JP3249945B2 - 水質浄化能を有するコンクリート - Google Patents
水質浄化能を有するコンクリートInfo
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00284—Materials permeable to liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なコンクリー
トに関し、特に、水質浄化能を有しながら土木・建築資
材としても好適なコンクリートに関する。
トに関し、特に、水質浄化能を有しながら土木・建築資
材としても好適なコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、間伐材や風倒木、工場廃材、建築
解体材などの大量の木質系廃棄物を有効に利用するため
に、それらを炭化することにより得られた製品の用途開
発が進められている。木質系炭化物は、軽量、吸湿・吸
水・保水性、断熱性などの様々な特色を有していること
から、燃料、土壌改良資材、住宅床下調湿材、各種化学
物質吸着材等に広く利用されている。さらに、最近は、
河川などに水質浄化に木質系炭化物を利用することも試
みられている。
解体材などの大量の木質系廃棄物を有効に利用するため
に、それらを炭化することにより得られた製品の用途開
発が進められている。木質系炭化物は、軽量、吸湿・吸
水・保水性、断熱性などの様々な特色を有していること
から、燃料、土壌改良資材、住宅床下調湿材、各種化学
物質吸着材等に広く利用されている。さらに、最近は、
河川などに水質浄化に木質系炭化物を利用することも試
みられている。
【０００３】木質系炭化物の用途の一つである水質浄化
に関する機能は、物理的浄化と生物学的浄化の大きく２
つに分けられる。前者は、比較的大きな固形部を濾し取
る濾過能、木炭の細孔内に取り込まれるような物質が吸
着される吸着能等に基づくものであり、後者は、溶存酸
素の存在下に炭化物に付着し、生物膜を形成した好気性
微生物による有機物の分解に依るものである。
に関する機能は、物理的浄化と生物学的浄化の大きく２
つに分けられる。前者は、比較的大きな固形部を濾し取
る濾過能、木炭の細孔内に取り込まれるような物質が吸
着される吸着能等に基づくものであり、後者は、溶存酸
素の存在下に炭化物に付着し、生物膜を形成した好気性
微生物による有機物の分解に依るものである。
【０００４】木質系炭化物はこのような特徴を有する
が、成形が困難であり軽くて脆いために成形材料として
は不向きである。したがって、従来、河川の浄化、汚水
処理、水質改善等のために木質系炭化物を使用する場合
には、専ら、２〜５cm程度の大きさの木炭等をそのまま
の状態でネット又は袋の中に入れ、川の中に起き、重石
を置いて設置していた。
が、成形が困難であり軽くて脆いために成形材料として
は不向きである。したがって、従来、河川の浄化、汚水
処理、水質改善等のために木質系炭化物を使用する場合
には、専ら、２〜５cm程度の大きさの木炭等をそのまま
の状態でネット又は袋の中に入れ、川の中に起き、重石
を置いて設置していた。
【０００５】木質系炭化物から成形体を得ることができ
れば、例えば、護岸用コンクリートブロックとして河川
や河床に敷設されて土木・建築資材としての機能を果た
しながら、最近特に問題になっている水質汚染に対する
浄化機能も発揮する極めて有用なコンクリートが得られ
るものと期待されるが、このような目的を充分に達成す
ることのできる技術は見当たらない。
れば、例えば、護岸用コンクリートブロックとして河川
や河床に敷設されて土木・建築資材としての機能を果た
しながら、最近特に問題になっている水質汚染に対する
浄化機能も発揮する極めて有用なコンクリートが得られ
るものと期待されるが、このような目的を充分に達成す
ることのできる技術は見当たらない。
【０００６】例えば、炭化物を用いる水質汚染防止用の
コンクリートブロックとして、特開平８−２９５５７８
には木炭を骨材とする連続空隙を有する多孔質コンクリ
ート材料が記載され、また、特開平８−３２５０７６に
は、セメントと多孔質物質（ゼオライト、活性炭、木炭
等）から成る吸着性コンクリートブロックが記載されて
いる。これらのコンクリートは、いずれも本質的に普通
セメント（ポルトランドセメント）と炭化物のみから構
成されるものである。本発明者が見出した知見によれ
ば、形状を保つために普通セメントと炭化物を混合した
