JP6277071B2 - 水硬性セメント組成物の製造方法及び解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法 - Google Patents
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Description
本発明は水硬性セメント組成物の製造方法、及び水硬性セメント組成物に使用される解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法に関する。
ポルトランドセメントの製造によって発生する二酸化炭素は、セメント１トン（１０００ｋｇ）当り焼成エネルギーで約３５０ｋｇ／トン、原料の石灰石から約４５０ｋｇ／トン、合計約７５０ｋｇ／トンであり膨大な量となっており、セメント産業全体ではわが国全体の二酸化炭素発生量の約４％に相当する。このため、セメント組成物の製造に際し、二酸化炭素の発生抑制が望まれている。
このため、焼成を経ないか、或いは、焼成時における二酸化炭素の発生を低減するセメントの製造方法が求められている。
ポルトランドセメントの含有量低減のために、高炉スラグ微粉末にセッコウとアルカリ刺激材を添加したセメントが、高硫酸塩スラグセメントとして古くから知られており、高硫酸塩スラグセメントは、高い強度を発現することが知られている。高硫酸塩スラグセメントの水和反応に必要なアルカリ刺激材としては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等の工業原料がある。高硫酸塩スラグセメントは、高炉スラグ微粉末の含有量が８０質量％〜９０質量％と高く二酸化炭素の削減効果はきわめて大きい。
ポルトランドセメントの含有量低減のために、高炉スラグ微粉末にセッコウとアルカリ刺激材を添加したセメントが、高硫酸塩スラグセメントとして古くから知られており、高硫酸塩スラグセメントは、高い強度を発現することが知られている。高硫酸塩スラグセメントの水和反応に必要なアルカリ刺激材としては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等の工業原料がある。高硫酸塩スラグセメントは、高炉スラグ微粉末の含有量が８０質量％〜９０質量％と高く二酸化炭素の削減効果はきわめて大きい。
一方、解体コンクリートの中には、セメントの水和によって生成した水酸化カルシウムや未水和のセメントが残留しており、これらの副産物をアルカリ刺激材として利用することが考えられる。また、解体コンクリートのリサイクルにおいては、再生粗骨材を回収する技術は確立しているものの、解体コンクリート微粉末の用途が限られているため、再生細骨材と解体コンクリート微粉末のリサイクルが進んでいない。解体コンクリート微粉末をセメントの原料として利用できるようになれば、コンクリートのリサイクルが全体として進展することになる。
このため、本願出願人らは、高炉スラグ微粉末８０質量％〜９５質量％とセッコウ５質量％〜２０質量％とを含有する混合物に対して、アルカリ刺激材として、解体コンクリートから分離した、水酸化カルシウムを３質量％〜１５質量％含む解体コンクリート微粉末を含有する水硬性セメント組成物について提案した（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、解体コンクリート微粉末は、原料となるコンクリートの組成、コンクリート硬化体が置かれた環境、解体までの期間などにより、アルカリ刺激材としての性能が一定ではなく、好適な水酸化カルシウム含有量を有する解体コンクリート微粉末を所定の量で効率よく得るという点については、なお、改良の余地があった。
しかしながら、解体コンクリート微粉末は、原料となるコンクリートの組成、コンクリート硬化体が置かれた環境、解体までの期間などにより、アルカリ刺激材としての性能が一定ではなく、好適な水酸化カルシウム含有量を有する解体コンクリート微粉末を所定の量で効率よく得るという点については、なお、改良の余地があった。
また、建造物などのコンクリートを解体して得られる解体コンクリートは処理困難な廃棄物であり、リサイクルの大部分が路盤材への利用である。そのため、そのリサイクルに関して種々の検討がなされ、路盤材以外への利用によるリサイクルなども試みられてはいるが、十分な量のリサイクルは未だ実現していないのが現状である。このため、解体コンクリートから得られる骨材とセメント硬化体については再利用する循環型のコンクリートリサイクルが求められている。
解体コンクリートから得られる骨材については、コンクリート用骨材にリサイクルすることが試みられており、さらに、骨材回収後の解体コンクリート由来の微粒物についても、再生セメントの製造に用いることが提案されてはいるが（例えば、特許文献２参照）、セメント硬化体から得られる微粒物については、その組成物が一定ではないことから、これをアルカリ刺激材として使用した場合、得られるセメント組成物は、十分な強度の硬化体が得られない懸念があった。
解体コンクリートから得られる骨材については、コンクリート用骨材にリサイクルすることが試みられており、さらに、骨材回収後の解体コンクリート由来の微粒物についても、再生セメントの製造に用いることが提案されてはいるが（例えば、特許文献２参照）、セメント硬化体から得られる微粒物については、その組成物が一定ではないことから、これをアルカリ刺激材として使用した場合、得られるセメント組成物は、十分な強度の硬化体が得られない懸念があった。
本発明の課題は、解体コンクリート微粉末の有効利用を促進し、二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、強度にばらつきがない成形体を形成することができる水硬性セメント組成物の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、検討の結果、解体コンクリート微粉末をセメント組成物におけるアルカリ刺激材として使用する際に、解体コンクリート微粉末を使用したセメント組成物の懸濁液のｐＨに着目し、効率よくアルカリ刺激材として有用な解体コンクリート微粉末を選択し得ることを見いだして本発明を完成したものである。
本発明の構成は以下に示すとおりである。
＜１＞ 高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製することと、得られた混合物Ａ、及び粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製することと、を含み、得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整する水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜２＞ 前記解体コンクリート微粉末として、解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄み液のｐＨを測定したとき、測定されたｐＨが互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を組み合わせて用いる、＜１＞に記載の水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜３＞ 前記水硬性セメント組成物の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られたセメント硬化体の、材齢３日の圧縮強さが７．