(57)【要約】【課題】石炭火力発電所で発生するフライアッシュの強熱減量を現場で短時間でかつ簡単に把握することが可能なフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法を提供する。【解決手段】予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のフライアッシュを所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めておき、前記石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のまま所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めておき、
前記石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記回帰線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うことを特徴とするフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法。
【請求項２】
予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のまま所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めるとともに、標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界線を得ておき、
前記石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値に前記標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界分の余裕を見込んだ上限強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記信頼限界線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うことを特徴とするフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法。
【請求項３】
前記信頼限界線は、標準偏差の２倍のバラツキを考慮した９５％信頼限界線とする請求項２記載のフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法。
【請求項４】
前記許容強熱減量値は、フライアッシュのJIS II種規格に基づき５％に設定する請求項１〜３いずれかに記載のフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電所から副産物として発生するフライアッシュをコンクリート混和材として使用するに当り、品質低下を及ぼす原因とされる強熱減量の高いフライアッシュを簡易的に選別するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在でも石炭火力発電所は、発電コストの経済性、エネルギーセキュリティー、電源のベストミックスの観点で必要不可欠な電源資源の１つである。この石炭火力発電所では、発電副産物として大量のフライアッシュが発生している。現状では、ほぼその全量をセメントメーカーやコンクリート二次製品工場などで再生利用されている。
【０００３】
セメントにフライアッシュを混合した場合は、(1)ポゾラン反応が長期間継続するため、セメントだけの場合よりも長期強度が増進し、耐久性に富んだコンクリート構造物が構築可能になる。(2)コンクリートは、アルカリシリカ反応に対して強い抑制効果を持つ。(3)フライアッシュの代替率が増加するほどセメント量の減少させることができるとともに、単位水量が減少するため、硬化後の収縮率が小さくなりひび割れ現象が起こり難くなる。(4)コンクリートの水和熱が減少する。(5)セメント中の遊離石灰とフライアッシュのシリカやアルミナが結合して、不溶性の硬い物質を作り、コンクリートの組織を緻密化し、水密性に優れたものとなるなどの利点を有する一方で、フライアッシュの未燃カーボン含有率を表す強熱減量が高い場合、及びフライアッシュの粒の細かさを表す比表面積が小さい場合はコンクリートの品質に悪影響を及ぼすことが指摘されている。また、強熱減量の大きいフライアッシュをコンクリートに混合した場合は、未燃カーボンがＡＥ剤を吸着し空気量のロスが大きくなるため、コンクリート打設の施工性を低下するようになるなどの問題があった。
【０００４】
以上の短所を抑制するために、JIS II種規格では、フライアッシュの物性を下表１のように規定している。
【表１】
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【０００５】
一方、本出願人が所有する某石炭火力発電所で発生したフライアッシュは、比表面積については、JIS II種規格を満足するが、強熱減量については一部のフライアッシュは強熱減量が５％以上であり、JIS II種規格を満足しないケースがあることが判明している。なお、強熱減量はJIS III種規格の場合は、8.0％以下である。
【０００６】
従って、フライアッシュを出荷する前に、現場において強熱減量に応じてフライアッシュを選別し品質管理を行う必要性が生じる。
【０００７】
近年、下記非特許文献１では、強熱減量を推定するための指標として、強熱減量と相関性を有する「密かさ比重」が提案されている。この「密かさ比重」とは、採取されたフライアッシュを絶乾状態となるまで乾燥した後、アクリルと金属の円筒容器にフライアッシュを入れ、モルタル用のフローテーブルにより２０００回の衝撃を与えて締め固めた後のフライアッシュ質量を容器の容積で除した”かさ比重”である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】長瀧重義、他３名「フライアッシュコンクリートの品質評価手法に関する研究」、コンクリート工学年次論文報告集 9-1 1987 p223-228
