JPH11246259A - 水硬性材料用混和剤(材)とその性状調整方法 - Google Patents

水硬性材料用混和剤(材)とその性状調整方法

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JPH11246259A
JPH11246259A JP10051910A JP5191098A JPH11246259A JP H11246259 A JPH11246259 A JP H11246259A JP 10051910 A JP10051910 A JP 10051910A JP 5191098 A JP5191098 A JP 5191098A JP H11246259 A JPH11246259 A JP H11246259A
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calcium
cement
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JP10051910A
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Makihiko Ichikawa
牧彦 市川
Sachiko Togawa
祥子 外川
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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
    • 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
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/10Accelerators; Activators
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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
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    • C04B2111/00448Low heat cements
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    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

(57)【要約】 【課題】 早強性を高め発熱量を低減できる混和剤(材)
とそれを使用したセメント性状の調整方法。 【解決手段】都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以
上を原料とした焼成物からなるエコセメントを主体とし
たことを特徴とし、発熱量調整剤ないし早強性促進剤と
して用いられる混和剤(材)。

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た焼成物
と必要に応じて添加した石膏とからなる水硬性組成物
(以下、エコセメントと云う)を主体とした水硬性材料
用混和剤(材)に関し、より詳しくは、エコセメントをベ
ースとし、セメントなどの水硬性材料の発熱調節剤ある
いは凝結促進剤として用いられる混和剤(材)およびその
使用による性状調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】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
却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料としてエコセメ
ントが製造されている。
【0003】エコセメントはその原料の成分に由来する
速硬性の鉱物、即ち、カルシウムアルミネート(例えば
3A),カルシウムフルオロアルミネート(例えば、
117CaF2),カルシウムクロロアルミネート(例
えば、C117CaCl2)の何れか一種以上を含有して
おり、このため凝結時間が短く、早期強度が大きい特性
を有する。しかも、同水準の早期強度を発揮する早強ポ
ルトランドセメントに比べて水和熱が低い利点を有す
る。一方、上記速硬性鉱物の含有量が増えると、その高
い水和反応性のために流動性が大幅に低く、十分な可使
時間が得られないなどの不都合が現れ、打設作業に必要
な流動性と可使時間を確保するために、減水剤や遅延剤
などを多量に添加する必要が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エコセメン
トが有する速硬性の利点を生かし、これを混和剤(材)と
して通常の普通ポルトランドセメント等の水硬性材料に
添加して発熱調節剤あるいは早強性促進剤として利用す
ることにより、エコセメントの上記問題を解決し、その
用途を拡大したものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、(1)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、カルシウムクロロア
ルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシ
ウムアルミネートの一種以上を10〜40重量%および
カルシウムシリケートを含む焼成物と必要に応じて添加
した石膏からなる水硬性組成物を主体とし、水硬性材料
の早強性促進および/または発熱量調整に用いられるこ
とを特徴とする水硬性材料用混和剤(材)。本発明の混和
