JPH11171628A - 下水汚泥焼却灰を用いたセメント組成物およびこのセメ ント組成物の使用方法とこの組成物を用いた成形物およ び構造物 - Google Patents
下水汚泥焼却灰を用いたセメント組成物およびこのセメ ント組成物の使用方法とこの組成物を用いた成形物およ び構造物Info
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- JPH11171628A JPH11171628A JP35015297A JP35015297A JPH11171628A JP H11171628 A JPH11171628 A JP H11171628A JP 35015297 A JP35015297 A JP 35015297A JP 35015297 A JP35015297 A JP 35015297A JP H11171628 A JPH11171628 A JP H11171628A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】下水汚泥焼却灰、塩素を含有したダストを有効
活用したセメント組成物およびその使用方法とこのセメ
ント組成物を用いた成形物および構造物を提供する。 【解決手段】下水汚泥焼却灰５〜３０重量％、塩素を含
有したダスト０〜１０重量％、高炉スラグ微粉末１０〜
５０重量％、石膏３〜１５重量％、石灰０〜８重量％お
よびセメント８２〜２０重量％からなるセメント組成物
であり、また、下水汚泥焼却灰を９０μｍふるい残分が
０．５％以下になるように粉砕および／又は分級した下
水汚泥焼却灰を用いたセメント組成物である。さらに、
上記のセメント組成物を水と混練する際、塩化カルシウ
ム、塩化カリウム、塩化ナトリウムおよび塩素を含有し
たダストおよび石灰のうち１種類以上をセメント組成物
１００重量％に対して、０．５〜１０重量％添加する使
用方法である。また、上記セメント組成物および使用方
法を用いて作製した成形物および構造物である。
活用したセメント組成物およびその使用方法とこのセメ
ント組成物を用いた成形物および構造物を提供する。 【解決手段】下水汚泥焼却灰５〜３０重量％、塩素を含
有したダスト０〜１０重量％、高炉スラグ微粉末１０〜
５０重量％、石膏３〜１５重量％、石灰０〜８重量％お
よびセメント８２〜２０重量％からなるセメント組成物
であり、また、下水汚泥焼却灰を９０μｍふるい残分が
０．５％以下になるように粉砕および／又は分級した下
水汚泥焼却灰を用いたセメント組成物である。さらに、
上記のセメント組成物を水と混練する際、塩化カルシウ
ム、塩化カリウム、塩化ナトリウムおよび塩素を含有し
たダストおよび石灰のうち１種類以上をセメント組成物
１００重量％に対して、０．５〜１０重量％添加する使
用方法である。また、上記セメント組成物および使用方
法を用いて作製した成形物および構造物である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥焼却灰の
有効利用に関するもので、さらに詳しくは、下水汚泥焼
却灰を用いたセメント組成物およびこのセメント組成物
の使用方法とこのセメント組成物を用いた成形物および
構造物に関する。
有効利用に関するもので、さらに詳しくは、下水汚泥焼
却灰を用いたセメント組成物およびこのセメント組成物
の使用方法とこのセメント組成物を用いた成形物および
構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】下水汚泥焼却灰の多くは、埋め立て処分
されている。また、近年では埋め立て処分場の確保が困
難になり、資源として有効利用する方法として、コンポ
スト化（肥料）、スラグ化して建築材料の骨材としての
利用、圧縮成形して焼成したレンガとしての利用、結合
材（水、バインダー）を加えた後、混練、造粒、乾燥し
て焼成した軽量骨材としての利用、さらにセメントを製
造する際の原料の一部としての利用がある。
されている。また、近年では埋め立て処分場の確保が困
難になり、資源として有効利用する方法として、コンポ
スト化（肥料）、スラグ化して建築材料の骨材としての
利用、圧縮成形して焼成したレンガとしての利用、結合
材（水、バインダー）を加えた後、混練、造粒、乾燥し
て焼成した軽量骨材としての利用、さらにセメントを製
造する際の原料の一部としての利用がある。
【０００３】都市ごみや産業廃棄物の焼却処理施設から
発生する焼却灰の多くは、焼却主灰と塩素、アルカリを
多量に含有する焼却飛灰を混合して、セメント固化ある
いはキレート作用を有する薬剤処理して管理型の最終処
分場で埋め立て処分されている。また、近年、一般廃棄
物の焼却灰を減容および無害化するために、焼却灰を溶
融しスラグ化している自治体もある。しかしながら、こ
の溶融法でも集塵工程から塩素、アルカリを多く含むダ
ストが発生している。
