JP3026923B2 - 潜在水硬性粒子を含有する固化物 - Google Patents
潜在水硬性粒子を含有する固化物Info
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- JP3026923B2 JP3026923B2 JP11007295A JP11007295A JP3026923B2 JP 3026923 B2 JP3026923 B2 JP 3026923B2 JP 11007295 A JP11007295 A JP 11007295A JP 11007295 A JP11007295 A JP 11007295A JP 3026923 B2 JP3026923 B2 JP 3026923B2
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B28/18—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 mixtures of the silica-lime type
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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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- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、潜在水硬性粒子を含有
する固化物に関し、特に建築用パネル等の建材、道路路
盤材・砕石等の土木材、人工骨材等の固化物を提供する
ものである。
する固化物に関し、特に建築用パネル等の建材、道路路
盤材・砕石等の土木材、人工骨材等の固化物を提供する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】潜在水硬性粒子としては、石炭灰、高炉
スラグ、けい酸白土、火山灰、けい藻土等がある。ここ
で、潜在水硬性とは、それ自身では水硬性を示さない
が、少量のＣａ（ＯＨ）2 、ＮａＯＨなどのアルカリ性
物質が存在すると水硬性を示す性質をいう。代表的な潜
在水硬性粒子である石炭灰、高炉スラグについて以下に
述べる。
スラグ、けい酸白土、火山灰、けい藻土等がある。ここ
で、潜在水硬性とは、それ自身では水硬性を示さない
が、少量のＣａ（ＯＨ）2 、ＮａＯＨなどのアルカリ性
物質が存在すると水硬性を示す性質をいう。代表的な潜
在水硬性粒子である石炭灰、高炉スラグについて以下に
述べる。
【０００３】エネルギー源として石炭を利用している火
力発電所や各種の工場では、フライアッシュ等の石炭灰
が大量に産出されている。その量は、日本においては年
間約４００万トンに達し、このうち、有効利用されるも
のは約４０％にすぎず、残りの約６０％は埋め立て処分
されているのが現状である。しかしながら、石炭灰の埋
め立て処分場を確保することは必ずしも容易ではなく、
漁業権の保証やリサイクル法の制定により埋め立て処分
場の確保がますます困難になってきている。従って、今
後さらに増大するであろう石炭灰の有効利用が緊急の課
題となっている。
力発電所や各種の工場では、フライアッシュ等の石炭灰
が大量に産出されている。その量は、日本においては年
間約４００万トンに達し、このうち、有効利用されるも
のは約４０％にすぎず、残りの約６０％は埋め立て処分
されているのが現状である。しかしながら、石炭灰の埋
め立て処分場を確保することは必ずしも容易ではなく、
漁業権の保証やリサイクル法の制定により埋め立て処分
場の確保がますます困難になってきている。従って、今
後さらに増大するであろう石炭灰の有効利用が緊急の課
題となっている。
【０００４】現在のところでは、石炭灰は特開昭６３−
１７２４７号公報および特開平４−３０５０４４号公報
に示されているように無機質系の建築材料の一原料とし
て提案され、または特開平３−１６１７６号公報に示さ
れているように多孔質の濾過助剤の一原料として提案さ
れている。また、特殊な例としては刊行物「日本工業新
聞：人工海底山脈を石炭灰で構築（平成５年２月２６日
発行）」に示されているように、人工魚礁の一原料とし
ても提案されている。
１７２４７号公報および特開平４−３０５０４４号公報
に示されているように無機質系の建築材料の一原料とし
て提案され、または特開平３−１６１７６号公報に示さ
れているように多孔質の濾過助剤の一原料として提案さ
れている。また、特殊な例としては刊行物「日本工業新
聞：人工海底山脈を石炭灰で構築（平成５年２月２６日
発行）」に示されているように、人工魚礁の一原料とし
ても提案されている。
【０００５】また、高炉スラグは製鉄所の溶鉱炉で、鉄
鉱石に石灰石、コークスなど混合し銑鉄を製造する際に
得られる副産物である。スラグの量は、銑鉄に対し約６
