JP6059469B2 - 石炭灰用固化材及びそれを用いた固化物の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石炭灰用固化材及びそれを用いた固化物の製造方法に関し、詳しくは、石炭灰を強固に固化させるとともに、重金属イオン等の溶出を防止することができる石炭灰用固化材と、建築・土木材料等として広範に利用することができる固化物を製造する方法に関する。
石炭を燃料として使用する火力発電所等では、多量の石炭灰が発生するため、従来からその有効利用方法が検討されているが、最も一般的には、石炭灰をセメントに５〜３０質量％程度混合して、いわゆるフライアッシュセメントとし、モルタルやコンクリートの原料として使用されている。
しかし、石炭にはその種類や産地によってホウ素や重金属等の環境汚染の要因となり得る物質が含まれている場合がある。これらの物質は、石炭の燃焼に伴う化学反応により、鉄イオン（Fe3＋）や銅（Cu2＋）等のような水溶性の陽イオンを形成するものと、オキシアニオン（例えば、ホウ酸イオン（B（OH）4 −）、クロム酸イオン（CrO4 2−）、セレン酸イオン（SeO4 2−）、モリブデン酸イオン（MoO4 2−）、ヒ酸イオン（AsO3 2−）等）のような水溶性の陰イオンを形成するものとがあり、さらに鉛のように、陽イオン（Pb2＋）と陰イオン（PbO2 2−）の両方を形成するものもある。
これら重金属及びその他の物質を含む陽イオン及び陰イオン（以下併せて「重金属等イオン」ともいう。）は、その多くが石炭灰に付着しているため、石炭灰を各種の用途に使用する場合には、環境保全のために、重金属等イオンのうち規制対象となっているものについて溶出・拡散しないよう対策を講ずる必要がある。
しかし、石炭にはその種類や産地によってホウ素や重金属等の環境汚染の要因となり得る物質が含まれている場合がある。これらの物質は、石炭の燃焼に伴う化学反応により、鉄イオン（Fe3＋）や銅（Cu2＋）等のような水溶性の陽イオンを形成するものと、オキシアニオン（例えば、ホウ酸イオン（B（OH）4 −）、クロム酸イオン（CrO4 2−）、セレン酸イオン（SeO4 2−）、モリブデン酸イオン（MoO4 2−）、ヒ酸イオン（AsO3 2−）等）のような水溶性の陰イオンを形成するものとがあり、さらに鉛のように、陽イオン（Pb2＋）と陰イオン（PbO2 2−）の両方を形成するものもある。
これら重金属及びその他の物質を含む陽イオン及び陰イオン（以下併せて「重金属等イオン」ともいう。）は、その多くが石炭灰に付着しているため、石炭灰を各種の用途に使用する場合には、環境保全のために、重金属等イオンのうち規制対象となっているものについて溶出・拡散しないよう対策を講ずる必要がある。
石炭灰のうち、重金属等イオンが付着していないものや付着量の少ないものについては、前記のとおりモルタルやコンクリートの原料として使用することが可能である。一般にモルタルやコンクリートは水密の状態に固化するため、原料に重金属等イオンが含まれていても、少量であれば、固化したモルタルやコンクリート内に封じ込められて保持されるため、外部への溶出を防ぐことができる。
しかし、重金属等イオンの付着量が多い石炭灰については、そのままの状態でモルタルやコンクリートの原料に使用すると、重金属等イオンがモルタルやコンクリート内から外部へ溶出する恐れがある。さりとて、石炭灰から重金属等イオンを取り除いてから使用することは、処理コストが高額となるため現実的ではない。このように、重金属等イオンの付着量が多い石炭灰には経済性に見合った利用方法がなく、その多くが産業廃棄物として廃棄処分されている。
しかし、重金属等イオンの付着量が多い石炭灰については、そのままの状態でモルタルやコンクリートの原料に使用すると、重金属等イオンがモルタルやコンクリート内から外部へ溶出する恐れがある。さりとて、石炭灰から重金属等イオンを取り除いてから使用することは、処理コストが高額となるため現実的ではない。このように、重金属等イオンの付着量が多い石炭灰には経済性に見合った利用方法がなく、その多くが産業廃棄物として廃棄処分されている。
また、石炭灰を原料として、各種物質が溶出し難い固化物を製造する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、石炭灰に生石灰や消石灰等を加えて混合し、得られた粉体混合物に高圧力を加えて所定の形状に圧縮成形した後、高温高圧下で水蒸気加熱して水熱合成させ、さらに高温下で乾燥させることにより重金属等が溶出し難い固化体を製造する方法が開示されている。そして、製造された固化体は、舗装材等の建設材料等として使用できるとされている。
例えば、特許文献１には、石炭灰に生石灰や消石灰等を加えて混合し、得られた粉体混合物に高圧力を加えて所定の形状に圧縮成形した後、高温高圧下で水蒸気加熱して水熱合成させ、さらに高温下で乾燥させることにより重金属等が溶出し難い固化体を製造する方法が開示されている。そして、製造された固化体は、舗装材等の建設材料等として使用できるとされている。
また、特許文献２には、石炭灰と生石灰の混合物に水を添加し消化反応を起こさせる調合工程と、得られた混合物に高圧力を加えて摩擦熱を生じさせながら圧縮固化させる圧縮合成工程とからなる、重金属等の溶出が抑制された固化物を製造する方法が開示されている。そして、製造された固化物は、その形態は小さな顆粒状あるいはフレーク状（板状）等であるが、その具体的な用途は開示されていない。
しかしながら、特許文献１に記載の固化体の製造方法では、石炭灰と生石灰等の粉体原料同士を混合するため、均一に混合することは難しく、さらに、混合した粉体混合物に１０〜４０MPa程度の高圧力を加えて圧縮成形するが、得られた成形物は、粉体を物理的に押し固めたものに過ぎないため、脆く崩れ易く、複雑な形状に成形することは困難である。
また、かかる成形物を固化させるには、オートクレーブを用いて１１０〜２００℃の高温高圧下で２〜２４時間程度の水蒸気加熱を行なって水熱合成反応を起こさせるが、その際、成形物の内部まで水蒸気を浸透させる必要があるため、成形物の体積が大きい場合には、製造効率が極めて悪く、さらに固化不良を生ずる恐れがある。
そして、かかる固化体の製造方法の実施には、大型の圧縮成形装置やオートクレーブ等の高額でかつエネルギーコストの高い設備が必要であるという問題もある。
また、かかる成形物を固化させるには、オートクレーブを用いて１１０〜２００℃の高温高圧下で２〜２４時間程度の水蒸気加熱を行なって水熱合成反応を起こさせるが、その際、成形物の内部まで水蒸気を浸透させる必要があるため、成形物の体積が大きい場合には、製造効率が極めて悪く、さらに固化不良を生ずる恐れがある。
そして、かかる固化体の製造方法の実施には、大型の圧縮成形装置やオートクレーブ等の高額でかつエネルギーコストの高い設備が必要であるという問題もある。
また、特許文献２に記載の固化物の製造方法では、石炭灰と生石灰とを混合し水を添加して消化反応を起こさせて得られた混合物に対し、４９〜２９４MPa程度の高圧力を加えて摩擦熱を発生させ、その摩擦熱により合成反応を起こさせ固化させるため、混合物の全体に亘って十分な摩擦熱を発生させる必要がある。したがって、製造できる固化物は、その形態が１０mm程度の顆粒状や厚さ３mm程度のフレーク状等の小さく薄い形態に限られ、用途が極めて限定されるという問題がある。
そこで、本発明は前記先行技術の問題点を解決すべく、石炭灰と混合し、任意の形状及び大きさに成形して強固に固化させることができ、また、石炭灰に重金属やその他の物質を含む陽イオン及び陰イオンが多く付着している場合でも、これらの重金属等イオンの溶出を十分に抑制できる石炭灰用固化材を提供し、さらに、建築・土木材料等として広範な用途に利用できる固化物を製造する方法を提供することを目的とする。
前記の目的を達成する本発明のうち、特許請求の範囲の請求項１に記載する発明は、Ca(OH)2及びCaCO3の少なくとも一方とAl(OH)3との混合物を８００〜１２００℃で焼成して得たCaとAlのモル比（Ca/Al）が１〜１０の範囲である焼成物を含み、ケイ酸カルシウムを含まないことを特徴とする石炭灰用固化材である。
同じく請求項２に記載する発明は、請求項１に記載の石炭灰用固化材と、石炭灰、水、及び必要に応じて砂、砂利又は顔料を、該石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物の質量が該焼成物と前記石炭灰の質量の合計に対して３０〜６０質量％となるように、かつ前記水の質量が前記焼成物と前記石炭灰の質量の合計に対して０．６〜１．２（質量比）となるように配合し、混練してペースト状物とし、該ペースト状物を所定の形状に成形して固化させることを特徴とする固化物の製造方法である。
同じく請求項３に記載する発明は、前記ペースト状物を６０℃以上の温度で水蒸気養生して固化させることを特徴とする請求項２に記載の固化物の製造方法である。
同じく請求項４に記載する発明は、前記固化物の圧縮強度を３．６N/mm 2 以上にすることを特徴とする請求項２又は３に記載の固化物の製造方法である。
同じく請求項５に記載する発明は、前記石炭灰に含まれるクロムイオン（Cr 3+ ）、カドミウムイオン（Cd 2+ ）、鉄イオン（Fe 3+ ）、銅イオン（Cu 2+ ）、及び鉛イオン（Pb 2+ ）から成る群から選択される少なくとも一つの陽イオン、又は、前記石炭灰に含まれるホウ酸イオンB(OH) 4 − 、クロム酸イオン（CrO 4 2- ）、亜ヒ酸イオン（AsO 2 − ）、セレン酸イオン（SeO 4 2- ）、タングステン酸イオン（WO 4 2- ）、及びモリブデン酸イオン（MoO 4 2- ）から成る群から選択される少なくとも一つの陰イオンを不溶化することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の固化物の製造方法である。
本発明の石炭灰用固化材によれば、これに石炭灰と水とを配合して混練することで適度な流動性を有するペースト状物になるため、このペースト状物を任意の形状の型枠内に流し入れて静置することにより、任意形状かつ水密の状態に固化した固化物を製造することができる。すなわち、一般的なモルタルやコンクリートと同じように取り扱うことができるため、作業性が極めて高く、かつ安価である。
