JP2001354466A

JP2001354466A - セメントミルク

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Publication number: JP2001354466A
Application number: JP2001072410A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takahashi; 良文高橋; Toshiyuki Deguchi; 敏行出口; Koichi Hattori; 公一服部; Yoshiaki Ishii; 義章石井; Tetsuyasu Shibata; 哲保柴田; Masaaki Shinno; 正明新野
Original assignee: Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp; Kunimine Industries Co Ltd; Hanex Co Ltd; Nippon Hume Corp
Current assignee: Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp; Kunimine Industries Co Ltd; Hanex Co Ltd; Nippon Hume Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP4886115B2

Abstract

(57)【要約】【課題】下水処理場で大量に発生する下水汚泥を焼却
して得られる焼却灰をセメントミルク内に混和材として
混入したセメントミルクであって、産業廃棄物の一種で
ある焼却灰を有効に利用することを目的とする。【解決手段】水、セメント、及びベントナイトを混合
してなるセメントミルク内に、安息角が４８°以下でか
つ粒径が８０ミクロン以下の粉砕焼却灰を混和材として
ベントナイトに対して１０〜７０％の範囲で混入して構
成したセメントミルクである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下水処理場で大量に
発生する下水汚泥を焼却して得られる下水汚泥焼却灰
(以下単に焼却灰という)をセメントミルク内に混和材と
して混入して構成したセメントミルクに係り、特に産業
廃棄物の一種として廃棄されていた焼却灰を有効に混入
して構成し得るセメントミルクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメントミルクを製造するに当た
っては、例えば特開平６−２５６０５６号公報、特公平
７−５３５９７号公報或いは特開平８−１５７８２３号
公報等に例示する如く、水とセメントとを混合してなる
基礎的セメントミルク内に、ベントナイト、フライアッ
シュ、高炉スラグ微粉末等の混和材が多量に混入されて
構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然るに、前述のベント
ナイト、フライアッシュ等の混和材は比較的高価である
ため、セメントミルクの製造原価が高価になる問題があ
った。

【０００４】一方で従来から下水処理施設に於いては、
経常的に下水から除去した有機質を多量に含む下水汚泥
が大量に発生していた。このように大量に発生した下水
汚泥は、多くの場合に焼却処理されて焼却灰として産業
廃棄物の一種として産業廃棄物処理場に埋め立て廃棄処
理されていた。

【０００５】また、前述の下水処理施設に於いては、下
水処理が日常的に稼働している限りは下水汚泥が発生
し、かつこの下水汚泥を焼却した焼却灰は、下水処理場
が稼働する限りは永久に発生し続けるので、従来のよう
にその焼却灰の処理を埋め立てのみに頼っていたので
は、何時かは埋め立て処理施設が行き詰まり、従来の下
水処理システムが成り立たなくなってしまう問題があっ
た。

【０００６】本発明に係るセメントミルクは、前述の多
くの問題点に鑑み開発された全く新規な発明であって、
特に、前述のようにセメントミルクの中に混入されるベ
ントナイト、フライアッシュの混和材の一部に代えて焼
却灰を使用して産業廃棄物を有効利用すると共に、セメ
ントミルクの製造原価を著しく低減せしめることを可能
とした画期的な技術を提供するものである。

【０００７】また、本発明に於いては、セメントミルク
の中に混和材として使用される焼却灰の比率を著しく高
めることが出来、かつ焼却灰をセメントミルク内に混入
することによって、従来の前述のベントナイト等の混和
材のみを使用した場合以上の特定の性能を高めることが
出来る全く新しいセメントミルクの技術を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件特許出願人等は、前
述の従来の大きな問題点を改善するために、大量に廃棄
されていた焼却灰をセメントミルクの混和材として積極
的に利用するものであって、その第１発明の要旨は、ベ
ントナイトを含むセメントミルクにおいて、下水汚泥焼
却灰よりなる混和材がベントナイトに対して10〜70重量
％混合されていることを特徴とするセメントミルクであ
る。

【０００９】前述の第１発明においては、焼却灰をセメ
ントミルク内に混和材として混入してセメントミルクを
構成したので、従来大量に廃棄処理されていた焼却灰を
有効に利用することが出来る。かつこの焼却灰をベント
ナイトの一部に置換することが出来るので、セメントミ
ルクのコストを著しく低減することが出来る。