５Ｎ／ｍｍ２以上である、＜１＞又は＜２＞に記載の水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜１＞ 高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製することと、得られた混合物Ａ、及び粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製することと、を含み、得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整する水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜２＞ 前記解体コンクリート微粉末として、解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄み液のｐＨを測定したとき、測定されたｐＨが互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を組み合わせて用いる、＜１＞に記載の水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜３＞ 前記水硬性セメント組成物の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られたセメント硬化体の、材齢３日の圧縮強さが７．５Ｎ／ｍｍ２以上である、＜１＞又は＜２＞に記載の水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜４＞ 高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製し、得られた混合物Ａと、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を全固形分中３質量％〜５０質量％と、を含有する混合物Ｂを調製すること、及び、得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となるか否かを確認することにより、前記解体コンクリート微粉末が水硬性セメントの調製に使用しうるか否かを判断すること、を含む、水硬性セメント組成物に用いる解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法である。
なお、以下、本明細書においては、本発明の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られるセメント硬化体を、「特定セメント硬化体」と称することがある。
なお、以下、本明細書においては、本発明の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られるセメント硬化体を、「特定セメント硬化体」と称することがある。
本発明によれば、解体コンクリート微粉末の有効利用を促進し、二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、強度にばらつきがない成形体を形成することができる水硬性セメント組成物の製造方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
＜水硬性セメント組成物の製造方法>
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法は、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製することと、得られた混合物Ａ、及び粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製することを含み、
得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整する水硬性セメント組成物の製造方法である。
＜水硬性セメント組成物の製造方法>
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法は、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製することと、得られた混合物Ａ、及び粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製することを含み、
得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整する水硬性セメント組成物の製造方法である。
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法では、高炉スラグと、セッコウと、所定量の解体コンクリート微粉末を混合した混合物の水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となるように調整することで、セメント組成物におけるアルカリ刺激材として有効な解体コンクリート微粉末の添加量を決定することができる。このため、得られた水硬性セメント組成物は品質が均一であり、解体コンクリート微粉末を用いた従来のセメント組成物において懸念されたセメント硬化体の強度変動が抑制され、強度にばらつきがないセメント硬化体を形成しうる水硬性セメント組成物を簡易に製造することができる。
本発明の製造方法により得られた水硬性セメント組成物で作製されたセメント硬化体は初期強度が良好であることも一つの特徴である。
本発明の製造方法により得られた水硬性セメント組成物で作製されたセメント硬化体は初期強度が良好であることも一つの特徴である。
また、本発明によれば、解体コンクリート微粉末の組成に拘らず、水硬性セメント組成物のアルカリ刺激材として有用な添加量を簡易に決定することができ、硬化性に優れた水硬性セメント組成物を、簡易に製造しうる。
さらに、本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法によれば、煩雑な分析等を行なうことなく、入手した解体コンクリート微粉末がアルカリ刺激材として好適か否かを簡易に判断することができ、解体コンクリート微粉末の再利用に有用である。
さらに、本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法によれば、煩雑な分析等を行なうことなく、入手した解体コンクリート微粉末がアルカリ刺激材として好適か否かを簡易に判断することができ、解体コンクリート微粉末の再利用に有用である。
以下、本発明の製造方法を、工程順に説明する。
〔高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製すること〕
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法では、まず、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％との混合物Ａを調製する。混合物Ａにおける、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である。本工程を、以下、混合物Ａ調製工程と称することがある。
〔高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製すること〕
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法では、まず、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％との混合物Ａを調製する。混合物Ａにおける、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である。本工程を、以下、混合物Ａ調製工程と称することがある。
（高炉スラグ）
混合物Ａに含まれる高炉スラグには特に制限はなく、汎用の高炉スラグを使用することができる。高炉スラグとしては、粉末度が３０００ｃｍ２／ｇ〜１３０００ｃｍ２／ｇの微粉末であることが好ましく、粉末度が４０００ｃｍ２／ｇ〜８０００ｃｍ２／ｇの微粉末がより好ましい。
高炉スラグの粉末度はＪＩＳ Ｒ ５２０１（１９９７年）記載のセメントの粉末度の測定方法に準じて測定することができる。粉末度は、高炉水砕スラグを粉砕する時の粉砕方法、粉砕条件や粉砕後の分級により制御することができる。
