(57)【要約】【課題】従来はコンクリート、モルタル、軽量モルタル、セメントペーストについて鋼繊維・ビニロンファイバーでしか得られなかった高靭性を安価で簡単に得ることができ、また、軽量モルタル、セメントペーストについてＷ／Ｃを高くした場合に、材料分離を起こすことを安価で防止できるとともに安定してエアを取り込むことができ、エアを混入してもエアの抜けあがりや材料分離も安価で抑制できる軽量コンクリートを得る。【解決手段】生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とをモルタル、セメントペーストに混和材料として混合するとともに、発泡剤を気泡させたエアを混入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とをモルタル、セメントペーストに混和材料として混合するとともに、発泡剤を気泡させたエアを混入することを特徴とした軽量コンクリート。
【請求項２】
前記モルタル、セメントペーストは水セメント比（Ｗ／Ｃ）が８０％以上である請求項１記載の軽量コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば一軸圧縮強度１５Ｎ／ｍｍ２以下の低強度で設計される軽量コンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量モルタル、セメントペースト・軽量盛土は、セメント・水・場合により砂等の骨材で構成されたモルタル、セメントペースト材料に発泡剤（蛋白系、界面活性剤系）を発泡混合することで作られるモルタル、セメントペースト製品である。
【０００３】
このモルタル、セメントペーストの一軸圧縮強度では、降伏点荷重で破壊を起こし、セメント粒子による結合が崩れ強度が一気に低下する。換言すれば、モルタル、セメントペーストは変形に弱く、一般に０．５ｍ程度以上の変位を起こした場合、亀裂が発生しセメント粒子による結合が壊れ一気に低下する。いわゆる硬いがもろい特性を有する。
【０００４】
このように高靭性に乏しい性質に対して、これを補うには、従来、鋼繊維やビニロンファイバーを混合している。
【０００５】
また、軽量モルタル、セメントペーストについてＷ／Ｃが高いものは、硬化後に大幅な材料分離を起こし、Ｗ／Ｃ＝８０％のセメントミルクでは、体積の約２０％程度が大幅に収縮する場合もある。
【０００６】
これに対処するには、従来はブリージング防止の特殊な薬品などを添加している。
【０００７】
一方、紙製工場で紙をすくった後に残る繊維のカス、すなわち、紙製スラッジから生成した微細繊維を活用するものとして、これを顆粒状にした物質をセメントに混合したソイル柱材（例えば特許文献１参照）や、紙製スラッジの焼却灰をセメントおよび水に混合してスラリー化した埋め戻し材料（例えば特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開２００４−１９７３５６号公報
【特許文献２】特開２００３−４０６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モルタル、セメントペーストに高靭性を付与するために、前記のように鋼繊維やビニロンファイバーを混入する方法はコスト高となるため、実際の工事では広く採用されにくい。
【０００９】
また、低強度設計のモルタル、セメントペースト（軽量モルタル、セメントペーストを含む）では、当初からコスト的に低くおさえようとするものであるから、コストの問題から前記のような鋼繊維やビニロンファイバーが使用されることは少ない。
【００１０】
特に軽量モルタル、セメントペーストでは、鋼繊維は比重が大きく異なることから、軽量モルタル、セメントペーストの中で沈降しやすく不均一な混ざりになりやすいことから、使用されていない。このように、軽量モルタル、セメントペーストについて高靭性を付与する有効な手段は確立されていない。
【００１１】
また、材料分離に対処するため、特殊な薬品を添加する場合は、コストが大幅に増加する問題がある。このため、低強度設計のモルタル、セメントペースト（軽量モルタル、セメントペーストを含む）では、現実には材料分離を見越した施工の実施や、材料分離を起こさない程度にＷ／Ｃを低くする必要があり、Ｗ／Ｃの高いモルタル、セメントペーストを低コストで得ることが困難であった。