また、混練の際に配合する石炭灰用固化材、石炭灰及び水の配合量を適宜調節することにより、ペースト状物の粘度を任意に変更することができるため扱い易く、また、必要に応じて砂や砂利等を配合することにより、よりモルタルやコンクリートに近似した性状を付与することが可能である。
また、混練の際に配合する石炭灰用固化材、石炭灰及び水の配合量を適宜調節することにより、ペースト状物の粘度を任意に変更することができるため扱い易く、また、必要に応じて砂や砂利等を配合することにより、よりモルタルやコンクリートに近似した性状を付与することが可能である。
さらに、本発明の石炭灰用固化材は、重金属及びその他の物質を含む陽イオン及び陰イオンを吸着して不溶化する特性を有する。したがって、本発明の石炭灰用固化材によれば、石炭灰に重金属等イオンが多く付着している場合であっても、例えば、重金属等イオンを吸着して不溶化する特性と、水密な状態の固化物を形成して重金属等イオンを固化物内に封じ込める特性とが相乗的に作用すると考えられ、重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を製造することができる。
また、本発明の固化物の製造方法によれば、任意の形状及び大きさに成形でき、圧縮強度（N/mm2）が高くて丈夫であり、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を容易に製造することができる。
したがって、本発明の製造方法によって得られる固化物は、道路舗装用の平板及び縁石、Ｕ字形側溝、駐車場の車止めブロック、人口漁礁、テトラポッド（消波ブロック）等の建築・土木材料等として広範な用途に利用することが可能である。
また、本発明の製造方法によって得られる固化物は、一般的な灰色のコンクリート製品よりも色が薄く白色に近いので、見た目にも美しく、また、各種顔料等を配合することにより、任意の色彩や風合いを付与してより審美性を高めることができる。
したがって、本発明の製造方法によって得られる固化物は、道路舗装用の平板及び縁石、Ｕ字形側溝、駐車場の車止めブロック、人口漁礁、テトラポッド（消波ブロック）等の建築・土木材料等として広範な用途に利用することが可能である。
また、本発明の製造方法によって得られる固化物は、一般的な灰色のコンクリート製品よりも色が薄く白色に近いので、見た目にも美しく、また、各種顔料等を配合することにより、任意の色彩や風合いを付与してより審美性を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の趣旨に反しない限り、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
本発明の石炭灰用固化材は、Ca (OH)2及びCaCO3の少なくとも一方とAl(OH)3との混合物の焼成物を含むが、かかる混合物は、Ca(OH)2とAl(OH)3の混合物、CaCO3とAl(OH)3の混合物、又はCa(OH)2、CaCO3及びAl(OH)3の三者の混合物のいずれであってもよく、さらに、本発明の石炭灰用固化材の効果を阻害しない範囲であれば、Ca(OH)2、CaCO3及びAl(OH)3以外の他の物質を含んでいても差し支えない。
本発明の石炭灰用固化材は、Ca (OH)2及びCaCO3の少なくとも一方とAl(OH)3との混合物の焼成物を含むが、かかる混合物は、Ca(OH)2とAl(OH)3の混合物、CaCO3とAl(OH)3の混合物、又はCa(OH)2、CaCO3及びAl(OH)3の三者の混合物のいずれであってもよく、さらに、本発明の石炭灰用固化材の効果を阻害しない範囲であれば、Ca(OH)2、CaCO3及びAl(OH)3以外の他の物質を含んでいても差し支えない。
また、前記混合物の焼成物において、CaとAlのモル比（Ca/ Al）は、特に制限されないが、例えば１〜１０の範囲とすれば、石炭灰等と混合して固化物を製造した際に、圧縮強度（N/mm2）が高く、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を得ることができるため好ましく、より好ましい範囲は２〜５である。
さらに、前記焼成物の焼成温度は、特に制限されないが、例えば６００℃以上とすれば、石炭灰等と混合して固化物を製造した際に、圧縮強度が高く、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を得ることができるため好ましく、より好ましくは８００〜１２００℃である。
さらに、前記焼成物の焼成温度は、特に制限されないが、例えば６００℃以上とすれば、石炭灰等と混合して固化物を製造した際に、圧縮強度が高く、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を得ることができるため好ましく、より好ましくは８００〜１２００℃である。
本発明の石炭灰用固化材は、CaO、Ca(OH)2、Ca12Al14O33、CaAl4O7、CaAl2O4、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18等の化合物を含んでいる。これらの化合物は、主にCa(OH)2及びCaCO3とAl(OH)3との化学反応によって生成したものであり、これらの化合物の生成量は、CaとAlのモル比及び焼成温度等によって変化する。
なお、本発明の石炭灰用固化材は、前記焼成物以外の物質を含んでいてもよく、例えば、他の固化材や他の重金属等イオンの吸着材を含んでいても差し支えない。
なお、本発明の石炭灰用固化材は、前記焼成物以外の物質を含んでいてもよく、例えば、他の固化材や他の重金属等イオンの吸着材を含んでいても差し支えない。
次に、本発明の石炭灰用固化材を使用して固化物を製造する方法を説明する。まず、本発明の石炭灰用固化材、石炭灰及び水を所定量ずつ配合して混練しペースト状物を調製する。
ここで使用する石炭灰は、火力発電所の石炭燃焼ボイラ等で石炭を燃焼させた際に生じる砂粒状又はれき状の灰であり、フライアッシュ又はクリンカアッシュとも呼ばれる。日本工業規格には、コンクリート用フライアッシュ、クリンカアッシュ等の規格が定められているが、本発明で使用可能な石炭灰はこれらに限られず、規格外のものも広く使用することができ、また、石炭の種類、産地及び成分等によって限定されるものではない。
ここで使用する石炭灰は、火力発電所の石炭燃焼ボイラ等で石炭を燃焼させた際に生じる砂粒状又はれき状の灰であり、フライアッシュ又はクリンカアッシュとも呼ばれる。日本工業規格には、コンクリート用フライアッシュ、クリンカアッシュ等の規格が定められているが、本発明で使用可能な石炭灰はこれらに限られず、規格外のものも広く使用することができ、また、石炭の種類、産地及び成分等によって限定されるものではない。
石炭灰用固化材と石炭灰の配合量については特に制限されないが、例えば、石炭灰用固化材の配合量を、その石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物の質量がその焼成物と石炭灰の質量の合計に対して３０〜６０質量％となるようにすると、強度が高く、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を製造することができるため好ましい。
また、水の配合量についても特に制限されないが、例えば、水の配合量を、石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物と石炭灰の質量の合計に対して０．６〜１．２（質量比）とすれば、ペースト状物を、コンクリートやモルタルのように扱い易い粘度に調製することができ、また、強度が高い固化物を製造できるため好ましい。
また、水の配合量についても特に制限されないが、例えば、水の配合量を、石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物と石炭灰の質量の合計に対して０．６〜１．２（質量比）とすれば、ペースト状物を、コンクリートやモルタルのように扱い易い粘度に調製することができ、また、強度が高い固化物を製造できるため好ましい。
さらに、前記ペースト状物の調製に際し、石炭灰用固化材、石炭灰及び水に加えて、他の物質を配合することもできる。例えば、砂や砂利等を配合すれば、ペースト状物に対してよりモルタルやコンクリートに近似した性状を付与することが可能である。また、他の固化材や重金属イオンの吸着材を配合しても良く、さらに、各種顔料等を配合すれば、任意の色彩や風合いが付与された固化物を製造することができる。
前記の各原料を混練する方法としては、調製するペースト状物が少量であれば、いわゆるトロ舟と練りクワ等のコンクリートやモルタルを手練りする際に使用する道具等を用いて混練すれば良い。また、ペースト状物が多量であれば、一般的なコンクリートミキサーやモルタルミキサーを使用して混練すれば良い。
前記の各原料を混練する方法としては、調製するペースト状物が少量であれば、いわゆるトロ舟と練りクワ等のコンクリートやモルタルを手練りする際に使用する道具等を用いて混練すれば良い。また、ペースト状物が多量であれば、一般的なコンクリートミキサーやモルタルミキサーを使用して混練すれば良い。
次に、前記の方法により調製したペースト状物を、所定の形状に成形して固化させる。
調製したペースト状物は、セメントやモルタルのように適度な粘度と流動性を有するため、任意の形状の型枠に流し込んで成形することができ、また、コテやヘラ等を使って他の物品や構造物上に塗り付けて成形したり、他の物品や構造物の隙間や割れ目に注入して成形したりすることができる。
前記ペースト状物を型枠に流し込んで成形する場合には、一般的なコンクリートを同じように、型枠の隅々まで流入させることができるので、複雑な形状にも成形することが可能であり、また、大きな型枠に流し込んで成形することもできる。
このように、任意の形状に成形されたペースト状物は、常温でそのまま静置することで水密な状態に固化させることができる。しかし、水蒸気の存在下で６０℃以上の温度で加熱して水蒸気養生することにより、より早く固化させることができ、また、強度が高い固化物を製造することができるため好ましい。
調製したペースト状物は、セメントやモルタルのように適度な粘度と流動性を有するため、任意の形状の型枠に流し込んで成形することができ、また、コテやヘラ等を使って他の物品や構造物上に塗り付けて成形したり、他の物品や構造物の隙間や割れ目に注入して成形したりすることができる。
