JP2002037655A - モルタル・コンクリート製品およびその製造方法 - Google Patents

モルタル・コンクリート製品およびその製造方法

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敏嗣 田中
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間の蒸気養生でもひび割れの発生が少な
く、また廃棄物から製造されたエコセメントの用途の拡
大を通して廃棄物の有効利用および再資源化を図りうる
モルタル・コンクリート製品を提供する。 【解決手段】 C3Aを10〜25重量%、C4AFを10〜20重量
%およびC3AとC4AFの合計量が20〜35重量%、塩素を0.1
重量%以下、並びにC2SまたはC3Sの一種以上を含有する
焼成物と石膏からなるエコセメントを使用してなるモル
タル・コンクリート製品を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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)を使用したモ
ルタル・コンクリート製品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、モルタル・コンクリート製品は、
普通ポルトランドセメント等を使用し生産性向上という
観点から蒸気養生による製造が行われているのが一般的
である。そして、通常は1日の型枠回転数が2回転であ
るため、全蒸気養生時間(前置きから脱型までに要する
時間)が8時間程度経過した後脱型している。この蒸気
養生方法は、型枠内にモルタルやコンクリートを流し込
んだ後、前養生を行い、型枠を蒸気養生槽内に設置した
後に、または型枠を養生シートなどで覆った状態にした
後に、養生槽や養生シート内に、加熱された蒸気を一気
に供給して養生を行っている。しかし、一気に蒸気を供
給する方法では、製品に温度負荷がかかり、製品の内部
と外部に温度差(温度こう配)が生じて収縮が起こりや
すいが、この収縮が妨げられると引張応力が発生し、得
られたモルタル・コンクリート製品はひび割れが発生し
やすくなる。特に蒸気養生時間が短いほど、ひび割れが
発生しやすい。
【0003】このひび割れの発生をなくすためには、強
度が十分に発現した後に蒸気養生を行うか、硬化促進剤
等を使用し初期強度を高めて蒸気養生を行うか、または
膨張材等を使用し収縮補償により収縮を低減する等の方
法を挙げることができる。また、強度発現が不十分な時
期に温度こう配が発生するとひび割れが発生しやすくな
るので、強度が十分に発現した後に蒸気養生を行えば、
温度こう配による引張応力が小さくなりひび割れが低減
される。しかしながら、十分な強度発現を確保するため
には前養生を長くとる必要があり、結果的には蒸気養生
時間が全体として長くなってしまい製品の生産性が上が
らないという問題がある。また、硬化促進剤等を使用し
初期強度を高める方法や膨張材等を使用し収縮が起こり
にくくする方法では、普通ポルトランドセメント等を使
用した場合と比べ製品が高価となり、実際に工場で使用
する場合は更なる付帯設備も必要となるなど問題点も多
い。
【0004】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たため、廃棄物
の有効利用や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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、短
時間の蒸気養生を行った場合にでも、外観上問題になら
ない程度にひび割れの発生が少なく、また廃棄物から製
造されたエコセメントの用途の拡大を通して廃棄物の有
効利用および再資源化を図りうるモルタル・コンクリー
ト製品を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、 (1)エコセメントを使用してなるモルタル・コンクリ
ート製品を第一の発明とする。 (2)C3Aを10〜25重量%、C4AFを10〜20重量%であっ
てC3AとC4AFの合計量を20〜35重量%、塩素を0.1重量%
以下、およびC2SまたはC3Sの一種以上を含有する焼成物
と石膏からなるエコセメントを使用してなるモルタル・
コンクリート製品を第二の発明とする。 (3)石膏として、二水石膏、半水石膏または無水石膏
から選ばれる一種以上をSO3換算で1.5〜6重量%含有し
たエコセメントを使用してなる請求項1または2に記載
のモルタル・コンクリート製品を第三の発明とする。 (4)上記(1)〜(3)に記載のモルタル・コンクリ
ート製品の製造において常圧蒸気養生時間が短いことを
特徴とするコンクリート製品の製造方法を第四の発明と
する。 (5)上記(4)に記載の常圧蒸気養生において前置き
時間が1.5時間以下、昇温速度が1時間当たり10〜35℃、
最高温度が50〜90℃であって全養生時間が4〜6時間であ
ることを特徴とするモルタル・コンクリート製品の製造
方法を第五の発明とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下において、本発明を詳しく説
明する。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
水硬性組成物であり、更には都市ゴミ焼却灰、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、C3
Aを10〜25重量%、C4AFを10〜20重量%およびC3AとC4AF
の合計量が20〜35重量%、塩素を0.1重量%以下、並び
にC2SまたはC3S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。
【0008】また、エコセメントの原料は、都市ゴミ焼
却灰、下水汚泥焼却灰に加えて、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、更に
は普通のセメント原料である石灰石、粘土、珪石、アル
ミ灰、ボーキサイト、鉄等と混合して成分調整した原料
であってもよい。かかる原料を1200〜1450℃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