５％であり、我が国の銑鉄年産を６００万トンと考える
と、高炉スラグは約４００万トン副生されていることに
なる。
鉱石に石灰石、コークスなど混合し銑鉄を製造する際に
得られる副産物である。スラグの量は、銑鉄に対し約６
５％であり、我が国の銑鉄年産を６００万トンと考える
と、高炉スラグは約４００万トン副生されていることに
なる。
【０００６】これらの提案のうち建築材料、土木材料と
して利用する場合には、これらの潜在水硬性粒子の大量
の利用が期待できる。
して利用する場合には、これらの潜在水硬性粒子の大量
の利用が期待できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した潜
在水硬性粒子、例えば石炭灰を建築材料、人工魚礁の原
料として利用する場合には、いずれもセメントと混合し
て使用されるが、一般にセメントの水和反応を利用する
ため、その混合比率は必ずしも高くなく、また石炭灰の
混合比率を高めようとする場合には、固化物の強度が低
下するという問題があり、石炭灰の利用は多くとも４０
重量％であった。また、この場合にはセメントを多く使
用しているため水に対する寸法安定性も悪いという問題
もあった。石炭灰は、セメントクリンカー中のエーライ
ト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）およびビーライト（２ＣａＯ
・ＳｉＯ2 ）等との水和反応によりカルシウム シリケ
ートハイドレートゲル（Ｃ−Ｓ−Ｈ）を生成する。しか
し、水和反応の速度が遅いため、固化物中に未反応のビ
ーライトが残存し、これらが徐々に水和反応することと
Ｃ−Ｓ−Ｈゲルの水和量の変動によって、水に対する寸
法安定性の悪化を引き起こすと考えられる。ここで、水
に対する寸法安定性が悪いとは、固化物の湿度による体
積変化が大きいことをいう。
在水硬性粒子、例えば石炭灰を建築材料、人工魚礁の原
料として利用する場合には、いずれもセメントと混合し
て使用されるが、一般にセメントの水和反応を利用する
ため、その混合比率は必ずしも高くなく、また石炭灰の
混合比率を高めようとする場合には、固化物の強度が低
下するという問題があり、石炭灰の利用は多くとも４０
重量％であった。また、この場合にはセメントを多く使
用しているため水に対する寸法安定性も悪いという問題
もあった。石炭灰は、セメントクリンカー中のエーライ
ト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）およびビーライト（２ＣａＯ
・ＳｉＯ2 ）等との水和反応によりカルシウム シリケ
ートハイドレートゲル（Ｃ−Ｓ−Ｈ）を生成する。しか
し、水和反応の速度が遅いため、固化物中に未反応のビ
ーライトが残存し、これらが徐々に水和反応することと
Ｃ−Ｓ−Ｈゲルの水和量の変動によって、水に対する寸
法安定性の悪化を引き起こすと考えられる。ここで、水
に対する寸法安定性が悪いとは、固化物の湿度による体
積変化が大きいことをいう。
【０００８】石炭灰とセメントとの混合物をオートクレ
ーブ養生する方法も考えられるが、石炭灰を４０重量％
以上混合した場合には、オートクレーブ養生でも固化物
の強度が十分に発現されないという問題がある。本発明
はこのような従来の問題点を解決して、潜在水硬性粒子
の混合比率が高く、かつ高強度で、強度のばらつきが小
さく、水に対する寸法安定性が良好な固化物を提供する
ことを目的としている。
ーブ養生する方法も考えられるが、石炭灰を４０重量％
以上混合した場合には、オートクレーブ養生でも固化物
の強度が十分に発現されないという問題がある。本発明
はこのような従来の問題点を解決して、潜在水硬性粒子
の混合比率が高く、かつ高強度で、強度のばらつきが小
さく、水に対する寸法安定性が良好な固化物を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、種々検討の結果、潜在水硬性粒子の表
面にマトリックス中のトバモライトより細かいトバモラ
イトを含有する被覆膜が形成された固化物は、高い強度
を示し、強度のばらつきも小さく、水に対する寸法安定
性も良好なことを見いだした。その概要は、トバモライ
トを含有する固化物において、潜在水硬性粒子の表面に
マトリックス中のトバモライトより細かいトバモライト
を含有する被覆膜が形成され、各潜在水硬性粒子が前記
被覆膜を介して接合していることを特徴とするものであ
る。そして、前記被覆膜の厚さが０．０５μｍ以上であ
ること、固化物の気孔率が４５％以下であること、さら
に、潜在水硬性粒子の断面占有比率が、気孔を除いた固
化物の断面積の６０〜１０％であることを好ましい実施
態様とするものである。
解決するために、種々検討の結果、潜在水硬性粒子の表
面にマトリックス中のトバモライトより細かいトバモラ
イトを含有する被覆膜が形成された固化物は、高い強度
を示し、強度のばらつきも小さく、水に対する寸法安定
