(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）超早強ポルトランドセメント：５０〜３００ｋｇ／ｍ3
（Ｂ）下水道汚泥焼却灰：１００〜２７０ｋｇ／ｍ3
（Ｃ）高炉スラグ微粉末：１００〜３９０ｋｇ／ｍ3
（Ｄ）発泡剤：空気量として２０〜４０％
を混合して得ることを特徴とするモルタル材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却場から排出される焼却灰や石炭灰等の産業廃棄物をセメント等と混合して得られるモルタル材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ焼却場から排出される焼却灰や石炭灰等の産業廃棄物は、セメント等と混合してモルタル材（又はコンクリート材）として使用される。しかし、産業廃棄物には、種々の重金属が含まれているので、モルタル材等として使用するに当たって、重金属が溶出しないように、特公平４ー１２１７９号公報には塩化アンモニウム、塩化カリウム等、金属イオンを吸着可能とする金属イオン吸着剤を含有することが開示してある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる金属イオン吸着剤を添加しても、重金属の溶出処理としては十分とはいえないし、モルタル材（又はセメント材）としての使用時における流動性が良好なことも充填作業において必要である。
そこで、本発明者は、鋭意、研究を重ね、有害物質（重金属等）が溶出せず、流動性のよい（例えば、２００ｍ圧送可能）、凝結遅延効果（流動性が５〜６時間保持）があり、硬化する前後の体積変化が少ないモルタル材を見いだし、ここに提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンクリート材は、
（Ａ）超早強ポルトランドセメント：５０〜３００ｋｇ／ｍ3
（Ｂ）下水道汚泥焼却灰：１００〜２７０ｋｇ／ｍ3
（Ｃ）高炉スラグ微粉末：１００〜３９０ｋｇ／ｍ3
（Ｄ）発泡剤：空気量として２０〜４０％
を混合して得るものである。
【０００５】
尚、前記範囲において、最良の範囲は、
（Ａ）超早強ポルトランドセメント：５０〜２００ｋｇ／ｍ3
（Ｂ）下水道汚泥焼却灰：１５０〜２７０ｋｇ／ｍ3
（Ｃ）高炉スラグ微粉末：１００〜３００ｋｇ／ｍ3
（Ｄ）発泡剤：空気量として２０〜４０％
であり、次点の範囲は、前記最良の範囲を除いた下記の比率である。
（Ａ）超早強ポルトランドセメント：５０〜３００ｋｇ／ｍ3
（Ｂ）下水道汚泥焼却灰：１００〜３７０ｋｇ／ｍ3
（Ｃ）高炉スラグ微粉末：１００〜３９０ｋｇ／ｍ3
（Ｄ）発泡剤：空気量として１０〜５０％
又、好ましくない範囲は、前記最良、次点の範囲を除いた
（Ａ）超早強ポルトランドセメント：２０〜５００ｋｇ／ｍ3
（Ｂ）下水道汚泥焼却灰：５０〜３５０ｋｇ／ｍ3
（Ｃ）高炉スラグ微粉末：５０〜１１００ｋｇ／ｍ3
（Ｄ）発泡剤：空気量として０〜６０％
である。
【０００６】
（１）前記超早強ポルトランドセメントの主成分は、エーライト（６８）、ビーライト（６）、アルミネート相（８）、フェライト相（８）を含有の混合物であり、初期強度発現性に優れるエーライトの含有量を多くし、セメント粒子の粉末度を高めてあるので、水和反応をし易くしてあるので短期間に強度がでるものを使用する。
【０００７】
（２）下水道汚泥焼却灰に含有する成分は、季節変動、異なる場所に設置の焼却炉に対して異なり、表１（Ａ−１）（Ｂ−１）（Ｃ−１）は主成分、表１（Ａ−２）（Ｂ−２）（Ｃ−２）は微量成分を示す。
尚、（Ａ）はＡ焼却炉、（Ｂ）はＢ焼却炉、（Ｃ）はＣ焼却炉におけるデータで、名古屋市の焼却場のものを使用する。
【０００８】
【表１（Ａ−１）】
0003640877.tif 000002
【０００９】
【表１（Ａ−２）】
0003640877.tif 000003
【００１０】
【表１（Ｂ−１）】
0003640877.tif 000004
【００１１】
【表１（Ｂ−２）】
0003640877.tif 000005
【００１２】
【表１（Ｃ−１）】
