JPH0954080A - 石炭灰の評価方法及びモルタル・コンクリート用石炭灰並びにこれを用いたモルタル・コンクリート - Google Patents

石炭灰の評価方法及びモルタル・コンクリート用石炭灰並びにこれを用いたモルタル・コンクリート

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JPH0954080A
JPH0954080A JP23079495A JP23079495A JPH0954080A JP H0954080 A JPH0954080 A JP H0954080A JP 23079495 A JP23079495 A JP 23079495A JP 23079495 A JP23079495 A JP 23079495A JP H0954080 A JPH0954080 A JP H0954080A
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coal ash
concrete
mortar
ammonia
aqueous solution
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Masaru Shirasaka
優 白坂
Takao Tanosaki
隆雄 田野崎
Kenji Nozaki
賢二 野崎
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Taiheiyo Cement Corp
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Chichibu Onoda Cement Corp
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速且つ簡便、しかも正確にモルタル・コン
クリート用石炭灰としての使用適否が判断でき、石炭灰
の効果的使用を可能にする石炭灰の評価方法及びモルタ
ル・コンクリート用石炭灰並びにこれを用いたモルタル
・コンクリートを提供する。 【解決手段】 石炭灰をアルカリ水溶液中で攪拌混合
し、アンモニア濃度を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、石炭灰の評価方
法及びモルタル・コンクリート用石炭灰並びにこれを用
いたモルタル・コンクリートに関し、特に、生コンクリ
ート、転圧コンクリート、左官用モルタル、気泡モルタ
ル等の各種モルタル・コンクリート製品に混入する石炭
灰の評価方法及びモルタル・コンクリート用石炭灰並び
にこれを用いたモルタル・コンクリートに関する。
【0002】
【従来の技術】火力発電所の微粉炭燃焼ボイラから副産
品として大量に産出される石炭灰(フライアッシュ)
は、セメント混和材等に一部有効利用されているもの
の、大部分が埋立て等の廃棄処分にされている。セメン
ト混和材として用いられるフライアッシュは、フライア
ッシュ粒子が平滑かつ球状であるためコンクリートのワ
ーカビリティーが向上すること、コンクリート組織が緻
密化し、長期強度が増大するとともに、水密性、化学薬
品に対する抵抗性等が向上すること、フライアッシュの
混入によってセメントの水和発熱が緩和されるため自己
発熱による温度ひび割れが問題となるマスコンクリート
構造物に適していること、アルカリ骨材反応に対する抑
制効果も有していることなど、コンクリートとして優れ
た特性を多く有し、益々の利用が期待される。
【0003】一方、モルタル・コンクリート用石炭灰の
品質規格としては、セメント量の30%以内を置換する
フライアッシュセメントが、JIS A 6201に規
定されているのみで、他は個々の施工、耐用条件に応じ
た対応を行っているのが現状である。しかし、近年、火
力発電所における石炭灰発生条件が大きく変化してお
り、石炭灰の品質評価を難しくしている。例えば、排煙
の脱硝対策として、アンモニア接触還元法があるが、低
温EP(電気集塵機)の採用や既存の火力発電所に対し
て設置が容易なこともあり、気体アンモニアを電気集塵
機の前工程、すなわち、高温、高含塵雰囲気中に導入す
る脱硝方式が採用されつつある。この場合、集塵機で回
収されるフライアッシュは、NOxの還元反応で未反応
(余剰)のアンモニア及びアンモニア化合物を吸着した
したものとなり、前述したモルタル・コンクリート用石
炭灰として使用するに当たり種々の制約を受ける。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】未反応(余剰)のアン
モニア及びアンモニア化合物量は、排煙中のNOx濃度
の変動に対応して変動する。すなわち、NOx濃度は、
燃焼条件や石炭灰中に含まれる窒素成分の含有量等より
変動が避けられず、これに追従して脱硝用のアンモニア
添加量をコントロールすることは難しい。従って、石炭
灰中に含有するアンモニア量もばらついたものとなる。
【0005】また、アンモニアは、排煙中のSO3 成分
と反応し、石炭灰中では大部分が硫酸アンモニウムある
いは硫酸水素アンモニウムの形で存在し、これらはアル
カリ水溶液に触れると気体アンモニアを放出し、周囲の
環境を損なう。すなわち、モルタル・コンクリートの製