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記「密かさ比重」試験方法の場合は、絶乾状態とする必要があること、２０００回の衝撃を与えて締固めを行うために試験室での試験となるため、多くの手間と時間が掛かる。具体的には、衝撃採取したフライアッシュを絶乾状態とするのに約５時間の時間を要するとともに、２０００回の衝撃を与えて締固めるのに４０〜５０分の時間を要するものであるため、現場で短時間かつ簡単にフライアッシュの強熱減量を把握することが困難であった。
【００１０】
そこで本発明の主たる課題は、石炭火力発電所から発電副産物として発生するフライアッシュの強熱減量を現場で短時間でかつ簡単に把握することが可能なフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のまま所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めておき、
前記石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記回帰線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うことを特徴とするフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法が提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の発明では、かさ比重試験として、自然状態のフライアッシュを容積が既知とされる所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験を採用するものである。従って、採取されたフライアッシュを絶乾状態とする必要がないとともに、フライアッシュの締固めを行わないため、試験室に持ち込むことなく、現場において約１０分程度の時間で計測を終えることが可能となる。
【００１３】
前記締固めを行わないかさ比重と強熱減量との相関関係を得たならば、後は、石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記回帰線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うようにすればよい。
【００１４】
請求項２に係る本発明として、予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のまま所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めるとともに、標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界線を得ておき、
前記石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値に前記標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界分の余裕を見込んだ上限強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記信頼限界線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うことを特徴とするフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法が提供される。
【００１５】
上記請求項２記載の発明は、標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮したものである。前記回帰線は、言わば正規分布の中央値であるため、標準偏差に基づき所定範囲のバラツキ（例えば、１σ又は２σ）を考慮することにより、品質精度の向上させることが可能となる。
【００１６】
前記請求項３に係る本発明として、前記信頼限界線は、標準偏差の２倍のバラツキを考慮した９５％信頼限界線とする請求項２記載のフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法が提供される。
【００１７】
上記請求項３記載の標準偏差に基づき所定範囲のバラツキとして２σを考慮し、統計学的に９５％の信頼度を確保するようにしたものである。
【００１８】
請求項４に係る本発明として、前記許容強熱減量値は、フライアッシュのJIS II種規格に基づき５％に設定する請求項１〜３いずれかに記載のフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法が提供される。
【００１９】
上記請求項４記載の発明は、許容強熱減量値をフライアッシュのJIS II種規格に準拠し、５％に設定するものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上詳説のとおり本発明によれば、石炭火力発電所から発電副産物として発生するフライアッシュの強熱減量を現場で短時間でかつ簡単に把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】密かさ比重と強熱減量との相関性及び簡易密かさ比重と強熱減量との相関性を示すグラフである。
【図２】モルタル用テーブルフローを用いた衝撃回数と絶乾状態のフライアッシュのかさ比重との関係グラフである。
【図３】簡易緩めかさ比重と強熱減量との相関関係を示すグラフである。
【図４】簡易緩めかさ比重と強熱減量との相関関係を示すグラフ（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２３】
〔密かさ比重試験及び簡易密かさ比重試験〕
先ず最初に、既存の「密かさ比重試験」について、強熱減量の測定指標として有効性を確認する試験を行うとともに、自然状態と絶乾状態との違いを把握するために、フライアッシュは絶乾状態とすることなくそのままの状態（自然状態）とし、容器をフローテーブルで２０００回の打撃を与えて締固めを行った「簡易密かさ比重試験」についても同様の試験を行った。
【００２４】
なお、強熱減量の計測は、JIA A6201の 8.3 強熱減量の試験方法に従って計測することが可能である。具体的には、
(1)試料約１ｋｇをJIS R1301に規定するるつぼ（容量15ml）に0.1mgまで正しく量り採り（ｍ５）、975±25℃に調節した電気炉で15分強熱し、デシケータ中で放冷した後、質量を量る。