前記ペースト状物を型枠に流し込んで成形する場合には、一般的なコンクリートを同じように、型枠の隅々まで流入させることができるので、複雑な形状にも成形することが可能であり、また、大きな型枠に流し込んで成形することもできる。
このように、任意の形状に成形されたペースト状物は、常温でそのまま静置することで水密な状態に固化させることができる。しかし、水蒸気の存在下で６０℃以上の温度で加熱して水蒸気養生することにより、より早く固化させることができ、また、強度が高い固化物を製造することができるため好ましい。
本発明の石炭灰用固化材と石炭灰等とが、強度が高く、かつ重金属等イオンの溶出抑制効果が高い固化物を生成する際の化学反応については、その全体像は明らかでないが、例えば、本発明の石炭灰用固化材、石炭灰及び水を混練することにより、石炭灰用固化材に含まれるCaOが水と反応してCa(OH)2となり、これがAlを含む化合物及び石炭灰に含まれるSiO2と化学反応してCa3Al2(SiO4)(OH)8等が生成することにより、強固かつ水密な状態に固化するものと推定される。
また、固化物は水密な状態に固化するため、例えば、石炭灰に付着している重金属等イオンは固化物内に封じ込められ、さらに、本発明の石炭灰用固化材に含まれる化合物（CaO 、Ca(OH)2、Ca12Al14O33、CaAl4O7、CaAl2O4、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18等）のいくつかが重金属等イオンを吸着し不溶化することにより、固化物からの重金属等イオンの溶出が抑制されるものと推定される。なお、これらの推定は本発明を限定するものではない。
また、固化物は水密な状態に固化するため、例えば、石炭灰に付着している重金属等イオンは固化物内に封じ込められ、さらに、本発明の石炭灰用固化材に含まれる化合物（CaO 、Ca(OH)2、Ca12Al14O33、CaAl4O7、CaAl2O4、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18等）のいくつかが重金属等イオンを吸着し不溶化することにより、固化物からの重金属等イオンの溶出が抑制されるものと推定される。なお、これらの推定は本発明を限定するものではない。
下記（１）〜（２１）に示す各試験例及び（２２）に示す試験例総括によって本発明の実施例を説明する。なお、本発明はかかる実施例により限定されるものではない。
（１） Ca(OH) 2 /Al(OH) 3 混合物の熱質量(TG)分析
Ca/Alモル比=５のCa(OH)2/Al(OH)3の混合物を１０℃/minの昇温速度で１００℃〜１０００℃まで昇温し、熱質量分析装置（製品名TG 8101D、リガク社製）を用いて質量変化を測定した。その結果を図１に示す。図示のように、１００〜２５０℃付近まではほぼ一定の質量を示し、その後、２５０〜２７０℃の間で急激に質量が減少した後、２７０〜３９０℃の間でほぼ一定の質量を示した。さらに、３９０〜４４０℃の間で急激に質量が減少した後、４４０〜６６０℃の間でゆるやかに質量が減少した。その後、６６０〜１０００℃の間ではほぼ一定の質量を示した。
Ca/Alモル比=５のCa(OH)2/Al(OH)3の混合物を１０℃/minの昇温速度で１００℃〜１０００℃まで昇温し、熱質量分析装置（製品名TG 8101D、リガク社製）を用いて質量変化を測定した。その結果を図１に示す。図示のように、１００〜２５０℃付近まではほぼ一定の質量を示し、その後、２５０〜２７０℃の間で急激に質量が減少した後、２７０〜３９０℃の間でほぼ一定の質量を示した。さらに、３９０〜４４０℃の間で急激に質量が減少した後、４４０〜６６０℃の間でゆるやかに質量が減少した。その後、６６０〜１０００℃の間ではほぼ一定の質量を示した。
（２） 焼成温度の異なるCa(OH) 2 /Al(OH) 3 混合物のX線回折（XRD）分析
前記TG分析で質量がほぼ一定となった温度（３５０℃、５００℃、８００℃及び１０００℃）でCa(OH)2/Al(OH)3混合物を焼成し、そのXRD分析により生成する結晶性化合物を同定した。その結果を図２に示す。図示のように、焼成温度３５０℃ではCa(OH)2に由来するシャープなピークが検出され、５００℃ではCa(OH)2に由来するがブロードなピークが検出された。したがって、３５０℃では結晶性のCa(OH)2が存在し、加熱に伴い５００℃では結晶性Ca(OH)2が非晶質化したことになる。さらに、焼成温度８００℃では非晶性Ca(OH)2の他に、わずかではあるがCaO由来のピークが検出された。さらに高い焼成温度１０００℃ではCaO由来のピーク強度が大きくなると同時にCa12Al14O33に由来するピークが明瞭に検出された。
前記TG分析で質量がほぼ一定となった温度（３５０℃、５００℃、８００℃及び１０００℃）でCa(OH)2/Al(OH)3混合物を焼成し、そのXRD分析により生成する結晶性化合物を同定した。その結果を図２に示す。図示のように、焼成温度３５０℃ではCa(OH)2に由来するシャープなピークが検出され、５００℃ではCa(OH)2に由来するがブロードなピークが検出された。したがって、３５０℃では結晶性のCa(OH)2が存在し、加熱に伴い５００℃では結晶性Ca(OH)2が非晶質化したことになる。さらに、焼成温度８００℃では非晶性Ca(OH)2の他に、わずかではあるがCaO由来のピークが検出された。さらに高い焼成温度１０００℃ではCaO由来のピーク強度が大きくなると同時にCa12Al14O33に由来するピークが明瞭に検出された。
（３） Ca(OH) 2 /Al(OH) 3 モル比の異なる混合物の１０００℃焼成物のXRD分析
Ca/Alモル比を０．５〜１５の間で変化させたCa(OH)2/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成したものについてX線回折装置（製品名D8 ADVANCE TXS、BRUKER AXS社製）を用いてXRD分析を行った。その結果を、図３に示す。図示のように、Ca/Alモル比=０．５及び１．０では、結晶性化合物としてCaOの他に、Ca12Al14O33が検出され、さらに、低濃度ながらCaAl4O7及びCaAl2O4も検出された。Ca/Alモル比２以上では、CaO及びCa12Al14O33に帰属されるピークが検出されたが、Ca/Alモル比の増加に伴いCaOのピーク強度は増加し、Ca12Al14O33のピーク強度は低下した。このことから、Ca/Alモル比の増加に伴いCaOの生成量が増加し、Ca12Al14O33の生成量は低下したと考えられる。
Ca/Alモル比を０．５〜１５の間で変化させたCa(OH)2/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成したものについてX線回折装置（製品名D8 ADVANCE TXS、BRUKER AXS社製）を用いてXRD分析を行った。その結果を、図３に示す。図示のように、Ca/Alモル比=０．５及び１．０では、結晶性化合物としてCaOの他に、Ca12Al14O33が検出され、さらに、低濃度ながらCaAl4O7及びCaAl2O4も検出された。Ca/Alモル比２以上では、CaO及びCa12Al14O33に帰属されるピークが検出されたが、Ca/Alモル比の増加に伴いCaOのピーク強度は増加し、Ca12Al14O33のピーク強度は低下した。このことから、Ca/Alモル比の増加に伴いCaOの生成量が増加し、Ca12Al14O33の生成量は低下したと考えられる。
（４） CaCO 3 /Al(OH) 3 混合物のTG分析
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０℃/minの昇温速度で１００℃〜１０００℃まで昇温し、前述と同じ装置で質量変化を測定した。その結果を図４に示す。図示のように、１００〜２５０℃付近まではほぼ一定の質量を示し、その後、２５０〜２７０℃の間で急激に質量が減少した後、２７０〜６００℃の間で徐々に質量が減少し、６００〜７７０℃の間で急激に質量が減少し、それ以降(７７０〜１０００℃)ではほぼ一定の質量を示した。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０℃/minの昇温速度で１００℃〜１０００℃まで昇温し、前述と同じ装置で質量変化を測定した。その結果を図４に示す。図示のように、１００〜２５０℃付近まではほぼ一定の質量を示し、その後、２５０〜２７０℃の間で急激に質量が減少した後、２７０〜６００℃の間で徐々に質量が減少し、６００〜７７０℃の間で急激に質量が減少し、それ以降(７７０〜１０００℃)ではほぼ一定の質量を示した。
（５） 焼成温度の異なるCaCO 3 /Al(OH) 3 混合物のXRD分析
前述したTG分析結果をもとに、質量がほぼ一定となった温度でCaCO3/Al(OH)3混合物を焼成し、前述の装置を用い、XRD分析を行った。その結果を図５に示す。図示のように、焼成温度３５０℃では原料中に存在するCaCO3に由来するシャープなピークが検出され、８００℃ではシャープなCaOのピークと、ピーク強度が低くブロードなCa(OH)2に由来するピークが検出された。このことから、少なくとも３５０〜８００℃の間で、CaCO3の熱分解（CaCO3→CaO+CO2）が起きたことが推定される。Ca(OH)2はCaOが空気中の湿分を吸収して生成したと推定される（CaO+H2O→Ca(OH)2）。さらに、高い焼成温度１０００℃ではCaOに由来するシャープなピークのほかにCa9Al6O18やCa5Al6O14に由来する強度の低いピークが観測された。この場合、結晶性化合物としてCaOが主成分で、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18が低濃度で含まれることになる。なお、前記推定は、本発明を制限及び限定しない。
