JPH10291849A

JPH10291849A - ＮＯｘ浄化機能を有するセメント系水硬性組成物

Info

Publication number: JPH10291849A
Application number: JP9103071A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kamiya; 清志神谷; Yoshihiko Murata; 義彦村田; Yutaka Yamada; 裕山田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】内容物が十分均一に分散混合され、ＮＯｘ浄化
機能の向上し、かつ保存安定性に優れたセメント系水硬
性組成物を得ること【解決手段】本発明のセメント系水硬性組成物は、セメ
ントクリンカーと二酸化チタンを混合し、得られたセメ
ントクリンカー混合物を同時粉砕して得られる。またこ
のセメントクリンカー混合物に石膏、消石灰又は吸着性
物質、特に活性炭の少なくとも一種が含有されている。
これらのセメント系水硬性組成物は、水と混練して硬化
体として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＯｘ浄化機能を
有するセメント系水硬性組成物に関し、更に詳しくは本
発明は、ＮＯｘ浄化性能が向上したセメント系水硬性組
成物に関するもので、更にはこのセメント系水硬性組成
物を水で混練して作製された、高いＮＯｘ浄化性能を示
すセメント硬化体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、特にジーゼル自動車か
らでる排気ガス中に含まれているＮＯ_Xによる大気環境
の汚染は、自動車数の増加、それに伴う交通渋滞等で増
加している。このような中で、このＮＯ_Xの濃度を低下
させる物質として金属酸化物が知られており、この中で
も二酸化チタンが強い光触媒作用を有することも知られ
ている。このような二酸化チタンの強い光触媒作用に注
目して二酸化チタンを利用してＮＯ_Xを除去する研究
は、近年ますます盛んになり二酸化チタンを混合してシ
ートやパネルを形成し、建築物の外壁に用いてＮＯ_Xを
除去することが実用化されつつある。

【０００３】具体的に特開平２−２７３５１４号公報に
は、二酸化チタンの半導体と粘土とを練り合わせ、乾燥
して得られる有害物質の除去剤が開示されている。また
特開平６−３２７９６５号公報には、エチレン等の有害
物質の除去剤として、水硬性化合物の水和凝集物に０．
５〜５ｅＶの禁止帯幅を有する半導体（例えば二酸化チ
タン等）を分散してなる有害物質除去剤が開示されてお
り、また特開平７−１７１４０８号公報には、難分解性
結着剤を介して光触媒粒子を基体上に接着した光触媒が
開示されている。更に特開平８−２４３４０２号公報に
は、無機硬化体の表面部に酸化チタン及び酸化促進剤の
一部又は全部が存在している如き光触媒材料が開示され
ている。これらはいずれも二酸化チタンを各種の結合材
に混合して得られた混合物は粒状体や被覆の形態で使用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き各公報に記載の有害物質除去部材や光触媒材料は、
二酸化チタンを難分解性結着剤や水硬性化合物に添加し
て混合しているものの、そのＮＯｘ浄化性能は、今一つ
十分でなく、その改良が望まれている。そこで本発明者
等は、二酸化チタンのＮＯｘ浄化機能を向上させる点に
つき、種々検討したところ、微粉の二酸化チタンが凝集
することなく十分に分散混合されるには、セメント系水
硬性組成物において、セメントの製造工程の途中で得ら
れるセメントクリンカーの粉砕の段階で二酸化チタンを
添加混合、粉砕を行うことで、粉砕と同時に二酸化チタ
ンの均一混合が可能であり、しかも二酸化チタンが粉砕
されたセメントクリンカー粒子の表面に付着してＮＯｘ
浄化機能を向上させることができることを見出し、この
知見に基づいて本発明はなされたものである。

【０００５】したがって、本発明が解決しようとする第
１の課題は、内容物が十分均一に分散混合され、ＮＯｘ
浄化機能の向上したセメント系水硬性組成物を提供する
ことにある。また本発明が解決しようとする第２の課題
は、内容物が十分均一に分散混合され、ＮＯｘ浄化機能
の向上すると共に保存安定性に優れたセメント系水硬性
組成物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、以
下の各発明によりそれぞれ達成される。

