JP4630690B2 - Cement recovery method, cement recovered by the method, and cement reuse method - Google Patents

Cement recovery method, cement recovered by the method, and cement reuse method Download PDF

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    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Description

本発明は、余剰の生コンクリートからセメントを乾燥状態で回収するセメント回収方法、該方法により回収されたセメント、及びセメント再利用方法に関する。     The present invention relates to a cement recovery method for recovering cement from excess ready-mixed concrete in a dry state, a cement recovered by the method, and a cement reuse method.

建築及び土木作業現場(以下、コンクリート打設現場と称する)では多量の生コンクリートが使用されるが、その生コンクリートは生コンプラントからミキサー車により運び込まれるのが一般的である。そして、このコンクリート打設現場で使用されずに余剰となったコンクリートはミキサー車により持ち帰られて破棄されていた。また、生コンプラントの余剰コンクリートも同様に、廃棄されていた。しかしながら、余剰コンクリートをそのまま廃棄したのでは環境保全の見地から好ましくないため、専用の廃棄処分場で所定の処理を行う必要があり、その処理に費用が掛かっていた。そこで、余剰コンクリートを廃棄せずに再利用するための方法が種々提案されている。     A large amount of ready-mixed concrete is used in construction and civil engineering work sites (hereinafter referred to as concrete placing sites), but the ready-mixed concrete is generally carried from a ready-mixed plant by a mixer truck. And the concrete which became surplus without being used in this concrete placement site was brought home by the mixer truck and discarded. Moreover, the surplus concrete of the green plant was similarly discarded. However, discarding surplus concrete as it is is not preferable from the viewpoint of environmental protection, and therefore it is necessary to perform a predetermined treatment at a dedicated disposal site, which is expensive. Therefore, various methods for reusing excess concrete without discarding have been proposed.

その一つの方法としては、余剰コンクリートを硬化後に適当な粒度に破砕処理し、該破砕処理したものを再生骨材や路盤材として再利用する方法が挙げられる。     As one of the methods, there is a method in which surplus concrete is crushed to an appropriate particle size after hardening, and the crushed material is reused as recycled aggregate or roadbed material.

また、他の方法としては、硬化する前の余剰コンクリートに安定剤希釈溶液(凝結遅延剤)を添加することでスラリー状態を暫くの間だけ保持し、硬化してしまわないうちに該余剰コンクリートを(他のコンクリート打設現場まで搬送するなどして)再利用する方法が挙げられる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開平10−296714号公報 特開平03−265550号公報
As another method, the slurry is kept for a while by adding a stabilizer diluting solution (setting retarder) to the surplus concrete before being cured, and the surplus concrete is removed before it is cured. A method of reusing (for example, transporting to another concrete placing site) is cited (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-296714 Japanese Patent Laid-Open No. 03-265550

しかしながら、上述のように、余剰コンクリートを粉砕処理して再生骨材や路盤材として再利用する方法の場合、再生骨材や路盤材は、原コンクリートの強度によっては、コンクリート用の骨材としての強度は期待できないという問題があった。     However, as described above, in the case of the method of pulverizing surplus concrete and reusing it as recycled aggregate or roadbed material, the recycled aggregate or roadbed material is used as aggregate for concrete depending on the strength of the original concrete. There was a problem that strength could not be expected.

また、上述のような安定希釈剤溶液を添加する方法では、セメントの水和反応の抑制時間には限度があり、長期保存ができない(例えば、1日程度の保存しかできない)という問題があった。     In addition, the method of adding a stable diluent solution as described above has a problem in that there is a limit to the time for suppressing the hydration reaction of cement, and long-term storage is not possible (for example, only about 1 day storage). .

本発明は、再生材としての強度が期待でき、長期保存が可能なセメントを回収するセメント回収方法、該方法により回収されたセメント、及びセメント再利用方法を提供することを目的とするものである。     An object of the present invention is to provide a cement recovery method for recovering cement that can be expected to have strength as a recycled material and can be stored for a long period of time, a cement recovered by the method, and a cement reuse method. .

請求項1に係る発明は、フレッシュ状態の生コンクリートに生石灰を添加する工程と、
該生石灰を添加した生コンクリートを攪拌して該生コンクリート中の水分を水酸化カルシウムに化学変化させることにより、少なくともセメントを乾燥状態で回収する工程と、を備えたセメント回収方法に関するものである。
The invention according to claim 1 includes a step of adding quicklime to fresh concrete in a fresh state,
And a step of recovering at least cement in a dry state by chemically changing the moisture in the ready-mixed concrete to calcium hydroxide by stirring the ready-mixed concrete added with the quicklime.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記生石灰を添加する前の生コンクリートをウエットスクリーニングすることにより、該生コンクリートから砂利を分別除去する工程、を備え、
前記生石灰の添加及び攪拌は、砂利を分別除去した後の生コンクリートに対して行う、ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 includes the step of separating and removing gravel from the ready-mixed concrete in the invention according to claim 1 by wet screening the ready-mixed concrete before adding the quicklime,
The addition and stirring of the quicklime are performed on the ready-mixed concrete after separating and removing gravel.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記生コンクリートが、コンクリート打設現場で使用されずにセメント回収処理場に搬送されてきたものである、ことを特徴とする。     The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the ready-mixed concrete is transported to a cement recovery treatment plant without being used at a concrete placing site. .

請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発明において、前記生石灰を添加する前の生コンクリートに対し凝結遅延剤を添加する工程、を備えたことを特徴とする。     The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of adding a setting retarder to the ready-mixed concrete before adding the quicklime. To do.

請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセメント回収方法により回収されたセメントに関するものである。     The invention according to claim 5 relates to the cement recovered by the cement recovery method according to any one of claims 1 to 4.

請求項6に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセメント回収方法により回収されたセメントを乾燥状態のままで保存する工程と、
該保存しているセメントに水を加えてコンクリートの混和材料や地盤改良材として利用する工程と、
を備えたセメント再利用方法に関するものである。
The invention according to claim 6 is a step of storing the cement recovered by the cement recovery method according to any one of claims 1 to 4 in a dry state;
Adding water to the stored cement and using it as a concrete admixture or ground improvement material;
It is related with the cement reuse method provided with.

請求項1、3、5及び6に係る発明によれば、セメント等を乾燥状態で回収することができるため、再び水を加えればセメント本来の性質を発揮することとなり、セメント等の再利用を図ることができる。したがって、余剰のコンクリートを廃棄せずに済み、環境保全等の見地からも好ましい。また、背景技術の欄で述べたような“余剰のコンクリートを粉砕処理して再利用する方法”では再生骨材を取得できるに過ぎず、その再生骨材を再利用するには新たにセメントが必要であったが、本発明の場合には結合材としてのセメントそのものを回収して再利用することができるので、該再利用時における新品セメントの使用量を低減し、費用を削減することができる。さらには、安定剤希釈溶液を添加する場合には、凝結するまでに生コンクリートを再利用しなければならないという時間的な制約があったが、本発明によれば、セメント等を乾燥状態(つまり、経年変化がほとんどない安定した状態)で保存することができ、再利用に当たっての時間的制約は受けず、必要な時に何時でも再利用できる。     According to the inventions according to claims 1, 3, 5 and 6, since the cement and the like can be recovered in a dry state, if water is added again, the original properties of the cement will be exhibited. Can be planned. Therefore, it is not necessary to discard surplus concrete, which is preferable from the standpoint of environmental conservation. In addition, the “method of pulverizing surplus concrete for reuse” as described in the Background section only allows reclaimed aggregate to be obtained. To reuse the reclaimed aggregate, a new cement is required. Although it was necessary, in the case of the present invention, since the cement itself as a binder can be recovered and reused, the amount of new cement used at the time of reuse can be reduced and the cost can be reduced. it can. Furthermore, when adding a stabilizer diluting solution, there is a time restriction that the ready-mixed concrete must be reused before setting, but according to the present invention, cement or the like is in a dry state (that is, In a stable state with almost no secular change), and is not subject to time constraints for reuse, and can be reused whenever necessary.