【００１０】また、焼却灰をセメントミルク内に混入し
た場合にはセメントミルク内で高アルカリ環境下に曝さ
れて可溶性珪酸を遊離し、遊離された可溶性珪酸の珪酸
イオンとセメントの水和の際に生じるカルシウムイオン
とが凝固反応をするので、セメントミルクの強度をより
増大させることが出来る。従ってベントナイト、珪石微
粉末、山粘土粉末等の混和材をセメントミルク内に混入
した場合よりも大きな強度を得ることが出来る。そのた
め焼却灰を使用した場合には、他のベントナイト等を使
用する場合よりもセメント量を少なくすることが出来
る。

【００１１】前述のようにセメントミルクの中に混入す
る焼却灰が１０重量％より少ない場合には混合の効果が
小さくなり、他方で混入する焼却灰が７０重量％を超え
ると、後述の表９から分かるように、所定のファンネル
粘度を得るためには、焼却灰とベントナイトの合計混和
材量を著しく大きくする必要があり、実用的でない。従
って、セメントミルクの中に混入する焼却灰の量は１０
〜７０重量％が有効である。

【００１２】本発明に係るセメントミルクの第２発明の
要旨は、下水汚泥焼却灰のブレーン比表面積が７０００
ｃｍ２／ｇであることを特徴とする第１発明のセメント
ミルクである。

【００１３】前述の第２発明に於いては、焼却灰のブレ
ーン比表面積を７０００ｃｍ２／ｇ以上にしたので、固
化時の一軸強度を高くすることが出来る。また、製造時
のワーカビリティ（操作性）も向上させることが出来
る。

【００１４】本発明に係るセメントミルクの第３発明の
要旨は、下水汚泥焼却灰が粉砕または分級などにより粒
度調整されたものである第１発明のセメントミルクであ
る。

【００１５】前述の第３発明に於いては、セメントミル
ク内に混合される焼却灰を粉砕または分級などにより粒
度調整したので、ブレーン比表面積を大きくすることが
出来、これによって固化時の一軸強度を一層高くするこ
とが出来、かつ製造時におけるワーカビリティもより向
上させることが出来る。

【００１６】本発明に係るセメントミルクの第４発明の
要旨は、下水汚泥焼却灰の平均粒径が２〜２０μｍであ
ることを特徴とする第３発明のセメントミルクである。

【００１７】前述の第４発明に於いては、セメントミル
クに混合される焼却灰の平均粒径を２〜２０μｍに限定
したので、ブレーン比表面積をより確実に大きくするこ
とが出来、これによって固化時の一軸強度を一層高く
し、かつ製造時のワーカビリティもより向上させること
が出来る。

【００１８】本発明に係るセメントミルクの第５発明の
要旨は、下水汚泥焼却灰のブレーン比表面積が９０００
〜１６０００ｃｍ２／ｇの範囲にあることを特徴とする
第３発明のセメントミルクである。

【００１９】前述の第５発明に於いては、セメントミル
クに混合される焼却灰のブレーン比表面積を９０００ｃ
ｍ２／ｇ以上にすることにより、固化時の一軸強度を更
に高くし、製造時に於けるワーカビリティも更に向上さ
せることが出来る。なお、ブレーン比表面積を１６００
０ｃｍ２／ｇを越えた場合には、その効果は飽和してく
ると共に、粒度調整に要するエネルギー消費量が大きく
なって来る作用を有する。

【００２０】本発明に係るセメントミルクの第６発明の
要旨は、前記粉砕焼却灰は高分子凝集剤等を使用して得
られた汚泥を焼却処理したものであることを特徴とする
第１発明乃至第５発明のセメントミルクである。

【００２１】前述の第６発明に於いては、使用する焼却
灰を凝集用の下水処理材に石灰や塩化第二鉄を使用せず
に、例えば高分子凝集剤を使用して得られた汚泥を焼却
処理した際に発生するものを使用したので、前述の下水
処理材に石灰や塩化第二鉄を使用した焼却灰の如く、吸
水率が高くなる恐れのある水酸化カルシウムが多量に含
有されることがなく、そのために強度、耐久性に劣るよ
うなセメントミルクを構成する心配がない。