【０００７】（１）セメントクリンカーと二酸化チタン
を混合し、得られたセメントクリンカー混合物を同時粉
砕することを特徴とするＮＯｘ浄化機能を有するセメン
ト系水硬性組成物。（２）セメントクリンカー混合物に石膏が含有されてい
ることを特徴とする前記第１項に記載のＮＯｘ浄化機能
を有するセメント系水硬性組成物。（３）セメントクリンカー混合物に消石灰が含有されて
いることを特徴とする前記第１項に記載のＮＯｘ浄化機
能を有するセメント系水硬性組成物。（４）セメントクリンカー混合物に吸着性物質が含有さ
れていることを特徴とする前記第１項乃至第３項のいず
れかに記載のＮＯｘ浄化機能を有するセメント系水硬性
組成物。（５）吸着性物質が活性炭であることを特徴とする前記
第１項乃至第４項のいずれかに記載のＮＯｘ浄化機能を
有するセメント系水硬性組成物。（６）前記第１項乃至第５項のいずれかに記載のＮＯｘ
浄化機能を有するセメント系水硬性組成物を水で混練し
て形成された硬化体。

【０００８】このように本発明は、セメントクリンカー
に二酸化チタンを混入した後、得られたセメントクリン
カー混合物を粉砕することにより製造されたＮＯｘ浄化
機能を有するセメント系水硬性組成物であり、このよう
な製造方法により得られたセメント系水硬性組成物は、
粉砕されたセメントクリンカー粒子の表面に付着して均
一に分散することができるので、優れたＮＯｘ浄化機能
の向上が見られる。本発明では、このようにして得られ
たセメント系水硬性組成物は、このままでもＮＯｘ浄化
性能を有するが、セメント系水硬性組成物に水を加えて
混練して作製された硬化体は、優れたＮＯｘ浄化性能を
発揮するので、硬化体として使用するのが実用的であ
る。

【０００９】また本発明において、セメントクリンカー
混合物に石膏が含有されていることを特徴とするもの
で、これにより得られたセメント系水硬性組成物は、セ
メント配合物からなり、ＮＯｘ浄化機能が向上し、通常
のセメントと同等の長期間の保存安定性のあるものが得
られる。更に本発明において、セメントクリンカー混合
物に消石灰が含有されていることにより、ｐＨが向上
し、その結果ＮＯｘを可溶性塩として光触媒の系外に排
出して光触媒の浄化効率を向上させることができる。ま
たこのセメント系水硬性組成物をコンクリート表面等に
適用する場合には、コンクリートの経時による中性化乃
至酸性化を防ぐことができる利点を有する。

【００１０】更に本発明においては、セメントクリンカ
ー混合物に吸着性物質を含有する場合には、得られたセ
メント系水硬性組成物は、昼間、光が当たっている状態
では、ＮＯｘが光触媒によって分解除去され、更に夜間
では、ＮＯｘは吸着性物質に吸着されて除去される。更
にまた昼間になり光が当たると吸着性物質に吸着された
ＮＯｘが光触媒によって分解除去される。したがって、
昼夜にわたってＮＯｘの除去が可能となるという浄化性
能を更に向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を挙
げるが、本発明は、これに限定されるものではない。

【００１２】本発明のセメント系水硬性組成物は、セメ
ントクリンカーに二酸化チタンを混入した後、得られた
セメントクリンカー混合物を粉砕することを特徴とする
ものであり、セメントクリンカーとしては、セメントの
製造において、セメント原料がロータリキルンで焼成さ
れ、冷却して得られた粉砕前のクリンカーが好ましい。
しかし、セメントクリンカーは、粉砕中又は粉砕後のも
のでもよく、更にセメントクリンカーは粉砕後では、分
級前又は分級後の各粒度のいずれのものを用いてもよ
い。

【００１３】またセメントクリンカーは、普通ポルトラ
ンドセメント、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、超早強ポルトランドセメント、耐硫
酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメン
ト、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセ
メント、アルミナセメント、マグネシアセメント、低発
熱セメント、超速硬セメント等を製造しうる範囲のもの
が用いられてもよい。

【００１４】この他、セメントクリンカーに添加される
好ましい添加材としては、石膏や消石灰があり、石膏は
特別のものなく、セメントの技術分野において通常用い
られるものでよい。また消石灰は、通常の製造方法で得
られたものでよい。本発明に用いられる二酸化チタン
は、アナターゼ型二酸化チタン粉末、ルチル型二酸化チ
タン粉末のいずれも使用することができ、好ましくはア
ナターゼ型二酸化チタン粉末がよい。二酸化チタンは、
その粒径は微粒の方がより良好なＮＯｘ浄化機能が得ら
れるが、通常、５〜２５０ｎｍがよく、好ましくは１０
〜１００ｎｍのものが使用される。