0003640877.tif 000006
【００１３】
【表１（Ｃ−２）】
0003640877.tif 000007
【００１４】
（３）高炉スラグ微粉末は、溶鉱炉で銑鉄を作る際、溶融して出てくる鉄以外の成分を水で急冷し、ほぼポルトランドセメントと同成分を含有していて、重金属類の固定作用を行う。
（４）発泡剤は、高品位特殊界面活性剤系発泡剤であり、発泡後の気泡安定性に優れたものを用いる。
【００１５】
前記超早強ポルトランドセメント、下水道汚泥焼却灰、高炉スラグ微粉末及び水を混合してスラッジ状態にし、次に、水で希釈した発泡剤とで混合撹拌したものをプレフォーム方式（発泡機により事前に発泡した状態）で混入し、最終的に、空気量が容積率２０〜４０％含有のモルタルを作成する。
このモルタルは、特に、従来では相反する効果を有するものとして考えられなかった、超早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を混合してなるもので、従来と異なる下記効果を得ることができた。
【００１６】
（イ）このモルタルは、長時間混練りした後においても、流動性が良好であり、これは下水道汚泥焼却灰に含有の燐化合物による凝結時間遅延と、空気量が長時間にわたって適度に減少することによるものと推定する。
尚、このフロー試験（流動性試験）は、図１に示すように、フローコーンとフローテーブルを用いる。そして、フローコーン（内径Ｄ（８０ｍｍ）、長さＬ（８０ｍｍ））に試料を詰めて、垂直に引き上げ、その広がりを対角線上の２点の長さを測定する。
ちなみに、ポルトランドセメントに、高炉スラグ微粉末、又は炭酸カルシウムを加えた試料では、本発明のモルタルに比して、流動性が１／３〜１／２に低下した結果が得られた。
【００１７】
（ロ）このモルタルは、超早強ポルトランドセメントを使用しているので、下水道汚泥焼却灰及び空気量による初期強度の低下を低減し、且つ、低強度域における強度を早期に実現させている。
（ハ）このモルタルは、初期の段階において、安定した空気量（発泡後の消泡が少なく、また、事後発泡がない）と、粉体材料の水分保持効果、及び、密度が約１０００ｋｇ／ｍ3であることからブリーディングの発生がなく、硬化後の乾燥収縮もほとんどないため、体積変化が殆どない。
【００１８】
（ニ）このモルタルは、超早強ポルトランドセメントを使用して、早期硬化と高炉スラグ微粉末による有害物質（金属イオン等）の取込みにより固化されて溶出現象がない。
ちなみに、溶出試験（環境庁告示第４６号）を実施した結果、カドミウム、鉛、ヒ素、セレン）は、０．０１ｍｇ／Ｌ未満、六価クロムは０．０２ｍｇ／Ｌ未満、総水銀は、０．０００５ｍｇ／Ｌ未満であった。
（ホ）このモルタルは、混合材料比や空気量等の影響により、適度な粘性にすることができて流動性がよく、且つ、密度が約１０００ｋｇ／ｍ3であるため、材料分離はなく圧送に適している。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
（１）超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）は、密度が３．１２ｇ／ｃｍ3のものを使用する。
（２）下水道汚泥焼却灰（乾灰）は、名古屋市上下水道柴田処理場のもの（密度は２．６０ｇ／ｃｍ3）を使用する。
（３）高炉スラグ微粉末（Ｓ）は、密度が２．８９ｇ／ｃｍ3のものを使用する。
尚、この「高炉スラグ微粉末」の主たる含有物は、ＳｉＯ2（３２〜３５％）、Ａｌ2Ｏ3（１３〜１６％）、Ｆｅ2Ｏ3（０．２〜０．７％）、ＣａＯ（４１〜４４％）、ＭｇＯ（４〜８％）、ＳＯ3（０〜４．０％）である。
（４）発泡剤は、密度が１．００ｇ／ｃｍ3のものを使用する。
【００２０】
表２（Ａ）は、常温時と夏場における超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）、下水道汚泥焼却灰（乾灰）、高炉スラグ微粉末（Ｓ）、発泡剤及び水の混合比でモルタルを作成する。
尚、この表２（Ａ）は、種々のテストの結果、超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）の比率変更に対し、望ましい混合比である。
