JPH11199294A - ガラス廃材混入コンクリート組成物とその成形体 - Google Patents

ガラス廃材混入コンクリート組成物とその成形体

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JPH11199294A
JPH11199294A JP9368160A JP36816097A JPH11199294A JP H11199294 A JPH11199294 A JP H11199294A JP 9368160 A JP9368160 A JP 9368160A JP 36816097 A JP36816097 A JP 36816097A JP H11199294 A JPH11199294 A JP H11199294A
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incineration ash
concrete
waste
cement
glass
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JP9368160A
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Tetsuya Fujii
哲也 藤井
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Taiheiyo Cement Corp
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Taiheiyo Cement Corp
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    • 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
    • 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
    • C04B28/02Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/021Ash cements, e.g. fly ash cements ; Cements based on incineration residues, e.g. alkali-activated slags from waste incineration ; Kiln dust cements
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
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    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2023Resistance against alkali-aggregate reaction

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリートにガラス廃材を混入してもアル
カリシリカ反応によりコンクリートが劣化せず、ガラス
廃材及び廃棄物焼却灰の両方を同時に大量に有効利用す
るコンクリート組成物及びコンクリート製品を提供す
る。 【解決手段】 セメント、骨材、水からなるコンクリー
ト組成物であって、セメントが都市ゴミ焼却灰、下水汚
泥焼却灰の一種以上を原料として製造された水硬性組成
物であり、骨材の一部または全部がガラス廃材であるこ
とを特徴とするガラス廃材混入コンクリート組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ焼却灰や
下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として製造してなる水
硬性組成物(以下エコセメントという)を使用したガラ
ス廃材混入コンクリート組成物とその成形体に関する。
より詳しくは骨材としてガラス廃材を使用し、セメント
として都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原
料として製造されたエコセメントを用いたコンクリート
組成物と、この組成物からなる成形体であって、建築
用、道路舗装用、土木用に用いられるブロック、パネ
ル、平板に関する。
【0002】
【従来の技術】コンクリートにガラスを混入すると、ア
ルカリシリカ反応が発生してコンクリートが劣化するの
で、従来はコンクリートにガラスを混入するのは困難と
されてきた。ガラス廃材のリサイクルを目的にコンクリ
ートにガラス廃材を混入すると、セメント中及びガラス
廃材中のアルカリ金属とガラス廃材中の未晶質のシリカ
分が反応し、その反応生成物が膨張し、コンクリートに
亀甲状のひび割れ等の劣化を発生させるためコンクリー
ト中にガラスを混入することは困難であった。
【0003】一方、近年、都市ゴミや下水汚泥等の一般
廃棄物および産業廃棄物は著しく増加し、廃棄物の有効
利用、再資源化が各方面で試みられているが、廃棄物処
理に関する決定的な方法はなく、現状は埋め立てに頼っ
ている。しかし、最近、セメントの製造分野では、廃棄
物の有効利用および再資源化を目的として、都市ゴミ焼