前述したTG分析結果をもとに、質量がほぼ一定となった温度でCaCO3/Al(OH)3混合物を焼成し、前述の装置を用い、XRD分析を行った。その結果を図５に示す。図示のように、焼成温度３５０℃では原料中に存在するCaCO3に由来するシャープなピークが検出され、８００℃ではシャープなCaOのピークと、ピーク強度が低くブロードなCa(OH)2に由来するピークが検出された。このことから、少なくとも３５０〜８００℃の間で、CaCO3の熱分解（CaCO3→CaO+CO2）が起きたことが推定される。Ca(OH)2はCaOが空気中の湿分を吸収して生成したと推定される（CaO+H2O→Ca(OH)2）。さらに、高い焼成温度１０００℃ではCaOに由来するシャープなピークのほかにCa9Al6O18やCa5Al6O14に由来する強度の低いピークが観測された。この場合、結晶性化合物としてCaOが主成分で、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18が低濃度で含まれることになる。なお、前記推定は、本発明を制限及び限定しない。
（６） CaCO 3 /Al(OH) 3 モル比の異なる混合物の１０００℃焼成物のXRD分析
Ca/Alモル比を変化させたCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成したものについて、前述の装置を用いて、XRD分析した。その結果を図６に示す。図示のように、Ca/Alモル比=０．５では、結晶性化合物としてCaOに加え、微量の Ca5Al6O14,CaAl4O7及びCaAl2O4が検出された。Ca/Alモル比=１．０では、CaOに加え、微量の Ca5Al6O14及びCaAl2O4が検出された。Ca/Alモル比１．５以上では、 CaOとCa9Al6O18に加え、微量のCa5Al6O14が検出された。Ca/Alモル比の増加に伴いCaOに由来するピークの強度は増加の傾向を示したが、Ca9Al6O18に由来するピークの強度はCa/Alモル比の増加により増加し、Ca/Alモル比=３で最も高くなり、さらにCa/Alモル比が増加するとピーク強度は低下し、Ca/Alモル比=１０以上ではCa9Al6O18に由来するピークは観測されなかった。これらのことから、Ca/Alモル比の増加に伴いCaO生成量は増加し、Ca9Al6O18生成量はCa/Alモル比=３で最大となり、さらにCa/Alモル比を増加させるとCa9Al6O18生成量は低下し、Ca/Alモル比=１０以上では消失したと推定される。ただし、本発明は前記推定により限定及び制限されない。
Ca/Alモル比を変化させたCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成したものについて、前述の装置を用いて、XRD分析した。その結果を図６に示す。図示のように、Ca/Alモル比=０．５では、結晶性化合物としてCaOに加え、微量の Ca5Al6O14,CaAl4O7及びCaAl2O4が検出された。Ca/Alモル比=１．０では、CaOに加え、微量の Ca5Al6O14及びCaAl2O4が検出された。Ca/Alモル比１．５以上では、 CaOとCa9Al6O18に加え、微量のCa5Al6O14が検出された。Ca/Alモル比の増加に伴いCaOに由来するピークの強度は増加の傾向を示したが、Ca9Al6O18に由来するピークの強度はCa/Alモル比の増加により増加し、Ca/Alモル比=３で最も高くなり、さらにCa/Alモル比が増加するとピーク強度は低下し、Ca/Alモル比=１０以上ではCa9Al6O18に由来するピークは観測されなかった。これらのことから、Ca/Alモル比の増加に伴いCaO生成量は増加し、Ca9Al6O18生成量はCa/Alモル比=３で最大となり、さらにCa/Alモル比を増加させるとCa9Al6O18生成量は低下し、Ca/Alモル比=１０以上では消失したと推定される。ただし、本発明は前記推定により限定及び制限されない。
（７） 各種焼成物によるホウ素の吸着
ホウ酸(H3BO3)水溶液(B濃度=11mg/L)５０mLに、各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するホウ素濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期ホウ素濃度(=１１mg/L)と各種焼成物添加後の残存ホウ素濃度の差を各種焼成物のホウ素吸着量(mg/g-焼成物)とした。
ホウ酸(H3BO3)水溶液(B濃度=11mg/L)５０mLに、各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するホウ素濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期ホウ素濃度(=１１mg/L)と各種焼成物添加後の残存ホウ素濃度の差を各種焼成物のホウ素吸着量(mg/g-焼成物)とした。
Ca(OH)2/Al(OH)3混合物(Ca/Al=２及び５)及びCaCO3/Al(OH)3混合物(Ca/Al=２及び５)の焼成物に対するホウ素吸着量の焼成温度依存性を図７に示す。図示のように、Ca/Alモル比に拘わらず、１２７３K（約１０００℃）付近で最も高いホウ素吸着量を示した。また、Ca(OH)2/Al(OH)3混合物及びCaCO3/Al(OH)3混合物を１２７３Kで焼成したもののホウ素吸着量のCa/Alモル比依存性を図８に示す。図示のように、Ca/Alモル比=２〜５付近で最大のホウ素吸着量を示した。これらのことから、これらの焼成物ではCa/Alモル比=２〜５付近で高いホウ素吸着量を示し、焼成温度はより高い方が高いホウ素吸着量を示すと言える。
（８） 各種焼成物によるクロムイオン（６価クロム）の吸着
酸化クロム(CrO3)を溶解した水溶液(Cr濃度=５１ｍｇ/L)５０mLに各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するCr濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期Cr濃度(=５１mg/L)と各種焼成物添加後の残存Cr濃度の差を、各種焼成物のCr6+吸着量(mg/g-焼成物)とした。
酸化クロム(CrO3)を溶解した水溶液(Cr濃度=５１ｍｇ/L)５０mLに各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するCr濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期Cr濃度(=５１mg/L)と各種焼成物添加後の残存Cr濃度の差を、各種焼成物のCr6+吸着量(mg/g-焼成物)とした。
Ca(OH)2/Al(OH)3混合物(Ca/Al=２及び５)及びCaCO3/Al(OH)3混合物(Ca/Al=２及び５)の焼成物に対するCr6+吸着量の焼成温度依存性を、図９に示す。図示のように、Ca/Alモル比に拘わらず、１２７３K（約１０００℃）付近で最も高いCr6+吸着量を示した。また、Ca(OH)2/Al(OH)3混合物及びCaCO3/Al(OH)3混合物を１２７３Kで焼成したもののCr6+吸着量のCa/Alモル比依存性を、図１０に示す。同図には吸着条件として、焼成物/水溶液=０．５g/５０mL=１０g/Lの場合のほか、焼成物/水溶液=０．１g/５０mL=２g/Lの場合の結果も併せて示す。図示のように、Ca/Alモル比=２〜５付近で最大のCr6+吸着量=２５．５mg/g-焼成物を示した。これらのことから、これらの焼成物ではCa/Alモル比=２〜５付近で高いCr6+吸着量を示し、焼成温度はより高い方が高いCr6+吸着量を示すことがわかった。
（９） 各種焼成物によるクロムイオン（３価クロム）の吸着
塩化クロム(CrCl3)を溶解した水溶液(Cr濃度=５２mg/L)５０mLに各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するCr濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期Cr濃度(=５２mg/L)と各種焼成物添加後の残存Cr濃度の差を、各種焼成物のCr3+吸着量(mg/g-焼成物)とした。各種焼成物作成時の原料中のCa/Alモル比がCr3+吸着量に及ぼす影響を図１１に示す。
塩化クロム(CrCl3)を溶解した水溶液(Cr濃度=５２mg/L)５０mLに各種焼成物０．５gを添加し、よく混合したのち、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存するCr濃度をICPプラズマ発光法により測定した。初期Cr濃度(=５２mg/L)と各種焼成物添加後の残存Cr濃度の差を、各種焼成物のCr3+吸着量(mg/g-焼成物)とした。各種焼成物作成時の原料中のCa/Alモル比がCr3+吸着量に及ぼす影響を図１１に示す。
図示のように、Ca(OH)2/Al(OH)3混合物の焼成物のうち、焼成温度６００、８００及び１０００℃で焼成したものは、いずれもCa/Alモル比=０．５〜１５の間で、Ca/Alモル比によらず溶液中に添加したCr3+の全量を吸着し、最大のCr3+吸着量=5.2mg/g-焼成物を示した。CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物においても、高いCr3+吸着量を示すと推定される。但し、前記推定は、本発明を制限及び限定しない。
（１０） Ca(OH) 2 /Al(OH) 3 混合物（Ca/Al=5）の焼成物によるホウ素及びクロム以外のイオンの吸着
表１に示すように、所定量の1mmol/Lの各種化合物（吸着対象イオンの発生源）の水溶液にCa(OH)2/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物（焼成温度：１０００℃）を所定量添加し、よく混合した後、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存する各種化合物由来の各種イオンの濃度をICPプラズマ発光法により測定した。各種イオンの初期濃度とCa(OH)2/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物の添加後に残存した各種イオンの濃度の差を、かかる焼成物の各種イオン吸着量（mg/g-焼成物）とした。表１に示すとおり、かかる焼成物は、ホウ素及びクロム以外のイオンも吸着することがわかった。なお、表１において、最大吸着量は、溶液中の各種イオンが全て吸着したと仮定した場合の理論計算値である。