性も良好なことを見いだした。その概要は、トバモライ
トを含有する固化物において、潜在水硬性粒子の表面に
マトリックス中のトバモライトより細かいトバモライト
を含有する被覆膜が形成され、各潜在水硬性粒子が前記
被覆膜を介して接合していることを特徴とするものであ
る。そして、前記被覆膜の厚さが０．０５μｍ以上であ
ること、固化物の気孔率が４５％以下であること、さら
に、潜在水硬性粒子の断面占有比率が、気孔を除いた固
化物の断面積の６０〜１０％であることを好ましい実施
態様とするものである。
【００１０】前記固化物の研磨断面に認められる気孔に
は、直径０．１ｍｍ以上の球状の気孔（以下、第１の気
孔という。）と、直径０．１ｍｍ未満の気孔（ＢＥＴ法
で測定される微細気孔も含む。）（以下、第２の気孔と
いう。）とが有る。潜在水硬性粒子の断面占有比率を求
める際の気孔の判定は、前記第１の気孔を採用した。ま
た、気孔率の測定は、ＪＩＳ Ｒ ２２０５ の測定方
法（煮沸法）にしたがって、開気孔と閉気孔とを含む全
気孔率を測定した。この全気孔率は、第１の気孔及び第
２の気孔を対象とする。また、気孔の断面占有比率及び
潜在水硬性粒子の断面占有比率の測定は固化物の研磨断
面にて行う。また、細かいトバモライト（以下、微細ト
バモライトという。）とは、繊維状又はシート状（シー
ト状のものが巻かれているものも含む）の形態をし、そ
の長さは０．５μｍ未満、厚さは数十オングストローム
以下である。一方、マトリックス中に主に形成されるト
バモライト（以下、大型トバモライトという。）は、主
に花びら状、針状の形態をし、その長さは１μｍ以上、
厚さは５００オングストローム以上である。
は、直径０．１ｍｍ以上の球状の気孔（以下、第１の気
孔という。）と、直径０．１ｍｍ未満の気孔（ＢＥＴ法
で測定される微細気孔も含む。）（以下、第２の気孔と
いう。）とが有る。潜在水硬性粒子の断面占有比率を求
める際の気孔の判定は、前記第１の気孔を採用した。ま
た、気孔率の測定は、ＪＩＳ Ｒ ２２０５ の測定方
法（煮沸法）にしたがって、開気孔と閉気孔とを含む全
気孔率を測定した。この全気孔率は、第１の気孔及び第
２の気孔を対象とする。また、気孔の断面占有比率及び
潜在水硬性粒子の断面占有比率の測定は固化物の研磨断
面にて行う。また、細かいトバモライト（以下、微細ト
バモライトという。）とは、繊維状又はシート状（シー
ト状のものが巻かれているものも含む）の形態をし、そ
の長さは０．５μｍ未満、厚さは数十オングストローム
以下である。一方、マトリックス中に主に形成されるト
バモライト（以下、大型トバモライトという。）は、主
に花びら状、針状の形態をし、その長さは１μｍ以上、
厚さは５００オングストローム以上である。
【００１１】
【作用】石炭灰、スラグ、シラス等の平均粒径１０〜３
０μｍの潜在水硬性粒子、水酸化カルシウム及び水とを
混合し、その混合物を相対湿度９０％以上で６０〜８０
℃の温度で７日間以上養生し、その後、１８０℃で２日
間以上オートクレーブ養生することにより高強度で強度
ばらつきの小さい固化物が得られる。
０μｍの潜在水硬性粒子、水酸化カルシウム及び水とを
混合し、その混合物を相対湿度９０％以上で６０〜８０
℃の温度で７日間以上養生し、その後、１８０℃で２日
間以上オートクレーブ養生することにより高強度で強度
ばらつきの小さい固化物が得られる。
【００１２】このメカニズムは定かではないが次のよう
に考えられる。平均粒径１０〜３０μｍの潜在水硬性粒
子、水酸化カルシウム及び水とを混合し、その状態で
は、原料成分の各微粒子が互いに密に充填した状態を呈
しており、その混合物を相対湿度９０％以上の湿潤状態
で６０〜８０℃の温度で長時間養生すると、潜在水硬性
粒子の外周表面に被覆膜が形成される。この被覆膜は、
潜在水硬性粒子と水酸化カルシウムとの反応により生成
する非晶質のＣ−Ｓ−Ｈゲルで構成されていると考えら
れる。その後、高温で長時間オートクレーブ養生するこ
とにより、潜在水硬性粒子の外周に繊維状又はシート状
の微細トバモライトを主とする被覆膜が形成される。こ
れは、被覆膜のＣ−Ｓ−Ｈゲルが結晶質の微細トバモラ
イト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2 ・５Ｈ2 Ｏ）に変化するも
のと考えられる。なお、オートクレーブ養生の際、試料
は水中浸漬しない。このオートクレーブ養生により潜在
水硬性粒子と水酸化カルシウムより直接トバモライトも
生成されるが、このトバモライトは主に花びら状、針状
の大型トバモライト（結晶質）となりマトリックスを形
成すると考えられる。その結果、各潜在水硬性粒子が前
記被覆膜を介して互いに接合し、各潜在水硬性粒子が互
いに強固に固着し、マトリックスとも強固に固着した状
態で気孔率の小さい、高強度で、強度のばらつきの小さ
い固化物を得ることができる。
に考えられる。平均粒径１０〜３０μｍの潜在水硬性粒
