(57)【要約】【課題】廃棄物溶融スラグを骨材として用いて、適度なコンシステンシーを十分保持でき、複雑な形状の製品、大きい寸法の製品も製造し易い軽量水硬性複合物を提供する。【解決手段】水硬性固化材としてのセメント、水、一部または全部が乾燥した、生成条件として廃棄物焼却灰に融点降下剤を加え、１４００℃以上で焼成された廃棄物溶融スラグ骨材と、減水剤と、起泡剤によって所定の気泡を導入するようにした配合の水硬性複合物を製造する。この水硬性複合物によれば、低水セメント比においてもコンクリート、モルタルのしての施工性に優れ、軽量でありながら所定の強度が確保できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性固化材、水、一部または全部が乾燥した廃棄物溶融スラグ骨材、減水剤、及び起泡剤を配合してなることを特徴とする軽量水硬性複合物。
【請求項２】
廃棄物溶融スラグ骨材は、廃棄物焼却灰に融点降下剤を加え、１４００℃以上で焼成されたことを特徴とする請求項１項に記載の軽量水硬性複合物。
【請求項３】
廃棄物溶融スラグ骨材を、絶乾状態ないし該骨材の吸水率の半分程度まで吸水して配合された請求項１項に記載の軽量水硬性複合物。
【請求項４】
廃棄物溶融スラグ骨材の一部または全部の比重が１．８未満である請求項１に記載の水硬性複合物。
【請求項５】
水／水硬性固化材（比）が６０％以下である請求項１に記載の軽量水硬性複合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物溶融スラグを用いた軽量水硬性複合物に係り、特に、乾燥状態の廃棄物溶融スラグを軽量骨材として用いた軽量水硬性複合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般廃棄物や下水汚泥の減容化を図るために、これらを焼却して発生した焼却灰を、溶融して冷却しスラグを生成する技術が広まってきている。そしてこれらスラグを有効利用するために、コンクリート等の水硬性複合物の製造のための骨材や、道路用骨材等への用途拡大が図られている。（たとえば非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
エコスラグ利用普及センター、“６．エコスラグ利用に関する情報コーナー”、［ｏｎｌｉｎｅ］、（社）日本産業機械工業会、［平成１５年３月２６日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓｉｍ．ｏｒ．ｊｐ／ｈｏｎｂｕ／ｓｅｎｔａ／ｅｋｏｓｕｒａ．ｈｔｍ＞
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一部または全部が乾燥した、廃棄物溶融スラグ骨材を用いると、骨材が吸水するため水結合材比が急変して取り扱いが困難となり、十分な実用化が果たされていない。たとえば適正なコンシステンシーを確保するためには使用水量を増す必要があるが、使用水量が多いと、硬化強度が低下するという問題がある。また、コンクリート製品の製造に際し、適正なコンシステンシーを保持する時間がかなり短いため、ごく短時間しか取り扱えない。したがって、寸法の大きい製品を製造する際、打ち継ぎ目がコールドジョイントになるという問題があった。
【０００５】
このような取り扱いの難しさから、従来、この種の廃棄物溶融スラグを軽量骨材としてを用いる時、乾燥状態、特に絶乾状態で用いられることはなかった。
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、水硬性複合物の製造時における適度なコンシステンシーを十分保持でき、複雑な形状の製品、大きい寸法の製品も製造し易い軽量水硬性複合物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来、乾燥状態で用いられることがなかった廃棄物溶融スラグ骨材を絶乾ないし乾燥状態で用いる際に生じる急激なコンシステンシーの低下を排除すべく鋭意検討を行った結果、乾燥状態の廃棄物溶融スラグ骨材と、その骨材乾燥状態に見合ったポリカルボン酸系の分散性が高い減水剤、または分散性が同等以上のもの、または分散性の優れた減水剤と起泡剤及び必要に応じて各種添加材を配合して、同時に、あるいは組み合わせて使用することにより、上述した従来の課題を一気に解決できるという知見を得、本発明を完成できた。
【０００７】
すなわち、本発明は水硬性固化材、水、一部または全部が乾燥した廃棄物溶融スラグ骨材、減水剤、及び起泡剤を配合してなることを特徴とする。
【０００８】
このとき、廃棄物溶融スラグ骨材は、廃棄物焼却灰に融点降下剤を加え、１４００℃以上で焼成されたものであることが好ましい。
