JP2003286054A - ガラス骨材及びその製造方法 - Google Patents
ガラス骨材及びその製造方法Info
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- JP2003286054A JP2003286054A JP2002093416A JP2002093416A JP2003286054A JP 2003286054 A JP2003286054 A JP 2003286054A JP 2002093416 A JP2002093416 A JP 2002093416A JP 2002093416 A JP2002093416 A JP 2002093416A JP 2003286054 A JP2003286054 A JP 2003286054A
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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
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃ガラスの大量利用技術の確立を目指し、モ
ルタル又はコンクリートに無害であるガラス骨材及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 表面から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2
Ｏを合計した含有量が５重量％以下であり、骨材として
適合する形状に整形したアルカリ含有ガラスに由来する
ガラス骨材とした。その製造方法は、アルカリ含有ガラ
スカレットと塩化水素ガスとを反応させ、該アルカリ含
有ガラスカレットからアルカリ分を除去することを含
む。
ルタル又はコンクリートに無害であるガラス骨材及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 表面から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2
Ｏを合計した含有量が５重量％以下であり、骨材として
適合する形状に整形したアルカリ含有ガラスに由来する
ガラス骨材とした。その製造方法は、アルカリ含有ガラ
スカレットと塩化水素ガスとを反応させ、該アルカリ含
有ガラスカレットからアルカリ分を除去することを含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、モルタル又はコン
クリートに使用される骨材に関するものであり、さらに
詳しくは、アルカリシリカ反応によるモルタル又はコン
クリートの特性劣化のないガラス骨材及びその製造方法
に関するものである。
クリートに使用される骨材に関するものであり、さらに
詳しくは、アルカリシリカ反応によるモルタル又はコン
クリートの特性劣化のないガラス骨材及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】廃ガラスのリサイクルは、種々の分野に
おいて積極的に推進されている。しかし、その発生量に
見合う大量利用技術はいまだ確立されていない。また、
着色ガラスや医療廃棄物として発生する廃ガラスなど
は、ガラスを構成する成分上の問題や安全性の問題か
ら、リサイクルの目処はほとんど立っていないのが現状
である。
おいて積極的に推進されている。しかし、その発生量に
見合う大量利用技術はいまだ確立されていない。また、
着色ガラスや医療廃棄物として発生する廃ガラスなど
は、ガラスを構成する成分上の問題や安全性の問題か
ら、リサイクルの目処はほとんど立っていないのが現状
である。
【０００３】ところで、一般に流通するガラスの多く
は、ソーダガラスと呼ばれるもので、その名が示すとお
り、アルカリ含有量は、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合量で１０〜
１５重量％と高いものである。廃ガラスのリサイクルを
考える場合、このアルカリ含有量が障害となるケースが
多い。例えば、大量の需要が見込めるモルタル用又はコ
ンクリート用の骨材として使用した場合、アルカリシリ
カ反応によって異常膨張を起こし、モルタル又はコンク
リートの著しい強度低下を起こす危険性が高い。このた
め、廃ガラスカレットをそのまま骨材として利用するこ
とは困難である。
は、ソーダガラスと呼ばれるもので、その名が示すとお
り、アルカリ含有量は、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合量で１０〜
１５重量％と高いものである。廃ガラスのリサイクルを
考える場合、このアルカリ含有量が障害となるケースが
多い。例えば、大量の需要が見込めるモルタル用又はコ
ンクリート用の骨材として使用した場合、アルカリシリ
カ反応によって異常膨張を起こし、モルタル又はコンク
リートの著しい強度低下を起こす危険性が高い。このた
