JP2003095724A - ポリマーセメント組成物及び固化体 - Google Patents
ポリマーセメント組成物及び固化体Info
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions 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
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス等の産
業廃棄物を有効利用できると共に、優れた圧縮強度と曲
げ強度を有する固化体を得るポリマーセメント組成物及
び固化体を提案する。 【解決手段】 本発明のポリマーセメント組成物は、水
硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微細粉粒と、溶融ス
ラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒から選ばれる産業廃
棄物の一種又は二種以上と、水性合成樹脂エマルジョン
とからなる。
業廃棄物を有効利用できると共に、優れた圧縮強度と曲
げ強度を有する固化体を得るポリマーセメント組成物及
び固化体を提案する。 【解決手段】 本発明のポリマーセメント組成物は、水
硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微細粉粒と、溶融ス
ラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒から選ばれる産業廃
棄物の一種又は二種以上と、水性合成樹脂エマルジョン
とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の産業廃棄物
を骨材として用いるポリマーセメント組成物及び固化体
に関し、詳しくは溶融スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス
粉粒等の産業廃棄物の一種又は二種以上を多量に混練、
固化して優れた圧縮強度と曲げ強度を有するインターロ
ッキングブロック、タイル、レンガ等として適用するこ
とができるポリマーセメント組成物及び固化体に関す
る。
を骨材として用いるポリマーセメント組成物及び固化体
に関し、詳しくは溶融スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス
粉粒等の産業廃棄物の一種又は二種以上を多量に混練、
固化して優れた圧縮強度と曲げ強度を有するインターロ
ッキングブロック、タイル、レンガ等として適用するこ
とができるポリマーセメント組成物及び固化体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、廃棄物の再利用処理は環境保全、
資源の有効活用の観点から重要な課題である。従来より
一般に、水硬性セメントに骨材として、珪砂、川砂利、
川砂、砕石、砕砂等と、ポリマーエマルジョンとを配合
したモルタル組成物が、特公平１−５４２９４号公報、
特公平１−５４２９５号公報などに開示され、建築物の
内・外壁、床材の表面保護等に使われている。また、ポ
ルトランドセメントとアルミナセメントの混合物に、ス
ラグ微粉、骨材（珪砂）、ポリマーを用いて、付着力や
弾性に優れたポリマーセメント組成物に関する提案が特
許公報２９５１３８５号に開示されている。
資源の有効活用の観点から重要な課題である。従来より
一般に、水硬性セメントに骨材として、珪砂、川砂利、
川砂、砕石、砕砂等と、ポリマーエマルジョンとを配合
したモルタル組成物が、特公平１−５４２９４号公報、
特公平１−５４２９５号公報などに開示され、建築物の
内・外壁、床材の表面保護等に使われている。また、ポ
ルトランドセメントとアルミナセメントの混合物に、ス
ラグ微粉、骨材（珪砂）、ポリマーを用いて、付着力や
弾性に優れたポリマーセメント組成物に関する提案が特
許公報２９５１３８５号に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
１−５４２９４号公報に開示された提案では、硬化後の
モルタル固化体にクラックが生じ易く、コンクリートと
の付着が弱いなどの課題があった。また、特許公報２９
５１３８５号に開示された提案では、ポルトランドセメ
ントとアルミナセメントの混合物、スラグ微粉、骨材
（珪砂）、ポリマーを必須成分とし、弾性及び付着力に
