JPS5846467B2 - コンクリ−ト硬化体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚染の減少を図る分野に関し、更に詳しくは
濾過系の洗浄水スラッジを利用したコンクリート硬化体
の製造方法に関し、そしてこの方法は、初めて権利要求
されそしてアルミニウム塩および鉄塩を主に含有する地
上水および地下水の両方をそれぞれ処理する処理プラン
トでの飲料水および工業水源に適用される。

更に本発明は、コンクリート生産のための建設産業にお
ける巾広い適用をも見出しうる。

カリみょうばんが地上水の源泉の水の浄化に対して古代
エジプトにおいて使用されて以来、沈降水をデカンテー
ションした後、たる内に留まっているスラッジを除去す
る必要性があった。

しかしながら、このスラッジの量は、人類の前に鋭い問
題として提起していなかった。

それ故、水処理のプロセスは緩慢な濾過器の使用から始
まった。

この沖過器内で水は表面皮膜状で生物学的プロセスによ
り浄化され、そして済過器は５ないし１０關厚の流過層
を除去して再生された。

この再生方法は洗浄水を必要としないので、スラッジ処
理の問題は当然生じてこなかった。

急速沖過器の出現に伴い、濾過中の種々の汚染物を取り
込んだ濾過用装填材料を、水の上流への流れによって再
生してきている。

この水の上流への流れは洗浄水の処理の問題、特に洗浄
水スラッジの処理および利用の問題を引き起こしてきて
いる。

現在の技術状態によれば、２４時間当たり１．０００，
０００ｎ”の産出を伴う水処理プラントは、２４時間当
たり約５０，０００ｍの洗浄水を必要とする。

この洗浄水は約２，５００ｍ３のスラッジを含有する。

種々の国における大抵の水処理プラントは、洗浄水を、
その中のスラッジと共に、しばしば給水源として役立つ
近くの川や湖に放出する。

かかる実施は、特に一連の水処理プラントが大きな川の
流域内にありそして下流の各々のプラントが川の水のみ
ならず、上流のプラントによって放出されるスラッジの
相当量をも処理する場合、重大な環境汚染の原因となる
。

洗浄水を沈降させそして該洗浄水を、濾過器の洗浄に対
し、処理プロ羊スに付してかまたは十分な割合の給水を
加えて用いられることは殆どめったにない。

現在、洗浄水スラッジの処理に関し非常に多くの方法が
当業者に知られている。

概して、洗浄水スラッジは、二、三日間更に沈降させる
ことによって濃縮せられ、ドラム真空濾過器による濾過
にまたは遠心分離に供せられる。

同様の理由で、洗浄水スラッジによる環境汚染を防止す
る多くの試みにより、該スラッジの熱乾燥もしくは凍結
によってスラッジの容積を減少せしめるに至っている。

スラッジの凍結並びにその熱乾燥によす、ソのスラッジ
容積をしばしば減少することを可能とし、同時にその濃
度を増加させている。

特に、熱乾燥によるスラッジの脱水からなる洗浄水のス
ラッジの処理方法 （米国特許第３７２０６０８号明細
書参照）は、当業者に公知である。

スラッジ構造の破壊およびスラッジの脱水効率を増加す
ることを企図して、スラッジを凍結しそして融解し、次
いで熱乾燥によってスラッジを脱水することからなる、
洗浄水のスラッジ処理方法は又公知である（ Ｕ、Ｓ、
Ｊｏｕｒｎａｌ”Ｗａｔｅｒ ａｎｄＳｅｗａｇｅ Ｗ
ｏｒｋｓ”１１２巻１１号（１９６５）、４０１〜４０
６頁）。

更に、スラッジの凍結によるスラッジの脱水（これは真
空濾過によってなされるが）からなるスラッジ処理方法
（Ｕ、Ｓ、ｊｏｕｒｎａｌ”ＡＷＷＡ’ ６１巻、１０
号（１９６６）５４１〜５６６頁）は当業者に公知であ
る。

上に説明された全てのスラッジ処理方法は、しばしばス
ラッジ容積の減少を可能にし、その濃度は同時に減少す
る。

全てのこれらの方法は、特別の装置および相当のエネル
ギー消費を必要とするのでかなり費用のかかるものとな
る。

更に、それらの方法は、汚染減少の問題を解決していな
い。

と言うのは、これらの方法のいずれかによって脱水され
たスラッジは、ごみ捨て場に移送されそこで該スラッジ
は雨水、溶けた雪、および大水によって溶解され副表面
および川並びに地下水に再び戻される。

