(57)【要約】【課題】  ポゾラン系成分の紙スラッジアッシュをセメントの副原料または置換剤として適用することで，２次セメント製品の強度および耐久性を高めたセメント混和材を提供する。【解決手段】  セメント混和材において，セメント重量に対して水分率を２０％以内にし，無機質粉体成分が含有された紙スラッジ２５〜３５重量％を準備した後，脱水および乾燥過程を経た紙スラッジを７５０〜８５０℃の流動層で焼成させることで，４０００〜６０００ｃｍ２／ｇの粉末度を有するようにした紙スラッジアッシュ８３〜９２重量％と，リグニン系またはカルボキシル系化合物の流動化剤１．２〜２．５重量％と，４０００〜５０００ｃｍ２／ｇの精製された粉末度を有するスラグ微粉末４．３〜９．５重量％と，膨張剤および効果促進剤２．５〜５重量％とを配合して組成されるポゾラン系セメント混和材により，強度および耐久性を高めた２次セメント製品の生産を可能にする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント混和材において：
セメント重量に対して水分率を２０％以内にし，無機質粉体成分が含有された紙スラッジ２５〜３５重量％を，脱水および乾燥過程を経た前記紙スラッジを７５０〜８５０℃の流動層で焼成させることで，４０００〜６０００ｃｍ２／ｇの粉末度を有するようにした紙スラッジアッシュ８３〜９２重量％と；
リグニン系またはカルボキシル系化合物の流動化剤１．２〜２．５重量％と；
４０００〜５０００ｃｍ２／ｇの精製された粉末度を有するスラグ微粉末４．３〜９．５重量％と；
膨張剤および効果促進剤２．５〜５重量％と；
を配合して組成されたことを特徴とする紙スラッジアッシュを用いたポゾラン系セメント混和材。
【請求項２】
前記混和材を懸濁液にして提供する場合，ＡＥ減水剤が１〜２重量％さらに混合できることを特徴とする，請求項１に記載の紙スラッジアッシュを用いたポゾラン系セメント混和材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コンクリートなどが硬化作用を十分に発揮できるよう保護する作業（例えば，常圧の蒸気による養生）または一般のレディーミクストコンクリート（ｒｅａｄｙ  ｍｉｘｅｄ  ｃｏｎｃｒｅｔｅ，以下‘レミコン’という）に適用されるセメント混和材に関し，より詳しくはポゾラン系成分の紙スラッジアッシュをセメントの副原料または置換材として適用可能なセメント混和材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，ポゾランの早期活性が可能な材料を主材として高品質のセメント混和材を製造するためには，主にシリカヒューム，メタカオリン，エトリンジャイトおよびＣａ（ＯＨ）２などの膨張性混和材を採択していたが，膨張成分による水硬化体の組織崩壊のおそれがあるという問題があった。最近では，石炭を燃焼した際の灰であるフライアッシュ，スラグ微粉末，廃ゼオライトなどの産業廃棄物に別途無水石膏，膨張剤および流動化剤を一定量含有させた後，計量システムを利用した段階別混合器を経て貯蔵し，必要に応じて適量を排出する，一連のシステムが幅広く使用されている。
【０００３】
セメント混和材は，２次セメント製品の性能向上のために使用され，セメントの置換または代替材としても機能する。セメント混和材は，例えば，コンクリートの高強度発現，化学融解および凍結融解の抵抗性増大による耐久性向上，および水化熱によるコンクリートの亀裂防止のため，低発熱性コンクリートの製造などに使用されている。
【０００４】
このように，セメント混和材は，硬化した２次セメント製品の強度を高める機能を有する。
【０００５】
【特許文献１】大韓民国特許登録第３８５７８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，フライアッシュの収集には限度があり，その貯蔵量は需要に対して十分でない。また，各配合構成物の粉末度（粉体の細かさ）と組成比の算定を一律に計量することも困難であるという問題がある。
【０００７】
一方，紙スラッジは，製紙工程中にパルプ副産物として発生する微細繊維を含む汚泥であり，各種有機物とともに２次セメント製品の堅牢性を向上するためのＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３などの無機質粉体が多量含有されているので，良質の有用材として再活用できる。しかし，現在その大部分が再活用されずに放置または単純埋立てなどの方法で廃棄処理されているため，この環境破壊要素に対する対処方案が必要とされている。
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，製紙工程のパルプ副産物である紙スラッジをポゾラン性物質に熱転換した後，ポゾランの早期活性により，強度および耐久性の高い２次セメント製品の生産が可能な，紙スラッジを用いたポゾラン系セメント混和材を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は，コンクリートの製造において，紙スラッジアッシュがセメント置換材として，置換量の増大を可能にする機能を有するようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，セメント混和材において，セメント重量に対して水分率を２０％以内にし，無機質粉体成分が含有された紙スラッジ２５〜３５重量％を準備した後，脱水および乾燥過程を経た紙スラッジを７５０〜８５０℃の流動層で焼成させることで，４０００〜６０００ｃｍ２／ｇの粉末度を有するようにした紙スラッジアッシュ８３〜９２重量％と；リグニン系またはカルボキシル系化合物の流動化剤１．２〜２．５重量％と；４０００〜５０００ｃｍ２／ｇの精製された粉末度を有するスラグ微粉末４．３〜９．５重量％と；膨張剤および効果促進剤２．５〜５重量％と；を配合して組成された，紙スラッジアッシュを用いたポゾラン系セメント混和材が提供される。