だけでは、脆くて充分な強度が得られず、土木・建築資
材としては不適当である。また、特開平９−２４３６９
には、コンクリート表面に水浄化材を混入した透過性樹
脂層を設けたコンクリート製品が記載されているが、こ
れはコンクリート表面しか水質浄化能を持たず、さら
に、表面が剥離するとその機能が喪失するという問題点
があるものと考えられる。
コンクリートブロックとして、特開平８−２９５５７８
には木炭を骨材とする連続空隙を有する多孔質コンクリ
ート材料が記載され、また、特開平８−３２５０７６に
は、セメントと多孔質物質（ゼオライト、活性炭、木炭
等）から成る吸着性コンクリートブロックが記載されて
いる。これらのコンクリートは、いずれも本質的に普通
セメント（ポルトランドセメント）と炭化物のみから構
成されるものである。本発明者が見出した知見によれ
ば、形状を保つために普通セメントと炭化物を混合した
だけでは、脆くて充分な強度が得られず、土木・建築資
材としては不適当である。また、特開平９−２４３６９
には、コンクリート表面に水浄化材を混入した透過性樹
脂層を設けたコンクリート製品が記載されているが、こ
れはコンクリート表面しか水質浄化能を持たず、さら
に、表面が剥離するとその機能が喪失するという問題点
があるものと考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、土木
・建築資材として充分な強度と耐久性を有し容易に成形
することができ、しかも、水質浄化資材としても優れた
コンクリート成形体を提供することにある。
・建築資材として充分な強度と耐久性を有し容易に成形
することができ、しかも、水質浄化資材としても優れた
コンクリート成形体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、上記の
目的を達成するものとして、骨材を混ぜ合わせたアルミ
ナセメント、木質系炭化物および活性シリカを含有する
成形体から成ることを特徴とする水質浄化能を有するコ
ンクリートが提供される。本発明のコンクリートは、特
に好ましい態様として、15〜40重量％の木質系炭化物、
および２〜５重量％の活性シリカ（但し、骨材＋アルミ
ナセメント＋木質炭化物＋活性シリカ＝100 重量％）を
含有し、また、木質炭化物が２mm〜20mmの粒径を有す
る。
目的を達成するものとして、骨材を混ぜ合わせたアルミ
ナセメント、木質系炭化物および活性シリカを含有する
成形体から成ることを特徴とする水質浄化能を有するコ
ンクリートが提供される。本発明のコンクリートは、特
に好ましい態様として、15〜40重量％の木質系炭化物、
および２〜５重量％の活性シリカ（但し、骨材＋アルミ
ナセメント＋木質炭化物＋活性シリカ＝100 重量％）を
含有し、また、木質炭化物が２mm〜20mmの粒径を有す
る。
【０００９】本発明に従えば、さらに、上記の水質浄化
能を有するコンクリートを製造するための特に好ましい
方法として、骨材を混ぜ合わせたアルミナセメントに、
木質系炭化物および活性シリカを添加し、加水混練、成
形および養生を行うことによりそれらの成分を含有する
成形体から成るコンクリートを製造するに当たって、加
水混練を真空下に行うことを特徴とする方法が提供され
る。
能を有するコンクリートを製造するための特に好ましい
方法として、骨材を混ぜ合わせたアルミナセメントに、
木質系炭化物および活性シリカを添加し、加水混練、成
形および養生を行うことによりそれらの成分を含有する
成形体から成るコンクリートを製造するに当たって、加
水混練を真空下に行うことを特徴とする方法が提供され
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、コンクリートを構成す
る材料として、従来のような普通セメント（ポルトラン
ドセメント）ではなくアルミナセメントを用い、且つ、
活性シリカを添加することにより、木質系炭化物の特性
を活かした優れた水質浄化能が発揮されるとともに、土
木・建築資材としても好適なコンクリート成形体が得ら
れるという事実を見出したことに基づくものである。
る材料として、従来のような普通セメント（ポルトラン
ドセメント）ではなくアルミナセメントを用い、且つ、
活性シリカを添加することにより、木質系炭化物の特性
を活かした優れた水質浄化能が発揮されるとともに、土
木・建築資材としても好適なコンクリート成形体が得ら
れるという事実を見出したことに基づくものである。