却灰等の廃棄物を原料として製造されたエコセメントが
製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、コンクリートにガラス廃材を混入してもア
ルカリシリカ反応によりコンクリートが劣化しないコン
クリート製品を提供すると共に、ガラス廃材及び廃棄物
焼却灰の両方を同時に大量に有効利用した廃棄物からな
るコンクリート製品を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
鋭意研究の結果、本発明者らは都市ゴミ焼却灰、下水汚
泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたエコセメン
トを用いることによりガラス廃材を混入してもひび割れ
が生じないことを見出し本発明を完成した。即ち、セメ
ント、骨材水からなるコンクリート組成物において、セ
メントが都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を
原料として製造された水硬性組成物であって、骨材がガ
ラス廃材であることを特徴とするガラス廃材混入コンク
リート組成物によって解決される。
【0006】特にセメントが都市ゴミ焼却灰、下水汚泥
焼却灰の一種以上を原料として製造された水硬性組成物
であって、C117CaCl2を10〜40重量%および
2S、C3Sの一種以上(C:CaO、A:Al23
S:SiO2を示す)を含有する焼成物と石膏からなる
水硬性組成物であることを特徴とするガラス廃材混入コ
ンクリート組成物によって解決される。
【0007】すなわち、ガラス廃材を骨材として使用す
るコンクリート製品において、結合材として、都市ゴミ
焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料としてなる焼
成物であって、C117CaCl2を10〜40重量%お
よび少なくともC2S、C3Sの一種以上を含有する水硬
性組成物を使用すると、ガラス廃材中に含まれるNa2
Oがガラスから溶出した際、ガラス骨材の周囲に生成し
ている前記C117CaCl2の水和物に捕捉され、骨材
中のシリカ質との反応が抑制されるからである。
【0008】なお、本発明において、さらにクエン酸を
前記水硬性組成物に対して重量比で0〜2.0%添加す
ることが好ましい。(請求項3)
【0009】クエン酸を前記水硬性組成物に対して重量
比で0〜2.0%添加するのは、前記エコセメント中に
含まれるアルカリ金属がクエン酸と反応して水溶性錯塩
になり緩衝材として前記エコセメント中のアルカリ金属
と骨材中のシリカ質の反応によるアルカリシリカ反応を
抑制するからである。
【0010】また本発明は上記のいずれかのコンクリー
ト組成物からなる成形体であって建築用材料、道路舗装
用材料、土木用材料に用いられるブロック、パネル、平
板、または特定形状の成形製品に用いられるのが好まし
い。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明で用いるエコセメントは、
都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料とし
て製造された水硬性組成物であって、11CaO・7A
23・CaCl(以下C117CaCl2と略記する)
を10〜40重量%および2CaO・SiO2(以下C2
Sと略記する)、3CaO・SiO2(以下C3Sと略記
する)の一種以上を含有する焼成物と石膏からなる水硬
性組成物である。なお、ここで使用する原料は、貝殻や
下水汚泥に生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一
般廃棄物や産業廃棄物、更には普通セメント原料である
石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイト、鉄等と
混合して成分調整した原料であってもよい。係る原料を
1200〜1500℃で焼成して得たクリンカーを粉砕
後、この焼成物に石膏を添加してエコセメントを製造す
る。石膏は、無水石膏、二水石膏、半水石膏のいずれも
使用でき、強度の発現性から前記焼成物100重量部に
対して1〜30重量部添加するのが好ましい。
【0012】前記焼成物中のアルミニウム源は焼却灰か
ら由来するので、C117CaCl2等のアルミニウム化
合物の含有量が10重量%未満では、焼却灰の使用量が
少なく、本発明の目的である廃棄物焼却灰の大量処理の
目的にそぐわない。また、40重量%超えると水和の進
行によって過大に膨張するので好ましくない。
【0013】本発明で使用するガラス廃材は骨材の代替
として、飲料水の廃ビンガラス、食器用のガラス製品、
通常の窓ガラス等各種の廃ガラスを所定の大きさに粉砕
して用いる。また本発明では製造コスト、資源リサイク
ルの観点からガラス廃材を利用しているが特にガラス廃
材に限定されるものではなく、ガラスの原料であるガラ
スカレット等のガラス質のものであれば使用可能であ
る。
【0014】本発明のガラス廃材混入コンクリート組成
物を用いた成形体は上記エコセメントに粗骨材としてガ
ラス廃材、細骨材としてケイ砂および水を配合し、混
練、振動加圧成形後、脱型して得られる。粗骨材および
水の配合量はブロック強度の目標値に応じて適宜定めら
れる。混練から脱型の工程は通常の手順に従えばよい。
