JP3443653B2 - 土木・建築用資材 - Google Patents
土木・建築用資材Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は土木・建築用資材に
関し、特に、元来廃棄処分されている有害物質を含む無
機系資材、及び火力発電所等から回収されるフライアッ
シュ等の廃棄物を同時に再生利用することができる土木
・建築用資材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、産業廃棄物として排出される
物質を土木・建築用資材として有効利用するための様々
な試みがなされている。例えば、石炭火力発電所におい
て発生するフライアッシュは、セメントの混和材等とし
て用いることが知られている。 【０００３】また、フライアッシュを排煙脱硫スラッジ
等の亜硫酸塩等と混合して湿潤状粉体とした、硬化可能
な土砂代替材として用いうる資材が知られている（特公
昭57-10057号公報)。 【０００４】さらに、このような湿潤状粉体に、さらに
都市ゴミ焼却灰を加えて混合物とし、これを土木・建築
用資材として用いることにより、都市ゴミ焼却灰を処理
する方法が提案されている（特許第2646312号）。 【０００５】従来廃棄処分されていた都市ゴミ焼却灰等
の無機系資材を土木・建築用資材として用いる場合、施
工後に無機系資材中に含まれる重金属などの有害物質が
環境中に流出する可能性があるという問題がある。しか
も、焼却灰中の水分に基づく含水率の制御の困難化等に
起因して、硬化が不充分となる場合が多い。硬化が不充
分であると、土木・建築用資材としての所望の性能が得
られないばかりでなく、有害物質の環境中への流出の可
能性がさらに高まるという問題が生じる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、産業
廃棄物を効率的に利用でき、十分な硬化を容易に得るこ
とができ、しかも有害物質の環境中への流出が確実に抑
制された土木・建築用資材を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、(1)セ
メント質混合物20〜95重量％及び(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物80〜5重量％を含む土木・建築用資材であ
って、前記(1)セメント質混合物が、セメント質原料、
及びセメント質原料100重量部に対して10〜250重量部の
割合の水からなり、前記セメント質原料が、セメント質
原料全量中において(A)アルカリ土類金属水酸化物0〜70
重量％（乾燥重量）、(B)フライアッシュ97〜30重量％
（乾燥重量）並びに(C)アルカリ土類金属亜硫酸塩及び
／又はアルカリ土類金属硫酸塩3〜70重量％（乾燥重
量）を含み、前記(2)粒状硫黄固化物が、(a)硫黄10〜70
重量%及び(b)無機系資材90〜30重量%を含み、120℃〜17
0℃に加熱した前記硫黄に粒径40mm以下の前記無機系資
材を加えて溶融混合物とした後造粒しながら冷却してな
るものであることを特徴とする土木・建築用資材が提供
される。 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明の土木・建築用資材は、特
定割合の(1)セメント質混合物及び(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物を含む。 【００１０】前記(1)セメント質混合物は、特定割合の
セメント質原料及び水からなり、前記セメント質原料
は、特定割合の(A)アルカリ土類金属水酸化物、(B)フラ
イアッシュ並びに(C)アルカリ土類金属亜硫酸塩及び／
又はアルカリ土類金属硫酸塩を含む。 【００１１】前記(A)成分としては、Ca(OH)2、CaO等を
含む、消石灰、生石灰等を用いることができる。前記
(A)成分の含有割合は、前記セメント質原料全量を基準
として、0〜70重量％（乾燥重量）である。 【００１２】前記(B)成分としては、火力発電所、一般
産業等から排出されるもの等の各種の石炭灰等のフライ
アッシュを用いることができる。前記(B)成分の含有割
合は、前記セメント質原料全量を基準として、97〜30重
量％（乾燥重量）である。前記(B)成分は、前記(A)成分
及び前記(C)成分の合計の2〜50倍（重量比）の割合で配
合することが好ましい。 【００１３】前記(C)成分としては、CaSO3、CaSO4 及び
これらの混合物等を成分とするものが挙げられる。前記
(C)成分は、亜硫酸塩と硫酸塩との総量中、亜硫酸塩の
割合が１０重量％以上であることが、セメント質混合物
の硬化反応に有効に寄与しうるため好ましい。前記(C)
成分の含有割合は、前記セメント質原料全量を基準とし
て、3〜70重量％（乾燥重量）である。 【００１４】前記セメント質原料は、前記(A)〜(C)成分
に加えて、他の成分を含むことができる。例えば、前記
(C)成分を酸化硫黄ガスと石灰石とを反応させて得る際
に、反応せずに石灰石成分が残存している場合、これを
そのまま前記(C)成分と共に配合してもよい。前記他の
成分の配合割合は、セメント質原料全体に対して10重量
％以下とすることができる。 【００１５】前記(1)セメント質混合物中の前記セメン
ト質原料及び水の配合割合は、セメント質原料100重量
部に対し水10〜250重量部である。水の配合割合が10重
量部未満の場合、十分な化学反応が得られないととも