スラッジ処理の費用は相当に高くなっておりそして時に
は飲料水の処理費用を越えることもあるけれども、業界
の現況は、他の手段に用いられていない洗浄水スラッジ
により環境の汚染を保護しえていない。

この点に関し、洗浄水もしくはその中に含まれているス
ラッジの利用のみが汚染の減少の問題解決を可能とし、
そして生態上の均衡の維持の要求に合致せしめることを
可能とする。

洗浄水スラッジによる環境汚染を防ぐ問題は長い開存し
てきているが、該スラッジの利用方法が無い故に前記問
題は今日まで解決されていない。

本発明の主たる目的は、洗浄水スラッジの相当の有効利
用を可能としてそしてスラッジによる環境汚染を防止す
ることのできる、洗浄水スラッジの利用したコンクリー
ト硬化体の製造方法を提供することにある。

当面のこの主たる目的に対して、洗浄水スラッジを混合
すべき水としてコンクリート混合体に導入することを含
んでなる、洗浄水スラッジを沈降して得られる、濾過系
の洗浄水スラッジの利用したコンクリ−ト硬化体の利用
方法が提供される。

洗浄水スムツジをコンクリート混合体に導入することに
より、スラッジの利用が可能となりそして環境汚染の防
止が可能となる。

本質的にアルミニウムの塩を含有するスラッジが、０３
５ないし０７の範囲の水−セメント比を与える量で、コ
ンクリート混合体に導入され、該スラッジが予じめ湿ら
されたコンクリート混合体に導入されるべきであること
が勧められる。

予じめ湿らしたコンクリートの混合体に、アルミニウム
塩を主に含有するスラッジを前記量にて導入することに
より、スラッジの利用および環境汚染を防止することが
可能となるばかりでなく、本管水で混合されるコンクリ
ートの強度特性に相当すべき強度特性を得ることをも可
能となる。

０．３５未満の水−セメント比を与える量でスラッジを
導入すると、コンクリート混合体の不十分な給温および
コンクリートの圧縮工程の複雑さのために、コンクリー
トの相当な強度特性の崩壊をもたらすこととなる。

また、０．７を超えた水−セメント比を与える量でスラ
ッジを導入すると、コンクリート混合体の過剰の給温の
ためにコンクリートの強度特性の崩壊をもたらす。

コンクリート混合体は予じめ給温すべきである。

と言うのは、もしそうでなければアルミニウムの塩がコ
ンクリートの結晶構造の形成を訪客するからである。

本質的に鉄の塩を含有するスラッジが、０３５ないし０
．７０の範囲の水−セメント比を与える量で、コンクリ
ート混合体に導入されるべきことが勧められる。

予じめ湿らしたコンクリートの混合体に、鉄塩を主に含
有するスラッジを前記量にて導入することにより、スラ
ッジの利用および環境汚染を防止することが可能となる
ばかりでなく、本管水で混合されるコンクリートの強度
特性に比較して改善された強度特性を有するセメントを
得ることをも可能となり、この改善されたコンクリート
の強度特性はその重量の増加に帰因するのではなく、鉄
含有スラッジとセメントとの相互作用の結果より強度が
犬なる構造の形成に起因する。

０．３５未満の水−セメント比を与える量でスラッジを
導入すると、コンクリート混合体の不十分な給温及びコ
ンクリートの圧縮工程の複雑さのために、コンクリート
の相当な強度特性の崩壊をもたらすこととなる。

また、０７を超えた水−セメント比を与える量でスラッ
ジを導入すると、コンクリート混合体の過剰の給温のた
めに、コンクリートの強度特性の崩壊をもたらす。

本発明は、その態様を詳細に説明することによって更に
明らかにされる。

洗浄水のスラッジを沈降して得られる、濾過系の洗浄水
のスラッジを利用する方法は、洗浄水のスラッジを混合
すべき水としてコンクリートの混合体に導入することか
らなり、本質的にアルミニウムの塩を含有する、地上水
源から供給される洗浄水のスラッジは、０３５ないし０
．７０の範囲の水−セメント比を与える量で、コンクリ
ートの混合体に導入され、該コンクリートの混合体は予
じめ給温されており、そして本質的に鉄の塩を含有する
地下水源から供給されるスラッジは、Ｏ３５ないし０．
７０の範囲の水−セメント比を与える量で、コンクリー
トの混合体に導入される。