子、水酸化カルシウム及び水とを混合し、その状態で
は、原料成分の各微粒子が互いに密に充填した状態を呈
しており、その混合物を相対湿度９０％以上の湿潤状態
で６０〜８０℃の温度で長時間養生すると、潜在水硬性
粒子の外周表面に被覆膜が形成される。この被覆膜は、
潜在水硬性粒子と水酸化カルシウムとの反応により生成
する非晶質のＣ−Ｓ−Ｈゲルで構成されていると考えら
れる。その後、高温で長時間オートクレーブ養生するこ
とにより、潜在水硬性粒子の外周に繊維状又はシート状
の微細トバモライトを主とする被覆膜が形成される。こ
れは、被覆膜のＣ−Ｓ−Ｈゲルが結晶質の微細トバモラ
イト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ2 ・５Ｈ2 Ｏ）に変化するも
のと考えられる。なお、オートクレーブ養生の際、試料
は水中浸漬しない。このオートクレーブ養生により潜在
水硬性粒子と水酸化カルシウムより直接トバモライトも
生成されるが、このトバモライトは主に花びら状、針状
の大型トバモライト（結晶質）となりマトリックスを形
成すると考えられる。その結果、各潜在水硬性粒子が前
記被覆膜を介して互いに接合し、各潜在水硬性粒子が互
いに強固に固着し、マトリックスとも強固に固着した状
態で気孔率の小さい、高強度で、強度のばらつきの小さ
い固化物を得ることができる。
【００１３】また、この固化物はセメントを用いていな
いため固化物にセメントクリンカーに含まれるエーライ
ト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）及びビーライト（２ＣａＯ・
ＳｉＯ2 ）等のケイ酸カルシウムが残存することはな
く、又高温で長時間オートクレーブ養生するためＣ−Ｓ
−Ｈゲルの残存も少ない。このため水に対する寸法安定
性も優れている。なお、Ｘ線回折及び熱重量分析（Ｔ
Ｇ）よりトバモライトとＣ−Ｓ−Ｈゲルの量比を測定す
るとトバモライトは重量比で７割以上であることが確認
された。なお、本発明の固化物ではハイドロガーネッ
ト、ゾノトライトは認められない。
いため固化物にセメントクリンカーに含まれるエーライ
ト（３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ）及びビーライト（２ＣａＯ・
ＳｉＯ2 ）等のケイ酸カルシウムが残存することはな
く、又高温で長時間オートクレーブ養生するためＣ−Ｓ
−Ｈゲルの残存も少ない。このため水に対する寸法安定
性も優れている。なお、Ｘ線回折及び熱重量分析（Ｔ
Ｇ）よりトバモライトとＣ−Ｓ−Ｈゲルの量比を測定す
るとトバモライトは重量比で７割以上であることが確認
された。なお、本発明の固化物ではハイドロガーネッ
ト、ゾノトライトは認められない。
【００１４】したがって、得られる潜在水硬性粒子を含
有する固化物は、圧縮強度が例えば４００ｋｇ／ｃｍ2
以上という高強度で強度のばらつきも小さいため、コン
クリートパネル、コンクリート杭等の高い強度が要求さ
れるコンクリート製品への適用が可能である。また、水
に対する寸法安定性が良好であるため、水場での使用が
可能である。従って、本発明の潜在水硬性粒子を含有す
る固化物を、通常用いられているロールクラッシャ、ジ
ョークラッシャ等で所定の粒状に粉砕すれば、道路路盤
材・砕石等の土木材、人工骨材として利用できる。この
ため、本発明の潜在水硬性粒子を含有する固化物は、広
い分野で大量に利用することができるとともに、当該潜
在水硬性粒子を含有する固化物の原料中の潜在水硬性粒
子の混合比が高いことから、潜在水硬性粒子の大量利用
が可能となる。
有する固化物は、圧縮強度が例えば４００ｋｇ／ｃｍ2
以上という高強度で強度のばらつきも小さいため、コン
クリートパネル、コンクリート杭等の高い強度が要求さ
れるコンクリート製品への適用が可能である。また、水
に対する寸法安定性が良好であるため、水場での使用が
可能である。従って、本発明の潜在水硬性粒子を含有す
る固化物を、通常用いられているロールクラッシャ、ジ
ョークラッシャ等で所定の粒状に粉砕すれば、道路路盤
材・砕石等の土木材、人工骨材として利用できる。この
ため、本発明の潜在水硬性粒子を含有する固化物は、広
い分野で大量に利用することができるとともに、当該潜
在水硬性粒子を含有する固化物の原料中の潜在水硬性粒
子の混合比が高いことから、潜在水硬性粒子の大量利用
が可能となる。
【００１５】なお、潜在水硬性粒子、水酸化カルシウム
及び水とを混合し、湿潤状態で養生せずにオートクレー
ブ養生すると、大型トバモライトがマトリックス中に形
成され、各潜在水硬性粒子を接合する微細トバモライト
を含有する被覆膜が形成されないため、各潜在水硬性粒
子が接合されず固化物の強度が向上しないものと考えら
れる。ここで、潜在水硬性粒子が小さい場合には反応に
より消失してしまい強度向上効果をもたらさなくなる。
又、逆に巨大な場合には欠陥として作用し強度低下をも