発生する焼却灰の多くは、焼却主灰と塩素、アルカリを
多量に含有する焼却飛灰を混合して、セメント固化ある
いはキレート作用を有する薬剤処理して管理型の最終処
分場で埋め立て処分されている。また、近年、一般廃棄
物の焼却灰を減容および無害化するために、焼却灰を溶
融しスラグ化している自治体もある。しかしながら、こ
の溶融法でも集塵工程から塩素、アルカリを多く含むダ
ストが発生している。
【０００４】セメント産業においては、近年、産業廃棄
物や下水汚泥、都市ごみ焼却灰の有効利用が進むにつれ
て、原料および燃料から持ち込まれる塩素およびアルカ
リが多くなり、焼成工程における予熱機（プレヒータ
ー）閉塞等の運転上のトラブル解消とセメント品質維持
のために、焼成工程に塩素、アルカリバイパス装置を設
置し、セメントキルン排ガスから塩素、アルカリ主成分
としたダストを抽出している。このダストの一部は、セ
メント製造の仕上工程で、ＪＩＳ規格を満足する範囲で
セメントに添加混合して処理される。
物や下水汚泥、都市ごみ焼却灰の有効利用が進むにつれ
て、原料および燃料から持ち込まれる塩素およびアルカ
リが多くなり、焼成工程における予熱機（プレヒータ
ー）閉塞等の運転上のトラブル解消とセメント品質維持
のために、焼成工程に塩素、アルカリバイパス装置を設
置し、セメントキルン排ガスから塩素、アルカリ主成分
としたダストを抽出している。このダストの一部は、セ
メント製造の仕上工程で、ＪＩＳ規格を満足する範囲で
セメントに添加混合して処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】下水汚泥焼却灰をスラ
グ、レンガ、軽量骨材などとして有効利用するには、莫
大な設備投資と溶融あるいは焼成工程におけるエネルギ
ーを多く必要とするために、広く普及していないのが現
状である。また、セメントを製造する際の原料の一部と
しての利用は、セメント中のＰ2Ｏ5 がある一定量以上
になるとセメントの凝結時間が長くなるためにその使用
量が制限され、多量に処理することは出来ない。さら
に、セメント混和材あるいは、クリンカと石膏を粉砕し
てセメントを製造する工程に同時に下水汚泥焼却灰を添
加して得たセメントも、凝結時間が長くなるという問題
点があり、有効に活用することが出来ない。
グ、レンガ、軽量骨材などとして有効利用するには、莫
大な設備投資と溶融あるいは焼成工程におけるエネルギ
ーを多く必要とするために、広く普及していないのが現
状である。また、セメントを製造する際の原料の一部と
しての利用は、セメント中のＰ2Ｏ5 がある一定量以上
になるとセメントの凝結時間が長くなるためにその使用
量が制限され、多量に処理することは出来ない。さら
に、セメント混和材あるいは、クリンカと石膏を粉砕し
てセメントを製造する工程に同時に下水汚泥焼却灰を添
加して得たセメントも、凝結時間が長くなるという問題
点があり、有効に活用することが出来ない。
【０００６】塩素、アルカリバイパスダストは、セメン
トに極少量添加して再利用されているものの、他に有効
に活用されていない。都市ごみ焼却施設から発生する焼
却飛灰に至っては、全く有効利用されていないのが現状
である。したがって、本発明の目的は、下水汚泥焼却灰
および塩素、アルカリバイパスダスト、焼却飛灰等の塩
素を多く含むダストを用いたセメント組成物としての有
効利用とこのセメント組成物の使用に関する技術を提供
することである。
トに極少量添加して再利用されているものの、他に有効
に活用されていない。都市ごみ焼却施設から発生する焼
却飛灰に至っては、全く有効利用されていないのが現状
である。したがって、本発明の目的は、下水汚泥焼却灰
および塩素、アルカリバイパスダスト、焼却飛灰等の塩
素を多く含むダストを用いたセメント組成物としての有
効利用とこのセメント組成物の使用に関する技術を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、下水汚泥焼却灰５〜３０重量％、塩素を含有したダ
スト０〜１０重量％、高炉スラグ微粉末１０〜５０重量
％、石膏３〜１５重量％、石灰０〜８重量％およびセメ
ント８２〜２０重量％からなることを特徴とするセメン
ト組成物によって達成される。
は、下水汚泥焼却灰５〜３０重量％、塩素を含有したダ
スト０〜１０重量％、高炉スラグ微粉末１０〜５０重量
％、石膏３〜１５重量％、石灰０〜８重量％およびセメ
ント８２〜２０重量％からなることを特徴とするセメン
ト組成物によって達成される。
【０００８】また、前記下水汚泥焼却灰を９０μｍふる
い残分が０．５％以下になるように粉砕および／又は分
級した下水汚泥焼却灰を用いることを特徴とする上記の
セメント組成物によって達成される。
い残分が０．５％以下になるように粉砕および／又は分
級した下水汚泥焼却灰を用いることを特徴とする上記の
セメント組成物によって達成される。
