JP4082508B2 - 石炭灰コンクリートの製造方法および石炭灰使用の舗装構造の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、火力発電所等で発生する石炭灰を混合した石炭灰コンクリートの製造方法およびその石炭灰コンクリートを使用して築造した舗装構造の製造方法に関するものである。
一般の舗装道路や駐車場等の舗装構造を築造するために使用する石炭灰コンクリートは、通常、セメント、水、砂利および混和剤（減水剤）を混練して製造している。
一方、火力発電所においては毎日大量の石炭を燃焼させており、従って、燃焼残存物である石炭灰が大量に発生している。これまで、この石炭灰の効果的な用途がないことから、その殆どは廃棄物として処理されてきた。
一方、火力発電所においては毎日大量の石炭を燃焼させており、従って、燃焼残存物である石炭灰が大量に発生している。これまで、この石炭灰の効果的な用途がないことから、その殆どは廃棄物として処理されてきた。
しかしながら、従来の一般舗装道路や駐車場等の舗装構造は、その強度が必ずしも十分ではなかった。
また、火力発電所で大量に発生する石炭灰も、環境問題や廃棄物処理場の問題等から有効な利用方法が模索されてきた。
また、火力発電所で大量に発生する石炭灰も、環境問題や廃棄物処理場の問題等から有効な利用方法が模索されてきた。
本発明者は、石炭灰がコンクリートの構成素材であるセメントにその粒子形状や吸水性等の一般的な物性が類似していることから、コンクリートの一素材として使用することを考えたが、これに先立ち、石炭灰にはクリンカーアッシュやフライアッシュといった種類があり、それぞれの物性が異なることを確認し、本発明を完成するに至った。
同時に、本発明者は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を始めとするゴム材は撓み性に優れるといった特質に着目し、この特質を利用することによって舗装道路の強度をさらに高める手段を模索した。
そこで、請求項１乃至３に記載の発明は、コンクリートの構成素材として石炭灰およびゴム材を加え、石炭灰の有効利用を図ると共に、セメントの量を削減し、かつ、強度に優れる石炭灰コンクリートの製造方法を提供することにある。
また、請求項４に記載の発明は、その石炭灰コンクリートを使用して築造する舗装構造の製造方法を提供することにある。
また、請求項４に記載の発明は、その石炭灰コンクリートを使用して築造する舗装構造の製造方法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に記載の石炭灰コンクリートの製造方法は、少なくとも、セメント、水、石炭灰、減水剤、砂利、および液状または粒状のゴム材を構成素材とし、前記水と減水剤を混ぜたものに、前記ゴム材とセメントと砂利を混ぜ、その後、さらに、前記石炭灰を混ぜ合わせて固めることを特徴とする。
また、請求項２に記載の石炭灰コンクリートの製造方法は、少なくとも、セメント、水、クリンカーアッシュ、フライアッシュ、減水剤、砂利、および液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を構成素材とし、前記水と減水剤を混ぜたものに、前記液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、その後、さらに、前記クリンカーアッシュとフライアッシュを混ぜ合わせて固めることを特徴とする。
また、請求項３に記載の石炭灰コンクリートの製造方法は、少なくとも、セメント、水、クリンカーアッシュ、ＰＦＢＣ、減水剤、砂利、および液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を構成素材とし、前記水と減水剤を混ぜたものに、前記液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、その後、さらに、前記クリンカーアッシュとＰＦＢＣを混ぜ合わせて固めることを特徴とする。
さらに、請求項４に記載の石炭灰使用の舗装構造（１）の製造方法は、水と減水剤を混ぜたものに、液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、その後、さらに、クリンカーアッシュとフライアッシュを混ぜ合わせて混合物とし、次に、前記混合物を、現場に敷設した後、転圧して締固めて路盤層（２）を形成し、前記路盤層（２）の上に、舗装層（３）を打設して形成することを特徴とする。
なお、カッコ内の記号は、図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
本発明の石炭灰コンクリートの製造方法によれば、少なくとも、セメント、水、石炭灰、砂利、減水剤、および液状または粒状のゴム材を構成素材としているので、これまで廃棄処分されてきた石炭灰を有効利用することができると共に、セメントの量を削減することができる。
