JPH11263678A

JPH11263678A - ポーラスコンクリート成形体

Info

Publication number: JPH11263678A
Application number: JP8943998A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Murakami; 和幸村上; Tetsuya Fujii; 哲也藤井; Shigeo Suda; 重雄須田; Seisuke Nagashio; 靖祐長塩
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度であると同時に高い透水性をも兼ね備
えたポーラスコンクリート成形体を提供することであ
る。他の課題として都市ゴミ焼却灰や下水汚泥等の焼却
灰を大量に処理し、埋め立て地不足の問題あるいはダイ
オキシン発生の問題を解決することを目的とする。【解決手段】骨材とセメントからなり、振動加圧成形
によるゼロスランプコンクリートを用いた即時脱型によ
り成形されるポーラスコンクリート成形体において、セ
メントが都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰を原料として
製造された水硬性組成物であることを特徴とするポーラ
スコンクリート成形体。

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）を使用した透水
性を有するポーラスコンクリート成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市化が進むに従って、アスファ
ルト舗装、コンクリート舗装または各種建築物によって
起こる地表面の遮水による弊害が顕著になってきた。地
表を覆うこれらの構築物は、従来土の中に自然に浸透し
ていた雨水の透過を妨げる結果地下水の急激な減少、そ
れによる地盤沈下、土中生物の生態の変化、樹木の順調
な発育の阻害、路面上の排水不良または集中豪雨による
河川の氾濫等を引き起こして、これらの現象は社会的に
大きな問題となっており、その解決は急務となってい
る。

【０００３】このようなことから、透水性を有する舗装
の出現が従来から強く望まれており、その材料として透
水性アスファルトが知られている。しかしながら、この
透水性アスファルトは元来透水性および保水性が十分で
なく、また日照によって軟化、溶融したアスファルトが
目詰まりを起こして、その透水性を一層悪化させ、さら
に強度の経年変化が大きいこと等のために満足できるも
のではなかった。一方、セメントコンクリート（以下、
単にコンクリートともいう）を基材とする透水性コンク
リート舗装については、従来十分な透水性と強度の両方
を兼ね備えたものを現場打設によって造ることは困難で
あった。即ち、ポルトランドセメント等を使用したポー
ラスコンクリートは空隙が大きくなると強度が低下し、
また強度を向上させようとすると空隙を小さくする必要
があり、透水性が低下する。さらに、打設時の振動締め
固めにより空隙がペースト等で埋まり透水性が低下する
等の問題があった。

【０００４】また、近年、道路をインターロッキングブ
ロック等のブロックで舗装することが多くなりつつあ
る。従来のインターロッキングブロックは透水性能はな
かったが、最近透水性能を有するインターロッキングブ
ロックが開発されている。このインターロッキングブロ
ックは、一般のインターロッキングブロックと同様に、
振動加圧成形によるゼロスランプコンクリートを用いた
即時脱型により製造されるが、しかし空隙が大きいた
め、強度が不足していた。また、高強度化するため、単
位水量を増やすと脱型後のブロックの塑性変形が生じ、
寸法精度が得られない問題もあった。

【０００５】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（特開平７−１６５４４６号公報参
照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は振動加
圧成形によるゼロスランプコンクリートを用いた即時脱
型によるポーラスコンクリート成形体における前記の問
題を解決する高強度であると同時に高い透水性をも兼ね
備えたポーラスコンクリート成形体を提供することであ
る。また他の目的としては都市ゴミ焼却灰等の廃棄物を
大量に再資源化し、有効利用することにより、廃棄物の
埋め立て地不足の問題および環境汚染の問題を解決する
ことを目的とする。

【０００７】

【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、本発明者らはポーラスコンクリート成
形体に使用するセメントとして、従来の普通ポルトラン
ドセメントと異なる組成のセメントを用いることにより
前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成し
た。即ち、本発明のポーラスコンクリート成形体は、骨
材とセメントからなる連続した粗大空隙を有するポーラ
スコンクリート成形体において、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ることを特徴とする。

【０００８】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セメント、即ちエコセメント
は早強性、速硬性に優れ、ポルトランドセメントと比較
すると硬化が早く、強度も大きい。またエコセメントの
特徴として振動加圧成形により即時脱型した場合のブロ
ックの塑性変形が小さいため、単位水量を増やして、よ
り高い充填が可能であり、高強度が得られる。また、成
形時の振動締め固めにおいて、セメントペーストのだれ
が生じにくいので空隙が埋められることがなく、粗大連
続空隙を維持したまま硬化するので、高い透水性が得ら
れる。

【０００９】また、本発明において、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水硬
性組成物即ちエコセメントが、、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ
₁₁Ａ₇ＣａＦ₂、Ｃ₃Ａの一種以上を１０〜４０重量％お
よびＣ₂Ｓ、Ｃ₃Ｓの一種以上を（ただし、Ｃ：ＣａＯ、
Ａ：Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ：ＳｉＯ₂を示す）含有する焼成物に
石膏を添加した水硬性組成物であることを特徴とする。