高炉スラグの粉末度が、上記範囲であることで、得られる水硬性セメント組成物の硬化反応が良好に進行し、反応が急速に進行して発熱量が増加したり、乾燥収縮が大きくなったり、得られる成形体におけるクラックの発生や寸法安定性が低下したり、などの問題の発生が抑制される。
混合物Ａに含まれる高炉スラグには特に制限はなく、汎用の高炉スラグを使用することができる。高炉スラグとしては、粉末度が３０００ｃｍ２／ｇ〜１３０００ｃｍ２／ｇの微粉末であることが好ましく、粉末度が４０００ｃｍ２／ｇ〜８０００ｃｍ２／ｇの微粉末がより好ましい。
高炉スラグの粉末度はＪＩＳ Ｒ ５２０１（１９９７年）記載のセメントの粉末度の測定方法に準じて測定することができる。粉末度は、高炉水砕スラグを粉砕する時の粉砕方法、粉砕条件や粉砕後の分級により制御することができる。
高炉スラグの粉末度が、上記範囲であることで、得られる水硬性セメント組成物の硬化反応が良好に進行し、反応が急速に進行して発熱量が増加したり、乾燥収縮が大きくなったり、得られる成形体におけるクラックの発生や寸法安定性が低下したり、などの問題の発生が抑制される。
（セッコウ）
本発明の製造方法に用いうるセッコウは、例えば、二水セッコウ、無水セッコウ、半水セッコウのいずれでもよく、これらの一種又は二種以上を用いることができるが、これらの中では無水セッコウが好ましい。
本発明の製造方法に用いうるセッコウは、例えば、二水セッコウ、無水セッコウ、半水セッコウのいずれでもよく、これらの一種又は二種以上を用いることができるが、これらの中では無水セッコウが好ましい。
混合物Ａにおける高炉スラグの含有量は７０質量％〜９５質量％であり、セッコウの含有量は５質量％〜３０質量％であり、高炉スラグとセッコウとの合計が１００質量％である。なかでも、高炉スラグの含有量が８０質量％〜９０質量％であり、セッコウの含有量が１０質量％〜２０質量％であることが好ましい。高炉スラグとセッコウとの混合物Ａにおける含有量が上記範囲において、得られる水硬性セメント組成物を用いて作製した特定セメント硬化体は高い強度と強度発現速度が得られる。
混合物Ａに対する高炉スラグの含有量は、セメント製造時の二酸化炭素削減という観点では多い方が好ましいが、９５質量％を超えると、相対的にセッコウの量が不足し、十分な強度を得るのが難しく、特に強度の発現速度が遅くなる傾向にあり好ましくない。また、セッコウは、含有量の増加に伴い、特定セメント硬化体の強度も向上するが、含有量が多すぎる場合には、特定セメント硬化体の膨張を引き起こしたり、強度の低下を招いたりする場合がある。
混合物Ａにおける高炉スラグとセッコウとの混合物中には、高炉スラグとセッコウとが、７０：３０〜９５：５の範囲で含まれることを要し、８０：２０〜９０：１０の範囲であることが好ましい。
混合物Ａの調製方法には特に制限はなく、粉体の混合に用いられる公知の方法を適宜使用することができる。混合物Ａの調製に用いられる装置としては、プロシェアミキサー、ナウターミキサー、傾胴ミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサーなどが挙げられる。
混合物Ａにおける高炉スラグとセッコウとの混合物中には、高炉スラグとセッコウとが、７０：３０〜９５：５の範囲で含まれることを要し、８０：２０〜９０：１０の範囲であることが好ましい。
混合物Ａの調製方法には特に制限はなく、粉体の混合に用いられる公知の方法を適宜使用することができる。混合物Ａの調製に用いられる装置としては、プロシェアミキサー、ナウターミキサー、傾胴ミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサーなどが挙げられる。
〔得られた混合物Ａ、及び、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製すること〕
本工程では、混合物Ａ調製工程を経て得られた混合物Ａに、さらに、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有させ、混合物Ｂを調製する。本工程を、以下、混合物Ｂ調製工程と称することがある。
本工程では、混合物Ａ調製工程を経て得られた混合物Ａに、さらに、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有させ、混合物Ｂを調製する。本工程を、以下、混合物Ｂ調製工程と称することがある。
（解体コンクリート微粉末）
コンクリートの建造物、構造物を解体し、再利用に供するために骨材などを分離した際に廃材として得られる解体コンクリート微粉末は、当初のコンクリートの組成、建造物、構造物等の置かれた環境、経時期間等の影響により、さまざまな組成のものがある。
本発明者らは、解体コンクリート微粉末を高炉スラグに対するアルカリ刺激材として使用したセメント組成物において、解体コンクリート微粉末の組成に拘らず、所望のアルカリ刺激材としての機能を発現しうるスクリーニング方法、水硬性セメント組成物の製造方法を見出したものである。
コンクリートの建造物、構造物を解体し、再利用に供するために骨材などを分離した際に廃材として得られる解体コンクリート微粉末は、当初のコンクリートの組成、建造物、構造物等の置かれた環境、経時期間等の影響により、さまざまな組成のものがある。
本発明者らは、解体コンクリート微粉末を高炉スラグに対するアルカリ刺激材として使用したセメント組成物において、解体コンクリート微粉末の組成に拘らず、所望のアルカリ刺激材としての機能を発現しうるスクリーニング方法、水硬性セメント組成物の製造方法を見出したものである。
解体コンクリート微粉末の粉末度は、アルカリ刺激材として、高炉スラグなどの他の成分と均一に混合されてアルカリ刺激材として有効に機能し、得られる水硬性セメント組成物の均一性が向上すること、コンクリートを調製した際の流動性が良好であることなどの観点からは３０００ｃｍ２／ｇ〜１７０００ｃｍ２／ｇの範囲が好ましく、４０００ｃｍ２／ｇ〜１４０００ｃｍ２／ｇの範囲がより好ましい。
解体コンクリート微粉末の粉末度が上記範囲であると、十分なアルカリ刺激効果が得られ、モルタルやコンクリートに使用した時も好適な流動性が達成される。
粉末度が高いほど微粉末の比表面積が大きくなるため反応性が高くなり、特定セメント硬化体の形成に使用した場合に硬化体の強度の増加につながることが期待される。一方、解体コンクリート微粉末の粉末度が高すぎる場合には、取扱い性が低下するとともに、コンクリート材料として用いた場合にセメント組成物と水とを含むペーストを調製した場合、粘性が高くなり、流動性を低下させる懸念がある。
解体コンクリート微粉末の粉末度が上記範囲であると、十分なアルカリ刺激効果が得られ、モルタルやコンクリートに使用した時も好適な流動性が達成される。
粉末度が高いほど微粉末の比表面積が大きくなるため反応性が高くなり、特定セメント硬化体の形成に使用した場合に硬化体の強度の増加につながることが期待される。一方、解体コンクリート微粉末の粉末度が高すぎる場合には、取扱い性が低下するとともに、コンクリート材料として用いた場合にセメント組成物と水とを含むペーストを調製した場合、粘性が高くなり、流動性を低下させる懸念がある。
解体コンクリートから分離された解体コンクリート微粉末は、例えば、解体コンクリートから粗骨材や細骨材を取り除くことにより得ることができる。このとき解体コンクリートから分離された粗骨材や細骨材も再生品として使用することができる。
解体コンクリートを粉砕し、骨材を分離して解体コンクリート微粉末を得る手段としては、特に制限はなく、公知の方法を適用できる。
解体コンクリート微粉末を得る手段としては、例えば、解体コンクリート塊をジョークラッシャーやインペラーブレーカー等の破砕機を用いて破砕する方法、加熱を行わない機械擦りもみ方式を利用する方法、加熱すりもみ方式を利用する方法などが挙げられる。