表１に示すように、所定量の1mmol/Lの各種化合物（吸着対象イオンの発生源）の水溶液にCa(OH)2/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物（焼成温度：１０００℃）を所定量添加し、よく混合した後、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存する各種化合物由来の各種イオンの濃度をICPプラズマ発光法により測定した。各種イオンの初期濃度とCa(OH)2/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物の添加後に残存した各種イオンの濃度の差を、かかる焼成物の各種イオン吸着量（mg/g-焼成物）とした。表１に示すとおり、かかる焼成物は、ホウ素及びクロム以外のイオンも吸着することがわかった。なお、表１において、最大吸着量は、溶液中の各種イオンが全て吸着したと仮定した場合の理論計算値である。
（１１） CaCO 3 /Al(OH) 3 混合物（Ca/Al=5）の焼成物によるホウ素及びクロム以外のイオンの吸着
表２に示すように、所定量の1mmol/Lの各種化合物（吸着対象イオンの発生源）の水溶液にCaCO3/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物（焼成温度：１０００℃）を所定量添加し、よく混合した後、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存する各種化合物由来の各種イオンの濃度をICPプラズマ発光法により測定した。各種イオンの初期濃度とCaCO3/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物の添加後に残存した各種イオンの濃度の差を、かかる焼成物の各種イオン吸着量（mg/g-焼成物）とした。表２に示すとおり、かかる焼成物は、ホウ素及びクロム以外のイオンも吸着することがわかった。なお、表２において、最大吸着量は、溶液中の各種イオンが全て吸着したと仮定した場合の理論計算値である。
表２に示すように、所定量の1mmol/Lの各種化合物（吸着対象イオンの発生源）の水溶液にCaCO3/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物（焼成温度：１０００℃）を所定量添加し、よく混合した後、1日間、室温で放置した。その後、溶液中の沈殿物をろ過し、ろ液中に残存する各種化合物由来の各種イオンの濃度をICPプラズマ発光法により測定した。各種イオンの初期濃度とCaCO3/Al(OH)3混合物（Ca/Al=5）の焼成物の添加後に残存した各種イオンの濃度の差を、かかる焼成物の各種イオン吸着量（mg/g-焼成物）とした。表２に示すとおり、かかる焼成物は、ホウ素及びクロム以外のイオンも吸着することがわかった。なお、表２において、最大吸着量は、溶液中の各種イオンが全て吸着したと仮定した場合の理論計算値である。
（１２） Ca/Alモル比の異なるCaCO 3 /Al(OH) 3 混合物の焼成物を配合して製造した各種固化物の圧縮強度
表３に示すとおりCa/Alモル比を０．５〜１０の間で変化させた５種類のCaCO3/Al(OH)3混合物を、それぞれ１０００℃で焼成して５種類の焼成物を得た。次いで、得られた各焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表３に示す各配合量（質量比）によって配合し、混練して５種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、５種類の固化物の試験体を製造した。
なお、試験体ごとに水の配合量が異なるのは、ペースト状物の調製時に、混練し易く扱い易い粘度に仕上げるために、ペースト状物の状態を確認しながら水を徐々に加えつつ混練したため、結果的に水の配合量に差異が生じることになったことによる。
次に、各固化物の試験体について、JIS A1108に準拠し、圧縮強度試験機（JTトーシ社製、ABM200S）を用いて圧縮強度を（N/mm2）を測定した。測定結果を表３に示す。
表３に示すとおりCa/Alモル比を０．５〜１０の間で変化させた５種類のCaCO3/Al(OH)3混合物を、それぞれ１０００℃で焼成して５種類の焼成物を得た。次いで、得られた各焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表３に示す各配合量（質量比）によって配合し、混練して５種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、５種類の固化物の試験体を製造した。
なお、試験体ごとに水の配合量が異なるのは、ペースト状物の調製時に、混練し易く扱い易い粘度に仕上げるために、ペースト状物の状態を確認しながら水を徐々に加えつつ混練したため、結果的に水の配合量に差異が生じることになったことによる。
次に、各固化物の試験体について、JIS A1108に準拠し、圧縮強度試験機（JTトーシ社製、ABM200S）を用いて圧縮強度を（N/mm2）を測定した。測定結果を表３に示す。
表３に示す測定結果から、Ca/Alモル比が１〜１０の範囲のCaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合して製造した固化物は、圧縮強度が５．８N/mm2以上と高く、Ca/Alモル比が１〜５の範囲であれば、圧縮強度が８．９N/mm2以上とさらに高いことがわかる。
（１３） 焼成温度の異なるCaCO 3 /Al(OH) 3 混合物の焼成物を配合して製造した各種固化物の圧縮強度
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を、表４に示す異なる温度で焼成して４種類の焼成物を得た。次いで、得られた各焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表４に示す各配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
なお、試験体ごとに水の配合量が異なるのは、前記のとおりペースト状物の調製時の加水方法に依るが、特に本試験において、焼成物の焼成温度が高くなるほど水の配合量が大幅に増えているのは、焼成温度が高くなるほど水和成分がより多く生成することによると考えられる。
次に、各固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表４に示す。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を、表４に示す異なる温度で焼成して４種類の焼成物を得た。次いで、得られた各焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表４に示す各配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
なお、試験体ごとに水の配合量が異なるのは、前記のとおりペースト状物の調製時の加水方法に依るが、特に本試験において、焼成物の焼成温度が高くなるほど水の配合量が大幅に増えているのは、焼成温度が高くなるほど水和成分がより多く生成することによると考えられる。
次に、各固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表４に示す。
表４に示す測定結果から、焼成温度が８００〜１２００℃のCaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合して製造した固化物は、圧縮強度が３．６N/mm2以上と高いことがわかる。
（１４） CaCO 3 /Al(OH) 3 混合物の焼成物等の配合量が異なる各種固化物の圧縮強度
１．CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）及び水とを、表５の試験体5-a、5-b、5-c及び5-dの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-a、5-b、5-c及び5-dの各欄に示す。
１．CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）及び水とを、表５の試験体5-a、5-b、5-c及び5-dの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-a、5-b、5-c及び5-dの各欄に示す。
２．アルミナセメントを配合した固化物
アルミナセメント（AGCセラミックス社製、アサヒ アルミナセメント1号(AC-1)）と石炭灰（JIS
A6201 ２種適合品）と水とを、表５の試験体5-e、5-f、5-g及び5-hの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-e、5-f、5-g及び5-hの各欄に示す。
アルミナセメント（AGCセラミックス社製、アサヒ アルミナセメント1号(AC-1)）と石炭灰（JIS
A6201 ２種適合品）と水とを、表５の試験体5-e、5-f、5-g及び5-hの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-e、5-f、5-g及び5-hの各欄に示す。
３．ポルトランドセメントを配合した固化物
ポルトランドセメントと石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表５の試験体5-i、5-j、5-k及び5-lの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-i、5-j、5-k及び5-lの各欄に示す。
なお、図１２は表５の記載内容をグラフで表したものである。
ポルトランドセメントと石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、表５の試験体5-i、5-j、5-k及び5-lの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。次に、各ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、４種類の固化物の試験体を製造した。
各固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表５の試験体5-i、5-j、5-k及び5-lの各欄に示す。
なお、図１２は表５の記載内容をグラフで表したものである。
