(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ごみ焼却灰６０〜９７重量％、生石灰３０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏２０〜１重量％を含み、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下であることを特徴とするエコ石灰セメント。
【請求項２】
都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級してなる主原料と、石炭灰，生石灰，及び石膏を含む混合材料とを混合し、混合体の９０重量％以上が２００μｍの篩を通過するまで微粉砕することを特徴とする請求項１に記載のエコ石灰セメントの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、焼却飛灰，下水汚泥焼却灰の少なくとも一方が混合されていることを特徴とするエコ石灰セメント。
【請求項４】
請求項１又は３に記載のエコ石灰セメントに、５〜６０重量％の水を加え、混練後、締固め・養生により固化させることを特徴とするエコ石灰セメント固化体の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は３に記載のエコ石灰セメントに５〜６０重量％の水を加え、１０ＭＰａ以上で圧縮成型して固化させることを特徴とするエコ石灰セメント固化体の製造方法。
【請求項６】
都市ごみ焼却灰５０〜９６重量％、生石灰２０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏１０〜１重量％、セメント３０〜１重量％を含み、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下であることを特徴とするエコ石灰セメント。
【請求項７】
都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級してなる主原料と、石炭灰，生石灰，石膏及びセメントを含む混合材料とを混合し、混合体の９０重量％以上が２００μｍの篩を通過するまで微粉砕することを特徴とする請求項６に記載のエコ石灰セメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はごみ焼却施設から排出された都市ごみ焼却灰，あるいは火力発電所から排出された石炭灰を主原料とするエコ石灰セメント、及びエコ石灰セメントの固化体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般都市ゴミの大半は焼却施設において焼却処理され、焼却灰として減容化された後、埋立て処分されている。しかしながら、今後、焼却灰の埋立て処分に要する埋立て地の確保はますます困難になるものと考えられる。
【０００３】
上記問題の解決策として、いわゆるエコセメントが開発されている。このエコセメントとは、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、更に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ものを原料とし、これを１２００〜１５００℃で焼成してクリンカー（エコセメントクリンカー）とし、これを粉砕後、石膏及び石灰を混合することにより製造されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００４】
このようにエコセメントは、高温で焼成することが必要であるため、処理に要するエネルギーが非常に大きく、また処理施設の消耗も非常に早いなど、コスト上大きな問題がある。
【０００５】
また、焼却灰をセメント補助剤としたり、固化させて建築材とすることが試みられている。例えば、（１）焼却灰を篩上物と篩下物に分け、篩下物を焼成し、固化材として用いる方法（例えば、特許文献４参照）、（２）焼却灰を粘土やガラス粉末と混合して成型し焼成することにより固化する方法（例えば、特許文献５参照）、（３）セメント、砂利などと混合して固化体を成型後、８５０度以上で焼成する方法（例えば、特許文献６参照）などいくつか提案されているが、いずれも、８００℃以上の高温で焼成する必要がある。
【０００６】
さらにまた、２５０〜３５０℃程度の水熱反応を利用して焼却灰を固化する方法（例えば、特許文献７参照）もあるが、強度が比較的小さいという問題がある。
【０００７】
このように上記エコセメントとする方法、セメント補助剤とする方法等、何れの方法にも問題があり、一般的に普及するには至っていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１６５４４６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−２１８６４５号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平１１−２７８９１１号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２０００−２８１３９７号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開２００２−２９８２１号公報
【００１３】
【特許文献６】
特許公開２００２−９７０６５号公報
【００１４】
【特許文献７】
特開２００１−２０５２４１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように都市ごみ焼却灰は、埋立て処分が一般的であるが、その埋立て地の確保が困難であり、焼却灰自体の有効利用が緊急の課題となっている。しかし、上記従来の焼却灰の有効利用は、焼成する方法がほとんどであり、高コストであるという問題がある。