め、廃ガラスカレットをそのまま骨材として利用するこ
とは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、廃ガラスの大量利用技術の確立を目指し、モル
タル又はコンクリートに無害であるガラス骨材及びその
製造方法を提供することにある。
目的は、廃ガラスの大量利用技術の確立を目指し、モル
タル又はコンクリートに無害であるガラス骨材及びその
製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、モルタル
又はコンクリートに無害であるガラス骨材として廃ガラ
スを有効に利用することを可能とする技術について鋭意
検討を重ねた。その結果、ガラス表層部のアルカリ含有
量をある一定値以下にすること、ならびに、ガラス表層
部におけるアルカリの除去は、ガラスと塩化水素ガスと
を反応させることで、ガラス表面にＮａＣｌおよびＫＣ
ｌを生成せしめ、この生成塩を水洗除去することが極め
て有効であることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
又はコンクリートに無害であるガラス骨材として廃ガラ
スを有効に利用することを可能とする技術について鋭意
検討を重ねた。その結果、ガラス表層部のアルカリ含有
量をある一定値以下にすること、ならびに、ガラス表層
部におけるアルカリの除去は、ガラスと塩化水素ガスと
を反応させることで、ガラス表面にＮａＣｌおよびＫＣ
ｌを生成せしめ、この生成塩を水洗除去することが極め
て有効であることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００６】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明は、表面から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合
計した含有量が５重量％以下であり、骨材として適合す
る形状に整形したアルカリ含有ガラスに由来することを
特徴とする。本明細書中、「アルカリ」の語を成分を示
す語として用いる場合には、一般的には、Ｎａ2Ｏもし
くはＫ2Ｏ又はその両方を意味している。また、「表面
から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合計した含有量
が５重量％以下」とは、アルカリ含有ガラスカレット又
は骨材として適合する形状に整形したアルカリ含有廃ガ
ラスを構成する個々の粒子を無作為に抽出して、検査し
た場合、いずれの粒子においてもその表面から深度３μ
ｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合計した含有量が５重量％以
下となることを意味する。また、本発明は、別の側面に
おいて、モルタル用又はコンクリート用のガラス骨材製
造方法であり、該ガラス骨材製造方法は、アルカリ含有
ガラスカレットと塩化水素ガスとを反応させ、該アルカ
リ含有ガラスカレットからアルカリ分を除去することを
含むことを特徴とする。ガラス骨材製造方法では、アル
カリ含有廃ガラスが、アルカリ含有ガラスカレットとし
て提供され、既に骨材として使用するのに適切な形状
（粒径等）であれば、そのようなアルカリ含有ガラスカ
レットをそのまま用いることができる。しかし、アルカ
リ含有廃ガラスが粒径等について、骨材として適合する
形状に調整されていない場合、アルカリ含有廃ガラスを
骨材として適合する形状に整形する。すなわち、骨材の
用途によって異なるが、例えば、２０ｍｍ以下の粒径に
調整してアルカリ含有ガラスカレットとすることをさら
に含むことによってガラス骨材を製造することができ
る。
発明は、表面から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合
計した含有量が５重量％以下であり、骨材として適合す
る形状に整形したアルカリ含有ガラスに由来することを
特徴とする。本明細書中、「アルカリ」の語を成分を示
す語として用いる場合には、一般的には、Ｎａ2Ｏもし
くはＫ2Ｏ又はその両方を意味している。また、「表面
から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合計した含有量
が５重量％以下」とは、アルカリ含有ガラスカレット又
は骨材として適合する形状に整形したアルカリ含有廃ガ
ラスを構成する個々の粒子を無作為に抽出して、検査し
た場合、いずれの粒子においてもその表面から深度３μ
ｍまでのＮａ2ＯとＫ2Ｏを合計した含有量が５重量％以
下となることを意味する。また、本発明は、別の側面に
おいて、モルタル用又はコンクリート用のガラス骨材製
造方法であり、該ガラス骨材製造方法は、アルカリ含有
ガラスカレットと塩化水素ガスとを反応させ、該アルカ
リ含有ガラスカレットからアルカリ分を除去することを
含むことを特徴とする。ガラス骨材製造方法では、アル