実験を行うために各操作に対する組成が一定である乾燥
コンクリート混合体を製造した。

コンクリート混合体に対して使用される素材は次の如く
であった：０．９ｍπの網目の大きさを有するふるいを
通って落ちた商標名１００ポルトランドセメント、０５
パーセントまでの異物含量を有する０、１４ないし５ｍ
ｍ径の川の石英砂、および０５パーセントまでの異物含
量を有する５ないし３０１ｎ１１ｔの圧潰した花崗石。

乾燥したコンクリート混合体を１８°ないし２０℃の屋
内で製造した。

混合に先立ち、骨材が一定重量に達するまで１０５℃で
乾燥器中で調製した。

成分を重量比で１係に正確に釣り合わせた。

乾燥したコンクリート混合体を次の如くして調整した。

計算量の砂を、予じめ定めたセメント量に加え、そして
得られた混合体を均一に着色した。

ここにおいて粗い骨材が加えられそして該骨材が全容積
にわたって均一に分散されるまで、全乾燥混合体を再び
攪拌した。

そのような操作において、得られた乾燥混合体中のセメ
ント、砂および砕細した石の重量比を、それぞれ１：２
：３となるようにした。

二組の実験を行った。

第一の組においては、予じめ湿潤したコンクリート混合
体に、アルミニウム塩を含有する洗浄水のスラッジを注
いだ。

第二の組においては、乾燥したコンクリート混合体に、
鉄塩を含有する洗浄水スラッジを注いだ。

注水したコンクリート混合体が均質になるまで該混合体
を完全に混合した。

混合時間（混合水を江別した瞬間から）は１分から５分
までであった。

参考のために、本管水の江別が行なわれた。

コンクリート立方体を、１０１００Ｘ１００Ｘ１００の
大きさに作り上げた。

試料見本を次の如くして構成した。

新たに混合したコンクリートを金属型に流し込んだ。

毎秒２８００振動の振動数で振動するテーブル上に型を
載置した。

振動圧縮間中、０．４６以下の水−セメント比を有する
混合体に対し、表面上への圧力の強さが５０９ｍ／ｃｙ
ｙｔであることを条件として付加加重が用いられた。

コンクリート混合体の振動圧縮に続いて、混合したコン
クリートの残存体を鋼製の定規で型の表面から除去し、
次いで上部開口表面をフロートで滑らかにした。

仕上がった試料を、２００ないし２５℃の温度および相
対湿度９０〜９５係のもとで通常の硬化室内で硬化した
。

コンクリート試料を検査する際、外観および圧縮強度は
次の基準によった。

表面の状態、色彩、湿度、クラックおよび細孔を視覚に
よる検査によって計画した。

試験の各セットの試料を、油圧プレスにおける強度テス
トに付した。

圧縮は７，２８および３６５日の間隔で行なわれた。

以下、本発明をさらに実施例により説明する。

実施例 １ 乾燥したコンクリート混合体を、０．３の水−セメント
比に至るまで本管水で給温し、次いで完全に混合した後
、水酸化アルミニウムを含有する、流過系の洗浄水スラ
ッジを導入した。

０．３５未満の水−セメント比を有するコンクリートの
調製は、コンクリート混合体の不十分な給温およびコン
クリート圧縮工程の複雑化の故に、コンクリート強度の
相当な崩壊をもたらす。

導入されたスラッジの量は、江別の間にコンクリートに
導入された水の全量がそれぞれＯ３５゜０．４０、０．
５０、０．６０および０．７０に等しくなるように見積
もられた。

０．７０を越える水−セメント比を有するコンクリート
混合体の製造では、過給温の混合体より造られたコンク
リートの掲度は不十分なものである。

コンクリートに導入されたスラッジの組成は次の因子に
よって特徴づけられた。

湿気 ９９，５係 固相含量 ０５係 スラッジ密度 ２．３２ｈ／ｃｒｄ 暇焼後のア／ＬｚミニＩ’７．Ａ含量 。

□、４５％（Ａ１２０３に換算して） 暇焼抜の鉄含量 （Ｆｅ２０３１°ｍ算ＬＴ） ”２”硬度塩含量 （ＣａＯ＋ＭｇＯ？Ｃｍ算ＬＴ） ”””スルフェ
ート含量 １５．１６係 塩化物含量 ５．２７係 ＳｉＯ２の含量 （酸化９１Ｊ：＋７．ｃ換算り、Ｔ） ”３”有機
不純物含量 ５０．７俤 ９試料のセットを、各水−セメント比に対し用いた。

