(57)【要約】      （修正有）【課題】対象廃棄物が吸水性の高い廃棄物であっても、充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避し、廃棄物を安定的に所望の性状を備える硬化体とすることができる充填用モルタル、及び、吸水性廃棄物の処理方法の提供。【解決手段】セメント材が、比表面積が５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合が７０質量％以上であり、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有する前記ＡＥ減水剤を固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下含有し、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物を主たる固形成分とする硬化促進剤を固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下含有し、水／粉体比が４５％以下である、充填用モルタル。【選択図】図１
2018138505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント材と、
細骨材と、
水と、
ＡＥ減水剤と、
硬化促進剤と、が混合されてなる充填用モルタルであって、
前記セメント材は、比表面積が５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合が７０質量％以上であって、
前記ＡＥ減水剤が、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤であって、該ＡＥ減水剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下含有されていて、
前記硬化促進剤が、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物を主たる固形成分とするものであって、該硬化促進剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下含有されていて、
水／粉体比が４５％以下である、充填用モルタル。
【請求項２】
前記微粉末が、シリカフュームセメントである請求項１に記載の充填用モルタル。
【請求項３】
前記セメント材は、フライアッシュの割合が５質量％以上３０質量％以下である請求項１又は２に記載の充填用モルタル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の充填用モルタルによって、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物が固化されているプレパックドコンクリート。
【請求項５】
絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物の処理方法であって、
前記吸水性廃棄物を収納容器に収納する廃棄物収納工程と、
前記吸水性廃棄物が収納された前記収納容器の空隙に充填用モルタルを充填するモルタル充填工程と、を含んでなり、
前記充填用モルタルは、比表面積が５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合が７０質量％以上であるセメント材と、細骨材と、水と、ＡＥ減水剤と、硬化促進剤と、が混合されてなり、水／粉体比が４５％以下である、吸水性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記ＡＥ減水剤が、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤であって、該ＡＥ減水剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下含有されていて、
前記硬化促進剤が、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物を主たる固形成分とするものであって、該硬化促進剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下含有されている、請求項５に記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記充填用モルタルの充填を、該充填に用いる注入管が前記吸水性廃棄物に接触しない状態を保持したまま前記収納容器の上方から吐出する態様で行なう、請求項５又は６に記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記吸水性廃棄物が放射性廃棄物である請求項５から７のいずれかに記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填用モルタル及び吸水性廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
解体コンクリート等の廃棄処理の一方法として、それらの廃棄物を収納容器等に予め、収納後に同収納容器内にモルタルを充填して固化する廃棄処理が行われる場合がある。この場合、廃棄物の上記収納後に後添加する充填用のモルタルが当該廃棄物の隙間にまで十分に行き渡るために、この充填用モルタルには高い流動性が必要とされる。特に上記の廃棄物が放射性廃棄物である場合、一般に、放射性廃棄物はプレウェッティングさせることができないため吸水性が高く、且つ、この場合にはモルタルの吐出口を廃棄物から一定距離以上離間させることが望ましいため、この充填用モルタルには特段に高い自己充填性が求められる。