請求項2に係る発明によれば、砂利(粗骨材)と砂とセメント粉末とが分別回収できることとなる。したがって、再利用時の砂利や砂やセメント粉末の混入比率を調整できる等、それらの利用価値を高めることができる。     According to the invention of claim 2, gravel (coarse aggregate), sand and cement powder can be collected separately. Therefore, it is possible to increase the utility value of the gravel, sand and cement powder at the time of reuse, for example, by adjusting the mixing ratio.

請求項4に係る発明によれば、直ぐに生石灰の添加等を行えないような場合であっても、凝結遅延剤の添加により生コンクリートにおける水和反応の進行を抑制することができ、セメント等を乾燥状態で回収することができる。     According to the invention of claim 4, even if quick lime cannot be added immediately, the progress of the hydration reaction in the ready-mixed concrete can be suppressed by adding a setting retarder, and cement etc. It can be recovered in a dry state.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。     Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

本発明は、使用されずに残ってしまったフレッシュ状態の生コンクリートに適用されるものであり、例えば、コンクリート打設現場で余剰となって使用されずにセメント回収処理場に搬送されてきた戻りコンクリートや、生コンプラントやミキサー車等の残渣や、その他のフレッシュコンクリートに適用されるものである。     The present invention is applied to fresh ready-mixed concrete that has remained unused, for example, a return that has been transported to a cement recovery treatment plant without being used in excess at a concrete placement site. It is applied to concrete, residues from raw concrete plants and mixer trucks, and other fresh concrete.

本発明に係るセメント回収方法は、フレッシュ状態の生コンクリートから少なくともセメントを乾燥状態で回収するための方法であって、具体的には、
・ フレッシュ状態の生コンクリートに生石灰を添加する工程と、
・ 該生石灰を添加した生コンクリートを攪拌して該生コンクリート中の水分を水酸化カルシウムに化学変化させることにより、少なくともセメントを乾燥状態で回収する工程と、
を備えるものである。生石灰が水分(生コンクリート中の水分)と反応するときの化学反応式は以下の通りである。
The cement recovery method according to the present invention is a method for recovering at least cement from fresh ready-mixed concrete in a dry state, specifically,
A process for adding quicklime to fresh ready-mixed concrete;
A step of recovering at least cement in a dry state by stirring the ready-mixed concrete to which quicklime has been added and chemically changing the moisture in the ready-mixed concrete to calcium hydroxide;
Is provided. The chemical reaction formula when quick lime reacts with moisture (water in quick concrete) is as follows.

本発明によれば、セメント等を乾燥状態で回収することができるため、再び水を加えればセメント本来の性質を発揮することとなり、セメント等の再利用を図ることができる。したがって、余剰のコンクリートを廃棄せずに済み、環境保全等の見地からも好ましい。また、背景技術の欄で述べたような“余剰のコンクリートを粉砕処理して再利用する方法”では再生骨材を取得できるに過ぎず、その再生骨材を再利用するには新たにセメントが必要であったが、本発明の場合には結合材としてのセメントそのものを回収して再利用することができるので、該再利用時における新品セメントの使用量を低減し、費用を削減することができる。さらには、安定剤希釈溶液を添加する場合には、凝結するまでに生コンクリートを再利用しなければならないという時間的な制約があったが、本発明によれば、セメント等を乾燥状態(つまり、経年変化がほとんどない安定した状態)で保存することができ、再利用に当たっての時間的制約は受けず、必要な時に何時でも再利用できる。     According to the present invention, since cement and the like can be recovered in a dry state, when water is added again, the original properties of the cement are exhibited, and the reuse of cement and the like can be achieved. Therefore, it is not necessary to discard surplus concrete, which is preferable from the standpoint of environmental conservation. In addition, the “method of pulverizing surplus concrete for reuse” as described in the Background section only allows reclaimed aggregate to be obtained. To reuse the reclaimed aggregate, a new cement is required. Although it was necessary, in the case of the present invention, since the cement itself as a binder can be recovered and reused, the amount of new cement used at the time of reuse can be reduced and the cost can be reduced. it can. Furthermore, when adding a stabilizer diluting solution, there is a time restriction that the ready-mixed concrete must be reused before setting, but according to the present invention, cement or the like is in a dry state (that is, In a stable state with almost no secular change), and is not subject to time constraints for reuse, and can be reused whenever necessary.

ところで、本発明を実施することによりセメントや砂利(粗骨材)や砂を回収することができるが、生コンクリートをウエットスクリーニングする工程を生石灰の添加前に実施して、生コンクリートから砂利(粗骨材)を分別除去し、前記生石灰の添加及び攪拌は、砂利が入った状態の生コンクリートに対して行うのではなく、砂利を分別除去した後の生コンクリートに対して行うようにしても良い。なお、ウエットスクリーニングとは、生コンクリートから粗骨剤を取り除いてモルタルを得る作業を意味するものとする。その場合、モルタルへの生石灰添加から乾燥状態の砂とセメント粉末が得られ、結果的に、砂利(粗骨材)と砂とセメント粉末とが分別回収できることとなる。したがって、再利用時の砂利や砂やセメント粉末の混入比率を調整できる等、それらの利用価値を高めることができる。     By the way, cement, gravel (coarse aggregate) and sand can be recovered by carrying out the present invention. However, a wet screening process for raw concrete is performed before the addition of quicklime, and gravel (coarse) is obtained. The aggregate) may be separated and removed, and the addition and stirring of the quicklime may not be performed on the ready-mixed concrete containing gravel, but may be performed on the ready-mixed concrete after separating and removing gravel. . In addition, wet screening shall mean the operation | work which removes coarse aggregate from raw concrete and obtains mortar. In that case, dry sand and cement powder are obtained from the addition of quicklime to the mortar, and as a result, gravel (coarse aggregate), sand and cement powder can be collected separately. Therefore, it is possible to increase the utility value of the gravel, sand and cement powder at the time of reuse, for example, by adjusting the mixing ratio.

ところで、コンクリート打設現場で使用されずにセメント回収処理場に搬送されてきた戻りコンクリートに対して本発明を実施する場合のように、直ぐに生石灰添加等を行えないような場合には、生石灰を添加する前の生コンクリート(例えば、前記コンクリート打設現場から前記セメント回収処理場に搬送される際の生コンクリート)に対して凝結遅延剤(凝結遅延形AE減水剤)を添加する工程、を実施すると良い。この遅延剤の添加により、生コンクリートにおける水和反応の進行を抑制することができ、セメント等を乾燥状態で回収することができる。     By the way, in the case where quick lime addition or the like cannot be performed immediately as in the case of carrying out the present invention on the return concrete that has been transported to the cement recovery processing site without being used at the concrete placement site, A step of adding a setting retarding agent (setting retarding type AE water reducing agent) to ready-mixed concrete (for example, ready-mixed concrete when transported from the concrete placement site to the cement recovery processing plant) before being added. Good. By adding this retarder, the progress of the hydration reaction in the ready-mixed concrete can be suppressed, and the cement and the like can be recovered in a dry state.

一方、本発明に係るセメント再利用方法は、
・ 上述したセメント回収方法により回収されたセメントを乾燥状態のままで保存する工程と、
・ 該保存しているセメントに水を加えてコンクリートの混和材料や地盤改良材として利用する工程と、
を備えたことを特徴とする。
On the other hand, the cement reuse method according to the present invention is:
-Storing the cement recovered by the above-described cement recovery method in a dry state;
A process of adding water to the stored cement to use it as a concrete admixture or ground improvement material;
It is provided with.