このなかで、ジョークラッシャーやインペラーブレーカー等の破砕機を用いて破砕する方法においては、骨材も破砕されるため、解体コンクリートに由来する微粉末の純度が低くなる可能性がある。そのため、解体コンクリート微粉末を得る手段としては、加熱を行わない機械擦りもみ方式を利用する方法、加熱すりもみ方式を利用する方法が好適である。
解体コンクリートを粉砕し、骨材を分離して解体コンクリート微粉末を得る手段としては、特に制限はなく、公知の方法を適用できる。
解体コンクリート微粉末を得る手段としては、例えば、解体コンクリート塊をジョークラッシャーやインペラーブレーカー等の破砕機を用いて破砕する方法、加熱を行わない機械擦りもみ方式を利用する方法、加熱すりもみ方式を利用する方法などが挙げられる。
このなかで、ジョークラッシャーやインペラーブレーカー等の破砕機を用いて破砕する方法においては、骨材も破砕されるため、解体コンクリートに由来する微粉末の純度が低くなる可能性がある。そのため、解体コンクリート微粉末を得る手段としては、加熱を行わない機械擦りもみ方式を利用する方法、加熱すりもみ方式を利用する方法が好適である。
加熱を行わない機械すりもみ方式としては、特に、偏心ロータ方式や遊星ミル等の機械すりもみ装置で解体コンクリート微粉末を製造する機械すりもみ方式が好ましく、機械すりもみ方式のなかでは偏心ロータ方式がより好ましい。また、得られた微粉末は、例えば、特開２０１２−６８１１号公報に記載されるように風力を応用した密度の差異を利用した分級装置を用いることで、より有用な解体コンクリート微粉末を得ることができる。
本発明の水硬性セメント組成物の製造に使用する解体コンクリート微粉末は、解体コンクリートを、竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置、遊星ミル型の解体コンクリート細粒処理装置等の機械すりもみ方式により処理することで得られた微粉末であることが好ましい。
本発明に使用しうる竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置としては、例えば、特公平６−３０７５５公報等に記載されている装置が挙げられる。また、遊星ミルとしては特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルが挙げられる。
加熱を行わない機械すりもみ方式により解体コンクリート微粉末を得る具体的な方法としては、特開２０１２−１２１７６４号公報に、また、加熱すりもみ方式を用いた解体コンクリート微粉末の製造方法としては、特開２００３−１０４７６３公報に詳細に記載され、当該公報に記載の方法を本発明にも好適に用いることができる。
本発明に使用しうる竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置としては、例えば、特公平６−３０７５５公報等に記載されている装置が挙げられる。また、遊星ミルとしては特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルが挙げられる。
加熱を行わない機械すりもみ方式により解体コンクリート微粉末を得る具体的な方法としては、特開２０１２−１２１７６４号公報に、また、加熱すりもみ方式を用いた解体コンクリート微粉末の製造方法としては、特開２００３−１０４７６３公報に詳細に記載され、当該公報に記載の方法を本発明にも好適に用いることができる。
本発明の製造方法に使用しうる解体コンクリート微粉末を得るより好ましい方法としては、加熱を行わない機械すりもみ方式を密閉された空間内で行い、空間内の空気中の二酸化炭素を除去する方法、或いは、チッソガスなどの不活性ガスを封入する方法が挙げられる。空気との接触を抑制する手段をとることで、処理中の炭酸化による水酸化カルシウム含有率の減少が抑制され、アルカリ刺激材として使用するのに好適な解体コンクリート微粉末を得ることができる。
混合物Ｂにおける解体コンクリート微粉末の含有量については、後述する。
混合物Ｂにおける解体コンクリート微粉末の含有量については、後述する。
〔得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整すること〕
混合物Ｂ調製工程において、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整するが、本発明においては、解体コンクリート微粉末の含有量調整の基準として、混合物Ｂの水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定して、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲になるという基準を採用し、この基準に従い混合物Ｂにおける解体コンクリート微粉末の含有量を調整する。
上澄み液のｐＨが１１．０未満であると、特定セメント硬化体の初期強度の発現が不十分になる懸念があり、ｐＨが１２．２を超えるとアルカリ刺激材としての影響が強すぎ、得られる特定セメント硬化体の初期強度は高くなるものの、長期強度の発現が不十分になる可能性がある。上澄み液のｐＨは、１１．３〜１１．９であることがより好ましい。
混合物Ｂ調製工程において、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整するが、本発明においては、解体コンクリート微粉末の含有量調整の基準として、混合物Ｂの水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定して、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲になるという基準を採用し、この基準に従い混合物Ｂにおける解体コンクリート微粉末の含有量を調整する。
上澄み液のｐＨが１１．０未満であると、特定セメント硬化体の初期強度の発現が不十分になる懸念があり、ｐＨが１２．２を超えるとアルカリ刺激材としての影響が強すぎ、得られる特定セメント硬化体の初期強度は高くなるものの、長期強度の発現が不十分になる可能性がある。上澄み液のｐＨは、１１．３〜１１．９であることがより好ましい。
ただし、前記規定に従い、高炉スラグとセッコウと解体コンクリート微粉末とを含有する混合物Ｂに対する解体コンクリート微粉末の含有量は、３質量％〜５０質量％の範囲で調整される。
水硬性セメント組成物における解体コンクリート微粉末の含有量は、前記混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲で調整されることを要する。これは、混合物Ｂに対する解体コンクリート微粉末の添加量が３質量％未満では本発明の製造方法により得られる水硬性セメント組成物をセメント硬化体の形成に用いた場合、特定セメント硬化体の強度が不十分となる懸念があり、含有量が５０質量％を超えた場合、得られる特定セメント硬化体のさらなる強度の向上は見られず、含有量の増加に伴って、水硬性セメント組成物を用いて得られるモルタルやコンクリートの流動性が低下して練り混ぜが困難となる懸念があるためである。
従って、本発明の製造方法に使用する解体コンクリート微粉末の含有量が上記範囲において、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となり得ない場合には、以下に詳述するように、混合物Ｂに添加する解体コンクリート微粉末の種類を調整してもよい。
（上澄み液の調製）
ｐＨを測定するための混合物Ｂの水分散物は、混合物Ｂ（セメント組成物）１０質量部と水１００質量部とを混合することで調製することができる。混合物Ｂと水とを容器中に入れ、３０秒間撹拌し、撹拌終了後、１時間静置して得られる上澄み液をｐＨの測定に使用する。
上澄み液のｐＨの測定は、公知のｐＨメータなどを用いて常法により行なうことができる。本明細書においては、測定装置として、ｐＨメータＦ−５３（商品名：（株）堀場製作所製）を用いて常温（２５℃）で測定した値を採用している。
