(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ２ＡＳと、ＣＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％であるセメント混和材であり、かつ、
アルカリ含有量が５〜７質量％の建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、
前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、
前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合し、
１０００〜１２５０℃で焼成して得られたことを特徴とするセメント混和材。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント混和材の粉砕物２〜６０質量％と、ポルトランドセメント４０〜９８質量％とを含有するセメント組成物。
【請求項３】
建設発生土のアルカリ含有量を５〜７質量％に調整する工程と、
前記建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、
前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、
前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合する工程と、
前記原料を１０００〜１２５０℃で焼成し、
Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％である、セメント混和材を製造する工程とを含むことを特徴とするセメント混和材の製造方法。
【請求項４】
建設発生土のアルカリ含有量を５〜７質量％に調整する工程と、
前記建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、
前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、
前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合する工程と、
前記原料を１０００〜１２５０℃で焼成し、
Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％である、セメント混和材を製造する工程と、
前記セメント混和材を粉砕し粉砕物を得る工程と、
前記粉砕物２〜６０質量％と、ポルトランドセメント４０〜９８質量％とを混合しセメント組成物を得る工程を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリの多い建設発生土を使用し、水溶性アルカリが存在する流動性が良好なセメント混和材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、産業廃棄物、一般廃棄物を原料としたゲーレナイト系クリンカー混和材の開発が行われている。例えば、建設発生土を使用して、C2SとC2ASを必須成分とし、C2S100質量部に対して、C2AS＋C4AFを10〜100質量部含有し、かつ、C3Aの含有量が20質量部以下であるセメント混和材を製造し、添加することで、セメントの水和熱が低下し、流動性が向上するという技術が開示されている（例えば、特許文献1、2等）。
【特許文献１】特開２００４−２１５５３号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理に苦慮しているアルカリ含有量の多い建設発生土を積極的に原料として使用するとともに、SO3量をコントロールすることにより、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、Ｃ２ＡＳと、ＣＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％であるセメント混和材であり、かつ、アルカリ含有量が５〜８質量％の建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合し、１０００〜１２５０℃で焼成して得られたセメント混和材に関する。
また、本発明は、上記のセメント混和材の粉砕物２〜６０質量％と、ポルトランドセメント４０〜９８質量％とを含有するセメント組成物に関する。
また、本発明は、建設発生土のアルカリ含有量を５〜８質量％に調整する工程と、前記建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合する工程と、前記原料を１０００〜１２５０℃で焼成し、Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％である、セメント混和材を製造する工程とを含むセメント混和材の製造方法に関する。