次に、本発明の一実施例について、図1乃至図8に沿って説明する。ここで、図1は、普通ポルトランドセメント(水セメント比;W/C=0.5)の水和発熱曲線を示す図であり、図2は、生石灰処理セメント、普通ポルトランドセメント及び凍結乾燥処理セメントの粒度分布測定結果を示す図である。また、図3は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰添加量/単位水量や生石灰の粒度が与える影響を示す図であり、図4は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、AE減水剤の添加量が与える影響を示す図である。図5は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰貯蔵期間が与える影響を示す図であり、図6は、生石灰処理セメントを添加していない砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図であり、図7は、生石灰処理セメントを添加した砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図である。図8は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰処理セメントの添加量が与える影響を示す図である。     Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a diagram showing a hydration exothermic curve of ordinary Portland cement (water cement ratio; W / C = 0.5), and FIG. 2 shows quick lime-treated cement, ordinary Portland cement and freeze-dried cement. It is a figure which shows the particle size distribution measurement result of this. Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the influence which quick lime addition amount / unit amount of water and the particle size of quick lime have with respect to the compressive strength of the test body created by mixing quick lime processing cement and water, and FIG. It is a figure which shows the influence which the addition amount of an AE water reducing agent has with respect to the compressive strength of the test body created by kneading a process cement and water. FIG. 5 is a diagram showing the influence of quick lime storage period on the compressive strength of a specimen prepared by mixing quick lime treated cement and water, and FIG. 6 is a sandy material to which quick lime treated cement is not added. It is a figure which shows the compressive stress-compressive strain curve of soil, and FIG. 7 is a figure which shows the compressive stress-compressive strain curve of the sandy soil which added the quicklime process cement. FIG. 8 is a diagram showing the influence of the addition amount of quicklime-treated cement on the compressive strength of a specimen prepared by kneading quicklime-treated cement and water.

本実施例では、表1に示すように、普通ポルトランドセメントと水とを水セメント比0.5で混ぜ合わせて21個のセメントペーストを作成し(1バッチの練混ぜ量は0.33Lとした)、それぞれのセメントペーストに対して生石灰の添加等を行った。具体的には、
・ No.12,15のセメントペーストには、セメント量の0.2%の凝結遅延形AE減水剤を添加し、
・ No.13,16のセメントペーストには、セメント量の0.4%の凝結遅延形AE減水剤を添加し、
・ その他のセメントペーストには凝結遅延形AE減水剤は添加せず、
・ 全てのセメントペーストには表1に示す量の生石灰をそれぞれ添加し(但し、表中の“W*1.25”は、セメントペースト中の水量の1.25倍の生石灰を添加したことを示す。また、生石灰には、粒径0.3mm、0.6mmの2種類を用いた。さらに、No.9、10のセメントペーストには、それぞれ14日間及び28日間貯蔵しておいた生石灰を使用し、他のセメントペーストには1日間だけ貯蔵しておいた生石灰を使用した。)、
・ その後、21個の全てのセメントペーストを20℃の温度下で1分間練混ぜ、
・ 各セメントペーストの層厚が均一になるようにバットに入れ、
それらを用いて、
(1) セメントの粒度分布
(2) セメントの50%粒径、及びセメント密度
(3) セメントの化学成分
(4) 圧縮強度
(5) 未使用石灰の貯蔵
(6) 生石灰処理セメントの添加量と一軸圧縮強さ等との関係
について考察した。
In this example, as shown in Table 1, 21 cement pastes were prepared by mixing ordinary Portland cement and water at a water cement ratio of 0.5 (the mixing amount of one batch was 0.33 L). ), Quick lime was added to each cement paste. In particular,
・ No. 12 and 15 cement paste, 0.2% of the cement amount of setting delay type AE water reducing agent is added,
・ No. To the 16 and 16 cement paste, 0.4% of the amount of cement is added to the delayed AE water reducing agent,
・ No other delayed-setting AE water reducing agent is added to other cement pastes.
・ The amount of quicklime shown in Table 1 is added to all cement pastes (however, “W * 1.25” in the table means that quicklime of 1.25 times the amount of water in the cement paste has been added). In addition, two types of quick lime having a particle size of 0.3 mm and 0.6 mm were used, and No. 9 and 10 cement pastes were stored with quick lime stored for 14 days and 28 days, respectively. The other cement paste used was quick lime that had been stored for only one day.),
・ Then, mix all 21 cement pastes at a temperature of 20 ° C for 1 minute.
・ Put each cement paste in the bat so that the layer thickness is uniform,
Using them,
(1) Cement particle size distribution
(2) 50% particle size of cement and cement density
(3) Chemical composition of cement
(4) Compressive strength
(5) Storage of unused lime
(6) The relationship between the amount of quicklime treated cement added and uniaxial compressive strength was considered.

各セメントペーストに生石灰を添加すると、激しい発熱反応と共に水酸化カルシウムが生成されるが、そのときの化学反応式は以下の通りである。
When quick lime is added to each cement paste, calcium hydroxide is generated with a vigorous exothermic reaction. The chemical reaction formula at that time is as follows.

この化学反応により各セメントペースト中の水分は除去されることになるが、その除去の程度は、生石灰の添加量に応じて異なる。上記化学反応式より、1kgの水が化学反応に消費されるには3.12kgの量の生石灰添加が必要であることが分る。添加する生石灰がその規定量よりも少ない場合には水が消費されずに(つまり、水酸化カルシウムとならずに)残り、セメントと反応して水和生成物を形成することになる。本発明者が確認したところ、添加量を1.5倍以上(つまり、生石灰の添加量をセメントペースト中の水量の1.5倍以上)とした場合には、生石灰添加後のセメントは灰白色を呈す粉体となって水分は完全に除去されており、指で摘んでも塊とならなかったことが分った。一方、添加量を1.25倍あるいは1倍(つまり、生石灰の添加量をセメントペースト中の水量の1.25倍あるいは1倍)とした場合には、生石灰添加後のセメント(灰色)は、指で摘むと団子状の塊となり、翌日には粉体中に少量の硬化したセメントペースト片が散在する状態となっていて、水分が除去されずに残っていたことが確認できた。     Although the moisture in each cement paste is removed by this chemical reaction, the degree of removal varies depending on the amount of quicklime added. From the above chemical reaction formula, it can be seen that 3.12 kg of quicklime is necessary to consume 1 kg of water for the chemical reaction. If the amount of quicklime added is less than the specified amount, water is not consumed (that is, not calcium hydroxide) and reacts with the cement to form a hydrated product. The present inventors have confirmed that when the addition amount is 1.5 times or more (that is, the addition amount of quick lime is 1.5 times or more the amount of water in the cement paste), the cement after the addition of quick lime is grayish white. It turned out that the water was completely removed as a powder, and it did not become a lump even if it was picked with a finger. On the other hand, when the addition amount is 1.25 times or 1 time (that is, the addition amount of quick lime is 1.25 times or 1 time the amount of water in the cement paste), the cement after addition of quick lime (gray) When picked with a finger, it became a dumpling-like lump, and on the next day, a small amount of hardened cement paste pieces were scattered in the powder, and it was confirmed that moisture remained without being removed.