【００１５】本発明において、二酸化チタンの酸化促進
剤として、Ｆｅ、Ｚｎ等の単体、酸化物、水酸化物、ハ
ロゲン化物及び塩類からなる群より選択された少なくと
も一種が挙げられ、具体的には硫酸鉄、硝酸銀等が挙げ
られる。これらの酸化促進剤を用いることによりＮＯｘ
浄化機能をいっそう向上させることができる。この酸化
促進剤は、セメントクリンカー中に二酸化チタンと共に
添加してもよいことは言うまでもない。

【００１６】本発明において、セメントクリンカー混合
物には、吸着性物質を加えることができ、吸着物質とし
ては、特に限定されるものではないが、好ましくは活性
炭、シリカゲル、ゼオライト、マガディアイト、ペタラ
イト等が挙げられる。マガディアイトは、Ｎａ₂Ｓｉ₁₄
Ｏ₂₉ｎＨ₂Ｏの化学式を有し、吸着性物質として有効で
ある。更にペタライトは外観が石英に似て白色や灰色の
鉱物で、鉱物学的には長石族に属する珪酸塩鉱物（Ｌｉ
₂ＯＡｌ₂Ｏ₃８ＳｉＯ₂）である。吸着性能に優れて
いる。これらの吸着性物質は、いずれも吸着性能に優れ
ている。これらのうち、特に好ましくは活性炭、シリカ
ゲルである。

【００１７】この吸着性物質の作用を更に詳しく説明す
ると、日中の太陽光（これに含有される紫外線）により
光触媒の作用でＮＯ_xが分解除去されるばかりでなく夜
間では該吸着材料にＮＯｘが吸着され、これが日中にな
ると、吸着れたＮＯｘは紫外線の作用により分解され
る。

【００１８】本発明では、セメントクリンカーと二酸化
チタンとの混合物を含むセメントクリンカー混合物を粉
砕するが、この粉砕機としては、ボールミル、ロッドミ
ル、振動ミル、堅型ミル、チューブミル等の各種の粉砕
機を用いることができる。好ましくはボールミル粉砕機
である。セメントクリンカー混合物の粉砕時間は、３０
分〜３時間でセメントクリンカーが粉砕されると共に二
酸化チタンは十分均一に分散される。セメントクリンカ
ー混合物は、十分粉砕され、かつ均一に分散された状態
では、二酸化チタンは、粉砕されたセメントクリンカー
粒子の表面に付着しており、その結果ＮＯｘ浄化機能が
一段と向上する。

【００１９】本発明のＮＯｘ浄化機能を有するセメント
系水硬性組成物において、セメントクリンカーと二酸化
チタンとの混合割合は、セメントクリンカー１００重量
部に対して、二酸化チタン５重量部〜２００重量部であ
り、好ましくはセメントクリンカー１００重量部に対し
て、二酸化チタン１０重量部〜１００重量部である。二
酸化チタンが少ない場合には、実質的にＮＯｘ浄化機能
が乏しく、二酸化チタンの量が上限を越えると、コスト
的に好ましくない。

【００２０】本発明のセメント系水硬性組成物におい
て、石膏の添加量は、セメントクリンカー１００重量部
に対して１重量部〜１０重量部であり、好ましくはセメ
ントクリンカー１００重量部に対して２重量部〜７重量
部である。石膏の量は、セメントクリンカー１００重量
部に対して２重量部未満のときは、セメントの保存安定
性が十分でなく、また石膏の量が、７重量部を越える
と、セメントの凝結遅延、硬化不良等の障害が起きるの
で好ましくない。

【００２１】本発明のセメント系水硬性組成物におい
て、消石灰の量は、セメントクリンカー１００重量部に
対して１重量部〜５０重量部であり、好ましくはセメン
トクリンカー１００重量部に対して５重量部〜３０重量
部である。消石灰の量は、セメントクリンカー１００重
量部に対して１重量部未満のときは、ｐＨの向上に寄与
しないので、ＮＯｘの分解生成物の中和が十分でなく、
また消石灰の量が、５０重量部を越えると、かえって二
酸化チタンの量が相対的に減り浄化性能が落ちるので好
ましくない。

【００２２】更に本発明のセメント系水硬性組成物にお
いて、吸着性物質の量は、その種類にもよるが、セメン
トクリンカー１００重量部に対して５重量部〜５０重量
部であり、好ましくはセメントクリンカー１００重量部
に対して１０重量部〜３０重量部である。吸着性物質の
量は、セメントクリンカー１００重量部に対して５重量
部未満のときは、二酸化チタンの吸着が十分行えないの
で、浄化性能を向上させることができない。また吸着性
物質の量が、５０重量部を越えると、かえって二酸化チ
タンの量が相対的に減り浄化性能が落ちるので好ましく
ない。