【０００３】
このような充填用モルタルとして、例えば、特許文献１に記載のセメント系材料のように、特定の増粘剤の配合によって水中流動距離を長くしたプレパックドコンクリート用の水中不分離性コンクリート等、従来公知の各種の高流動性のセメント系材料を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２２１７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の廃棄物は吸水性を有するものである場合も多く、特に一定以上の吸水率を有する廃棄物をモルタルで固化する場合には、特許文献１に開示されているセメント系材料のように、単に流動性の高いモルタルを用いたとしても、充填中にモルタル中の水分が廃棄物に吸水されることによる流動性の低下、及び、充填後にモルタル中の水分が吸水されることによるモルタル界面の沈下が生じ、モルタルを固化させた硬化体に所望のサイズや強度を安定的且つ正確に備えさせることは極めて困難であるという問題が認識されるに至っている。
【０００６】
本発明は、モルタルによって固化する対象廃棄物が吸水性の高い廃棄物であっても、当該吸水性の高さに起因して生じる、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避することにより、廃棄物を安定的に所望の性状を備える硬化体とすることができる充填用モルタル、及び、そのような吸水性廃棄物の処理方法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】
本発明者らは、充填用モルタルのセメント材を特定割合の微粉末を含むものとし、且つ、所定のＡＥ減水剤と硬化促進剤とを含有し、更に、水／粉体比を最適化することによって、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とのいずれをも同時に回避することができることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）  セメント材と、細骨材と、水と、ＡＥ減水剤と、硬化促進剤と、が混合されてなる充填用モルタルであって、前記セメント材は、比表面積が、５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合が７０質量％以上であって、前記ＡＥ減水剤が、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤であって、該ＡＥ減水剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下含有されていて、前記硬化促進剤が、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物であって、該硬化促進剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下含有されていて、水／粉体比が４５％以下である、充填用モルタル。
【０００９】
（１）の発明によれば、モルタルによって廃棄物を固化する廃棄処理全般において、対象廃棄物が吸水性の高い廃棄物であっても、当該吸水性の高さに起因して生じる、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避することにより、廃棄物を安定的に所望の硬化体として処理することができる。
【００１０】
（２）  前記微粉末が、シリカフュームセメントある（１）に記載の充填用モルタル。
【００１１】
（２）の発明においては、（１）の発明における微粉末として、特にシリカフュームセメントを用いることとした。これによれば、（１）の充填用モルタルにおいて、シリカフュームのフィラー効果及びボールベアリング効果によって、密実なセメントマトリックス及び適度な粘性を充填モルタルに付与して、より確実にブリーディングの発生を防ぐことができる。又、充填用モルタルの硬化状態の安定性をより高めることができる。又、高い材料分離抵抗性を確保することがでる。
【００１２】
（３）  前記セメント材は、フライアッシュの割合が５質量％以上３０質量％以下である（１）又は（２）に記載の充填用モルタル。
【００１３】
（３）の発明においては、（１）又は（２）の発明におけるセメント材を、所定割合でフライアッシュを含有するものとした。これによれば、（１）又は（２）の充填用モルタルにおいて、更に、温度応力によるひび割れの発生確率を低減することができる。
【００１４】
（４）  （１）から（３）のいずれかに記載の充填用モルタルによって、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物が固化されているプレパックドコンクリート。
【００１５】
（４）の発明においては、従来安定的な廃棄処理が困難であった、一定以上の吸水率を有する廃棄物が処理対象物であっても、当該吸水性廃棄物を、安定的に所望の性状でこれを固化して処理することができる。
【００１６】
（５）  絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物の処理方法であって、前記吸水性廃棄物を収納容器に収納する廃棄物収納工程と、前記吸水性廃棄物が収納された前記収納容器の空隙に充填用モルタルを充填するモルタル充填工程と、を含んでなり、前記充填用モルタルは、比表面積が、５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合が７０質量％以上であるセメント材と、細骨材と、水と、ＡＥ減水剤と、硬化促進剤と、が混合されてなり、水／粉体比が４５％以下である、吸水性廃棄物の処理方法。
