(57)【要約】    【課題】  強度発現や耐久性に優れ、コンクリート用骨材等として好適に使用できる焼成物を提供すること。    【解決手段】  2CaO・SiO2 １００質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2を１０〜２０００質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計含有量が２０質量部以下である焼成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
2CaO・SiO2 １００質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2を１０〜２０００質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計含有量が２０質量部以下であることを特徴とする焼成物。
【請求項２】
産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上を原料とする請求項１記載の焼成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の焼成物からなるコンクリート用骨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート用骨材等として好適に使用できる焼成物に関し、特に、コンクリート用骨材として使用したときに、強度発現性や耐久性に優れたコンクリートを製造することができる焼成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート用骨材としては、天然産の石材や砂が使用されているが、これらは年々その産出量が逼迫し、良質のものが得られ難くなっており、天然資源や環境保護の面からも対策が求められている。天然産の石材や砂に代わるコンクリート用骨材として、例えば通常のセメントクリンカーを用いることが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載されているコンクリートでは、コンクリートそのもののリサイクルは可能であるが、骨材として使用されている通常のセメントクリンカーは、石灰石等の天然資源を原料とするものであり、天然資源の保護の観点からは、未だ問題がある。
【０００４】
また、近年、コンクリートの使用環境の多様化により、特にコンクリートの高耐久性が求められている。コンクリートの耐久性を低下させる原因のひとつに中性化が知られている。コンクリートの中性化により、鉄筋構造物に用いられている鉄筋に錆が生じ、そのときの膨張圧で、鉄筋とコンクリートとの付着が損なわれ、コンクリート片が剥落する等の問題が生じる。
しかして、通常のセメントクリンカーを骨材として使用したコンクリートでは、天然産の石材や砂を使用したコンクリートに比べ、強度発現性は向上するものの、耐中性化等の耐久性はほぼ同等であり、より高い耐久性が求められている。
【特許文献１】特開平８−２３１２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、強度発現性や耐久性に優れ、コンクリート用骨材等として好適に使用できる焼成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる実情において、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、2CaO・SiO2 及び2CaO・Al2O3・SiO2を特定の割合で含有し、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計含有量が２０質量部以下焼成物が、コンクリート用骨材等として好適に使用でき、これを用いれば、強度発現性や耐久性に優れたコンクリートを製造することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、2CaO・SiO2 １００質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2を１０〜２０００質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計含有量が２０質量部以下であることを特徴とする焼成物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の焼成物は、コンクリート用骨材等として好適に使用でき、特に、強度発現性や、耐中性化等の耐久性に優れたコンクリートを製造することができる。
また、本発明の焼成物は、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土を原料とすることができ、多量の廃棄物の有効利用が図れ、天然資源や環境保護の面からも好ましいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の焼成物は、2CaO・SiO2（Ｃ2Ｓ）及び 2CaO・Al2O3・SiO2（Ｃ2ＡＳ）を含有し、Ｃ2Ｓ１００質量部に対して、Ｃ2ＡＳを１０〜２０００質量部、好ましくは１００質量部を超え２０００質量部以下、特に好ましくは１５０〜２０００質量部含有するものである。
ここで用いるＣ2Ｓは水硬性を有し、コンクリート中でゆっくり反応してコンクリートを緻密化させ、強度を向上させる効果がある。また、Ｃ2ＡＳは水硬性はないが、炭酸化すると緻密化するため、中性化を抑制する効果がある。
【００１０】
Ｃ2ＡＳ含有量が１０質量部未満では、焼成物の吸水率が大きくなり、また、コンクリート用骨材として使用した場合に、耐中性化等の耐久性を十分向上させることができない。さらに、焼成時に焼成温度を上げてもフリーライム量が低下しにくく、焼成物の焼成が困難になる。一方、Ｃ2ＡＳ含有量が２０００質量部を超えると、コンクリート用骨材として使用した場合に、十分な強度を得ることができない。
【００１１】
また、本発明の焼成物は、Ｃ2Ｓ１００質量部に対して、3CaO・Al2O3（Ｃ3Ａ）と4CaO・Al2O3・Fe2O3（Ｃ4ＡＦ）の合計含有量が２０質量部以下、好ましくは１０質量部以下である。２０質量部を超えると、焼成物の吸水率が大きくなり、また、コンクリート用骨材として使用した場合に、膨張破壊する可能性があり、耐久性に劣る。
【００１２】
このような組成の焼成物を製造するための原料としては、一般のポルトランドセメントクリンカー原料、すなわち、石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ原料、珪石、粘土等のＳｉＯ2原料、粘土等のＡｌ2Ｏ3原料、鉄滓、鉄ケーキ等のＦｅ2Ｏ3原料を使用することができる。
【００１３】
