JP4155773B2 - 硬化体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物の粉砕物を多量に用いた硬化体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、下水汚泥、浄水汚泥、都市ゴミ等の各種産業廃棄物及び／又は一般廃棄物は、その最終処分場の確保等の問題があり、リサイクルを含めた再資源化に関する調査研究が行われている。そして、下水汚泥、都市ゴミを減容化のため焼却した下水汚泥焼却灰や都市ゴミ焼却灰、更には一層の減容化のためこれらを溶融処理した溶融スラグ等を、路盤材、ブロックの骨材、タイル、煉瓦等の原料として用いることが提案されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、廃棄物焼却灰や廃棄物溶融スラグは、路盤材、ブロックの骨材、タイル、煉瓦等の原料として利用され始めてはいるものの、その利用量は微々たるものであり、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物をより有効利用することが求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物の粉砕物、骨材及び水を含む混合物を特定の条件で養生して得た硬化体は建材品として用いることができ、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を有効利用することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明は、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物の粉砕物、骨材及び水を含む混合物を60 ℃以上で加熱養生してなる硬化体であって、前記焼成物が、２ＣａＯ・ＳｉＯ ₂ １００重量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＳｉＯ ₂ を１０〜１００重量部含み、３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ 量が０〜２０重量部であり、前記焼成物の粉砕物１００重量部に対して、骨材１００〜３００重量部、水３０〜７０重量部であることを特徴とする硬化体である（請求項１）。
そして前記硬化体は、焼成物の粉砕物１００重量部に対して、ＳＯ ₃ 換算で１０重量部以下の石膏を含むことが好ましい（請求項２）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物について説明する。
焼成物の原料である産業廃棄物としては、例えば、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等の各種汚泥、石炭灰、生コンスラッジ、ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。また、一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ゴミ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
これらの産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を、好ましくは1350℃以下で、より好ましくは1150〜1350℃で焼成し焼成物を調製する。焼成物の焼成に用いる装置は、特に限定するものではなく、ロータリーキルン等で焼成すれば良い。
該焼成物は、粉砕効率や硬化体の強度発現性等の観点から、好ましくはブレーン比表面積2000〜10000cm²/gに、より好ましくはブレーン比表面積3000〜5000cm²/gに粉砕する。
【０００７】
本発明において、焼成物は、該焼成物の焼成のし易さや硬化体の強度発現性等の観点から、3CaO・Al₂O₃（以降、C₃Aと称す）、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃（以降、C₄AFと称す）、2CaO・Al₂O₃・SiO₂（以降、C₂ASと称す）から選ばれる１種以上の鉱物と、2CaO・SiO₂（以降、C₂Sと称す）を含むものであることが好ましい。
本発明における焼成物の好ましい鉱物組成の例としては、
１）C₂S100重量部に対して、C₃A及びC₄AFを合計で10〜100重量部（C₃AとC₄AFの割合は、C₃A100重量部に対して、C₄AF10〜1000重量部、特に100〜800重量部が好ましい）含む焼成物、
２）C₂S100重量部に対して、C₂ASを10〜100重量部含み、C₃A量が0〜20重量部である焼成物、
等が挙げられる。
上記鉱物組成の焼成物では、焼成物の焼成が容易であり硬化体の強度発現性も良好となる。
なお、本発明において、焼成物は、硬化体の寸法安定性等の観点から、フリーライム量が１％以下であることが好ましい。
【０００８】
本発明においては、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物中にカルシウムが不足する場合には、その不足分を調整するために、石灰石等を混合して用いることが好ましい。石灰石等の混合割合は、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物の組成に応じて、得られる焼成物の鉱物組成が上記１）〜２）の範囲内になるよう適宜決定すれば良い。