【００１７】
（５）の発明によれば、モルタルによって廃棄物を固化する廃棄処理全般において、従来安定的な廃棄処理が困難であった、一定以上の吸水率を有する廃棄物が処理対象物であっても、セメント材における微粉末割合を増やして、ＡＥ減水剤と硬化促進剤とを、併用することにより、当該吸水性の高さに起因して生じる、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避することにより、廃棄物を安定的に所望の硬化体として処理することができる。
【００１８】
（６）  前記ＡＥ減水剤が、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤であって、該ＡＥ減水剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下含有されていて、前記硬化促進剤が、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物を含むものであって、該硬化促進剤は、前記充填用モルタル中に、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下含有されている、（５）に記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【００１９】
（６）の発明によれば、当該吸水性廃棄物をより安定的に所望の性状で硬化させて処理することができる。
【００２０】
（７）  前記充填用モルタルの充填を、該充填に用いる注入管が前記吸水性廃棄物に接触しない状態を保持したまま前記収納容器の上方から吐出する態様で行なう、（５）又は（６）に記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【００２１】
（７）の発明によれば、何等かの理由によりモルタルの注入管を充填空間内に挿入することが困難な場合においても、充填用モルタルが十分に高い自己充填性を有することにより、（５）又は（６）の発明の効果を十分に享受することができる。
【００２２】
（８）  前記吸水性廃棄物が放射性廃棄物である（５）から（７）のいずれかに記載の吸水性廃棄物の処理方法。
【００２３】
（８）の発明によれば、吸水性廃棄物が放射性廃棄物であることによって、モルタルの注入管を充填空間内に挿入することを回避する必要がある場合においても、充填用モルタルが十分に高い自己充填性を有することにより、（５）から（７）の発明の効果を十分に享受することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、モルタルによって固化する対象廃棄物が吸水性の高い廃棄物であっても、当該吸水性の高さに起因して生じる、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避することにより、廃棄物を安定的に所望の硬化体とすることができる充填用モルタル、及び、そのような吸水性廃棄物の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の充填用モルタルを用いて行うことができる吸水性廃棄物の処理方法の一実施態様を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の充填用モルタルは、廃棄物を固化して処理する廃棄方法全般に適用可能であるが、特に、従来、安定的な固化処理が困難であった吸水性の高い廃棄物の処理に好ましく用いることができる。又、本発明の充填用モルタルは極めて高い自己充填性を有するため、放射性廃棄物の固化及び廃棄処理に特段に好ましく用いることができる。
【００２７】
＜充填用モルタル＞
以下、本発明の充填用モルタル（以下、単に「充填用モルタル」と言う）について、詳細に説明する。充填用モルタルは、セメント材、細骨材、水に加えて、以下に詳細を説明する所定のＡＥ減水剤と硬化促進剤とが混合されて調製される。又、セメント材は所定以上の割合で微粉末を含むものとする。尚、セメント材を構成するこの微粉末とセメント材を構成しないそれ以外の微粉体とを合わせて「粉体」と称するものとする。
【００２８】
又、予め粗骨材を型枠内等に敷き詰めた後にモルタルを充填する工程を経て製造する硬化体を一般に「プレパックドコンクリート」と称するが、本明細書においては、本発明の充填用モルタルによって、吸水性廃棄物が上記同様の態様で固化されてなる硬化体のことも、「プレパックドコンクリート」と称する。又、本発明の充填用モルタルは、このような「プレパックドコンクリート」を構成する吸水性廃棄物の絶乾状態による吸水率が３．５％以上である場合に特に好ましく用いることができる。
【００２９】
［セメント材］
充填用モルタルに用いるセメント材は、セメント材中における微粉末の割合を、一般的なセメント材よりも高めたものであることをその特徴の一つとする。具体的には、セメント材中における、比表面積が、５０００ｃｍ２／ｇ以上である微粉末の割合を７０質量％以上、好ましくは６０００ｃｍ２／ｇ以上７０００ｃｍ２／ｇ以下とする。尚、本明細書における比表面積とは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠して測定した値のことを言うものとする。上記の微粉末の割合を７０質量％以上とすることにより、充填用モルタルを廃棄物が収容された収納容器等に後添加する工法においても、自己充填性を確保しつつ、十分にブリーディングを抑制し固化物の寸法安定性を確保することができる。
【００３０】