また、ゴム材の持つ優れた撓み性によって、粘りのある高強度の石炭灰コンクリートを提供することができる。
また、ゴム材の持つ優れた撓み性によって、粘りのある高強度の石炭灰コンクリートを提供することができる。
また本発明によれば、石炭灰としてクリンカーアッシュおよびフライアッシュを使用したので、その強度をさらに高めることができる。
クリンカーアッシュは、赤熱状態でボイラ底部の水槽に落下した石炭灰を、破砕機で粉砕したものであり、また、赤熱状態から急冷水洗したものであるので化学的に安定し、高い剪断強度を有し、その表面に多数の細孔を備えている。また、フライアッシュは微細粒子で球形をしており、その粒径は０．１ｍｍ以下が９０％以上を占めている。
従って、高い剪断強度を有するクリンカーアッシュの細孔に、微細粒子であるフライアッシュが充填されて余分な空気層がなくなり、これによって強度がさらに高められる。
フライアッシュにかえて、ＰＦＢＣを構成素材とすることもできる。ＰＦＢＣは、不定形で硬化反応し易く、自硬性に優れるといった特質を有する。
クリンカーアッシュは、赤熱状態でボイラ底部の水槽に落下した石炭灰を、破砕機で粉砕したものであり、また、赤熱状態から急冷水洗したものであるので化学的に安定し、高い剪断強度を有し、その表面に多数の細孔を備えている。また、フライアッシュは微細粒子で球形をしており、その粒径は０．１ｍｍ以下が９０％以上を占めている。
従って、高い剪断強度を有するクリンカーアッシュの細孔に、微細粒子であるフライアッシュが充填されて余分な空気層がなくなり、これによって強度がさらに高められる。
フライアッシュにかえて、ＰＦＢＣを構成素材とすることもできる。ＰＦＢＣは、不定形で硬化反応し易く、自硬性に優れるといった特質を有する。
石炭灰コンクリートと石炭灰を混合しない普通のコンクリートの圧縮強度を比較するために行った実験の結果を、表１に示す。この実験結果からも明らかなように、石炭灰コンクリートは普通コンクリートと比較して高い強度を有する。
また本発明によれば、ゴム材として、液状または粒状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を使用したので、粘りのある高強度なものとすることができる。液状または粒状のＳＢＲは、フライアッシュと共にクリンカーアッシュの細孔に侵入し、かつ、全域に分散して衝撃を効果的に吸収するからである。
本発明の石炭灰使用の舗装構造の製造方法によれば、水と減水剤を混ぜたものに、液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、その後、さらに、クリンカーアッシュとフライアッシュを混ぜ合わせて混合物とし、次に、前記混合物を、現場に敷設した後、転圧して締固めて路盤層を形成し、前記路盤層の上に、舗装層を打設して形成するので、石炭灰の有効利用を図り、セメントの量を削減しながら、その強度を高めることができる。
特に、石炭灰としてクリンカーアッシュとフライアッシュを使用した場合には、クリンカーアッシュの細孔にフライアッシュが充填されて余分な空気層がなくなるため、その強度がさらに高められる。また、ゴム材の持つ優れた撓み性によって粘りが生まれ、衝撃に強い高強度の舗装構造とすることができる。特に、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を使用すると、そうした効果が高い。
特に、石炭灰としてクリンカーアッシュとフライアッシュを使用した場合には、クリンカーアッシュの細孔にフライアッシュが充填されて余分な空気層がなくなるため、その強度がさらに高められる。また、ゴム材の持つ優れた撓み性によって粘りが生まれ、衝撃に強い高強度の舗装構造とすることができる。特に、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を使用すると、そうした効果が高い。
図１を参照して、本発明の実施形態に係る舗装構造１およびそれを構成する石炭灰コンクリートについて説明する。
図１は、舗装構造１を示す縦断面図である。
図１は、舗装構造１を示す縦断面図である。
本発明の実施形態に係る舗装構造１は、一般道路におけるものであり、地盤５上に打設した後、転圧して締固めた路盤層２の上に、舗装層３を打設して形成したものである。この舗装層３は転圧しない。また、その肉厚は路盤層２の約１／４としている。
この舗装構造１は、路盤層２を、セメント、水、混和剤（減水剤）、石炭灰、およびゴム材を構成素材とした石炭灰コンクリートで構成し、その上部に溶接鉄網４を配置している。なお、石炭灰としてクリンカーアッシュとフライアッシュを使用し、ゴム材としてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を使用している。ＳＢＲは、ゴム材の中でも特に撓み性に優れるので、石炭灰コンクリートの構成素材として有効である。
