(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントとして、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメントを用い、
骨材として、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑から選ばれる一種以上を用いた即脱コンクリート製品であって、
前記焼成物が、3CaO・Al2O3を10〜25質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜20質量％含み、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜35質量％で、塩素量が0.1質量％以下であり、さらに、2CaO・SiO2及び／又は3CaO・SiO2を含むものであり、
前記骨材の最大粒径が10mm以下であり、かつ、水／セメント比が25〜45質量％、単位水量が100〜180kg/m3、単位セメント量が300〜600kg/m3、ペースト／骨材比が45〜65容積％であることを特徴とする即脱コンクリート製品。
【請求項２】
さらに、高炉スラグ粉末、石炭灰、鋳物粉末から選ばれる一種以上の混和材を含む請求項１に記載の即脱コンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物起源材料を多量（構成材料の70質量％以上）に用いた即脱コンクリート製品に関するものである。なお、本発明では、モルタル製品を含めてコンクリート製品という。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用の観点から、種々の廃棄物がセメントコンクリート用材料として利用されている。その一例として、ゴミ焼却場、火力発電所、下水処理場等から排出する焼却灰を溶融して得られるスラグを骨材として用いた即脱コンクリート平板が知られている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記スラグを骨材として用いた従来の即脱コンクリート平板では、廃棄物起源材料の使用割合が構成材料中の50〜60質量％程度であり、廃棄物起源材料の使用割合を増加することが求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、廃棄物起源材料を多量に用いた即脱コンクリート製品について鋭意研究した結果、本発明を完成させたものである。
【０００５】
即ち、本発明は、セメントとして、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメントを用い、骨材として、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑から選ばれる一種以上を用いた即脱コンクリート製品であって、前記焼成物が、3CaO・Al2O3を10〜25質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜20質量％含み、3CaO・Al2O3と4CaO・Al2O3・Fe2O3の合計量が20〜35質量％で、塩素量が0.1質量％以下であり、さらに、2CaO・SiO2及び／又は3CaO・SiO2を含むものであり、
前記骨材の最大粒径が10mm以下であり、かつ、水／セメント比が25〜45質量％、単位水量が100〜180kg/m3、単位セメント量が300〜600kg/m3、ペースト／骨材比が45〜65容積％であることを特徴とする即脱コンクリート製品である（請求項１）。
さらに、本発明は、高炉スラグ粉末、石炭灰、鋳物粉末から選ばれる一種以上の混和材を含む請求項１に記載の即脱コンクリート製品である（請求項２）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本発明において廃棄物起源材料とは、廃棄物を原料として得られる材料のことをいう。
本発明の即脱コンクリート製品においては、骨材として、廃棄物起源材料を用いる。廃棄物起源材料としては、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑が挙げられ、これらを単独で用いても良いし、ニ種以上を組み合わせて用いても良い。
なお、溶融スラグは、冷却の方法によって水砕スラグと空冷スラグの２種があるが、本発明では両者とも使用可能である。
本発明においては、骨材として用いる廃棄物起源材料は、その最大粒径が10mm以下であり、即脱コンクリート製品の強度発現性等の観点から、５mm以下であることが好ましい。廃棄物起源材料の最大粒径が10mmを越えると、即脱コンクリート製品の強度発現性が低下し好ましくない。
【０００７】
本発明の即脱コンクリート製品においては、廃棄物起源材料の有効利用の促進の観点やコンクリートの作業性や強度発現性等の観点から、骨材として用いる廃棄物起源材料は、即脱コンクリート製品の全構成材料中の70〜80質量％であることが好ましい。
なお、本発明においては、後述のエコセメント等を使用して構成材料の70質量％以上に廃棄物起源材料を用いるのであれば、骨材として、一部川砂や砕砂等の従来より使用されている骨材を使用することは差し支えない。骨材として、一部川砂や砕砂等を使用することにより、コンクリートの作業性を向上させることができるうえ、即脱コンクリート製品の強度発現性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の即脱コンクリート製品においては、セメントとしては、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（以降、エコセメントと称す）を用いることができる。本発明においては、セメントとしてエコセメントを用いることは、廃棄物起源材料の使用割合を高めることができ好ましいことである。
【０００９】
エコセメントについて、さらに詳しく説明する。
エコセメントは、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメントである。
焼成物の原料は、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰に加えて、貝殻や下水汚泥に生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や産業廃棄物などが用いられ、さらには、普通のセメント原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイト、鉄等を混合して成分調整した原料を用いても良い。これらの原料を1200〜1450℃で焼成して得た焼成物を粉砕し石膏を添加するか、又は焼成物と石膏を同時に粉砕してエコセメントを製造する。