上記の微粉末として、具体的には、シリカフュームを好ましく用いることができる。このシリカフュームは、捕集されたままの状態でも、粉体状や粒体状に加工されたものでも良い。特に好ましくはＪＩＳ  Ａ  ６２０７で規定されるコンクリート用シリカフュームであり、これにより品質の安定した微粉末の効果が得られる。尚、シリカフュームとセメントがプレミックスされたシリカュームセメントを、より好ましく用いることができる。これによればプレミックス製品であることによる材料貯蔵設備数の削減効果が期待できる。
【００３１】
又、セメント材には、その他、必要に応じて、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末等を添加することができる。特にフライアッシュについては、セメント材中の割合が５質量％以上３０質量％以下として添加することにより、充填用モルタルの充填後における固化物の温度応力によるひび割れを低減できる点において好ましい。
【００３２】
［細骨材］
細骨材については、土木学会コンクリート標準示方書、日本建築学会建築工事標準仕様書、或いは、ＪＩＳＡ  ５００５（砕砂）、ＪＩＳ  Ａ  ５０１１（スラグ細骨材）、ＪＩＳ  Ａ  ５０２１（再生細骨材）に規定されたコンクリート用細骨材（例えば、砂、砕砂、スラグ細骨材、軽量細骨材、再生細骨材等）を用いることができる。
【００３３】
［水／粉体比］
充填用モルタルは、水／粉体比を４５％以下、好ましくは、２０％以上４０％以下とする。水／粉体比を４５％以下とすることにより、充填用モルタルを廃棄物が収容された収納容器等に後添加する工法においても、十分に、廃棄物間の空隙への充填性が確保され、充填後のモルタル界面の沈下も抑制することができる。
【００３４】
［ＡＥ減水剤］
充填用モルタルに用いるＡＥ減水剤としては、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤を用いる。又、このＡＥ減水剤は、糖アルコールからなるブリーディング低減成分を更に含有するものであってもよい。このようなＡＥ減水剤として、例えば、特開２０１５−２１８０７４号公報に開示されている「トンネル覆工用コンクリート組成物」と同様の組成からなるものを用いることができる。尚、本明細書における「ＡＥ減水剤」とは広義に解釈するものとし、別途の添加剤として取り扱われる場合もある「高性能ＡＥ減水剤」も、本発明の要件を満たすものである限りこれに含むものとする。
【００３５】
そして、充填用モルタルに用いるＡＥ減水剤は、「高性能ＡＥ減水剤」であることがより好ましい。ここで、本明細書における「高性能ＡＥ減水剤」とは、「ＪＩＳ  Ａ  ６２０４に規定されるコンクリート用化学混和剤」のことを言う。
【００３６】
充填用モルタルに用いるＡＥ減水剤に含まれる上記のポリカルボン酸系共重合体は、一般式（１）で表される構造単位を含むことが好ましい。
【００３７】
【化１】
2018138505.tif 000003
（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子又はメチル基を表す。ＡＯは、同一又は異なって、炭素数２〜３のオキシアルキレン基を表す。ｍは、ＡＯで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、１〜３０の数である。）
【００３８】
充填用モルタルに用いるＡＥ減水剤に含まれる上記の水溶性高分子は、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構造単位として、一般式（２）で表される構造単位を含み、質量平均分子量が５０，０００ｇ／ｍｏｌ以上２０，０００，０００ｇ／ｍｏｌ以下であることが好ましい。尚、上記の質量平均分子量及び数平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるＰＥＧ換算で測定することができる。
【００３９】
【化２】
2018138505.tif 000004
（２）
（式（２）中、Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、水素、炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、又は、メチル基で置換されていてもよいフェニル基であり、Ｍは、水素、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム又は有機アンモニウムであり、ａは、１／２又は１である。）
【００４０】
このＡＥ減水剤の充填用モルタル中における含有量は、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．３５質量％以下とする。このＡＥ減水剤を上記割合で充填用モルタルに含有させることにより、固化対象とする廃棄物が、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物であっても、充填中の充填用モルタルの流動性の低下を回避することができる。
【００４１】
［硬化促進剤］
又、充填用モルタルには、上記のＡＥ減水剤とともに更に、硬化促進剤を併用する。この硬化促進剤としては、粒子径が１０００ｎｍ未満のケイ酸カルシウム水和物を主たる固形成分とする添加剤を用いる。このような添加剤として、例えば、特開２０１５−１２０６３０号公報に開示されている「硬化促進剤」と同様の組成からなる添加剤を用いることができる。
【００４２】