また、本発明においては、焼成物の原料として、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上を用いることもでき、廃棄物の有効利用を促進させることができ、天然資源や環境保護の面からも好ましい。ここで、産業廃棄物としては、例えば石炭灰；生コンスラッジ；下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等の各種汚泥；ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、建設廃材、コンクリート廃材などが挙げられ；一般廃棄物としては、例えば下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。また、建設発生土としては、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。
【００１４】
本発明の焼成物の鉱物組成は、使用原料中のＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3の各含有量（質量％）から、次式により求めることができる。
（１）ＣａＯ＞（1.87×SiO2＋1.41×Fe2O3）の場合：
Ｃ4ＡＦ＝3.04×Fe2O3
Ｃ3Ａ＝1.61×CaO−3.00×SiO2−2.26×Fe2O3
Ｃ2ＡＳ＝−1.63×CaO＋3.04×SiO2＋2.69×Al2O3＋0.57×Fe2O3
Ｃ2Ｓ＝1.02×CaO＋0.95×SiO2−1.69×Al2O3−0.36×Fe2O3
【００１５】
（２）ＣａＯ≦（1.87×SiO2＋1.41×Fe2O3）かつＣａＯ≧（1.87×SiO2）の場合：
Ｃ2Ｓ＝1.02×CaO＋0.95×SiO2−1.69×Al2O3−1.08×Fe2O3
Ｃ2ＡＳ＝−1.63×CaO＋3.05×SiO2＋2.69×Al2O3＋2.08×Fe2O3
Ｃ3Ａ＝1.61×CaO−3.01×SiO2
【００１６】
（３）ＣａＯ＜（1.87×SiO2）の場合：
Ｃ2Ｓ＝3.84×CaO−4.3×SiO2−1.69×Al2O3−1.08×Fe2O3
Ｃ2ＡＳ＝2.69×Al2O3＋2.08×Fe2O3
Ｃ3Ｓ2＝4.8×SiO2−2.57×CaO
（Ｃ3Ｓ2は、3CaO・2SiO2である）
【００１７】
本発明の焼成物は、前記のような原料を適宜混合し、焼成することにより製造することができる。各原料を混合する方法は特に限定されず、慣用の装置等を用いて行なえばよい。また、焼成する際の焼成温度は、１０００〜１３５０℃が好ましく、特に１１５０〜１３５０℃であるのが好ましい。焼成温度が１０００℃未満では、フリーライム量を低減させることが困難であり、１３５０℃を超えると、原料混合物が溶融してしまうため好ましくない。
【００１８】
焼成に用いる装置は特に限定されず、例えばロータリーキルン等を用いることができる。また、ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物、例えば廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等を使用することもできる。
【００１９】
なお、焼成物中にフリーライムが多く存在すると、コンクリート用骨材として使用した場合に、膨張破壊する可能性がある。従って、焼成物中のフリーライム量は１．０質量％以下、特に０．５質量％以下であるのが好ましい。
【００２０】
本発明の焼成物は、焼成物自体の強度と安定性、コンクリート用骨材として使用した場合のコンクリートの強度発現性、耐久性等の点から、「ＪＩＳ  Ａ  １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）」に準じて測定される吸水率が５％以下、特に３．５％以下であるのが好ましい。
【００２１】
本発明の焼成物は、コンクリート用骨材、路盤材、埋め戻し材、セメントクリンカー用原料等として用いることができる。コンクリート用骨材としては、細骨材、粗骨材のいずれにも使用でき、粗骨材として使用する場合には、ふるい分け等により、粒度を５mm以上に調整して用いればよい。
【実施例１】
【００２２】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００２３】
実施例１
（１）焼成物の製造：
石灰石、粘土、下水汚泥、建設発生土の原料を表１に示す組成で調合し、小型ロータリーキルンを用いて、表１に示す温度で焼成し、５〜１３mmにふるい分け、焼成物No.１〜７を得た。この際、燃料として、一般的な重油のほか、廃油や廃プラスチックを使用した。
用いた原料の化学組成は、表２に示すとおりである。
【００２４】
【表１】
2005112650.tif 000002
【００２５】
【表２】
2005112650.tif 000003
【００２６】
（２）焼成物の物性評価：
表１の各焼成物について、吸水率及びすりへり減量を評価した。結果を表３に示す。
（ｉ）吸水率：
ＪＩＳ  Ａ  １１１０（粗骨材の密度及び吸水率試験方法）に準じて測定した。
（ii）すりへり減量：
ＪＩＳ  Ａ  １１２１（ロサンゼルス試験機による粗骨材のすりへり試験方法）に準じて測定した。
【００２７】
【表３】
2005112650.tif 000004
【００２８】
（３）コンクリートの調製：
下記材料を用い、表４に示す配合割合で、コンクリートを調製した。
セメント（Ｃ）；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社）
細骨材（Ｓ）；静岡県小笠郡産陸砂
粗骨材（Ｇ）；表１の焼成物No.１〜７
普通ポルトランドセメントクリンカー（普通クリンカー）
硬質砂岩砕石
水（Ｗ）；水道水
ＡＥ減水剤（ＷＲＡ）；リグニンスルホン酸系減水剤（ポゾリスNo.70、エヌエムビー社）
【００２９】
【表４】
2005112650.tif 000005
【００３０】
（４）コンクリートの物性評価：
表４で得られた各コンクリートについて、圧縮強度、中性化及び長さ変化を評価した。結果を表５に示す。
（ｉ）圧縮強度；
ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）に準じて、材齢２８日、９１日及び１年の圧縮強度を測定した。
【００３１】
（ii）中性化；
材齢２８日まで標準養生し、その後、温度２０℃、相対湿度６０％の室内で２８日間乾燥させた供試体について、ＣＯ2濃度５％、温度２０℃、相対湿度６０％の条件下で、促進中性化試験を行なった。フェノールフタレインの１％エタノール溶液を噴霧し、未着色部分の厚さから、中性化深さを求めた。
【００３２】
（iii）長さ変化；
水中養生３ヶ月後のコンクリートの長さ変化を、ＪＩＳ  Ａ  １１２９−３に準じて測定した。
【００３３】
【表５】
2005112650.tif 000006