JPH09124349A - 硫黄モルタル組成物およびその被覆体 - Google Patents

硫黄モルタル組成物およびその被覆体

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JPH09124349A
JPH09124349A JP28118895A JP28118895A JPH09124349A JP H09124349 A JPH09124349 A JP H09124349A JP 28118895 A JP28118895 A JP 28118895A JP 28118895 A JP28118895 A JP 28118895A JP H09124349 A JPH09124349 A JP H09124349A
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sulfur
fluidized bed
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ash
asphalt
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Makoto Mizutani
眞 水谷
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/36Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing sulfur, sulfides or selenium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧成形等の複雑な操作を必要とすることな
しに、実用上十分な機械的強度を有する硫黄モルタル組
成物、および長期間水や海水に触れても実用上十分な耐
水性を有する硫黄モルタルのポリマー被覆体を提供す
る。 【解決手段】 硫黄40〜90重量部と、石炭流動床灰
60〜10重量部とからなることを特徴とする硫黄モル
タル組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硫黄モルタル組成
物およびその被覆体に関する。さらに詳しくは、道路路
盤材や建築用構造材等の各種構築材として好適に用いら
れる硫黄モルタル組成物およびその被覆体に関する。
【0002】
【従来の技術】石油産業から副生する回収硫黄の有効利
用として、硫黄をセメントコンクリートの代替として使
用する試みがなされてきた。たとえば硫黄をバインダー
として各種のフィラー、骨材を溶融混合し強度のある硫
黄コンクリートを作製する方法がある(特公昭55−4
9024号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
硫黄コンクリートの強度を発現させようとすると、砂
利、砕石などの骨材を充填する必要があるため、山の切
り崩しや川の水質汚染等の新たな環境破壊を発生するお
それがあり、また価格が上昇する等の問題があった。さ
らに、このような構造材を直接水や海水に触れる場所に
設置する場合、長期間経過後硫黄が酸化され、硫酸化さ
れることによって環境が酸性化するおそれがあり、設置
場所が制限される等の問題があった。
【0004】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであり、充填材として石炭流動床燃焼からの石炭灰を
用いることで、砂利、砕石などの骨材を混入しなくても
実用上十分な強度を発現する硫黄含有組成物、および長
期間水や海水に触れても実用上十分な耐水生を有する硫
黄組成物の被覆体を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、硫黄40〜90重量部と、石炭流
動床灰60〜10重量部とからなることを特徴とする硫
黄モルタル組成物が提供される。また、前記硫黄モルタ
ル組成物の表面を、アスファルト、耐水性ポリマーで被
覆してなることを特徴とする硫黄モルタル組成物の被覆
体が提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 I.硫黄モルタル組成物 1.使用材料 (1)硫黄 本発明に用いられる硫黄としては、特に制限はなく、た
とえば、通常の硫黄単体で、天然産のものまたは石油や
天然ガスの脱硫に伴い生産されるものなどを挙げること
ができ、純度は特に高いものを使用する必要はない。
【0007】(2)石炭流動床灰 本発明に用いられる石炭流動床灰とは、固体燃料の特別
な燃焼方式である流動床燃焼(流動床炉を用いた燃焼)
を用いて石炭を燃焼させ、その流動床炉から集塵される
灰をいう。一般に、石炭灰は、これまでに充填材用等の
種々の分野で利用されてきた。すなわち、石炭灰の利用
のための石炭の燃焼方式としては、ストーカー、微粉炭
燃焼、流動床燃焼(循環流動床を含む)があり、そこか
ら出る灰の発生量は微粉炭燃焼が91%[石炭灰全国実
体調査報告書、財団法人石炭利用総合センター平成7年
6ページ]であり多くの有効利用技術の開発はこの微
粉炭燃焼灰について行われてきた。
【0008】一方、流動床燃焼は、耐火性粉体(砂、石
灰等)と固体燃料との比較的細かい混合粒子層の下から
空気を吹き込むことにより、沸騰状態に似た運動をする
流動層を形成させ、700〜950℃という低温で燃焼
させる方法である。低い温度で燃焼されるため生成する
灰は未燃部分が多くなり、ポーラスで比表面積の大きな
(通常20〜50m2/g)不定型の形状となり、一般
に脱硫のため石灰石を入れるのでカルシウム分の多い灰
となる。これに対し、通常の微粉炭燃焼では1300〜
1500℃の高温にさらされるためこの方式で排出され
る灰は球状(比表面積は通常1〜10m2/g)である
[燃焼工学(第2版)、森北出版、177〜180ペー
ジ]。
【0009】本発明において流動床灰を用いるのは、硫
黄と充填材混合物の強度が、硫黄と充填材との濡れと、
濡れ面積とに大きく依存するものと考えられ、流動床灰
では濡れ性の良いと考えられるカルシウム分が多いこと
及び比表面積が大きいため硫黄との接触面積が大きくな
ることが組成物の強度を高めると考えられるからであ
る。また、本発明においては、前述のように、耐火性粉
体として脱硫機能をもつ石灰石などのカルシウム成分含
有物質等を入れ燃焼させることが好ましい。なお、固体
燃料として、石炭の代わりに都市ゴミを用いてもよい。
本発明の硫黄モルタル組成物の実施例において用いた石
炭流動床炉灰(AおよびBの二種)の組成を表1に示
し、被覆体の実施例に用いたもの(C)の組成を表2に
示す。また、流動床と微粉炭燃焼との灰の組成の違いに
ついては、たとえば、[日本の石炭技術財産法人石炭利
用総合センター 72ページ]に記載されている。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】(3)耐水性向上剤 本発明においては、必要に応じて、160℃以下で溶融
