JP2004277235A - Concrete powder coated with titanium oxide, method of manufacturing the same and concrete structure containing the concrete powder - Google Patents

Concrete powder coated with titanium oxide, method of manufacturing the same and concrete structure containing the concrete powder Download PDF

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隆 荻原
Kazuaki Kaito
和昭 海東
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide concrete powder coated with titanium oxide and the manufacturing method to effectively utilize in the environmental, economical and resource point of view in the treatment and the disposal of a large quantity of concrete powder currently disposed as industrial waste and produced in the manufacture of regenerated aggregate and a concrete structure containing the concrete powder coated with titanium oxide. <P>SOLUTION: The concrete powder (Fig. b) is coated with titanium oxide and the manufacturing method of the concrete powder is provided with a coating step by the sol-gel method or a step for coating using titanium alkoxide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉及びその製造方法、並びにそのコンクリート粉を含むコンクリート構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、産業廃棄物排出量の多くを占める解体コンクリートは環境保護や経済性の観点から再生骨材として再利用して、コンクリート用骨材の枯渇化を防止することが検討されてきた。
【0003】
解体コンクリートとは、建物の老朽化や再開発等による建物解体時に発生するコンクリート廃材のことをいう。
【0004】
再生骨材として再利用する方法としては、例えば、解体コンクリートをブロック状のままの状態で漁礁ブロックとして再利用する方法、該解体コンクリートを破砕して道路路盤材(一般的には「クラッシャーラン」と呼ぶ)として再利用する方法、或いは該解体コンクリートを破砕、分級して再生骨材として再利用する方法等がある。
【0005】
しかし、解体コンクリートを再生骨材として再利用するために、解体コンクリートを破砕或いは解体コンクリートの骨材表面に付着したモルタル分を除去等すると、大量のコンクリート粉が発生してしまう。
【0006】
このため、近年、このような再生骨材製造時に生じる大量のコンクリート粉に関しても、環境保護や経済性等の観点から有効利用して処理処分することが盛んに検討されている。
【0007】
解体コンクリートの破砕等により発生するコンクリート粉は、比表面積が約6500cm/gで、凹凸のある多種の形状(以下、複雑な形状と呼ぶ)を有する。再生骨材製造時に生じるコンクリート粉は、例えばJIS規格には「コンクリート用砕石及び砕砂(JIS A 5005)とは篩(ふるい)の呼び寸法が0.15mm以下の篩を通るものが篩にかけた全体量に対して重量百分率で15%以下のものである」と定義されていることから、篩を通った余剰分である0.15mm以下の微小粉がコンクリート粉に該当することになる。従って、解体コンクリートの破砕等により発生するコンクリート粉にはコンクリート用砕石及び砕砂の代替物として利用できるものとできないものとがある。
【0008】
コンクリート用砕石及び砕砂の代替物とはならないコンクリート粉の利用に関しては、具体的には、コンクリート粉が固化特性を若干有することに鑑みて、例えば、セメント原料やコンクリート混和剤等として利用することが考えられており、コンクリート混和剤への利用としては、例えば、インターロッキングブロック等の二次製品としての利用が知られている。
【0009】
コンクリート用砕石及び砕砂の代替物になり得るコンクリート粉に関しては、具体的には、例えば、地盤改良材等として利用することが考えられており、地盤改良材への利用としては、例えば、軟弱地盤の改良材への利用が知られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
解体コンクリートを再生骨材として再利用する際に発生する大量のコンクリート粉は、上述のように、例えば、コンクリート混和剤として利用することや地盤改良材等として利用することが考えられるが、前者では、該コンクリート粉の固化成分の量がコンクリート粉毎に異なるため、経済性を考慮すると地盤改良材等には生石灰やセメントを直接使用した方が有利である等の問題があり、後者では、運搬費等の経費を考慮するとコンクリート粉の発生場所と地盤の改良場所とが近接していることが好ましいが、一般的に離れていることが多い等の問題があり、現状では、そのほとんどが利用されずに産業廃棄物として処分されている。
【0011】
このため、このような大量のコンクリート粉の有効利用を図るべく、環境的、経済的及び資源的な観点からその利用分野や利用技術に関して多くの研究がなされているが、未だ確立されるまでには至っていない。
【0012】
解体コンクリートを再生骨材として再利用する際に発生する大量のコンクリート粉の利用先としては、コンクリート構造物の成形材料に利用することが考えられるが、この場合には、該コンクリート粉をそのままの状態でコンクリート構造物の成形材料として添加しても、コンクリート構造物として必要な強度を有するものが得られないという問題があった。
【0013】
一方、本発明者は、金属アルコキシド溶液を利用したコーティング技術に関してガラス繊維等を均一にコーティングでき、その結果、各繊維等の強度や靭性を向上させることができることをつきとめたが、この金属アルコキシド溶液を利用したコーティング方法が、物理的・化学的特性が異なり、大きさも微小なコンクリート粉に対しても適用可能かどうか、即ちコンクリート粉を均一にコーティングできるかどうか、また、その均一にコーティングしたものをコンクリート構造物の成形材料として添加しても得られたコンクリート構造物が必要な強度を有するかどうか不明であった。
【0014】
更に、酸化チタンゾルを利用したゾル−ゲル法によるコーティング技術に関して、セラミックスや金属等のバルクや薄膜等を酸化チタンゾル液でコーティングできることが知られているが、このゾル−ゲル法が微小なコンクリート粉に対するコーティング方法としても適用できるかどうか、更にそのコーティングしたものをコンクリート構造物の成形材料として添加しても成形されたものがコンクリート構造物として必要な強度を有するかどうか不明であった。
【0015】
コンクリート粉の利用にあたっては、環境問題、経済性及び資源の有効利用等を考慮すると、コンクリート粉の利用分野の拡大を図ることも重要な課題である。即ち、コンクリート粉をコンクリート構造物以外の無機材料部材や無機構造物等の成形材料にも添加できないか、或いはコンクリート粉を材料とした成形物に新しい機能性を持たせることができないか等を検討する必要もある。
【0016】
具体例をあげると、微小なコンクリート粉を酸化チタンでコーティング可能であった場合には、これをコンクリート構造物の成形材料として添加して製造したコンクリート構造物に対してコンクリート構造物としての強度を持たせるだけでなく、酸化チタンに基づく光触媒機能、ひいてはNOxを分解除去する環境浄化材としての機能等も持たせるようにするということである。
【0017】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、現在、産業廃棄物として処分されている再生骨材製造時に発生する大量のコンクリート粉の処理・処分に関して、環境的、経済的及び資源的な観点から有効利用を図るべく、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉及びその製造方法、並びに該酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート構造物を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、請求項1に記載されているコンクリート粉の発明は、酸化チタンでコーティングされている。
【0019】
これによれば、コンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として添加することが可能となる。また、コーティングに使用した酸化チタンにより光触媒機能を発揮できる。
【0020】
請求項2に記載されているように、本発明のコンクリート粉は光触媒機能を有する。
【0021】