充填用モルタルに用いる硬化促進剤は、ケイ酸カルシウム水和物の他に、分散剤及び水を含有していてもよい。硬化促進剤におけるケイ酸カルシウム水和物の含有量は０．１質量％以上７５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．１質量％以上５０質量％以下、更に好ましくは０．１質量％以上１５質量％以下である。硬化促進剤における分散剤の含有量は０．１質量％以上３０質量％以下が好ましく、より好ましくは０．１質量％以上１０質量％以下である。硬化促進剤における水の含有量は２４質量％以上９５質量％以下が好ましく、より好ましくは５０質量％以上９５質量％以下、更に好ましくは７０質量％以上９５質量％以下である。
【００４３】
充填用モルタルに用いる硬化促進剤に含まれる上記のケイ酸カルシウム水和物は、下記式（３）で表される。式中、０．１≦ｍ≦２であることが好ましく、より好ましくは０．６６≦ｍ≦１．８である。又、０．６≦ｎ≦６であることが好ましく、より好ましくは１．２≦ｎ≦５．５である。
（式）  ｍＣａＯ・ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ    （３）
【００４４】
ケイ酸カルシウム水和物の粒径は１０００ｎｍ未満であることが好ましく、より好ましくは３００ｎｍ未満、更に好ましくは２００ｎｍ未満である。ケイ酸カルシウム水和物の粒子径は、分析用超遠心法によって測定することができる。
【００４５】
ケイ酸カルシウム水和物としては、例えば、フォシャグ石、ヒレブランド石、ゾノトライト、ネコ石、単斜トベルモリ石、９Å−トバモライト（リバーサイド石）、１１Å−トバモライト、１４Å−トバモライト（プロンビエル石）、ジェンニ石、メタジェンナイト、カルシウムコンドロダイト、アフィライト、α−Ｃ２ＳＨ、デルライト、ジャフェ石、ローゼンハーン石、キララ石、スオルン石が挙げられる。特に、ゾノトライト、９Å−トバモライト（リバーサイド石）、１１Å−トバモライト、１４Å−トバモライト（プロンビエル石）、ジェンニ石、メタジェンナイト、アフィライト、ジャフェ石が好ましい。
【００４６】
硬化促進剤は、更に増粘剤ポリマーを含有していてもよい。増粘剤ポリマーは、多糖類誘導体、及び重量平均分子量Ｍｗが５００，０００ｇ／ｍｏｌ超、好ましくは１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ超の（コ）ポリマーの群より選択される。
【００４７】
多糖類誘導体としては、例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース、プロピルセルロース及びメチルエチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）及びヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）及びプロピルヒドロキシプロピルセルロース等のアルキルヒドロキシアルキルセルロースが挙げられる。より好ましいのは、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）及びエチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）である。特に好ましいのは、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）である。又、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）であってもよい。更に、ヒドロキシプロピルデンプン、ヒドロキシエチルデンプン及びメチルヒドロキシプロピルデンプン等の非イオン性デンプンエーテル誘導体であってもよい。又、ウェランガム及びキサンタン等の微生物によって産生された多糖類、並びに、アルギン酸塩、カラゲナン及びガラクトマンナン等天然に存在する多糖類であってもよい。
【００４８】
重量平均分子量Ｍｗが５００，０００ｇ／ｍｏｌ超、好ましくは１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ超の（コ）ポリマーは、例えば、非イオン性（メタ）アクリルアミドモノマー誘導体及び／又はスルホン酸モノマー誘導体から製造することができる。非イオン性（メタ）アクリルアミドモノマー誘導体は、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ―ジエチルアクリルアミド、Ｎ−シクロヘキシルアクリルアミド、Ｎ−ベンジルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリルアミド及びＮ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミドの群から選択することができる。スルホン酸モノマー誘導体は、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミドブタンスルホン酸及び２−アクリルアミド−２，４，４−トリメチルペンタンスルホン酸の群から選択することができる。増粘剤ポリマーは、非イオン性（メタ）アクリルアミドモノマー誘導体及び／又はスルホン酸モノマー誘導体に由来する構造単位を、５０ｍｏｌ％超、より好ましくは７０ｍｏｌ％超で含有していることが好ましい。他の構造単位は、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸とＣ１〜Ｃ１０−アルコールとのエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及びスチレン等のモノマーに由来する。
【００４９】
硬化促進剤における増粘性ポリマーの含有量は０．００１質量％以上１０質量％以下が好ましく、より好ましくは０．００１質量％以上１質量％以下である。
【００５０】