表５及び図１２から、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物は、その配合量に関らず、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも圧縮強度が高いことがわかる。特に、前記焼成物の配合量を、焼成物と石炭灰の配合量の合計に対して３０〜６０質量％に調整した固化物（試験体5-a〜5-d）は、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも、圧縮強度が格段に高いことがわかる。
（１５） 各種固化物のXRD分析
表５に示す固化物の試験体5-c、5-g、5-kについて、前記のX線回析装置を用いてXRD分析を行った。その結果を図１３に示す。なお、試験体5-c、5-g、5-kはそれぞれ図１３中の(a)、(b)、(c)に該当する。
図示のとおり、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物（(a)、5-c）からは、Ca(OH)2及びCa3Al2(SiO4)(OH)8が検出されたが、アルミナセメントを配合した固化物（(b)、5-g）とポルトランドセメントを配合した固化物（(c)、5-k）からは、これらの化合物は検出されなかった。したがって、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物が、アルミナセメントやポルトランドセメントよりも圧縮強度の高い固化物を形成し得るのは、例えば、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物と石炭灰と水とを混練することにより、この焼成物に含まれるCaOが水と反応してCa(OH)2となり、これがAlを含む化合物及び石炭灰に含まれるSiO2と化学反応してCa3Al2(SiO4)(OH)8等が生成するためであるると推定される。なお、かかる推定は本発明を限定するものではない。
表５に示す固化物の試験体5-c、5-g、5-kについて、前記のX線回析装置を用いてXRD分析を行った。その結果を図１３に示す。なお、試験体5-c、5-g、5-kはそれぞれ図１３中の(a)、(b)、(c)に該当する。
図示のとおり、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物（(a)、5-c）からは、Ca(OH)2及びCa3Al2(SiO4)(OH)8が検出されたが、アルミナセメントを配合した固化物（(b)、5-g）とポルトランドセメントを配合した固化物（(c)、5-k）からは、これらの化合物は検出されなかった。したがって、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物が、アルミナセメントやポルトランドセメントよりも圧縮強度の高い固化物を形成し得るのは、例えば、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物と石炭灰と水とを混練することにより、この焼成物に含まれるCaOが水と反応してCa(OH)2となり、これがAlを含む化合物及び石炭灰に含まれるSiO2と化学反応してCa3Al2(SiO4)(OH)8等が生成するためであるると推定される。なお、かかる推定は本発明を限定するものではない。
（１６） 石炭灰に代えて砂を配合した固化物の圧縮強度
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、砂(JIS R5201 セメント強さ試験用標準砂、(社）セメント協会)及び水とを、１００:１００:１２４(質量比)の配合量によって配合し混練してペースト状物を調製した。次に、ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、固化物の試験体を製造した。
得られた固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は０．１N/mm2と低く、脆く崩れやすい状態であった。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、砂(JIS R5201 セメント強さ試験用標準砂、(社）セメント協会)及び水とを、１００:１００:１２４(質量比)の配合量によって配合し混練してペースト状物を調製した。次に、ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、固化物の試験体を製造した。
得られた固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は０．１N/mm2と低く、脆く崩れやすい状態であった。
（１７） 種別の異なる石炭灰を配合した各種固化物の圧縮強度
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、３種類の石炭灰(JIS A6201 １種、２種及び４種適合品)及び水とを、それぞれ１００:１００:１４９(質量比)の割合で配合し混練して３種類のペースト状物を調製した。次に、それぞれのペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、３種類の固化物の試験体を製造した。
なお、使用した３種類の石炭灰は、それぞれ粒径等が異なり、コンクリートに配合した場合には、固化後の圧縮強度が、一般に１種が最も高くなり、２種、４種の順に低下するとされている。
次に、得られた固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表６に示す。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、３種類の石炭灰(JIS A6201 １種、２種及び４種適合品)及び水とを、それぞれ１００:１００:１４９(質量比)の割合で配合し混練して３種類のペースト状物を調製した。次に、それぞれのペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、３種類の固化物の試験体を製造した。
なお、使用した３種類の石炭灰は、それぞれ粒径等が異なり、コンクリートに配合した場合には、固化後の圧縮強度が、一般に１種が最も高くなり、２種、４種の順に低下するとされている。
次に、得られた固化物の試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定した。測定結果を表６に示す。
表６に示す測定結果から、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物によれば、石炭灰の種類に関わらず、高い圧縮強度を有する固化物を製造できるが、特に２種及び４種の石炭灰を配合した場合に固化物の圧縮強度が高くなることがわかる。
（１８） 養生条件の異なる各種固化物の圧縮強度
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、石炭灰(JIS A6201 ２種適合品)及び水とを、それぞれ１００:１００:１５４(質量比)の割合で配合し混練してペースト状物を調製した。次に、得られたペースト状物を４個の成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、これらのペースト状物が入った成形容器を下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごとそれぞれ４０℃、６０℃、７５℃及び９０℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、表７に示す7-aから7-dの４種類の固化物の試験体を製造した。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、石炭灰(JIS A6201 ２種適合品)及び水とを、それぞれ１００:１００:１５４(質量比)の割合で配合し混練してペースト状物を調製した。次に、得られたペースト状物を４個の成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、これらのペースト状物が入った成形容器を下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごとそれぞれ４０℃、６０℃、７５℃及び９０℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、表７に示す7-aから7-dの４種類の固化物の試験体を製造した。
得られた各試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、６０℃以上の範囲で養生して製した試験体である7-b、7-c及び7-dは、いずれも約９N/mm2以上の高い圧縮強度を示した。
Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物と、石炭灰(JIS A6201 ２種適合品)及び水とを、１００:１００:１５４(質量比)または１００:１００:１７２(質量比)の割合で配合し混練して２種類のペースト状物を調製した。次に、得られた２種類のペースト状物をそれぞれ４個の成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、これらをビニール袋に入れて密閉し、表８に示す各所定期間室内(室温約２５℃)に放置して、8-aから8-hの８種類の固化物の試験体を製造した。
得られた各試験体について、前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、表８に示すとおり、放置期間の日数にほぼ比例して圧縮強度が高くなることがわかった。
（１９） CaCO 3 /Al(OH) 3 混合物の焼成物を配合した各種固化物による重金属等イオンの溶出抑制
下記の方法により、重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰等を配合して各種固化物を製造し、これらの固化物からの重金属等イオンの溶出量を測定した。
１．重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰の調製
石炭灰（JIS