【０００９】さらに、上記のセメント組成物を水と混練
する際、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウ
ムおよび塩素を含有したダストおよび石灰のうち１種類
以上をセメント組成物１００重量％に対して、０．５〜
１０重量％添加することを特徴とするセメント組成物の
使用方法によって達成される。さらに、また、上記セメ
ント組成物およびこのセメント組成物の使用方法を用い
て製造した成形物および構造物によって達成される。
する際、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウ
ムおよび塩素を含有したダストおよび石灰のうち１種類
以上をセメント組成物１００重量％に対して、０．５〜
１０重量％添加することを特徴とするセメント組成物の
使用方法によって達成される。さらに、また、上記セメ
ント組成物およびこのセメント組成物の使用方法を用い
て製造した成形物および構造物によって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明は、下水汚泥焼却灰中にはポゾラン
反応性を有する成分（ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 ）とセメン
ト水和を遅延する成分（Ｐ2 Ｏ5 ）があることに着目
し、いかにして下水汚泥焼却灰の反応性を引き出し、且
つＰ2 Ｏ5 によるセメントの凝結遅延を抑制するか鋭意
研究し、本発明を完成するに至った。
て説明する。本発明は、下水汚泥焼却灰中にはポゾラン
反応性を有する成分（ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 ）とセメン
ト水和を遅延する成分（Ｐ2 Ｏ5 ）があることに着目
し、いかにして下水汚泥焼却灰の反応性を引き出し、且
つＰ2 Ｏ5 によるセメントの凝結遅延を抑制するか鋭意
研究し、本発明を完成するに至った。
【００１１】下水汚泥焼却灰は、汚泥を凝集する工程で
用いる凝集剤の種類によって、高分子凝集剤系と消石
灰、酸化第二鉄系に大別される。凝集剤として消石灰と
酸化第二鉄を用いる場合の焼却灰の化学成分は、高分子
凝集剤に比べて、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 および塩素が多く
含まれ、ＣａＯはリン酸カルシウムとフリーライム（生
石灰）の鉱物として存在している。したがって、消石
灰、塩化第二鉄系は、水に対するリン酸の溶出が少ない
のに対して、高分子凝集剤は、水に比較的速くリン酸が
溶出し、セメントの凝結を遅延する。この遅延を抑制す
る材料としては、塩素を１０％以上含むダストあるいは
塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム等の塩
化物が有効であり、また、石灰も下水汚泥焼却灰から溶
出したリン酸をリン酸カルシウムとして固定し、セメン
トの水和を正常にする働きがあり有効な材料である。
用いる凝集剤の種類によって、高分子凝集剤系と消石
灰、酸化第二鉄系に大別される。凝集剤として消石灰と
酸化第二鉄を用いる場合の焼却灰の化学成分は、高分子
凝集剤に比べて、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 および塩素が多く
含まれ、ＣａＯはリン酸カルシウムとフリーライム（生
石灰）の鉱物として存在している。したがって、消石
灰、塩化第二鉄系は、水に対するリン酸の溶出が少ない
のに対して、高分子凝集剤は、水に比較的速くリン酸が
溶出し、セメントの凝結を遅延する。この遅延を抑制す
る材料としては、塩素を１０％以上含むダストあるいは
塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム等の塩
化物が有効であり、また、石灰も下水汚泥焼却灰から溶
出したリン酸をリン酸カルシウムとして固定し、セメン
トの水和を正常にする働きがあり有効な材料である。
【００１２】本発明のセメント組成物は、下水汚泥焼却
灰５〜３０重量％、塩素を含有したダスト０〜１０重量
％、高炉スラグ微粉末１０〜５０重量％、石膏３〜１５
重量％、石灰０〜８重量％およびセメント８２〜２０重
量％である。下水汚泥焼却灰の重量％を５〜３０重量％
としたのは、発生したままの焼却灰を使用する場合は、
水と混練したときのセメントの流動性が悪くなるために
５〜１０重量％が好ましく、焼却灰を９０μｍふるい残
分が０．５％以下に粉砕および／又は分級した焼却灰を
使用する場合は、３０重量％まで使用しても、流動性は
変化しないためである。下水汚泥焼却灰のうち、サイク
ロンをへた後の集塵機で補集した焼却灰であれば、粉砕
および／又は分級しなくても３０重量％まで使用でき
る。
灰５〜３０重量％、塩素を含有したダスト０〜１０重量