可能な耐水性向上剤を添加してもよい。この耐水性向上
剤としては、たとえば、アスファルト、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン等の疎水性の高分子化合
物を挙げることができる。
【0013】(4)充填材 本発明においては、必要に応じ充填材(骨材)として、
通常のセメントやコンクリートを調製する場合と同様
に、砂利、砕石などを配合してもよい。
【0014】2.組成(配合)割合 (1)流動床灰 本発明においては、硫黄40〜90重量部と、石炭流動
床灰60〜10重量部とを配合する。換言すれば、硫黄
100重量部に対して、11〜150重量部の石炭流動
床灰を配合させる。11重量部未満であると強度が上が
らず、また150重量部を超えると流動床灰が溶融硫黄
で濡れることができず、ぱさついてしまい、構造体がで
きない。
【0015】(2)耐水性向上剤 本発明においては、必要に応じて、耐水性向上剤を、本
発明の組成物全体(硫黄、石炭流動床灰および耐水性向
上剤)の10重量%以下含有させることが好ましい。1
0重量%を超えると強度が低下するおそれがある。
【0016】3.組成物の調製 本発明の硫黄モルタル組成物の調製方法については特に
制限はないが、たとえば、以下の方法を挙げることがで
きる。硫黄の融点以上の温度で硫黄、石炭流動床灰を撹
拌混合し、所定の形状の型枠にこの溶融混合物を注入し
放置冷却することを挙げることができる。硫黄の融点の
約120℃以上(好ましくは130℃以上)の温度で混
合することが必要であるが、流動床灰の温度が低いと十
分な溶融混合ができない。流動床灰をあらかじめ130
℃以上の温度で数時間加熱しこれと溶融硫黄を混合する
ことが好ましい。
【0017】II.被覆体 1.被覆材料 本発明の被覆体に用いられる被覆材料としては、耐水性
を有するものであれば特に制限はないが、たとえば、耐
水性ポリマー,アスファルト等を挙げることができる。 (1)耐水性ポリマー 本願発明に用いられるポリマーとしては、耐水性がよい
ものであれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれで
も用いることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポ
リエチレンテレフタレートなどを挙げることができる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタンな
どを挙げることができる。
【0018】(2)アスファルト 本発明に用いられるアスファルトとしては、ストレート
アスファルト、ブローンアスファルト、脱歴アスファル
トなどを挙げることができる。
【0019】2.被覆方法 本発明に用いられる被覆方法としては、特に制限はない
が、たとえば、下記二方法を挙げることができる。 1)溶融または溶媒に溶解したポリマーまたはアスファ
ルトに、組成物(成形体)を含浸させてポリマー等を被
覆する。 2)重合性モノマーを組成物(成形体)に含浸させた後
重合させる。 含浸の方法としては、所定溶液に組成物(成形体)を漬
ける方法、スプレー、ハケ、ローラーなどで所定の溶液
を組成物(成形体)の表面に塗布する方法を挙げること
ができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。 [実施例1]硫黄160gをセパラブルフラスコにと
り、オイルバス中で140℃に加熱し液状に溶融させ
た。一方表1に示す組成の流動床灰Aを40gとり、1
20℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しス
パーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物を10×1
0×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固
化させた。この固化物を長さ20mm、および40mm
に切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料
とした。その測定結果を表3に示す。 測定条件:島津社製オートグラフAG5000−B 圧縮速度:5mm/min 曲げ速度:0.1mm/min 支点間距離:30mm 以下の実施例および比較例も同様の条件にて測定した。
【0021】[実施例2]硫黄140gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方流動床灰Aを60gとり、140℃の
恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテル
で5分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×10
0mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ20mm、および40mmに切り
出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とし
た。その測定結果を表3に示す。
【0022】[実施例3]硫黄120gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方流動床灰Aを80gとり、140℃の
恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテル
で5分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×10
0mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ20mm、および40mmに切り
出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とし
た。その測定結果を表3に示す。
【0023】[実施例4]硫黄100gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方表1に示す組成の流動床灰Bを100
gとり、140℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中
に添加しスパーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物
を10×10×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自
然冷却し固化させた。この固化物を長さ20mm、およ
び40mmに切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定
