(57)【要約】【課題】モルタルまたはコンクリート系材料から発生するアンモニアガスがクリーンルーム，美術品の収納若しくは展示室などの清浄空間に混入して清浄空気を汚染するのを防止する。【解決手段】清浄空間が存在する建物に用いるモルタルまたはコンクリート系材料であって，骨材として，焼却炉起源の溶融スラグを冷却後さらに結晶化炉で１０００℃以上に再加熱して得た結晶化石材，或いは該溶融スラグの冷却の過程で結晶が成長するに十分な冷却速度で徐冷して得た結晶化石材を使用したことを特徴とする清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料である。セメントとしては，好ましくは低熱ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメントまたは高ビーライト系セメントの少なくとも１種を使用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
清浄空間が存在する建物に用いるモルタルまたはコンクリート系材料であって，骨材として結晶化石材を使用したことを特徴とする清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料。
【請求項２】
清浄空間が存在する建物に用いるモルタルまたはコンクリート系材料であって，骨材として結晶化石材を使用し，且つセメントとして，普通ポルトランドセメント，低熱ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメントまたは高ビーライト系セメントの少なくとも１種を使用したことを特徴とする清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料。
【請求項３】
結晶化石材は，焼却炉起源の溶融スラグを冷却後にさらに結晶化炉で１０００℃以上に再加熱して得た結晶質の石材である請求項１または２に記載の清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料。
【請求項４】
結晶化石材は，焼却炉起源の溶融スラグを得るさいに，結晶が成長するに十分な冷却速度で徐冷して得た結晶質の石材である請求項１または２に記載の清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料。
【請求項５】
清浄空間は，クリーンルーム，美術品の収納若しくは展示室，または生物若しくは化学実験室である請求項１ないし４のいずれかに記載の清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，クリーンルームや美術品の収納若しくは展示室などの清浄空間が存在する建物に用いるモルタルまたはコンクリート系材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント系コンクリート系材料は，各種構造物を構成する基本的な材料として広く使用されているが，最近，この材料は半導体製造工場などでアンモニア汚染を起こす原因となることが認識されるようになった。セメント系コンクリート系材料から発生するアンモニアガスがクリーンルーム等の清浄空間を汚染し，半導体製造などに支障を来すことが判明したからである。アンモニアガスは半導体製造など生産歩留り低下の原因となるのみならず，美術品や文化財の変色・劣化なども引き起こす。このため，アンモニアガスが問題となるクリーンルーム，美術品の収納若しくは展示室，生物若しくは化学実験室およびこれに類する清浄空間をもつ建物では，通常のセメント系コンクリート材料をそのまま使用することには問題がある。
【０００３】
前記の理由により，清浄空間の空気と接することになるモルタルまたはコンクリート系材料は，アンモニアガスが発生しない材料であることが求められる。このアンモニアガスの発生原因については，骨材表面に付着していた有機物（窒素化合物）がセメント系材料の硬化反応の過程でアンモニアに変性することが主因であると考えられている。このため，アンモニアガスの発生が問題となる建物の躯体コンクリートや仕上げモルタル等において，川砂等の天然系骨材を使用するさいには，骨材類を加熱処理する，洗浄液で洗浄処理するなどといった，骨材表面の有機物を除去する対策を施すことが提案されており，セメントについても，アンモニアガスが比較的発生し難い早強ポルトランドセメントを使用することも推奨されている。
【０００４】
さらに，コンクリートの躯体表面に吸着シートを貼ってアンモニアガスの発生を防止したり，建物竣工後に一定の換気期間（枯らし期間）を設け，アンモニアガスの発生が止まってから清浄空間の使用を開始するといった対策も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