％、高炉スラグ微粉末１０〜５０重量％、石膏３〜１５
重量％、石灰０〜８重量％およびセメント８２〜２０重
量％である。下水汚泥焼却灰の重量％を５〜３０重量％
としたのは、発生したままの焼却灰を使用する場合は、
水と混練したときのセメントの流動性が悪くなるために
５〜１０重量％が好ましく、焼却灰を９０μｍふるい残
分が０．５％以下に粉砕および／又は分級した焼却灰を
使用する場合は、３０重量％まで使用しても、流動性は
変化しないためである。下水汚泥焼却灰のうち、サイク
ロンをへた後の集塵機で補集した焼却灰であれば、粉砕
および／又は分級しなくても３０重量％まで使用でき
る。
【００１３】塩素を多く含有するダストには、具体的に
都市ゴミや産業廃棄物の焼却施設から発生する焼却飛
灰、焼却灰を溶融法等でさらに減容化する処理施設から
発生する集塵ダスト、セメント工場あるいは焼却処理施
設、減容化処理施設に設置される塩素、アルカリバイパ
ス装置から発生するダストがある。本発明に用いるダス
トは、これらのダストのうち塩素が１０％以上（例えば
１０％〜４０％）含有するものであり、塩素が１０％以
下では、本発明であるセメント組成物の水和を促進する
効果が小さい。しかし、塩素が１０％以下の含有量のダ
ストでも使用することは可能である。塩素を１０％以上
含有したダストの重量％を０〜１０重量％としたのは、
ダストをセメント組成物と混合するときに使用する場合
と水と混練するときに使用する場合とがあるためであ
る。また、セメント組成物中のダストの重量％は、１０
重量％が上限であり、それ以上増やしても効果はなく、
好ましくは５〜７重量％である。
都市ゴミや産業廃棄物の焼却施設から発生する焼却飛
灰、焼却灰を溶融法等でさらに減容化する処理施設から
発生する集塵ダスト、セメント工場あるいは焼却処理施
設、減容化処理施設に設置される塩素、アルカリバイパ
ス装置から発生するダストがある。本発明に用いるダス
トは、これらのダストのうち塩素が１０％以上（例えば
１０％〜４０％）含有するものであり、塩素が１０％以
下では、本発明であるセメント組成物の水和を促進する
効果が小さい。しかし、塩素が１０％以下の含有量のダ
ストでも使用することは可能である。塩素を１０％以上
含有したダストの重量％を０〜１０重量％としたのは、
ダストをセメント組成物と混合するときに使用する場合
と水と混練するときに使用する場合とがあるためであ
る。また、セメント組成物中のダストの重量％は、１０
重量％が上限であり、それ以上増やしても効果はなく、
好ましくは５〜７重量％である。
【００１４】高炉スラグ微粉末は、アルカリ雰囲気で自
硬する潜在水硬性を有する材料で、石膏の存在下でより
水和反応する性質があり、石膏とともに本発明のセメン
ト組成物になくてはならないものである。高炉スラグ微
粉末の重量％は、１０〜５０重量％であり、好ましく
は、２０〜３０重量％である。また、高炉スラグ微粉末
の粉末度は、特に限定されるものではない。粉末度が大
きいほど性能は向上するが、経済性も考慮するとブレー
ン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上が好ましく、より好まし
くは、４０００〜７０００ｃｍ2 ／ｇである。また高炉
スラグ微粉末には、有害重金属を固定化する性質がある
が、この性質を有効利用しないで、凝結時間および強度
発現性に主眼を置くのであれば、高炉スラグ微粉末を使
用する必要はない。さらに詳しく説明すると、下水汚泥
焼却灰、石灰、ポルトランドセメントおよび下水汚泥焼
却灰、石灰、石膏、ポルトランドセメントからなるセメ
ント組成物は、高炉スラグ微粉末を含む本発明のセメン
ト組成物と遜色ない初期強度を発現するが、長期強度は
本発明であるセメント組成物の方が高く、且つ、有害重
金属の固定性能が高い。
硬する潜在水硬性を有する材料で、石膏の存在下でより
水和反応する性質があり、石膏とともに本発明のセメン
ト組成物になくてはならないものである。高炉スラグ微
粉末の重量％は、１０〜５０重量％であり、好ましく
は、２０〜３０重量％である。また、高炉スラグ微粉末
の粉末度は、特に限定されるものではない。粉末度が大
きいほど性能は向上するが、経済性も考慮するとブレー
ン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上が好ましく、より好まし
くは、４０００〜７０００ｃｍ2 ／ｇである。また高炉
スラグ微粉末には、有害重金属を固定化する性質がある
が、この性質を有効利用しないで、凝結時間および強度
発現性に主眼を置くのであれば、高炉スラグ微粉末を使
用する必要はない。さらに詳しく説明すると、下水汚泥
焼却灰、石灰、ポルトランドセメントおよび下水汚泥焼
却灰、石灰、石膏、ポルトランドセメントからなるセメ
ント組成物は、高炉スラグ微粉末を含む本発明のセメン
ト組成物と遜色ない初期強度を発現するが、長期強度は
