JP6591265B2 - 粉末組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃コンクリート粉末および高炉スラグ微粉末を含む粉末組成物に関する。詳しくは、中性化した廃コンクリートから粗骨材を取り除いた粉末に高炉スラグ微粉末を添加することにより、水溶性六価クロムの溶出量を低減させる粉末組成物に関する。

セメントの主原料であるセメントクリンカーは、石灰石、粘土、珪石、鉄原料などのセメント原料をロータリーキルンに投入して、ロータリーキルン内で１４００℃前後まで加熱することによって焼成される。この焼成工程の中でセメント原料中のクロムは、人体に有害な六価クロムに変化する場合があるため、セメント中には六価クロムが含まれることがある。一方で、セメントに含まれる六価クロムは、セメントの水和の過程で水和物によって固定されるために、モルタルやコンクリートとして構造物に使用される期間はほとんど溶出しないことが知られている。

一方、高炉スラグは土質固化材において、Ｃｒ溶出の防止効果を奏することが知られており、該高炉スラグを含んだ土質固化材が幾つか提案されている（特許文献１、２等）。

特開２０００−３０８８６３号公報 特開２０１２−０４６７０４号公報

モルタルやコンクリートが中性化された場合、六価クロムを固定していたセメント水和物が分解されるために、モルタルやコンクリートから六価クロムが溶出するという問題が指摘されていた。また、供用後の廃コンクリートが再生路盤材、再生裏込め材、再生埋め戻し材として再利用される場合は破砕されて使用されるが、一般的に比表面積が大きい方が中性化の進行が大きく、また、微量成分の溶出量も多くなることから、廃コンクリートが破砕後に再利用されるまでの期間で廃コンクリートの微粒部分が中性化し、再利用後に六価クロムが溶出することが懸念される。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行なった。そして、高炉スラグ微粉末には六価クロムの還元作用があること、比表面積が高い方が化学的な反応性は高いことに着目した。そして、中性化が進行した廃コンクリート粉末に比表面積の高い高炉スラグ微粉末を組合せることで、中性化が進行した廃コンクリート粉末から溶出する六価クロムを三価クロムに還元でき、六価クロムの溶出量を低減できるのではないかと考え、さらに検討を進めた結果、本発明を完成した。

即ち本発明は、廃コンクリートを破砕し、ふるい分けによって粗骨材を取り除いて、目開き４２５μｍのふるいは通過し、かつ目開き９０μｍ乃至４５μｍのふるいには残存する粉末度の廃コンクリート粉末を得、当該廃コンクリート粉末１００質量部と、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ^２／ｇ以上の高炉スラグ微粉末１〜１０質量部とを混合する粉末組成物の製造方法である。

当該粉末組成物は、再生路盤材、再生裏込め材、再生埋め戻し材に使用することができる。

本発明によれば、粗骨材を取り除いた廃コンクリート粉末に高炉スラグ微粉末を混合するという簡便な方法で、中性化が進行した廃コンクリート粉末から溶出する六価クロムを低減することが出来る。従って廃コンクリートを、再生路盤材、再生裏込め材、再生埋め戻し材として使用した場合でも六価クロムの溶出量を低減させることが可能である。

本発明の粉末組成物に用いる高炉スラグは、セメント混合材として公知の高炉スラグのうち、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ^２／ｇ以上のものを用いることができる。具体的には、製鉄所より副産物として副生する高炉スラグを上記粉末度を満たすように粉砕したものであれば制限なく使用することができる。高炉スラグの粉末度は、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ^２／ｇ以上であれば良いが、６０００〜８０００ｃｍ^２／ｇに調整されていることが好ましい。なお、高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が６０００ｃｍ^２／ｇ未満では六価クロム溶出量の低減効果は得られない。高炉スラグ微粉末は六価クロムの還元効果を有することは知られているが、比表面積が小さい場合は廃コンクリートから溶出した六価クロムを有効に三価クロムに還元することが出来ない。

本発明における高炉スラグ微粉末の混合量は、廃コンクリート粉末１〜１００質量部に対して１〜１００質量部である。高炉スラグ微粉末が多い方がクロム溶出防止効果は高いが、一般的な使用時間の範疇では１０質量部も用いれば十分な効果が得られるため、好ましくは１〜１０質量部であり、特に好ましくは２〜５質量部である。

本発明において、上記高炉スラグ微粉末と混合する廃コンクリート粉末は、破砕された廃コンクリートから粗骨材を取り除いたものであり、細骨材、モルタル、セメントペーストが混合されたものである。