に、締め固めが困難となるばかりでなく、素材の飛散性
が問題となる。前記(1)セメント質混合物中の最適な水
の配合割合は、使用するフライアッシュ等の配合量、所
望する流動性や硬化速度等に応じて適宜変更することが
できる。 【００１６】前記の通り配合した前記セメント質混合物
は、セメントと同様のポゾラン反応と硫酸イオンを含む
水和鉱物を生じるサルホポゾラン反応とにより、通常の
コンクリート組成物に比べて比較的緩慢に硬化すること
ができる。 【００１７】前記(1)セメント質混合物の製造方法は、
特に限定されず、前記各種のセメント質原料の成分を混
合した後、水を添加して混練する方法等により得ること
ができる。 【００１８】また、前記(1)セメント質混合物として
は、土砂代替材として市販されているものが入手可能で
ある。 【００１９】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物に
含まれる無機系資材としては、無機系酸化物、粘土鉱
物、活性炭、カーボンファイバー、グラスファイバー、
砂、砂利、都市ゴミ焼却灰・焼却飛灰、都市ゴミ高温溶
融炉から発生する溶融飛灰、石炭灰、流動焼却装置で使
用した流動砂、重金属に汚染された土壌、研磨屑、各種
金属製造時に副生する鉄鋼スラグ・ダスト、フェロニッ
ケルスラグ、アルミドロス、銅スラグ等の副生成物、又
はこれらの混合物等の、各種の産業の過程で生じる無機
系の廃棄物等を挙げることができる。さらに、これらの
廃棄物に、必要に応じて、粘土鉱物、活性炭、カーボン
ファイバー、グラスファイバー、砂、砂利等の無機系資
材であって有害物質を含まない非廃棄物であるものを適
宜混合したものを用いることもできる。 【００２０】前記無機系資材としては、好ましくは粒径
40mm以下、さらに好ましくは20mm以下の粒子状のものを
用いることが好ましい。このような粒子状のものを用い
ることにより、容易に好ましい粒径の(2)粒状硫黄固化
物を与えることができる。 【００２１】前記無機系資材の配合割合は、前記(2)無
機系資材含有粒状硫黄固化物全量中において5〜95重量
％とすることが好ましい。 【００２２】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物に
含まれる硫黄としては、通常の硫黄単体で、天然産又は
石油や天然ガスの脱硫によって生成した硫黄等が挙げら
れる。特に、前記無機系資材と反応して硫化物を生成す
る硫黄化合物である活性サルファーでないものが好まし
い。 【００２３】前記硫黄の配合割合は、(2)無機系資材含
有粒状硫黄固化物全量中において好ましくは5〜95重量
％、さらに好ましくは10〜70重量％とすることができ
る。硫黄の配合割合を5重量％以上とすることにより、
無機系資材等を十分に濡らし被覆することができる。 【００２４】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
は、前記無機系資材及び硫黄に加えて、他の材料を含ん
でもよい。例えば、珪酸ソーダ、硫化ソーダ、キレート
剤等の重金属封鎖安定剤；アスファルト、各種ポリマー
等を含むことができる。また、硫黄の性状を変えるため
に、炭素数4〜20のオレフィン系炭化水素、ジオレフィ
ン系炭化水素、芳香族炭化水素、ジエン系炭化水素等の
石油系炭化水素を含むことができる。具体的には例えば
リモネン等の環状オレフィン系炭化水素、スチレン、ビ
ニルトルエン、メチルスチレン、ジクロロペンタジエ
ン、そのオリゴマー、シクロペンタジエン等を挙げるこ
とができる。 【００２５】本発明の土木・建築用資材における前記
(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物の形状は、好ましく
は粒径がJIS標準ふるいで規定された44.4mm以下、さら
に好ましくは31.7mm以下、特に好ましくは22.2mm以下
の、粒状の形状を有する。粒径は、用いる無機系資材の
粒径により調整することができ、また、製造時の冷却速
度、回転速度、振動速度等の造粒条件によっても調整す
ることができる。 【００２６】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
は、その圧縮強度が好ましくは5〜100MPa、さらに好ま
しくは10〜90MPaであることが、無機系資材の封鎖性の
観点から好ましい。 【００２７】このような粒状の硫黄固化物は、任意の方
法により調製することができるが、例えば、120〜170℃
に加熱した前記硫黄に、粒径40mm以下の前記無機系資材
を加えて溶融混合物とし、これを造粒装置を用いて造粒
しながら冷却する方法、又は前記溶融混合物を塊状に固
化させた後破砕する方法等により製造することができ
る。特に、造粒により製造したものが、クラックの発生
等がなく、無機系資材の封鎖性能が高いため好ましい。
前記造粒は、ドラムや傾斜サラ等を具備した転動型形
式、又は水平もしくは傾斜板を具備した振動型形式の造
粒装置により行うことができる。 【００２８】本発明の土木・建築用資材全量中の前記
(1)セメント質混合物の含有割合は20〜95重量％、好ま
しくは25〜75重量％であり、前記(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物の含有割合は、80〜5重量％、好ましくは7
5〜25重量％である。 【００２９】本発明の土木・建築用資材の製造方法は、
特に限定されないが、前記方法等により製造した前記