【０００９】
廃棄物溶融スラグ骨材を、絶乾状態ないし該骨材の吸水率の半分程度まで吸水して配合することが好ましい。
【００１０】
また、廃棄物溶融スラグ骨材の一部または全部の比重が１．８未満であることが好ましい。
【００１１】
水／水硬性固化材（比）を６０％以下にすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の軽量水硬性複合物の実施の形態について説明する。本発明は、水硬性固化材、水、一部または全部が乾燥した、廃棄物溶融スラグ骨材、及び該廃棄物溶融スラグ骨材に対して減水剤、起泡剤を配合してなることを特徴とするが、それらのうち、水硬性固化材としてのセメント種類は制限されず、その用途により自由に選択でき、たとえば普通ポルトランドセメント、早強セメント、中庸熱セメント、高炉セメント等を使用することができる。
【００１３】
減水剤として、ポリカルボン酸系の分散性が高い減水剤、または分散性が同等以上のものを用いると、使用する水の量が少なくても製造は実際的に可能であることを見出した。また、ポリカルボン酸系の分散性が高い減水剤を用いる場合においても、コンシステンシー保持時間はかなり短い場合がる。このとき減水剤を用いるとともに、起泡剤によって気泡を導入することによりコンシステンシーの急激な低下を防止できる。
【００１４】
ポリカルボン酸系の減水剤を用いると水量を増やさず混練できる。更に気泡と減水剤を組合せて用いると、コンシステンシー保持時間が長くなる。気泡を導入することにより単位質量が小さくなるが、ＡＥ剤等の空気連行作用による場合と比べ、強度の低下が非常に少ない。すなわち施工性がよく、軽量で所定の強度を確保した軽量水硬性複合物が得られる。
【００１５】
ポリカルボン酸系減水剤の具体例としては、主成分がポリカルボン酸エーテル系の複合物（カルシウム・ベース）等が挙げられる。たとえばエヌエムビー社製の商品名「ＳＰ−８ＨＥ」、花王（株）「マイテイ２０００ＴＨ」等がある。その他の同等の市販減水剤も利用することができる。また、ポリカルボン酸系の他にもリグニン系もメラミン系もナフタリン系減水剤の使用も可能である。また、主成分が変性リグニン、アルキルアリスルホン酸及び活性持続ポリマーの複合物等が挙げられる。たとえばエヌエムビー社製の商品名「レオビルトＳＰ―９ＨＳ、又はＳＰ―９Ｒ」等がある。さらに、主成分が高縮合芳香族スルホン酸化合物のものも利用することができ、たとえばエヌエムビー社製の商品名「レオビルトＮＬ―１４４０」等がある。加えて、主成分がナフタリンスルホン酸・ホルマリン高縮合物塩のものも利用することができ、たとえば花王（株）社製商品名「マイテイ１５０」等がある。
【００１６】
起泡剤は合成界面活性系、樹脂セッケン系、又は加水分解蛋白系起泡剤が好適であり、材料混練りに際し、気泡が導入されるようする。市販起泡剤としては、たとえばエヌエムビー社製の商品名「ファインフォーム６０６」、竹本油脂（株）の商品名起泡剤「エアーセットＡ」、（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルフォームＬ―５０」等がある。
【００１７】
導入する気泡の大きさの種類と導入量は、目標とする比重と強度によっても相違する。気泡の導入量は、たとえば１０〜３５０リットル／ｍ３、好ましくは５０〜１５０リットル／ｍ３がよい。気泡の大きさは、たとえば１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜２５０μｍ程度がよい。
【００１８】
本発明の軽量水硬性複合物に用いられる廃棄物溶融スラグ骨材は、一般ゴミ等の廃棄物、下水汚泥の焼却灰のいずれを問わず使用できるが、溶融スラグ製造時に、酸化マグネシウム等の融点降下剤を導入し、所要溶融炉温度の低下を図るとともに、かつ１４００℃以上で灰、融点降下剤等を溶融させて冷却して製造され、吸水率が３％以下のものを使用する点に特徴がある。これにより、骨材としての十分な強度、すりへり抵抗性を有する廃棄物溶融スラグが提供される。この廃棄物溶融スラグは、プレウェッチングの必要がなく絶乾状態で用いることができる。当然、必要に応じてプレウェッチングにより所定の吸水状態にして使用することもできる。その場合、廃棄物溶融スラグ骨材の吸水率の半分程度までの吸水状態が可能である。
【００１９】
廃棄物溶融スラグを軽量骨材として用いる場合、骨材種類は粗骨材及び細骨材のいずれかに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択できる。また天然骨材と廃棄物溶融スラグ骨材とを併用することもでき、たとえば廃棄物溶融スラグ細骨材を細骨材として、粗骨材としてたとえば秦名産天然軽量粗骨材等を使用することができる。粗骨材または細骨材は、それぞれが所定の湿潤状態であってもよく、たとえば湿潤状態の細骨材に対してほぼ絶乾状態の粗骨材、または湿潤状態の粗骨材に対してほぼ絶乾状態の細骨材を使用することで骨材全体の水分調整が可能になる。