路盤層２の製造は、まず水と減水剤を混ぜたものに、液状のＳＢＲと、セメント、砂利を混ぜる。このとき、ドロドロの状態となる。なお、減水剤を混ぜるのは水が多すぎるとコンクリートの強度を増すことができなくなるからである。
その後、石炭灰としてクリンカーアッシュとフライアッシュを前記ドロドロ状のものに混ぜ合せる。これにより、パサパサの状態となる。
そして、パサパサの状態のものを現場に敷設し、転圧して締固めすると路盤層２が形成される。
その後、石炭灰としてクリンカーアッシュとフライアッシュを前記ドロドロ状のものに混ぜ合せる。これにより、パサパサの状態となる。
そして、パサパサの状態のものを現場に敷設し、転圧して締固めすると路盤層２が形成される。
舗装層３は、一般的な素材で構成することができるし、また、セメント、水、砂利、混和剤（減水剤）、耐アルカリ性ガラス繊維、および石炭灰のうちクリンカーアッシュおよびＰＦＢＣを構成素材とした石炭灰コンクリートで構成することもできる。ＰＦＢＣは、不定形で硬化反応し易く、自硬性に優れるといった特質を有する。
この舗装構造１の路盤層２を構成する石炭灰コンクリートは、クリンカーアッシュとフライアッシュを構成素材として含有しているので、高い剪断強度を有するクリンカーアッシュの細孔に、微細粒子で球形のフライアッシュが充填されて余分な空気層がなくなり、高い強度を発揮する。
また、ゴム材であるＳＢＲを使用しているので、ＳＢＲがフライアッシュの粒子間に入り混み、その優れた撓み性により粘りが強くなり、耐衝撃性に優れる。また、ＳＢＲはフライアッシュとともにクリンカーアッシュの細孔中においてセメントによって固められる。これにより、より高強度の路盤層２および舗装構造１を築造することができる。
また、ゴム材であるＳＢＲを使用しているので、ＳＢＲがフライアッシュの粒子間に入り混み、その優れた撓み性により粘りが強くなり、耐衝撃性に優れる。また、ＳＢＲはフライアッシュとともにクリンカーアッシュの細孔中においてセメントによって固められる。これにより、より高強度の路盤層２および舗装構造１を築造することができる。
なお、路盤層２を構成する石炭灰コンクリートにフライアッシュを加えているが、このフライアッシュは球形の微細粒子であるため、打設時の流動性を高めることができ、施工性の向上を図ることができるといった利点がある。
また、上記実施形態において、路盤層２および舗装層３を構成する石炭灰コンクリートに、耐アルカリ性ガラス繊維を加えることによって、優れた靱性を持たせることができ、割れや亀裂の少ない舗装構造１とすることができる。
また、上記実施形態では、ゴム材としてＳＢＲを使用したが、これに代えて、あるいはこれと共に、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等を使用することもできる。
１ 舗装構造
２ 路盤層
３ 舗装層
４ 溶接鉄網
５ 地盤
２ 路盤層
３ 舗装層
４ 溶接鉄網
５ 地盤
Claims (4)
- 少なくとも、セメント、水、石炭灰、減水剤、砂利、および液状または粒状のゴム材を構成素材とし、
前記水と減水剤を混ぜたものに、前記ゴム材とセメントと砂利を混ぜ、
その後、さらに、前記石炭灰を混ぜ合わせて固めることを特徴とする石炭灰コンクリートの製造方法。 - 少なくとも、セメント、水、クリンカーアッシュ、フライアッシュ、減水剤、砂利、および液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を構成素材とし、
前記水と減水剤を混ぜたものに、前記液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、
その後、さらに、前記クリンカーアッシュとフライアッシュを混ぜ合わせて固めることを特徴とする石炭灰コンクリートの製造方法。 - 少なくとも、セメント、水、クリンカーアッシュ、ＰＦＢＣ、減水剤、砂利、および液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を構成素材とし、
前記水と減水剤を混ぜたものに、前記液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、
その後、さらに、前記クリンカーアッシュとＰＦＢＣを混ぜ合わせて固めることを特徴とする石炭灰コンクリートの製造方法。 - 水と減水剤を混ぜたものに、液状のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とセメントと砂利を混ぜ、
その後、さらに、クリンカーアッシュとフライアッシュを混ぜ合わせて混合物とし、
次に、前記混合物を、現場に敷設した後、転圧して締固めて路盤層を形成し、
前記路盤層の上に、舗装層を打設して形成することを特徴とする石炭灰使用の舗装構造の製造方法。
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