(1)セメント質混合物に、前記方法等により製造した(2)
無機系資材含有粒状硫黄固化物を添加して混合すること
により、本発明の土木・建築用資材を製造することがで
きる。 【００３０】本発明の土木・建築用資材は、前記(1)セ
メント質混合物及び(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
を含む限りにおいて、その形状等は特に限定されず、前
記(1)セメント質混合物及び(2)無機系資材含有粒状硫黄
固化物等を混合して得られる流体、粘土状等の形状の混
合物、これを固化させた固化物、及びこの固化物をさら
に破砕した破砕物等の形状とすることができる。 【００３１】前記(1)セメント質混合物及び(2)無機系資
材含有粒状硫黄固化物を混合して得られる流体状の、本
発明の土木・建築用資材は、コンクリート等と同様に、
施工現場等において硬化させ、通常のコンクリートや土
砂代替材等と同様に、建築用充填物、路床材、路盤材、
盛土材、海中埋立材等の、非汚染性の土木・建築用の材
料として用いることができる。この流体状の本発明の土
木・建築用資材は、前記(1)セメント質混合物及び(2)無
機系資材含有粒状硫黄固化物を混合して製造した後２週
間以内に硬化させ使用することが好ましい。 【００３２】また、この流体状の本発明の土木・建築用
資材を、工場等において型枠に充填して硬化させ、ブロ
ック、煉瓦、漁礁、湧昇堤等の、非汚染性の土木・建築
用の材料として用いることができる。さらに、好ましく
は強度10〜60kgf/cm2の圧縮強度を有するまで養生し硬
化させた後に破砕し、好ましくは粒径0.075〜30mmの砂
礫状に破砕したものは、有害物質の封鎖性能を保ちつ
つ、さらに突き固めて固化しうるという性能を有し、施
工まで長期間保存することができる。そしてこの破砕物
を突き固めて得られる成形体は、粒子間の空隙に起因し
て透水性を有する。従って、この破砕物は、コンクリー
ト用の骨材等として用いることができるほか、突き固め
て用い、透水性の路盤材、盛土材、埋立材、サンドクレ
ーン工法用の砂等、一般の砂礫を突き固めた場合より高
い強度が得られる土木・建築用の材料として用いること
ができる。 【００３３】 【発明の効果】本発明の土木・建築用資材は、特定のセ
メント質混合物に、無機系資材を直接配合するのではな
く、特定の粒状硫黄固化物として配合したものであるた
め、産業廃棄物等の無機系資材を効率的に利用でき、十
分な硬化を容易に得ることができ、しかも土木・建築用
資材として使用しても有害物質の環境中への流出が確実
に抑制されたものとすることができる。 【００３４】 【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 【００３５】実施例1（セメント質混合物＋焼却灰含有
造粒硫黄固化物） 消石灰５３重量部（乾燥重量）、石炭灰２５００重量部
（乾燥重量）及び石膏（２水和物、４０℃で２４時間乾
燥したもの）１６７重量部を３分間混合し、これにさら
に水５４４重量部を添加しさらに３分間混合し、セメン
ト質混合物を得た。 【００３６】一方、硫黄２０重量部を１５０℃にて溶融
し、予め乾燥しておいた高炉スラグ３０重量部及び焼却
灰（一般ごみ焼却灰；Pbを0.1mg/l、総Hgを0.0003mg/
l、Znを0.07mg/l含む）５０重量部と混練した。得られ
た溶融混合物を、テーブル型振動機（村田精工（株）
製、HV型振動機を２機使用し、振動台として500×500ｍ
ｍの鉄板を固定）に、１０００ｇずつ注ぎ、振動数３０
００回／分、振幅１ｍｍで１分間往復振動を加えながら
固化させた。その結果、粒径0.5〜10mmの粒状の硫黄固
化物を得た。 【００３７】セメント質混合物及び硫黄固化物をそれぞ
れ５０重量％ずつとなるよう混合し、３分間混練した
後、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填
して、JSF T811、「安定処理土の突き固めによる供試
体作製方法」に従って突き固め、硬化体を得た。 【００３８】この硬化体について、材令7日、10日及び2
8日において、JIS A 1108に従い圧縮強度試験を行っ
た。結果を表1に示す。 【００３９】また、材令28日の硬化体について、環境庁
告示46号「土壌の汚染に係る環境基準」に記載の方法に
より、鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示す。 【００４０】比較例１（セメント質混合物単独） 実施例１において調製したものと同様に、セメント質混
合物を調製し、これのみを、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃ
ｍの円柱状の型枠に充填して突き固め、硬化体を得た。 【００４１】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００４２】比較例２（焼却灰単独） 実施例１で硫黄固化物を製造する際に用いたものと同一
の焼却灰のみを、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状
の型枠に充填して突き固め、硬化体を得た。 【００４３】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験を行おうとしたが、圧縮強度が低すぎ測定不
能であった。また、この硬化体について実施例１と同様
に鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示す。 【００４４】比較例３（セメント質混合物＋焼却灰） 実施例１において調製したものと同様に調製したセメン
ト質混合物、及び実施例１で硫黄固化物を製造する際に
用いたものと同一の焼却灰を、それぞれ７５重量％及び
２５重量％となるよう混合し、３分間混練した後、直径
１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填して突き
固め、硬化体を得た。 【００４５】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００４６】実施例２（セメント質混合物＋焼却灰含有
破砕硫黄固化物） 消石灰５３重量部（乾燥重量）、石炭灰２５００重量部
（乾燥重量）及び石膏（２水和物、４０℃で２４時間乾
燥したもの）１６７重量部を３分間混合し、これにさら
に水５４４重量部を添加しさらに３分間混合し、セメン
ト質混合物を得た。 【００４７】一方、硫黄２０重量部を１５０℃にて溶融
し、予め乾燥しておいた高炉スラグ３０重量部及び焼却
灰（一般ごみ焼却灰）５０重量部を混練し、直径１０ｃ
ｍ、高さ２０ｃｍの型枠に注ぎ室温まで冷却して固化さ
せ、固化物をハンマーを用いて破砕し、粒状の硫黄固化
物を得た。この硫黄固化物の粒径は0.5〜1.0mmであっ
た。 【００４８】セメント質混合物及び硫黄固化物をそれぞ
れ５０重量％ずつとなるよう混合し、３分間混練した
後、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填
して突き固め、硬化体を得た。 【００４９】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００５０】 【表1】【００５１】実施例３ 実施例１で得た、材令28日、圧縮強度50.0kgf/cm2の硬
化体について、JIS A-1218（変水法）に従って透水性試
験を行ったところ、透水性係数は10-6cm/secであった。
この硬化体を、0.075〜30mmの範囲の粒径に破砕した。
これを再び直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠
に入れ、1kgf/cm2の上載荷重を与えて28日間養生した
後、型枠から外し、突き固め物を得た。この突き固め物
について、圧縮強度を測定したところ、7kgf/cm2であっ
た。また、前記と同様の透水性試験を行ったところ、透
水性係数は10-3cm/secであった。さらに、実施例１と同
様に溶出試験を行ったところ、Pb溶出量は0.005mg/l未
満であった。 【００５２】実施例４ 実施例１で得たものと同様の、セメント質混合物及び硫
黄固化物の混合物を、矩形の型枠に充填し、ピストンで
押圧し、所定の密度で締め固めて28日間放置し、硬化さ
せた。硬化物を型枠から外して、ブロック（寸法20×20
×19cm）を得た。このブロックをさらに放置することに
より経時的に硬化させることができた。硬化させたブロ
ックは、海中に積み上げ、漁礁とすることができた。海
中に１ヶ月間放置しても、ブロックの強度について問題
は発生せず、クラックやひびは認められなかった。
関し、特に、元来廃棄処分されている有害物質を含む無
機系資材、及び火力発電所等から回収されるフライアッ
シュ等の廃棄物を同時に再生利用することができる土木
・建築用資材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、産業廃棄物として排出される
物質を土木・建築用資材として有効利用するための様々
な試みがなされている。例えば、石炭火力発電所におい
て発生するフライアッシュは、セメントの混和材等とし
て用いることが知られている。 【０００３】また、フライアッシュを排煙脱硫スラッジ
等の亜硫酸塩等と混合して湿潤状粉体とした、硬化可能
な土砂代替材として用いうる資材が知られている（特公
昭57-10057号公報)。 【０００４】さらに、このような湿潤状粉体に、さらに
都市ゴミ焼却灰を加えて混合物とし、これを土木・建築
用資材として用いることにより、都市ゴミ焼却灰を処理
する方法が提案されている（特許第2646312号）。 【０００５】従来廃棄処分されていた都市ゴミ焼却灰等
の無機系資材を土木・建築用資材として用いる場合、施
工後に無機系資材中に含まれる重金属などの有害物質が
環境中に流出する可能性があるという問題がある。しか
も、焼却灰中の水分に基づく含水率の制御の困難化等に
起因して、硬化が不充分となる場合が多い。硬化が不充
分であると、土木・建築用資材としての所望の性能が得
られないばかりでなく、有害物質の環境中への流出の可
能性がさらに高まるという問題が生じる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、産業
廃棄物を効率的に利用でき、十分な硬化を容易に得るこ
とができ、しかも有害物質の環境中への流出が確実に抑
制された土木・建築用資材を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、(1)セ
メント質混合物20〜95重量％及び(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物80〜5重量％を含む土木・建築用資材であ
って、前記(1)セメント質混合物が、セメント質原料、
及びセメント質原料100重量部に対して10〜250重量部の
