(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ及びＳＯ3を含み、ＳｉＯ2含有割合が３０〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3含有割合が１５〜３５重量％、Ｆｅ2Ｏ3含有割合が１〜１０重量％、ＣａＯ含有割合が１０〜３０重量％、ＳＯ3含有割合が３．０〜１０重量％である化学組成を有し、比表面積が１００００ｃｍ2／ｇ以上の石炭灰からなることを特徴とする混和材。
【請求項２】
前記石炭灰が、脱硫のための石炭を石灰石粉と共に加圧流動床において燃焼反応させた後に集塵設備から採取した石炭灰であることを特徴とする請求項１に記載の混和材。
【請求項３】
セメント、骨材、水及び請求項１又は２に記載の混和材を含むコンクリート組成物。
【請求項４】
水／（セメント＋請求項１又は２に記載の混和材）の割合が５５〜３０重量％であり、且つ前記請求項１又は２に記載の混和材の（セメント＋請求項１又は２に記載の混和材）に対する含有割合が１５〜３０重量％であることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、モルタル等のセメント量を低減させることができ、且つ得られるコンクリート等に高強度を付与する新規な混和材及び該混和材を含むコンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、混和材としては、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、膨張材、天然ポゾラン、シリカフューム等が知られている。中でもフライアッシュは、石炭を燃料として使用する火力発電所の副産物として主に得られており、コンクリートに混入させて、単位水量の減少、ワーカビリチーの改善等の目的に多く使用されている。このフライアッシュは、ＪＩＳ規格において、比重１．９５以上、比表面積２５００ｃｍ2／ｇ以上、４５μｍふるい残分４０％以下、ＳｉＯ2４５％以上であることが規定されている。
【０００３】
ところで、石炭を燃料として使用する火力発電所の副産物が全てフライアッシュとして使用できるものではなく、特に加圧流動床発電所からの副産物は、フライアッシュに比べてＳｉＯ2の含有割合が低く、ＣａＯ及びＳＯ3の含有割合が高いために、前記フライアッシュの規格をほとんど充足しない。これは、ボイラー内の燃焼温度が従来より低く、しかも脱硫のために石灰石粉を用いているためと考えられる。当然、このようなフライアッシュの規格を充足しない副産物は、混和材として使用できるとは考えられておらず、有効利用方法が確立されていないのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コンクリート、モルタル等に含有させることによりセメント量を低減させることができ、コンクリート等に高強度を付与する新規な混和材を提供することにある。
本発明の別の目的は、従来火力発電所等における加圧流動床からの副産物においてフライアッシュとして使用できなかった石炭灰を利用した新規な混和材を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記新規な混和材を含み、強度的に優れた安価なコンクリート組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ及びＳＯ3を含み、ＳｉＯ2含有割合が３０〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3含有割合が１５〜３５重量％、Ｆｅ2Ｏ3含有割合が１〜１０重量％、ＣａＯ含有割合が１０〜３０重量％、ＳＯ3含有割合が３．０〜１０重量％である化学組成を有し、比表面積が１００００ｃｍ2／ｇ以上の石炭灰からなることを特徴とする混和材が提供される。前記石炭灰としては、石炭を脱硫のための石灰石粉と共に加圧流動床において燃焼反応させた後に集塵設備から採取した石炭灰が利用できる。また本発明によれば、セメント、骨材、水及び前記混和材を含むコンクリート組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の混和材は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ及びＳＯ3を含み、ＳｉＯ2含有割合が３０〜４０重量％、ＣａＯ含有割合が１０〜３０重量％ＳＯ3含有割合が３．０〜１０重量％である化学組成を有し、比表面積が１００００
ｃｍ2／ｇ以上の特定の石炭灰（以下石炭灰Ａと称す）を有効成分とする。
【０００７】
ＳｉＯ2、ＣａＯ及びＳＯ3以外の含有される成分の含有割合は特に限定されるものではなく、通常のフライアッシュの組成と同程度の含有割合で十分である。例えばＡｌ2Ｏ3含有割合は１５〜３５重量％、Ｆｅ2Ｏ3含有割合は１〜１０重量％が好ましい。石炭灰Ａにおいて、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣａＯ及びＳＯ3の合計の含有割合は、通常９０〜９８重量％程度であり、残部は特に限定されない。石炭灰Ａの粒径は特に限定されないが、４５μｍふるいを全て通過する粒径が好ましい。