この硬化促進剤の充填用モルタル中における含有量は、固形分換算の質量対比で０．０１質量％以上０．７質量％以下とする。この硬化促進剤を上記割合で充填用モルタルに含有させることにより、固化対象とする廃棄物が、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物であっても、充填後のモルタル界面の沈下を回避することができる。
【００５１】
＜吸水性廃棄物の処理方法＞
本発明の吸水性廃棄物の処理方法（以下、単に「吸水性廃棄物の処理方法」と言う）は、例えば、図１に示すような収納容器３に、吸水性廃棄物２を収納した後に、収納容器３内における吸水性廃棄物２が存在しない空隙をも十分に充塞する態様となるように充填用モルタル１を充填することにより、これらを固化して行う廃棄物の廃棄処理に広く適用可能な処理方法である。
【００５２】
吸水性廃棄物の処理方法は、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である吸水性廃棄物２を主たる処理対象とする処理方法である。吸水性廃棄物２の吸水率が３．５％以上の場合に上述したモルタルの充填前後の弊害が発生し易いが、セメント材の微粉末割合を増やし、尚且つ、ＡＥ減水剤と硬化促進剤とを、併用する充填用モルタル１を用いることにより、吸水性廃棄物２の高い吸水性に起因して生じる、充填中のモルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル固化物の界面の沈下とを回避することができる。充填用モルタル１としては、上記においてその詳細を説明した本発明の充填用モルタルを特に好ましく用いることができる。
【００５３】
［吸水性廃棄物］
吸水性廃棄物の処理方法は、絶乾状態による吸水率が、３．５％以上である廃棄物（本明細書においては、このような廃棄物を「吸水性廃棄物」と言うものとする。）を特に好ましい処理対象とする。但し、必ずしも処理対象の全てが「吸水性廃棄物」であることが本発明方法の必須の構成要件ではなく、このような「吸水性廃棄物」を含んでなる廃棄物全般の処理に適用することができる。
【００５４】
［廃棄物収納工程］
吸水性廃棄物の処理方法においては、処理対象とする吸水性廃棄物２を、予め収納容器３に収納する。充填用モルタル１はその後に添加することとなるため、これによる固化物は、骨材の配置後に結合材を後添加するという意味において、所謂プレパックドコンクリートに類似する態様を備える硬化体となる。
【００５５】
［モルタル充填工程］
吸水性廃棄物２の収納容器３内への収納後、収納容器３の空隙に充填用モルタル１を充填するモルタル充填工程を行う。
【００５６】
ここで、原子力発電所から排出される低レベル放射性廃棄物を収納容器の中に敷き詰めて、空隙をモルタルで充填固化して廃棄処理に処する場合、放射性廃棄物の特性上、注入管４と廃棄物を接触させないことが求められる。加えて、設備の都合上、振動等による締固めができない場合が多い。この場合、このような放射性廃棄物の固化処理に用いるモルタルには、圧送や振動が不要となる高い自己充填性が求められる。
【００５７】
これに対して充填用モルタル１は、極めて自己充填性に優れるものであるため、モルタル充填工程における充填用モルタル１の充填を、図１に示すように、充填に用いる注入管４を吸水性廃棄物２に接触しない状態を保持したまま（例えば、固化物表面から必要な距離ｄだけ離間させて）、収納容器３の上方から吐出する態様で行なうことができる。この態様でのモルタルの充填は、吸水性廃棄物２が放射性廃棄物である場合に極めて好ましく適用することができる。
【００５８】
尚、狭小空間への高い充填性、寸法安定性、ノンブリーディング性を有する本発明の充填用モルタル、及びこれを用いる吸水性廃棄物の処理方法は、上記実施態様の他、既存の一般的な充填用モルタルを用いて行われている建設の各分野における様々な箇所や用途における利用が可能である。例えば、鉄筋継手、各種のプレパックドコンクリート用、各種構造物の補修・補強、継目、トンネル等の裏込め、軌道のスラブ下、橋梁の支承下部、機械の台座固定、放射性廃棄物の格納容器、ＰＣ鋼材とシース缶の間隙を充填するＰＣグラウト等に対する利用を例示することができる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明の充填用モルタル及び吸水性廃棄物の処理方法について、実施例を挙げて詳細に説明する。尚、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００６０】
本発明の奏する特段の効果を確認するために、先ずは、下記表１に示す各材料（表２においては各材料を記号覧の記号で示す）をそれぞれ用いて、下記の表２に記す組成により、４種類の充填用モルタルを製造した。実施例１として、本発明の吸水性廃棄物の処理方法に好ましく用いることができる本発明の充填用モルタルを製造し、比較例１として、従来公知の一般的なモルタルを用いた。又、比較例２として硬化促進剤を含有しない点においてのみ実施例１と異なるモルタルを製造し、比較例３として、同様に本発明に係るＡＥ減水剤（ＳＰ２）を含有しない点においてのみ実施例と異なるモルタルを製造した。比較例４として、シリカフュームセメント（Ｃ２）を含有しない点においてのみ実施例と異なるモルタルを製造した。尚、ＡＥ減水剤としては、表１に記載の通り、高性能ＡＥ減水剤を用いた。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