【0015】本発明のガラス廃材混入コンクリート成形
体はクエン酸を上記エコセメントに対して重量比で0〜
2.0%添加することが好ましい。これは、クエン酸の
添加量が多くなるほどコンクリートの強度発現が遅延さ
れるため、0〜2.0%の添加量までが成形体を製造時
に必要なコンクリートの材齢1日における初期強度1
0.0N/mm2以上を確保できるからである。
【0016】
【実施例】以下本発明に係るガラス廃材混入コンクリー
ト組成物からなる成形体について具体的な実施例を示
す。なお、本実施例は例示であり、本発明の範囲を限定
するものではない。
【0017】表1に示す鉱物組成のエコセメントを表2
の配合で混練し、本発明に係るガラス廃材を混入したイ
ンターロッキングブロック(実施例1〜3)を作成し
た。また普通ポルトランドセメントを用いて、表2に示
す配合のガラス廃材を混入した従来のインターロッキン
グブロック(比較例)を作成した。これらのインターロ
ッキングブロックについて、JASS 5NT-603コンクリー
トの反応試験コンクリートバー法を実施した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】実施例および比較例に使用した材料は以下
のとおりである。 [実施例] エコセメント 表1に示す鉱物組成の水硬性組成物 ガラス廃材 比重2.51、骨材粒度2.8〜5.6のビンガラス廃材カレット クエン酸 純正化学株式会社製クエン酸一水和物 純度99.5% 砕砂 秩父郡有恒砕砂 比重2.62 FM2.70 [比較例] 普通セメント 秩父小野田社製普通ポルトランドセメント 比重3.16 ガラス廃材 比重2.51、骨材粒度2.8〜5.6のビンガラス廃材カレット 砕砂 秩父郡有恒砕砂 比重2.62 FM2.70
【0021】JASS 5NT-603コンクリートの反応性試験に
よるコンクリートバーの材齢6ヶ月経過時の膨張率は表
3に示す結果となり、本発明の技術を使用すればコンク
リートにガラスを混入してもJASS 5NT-603の反応性試験
コンクリートバー法で無害であるとの判定が得られた。
【0022】
【表3】
【0023】表2に示す配合による従来のインターロッ
キングブロックと本発明によるインターロッキングブロ
ックを作製し、歩道に施設し、6ヶ月経過後のアルカリ
シリカ反応によるブロック表面の劣化状態を調査した結
果、従来のインターロッキングブロックは150m2
設中92m2の表層にアルカリシリカ反応による亀甲状
のひび割れが発生した。本発明のインターロッキングブ
ロックは150m2敷設中表層にアルカリシリカ反応に
よるひび割れが発生したものは0だった。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明では、セメント(結
合材)として都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以
上を原料として製造されたエコセメントを用いることに
よりガラス廃材中のNa2Oを捕捉及び緩衝材化するこ
とによりアルカリシリカ反応を抑制することが可能とな
り、従来製造が困難であったガラス廃材を混入してもひ
び割れの発生しないコンクリート製品が得られる。従っ
て本発明によりコンクリートにガラス廃材を混入するこ
とが可能となり、ガラス廃材を有効に利用すると共に、
このコンクリートを都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の
一種以上を原料として製造された水硬性組成物をから作
ることにより廃棄物焼却灰をも大量に有効利用可能とな
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント、骨材、水からなるコンクリー
    ト組成物であって、セメントが都市ゴミ焼却灰、下水汚
    泥焼却灰の一種以上を原料として製造された水硬性組成
    物であり、骨材の一部又は全部がガラス廃材であること
    を特徴とするガラス廃材混入コンクリート組成物。
  2. 【請求項2】 セメントが都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼
    却灰の一種以上を原料として製造された水硬性組成物で
    あって、C117CaCl2を10〜40重量%およびC
    2S、C3Sの一種以上(C:CaO、A:Al23
    S:SiO2を示す)を含有する焼成物と石膏からなる
    水硬性組成物であることを特徴とする請求項1記載のガ
    ラス廃材混入コンクリート組成物。
  3. 【請求項3】 さらにクエン酸を前記水硬性組成物に対
    して重量比で0〜2.0%添加することを特徴とする請
    求項1または2記載のガラス廃材混入コンクリート組成
    物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかのコンクリート
    組成物からなる成形体。
  5. 【請求項5】 成形体が建築用材料、道路舗装材料、あ
    るいは土木材料に用いられるブロック、パネル、平板、
    または特定形状の成形製品である請求項4記載のガラス
    廃材混入コンクリート成形体。
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