割合の水からなり、前記セメント質原料が、セメント質
原料全量中において(A)アルカリ土類金属水酸化物0〜70
重量％（乾燥重量）、(B)フライアッシュ97〜30重量％
（乾燥重量）並びに(C)アルカリ土類金属亜硫酸塩及び
／又はアルカリ土類金属硫酸塩3〜70重量％（乾燥重
量）を含み、前記(2)粒状硫黄固化物が、(a)硫黄10〜70
重量%及び(b)無機系資材90〜30重量%を含み、120℃〜17
0℃に加熱した前記硫黄に粒径40mm以下の前記無機系資
材を加えて溶融混合物とした後造粒しながら冷却してな
るものであることを特徴とする土木・建築用資材が提供
される。 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明の土木・建築用資材は、特
定割合の(1)セメント質混合物及び(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物を含む。 【００１０】前記(1)セメント質混合物は、特定割合の
セメント質原料及び水からなり、前記セメント質原料
は、特定割合の(A)アルカリ土類金属水酸化物、(B)フラ
イアッシュ並びに(C)アルカリ土類金属亜硫酸塩及び／
又はアルカリ土類金属硫酸塩を含む。 【００１１】前記(A)成分としては、Ca(OH)2、CaO等を
含む、消石灰、生石灰等を用いることができる。前記
(A)成分の含有割合は、前記セメント質原料全量を基準
として、0〜70重量％（乾燥重量）である。 【００１２】前記(B)成分としては、火力発電所、一般
産業等から排出されるもの等の各種の石炭灰等のフライ
アッシュを用いることができる。前記(B)成分の含有割
合は、前記セメント質原料全量を基準として、97〜30重
量％（乾燥重量）である。前記(B)成分は、前記(A)成分
及び前記(C)成分の合計の2〜50倍（重量比）の割合で配
合することが好ましい。 【００１３】前記(C)成分としては、CaSO3、CaSO4 及び
これらの混合物等を成分とするものが挙げられる。前記
(C)成分は、亜硫酸塩と硫酸塩との総量中、亜硫酸塩の
割合が１０重量％以上であることが、セメント質混合物
の硬化反応に有効に寄与しうるため好ましい。前記(C)
成分の含有割合は、前記セメント質原料全量を基準とし
て、3〜70重量％（乾燥重量）である。 【００１４】前記セメント質原料は、前記(A)〜(C)成分
に加えて、他の成分を含むことができる。例えば、前記
(C)成分を酸化硫黄ガスと石灰石とを反応させて得る際
に、反応せずに石灰石成分が残存している場合、これを
そのまま前記(C)成分と共に配合してもよい。前記他の
成分の配合割合は、セメント質原料全体に対して10重量
％以下とすることができる。 【００１５】前記(1)セメント質混合物中の前記セメン
ト質原料及び水の配合割合は、セメント質原料100重量
部に対し水10〜250重量部である。水の配合割合が10重
量部未満の場合、十分な化学反応が得られないととも
に、締め固めが困難となるばかりでなく、素材の飛散性
が問題となる。前記(1)セメント質混合物中の最適な水
の配合割合は、使用するフライアッシュ等の配合量、所
望する流動性や硬化速度等に応じて適宜変更することが
できる。 【００１６】前記の通り配合した前記セメント質混合物
は、セメントと同様のポゾラン反応と硫酸イオンを含む
水和鉱物を生じるサルホポゾラン反応とにより、通常の
コンクリート組成物に比べて比較的緩慢に硬化すること
ができる。 【００１７】前記(1)セメント質混合物の製造方法は、
特に限定されず、前記各種のセメント質原料の成分を混
合した後、水を添加して混練する方法等により得ること
ができる。 【００１８】また、前記(1)セメント質混合物として
は、土砂代替材として市販されているものが入手可能で
ある。 【００１９】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物に
含まれる無機系資材としては、無機系酸化物、粘土鉱
物、活性炭、カーボンファイバー、グラスファイバー、
砂、砂利、都市ゴミ焼却灰・焼却飛灰、都市ゴミ高温溶
融炉から発生する溶融飛灰、石炭灰、流動焼却装置で使
用した流動砂、重金属に汚染された土壌、研磨屑、各種
金属製造時に副生する鉄鋼スラグ・ダスト、フェロニッ
ケルスラグ、アルミドロス、銅スラグ等の副生成物、又
はこれらの混合物等の、各種の産業の過程で生じる無機
系の廃棄物等を挙げることができる。さらに、これらの
廃棄物に、必要に応じて、粘土鉱物、活性炭、カーボン
ファイバー、グラスファイバー、砂、砂利等の無機系資
材であって有害物質を含まない非廃棄物であるものを適
宜混合したものを用いることもできる。 【００２０】前記無機系資材としては、好ましくは粒径
40mm以下、さらに好ましくは20mm以下の粒子状のものを
用いることが好ましい。このような粒子状のものを用い
ることにより、容易に好ましい粒径の(2)粒状硫黄固化
物を与えることができる。 【００２１】前記無機系資材の配合割合は、前記(2)無
機系資材含有粒状硫黄固化物全量中において5〜95重量
％とすることが好ましい。 【００２２】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物に
含まれる硫黄としては、通常の硫黄単体で、天然産又は
石油や天然ガスの脱硫によって生成した硫黄等が挙げら
れる。特に、前記無機系資材と反応して硫化物を生成す
る硫黄化合物である活性サルファーでないものが好まし