本発明において、廃コンクリートに使用されているセメントは、モルタルやコンクリート用のセメントとして公知のもの、例えば普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどのセメントであれば特に際限なく使用できる。また、骨材は、モルタルやコンクリートの骨材として公知のもの、例えば砂などの細骨材、砂利などの粗骨材であれば、特に制限なく使用できる。また、水もモルタルやコンクリートの調整用として公知の水であれば、特に制限なく使用できる。具体的には、工水、水道水等である。

本発明における廃コンクリートの破砕方法は、公知の破砕装置が特に制限なく使用される。たとえば、ジョークラッシャー、コーンクラッシャー、ロールクラッシャー、ロッドミル、ボールミル等の破砕装置が挙げられる。

本発明の粉末組成物を構成する廃コンクリート粉末から粗骨材を取り除く方法については、公知のふるい分け方法が特に制限なく使用できる。たとえば、振動式、ジャイロ式、ロータップ式、回転式等である。

廃コンクリート粉末の粉末度は用途に応じて適宜決定すれば良いが、好ましくは目開き４．７５ｍｍ乃至２．３６ｍｍのふるいを通過するように調整されたものである。また、細かすぎる粉末は使用時の操作性を低下させる恐れがあるため、目開き９０μｍ乃至４５μｍのふるい残とすることが好ましい。

本発明の粉末組成物を構成する廃コンクリート粉末と高炉スラグ微粉末を混合する方法については公知の技術が特に制限なく使用できる。また、廃コンクリート粉末から粗骨材を取り除いた後に高炉スラグ微粉末を混合しても良いし、高炉スラグ微粉末を混合してから粗骨材を取り除いても良い。

本発明の粉末状組成物は、再生路盤材、再生裏込め材、再生埋め戻し材等に使用できる。本発明の粉末状組成物には、当該用途に従い、必要に応じて廃コンクリート粉末と高炉スラグ微粉末以外の成分が含まれていても良い。具体的には、フライアッシュ、石灰石微粉末、シリカフューム等が挙げられる。

再生路盤材、再生裏込め材、再生埋め戻し材としての使用に際しては、これらの公知の使用方法と同じ方法で使用できる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

普通ポルトランドセメントを用い、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠する方法でモルタルを作製した。２８日間水中養生後にジョークラッシャーで破砕し、公称目開きが４２５μｍのふるいを通過して７５μｍのふるいに残る粉末を採取し、２８日間気中暴露した。暴露後の粉末に高炉スラグ微粉末を混合し、得られた粉末組成物を用いて、溶出試験を実施した。

溶出試験方法を以下に示す。
（１）２００ｍｌビーカーに粉末組成物１０ｇおよびイオン交換水１００ｍｌを入れ、撹拌羽根により毎分５０回転で溶媒を６時間撹拌した。
（２）撹拌終了後、２０〜３０分静置し、タンク内の溶媒を抜き取った。
（３）抜き取った液を毎分３０００回転で２０分間遠心分離し、その上澄み液をメンブレンフィルタ（穴径０．４５μｍ、直径２５ｍｍ）でろ過して検液とした。
（４）検液中の六価クロム量の分析は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２に準拠した。

比較例１および比較例２は、気中暴露０日および２８日間実施したモルタル粉末を用いて、高炉スラグ微粉末を添加せずに溶出試験を行った実験結果である。気中暴露０日では六価クロム溶出量は極めて低い値を示しているが、気中暴露を行うことにより六価クロム溶出量が大きく増加することがわかる。

比較例３および比較例４は、気中暴露を２８日間実施したモルタルに比表面積４０００ｃｍ^２／ｇ程度の高炉スラグ微粉末を添加して溶出試験を行った実験結果である。高炉スラグ微粉末を添加しても、六価クロム量は低減していないことがわかる。

実施例１および実施例２は、気中暴露を２８日間実施したモルタルに比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ以上の高炉スラグ微粉末を添加して溶出試験を行った実験結果である。高炉スラグ微粉末を添加することにより、六価クロム量が低減していることがわかる。

Claims (2)

1. 廃コンクリートを破砕し、ふるい分けによって粗骨材を取り除いて、目開き４２５μｍのふるいは通過し、かつ目開き９０μｍ乃至４５μｍのふるいではふるい残となる粉末度の廃コンクリート粉末を得、当該廃コンクリート粉末１００質量部と、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ^２／ｇ以上の高炉スラグ微粉末１〜１０質量部とを混合する粉末組成物の製造方法。
2. 粉末組成物が、再生路盤材、再生裏込め材又は再生埋め戻し材に使用されるものであることを特徴とする請求項１記載の粉末組成物の製造方法。