JP5464558B2 - Method for producing cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、石膏ボード廃材より回収した石膏（以下、回収石膏ともいう。）を使用した新規なセメント組成物の製造方法に関するものである。詳しくは、回収石膏を石膏成分の少なくとも一部として含有するセメント組成物において、回収石膏を使用することによるモルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能なセメント組成物の製造方法を提供するものである。
The present invention relates to a novel method for producing a cement composition using gypsum recovered from gypsum board waste (hereinafter also referred to as recovered gypsum). For more information, which provides the cement composition containing the recovered gypsum as at least a part of the gypsum component, a method for manufacturing it can suppress the strength reduction of the mortar or concrete by cement compositions using recovered gypsum It is.
石膏ボード廃材の年間発生量は約１５０万tであり、この内、解体、改装工事において発生する約１００万tは、ほぼ全量が埋めたて処分されている。石膏ボード廃材の発生量は年々増加する傾向にあり、埋立処分場の延命化や自然環境保全の観点から、石膏ボード廃材の有効利用技術が求められている。 The annual amount of gypsum board waste generated is about 1.5 million tons, of which about 1 million tons generated during dismantling and renovation work is disposed of almost entirely. The amount of gypsum board waste generated tends to increase year by year, and effective utilization technology of gypsum board waste is required from the viewpoint of extending the life of landfill sites and preserving the natural environment.
このような背景のもと、石膏ボード廃材を大量に処理することを目的として、セメント原料用石膏としての有効利用が検討されている。しかしながら、石膏ボード廃材より回収された石膏には、石膏ボードを製造する過程で添加される界面活性剤が残存しているため、そのままの状態でセメント原料として使用すると、界面活性剤の作用によりモルタルやコンクリートの強度が低下するという問題があった。そのため、セメントに使用する石膏として、前記回収石膏を使用する割合（置換率）は低く、置換率の更なる向上が望まれていた。 Under such a background, effective use as gypsum for cement raw materials has been studied for the purpose of treating a large amount of gypsum board waste. However, since the surfactant added in the process of manufacturing the gypsum board remains in the gypsum recovered from the gypsum board waste, when used as it is as a cement raw material, the mortar is caused by the action of the surfactant. There was a problem that the strength of concrete and concrete decreased. Therefore, the ratio (substitution rate) of using the recovered gypsum as the gypsum used for the cement is low, and further improvement of the substitution rate has been desired.
これに対して、回収された石膏より前記界面活性剤を除去した後に、セメント原料として使用する方法がいくつか提案されている。上記方法しては、石膏ボード廃材を水洗して界面活性剤を除去する方法、石膏ボード廃材を加熱処理して、界面活性剤を除去するとともに、ＩＩ型無水石膏とする方法（特許文献１）、石膏ボード廃材に界面活性剤を吸着する吸着剤を添加することにより界面活性剤を除去する方法（特許文献２）などが提案されている。 On the other hand, several methods have been proposed in which the surfactant is removed from the recovered gypsum and then used as a cement raw material. As the above method, a method of removing the surfactant by washing the gypsum board waste material with water, a method of removing the surfactant by heating the gypsum board waste material, and making it into type II anhydrous gypsum (Patent Document 1) In addition, a method of removing a surfactant by adding an adsorbent that adsorbs the surfactant to the gypsum board waste material (Patent Document 2) has been proposed.
しかしながら、これらの方法には、特別な設備、作業、材料を必要とするという問題があり、実用化の障害となっていた。 However, these methods have the problem of requiring special equipment, work, and materials, which has been an obstacle to practical use.
本発明は、石膏ボード廃材より回収した石膏を、特別な設備や工程を用いず、容易にかつ高い置換率でセメントの石膏原料として使用したセメント組成物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a cement composition in which gypsum recovered from gypsum board waste is used as a gypsum raw material of cement easily and at a high replacement rate without using special equipment or processes. .