い。 【００２３】前記硫黄の配合割合は、(2)無機系資材含
有粒状硫黄固化物全量中において好ましくは5〜95重量
％、さらに好ましくは10〜70重量％とすることができ
る。硫黄の配合割合を5重量％以上とすることにより、
無機系資材等を十分に濡らし被覆することができる。 【００２４】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
は、前記無機系資材及び硫黄に加えて、他の材料を含ん
でもよい。例えば、珪酸ソーダ、硫化ソーダ、キレート
剤等の重金属封鎖安定剤；アスファルト、各種ポリマー
等を含むことができる。また、硫黄の性状を変えるため
に、炭素数4〜20のオレフィン系炭化水素、ジオレフィ
ン系炭化水素、芳香族炭化水素、ジエン系炭化水素等の
石油系炭化水素を含むことができる。具体的には例えば
リモネン等の環状オレフィン系炭化水素、スチレン、ビ
ニルトルエン、メチルスチレン、ジクロロペンタジエ
ン、そのオリゴマー、シクロペンタジエン等を挙げるこ
とができる。 【００２５】本発明の土木・建築用資材における前記
(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物の形状は、好ましく
は粒径がJIS標準ふるいで規定された44.4mm以下、さら
に好ましくは31.7mm以下、特に好ましくは22.2mm以下
の、粒状の形状を有する。粒径は、用いる無機系資材の
粒径により調整することができ、また、製造時の冷却速
度、回転速度、振動速度等の造粒条件によっても調整す
ることができる。 【００２６】前記(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
は、その圧縮強度が好ましくは5〜100MPa、さらに好ま
しくは10〜90MPaであることが、無機系資材の封鎖性の
観点から好ましい。 【００２７】このような粒状の硫黄固化物は、任意の方
法により調製することができるが、例えば、120〜170℃
に加熱した前記硫黄に、粒径40mm以下の前記無機系資材
を加えて溶融混合物とし、これを造粒装置を用いて造粒
しながら冷却する方法、又は前記溶融混合物を塊状に固
化させた後破砕する方法等により製造することができ
る。特に、造粒により製造したものが、クラックの発生
等がなく、無機系資材の封鎖性能が高いため好ましい。
前記造粒は、ドラムや傾斜サラ等を具備した転動型形
式、又は水平もしくは傾斜板を具備した振動型形式の造
粒装置により行うことができる。 【００２８】本発明の土木・建築用資材全量中の前記
(1)セメント質混合物の含有割合は20〜95重量％、好ま
しくは25〜75重量％であり、前記(2)無機系資材含有粒
状硫黄固化物の含有割合は、80〜5重量％、好ましくは7
5〜25重量％である。 【００２９】本発明の土木・建築用資材の製造方法は、
特に限定されないが、前記方法等により製造した前記
(1)セメント質混合物に、前記方法等により製造した(2)
無機系資材含有粒状硫黄固化物を添加して混合すること
により、本発明の土木・建築用資材を製造することがで
きる。 【００３０】本発明の土木・建築用資材は、前記(1)セ
メント質混合物及び(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物
を含む限りにおいて、その形状等は特に限定されず、前
記(1)セメント質混合物及び(2)無機系資材含有粒状硫黄
固化物等を混合して得られる流体、粘土状等の形状の混
合物、これを固化させた固化物、及びこの固化物をさら
に破砕した破砕物等の形状とすることができる。 【００３１】前記(1)セメント質混合物及び(2)無機系資
材含有粒状硫黄固化物を混合して得られる流体状の、本
発明の土木・建築用資材は、コンクリート等と同様に、
施工現場等において硬化させ、通常のコンクリートや土
砂代替材等と同様に、建築用充填物、路床材、路盤材、
盛土材、海中埋立材等の、非汚染性の土木・建築用の材
料として用いることができる。この流体状の本発明の土
木・建築用資材は、前記(1)セメント質混合物及び(2)無
機系資材含有粒状硫黄固化物を混合して製造した後２週
間以内に硬化させ使用することが好ましい。 【００３２】また、この流体状の本発明の土木・建築用
資材を、工場等において型枠に充填して硬化させ、ブロ
ック、煉瓦、漁礁、湧昇堤等の、非汚染性の土木・建築
用の材料として用いることができる。さらに、好ましく
は強度10〜60kgf/cm2の圧縮強度を有するまで養生し硬
化させた後に破砕し、好ましくは粒径0.075〜30mmの砂
礫状に破砕したものは、有害物質の封鎖性能を保ちつ
つ、さらに突き固めて固化しうるという性能を有し、施
工まで長期間保存することができる。そしてこの破砕物
を突き固めて得られる成形体は、粒子間の空隙に起因し
て透水性を有する。従って、この破砕物は、コンクリー
ト用の骨材等として用いることができるほか、突き固め
て用い、透水性の路盤材、盛土材、埋立材、サンドクレ
ーン工法用の砂等、一般の砂礫を突き固めた場合より高
い強度が得られる土木・建築用の材料として用いること
ができる。 【００３３】 【発明の効果】本発明の土木・建築用資材は、特定のセ
メント質混合物に、無機系資材を直接配合するのではな
く、特定の粒状硫黄固化物として配合したものであるた
め、産業廃棄物等の無機系資材を効率的に利用でき、十
分な硬化を容易に得ることができ、しかも土木・建築用
資材として使用しても有害物質の環境中への流出が確実