優れ、防水材、接着材として用いられるポリマーセメン
トモルタル組成物であるが、スラグ微粉の使用量は全体
の２％程度であり、優れた圧縮強度や曲げ強度の固化体
を得ることは困難であった。
１−５４２９４号公報に開示された提案では、硬化後の
モルタル固化体にクラックが生じ易く、コンクリートと
の付着が弱いなどの課題があった。また、特許公報２９
５１３８５号に開示された提案では、ポルトランドセメ
ントとアルミナセメントの混合物、スラグ微粉、骨材
（珪砂）、ポリマーを必須成分とし、弾性及び付着力に
優れ、防水材、接着材として用いられるポリマーセメン
トモルタル組成物であるが、スラグ微粉の使用量は全体
の２％程度であり、優れた圧縮強度や曲げ強度の固化体
を得ることは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、水硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微細粉粒
と、骨材として溶融スラグ，廃陶磁器細粒，廃ガラス粉
粒等の産業廃棄物の一種又は二種以上と、水性合成樹脂
エマルジョンとからなるポリマーセメント組成物を混
練、固化したポリマーセメント固化体が優れた圧縮強度
と曲げ強度を有することを見出した。即ち天然珪酸塩鉱
物の微細粉粒を強化素材として用いると、混練の際に水
の界面活性力が強くなり、その結果、天然珪酸塩鉱物と
水硬性セメントとを水性合成樹脂エマルジョンで混練、
固化することにより、高強度ポリマーセメント固化体と
なることを確認し、特願２００１−１３２４７０を提案
してきた。これを基本に、溶融スラグ、廃陶磁器細粒、
廃ガラス粉粒を骨材として用いても早期に高い強度特性
を有する高強度のポリマーセメント固化体が得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
結果、水硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微細粉粒
と、骨材として溶融スラグ，廃陶磁器細粒，廃ガラス粉
粒等の産業廃棄物の一種又は二種以上と、水性合成樹脂
エマルジョンとからなるポリマーセメント組成物を混
練、固化したポリマーセメント固化体が優れた圧縮強度
と曲げ強度を有することを見出した。即ち天然珪酸塩鉱
物の微細粉粒を強化素材として用いると、混練の際に水
の界面活性力が強くなり、その結果、天然珪酸塩鉱物と
水硬性セメントとを水性合成樹脂エマルジョンで混練、
固化することにより、高強度ポリマーセメント固化体と
なることを確認し、特願２００１−１３２４７０を提案
してきた。これを基本に、溶融スラグ、廃陶磁器細粒、
廃ガラス粉粒を骨材として用いても早期に高い強度特性
を有する高強度のポリマーセメント固化体が得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明に用いる天然珪酸塩鉱物と
しては、鉄電気石、ガーネット砂、ゼオライト等が挙げ
られる。本発明の後述する説明や実施例では専らガーネ
ット砂を用いた。鉄電気石〔ＮaＦe3Ａl6Ｂ3Ｓi6(６Ｈ)
30〕は二極性結晶体である為、粉砕した微細粉粒が独立
した二極性結晶体を有し、これが水と接触するとき、天
然珪酸塩鉱物のもつ電気特性により水を電気分解し、ヒ
ドロニウムイオン（Ｈ3Ｏ+）、ヒドロキシルイオン（Ｈ
3Ｏ2 -）を生成し、ヒドロキシルイオン（Ｈ3Ｏ2 -）は界
面活性物質に変化することは公知である。そこで本発明
者らは、天然珪酸塩鉱物の一種であるガーネット砂を粉
砕して粒度７５〜１００μm程度にしたものを水と接触
することにより、数分間で水の水素イオン濃度（ｐＨ）
が上昇し、ｐＨ１０.０近くになり、且つ改質水の核磁
気共鳴（ＮＭＲ）による17Ｏ-ＮＭＲスペクトル半値幅
値は７１.０Ｈzとなり、原水１１７.５Ｈzより明らかに
小さくなることを確認した。水の17Ｏ-ＮＭＲ半値幅が
小さくなるということは、水のクラスター（分子集団）
が小さいことであり、水自体の界面活性エネルギーが高
まり、親和力が高くなることである。水硬性セメントと
天然珪酸塩鉱物のガーネット微細粒とを水性合成樹脂エ
マルジョンにより混練する際、前記した改質作用によ
り、混練水の界面活性が高まり濡れ性がよくなり、固化
体の強度が飛躍的に高くなることを応用し、特願２００
１−１３２４７０の高強度ポリマーセメント組成物の提
案を行なってきた。
しては、鉄電気石、ガーネット砂、ゼオライト等が挙げ
られる。本発明の後述する説明や実施例では専らガーネ