剤(材)は、好ましくは、(2)比表面積(BET値)が20
00〜7000cm2/gのものである。
【0006】さらに、本発明は、(3)水硬性材料に上
記(1)または(2)の混和剤(材)を添加することにより、そ
の水和発熱量ないし早強性を調整することを特徴とする
方法に関する。本発明の上記調整方法は、(4)水硬性
材料100重量部に対して上記(1)または(2)の混和剤
(材)を1〜50重量部添加する方法を含む。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を具体的に説明す
る。本発明の混和剤(材)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た焼成物であって、カルシ
ウムクロロアルミネート、カルシウムフルオロアルミネ
ート、カルシウムアルミネートの一種以上を10〜40
重量%およびカルシウムシリケートを含む焼成物と必要
に応じて添加された石膏からなる水硬性組成物によって
形成されるエコセメントを主体としたものである。
【0008】上記鉱物組成において、例えば、カルシウ
ムクロロアルミネートは、11CaO・7Al23・C
aCl2(C11A7CaCl2と略記)の組成式で表されるもの
であり、カルシウムフルオロアルミネートは、11Ca
O・7Al23・CaF2(C11A7CaF2と略記)の組成式
で表されるものである。また、カルシウムアルミネート
は3CaO・Al23(C3Aと略記)などである。この
他に、通常のセメントに含まれるジカルシウムシリケー
ト(C2S)、およびトリカルシウムシリケート(C
3S)の1種以上を含む。
【0009】エコセメントの原料は、貝殼や下水汚泥に
生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や
産業廃棄物などが用いられ、さらには、普通のセメント
原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイ
卜、鉄等を混合して成分調整した原料を用いてもよい。
これらの原料を1200〜1500℃で焼成して得たク
リンカーを粉砕し、必要に応じて、粉砕時または粉砕後
に石膏を添加して、エコセメントを製造する。
【0010】この焼成物中のアルミニウム源は主に焼却
灰から由来する。従って、C117CaCl2、C117
CaF2、C3A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なり、廃棄物の
有効利用および再資源化の観点から好ましくない。ま
た、この量が40重量%を上回るとその水和の進行によ
ってセメント硬化体が過大に膨張する場合があるので適
当ではない。
【0011】上記エコセメントクリンカーの粉砕時また
は粉砕後、必要に応じて添加される石膏は、無水石膏、
二水石膏、半水石膏のいずれでもよい。なお、エコセメ
ントを混和剤(材)として用いたとき、このエコセメント
を混合したセメント等の水和反応に必要な石膏量が不足
するような場合に、石膏を添加したものを用いる。この
石膏量は混和剤(材)の添加量およびエコセメントクリン
カーの鉱物組成等に応じて適宜定められる。
【0012】本発明の混和剤(材)は、比表面積(BET値)
が2000〜7000cm2/gのものが適当であり、30
00〜5000cm2/gの範囲が好ましい。比表面積がこ
れより小さいと、初期の水和反応が十分に進行せず、混
和剤(材)の目的の効果が不十分になる。他方、比表面積
が大きすぎると初期水和反応が激しく、性状の調節が難
しくなるので好ましくない。
【0013】本発明の混和剤(材)はセメントなどの水硬
性材料に使用される。混和剤(材)が添加されるセメント
の種類は限定されない。普通ポルトランドセメントをは
じめとして、低熱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、あるいは、それらに高炉スラグ・
フライアッシュ・シリカ質混合材・シリカフュームなど
を混合した各種混合セメントなどの汎用セメントに用い
ることができる。
【0014】さらに本発明の混和剤(材)は、その添加時
期は限定されない。例えば、セメントに用いる場合、セ
メントのクリンカーに添加して混合粉砕しても良く、ク
リンカー粉砕後のセメント粉体に添加しても良い。セメ
ントクリンカーと混合粉砕する場合には、その粒度は通
常の市販セメント程度(2000〜5000cm2/g)であれば良
い。また、セメント粉体に添加する場合には、セメント
製造後から使用時の適宜の時期に添加することができ
る。
【0015】本発明の混和剤(材)は、ポルトランドセメ
ント等に対して、水和反応の発熱調整剤や早強性促進剤
としての効果を有する。すなわち、本発明の混和剤(材)
の主体であるエコセメントには既に述べたように、C11
7CaCl2、C117CaF2、C3A等の速硬性鉱物
が含有されているので、ポルトランドセメント等に本混
和剤(材)を添加すると無添加の場合に比べて、凝結時間
が短縮し、早期強度が向上する。また、本混和剤(材)を
添加したものは、同程度の早強性を示す一般の早強ポル
トランドセメントに比べて水和反応の発熱量が低く、発
熱量調節剤としての作用を発揮する。
【0016】本発明の混和剤(材)の使用量は、使用され
るセメント等の水硬性材料の種類や混和剤(材)の主体で
あるエコセメントに含有される速硬性鉱物(C117
aCl2、C117CaF2、C3A等)の種類と量などに
よって適宜定められる。混和剤(材)に含まれる速硬性鉱
物の含有量が10重量%程度の少ない場合には混和剤
(材)は多めに用いられ、40重量%程度のように多い場