に抑制されたものとすることができる。 【００３４】 【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 【００３５】実施例1（セメント質混合物＋焼却灰含有
造粒硫黄固化物） 消石灰５３重量部（乾燥重量）、石炭灰２５００重量部
（乾燥重量）及び石膏（２水和物、４０℃で２４時間乾
燥したもの）１６７重量部を３分間混合し、これにさら
に水５４４重量部を添加しさらに３分間混合し、セメン
ト質混合物を得た。 【００３６】一方、硫黄２０重量部を１５０℃にて溶融
し、予め乾燥しておいた高炉スラグ３０重量部及び焼却
灰（一般ごみ焼却灰；Pbを0.1mg/l、総Hgを0.0003mg/
l、Znを0.07mg/l含む）５０重量部と混練した。得られ
た溶融混合物を、テーブル型振動機（村田精工（株）
製、HV型振動機を２機使用し、振動台として500×500ｍ
ｍの鉄板を固定）に、１０００ｇずつ注ぎ、振動数３０
００回／分、振幅１ｍｍで１分間往復振動を加えながら
固化させた。その結果、粒径0.5〜10mmの粒状の硫黄固
化物を得た。 【００３７】セメント質混合物及び硫黄固化物をそれぞ
れ５０重量％ずつとなるよう混合し、３分間混練した
後、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填
して、JSF T811、「安定処理土の突き固めによる供試
体作製方法」に従って突き固め、硬化体を得た。 【００３８】この硬化体について、材令7日、10日及び2
8日において、JIS A 1108に従い圧縮強度試験を行っ
た。結果を表1に示す。 【００３９】また、材令28日の硬化体について、環境庁
告示46号「土壌の汚染に係る環境基準」に記載の方法に
より、鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示す。 【００４０】比較例１（セメント質混合物単独） 実施例１において調製したものと同様に、セメント質混
合物を調製し、これのみを、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃ
ｍの円柱状の型枠に充填して突き固め、硬化体を得た。 【００４１】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００４２】比較例２（焼却灰単独） 実施例１で硫黄固化物を製造する際に用いたものと同一
の焼却灰のみを、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状
の型枠に充填して突き固め、硬化体を得た。 【００４３】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験を行おうとしたが、圧縮強度が低すぎ測定不
能であった。また、この硬化体について実施例１と同様
に鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示す。 【００４４】比較例３（セメント質混合物＋焼却灰） 実施例１において調製したものと同様に調製したセメン
ト質混合物、及び実施例１で硫黄固化物を製造する際に
用いたものと同一の焼却灰を、それぞれ７５重量％及び
２５重量％となるよう混合し、３分間混練した後、直径
１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填して突き
固め、硬化体を得た。 【００４５】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００４６】実施例２（セメント質混合物＋焼却灰含有
破砕硫黄固化物） 消石灰５３重量部（乾燥重量）、石炭灰２５００重量部
（乾燥重量）及び石膏（２水和物、４０℃で２４時間乾
燥したもの）１６７重量部を３分間混合し、これにさら
に水５４４重量部を添加しさらに３分間混合し、セメン
ト質混合物を得た。 【００４７】一方、硫黄２０重量部を１５０℃にて溶融
し、予め乾燥しておいた高炉スラグ３０重量部及び焼却
灰（一般ごみ焼却灰）５０重量部を混練し、直径１０ｃ
ｍ、高さ２０ｃｍの型枠に注ぎ室温まで冷却して固化さ
せ、固化物をハンマーを用いて破砕し、粒状の硫黄固化
物を得た。この硫黄固化物の粒径は0.5〜1.0mmであっ
た。 【００４８】セメント質混合物及び硫黄固化物をそれぞ
れ５０重量％ずつとなるよう混合し、３分間混練した
後、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠に充填
して突き固め、硬化体を得た。 【００４９】この硬化体について、実施例１と同様に圧
縮強度試験及び鉛の溶出試験を行った。結果を表1に示
す。 【００５０】 【表1】【００５１】実施例３ 実施例１で得た、材令28日、圧縮強度50.0kgf/cm2の硬
化体について、JIS A-1218（変水法）に従って透水性試
験を行ったところ、透水性係数は10-6cm/secであった。
この硬化体を、0.075〜30mmの範囲の粒径に破砕した。
これを再び直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱状の型枠
に入れ、1kgf/cm2の上載荷重を与えて28日間養生した
後、型枠から外し、突き固め物を得た。この突き固め物
について、圧縮強度を測定したところ、7kgf/cm2であっ
た。また、前記と同様の透水性試験を行ったところ、透
水性係数は10-3cm/secであった。さらに、実施例１と同