ｐＨを測定するための混合物Ｂの水分散物は、混合物Ｂ（セメント組成物）１０質量部と水１００質量部とを混合することで調製することができる。混合物Ｂと水とを容器中に入れ、３０秒間撹拌し、撹拌終了後、１時間静置して得られる上澄み液をｐＨの測定に使用する。
上澄み液のｐＨの測定は、公知のｐＨメータなどを用いて常法により行なうことができる。本明細書においては、測定装置として、ｐＨメータＦ−５３（商品名：（株）堀場製作所製）を用いて常温（２５℃）で測定した値を採用している。
（互いに異なる解体コンクリート微粉末の使用）
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法に用いる解体コンクリート微粉末は、１種単独でもよく、２種以上を併用してもよい。
既述のように、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが小さすぎても、大きすぎても均一な強度の特定セメント硬化体を得る水硬性セメント組成物は得難い。
アルカリ刺激性の強い解体コンクリート微粉末では、少量の添加でｐＨが１２．２を超えてしまったり、反対に、例えば、骨材粉砕物などが混合され、セメント硬化体由来の粉末含有量が少ない解体コンクリート微粉末では、５０質量％以下の添加では、ｐＨが１１．０に達しなかったりすることがある。
そのような場合には、２種以上の互いに異なる解体コンクリート微粉末、より具体的には、解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄み液のｐＨを測定したとき、測定されたｐＨが互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を組み合わせて使用することができる。
本発明の製造方法に使用する解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物、即ち、解体コンクリート微粉末１０質量部と水１００質量部とを容器に入れ、３０秒間撹拌して水分散物を調製する。水分散物は、撹拌終了後、１時間静置して、上澄み液のｐＨを測定すればよい。解体コンクリート微粉末の水分散物の上澄み液のｐＨを測定することで、該解体コンクリート微粉末のアルカリ刺激性の強度を推定できる。
このため、アルカリ刺激性の互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を併用し、その種類と含有比率とを調整することで、混合物Ｂに対する含有量が３質量％〜５０質量％の範囲において、混合物Ｂの上澄み液のｐＨを１１．０〜１２．２の範囲に調製すればよい。
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法に用いる解体コンクリート微粉末は、１種単独でもよく、２種以上を併用してもよい。
既述のように、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが小さすぎても、大きすぎても均一な強度の特定セメント硬化体を得る水硬性セメント組成物は得難い。
アルカリ刺激性の強い解体コンクリート微粉末では、少量の添加でｐＨが１２．２を超えてしまったり、反対に、例えば、骨材粉砕物などが混合され、セメント硬化体由来の粉末含有量が少ない解体コンクリート微粉末では、５０質量％以下の添加では、ｐＨが１１．０に達しなかったりすることがある。
そのような場合には、２種以上の互いに異なる解体コンクリート微粉末、より具体的には、解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄み液のｐＨを測定したとき、測定されたｐＨが互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を組み合わせて使用することができる。
本発明の製造方法に使用する解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物、即ち、解体コンクリート微粉末１０質量部と水１００質量部とを容器に入れ、３０秒間撹拌して水分散物を調製する。水分散物は、撹拌終了後、１時間静置して、上澄み液のｐＨを測定すればよい。解体コンクリート微粉末の水分散物の上澄み液のｐＨを測定することで、該解体コンクリート微粉末のアルカリ刺激性の強度を推定できる。
このため、アルカリ刺激性の互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を併用し、その種類と含有比率とを調整することで、混合物Ｂに対する含有量が３質量％〜５０質量％の範囲において、混合物Ｂの上澄み液のｐＨを１１．０〜１２．２の範囲に調製すればよい。
このように、由来が異なり、アルカリ刺激性が互いに異なる解体コンクリート微粉末を２種以上組み合わせて所定のｐＨとすることで、解体コンクリート微粉末の水硬性セメント組成物に対する使用の自由度が向上し、より多くの種類や量の解体コンクリート微粉末を再利用することができる。
混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲であり、混合物Ｂに対する解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲とすることで、均一な硬化性を有する水硬性セメント組成物を製造することができる。
本発明の製造方法では、例えば、得られる硬化体の使用目的に応じて、高炉スラグ、セッコウ、解体コンクリート微粉末の含有量が予め決定された水硬性セメント組成物に適用することもできる。即ち、当該含有量に従い、混合物Ａ、混合物Ｂを調製し、本発明の製造方法に従って上澄み液のｐＨを測定したとき、ｐＨの範囲が１１．０〜１２．２の範囲にあることにより、当該組成の水硬性セメント組成物を用いて、所期の目的を達成しうるセメント硬化体を形成しうることが確認される。
本発明の製造方法では、例えば、得られる硬化体の使用目的に応じて、高炉スラグ、セッコウ、解体コンクリート微粉末の含有量が予め決定された水硬性セメント組成物に適用することもできる。即ち、当該含有量に従い、混合物Ａ、混合物Ｂを調製し、本発明の製造方法に従って上澄み液のｐＨを測定したとき、ｐＨの範囲が１１．０〜１２．２の範囲にあることにより、当該組成の水硬性セメント組成物を用いて、所期の目的を達成しうるセメント硬化体を形成しうることが確認される。
なお、特定セメント硬化体の強度の具体的な基準として、以下、特定セメント硬化体の圧縮強さを用いて説明する。
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られた特定セメント硬化体の、材齢３日の圧縮強さは７．５Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。また、材齢２８日の圧縮強さは４０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、４２．５Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。
ここで、セメント硬化体の圧縮強さは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に定める方法で、水硬性セメント組成物を用いてモルタルを作製し、作製されたモルタルを用いて得られた硬化体に対して、上記ＪＩＳに記載の標準的な測定方法により測定することができる。
材齢３日の圧縮強さは７．５Ｎ／ｍｍ２以上であることにより、セメント硬化体を作製した際に適切に養生することで、材齢３日で十分な脱型強度を得ることができる。
本発明の製造方法により得られた水硬性セメント組成物は、所定のアルカリ刺激性を有するアルカリ刺激材を含有することで、強度のばらつきのない特定セメント硬化体を形成しうる。また、特定セメント硬化体は、材齢３日の圧縮強さのみならず、既述のように、材齢２８日の長期の圧縮強さにも優れるものとなる。