次に、本発明者は、生石灰を添加していない状態の普通ポルトランドセメントの水和反応の進行状況を水和発熱曲線より検討した。図1に、今回実験に使用した普通ポルトランドセメント(水セメント比;W/C=0.5)の水和発熱曲線を示す。図1より、注水後およそ4分で第一の発熱ピークが現れ、それ以降発熱速度は次第に低下し、110分前後で発熱速度は最小値となることが分る。この第一の発熱ピークは、最も活性の大きいアルミネート(CA)と石膏の反応により生成するエトリンガイトの生成熱やエーライト(CS)の表面の溶解熱、およびセメント中の遊離CaOの水和熱などによると考えられる。その後、注水から2時間で発熱速度は増大に転じ、12時間で第二の発熱ピークが現れている。当然ながら生コンクリートは注水直後は混ぜ合わされている最中にあるので第一の発熱ピークの影響は余り受けず、結局、第二の発熱ピークを迎える前の誘導期(つまり、注水後約120分経過前)にセメント回収を完了させることが好ましい。なお、本発明者は、実験的に、セメントペーストを1分間練混ぜた後、直ちに生石灰を添加し攪拌を5分間行った。その結果、この5分で、フレッシュ状態のセメントペーストは全て粉末状態となった。セメントに注水してから5〜6分間は、上述のように第一の発熱ピークを迎えるが、その時点でセメントの回収を終えることができた。 Next, the present inventor examined the progress of the hydration reaction of ordinary Portland cement in a state where quicklime was not added, from the hydration exothermic curve. FIG. 1 shows a hydration exothermic curve of ordinary Portland cement (water cement ratio; W / C = 0.5) used in this experiment. From FIG. 1, it can be seen that the first exothermic peak appears approximately 4 minutes after the water injection, and then the exothermic rate gradually decreases, and the exothermic rate becomes the minimum value around 110 minutes. This first exothermic peak shows the heat of formation of ettringite produced by the reaction between the most active aluminate (C 3 A) and gypsum, the heat of dissolution of the surface of alite (C 3 S), and free CaO in cement. This is thought to be due to the heat of hydration. Thereafter, the exothermic rate started to increase in 2 hours after water injection, and the second exothermic peak appeared in 12 hours. Naturally, ready-mixed concrete is in the process of being mixed immediately after water injection, so it is not affected by the first exothermic peak. After all, the induction period before the second exothermic peak (that is, about 120 minutes after water injection) It is preferable to complete the cement recovery before the course). The inventor experimentally kneaded the cement paste for 1 minute, immediately added quick lime, and stirred for 5 minutes. As a result, all of the fresh cement paste became powder in 5 minutes. The first exothermic peak was reached as described above for 5 to 6 minutes after the water was poured into the cement, but the recovery of the cement was completed at that point.

(1) セメントの粒度分布について (1) Particle size distribution of cement

次に、本発明者は、
・ 上述のような生石灰添加により回収したセメント(以下、“生石灰処理セメント”とする)の粒度分布
・ 生石灰添加を行っていないときの普通ポルトランドセメント(以下、単に“普通ポルトランドセメント”とする)の粒度分布
・ 凍結乾燥法により回収したセメント(以下、“凍結乾燥処理セメント”とする)の粒度分布
をレーザー光を用いてそれぞれ測定した。なお、図面や表では、適宜、
・ 生石灰処理セメントをLTCで示し、
・ 普通ポルトランドセメントをOPCで示し、
・ 凍結乾燥処理セメントをFDCで示す、
こととする。
Next, the present inventor
・ Particle size distribution of cement recovered by the addition of quick lime as described above (hereinafter referred to as “quick lime treated cement”) ・ Normal Portland cement (hereinafter simply referred to as “normal Portland cement”) when quick lime is not added Particle size distribution and particle size distribution of cement recovered by freeze-drying (hereinafter referred to as “freeze-dried cement”) were measured using laser light. In the drawings and tables,
・ The quicklime treatment cement is indicated by LTC,
・ Ordinary Portland cement is indicated by OPC,
・ The freeze-dried cement is indicated by FDC.
I will do it.

図2は、それらのセメントの粒度分布測定結果を示したものであるが、この図より、生石灰処理セメントの粒度分布(○印参照)は普通ポルトランドセメントの粒度分布(●印参照)よりも粗いことが分った。     Fig. 2 shows the particle size distribution measurement results of these cements. From this figure, the particle size distribution of the quicklime treated cement (see circles) is coarser than that of ordinary Portland cement (see circles). I found out.

(2) セメントの50%粒径、及びセメント密度について (2) About 50% particle size of cement and cement density

また、表2には、これら3種類のセメントの密度と50%粒径とを整理した。この表より、生石灰処理セメント(LTC)の50%粒径は22.90μmであって、9.23μmの普通ポルトランドセメント(OPC)に比べてかなり大きいことが分る。このように粒度が粗くなった要因としては、石灰処理後に生成した水酸化カルシウムの増加に加えて、回収時の粉砕処理の程度が粒度に影響を及ぼしたためと考えられる。また、生石灰処理セメント(LTC)の密度は2.43g/cmであって、普通ポルトランドセメント(OPC)の密度に比べて23%低いことが分る。このように密度が低くなった理由は、生石灰処理セメントの場合、水酸化カルシウムの生成により、該セメントの密度が水酸化カルシウム自体の密度に近づいたためと考えられる。
Table 2 shows the density and 50% particle size of these three types of cement. From this table, it can be seen that the 50% particle size of quicklime treated cement (LTC) is 22.90 μm, which is considerably larger than 9.23 μm ordinary Portland cement (OPC). The reason why the particle size becomes coarse in this way is thought to be that, in addition to the increase in calcium hydroxide generated after the lime treatment, the degree of pulverization treatment at the time of recovery affected the particle size. Moreover, the density of quicklime processing cement (LTC) is 2.43 g / cm < 3 >, and it turns out that it is 23% lower than the density of normal Portland cement (OPC). The reason for the low density is considered to be that in the case of quicklime-treated cement, the density of the cement approaches that of calcium hydroxide itself due to the formation of calcium hydroxide.

(3) セメントの化学成分について (3) Chemical composition of cement

次に、本発明者は、普通ポルトランドセメント400gを水200gで練混ぜたセメントペーストに、その水量の1.5倍の生石灰300gを加えて未水和セメント(水分が完全に除去された状態の生石灰処理セメント)を回収し、普通ポルトランドセメント及び生石灰処理セメントの化学成分の量を調べ、比較した(表3参照)。なお、生石灰処理セメントに関しては、化学成分の計算値も併記した。
Next, the present inventor added 300 g of quick lime, which is 1.5 times the amount of water, to a cement paste obtained by mixing 400 g of ordinary Portland cement with 200 g of water, thereby adding unhydrated cement (with water completely removed). The lime-treated cement was collected and the amounts of chemical components of ordinary Portland cement and lime-treated cement were examined and compared (see Table 3). In addition, regarding quicklime processing cement, the calculated value of the chemical component was also written together.

上記化学反応式によれば、生石灰300gと反応する水は化学量論的には96.4gで、この水和反応で396gの水酸化カルシウムが生成される。これより、回収後のセメント粉末に占める元のセメントの比率(Cement/(Ca(OH)2+Cement))は、50.2%となる。残りの49.8%の水分が全量、水酸化カルシウムとなるのであるが、示差熱分析より算出したCa(OH)は、41.1%の分析結果を得た(表4)。
According to the above chemical reaction formula, the amount of water that reacts with 300 g of quicklime is 96.4 g stoichiometrically, and 396 g of calcium hydroxide is generated by this hydration reaction. From this, the ratio (Cement / (Ca (OH) 2 + Cement)) of the original cement to the cement powder after recovery is 50.2%. The remaining 49.8% of the water content is calcium hydroxide, but Ca (OH) 2 calculated by differential thermal analysis gave an analysis result of 41.1% (Table 4).

生石灰中のSiO2,Al2O3,Fe2O3の含有量は普通ポルトランドセメントの1/13から1/23と極めて少ないため、生石灰処理セメント中のSiO2、AL2O3、Fe2O3、MgO、SO3、Na2O、K2O、TiO2、MnOなどの成分は普通ポルトランドセメントのおよそ半分の値となる。またCaOは、セメント中の含有分と生石灰中の含有分の値で、67.31%を示す。この中で、強熱減量の値は、生石灰処理により回収したセメント(つまり、生石灰処理セメント)では17.12%に増加している。 Since the content of SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 in quicklime is as extremely low as 1/13 to 1/23 of ordinary Portland cement, SiO 2 , AL 2 O 3 , Fe 2 in quicklime treated cement Components such as O 3 , MgO, SO 3 , Na 2 O, K 2 O, TiO 2 and MnO are about half the value of ordinary Portland cement. CaO is 67.31% in terms of the content in cement and the content in quicklime. Among these, the value of ignition loss is increased to 17.12% in cement recovered by quicklime treatment (that is, quicklime treated cement).