又、表２（Ｂ）は、表２（Ａ）におけるモルタルの品質評価であり、超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）の混合比を変更しても、２６０×２６０以上の流動性を得て、常温時や夏期において、品質に差がなく安定した製品である。尚、この流動性は混合直後に得たものである。
又、超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）の比率を増加すると、７日と２８日目の圧縮強度が飛躍的に増加する。
【００２１】
【表２】
0003640877.tif 000008
【００２２】
（実施例２）
本実施例は、表３（Ａ）に示すように、下水道汚泥焼却灰（乾灰）の混合比を変更すると共に、その比率に応じて、他の物質比を僅かに変更してモルタルを得る。
そして、その品質を表３（Ｂ）に示し、この下水道汚泥焼却灰（乾灰）の混合比を増加させても、流動性は２６０×２６０以上を得た。尚、この流動性は混合直後に得たものである。
【００２３】
【表３】
0003640877.tif 000009
【００２４】
（実施例３）
本実施例は、表４（Ａ）（Ｂ）に示すように、空気量の混合比を変更した場合に得るモルタルと、その品質であり、空気量の混合比を増加させても、流動性は２５０×２５０以上を得た。尚、この流動性は混合直後に得たものである。又、空気含有量を増加させると、７日目の圧縮強度は減少するが、２８日目になると同程度の強度を得ることができる。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
（実施例４）
本実施例は、表５（Ａ）に示す混合比で毎分３回転する傾胴ミキサでモルタルを混練し、その直後から、表５（Ｂ）に示すように、１時間毎に、流動性と含有空気量について測定したもので、５〜７時間経過しても流動性が保持できると共に、年間の外気温の変化に対しても安定した品質が得られ、予め、特定場所に設置の固定プラントで混練したスラリー状のコンクリートを作業現場まで運送可能となり、作業性の向上を図ることができる。
【００２７】
【表５】
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【００２８】
（実施例５）
本実施例は比較例として、表６（Ａ）に示す混合比でモルタルを作成し、その評価を表６（Ｂ）に示す。
【００２９】
【表６】
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【００３０】
（イ）この比較例１、２は、炭酸カルシウム（石灰石微粉末）を加えたものと加えないものであり、混練直後の流動性は望ましいが、３時間経過後の流動性は急速に悪化すると共に、ブリーディングも多量で体積変化が大きい。
（ロ）比較例３、４は、比較例１、２に発泡剤を加えたもので、ブリーディングの減少は認められるが、３時間経過後の流動性低下が大きく、流動性維持が困難である。
（ハ）比較例５は高炉スラグ微粉末（Ｓ）の替りに炭酸カルシウム（石灰石微粉末）を加えたもので、比較例６は炭酸カルシウム（石灰石微粉末）の替りに高炉スラグ微粉末（Ｓ）を加えたものである。
この比較例５、６は混練直後の流動性は望ましいが、３時間経過後の流動性は悪化すると共に、ブリーディングも多量で体積変化が大きい。
【００３１】
（ニ）圧縮強度について考察すると、比較例１、２は非常に増大する。これは乾灰の凝結遅延と結合力、及び、発泡剤の空気量による結合力低下が影響されない結果と推定する。
又、比較例３、４は、比較例１、２に比べると、約１／２に圧縮強度が低下し、これは発泡剤を加えたからと推定する。
比較例５、６は、超早強ポルトランドセメント（ＵＨ）が少量のため、圧縮強度が低く好ましくない範囲である。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動性の測定概念を示す図である。
【図１】
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