発明が解決しようとする課題で述べたように、解体コンクリートを再生骨材として再利用する際に発生する大量のコンクリート粉の利用にあたっては、環境問題、経済性及び資源の有効利用等を考慮すると、該コンクリート粉の利用分野の拡大を図ることも重要な課題である。一方、近年、コンクリート構造物の分野では、環境保護の観点から太陽光によるNOx浄化性能を有するコンクリート製品を製造するために、タイルや煉瓦等の無機材料部材の表面に酸化チタン微粉末を塗布・焼成し、これをコンクリート表面に埋め込む技術が研究されている(例えば、特開1999−61708号公報参照)。従って、かかる観点からコンクリート粉も光触媒効果やNOxを分解除去する環境浄化材としての機能を発揮することが望ましい。
【0022】
請求項2に記載されているコンクリート粉によれば、それ自体、光触媒機能を有するので、機能材料として利用することができる。このため、コンクリート粉の利用分野の拡大を図ることが可能となる。
【0023】
本発明のコンクリート粉は、請求項3ないし4に記載されているように、ゾル−ゲル法において、例えば、酸化チタンゾルを用いて該コンクリート粉をコーティングすることにより製造される。具体的には、請求項3に記載されている酸化チタンでコーティングされたコンクリート粉の製造方法の発明は、ゾル−ゲル法によるコーティング工程を備えたものであり、請求項4に記載されている酸化チタン粒子でコーティングされたコンクリート粉の製造方法の発明は、ゾル−ゲル法において酸化チタンゾルを用いてコーティングするものである。
【0024】
これによれば、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を得ることができる。
【0025】
ここで、コーティング技術として使用するゾルーゲル法とは、具体的には、コロイド粒子(1ないし100nmで、本願発明では酸化チタン粒子)を懸濁した状態の微粒子ゾルとして酸化チタンゾルを使用した溶液(石原産業ST−21)にコンクリート粉を添加し、このコンクリート粉を酸化チタンゾルから熟成によって粒子が凝集し流動性を失った微粒子ゲル(本願発明では酸化チタンゲル)を経る過程で該コンクリート粉をコーティングすることにより、酸化チタン粒子をコーティングしたコンクリート粉を製造する方法のことである。
【0026】
ゾル−ゲル法の利点としては、複雑形状のセラミックスや金属材料にもコーティングできること、室温から200℃程度でもコーティングできること、コーティング操作が簡素であること、コーティング溶液のリサイクルが可能であること、経済的に安価である等が挙げられる。
【0027】
酸化チタンゾルとしては、例えば、酸化チタンとアルミナゾルの混合物が挙げられる。
【0028】
もっとも、本発明のコンクリート粉は、チタンアルコキシドを用いてコーティングすることによっても製造される。従って、請求項5に記載されているように、酸化チタンでコーティングされたコンクリート粉の製造方法の発明は、チタンアルコキシドを用いてコーティングする工程を備えたものである。
【0029】
請求項6に記載されているように、本発明のコンクリート構造物は、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物である。
【0030】
発明が解決しようとする課題で述べたように、解体コンクリートを再生骨材として再利用する際に発生するコンクリート粉をそのままの状態でコンクリート構造物の成形材料として添加しても、コンクリート構造物として必要な強度を有するものが得られない。その理由としては、例えばコンクリート粉が固化成分(例えば、セメントの主成分である酸化カルシウム)を含んではいるものの量が十分ではなく、また、該固化成分はコンクリートの結合に大きく寄与するものではないということが考えられる。
【0031】
解体コンクリートを再生骨材として再利用する際に発生するコンクリート粉をそのままの状態でコンクリート構造物の成形材料として添加し、コンクリート構造物を製造する方法を具体的に説明すると、一般的には、該コンクリート粉に対して水を他の材料よりも先に入れつつその速度を一定に保ち、次いで、他の骨材、セメント、混和材等の成形材料を同時に入れて製造するというものである。
【0032】
一方、例えば、酸化チタンのコーティングを施したコンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として添加すると、製造されたコンクリート構造物がコンクリート構造物として必要な強度を持ち得ることがわかった。即ち、酸化チタンのコーティングを施したコンクリート粉であれば、これをコンクリート構造物の成形材料として添加しても問題がない。
【0033】
ここで、コンクリート構造物として必要な強度とは、例えば一般土木建築構造物や二次製品たるコンクリートブロックでは圧縮強度で18N/mm以上である。
【0034】
従って、請求項6に記載されているコンクリート構造物の発明を酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート構造物とすることにより、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として添加することができる。また、酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を成形材料として添加しているので、その光触媒機能により、成形されたコンクリート構造物は光触媒効果を発揮することができる。更に、その光触媒効果に基づき、NOxの浄化性能を発揮できる。
【0035】
なお、成形材料として添加するとは、成形材料の一部として添加する場合の他、成形材料としてではなく単なる増量剤として添加する場合も含む意である。
【0036】
また、コンクリート構造物とは、コンクリートからなる、或いはコンクリートを部分的に含むブロック、壁、柱等の建築用材や家屋、ビル、橋、道路等の建築物をいい、コンクリート構造物の成形材料とは、該コンクリート構造物を製造するために使用されるセメントや砂等の材料をいう。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0038】
本発明者が創出した酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉は、比表面積が約6500cm/gの複雑な形状を有するコンクリート粉を酸化チタンでコーティングすることによって形成されたが、該コンクリート粉を利用したコンクリート構造物の強度や光触媒効果等を考慮すると、できる限り均一にコーティングした方が好ましかった。
【0039】
ここで、酸化チタンとは、酸化チタンゾルと呼ばれるような酸化チタン粒子を分散粒子とするコロイドとして存在する場合のみならず、酸化チタンが溶液中に溶解しているものも含む意である。
【0040】
本発明である酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉の製造方法としては、ゾル−ゲル法によりコーティングする工程を備えたもの、或いは、チタンアルコキシドを用いてコーティングする工程を備えたものとがある。
【0041】
酸化チタンでコーティングするとは、ゾル−ゲル法において酸化チタンとアルミナゾルを用いるコーティングを例にとれば、酸化チタン粒子がコンクリート粉の周りに付着した結果、コンクリート粉が酸化チタン粒子でコーティングされた状態になるというだけでなく、多数の酸化チタン粒子がコンクリート粉の周りを覆った結果、酸化チタンの層で覆われているような状態になることも含む意味である。
【0042】
よって、コーティングの回数によっては、層が単層ではなく、多重層のようになることもある。
【0043】
また、均一にコーティングするとは、コンクリート粉の表面に酸化チタンが均一に付着している状態にすることをいうが、均一に付着しているかどうかは、電子顕微鏡による写真等を介して本発明者による目視で判断した。
【0044】
酸化チタンによるコーティング前後のコンクリート粉の状態、形状及び粒径等の確認は、粉末X線回折装置及び透過型電子顕微鏡(以下、TEMと呼ぶ)を使用して行った。
【0045】
なお、使用した粉末X線回折装置はマックサイエンス製 M3R−3Vであり、TEMはJEOL製 2000−FXである。
【0046】
酸化チタンでコーティングする前のコンクリート粉と酸化チタンでコーティングした後のコンクリート粉のTEMによる写真の一例をそれぞれ図1及び2に示した。
【0047】
この図面代用写真の結果に基づいて、目視によりコンクリート粉の表面に酸化チタンが均一に付着しているかどうかを確認した。
【0048】
なお、これらの図面代用写真は、ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾルを用いてコンクリート粉を酸化チタンでコーティングしたものである。
【0049】
コーティングで使用する酸化チタンとしては、アナタ−ゼ型の酸化チタン及びルチル型の酸化チタン等が挙げられるが、光触媒効果の観点からはアナタ−ゼ型の酸化チタンが好ましかった。
【0050】
また、酸化チタンゾルを用いてコーティングする際に使用する酸化チタンの粒径は、1ないし100nmであって、例えば、アナタ−ゼ型の酸化チタンとアルミナゾルの混合溶液を使用した場合では10ないし100nmのものが好ましかった。
【0051】
ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾルを用いてコーティングするコンクリート粉は、酸化チタンゾル溶液、例えば、酸化チタン粒子とアルミナゾルのイソプロピルアルコール/水混合溶液とコンクリート粉とをサンドミル装置を使用して速度1500rpmで約10分間、室温で混合することにより製造した。
【0052】