(4)圧縮強度試験について (4) Compressive strength test

(4-1)凝結遅延剤未添加 (4-1) No set retarder added

生石灰添加量や生石灰粒径の異なる生石灰処理セメント試料(表1のNo.1−1,1−2,2−1,2−2,3−1,3−2,4,5−1,5−2,6,7−1,7−2)に水を混ぜ(セメントペースト作成時の水セメント比は表1に示したように0.5とし、この圧縮強度試験のために、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜる際の水セメント比は0.4とした)、φ50×100mmの円柱供試体を作成し、標準養生(水中養生)の後に材齢28日における圧縮強度試験を行った。図3は、その結果を示したもので、縦軸には圧縮強度を取り、横軸には、生石灰添加量を単位水量で割った値(以下、説明の便宜のため“生石灰添加比”と称することとする)を取っている。●印は、0.3mm以下の粒径の生石灰を使用したとき(表1のNo.1−1,2−1,3−1,4,5−1,6,7−1)の圧縮強度−生石灰添加比の関係を示しており、○印は、0.6mm以下の粒径の生石灰を使用したとき(表1のNo.1−2,2−2,3−2,5−2,7−2)の圧縮強度−生石灰添加比の関係を示している。     Quicklime treated cement samples with different quicklime addition amount and quicklime particle size (No. 1-1, 1-2, 2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 4, 5-1, 5 in Table 1) -2, 6, 7-1, 7-2) with water (the ratio of water to cement when making the cement paste is 0.5 as shown in Table 1). The water-cement ratio at the time of kneading and water was 0.4), a cylindrical specimen having a diameter of 50 × 100 mm was prepared, and a compressive strength test at a material age of 28 days was performed after standard curing (water curing). FIG. 3 shows the result. The vertical axis indicates the compressive strength, and the horizontal axis indicates the value obtained by dividing the quick lime addition amount by the unit water amount (hereinafter referred to as “the quick lime addition ratio” for convenience of explanation). To be called). ● indicates compressive strength when quick lime having a particle size of 0.3 mm or less is used (No. 1-1, 2-1, 3-1, 4, 5-1, 6, 7-1 in Table 1). -The relationship of the quicklime addition ratio is shown, and ◯ indicates when quicklime having a particle diameter of 0.6 mm or less is used (No. 1-2, 2-2, 3-2, 5-2 in Table 1 7-2) shows the relationship between the compressive strength and the quicklime addition ratio.

粒度が0.6mm以下の生石灰を用いた場合(図の○印)は、生石灰添加比が1のときの圧縮強度は0.33N/mmであり、生石灰添加比を1.25に増やすと強度は14.96N/mmと上昇した。しかし、生石灰添加比を1.25より大きくすると、圧縮強度は上昇せずに低下してしまい、生石灰添加比を2.0以上とした場合には急激な強度の低下をみる。なお、生石灰添加比が1.5以上のときには、脱型時にはひび割れは生じなかったが、水中養生時には供試体が膨張して表面に多数の亀甲状のひび割れが生じた。このひび割れは、供試体を形成する時点でも一部の生石灰が未反応のまま残ってしまっていて、生石灰(粒状で、未反応のまま残っていた生石灰)が水(水中養生時に新たに供試体中に浸透してきた水)と反応して消石灰に変化する現象に伴うものである。 When quick lime having a particle size of 0.6 mm or less is used (marked with a circle in the figure), the compression strength when the quick lime addition ratio is 1 is 0.33 N / mm 2 , and the quick lime addition ratio is increased to 1.25. The strength increased to 14.96 N / mm 2 . However, when the quick lime addition ratio is larger than 1.25, the compressive strength decreases without increasing, and when the quick lime addition ratio is 2.0 or more, a rapid decrease in strength is observed. When the quicklime addition ratio was 1.5 or more, cracks did not occur at the time of demolding, but during the water curing, the specimen expanded and many turtle-shell-shaped cracks occurred on the surface. In this crack, some of the quicklime remains unreacted even when the specimen is formed, and quicklime (granular, unreacted quicklime) is water (new specimen during underwater curing). It is accompanied by a phenomenon that changes to slaked lime by reacting with water that has penetrated inside.

粒度が0.3mm以下の生石灰を用いた場合(図の●印)は、生石灰添加比が1のときの圧縮強度は2.98N/mmであり、生石灰添加比が1.0〜2.0までは生石灰添加比を増加させると圧縮強度も増加する傾向にあり、生石灰添加比が1.50のときは12.73N/mmで、生石灰添加比が2.0のときは17.33N/mmであった。しかし、生石灰添加比が2.0以上の範囲では、該添加比を増加させると圧縮強度は低下してしまい、2.5で15.29N/mm、3.12では急激に減少して2.27N/mmであった。なお、粒度が0.6mm以下の生石灰を用いた場合と異なり、水中養生時にもひび割れは認められなかった。その理由は、生石灰の粒度が0.3mm以下と細かいために、粒度が0.6mm以下の場合のように生石灰が未反応のまま残ってしまうことが無いため(つまり、水中養生をするときまでには、ほとんど全ての生石灰が消石灰に変化してしまっているため)、水中養生時に水が供試体中に浸透しても消石灰はほとんど形成されなかったためと考えられる。 When quick lime having a particle size of 0.3 mm or less is used (● in the figure), the compression strength when the quick lime addition ratio is 1 is 2.98 N / mm 2 , and the quick lime addition ratio is 1.0 to 2. When the quicklime addition ratio is increased up to 0, the compressive strength tends to increase. When the quicklime addition ratio is 1.50, it is 12.73 N / mm 2 , and when the quicklime addition ratio is 2.0, 17.33 N / Mm 2 . However, the scope lime addition ratio is 2.0 or more, the compressive strength increases the addition ratio will be lowered, 15.29N / mm 2 at 2.5, decreases rapidly in 3.12 2 27 N / mm 2 . In addition, unlike the case where quick lime with a particle size of 0.6 mm or less was used, no cracks were observed during underwater curing. The reason is that the quick lime particle size is as small as 0.3 mm or less, so that the quick lime does not remain unreacted as in the case where the particle size is 0.6 mm or less (that is, until underwater curing). (Since almost all the quicklime has been changed to slaked lime), it is considered that almost no slaked lime was formed even when water penetrated into the specimen during water curing.

ところで、生石灰添加比が2.0以下の場合には、生石灰を添加し練混ぜた時点で発熱するだけで、それ以降の工程では発熱はほとんど確認されなかった。これに対し、生石灰添加比を3.12とした場合には、生石灰を添加し練混ぜた時点で発熱するだけでなく、供試体作製時(つまり、生石灰処理セメントと水とを練混ぜた時)においても多量の発熱が認められた。これは、添加直後の練混ぜだけでは全ての生石灰が反応し切れずに一部の生石灰が未反応のまま残ってしまい、供試体作製時点で水と反応したためと考えられる。     By the way, when quicklime addition ratio is 2.0 or less, it only generate | occur | produced the heat at the time of adding quicklime and knead | mixing, and heat_generation | fever was hardly confirmed in the process after it. On the other hand, when the quicklime addition ratio is set to 3.12, not only does it generate heat when quicklime is added and mixed, but also when the specimen is prepared (that is, when quicklime-treated cement and water are mixed). ) Also generated a large amount of fever. This is presumably because all the quicklime was not completely reacted by mixing just after the addition, and some quicklime was left unreacted and reacted with water at the time of specimen preparation.