本発明であるセメント組成物の方が高く、且つ、有害重
金属の固定性能が高い。
【００１５】石膏の重量％は３〜１５重量％であり、好
ましくは５〜１０重量％である。石膏は、下水汚泥焼却
灰中のＡｌ2 Ｏ3 、高炉スラグ微粉末およびセメント、
さらに石灰と反応し、エトリンガイトをセメント硬化体
中に生成させるために必要な材料である。ここで使用す
る石膏は、無水、半水、２水のいずれでも使用できる。
また、粉末度は、プレーン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上
が好ましい。
ましくは５〜１０重量％である。石膏は、下水汚泥焼却
灰中のＡｌ2 Ｏ3 、高炉スラグ微粉末およびセメント、
さらに石灰と反応し、エトリンガイトをセメント硬化体
中に生成させるために必要な材料である。ここで使用す
る石膏は、無水、半水、２水のいずれでも使用できる。
また、粉末度は、プレーン値で３０００ｃｍ2 ／ｇ以上
が好ましい。
【００１６】石灰は、下水汚泥焼却灰のうち高分子凝集
剤系の焼却灰を使用するときには水に溶出するリン酸の
固定になくてはならないものである。消石灰、塩化第二
鉄系の焼却灰の場合で焼却灰中にフリーライム（生石
灰）がある一定以上含まれるときには、石灰は不要であ
る。また、石灰は、塩素を１０％以上含有したダストの
場合と同様に、セメント組成物を混合するときに使用す
る場合と水と混練するときに使用する場合とがある。い
ずれの場合においても石灰の重量％の上限は、８重量％
以下であり、好ましくは、２〜５重量％である。したが
って、本発明におけるセメント組成物中の石灰の重量％
は、０〜８重量％とした。
剤系の焼却灰を使用するときには水に溶出するリン酸の
固定になくてはならないものである。消石灰、塩化第二
鉄系の焼却灰の場合で焼却灰中にフリーライム（生石
灰）がある一定以上含まれるときには、石灰は不要であ
る。また、石灰は、塩素を１０％以上含有したダストの
場合と同様に、セメント組成物を混合するときに使用す
る場合と水と混練するときに使用する場合とがある。い
ずれの場合においても石灰の重量％の上限は、８重量％
以下であり、好ましくは、２〜５重量％である。したが
って、本発明におけるセメント組成物中の石灰の重量％
は、０〜８重量％とした。
【００１７】本発明に使用するセメントは、ポルトラン
ドセメント、フライアッシュセメント、シリカセメン
ト、アルミナセメント、超速硬セメントであり、単独あ
るいは組み合わせて用いることができる。また、本発明
におけるセメントの重量％は、８２〜２０重量％であ
り、好ましくは、５０〜３０重量％である。なお高炉ス
ラグ微粉末とポルトランドセメントの代わりに、高炉セ
メントを用いることもできる。さらに、膨脹材や石灰石
微粉末等の混和材を使用することも可能である。
ドセメント、フライアッシュセメント、シリカセメン
ト、アルミナセメント、超速硬セメントであり、単独あ
るいは組み合わせて用いることができる。また、本発明
におけるセメントの重量％は、８２〜２０重量％であ
り、好ましくは、５０〜３０重量％である。なお高炉ス
ラグ微粉末とポルトランドセメントの代わりに、高炉セ
メントを用いることもできる。さらに、膨脹材や石灰石
微粉末等の混和材を使用することも可能である。
【００１８】下水汚泥焼却灰は、一般にサイクロン灰と
電気集塵機灰が混合されて発生するために比較的粗い粒
子と非常に細かい粒子からなっている。粗い粒子は、ポ
ーラスであるために吸水率が高く且つ水と混練した後の
流動性が非常に悪い。そこで、下水汚泥焼却灰を多量に
セメント組成物に使用するためには、ボールミル、ロー
ラミル、バーテックミル等による粉砕、粉砕と分級、あ
るいは分級して微粉なものとして使用する必要がある。
電気集塵機灰が混合されて発生するために比較的粗い粒
子と非常に細かい粒子からなっている。粗い粒子は、ポ
ーラスであるために吸水率が高く且つ水と混練した後の
流動性が非常に悪い。そこで、下水汚泥焼却灰を多量に
セメント組成物に使用するためには、ボールミル、ロー
ラミル、バーテックミル等による粉砕、粉砕と分級、あ
るいは分級して微粉なものとして使用する必要がある。
【００１９】セメント組成物と水を混練する際に、セメ
ント組成物の凝結時間を速くするために、塩化カルシウ
ム、塩化カリウム、塩化ナトリウムをセメント組成物１
００重量％に対して０．５〜５．０重量％、好ましく
は、１〜３重量％添加する。特許請求の範囲で０．５〜
１０重量％としたのは、塩素を１０％以上含有したダス
トを使用する場合は、上限が１０重量％であるからであ
る。さらに、凝結時間を速くする手段として、炭酸アル
カリ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水ガラス等
の各種のアルカリ刺激剤を用いることができる。
ント組成物の凝結時間を速くするために、塩化カルシウ