【００１１】以下、本発明のコンクリートを構成する各
構成成分および製造工程に沿って本発明を詳述する。アルミナセメント 本発明のコンクリートの特徴の一つは、アルミナセメン
トを使用することにあるが、本発明において用いるアル
ミナセメントそのものは特に限定的なものではない。す
なわち、よく知られているように、ボーキサイトに石灰
石を混合し溶融焼成することによって製造され、一般
に、Ａｌ2 Ｏ3 約40〜55％、ＣａＯ約35〜45％、ＳｉＯ
2 約２〜10％、Ｆｅ2 Ｏ3 約２〜10％を含有し、少量の
ＴｉＯ2 やＭｇＯ等を含有するアルミナセメントが使用
される。本発明のコンクリートにおいては、このような
組成のアルミナセメント（凝固基材）に骨材を混ぜ合わ
せて、後述の木質系炭化物および活性シリカが添加され
ている。骨材は、アルミナセメント用の骨材として一般
的に使用されているものであり、例えば、砕石、砕砂、
スラグ骨材、人工軽量骨材、砂利および砂である。アル
ミナセメント（凝固基材）と骨材の成分比率は、一般に
１：３〜２：１である。
構成成分および製造工程に沿って本発明を詳述する。アルミナセメント 本発明のコンクリートの特徴の一つは、アルミナセメン
トを使用することにあるが、本発明において用いるアル
ミナセメントそのものは特に限定的なものではない。す
なわち、よく知られているように、ボーキサイトに石灰
石を混合し溶融焼成することによって製造され、一般
に、Ａｌ2 Ｏ3 約40〜55％、ＣａＯ約35〜45％、ＳｉＯ
2 約２〜10％、Ｆｅ2 Ｏ3 約２〜10％を含有し、少量の
ＴｉＯ2 やＭｇＯ等を含有するアルミナセメントが使用
される。本発明のコンクリートにおいては、このような
組成のアルミナセメント（凝固基材）に骨材を混ぜ合わ
せて、後述の木質系炭化物および活性シリカが添加され
ている。骨材は、アルミナセメント用の骨材として一般
的に使用されているものであり、例えば、砕石、砕砂、
スラグ骨材、人工軽量骨材、砂利および砂である。アル
ミナセメント（凝固基材）と骨材の成分比率は、一般に
１：３〜２：１である。
【００１２】このようなアルミナセメントを使用する
と、練り混ぜてから６時間の強度がポルトランドセメン
トの２週間強さ程度、24時間以内で28日強さを発現す
る。ポルトランドセメントのように凝結時間が長いと、
セメントと比重がかなり異なる炭化物を混合した場合、
分離・沈降が起こり、炭化物を均一に分散させることが
困難になる。これに対して、アルミナセメントは前述の
ように速硬性が高く、凝結時間が短いため、容易に均一
に分散させることが可能であるという特徴がある。ま
た、アルミナセメントの水和熱はポルトランドセメント
のそれの12〜20J/g ・ｈとかなり高く、早期に多量の熱
を出すため、寒冷時の施工に関しても自らの水和熱によ
って正常な凝結に必要な温度を維持でき、施工性にも優
れる。さらに、塩類、弱い酸類、油脂類、化学薬品等に
対しても、強い抵抗性があり、これらの浸食性物質が水
とともに流れてくるような場所においての使用も可能で
ある。
と、練り混ぜてから６時間の強度がポルトランドセメン
トの２週間強さ程度、24時間以内で28日強さを発現す
る。ポルトランドセメントのように凝結時間が長いと、
セメントと比重がかなり異なる炭化物を混合した場合、
分離・沈降が起こり、炭化物を均一に分散させることが
困難になる。これに対して、アルミナセメントは前述の
ように速硬性が高く、凝結時間が短いため、容易に均一
に分散させることが可能であるという特徴がある。ま
た、アルミナセメントの水和熱はポルトランドセメント
のそれの12〜20J/g ・ｈとかなり高く、早期に多量の熱
を出すため、寒冷時の施工に関しても自らの水和熱によ
って正常な凝結に必要な温度を維持でき、施工性にも優
れる。さらに、塩類、弱い酸類、油脂類、化学薬品等に
対しても、強い抵抗性があり、これらの浸食性物質が水
とともに流れてくるような場所においての使用も可能で
ある。
【００１３】木質系炭化物 本発明のコンクリートにおいて使用する木質系炭化物は
木炭、竹炭などのバイオマスを原料とした炭化物であ
る。このような木質系炭化物の混合量は浄化資材として
の炭化物の特性を発揮するように15重量％以上であるこ
とが好ましく、他方、40重量％を超えると得られるコン
クリート成形体の強度が低下して好ましくない。炭化物
の原料は廃材、バージン材は問わない。炭化物の炭化温
度は最低400 ℃以上で焼成されたものが望ましく、炭素