前記の化学反応式より、1kgの水を全て水酸化カルシウムとするためには3.12kgの生石灰が必要であり、理論的には、生石灰添加比が3.12のときに圧縮強度が最も高くなるものと考えられるが、実験では、3.12よりも小さい生石灰添加比にて圧縮強度が最も高くなっている。その理由としては、第一に、注水から生石灰添加までの間に水和反応が進行しているため、単位水量を全て水酸化カルシウムにするために必要な生石灰量よりも少なくなること、第二に、生石灰の添加量が最適添加量を超え単位水量の3.12倍とした場合には、水と反応できずに残った遊離生石灰が強度の期待できない六角板晶の水酸化カルシウムを生成することが考えられる。     From the above chemical reaction formula, in order to make 1 kg of water into all calcium hydroxide, 3.12 kg of quick lime is necessary. Theoretically, the compression strength is highest when the quick lime addition ratio is 3.12. In the experiment, the compressive strength is the highest at a quick lime addition ratio smaller than 3.12. The reason for this is that, firstly, since the hydration reaction proceeds from the time of water injection to the addition of quick lime, the amount of quick lime required to make all the unit water amount calcium hydroxide is reduced. In addition, when the addition amount of quick lime exceeds the optimum addition amount and is 3.12 times the unit water amount, the remaining free quick lime that cannot react with water generates hexagonal plate calcium hydroxide that cannot be expected to have strength. It is possible.

(4-2) 凝結遅延剤添加 (4-2) Setting retarder added

次に、本発明者は、AE減水剤添加量の異なる生石灰処理セメント試料(生石灰添加量がW*1.50のものでは、表1のNo.11〜13の3つの生石灰処理セメント試料。生石灰添加量がW*2.00のものでは、同表のNo.14〜16の3つの生石灰処理セメント試料)に水を混ぜ(水セメント比は0.4とした)、上記(4-1) と同様の圧縮強度試験を行った。その結果を図4に示す。横軸には、凝結遅延形AE減水剤の添加量(単位は%であって、セメントを基準にした添加百分率)を取り、縦軸には圧縮強度を取っている。また、図中の“CaO=1.5HO”は、表1のNo.11〜13についての試験結果を示しており、図中の“CaO=2.0HO”は、同表のNo.14〜16についての試験結果を示している。生石灰の添加量を単位水量の1.5倍としたセメントペーストを使用した場合は、AE減水剤の添加率がセメント量の0.2%では、添加しないものよりも38%強度が低下し、AE減水剤の添加率がセメント量の0.4%では、若干強度が向上するものの、添加しないものよりも22%の強度低下が起きていることが分る。 Next, the present inventor made quick lime-treated cement samples with different AE water reducing agent addition amounts (three lime-treated cement samples Nos. 11 to 13 in Table 1 when quick lime addition amount is W * 1.50. When the addition amount is W * 2.00, water is mixed in (three quicklime treated cement samples No. 14 to 16 in the same table) (water cement ratio is 0.4), and the above (4-1) The same compressive strength test was conducted. The result is shown in FIG. The abscissa represents the amount of setting retarded AE water reducing agent added (unit:%, addition percentage based on cement), and the ordinate represents compressive strength. In addition, “CaO = 1.5H 2 O” in the figure is the “No. Shows the test results for 11~13, "CaO = 2.0H 2 O " in the figure, No. of the table The test result about 14-16 is shown. When using a cement paste in which the amount of quicklime added is 1.5 times the unit amount of water, the addition rate of the AE water reducing agent is 0.2% of the cement amount, and the strength is reduced by 38% compared to the case of not adding, It can be seen that when the addition rate of the AE water reducing agent is 0.4% of the cement amount, the strength is slightly improved, but the strength is reduced by 22% compared to the case where the additive is not added.

なお、AE減水剤を添加した場合の強度が、AE減水剤を添加しない場合の強度よりも低下する理由を、本発明者は次のように推察している。すなわち、AE減水剤を添加したフレッシュセメントペーストは、生石灰を混ぜたときに団粒状になり、粉砕作業が添加しないものよりも難しい状態になる。このため、添加した生石灰がフレッシュセメントペースト中の水と十分に反応できずに、余剰生石灰として回収セメント中に残ることになり、これが強度低下の要因と考えられる。     In addition, this inventor is guessing as follows why the intensity | strength at the time of adding an AE water reducing agent falls from the intensity | strength when not adding an AE water reducing agent. That is, a fresh cement paste to which an AE water reducing agent is added becomes aggregated when quick lime is mixed, and is in a more difficult state than that to which a grinding operation is not added. For this reason, the added quicklime cannot fully react with the water in the fresh cement paste and remains in the recovered cement as surplus quicklime, which is considered to be a factor of strength reduction.

生石灰の添加量を単位水量の2.0倍にした場合、AE減水剤の添加率がセメント量の0.2%では、添加しないものよりも強度が低下するものの、AE減水剤の添加率がセメント量の0.4%では、強度が飛躍的に向上し、無添加の供試体よりも7%の強度増加が期待できる。     When the addition amount of quick lime is 2.0 times the unit water amount, the addition rate of the AE water reducing agent is less than that of the AE water reducing agent when the addition rate of the AE water reducing agent is 0.2% of the cement amount. When the amount of cement is 0.4%, the strength is drastically improved, and a strength increase of 7% can be expected as compared with the additive-free specimen.

(5) 未使用生石灰の貯蔵について (5) Storage of unused quicklime

セメント回収用に用いる生石灰は、水や湿気と接触することで容易に反応が起こるために、長期の貯蔵は避ける必要がある。そこで、0.3mm以下にふるい分けた生石灰をビニール袋に入れて密閉した状態で、1日、14日および28日間貯蔵して、生石灰の風化によるセメント回収への影響を調べた(図5)。14日間貯蔵した後にセメントを回収した場合(表1のNo.9)には、1日貯蔵した回収セメント(表1のNo.8)よりも、5.5%強度が低下し、28日間(表1のNo.10)では7.7%の強度低下となる。生石灰はビニール袋に入れ、これを所定の貯蔵期間、鋼製の密閉容器に入れて保存したが、空気中の湿気により生石灰の風化がわずかではあるが進行したことが、強度低下を引き起こしたものと考えられる。このため、使用する生石灰は長期貯蔵を避けるとともに、できるだけ早期の使用を図る必要がある。     Since quick lime used for cement recovery reacts easily by contact with water or moisture, it is necessary to avoid long-term storage. Accordingly, quick lime screened to 0.3 mm or less was placed in a plastic bag and sealed, and stored for 1, 14, and 28 days, and the influence of quick lime weathering on cement recovery was examined (FIG. 5). When the cement was recovered after storage for 14 days (No. 9 in Table 1), the strength was reduced by 5.5% compared to the recovered cement stored for 1 day (No. 8 in Table 1), and 28 days ( In No. 10) of Table 1, the strength decreases by 7.7%. Quick lime was put in a plastic bag and stored in a steel sealed container for the specified storage period, but the quick weathering of quick lime caused by moisture in the air caused a decrease in strength. it is conceivable that. For this reason, quick lime to be used must be used as early as possible while avoiding long-term storage.

(6) 生石灰処理セメントの添加量と一軸圧縮強さ等との関係について (6) Relationship between the amount of quicklime treated cement added and uniaxial compressive strength

生石灰処理セメントは、十分な強度発現が期待できるため、地盤改良材やコンクリート用の混和材として利用することが可能である。ここでは、地盤改良材として利用の可能性について、砂質土を例に、検討を試みた。     Since quick lime-treated cement can be expected to exhibit sufficient strength, it can be used as a ground improvement material or an admixture for concrete. Here, the possibility of use as a ground improvement material was examined by taking sandy soil as an example.

含水比16.2%の砂質土に生石灰処理セメントを添加したものを、φ50×100mmの鋼製モールドに突固めて供試体を作成し(但し、突固め回数は25回とし、砂質土等は3度に分けてモールド内に入れた)。なお、この供試体は3つ作成し、生石灰処理セメントの量は、それぞれ、100kg/m、150kg/mおよび200kg/mと異ならせた。そして、脱型後に、供試体を水の入ったデシケータ内で湿気養生し、材齢28日における圧縮強度を測定した。また、対比のため、生石灰処理セメントを添加しない砂質土だけの供試体も3個作成した。 A specimen prepared by adding quicklime treated cement to sandy soil with a moisture content of 16.2% is rammed into a steel mold of φ50 × 100mm (however, the number of times of tamping is 25 times, Etc. were put in the mold in three portions). Three specimens were prepared, and the amount of quicklime treated cement was varied from 100 kg / m 3 , 150 kg / m 3, and 200 kg / m 3 , respectively. And after demolding, the specimen was moisture-cured in a desiccator containing water, and the compressive strength at the age of 28 days was measured. For comparison, three specimens made only of sandy soil without adding quicklime-treated cement were also prepared.