造において、このアンモニア含有石炭灰を混入すると、
セメント中のアルカリ分により、気体アンモニアを発生
し、悪臭を発散する。さらに、モルタル・コンクリート
内に多数の気泡を生じ、AE(空気連行)剤による空気
量調整を困難にする。加えて、硫酸アンモニウム溶出に
よるセメントの凝結遅延が生じ、モルタル・コンクリー
ト用石炭灰として使用に耐えられない石炭灰も発生して
きている。
【0006】前述したアンモニア含有石炭灰自体には、
アンモニア臭気の発生もなく、見掛上は、これを含まな
い石炭灰と何等変わるものでない。従って、モルタル・
コンクリートを製造する際に、初めてモルタル・コンク
リート用石炭灰としての使用に不適当であることがわか
るなど、石炭灰の使用上好ましいものでない。このた
め、事前にモルタル・コンクリート混練試験を行い、コ
ンクリート性状を把握した上で、使用適否を判断する必
要があるが、費用、手間、及び時間が掛かり過ぎること
に加え、発生するアンモニア臭気は、作業者、装置、及
び環境に危害を及ぼす危険性がある。
【0007】この発明は、上述の欠点を解消し、迅速且
つ簡便、しかも正確にモルタル・コンクリート用石炭灰
としての使用適否が判断でき、石炭灰の効果的使用を可
能にする石炭灰の評価方法及びモルタル・コンクリート
用石炭灰並びにこれを用いたモルタル・コンクリートを
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の石炭灰の評価方法によれば、石炭灰を
アルカリ水溶液中で攪拌混合し、アンモニア濃度を測定
すること(請求項1)、アルカリ水溶液が消石灰、生石
灰、セメント、水酸化ナトリ水酸化カリウム、水酸化ス
トロンチウム、及び水酸化バリウムから選ばれる少なく
とも一種であること(請求項2)、アルカリ水溶液がp
H12以上のアルカリ水溶液であること(請求項3)、
密封容器中の気体アンモニア濃度をガス検知管で測定す
ること(請求項4)、モルタル・コンクリート用石炭灰
としての適性を評価すること(請求項5)、を特徴とす
る。
【0009】また、この発明のモルタル・コンクリート
用石炭灰によれば、20℃の恒温条件下で、石炭灰10
0重量部及び消石灰10重量%水溶液100重量部を1
00ml密閉容器中に1/3体積部まで充填して攪拌混
合し、3分経過後の前記容器2/3体積部に存在する気
体アンモニア濃度をガス検知管で測定したアンモニア検
知量が30ppm以下の石炭灰を用いること(請求項
6)、石炭灰が石炭火力発電所における微粉炭燃焼ボイ
ラから副産品として排出される脱硝処理後の捕集灰であ
ること(請求項7)、を特徴とする。さらに、この発明
のモルタル・コンクリートによれば、請求項6若しくは
7記載の石炭灰を用いたことを特徴とする。以下、この
発明を詳しく説明する。
【0010】
【発明の実施の形態】前述したように、石炭灰中のアン
モニア成分は、石炭灰の硫黄分と結合して硫酸アンモニ
ウムあるいは硫酸水素アンモニウムとして存在する。こ
の硫酸アンモニウム等は、pH7付近の中性水とは反応
せずに溶解するだけであるが、セメントなどのpH12
以上のアルカリ水溶液と接するや、気体アンモニアがス
トリッピングし、悪臭を発する。反応は高温になるほど
進み、セメントの水和発熱が加わることにより、さらに
気体アンモニアの発生が著しくなる。従って、硫酸アン
モニウムの存在は、石炭灰乾粉のままでの使用では問題
になることが少ないが、モルタル・コンクリート用石炭
灰としての使用にあたっては問題となる。
【0011】また、硫酸アンモニウムは、セメントの凝
結に対して悪影響を与えるが、現行のJIS A 62
01「フライアッシュ」では、何等規定されておらず、
チェックされない。加えて、粉体の化学分析値は通常酸
化物の形で計算され、硫酸イオンはSO3 として計量さ
れるので、硫酸アンモニウム分は、ガラス層に固定され
たものや、石膏分と区別がつけ難いものである。このよ
うなアンモニア成分や硫酸イオンの定量は、一般に、水
蒸気蒸留の上、ガスクロマトグラフを行ったり、沈殿を
作成の上、ろ過乾燥するなど分析に手間、時間が掛かる
ものである。
【0012】この発明は、石炭灰、特に、石炭火力発電
所における微粉炭燃焼ボイラから副産品として排出され
る脱硝処理後の捕集灰が硫酸アンモニウムあるいは硫酸
水素アンモニウムを含有することに鑑み、モルタル・コ
ンクリート用石炭灰としての使用適否を判断する上で、
石炭灰をアルカリ水溶液中で攪拌混合し、アンモニア濃
度を測定することを第一の特徴とする。
【0013】アルカリ水溶液としては、各種のアルカリ
水溶液、例えば、消石灰、生石灰、セメント、水酸化ナ
トリ水酸化カリウム、水酸化ストロンチウム、及び水酸
化バリウム等から選ばれる少なくとも一種を用いること
ができる。中でも消石灰は、安全性で安価、しかも容易
に入手しやすく好適に使用することができる。これらア
ルカリ性水溶液は、pH12以上であることが望まし
く、石炭灰中に硫酸アンモニウムが存在すれば、極めて
短時間に気体アンモニアを発生し、これを容易に測定す
ることができる。
【0014】気体アンモニア量は、密封容器中の気体ア
ンモニア濃度をガス検知管で測定することが簡単かつ迅
速であり、再現性の良い測定値を得られ、しかも周囲へ
のアンモニアの揮散がなく好適に測定できる。
【0015】この発明のモルタル・コンクリート用石炭