【００１０】この焼成物中のアルミニウム源は焼却灰か
ら由来するので、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂、
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、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、４
０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。

【００１１】また本発明において、上述の材料にさらに
ポリマーを粉体量に対して０〜２０重量％添加すること
を特徴とする。

【００１２】セメントコンクリートにポリマーを添加す
ると、セメントの水和とポリマーフィルムの形成が同時
に進行し、ポリマーフィルムがセメント水和物を覆い、
ポリマーとセメントが一体化したマトリックス相が形成
されるため高強度となる。

【００１３】また本発明において、上述の材料にさらに
凝結遅延剤を添加することを特徴とする。エコセメント
は速硬性のため凝結時間をコントロールし、練り混ぜか
ら成形までの可使時間を得るためため凝結遅延剤の添加
が望ましい。

【００１４】

【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
てなる焼成物であって、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇Ｃ
ａＦ₂、Ｃ₃Ａの一種以上を１０〜４０重量％およびＣ₂
Ｓ、Ｃ₃Ｓの一種以上を含む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。

【００１５】本発明で使用する粗骨材は例えば天然骨
材、軽量骨材、砕石等が挙げられるが特にこれらに限定
されるものではない。粗骨材の粒径は２．５ｍｍ〜４０
ｍｍの範囲が好ましい。骨材の平均粒径が２．５ｍｍ以
下の場合は、得られる連続空隙の大きさが小さく、透水
性が良くなく、目詰まりを起こしやすい。また平均粒径
が４０ｍｍを超える場合は硬化体の強度が低下する。

【００１６】本発明に使用されるポリマーとしては、樹
脂エマルジョンおよびゴムラテックスが挙げられ、例え
ば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂およびスチレンブ
タジエンゴムが用いられる。ポリマーの添加量は粉体量
に対して０〜２０重量％が好ましい。ここでポリマー添
加量を２０重量％以下としたのは、これ以上添加すると
コンクリートの粘性が上がり成形が困難となるからであ
る。

【００１７】本発明に用いられる凝結遅延剤は、無機質
もしくは有機質遅延剤でセメント組成物としての可使時
間を調整することができる。無機質遅延剤は、リン酸お
よびその塩等、例えばリン酸、リン酸塩、ホウ酸、ホウ
酸塩等が使用できる。有機質遅延剤は、カルボン酸、オ
キシカルボン酸、およびその塩、糖等、例えばクエン
酸、リンゴ酸、スクロース、オリゴ糖およびデキストリ
ン等が好適に使用できる。

【００１８】かかる凝結遅延剤の添加量は、セメントお
よびエコセメントの合量に対して、０．１〜１．５重量
％することにより好適な可使時間が得られる。ここで添
加量が０．１重量％より少ないと遅延効果がなく、１．
５重量％より多いと凝結時間が長くなり過ぎ好ましくな
い。普通セメントや混合セメントなどの標準タイプのセ
メントに対し、エコセメントの添加量が２０重量％以下
で使用する場合は、前記凝結遅延剤を必ずしも添加する
必要はない。

【００１９】本発明はこのような粗骨材と前記エコセメ
ントを所定の割合で混合混練し、得られたコンクリート
を型枠内に投入し、加圧と外部振動により十分な加圧振
動締め固めを行う。加圧は、油圧式あるいは空気圧式の
加圧装置等を使用することができる。外部振動は、型枠
に取り付け可能な振動機やテーブルバイブレーター等を
使用することができる。好ましい振動成形条件は、例え
ば振動数（ｒｐｍ）が４５００〜９０００、振動加速度
（ｇ）が１０〜２０９、加圧力が０．０５〜１．５ｋｇ
ｆ／ｃｍ³、振動加圧時間は３〜１０秒である。

【００２０】このようにして振動成形されたポーラスコ
ンクリート成形体は、振動締め固め後、即時脱型するこ
とにより大量生産が可能である。型枠から脱型した成形
体の養生方法は、室温で放置して養生しても良く、ある
いは蒸気養生、噴霧養生であっても良く特に限定されな
い。

【００２１】本発明によって得られるポーラスコンクリ
ート成形体の第一の特徴は、空隙率が大きく、したがっ
て高い透水性が得られるところにある。本発明によれば
１５〜３５％の空隙率を有するポーラスコンクリート成
形体を得ることができる。本発明で使用するエコセメン
トは普通ポルトランドセメントと比較して、加圧振動締
め固めを行ってもセメントペーストのだれにより空隙が
埋まらず、空隙の大きいポーラスコンクリート成形体が
得られる。この高い空隙率によって透水が極めて速やか
に進行し、その透水係数は０．２２〜０．３１ｃｍ／ｓ
であり、普通ポルトランドセメント等により製造された
ポーラスコンクリート成形体の０．２３ｃｍ／ｓに比較
して透水性能が優れていることがわかる。