図6は、生石灰処理セメントを添加していない砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図であり、図7は、生石灰処理セメントを添加した砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図である。なお、図6中のNo.1,2,3は上記3個の供試体(生石灰処理セメントを添加しない砂質土だけの供試体)の応力ひずみ曲線であり、図7中の実線は生石灰処理セメントの量が100kg/mの供試体、一点鎖線は150kg/mの供試体、破線は200kg/mの供試体の応力ひずみ曲線である。地盤改良材としての生石灰処理セメントを混ぜていない、砂質土の一軸圧縮強さは5.4kN/mで、変形係数は0.41MN/mであった(図6)。生石灰処理セメントの添加量が100kg/mの供試体の一軸圧縮強さは228.8kN/mで破壊ひずみは0.60%であった。生石灰処理セメントの添加量が150kg/mの供試体の一軸圧縮強さは510.6kN/mで破壊ひずみは0.59%であった。さらに、生石灰処理セメントの添加量が200kg/mの供試体の一軸圧縮強さは954.5kN/mで破壊ひずみは0.39%であった。生石灰処理セメントの添加量を増すにつれて、一軸圧縮強さは増加し脆性的な性質を示すようになることが分った。 FIG. 6 is a diagram showing a compression stress-compression strain curve of sandy soil not added with quicklime-treated cement, and FIG. 7 shows a compressive stress-compression strain curve of sandy soil added with quicklime-treated cement. FIG. In FIG. 1, 2 and 3 are stress-strain curves of the above three specimens (specimens made only of sandy soil to which quicklime treated cement is not added), and the solid line in FIG. 7 indicates the amount of quicklime treated cement being 100 kg / m 3. The dotted line is the stress strain curve of the specimen of 150 kg / m 3 , and the broken line is the specimen of 200 kg / m 3 . The uniaxial compressive strength of sandy soil not mixed with quicklime-treated cement as the ground improvement material was 5.4 kN / m 2 and the deformation coefficient was 0.41 MN / m 2 (FIG. 6). The uniaxial compressive strength of the specimen with the addition amount of quicklime-treated cement of 100 kg / m 3 was 228.8 kN / m 2 and the fracture strain was 0.60%. The uniaxial compressive strength of the specimen with the addition amount of quicklime treated cement of 150 kg / m 3 was 510.6 kN / m 2 and the fracture strain was 0.59%. Furthermore, the uniaxial compressive strength of the specimen with the addition amount of quicklime treatment cement of 200 kg / m 3 was 954.5 kN / m 2 and the fracture strain was 0.39%. It was found that the uniaxial compressive strength increased and became brittle as the amount of quicklime treated cement was increased.

この砂質土に関しては、生石灰処理セメント(回収セメント)の添加量CL(kg/m)と一軸圧縮強さqu(kN/m)の関係は、図8に示すようになり、次式で近似できることが分った。
Regarding this sandy soil, the relationship between the added amount C L (kg / m 3 ) of quicklime treatment cement (recovered cement) and the uniaxial compressive strength q u (kN / m 2 ) is as shown in FIG. It was found that it can be approximated by the following equation.

上式より、現場の設計強度を160kN/mとし、現場/室内の強さ比を0.5とした場合の生石灰処理セメントの現場添加量としては、およそ118kg/mとなる。 From the above formula, when the site design strength is 160 kN / m 2 and the site / room strength ratio is 0.5, the site addition amount of quicklime treated cement is approximately 118 kg / m 3 .

以上のことより、まだフレッシュ状態にあるセメントペーストに生石灰を最適量添加することにより、水分を水酸化カルシウムに変化させることで、セメントペーストを未水和セメントや水酸化カルシウムを含む粉末とすることができる。この水酸化カルシウムを含む生石灰処理セメントは、水を加えた時に、再び水和反応が期待できるため、コンクリートの混和材料や地盤改良材としての利用が可能となることが判明した。     Based on the above, the cement paste is made into a powder containing unhydrated cement and calcium hydroxide by changing the moisture to calcium hydroxide by adding the optimum amount of quick lime to the cement paste that is still fresh. Can do. The quick lime-treated cement containing calcium hydroxide can be expected to be hydrated again when water is added, so that it can be used as a concrete admixture or ground improvement material.

(7) 結論 (7) Conclusion

以上の各種測定等から、以下の結論が得られた。     From the above various measurements, the following conclusions were obtained.

(7-1)生石灰処理セメントの粒度は、普通ポルトランドセメントよりも粗い粒度を示す。この時の50%粒径は普通ポルトランドセメントの9.23μmに対して、生石灰処理セメントでは22.90μmである。また、生石灰処理セメントの密度は2.43g/cmで普通ポルトランドセメントより23%低下する。 (7-1) The particle size of quicklime treated cement is coarser than ordinary Portland cement. The 50% particle size at this time is 9.23 μm for ordinary Portland cement and 22.90 μm for quicklime treated cement. The density of the quicklime treated cement is 2.43 g / cm 3, which is 23% lower than ordinary Portland cement.

(7-2) 生石灰処理セメント中のCaOは、未水和状態にあるセメント中の含有分と生石灰中の含有分の値で、67.31%を示す。この中で、強熱減量の値は、生石灰処理セメントでは17.12%となる。 (7-2) CaO in quicklime treated cement is 67.31% in terms of the content in the unhydrated cement and the content in quicklime. Among these, the value of ignition loss is 17.12% for quicklime treated cement.

(7-3) 粒度が0.3mm以下の生石灰を用いた場合、生石灰添加比が1のときの圧縮強度は2.98N/mmであり、生石灰添加比が1.0〜2.0までは生石灰添加比を増加させると圧縮強度も増加する傾向にあり、生石灰添加比が1.50のときは12.73N/mmで、生石灰添加比が2.0のときは17.33N/mmである。しかし、生石灰添加比が2.0以上の範囲では、該添加比を増加させると圧縮強度は低下してしまい、2.5で15.29N/mm、3.12では急激に減少して2.27N/mmであった。生石灰添加比が3.12の場合には、再度注水して練混ぜた時に多量の発熱が認められた。 (7-3) If the particle size using the following quicklime 0.3 mm, compressive strength when lime addition ratio of 1 is 2.98N / mm 2, lime addition ratio to 1.0 to 2.0 Tends to increase the compressive strength when the quicklime addition ratio is increased, and is 12.73 N / mm 2 when the quicklime addition ratio is 1.50, and 17.33 N / mm when the quicklime addition ratio is 2.0. 2 . However, the scope lime addition ratio is 2.0 or more, the compressive strength increases the addition ratio will be lowered, 15.29N / mm 2 at 2.5, decreases rapidly in 3.12 2 27 N / mm 2 . When the quicklime addition ratio was 3.12, a large amount of heat was generated when water was poured again and mixed.

(7-4) 粒度が0.6mm以下の生石灰を用いた場合、生石灰添加比が1のときの圧縮強度は0.33N/mmであり、生石灰添加比を1.25に増やすと強度は14.96N/mmと上昇した。しかし、生石灰添加比を1.25より大きくすると、圧縮強度は上昇せずに低下してしまい、生石灰添加比を2.0以上とした場合には急激な強度の低下をみた。なお、生石灰添加比が1.5以上のときには、水中養生時には供試体が膨張して表面に多数の亀甲状のひび割れが生じた。 (7-4) When quick lime having a particle size of 0.6 mm or less is used, the compression strength when the quick lime addition ratio is 1 is 0.33 N / mm 2 , and the strength is increased when the quick lime addition ratio is increased to 1.25. It increased to 14.96 N / mm 2 . However, when the quick lime addition ratio is larger than 1.25, the compressive strength decreases without increasing, and when the quick lime addition ratio is 2.0 or more, a rapid decrease in strength is observed. When the quick lime addition ratio was 1.5 or more, the specimen expanded during water curing, and a number of turtle shell-shaped cracks were formed on the surface.