【００２２】本発明に係るセメントミルクの第７発明の
要旨は、セメント、ベントナイト、粉砕または分級など
により粒度調整された下水汚泥焼却灰を混合することを
特徴とするセメントミルクの製造方法である。

【００２３】前述の第７発明に於いては、粉砕または分
級などにより粒度調整された焼却灰を使用したので、ワ
ーカビリティを向上させることが出来、これによって製
造が容易になり、得られたセメントミルクの固化時にお
ける一軸強度も高くすることが出来る作用を有してい
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明のセメントミルクの一実施
例を具体的に説明すると、次に詳述する通りである。前
述のように定義した「焼却灰」には、「焼却灰原粉」と
その粒度を調整した「粒度調整焼却灰」があり、かつこ
の粒度調整焼却灰の中には粉砕した「粉砕焼却灰」とフ
ルイで分級した「分級焼却灰」の２種類がある。従っ
て、本明細書に於いて、全てを含む場合には単に「焼却
灰」と表現し、粉砕焼却灰と分級焼却灰の両者を含む場
合には、「粒調整焼却灰」と表現し、後述の実施例のよ
うに「粉砕焼却灰」と「分級焼却灰」を特定して使用す
る場合には、これ等を夫々具体的用語で表現する。

【００２５】図１は本発明に使用する焼却灰原粉の顕微
鏡写真（１４８０倍）である。この焼却灰原粉の粒度分
布は、１０％径が２．９６μｍ、５０％径が１７．５７
μｍ、９０％径が５９．０３μｍであり、ブレーン比表
面積は７５１７ｃｍ２／ｇであった。なお一般的に焼却
灰原粉のブレーン比表面積は７０００〜８０００程度の
範囲にある。

【００２６】図２は本発明に用いられる焼却灰原粉を３
回粉砕して製造した粉砕焼却灰の１，４９０倍の顕微鏡
写真であり、図３は焼却灰原粉を１回粉砕して製造した
粉砕焼却灰の粒径の分布を示すグラフ、図４は同様に３
回粉砕して製造した粉砕焼却灰の粒径の分布を示すグラ
フ、図５は同様に５回粉砕して製造した粒径の分布を示
すグラフである。

【００２７】本実施例では、本実施例を具体的に説明す
る前に、本発明で使用する焼却灰の特性について説明
し、かつこのようにして得られた焼却灰原粉を更に粉砕
して得られる粉砕焼却灰について説明する。

【００２８】本発明で使用出来る焼却灰としては、下水
処理に石灰や塩化第二鉄を使用せずに、高分子凝集剤を
使用して得られたものが好ましい。このような焼却灰の
組成は通常次のような範囲にある。

【００２９】二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５０％酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜３％塩化物１００ｍｇ／ｋｇ

【００３０】前項のように、高分子凝集剤を使用して得
られた焼却灰は使用する焼却灰を下水処理材に石灰や塩
化第二鉄を使用せずに、高分子凝集剤を使用して得られ
た汚泥を焼却処理した際に発生するものを使用したの
で、前述の下水処理材に石灰や塩化第二鉄を使用した焼
却灰の如く、吸水率が高くなる恐れのある水酸化カルシ
ルムが多量に含有されることがなく、そのために強度、
耐久性に劣るようなセメントミルクを構成する心配がな
い。

【００３１】本発明者等は、前述の図１に示す顕微鏡写
真に示す如く、焼却したままの、即ち粉砕する以前の焼
却灰原粉は、団粒化して粒径の大きいものが多く大きな
粒径範囲となるので、これを解砕等の手段によって粉砕
することにより大きな固まりを微細化して全体の大きさ
を揃えるようにしたところ、前述の図２に示す顕微鏡写
真或いは図３乃至図５に示す粒径の分布を示すグラフに
示す粉砕焼却灰を得ることが出来た。

【００３２】図２の顕微鏡写真は、焼却灰原粉を３回粉
砕した粉砕焼却灰を拡大したものであるが、前述の図１
の粉砕する焼却灰原粉と比較して、その粒径のバラツキ
が著しく小さくなっていることが明らかである。また、
図３、図４、図５は夫々焼却灰原粉を１回、３回、５回
粉砕した粉砕焼却灰の粒径（μｍ）の分布をグラフで表
したものであるが、既に記載した焼却灰原粉の分布
（[００２５]参照）と比較すると、その粒径の分布範囲
が著しく小さくなっていることが明らかである。