ット砂を用いた。鉄電気石〔ＮaＦe3Ａl6Ｂ3Ｓi6(６Ｈ)
30〕は二極性結晶体である為、粉砕した微細粉粒が独立
した二極性結晶体を有し、これが水と接触するとき、天
然珪酸塩鉱物のもつ電気特性により水を電気分解し、ヒ
ドロニウムイオン（Ｈ3Ｏ+）、ヒドロキシルイオン（Ｈ
3Ｏ2 -）を生成し、ヒドロキシルイオン（Ｈ3Ｏ2 -）は界
面活性物質に変化することは公知である。そこで本発明
者らは、天然珪酸塩鉱物の一種であるガーネット砂を粉
砕して粒度７５〜１００μm程度にしたものを水と接触
することにより、数分間で水の水素イオン濃度（ｐＨ）
が上昇し、ｐＨ１０.０近くになり、且つ改質水の核磁
気共鳴（ＮＭＲ）による17Ｏ-ＮＭＲスペクトル半値幅
値は７１.０Ｈzとなり、原水１１７.５Ｈzより明らかに
小さくなることを確認した。水の17Ｏ-ＮＭＲ半値幅が
小さくなるということは、水のクラスター（分子集団）
が小さいことであり、水自体の界面活性エネルギーが高
まり、親和力が高くなることである。水硬性セメントと
天然珪酸塩鉱物のガーネット微細粒とを水性合成樹脂エ
マルジョンにより混練する際、前記した改質作用によ
り、混練水の界面活性が高まり濡れ性がよくなり、固化
体の強度が飛躍的に高くなることを応用し、特願２００
１−１３２４７０の高強度ポリマーセメント組成物の提
案を行なってきた。
【０００６】天然珪酸塩鉱物の一種であるガーネット砂
は、粒度２５０〜３５０μｍ程度の粒径で、比重４.１
０、モース硬度７.５０、赤紫色したザクロの実の色を
したアルマンダイト（鉄バン柘榴石）であり、組成はＳ
iＯ2３６％、Ａl2Ｏ3 ２０％、Ｆe2Ｏ3 ３０％を主成分
とし、その他ＭnＯ2、ＭgＯ、ＺrＯ2、Ｋ2Ｏ等を微量含
有している。
は、粒度２５０〜３５０μｍ程度の粒径で、比重４.１
０、モース硬度７.５０、赤紫色したザクロの実の色を
したアルマンダイト（鉄バン柘榴石）であり、組成はＳ
iＯ2３６％、Ａl2Ｏ3 ２０％、Ｆe2Ｏ3 ３０％を主成分
とし、その他ＭnＯ2、ＭgＯ、ＺrＯ2、Ｋ2Ｏ等を微量含
有している。
【０００７】本発明者らは、ガーネット砂等の天然珪酸
塩鉱物を用いることにより、水硬性セメントと水性合成
樹脂エマルジョンとを混練する際、混練物の水分に界面
活性作用が付与され、骨材として溶融スラグ、廃陶磁器
細粒、廃ガラス粉粒等の産業廃棄物を多量に混合して
も、緻密化された高い強度を持つ固化体が得られること
を見出した。
塩鉱物を用いることにより、水硬性セメントと水性合成
樹脂エマルジョンとを混練する際、混練物の水分に界面
活性作用が付与され、骨材として溶融スラグ、廃陶磁器
細粒、廃ガラス粉粒等の産業廃棄物を多量に混合して
も、緻密化された高い強度を持つ固化体が得られること
を見出した。
【０００８】廃陶磁器細粒、溶融スラグ、廃ガラス粉粒
等については以下のものを用いることが好ましい。廃ガ
ラス粉粒は１〜１０mm程度に粉砕したものを用いる。廃
陶磁器細粒は製陶の際の焼きかすである。廃陶器や磁
器、これらの製品の壊れた陶磁器類を２〜１０mm程度に
細粒にしたものを用いる。スラグは一般廃棄物を溶融ス
ラグ炉で処理した際に発生する１〜５mm程度の細粒を用
いる。
等については以下のものを用いることが好ましい。廃ガ
ラス粉粒は１〜１０mm程度に粉砕したものを用いる。廃
陶磁器細粒は製陶の際の焼きかすである。廃陶器や磁
器、これらの製品の壊れた陶磁器類を２〜１０mm程度に
細粒にしたものを用いる。スラグは一般廃棄物を溶融ス
ラグ炉で処理した際に発生する１〜５mm程度の細粒を用
いる。
【０００９】水性合成樹脂エマルジョンとしては、酢酸
ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル・アクリル共重合
合成樹脂エマルジョン、アクリル共重合樹脂エマルジョ
ン、スチレン・アクリル共重合合成樹脂エマルジョン、
酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂エマルジ
ョンの単独ないし、複数の混合物を用いても差し支えな
い。
ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル・アクリル共重合
合成樹脂エマルジョン、アクリル共重合樹脂エマルジョ
ン、スチレン・アクリル共重合合成樹脂エマルジョン、
酢酸ビニル・エチレン・塩化ビニル共重合樹脂エマルジ
ョンの単独ないし、複数の混合物を用いても差し支えな
い。