また、本発明は、建設発生土のアルカリ含有量を５〜７質量％に調整する工程と、前記建設発生土と、石灰石と、二水石膏とからなる原料を、前記建設発生土の原料原単位がセメント混和材１ｔ当たり６４２〜６４５ｋｇで、前記建設発生土と前記石灰石の使用比率が、ＣａＯ-ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３の３成分の和を１００質量％として算出した場合の質量比で４．５〜６．５：３．５〜５．５となるように調合する工程と、前記原料を１０００〜１２５０℃で焼成し、Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.３０〜０.５８質量％と、ＳＯ３０.４０〜０．８３質量％とを含有し、Insol.含有量が１１．７６〜１２．２３質量％、SiO2含有量が３５．７９〜３６．３７質量％、Al２O3含有量が８．７３〜８．７８質量％、Fe2O3含有量が２．２６〜２．２９質量％、CaO含有量が３６．２８〜３６．６７質量％、Na2O含有量が１．４８〜１．５１質量％及びK2O含有量が０．８８〜０．９７質量％である、セメント混和材を製造する工程と、前記セメント混和材を粉砕し粉砕物を得る工程と、前記粉砕物２〜６０質量％と、ポルトランドセメント４０〜９８質量％とを混合しセメント組成物を得る工程を含むセメント組成物の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理に苦慮しているアルカリ含有量の多い建設発生土を積極的に原料として使用するとともに、SO3量をコントロールすることにより、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.１〜０.８質量％と、ＳＯ３０.２〜１.０質量％とを含有するセメント混和材に関する。
また、本発明は、上記のセメント混和材の粉砕物２〜６０質量％と、ポルトランドセメント４０〜９８質量％とを含有するセメント組成物に関する。
また、本発明は、建設発生土のアルカリ含有量を４〜８質量％に調整する工程と、セメント混和材１ｔ当たり４００〜７５０ｋｇの前記建設発生土と、石灰石と、石膏とを混合し原料を調整する工程と、前記原料を１０００〜１２５０℃で焼成し、Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリ０.１〜０.８質量％と、ＳＯ３０.２〜１.０質量％とを含有するセメント混和材を製造する工程とを含むセメント混和材の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のセメント混和材は、処理に苦慮しているアルカリ含有量の多い建設発生土を多量に使用でき、水溶性アルカリが存在することで流動性付与機能を備えており、セメントに混和材として使用した場合、従来のゲーレナイト系クリンカーよりもさらに流動性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明に係るセメント混和材の好適な実施形態について詳細に説明する。
【０００７】
本発明のセメント混和材は、Ｃ２ＡＳと、水溶性アルカリと、ＳＯ３を含有する。Ｃ２ＡＳは化学構造式が２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２で表され、一般にゲーレナイトといわれるものである。その他の成分としては、ＣＳを含むことが好ましい。Ｃ２ＡＳの好ましい含有量は７〜５０質量％である。ＣＳは化学構造式がＣａＯ・ＳｉＯ２で表され、一般にワラストナイトといわれるものである。
【０００８】
水溶性アルカリの含有量は0.1〜0.8質量%、好ましくは、0.3〜0.6質量%である。0.1質量%未満では、水溶性アルカリ量が流動性向上へ及ぼす影響が小さい。0.8質量%より多ければ、分散効果が低下し、粘度が増大し、流動性が低下する。
【０００９】
SO3の含有量は0.2〜1.0質量%、好ましくは、0.4〜0.8質量%である。0.2質量%未満では、水溶性アルカリが充分生成しなくなり流動性向上効果が小さくなる。1.0質量%より多ければ、水溶性アルカリが過剰となり、逆に流動性が低下する。
【００１０】
本発明のセメント混和材は、建設発生土を原料とし、建設発生土に含まれるアルカリ（Ｎａ２Oeq.）量は４〜８質量%、好ましくは５〜７質量%である。４質量%未満では混和材中に水溶性アルカリが充分存在しなくなる場合がある。また、８質量%を超えると水溶性アルカリ量が過剰となり、逆に流動性が低下する場合がある。建設発生土に含まれるアルカリ量を４〜８質量%に調整する方法としては、アルカリ量が４〜８質量%である建設発生土を使用する方法や、種々のアルカリ量を示す建設発生土を適時混合し建設発生土の総量中のアルカリ量を４〜８質量%に調整する方法の何れでも良い。また、下記の石灰石や石膏を使用する場合は、建設発生土単独でなく、原料の総量中のアルカリ量を４〜８質量%に調整する方法でも良い。
【００１１】
セメント混和材１ｔ当たりの建設発生土の原料原単位は４００〜７５０ｋｇ、好ましくは、５５０〜７００ｋｇである。４００〜７５０ｋｇの範囲であれば、Ｃ２ＡＳが充分に生成する。