また、チタンアルコキシドを用いてコーティングするコンクリート粉は、チタンアルコキシドを例えば、アルコール等のカルボニル基を含む有機溶媒で溶解した溶液とコンクリート粉とをサンドミル装置を使用して速度1500rpmで約10分間、室温で混合することにより製造した。
【0053】
ここで、チタン濃度は、コーティングの厚さをできるだけ均一にするため、0.01mol/dmないし1.00mol/dmとするのが好ましかった。
【0054】
触媒効果を高めるためには、コーティングさせる酸化チタンを触媒効果の高いアナタ−ゼ型へ結晶化させるのが良く、そのためには熱処理温度は高い方が好ましかった。なお、好ましい温度としては例えば約500℃があげられる。
【0055】
チタンアルコキシドとしては、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド等を使用することができ、また、アルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等を使用することができた。
【0056】
また、上記コンクリート粉の製造にあたって使用するサンドミルとしては、コンクリート粉に対して酸化チタンをできる限り均一にコーティングできるものが望ましかった。
【0057】
そこで、本実施例では、図5に示すようなカンペハピオ製 バッチ式卓上サンドミルを使用した。
【0058】
この装置は、短時間で大量かつ均一に酸化チタンゾル溶液等とコンクリート粉を混合できるという特徴を有する。
【0059】
もっとも、上記コンクリート粉の製造にあたって使用するサンドミルは、本実施例で使用したサンドミルに限るものではなく、コンクリート粉に対して酸化チタンをできる限り均一にコーティングできるものであればよい。
【0060】
本発明に係るゾル−ゲル法或いはチタンアルコキシドを用いる方法により酸化チタンをコーティングしたコンクリート粉は、その状態を粉末X線回折装置及び透過型電子顕微鏡(以下、TEMと呼ぶ)により確認して、粒径の特定を行った。その一例を示したものが図1,2である。
【0061】
本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉及び該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物は、コンクリート粉をコーティングしている酸化チタンに基づき光触媒機能を有する。
【0062】
かかる光触媒効果は、本発明である酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉、或いは該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物に対して紫外線を照射し、これをメチレンブルーに含浸させてメチレンブルーの退色変化をその吸光度を測定することによって確認した(図3)。
【0063】
ここで、光触媒は、その実用性を考慮すると、太陽光でも光触媒効果を発揮できるものでなければならない。そこで、太陽光の一例として紫外領域にある360nmの波長を所定時間(例えば、1又は2時間)照射した。
【0064】
なお、紫外線照射には、ウシオ電機製 500W高圧水銀灯 USH−500SCを使用した。
【0065】
また、光触媒機能は、メチレンブルー(初期濃度が5×10−6mol/dm)による650nmでの吸光度変化、或いは防汚活性用光触媒チェッカー(真空理工製 PCC−1)による650nmでの吸光度変化を測定することにより確認した。
【0066】
図3によると、本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物では、該コンクリート粉を含んでいないコンクリート構造物に比べて紫外線照射後のメチレンブルーの吸光度は減少しており、また、該コンクリート構造物の成形材料である砂に対する該コーティング処理を施したコンクリート粉の量を増加させるにつれてその減少の割合は大きくなった。
【0067】
もっとも、別途に本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉についても、同様な実験により、酸化チタンでコーティングされていないコンクリート粉に比べて紫外線照射後のメチレンブルーの吸光度は減少し、また、該コーティング処理を施したコンクリート粉の量が増加するにつれてその減少の割合は大きくなることを確認した。
【0068】
ここで、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉の触媒効果を高める方法としては、例えば、コーティング処理時の温度を高めてアナタ−ゼ型の酸化チタンを増やすことや、コーティング溶液の濃度を高める、或いはコーティング回数を増やすことにより該コーティング処理を施したコンクリート粉や該コーティングされる酸化チタンの量を増加させること等があった。
【0069】
従って、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉は光触媒効果を有するとともに、該コンクリート粉の量に比例して光触媒としての効果が大きくなる。
【0070】
よって、光触媒効果という観点からは、該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物に関して、その成形材料である砂のかわりに該コンクリート粉を使用した方が好ましかった。
【0071】
但し、実務上はコンクリート構造物の強度という観点も含めて考える必要がある。
【0072】
NOxを分解除去する環境浄化機能としての効果は、本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉、及び該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物をNOxガスの導入された室内に設置し、紫外線を照射しながら該NOx濃度変化をNOx計(島津製 NOA−7000)で測定することにより確認した(図4)。
【0073】
図4によると、本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物では、室内のNOx濃度が紫外線の照射時間とともに減少した。
【0074】
従って、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉は環境浄化材としての効果を有する。
【0075】
また、別途に、酸化チタンでコーティングしたコンクリート微粉のかわりに、該コーティングのしていないコンクリート微粉を含むコンクリート構造物では室内のNOx濃度の減少という効果が認められないこと、更に室内のNOx濃度の減少する割合が、該コンクリート構造物の成形材料である砂に対する該コーティング処理を施したコンクリート粉の量を増加させるにつれて大きくなることを確認した。
【0076】
更に、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉についても、同様な実験により、紫外線照射後のNOx濃度が照射時間とともに減少し、その減少する割合はコーティング処理を施したコンクリート粉の量に比例することも確認した。このような現象は、酸化チタンでコーティングする前のコンクリート粉では認められなかった。
【0077】
従って、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉及び該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物は、NOxを分解除去する環境浄化機能としての効果を有するとともに、該コンクリート粉の量に従ってその効果も大きくなる。
【0078】
本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物は、ゾル−ゲル法において上述の酸化チタンゾルを用いてコーティングする方法、或いは、上述のチタンアルコキシドを用いてコーティングする方法により得られたコンクリート粉を用いて製造した。
【0079】
具体的には、上述の方法により製造した該コンクリート粉をポルトランドセメント及び砂(例えば、丸岡産陸砂や豊浦標準砂)とともに水を加えながらモルタルミキサーを用いて混合し、この混合により得られたスラリーを型枠に流し込み、固化したところで型枠から取りだして、20℃で24時間以上水中養生することにより目的物たるコンクリート構造物を得た。
【0080】
なお、該コンクリート構造物は、本実施例では試験用として使用されるので、以下コンクリート供試体と呼ぶ。
【0081】
得られたコンクリート供試体の強度がコンクリート構造物として必要な強度を有していることは、コンクリートの性状試験により確認した。もっとも、コンクリート供試体として必要な強度は利用目的により異なるが、該供試体の成形材料であるセメント量を調整して適切な配合を行えば、所定の必要な強度が得られた。
【0082】
コンクリートの性状試験の結果、ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾルとして酸化チタンとアルミナゾルを用いてコーティングをしたコンクリート粉を使用した場合と、チタンアルコキシドを用いてコーティングしたコンクリート粉を使用した場合のどちらにおいてもコンクリート構造物として必要な強度を有していた。
【0083】
なお、本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉は、それ自体、光触媒効果や該効果に基づく環境浄化機能を有するため、必ずしも該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物のような二次製品へ加工しなければならないというものではない。
【0084】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定するものではない。