合には使用量は少なめでよい。なお、一般のポルトラン
ドセメントに対して、水和発熱量調整剤ないし早強性促
進剤として使用する場合、混和剤(材)の使用量は、概ね
セメント100重量部に対して1〜50重量部が適当で
ある。
【0017】
【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に示
す。これらは例示であり本発明を限定するものではな
い。なお、本発明の混和剤(材)に用いたエコセメントは
以下のようにして製造した。エコセメントの製造方法 乾燥した都市ゴミ焼却灰54.3重量%、石灰石粉42.
5重量%、アルミ灰1.1重量%、粘土1.1重量%、蛍
石0.5重量%を原料として、ロータリーキルンを用い
て1300〜1450℃でクリンカーを焼成した。得ら
れたクリンカーは縦型ミルでブレーン比表面積が400
0cm2/gになるよう粉砕し、この焼成物100重量部に
対して無水石膏を12重量部添加してブレーン比表面積
が4700cm2/gのエコセメントを製造した。製造した
エコセメントの化学成分を表1に、鉱物組成を表2に示
す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】実施例1 上記エコセメントを、表3の量比に従い、普通ポルトラ
ンドセメント(秩父小野田社製品、比表面積3300cm2/g)
あるいは低熱ポルトランドセメント(比表面積3350cm2/
g)に二水石膏(比表面積7000cm2/g)と共に混合して試験
用のセメントを調製した。二水石膏の添加量は混合した
セメント中のSO3/Al23比が1.5になる量であ
る。各セメント試料に、水セメント比27〜29となる
量の水を加えて凝結させ、その凝結時間、各養生日経過
後のモルタル圧縮強さ、および水和熱を測定し、この結
果を表3に示した。なお、凝結時間およびモルタル圧縮
強さは日本工業規格JIS-5201-1992に従い、また水和熱
は同規格のJIS-5203-1987に従って測定した。また、比
較として市販の各種ポルトランドセメントの凝結時間、
圧縮強さ、水和熱も対比して表3に示した。
【0021】この結果から明らかなように、本発明の混
和剤(材)を添加した普通ポルトランドセメントは、無添
加のものに比べて凝結時間が顕著に短縮されており、1
日〜28日材齢の圧縮強さが大幅に向上している。この
傾向は混和剤(材)量(エコセメント量)に概ね比例してお
り、市販の早強ポルトランドセメントに比較して、混和
剤(材)を5重量%程度添加することにより同水準の凝結
時間が得られ、また混和剤(材)を50重量%程度添加す
ることにより、同水準の圧縮強さが発現されている。一
方、水和熱量は早強ポルトランドセメントより低い。
【0022】低熱ポルトランドセメントについても普通
ポルトランドセメントと同様の傾向が確認された。すな
わち、低熱ポルトランドセメントに本発明の混和剤(材)
を10〜20重量%程度添加することにより、中庸熱ポ
ルトランドセメントや普通ポルトランドセメントとほぼ
同程度に初期圧縮強さを高めることができ、しかも発熱
量はこれらのセメントよりも低い。
【0023】
【表3】
【0024】
【発明の効果】本発明の混和剤(材)およびその方法によ
れば、ポルトランドセメント等の凝結時間を短縮して初
期強度を高めることができ、しかも、同程度の強度を有
する早強ポルトランドセメントに比べて水和熱量を低減
することができる。セメントの耐久性等を高めるうえか
らは水和熱量は低いほうが好ましいので、本発明の混和
剤(材)を添加することによりセメントの性状を有利に改
善することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、カルシウムクロ
    ロアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カ
    ルシウムアルミネートの一種以上を10〜40重量%お
    よびカルシウムシリケートを含む焼成物と必要に応じて
    添加した石膏からなる水硬性組成物を主体とし、水硬性
    材料の早強性促進および/または発熱量調整に用いられ
    ることを特徴とする水硬性材料用混和剤(材)。
  2. 【請求項2】 比表面積(BET値)が2000〜7000c
    m2/gの請求項1に記載の混和剤(材)。
  3. 【請求項3】 水硬性材料に請求項1または2の混和剤
    (材)を添加することにより、その水和発熱量ないし早強
    性を調整することを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 水硬性材料100重量部に対して請求項
    1または2の混和剤(材)を1〜50重量部添加する請求
    項3の方法。
JP10051910A 1998-03-04 1998-03-04 水硬性材料用混和剤(材)とその性状調整方法 Pending JPH11246259A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073152A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Taiheiyo Cement Corp セメント用増量材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003073152A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Taiheiyo Cement Corp セメント用増量材

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