【００３３】即ち、焼却灰原粉の粒径は、前述の通りの
分布であるのに対して、１回、３回、５回粉砕した粉砕
焼却灰は、図３、図４、図５に示す如く、約１〜７０μ
ｍの分布に納まっていることが明らかである。また、図
６に例示する粉砕調整された高炉スラグ微粉末の粒径
と、前述の図３、図４、図５に示す粉砕焼却灰とを比較
した場合には、両者の粒径の範囲が類似していることが
明らかである。

【００３４】前述のように、未処理焼却灰を粉砕するに
当たっては、サンプルミル微粉砕機を使用した。このサ
ンプルミル微粉砕機は、結晶状の固まりをすりつぶして
細粒化する方法ではなくて、大きな固粒状の固まりを解
砕して粒子状にする粉砕方式であって、これによって粉
砕焼却灰の粒径を揃えて、その粒径の分布範囲を小さく
することが出来るようにしたものである。また、使用す
る粉砕機の種類、性能等によって、１回乃至５回粉砕し
ても、得られる粒径は夫々異なっていた。従って、一定
の大きさ以下の粒径を得るため粉砕回数は粉砕機の性能
に左右されており、一定していない。

【００３５】更に、本件発明者等は、焼却灰原粉と粉砕
焼却灰との差異を別の角度から測定した。即ち、両者の
安息角（°）をパウダーテスターによって測定して比較
した処、次の第１表に示す如き結果が得られた。

【００３６】

【表１】

【００３７】前述のように、焼却灰原粉に比較して粉砕
した粉砕焼却灰は安息角が小さくなっており、これによ
り粉体として流動性が大きく良い方向に変化しているこ
とが明らかである。このように安息角及び粒径が小さく
なることは、流動性が良くなり、従って流動範囲の広が
りが大きくなり、粉末をセメントミルクに混入する際
に、取り扱いが良く、作業性を良くし、かつ均一に混ぜ
て混入することが出来る。

【００３８】セメントミルク内に混入される混和材の粒
径は安息角やセメントミルクの流動性に大きな影響を及
ぼすものであるが、本発明者等が種々の実験をした処、
前述の粉砕焼却灰の粒径が８０ミクロン以下にした場合
には、焼却灰をセメントミルク内に混入する際の取り扱
い及び作業性を向上させると共に、セメントミルクの流
動性を著しく向上させることが明らかとなった。

【００３９】また、焼却灰の粒径が８０ミクロン域に偏
っている場合と、１ミクロン域に偏っている場合とで
は、安息角やセメントミルクの流動性に大きな影響を及
ぼすことも明らかとなり、好ましくは焼却灰の平均粒径
が２〜２０ミクロンであることが望ましいことも判明し
た。

【００４０】更に、本発明に使用する焼却灰のブレーン
比表面積が大きいほど、セメントミルクの固化時におけ
る一軸強度は高くなる。ブレーン比表面積は７０００ｃ
ｍ２／ｇ以上が好ましく、９０００〜１６０００ｃｍ２
／ｇとすることがより好ましい。焼却灰原粉のブレーン
比表面積の範囲は前述のように７０００〜８０００ｃｍ
２／ｇ程度の範囲にあるが、更に大きくするには焼却灰
原粉を粉砕またはフルイ分級により粒度調整することに
より実施することが出来る。

【００４１】次に本発明の実施に当たって、セメントミ
ルクの製造に使用されている使用材料について説明する
と以下の通りである。

【００４２】セメントＣ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメン
ト社製ｐｃ＝３．１６）ベントナイトＶ：クニゲルＶ１（クニミネ工業株式会社
製）焼却灰：焼却灰または５回粉砕した粉砕焼却灰