【0085】
【実施例】
実施例1(ゾル−ゲル法において酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉の製造及びその光触媒効果の確認)
実施例1(a) 酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉の製造
コンクリート粉200gに対して酸化チタンゾル液40gの割合で、サンドミルを用いて混合した。酸化チタンゾル液の配合比は、酸化チタン粉末3wt%、アルミナゾル6wt%、メタノール45wt%、オルガノシラン10wt%、水36wt%であった。
【0086】
その製造物たるコンクリート粉は粉末X線回折装置及びTEMを使用して確認し、粒径の特定を行った。
【0087】
製造されたコンクリート粉のTEM写真の一例を図1に示した。
【0088】
実施例1(b) 光触媒効果の確認
上記コンクリート微粉の光触媒効果は、該コンクリート微粉に360nmの紫外線を1時間照射して、650nmにおけるメチレンブルーの退色変化を吸光度測定することにより確認した(図3)。
【0089】
実施例2(チタンアルコキシドを用いて酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉の製造及びその光触媒効果の確認)
実施例2(a) 酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉の製造
チタンアルコキシドをアルコール等のカルボニル基を含む有機溶媒(イソプロピルアルコール)で溶解し、チタンアルコキシド濃度が0.1mol/dmになるように濃度調整した溶液と、コンクリート粉200gに対してチタンアルコキシド溶液40gの割合でサンドミルを用いて混合して製造した。
【0090】
その製造物たるコンクリート粉は粉末X線回折装置及びTEMを使用して確認し、粒径の特定を行った。
【0091】
得られたコンクリート粉のTEM写真の一例を図6に示した。
【0092】
実施例2(b) 光触媒効果の確認
上記コンクリート微粉の光触媒効果は、該コンクリート微粉表面に360nmの紫外線を1又は2時間照射して、650nmにおけるメチレンブルーの退色変化を吸光度測定することにより確認した(図3)。
【0093】
実施例3(酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート供試体(構造物)の製造及びその環境浄化材としての効果の確認)
実施例3(a) 酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート供試体の製造
上記酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉をポルトランドセメント及び砂(例えば、丸岡産陸砂や豊浦標準砂)とともに水を加えながらモルタルミキサーを用いて混合し、この混合により得られたスラリーを型枠に流し込み、固化したところで型枠(例えば、4cm×4cm×16cmの3連形型枠)から取りだして、20℃で24時間以上水中養生することによりコンクリート供試体を得た。
【0094】
この製造工程の概略を示したものが図8である。
【0095】
また、製造されたコンクリート供試体の強度はコンクリートの性状試験に従って確認した。
【0096】
具体的には3点曲げ試験によるものである。試験機にはインストロン万能試験機(島津製作所、4300型)を用い、クロスヘッドスピードは0.2mm/min、荷重は5kgf/cmとした。
【0097】
その結果、該コンクリート供試体はコンクリート構造物として必要な強度を有していた。
【0098】
実施例3(b) 環境浄化材としての効果の確認
コーティング処理を施したコンクリート粉を成形材料として添加することにより製造したコンクリート供試体の光触媒効果は、該コンクリート供試体に360nmの紫外線を1又は2時間照射して、650nmにおけるメチレンブルーの退色変化を吸光度測定することにより確認した(図3)。
【0099】
ここで、コンクリート供試体の成形材料としてコーティング処理を施したコンクリート粉の量が光触媒効果に与える影響を確認するため、該コンクリート粉を添加する際、コンクリート供試体の成形材料である砂に対する該コーティング処理を施したコンクリート粉の量を変化させて上記吸光度測定を行った(図3)。
【0100】
なお、図3における結果は、コンクリート供試体の成形材料として添加したコンクリート粉としてゾル−ゲル法において酸化チタンゾル溶液(上記酸化チタン粒子とアルミナゾルのイソプロピルアルコールと水の混合溶液)を用いてコーティングしたものを使用した場合のものである。
【0101】
更に、該コンクリート構造物の環境浄化材としての効果は、該コンクリート構造物を25ppm濃度の基準ガスを封入にした試料室に設置して、360nmの紫外線を照射しつつ、NOx濃度の経時変化をNOx計(島津製 NOA−7000)で測定することにより確認した(図4)。
【0102】
【発明の効果】
請求項1ないし5記載の本発明の酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉及びその製造方法によると、コンクリート粉を酸化チタンでコーティングすることができ、そのコーティングされたコンクリート粉は光触媒機能及びNOxの分解除去機能を発揮できるという効果を有する。
【0103】
このため、請求項6記載の本発明に係る酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物においても、光触媒機能及びNOxの分解除去機能を発揮できるという効果を有する。
【0104】
請求項1ないし5記載の本発明に係る酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉及びその製造方法によると、コンクリート粉を酸化チタンでコーティングすることができ、得られたコンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として添加しても、コンクリート構造物として必要な強度を備えたものが得られる。この結果、本発明によれば、コンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として添加できるという効果を有する。
【0105】
もっとも、コンクリート粉をコンクリート構造物の成形材料として利用できることから、コンクリート粉をコンクリート構造物以外であっても同じ無機物質である無機材料部材や無機構造物等の成形材料として添加することも可能であると考えられる。
【0106】
本発明の酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉はそれ自体、光触媒機能やNOxの分解除去機能を発揮できるため、単独で利用することができる。また、酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉は、コンクリート構造物の成形材料として添加できることから、該コンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物のように二次製品へ加工して利用することもできる。
【0107】
以上より、本発明によれば、現在産業廃棄物とされているコンクリート粉の有効利用及びその利用範囲の拡大を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾル溶液を用いて酸化チタンでコーティングする前後のコンクリート粉の図面代用TEM写真((a):コーティング前(b):コーティング後)
【図2】コンクリート粉に酸化チタンが付着している状態を示した図面代用TEM写真
【図3】ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾル溶液を用いて酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート構造物の紫外線照射による吸光度の経時変化
【図4】ゾル−ゲル法において、酸化チタンゾル溶液を用いて酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉を含むコンクリート構造物の紫外線照射による室内NOx濃度の経時変化
【図5】サンドミルの一例を示した図面代用写真
【図6】チタンアルコキシド溶液を用いて酸化チタンでコーティングしたコンクリート粉の図面代用TEM写真
【図7】コンクリート硬化体(供試体)の製作工程の概略図
【符号の説明】
1.セメント
2.砂
3.水
4.コンクリート粉
5.モルタルミキサー
6.スラリー
7.型枠
8.マトリックス(複合成形体)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a concrete powder coated with titanium oxide, a method for producing the same, and a concrete structure containing the concrete powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it has been studied to reuse demolition concrete, which accounts for a large amount of industrial waste discharge, as recycled aggregate from the viewpoint of environmental protection and economy, and to prevent depletion of aggregate for concrete.