本発明の製造方法によれば、種々の物性の解体コンクリート微粉末をリサイクルに供することができるため、結果として多くの解体コンクリート微粉末をリサイクルに供することができる。
本発明の水硬性セメント組成物の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られた特定セメント硬化体の、材齢３日の圧縮強さは７．５Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。また、材齢２８日の圧縮強さは４０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、４２．５Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。
ここで、セメント硬化体の圧縮強さは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に定める方法で、水硬性セメント組成物を用いてモルタルを作製し、作製されたモルタルを用いて得られた硬化体に対して、上記ＪＩＳに記載の標準的な測定方法により測定することができる。
材齢３日の圧縮強さは７．５Ｎ／ｍｍ２以上であることにより、セメント硬化体を作製した際に適切に養生することで、材齢３日で十分な脱型強度を得ることができる。
本発明の製造方法により得られた水硬性セメント組成物は、所定のアルカリ刺激性を有するアルカリ刺激材を含有することで、強度のばらつきのない特定セメント硬化体を形成しうる。また、特定セメント硬化体は、材齢３日の圧縮強さのみならず、既述のように、材齢２８日の長期の圧縮強さにも優れるものとなる。
本発明の製造方法によれば、種々の物性の解体コンクリート微粉末をリサイクルに供することができるため、結果として多くの解体コンクリート微粉末をリサイクルに供することができる。
＜解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法＞
本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法は、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製し、得られた混合物Ａと、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を全固形分中３質量％〜５０質量％と、を含有する混合物Ｂを調製すること、及び、得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となるか否かを確認することにより、前記解体コンクリート微粉末が水硬性セメントの調製に使用しうるか否かを判断すること、を含む。
本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法は、高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製し、得られた混合物Ａと、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を全固形分中３質量％〜５０質量％と、を含有する混合物Ｂを調製すること、及び、得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となるか否かを確認することにより、前記解体コンクリート微粉末が水硬性セメントの調製に使用しうるか否かを判断すること、を含む。
本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法によれば、分析等の手段を用いることなく、水硬性セメント組成物に好適に使用しうる解体コンクリート微粉末を、簡易な方法で効率よく選択しうる。
従って、本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法を適用することで、組成や入手環境の異なる多くの解体コンクリート微粉末が、水硬性セメント組成物におけるアルカリ刺激材として使用しうるか否かを簡易に判定できる。
混合物Ａ及び混合物Ｂの詳細、調製方法、上澄み液の調製方法、ｐＨの測定方法は、既述の本発明の水硬性セメント組成物の製造方法におけるのと同様である。
従って、本発明の解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法を適用することで、組成や入手環境の異なる多くの解体コンクリート微粉末が、水硬性セメント組成物におけるアルカリ刺激材として使用しうるか否かを簡易に判定できる。
混合物Ａ及び混合物Ｂの詳細、調製方法、上澄み液の調製方法、ｐＨの測定方法は、既述の本発明の水硬性セメント組成物の製造方法におけるのと同様である。
本発明のスクリーニング方法において、単独では水硬性セメント組成物のアルカリ刺激材として好適ではないと判断された解体コンクリート微粉末であっても、アルカリ刺激性の異なる別の解体コンクリート微粉末の１種以上を混合して、２種以上の異なる解体コンクリート微粉末の含有比率を調整したものを用いて、再度、本発明のスクリーニング方法を適用することにより、アルカリ刺激材として好適な解体コンクリート微粉末の種類と量とを選定することができ、強度のばらつきのない特定セメント硬化体を形成しうる水硬性セメント組成物に使用し得る解体コンクリート微粉末を選択することができる。
混合物Ａにおける高炉スラグの含有量は、セメント製造時の二酸化炭素排出量の削減という点では多い方が好ましいが、９５質量％を超えると、相対的にセッコウの量が不足し、十分な強度を得るのが難しく、特に強度の発現速度が遅くなる傾向にあり好ましくない。
混合物Ａにおける高炉スラグの含有量は好ましくは７０質量％〜９５質量％、より好ましくは８０質量％〜９０質量％である。言い換えれば、本発明に使用される高炉スラグとセッコウとの混合物中には、高炉スラグとセッコウとが質量比で、７０：３０〜９５：５の範囲で含まれることを要し、８０：２０〜９０：１０の範囲であることが好ましい。
混合物Ａにおける高炉スラグの含有量は好ましくは７０質量％〜９５質量％、より好ましくは８０質量％〜９０質量％である。言い換えれば、本発明に使用される高炉スラグとセッコウとの混合物中には、高炉スラグとセッコウとが質量比で、７０：３０〜９５：５の範囲で含まれることを要し、８０：２０〜９０：１０の範囲であることが好ましい。
このような高炉スラグとセッコウとの混合物Ａと、前記解体コンクリート微粉末を３質量％〜５０質量％含有する混合物Ｂを含む本発明の水硬性セメント組成物は、ポルトランドセメントを含有することがないため、製造時の二酸化炭素の排出量が削減され、且つ、強度にばらつきのない成形体を作製しうる。
本発明の製造方法により得られる水硬性セメント組成物を用いることで、初期圧宿強さが良好であり、且つ、均一な圧縮強さの硬化体が得られる。従って、強いアルカリ性を必ずしも必要としないコンクリート構造体、即ち、防錆処理した鉄やステンレス綱などの補強材を用いた構造物や防錆処理した鉄やステンレス綱などの枠材を用いたプレキャストコンクリート成形体などの製造に好適に用いられる。
本発明のセメント組成物には、上記必須成分に加え、通常、セメント組成物に用いられる各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。
本発明の製造方法により得られる水硬性セメント組成物を用いることで、初期圧宿強さが良好であり、且つ、均一な圧縮強さの硬化体が得られる。従って、強いアルカリ性を必ずしも必要としないコンクリート構造体、即ち、防錆処理した鉄やステンレス綱などの補強材を用いた構造物や防錆処理した鉄やステンレス綱などの枠材を用いたプレキャストコンクリート成形体などの製造に好適に用いられる。
本発明のセメント組成物には、上記必須成分に加え、通常、セメント組成物に用いられる各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されない。