モルタルまたはコンクリート系材料からのアンモニアガス発生を防止するためだけに，骨材の加熱処理や洗浄処理を行うにはそれだけ設備と費用が嵩み，コンクリートの製造過程での管理も煩雑となって厄介である。また吸着シートを用いても発生したアンモニアガスそのものを除去することはできないし，枯らし期間を設けることは施工上経済的ではない。したがって本発明の課題は，このような問題のない清浄空間用のモルタルまたはコンクリート系材料を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，清浄空間が存在する建物に用いるモルタルまたはコンクリート系材料であって，骨材として結晶化石材を使用したことを特徴とする清浄空間用モルタルまたはコンクリート系材料を提供する。結晶化石材は，代表的には，焼却炉起源の溶融スラグを冷却後にさらに結晶化炉で１０００℃以上に再加熱して得た結晶質の石材，或いは，焼却炉起源の溶融スラグを得るさいに結晶が成長するに十分な冷却速度で徐冷して得た結晶質の石材である。使用するセメントについても，低熱ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメントまたは高ビーライト系セメントの少なくとも１種を使用するのが好ましい。この場合，これらのセメントを普通ポルトランドセメントに組合せて使用することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記の課題を解決すべく，本発明者らは各種の骨材やセメントを使用した場合のアンモニアガスの発生挙動を調べてきた。その結果，各種の天然骨材を使用した場合に，セメントの硬化反応が進行する過程でアンモニアガスが発生し，その挙動は練り混ぜ水が多く存在しているであろう硬化反応の初期に著しいことがわかった。この場合には，発生したアンモニアがいったんは水に溶け，水が消費されるとアンモニアガスとして放出することも予想されるが，その実際の挙動は明らかではない。実施工のコンクリート構造物では，硬化過程で生成したアンモニアがガス状またはイオン状でマトリックス中に閉じ込められ，その放出が止むまでに半年もしくは１年を要することになると考えられる。
【０００８】
ところが，結晶化石材を骨材として使用した場合には，硬化過程でのアンモニアガスの発生は著しく低下することがわかった。したがって，硬化後においてもアンモニアガスの発生は軽微にすることができ，清浄空間用のモルタルまたはコンクリートとして好適なものが得られることが判明した。またセメントについても，普通ポルトランドセメントに比べて，低熱ポルトランドセメントや高ビーライトセメント，さらには早強ポルトランドセメントなどでは硬化過程でのアンモニアガスの発生量が低くなることがわかった。ここで，高ビーライトセメントとは中庸熱ポルトランドセメントのＪＩＳ規格に適合する範囲でビーライト含有率を高めた高強度・高流動セメントをいう。
【０００９】
本発明で使用する結晶化石材は，代表的には焼却炉起源の溶融スラグを冷却後に結晶化炉で１０００℃以上に再加熱して得た結晶質の石材である。下水汚泥その他の廃棄物（都市ごみを焼却した焼却灰を含む）を電気溶融炉やガス化溶融炉等を用いて約１４００℃程度の高温で溶融し，これを急冷して環境に無害なガラス質のスラグ（溶融スラグ）に変えることが行われているが，この溶融スラグをさらに結晶化炉でほぼ１１００℃に加熱し，結晶が成長するように冷却すると，熱的に安定した結晶化石材が得られる。場合によっては，高温で溶融した前記のスラグを急冷するのではなく，結晶が成長するに十分な冷却速度で徐冷することによっても結晶化石材を得ることもできる。いずれにしても，このようにして得た結晶化石材は，結晶の種類に対応した特定の原子配列になっており，その結晶構造は，廃棄物中の大半の無機成分すなわちＳｉＯ２−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系で析出しているので，強度も大きく，耐酸性・耐アルカリ性に優れるという特質があり，重金属類の溶出の問題もない。
【００１０】
本発明においては，この結晶化石材を，その粒度に応じて，清浄空間をもつ建物のモルタルまたはコンクリート用材料の細骨材および／または粗骨材として使用するものであるが，骨材の全てをこの結晶化石材とする以外に，場合によっては，骨材の一部は有機物付着の少ない硅砂その他の骨材で置換してもよい。
【００１１】
以下に本発明者らが行った代表的な試験例を挙げて，本発明の効果を明らかにする。
【００１２】
【実施例】
表１の配合Ｎｏ．１〜８のコンクリートを練り混ぜ，それぞれの配合のものから１００×１００×１００ｍｍの立方形状の供試体Ａ〜Ｈを作成した。使用材料は次のとおりである。