含有率は80％以上がよい。
木炭、竹炭などのバイオマスを原料とした炭化物であ
る。このような木質系炭化物の混合量は浄化資材として
の炭化物の特性を発揮するように15重量％以上であるこ
とが好ましく、他方、40重量％を超えると得られるコン
クリート成形体の強度が低下して好ましくない。炭化物
の原料は廃材、バージン材は問わない。炭化物の炭化温
度は最低400 ℃以上で焼成されたものが望ましく、炭素
含有率は80％以上がよい。
【００１４】バイオマスを原料とする炭化物は非バイオ
マス系炭化物に比べて次のような特徴がある。すなわ
ち、バイオマス系炭化物の細孔径分布は直径数μｍ〜数
10μｍに広く分布しており、これは物理的な物質の吸着
（アンカー効果）や水質浄化を行う微生物の担持には効
果的である。これに対して、石油系の活性炭などの細孔
径分布は１μｍ未満に偏っており、低分子化合物の吸着
には向いているが、微生物担持などには不適である。
マス系炭化物に比べて次のような特徴がある。すなわ
ち、バイオマス系炭化物の細孔径分布は直径数μｍ〜数
10μｍに広く分布しており、これは物理的な物質の吸着
（アンカー効果）や水質浄化を行う微生物の担持には効
果的である。これに対して、石油系の活性炭などの細孔
径分布は１μｍ未満に偏っており、低分子化合物の吸着
には向いているが、微生物担持などには不適である。
【００１５】さらに、本発明者は、土木・建築資材とし
ても好適な強度を有するコンクリートを製造するには炭
化物の粒径は２mm〜20mm（より好ましくは２mm〜６mm）
の範囲にあるのがよいことを見出しているが、工業的に
生産される化石燃料由来の炭化物の一つである微粉状の
活性炭は粒度が低すぎてこの目的には向いていない。ま
た、粒度が低すぎることは多孔質である性質を有効に発
揮できないという欠点もある。
ても好適な強度を有するコンクリートを製造するには炭
化物の粒径は２mm〜20mm（より好ましくは２mm〜６mm）
の範囲にあるのがよいことを見出しているが、工業的に
生産される化石燃料由来の炭化物の一つである微粉状の
活性炭は粒度が低すぎてこの目的には向いていない。ま
た、粒度が低すぎることは多孔質である性質を有効に発
揮できないという欠点もある。
【００１６】活性シリカ 本発明のコンクリートの別の特徴は、コンクリートの構
成成分として活性シリカを用いることにある。ここで、
本発明において用いる活性シリカとは、100,000 〜300,
000cm2/g程度の比表面積、0.1 〜0.2 μｍ程度の平均粒
径を有する球形の超微粒子から成る非晶質二酸化ケイ素
を主材とし（一般に90重量％以上）、微量の酸化物（酸
化ナトリウム、酸化アルミニウム、酸化カリウム、酸化
カルシウム、二酸化チタン、二酸化鉄、酸化ストロンチ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化イットリウ
ム等）を含有し、ポゾランとして機能し得るものであ
る。このような活性シリカは、例えば、エルケム・ジャ
パン工業株式会社よりマイクロシリカシリーズとして市
販されている。ちなみに、普通のポルトランドセメント
の比表面積は2,500cm2/g程度、平均粒径は15〜20μｍで
ある。本発明のコンクリートにおいては、このような活
性シリカを3.0 重量％以上含有させる。活性シリカは5.
0 重量％まで増量してもよいが、これ以上になると強度
低下のため好ましくない。
成成分として活性シリカを用いることにある。ここで、
本発明において用いる活性シリカとは、100,000 〜300,
000cm2/g程度の比表面積、0.1 〜0.2 μｍ程度の平均粒
径を有する球形の超微粒子から成る非晶質二酸化ケイ素
を主材とし（一般に90重量％以上）、微量の酸化物（酸
化ナトリウム、酸化アルミニウム、酸化カリウム、酸化
カルシウム、二酸化チタン、二酸化鉄、酸化ストロンチ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化イットリウ
ム等）を含有し、ポゾランとして機能し得るものであ
る。このような活性シリカは、例えば、エルケム・ジャ
パン工業株式会社よりマイクロシリカシリーズとして市
販されている。ちなみに、普通のポルトランドセメント
の比表面積は2,500cm2/g程度、平均粒径は15〜20μｍで
ある。本発明のコンクリートにおいては、このような活
性シリカを3.0 重量％以上含有させる。活性シリカは5.