【００２０】
また、廃棄物溶融スラグ骨材は、粗骨材または細骨材の一部または全部の比重が１．８未満のもので構成するようにしてもよい。これにより、水硬性複合物のさらなる軽量化が達成される。
【００２１】
本発明の軽量水硬性複合物の配合決定には、従来の水硬性複合物と同様の配合設計手法が適用できる。なお本発明の軽量水硬性複合物の水セメント比は低く抑えることが可能であるが、施工性を維持し、材料分離を防止する観点から通常１６〜６０％、好ましくは５５％以下として用いられる。
【００２２】
また、軽量水硬性複合物を製造する手順としては、従来の軽量コンクリートと同様にミキサー中に混練り材料を投入して空練りを行い、水、減水剤を投入し、気泡を導入して本練りを行う。打設、成型に関しては公知のいかなる手段も適用可能である。打設後の養生についても、従来と同様の養生手段を採用することができ、たとえば成型品であれば蒸気養生等も可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明する。
（実施例１）
表１に示す配合率に従って本発明による調合１と調合２の軽量水硬性複合物を調製した。表１の配合では低水セメント比を採用している。なお、細骨材及び粗骨材は、絶乾状態の長崎県産の廃棄物溶融スラグ骨材である。減水剤はポリカルボン酸系減水剤であり、エヌエムビー社製、商品名「ＳＰ−８ＨＥ」である。ＡＥ剤としてエヌエムビー社製の商品名「７７５Ｓ」、起泡剤として（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルフォームＬ―５０」を、気泡発生装置は（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルエース」を用いた。廃棄物溶融スラグ骨材の絶乾比重は１．８未満である。
【００２４】
［表１］
2004292289.tif 000002
【００２５】
上記配合率に従って、各材料をミキサー中へ投入して空練りを行い、水及び減水剤、ＡＥ剤又は気泡を導入し、本練りを行い、調合１と減水剤と気泡とを同時に用いた軽量水硬性複合物調合２を調製した。
【００２６】
軽量コンクリート調合１と調合２の生コンクリート時の打設直後、１５分後の物性を測定した。調合１と調合２はともにスランプの変化を測定したが、両方ともにコンシステンシーの低下は見られなかった。
【００２７】
［表２］
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【００２８】
さらに、上記調合１と調合２の生コンクリートを規定の型枠に打設し、φ１０×２０ｃｍの寸法の供試体を得て、その圧縮強度と比重を測定した。その結果を表３に示す。
【００２９】
［表３］
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【００３０】
（実施例２）
表４に示す配合率に従って本発明による調合３と調合４の軽量水硬性複合物を調製した。表４の配合では低水セメント比を採用している。表４において、細骨材は、絶乾状態の長崎県産の水砕スラグであり、粗骨材は、絶乾状態の秦名産天然軽量骨材である。水砕スラグと秦名産天然軽量骨材の絶乾比重は１．８未満である。減水剤は、高縮合芳香族スルホン酸化合物が主成分である、エヌエムビー社製の商品名「レオビルトＮＬ―１４４０」である。ＡＥ剤としてエヌエムビー社製の商品名「７７５Ｓ」、起泡剤として（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルフォームＬ―５０」を、気泡発生装置は（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルエース」を用いた。
【００３１】
［表４］
2004292289.tif 000005
【００３２】
上記配合率に従って、各材料をミキサー中へ投入して空練りを行い、水及び減水剤、ＡＥ剤又は気泡を導入し、本練りを行い、本発明の高性能減水剤とＡＥ剤を用いた軽量コンクリート調合３と減水剤と気泡を同時に用いた軽量水硬性複合物調合４を調製した。
【００３３】
軽量コンクリート調合３と調合４の生コンクリート時の打設直後、１５分後の物性を測定した。調合３と調合４は共にスランプの変化を測定した。調合４ではコンシステンシーが保持されたが、調合３では混練直後から、コンシステンシーが低下し、取り扱い時の作業性が著しく低下した。
【００３４】
［表５］
2004292289.tif 000006