用との試料とした。その測定結果を表3に示す。
【0024】[実施例5]硫黄100gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で130℃に加熱し液状に
溶融させた。これにアスファルト(針入度80)を10
g入れ5分間スパーテルで撹拌した。一方流動床灰Bを
90gとり、140℃の恒温室中で2時間放置後、溶融
硫黄とアスファルトの混合物中に添加しスパーテルで約
10分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×10
0mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ20mm、および40mmに切り
出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とし
た。その測定結果を表3に示す。
【0025】[実施例6]硫黄108gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で130℃に加熱し液状に
溶融させた。これにアスファルト(針入度80)を2g
入れ5分間スパーテルで撹拌した。一方流動床灰Bを9
0gとり、140℃の恒温室中で2時間放置後、溶融硫
黄とアスファルトの混合物中に添加しスパーテルで約1
0分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×100
mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させた。
この固化物を長さ20mm、および40mmに切り出
し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とした。
その測定結果を表3に示す。
【0026】[比較例1]硫黄60gをセパラブルフラ
スコにとり、オイルバス中で150℃に加熱し液状に溶
融させた。一方流動床灰Aを140gとり、140℃の
恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテル
で30分間撹拌したが、粉体が濡れた状態にならず試験
試料を作製することができなかった。その測定結果を表
3に示す。
【0027】[比較例2]硫黄200gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。この溶融硫黄を10×10×100mmの
真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させた。この固
化硫黄を長さ20mm、および40mmに切り出し、圧
縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とした。その測
定結果を表3に示す。
【0028】[比較例3]硫黄140gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方沈降性炭酸カルシウムを60gとり、
140℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加し
スパーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物を10×
10×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し
固化させた。この固化物を長さ20mm、および40m
mに切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試
料とした。その測定結果を表3に示す。
【0029】[比較例4]硫黄140gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方軽微性炭酸カルシウムを60gとり、
140℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加し
スパーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物を10×
10×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し
固化させた。この固化物を長さ20mm、および40m
mに切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試
料とした。その測定結果を表3に示す。
【0030】[比較例5]硫黄160gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方微粉珪酸(トクシール)を40gと
り、140℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添
加しスパーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物を1
0×10×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷
却し固化させた。この固化物を長さ20mm、および4
0mmに切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用と
の試料とした。その測定結果を表3に示す。
【0031】[比較例6]硫黄90gをセパラブルフラ
スコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に溶
融させた。一方砂(土木用砂を分粒し105〜297ミ
クロンのものを使用)を110gとり、140℃の恒温
室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテルで5
分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×100m
mの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させた。こ
の固化物を長さ20mm、および40mmに切り出し、
圧縮強度測定用と曲げ強度測定用との試料とした。その
測定結果を表3に示す。
【0032】[比較例7]硫黄140gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方微粉炭燃焼炉による石炭灰を60gと
り、140℃の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添
加しスパーテルで5分間撹拌した。この溶融混合物を1
0×10×100mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷
却し固化させた。この固化物を長さ20mm、および4