[0003]
Demolition concrete refers to concrete waste generated when a building is demolished due to aging or redevelopment of the building.
[0004]
As a method of recycling as recycled aggregate, for example, a method in which demolition concrete is reused as a reef block in a block state, a method in which the demolition concrete is crushed and roadbed material (generally referred to as “crusher run”) ) Or a method of crushing and classifying the demolition concrete and reusing it as recycled aggregate.
[0005]
However, when the demolition concrete is crushed or the mortar attached to the aggregate surface of the demolition concrete is removed in order to reuse the demolition concrete as recycled aggregate, a large amount of concrete powder is generated.
[0006]
Therefore, in recent years, it has been actively studied to effectively treat and dispose of a large amount of concrete powder generated during the production of such recycled aggregate from the viewpoint of environmental protection and economic efficiency.
[0007]
Concrete powder generated by crushing demolition concrete has a specific surface area of about 6500 cm. 2 / G, have various shapes with irregularities (hereinafter, referred to as complex shapes). Concrete powder generated during the production of recycled aggregate is, for example, JIS standard "crushed stone and crushed sand for concrete (JIS A 5005)". The fine powder having a weight percentage of 15% or less with respect to the amount ”is defined as a fine powder of 0.15 mm or less, which is a surplus that has passed through a sieve. Therefore, some concrete powder generated by crushing demolition concrete can be used as a substitute for crushed concrete stone and crushed sand, and some cannot be used.
[0008]
Regarding the use of concrete powder that is not a substitute for crushed stone and crushed sand for concrete, specifically, in view of the fact that concrete powder has some solidification characteristics, it can be used as a cement raw material or concrete admixture, for example. As a use for a concrete admixture, use as a secondary product such as an interlocking block is known.
[0009]
Concrete powder that can be used as a substitute for crushed stone and crushed sand for concrete is specifically considered to be used, for example, as a ground improvement material. It is known that it can be used for improving materials.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
A large amount of concrete powder generated when dismantled concrete is reused as recycled aggregate, as described above, for example, may be used as a concrete admixture or used as a ground improvement material, etc. However, since the amount of the solidified component of the concrete powder differs from concrete powder to concrete powder, there is a problem that it is advantageous to directly use quick lime or cement as a soil improvement material in consideration of economic efficiency. It is preferable that the place where the concrete powder is generated and the ground improvement place are close to each other in consideration of the expenses such as costs, but there are many problems such as the fact that they are generally far apart. Instead, they are disposed of as industrial waste.
[0011]
For this reason, many studies have been made on the application fields and technologies from the environmental, economic and resource viewpoints in order to effectively use such a large amount of concrete powder. Has not been reached.
[0012]
As an application destination of a large amount of concrete powder generated when the demolition concrete is reused as recycled aggregate, it is conceivable that the concrete powder is used as a molding material for a concrete structure. In this case, the concrete powder is used as it is. Even if it is added as a molding material for a concrete structure in a state, there is a problem that a material having the necessary strength as a concrete structure cannot be obtained.
[0013]
On the other hand, the present inventor has found that glass fibers and the like can be uniformly coated with respect to a coating technique using a metal alkoxide solution, and as a result, the strength and toughness of each fiber can be improved. Whether the coating method using is applicable to concrete powder with different physical and chemical properties and small size, that is, whether the concrete powder can be coated uniformly, and whether it is coated uniformly It was not clear whether the resulting concrete structure had the required strength even if was added as a molding material for the concrete structure.
[0014]
Further, regarding a coating technique by a sol-gel method using a titanium oxide sol, it is known that a bulk or a thin film of ceramics, metal, or the like can be coated with a titanium oxide sol solution. It was unclear whether it could be applied as a coating method, and whether the molded product had the necessary strength as a concrete structure even if the coated product was added as a molding material for a concrete structure.
[0015]
When using concrete powder, it is also an important issue to expand the field of use of concrete powder in consideration of environmental issues, economic efficiency and effective use of resources. That is, whether the concrete powder cannot be added to a molding material such as an inorganic material member or an inorganic structure other than the concrete structure, or whether a molded product using the concrete powder cannot have new functionality is examined. You also need to do it.
[0016]
To give a concrete example, if it is possible to coat a minute concrete powder with titanium oxide, the strength of the concrete structure as compared to a concrete structure manufactured by adding this as a molding material for a concrete structure is given. In addition to having a photocatalytic function based on titanium oxide, it also has a function as an environmental purification material for decomposing and removing NOx.
[0017]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and is concerned with the processing, disposal of a large amount of concrete powder generated at the time of manufacturing recycled aggregate which is currently disposed of as industrial waste. It is an object of the present invention to provide a concrete powder coated with titanium oxide and a method for producing the same, and a concrete structure containing the concrete powder coated with the titanium oxide in order to effectively utilize the same from the viewpoint of resources.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object of the present invention, the concrete powder invention according to claim 1 is coated with titanium oxide.
[0019]
According to this, it becomes possible to add concrete powder as a molding material for a concrete structure. The photocatalytic function can be exhibited by the titanium oxide used for the coating.
[0020]
As described in claim 2, the concrete powder of the present invention has a photocatalytic function.
[0021]
As described in the problem to be solved by the invention, when using a large amount of concrete powder generated when reusing demolition concrete as recycled aggregate, environmental problems, economic efficiency and effective use of resources are taken into consideration. It is also important to expand the field of use of the concrete powder. On the other hand, in recent years, in the field of concrete structures, in order to manufacture concrete products having NOx purification performance by sunlight from the viewpoint of environmental protection, titanium oxide fine powder is applied to the surface of inorganic material members such as tiles and bricks. A technique of firing and embedding this in a concrete surface has been studied (see, for example, JP-A-1999-61708). Therefore, from this viewpoint, it is desirable that the concrete powder also exhibits a photocatalytic effect and a function as an environmental purification material for decomposing and removing NOx.
[0022]
According to the concrete powder according to the second aspect, since it has a photocatalytic function itself, it can be used as a functional material. For this reason, it becomes possible to expand the field of use of concrete powder.
[0023]
The concrete powder of the present invention is produced by a sol-gel method, for example, by coating the concrete powder with a titanium oxide sol. Specifically, the invention of the method for producing concrete powder coated with titanium oxide according to claim 3 includes a coating step by a sol-gel method, and is described in claim 4. The invention of a method for producing a concrete powder coated with titanium oxide particles involves coating with a titanium oxide sol in a sol-gel method.
[0024]
According to this, concrete powder coated with titanium oxide can be obtained.