添加するか、またはクリンカーと石膏を同時に粉砕して
エコセメントを製造する。
【0009】本発明のエコセメントは、C3Aが10〜25重
量%、C4AFが10〜20重量%およびC3AとC4AFの合計量が1
0〜35重量%、並びに塩素が0.1重量%以下含まれるもの
が好ましい。この焼成物のアルミニウム源は主として焼
却灰から由来しているためC3Aが10重量%未満であると
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。C3Aの量が25重量%
を上回ると注水直後の瞬結や凝結の促進により可使時間
が確保しにくくなり使い勝手が悪くなる。また、C4AFが
10重量%未満であるとC3Aの生成量が多くなり上述と同
様に可使時間が確保しにくくなり使い勝手が悪くなる。
また、C4AFの量が20重量%を上回ると凝結時間等の物性
に悪影響を及ぼす可能性がある。C3AとC4AFの合計量が3
5重量%を超えると焼成物を製造する際にキルン内に溶
融物が付着しやすくなるため、安定的に製造するために
もC3AとC4AFの合計量が10〜35重量%が望ましい。ま
た、塩素が0.1重量%を超えると、単位セメント量が多
くなった場合に日本工業規格(JIS A 5308)や
日本建築学会(JASS 5)で制限されているコンク
リート1m3中の塩素の重量(Clの重量)が0.3kg
以下を超える場合があるので0.1重量%以下が望まし
い。
【0010】本発明に用いる石膏は、無水石膏、二水石
膏、半水石膏のいずれも使用でき、凝結調整および強度
増進を担うものであり、その配合量はSO3換算で1.5〜6
重量%、好ましくは3.5〜5重量%が好ましい。この量が
1.5重量%未満ではこの焼成物に水を加えて混練すると
凝結異常を起こす場合があり、6重量%を超えるとその
硬化体が長期に渡って膨張し、耐久性および寸法安定性
が低下することがある。
【0011】次に、本発明に係るコンクリート製品の製
造方法・条件を、全養生時間、昇温時間、および養生温
度に分けて説明する。 全養生時間 常圧蒸気養生時間の全養生時間は4〜6時間が好まし
い。4時間より短いとコンクリート製品が脱型できず、
6時間より長いと一日当たりの養生が2回転出来なくなる
場合がある。また、全養生時間に占める前養生時間は、
1.5時間以下が好ましい。このエコセメントの凝結時
間は、普通ポルトランドセメントと同程度であるため、
通常、行われている前置き時間で良いが、型枠の回転数
を考慮すると1.5時間以下が好ましい。
【0012】昇温時間 常圧蒸気養生の昇温速度は、1時間当たり10〜35
℃、好ましくは15〜25℃が良い。1時間当たり10
℃より遅いと最高温度に到達するまで長い時間を要する
ため養生時間が長くなってしまい、1時間当たり35℃
より速いと急な温度こう配によりひび割れが発生する場
合がある。
【0013】養生温度 常圧蒸気養生の最高温度は、50〜90℃、好ましくは
60〜80℃がよい。50℃より低いと、上記の養生時
間内では強度発現性が低くて脱型できない場合があり、
95℃より高いと、得られた製品の耐久性が損なわれ
る。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。なお、これら
は例示であり本発明を限定するものではない。
【0015】表1に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰32.0重
量%、石灰石64.2重量%、鉄原料2.4重量%、ソーダ灰
(炭酸ナトリウム99.6重量%含有:セントラル硝子社
製)1.4重量%を配合して成分調整した原料をロータリ
ーキルンを用いて1300〜1450℃で焼成した。得られた水
硬性焼成物は縦型ミルで粉砕した後、半水石膏をSO3
算で2.1重量%外割で添加・混合してエコセメントを製
造した。このエコセメントの粉末度はブレーン比表面積
が3900 cm2/gであった。なお、得られたエコセメント
の鉱物組成を表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】このエコセメントと下記に示す材料を表3
に示す重量割合でコンクリートを混練し、直径10cm、高
さ20cmの型枠および図1・図2に示す寸法および形状の
コンクリート製品(ボックスカルバート)の型枠にコン
クリートを詰め、下記の蒸気養生条件で蒸気養生を行
い、養生後、脱型し、直径10cm、高さ20cmについては所
定の材齢まで気中養生を行い圧縮強度を測定した。ま
た、図1・図2に示す製品については蒸気養生終了直後
と6ヶ月間屋内で乾燥後、隅角部の4個所について(図
1の〜の4個所)、ひび割れの有無を目視により調
査した。その結果を表4に示す。なお、コンクリートの
スランプは8cm、空気量は2.0%とした。
【0019】 (使用材料) 普通ポルトランドセメント :太平洋セメント社製 細骨材 :陸砂 粗骨材 :砕石 混和剤 :ポリカルボン酸系高性能減水剤「コアフ ローCP−300」 太平洋セメント社製 (蒸気養生条件) 20℃で前置時間1時間、昇温速度25℃/h、最高温度75℃で2時間保持。
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】表4より、本発明のコンクリート製品(実
施例1および2)は、普通ポルトランドセメントを使用
した製品(比較例1および2)と同等な強度性状を示
し、蒸気養生直後および6ヶ月乾燥後の、隅角部4個所
いずれについてもひび割れが見られなかった。一方、比
較例1および2では、ひび割れが見られた。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明のモルタ
ル・コンクリート製品は、蒸気養生時間が短くても、長
期に渡ってひび割れの発生が見られない。また、本発明
によって、廃棄物から製造されたエコセメントの用途の
拡大を通して廃棄物の有効利用および再資源化を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンクリート製品の正面図である。図中の数値
の単位はmmである。
【図2】コンクリート製品の側面図である。図中の数値
の単位はmm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 22:14) C04B 22:14) B