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、石膏ボード廃材より回収した石膏を石膏成分の少なくとも一部として使用するセメント組成物に、消泡剤を混合することにより、回収した石膏に含まれる界面活性剤による起泡の発生を始めとする、セメント硬化時の阻害作用を低減し、モルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. As a result, by mixing the antifoaming agent with the cement composition that uses gypsum recovered from gypsum board waste as at least part of the gypsum component, foaming due to the surfactant contained in the recovered gypsum began. The present inventors have found that it is possible to reduce the inhibitory action at the time of cement hardening and suppress the strength reduction of mortar and concrete, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、セメントクリンカー成分、石膏ボード廃材より回収され、界面活性剤を含んだ石膏及び消泡剤を含有するするセメント組成物を製造するに際し、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することを特徴とするセメント組成物の製造方法である。 That is, in the present invention, when producing a cement composition which is recovered from cement clinker component and gypsum board waste and contains a gypsum containing a surfactant and an antifoaming agent, the antifoaming agent is used when the cement clinker component is pulverized. It is the manufacturing method of the cement composition characterized by adding.
本発明によれば、石膏ボード廃材より回収した石膏を使用したセメント組成物において、回収石膏に含まれる界面活性剤によるセメントの硬化阻害作用を低減し、モルタルやコンクリートの強度低下を抑制することが可能である。 According to the present invention, in a cement composition using gypsum recovered from gypsum board waste material, it is possible to reduce the cement hardening inhibitory action by the surfactant contained in the recovered gypsum and to suppress the decrease in strength of mortar and concrete. Is possible.
従って、本発明の組成物においては、セメント組成物に使用される石膏の回収石膏による置換率を大幅に向上することができ、石膏ボード廃材の利用率を高めることができる。 Therefore, in the composition of the present invention, the replacement rate of gypsum used in the cement composition with recovered gypsum can be greatly improved, and the utilization rate of gypsum board waste can be increased.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明において、石膏ボード廃材は、石膏ボードの製造時や新築工事において発生する石膏ボード端材、解体、改装工事において発生する石膏ボード等を全て含む。 In the present invention, the gypsum board waste material includes all gypsum board scraps generated during gypsum board production and new construction, and gypsum board generated during dismantling and renovation.
また、本発明において、回収石膏は、上記の石膏ボード廃材より破砕等の手段により紙を除去したものであることが望ましい。即ち、紙が大量に含有されていると、セメント組成物に使用した場合、モルタルやコンクリートの流動性あるいは強度発現性に悪影響を与える場合があり好ましくない。上記紙の含有量は、回収石膏の質量に対して５質量％以下、より好ましくは２質量％以下に調整されることが好ましい。 In the present invention, the recovered gypsum is preferably one obtained by removing paper from the above gypsum board waste by means of crushing or the like. That is, when a large amount of paper is contained, it is not preferable because it may adversely affect the fluidity or strength development of mortar or concrete when used in a cement composition. The content of the paper is preferably adjusted to 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less with respect to the mass of the recovered gypsum.
本発明において、回収石膏は水洗処理あるいは薬品等による処理が施されたものをも対象とし、前記効果を発揮することができる。即ち、これら回収石膏にもセメントの硬化に影響を及ぼす濃度で界面活性剤が残存する場合があるからである。 In the present invention, the recovered gypsum is also intended for water-washed or treated with chemicals and the like, and can exhibit the above effects. That is, the surfactant may remain in these recovered gypsums at a concentration that affects the hardening of the cement.
本発明のセメント組成物は、上記の回収石膏を石膏成分の少なくとも一部として含有する。通常、セメント組成物の石膏成分としては排煙脱硫石膏、リン酸石膏、フッ酸石膏、天然石膏等が使用されるが、本発明のセメント組成物は、これらの石膏成分の一部または全部を上記の回収石膏に置換するものである。 The cement composition of the present invention contains the recovered gypsum as at least a part of the gypsum component. Usually, as the gypsum component of the cement composition, flue gas desulfurization gypsum, phosphate gypsum, hydrofluoric acid gypsum, natural gypsum, etc. are used. However, the cement composition of the present invention uses part or all of these gypsum components. It is to replace the above recovered gypsum.