[0025]
Here, the sol-gel method used as the coating technique specifically refers to a solution (Ishihara) using titanium oxide sol as a fine particle sol in which colloid particles (1 to 100 nm, titanium oxide particles in the present invention) are suspended. Adding concrete powder to industry ST-21) and coating the concrete powder in the process of passing through a fine particle gel (titanium oxide gel in the present invention) in which particles are agglomerated by aging from titanium oxide sol and lose fluidity. Is a method of producing concrete powder coated with titanium oxide particles.
[0026]
The advantages of the sol-gel method include the ability to coat ceramics and metal materials with complex shapes, the ability to coat even at room temperature to about 200 ° C, the simplicity of the coating operation, the possibility of recycling the coating solution, and the economical efficiency. Inexpensive.
[0027]
Examples of the titanium oxide sol include a mixture of titanium oxide and alumina sol.
[0028]
However, the concrete powder of the present invention can also be produced by coating with a titanium alkoxide. Therefore, as described in claim 5, the invention of a method for producing concrete powder coated with titanium oxide includes a step of coating with titanium alkoxide.
[0029]
As described in claim 6, the concrete structure of the present invention is a concrete structure characterized by containing concrete powder coated with titanium oxide.
[0030]
As described in the problem to be solved by the invention, even if the concrete powder generated when the demolition concrete is reused as recycled aggregate is added as it is as a molding material for the concrete structure, the concrete structure can be used. One having the required strength cannot be obtained. The reason is that, for example, the amount of concrete powder containing a solidifying component (for example, calcium oxide which is a main component of cement) is not sufficient, and the solidifying component does not significantly contribute to the bonding of concrete. It is possible that.
[0031]
A concrete method of manufacturing a concrete structure by adding concrete powder generated when the demolition concrete is reused as recycled aggregate as a molding material for a concrete structure as it is, generally, Water is introduced into the concrete powder at a constant speed while being introduced before other materials, and then, a molding material such as another aggregate, cement, or an admixture is simultaneously introduced to produce the concrete powder.
[0032]
On the other hand, for example, it has been found that when concrete powder coated with titanium oxide is added as a molding material for a concrete structure, the manufactured concrete structure can have the necessary strength as a concrete structure. That is, as long as it is a concrete powder coated with titanium oxide, there is no problem even if it is added as a molding material for a concrete structure.
[0033]
Here, the strength required for a concrete structure is, for example, a compression strength of 18 N / mm for a general civil engineering building structure or a concrete block as a secondary product. 2 That is all.
[0034]
Therefore, by making the concrete structure invention according to claim 6 into a concrete structure containing concrete powder coated with titanium oxide, the concrete powder coated with titanium oxide is added as a molding material for the concrete structure. be able to. In addition, since concrete powder coated with titanium oxide is added as a molding material, the molded concrete structure can exhibit a photocatalytic effect by its photocatalytic function. Further, NOx purification performance can be exhibited based on the photocatalytic effect.
[0035]
In addition, adding as a molding material is intended to include not only adding as a part of the molding material but also adding as a simple extender, not as a molding material.
[0036]
A concrete structure is a building material such as a block, a wall, a pillar or the like, or a building such as a house, a building, a bridge, or a road, which is made of concrete or partially contains the concrete. Refers to materials such as cement and sand used to manufacture the concrete structure.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0038]
The concrete powder characterized by being coated with titanium oxide created by the present inventors has a specific surface area of about 6500 cm. 2 / G was formed by coating concrete powder having a complex shape with titanium oxide with titanium oxide. However, considering the strength and photocatalytic effect of the concrete structure using the concrete powder, it is better to coat as uniformly as possible. I liked it.
[0039]
Here, the term “titanium oxide” is intended to include not only a case where titanium oxide is present as a colloid having titanium oxide particles dispersed therein but also a case where titanium oxide is dissolved in a solution.
[0040]
The method for producing concrete powder characterized by being coated with titanium oxide according to the present invention includes a method having a step of coating by a sol-gel method, or a method having a step of coating with a titanium alkoxide. There is.
[0041]
Coating with titanium oxide means, for example, in the case of coating using titanium oxide and alumina sol in the sol-gel method, as a result of the titanium oxide particles adhering around the concrete powder, the concrete powder is coated with the titanium oxide particles. Not only does it mean that a large number of titanium oxide particles cover the concrete powder, but also become covered with a layer of titanium oxide.
[0042]
Therefore, depending on the number of times of coating, the layer may be not a single layer but a multilayer.
[0043]
The term “uniform coating” means that titanium oxide is uniformly attached to the surface of concrete powder. Whether or not titanium oxide is uniformly attached is determined by the present inventor through photographs with an electron microscope. It was judged visually.
[0044]
Confirmation of the state, shape, particle size, and the like of the concrete powder before and after coating with titanium oxide was performed using a powder X-ray diffractometer and a transmission electron microscope (hereinafter, referred to as TEM).
[0045]
The powder X-ray diffractometer used was M3R-3V manufactured by Mac Science, and the TEM was 2000-FX manufactured by JEOL.
[0046]
Examples of TEM photographs of concrete powder before coating with titanium oxide and concrete powder after coating with titanium oxide are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
[0047]
Based on the result of the drawing substitute photograph, it was visually confirmed whether titanium oxide was uniformly attached to the surface of the concrete powder.
[0048]
These photographs as substitutes for drawings are obtained by coating concrete powder with titanium oxide using titanium oxide sol in the sol-gel method.
[0049]
Examples of the titanium oxide used for coating include anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide. From the viewpoint of the photocatalytic effect, anatase-type titanium oxide is preferred.
[0050]
The particle size of the titanium oxide used when coating with the titanium oxide sol is 1 to 100 nm, for example, 10 to 100 nm when a mixed solution of an anatase type titanium oxide and alumina sol is used. Things were good.
[0051]
In the sol-gel method, concrete powder to be coated using a titanium oxide sol is prepared by mixing a titanium oxide sol solution, for example, a titanium oxide particle, a mixed solution of isopropyl alcohol / water of alumina sol, and concrete powder at a speed of 1500 rpm using a sand mill. Manufactured by mixing for 10 minutes at room temperature.
[0052]
Concrete powder coated with titanium alkoxide is prepared by dissolving a solution of titanium alkoxide in an organic solvent containing a carbonyl group such as alcohol, and concrete powder at a speed of 1500 rpm for about 10 minutes using a sand mill at room temperature. And by mixing.
[0053]
Here, the titanium concentration is 0.01 mol / dm2 in order to make the coating thickness as uniform as possible. 3 To 1.00 mol / dm 3 I liked it.
[0054]
In order to enhance the catalytic effect, it is preferable to crystallize the titanium oxide to be coated into an anatase type having a high catalytic effect. A preferred temperature is, for example, about 500 ° C.
[0055]
As the titanium alkoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide and the like could be used, and as the alcohol, methanol, ethanol, isopropanol, butanol and the like could be used.
[0056]
Further, as a sand mill used in the production of the concrete powder, a sand mill capable of coating titanium oxide as uniformly as possible on the concrete powder was desired.
[0057]
Therefore, in this example, a batch type tabletop sand mill manufactured by Campe Hapio as shown in FIG. 5 was used.
[0058]
This apparatus is characterized in that a large amount of titanium oxide sol solution or the like and concrete powder can be mixed in a short time in a uniform manner.