【００１２】
なお、前記特許文献１では、紙製スラッジから生成した微細繊維を混合することで適度な粘性を発現し、沈降分離による材料分離のない均一なソイル柱材を得ることができるが、この紙製スラッジは乾燥造粒させたものであり、生成には工程を要する。
【００１３】
さらに、モルタル、セメントペーストの軽量化を図るため、発泡剤を気泡させたエアを混入するが、Ｗ／Ｃが高い（８０％など）場合は流動性が高くなるため、エアがモルタル、セメントペースト内部を比重差により移動し、エアが抜けあがったり、エア層・水層・セメント層などと材料分離するため、所定量のエアが軽量モルタル、セメントペースト内に確保できないおそれがある。
【００１４】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、従来は軽量モルタル、セメントペーストについて鋼繊維・ビニロンファイバーでしか得られなかった高靭性を安価で簡単に得ることができ、また、Ｗ／Ｃを高くした場合に、材料分離を起こすことを安価で防止できるとともに安定してエアを取り込むことができ、エアを混入してもエアの抜けあがりや材料分離も安価で抑制できる軽量コンクリートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とをモルタル、セメントペーストに混和材料として混合するとともに、発泡剤を気泡させたエアを混入することを要旨とするものである。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、モルタル、セメントペーストに混和材料として生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とを混入することで、モルタル、セメントペースト内部で繊維分が細かく柔軟な繊維質として作用する。これにより、モルタル、セメントペーストが一度に大きく破壊することが防止され、降伏点を超えた後もゆっくりと圧縮強度が低下する高靭性が得られる。
【００１７】
これは木質繊維の量を多くするのに比例するが、木質繊維量が多くなると材料の流動性やエアの取り込み効率が低下する。填料は、木質繊維だけでは、材料の流動性やエアの取り込み効率が低下するため、施工整備などを検討の上、材料の流動性やエアの取り込み効率を改善するために、添加するものであり、填料を添加することで流動性やエアの取り込み効率を改善することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記モルタル、セメントペーストは水セメント比（Ｗ／Ｃ）が８０％以上であることを要旨とするものである。
【００１９】
請求項２記載の本発明によれば、木質の繊維分がモルタル、セメントペーストに混合されることで、小さな気泡同士の連結や移動を物理的に妨げるため、従来のＷ／Ｃの高いセメントミルクで発生するような、エアが抜けあがることによる所定量のエアが確保できないなどの問題を解消でき、材料分離を防止できる。
【００２０】
また、生の紙製スラッジがセメント粒子と水の比重差による材料の沈降を物理的に妨げるため、材料分離が起きない。
【００２１】
そして、フロー値についてもセメントミルク内で生の紙製スラッジが物理的な妨げとなり、流動性を低下させる働きをし、柔らかすぎず自立する材料となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように本発明の軽量コンクリートは、モルタル、セメントペースト内に生の製紙スラッジを混入するだけの安価で容易な方法により、特にＷ／Ｃの高いモルタル、セメントペーストについて生の製紙スラッジの木質繊維と填料とがモルタル、セメントペーストのセメント・水や気泡が比重差により分離するのを物理的に妨げるとともに、安定したエアの取り込みを可能にし、モルタル、セメントペーストの硬化後は細かな繊維分により高靭性を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、セメント・水・製紙スラッジ、場合によっては砂を混合して得られるモルタル、セメントペーストであり、さらに発泡剤を発泡させたエアを混合する事で得られる軽量モルタル、セメントペーストである。