たらすため、平均粒径１０〜３０μｍが必要である。な
お、石炭灰では、微細トバモライトが粒子周囲に生成す
るように中実度の高い、嵩密度で１ｇ／ｃｍ3 以上の粒
子を用いる。なお、潜在水硬性粒子のかわりにケイ砂、
ケイ石を用いた場合、湿潤養生を施したときはＣ−Ｓ−
Ｈゲルを主体とした被覆膜はほとんど生成されない。カ
ルシウム供給源として水酸化カルシウムが強度向上の点
で良好な結果をもたらした。これは、水酸化カルシウム
はセメント等と比較してＳｉＯ2 成分等を含まないた
め、直接刺激剤として作用し、そのため高強度化がもた
らされたものと考えられる。酸化カルシウムを用いた場
合には湿潤養生において膨潤したため、固化物にクラッ
クが発生した。なお、潜在水硬性粒子としては強度面
で、石炭灰が好ましく、フライアシュがより好まし
い。。
及び水とを混合し、湿潤状態で養生せずにオートクレー
ブ養生すると、大型トバモライトがマトリックス中に形
成され、各潜在水硬性粒子を接合する微細トバモライト
を含有する被覆膜が形成されないため、各潜在水硬性粒
子が接合されず固化物の強度が向上しないものと考えら
れる。ここで、潜在水硬性粒子が小さい場合には反応に
より消失してしまい強度向上効果をもたらさなくなる。
又、逆に巨大な場合には欠陥として作用し強度低下をも
たらすため、平均粒径１０〜３０μｍが必要である。な
お、石炭灰では、微細トバモライトが粒子周囲に生成す
るように中実度の高い、嵩密度で１ｇ／ｃｍ3 以上の粒
子を用いる。なお、潜在水硬性粒子のかわりにケイ砂、
ケイ石を用いた場合、湿潤養生を施したときはＣ−Ｓ−
Ｈゲルを主体とした被覆膜はほとんど生成されない。カ
ルシウム供給源として水酸化カルシウムが強度向上の点
で良好な結果をもたらした。これは、水酸化カルシウム
はセメント等と比較してＳｉＯ2 成分等を含まないた
め、直接刺激剤として作用し、そのため高強度化がもた
らされたものと考えられる。酸化カルシウムを用いた場
合には湿潤養生において膨潤したため、固化物にクラッ
クが発生した。なお、潜在水硬性粒子としては強度面
で、石炭灰が好ましく、フライアシュがより好まし
い。。
【００１６】また、強度向上の点で、前記微細トバモラ
イトの被覆膜の厚さが好ましくは０．０５μｍ以上、よ
り好ましくは０．１μｍ以上である。湿潤養生時間を６
０℃〜８０℃で７日間以上とすることにより、０．０５
μｍ以上の微細トバモライトの被覆膜を得ることができ
た。これは養生としては比較的高い温度で長時間湿潤養
生することによりＣ−Ｓ−Ｈゲルが潜在水硬性粒子の外
周表面に多く生成し、これがオートクレーブ養生により
トバモライトに変化したものと考えられる。９０℃以上
では原因は不明であるが固化物の強度が低下した。
イトの被覆膜の厚さが好ましくは０．０５μｍ以上、よ
り好ましくは０．１μｍ以上である。湿潤養生時間を６
０℃〜８０℃で７日間以上とすることにより、０．０５
μｍ以上の微細トバモライトの被覆膜を得ることができ
た。これは養生としては比較的高い温度で長時間湿潤養
生することによりＣ−Ｓ−Ｈゲルが潜在水硬性粒子の外
周表面に多く生成し、これがオートクレーブ養生により
トバモライトに変化したものと考えられる。９０℃以上
では原因は不明であるが固化物の強度が低下した。
【００１７】また、固化物の気孔率が４５％以下である
ことが好ましい。固化物の気孔率が４５％以上になると
潜在水硬性粒子の外周に形成された微細トバモライトに
よる強度向上効果が低下するからである。固化物の気孔
率を４５％以下にするためにはナフタレンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物塩の高性能減水剤を用いるとともに、混
合物の泥漿を脱泡処理し、流し込み成形の際に振動（振
幅１ｍｍ、振動数５０Ｈｚ）を加える。これにより潜在
水硬性粒子と水酸化カルシウムと水との混合物中の水分
量が２０重量％以下で成形できるようになり、このため
固化物の気孔率が４５％以下となった。より好ましくは
固化物の気孔率が３５％以下である。プレス成形では混
合物中の水分量が２０重量％以下にすることは可能であ
るが、湿潤養生で膨潤し、クラックが発生しやすいから
好ましくない。
ことが好ましい。固化物の気孔率が４５％以上になると
潜在水硬性粒子の外周に形成された微細トバモライトに
よる強度向上効果が低下するからである。固化物の気孔
率を４５％以下にするためにはナフタレンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物塩の高性能減水剤を用いるとともに、混
合物の泥漿を脱泡処理し、流し込み成形の際に振動（振
幅１ｍｍ、振動数５０Ｈｚ）を加える。これにより潜在
水硬性粒子と水酸化カルシウムと水との混合物中の水分
量が２０重量％以下で成形できるようになり、このため
固化物の気孔率が４５％以下となった。より好ましくは