0 重量％まで増量してもよいが、これ以上になると強度
低下のため好ましくない。
【００１７】本発明のコンクリートは、活性シリカを含
有することにより、ポゾラン反応速度が大きく、早い材
令から充分な強度が発現するので、木炭などそれ自身が
強度に関与しない骨材を混合する場合には向いている。
また、活性シリカは粒子が細かいことから、セメントお
よび炭化物粒子間の空隙を充填するマイクロフィラー効
果により、成型後の炭化物の脱落を減少させ、高い化学
的抵抗性を有する成形体を生成することができる。
有することにより、ポゾラン反応速度が大きく、早い材
令から充分な強度が発現するので、木炭などそれ自身が
強度に関与しない骨材を混合する場合には向いている。
また、活性シリカは粒子が細かいことから、セメントお
よび炭化物粒子間の空隙を充填するマイクロフィラー効
果により、成型後の炭化物の脱落を減少させ、高い化学
的抵抗性を有する成形体を生成することができる。
【００１８】コンクリート成形体の製造 本発明の水質浄化用コンクリート成形体は、一般に次の
工程によって製造することができる。 （１）凝固基材（アルミナセメント）、骨材、活性シリ
カ、木質系炭化物はお互いの比重がかなり異なるので、
あらかじめ粉末の状態で均一に混ぜ合わせる。（２）混
合した材料に水を加え混練する。（３）混練した材料を
所望の形状を型取った型枠に流し込む（成形温度は一般
に５〜180 ℃）。（４）充分な養生期間をおいて（蒸気
養生は〜60℃、オートクレーブ養生は〜180 ℃にて行
う）型枠から製品を脱却する。（５）得られたコンクリ
ート成形体の表面に炭化物があまり出ていない場合は方
面を軽く研磨する。
工程によって製造することができる。 （１）凝固基材（アルミナセメント）、骨材、活性シリ
カ、木質系炭化物はお互いの比重がかなり異なるので、
あらかじめ粉末の状態で均一に混ぜ合わせる。（２）混
合した材料に水を加え混練する。（３）混練した材料を
所望の形状を型取った型枠に流し込む（成形温度は一般
に５〜180 ℃）。（４）充分な養生期間をおいて（蒸気
養生は〜60℃、オートクレーブ養生は〜180 ℃にて行
う）型枠から製品を脱却する。（５）得られたコンクリ
ート成形体の表面に炭化物があまり出ていない場合は方
面を軽く研磨する。
【００１９】本発明者は、以上のような加水混練、成形
および養生の各工程を含むコンクリート成形体の製造に
当たって、加水混練を真空（減圧）下で行うことにより
特に強度の高い水質浄化用コンクリートが得られること
を見出している。すなわち、混練タンクに混合材料を投
入した後、混練タンク内部の空気を抜いて真空にする
（真空度は一般に60〜760mmHg 程度）。次に、混練タン
クを回転させ混和物を形成し、その後、混練タンクの回
転を停止させ混和物を取り出す。このようにすれば混和
物内部に混在していた空気が外部に除去されると共に、
混和物に新たに空気が混入することがなく、結果として
乾燥後の強度を普通セメントの約２倍程度にさらに引き
上げることもできる。
および養生の各工程を含むコンクリート成形体の製造に
当たって、加水混練を真空（減圧）下で行うことにより
特に強度の高い水質浄化用コンクリートが得られること
を見出している。すなわち、混練タンクに混合材料を投
入した後、混練タンク内部の空気を抜いて真空にする
（真空度は一般に60〜760mmHg 程度）。次に、混練タン
クを回転させ混和物を形成し、その後、混練タンクの回
転を停止させ混和物を取り出す。このようにすれば混和
物内部に混在していた空気が外部に除去されると共に、
混和物に新たに空気が混入することがなく、結果として
乾燥後の強度を普通セメントの約２倍程度にさらに引き
上げることもできる。
【００２０】
【実施例】以下に本発明を実施例に沿って説明するが、
本発明はこれらの実施例によって制限されるものではな
い。実施例１：圧縮強度試験 アルミナセメント（凝固基材：珪砂骨材（重量比）＝
２：３）に活性シリカ3.0 重量％および木質系炭化物を
下記に示す割合で添加し、前述のように真空下加水混練
を含む工程に従ってコンクリート成形体（ブロック）
（寸法：40mm×40mm×160mm)を製造し、その圧縮強度試
験を行った。なお、用いたアルミナセメントは、電気化
学工業株式会社製「デンカアルミナセメント１号」であ
り、その組成はＡｌ2 Ｏ3 ：51.6重量％、ＣａＯ：35.3
重量％、ＳｉＯ2 ：3.5 ％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：5.4 ％、Ｔｉ
Ｏ2 ：2.6 ％、ＭｇＯ：0.8 ％である。活性シリカは、
エルケム・ジャパン株式会社製「マイクロシリカ940 」
であり、その組成はＳｉＯ2 ：90.0重量％、Ａｌ
2 Ｏ3 ：1.5 重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：3.0 重量％、Ｃａ
Ｏ：2.0％、ＭｇＯ：3.0 重量％、Ｋ2 Ｏ：3.0 重量
％、Ｎａ2 Ｏ：2.5 重量％である。また、木炭は「熊本
