(57)【要約】【課題】  本発明は、流動性に優れると供に材料分離を生じず、かつ長期強度発現性にも優れるエコセメントを用いた高流動コンクリートを提供することを目的とする。 【解決手段】  都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料の一部として製造された水硬性組成物であって、C3Aを１０〜２５質量％、C4AFを１０〜２０質量％かつC3AとC4AFの合計量が２０〜３５質量％、塩素を０．１質量％以下、およびC2SまたはC3Sの一種以上を含有する焼成物と石膏からなる水硬性組成物１００質量部と、石灰石粉末２０〜５０質量部および高炉スラグ粉末１０〜３０質量部を使用してなることを特徴とする高流動コンクリート。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料の一部として製造された水硬性組成物であって、C3Aを１０〜２５質量％、C4AFを１０〜２０質量％かつC3AとC4AFの合計量が２０〜３５質量％、塩素を０．１質量％以下、およびC2SまたはC3Sの一種以上を含有する焼成物と石膏からなる水硬性組成物１００質量部と、石灰石粉末２０〜５０質量部および高炉スラグ粉末１０〜３０質量部を使用してなることを特徴とする高流動コンクリート。
【請求項２】
材料分離がなくスランプフロー値が４５．０〜７５．０ｃｍでかつスランプフロー５０ｃｍ到達時間３．５〜９．５秒である請求項１又は２記載の高流動コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として製造してなる水硬性組成物と、石灰石粉末および高炉スラグ粉末を使用してなることを特徴とする高流動コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国では、経済成長、人口の都市部への集中化に伴い、産業・生活廃棄物が急増している。従来から、かかる廃棄物の大半は、焼却によって十分の一程度に減容後、埋め立て処分されている。しかし、最近では埋め立て処分場の残余容量が逼迫していることから、新しい廃棄物処理方法の確立が緊急課題になっている。その方法の一つに、都市ゴミ焼却灰等を原料としたセメントを製造する方法が提案されている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８１３９５号公報（第２−５頁）
【０００４】
上記特許文献1に記載されたセメント（以下廃棄物の焼却灰を原料の一部として使用したセメントをエコセメントという）は、水和反応性が高いC3A（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の略号）が１０質量％以上含むため、高流動コンクリートへの適用が難しく、また、C2S（２ＣａＯ・ＳｉＯ２の略号）量が少ないことから、長期強度発現性が低いという問題があった。この問題を解決し、エコセメントの流動性や材齢２８日までの強度発現性を普通ポルトランドセメントとほぼ同程度とするための方法として、石灰石粉末と高炉スラグ粉末を組み合わせた方法が提案されている。（特許文献２）
【０００５】
【特許文献２】特開２００４−１８９５４６号公報（第２−７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献２に記載される方法は、流動性に優れるが材料分離を起こす場合がある。また、長期強度発現性が低いという問題もあった。本発明は、流動性に優れると供に材料分離を生じず、かつ長期強度発現性にも優れるエコセメントを用いた高流動コンクリートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した水硬性組成物と石灰石粉末および高炉スラグ粉末を特定量組み合わせることによって、スランプフローを要した長期強度発現性の良好な高流動コンクリートとすることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、（１）都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料の一部として製造された水硬性組成物であって、C3Aを１０〜２５質量％、C4AF（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３の略号）を１０〜２０質量％かつC3AとC4AFの合計量が２０〜３５質量％、塩素を０．