【００２２】本発明によって得られるポーラスコンクリ
ート成形体の第二の特徴は、高い強度を備えているとこ
ろにあり、本発明によって得られる透水性コンクリート
が前述のような大きい空隙率、したがって高い透水性を
有する一方で、このように実用に耐えうる十分な曲げ強
度を有することは特筆されなければならない。本発明に
よって得られるポーラスコンクリート製インターロッキ
ングブロックは４．３６Ｎ／ｍｍ²以上（１４日間、２
０℃の恒温室養生）の曲げ強度を有するので、本発明に
よって構築される舗装は、付加される荷重が比較的小さ
くてすむ歩道、運動場および駐車場は勿論、その荷重が
比較的大きい道路、例えばコンクリート舗装要綱の交通
量区分に示されるＢ交通区分程度まで十分に実用に耐え
うるものである。

【００２３】本発明のポーラスコンクリート成形体は以
上のように高強度であると同時に高い透水性を有するの
で車道および歩道、駐車場等に用いられるインターロッ
キングブロック、植栽用コンクリートブロック等に最適
である。

【００２４】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、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。

【００２５】[実施例１〜３、比較例]表１に示す乾燥し
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℃で焼成し、クリンカーを作った。
得られたクリンカーは、縦型ミルでブレーン比表面積が
４０００ｃｍ²／ｇになるように粉砕し、この焼成物１
００重量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。なお、製造した焼成物の鉱物組成を表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】このエコセメントと以下に示すその他の材
料を表３の配合で混ぜて以下のように透水性ブロックを
作製した。（１）その他の使用材料セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田社製）骨材：６号及び７号砕石（硬質砂岩）凝結遅延剤：クエン酸混和剤：コアフローＣＰ３００（秩父小野田製）ポリマー：秩父小野田社製アクリル系ポリマー

【００２９】

【表３】

【００３０】（２）練混ぜ方法セメントを除く材料を投入し３０秒混練し、セメントを
加え２分間混練りを行った。（３）成形および養生上記コンクリートを所定の型枠に投入後、振動締め固め
成形を行い即時脱型し、横１００×縦２００×高さ８０
ｍｍの即脱ブロックを作成し、１４日間２０℃の恒温室
で養生を行った。（４）曲げ強度および透水係数試験建設工事標準仕様書に準じて曲げ試験および透水試験を
行った。その結果を表４に示す。

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例１は、セメントにエコセメントのみ
を用いて、遅延剤により凝結をコントロールしたもので
あるが、通常のポーラスコンクリートである比較例に対
して、曲げ強度および透水係数とも上回っている。実施
例２は結合材として普通セメントとエコセメントを等量
ずつ配合したものであるが比較例と同等の値が得られ
た。実施例３は、実施例２にポリマーを添加した例であ
るが、高強度で高い透水係数が得られた。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によるポーラスコン
クリート成形体は、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を大量に
使用するため廃棄物焼却灰の有効利用および再資源化を
はかることができると共に、ダイオキシン等の発生の問
題をも解決をできる。また本発明によるポーラスコンク
リート成形体は従来の普通セメントを用いたポーラスコ
ンクリート成形体と比較しても高強度であると同時に高
い透水性能を有するので排水性が良く、歩道、車道等の
舗装に適する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 24:26 22:14） (72)発明者長塩靖祐千葉県佐倉市大作２−４−２秩父小野田株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】骨材とセメントからなり、振動加圧成形
によるゼロスランプコンクリートを用いた即時脱型によ
り成形されるポーラスコンクリート成形体において、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ることを特徴と
するポーラスコンクリート成形体。
【請求項２】骨材とセメントからなり、振動加圧成形
によるゼロスランプコンクリートを用いた即時脱型によ
り成形されるポーラスコンクリート成形体において、セ
メントに都市ゴミ焼却灰、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添加することを特
徴とするポーラスコンクリート成形体。
【請求項３】前記都市ゴミ焼却灰、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が、Ｃ₁₁
Ａ₇ＣａＣｌ₂、Ｃ₁₁Ａ₇ＣａＦ₂、Ｃ₃Ａの一種以上を１
０〜４０重量％およびＣ₂Ｓ、Ｃ₃Ｓの一種以上を（ただ
し、Ｃ：ＣａＯ、Ａ：Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ：ＳｉＯ₂を示す）
含有する焼成物に石膏を添加した水硬性組成物であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のポーラスコンク
リート成形体。
【請求項４】さらにポリマーを粉体量に対して０〜２
０重量％添加することを特徴とする請求項１〜３のいず
れか記載のポーラスコンクリート成形体。
【請求項５】さらに凝結遅延剤を添加することを特徴
とする請求項１〜４のいずれか記載のポーラスコンクリ
ート成形体。
【請求項６】請求項１〜５いずれか記載のポーラスコ
ンクリート成形体からなる舗装用ブロック、コンクリー
ト平板、コンクリート積みブロック、植栽用ブロック。