A6201 ２種適合品）に、CrO3、H3BO3、Na2HAsO4・７H2O及びNa2SeO4を溶解させた各種オキソ酸塩の混合水溶液を噴霧して乾燥することにより、各種オキソ酸塩を付着させた石炭灰を調製した。オキソ酸塩の付着量は、表９に示すとおり０．１〜５０mmol/１００g-石炭灰の間で変化させ、付着量の異なる４種類の石炭灰を得た。
下記の方法により、重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰等を配合して各種固化物を製造し、これらの固化物からの重金属等イオンの溶出量を測定した。
１．重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰の調製
石炭灰（JIS
A6201 ２種適合品）に、CrO3、H3BO3、Na2HAsO4・７H2O及びNa2SeO4を溶解させた各種オキソ酸塩の混合水溶液を噴霧して乾燥することにより、各種オキソ酸塩を付着させた石炭灰を調製した。オキソ酸塩の付着量は、表９に示すとおり０．１〜５０mmol/１００g-石炭灰の間で変化させ、付着量の異なる４種類の石炭灰を得た。
２．固化物の製造
得られた４種類の石炭灰と、Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物及び水とを、表９の試験体9-b、9-d、9-f及び9-hの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。また、オキソ酸塩を付着させていない石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と、Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物及び水とを、表９の試験体9-j欄に示す配合量（質量比）によって配合し混練してペースト状物を調製した。
これら５種類のペースト状物をそれぞれ成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、５種類の固化物の試験体を製造した。
得られた４種類の石炭灰と、Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物及び水とを、表９の試験体9-b、9-d、9-f及び9-hの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して４種類のペースト状物を調製した。また、オキソ酸塩を付着させていない石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と、Ca/Alモル比=５のCaCO3/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して得た焼成物及び水とを、表９の試験体9-j欄に示す配合量（質量比）によって配合し混練してペースト状物を調製した。
これら５種類のペースト状物をそれぞれ成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、５種類の固化物の試験体を製造した。
３．重金属等イオンの溶出量測定
得られた５種類の固化物をそれぞれ粉砕し、篩にかけて粒径２mm以下の粉砕物を得た。次いで、各粉砕物１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As及びSeの各濃度を、ICP発光分析装置（セイコーナノテクノロジー社製、品番SPS3100）を用いて測定した。また、Cr（六価クロム）の濃度を、工場排水試験方法（JIS K0102）に示された吸光光度法により、吸光光度計（日立製作所社製、品番U-2000）を用いて測定した。測定結果を表９の試験体9-b、9-d、9-f、9-h及び9-jの各欄に示す。
また、前記４種類のオキソ酸塩を付着させた石炭灰と、オキソ酸塩を付着させていない石炭灰について、各石炭灰１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As、Se及びCr（六価クロム）の各濃度を、前記と同じ方法により測定した。測定結果を表９の試験体9-a、9-c、9-e、9-g及び9-iの各欄に示す。
得られた５種類の固化物をそれぞれ粉砕し、篩にかけて粒径２mm以下の粉砕物を得た。次いで、各粉砕物１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As及びSeの各濃度を、ICP発光分析装置（セイコーナノテクノロジー社製、品番SPS3100）を用いて測定した。また、Cr（六価クロム）の濃度を、工場排水試験方法（JIS K0102）に示された吸光光度法により、吸光光度計（日立製作所社製、品番U-2000）を用いて測定した。測定結果を表９の試験体9-b、9-d、9-f、9-h及び9-jの各欄に示す。
また、前記４種類のオキソ酸塩を付着させた石炭灰と、オキソ酸塩を付着させていない石炭灰について、各石炭灰１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As、Se及びCr（六価クロム）の各濃度を、前記と同じ方法により測定した。測定結果を表９の試験体9-a、9-c、9-e、9-g及び9-iの各欄に示す。
表９に示す測定結果から、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物は、石炭灰に付着して固化物中に混入した重金属等イオンの溶出を、十分に抑制できることがわかる（試験体9-b、9-d、9-f、9-h及び9-j）。特に、石炭灰に付着した重金属等イオンの濃度が非常に高い場合（試験体9-b及び9-d）であっても優れた溶出抑制効果を示し、さらに、As及びCr（六価クロム）に対する溶出抑制効果が著しく高いことがわかる。
（２０） セメントを配合した固化物による重金属等イオンの溶出抑制
下記の方法により、重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰とセメントとを配合して２種類の固化物を製造し、これらの固化物からの重金属等イオンの溶出量を測定した。
１．重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰の調製
前記試験例（１９）と同じ方法により、石炭灰に各種オキソ酸塩（CrO3、H3BO3、Na2HAsO4・７H2O及びNa2SeO4）を１０mmol/１００g-石炭灰の割合で付着させた石炭灰を調製した。
下記の方法により、重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰とセメントとを配合して２種類の固化物を製造し、これらの固化物からの重金属等イオンの溶出量を測定した。
１．重金属等を含むオキソ酸塩を付着させた石炭灰の調製
前記試験例（１９）と同じ方法により、石炭灰に各種オキソ酸塩（CrO3、H3BO3、Na2HAsO4・７H2O及びNa2SeO4）を１０mmol/１００g-石炭灰の割合で付着させた石炭灰を調製した。
２．固化物の製造
得られたオキソ酸塩を付着させた石炭灰と、アルミナセメント又はポルトランドセメントと水とを、それぞれ表１０の試験体10-a及び10-bの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して２種類のペースト状物を調製した。次に、これらのペースト状物をそれぞれ成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、２種類の固化物の試験体を製造した。
得られたオキソ酸塩を付着させた石炭灰と、アルミナセメント又はポルトランドセメントと水とを、それぞれ表１０の試験体10-a及び10-bの各欄に示す配合量（質量比）によって配合し、混練して２種類のペースト状物を調製した。次に、これらのペースト状物をそれぞれ成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、２種類の固化物の試験体を製造した。
３．重金属等イオンの溶出量測定
得られた２種類の固化物をそれぞれ粉砕し、篩にかけて粒径２mm以下の粉砕物を得た。次いで、各粉砕物１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As、Se及びCr（六価クロム）の各濃度を、前記試験例（１９）と同じ方法により測定した。測定結果を表１０の試験体10-a及び10-bの各欄に示す。
なお、表１０には、前記試験例（１９）で得られた試験体9-c及び9-dの測定結果も併せて記載した。
得られた２種類の固化物をそれぞれ粉砕し、篩にかけて粒径２mm以下の粉砕物を得た。次いで、各粉砕物１００ｇをそれぞれ脱イオン水１L中に懸濁させ、６時間振とうさせた後ろ過し、ろ液中に含まれるB、As、Se及びCr（六価クロム）の各濃度を、前記試験例（１９）と同じ方法により測定した。測定結果を表１０の試験体10-a及び10-bの各欄に示す。
なお、表１０には、前記試験例（１９）で得られた試験体9-c及び9-dの測定結果も併せて記載した。
表１０に示す測定結果から、アルミナセメント又はポルトランドセメントを配合した固化物は、石炭灰に付着して固化物中に混入した重金属等イオンの溶出をある程度抑制できるが、その効果は、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物よりも低いことがわかる。
このように効果上の差異が生ずる理由は、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物は、各種セメントと同様に、水密な状態の固化物を形成して重金属等イオンを固化物内に封じ込めることができるだけでなく、各種セメントと異なり、重金属等イオンを吸着し不溶化させる特性を有することによると推定される。なお、かかる推定は本発明を限定するものではない。
このように効果上の差異が生ずる理由は、CaCO3/Al(OH)3混合物の焼成物を配合した固化物は、各種セメントと同様に、水密な状態の固化物を形成して重金属等イオンを固化物内に封じ込めることができるだけでなく、各種セメントと異なり、重金属等イオンを吸着し不溶化させる特性を有することによると推定される。なお、かかる推定は本発明を限定するものではない。