また、Ｃａ原料として石灰石、ＳＯ３原料として硫酸カルシウムを必要に応じて使用する。セメント混和材１ｔ当たりの石灰石の原料原単位は４００〜７５０ｋｇ、好ましくは、５５０〜７００ｋｇである。硫酸カルシウムとしては無水石膏、二水石膏、半水石膏の何れの形態でも良く、その種類としては天然石膏、排煙脱硫石膏、フッ酸石膏、中和石膏、石膏ボードの廃材等がある。セメント混和材１ｔ当たりの硫酸カルシウムの原料原単位は５〜４０kg、好ましくは、７〜３０ｋｇである。また、建設発生土と石灰石の使用比率は、４〜７：３〜６、好ましくは４．５〜６．５：３．５〜５．５である（CaO−SiO2−Al2O3の３成分の和を１００質量％とし算出した場合の質量比）。上記範囲であれば、Ｃ２ＡＳが充分に生成し、水溶性アルカリも適量生成する。
【００１２】
セメント混和材の焼成温度は1000〜1250℃、好ましくは1100〜1200℃である。1000℃未満では、本発明の焼成物が得られない場合があり、1250℃より高ければ、クリンカーの液相が生成され過ぎ、キルン内にコーチングを多量に生成しキルンの閉塞が生じる恐れがある。焼成に用いる装置は特に限定されず、例えばロータリーキルン等を用いることができる。ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物を使用することができる。
【００１３】
焼成して得られたセメント混和材は、チューブミル、振動ミル、竪型ミル等の一般的ミルを使用し、ブレーン比表面積で２０００〜７０００ｃｍ２/ｇ、好ましくは２５００〜４０００ｃｍ２/ｇ程度に粉砕する。
粉砕物はセメントに混合して使用する。使用割合は、粉砕物２〜６０質量％、好ましくは２０〜４０質量％に対して、ポルトランドセメント４０〜９８質量％、好ましくは５０〜７０質量％である。
セメント混和材の粉砕物が２質量％未満では、水溶性アルカリ量が少なく、流動性が向上しない。また、アルカリを含んだ建設発生土の処理量が十分に行なえない。６０質量％より多ければ、強度が低下する。また、水溶性アルカリが過剰となり、逆に流動性が低下する。
【実施例】
【００１４】
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１５】
[１．供試試料の調製]
表1に示す化学組成の石灰石および建設発生土を用いて、建設発生土：石灰石＝6：4（CaO−SiO2−Al2O3の３成分の和を１００質量％とし算出した場合の質量比）となるよう調合した。SO3量は、試薬の硫酸カルシウム二水和物を用いて0〜0.8質量%となるよう調製した。表２に調合した際の原料原単位を示す。
【００１６】
【表１】
0005555980.tif 000002
【００１７】
【表２】
0005555980.tif 000003
この混合物を1200℃で30分間焼成し、遊星ミルでブレーン比表面積3300cm２/gに粉砕した。得られた焼成物の化学組成を表３に示す。
なお、表１及び表３の化学組成はＪＩＳ  Ｒ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定した。また、表３の水溶性アルカリ（水溶性Ｎａ２Ｏeq.）量は、JCAS I-04：2004「セメントの水溶性成分の分析方法」により測定した。また、粉砕物はＸ線回折装置により同定を行なった。使用したＸ線回折装置は理学電気（株）製ＲＩＮＴ−２５００Ｖを用いた。Ｘ線回折装置における測定条件は次の通りとした。
管球：Cu、管電流：１１０ｍＡ、管電圧：３５ｋV、サンプリング幅：０．０２°、走査速度：４°／ｍｉｎ、波長：１．５４０５Å、測定回折角範囲（２θ）：５°〜７０°
【００１８】
図１に示すように、ＣＳとＣ２ＡＳのピークが明確に確認出来た。また、２θ＝３３.２°に現れるＣ３Ａのピークは存在せず、ナフタレン系やポリカルボン酸系減水剤を吸着し難い焼結物が得られていることが分かる。
この粉砕物３０質量％を普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント（株）製；ブレーン比表面積3310cm2/g）70質量％に添加し、混合して供試試料とした。
【００１９】
【表３】
0005555980.tif 000004
【００２０】
[２．流動性の評価試験]
水セメント比を35%、ナフタレン系高性能減水剤（第一工業製薬（株）製、セルフロー１２０）の添加量を0.85質量%としてセメントペーストを調合し、120秒間高速攪拌した。得られたセメントペーストについて、JASS15M−103「セルフレベリング材の品質基準」の流動性試験に基づき、セメントペーストフロー値を測定して評価した。結果を表４に示す。実施例1および2では、比較例1に比べて水溶性アルカリ量増大にともない、ペーストフローが増大し、良好な流動性が得られている。
【００２１】
【表４】
0005555980.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】セメント混和材のX線回折による同定結果を示す図である。
【図１】
0005555980.tif 000006