(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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され、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％であり、塩素量が0.1質量％以下であり、さらに、2CaO・SiO2及び／又は3CaO・SiO2を含む焼成物の粉砕物と石膏とからなる水硬性組成物と、一部又は全部に廃棄物起源材料を用いた細骨材と、粗骨材と、水を含む配合物の混練物を成形し、蒸気養生して硬化させることを特徴とするコンクリート製品であって、
細骨材として用いる廃棄物起源材料が、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、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑から選ばれる一種以上であるコンクリート製品。
【請求項２】
上記配合物が減水剤を含む請求項１に記載のコンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成材料の一部又は大部分に廃棄物起源の材料を用いる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細骨材あるいは粗骨材として用いたコンクリートが知られている。
【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大量に使用して、蒸気養生を行って製造したコンクリート製品では強度発現性が低くなるという欠点があった。そのため、蒸気養生で製造するコンクリート製品においては、廃棄物起源材料の使用量を増加できないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、廃棄物起源材料を従来よりも多量に用いながらも蒸気養生を行った場合でも強度発現性が良好なコンクリート製品について鋭意研究した結果、特定の水硬性組成物と、一部又は全部に廃棄物起源材料を用いた細骨材とを組み合わせることによって、上記課題を解決することができることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００５】
即ち、本発明は、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され、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％であり、塩素量が0.1質量％以下であり、さらに、2CaO・SiO2及び／又は3CaO・SiO2を含む焼成物の粉砕物と石膏とからなる水硬性組成物と、一部又は全部に廃棄物起源材料を用いた細骨材と、粗骨材と、水を含む配合物の混練物を成形し、蒸気養生して硬化させることを特徴とするコンクリート製品であって、細骨材として用いる廃棄物起源材料が、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、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑から選ばれる一種以上であるコンクリート製品である（請求項１）。
【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。
本発明で用いる水硬性組成物は、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された焼成物の粉砕物と石膏とからなるものである。前記のように、本発明において使用する水硬性組成物は廃棄物起源材料であり、該水硬性組成物を用いることによって、廃棄物起源材料を多量に用いながらも蒸気養生を行った場合でも強度発現性が良好なコンクリート製品を製造することができる。また、水硬性組成物にも廃棄物起源材料を使用するので、従来よりも廃棄物起源材料を多量に用いたコンクリート製品を製造することができる。
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水硬性組成物を製造する。
本発明において、水硬性組成物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。
【０００７】
本発明において焼成物は、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％であり、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。
【０００８】
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。
【０００９】
本発明において用いる細骨材は、一部又は全部に廃棄物起源材料を用いたものである。ここで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。
【００１０】
本発明において、細骨材として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、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑が挙げられる。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。
【００１１】
本発明において、細骨材中の廃棄物起源材料の量は、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、20〜60質量％であることが好ましい。
なお、廃棄物起源材料以外の細骨材としては、川砂や砕砂等の従来より使用されている細骨材が挙げられる。
【００１２】
本発明において、粗骨材としては、川砂利や砕石等を使用することができる。
【００１３】
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が好ましい。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。
【００１４】
本発明においては、上記の水硬性組成物や骨材の他に、コンクリートを構成する他の材料についても各種の廃棄物（例えば、鉱滓微粉末、陶磁器廃材、クリンカーアッシュ、廃レンガ、コンクリート廃材、コンクリートスラッジ等の固形分や、コンクリートスラッジからの回収水等）を利用することにより、廃棄物の使用割合を高めることが可能である。
【００１５】
本発明のコンクリート製品の製造方法について説明する。
まず、水硬性組成物と、骨材と、水（と減水剤）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。
【００１６】
次に、混練物を所定の形状に成形する。成形方法は、特に限定するものではなく、例えば、振動成形、遠心成形等の慣用の成形方法で成形すれば良い。
【００１７】
成形後、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．水硬性組成物
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・混合して水硬性組成物を製造した。この水硬性組成物のブレーン比表面積は3900cm2/gであった。表２に水硬性組成物の鉱物組成を示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
上記水硬性組成物と下記に示す材料を表３に示す割合で混練し、φ10×20cmの型枠に詰め、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、室温まで冷却して脱型し、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、スランプ値、蒸気養生直後の硬化体の圧縮強度、蒸気養生後材齢14日まで気中養生した硬化体の圧縮強度を測定した。
その結果を表４に示す。
【００２２】
使用材料
▲１▼セメントＡ；上記水硬性組成物
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▼細骨材Ａ；焼却灰溶融スラグ
細骨材Ｂ；銅スラグ
細骨材Ｃ；砕砂
▲３▼粗骨材；砕石
▲４▼減水剤；「コアフローNP-55」(ポリカルボン酸系、太平洋セメント(株)製)
▲５▼水；水道水
【００２３】
【表３】
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【００２４】
【表４】
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【００２５】
表４より、本発明で規定するコンクリート製品（試験例１〜４）では、普通ポルトランドセメントを使用した同じ配合条件のコンクリート製品（試験例５〜８）より、廃棄物起源材料を多量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。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート製品では、水硬性組成物として、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水硬性組成物を用いると共に、細骨材の一部又は全部に廃棄物起源材料を用いるので、廃棄物起源材料を従来よりも多量に用いたコンクリート製品を製造することが可能であり、資源の有効利用に大いに貢献する。また、本発明のコンクリート製品では、廃棄物起源材料を従来よりも多量に用いながらも蒸気養生を行った場合でも強度発現性が良好である。