様に溶出試験を行ったところ、Pb溶出量は0.005mg/l未
満であった。 【００５２】実施例４ 実施例１で得たものと同様の、セメント質混合物及び硫
黄固化物の混合物を、矩形の型枠に充填し、ピストンで
押圧し、所定の密度で締め固めて28日間放置し、硬化さ
せた。硬化物を型枠から外して、ブロック（寸法20×20
×19cm）を得た。このブロックをさらに放置することに
より経時的に硬化させることができた。硬化させたブロ
ックは、海中に積み上げ、漁礁とすることができた。海
中に１ヶ月間放置しても、ブロックの強度について問題
は発生せず、クラックやひびは認められなかった。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(73)特許権者 000217309
田中鉄工株式会社
佐賀県三養基郡基山町小倉629−７
(74)上記２名の代理人 100081514
弁理士 酒井 一
(72)発明者 秋山 正成
東京都港区西新橋一丁目３番12号 日石
三菱株式会社技術開発部内
(72)発明者 橋本 博
神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日石
三菱株式会社中央技術研究所内
(72)発明者 川田 敏男
神奈川県横浜市神奈川区子安通３−390
日石三菱精製株式会社横浜製油所内
(72)発明者 加藤 洋次
東京都千代田区大手町１−２−３ 三井
建設株式会社内
(72)発明者 伊藤 哲郎
東京都千代田区大手町１−２−３ 三井
建設株式会社内
(72)発明者 磯辺 洋
神奈川県横浜市青葉区しらとり台12−12
−304
(72)発明者 大和 卓也
東京都港区芝５−12−４−306
(56)参考文献 特開 昭62−292659（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−246850（ＪＰ，Ａ)
特開2000−327399（ＪＰ，Ａ)
実開 昭55−51342（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 28/36
C04B 12/00
C04B 14/02
C04B 14/36
C04B 20/10
C08G 75/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 (1)セメント質混合物20〜95重量%及び
(2)無機系資材含有粒状硫黄固化物80〜5重量%を含む土
木・建築用資材であって、 前記(1)セメント質混合物が、セメント質原料、及びセ
メント質原料100重量部に対して10〜250重量部の割合の
水からなり、 前記セメント質原料が、セメント質原料全量中において
(A)アルカリ土類金属水酸化物0〜70重量%(乾燥重量)、
(B)フライアッシュ97〜30重量%(乾燥重量)並びに(C)ア
ルカリ土類金属亜硫酸塩及び/又はアルカリ土類金属硫
酸塩3〜70重量%(乾燥重量)を含み、 前記(2)粒状硫黄固化物が、(a)硫黄10〜70重量%及び(b)
無機系資材90〜30重量%を含み、120℃〜170℃に加熱し
た前記硫黄に粒径40mm以下の前記無機系資材を加えて溶
融混合物とした後造粒しながら冷却してなるものである
ことを特徴とする土木・建築用資材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27915399A JP3443653B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 土木・建築用資材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27915399A JP3443653B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 土木・建築用資材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001097760A JP2001097760A (ja) | 2001-04-10 |
| JP3443653B2 true JP3443653B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=17607199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27915399A Expired - Fee Related JP3443653B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 土木・建築用資材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443653B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113860840B (zh) * | 2021-11-02 | 2022-07-29 | 青岛理工大学 | 一种利用废弃泥浆制备的路基材料及其应用 |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP27915399A patent/JP3443653B2/ja not_active Expired - Fee Related
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