ム、塩化カリウム、塩化ナトリウムをセメント組成物１
００重量％に対して０．５〜５．０重量％、好ましく
は、１〜３重量％添加する。特許請求の範囲で０．５〜
１０重量％としたのは、塩素を１０％以上含有したダス
トを使用する場合は、上限が１０重量％であるからであ
る。さらに、凝結時間を速くする手段として、炭酸アル
カリ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水ガラス等
の各種のアルカリ刺激剤を用いることができる。
【００２０】セメント組成物と水を混練する際に使用す
る石灰の重量％は、セメント組成物１００重量％に対し
て０．５〜８重量％、好ましくは、２〜５重量％であ
る。さらに詳しく説明すると、下水汚泥焼却灰中のフリ
ーライム量と水に溶出するリン酸の量、セメント組成物
中の焼却灰の重量％によって最適な石灰重量％が決ま
る。ここで使用する石灰は、生石灰、消石灰のいずれで
も使用できるが、取り扱いの容易な消石灰の方が望まし
い。
る石灰の重量％は、セメント組成物１００重量％に対し
て０．５〜８重量％、好ましくは、２〜５重量％であ
る。さらに詳しく説明すると、下水汚泥焼却灰中のフリ
ーライム量と水に溶出するリン酸の量、セメント組成物
中の焼却灰の重量％によって最適な石灰重量％が決ま
る。ここで使用する石灰は、生石灰、消石灰のいずれで
も使用できるが、取り扱いの容易な消石灰の方が望まし
い。
【００２１】本発明のセメント組成物を用いてコンクリ
ートを混練するときに、ＪＩＳ Ａ６２０４のＡＥ剤、
減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤や流動化剤ある
いは高性能減水剤等の化学混和剤を添加して、コンクリ
ートの流動性を向上させ、且つ混練水量を低減すること
により、所要の強度を発現した成形物および構造物を得
ることができる。さらに、水中不分離性や高流動性のコ
ンクリートを目的とした場合には分離低減剤と高性能Ａ
Ｅ減水剤等を併用することもできる。塩素を含む添加剤
で凝結をコントロールする場合は、舗装コンクリート、
ＩＬＢ、テトラポット、植生コンクリート、河川護岸コ
ンクリート等の無筋コンクリートとして使用することが
好適である。また、必要に応じて、パーライトやゼオラ
イト等の軽量骨材、カーボン繊維、ビニロン繊維、ガラ
ス繊維、ステンレス繊維あるいはアラミド繊維等の繊維
物質、さらに、鋼材としてステンレス、エポキシ塗装鉄
筋、ＦＲＰロッドも使用することが可能である。アウタ
ーケーブル方式を採用する場合には、塩素が入っていて
も通常の鋼材が使用できる。石灰で凝結コントロールす
る場合は、一般のセメントと同様に広く普及している鉄
筋コンクリートとして使用することができる、特に、土
中、水中のコンクリート構造物に好適である。当然なこ
とではあるが、本発明のセメント組成物は、土やヘドロ
等を固める固化材としても使用することができる。さら
に、水ガラスと併用する裏込め注入用のセメントとして
も使用することができる。
ートを混練するときに、ＪＩＳ Ａ６２０４のＡＥ剤、
減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤や流動化剤ある
いは高性能減水剤等の化学混和剤を添加して、コンクリ
ートの流動性を向上させ、且つ混練水量を低減すること
により、所要の強度を発現した成形物および構造物を得
ることができる。さらに、水中不分離性や高流動性のコ
ンクリートを目的とした場合には分離低減剤と高性能Ａ
Ｅ減水剤等を併用することもできる。塩素を含む添加剤
で凝結をコントロールする場合は、舗装コンクリート、
ＩＬＢ、テトラポット、植生コンクリート、河川護岸コ
ンクリート等の無筋コンクリートとして使用することが
好適である。また、必要に応じて、パーライトやゼオラ
イト等の軽量骨材、カーボン繊維、ビニロン繊維、ガラ
ス繊維、ステンレス繊維あるいはアラミド繊維等の繊維
物質、さらに、鋼材としてステンレス、エポキシ塗装鉄
筋、ＦＲＰロッドも使用することが可能である。アウタ
ーケーブル方式を採用する場合には、塩素が入っていて
も通常の鋼材が使用できる。石灰で凝結コントロールす
る場合は、一般のセメントと同様に広く普及している鉄
筋コンクリートとして使用することができる、特に、土
中、水中のコンクリート構造物に好適である。当然なこ
とではあるが、本発明のセメント組成物は、土やヘドロ
等を固める固化材としても使用することができる。さら
に、水ガラスと併用する裏込め注入用のセメントとして
も使用することができる。
【００２２】［実施例］以下の実施例および比較例に用