【００４３】前述の試験に於いては、焼却灰原粉と粉砕
した粉砕焼却灰について粒度分布とブレーン比表面積に
ついても、比較試験を実施した。

【００４４】その結果、粒度分布は既に説明した通りで
あるが、３回の粉砕と５回の粉砕とでは、その差異はほ
とんど認められなかった。また、粉砕１〜５回の粉砕焼
却灰のブレーン比表面積は、それぞれ１２２１１ｃｍ２
／ｇ、１２７４０ｃｍ２／ｇ、１２６９９ｃｍ２／ｇで
あった。なお３回粉砕と５回粉砕のブレーン比表面積は
僅かに逆転した値となっているが、前述のように３回以
上粉砕を重ねてもそれほど変化はみられず、上記値の差
は測定誤差の範囲といえる。

【００４５】更に、３２５メッシュ（４４μｍ）のフル
イで分級した分級焼却灰のブレーン比表面積は８４２４
ｃｍ２／ｇで、粒度分布は１０％径が２．６８ｍ、５０
％径が１３．３７μｍ、９０％径が３１．０９μｍであ
った。なお参考までに入手して測定した高炉スラグの比
表面積はおよそ４０００ｃｍ２／ｇ程度であり、その粒
度分布は１０％径が１．８９μｍ、５０％径が８．２７
μｍ、９０％径が２３．２２μｍであった。

【００４６】本発明に係るセメントミルクを製造する作
液要領は次のように行った。即ち、先ず邪魔板が容器内
壁に対照に２枚付帯された円筒容器へ水道水を９００ｇ
投入し、攪拌機に設置した。かつ攪拌機の攪拌羽根は、
タービン型を用いて回転数を３５０ｒｐｍに調整した。
その後で規定量のベントナイト及び前述の焼却灰原粉
（混和材）５０〜２００ｇを約３０秒かけて徐々に投入
した後で、２分間攪拌した。

【００４７】２分間の攪拌が終了した後で直ちに規定量
の普通ポルトランドセメント２５０ｇを約３０秒かけて
徐々に投入して１分間攪拌して作液を完了した。前記攪
拌に当たっては、新東科学株式会社製のスリーワンモー
タを使用した。この攪拌機の羽根の回転数は、粘度発現
により回転抑制作用が働くが、本攪拌機は回転数を一定
に保持する機能を持った機種を使用した。

【００４８】次に、前述のセメントミルクを製造する作
液要領に従って、セメントミルクの混和材となるベント
ナイトと焼却灰原粉との混合比率を３０対７０、５０対
５０、７０対３０にした試料を作製し、夫々についてセ
メントミルク性状(流動性)を調べた処、次の表２に示す
ような結果が得られた。

【００４９】

【表２】

【００５０】前記表２によって明らかな如く、ベントナ
イトと焼却灰原粉との混合比率を３０対７０にしたＡ試
料、ベントナイトと焼却灰原粉との混合比率を５０対５
０にしたＢ試料及びベントナイトと焼却灰原粉との混合
比率を７０対３０にしたＣ試料のいずれの場合にも、フ
ァンネル粘性、見掛粘度、塑性粘度、降伏値に於いて、
ほとんど大きな差異がなく、いずれの試料の場合のセメ
ントミルクの流動性に於いても優れていることが判明し
た。

【００５１】本発明者等は、前述のようなベントナイト
と粉砕焼却灰との混合比率を３段階に変化させ、夫々の
セメントミルクの流動性について試験をし、前記表２に
示す如き試験結果を得ることが出来たが、本発明者等
は、更に別の角度から本発明に係るセメントミルクの性
状について試験した。

【００５２】即ち、後述の表３、表４、表５に示す如
く、ベントナイトに混合される粉末を（ａ）珪石微粉
末、（ｂ）粉砕焼却灰(５回)及び（ｃ）山粘土粉末に
し、かつベントナイトと粉末との混合比率をＡ３０対７
０、Ｂ５０対５０及びＣ７０対３０の３種類の混合比率
とし、更にこれ等のベントナイトと粉末とよりなる混和
材の量を１０、２０、３０、４０、５０・・・・ｋｇに
変化させ、このように変化させて製作したセメントミル
クに付いて性状(流動性)を試験した結果、次の表３、表
４及び表５に示すような結果が得られた。

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】

【表５】

【００５６】前述の表３、表４及び表５に示す如く、本
発明のようにセメントミルクの混合材として焼却灰微細
化粉末を使用した場合には、他の珪石微粉末或いは山粘
土粉末を使用した場合にも、全体的にセメントミルクの
流動性が良く、しかも焼却灰微細化粉末を大量に混入す
ることが出来ることが判明した。