【００３５】
さらに、上記調合３と調合４の生コンクリートを規定の型枠に打設し、φ１０×２０ｃｍの寸法の供試体を得て、その圧縮強度と比重を測定した。その結果を表６に示す。
【００３６】
［表６］
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【００３７】
（実施例３）
表７に示す配合率に従って本発明による調合５と調合６の軽量水硬性複合物を調製した。表７の配合には十分乾燥した骨材と低水セメント比を採用している。表７において、細骨材は、絶乾状態の長崎県産の水砕スラグであり、粗骨材は、絶乾状態の雲仙普賢岳の溶岩流による石・岩石を砕いたものである。水砕スラグの絶乾比重は１．６未満であり、粗骨材の絶乾比重は２．０未満である。減水剤は、ナフタリンスルホン酸・ホルマリン高縮合物塩を主成分とした、花王（株）社製商品名「マイテイ１５０」である。ＡＥ剤として竹本油脂社製の商品名「エアーセットＡ」、起泡剤として（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルフォームＬ―５０」を、気泡発生装置は（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルエース」を用いた。
【００３８】
［表７］
2004292289.tif 000008
【００３９】
上記配合率に従って、各材料をミキサー中へ投入して空練りを行い、水及び減水剤、ＡＥ剤添加又は気泡を導入し、本練りを行い、本発明の減水剤とＡＥ剤を用いた軽量コンクリート調合５と、減水剤と気泡を同時に用いた軽量コンクリート調合６を調製した。
【００４０】
軽量コンクリート調合５と調合６の生コンクリート時の打設直後、１５分後の物性を測定した。調合５と調合６はともにスランプの変化を測定した。調合６ではコンシステンシーが保持されたが、調合５では混練直後から、コンシステンシーが低下し、取り扱い時の作業性が著しく低下した。
【００４１】
［表８］
2004292289.tif 000009
【００４２】
さらに、上記調合５と調合６の生コンクリートを規定の型枠に打設し、φ１０×２０ｃｍの寸法の供試体を得て、その圧縮強度と比重を測定した。その結果を表９に示す。
【００４３】
［表９］
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【００４４】
（実施例４）
上記実施例１の調合１と調合２から粗骨材を除いた軽量モルタルの調合７、調合８を別に配合し、４×４×１６ｃｍの寸法の供試体を得て、養生日数の関数としての比重と圧縮強度を測定した。この結果から７日間の養生日数でも、軽量モルタル調合８の方が若干軽く良好な圧縮強度が得られた。また、調合７と調合８は共にフローの変化を測定し、脱型後の状況を検討した。コンシステンシーに変化なく作業性に若干優れているのは調合８であった。その結果を表１０に示す。
【００４５】
［表１０］
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【００４６】
（実施例５）
セメントとして早強セメントを用い、水セメント比２９％の軽量モルタル調合９、調合１０を調製した。細骨材として絶乾状態の長崎県産水砕スラグを用いた。水砕スラグの絶乾比重は１．６未満である。調合９は減水剤とＡＥ剤を、調合１０は減水剤と気泡を用いた。減水剤は、ポリカルボン酸系減水剤であり、花王（株）社製、商品名マイテイ「２０００ＷＨＺ」である。ＡＥ剤として竹本油脂社製の商品名「エアーセットＡ」、起泡剤として（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルフォームＬ―５０」を、気泡発生装置は（株）セルフォーム技術研究所社製の商品名「セルエース」を用いた。
【００４７】
上記軽量モルタル調合９、調合１０を別に配合し、４×４×１６ｃｍの寸法の供試体を得て、養生日数の関数としての比重と圧縮強度を測定した。この結果から、７日間の養生日数でも、軽量モルタル調合１０の方が若干軽く、良好な圧縮強度が得られた。調合９と調合１０はともにフローの変化を測定し、脱型後の状況を検討したが、施工性に若干優れているのは調合１０であった。その結果を表１１に示す。
【００４８】
［表１１］
2004292289.tif 000012
【００４９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、所定生成条件で製造された廃棄物溶融スラグによる軽量骨材を用い、減水剤と気泡を用いて配合された軽量水硬性複合物は、低水セメント比においてもコンクリート、モルタルのしての施工性に優れ、軽量でありながら所定の強度が確保できるという効果を奏する。