カリ含有廃ガラスが、アルカリ含有ガラスカレットとし
て提供され、既に骨材として使用するのに適切な形状
（粒径等）であれば、そのようなアルカリ含有ガラスカ
レットをそのまま用いることができる。しかし、アルカ
リ含有廃ガラスが粒径等について、骨材として適合する
形状に調整されていない場合、アルカリ含有廃ガラスを
骨材として適合する形状に整形する。すなわち、骨材の
用途によって異なるが、例えば、２０ｍｍ以下の粒径に
調整してアルカリ含有ガラスカレットとすることをさら
に含むことによってガラス骨材を製造することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明に係るガラス骨材及
びその製造方法に関し、その実施の形態をさらに詳しく
説明する。本発明に係るガラス骨材、又はその製造方法
で、原料となる廃ガラスは、特に限定されるものではな
い。瓶ガラス、板ガラス、透明ガラス、着色ガラス等、
いかなるものも利用できる。また、後に述べるように、
これら廃ガラスと塩化水素ガスとの反応は加熱下で行う
ことができるので、医療現場から発生するガラス廃棄物
なども利用できる。また、用いる廃ガラスの粒度もとく
に限定するものではなく、塊状、粒状、粉末など如何な
る形態であってもよい。すなわち、予めガラスカレット
として提供されるものも本発明の対象となる。
びその製造方法に関し、その実施の形態をさらに詳しく
説明する。本発明に係るガラス骨材、又はその製造方法
で、原料となる廃ガラスは、特に限定されるものではな
い。瓶ガラス、板ガラス、透明ガラス、着色ガラス等、
いかなるものも利用できる。また、後に述べるように、
これら廃ガラスと塩化水素ガスとの反応は加熱下で行う
ことができるので、医療現場から発生するガラス廃棄物
なども利用できる。また、用いる廃ガラスの粒度もとく
に限定するものではなく、塊状、粒状、粉末など如何な
る形態であってもよい。すなわち、予めガラスカレット
として提供されるものも本発明の対象となる。
【０００８】廃ガラスは、所定の大きさ、すなわち、骨
材として利用する際の大きさに粗砕、あるいは粉砕し、
一般的には、ガラスカレットとして調整される。すなわ
ち、例えば、粒径２０ｍｍ以下のアルカリ含有ガラスカ
レットとして調整される。その後、このアルカリ含有ガ
ラスカレットを塩化水素ガスと反応させて、ガラス表層
部におけるアルカリ成分を除去する。
材として利用する際の大きさに粗砕、あるいは粉砕し、
一般的には、ガラスカレットとして調整される。すなわ
ち、例えば、粒径２０ｍｍ以下のアルカリ含有ガラスカ
レットとして調整される。その後、このアルカリ含有ガ
ラスカレットを塩化水素ガスと反応させて、ガラス表層
部におけるアルカリ成分を除去する。
【０００９】なお、塩化水素ガスと反応させたアルカリ
含有ガラスカレットに対して粗砕、粉砕操作を施すと、
アルカリが除去されていない新生面が露出することにな
る。したがって、廃ガラスは所定の大きさに加工して、
アルカリ含有ガラスカレットとしてから、塩化水素ガス
と反応させる。なお、最初から適切な粒径のアルカリ含
有ガラスカレットとして提供される場合には、このよう
な粒径の調整は不要である。
含有ガラスカレットに対して粗砕、粉砕操作を施すと、
アルカリが除去されていない新生面が露出することにな
る。したがって、廃ガラスは所定の大きさに加工して、
アルカリ含有ガラスカレットとしてから、塩化水素ガス
と反応させる。なお、最初から適切な粒径のアルカリ含
有ガラスカレットとして提供される場合には、このよう
な粒径の調整は不要である。
【００１０】アルカリ含有ガラスカレットと塩化水素ガ
スとの反応条件は、アルカリ含有ガラスカレットの粒径
や塩化水素ガスの濃度に応じて調整する。もっとも、本
発明に係るガラス骨材では、表面から３μｍ深度までの
アルカリ含有量を５重量％以下としている。このために
は、塩化水素ガスの濃度が３〜５％であれば、２０〜６
００℃で７０分〜３４０分、また、塩化水素ガスの濃度
が５０〜６０％であれば、２０〜６００℃で５分〜３０
分である。なお、塩化水素ガスは市販のガスを用いても
よいが、塩化ビニル樹脂系の廃棄物や塩素含有廃棄物の
加熱脱塩過程から発生する塩化水素ガスなども利用でき
る。
スとの反応条件は、アルカリ含有ガラスカレットの粒径
や塩化水素ガスの濃度に応じて調整する。もっとも、本
発明に係るガラス骨材では、表面から３μｍ深度までの
アルカリ含有量を５重量％以下としている。このために
は、塩化水素ガスの濃度が３〜５％であれば、２０〜６
００℃で７０分〜３４０分、また、塩化水素ガスの濃度
が５０〜６０％であれば、２０〜６００℃で５分〜３０
分である。なお、塩化水素ガスは市販のガスを用いても
よいが、塩化ビニル樹脂系の廃棄物や塩素含有廃棄物の
加熱脱塩過程から発生する塩化水素ガスなども利用でき
る。
【００１１】上記の反応、すなわち加熱下において、ア
ルカリ含有ガラスカレットと塩化水素ガスを反応させた
場合、アルカリ含有ガラスカレットに含まれるナトリウ
ム、カリウムが塩化水素ガスと反応し、粒子の表面にＮ
