全量）、残りの山砂の順に、ホバートミキサに投入して空練りした。次に、前記各材料を混練しながら、３０秒間かけて水を投入し、さらに９０秒間混練して、フレッシュモルタルを製造した。なお、表３中のＷは水を、Ｃは水硬性組成物を、Ｓは山砂を表わし、Ｗ／Ｃは水／水硬性組成物比を、Ｓ／Ｃは山砂／水硬性組成物比を表わす。
表３に示す配合に従い、山砂（全量の半分の量）、水硬性組成物（全量）、残りの山砂の順に、ホバートミキサに投入して空練りした。次に、前記各材料を混練しながら、３０秒間かけて水を投入し、さらに９０秒間混練して、フレッシュモルタルを製造した。なお、表３中のＷは水を、Ｃは水硬性組成物を、Ｓは山砂を表わし、Ｗ／Ｃは水／水硬性組成物比を、Ｓ／Ｃは山砂／水硬性組成物比を表わす。
４．供試体の作製と炭酸化養生
前記フレッシュモルタルを、内部寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ×４００ｍｍの型枠に打設して、供試体を成型した後、該供試体を、３０℃、相対湿度６０％、二酸化炭素濃度８０体積％の恒温槽内に静置し、材齢１日、３日、および７日まで、それぞれの供試体を炭酸化養生した。
前記フレッシュモルタルを、内部寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ×４００ｍｍの型枠に打設して、供試体を成型した後、該供試体を、３０℃、相対湿度６０％、二酸化炭素濃度８０体積％の恒温槽内に静置し、材齢１日、３日、および７日まで、それぞれの供試体を炭酸化養生した。
５．二酸化炭素の吸収量の測定
炭酸化養生が終了した供試体は粗砕した後、真空乾燥器内に移し、減圧下で２４時間以上乾燥させた。次に、振動式ディスクミルを用いて全量を微粉砕した後、ＴＧ－ＤＴＡ装置を用いて熱重量分析を行った。該熱重量分析において、６００～８００℃の範囲内で観測された質量の減少（△ｗ）をＣＯ２の脱炭酸に起因するとして、該質量の減少量を供試体中の水硬性組成物の量（９００ｇ）で除して、二酸化炭素の吸収量（△ｗ／９００、単位は百分率％で表す。）を算出した。その結果を表４に示す。
炭酸化養生が終了した供試体は粗砕した後、真空乾燥器内に移し、減圧下で２４時間以上乾燥させた。次に、振動式ディスクミルを用いて全量を微粉砕した後、ＴＧ－ＤＴＡ装置を用いて熱重量分析を行った。該熱重量分析において、６００～８００℃の範囲内で観測された質量の減少（△ｗ）をＣＯ２の脱炭酸に起因するとして、該質量の減少量を供試体中の水硬性組成物の量（９００ｇ）で除して、二酸化炭素の吸収量（△ｗ／９００、単位は百分率％で表す。）を算出した。その結果を表４に示す。
表４に示すように、材齢１日の二酸化炭素の吸収量は、比較例に比べて実施例では、１．４（＝１．７１/１．１２）～２．２（＝１．７９/０．８３）倍多いが、材齢３日以降ではほぼ同じである。
以上の結果から、本発明の水硬性組成物は、材齢初期（材齢１日）において水和反応が速くなるため、材齢初期での炭酸化養生により、より多くの二酸化炭素を吸収でき、二酸化炭素の総排出量を低減することができる。
以上の結果から、本発明の水硬性組成物は、材齢初期（材齢１日）において水和反応が速くなるため、材齢初期での炭酸化養生により、より多くの二酸化炭素を吸収でき、二酸化炭素の総排出量を低減することができる。
Claims (5)
- ２ＣａＯ・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を２０～４０質量部、並びに、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を合計で１０～１００質量部含む、焼成物。
- ２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２ １００質量部に対し、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を０～２１０質量部含む、請求項１に記載の焼成物。
- 請求項１または２に記載の焼成物１００質量部に対し、石膏をＳＯ3換算で１．０～６．０質量部含む、水硬性組成物。
- ポルトランドセメントまたはポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対して、前記水硬性組成物を５～１００質量部含む、セメント組成物。
- 産業廃棄物、一般廃棄物、および建設発生土から選ばれる１種以上を原料として、１０００～１３５０℃で焼成して請求項１または２に記載の焼成物を製造する、焼成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021207628A JP2023092536A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021207628A JP2023092536A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023092536A true JP2023092536A (ja) | 2023-07-04 |
Family
ID=87001153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021207628A Pending JP2023092536A (ja) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023092536A (ja) |
-
2021
- 2021-12-22 JP JP2021207628A patent/JP2023092536A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2513572C2 (ru) | Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера | |
| JP4166178B2 (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP2009114011A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP4612134B2 (ja) | 早強性セメント混和材およびこれを含むコンクリートならびにコンクリート製品 | |
| JP2004292307A (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP2011219341A (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP4494743B2 (ja) | セメント組成物の製造方法 | |
| JP2011132111A (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP5122316B2 (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP5535106B2 (ja) | セメント組成物 | |
| JP2007331976A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP2010168256A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP4279491B2 (ja) | コンクリート製品 | |
| JP2007169099A (ja) | 焼成物 | |
| JP2022135892A (ja) | クリンカ粉末及びその製造方法 | |
| JP5350770B2 (ja) | セメント組成物 | |
| JP2023092536A (ja) | 焼成物、水硬性組成物、セメント組成物、および焼成物の製造方法 | |
| JP4166180B2 (ja) | コンクリート | |
| JP5473811B2 (ja) | セメント添加材およびセメント組成物 | |
| JP2005272223A (ja) | コンクリート | |
| JP7198604B2 (ja) | 焼成物、セメント添加材、およびセメント組成物 | |
| JP2023182440A (ja) | 二酸化炭素排出低減セメント、セメント組成物、およびセメント質硬化体 | |
| JP6207992B2 (ja) | セメント混和材およびセメント組成物それを用いたセメント硬化体 | |
| JP5235057B2 (ja) | 焼成物、セメント添加材及びセメント組成物 | |
| JP2008184356A (ja) | セメント組成物 |