【００５７】即ち表３の「Ａ試料の混合比率のクニゲル
Ｖ１対粉末が３０％対７０％である場合」には、粉砕焼
却灰を使用する場合と、他の２粉末である珪石微粉末或
いは山粘土粉末を使用する場合とでは、セメントミルク
の流動性にはほとんど差異がみられない。

【００５８】しかし、表４の「Ｂ試料の混合比率のクニ
ゲルＶ１対粉末が５０％対５０％である場合」のケース
では、粉砕焼却灰(５回)を使用するケースには、その他
の２粉末を使用するケースよりも５〜１０ｋｇ増量して
もセメントミルクの流動性が同等であることが明らかで
ある。

【００５９】また、表５の「Ｃ試料の混合比率のクニゲ
ルＶ１粉末が３０％対７０％である場合」のケースで
は、粉砕焼却灰を使用するケースには、その他の２粉末
を使用するケースよりも１０〜２０ｋｇ増量してもセメ
ントミルクの流動性が同等であることが明らかとなっ
た。従って、これ等のことを総合すると、粉砕焼却灰を
使用する場合には、他の珪石微粉末或いは山粘土粉末を
使用する場合よりも大量に混入することが可能であるこ
とが判明した。

【００６０】更に、本発明者等は、前述のように、粉砕
焼却灰(５回)の他に、珪石微粉末及び山粘土粉末につい
ても、ベントナイトに対する粉末の混合比率を５０対５
０にしたセメントミルクの一軸圧縮強度測定をし、更に
混和材としてベントナイトのみを使用したセメントミル
クの一軸圧縮強度を測定したものと比較した処、次の表
６に示す如き結果が得られた。

【００６１】

【表６】

【００６２】前記表６に表示されているように、混和材
として粉砕焼却灰(５回)を使用した場合には、珪石微粉
末或いは山粘土粉末を混和材として使用した場合より
も、一軸圧縮強度が大きいことが明らかとなった。しか
も、混和材としてベントナイトのみを使用した場合より
も、一軸圧縮強度が少し大きいことが明らかとなった。

【００６３】なお、焼却灰原粉の一軸強度(平均)は、
３．９４ｋｇf／m²であり、３２５メッシュのフルイで
分級した分級焼却灰の一軸強度(平均)は、４．２２ｋｇ
f／ｃｍ２であった。参考までに図７に焼却灰原粉を基
準とした粒度調整焼却灰の一軸強度(平均)の増加傾向の
グラフを示す。

【００６４】セメントミルクには、セメントが硬化材と
して固化強度を得るために混合されるが、混和材は一部
でセメントミルクの強度発現に関与している。しかし、
その強度発現の寄与率は混和材の粒径によって差を生じ
ている。前述の表６によると粉砕焼却灰を混和材として
使用した場合の方が、他の珪石微粉末、山粘土粉末或い
はクニゲルＶ１を混和材として使用した場合よりも大き
な強度を得ることが明らかであるので、この粉砕焼却灰
を混和材として使用した場合には、セメントを削減する
ことが可能となり、セメントミルクのコストをより低下
にすることが出来る。

【００６５】以上の説明でも明らかな如く、本発明を実
施した場合には、セメントミルクの混和材として粉砕焼
却灰をベントナイトに対して約７０％迄使用することが
出来ることが明らかとなった。かつ、該粉砕焼却灰を使
用する場合には、ベントナイトに対する焼却灰の比率を
より大きくすることが出来ると共に、セメントミルクに
焼却灰を混入するための取り扱い及び作業性を夫々高め
ることが出来ることが判明した。また、粉砕焼却灰を混
和材としてセメントミルクに混合した場合には、ベント
ナイトと同等か或いはそれ以上に一軸圧縮強度を高める
ことが可能であることが判明した。

【００６６】更に、本発明者等はセメントミルクの混和
材として、粉砕焼却灰のベントナイトに対する比率をど
の範囲まで大きくすることが出来るかについて、試験を
した結果、表７に示すような結果が得られた。