１質量％以下、およびC2SまたはC3S（３ＣａＯ・ＳｉＯ２の略号）の一種以上を含有する焼成物と石膏からなる水硬性組成物１００質量部と、石灰石粉末２０〜５０質量部および高炉スラグ粉末１０〜３０質量部を使用してなることを特徴とする高流動コンクリートを提供する（請求項１）。また、（２）材料分離がなくスランプフロー値が４５．０〜７５．０ｃｍでかつスランプフロー５０ｃｍ到達時間３．５〜９．５秒である請求項１記載の高流動コンクリートを提供する（請求項２）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高流動コンクリートは、流動性および材料分離抵抗性に優れ、また、長期強度発現性も高いものである。また、本発明の高流動コンクリートに使用されるエコセメントは、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造するものであるので、資源有効利用に大いに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明で用いるエコセメントは、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料の一部として製造されたものであり、更には都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造された焼成物であって、C3Aを１０〜２５質量％、C4AFを１０〜２０質量％かつC3AとC4AFの合計量が２０〜３５質量％、塩素を０．１質量％以下、およびC2SまたはC3Sの一種以上を含有する焼成物と石膏からなる水硬性組成物である。
【００１１】
また、エコセメントの原料は、貝殻や下水汚泥に生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や産業廃棄物などが用いられ、さらには、普通のセメント原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイト、鉄等を混合して成分調整した原料を用いても良い。かかる原料を１２００〜１４５０℃で焼成して得た焼成物を粉砕後、この粉砕物に石膏を添加するか、または焼成物と石膏を同時に粉砕して水硬性組成物を製造する。
【００１２】
本発明に用いるエコセメントの鉱物組成は、C3Aが１０〜２５質量％、C4AFを１０〜２０質量％かつC3AとC4AFの合計量が２０〜３５質量％、塩素を０．１質量％以下で、更にC2SまたはC3Sの一種以上を含有することが好ましい。前記鉱物組成を有するエコセメントは、廃棄物の有効利用を促進することができるうえ、コンクリートの可使時間の確保、凝結時間等の物性を良好なものとすることができる。
【００１３】
本発明に用いる石膏は、無水石膏、二水石膏、半水石膏のいずれも使用でき、凝結調整および強度増進を担うものであり、その配合量はSO3換算で１．５〜６質量部、より好ましくは３．５〜５質量部である。この量が１．５質量部未満ではこの水硬性組成物に水を加えて混練すると凝結異常を起こす場合があり、６質量部を超えるとその硬化体が長期に渡って膨張し、耐久性および寸法安定性が低下することもある。
【００１４】
本発明の水硬性組成物の粉末度は、ブレーン比表面積で３０００〜５５００cm2/gが好ましい。ブレーン比表面積が３０００cm2/g未満では水硬性が十分ではなく、強度発現性が低くなるので好ましくない。ブレーン比表面積が５５００cm2/gを超えるとコンクリートの作業性が低下する。
【００１５】
本発明の石灰石粉末は、水硬性組成物１００質量部に対して２０〜５０質量部、好ましくは３０〜４０質量部配合することが好ましい。石灰石粉末の量が水硬性組成物１００質量部に対して２０質量部未満では高流動コンクリートのスランプフロー値が得られず、また、長期強度発現性が低くなるので好ましくない。５０質量部を超えると、高流動コンクリートの粘性が高くなり好ましくない。
【００１６】
石灰石粉末のブレーン比表面積は、１５００〜１００００cm2/g、好ましくは２０００〜８０００cm2/gが好ましい。石灰石粉末のブレーン比表面積が１５００cm2/g未満では高流動コンクリートの長期強度発現性が低くなり好ましくない。１００００cm2/g超えると、コストが高くなるうえ、高流動コンクリートの粘性が高くなるので好ましくない。
【００１７】
本発明の高炉スラグ粉末は、水硬性組成物１００質量部に対して１０〜３０質量部、好ましくは１０〜２０質量部配合することが好ましい。高炉スラグ粉末の量が水硬性組成物１００質量部に対して１０質量部未満では高流動コンクリートの長期強度発現性が低くなるので好ましくない。３０質量部を超えると、高流動コンクリートの粘性が高くなるので好ましくない。