【００１０】水硬性セメントとしては、普通ポルトラン
ドセメント、早強セメント、ホワイトセメント、アルミ
ナセメントのいずれでも差し支えないが、後述する本発
明の実施例では専らホワイトセメントおよび早強セメン
トを用いた。
ドセメント、早強セメント、ホワイトセメント、アルミ
ナセメントのいずれでも差し支えないが、後述する本発
明の実施例では専らホワイトセメントおよび早強セメン
トを用いた。
【００１１】
【実施例】〔実施例１〕水硬セメントとしてホワイトセ
メント８００重量部、ガーネット砂４００重量部、溶融
スラグ２００重量部、水性合成樹脂エマルジョンとし
て、アクリル共重合樹脂エマルジョン（不揮発分３０
％）２６５重量部を混合器に投入し、３分間混練した。
該混練物を金属製成型枠（１６０×４０×４０mm）に詰
め込んだ。これを翌日脱型し、４週間養生し固化体を得
た。固化体の強度試験は、ＪＩＳ ＳＭ１０１に準じ実
施した。その結果、圧縮強度８６Ｎ／mm2、曲げ強度２
１Ｎ／mm2となる測定値を得た。比較試験として早強セ
メント（アサノベロセメントＪＩＳＲ５２１０）を用い
て、４週間の強度試験を実施した。圧縮強度４７.２Ｎ
／mm2、曲げ強度８.３Ｎ／mm2であった。
メント８００重量部、ガーネット砂４００重量部、溶融
スラグ２００重量部、水性合成樹脂エマルジョンとし
て、アクリル共重合樹脂エマルジョン（不揮発分３０
％）２６５重量部を混合器に投入し、３分間混練した。
該混練物を金属製成型枠（１６０×４０×４０mm）に詰
め込んだ。これを翌日脱型し、４週間養生し固化体を得
た。固化体の強度試験は、ＪＩＳ ＳＭ１０１に準じ実
施した。その結果、圧縮強度８６Ｎ／mm2、曲げ強度２
１Ｎ／mm2となる測定値を得た。比較試験として早強セ
メント（アサノベロセメントＪＩＳＲ５２１０）を用い
て、４週間の強度試験を実施した。圧縮強度４７.２Ｎ
／mm2、曲げ強度８.３Ｎ／mm2であった。
【００１２】〔実施例２〜９〕表１に準じ、骨材として
溶融スラグの他、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒を用い、
それぞれ単独乃至混合した場合について、ガーネットの
量等を変更して、４週間強度を実施した。結果を表１に
併せて示した。
溶融スラグの他、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒を用い、
それぞれ単独乃至混合した場合について、ガーネットの
量等を変更して、４週間強度を実施した。結果を表１に
併せて示した。
【表１】
【００１３】以上本発明の実施例を示したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施する
ことができる。
前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施する
ことができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリマー
セメント組成物及び固化体は、産業廃棄物の有効活用の
手段として、これを高熱処理することなく、多量の溶融
スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒等を用い、水性合
成樹脂エマルジョンと混練・固化することにより、固化
体の組織が緻密となり、高い圧縮強度、曲げ強度を有す
る為、インターロッキングブロック、タイル、レンガ
等、各種建材として活用が計られ、産業廃棄物の有効活
用と環境保全への貢献は多大である。
セメント組成物及び固化体は、産業廃棄物の有効活用の
手段として、これを高熱処理することなく、多量の溶融
スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒等を用い、水性合
成樹脂エマルジョンと混練・固化することにより、固化
体の組織が緻密となり、高い圧縮強度、曲げ強度を有す
る為、インターロッキングブロック、タイル、レンガ
等、各種建材として活用が計られ、産業廃棄物の有効活
用と環境保全への貢献は多大である。
─────────────────────────────────────────────────────
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 18:16 Ｃ０４Ｂ 18:16
18:10 18:10 Ｚ
24:26 24:26 Ａ
Ｃ
Ｄ
） Ｚ
111:20 111:20