(2)さらに15分ずつ強熱を繰り返して、恒量（強熱前後の質量差が0.5mg以下になったとき）になったときの減量（ｍ６）から次式(1)によって強熱減量を算出し、JIS Z8401によって小数点以下１けたに丸める。
【数１】
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【００２５】
試験結果を図１に示す。同図１から明らかなように、前記密かさ比重試験により測定された「密かさ比重」は、強熱減量と高い相関性があり、強熱減量の測定指標として有効であることが確認された。一方、前記簡易密かさ比重試験により測定された「簡易密かさ比重」も、強熱減量と高い相関性があり、強熱減量の測定指標として有効であることが確認された。
【００２６】
ここで、前記密かさ比重と簡易密かさ比重とを対比すると、簡易密かさ比重の方が強熱減量推定値が若干大きくなるもののその差は十分に小さいことが知見された。
【００２７】
〔本発明の強熱減量に基づく選別方法〕
本発明に係るフライアッシュの強熱減量に基づく選別方法は、予め、石炭火力発電所から採取された複数のフライアッシュについて、自然状態のフライアッシュを容積が既知とされる所定の容器に充填し、締固めを行わずに質量を測定し、フライアッシュの質量を容器容積で除してかさ比重（以下、「簡易緩めかさ比重」ともいう。）を測定するかさ比重試験と該フライアッシュの強熱減量を計測する強熱減量試験とを行い、一方の軸を強熱減量とし、他方の軸をかさ比重としたグラフにプロットし、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めておき、
以降は、同石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記かさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記回帰線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重を求め、前記かさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うものである。
【００２８】
以下、具体的に詳述する。
【００２９】
フライアッシュの品質特性は、燃焼条件、発電負荷や炭種の影響を受け大きく変化することが分かっている。非特許文献１では、モルタル用テーブルフローを用いた衝撃回数とフライアッシュのかさ比重との関係は、図２に示されるように、１０００回以上の衝撃を加えるとかさ比重が安定することから、２０００回の衝撃を加えた後のかさ比重を”密かさ比重”と定義したことが記載されている。密かさ比重が、フライアッシュの粒度、粒径等を総合的に表す指標であることは当業者間で広く知られた事実であるが、仮に締固めを行わない場合でも、未燃カーボンの含有量の違いは”簡易緩めかさ比重”に反映されるはずであるとの考えの下、自然状態でかつフライアッシュの締固めを行わない”簡易緩めかさ比重’と強熱減量との相関性を検証してみた。
【００３０】
出願人所有の某石炭火力発電所から発生した燃焼条件、炭種の異なる１１のフライアッシュについて、図３に示すように、横軸を簡易緩めかさ比重とし、縦軸を強熱減量としたグラフにプロットし、簡易緩めかさ比重を説明変数とする回帰直線を描いた。この場合の相関係数Ｒは０．８２であり、十分に高い相関性が認められる結果が得られた。
【００３１】
従って、前記回帰直線が得られたならば、同石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記簡易緩めかさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うようにすればよい。仮に、前記許容強熱減量値をフライアッシュのJIS II種規格に基づき５％に設定した場合は、前記回帰線に基づき得られた強熱減量推定値が５％を超えたフライアッシュを除外するようにすればよい。
【００３２】
なお、上記例では、強熱減量推定値で判定するようにしたが、図３に示されるように、前記回帰線において許容強熱減量値（５％）に対応する許容かさ比重（図示例では０．７７）を求めておき、前記簡易緩めかさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うようにしてもよい。
【００３３】
＜第２形態例＞
上記形態例では、回帰線に基づいて許容強熱減量値を超えるか否かを判定したが、回帰線の両側にはバラツキが生じており、回帰線を基準とした場合には、５０％確率で許容強熱減量値（５％）を超えたフライアッシュが除外されずに残ることになる。
【００３４】
そこで、フライアッシュの品質を更に向上させるには、図４に示されるように、前記かさ比重を説明変数とする回帰線を求めるとともに、標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界線を得るようにする。この信頼限界線は回帰線に対して上限の強熱減量推定値を取るように描いたものであり、統計学的に９５％の信頼確率を得るために、標準偏差の２倍のバラツキを考慮した９５％信頼限界線とするのが望ましい。場合によっては、標準偏差の１倍のバラツキを考慮した６８％信頼限界線とすることも可能である。
【００３５】
前記信頼限界線が得られたならば、同石炭火力発電所で発生したフライアッシュについて、前記簡易緩めかさ比重試験を行い、前記回帰線に当てはめてフライアッシュの強熱減量を推定し、この強熱減量推定値に前記標準偏差に基づき所定範囲のバラツキを考慮した信頼限界分の余裕を見込んだ上限強熱減量推定値が設定された許容強熱減量値を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うか、或いは前記信頼限界線において許容強熱減量値に対応する許容かさ比重（図示例では０．７４）を求め、前記簡易緩めかさ比重試験の計測値がこの許容かさ比重を超えるか否かでフライアッシュの選別を行うようにすればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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