いた材料は次の通りである。 下水汚泥焼却灰 ：川崎市入江崎総合スラッジセンターから発生した高分 （記号Ａｓｈ） 子凝集剤系の焼却灰 化学成分ＳｉＯ2 ３２．７％，Ａｌ2 Ｏ3 １６．９％ ， Ｆｅ2 Ｏ3 ９．６％，ＣａＯ１０．５％，Ｐ2 Ｏ5 １ ９．４％，９０μｍ残分１４．５％ （記号ＡｓｈＦ） ：上記の焼却灰を試験室ボールミルで９０μｍ残分０． １％まで粉砕した焼却灰 塩素バイパスダスト：ＫＣｌが約５０％含むセメント工場から発生したダス （記号ＣＩＤ） ト 高炉スラグ微粉末 ：ブレーン値６２５０ｃｍ2 ／ｇ、第一セメント社製 （記号ＢＦＳ） 石 膏 ：天然無水石膏ブレーン値５０００ｃｍ2 ／ｇ、第一セ （記号ＡＧ） メント社製 石 灰 ：特号消石灰、奥多摩工業社製 （記号ＣＨ） 普通ポルトランドセ：第一セメント社製 メント（記号ＯＰＣ） ＣａＣｌ2 、ＫＣｌ、ＮａＣｌは試薬を用いた。
いた材料は次の通りである。 下水汚泥焼却灰 ：川崎市入江崎総合スラッジセンターから発生した高分 （記号Ａｓｈ） 子凝集剤系の焼却灰 化学成分ＳｉＯ2 ３２．７％，Ａｌ2 Ｏ3 １６．９％ ， Ｆｅ2 Ｏ3 ９．６％，ＣａＯ１０．５％，Ｐ2 Ｏ5 １ ９．４％，９０μｍ残分１４．５％ （記号ＡｓｈＦ） ：上記の焼却灰を試験室ボールミルで９０μｍ残分０． １％まで粉砕した焼却灰 塩素バイパスダスト：ＫＣｌが約５０％含むセメント工場から発生したダス （記号ＣＩＤ） ト 高炉スラグ微粉末 ：ブレーン値６２５０ｃｍ2 ／ｇ、第一セメント社製 （記号ＢＦＳ） 石 膏 ：天然無水石膏ブレーン値５０００ｃｍ2 ／ｇ、第一セ （記号ＡＧ） メント社製 石 灰 ：特号消石灰、奥多摩工業社製 （記号ＣＨ） 普通ポルトランドセ：第一セメント社製 メント（記号ＯＰＣ） ＣａＣｌ2 、ＫＣｌ、ＮａＣｌは試薬を用いた。
【００２３】以下の実施例および比較例の試験方法は次
の通りである。 １．凝結時間 ＪＩＳ Ｒ ５２０１ ２．モルタルフロー ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９７０ ３．モルタル強さ ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９７０ 水／結合材＝０．６５ 結合材：砂＝１：２ 砂：山口県豊浦産ＪＩＳ標準砂
の通りである。 １．凝結時間 ＪＩＳ Ｒ ５２０１ ２．モルタルフロー ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９７０ ３．モルタル強さ ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９７０ 水／結合材＝０．６５ 結合材：砂＝１：２ 砂：山口県豊浦産ＪＩＳ標準砂
【００２４】実施例および比較例のセメント組成物の配
合重量％を図１の表１に記載した。
合重量％を図１の表１に記載した。
【００２５】［実施例１］下水汚泥焼却灰をそのまま使
用した場合と粉砕して９０μｍふるい残分が０．１％に
して使用した場合のモルタルの流動性を測定し、その結
果を図２の表２に記載した。図２の表２の結果より明ら
かなように、粉砕した下水汚泥焼却灰を用いた場合は、
３０重量％まで使用してもモルタルのフローはほとんど
低下しない。
用した場合と粉砕して９０μｍふるい残分が０．１％に
して使用した場合のモルタルの流動性を測定し、その結
果を図２の表２に記載した。図２の表２の結果より明ら
かなように、粉砕した下水汚泥焼却灰を用いた場合は、
３０重量％まで使用してもモルタルのフローはほとんど
低下しない。
【００２６】［実施例２］図１の表１に記載したセメン
ト組成物の凝結時間とモルタル圧縮強さを図３の表３に
記載した。図３の表３の結果から明らかなように、下水
汚泥焼却灰はセメント凝結時間を長くし、特に粉砕した
下水汚泥焼却灰は、遅延効果が大きい。塩素バイパスダ
ストおよび消石灰は、本発明であるセメント組成物の凝
結時間を短くする効果が認められた。圧縮強さは、粉砕
した下水汚泥焼却灰の方が高いことから、下水汚泥焼却
灰はポゾラン反応性を有していることが確認された。ま
た、塩素バイパスダストは、本発明であるセメント組成
物の材齢３，７日の初期強さを増進する効果が認められ
た。消石灰は、強さにほとんど影響しないことも確認さ
れた。
ト組成物の凝結時間とモルタル圧縮強さを図３の表３に
記載した。図３の表３の結果から明らかなように、下水
汚泥焼却灰はセメント凝結時間を長くし、特に粉砕した
下水汚泥焼却灰は、遅延効果が大きい。塩素バイパスダ
ストおよび消石灰は、本発明であるセメント組成物の凝
結時間を短くする効果が認められた。圧縮強さは、粉砕
した下水汚泥焼却灰の方が高いことから、下水汚泥焼却
灰はポゾラン反応性を有していることが確認された。ま
た、塩素バイパスダストは、本発明であるセメント組成
物の材齢３，７日の初期強さを増進する効果が認められ
た。消石灰は、強さにほとんど影響しないことも確認さ
れた。
【００２７】［実施例３］図１の表１に記載したＮＯ．
３のセメント組成物１００重量％に対して、ＣａＣ
ｌ2 、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、塩素バイパスダストおよび消
