(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５ｍｍ以下の粒度が８５％以上となるように粒度調整した生物体の一部及び／またはその化石からなる炭酸カルシウム質塊状物のＢＥＴ比表面積測定法による比表面積の値が、
（１）０．８ｍ2 ／ｇ以下の場合は、細骨材の１００％、
（２）０．８〜１．６ｍ2 ／ｇの場合は、細骨材の５０％
を限度として細骨材を置換してなることを特徴とするモルタル・コンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモルタル・コンクリート組成物に関し、特に貝殻、サンゴ片、有孔虫等の炭酸カルシウム（石灰）質骨格を有する生物体の一部及び／またはその化石からなる塊状物（以下、炭酸カルシウム質塊状体と呼ぶ）により細骨材の一部または全部を置換してなるモルタル・コンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
モルタル・コンクリート用細骨材として、従来主流となっていた川砂の欠如により、近年海砂の利用が増加している。それに伴い、海砂に混入している炭酸カルシウム質塊状体の存在が、コンクリート特性において問題とされるようになってきた。
軟体動物、腔腸動物等の生物は、海水中よりＣａ2+およびＣＯ3 2-を吸収・固定し、石灰質の塊状体を形成しており、海底の堆積物中に多量に含まれている。その一例を示せば、海底の堆積物１ｍ3 中にその２％程度存在している。従って海砂を用いる以上、それら炭酸カルシウム質塊状体の細骨材への混入は不可避である。例えば、海砂の利用が多い、九州・沖縄地方の例では、１０ないし１３ｍｍのトロンメル篩でスクリーニングして大径の炭酸カルシウム質塊状体を篩別しているが、５ｍｍ径以下のものについては、塩分を除去した上で混入したまま利用している。
これに対して石川らは、炭酸カルシウム質塊状体の細骨材への２％程度の混入は問題ないと報告（コンクリートジャーナル  Vol.11、pp93、1973年）しているが、それ以外の研究は見当たらず、炭酸カルシウム質塊状体の細骨材中への混入に関して規格は勿論のこと、定量的な検討はなされていない。
【０００３】
一方、北海道・東北地方では、ホタテガイに代表される斧足網軟体動物（二枚貝）が、東北〜九州地方ではアサリ、カキ、ハマグリ（二枚貝）、アワビ、サザエ（腹足網−巻き貝）等が食用に供されると共に、殻部分が大量に廃棄され、量的に埋立て処分場の容積を減少させている。廃棄された殻部分は肥料、飼料、民芸品に一部用いられるものの、有効活用の割合は著しく低いのが現状である。
炭酸カルシウム質塊状体は、鉱物学的にみればカルサイトやアラゴナイトであり、また比重も２．５以上であり、モルタル・コンクリート混和材料として用いられている石灰石粉末・石粉に近いものである。そこで、従来からその混入限界を把握できれば、炭酸カルシウム質塊状体のモルタル・コンクリート分野における有効利用が促進できるものと期待されている。
【０００４】
しかしながら、炭酸カルシウム質塊状体をモルタル・コンクリート用の混和材料として用いる場合、これらを混和することにより必要水量、化学混和剤必要量等が変化することが懸念され、積極的に利用されていない状況にある。
一般にモルタル・コンクリート用の混和材料は、その種類や性状によりモルタル・コンクリートの水量比や空気連行量が異なり、硬化体特性に大きな影響を与えるため、材料毎にその適正配合量が規定されている。しかし、炭酸カルシウム質塊状体を混和することにより規定の配合量通りに使用できなくなることから、炭酸カルシウム質塊状体の混入に際しては、モルタル・コンクリートを試作して各種特性を把握し、それに基づいて適正配合を行う必要があり、煩雑な作業と多大なコストを要することとなる。
しかも、炭酸カルシウム質塊状体は、通常、多種類が混在しているために、ある採取物に関する適正配合が他の採取物にそのまま転用できないことが予想され、採取毎に適正配合を求めなければならず、上記の試作実験は必至である。
【０００５】
以上述べたように、炭酸カルシウム質塊状体の有効活用は非常に強く望まれているにも係わらず、装飾用等に少量利用されている他にはあまり利用されていない。特に、モルタル・コンクリートへの利用に至っては、骨材中への混入に関する規格は勿論のこと、研究報告も殆ど見当たらず、壁面や路面等に埋め込んで海辺のイメージを創造するに止まっている。