＜解体コンクリート微粉末の調製＞
１．解体コンクリート微粉末［１]の調製
築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートから、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、まず、特公平６−３０７５５公報に記載の竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置で処理し、粗骨材を回収した。次に５ｍｍアンダーの解体コンクリート細粒を、特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルで処理し、細骨材を回収した。次に、細骨材回収後に残留する０．６ｍｍ以下の解体コンクリート粉末を、開孔径７５μｍのふるいを用いて粒径７５μｍ以下の微粉末を抽出し、解体コンクリート微粉末［１]を得た。
１．解体コンクリート微粉末［１]の調製
築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートから、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、まず、特公平６−３０７５５公報に記載の竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置で処理し、粗骨材を回収した。次に５ｍｍアンダーの解体コンクリート細粒を、特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルで処理し、細骨材を回収した。次に、細骨材回収後に残留する０．６ｍｍ以下の解体コンクリート粉末を、開孔径７５μｍのふるいを用いて粒径７５μｍ以下の微粉末を抽出し、解体コンクリート微粉末［１]を得た。
２．解体コンクリート微粉末［２]の調製
解体コンクリート微粉末［１]で用いた築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートに代えて、材齢６ヶ月のコンクリート硬化体を用いた以外は、実施例１と同様にして解体コンクリート微粉末［２]を得た。
解体コンクリート微粉末［１]で用いた築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートに代えて、材齢６ヶ月のコンクリート硬化体を用いた以外は、実施例１と同様にして解体コンクリート微粉末［２]を得た。
３．解体コンクリート微粉末［３]の調製
材齢６ヶ月のコンクリート硬化体を解体コンクリートから、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、まず、特公平６−３０７５５公報に記載の竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置で処理し、粗骨材を回収した。次に５ｍｍアンダーの解体コンクリート細粒を、特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルで処理し、エアセパレーターで細骨材と微粉末に分離した。この微粉末を回収して解体コンクリート微粉末［３]を得た。
材齢６ヶ月のコンクリート硬化体を解体コンクリートから、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、まず、特公平６−３０７５５公報に記載の竪型偏心ロータ式再生骨材製造装置で処理し、粗骨材を回収した。次に５ｍｍアンダーの解体コンクリート細粒を、特許第５２８３５７４号公報に記載の連続遊星ミルで処理し、エアセパレーターで細骨材と微粉末に分離した。この微粉末を回収して解体コンクリート微粉末［３]を得た。
４．解体コンクリート微粉末［４]の調製
解体コンクリート微粉末［１]の調製に用いた築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートに代えて、築４２年の建物解体時に発生した解体コンクリートを用いた以外は、実施例１と同様にして解体コンクリート微粉末［４]を得た。
解体コンクリート微粉末［１]の調製に用いた築５２年の建物解体時に発生した解体コンクリートに代えて、築４２年の建物解体時に発生した解体コンクリートを用いた以外は、実施例１と同様にして解体コンクリート微粉末［４]を得た。
５．解体コンクリート微粉末［５]の調製
解体コンクリート微粉末［１]の調製に用いた、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、ジョークラッシャーにより５ｍｍアンダーに破砕した後、これをダブルロールクラッシャーで全量０．６ｍｍアンダーに破砕し、解体コンクリート微粉末［５]を得た。
解体コンクリート微粉末［１]の調製に用いた、５０ｍｍアンダーに破砕した解体コンクリートを、ジョークラッシャーにより５ｍｍアンダーに破砕した後、これをダブルロールクラッシャーで全量０．６ｍｍアンダーに破砕し、解体コンクリート微粉末［５]を得た。
上記で得られた解体コンクリート微粉末の粉末度、及び密度を測定した。結果を下記表１に示す。
解体コンクリート微粉末の粉末度、及び密度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（１９９７年）記載のセメントの粉末度、及び密度の測定方法に準じて測定した。
解体コンクリート微粉末の粉末度、及び密度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（１９９７年）記載のセメントの粉末度、及び密度の測定方法に準じて測定した。
次に、上記で得られた解体コンクリート微粉末［１］〜［５］、高炉スラグ、及び無水セッコウを用いて、水硬性セメント組成物を下記表２に示す処方に従い製造した。
上記解体コンクリート微粉末のうち、解体コンクリート微粉末［５］は粉末度において、本発明の範囲外の微粉末である。
解体コンクリート微粉末以外の使用した材料は以下に記載するとおりである。
＜高炉スラグ＞
粉末度：４１１０ｃｍ２／ｇ、密度：２．９１ｇ／ｃｍ３
＜無水セッコウ＞
粉末度：３５１０ｃｍ２／ｇ
上記解体コンクリート微粉末のうち、解体コンクリート微粉末［５］は粉末度において、本発明の範囲外の微粉末である。
解体コンクリート微粉末以外の使用した材料は以下に記載するとおりである。
＜高炉スラグ＞
粉末度：４１１０ｃｍ２／ｇ、密度：２．９１ｇ／ｃｍ３
＜無水セッコウ＞
粉末度：３５１０ｃｍ２／ｇ
まず、高炉スラグと無水セッコウを以下の処方に従い混合して混合物Ａを調製した。下記表２に記載の高炉スラグと無水セッコウとの含有量は、混合物Ａを１００質量％としたときの混合物Ａにおける含有比率である。
次に、混合物Ａと解体コンクリート微粉末とを含む混合物Ｂ１００質量％に対して、解体コンクリート微粉末を下記表２に記載の含有量となるように用いて混合物Ｂを調製した。
得られた混合物Ｂ１０質量部と蒸留水１００質量部とを容器に入れて常温（２５℃）で３０秒間撹拌混合して得られた懸濁液を１時間静置し、上澄み液のｐＨを、ｐＨメータＦ−５３（（株）堀場製作所製）を用いて測定した。結果を下記表２に示す。なお、混合物Ｂは水硬性セメント組成物であることから、表２中では、「セメント組成物」と表記する。
ここでは、混合物Ｂ(セメント組成物）の懸濁液の上澄み液のｐＨが本発明に規定する１１．０〜１２．２の範囲外等の各比較例についても、水硬性セメント組成物を調製し、実施例と同様に評価した。
次に、混合物Ａと解体コンクリート微粉末とを含む混合物Ｂ１００質量％に対して、解体コンクリート微粉末を下記表２に記載の含有量となるように用いて混合物Ｂを調製した。
得られた混合物Ｂ１０質量部と蒸留水１００質量部とを容器に入れて常温（２５℃）で３０秒間撹拌混合して得られた懸濁液を１時間静置し、上澄み液のｐＨを、ｐＨメータＦ−５３（（株）堀場製作所製）を用いて測定した。結果を下記表２に示す。なお、混合物Ｂは水硬性セメント組成物であることから、表２中では、「セメント組成物」と表記する。