本発明において、セメント組成物に含まれる石膏成分の総量は特に制限されないが、セメント組成物の１〜１０質量％であることが一般的である。 In the present invention, the total amount of the gypsum component contained in the cement composition is not particularly limited, but is generally 1 to 10% by mass of the cement composition.
本発明によれば、上記石膏成分の総量に対する回収石膏の置換率は５質量％以上、更には、１０質量％以上まで高めることができる。場合によっては、置換率１００％を達成することも可能である。 According to the present invention, the replacement rate of the recovered gypsum with respect to the total amount of the gypsum component can be increased to 5% by mass or more, and further to 10% by mass or more. In some cases, a substitution rate of 100% can be achieved.
本発明において、上記回収石膏と共に消泡剤を添加することが重要である。従来、回収石膏中には界面活性剤が含有されており、かかる界面活性剤がセメントの水和反応による硬化を阻害することは知られていたが、その阻害機構を解明した報告は存在しない。本発明者らは、かかる機構を検討する中で、界面活性剤による発泡現象を含む硬化阻害作用が、消泡剤の添加という簡易な方法により、極めて効果的に防止し得ることを見出したのである。 In the present invention, it is important to add an antifoaming agent together with the recovered gypsum. Conventionally, the recovered gypsum contains a surfactant, and it has been known that such a surfactant inhibits the hardening of the cement by the hydration reaction of the cement, but there is no report that elucidates the inhibition mechanism. The present inventors have found that such a mechanism can be prevented very effectively by a simple method of adding an antifoaming agent, which inhibits curing including foaming by a surfactant. is there.
本発明において使用される消泡剤は、セメントの水和反応による硬化を著しく阻害しないものであれば、公知のものが特に制限無く使用できる。特に、セメント系材料において必要に応じて使用されているものが、セメントの水和反応に悪影響を及ぼさないため好ましい。 As the antifoaming agent used in the present invention, a known antifoaming agent can be used without particular limitation as long as it does not significantly inhibit the hardening of the cement by hydration reaction. In particular, those used as necessary in cementitious materials are preferable because they do not adversely affect the hydration reaction of cement.
消泡剤の一例を挙げれば、高級アルコール、ポリアルキレングリコール誘導体、ポリオキシエチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ジブチルフタノール、トリブチルホスフェート、シリコーン系消泡剤などである。 Examples of antifoaming agents include higher alcohols, polyalkylene glycol derivatives, polyoxyethylene, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, dibutyl phthalanol, tributyl phosphate, and silicone-based antifoaming agents.
本発明において、消泡剤の添加量は、回収石膏に含まれる界面活性剤の量により多少異なるが、一般には、回収石膏に対して０．１〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％である。 In the present invention, the amount of antifoaming agent is somewhat different depending on the amount of surfactant contained in the recovered gypsum, but is generally 0.1 to 20% by mass, preferably 0.5 to 10%, based on the recovered gypsum. % By mass.
本発明のセメント組成物を構成するためのセメントクリンカー成分は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどに使用される公知のセメントクリンカーが特に制限なく使用できる。 As the cement clinker component for constituting the cement composition of the present invention, a known cement clinker used for ordinary Portland cement, early strong Portland cement, moderately hot Portland cement and the like can be used without particular limitation.
本発明において、セメント組成物の製造方法は、消泡剤が回収石膏を含んだセメント組成物に均一に混合、添加される方法が好適である。 In the present invention, the method for producing a cement composition is preferably a method in which an antifoaming agent is uniformly mixed and added to a cement composition containing recovered gypsum.