【００２４】
すなわち、 モルタル、セメントペーストに、生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とを混和材料（骨材）として混合するものである。
【００２５】
本発明において、モルタルとはセメント・水・砂から構成されたもの、セメントペーストとはセメント・水・から構成されたものをいう。なお、エアを混入する場合は、発泡剤（起泡剤という場合もある）も含まれる。
【００２６】
本発明で使用する生の製紙スラッジとは、古紙を再生するときに生じる産業廃棄物であり、原料とする古紙表面の各塗工剤と再利用されなかった微細な紙繊維とが混在する粘土状の廃棄物である。本発明における製紙スラッジは焼却・乾燥前の生の状態である。
【００２７】
本発明において、填料とは、クレー(白土・ろう石など粘土)やタルク（滑石）などの総称で、最近は炭酸カルシウム（石灰石）も使われている。この填料は、生の製紙スラッジにもともと含まれるものであり、紙の平滑度や印刷適正などを高め、白色度を増し、裏抜けを防ぎ、紙の伸縮を減らし、柔軟性を与えるために用いる。
【００２８】
填料は、生の製紙スラッジが生成される際に木質繊維と混合した状態や木質繊維と填料が別々に排出される場合など様々であるが、木質繊維と填料とに分離される場合は、再度、この分離した木質繊維と填料とを混合する。
【００２９】
本発明は、モルタル、セメントペーストに混和材料として生の製紙スラッジに含まれる木質繊維と填料とを混入することで、硬いがもろいという特性をもつモルタル、セメントペーストに対して、従来は鋼繊維モルタル等の特殊モルタル、セメントペースト特性である高靭性を付与することができる。これは、モルタル、セメントペースト内部で繊維分が細かく柔軟な繊維質として作用することで、一度に大きく破壊することを防止するためである。
【００３０】
また、エアを混入した場合は、木質の繊維分がモルタル、セメントペーストに混合されることで、小さな気泡同士の連結や移動を物理的に妨げるため、従来の水セメント比が高い（Ｗ／Ｃ＝８０％）セメントミルクで起こるような、エアが抜けあがることにより所定量のエアを確保できないなどの問題（材料分離）を回避できる。
【００３１】
そして、Ｗ／Ｃが８０％以上でも従来のエアモルタルに見られるようなエアと水とセメントミルクに分離する材料分離も防止できる。
【００３２】
さらに、ブリージングは、エアを入れない状態であるが、セメントミルクではＷ／Ｃが高いとセメント粒子が水との比重差で沈降し、材料分離を起こすが、本発明のように製紙スラッジを混入した場合は、セメント粒子と水との比重差による沈降を物理的に阻止するため、材料分離がおきない。
【００３３】
フロー値についてもセメントミルク内で製紙スラッジが物理的な妨げとなり、流動性を低下させるから、柔らかすぎず、自立する材料となる。
【００３４】
この木質繊維と填料との材料配合試験結果を以下に記す。下記の表１に示す材料配合で、エア混入量０〜５５％の場合、軽量モルタル、セメントペーストの品質性能は表２のとおりである。
【表１】
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【表２】
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【００３５】
前記配合材料による一軸圧縮試験は、各試験パターンの材料を、５ｃｍ×１０ｃｍのプラスチック製のモールドへ、フレッシュな状態で詰め込み、詰め込み時に混入するエアを振動により抜き、材令２８日となるまで従来のモルタル、セメントペースト材料と同様の養生を行う。その後、一軸圧縮試験機により一軸圧縮強度の測定を行う。
【００３６】
試験結果は、従来の軽量モルタル、セメントペーストや軽量盛土のモルタル、セメントペースト製品に比べ、一軸圧縮強度の変形に特徴があり、図１に示すように降伏点を越えた後もゆっくりと圧縮強度が低下する高靭性を示す。実線が本発明の場合で、破線が従来例を示す。
【００３７】
この傾向は、混和材料として利用する製紙スラッジに含まれる木質繊維の量を多くするに比例して顕著に現れる。ただし、木質繊維の量が多くなるにしたがい、材料の流動性やエアの取り込み効率も低下するので、実際には使用する機械、施工方法を検討した上で、製紙スラッジに含まれる填料の料を調整することで、流動性やエアの取り込み効率の低下を防ぐ。