石灰を１〜５重量％添加した場合の凝結時間を図４の表
４に記載した。図４の表４の結果から明らかなように、
消石灰、ＣａＣｌ2 、ＫＣｌ、塩素バイパスダスト、Ｎ
ａＣｌの順に凝結時間を短くする効果が大きいことが認
められた。
３のセメント組成物１００重量％に対して、ＣａＣ
ｌ2 、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、塩素バイパスダストおよび消
石灰を１〜５重量％添加した場合の凝結時間を図４の表
４に記載した。図４の表４の結果から明らかなように、
消石灰、ＣａＣｌ2 、ＫＣｌ、塩素バイパスダスト、Ｎ
ａＣｌの順に凝結時間を短くする効果が大きいことが認
められた。
【００２８】
【発明の効果】本発明のセメント組成物は、下水汚泥焼
却灰、塩素を含有したダストおよび製鉄所から副生する
高炉スラグ等からなる環境低負荷型、且つ都市型のこれ
までにない新しいセメントである。このセメント組成物
の強度発現性は、普通ポルトランドセメントや高炉セメ
ントとほぼ同等で、且つ凝結時間も任意にコントロール
できることから、広く普及することが期待できる。ま
た、塩素を含む添加剤で凝結コントロールする場合は、
無筋コンクリート用のセメントとして使用し、石灰で凝
結コントロールする場合は、一般のセメントと同様に使
用することができるので、本発明の効果は極めて大き
い。
却灰、塩素を含有したダストおよび製鉄所から副生する
高炉スラグ等からなる環境低負荷型、且つ都市型のこれ
までにない新しいセメントである。このセメント組成物
の強度発現性は、普通ポルトランドセメントや高炉セメ
ントとほぼ同等で、且つ凝結時間も任意にコントロール
できることから、広く普及することが期待できる。ま
た、塩素を含む添加剤で凝結コントロールする場合は、
無筋コンクリート用のセメントとして使用し、石灰で凝
結コントロールする場合は、一般のセメントと同様に使
用することができるので、本発明の効果は極めて大き
い。
【図１】セメント組成物の配合重量を示す図表
【図２】モルタルの流動性の測定結果を示す図表
【図３】セメント組成物の凝結時間とモルタル圧縮強さ
を示す図表
を示す図表
【図４】実施例３による凝結時間を示す図表
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:14 22:06） (72)発明者 鯉渕 清 神奈川県横浜市青葉区しらとり台22−12− 301 (72)発明者 飯島 安 神奈川県横浜市戸塚区舞岡３−８−16 (72)発明者 大門 正機 東京都町田市つくし野１−５−３ (72)発明者 坂井 悦郎 千葉県市川市東大和田２−５−１−503
Claims (4)
- 【請求項１】 下水汚泥焼却灰５〜３０重量％、塩素を
含有したダスト０〜１０重量％、高炉スラグ微粉末１０
〜５０重量％、石膏３〜１５重量％、石灰０〜８重量％
およびセメント８２〜２０重量％からなることを特徴と
するセメント組成物。 - 【請求項２】 前記下水汚泥焼却灰を９０μｍふるい残
分が０．５％以下になるように粉砕および／又は分級し
た下水汚泥焼却灰を用いることを特徴とする請求項１に
記載のセメント組成物。 - 【請求項３】 請求項１および２に記載のセメント組成
物を水と混練する際、塩化カルシウム、塩化カリウム、
塩素を含有したダストおよび石灰のうち１種類以上をセ
メント組成物１００重量％に対して、０．５〜１０重量
％の範囲で添加することを特徴とするセメント組成物の
使用方法。 - 【請求項４】 請求項１、２に記載のセメント組成物お
よび請求項３に記載のセメント組成物の使用方法を用い
て製造した成形物および構造物。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11171628A true JPH11171628A (ja) | 1999-06-29 |
| JP4030636B2 JP4030636B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=18408585
Family Applications (1)
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| JP35015297A Expired - Lifetime JP4030636B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 下水汚泥焼却灰を用いたセメント組成物およびこのセメント組成物の使用方法 |
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1997
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