[0059]
However, the sand mill used in the production of the concrete powder is not limited to the sand mill used in the present embodiment, but may be any as long as the concrete powder can be coated with titanium oxide as uniformly as possible.
[0060]
The concrete powder coated with titanium oxide by the sol-gel method or the method using titanium alkoxide according to the present invention is checked for its state with a powder X-ray diffractometer and a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM). The diameter was specified. FIGS. 1 and 2 show an example thereof.
[0061]
A concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention and a concrete structure characterized by including the concrete powder have a photocatalytic function based on the titanium oxide coated with the concrete powder.
[0062]
Such a photocatalytic effect is obtained by irradiating a concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention, or a concrete structure characterized by including the concrete powder with ultraviolet rays, and impregnating it with methylene blue. The color change of methylene blue was confirmed by measuring its absorbance (FIG. 3).
[0063]
Here, in consideration of its practicality, the photocatalyst must be capable of exhibiting a photocatalytic effect even in sunlight. Thus, as an example of sunlight, a wavelength of 360 nm in an ultraviolet region was irradiated for a predetermined time (for example, 1 or 2 hours).
[0064]
In addition, for UV irradiation, a 500 W high-pressure mercury lamp USH-500SC manufactured by Ushio Inc. was used.
[0065]
The photocatalyst function is methylene blue (the initial concentration is 5 × 10 -6 mol / dm 3 ), Or by measuring the change in absorbance at 650 nm with a photocatalyst checker for antifouling activity (PCC-1 manufactured by Vacuum Riko).
[0066]
According to FIG. 3, the concrete structure containing the concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention has a methylene blue after irradiation with ultraviolet light, as compared with the concrete structure not containing the concrete powder. The absorbance of the concrete structure decreased, and the rate of the decrease increased as the amount of the concrete powder coated with the sand, which is a molding material of the concrete structure, was increased.
[0067]
However, also for concrete powder characterized by being separately coated with the titanium oxide of the present invention, by a similar experiment, the absorbance of methylene blue after irradiation with ultraviolet light is reduced as compared to concrete powder not coated with titanium oxide, In addition, it was confirmed that as the amount of the concrete powder subjected to the coating treatment increased, the rate of the decrease increased.
[0068]
Here, as a method of enhancing the catalytic effect of concrete powder characterized by being coated with titanium oxide, for example, increasing the temperature during the coating treatment to increase the anatase type titanium oxide, or the concentration of the coating solution In some cases, the amount of concrete powder or titanium oxide to be coated is increased by increasing the number of coatings or the number of coatings.
[0069]
Accordingly, concrete powder characterized by being coated with titanium oxide has a photocatalytic effect, and the effect as a photocatalyst increases in proportion to the amount of the concrete powder.
[0070]
Therefore, from the viewpoint of the photocatalytic effect, it was preferable to use the concrete powder instead of the sand as the molding material for a concrete structure characterized by including the concrete powder.
[0071]
However, in practice, it is necessary to consider the viewpoint of the strength of concrete structures.
[0072]
The effect as an environmental purification function of decomposing and removing NOx is obtained by introducing a concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention and a concrete structure characterized by including the concrete powder by introducing NOx gas. It was installed indoors, and the change in NOx concentration was measured by a NOx meter (NOA-7000 manufactured by Shimadzu) while irradiating with ultraviolet rays (FIG. 4).
[0073]
According to FIG. 4, in the concrete structure containing the concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention, the indoor NOx concentration decreased with the irradiation time of the ultraviolet rays.
[0074]
Accordingly, concrete powder characterized by being coated with titanium oxide has an effect as an environmental purification material.
[0075]
Separately, in place of the concrete fine powder coated with titanium oxide, the concrete structure containing the uncoated concrete fine powder has no effect of reducing the NOx concentration in the room. It was confirmed that the decreasing rate increased as the amount of the concrete powder subjected to the coating treatment with respect to the sand as the molding material of the concrete structure increased.
[0076]
Furthermore, for a concrete powder characterized by being coated with titanium oxide, the NOx concentration after UV irradiation decreased with irradiation time by a similar experiment, and the rate of the decrease was proportional to the amount of the concrete powder coated. We also confirmed that it was proportional. Such a phenomenon was not observed in concrete powder before coating with titanium oxide.
[0077]
Therefore, a concrete powder characterized by being coated with titanium oxide and a concrete structure characterized by including the concrete powder have an effect as an environmental purification function of decomposing and removing NOx, and have an amount of the concrete powder. Therefore, the effect becomes larger.
[0078]
A concrete structure characterized by containing concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention, a method of coating using the above-described titanium oxide sol in a sol-gel method, or a method of coating the above-mentioned titanium alkoxide. It manufactured using the concrete powder obtained by the method of coating using.
[0079]
Specifically, the concrete powder produced by the above-described method was mixed with Portland cement and sand (for example, Maruoka-produced land sand or Toyoura standard sand) using a mortar mixer while adding water, and the mixture was obtained by this mixing. The slurry was poured into a mold, solidified, taken out of the mold, and cured in water at 20 ° C. for 24 hours or more to obtain a target concrete structure.
[0080]
Since the concrete structure is used for a test in this embodiment, it is hereinafter referred to as a concrete specimen.
[0081]
It was confirmed by a concrete property test that the strength of the obtained concrete test piece had the necessary strength as a concrete structure. Needless to say, although the strength required as a concrete specimen depends on the purpose of use, a predetermined required strength was obtained by adjusting the amount of cement, which is a molding material of the specimen, and performing an appropriate blending.
[0082]
As a result of the property test of the concrete, in the sol-gel method, either in the case of using concrete powder coated with titanium oxide and alumina sol as titanium oxide sol or in the case of using concrete powder coated with titanium alkoxide Also had the necessary strength as a concrete structure.
[0083]
In addition, the concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention itself has a photocatalytic effect and an environmental purification function based on the effect, and therefore, the concrete structure always includes the concrete powder. It does not mean that it must be processed into a secondary product such as
[0084]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0085]
【Example】
Example 1 (Production of concrete powder coated with titanium oxide by sol-gel method and confirmation of its photocatalytic effect)
Example 1 (a) Production of concrete powder coated with titanium oxide
Mixing was performed using a sand mill at a ratio of 40 g of titanium oxide sol solution to 200 g of concrete powder. The mixing ratio of the titanium oxide sol liquid was 3 wt% of titanium oxide powder, 6 wt% of alumina sol, 45 wt% of methanol, 10 wt% of organosilane, and 36 wt% of water.
[0086]
The produced concrete powder was confirmed using a powder X-ray diffractometer and a TEM, and the particle size was identified.
[0087]
FIG. 1 shows an example of a TEM photograph of the manufactured concrete powder.
[0088]
Example 1 (b) Confirmation of photocatalytic effect
The photocatalytic effect of the concrete fine powder was confirmed by irradiating the concrete fine powder with ultraviolet rays of 360 nm for 1 hour and measuring the absorbance of the discoloration change of methylene blue at 650 nm (FIG. 3).