（２１） Ca(OH) 2 /Al(OH) 3 混合物の焼成物を配合して製造した固化物の圧縮強度
Ca/Alモル比=５のCa(OH)2/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して焼成物を得た。次いで、得られた焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、１００：１００：１６０（質量比）の配合量によって配合し混練してペースト状物を調製した。次に、ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、固化物の試験体を製造した。
得られた固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は６．９N/mm2と高い数値を示した。
Ca/Alモル比=５のCa(OH)2/Al(OH)3混合物を１０００℃で焼成して焼成物を得た。次いで、得られた焼成物と石炭灰（JIS A6201 ２種適合品）と水とを、１００：１００：１６０（質量比）の配合量によって配合し混練してペースト状物を調製した。次に、ペースト状物を成形用容器（直径５０mm×高さ１００mmの円筒形状）に流し入れた後、下部に水を入れたデシケータ中に密閉し、デシケータごと７５℃に加熱した電気加熱器に入れ、水蒸気存在下で３日間静置することにより水蒸気養生し、固化物の試験体を製造した。
得られた固化物の試験体について前記試験例（１２）と同じ方法で圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は６．９N/mm2と高い数値を示した。
（２２） 試験例（１）〜（２１）の総括
試験例（１）〜（６）より、Ca (OH)2又はCaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む本発明の石炭灰用固化材は、CaO
、Ca(OH)2、Ca12Al14O33、CaAl4O7、CaAl2O4、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18等の化合物を含有していることが理解できる。
また、試験例（７）〜（１１）より、Ca (OH)2又はCaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材は、重金属及びその他の物質を含む陽イオン及び陰イオンを吸着し不溶化する特性を有することが理解できる。さらに、かかる特性は、前記混合物の焼成物において、CaとAlのモル比（Ca/Al）が２〜５の範囲であればより優れており、また、前記焼成物の焼成温度が６００℃以上であればより優れていることが理解できる。
試験例（１）〜（６）より、Ca (OH)2又はCaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む本発明の石炭灰用固化材は、CaO
、Ca(OH)2、Ca12Al14O33、CaAl4O7、CaAl2O4、Ca5Al6O14及びCa9Al6O18等の化合物を含有していることが理解できる。
また、試験例（７）〜（１１）より、Ca (OH)2又はCaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材は、重金属及びその他の物質を含む陽イオン及び陰イオンを吸着し不溶化する特性を有することが理解できる。さらに、かかる特性は、前記混合物の焼成物において、CaとAlのモル比（Ca/Al）が２〜５の範囲であればより優れており、また、前記焼成物の焼成温度が６００℃以上であればより優れていることが理解できる。
試験例（１２）〜（１４）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材と、石炭灰及び水とを配合して製造した固化物は、圧縮強度が高く丈夫であることが理解できる。かかる固化物の圧縮強度は、前記混合物の焼成物において、CaとAlのモル比（Ca/Al）が１〜１０の範囲であればより高く、また、前記焼成物の焼成温度が８００〜１２００℃であればより高いことが理解できる。
さらに、前記石炭灰用固化材を配合した固化物は、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも圧縮強度が高く、特に、前記石炭灰用固化材の配合量を、その石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物の質量がその焼成物と石炭灰の質量の合計に対して３０〜６０質量％となるように調整して製造した固化物は、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも、圧縮強度が格段に高いことが理解できる。
さらに、前記石炭灰用固化材を配合した固化物は、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも圧縮強度が高く、特に、前記石炭灰用固化材の配合量を、その石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物の質量がその焼成物と石炭灰の質量の合計に対して３０〜６０質量％となるように調整して製造した固化物は、アルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物よりも、圧縮強度が格段に高いことが理解できる。
試験例（１５）及び（１６）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材を配合した固化物には、Ca(OH)2及びCa3Al2(SiO4)(OH)8等のアルミナセメントやポルトランドセメントを配合した固化物には含まれていない化合物が含まれており、また、前記石炭灰用固化材は、石炭灰に代えて砂を配合した場合に圧縮強度の高い固化物を製造することができないなど、アルミナセメントやポルトランドセメントとは異なる特性を有していることが理解できる。
試験例（１７）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材によれば、使用する石炭灰の種類に関わらず、圧縮強度の高い固化物を製造できることが理解できる。
また、試験例（１８）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材によれば、固化物を製造する際に、室温（約２５℃）で静置して固化させることが可能であり、さらに、６０℃以上の温度で水蒸気養生して固化させると、圧縮強度のより高い固化物を短期間で製造できることが理解できる。
また、試験例（１８）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材によれば、固化物を製造する際に、室温（約２５℃）で静置して固化させることが可能であり、さらに、６０℃以上の温度で水蒸気養生して固化させると、圧縮強度のより高い固化物を短期間で製造できることが理解できる。
試験例（１９）及び（２０）より、CaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材を配合した固化物は、石炭灰に付着して固化物中に混入した重金属等イオンの溶出抑制に効果があり、特に、石炭灰に付着した重金属等イオンの濃度が非常に高い場合であっても、十分な溶出抑制効果を示すことが理解できる。
また、前記石炭灰用固化材を配合した固化物の重金属等イオンの溶出抑制効果は、アルミナセメント又はポルトランドセメントを配合した固化物よりも格段に高いことが理解できる。
また、前記石炭灰用固化材を配合した固化物の重金属等イオンの溶出抑制効果は、アルミナセメント又はポルトランドセメントを配合した固化物よりも格段に高いことが理解できる。
試験例（２１）より、Ca(OH)2とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材は、前記のCaCO3とAl(OH)3との混合物の焼成物を含む石炭灰用固化材と同様に、石炭灰及び水を配合し混練して固化させることにより、圧縮強度が高い固化物を製造できることが理解できる。
本発明は、石炭灰及び水等と混合し任意形状に成形して強固に固化させることができ、また、重金属等を含む陽イオン及び陰イオンの溶出を抑制できる石炭灰用固化材を提供することに有用性が認められ、また、建築・土木材料等として広範な用途に利用できる固化物を製造する方法を提供することに有用性が認められる。
Claims (5)
- Ca(OH)2及びCaCO3の少なくとも一方とAl(OH)3との混合物を８００〜１２００℃で焼成して得たCaとAlのモル比（Ca/Al）が１〜１０の範囲である焼成物を含み、ケイ酸カルシウムを含まないことを特徴とする石炭灰用固化材。
- 請求項１に記載の石炭灰用固化材と、石炭灰、水、及び必要に応じて砂、砂利又は顔料を、該石炭灰用固化材に含まれる前記焼成物の質量が該焼成物と前記石炭灰の質量の合計に対して３０〜６０質量％となるように、かつ前記水の質量が前記焼成物と前記石炭灰の質量の合計に対して０．６〜１．２（質量比）となるように配合し、混練してペースト状物とし、該ペースト状物を所定の形状に成形して固化させることを特徴とする固化物の製造方法。
- 前記ペースト状物を６０℃以上の温度で水蒸気養生して固化させることを特徴とする請求項２に記載の固化物の製造方法。
- 前記固化物の圧縮強度を３．６N/mm 2 以上にすることを特徴とする請求項２又は３に記載の固化物の製造方法。
- 前記石炭灰に含まれるクロムイオン（Cr 3+ ）、カドミウムイオン（Cd 2+ ）、鉄イオン（Fe 3+ ）、銅イオン（Cu 2+ ）、及び鉛イオン（Pb 2+ ）から成る群から選択される少なくとも一つの陽イオン、又は、前記石炭灰に含まれるホウ酸イオンB(OH) 4 − 、クロム酸イオン（CrO 4 2- ）、亜ヒ酸イオン（AsO 2 − ）、セレン酸イオン（SeO 4 2- ）、タングステン酸イオン（WO 4 2- ）、及びモリブデン酸イオン（MoO 4 2- ）から成る群から選択される少なくとも一つの陰イオンを不溶化することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の固化物の製造方法。
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