【００２３】本発明のセメント系水硬性組成物は、ＮＯ
ｘ浄化機能が一段と優れている点で、ＮＯｘ浄化を目的
として使用することができ、建材、道路用ブロック、舗
装用部材、触媒等の形態で使用される。なお、この他、
光を照射して、空気の浄化、水の浄化をすることができ
る。更に、抗菌・防カビ、防汚染等の用途に使用するこ
とができる。また光触媒の量を多くすることにより光が
当たらなくても抗菌・防カビ、防汚染等の用途に使用す
ることができる。

【００２４】

【実施例】以下に本発明を実施例を挙げて更に詳しく説
明するが、本発明はこの例にのみ限定されるものではな
い。

【００２５】〔実施例１〕ロータリーキルンから取り出
され、冷却された普通ポルトランドセメント用クリンカ
ー（三菱マテリアル（株）、黒崎工場製）１００重量部
を容量７５リットルのボールミル粉砕機に投入し、つい
で二酸化チタン粉末（アナターゼ型の比表面積３００ｍ
²／ｇの触媒用、平均粒径３０ｎｍ）２５重量部を加え
て、１時間、セメントクリンカーと二酸化チタン粉末と
を混合しながら同時にセメントクリンカーを粉砕した。
比較として、セメント１００重量部に二酸化チタン２５
重量部を添加し１時間混合した。本発明のセメント系水
硬性組成物は、セメントクリンカーが粉砕されると共に
二酸化チタン粉末は十分混合された。また得られた混合
物を顕微鏡観察したところ、セメントクリンカー粒子の
表面に二酸化チタンが均一に付着していた。比較では、
二酸化チタンが凝集しているものもあり、十分均一なも
のは得られないばかりか単なる混合体でありセメント粒
子表面には殆ど付着していなかった。この同時粉砕水硬
性組成物は保存安定性に優れていた。

【００２６】〔実施例２〕表１に示す割合で普通ポルト
ランドセメント用クリンカー（三菱マテリアル（株）、
黒崎工場製）、酸化チタン（堺化学（株）、光触媒用Ｓ
ＳＰ−２５、比表面積２２０ｍ²／ｇ（ＢＥＴ法））及
び石膏（東京電力（株）鹿島火力発電所排脱石膏ＳＯ₃
＝４５．５％）を内容積６０リットルのボールミルに投
入し、２５ｍｍφの鋼球を３０ｋｇ入れ、ポールミルを
回転速度６５ｒｐｍで３０００回転して粉砕した。粉砕
して得られた粉砕物の比表面積は、ＪＩＳ−Ｒ−５２０
１セメントの物理試験方法に規定される方法でブレーン
値を測定した。

【００２７】粉砕して得られた水硬性組成物１００重量
部、骨材（ニッチツ（株）、珪砂４号）２００重量部に
水３０重量部をホバートミキサーで混練し、得られた混
練モルタルを一層加圧成形法（プレス成形法、面圧１０
０ｋｇｆ／ｃｍ²、プレス時間１分）で平板を成形し
た。成形体の寸法は、長さ１ｃｍ×幅１ｃｍ×厚み１ｃ
ｍとした。この平板からなる成形体は、２０℃の湿空養
生を１周行った後、６０℃の通風乾燥機で１２時間乾燥
した後、ＮＯｘ除去率を以下のＮＯｘの除去性能試験方
法で測定した。ＮＯｘ除去率は、以下の式により算出し
た。

【００２８】

【式１】

【００２９】比較例は、普通ポルトランドセメントと酸
化チタンを横軸型渦流式高速混合機で混合したものを使
用した。得られた結果を表１に示す。

【００３０】〔ＮＯｘの除去性能試験方法〕試験は試験
体を密閉容器に入れ、入口から１ｐｐｍのＮＯｘガスを
含む模擬ガスを流した。出口からでるガスの濃度を測定
し、これからＮＯｘの除去率を測定した。試験は２４時
間行い、１０分毎の除去率を平均した数値を試験結果と
した。なお、この試験では、１０Ｗ×３本の紫外線ラン
プを２４時間点灯したままで試験を行った。また紫外線
波長３６５ｎｍ、紫外線強度０．５ｍＷ／ｃｍ²、ＮＯ
ｘガス流量１．５リットル／分、供試体面積（平板）１
００ｃｍ²である。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から明らかなように、粉砕物の比表面
積が変わらないが、ＮＯｘ除去率に優れたものが得られ
ることがわかる。またこの粉砕物は保存安定性にも優れ
ている。