炭化工業組合」製、竹炭は「立花バンブー株式会社」製
のものを用いた。測定結果を表１に示す。その結果、同
程度の配合比ならば竹炭が木炭より強度的には優れてい
ることが明らかとなった。また、竹炭の混合比25％、竹
炭粒度２mm〜４mm、木炭混合比15％、粒度５〜６mmのと
き最も大きな強度を得た。この結果より、強度を得るた
めには粒径は小さいほど良いが、あまり小さいと水質浄
化能が低下するので、２mm〜６mm程度であると、強度と
のバランスが最もよい結果を得た。
本発明はこれらの実施例によって制限されるものではな
い。実施例１：圧縮強度試験 アルミナセメント（凝固基材：珪砂骨材（重量比）＝
２：３）に活性シリカ3.0 重量％および木質系炭化物を
下記に示す割合で添加し、前述のように真空下加水混練
を含む工程に従ってコンクリート成形体（ブロック）
（寸法：40mm×40mm×160mm)を製造し、その圧縮強度試
験を行った。なお、用いたアルミナセメントは、電気化
学工業株式会社製「デンカアルミナセメント１号」であ
り、その組成はＡｌ2 Ｏ3 ：51.6重量％、ＣａＯ：35.3
重量％、ＳｉＯ2 ：3.5 ％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：5.4 ％、Ｔｉ
Ｏ2 ：2.6 ％、ＭｇＯ：0.8 ％である。活性シリカは、
エルケム・ジャパン株式会社製「マイクロシリカ940 」
であり、その組成はＳｉＯ2 ：90.0重量％、Ａｌ
2 Ｏ3 ：1.5 重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：3.0 重量％、Ｃａ
Ｏ：2.0％、ＭｇＯ：3.0 重量％、Ｋ2 Ｏ：3.0 重量
％、Ｎａ2 Ｏ：2.5 重量％である。また、木炭は「熊本
炭化工業組合」製、竹炭は「立花バンブー株式会社」製
のものを用いた。測定結果を表１に示す。その結果、同
程度の配合比ならば竹炭が木炭より強度的には優れてい
ることが明らかとなった。また、竹炭の混合比25％、竹
炭粒度２mm〜４mm、木炭混合比15％、粒度５〜６mmのと
き最も大きな強度を得た。この結果より、強度を得るた
めには粒径は小さいほど良いが、あまり小さいと水質浄
化能が低下するので、２mm〜６mm程度であると、強度と
のバランスが最もよい結果を得た。
【００２１】
【表１】
【００２２】実施例２：水質浄化試験（１） 木質系炭化物を33％添加した水質浄化用コンクリート成
形体（実施例１のサンプルNo.1）と炭化物非添加コンク
リート成形体を作製し、試験体を有機汚濁水の入った容
器に入れ浸漬したところ、炭化物含有成形体（ブロッ
ク）の方が、生物膜が形成しやすく濁度を低下させるこ
とを確認した。
形体（実施例１のサンプルNo.1）と炭化物非添加コンク
リート成形体を作製し、試験体を有機汚濁水の入った容
器に入れ浸漬したところ、炭化物含有成形体（ブロッ
ク）の方が、生物膜が形成しやすく濁度を低下させるこ
とを確認した。
【００２３】実施例３：水質浄化試験（２） 実施例２と同等の条件で、一週間ごとに汚濁水入替え、
微生物を付着させこれを３ヶ月間繰り返した後、合成下
水を調製し、これを投入して合成下水のみ、非添加コン
クリート、水質浄化用コンクリートのＢＯＤの変化をそ
れぞれ０日目、１日目、３日目に観察した。合成下水は
以下の手順で調製した。まず、ペプトン20mg、サッカロ
ース20mg、リン酸二水素カリウム５mg、炭酸水素カリウ
ム10mgを水１リットルに溶かし、合成下水を得た。ＢＯ
Ｄ変化は表２に示すようになった。
微生物を付着させこれを３ヶ月間繰り返した後、合成下
水を調製し、これを投入して合成下水のみ、非添加コン
クリート、水質浄化用コンクリートのＢＯＤの変化をそ
れぞれ０日目、１日目、３日目に観察した。合成下水は
以下の手順で調製した。まず、ペプトン20mg、サッカロ
ース20mg、リン酸二水素カリウム５mg、炭酸水素カリウ
ム10mgを水１リットルに溶かし、合成下水を得た。ＢＯ
Ｄ変化は表２に示すようになった。
【００２４】
【表２】
【００２５】実施例４：木質炭化物の一般物性 実施例１で用いた木炭と竹炭の一般物性に関するデータ
を下記の表３に示す。竹炭は主にモウソウチクを使用し
てロータリーキルン方式で製造されたもの、木炭は国産
針葉樹を原料として自然方式で製造された炭化物であ
る。
を下記の表３に示す。竹炭は主にモウソウチクを使用し
てロータリーキルン方式で製造されたもの、木炭は国産
針葉樹を原料として自然方式で製造された炭化物であ
る。
【００２６】
【表３】
【００２７】比較例１：普通セメントコンクリート成形
体の性能 普通セメント（宇部興産株式会社製ポルトランドセメン
ト：普通ポルトランドセメントJISR5210）（セメント：
骨材＝１：２）に活性シリカ（3.0 重量％）を添加して
調製したコンクリート成形体と、本発明に従いアルミナ
セメント（実施例１で用いたもの）に活性シリカを添加
して同様に調製したコンクリート成形体との性能比較を
行った。その結果を表４に示す。アルミナセメントに活
性シリカを添加することにより強度の優れたコンクリー