【０００９】
次に、焼成物以外の材料について説明する。
骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等の細骨材や、川砂利、砕石等の粗骨材を使用することができる。
なお、骨材として、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑等の廃棄物起源の骨材を用いることによって、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物の有効利用をより一層図ることができる。
【００１０】
本発明においては、水は、水道水等を用いることができる。
なお、水として、コンクリートスラッジからの回収水を用いることによって、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物の有効利用をより一層図ることができる。
【００１１】
本発明の硬化体について説明する。
本発明の硬化体は、前記焼成物の粉砕物、骨材及び水を含む混合物を加熱養生して得られるものである。
混合物の調製に用いるミキサは、特に限定するものではなく、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサで混合すれば良い。混合方法は、特に限定するものではなく、例えば、▲１▼材料を一括してミキサに投入して１分以上混合する方法、▲２▼水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、水を投入して１分以上混合する方法等が挙げられる。
加熱養生としては、60℃以上で養生することが好ましく、特に、200℃以上でオートクレーブ養生するのが好ましい。養生温度が60℃未満では、硬化体の強度発現性が極端に低下するので好ましくない。
【００１２】
硬化体の配合割合は、該硬化体の強度発現性等の観点から、焼成物の粉砕物100重量部に対して、骨材100〜300重量部、水30〜70重量部であることが好ましい。
なお、本発明においては、硬化体の強度発現性等の観点から、さらに石膏を含むことが好ましい。石膏は、無水石膏、ニ水石膏、半水石膏のいずれでも良い。石膏の量は、硬化体の強度発現性等の観点から、焼成物の粉砕物100重量部に対してSO₃換算で10重量部以下が好ましい。
【００１３】
本発明の硬化体は、20N/mm²以上の圧縮強度を発現するものであるので、木毛板等の建材品として用いることができる。
【００１４】
【試験例】
以下、試験例により本発明を説明する。
１．使用材料
１）焼成物
表１に示す組成の焼成物を調製した。
すなわち、石灰石、生コンスラッジ、下水汚泥、工業原料を表１に示す組成で調合し、小型ロータリーキルンを用いてフリーライム量が１％以下になるよう、表１に示す温度で焼成した。用いた石灰石、生コンスラッジ、下水汚泥の化学組成は、表２に示すとおりである。なお、工業原料としては、ベンガラ（酸化鉄(Fe₂O₃)）を使用した。
焼成後、焼成物をブレーン比表面積3000cm²/gに粉砕した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
２）焼成物以外の材料
骨材；けい砂（最大粒径２mm以下、粗粒率2.65）
石膏；排脱ニ水石膏
水 ；水道水
【００１８】
２．硬化体の調製
上記各材料を、焼成物100重量部、骨材300重量部、石膏3重量部、水50重量部の割合で混合し、４×４×16cmの型枠に流し込んだ。２日間気中養生後、脱型し、200℃×2.5時間、1.6MPaの条件でオートクレーブ養生した。
これらの硬化体について、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)10.強さ試験」に準じて圧縮強度を測定した。
その結果を表３に示す。
【００１９】
【表３】

【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の硬化体は、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物の粉砕物を原料として用いるものであるので、産業廃棄物及び／又は一般廃棄物の有効利用を図ることができる。
また、本発明の硬化体は、20N/mm²以上の圧縮強度を発現するものであるので、木毛板等の建材品として用いることができる。

Claims (2)

1. 産業廃棄物及び／又は一般廃棄物を焼成して得られる焼成物の粉砕物、骨材及び水を含む混合物を60 ℃以上で加熱養生してなる硬化体であって、
   前記焼成物が、２ＣａＯ・ＳｉＯ ₂ １００重量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＳｉＯ ₂ を１０〜１００重量部含み、３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ 量が０〜２０重量部であり、
   前記焼成物の粉砕物１００重量部に対して、骨材１００〜３００重量部、水３０〜７０重量部であることを特徴とする硬化体。
2. 焼成物の粉砕物１００重量部に対して、ＳＯ ₃ 換算で１０重量部以下の石膏を含む請求項１に記載の硬化体。