(7-5) 生石灰処理セメントに再び水を加えた場合に、強度発現が最大となるような生石灰の最適添加量が存在する。粒径が0.3mm以下の生石灰を用いた場合には、単位水量の2倍の生石灰を添加したときに、最大の強度発現が得られる。 (7-5) There is an optimum amount of quicklime that maximizes the strength when water is added again to the quicklime treated cement. When quick lime having a particle size of 0.3 mm or less is used, the maximum strength expression can be obtained when quick lime twice the unit amount of water is added.

(7-6) 生石灰処理セメントに水を練り混ぜた後の圧縮強度は、生石灰処理セメント作成時におけるAE減水剤の添加量の影響を受ける。例えば、生石灰処理セメントに表1のNo.11−13に示すもの(つまり、水セメント比を0.5とし、生石灰添加量をW*1.50とし、生石灰粒径を0.3mmとしたもの)を用いる場合、AE減水剤の添加率がセメント量の0.2%では、添加しないものよりも38%強度が低下し、AE減水剤の添加率がセメント量の0.4%では、若干強度が向上するものの、添加しないものよりも22%の強度低下が起きている。凝結遅延剤を添加したフレッシュ状態のセメントペーストは、生石灰を混ぜたときに団粒状になり、粉砕作業が添加しないものよりも難しい状態になる。 (7-6) The compressive strength after mixing water with quicklime-treated cement is affected by the amount of AE water reducing agent added when making quicklime-treated cement. For example, no. When using the one shown in 11-13 (that is, the water cement ratio is 0.5, the quicklime addition amount is W * 1.50, and the quicklime particle size is 0.3 mm), the addition rate of the AE water reducing agent However, when the amount of cement is 0.2%, the strength is 38% lower than that without addition, and when the addition rate of AE water reducing agent is 0.4% of the amount of cement, the strength is slightly improved, but is less than that without addition. A 22% strength drop has occurred. A fresh cement paste to which a setting retarder has been added becomes aggregated when quicklime is mixed, which makes it more difficult to grind than without adding a grinding operation.

(7-7) 0.3mm以下にふるい分けた生石灰をビニール袋に入れて密閉した状態で長期貯蔵した場合に、14日間貯蔵した後にセメントを回収した場合には、1日貯蔵した回収セメントよりも、5.5%強度が低下し、28日間では7.7%の強度低下となり、風化の影響を受ける。 (7-7) When the quick lime screened to 0.3mm or less is put in a plastic bag and stored for a long time in a sealed state, when the cement is recovered after 14 days of storage, it is more than the recovered cement stored for 1 day. The strength decreases by 5.5%, and the strength decreases by 7.7% in 28 days and is affected by weathering.

(7-8) 一軸圧縮強さで5.4kN/m期待できる砂質土に石灰処理により回収したセメントを添加して地盤改良した場合に、回収セメントを100kg/m添加することで材齢28日における一軸圧縮強さは228.8kN/m得られる。回収セメントの添加量を150kg/mおよび200kg/mと増加させることにより、一軸圧縮強さは510.6kN/m、954.5kN/mと増加し、地盤改良材としてその利用が可能である。 (7-8) 5.4 kN / m 2 with uniaxial compressive strength 2 When cement recovered by lime treatment is added to the sandy soil that can be expected, the material can be recovered by adding 100 kg / m 3 of recovered cement. The uniaxial compressive strength at the age of 28 days is 228.8 kN / m 2 . By increasing the amount of recovered cement added to 150 kg / m 3 and 200 kg / m 3 , the uniaxial compressive strength increases to 510.6 kN / m 2 and 954.5 kN / m 2, and its use as a ground improvement material Is possible.

(7-9) 本実験で使用した砂質土に対して、回収セメント添加量CL(kg/m)と一軸圧縮強さqu(kN/m)の関係は次式で近似できる。
(7-9) For sandy soil used in this experiment, the relationship between recovered cement addition amount C L (kg / m 3 ) and uniaxial compressive strength q u (kN / m 2 ) can be approximated by .

図1は、普通ポルトランドセメント(水セメント比;W/C=0.5)の水和発熱曲線を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a hydration exothermic curve of ordinary Portland cement (water cement ratio; W / C = 0.5). 図2は、生石灰処理セメント、普通ポルトランドセメント及び凍結乾燥処理セメントの粒度分布測定結果を示す図である。FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution measurement results of quicklime treated cement, ordinary Portland cement and freeze-dried cement. 図3は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰添加量/単位水量や生石灰の粒度が与える影響を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the influence of quick lime addition amount / unit water amount and quick lime particle size on the compressive strength of a specimen prepared by mixing quick lime-treated cement and water. 図4は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、AE減水剤の添加量が与える影響を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the influence of the added amount of the AE water reducing agent on the compressive strength of a specimen prepared by kneading quicklime-treated cement and water. 図5は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰貯蔵期間が与える影響を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the influence of quick lime storage period on the compressive strength of a specimen prepared by mixing quick lime-treated cement and water. 図6は、生石灰処理セメントを添加していない砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a compressive stress-compressive strain curve of sandy soil to which quicklime treated cement is not added. 図7は、生石灰処理セメントを添加した砂質土の圧縮応力−圧縮ひずみ曲線を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a compression stress-compression strain curve of sandy soil to which quicklime-treated cement is added. 図8は、生石灰処理セメントと水とを練り混ぜて作成した供試体の圧縮強度に対し、生石灰処理セメントの添加量が与える影響を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the influence of the addition amount of quicklime-treated cement on the compressive strength of a specimen prepared by kneading quicklime-treated cement and water.

Claims (6)

フレッシュ状態の生コンクリートに生石灰を添加する工程と、
該生石灰を添加した生コンクリートを攪拌して該生コンクリート中の水分を水酸化カルシウムに化学変化させることにより、少なくともセメントを乾燥状態で回収する工程と、
を備え
前記生石灰は、粒径が0.6mm以下である、
ことを特徴とするセメント回収方法。
Adding quicklime to fresh ready-mixed concrete;
A step of recovering at least cement in a dry state by stirring the ready-mixed concrete to which quicklime has been added and chemically changing the moisture in the ready-mixed concrete to calcium hydroxide;
Equipped with a,
The quicklime has a particle size of 0.6 mm or less,
A method for recovering cement.
前記生石灰を添加する前の生コンクリートをウエットスクリーニングすることにより、該生コンクリートから砂利を分別除去する工程、を備え、
前記生石灰の添加及び攪拌は、砂利を分別除去した後の生コンクリートに対して行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のセメント回収方法。
A step of separating gravel from the ready-mixed concrete by wet-screening the ready-mixed concrete before adding the quicklime,
The addition and stirring of the quicklime is performed on the ready-mixed concrete after separating and removing gravel,
The cement recovery method according to claim 1, wherein:
前記生コンクリートは、コンクリート打設現場で使用されずにセメント回収処理場に搬送されてきたものである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のセメント回収方法。
The ready-mixed concrete has been transported to a cement recovery processing plant without being used at the concrete placement site.
The cement recovery method according to claim 1 or 2, wherein
前記生石灰を添加する前の生コンクリートに対し凝結遅延剤を添加する工程、
を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセメント回収方法。
Adding a setting retarder to the ready-mixed concrete before adding the quicklime;
The cement recovery method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセメント回収方法により回収されたセメント。     Cement recovered by the cement recovery method according to any one of claims 1 to 4. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセメント回収方法により回収されたセメントを乾燥状態のままで保存する工程と、
該保存しているセメントに水を加えてコンクリートの混和材料や地盤改良材として利用する工程と、
を備えたセメント再利用方法。
Storing the cement recovered by the cement recovery method according to any one of claims 1 to 4 in a dry state;
Adding water to the stored cement and using it as a concrete admixture or ground improvement material;
Cement recycling method with
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