トが得られることが確認された。
体の性能 普通セメント（宇部興産株式会社製ポルトランドセメン
ト：普通ポルトランドセメントJISR5210）（セメント：
骨材＝１：２）に活性シリカ（3.0 重量％）を添加して
調製したコンクリート成形体と、本発明に従いアルミナ
セメント（実施例１で用いたもの）に活性シリカを添加
して同様に調製したコンクリート成形体との性能比較を
行った。その結果を表４に示す。アルミナセメントに活
性シリカを添加することにより強度の優れたコンクリー
トが得られることが確認された。
【００２８】
【表４】
【００２９】比較例２：普通セメントコンクリート成形
体の成型性と強度 比較例１で用いた普通セメント（ポルトランドセメン
ト）に活性シリカ（3.0重量％）および木質炭化物を混
合し、その成型性および圧縮強度の測定を行った。その
結果を表５に示す。炭化物含有量が20重量％以上である
場合、セメントと炭化物が分離し成型ができなかった。
体の成型性と強度 比較例１で用いた普通セメント（ポルトランドセメン
ト）に活性シリカ（3.0重量％）および木質炭化物を混
合し、その成型性および圧縮強度の測定を行った。その
結果を表５に示す。炭化物含有量が20重量％以上である
場合、セメントと炭化物が分離し成型ができなかった。
【００３０】
【表５】
【００３１】比較例３：活性シリカの効果 アルミナセメント（実施例１で用いたもの）に炭化物の
みを混合して得られたコンクリート成形体についてその
成型性および圧縮強度の測定を行った。その結果を表６
に示す。成型性、圧縮強度ともにアルミナセメントに炭
化物と活性シリカを混合したコンクリートに比べて低下
した。
みを混合して得られたコンクリート成形体についてその
成型性および圧縮強度の測定を行った。その結果を表６
に示す。成型性、圧縮強度ともにアルミナセメントに炭
化物と活性シリカを混合したコンクリートに比べて低下
した。
【００３２】
【表６】
【００３３】比較例４：非木質系炭化物を用いるコンク
リートの成型性と強度 アルミナセメント（実施例１で用いたもの）に活性シリ
カ（3.0 重量％）を添加し、さらに、木質系炭化物の代
わりに石炭系微粉活性炭、石炭系粒状活性炭を重量比で
20％混合しその成型性、圧縮強度を測定した。その結果
を表７に示す。
リートの成型性と強度 アルミナセメント（実施例１で用いたもの）に活性シリ
カ（3.0 重量％）を添加し、さらに、木質系炭化物の代
わりに石炭系微粉活性炭、石炭系粒状活性炭を重量比で
20％混合しその成型性、圧縮強度を測定した。その結果
を表７に示す。
【００３４】
【表７】
【００３５】比較例５：非木質系炭化物を用いるコンク
リートの水質浄化能 比較例４で作製したコンクリート（サンプルNo.1）と、
同じ条件で作製し石炭系活性炭を含有しないコンクリー
トとを、一週間ごとに汚濁水入替え、微生物を付着させ
これを３ヶ月間繰り返した後、合成下水を調製し、これ
を投入して合成下水のみ、非石炭系活性炭含有コンクリ
ート、石炭系活性炭含有コンクリートのＢＯＤの変化を
それぞれ０日目、１日目、３日目に観察した。合成下水
は実施例３と同様にして作製した。その結果を表８に示
す。水質浄化に関しては石炭系活性炭を含有させた効果
が現れないことが分かった。
リートの水質浄化能 比較例４で作製したコンクリート（サンプルNo.1）と、
同じ条件で作製し石炭系活性炭を含有しないコンクリー
トとを、一週間ごとに汚濁水入替え、微生物を付着させ
これを３ヶ月間繰り返した後、合成下水を調製し、これ
を投入して合成下水のみ、非石炭系活性炭含有コンクリ
ート、石炭系活性炭含有コンクリートのＢＯＤの変化を
それぞれ０日目、１日目、３日目に観察した。合成下水
は実施例３と同様にして作製した。その結果を表８に示
す。水質浄化に関しては石炭系活性炭を含有させた効果
が現れないことが分かった。
【００３６】
【表８】
【００３７】
【発明の効果】本発明の水質浄化能を有するコンクリー
トは高強度が極めて高いので、豪雨などで流失、破壊の
心配がない。本発明のコンクリートは高強度のコンクリ
ート全体に炭化物が混入されているために、仮に表面が
欠落しても、水質浄化の機能を失うことがない。また、
コンクリート全体に炭化物の空孔があるため、微生物の
生育が良好となり、生物の生態を破壊することなく、水
質の改善に寄与し得る。従って、本発明のコンクリート
は、河川の護岸ブロック、護床ブロック、漁礁ブロッ
ク、土木資材または建築資材等として、建築および土木
分野における利用価値はもとより、その他の分野におい
ても有効活用を図ることができる。
トは高強度が極めて高いので、豪雨などで流失、破壊の
心配がない。本発明のコンクリートは高強度のコンクリ
ート全体に炭化物が混入されているために、仮に表面が
欠落しても、水質浄化の機能を失うことがない。また、
コンクリート全体に炭化物の空孔があるため、微生物の
生育が良好となり、生物の生態を破壊することなく、水
質の改善に寄与し得る。従って、本発明のコンクリート
は、河川の護岸ブロック、護床ブロック、漁礁ブロッ
ク、土木資材または建築資材等として、建築および土木