試料の圧縮強度テストの結果を第１表に掲げる。

比較のために、本管水で造られた比較試料の強度テスト
の結果を第２表に掲げる。

第１表および第２表を比較して、０．３５ないし０．７
０の水−セメント比の範囲内でアルミニウム塩を含有す
る洗浄水スラッジを用いて江別したコンクリートは本管
水で造られたコンクリートの強度に対応する強度を有し
ていることがわかる。

実施例 ２ 乾燥したコンクリート混合体に鉄塩を含有する洗浄水の
スラッジを江別した。

０３５未満の水−セメント比を有するコンクリートの製
造はコンクリート強度の崩壊及びコンクリート圧縮工程
の複雑化をもたらす。

導入されたスラッジの量は、江別の間にコンクリートに
導入された水の全量がそれぞれ０．３５，０．４０゜０
．５０、０．６０および０．７０に等しくなるように見
積もられた。

０．７０を越える水−セメント比を有するコンクリート
混合体の製造では、過給温の混合体より造られたコンク
リートの強度は不十分なものである。

スラッジの組成は次の因子によって特徴づけられた。

湿度 ９９３係 乾燥スラッジ密度 ２．７ｈｔ／（？１１１固相含量
０７係 ■焼抜の鉄含量 （Ｆ・２０３に換算して） ８“係 硬度塩含量 （ＣａＯ−）ＭｇＯ？ＣＪ！ＪＵＬ”？Ｔ） ””
”有機不純物含量 。

、６３係（フミン酸物質） 非同定不純物含量 ０２係 ９試料のセットを、各水−セメント比に対し用いた。

試料の圧縮強度テストの結果を第３表に掲げる。

第２表および第３表を比較して、主に鉄塩を含有する洗
浄水スラッジを用いて江別したコンクリートは改善され
た強度特性を示し、この強度特性は試料重量の増加によ
るものではなく、セメントと鉄含有スラッジとの相互作
用の結果、より強靭な構造が形成されたことによるもの
である。

しかるに、公知の方法では、高強度のコンクリートは、
黒色鉄鉱石、鉱脈鉱石、スクラップの如き非常に堅い骨
材の導入することによって容積の増大をもたらしながら
得られる。

それ故、酸化鉄を含有する洗浄水スラッジに関する限り
、提案された方法の実現によって、コンクリート注加用
にこのスラッジが利用できるはかりでなく、その重量を
増加せずに改善された強度のコンクリートを得ることも
可能となる。

すでに先に検討された本発明の態様より、本発明の全て
の目的および有利な点が本発明の範囲内で成就されるこ
とは、容易に明白である。

洗浄水スラッジの利用方法の操作におけるささいな変形
は、本発明の精神から離れることなくなされ得ることは
明白である。

全てこれらのささいな変化は、本発明の精神及び範囲内
のものであると考えられる。

本発明の有利な点は、スラッジによる環境汚染を防ぐ洗
浄水スラッジの利用方法が始めて開発されたという事実
に存する。

その上に、スラッジに相当の有効利用が見出されたこと
である。

本質的にアルミニウム塩を含有する洗浄水スラッジで江
別されて得られたコンクリートは、本管水で造られた通
常のコンクリートの強度特性に類似の強度特性を示す。

本質的に鉄塩を含有する洗浄水スラッジで江別されて得
られたコンクリートは、本管水で造られた通常のコンク
リートの強度特性よりも優れた強度特性を有しそして特
別な高強度コンクリートの強度特性に類似した強度特性
を有しており、このスラッジ混入コンクリートは、後に
述べたものよりも、より低い比重量を有する。

洗浄水スラッジを利用する提案された方法は、特別な装
置を必要としないのでその実現に非常に安価でしかも容
易である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本質的に水酸化アルミニウム又は水酸化鉄を含有す
   る濾過系の洗浄水スラッジを０．３５ないし０．７０の
   範囲の水−セメント比を与える量で、予じめ湿らされて
   いるコンクリート混合体に混合水として導入することを
   特徴とする、それらの沈降により得られる、コンクリー
   ト硬化体の製造方法。