【０００８】
前記石炭灰Ａは、石炭を加圧流動床で燃焼反応させた後に集塵設備から採取することにより得ることができる。好ましくは、石炭を脱硫のための石灰石粉と共に加圧流動床において燃焼反応させた後に集塵設備から採取することに得られるものが望ましく、特に加圧流動床複合発電所において、石炭を加圧流動床で燃焼反応させた後に第２集塵設備（２次サイクロン）から採取することにより得られるものが好ましい。このように加圧流動床からの副産物を再利用することにより、本発明の混和材のコストを下げることができると共に、環境的にも好ましい。
【０００９】
本発明の混和材は、通常、コンクリートのセメント成分の１５〜３０重量％を置換する割合で使用することによって、コンクリート強度を１０〜３０％程度改善することができる。
【００１０】
本発明のコンクリート組成物は、セメント、骨材、水及び前記混和材Ａを含む。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや特殊セメントを用いることができる。
骨材としては、天然骨材、人工骨材等の通常コンクリートに用いる骨材や細骨材を用いることができる。
水は、セメントの反応に悪影響を与える物質が含有されていなければ良く、水道水、地下水、河川水、回収水、海水の何れであっても良い。
【００１１】
本発明のコンクリート組成物において、水／（セメント＋混和材Ａ）の割合は、５５〜３０重量％、特に４０〜３０重量％が好ましい。また、セメントと混和材Ａとの合計量に対する混和材Ａの含有割合は、１５〜３０重量％が好ましい。骨材の含有割合は通常のコンクリートの含有割合と同程度で良い。
【００１２】
本発明のコンクリート組成物には、前記必須成分の他に、通常コンクリートに添加される各種添加剤等を含有させることもできる。具体的には、混和材Ａ以外の混和材、ＡＥ剤、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を含有させることができる。特に高性能ＡＥ剤やＡＥ剤の含有割合を調節することにより所要のスランプ及び空気量を確保することができる。
【００１３】
本発明のコンクリート組成物は、通常のコンクリートと同様に施工することができ、特に高強度コンクリートとして使用できる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の混和材は、従来のフライアッシュとは異なる化学組成を有し、特定の加圧流動床の副生物を利用できるので、コスト的にも安価であり、コンクリート、モルタル等のセメント含有割合を削減して強度を改善することができる。また本発明のコンクリート組成物は、前記本発明の混和材を含有するので、高強度コンクリートを安価に得ることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
石炭を石灰石粉と共の燃焼反応させる加圧流動床発電所の２次サイクロンから産出される石炭灰を回収した。回収した石炭灰を蛍光Ｘ線分析装置により化学成分を酸化物量に換算して分析した結果、ＳｉＯ2３７．０重量％、Ａｌ2Ｏ3３１．１重量％、Ｆｅ2Ｏ3６．６重量％、ＣａＯ１３．８重量％、ＭｇＯ０．４重量％、ＳＯ3６．９重量％及びＫ2Ｏ０．２重量％であった。この石炭灰の比重は２．７２、比表面積は１５７８０ｃｍ2／ｇであり、４５μｍのふるいを全て通過する粒径であった。
回収した石炭灰を混和材として、表１に示す組成のコンクリート組成物を調製し、硬化させた。コンクリート組成物の練り混ぜは、セメント、混和材、細骨材、骨材を最初に１０秒間空練りした後、水、高性能ＡＥ減水剤を添加し、１２０秒本練りして行った。尚、セメントは普通ポルトランドセメント（比重３．１６、比表面積３２８０ｃｍ2／ｇ）、細骨材は川砂（比重２．６２、吸水率１．４９％）、粗骨材は最大径２０ｍｍの砕石（比重２．７２、吸水率０．６０％）を用いた。また、ポリカルボン酸エーテル系と架橋ポリマーからなる高性能ＡＥ減水剤及び変成アルキルカルボン酸系界面活性剤からなるＡＥ剤を適宜添加してスランプ及び空気量を調節した。対照として、混和材を配合しないコンクリートも調製した。得られた各コンクリートの材齢７、２８及び５６日における圧縮強度をＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して測定した。結果を表１に示す。
表１の結果より、前記石炭灰を配合した場合、材齢７日では配合しないものと略同程度の強度が得られ、材齢２８日以降では配合しないものに比して強度が増強しているので、この石炭灰は混和材として機能することが判る。また、この混和材を配合したコンクリートは強度が増強する。
【００１６】
【表１】
0003936776.tif 000002