そこで、本発明は、炭酸カルシウム質塊状体をモルタル・コンクリートに混和する際の簡便でかつ正確な指標を提供し、それにより有効活用を促進することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、前記の問題点を解決するために鋭意研究の結果、炭酸カルシウム質塊状体のもつＢＥＴ比表面積測定法による比表面積値を測定することにより、混和材の吸着を予想して炭酸カルシウム質塊状体の混和量の限界を定め得ることを見出し、本発明に到達した。  即ち、前記目的は、本発明の、５ｍｍ以下の粒度が８５％以上となるように粒度調整した生物体の一部及び／またはその化石からなる炭酸カルシウム質塊状物のＢＥＴ比表面積測定法による比表面積の値が、
（１）０．８ｍ2 ／ｇ以下の場合は、細骨材の１００％、
（２）０．８〜１．６ｍ2 ／ｇの場合は、細骨材の５０％
を限度として細骨材を置換してなることを特徴とするモルタル・コンクリート組成物により達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモルタル・コンクリート組成物について詳細に説明する。
本発明において前記炭酸カルシウム質塊状物とは、貝殻やサンゴ片、有孔虫等の生物体の一部またはその化石であり、炭酸カルシウム分を３０重量％以上、特に６０重量％以上含むことが好ましい。また、前記の生物体の他、脊椎動物の骨歯等の燐酸石灰（アパタイト）が一部混在しても良い。但し、これらの事項は、後述されるＢＥＴ比表面積測定法による比表面積値（以下、ＢＥＴ比表面積値と称する）の規定に従う限り、必須ではない。
炭酸カルシウムは、カルサイト、アラゴナイト及びマグネシウムをもったドロマイトといった鉱物相が該当する。サンゴはアラゴナイト、有孔虫やウニはカルサイトを主とするが、貝類はカルサイト・アラゴナイト双方を含みうる。また、生物体が埋没し、地中で化石化した場合も、カルサイト相は数億年単位で残り得るため、生物体の化石もモルタル・コンクリート用の混和材料として使用可能である。更に、石灰石として組織が膠着していたり、ＳｉＯ2 との置換により珪化する等して岩石となったものでも、骨材化できる分には本発明のモルタル・コンクリート用細骨材の対象物となり得る。
そして、上記の炭酸カルシウム質塊状物は、一般の細骨材と同様の粒度分布となるように、５ｍｍ以下の粒度が８５％以上となるように粒度調整される。
【０００８】
これら炭酸カルシウム質塊状物は、海底から採取しても良いし、特に貝殻等については廃棄物を上記の粒度に粉砕することが好ましい。但し、海底から採取する場合もしくは廃棄貝殻は、含有塩分が問題となるために十分な水洗が必要となる。細骨材中の塩分は、無筋コンクリートでは問題とはならないが、鉄筋コンクリートの場合は鋼材を錆びさせるので、細骨材の絶乾質量の０．０２％以下もしくはコンクリートの０．３ｋｇ／ｍ3 以下となるように規定されている。従って、これらの規格を満足するように、採取物を水洗する必要がある。
また、炭酸カルシウム質塊状物は化石等の形態で山砂や丘砂中にも存在するため、これらから山砂、丘砂の品質管理に適用することもできる。この場合、山砂や丘砂は塩分を含まないために水洗処理を必要としない。
【０００９】
本発明では、ＢＥＴ比表面積値を置換率の指標とすることを特徴とする。良く知られているように、ＢＥＴ比表面積測定法は測定対象物に窒素原子を吸着させ、その吸着量から測定対象物の表面積を測定する方法であり、その測定値であるＢＥＴ比表面積値は測定対象物が多孔質である程、高くなる。また、ＢＥＴ比表面積値は測定対象物の種類や大きさに左右されず、測定対象物の表面性状にのみ依存する。
例えば、貝殻は一般的にその成分の９０％程度が無機の主成分ＣａＣＯ3 （炭酸カルシウム）であり、残りの１０％がコンキオリン等のタンパク質からなる有機質である。また、外側より順に外殻皮、稜柱層、真珠層からなる内部構造を有しており、各層の成長面比率はそれぞれ異なっている。これらは貝の種類により異なり、更には風化の程度により有機質部分の吸着特性も異なる。しかも、通常は多種類が混在している。
ＢＥＴ比表面積測定法によれば、このような材料の種類や状態に関わらずに細骨材としての利用の可否を評価できる。また、測定方法も簡便で、かつ迅速に行うことができる。
【００１０】
以下の実験を基に、置換率の評価方法におけるＢＥＴ比表面積値の有効性を明確にすることができる。