本発明において、エコセメントのブレーン比表面積は、コンクリートの作業性や強度発現性等の観点から、3000〜4500cm2/gが好ましい。
【００１０】
本発明において上記焼成物は、廃棄物起源材料の有効利用の促進の観点や、該焼成物の焼成のし易さの観点、さらには、コンクリートの作業性、凝結時間や強度発現性等の観点から、3CaO・Al2O3(以降、C3Aと略す)を10〜25質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3(以降、C4AFと略す)を10〜20質量％含み、C3AとC4AFの合計量が20〜35質量％で、塩素量が0.1質量％以下であり、さらに、2CaO・SiO2(以降、C2Sと略す)及び／又は3CaO・SiO2(以降、C3Sと略す)を含むものであることが好ましい。
【００１１】
本発明において石膏は、無水石膏、ニ水石膏、半水石膏のいずれでも良い。石膏の量は、コンクリートの作業性、凝結時間や強度発現性等の観点から、焼成物の粉砕物100質量部に対してSO3換算で1.5〜6.5質量部が好ましい。
【００１２】
本発明においては、前記骨材とセメントに加えて、高炉スラグ粉末、石炭灰、鋳物粉末から選ばれる一種以上の混和材を用いることは、廃棄物起源材料の使用割合を高めることができるうえ、強度発現性も向上するので好ましいことである。
混和材のブレーン比表面積は、コンクリートの作業性や強度発現性等の観点から、1000〜10000cm2/gが好ましく、2000〜8000cm2/gがより好ましい。
【００１３】
本発明においては、水は、水道水やコンクリートスラッジからの回収水等を用いることができる。
なお、本発明においては、セメントとしてエコセメント、水としてコンクリートスラッジからの回収水を用いることで、廃棄物起源材料のみで即脱コンクリート製品を製造することが可能である。
【００１４】
本発明の即脱コンクリート製品の配合割合は、廃棄物起源材料の有効利用の促進の観点や、コンクリートの作業性や強度発現性等の観点から、水／セメント比が25〜45質量％、単位水量が100〜180kg/m3、単位セメント量が300〜600kg/m3、混和材量が0〜200kg/m3、ペースト／骨材比が45〜65容積％であることが好ましい。
【００１５】
なお、本発明においては、コンクリートの作業性や強度発現性等の観点から、減水剤を使用することは差し支えない。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤も含む）が挙げられる。本発明においては、施工性や早期強度発現性を考慮して、ナフタレンスルホン酸系又はポリカルボン酸系の減水剤を使用するのが好ましい。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
【００１６】
本発明の即脱コンクリート製品の製造方法について説明する。
まず、セメントと、骨材と、水を含む配合物の混練物を調製する。該混練物の調製に用いるミキサは、特に限定するものではなく、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサで混練すれば良い。
混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、▲１▼材料を一括してミキサに投入して１分以上混練する方法、▲２▼水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、水を投入して１分以上混練する方法等が挙げられる。
【００１７】
次に、混練物を所定の形状に成形する。成形方法は、従来の即脱コンクリート製品の成形方法と同様の方法（加圧成形、振動加圧成形等）で成形すれば良い。
成形後、即脱し、蒸気養生を行い硬化させることにより、本発明のコンクリート製品が得られる。
本発明において、蒸気養生条件は、特に限定するものではない。
【００１８】
【試験例】
以下、試験例により本発明を説明する。
１．使用材料
使用材料を以下に示す。
▲１▼セメントＡ；エコセメント
セメントＢ；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
▲２▼骨材Ａ；銅スラグ（最大粒径5mm以下、粗粒率3.18）
骨材Ｂ；焼却灰溶融スラグ（最大粒径5mm以下、粗粒率3.58）
骨材Ｃ；製鋼スラグ（最大粒径5mm以下、粗粒率3.07）
▲３▼混和材Ａ；石炭灰（ブレーン比表面積4520cm2/g）
混和材Ｂ；高炉スラグ粉末（ブレーン比表面積4470cm2/g）
▲４▼水Ａ；水道水
水Ｂ；スラッジ回収水
【００１９】
エコセメントの製造方法を以下に示す。
表１に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰32.0質量％、石灰石粉64.2質量％、鉄原料2.4質量％、ソーダ灰（炭酸ナトリウム99.6質量％含有：セントラル硝子社製）1.4質量％を配合して成分調整した原料をロータリーキルンを用いて、1300〜1450℃で焼成した。得られた焼成物を縦型ミルで粉砕した後、半水石膏を焼成物の粉砕物100質量部に対してSO3換算で2.1質量部添加・混合してエコセメントを製造した。エコセメントのブレーン比表面積は3900cm2/gであった。表２にエコセメントの鉱物組成を示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
上記各材料を表３に示す割合で混練し、30×30×6cmの型枠に加圧成形した後即脱し、前置き２時間、昇温速度20℃／hr、最高温度65℃で３時間保持の条件で蒸気養生した。蒸気養生後、室温まで冷却し、材齢14日まで20℃で気中養生した。
これらのコンクリートについて、曲げ強度を測定した。
その結果を表３に示す。また、表３に全構成材料中の廃棄物起源材料の割合（質量％）も示した。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
表３より、本発明の即脱コンクリート製品では、廃棄物起源材料を多量（70質量％以上）に用いているにもかかわらず強度発現性が良好であることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の即脱コンクリート製品では、廃棄物起源材料を多量（構成材料の70質量％以上）に用いることができるものである。特に、セメントとして、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として使用したエコセメントを用いることにより、構成材料の90質量％以上に廃棄物起源材料を用いることが可能であり、資源の有効利用に大いに貢献する。