特に、セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することが、効果的であり好ましい。具体的には、セメントクリンカー成分、回収石膏を含む石膏成分及び消泡剤を同時に混合粉砕する方法、所定量の消泡剤を予め添加した回収石膏とセメントクリンカー成分及び石膏成分を混合粉砕する方法が好適に使用できる。 In particular, it is effective and preferable to add an antifoaming agent when the cement clinker component is pulverized. Specifically, a method of mixing and pulverizing a cement clinker component, a gypsum component containing recovered gypsum and an antifoaming agent simultaneously, a method of mixing and pulverizing a recovered gypsum added with a predetermined amount of antifoaming agent in advance, a cement clinker component and a gypsum component Can be suitably used.
上記製造方法は、一般的に行われているセメント組成物の製造方法に消泡剤を添加する工程を付加したものであり、かかる方法によれば、特別な設備や工程を用いずに容易かつ大量に回収石膏を使用したセメント組成物を製造することが可能である。 The above production method is a method for adding a defoaming agent to a commonly used method for producing a cement composition, and according to such a method, it is easy and without using special equipment and steps. It is possible to produce a cement composition using a large amount of recovered gypsum.
上記の製造においては、公知の粉砕機、混合機、計量器、粉体供給装置、粉体輸送装置、液体噴霧装置等が特に制限なく使用できる。 In the above production, known pulverizers, mixers, metering devices, powder supply devices, powder transportation devices, liquid spraying devices and the like can be used without particular limitation.
前記製造方法の粉砕工程においては、一般的に使用される粉砕助剤を適宜使用してもよい。粉砕助剤として使用されているものの中で、消泡剤としても作用するもの、例えば、高級アルコール類などは、両者の効果が同時に得られるためより好適に使用できる。 In the pulverization step of the production method, a commonly used pulverization aid may be appropriately used. Among those used as a grinding aid, those that also act as an antifoaming agent, such as higher alcohols, can be used more suitably because both effects can be obtained simultaneously.
本発明のセメント組成物は、本発明を構成するセメントクリンカー、回収石膏を少なくとも一部として含む石膏成分、消泡剤の他に、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末、各種鉱物質微粉末等を添加配合しても構わない。 The cement composition of the present invention includes, in addition to the cement clinker constituting the present invention, a gypsum component containing at least a part of recovered gypsum, and an antifoaming agent, as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, blast furnace slag, fly ash Further, limestone fine powder, various mineral fine powders and the like may be added and blended.
特に、セメント組成物を普通ポルトランドセメントとする場合は、ＪＩＳ Ｒ ５２１０「ポルトランドセメント」に規定された無機質混合材を含有してもよい。 In particular, when the cement composition is ordinary Portland cement, it may contain an inorganic mixed material defined in JIS R 5210 “Portland cement”.
以下、実施例により本発明の構成および効果を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example explains composition and an effect of the present invention, the present invention is not limited to these examples.
実施例１
石膏ボード廃材をクラッシャーおよびディスクミルで乾式破砕し、２mmメッシュの篩いかけを行い、紙の含有量が１．１質量％の回収石膏を得た。上記回収石膏を６５質量％、排煙脱硫石膏を３５質量％の割合で混合した石膏成分４．０質量部と、普通ポルトランドセメントクリンカー１００質量部に対し、ポリアルキレングリコール誘導体よりなる消泡剤をクリンカー成分と石膏成分の合計に対して０．０３質量％となるよう添加し、ボールミルで混合粉砕し、ブレーン比表面積３３７０ｃｍ2／ｇの普通ポルトランドセメントを得た。この時、粉砕助剤としてトリエタノールアミンをクリンカー成分と石膏成分の合計に対して０．０１５質量％添加した。得られたセメントを使用し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い圧縮強さを測定した。結果を表１に示す。
Example 1
The gypsum board waste material was dry crushed with a crusher and a disk mill, and sieved with a 2 mm mesh to obtain a recovered gypsum having a paper content of 1.1 mass%. An antifoaming agent comprising a polyalkylene glycol derivative is added to 4.0 parts by mass of the gypsum component mixed with 65% by mass of the recovered gypsum and 35% by mass of flue gas desulfurization gypsum and 100 parts by mass of ordinary Portland cement clinker. It was added to 0.03% by mass with respect to the total of the clinker component and the gypsum component, and mixed and pulverized with a ball mill to obtain ordinary Portland cement having a Blaine specific surface area of 3370 cm 2 / g. At this time, 0.015% by mass of triethanolamine was added as a grinding aid to the total of the clinker component and the gypsum component. Using the obtained cement, the compressive strength was measured in accordance with JIS R 5201 “Cement physical test method”. The results are shown in Table 1.