普通ポルトランドセメント：太平洋セメント株式会社製
低熱ポルトランドセメント：太平洋セメント株式会社製
高ビーライトセメント：太平洋セメント株式会社製商品名ハイフローセメント
結晶化石材の細骨材：下水汚泥を１４００℃で溶融した溶融スラグをさらに結晶化炉で約１１００℃で再加熱して得た最大粒径５ｍｍの細骨材。
結晶化石材の粗骨材：下水汚泥を１４００℃で溶融した溶融スラグをさらに結晶化炉で約１１００℃で再加熱して得た最大粒径２０ｍｍの粗骨材。
練り混ぜ水：水道水
川砂利　：新潟産の川砂利（表乾比重　２．７３）
加工砂　：広島産（比重　２．５６）
砕石　　：青梅産硬質砂岩（比重　２．６０）
砕砂　　：青梅産硬質砂岩（比重　２．６０）
硅砂　　：５号，６号，７号
【００１３】
各供試体Ａ〜Ｈから発生するアンモニアガス発生量をイオンクロマト法で測定した。測定にあたっては，供試体を１０リットル（Ｌ）のデシケータに入れ，このデシケータ内に恒温恒湿空気を導入しながら流量４００ミリＬ／分でデシケータ内の空気をポンプで吸引し，この吸引したガスを，直列に接続した２連のインピンジャー（各々超純水を４０ミリＬ装填してある）に導き，次いで積算計および流量計を経て系外に放出する。そのさい，インピンジャー内の超純水に捕集されたアンモニアイオン量をイオンクロマトグラフィーで計測する。その結果を表２に示した。
【００１４】
【表１】
2004002099.tif 000002
【００１５】
【表２】
2004002099.tif 000003
【００１６】
表２の結果のうち，各材齢におけるアンモニアガス発生量の推移を図１に示したが，供試体Ｂ（配合２の比較例）のものは，硬化初期からのアンモニアガス発生量が最も多く，ついで供試体Ｄ，Ｃ，Ａ（配合４，３，１の比較例）が多いのに対し，本発明例の供試体Ｅ〜Ｈのものは，硬化初期から硬化完了までアンモニア発生量が軽微であることがわかる。
【００１７】
また表２の結果のうち，材齢７〜２８日までの積算アンモニアガス発生量（測定値があるもの）を図２に対比して示したが，図２から，本発明例の供試体Ｅ〜Ｈ（配合５〜８のもの）は，供試体ＢとＤの比較例のものに比べて，アンモニアガス発生量が極めて少ないことがわかる。そのうちでも，普通ポルトランドセメントを用いた供試体Ｅ（配合５）のものよりも，低熱ポルトランドセメントを用いた供試体Ｇ（配合７）および高ビーライトセメントを用いた供試体Ｈ（配合８）のものは一層アンモニアガス発生量が少なくなっている。
【００１８】
本例で用いた供試体はいずれも１０ｃｍ角の小さなものであり，実構造物のものとは，乾燥挙動やそれに伴う内部から外部へのガス移動挙動が異なるものと考えられる。図１の結果では，供試体Ｂ（配合２）の最も発生量の多いものでも材齢２８日程度でほぼ枯れている。実構造物からのアンモニアガス発生は通常は半年から１年で枯れるので，これらの供試体の材料２８日での枯れ状況は，実構造物の半年から１年での枯れ状況に相当するものと推定される。その結果からすると，本発明例の供試体Ｅ〜Ｈのものは硬化初期の段階から，供試体Ａのものと同様の枯れた状態であると言っても過言ではなく，それ以降のアンモニアガス発生は起こらないものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，モルタルまたはコンクリート系材料からアンモニアガスが発生するのを顕著に低下させることができる。このため，これらの材料を，半導体製造等のクリーンルーム，美術品の収納若しくは展示室，生物または化学実験室その他の清浄空間の空気と接触する可能性のある材料として使用することができる。このモルタルまたはコンクリート系材料は，通常のコンクリートと同様の施工性・経済性・強度特性を何ら損なうことなくアンモニア発生の抑制がなされたものであるから，清浄空間をもつ建物の構造材や仕上げ材として一般的なコンクリートと同様の施工基準で使用することができる。そして，本発明によれば廃棄物からの二次産品である結晶化石材の有用な用途を提供できるから，結晶化石材の付加価値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うコンクリートの各材齢におけるアンモニアガス発生量の推移を比較例のものと対比して示した図である。
【図２】本発明に従うコンクリートの材齢７〜２８日までの積算アンモニアガス発生量を比較例のものと対比して示した図である。
【図１】
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【図２】
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