【００３３】〔実施例３〕実施例１において、ボールミ
ル粉砕機に、セメントクリンカー、二酸化チタン、石
膏、消石灰及び吸着物質の混合物を表２のように各種の
組合せで造り粉砕した。得られた粉砕物についてＮＯｘ
浄化機能を測定した。得られた結果を表２に示す。な
お、表２中のＮＯｘ浄化機能向上比は、比較例のＮＯｘ
浄化効率を１とした時の比率である。

【００３４】〔ＮＯｘの除去性能試験方法〕試験は試験
体を密閉容器に入れ、入口から１ｐｐｍのＮＯｘガスを
含む模擬ガスを流した。出口からでるガスの濃度を測定
し、これからＮＯｘの除去率を測定した。試験は２４時
間行い、１０分毎の除去率を平均した数値を試験結果と
した。なお、この試験では、１０Ｗ×３本の紫外線ラン
プを２４時間点灯したままで試験を行った。また、吸着
物質を含む試料では、紫外線ランプを２時間毎に点灯、
消灯を繰り返した。したがって２４時間の試験時間中、
ランプが点灯していたのは１２時間であった。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２から明らかなように、本発明の試料で
は、いずれもＮＯｘの除去率が、比較例のものに比して
向上していることがわかる。

【００３７】〔実施例４〕実施例３で使用したＮＯｘ浄
化機能を有するセメント系水硬性組成物を使用し、モル
タル硬化体を作製してＮＯｘ浄化性能を測定した。即ち
ＮＯｘ浄化機能を有するセメント系水硬性組成物１００
重量部に、珪砂２００重量部、水３０重量部を加え、混
練し、得られた混練物をプレス成形法によって平板を成
形した。この平板からなる試験体を２周湿空養生して硬
化体を形成した後、ＮＯｘ浄化性能を測定した。得られ
た結果を表３に示す。なお、ＮＯｘ浄化性能試験方法
は、実施例３と同じ方法で行った。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３から明らかなように、本発明の試料で
は、いずれもＮＯｘの除去率が、比較例のものに比して
向上していることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、セメントクリンカーに
二酸化チタンを混入した後、得られたセメントクリンカ
ー混合物を粉砕することにより製造されたＮＯｘ浄化機
能を有するセメント系水硬性組成物であることにより、
粉砕されたセメントクリンカー粒子の表面に付着して均
一に分散することができるので、ＮＯｘ浄化機能が一段
と向上する。

【００４１】また本発明において、セメントクリンカー
混合物に石膏が含有されていることにより得られたセメ
ント系水硬性組成物は、セメント配合物からなり、ＮＯ
ｘ浄化機能が向上し、長期間の保存安定性のあるものが
得られる。更に本発明において、セメントクリンカー混
合物に消石灰が含有されていることにより、ｐＨが向上
し、その結果ＮＯｘが除去され、生成した硝酸を可溶性
塩として光触媒の系外に排出することができる。したが
って、二酸化チタンの浄化効率を向上させると共に環境
にも好ましい。またこのセメント系水硬性組成物をコン
クリート表面等に適用する場合には、コンクリートの経
時による中性化乃至酸性化を防ぐことができる利点を有
する。

【００４２】更に本発明においては、セメントクリンカ
ー混合物に吸着性物質を含有する場合には、得られたセ
メント系水硬性組成物は、昼夜にわたってＮＯｘの除去
が可能となるという浄化性能を更に向上させることがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 14/36 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントクリンカーと二酸化チタンを混合
し、得られたセメントクリンカー混合物を同時粉砕する
ことを特徴とするＮＯｘ浄化機能を有するセメント系水
硬性組成物。
【請求項２】セメントクリンカー混合物に石膏が含有さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ浄化
機能を有するセメント系水硬性組成物。
【請求項３】セメントクリンカー混合物に消石灰が含有
されていることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ浄
化機能を有するセメント系水硬性組成物。
【請求項４】セメントクリンカー混合物に吸着性物質が
含有されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載のＮＯｘ浄化機能を有するセメント系
水硬性組成物。
【請求項５】吸着性物質が活性炭であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＮＯｘ浄化
機能を有するセメント系水硬性組成物。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
ＮＯｘ浄化機能を有するセメント系水硬性組成物を水で
混練して形成された硬化体。