実施例２
消泡剤の添加量を０．０７質量％とした以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
Example 2
The same test as in Example 1 was performed except that the amount of the antifoam added was 0.07% by mass. The results are shown in Table 1.
比較例１
消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
Comparative Example 1
The same test as in Example 1 was performed except that no antifoam was added. The results are shown in Table 1.
参考例
石膏成分を全て排煙脱硫石膏とし、消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に示す。
Reference Example A test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the gypsum components were flue gas desulfurization gypsum and no antifoam was added. The results are shown in Table 1.
参考例１
石膏成分の全てを実施例１に示した回収石膏とし、消泡剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様に普通ポルトランドセメントを得た。得られたセメントを使用し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い圧縮強さを測定した。モルタル作成時に、特殊有機系の消泡剤をセメント質量の０．０４質量％添加した。結果を表２に示す。
Reference example 1
All of the gypsum components were recovered gypsum as shown in Example 1, and ordinary Portland cement was obtained in the same manner as in Example 1 except that no antifoam was added. Using the obtained cement, the compressive strength was measured in accordance with JIS R 5201 “Cement physical test method”. At the time of mortar preparation, a special organic antifoaming agent was added in an amount of 0.04% by mass of the cement mass. The results are shown in Table 2.
参考例２
シリコーン系の消泡剤をセメント質量の０．４５質量％添加した以外は、実施例３と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
Reference example 2
The same test as in Example 3 was performed except that 0.45% by mass of the silicone-based antifoaming agent was added to the cement mass. The results are shown in Table 2.
比較例２
モルタル作成時に消泡剤を添加しなかった以外は、実施例３と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
Comparative Example 2
The same test as in Example 3 was performed except that no antifoaming agent was added at the time of mortar preparation. The results are shown in Table 2.
以上示したように、本発明によれば、特別な作業や設備によらず、石膏ボード廃材より回収した石膏をセメント組成物の石膏成分として大量に使用することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to use a large amount of gypsum recovered from gypsum board waste as a gypsum component of a cement composition, regardless of special work or equipment.
Claims (3)
石膏セメントクリンカー成分の粉砕時に消泡剤を添加することを特徴とするセメント組成物の製造方法。Cement clinker ingredients, recovered from gypsum board wastes, are cement compositions containing gypsum and antifoaming agent containing a surfactant, a 10 wt% substitution rate of the recovered gypsum to the total amount of gypsum components blended A method of manufacturing a cement composition that exceeds
A method for producing a cement composition, wherein an antifoaming agent is added when the gypsum cement clinker component is pulverized.
界面活性剤を含んだ石膏に予め消泡剤を添加し、該石膏とセメントクリンカー成分を混合粉砕するセメント組成物の製造方法。Cement clinker ingredients, recovered from gypsum board wastes, are cement compositions containing gypsum and antifoaming agent containing a surfactant, a 10 wt% substitution rate of the recovered gypsum to the total amount of gypsum components blended A method of manufacturing a cement composition that exceeds
A method for producing a cement composition, wherein an antifoaming agent is added in advance to gypsum containing a surfactant, and the gypsum and cement clinker component are mixed and ground.
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