上記のＡＥ減水剤（高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ２））は、ポリカルボン酸系共重合体からなる減水成分と、スルホ基含有（メタ）アクリル酸誘導体を由来とする構成単位を含む水溶性高分子からなる粘性調整成分とを含有するセメント添加剤であり、特開２０１５−２１８０７４号公報の実施例に開示されているセメント添加材（比較添加剤８）と同一の剤を用いた。又、上記のＡＥ減水剤（高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ１））は、ポリカルボン酸エーテル系化合物と配向ポリマーの複合体からなる公知のＡＥ減水剤であり、水溶性高分子からなる粘性調整成分は含有しない。
【００６３】
上記の硬化促進剤（ＡＤ）は、粒子径が、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の範囲に分布するケイ酸カルシウム水和物を含有する添加剤である。より詳細には、以下の製造方法によって得た硬化促進剤を添加剤として用いた。
（硬化促進剤の製造方法）
加熱装置及び攪拌機を備えた反応器に、数平均分子量が５０００ｇ／ｍｏｌのポリエチレングリコールモノフェニルエーテル８００ｇと、平均４〜５個のポリエチレングリコール単位を有するポリエチレングリコールモノフェニルエーテルホスフェート１４０ｇと、パラホルムアルデヒド５８ｇとを充填し得られた混合物を、１１０℃の温度まで加熱し、硫酸３２ｇを添加することによって、重縮合を開始させた。当該反応混合物を３００分攪拌した後、水で希釈し、中和して、重縮合物水溶液（以下、ポリマーＡと記す）を得た。櫛形ポリマーは，モノマーのマレイン酸、アクリル酸、ビニルオキシブチル−ポリエチレングリコール−５８００をベースとするポリカルボキシレートエーテルと水で構成される市販のＧｌｅｎｉｕｍ  ＡＣＥ３０（ＢＡＳＦ  Ｉｔａｌｉａ  Ｓ．ｐ．Ａ．から入手可能）を用いた（以下、ポリマーＢと記す）。ＧＰＣにより測定されたポリマーＢの重量平均分子量は４０，０００ｇ／ｍｏｌ、固形分は４５質量％であった。
溶液１として、メタケイ酸ナトリウム５水和物９３．７２ｇと水２６３．３ｇからなるケイ酸塩化合物水溶液を調製した。溶液２として、硝酸カルシウム１１７．３ｇと水１０８．１１ｇからなるカルシウム化合物水溶液を調製した。溶液３として、ポリマーＡ２０．６４ｇとポリマーＢ５３．８４ｇと水３４２．４ｇからなるポリマー溶液を調製した。
溶液１と溶液２を、それぞれ４５ｍｌ／ｈと９１．８ｍｌ／ｈの供給速度で溶液３に添加して、硬化促進剤を得た。尚、反応温度は室温とした。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
表２における略号の意味は、下記の通りである。
Ｃ：Ｃ１もしくはＣ２を示す。
Ｐ：粉体量Ｃ＋ＦＡの値を示す。
Ｗ／Ｐ：水粉体比
Ｗ／Ｃ：水セメント比
尚、ＳＰ１、ＳＰ２及びＡＤの単位量（ｋｇ／ｍ３）は、固形分換算質量における添加量を示す。
【００６６】
表２の配合比から分かる通り、充填用モルタル中のＡＥ減水剤（ＳＰ２）の固形換算の含有量比は、実施例１及び比較例２においては０．０５質量％とした。
【００６７】
表２の配合比から分かる通り、充填用モルタル中の硬化促進剤（ＡＤ）の固形換算の含有量比は、実施例１及び比較例３においては０．３０質量％とした。
【００６８】
実施例、比較例の充填用モルタルの物性を確認するために以下の各試験を行った。
【００６９】
（フロー試験）
実施例及び各比較例の各充填用モルタルについて、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じた試験方法により、フローを測定した。ただし、１５打のタンピングは行わず、且つ、フローテーブルは使用せず、５０ｃｍ×５０ｃｍの鋼製板の上で０打の引き上げ時のフローを測定した。試験条件は、気温２０℃湿度６０％の環境下で行った。結果を表３に示す。尚、この数値の「平均値」が３２０（ｍｍ）以上であるものを吸水性廃棄物の処理に好ましく用いることができる好ましい充填用モルタルであると評価した。尚、表３におけるフロー試験結果の上記「平均値」とは、広がりが最大と思われる直径と、それに直行する方向の直径との平均値のことを言う。
【００７０】
（Ｐ漏斗流下時間試験）
実施例及び各比較例の各充填用モルタルについて、ＪＳＣＥ−Ｆ５２１に準じた試験方法により、Ｐ漏斗流下時間を測定した。試験条件として、気温２０℃湿度６０％の環境で行い、１ケースにつき２回試験を行い、その平均値を結果とした。結果を表３に示す。尚、この数値が１８秒〜５０秒の範囲であるものを吸水性廃棄物の処理に好ましく用いることができる好ましい充填用モルタルであると評価した。又、実施例１の充填用モルタルについて、それぞれ練り上がり後、３０分、６０分、９０分経過したものについても、上記試験と同一条件の試験を行い、それぞれについて、Ｐ漏斗流下時間を測定した。この結果については、下記表４に示す。
【００７１】
尚、「２０１２年制定  土木学会コンクリート標準示方書（施工編）、ｐ．３７４−３８９」によれば、プレパックドコンクリート用の充填用モルタルの品質は、材料分離が少なく、所要の流動性、強度、耐久性並びにひび割れ抵抗性を有するコンクリートが得られるものでなければならないとされ、流動性は、ＪＳＣＥ−Ｆ５２１に従った試験において、１６から２０秒にあるものを標準とするとされている。一方で、高性能減水剤を使用し、水結合材比を４０％以下にした高強度充填用モルタルでは、前述の試験において２５秒から５０秒にあるものを標準とするとされている。
【００７２】
（ブリーディング率試験）
実施例及び各比較例の各充填用モルタルについて、ＪＳＣＥ−Ｆ５２２に準じた試験方法により、ブリーディング率を測定した。試験条件としては、試験本数を３本とし、気温２０℃湿度６０％の環境で養生し、３時間後に計測した。結果を表３に示す。尚、ブリーディングの発生は材料分離の発生を意味するため、この数値が０．０（％）以下であるものを吸水性廃棄物の廃棄に好ましく用いることができる好ましい充填用モルタルであると評価した。