【００６７】

【表７】

【００６８】また、前述のセメントミルクの混和材とし
て、ベントナイトに対する粉砕焼却灰(５回)の比率をど
の範囲まで大きくすることが出来るか否かを判断するた
めの説明用データを次の表８によって表示する。この表
８に清水混練によるセメントミルク状の内の特にファン
ネル粘性等によって、セメントミルク内に混和される混
和材の必要量を表示したものである。

【００６９】

【表８】

【００７０】上記表８を参照しながら表７での２３秒
台のファンネル粘性を得るための混和材の必要量、の
３０秒台のファンネル粘性を得るための混和材の必要
量、の４０秒台のファンネル粘性を得るための混和材
の必要量をみると明らかなように、クニゲルＶ１が３０
％、粉砕焼却灰が７０％までは、粉砕焼却灰を２０％づ
つ増量させると、各ファンネル粘度まで発現させるため
の混和材の必要量は１．５倍乃至２倍以下であることが
明らかである。

【００７１】しかし、例えばクニゲルを２０％、粉砕焼
却灰を８０％にすると、粉砕焼却灰を１０％しか増やし
ていないにも関わらず、混和材の必要量が一挙に１．５
倍になっていることが判明した。

【００７２】即ち、の２３秒台のファンネル粘性を得
るためには、９０ｋｇの混和材が必要であり、の３０
秒台のファンネル粘性を得るためには、１３０ｋｇの混
和材が必要でありの４０秒台のファンネル粘性を得る
ためには、１５０ｋｇの混和材が必要となることが明ら
かである。

【００７３】これ等のことからも、クニゲルＶ１が７０
％、粉砕焼却灰が３０％乃至クニゲルＶ１が３０％、粉
砕焼却灰が７０％までは、段階的に規則的な混和材の増
量が成り立っているのに対し、クニゲルＶ１が２０％で
粉砕焼却灰が８０％になると、規則性を失い、混和材の
必要量が一挙に増大し、実用化が困難となるのは明らか
である。

【００７４】

【発明の効果】本発明に係るセメントミルクは、焼却灰
をセメントミルク内に混和材として混入してセメントミ
ルクを構成したので、従来大量に廃棄処理されていた焼
却灰を有効に利用することが出来る。かつこの焼却灰を
ベントナイトの一部に置換することが出来るので、セメ
ントミルクのコストを著しく低減することが出来る等の
大きな効果を有している。

【００７５】また、焼却灰をセメントミルク内に混入し
た場合にはセメントミルク内で高アルカリ環境下に曝さ
れて可溶性珪酸を遊離し、遊離された可溶性珪酸の珪酸
イオンとセメントの水和の際に生じるカルシウムイオン
とが凝固反応をするので、セメントミルクの強度をより
増大させることが出来る。従ってベントナイト、珪石微
粉末、山粘土粉末等の混和材をセメントミルク内に混入
した場合よりも大きな強度を得ることが出来る。そのた
め焼却灰を使用した場合には、他のベントナイト等を使
用する場合よりもセメント量を少なくすることが出来る
効果を有している。

【００７６】特に、セメントミルクの中に混入する焼却
灰が１０重量％より少ない場合には混合の効果が少なく
なり、他方で混入する焼却灰が７０重量％を超えると、
後述の表９から分かるように、所定のファンネル粘土を
得るためには、焼却灰とベントナイトの合計混和材量を
著しく大きくする必要があり、実用的でない。従って、
セメントミルクの中に混入する焼却灰の量を１０〜７０
重量％にすることによって、大きな効果を得ることが出
来る。

【００７７】焼却灰のブレーン比表面積を７０００ｃｍ
２／ｇ以上にした場合にはまた、固化時の一軸強度を高
くすることが出来る。また、製造時のワーカビリティ
(操作性)も向上させることが出来る効果を有している。

【００７８】セメントミルク内に混合される焼却灰を粉
砕または分級などにより粒度調整した場合には、ブレー
ン比表面積を大きくすることが出来、これによって固化
時の一軸強度を一層高くすることが出来、かつ製造時に
おけるワーカビリティもより向上させることが出来る効
果を有している。更に、セメントミルクに混合される焼
却灰の平均粒径を２〜２０μｍに限定した場合には、ブ
レーン比表面積をより確実に大きくすることが出来、こ
れによって固化時の一軸強度を一層高くし、かつ製造時
のワーカビリティもより向上させることが出来る効果を
有している。