Claims (5)

    【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
    以上を原料として製造された水硬性組成物を使用してな
    るモルタル・コンクリート製品。
  2. 【請求項2】 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、C3
    Aを10〜25重量%、C4AFを10〜20重量%およびC 3AとC4AF
    の合計量が20〜35重量%、塩素を0.1重量%以下、並び
    にC2SまたはC3Sの一種以上を含有する焼成物と石膏から
    なる水硬性組成物を使用してなるモルタル・コンクリー
    ト製品。
  3. 【請求項3】 石膏として、二水石膏、半水石膏または
    無水石膏から選ばれる一種以上をSO3換算で1.5〜6重量
    %含有した水硬性組成物を使用してなる請求項1または
    2に記載のモルタル・コンクリート製品。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3に記載のモルタル・コンク
    リート製品の製造において、常圧蒸気養生時間が短いこ
    とを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の常圧蒸気養生において 前置き時間が1.5時間以下 昇温速度が1時間当たり10〜35℃ 最高温度が50〜90℃ であって全養生時間が4〜6時間であることを特徴とする
    コンクリート製品の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007186360A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Taiheiyo Cement Corp セメント組成物
JP2012184148A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Taiheiyo Cement Corp セメント組成物
JP2015083526A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 太平洋セメント株式会社 セメント組成物の製造方法

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