分野における利用価値はもとより、その他の分野におい
ても有効活用を図ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０４Ｂ 28/06 (Ｃ０４Ｂ 28/06 22:06 22:06 Ａ 14:36 14:36 18:10） 18:10） Ｂ 111:40 111:40 (72)発明者 世利 桂一 福岡県福岡市南区三宅１−21−８ (72)発明者 平野 ▲吉▼男 福岡県久留米市津福本町1466−１丸吉ビ ル202号 (72)発明者 松山 拓郎 福岡県久留米市東櫛原110−16 (56)参考文献 特開 平９−206523（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−325076（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−173797（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−202280（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10 C04B 28/06 C02F 1/28 C02F 3/06 C02F 3/10
Claims (4)
- 【請求項１】 骨材を混ぜ合わせたアルミナセメント、
木質系炭化物および活性シリカを含有する成形体から成
ることを特徴とする水質浄化能を有するコンクリート。 - 【請求項２】 15〜40重量％の木質系炭化物、および２
〜５重量％の活性シリカ（但し、骨材＋アルミナセメン
ト＋木質系炭化物＋活性シリカ＝100 重量％）を含有す
ることを特徴とする請求項１のコンクリート。 - 【請求項３】 木質系炭化物が２mm〜20mmの粒径を有す
ることを特徴とする請求項１または請求項２のコンクリ
ート。 - 【請求項４】 骨材を混ぜ合わせたアルミナセメント
に、木質系炭化物および活性シリカを添加し、加水混
練、成型および養生を行うことによりそれらの成分を含
有する成形体から成るコンクリートを製造するに当たっ
て、前記加水混練を真空下に行うことを特徴とする水質
浄化能を有するコンクリートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10563198A JP3249945B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水質浄化能を有するコンクリート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10563198A JP3249945B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水質浄化能を有するコンクリート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11278958A JPH11278958A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3249945B2 true JP3249945B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=14412828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10563198A Expired - Fee Related JP3249945B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 水質浄化能を有するコンクリート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249945B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4727172B2 (ja) * | 2004-06-28 | 2011-07-20 | 花王株式会社 | コンクリート用水硬性組成物 |
| KR101152346B1 (ko) | 2009-09-15 | 2012-06-11 | (주) 화인워터 | 수 처리용 세라믹 볼 |
| KR101200104B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2012-11-12 | 김택균 | 음이온 방출 및 항균 기능을 구비한 건축마감재 및 이의 제조방법 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10563198A patent/JP3249945B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11278958A (ja) | 1999-10-12 |
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