灰として好適な石炭灰を選定するには、20℃の恒温条
件下で、石炭灰100重量部及び消石灰10重量%水溶
液100重量部を100ml密閉容器中に1/3体積部
まで充填して攪拌混合し、3分経過後の前記容器2/3
体積部に存在する気体アンモニア濃度をガス検知管で測
定したアンモニア検知量が30ppm以下の石炭灰を用
いることが望ましい。これが30ppmを越えると、気
体アンモニアの悪臭に加えて、モルタル・コンクリート
の凝結遅延が大きくなり好ましくない。
【0016】このように選択された石炭灰は、生コンク
リート、転圧コンクリート、左官用モルタル、気泡モル
タル等の各種モルタル・コンクリートに格別の制限なく
混入することができ、石炭灰を効果的に活用したモルタ
ル・コンクリート製品とすることができる。
【0017】
【実施例】試験に用いた微粉炭燃焼灰(A〜E)、及び
流動床燃焼灰(F、G)をJISA 6201「フライ
アッシュ」により評価した。結果を表1に示す。尚、表
1中、SO3 はJIS M 8815により、また、9
50℃強熱減量はJISR 5202により、さらに、
NH3 量は悪臭防止法付属書のガスクロマトグラフによ
り測定したものである。また、C´は、石炭灰Cを95
℃で湯洗を行った後、脱水乾燥した石炭灰を示す。
【0018】
【表1】
【0019】次に、20℃の恒温条件下で、表1に示す
石炭灰100重量部とJIS R9001規格の消石灰
10重量%水溶液100重量部とを100ml密閉容器
中に1/3体積部まで充填して攪拌混合し、3分経過後
の前記容器2/3体積部に存在する気体アンモニア濃度
をガス検知管(ガステック社製)で測定した。結果を表
2に示す。また、表3に示すモルタル配合により、モル
タル試験を行うと共に、モルタル混練中に発生したアン
モニアガス量を積等式検知管(ガステック社製)で測定
した。結果を併せて表2に示す。尚、予想空気連行量
は、コンクリート工学年次論文集17(1995)、田
野崎ほかのP341、図4に示す式、モルタル空気量
(%)=14.9(BET比表面積m2/g)-0.763
より算出した。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】表1、及び2において、アンモニア含有石
炭灰は、凝結が著しく遅延すると共に、空気連行量が予
想し難いことがわかる。特に、JIS A 6201で
は合格する石炭灰A、C、及びDも、モルタル・コンク
リート用石炭灰として不適当なものであり、NH3 発生
量が30ppm以下の石炭灰B、F、G、及びC´にお
いて、好適な値を示した。
【0023】
【発明の効果】モルタル・コンクリート用石炭灰として
使用すると、アンモニアガスを多量に発生するおそれが
ある石炭灰に対して、迅速簡単に、モルタル・コンクリ
ート特性が予想でき、石炭灰の有効利用を促進すること
ができる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭灰をアルカリ水溶液中で攪拌混合
    し、アンモニア濃度を測定することを特徴とする石炭灰
    の評価方法。
  2. 【請求項2】 アルカリ水溶液が消石灰、生石灰、セメ
    ント、水酸化ナトリ水酸化カリウム、水酸化ストロンチ
    ウム、及び水酸化バリウムから選ばれる少なくとも一種
    であることを特徴とする請求項1記載の石炭灰の評価方
    法。
  3. 【請求項3】 アルカリ水溶液がpH12以上のアルカ
    リ水溶液であることを特徴とする請求項1若しくは2記
    載の石炭灰の評価方法。
  4. 【請求項4】 密封容器中の気体アンモニア濃度をガス
    検知管で測定することを特徴とする請求項1〜3いずれ
    か記載の石炭灰の評価方法。
  5. 【請求項5】 モルタル・コンクリート用石炭灰として
    の適性を評価することを特徴とする請求項1〜4いずれ
    か記載の石炭灰の評価方法。
  6. 【請求項6】 20℃の恒温条件下で、石炭灰100重
    量部及び消石灰10重量%水溶液100重量部を100
    ml密閉容器中に1/3体積部まで充填して攪拌混合
    し、3分経過後の前記容器2/3体積部に存在する気体
    アンモニア濃度をガス検知管で測定したアンモニア検知
    量が30ppm以下の石炭灰を用いることを特徴とする
    モルタル・コンクリート用石炭灰。
  7. 【請求項7】 石炭灰が石炭火力発電所における微粉炭
    燃焼ボイラから副産品として排出される脱硝処理後の捕
    集灰であることを特徴とする請求項6記載のモルタル・
    コンクリート用石炭灰。
  8. 【請求項8】 請求項6若しくは7記載の石炭灰を用い
    たことを特徴とするモルタル・コンクリート。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101423148B1 (ko) * 2013-09-02 2014-07-28 주식회사 이레하이테크이앤씨 선택적 용해법을 이용한 플라이애시의 알칼리 활성화 반응성 평가방법
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Effective date: 20040511