[0089]
Example 2 (Production of concrete powder coated with titanium oxide using titanium alkoxide and confirmation of its photocatalytic effect)
Example 2 (a) Production of concrete powder coated with titanium oxide
Titanium alkoxide is dissolved in an organic solvent containing a carbonyl group such as alcohol (isopropyl alcohol), and the titanium alkoxide concentration is 0.1 mol / dm. 3 , And a solution prepared by mixing using a sand mill at a ratio of 40 g of a titanium alkoxide solution to 200 g of concrete powder.
[0090]
The produced concrete powder was confirmed using a powder X-ray diffractometer and a TEM, and the particle size was identified.
[0091]
One example of a TEM photograph of the obtained concrete powder is shown in FIG.
[0092]
Example 2 (b) Confirmation of photocatalytic effect
The photocatalytic effect of the concrete fine powder was confirmed by irradiating the surface of the concrete fine powder with 360 nm ultraviolet rays for 1 or 2 hours and measuring the absorbance of the discoloration change of methylene blue at 650 nm (FIG. 3).
[0093]
Example 3 (Production of concrete specimen (structure) including concrete powder coated with titanium oxide and confirmation of its effect as an environmental purification material)
Example 3 (a) Production of concrete specimen containing concrete powder coated with titanium oxide
The concrete powder coated with the titanium oxide is mixed with Portland cement and sand (for example, Maruoka-produced sand and Toyoura standard sand) using a mortar mixer while adding water, and the slurry obtained by the mixing is poured into a mold. When it was solidified, it was taken out from a mold (for example, a 3 cm × 4 cm × 16 cm triple mold) and cured in water at 20 ° C. for 24 hours or more to obtain a concrete specimen.
[0094]
FIG. 8 shows an outline of this manufacturing process.
[0095]
Further, the strength of the manufactured concrete specimen was confirmed according to a concrete property test.
[0096]
Specifically, it is based on a three-point bending test. The testing machine used was an Instron universal testing machine (Shimadzu Corporation, Model 4300), the crosshead speed was 0.2 mm / min, and the load was 5 kgf / cm. 2 And
[0097]
As a result, the concrete specimen had the necessary strength as a concrete structure.
[0098]
Example 3 (b) Confirmation of the effect as an environmental purification material
The photocatalytic effect of a concrete specimen produced by adding a concrete powder subjected to a coating treatment as a molding material is determined by irradiating the concrete specimen with ultraviolet light of 360 nm for one or two hours, and measuring the absorbance of the methylene blue discoloration change at 650 nm. It was confirmed by measurement (FIG. 3).
[0099]
Here, in order to confirm the effect of the amount of the concrete powder coated as a molding material of the concrete specimen on the photocatalytic effect, when the concrete powder was added, the coating of the sand, which is the molding material of the concrete specimen, was carried out. The absorbance was measured by changing the amount of the treated concrete powder (FIG. 3).
[0100]
In addition, the result in FIG. 3 shows that the concrete powder added as a molding material of the concrete specimen was coated by a sol-gel method using a titanium oxide sol solution (a mixed solution of the above-mentioned titanium oxide particles, alumina sol and isopropyl alcohol and water). This is the case where is used.
[0101]
Furthermore, the effect of the concrete structure as an environment purifying material is that the concrete structure is placed in a sample chamber filled with a 25 ppm concentration reference gas, and the NOx concentration changes over time while irradiating with 360 nm ultraviolet rays. It was confirmed by measuring with a NOx meter (NOA-7000 manufactured by Shimadzu) (FIG. 4).
[0102]
【The invention's effect】
According to the concrete powder coated with titanium oxide and the method for producing the same according to the present invention, the concrete powder can be coated with titanium oxide, and the coated concrete powder has a photocatalytic function and decomposition and removal of NOx. It has the effect that functions can be exhibited.
[0103]
For this reason, the concrete structure containing the concrete powder coated with titanium oxide according to the present invention according to claim 6 has the effect of exhibiting a photocatalytic function and a function of decomposing and removing NOx.
[0104]
According to the concrete powder coated with titanium oxide and the method for producing the same according to the present invention, concrete powder can be coated with titanium oxide, and the obtained concrete powder can be used as a molding material for concrete structures. Even with the addition, a concrete structure having the necessary strength can be obtained. As a result, according to the present invention, there is an effect that concrete powder can be added as a molding material for a concrete structure.
[0105]
However, since concrete powder can be used as a molding material for concrete structures, it is also possible to add concrete powder as a molding material for inorganic material members and inorganic structures that are the same inorganic substance even if they are not concrete structures. It is believed that there is.
[0106]
The concrete powder characterized by being coated with the titanium oxide of the present invention itself can exhibit a photocatalytic function and a function of decomposing and removing NOx, and thus can be used alone. In addition, since concrete powder characterized by being coated with titanium oxide can be added as a molding material for a concrete structure, it is processed into a secondary product like a concrete structure characterized by including the concrete powder. Can also be used.
[0107]
As described above, according to the present invention, it is possible to effectively utilize concrete powder, which is currently regarded as industrial waste, and to expand the range of use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing substitute TEM photograph of concrete powder before and after coating with titanium oxide using a titanium oxide sol solution in the sol-gel method ((a): before coating (b): after coating)
FIG. 2 is a TEM photograph as a drawing showing a state in which titanium oxide is attached to concrete powder.
FIG. 3 shows a time-dependent change in absorbance of a concrete structure containing concrete powder coated with titanium oxide using a titanium oxide sol solution in a sol-gel method due to ultraviolet irradiation.
FIG. 4 shows a temporal change in indoor NOx concentration of a concrete structure containing concrete powder coated with titanium oxide using a titanium oxide sol solution in a sol-gel method due to ultraviolet irradiation.
FIG. 5 is a drawing substitute photograph showing an example of a sand mill.
FIG. 6 is a TEM picture as a drawing of concrete powder coated with titanium oxide using a titanium alkoxide solution.
FIG. 7 is a schematic diagram of a process for producing a hardened concrete body (test specimen).
[Explanation of symbols]
1. cement
2. sand
3. water
4. Concrete powder
5. Mortar mixer
6. slurry
7. Formwork
8. Matrix (composite molded body)

Claims (6)

酸化チタンでコーティングしたことを特徴とするコンクリート粉。Concrete powder characterized by being coated with titanium oxide. 光触媒機能を有することを特徴とする請求項1記載のコンクリート粉。The concrete powder according to claim 1, having a photocatalytic function. ゾル−ゲル法によるコーティング工程を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のコンクリート粉を製造する方法。3. The method for producing concrete powder according to claim 1, further comprising a coating step by a sol-gel method. ゾル−ゲル法において酸化チタンゾルを用いることを特徴とする請求項3記載のコンクリート粉を製造する方法。The method for producing concrete powder according to claim 3, wherein a titanium oxide sol is used in the sol-gel method. チタンアルコキシドを用いてコーティングする工程を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のコンクリート粉の製造方法。3. The method for producing concrete powder according to claim 1, further comprising a step of coating with a titanium alkoxide. 請求項1ないし2記載のコンクリート粉、或いは請求項3ないし5記載の製造方法によって製造されたコンクリート粉を含むことを特徴とするコンクリート構造物。A concrete structure comprising the concrete powder according to claim 1 or the concrete powder produced by the method according to claim 3.
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