(72)発明者 玉野井 英雄
静岡県榛原郡御前崎町御前崎6177−３ 元
旦ビューティ工業株式会社静岡工場内
Ｆターム(参考） 4G012 PA03 PA09 PA25 PA26 PA30
PC12
Claims (2)
- 【請求項１】 水硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微
細粉粒と、溶融スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒か
ら選ばれる産業廃棄物の一種又は二種以上と、水性合成
樹脂エマルジョンとからなるポリマーセメント組成物。 - 【請求項２】 水硬性セメントと、天然珪酸塩鉱物の微
細粉粒と、溶融スラグ、廃陶磁器細粒、廃ガラス粉粒か
ら選ばれる産業廃棄物の一種又は二種以上と、水性合成
樹脂エマルジョンとを混練、固化してなるポリマーセメ
ント固化体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288798A JP2003095724A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | ポリマーセメント組成物及び固化体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001288798A JP2003095724A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | ポリマーセメント組成物及び固化体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003095724A true JP2003095724A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19111382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001288798A Pending JP2003095724A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | ポリマーセメント組成物及び固化体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003095724A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100988287B1 (ko) | 2010-03-24 | 2010-10-18 | 권현오 | 폐유리 분말을 이용한 유/무기 복합모르타르와 이를 이용한 바닥 시공방법 |
| JP2014076917A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Taiheiyo Precast Concrete Industry Co Ltd | 耐火性セメント組成物 |
| KR101454422B1 (ko) * | 2014-03-25 | 2014-10-27 | 다린랜드 주식회사 | 친환경 무기 고화제 조성물과 이를 이용한 동결 및 염화칼슘에 강한 흙콘크리트 제조 및 흙길 포장 시공 방법 |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001288798A patent/JP2003095724A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100988287B1 (ko) | 2010-03-24 | 2010-10-18 | 권현오 | 폐유리 분말을 이용한 유/무기 복합모르타르와 이를 이용한 바닥 시공방법 |
| JP2014076917A (ja) * | 2012-10-11 | 2014-05-01 | Taiheiyo Precast Concrete Industry Co Ltd | 耐火性セメント組成物 |
| KR101454422B1 (ko) * | 2014-03-25 | 2014-10-27 | 다린랜드 주식회사 | 친환경 무기 고화제 조성물과 이를 이용한 동결 및 염화칼슘에 강한 흙콘크리트 제조 및 흙길 포장 시공 방법 |
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