【００７３】
（充填率試験）
実施例及び各比較例の各充填用モルタルについて、下記の方法により、「充填率」を測定した。この試験は、粒径４０ｍｍ〜６０ｍｍで、絶乾状態における吸水率が３．５％以上８．０％以下の範囲にある再生コンクリートクラッシャラン（コンクリートガラ、空気中乾燥状態（気乾状態））を、内のりの１辺が１．６ｍの立方体形状の塩化ビニル製の容器内に敷き詰めた状態で、吸水性物質の空隙に対する充填性を測定することにより行った。具体的には、先ず、予め計量した塩化ビニル容器の容積と再生コンクリートクラッシャランの密度と重量から算出される容積の差から空隙の容積を算出した。その後、上記容器内に各充填用モルタルを容器天面から１０ｃｍ離れた１箇所に設置した注入管から容器全体に充満するまで注入し、充填したモルタルの重量とモルタルの単位容積質量から充填したモルタルの容積を算出し、前述の空隙容積との比を百分率で算出した値を、各充填用モルタルの本試験における「充填率（％）」とした。尚、予め計量した塩化ビニル容器の容積と再生コンクリートクラッシャランの密度と重量から算出される容積の比を百分率で算出した値を「実積率」とした。結果を表３に示す。尚、この「充填率」が９５％以上であるものを吸水性廃棄物の処理に好ましく用いることができる好ましい充填用モルタルであると評価した。又、上記再生コンクリートクラッシャラン（コンクリートガラ）について、上述の「空気中乾燥状態（気乾状態）」とは、コンクリートガラを空気中で乾燥した状態であり、表面には水分は付着しておらず、その空隙中には一部水が含まれている状態のことを言う。
【００７４】
（沈下量試験）
実施例及び各比較例の各充填用モルタルについて、下記の方法により、「沈下量」を測定した。この試験は、粒径４０ｍｍ〜６０ｍｍで、絶乾状態における吸水率が３．５％以上８．０％以下の範囲にある再生コンクリートクラッシャラン（コンクリートガラ、気乾状態）を、内径が１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状の容器内に敷き詰めた状態で、吸水性物質が存在する場合におけるモルタル硬化物の表面の沈下量を測定したものである。具体的には、上記容器内に各充填用モルタルを容器天面から１０ｃｍ離れた１箇所に設置した注入管から容器全体に充満するまで注入し、その後、円筒状の容器の天端を水平にならした後、一回り大きい容器で１日封函養生を行い、材齢１日で試験体の断面が露出するように脱型し、供試体の中心をとおるように、且つ、鉛直方向で２つに切断した。その切断面の高さを１１点計測し、その平均値と当該容器の高さとの差から算出した値を、各充填用モルタルの本試験における「沈下量（ｍｍ）」とした。尚、予め計量した塩化ビニル容器の容積と再生コンクリートクラッシャランの密度と重量から算出される容積の比を百分率で算出した値を「実積率」とした。結果を表３に示す。尚、この「沈下量」が２．０ｍｍ以下であるものを吸水性廃棄物の処理に好ましく用いることができる好ましい充填用モルタルであると評価した。
【００７５】
又、比較例１の充填用モルタルについて、容器内に敷き詰める再生コンクリートクラッシャン（コンクリートガラ）をプレウェッティングして、表面乾燥飽水状態（表乾状態）とした場合の沈下量についても、上記試験と同一条件の試験を行い、それぞれについて、沈下量を測定した。この結果については、下記表５に示す。表５の結果からは、何等かの理由でプレウェッティング処理を行うことができない吸水性処理物を処理対象とする場合に、本発明が特に有効であることが分かる。尚、又、上記再生コンクリートクラッシャラン（コンクリートガラ）について、上述の「表面乾燥飽水状態（表乾状態）」とは、コンクリートガラ内部の空隙は水で満たされているが、表面には水が付着していない状態のことを言い、コンクリートを作る場合に水の出入りがない，基準とされる状態のことを言う。
【００７６】
【表３】
2018138505.tif 000007
【００７７】
【表４】
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【００７８】
【表５】
2018138505.tif 000009
【００７９】
以上の結果より、本発明にかかる充填用モルタル及び吸水性廃棄物の処理方法は、モルタルによって固化する対象廃棄物が吸水性の高い廃棄物であっても、当該吸水性の高さに起因して生じる、充填中の充填用モルタルの流動性の低下と、充填後のモルタル界面の沈下とを回避することにより、廃棄物を安定的に所望の性状を備える硬化体とすることができるものであることが分かる。
【００８０】
加えて、本発明は、粗骨材を予め敷き詰めた後、モルタルを充填するプレパックドコンクリート用の充填用モルタルにおいて、充填に要する時間が長くなった場合においても、或いは、モルタルの注入管を充填空間内に挿入することが困難となることで、注入圧の調整による充填性の確保が期待できず、要求される充填性をモルタル自身の特性に依存せざるを得ない場合においても、所要の流動性を維持し、且つ、材料分離を生じない適度な粘性を維持する充填用モルタルを提供することができるものであることも分かる。
【符号の説明】
【００８１】
１                        充填用モルタル
２                        吸水性廃棄物
３                        収納容器
４                        注入管
１０                      プレパックドコンクリート
【図１】
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