【００３８】
ブリージング試験は、ビニール製のブリージング袋に各試験パターンの材料を適量投入後、５００ｃｃ程度の水を入れた１０００ｃｃのメスシリンダーに静かに入れ、材料と水面が一致するところで目盛りを読み体積を測定する。
【００３９】
さらに、２日程度材料の入った状態のブリージング袋を放置し、再度５００ｃｃ程度の水を入れた１０００ｃｃのメスシリンダーに静かに入れ、材料と水面が一致するところで目盛りを読み体積を測定する。
【００４０】
この２回測定したメスシリンダーの目盛りの差をブリージング量とする。ブリージング率は以下の計算式により算出する。
（２回目に測定した体積÷１回目に測定した体積）×１００＝ブリージング率（％）
【００４１】
ブリージング（材料分離）の試験結果は、Ｗ／Ｃ＝１００％の同一条件で、セメントミルクでは硬化後２０％体積が減少する。しかし本発明のように木質繊維を混和材料として使用すると、０％となる。なお、エアを混入した場合の比較は、後述のエアの減少などの理由でセメントミルクの体積が減少する。
【００４２】
フロー試験は、各試験パターンの材料を「ＪＩＳＲ５２１０フロー試験」に準じて行い、試験方法は、（１）シリンダーをフローテーブルの中央に静置する。（２）シリンダーに材料を詰めた後、静かにシリンダーを取り去る。（３）テーブルを１回／秒の間隔で上下運動させ、動的に流動させる。（４）材料が広がって１分後に、最大と認められる方向の径と、これに直角方向の径を測定する。
【００４３】
試験結果は、同じＷ／Ｃ８０％以上のセメントミルクと製紙スラッジを混和材料として配合したセメントミルクとを比較すると、製紙スラッジを配合しないセメントミルクでは３０ｃｍ以上で測定不可能であるが、製紙スラッジを混和材料として配合したセメントミルクでは１０〜２３ｃｍ以内となった。
【００４４】
エア量の測定試験は、エア量の計算は下記の式に基づき行った。
空気量（％）＝｛（エア混入前比重−エア混入後比重）÷エア混入前比重｝×１００
【００４５】
試験結果は、Ｗ／Ｃ１００％の同一条件で、セメントミルクと製紙スラッジを混和材料として配合したセメントミルクとを比較すると、硬化後のエア量が製紙スラッジを混合しないセメントミルクでは１０〜３０％減少したが、製紙スラッジを混合したセメントミルクの場合は、０〜２％に抑えられた。
【００４６】
また、Ｗ／Ｃ＝８０から１４０％の同一条件でセメントミルクと製紙スラッジを混合したセメントミルクとを比較すると、硬化後、製紙スラッジを混合しないセメントミルクではエアがモルタル、セメントペースト内部を比重差により移動し、エアが抜け上がったり、エア層・水層・セメント層などと材料分離するため、エア入りのモルタル、セメントペースト材料として成立しないが、製紙スラッジを混合した場合は材料分離は発生せず、エアをモルタル、セメントペースト内に均一に取り込むことができ、硬化後のエア減少が０〜２％に抑えられる。
【００４７】
以上のように本発明は、製紙スラッジを混和材料として使用することで、モルタル、セメントペーストに従来は鋼繊維・ビニロンファイバーの混入でしか得られなかった高靭性を付与することができ、Ｗ／Ｃの高いモルタル、セメントペーストで起こる材料分離を抑制でき、エアを混入するモルタル、セメントペーストではＷ／Ｃが高い場合に発生するエアの抜けあがりや材料分離を抑制できるものである。
【００４８】
特に一軸圧縮強度で１５Ｎ／ｍｍ２以下の低強度で設計されるモルタル、セメントペースト・軽量モルタル、セメントペーストでは、低コストが強く要望されているが、生の製紙スラッジを混和材料として配合することで、低コストに抑えつつ、生の製紙スラッジがセメント・水や気泡が比重差などにより分離するのを物理的に妨げる効果を発揮し、流動性を低下させるとともに硬化後は細かな繊維分により高靭性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の軽量コンクリートの実施形態を示す高靭性の従来との比較グラフである。
【図１】
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