ａＣｌ及びＫＣｌを形成する。これらの塩は、易溶性な
ので、反応終了後に水洗して、表面に形成された塩を除
去し、ガラス骨材とする。なお、本発明に係るガラス骨
材は、表面から３μｍ深度までのＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合
計した含有量を５重量％以下と規定した。これは、廃ガ
ラスのアルカリ成分に起因するアルカリシリカ反応を抑
制するのに必要な条件である。５重量％を超える場合に
はアルカリシリカ反応を起こし、モルタル又はコンクリ
ート構造物の強度低下を起こす危険性が高くなる。ま
た、ガラス骨材の表面から３μｍよりも深部のアルカリ
成分はアルカリシリカ反応にほとんど寄与しないことを
見出している。
ルカリ含有ガラスカレットと塩化水素ガスを反応させた
場合、アルカリ含有ガラスカレットに含まれるナトリウ
ム、カリウムが塩化水素ガスと反応し、粒子の表面にＮ
ａＣｌ及びＫＣｌを形成する。これらの塩は、易溶性な
ので、反応終了後に水洗して、表面に形成された塩を除
去し、ガラス骨材とする。なお、本発明に係るガラス骨
材は、表面から３μｍ深度までのＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合
計した含有量を５重量％以下と規定した。これは、廃ガ
ラスのアルカリ成分に起因するアルカリシリカ反応を抑
制するのに必要な条件である。５重量％を超える場合に
はアルカリシリカ反応を起こし、モルタル又はコンクリ
ート構造物の強度低下を起こす危険性が高くなる。ま
た、ガラス骨材の表面から３μｍよりも深部のアルカリ
成分はアルカリシリカ反応にほとんど寄与しないことを
見出している。
【００１２】本発明で、ガラス骨材の粒子表面から３μ
ｍ深度までのＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計した含有量の定量
は、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ）によ
り行うことができる。ＥＰＭＡでは、試料断面を線分析
し、反応層のＮａ及びＫ元素量からＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ量に
換算して求めることができる。
ｍ深度までのＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計した含有量の定量
は、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ）によ
り行うことができる。ＥＰＭＡでは、試料断面を線分析
し、反応層のＮａ及びＫ元素量からＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ量に
換算して求めることができる。
【００１３】
【実施例】実施例１〜３及び比較例１，２
処理前のガラス原料の化学組成がＳｉＯ2：７１．３
％、Ａｌ2Ｏ3：３．０％、ＣａＯ：１１．５％、Ｎａ2
Ｏ：１２．０％、Ｋ2Ｏ：１．２％（いずれも重量％）
で粒径が２．５ｍｍ〜５ｍｍの廃ガラスカレットと、塩
化水素濃度１０％標準ガスとを用いて、６００℃の管状
電気炉で表１に記載する反応時間で、反応させて回収し
た試料を水洗し、これを ＪＩＳ Ａ５３０８ 附属書
７規定の「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学
法）」に準拠した方法で材料の有害性の良否を判定し
た。その結果を表１に示す。
％、Ａｌ2Ｏ3：３．０％、ＣａＯ：１１．５％、Ｎａ2
Ｏ：１２．０％、Ｋ2Ｏ：１．２％（いずれも重量％）
で粒径が２．５ｍｍ〜５ｍｍの廃ガラスカレットと、塩
化水素濃度１０％標準ガスとを用いて、６００℃の管状
電気炉で表１に記載する反応時間で、反応させて回収し
た試料を水洗し、これを ＪＩＳ Ａ５３０８ 附属書
７規定の「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学
法）」に準拠した方法で材料の有害性の良否を判定し
た。その結果を表１に示す。
【００１４】また、表１記載の反応水洗後の反応層厚及
び反応層アルカリ量は、評価ガラス試料の断面をＥＰＭ
Ａによる線分析を行い、Ｎａ元素及びＫ元素の減衰分布
状態から反応層の厚さを確認した結果及び反応層のＮａ
及びＫ元素量をＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ量と見なし換算した値を
示す。
び反応層アルカリ量は、評価ガラス試料の断面をＥＰＭ
Ａによる線分析を行い、Ｎａ元素及びＫ元素の減衰分布
状態から反応層の厚さを確認した結果及び反応層のＮａ
及びＫ元素量をＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ量と見なし換算した値を
示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の結果より、何も処理していないブラ