0mmに切り出し、圧縮強度測定用と曲げ強度測定用と
の試料とした。その測定結果を表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】[実施例7]硫黄160gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方表2に示す組成の流動床灰C(平均粒
径33m2/g)を 40gとり、140℃の恒温室中で
2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテルで5分間撹
拌した。この溶融混合物を10×10×100mmの真
鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させた。この固化
物を長さ10mm、20mm、および40mmの形状に
切り出した後、ポリスチレン1gをジクロルメタン10
0ccに溶解させ作製したポリスチレン溶液に含浸させ
た。1分間含浸後試料を取り出し風乾した。これを各々
耐水試験および圧縮強度、曲げ強度測定に用いた。含浸
前後で重量は0.3重量%程度増加し、ポリマーが被覆
されたことが明らかであった。その測定結果を表4に示
す。 測定条件:島津社製オートグラフAG5000−B 圧縮速度:5mm/min 曲げ速度:0.1mm/min 支点間距離:30mm 耐水性試験:10×10×10mmの形状の試料3個を
試料瓶にいれ50ccの水道水を加えて室温で静置し、
水のPHの変化を追跡調査した。以下の実施例および比
較例も同様の条件にて測定した。
【0035】[実施例8]硫黄120gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方流動床灰Cを80gとり、140℃の
恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテル
で5分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×10
0mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ10mm、20mm、および40
mmの形状に切り出した後、ポリスチレン1gをジクロ
ルメタン100ccに溶解させ作製したポリスチレン溶
液に含浸させた。1分間含浸後試料を取り出し風乾し
た。これを各々耐水試験および圧縮強度、曲げ強度測定
に用いた。含浸前後で重量は0.4重量%程度増加し、
ポリマーが被覆されたことが明らかであった。その測定
結果を表4に示す。
【0036】[実施例9]硫黄120gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。一方流動床灰Cを80gとり、140℃の
恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテル
で5分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×10
0mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ10mm、20mm、および40
mmに切り出した後、スチレンモノマー100ccに重
合開始剤(ビフェニルパーオキサイド)1gを溶解した
溶液に1分間含浸した後試料を取り出し60℃の恒温槽
で2時間加熱した。これを各々耐水試験および圧縮強
度、曲げ強度測定に用いた。含浸前後で重量は1重量%
程度増加し、ポリマーが被覆されたことが明らかであ
る。その測定結果を表4に示す。
【0037】[実施例10]硫黄160gをセパラブル
フラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状
に溶融させた。一方流動床灰Cを40gとり、140℃
の恒温室中で2時間放置後溶融硫黄中に添加しスパーテ
ルで5分間撹拌した。この溶融混合物を10×10×1
00mmの真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させ
た。この固化物を長さ10mm、20mm、および40
mmに切り出した後、ポリカーボネート1gをジクロル
メタン100ccに溶解させ作製したポリマー溶液に含
浸させた。10秒間含浸後試料を取り出し風乾した。こ
れを各々耐水試験および圧縮強度、曲げ強度測定に用い
た。含浸前後で重量は0.3重量%程度増加し、ポリマ
ーが被覆されたことが明らかである。その測定結果を表
4に示す。
【0038】[実施例11]実施例8で得られた試料
に、180℃に加熱したプロパン脱歴アスファルト(針
入度8)をハケで塗布した(試料に対し15重量%のア
スファルトが塗布された)。冷却後試料の強度等を測定
した。その測定結果を表4に示す。
【0039】[比較例8]ポリマーの被覆をしなかった
こと以外は実施例7と同じ方法で硫黄モルタル成型体の
試料を作製し、耐水性試験、強度試験をした。その測定
結果を表4に示す。
【0040】[比較例9]硫黄200gをセパラブルフ
ラスコにとり、オイルバス中で140℃に加熱し液状に
溶融させた。この溶融硫黄を10×10×100mmの
真鍮製型枠の中に充填し自然冷却し固化させた。この固
化硫黄を長さ10mmおよび20mmに切り出し各々耐
水性試験、圧縮強度測定用試料とした。その測定結果を
表4に示す。
【0041】
【表4】
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
加圧成形等の複雑な操作を必要とすることなしに、実用
上十分な機械的強度を有する硫黄モルタル組成物、およ
び長期間水や海水に触れても実用上十分な耐水性を有す
る硫黄モルタルのポリマー被覆体を提供することができ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫黄40〜90重量部と、石炭流動床灰
    60〜10重量部とからなることを特徴とする硫黄モル
    タル組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の硫黄モルタル組成物の表
    面を、耐水性ポリマーまたはアスファルトで被覆してな
    ることを特徴とする硫黄モルタル組成物の被覆体。
JP28118895A 1995-10-30 1995-10-30 硫黄モルタル組成物およびその被覆体 Pending JPH09124349A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002255624A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Taiheiyo Cement Corp 硫黄組成物及びその製造方法

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