ここでは、混合物Ｂ(セメント組成物）の懸濁液の上澄み液のｐＨが本発明に規定する１１．０〜１２．２の範囲外等の各比較例についても、水硬性セメント組成物を調製し、実施例と同様に評価した。
（水硬性セメント組成物の評価）
高炉スラグと無水セッコウ、および解体コンクリート微粉末を用いた、実施例１〜１２および比較例１〜１２の２４種類の水硬性セメント組成物（水／セメント比：５０％）を製造した。
得られた水硬性セメント組成物を用いて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に定める方法でモルタルを作製して、その圧縮強さを測定した。結果を下記表２に示す。
高炉スラグと無水セッコウ、および解体コンクリート微粉末を用いた、実施例１〜１２および比較例１〜１２の２４種類の水硬性セメント組成物（水／セメント比：５０％）を製造した。
得られた水硬性セメント組成物を用いて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に定める方法でモルタルを作製して、その圧縮強さを測定した。結果を下記表２に示す。
実施例１〜１２の水硬性セメント組成物は、混合物Ｂ（セメント組成物）水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲内にあり、かつ、解体コンクリート微粉末量が、混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲にあることから、得られた水硬性セメント組成物を用いて作製したモルタル（セメント硬化体）は、材齢３日の初期圧宿強さおよび材齢２８日圧宿強さとも優れていることがわかる。また、実施例１１に記載されるように、互いに異なる２種のコンクリート微粉末を用いた場合も、本発明の効果を奏することがわかる。
他方、解体コンクリート微粉末を含まない比較例１では、セメント硬化体の材齢３日、７日の初期圧宿強さが著しく劣った。
また、解体コンクリート微粉末量が混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲にあっても、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲外の比較例２〜４、比較例１０〜１２は、材齢３日圧宿強さあるいは材齢２８日圧宿強さが著しく低くなっている。
なお、実施例１１と比較例２〜３との対比より、単独では、水硬性セメントに使用し難い微粉末［４］は、微粉末［２］と併用することで、本発明の効果を奏することから、本発明の製造方法によれば、水硬性セメント組成物の製造における解体コンクリート微粉末の適用範囲が拡がることが期待できる。
比較例６、７は、解体コンクリート微粉末の含有量が範囲外であり、圧宿強さが十分発現していない。
比較例８、９は、セッコウの含有量が範囲外であり、圧宿強さが十分発現していないことがわかる。
比較例５は、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲内にあり、かつ、解体コンクリート微粉末の含有量が、混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲にあるが、解体コンクリート微粉末の粉末度が低いため圧縮強さが劣っている。
また、解体コンクリート微粉末量が混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲にあっても、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲外の比較例２〜４、比較例１０〜１２は、材齢３日圧宿強さあるいは材齢２８日圧宿強さが著しく低くなっている。
なお、実施例１１と比較例２〜３との対比より、単独では、水硬性セメントに使用し難い微粉末［４］は、微粉末［２］と併用することで、本発明の効果を奏することから、本発明の製造方法によれば、水硬性セメント組成物の製造における解体コンクリート微粉末の適用範囲が拡がることが期待できる。
比較例６、７は、解体コンクリート微粉末の含有量が範囲外であり、圧宿強さが十分発現していない。
比較例８、９は、セッコウの含有量が範囲外であり、圧宿強さが十分発現していないことがわかる。
比較例５は、混合物Ｂの水分散物の上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲内にあり、かつ、解体コンクリート微粉末の含有量が、混合物Ｂに対して３質量％〜５０質量％の範囲にあるが、解体コンクリート微粉末の粉末度が低いため圧縮強さが劣っている。
このように、本発明の水硬性セメント組成物の製造方法により得られた水硬性セメント組成物は、これを用いて硬化体を形成した場合、初期圧宿強さ、長期圧宿強さとも優れており、再生骨材を回収する際に発生する微粉を廃棄することなく大量に活用でき、ポルトランドセメントを使用していないことから原料由来の二酸化炭素の排出量を大幅に削減することができる。
Claims (4)
- 高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製することと、
得られた混合物Ａ、及び粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を含有する混合物Ｂを調製することと、を含み、
得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２となるように、混合物Ｂ中の前記解体コンクリート微粉末の含有量を３質量％〜５０質量％の範囲で調整する水硬性セメント組成物の製造方法。 - 前記解体コンクリート微粉末として、解体コンクリート微粉末を単独で含む水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄み液のｐＨを測定したとき、測定されたｐＨが互いに異なる２種以上の解体コンクリート微粉末を組み合わせて用いる、請求項１に記載の水硬性セメント組成物の製造方法。
- 前記水硬性セメント組成物の製造方法により製造された水硬性セメント組成物を用いて得られたセメント硬化体の、材齢３日の圧縮強さが７．５Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項１又は請求項２に記載の水硬性セメント組成物の製造方法。
- 高炉スラグ７０質量％〜９５質量％と、セッコウ５質量％〜３０質量％とを含み、高炉スラグとセッコウとの合計含有量が１００質量％である混合物Ａを調製し、得られた混合物Ａと、粉末度が３０００以上１７０００以下の解体コンクリート微粉末を全固形分中３質量％〜５０質量％と、を含有する混合物Ｂを調製すること、及び、
得られた混合物Ｂ１０質量部に対して水１００質量部含有する水分散物を調製し、得られた水分散物の上澄みのｐＨを測定したとき、上澄み液のｐＨが１１．０〜１２．２の範囲となるか否かを確認することにより、前記解体コンクリート微粉末が水硬性セメントの調製に使用しうるか否かを判断すること、
を含む、水硬性セメント組成物に用いる解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法。
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| JP2014132760A JP6277071B2 (ja) | 2014-06-27 | 2014-06-27 | 水硬性セメント組成物の製造方法及び解体コンクリート微粉末のスクリーニング方法 |
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-
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