ンクガラス（比較例１）及び、深度３μｍまでの反応層
のＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計した含有量が５重量％を超え
る比較例２ではアルカリシリカ反応性が有害であるのに
対し、本発明のモルタル用又はコンクリート用ガラス骨
材（実施例１〜３）は、何れもアルカリシリカ反応の判
定性が無害であることが確認された。
ンクガラス（比較例１）及び、深度３μｍまでの反応層
のＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計した含有量が５重量％を超え
る比較例２ではアルカリシリカ反応性が有害であるのに
対し、本発明のモルタル用又はコンクリート用ガラス骨
材（実施例１〜３）は、何れもアルカリシリカ反応の判
定性が無害であることが確認された。
【００１７】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、廃ガラスの大量利用技術の確立を目指
し、モルタル又はコンクリートに無害であるガラス骨材
及びその製造方法が提供される。すなわち、本発明で
は、ガラスカレット表層部のアルカリを一定値以下に除
去することで、アルカリシリカ反応を生じさせることの
ない、モルタル用又はコンクリート用のガラス骨材とす
ることが可能となる。
発明によれば、廃ガラスの大量利用技術の確立を目指
し、モルタル又はコンクリートに無害であるガラス骨材
及びその製造方法が提供される。すなわち、本発明で
は、ガラスカレット表層部のアルカリを一定値以下に除
去することで、アルカリシリカ反応を生じさせることの
ない、モルタル用又はコンクリート用のガラス骨材とす
ることが可能となる。
フロントページの続き
(72)発明者 松野 路雄
山口県小野田市大字小野田6276 太平洋セ
メント株式会社環境技術開発センター内
(72)発明者 永田 憲史
山口県小野田市大字小野田6276 太平洋セ
メント株式会社環境技術開発センター内
Claims (3)
- 【請求項１】 表面から深度３μｍまでのＮａ2ＯとＫ2
Ｏを合計した含有量が５重量％以下であり、骨材として
適合する形状に整形したアルカリ含有ガラスに由来する
ことを特徴とするモルタル用又はコンクリート用のガラ
ス骨材。 - 【請求項２】 アルカリ含有ガラスカレットと塩化水素
ガスとを反応させ、該アルカリ含有ガラスカレットから
アルカリ分を除去することを含むことを特徴とするモル
タル用又はコンクリート用のガラス骨材製造方法。 - 【請求項３】 アルカリ含有廃ガラスを骨材として適合
する形状に整形し、整形後のアルカリ含有廃ガラスと塩
化水素ガスとを反応させ、該アルカリ含有廃ガラスから
アルカリ分を除去することを含むことを特徴とするモル
タル用又はコンクリート用のガラス骨材製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093416A JP2003286054A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス骨材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093416A JP2003286054A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス骨材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003286054A true JP2003286054A (ja) | 2003-10-07 |
Family
ID=29237886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093416A Pending JP2003286054A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | ガラス骨材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003286054A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004123458A (ja) * | 2002-10-03 | 2004-04-22 | Taiheiyo Cement Corp | セメント用混和材およびその組成物 |
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-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002093416A patent/JP2003286054A/ja active Pending
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