【００１１】
紙スラッジアッシュは，製紙工程においてパルプ副産物として発生する紙スラッジをおよそ８００℃で焼成したもので，ポゾラン活性を有するようにしたものである。フライアッシュの代替物として紙スラッジアッシュを効率的に用いることにより，レミコンなどの２次セメント製品の圧縮強度を高めることが可能となる。このように，製紙工程においてパルプ副産物から良質の有用材を得ることができ，資源を効率的に再活用することができるようになる。
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，混和材を懸濁液にして提供するために，製品の特性によって，ＡＥ減水剤を１〜２重量％さらに混合することができる混和材が提供される。これにより，施工段階でセメントと混和材を混合することができるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
以上，本発明によると，紙スラッジを２次セメント製品の混和材またはセメント置換材として適用することにより，環境保護に一助するとともに，有用材を効率的に再活用できる。このようにして，ポゾラン活性を有する高粉末度の紙スラッジアッシュを用いて，強度および耐久性を高めた２次セメント製品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
本実施形態の混和材の主材を構成する紙スラッジは，有機質含量と，製紙工程で添加されるＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３などの各種無機質粉体に富み，新しい環境成分であるＭｇＯ，ＣａＯ，Ｐなどを均等に含んでいるという特性がある。
【００１６】
本実施形態の混和材を製造するためには，セメント重量に対して水分率を２０％以内にした，無機質粉体セラミック成分を含有する紙スラッジ２５〜３５重量％を準備した後，１次過程および２次過程に区分される脱水過程および乾燥過程を経て，およそ７５０〜８５０℃の流動層で焼成させることにより，水硬性物質でポゾラン活性が付与された紙スラッジアッシュが生成される。焼成過程で収得した紙スラッジアッシュは，冷却過程を経て，４０００ｃｍ２／ｇ以上の高粉末度に維持するための分級手段により粒子粉末の粒度別に選別することで，単一の独立製品として機能することができる。
【００１７】
通常，紙スラッジアッシュは，２次セメント製品の初期強度向上とセメント置換量の節減のため，４０００〜６０００ｃｍ２／ｇの粉末度が要求される。
【００１８】
一方，大韓民国先特許登録第３６４３４５号（“製紙残留物を用いたプゾラニック物質の製造方法およびこの物質を用いたセメント製造方法”）にて開示された実施例を参照すると，２次コンクリート製品の圧縮強度を考慮するとき，７８０℃の焼成温度でポゾラン活性が最も優れていることが立証されている。
【００１９】
したがって，本実施形態においても，最適のポゾラン物質を生成し得る７８０℃の焼成温度を好ましい実施形態として提案するが，この温度に制限されるものではない。
【００２０】
本実施形態の混和材は，ポゾラン系紙スラッジアッシュを主材として８３〜９２重量％含む。通常，計量過程は，例えば，インパクトフローメータおよびスケールホッパーなどの計量システムにより自動測定方式で行われる。
【００２１】
後述するそれぞれの混和材副原料は，計量システムにより投入量が算定されてから配合するように，貯蔵および投入手段が連動している。
【００２２】
このような高粉末度の主材である紙スラッジアッシュに，水密性および流動性を高めるため，リグニン系，カルボキシル系，またはナフタン系化合物の流動化剤１．２〜２．５重量％と，４０００〜５０００ｃｍ２／ｇの高密度に精製された粉末度を有するスラグ微粉末４．３〜７．５重量％とを投入することが好ましい。
【００２３】
さらに，２次セメント製品の無収縮性のため，ＣＳＡ（Ｃａｌｃｉｕｍ  Ｓｕｌｐｈｏ−Ａｌｕｍｉｎａｔｅ）系の膨張剤および硬化促進剤２．５〜５重量％を適宜混合して組成する。この際，膨張剤および流動化剤は２次セメント製品の適用性を高めるために採択するものであるが，その適用による効果は非常に大きいため，これを人為的に取り除く必要はない。
【００２４】
本実施形態による混和材は，例えば，施工現場でセメントと配合し，あるいはセメント生産工程に投入して使用することができる。施工段階で混合する場合は，精製水２５〜３０重量％と混合して懸濁液にした後，製品の特性によって，現場で配合されるＡＥ減水剤を１〜２重量％さらに混合して使用することもできる。
【００２５】
本実施形態の混和材は，前述した焼成温度で熱転換されてポゾラン性物質となり，２次セメント製品の強度を高める機能を有するようになる。このような混和材組成物に対する物性評価については，大韓民国先登録特許第３８５７８８号に近い結果を示した。ただし，３日，７日，２８日の単位で測定した２次セメント製品の圧縮強度（ｋｇｆ／ｍ３）については，３日は１４２〜１４８（ｋｇｆ／ｍ３），７日は２１６〜１３４（ｋｇｆ／ｍ３），２８日は３２２〜３４８（ｋｇｆ／ｍ３）と相対的に良好な結果を示した。また，セメント置換量をセメント重量に対して３５〜５３％まで拡大して適用しても，特に著しい２次セメント製品の膨張現象または強度低下の問題は発生しなかった。
【００２６】
以上のように，紙スラッジアッシュをセメントの混和材または置換材として用いることにより，２次セメント製品の圧縮強度を高めることができる。また，紙スラッジアッシュをセメント置換材として用いた場合，置換量の増大を可能にすることができる。
【００２７】
以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は，セメント混和材に適用可能であり，特に二次セメント製品の強度および耐久性を高めるためのセメント混和材について適用可能である。