固化物の気孔率が３５％以下である。プレス成形では混
合物中の水分量が２０重量％以下にすることは可能であ
るが、湿潤養生で膨潤し、クラックが発生しやすいから
好ましくない。
【００１８】また、潜在水硬性粒子の断面占有比率が、
気孔を除いた固化物の断面積の６０〜１０％であること
が好ましい。より好ましくは５０〜３０％である。この
範囲外では固化物の強度が低下するからである。その理
由は、潜在水硬性粒子の断面占有比率が６０％を越える
場合、トバモライトの生成が少なくなり、固化しにくく
なるため、また、潜在水硬性粒子の断面占有比率が１０
％未満である場合、潜在水硬性粒子の骨材としての役割
を充分果たさないためと考えられる。この断面占有比率
を６０〜１０％とするには、潜在水硬性粒子と水酸化カ
ルシウムの混合比を重量比で８：２〜７：３とし、湿潤
養生時間を７日間以上、オートクレーブ養生時間を２日
間以上とした。
気孔を除いた固化物の断面積の６０〜１０％であること
が好ましい。より好ましくは５０〜３０％である。この
範囲外では固化物の強度が低下するからである。その理
由は、潜在水硬性粒子の断面占有比率が６０％を越える
場合、トバモライトの生成が少なくなり、固化しにくく
なるため、また、潜在水硬性粒子の断面占有比率が１０
％未満である場合、潜在水硬性粒子の骨材としての役割
を充分果たさないためと考えられる。この断面占有比率
を６０〜１０％とするには、潜在水硬性粒子と水酸化カ
ルシウムの混合比を重量比で８：２〜７：３とし、湿潤
養生時間を７日間以上、オートクレーブ養生時間を２日
間以上とした。
【００１９】
【実施例】次に、本発明を潜在水硬性粒子として主に石
炭灰を用いた実施例に基づき説明する。用いられる石炭
灰としては一般に発生する微粉炭石炭灰のみならず、常
圧ないし加圧流動床燃焼発電システムより発生する石炭
灰を使用してもよい。
炭灰を用いた実施例に基づき説明する。用いられる石炭
灰としては一般に発生する微粉炭石炭灰のみならず、常
圧ないし加圧流動床燃焼発電システムより発生する石炭
灰を使用してもよい。
【００２０】石炭灰と水酸化カルシウムと水を混合する
際には、バインダー、減水剤、保水剤、防水剤、流動化
剤、収縮低減剤等の混和剤を添加してもよく、また固化
物の強度の向上、比重の調整、コストの低減などのため
に、パーライト、ＡＬＣの屑、ガラス繊維（好ましくは
耐アルカリ性ガラス繊維）、合成繊維（ビニロン、ナイ
ロン等）、パルプ等を添加することもできる。
際には、バインダー、減水剤、保水剤、防水剤、流動化
剤、収縮低減剤等の混和剤を添加してもよく、また固化
物の強度の向上、比重の調整、コストの低減などのため
に、パーライト、ＡＬＣの屑、ガラス繊維（好ましくは
耐アルカリ性ガラス繊維）、合成繊維（ビニロン、ナイ
ロン等）、パルプ等を添加することもできる。
【００２１】このように調製された原料を使用して、振
動を加えた状態で流し込み成形方法により所定の形状に
成形する。また、この成形の際、型枠に鉄筋等の補強材
をいれた状態で成形することも可能である。
動を加えた状態で流し込み成形方法により所定の形状に
成形する。また、この成形の際、型枠に鉄筋等の補強材
をいれた状態で成形することも可能である。
【００２２】（実施例１〜８）嵩密度が１ｇ／ｃｍ3 以
上で平均粒径１０〜３０μｍの石炭灰（フライアシュ）
（実施例１〜７）及び高炉スラグ（実施例８）を使用す
るとともに、平均粒径１０μｍの水酸化カルシウムを使
用し、これらを重量比で８：２〜７：３で混合するとと
もに、２０重量％以下の水と、減水剤（ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩：商品名花王マ
イティ）を添加して混合し、各種の石炭灰質原料を調製
し、脱泡処理後、流し込み成形した。流し込み成形の
際、振幅１ｍｍ、振動数５０Ｈｚの振動を加えた。こう
して得られた成形体を、６０〜８０℃、７〜２０日間湿
潤状態（相対湿度９５％）で養生を行い、円板状の固化
物素地（直径１２０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ）を得た。この
ようにして得た固化物素地を１８０℃の温度条件で２〜
７日間オートクレーブ養生を行った。なお、前記嵩密度
の測定はＪＩＳ Ｚ ２５０４ の測定方法に準拠し
た。
上で平均粒径１０〜３０μｍの石炭灰（フライアシュ）
（実施例１〜７）及び高炉スラグ（実施例８）を使用す
るとともに、平均粒径１０μｍの水酸化カルシウムを使
用し、これらを重量比で８：２〜７：３で混合するとと
もに、２０重量％以下の水と、減水剤（ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩：商品名花王マ
イティ）を添加して混合し、各種の石炭灰質原料を調製
し、脱泡処理後、流し込み成形した。流し込み成形の
際、振幅１ｍｍ、振動数５０Ｈｚの振動を加えた。こう