【００１８】
高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、３０００〜１００００cm2/g、好ましくは４０００〜８０００cm2/gが好ましい。高炉スラグ粉末のブレーン比表面積が３０００cm2/g未満では長期強度発現性が低くなり好ましくない。１００００cm2/g超えると、コストが高くなるうえ、高流動コンクリートの粘性が高くなり好ましくない。
【００１９】
本発明の高流動コンクリートのスランプフロー値は４５．０〜７５．０ｃｍ、好ましくは５５．０〜７０．０ｃｍが好ましい。スランプフローが４５．０ｃｍ未満であると流動性に欠ける場合があり好ましくない。スランプフロー値が７５．０ｃｍを超えると材料分離を起こす場合があるので好ましくない。
【００２０】
本発明の高流動コンクリートのスランプフロー５０ｃｍ到達時間は３．５〜９．５秒、好ましくは４．５秒〜８．０秒が好ましい。スランプフロー５０ｃｍ到達時間が３．５秒未満であると材料分離を起こす場合があるので好ましくない。スランプフロー５０ｃｍ到達時間９．５秒を超えると粘性が高くなるので好ましくない。
【００２１】
また、本発明の高流動コンクリートの長期強度の伸び率は、材齢９１日圧縮強度と材齢２８日圧縮強度の比（材齢９１日圧縮強度／材齢２８日圧縮強度）で１．１０以上が好ましい。１．１０未満であると長期強度の伸びは小さいので好ましくない。
【００２２】
本発明の高流動コンクリートの製造には、通常のコンクリートに用いられる骨材、コンクリート用化学混和剤が使用でき、また、練混ぜ方法、養生方法とも公知の方法が適用できる。
【００２３】
以下に本発明の実施例を示して本発明を具体的に説明するが、これらは例示であり本発明を何ら限定するものではない。
【実施例】
【００２４】
表１に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰３２．６質量％、石灰石６４．２質量％、鉄原料２．７質量％、ソーダ灰（炭酸ナトリウム９９．６質量％含有：セントラル硝子社製）１．４５質量％を配合して化学組成を調整した原料をロータリーキルンで１３００〜１４５０℃で焼成した。得られた焼成物を縦型ミルで粉砕した後、半水石膏をSO3換算で２．１質量％外割で添加・混合してエコセメントを製造した。このセメントの粉末度はブレーン比表面積が３９００
cm2／gであった。なお、得られた水硬性組成物の鉱物組成を表２に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
2006193393.tif 000003
【００２７】
石灰石粉末はブレーン値を５６９０cm2/gのものを高炉スラグ粉末はブレーン値４９７０cm2/gのものを使用した。上記水硬性組成物、石灰石粉末および高炉スラグ粉末と下記に示す材料を表４に示す質量割合で混練りし高流動コンクリート作製し、JIS
A 1150に準拠してスランプフロー、５０cm到達時間およびフロー流動停止時間を測定した。また、φ１０×２０cmの供試体を作製し、材齢７、２８および９１日まで標準水中養生後JIS
A 1108に準拠し圧縮強度試験を実施した。
（使用材料）
水硬性組成物：上記調整した水硬性組成物
石灰石粉末：ブレーン比表面積５６９０cm2/gの石灰石粉末  商品名「太平洋タンカル」太平洋マテリアル社製
高炉スラグ粉末：ブレーン比表面積４９７０cm2/gの高炉スラグ粉末  商品名「セラメント」（株）デイ・シイ製
細骨材：静岡県小笠郡浜岡町産陸砂（表乾密度２．６０、粗粒率２．６３）
粗骨材：茨城県西茨城郡岩瀬町産砕石（表乾密度２．６４、粗粒率６．７２）
混和剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤「レオビルドSP−8S」 エヌエムビー社製
【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
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【００３０】
表4より、比較例１，３は５０ｃｍ到達時間が３．５秒以下であり、材料分離を生じている。また、比較例２、４は最終フロー到達時間が３０秒以上であり、粘性が高く流動性が良くないことがわかる。本発明のエコセメントに石灰石粉末および高炉スラグ粉末を特定量混和した高流動コンクリート（実施例１〜５）は、流動性も良く、材料分離もなく、圧縮強度比（９１日／２８日）が１．１以上あり、長期強度発現性も高いことが分かる。