○実験−１
第１表は、本発明の炭酸カルシウム質塊状物となる生物体または化石の具体例を示すとともに、５ｍｍ以下の粒度が８５％以上となるように粒度調整し、その比重、強熱減量、ＢＥＴ比表面積値および活性炭やフライアッシュ等の評価に用いられるメチレンブルー吸着量の測定結果を示したものである。これら炭酸カルシウム質塊状物は、比重が２．５以上と高いことから、モルタル・コンクリート用細骨材として利用可能であることが予想される。尚、ＢＥＴ比表面積値と、強熱減量およびメチレンブルー吸着量との間には、特に相関は見られなかった。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
静岡県小笠産細骨材（比重２．５９、ＢＥＴ比表面積１．０３）、秩父小野田社普通ポルトランドセメント並びに第１表に挙げた炭酸カルシウム質塊状物を、第２表に示す配合でモルタル混合し、単位水量比および空気連行量を測定した。単位水量比は、細骨材を炭酸カルシウム質塊状物で置換しない場合を１００としてある。
第３表に測定結果を示すが、ＢＥＴ比表面積値が大きくなるにつれて、単位水量比が増加し、空気連行量が減少する傾向にあることが認められる。
更に、第１表に挙げた炭酸カルシウム質塊状物を２４時間人工海水に浸漬し、その後室温で自然乾燥したものの塩素残存量を測定した。第３表に併せ示す。ＢＥＴ比表面積値が増加するにつれて、塩素残存量も増加していることがわかる。
【００１３】
【表２】
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【００１４】
【表３】
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【００１５】
モルタル・コンクリート用細骨材は、塩素（Ｃｌ- ）含有量の多寡も重要な要素である。無筋コンクリートでは塩素の存在は影響ないが、鉄筋コンクリートの場合には鋼材を錆びさせるので、塩素含有量は細骨材の絶乾質量の０．０２％以下もしくはコンクリート中０．３ｋｇ／ｍ3 以下となるようにしなければならない。これらの基準に関しても、ＢＥＴ比表面積値は有効である。即ち、ＢＥＴ比表面積値の高いものほど塩素吸着度が高く、塩素含有量も大きくなるため、前記規格値以上の塩素含有量となるＢＥＴ比表面積値を求めておくことで、洗浄処理の必要の有無を予測できる。
【００１６】
○実験−２
第４表に示す配合でモルタルを混合し、フレッシュモルタルの空気連行量並びに２８日材令の圧縮強度をＪＩＳＲ ５２０１に準拠して測定した。結果を第５表に示す。実験−１と同様に、ＢＥＴ比表面積値が高いものほど、また同一種でも置換率が高くなるほど空気連行性が低くなっている。これは、炭酸カルシウム質塊状物表面の孔がＡＥ剤等を吸着し、その効果を減ずるためと思われる。
即ち、
（１）０．８ｍ2 ／ｇ以下の場合、細骨材の１００％
（２）０．８〜１．６ｍ2 ／ｇの場合、細骨材の５０％
の置換で十分な空気連行量を確保でき、圧縮強度も遜色の無い結果が得られる。
【００１７】
【表４】
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【００１８】
【表５】
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【００１９】
この配合を基に粗骨材として茨城県岩瀬産骨材（比重２．６４、実績率６．１５）を用い、第６表の配合で２０％の細骨材置換のコンクリート混合実験を行った。ホタテガイ３．５％、アサリ５．８％の空気連行量が得られ、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８レディミクストコンクリートの規格下限値、空気連行量３．０％を確保することができた。
【００２０】
【表６】
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【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、炭酸カルシウム質塊状体のもつＢＥＴ比表面積値を測定することにより、該炭酸カルシウム質塊状体のモルタル・コンクリート用細骨材としての混和量（置換率）の限界を定め得る。その結果、従来廃棄されていた貝殻等の生物体やその化石の有効活用を実現にする。