して得られた成形体を、６０〜８０℃、７〜２０日間湿
潤状態（相対湿度９５％）で養生を行い、円板状の固化
物素地（直径１２０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ）を得た。この
ようにして得た固化物素地を１８０℃の温度条件で２〜
７日間オートクレーブ養生を行った。なお、前記嵩密度
の測定はＪＩＳ Ｚ ２５０４ の測定方法に準拠し
た。
【００２３】こうして得られた固化物について外観を観
察するとともに，圧縮強度及び水に対する寸法安定性を
測定して、これらの結果を表１に示す。また得られた固
化物についてＸ線回折分析を行った。そのチャートを図
４に示す。トバモライトの他石炭灰粒子に含まれるα−
石英とムライトのピークが認められる。さらに石炭灰粒
子の表面に形成されている被覆層の走査型電子顕微鏡写
真、透過型電子顕微鏡写真撮影を行った。それらを図１
〜３に示す。図３では微細トバモライトの被覆膜は微細
なため明確には認められないが、図１及び２のように拡
大すると明確には認められる。なお、比較例のものは、
このような微細トバモライトの被覆膜は認められない。
なお、固化物の外観の観察では固化物における亀裂など
の損傷の有無，形態保持性の強弱を判定し，良好なもの
を○印，不良なものを×印で表示している。また，圧縮
強度の測定については，ＪＩＳ Ａ １１０８ に従っ
た。即ち、試料の上下面に直径５０ｍｍの金属板をの
せ、オートグラフを用いこれに圧力をかけ、１０個の試
料の平均を圧縮強度とし、その標準偏差をばらつきとし
た。寸法安定性の測定は、ＪＩＳ Ａ ５４１８の測定
方法にしたがった。即ち、試料を乾燥器に入れ６０℃２
４時間乾燥した。その後、デシケータで常温まで冷却
し、常温の水中に２４時間浸漬した後の寸法変化率を百
分率で表した。以上潜在水硬性粒子として、石炭灰粒
子、高炉スラグを用いた実施例について説明したが、本
発明は、これに限るものではなく、けい酸白土、火山
灰、けい藻土等の他の潜在水硬性粒子を用いても構わな
い。
察するとともに，圧縮強度及び水に対する寸法安定性を
測定して、これらの結果を表１に示す。また得られた固
化物についてＸ線回折分析を行った。そのチャートを図
４に示す。トバモライトの他石炭灰粒子に含まれるα−
石英とムライトのピークが認められる。さらに石炭灰粒
子の表面に形成されている被覆層の走査型電子顕微鏡写
真、透過型電子顕微鏡写真撮影を行った。それらを図１
〜３に示す。図３では微細トバモライトの被覆膜は微細
なため明確には認められないが、図１及び２のように拡
大すると明確には認められる。なお、比較例のものは、
このような微細トバモライトの被覆膜は認められない。
なお、固化物の外観の観察では固化物における亀裂など
の損傷の有無，形態保持性の強弱を判定し，良好なもの
を○印，不良なものを×印で表示している。また，圧縮
強度の測定については，ＪＩＳ Ａ １１０８ に従っ
た。即ち、試料の上下面に直径５０ｍｍの金属板をの
せ、オートグラフを用いこれに圧力をかけ、１０個の試
料の平均を圧縮強度とし、その標準偏差をばらつきとし
た。寸法安定性の測定は、ＪＩＳ Ａ ５４１８の測定
方法にしたがった。即ち、試料を乾燥器に入れ６０℃２
４時間乾燥した。その後、デシケータで常温まで冷却
し、常温の水中に２４時間浸漬した後の寸法変化率を百
分率で表した。以上潜在水硬性粒子として、石炭灰粒
子、高炉スラグを用いた実施例について説明したが、本
発明は、これに限るものではなく、けい酸白土、火山
灰、けい藻土等の他の潜在水硬性粒子を用いても構わな
い。
【００２４】（比較例１）石炭灰を用いて実施例と同様
に流し込み成形まで実施し、湿潤養生を行わずに直接１
８０℃の温度条件で２日間オートクレーブ養生を行っ
た。これらの結果を表１に示す。
に流し込み成形まで実施し、湿潤養生を行わずに直接１
８０℃の温度条件で２日間オートクレーブ養生を行っ
た。これらの結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】以上説明からも明らかなように、本発明
による固化物は、潜在水硬性粒子混合比率が高く、高強
度で、強度ばらつきが小さく、水に対する寸法安定性が
良好である。従って、建材、土木材、人工骨材等広い分
野に適用できるため、従来から苦慮していた産業廃棄物
である石炭灰、スラグ等潜在水硬性粒子を有効に大量利
用が実現でき、本発明の効果は極めて多大である。
による固化物は、潜在水硬性粒子混合比率が高く、高強
度で、強度ばらつきが小さく、水に対する寸法安定性が
良好である。従って、建材、土木材、人工骨材等広い分
野に適用できるため、従来から苦慮していた産業廃棄物
である石炭灰、スラグ等潜在水硬性粒子を有効に大量利
用が実現でき、本発明の効果は極めて多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】石炭灰粒子の表面に、微細トバモライトが形成