【００７９】セメントミルクに混合される焼却灰のブレ
ーン比表面積を９０００ｃｍ２／ｇ以上にした場合に
は、固化時の一軸強度を更に高くし、製造時に於けるワ
ーカビリティも更に向上させることが出来る。なお、ブ
レーン比表面積を１６０００ｃｍ２／ｇを超えた場合に
は、その効果は飽和してくると共に、粒度調整に要する
エネルギー消費量を大きくすることが出来る効果を有し
ている。

【００８０】本発明に於いて、使用する焼却灰を凝集用
の下水処理材に石灰や塩化第二鉄を使用せずに、例えば
高分子凝集剤を使用して得られた汚泥を焼却処理した際
に発生するものを使用した場合には、前述の下水処理材
に石灰や塩化第二鉄を使用した焼却灰の如く、吸水率が
高くなる恐れのある水酸化カルシウムが多量に含有され
ることがなく、そのために強度、耐久性に劣るようなセ
メントミルクを構成される心配がない等の効果を有して
いる。

【００８１】更に、本発明のセメントミルクに於いて、
粉砕または分級などにより粒度調整された焼却灰を使用
した場合には、ワーカビリティを向上させることが出
来、これによって製造が容易になり、得られたセメント
ミルクの固化時における一軸強度も高くすることが出来
る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する焼却灰原粉の顕微鏡写真（１
４８０倍）である。

【図２】本発明に用いられる焼却灰を３回粉砕して製造
した粉砕焼却灰の１，４９０倍の顕微鏡写真である。

【図３】焼却灰を１回粉砕して製造した粉砕焼却灰の粒
径の分布を示すグラフである。

【図４】３回粉砕して製造した粉砕焼却灰の粒径の分布
を示すグラフである。

【図５】５回粉砕して製造した粒径の分布を示すグラフ
である。

【図６】粉砕調整された高炉スラグ微粉末の粒径であ
る。

【図７】エコリパウダーの比表面積と一軸圧縮強度増加
率の関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） //(Ｃ０４Ｂ 28/04 Ｃ０４Ｂ 18:10）Ｚ 14:10 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＺ 18:10） 5/00 Ｎ (71)出願人 000104814 クニミネ工業株式会社東京都千代田区岩本町１丁目10番５号 (72)発明者高橋良文東京都千代田区大手町２丁目６番２号東京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者出口敏行東京都千代田区大手町２丁目６番２号東京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者服部公一東京都千代田区大手町２丁目６番２号東京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者石井義章東京都港区新橋５丁目33番11号日本ヒューム株式会社内 (72)発明者柴田哲保東京都新宿区西新宿１丁目22番２号羽田ヒューム管株式会社内 (72)発明者新野正明東京都千代田区岩本町１丁目10番５号クニミネ工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA36 BA10 CA04 CB13 DA03 DA20 4D059 AA06 BB01 BK11 BK30 CC10 4G012 PA06 PA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベントナイトを含むセメントミルクにおい
て、下水汚泥焼却灰よりなる混和材がベントナイトに対
して10〜70重量％混合されていることを特徴とするセメ
ントミルク。
【請求項２】下水汚泥焼却灰のブレーン比表面積が７０
００ｃｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載
のセメントミルク。
【請求項３】下水汚泥焼却灰が粉砕または分級などによ
り粒度調整されたものである請求項１に記載のセメント
ミルク。
【請求項４】下水汚泥焼却灰の平均粒径が２〜２０μｍ
であることを特徴とする請求項３に記載のセメントミル
ク。
【請求項５】下水汚泥焼却灰のブレーン比表面積が９０
００〜１６０００ｃｍ２／ｇの範囲にあることを特徴と
する請求項３に記載のセメントミルク。
【請求項６】下水汚泥焼却灰が高分子凝集剤を使用して
得られた汚泥を焼却したものである請求項１ないし５の
いずれかに記載のセメントミルク。
【請求項７】セメント、ベントナイト、粉砕または分級
などにより粒度調整された下水汚泥焼却灰を混合するこ
とを特徴とするセメントミルクの製造方法。