されている様子を示す透過型電子顕微鏡写真（×２００
００）
されている様子を示す透過型電子顕微鏡写真（×２００
００）
【図２】図１の一部を拡大した微細トバモライトの透過
型電子顕微鏡写真（×１３００００）
型電子顕微鏡写真（×１３００００）
【図３】本発明による固化物（破面）の走査型電子顕微
鏡写真（×１５００）
鏡写真（×１５００）
【図４】本発明による固化物のＸ線回折チャート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−208182（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−17708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−73658（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−1126（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−291701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17247（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 40/02 B09B 3/00 C04B 7/17
Claims (4)
- 【請求項１】 トバモライトを含有する固化物におい
て、潜在水硬性粒子の表面に、マトリックス中のトバモ
ライトと比較して細かいトバモライトを含有する被覆膜
が形成され、各潜在水硬性粒子が前記被覆膜を介して接
合していることを特徴とする潜在水硬性粒子を含有する
固化物。 - 【請求項２】 前記被覆膜の厚さが０．０５μｍ以上で
ある特許請求の範囲第１項に記載の潜在水硬性粒子を含
有する固化物。 - 【請求項３】 固化物の気孔率が４５％以下である特許
請求の範囲第１項に記載の潜在水硬性粒子を含有する固
化物。 - 【請求項４】 潜在水硬性粒子の断面占有比率が、気孔
を除いた固化物断面積の６０〜１０％である特許請求の
範囲第１項に記載の潜在水硬性粒子を含有する固化物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11007295A JP3026923B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-04-11 | 潜在水硬性粒子を含有する固化物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-93102 | 1995-03-27 | ||
| JP9310295 | 1995-03-27 | ||
| JP11007295A JP3026923B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-04-11 | 潜在水硬性粒子を含有する固化物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325077A JPH08325077A (ja) | 1996-12-10 |
| JP3026923B2 true JP3026923B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=26434543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11007295A Expired - Fee Related JP3026923B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-04-11 | 潜在水硬性粒子を含有する固化物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026923B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012110743A1 (de) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Thyssenkrupp Resource Technologies Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels |
-
1995
- 1995-04-11 JP JP11007295A patent/JP3026923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08325077A (ja) | 1996-12-10 |
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