【００１６】
また、火力発電所から排出される石炭灰も産業廃棄物として埋立て処分されており、上記同様にその有効利用が緊急の課題となっている。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、焼却灰，あるいは石炭灰を低コストで大量に有効利用できるエコ石灰セメント及びその製造方法並びにエコ石灰セメント固化体の製造方法を提供することを課題としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、都市ごみ焼却灰６０〜９７重量％、生石灰３０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏２０〜１重量％を含み、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下であることを特徴とするエコ石灰セメントである。ここで本発明における都市ごみ焼却灰とは、焼却施設で焼却処理されてこの焼却施設内に溜まった灰及び燃焼排ガス中から回収される飛灰を含むものであって、酸化カルシウム（ＣａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3）を主成分としている。また本発明における石炭灰は二酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）を主成分としている。
【００１９】
ここで焼却灰，石炭灰，生石灰及び石膏を上記重量％に規制したのは以下の理由による。
【００２０】
まず、焼却灰の重量％については、焼却灰の大量処分の観点からは多いほど良いのであるが、この焼却灰を固化体として有効利用する観点からは所要の強度を有する必要がある。即ち、焼却灰が６０重量％未満の場合には、焼却灰の大量処分の観点から効果が低く、一方焼却灰が９７重量％を越えた場合には、必要な強度が得られない。そこで焼却灰の含有量は６０〜９７重量％とした。
【００２１】
また石炭灰が３０重量％を超えると、それだけ焼却灰の処分量が減少することから焼却灰の大量処分の観点から見て不経済である。一方１重量％未満では、必要な強度が得られなくなる。
【００２２】
また生石灰が３０重量％を超えると、十分な強度が得られなくなり、またコストが高くなり不経済である。一方１重量％未満では、必要な強度が得られなくなる。
【００２３】
さらにまた石膏が２０重量％を超えるとコストが高くなり不経済である。一方１重量％未満では強度増加の効果が十分得られない。
【００２４】
また主原料と混合材料とを混合したものを、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下となるよう微粉砕するようにしたのは、このように微粉砕することにより、固化体とした場合の強度を向上できるからである。最大粒径２００μｍを越える粒子が全体の１０％を越えて含まれると、必要な強度が得られなくなり、また均質性の低い材料となる。
【００２５】
請求項２の発明は、都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級してなる主原料と石炭灰，生石灰，及び石膏を含む混合材料とを混合し、混合体の９０重量％以上が２００μｍの篩を通過するまで微粉砕することを特徴とする請求項３に記載のエコ石灰セメントの製造方法である。ここで都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級するのは、１９ｍｍの篩を通過しない粒径の焼却灰が異物（陶器片，鉄片等）を多く含むことと、次の微粉砕工程での処理に要する時間が長くなり、生産効率が低下するからである。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１において、焼却飛灰，下水汚泥焼却灰の少なくとも一方が混合されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１に記載のエコ石灰セメントに、５〜６０重量％の水を加え、混練後、締固め・養生により固化させることを特徴とするエコ石灰セメント固化体の製造方法である。
【００２８】
請求項５の発明は、請求項１又は３に記載のエコ石灰セメントに５〜６０重量％の水を加え、１０ＭＰａ以上で圧縮成型して固化させることを特徴とするエコ石灰セメント固化体の製造方法である。
【００２９】
ここで成型圧力を１０ＭＰａ以上としたのは、１０ＭＰａ未満の場合、固化体の強度が十分に得られないからである。なお、成型圧力を大きくするほど固化体の強度が大きくなるが、圧縮成型装置の経済性を考慮すれば最大成型圧力は４０〜５０ＭＰａが現実的となる。
【００３０】
請求項６の発明は、都市ごみ焼却灰５０〜９６重量％、生石灰２０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏１０〜１重量％、セメント３０〜１重量％を含み、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下であることを特徴とするエコ石灰セメントである。
【００３１】
請求項７の発明は、都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級してなる主原料と、石炭灰，生石灰，石膏及びセメントを含む混合材料とを混合し、混合体の９０重量％以上が２００μｍの篩を通過するまで微粉砕することを特徴とする請求項１２に記載のエコ石灰セメントの製造方法である。
【００３２】
ここで請求項６，７における各主原料や混合材料の重量％の規制理由は以下の通りである。即ち、本請求項６，７では、セメントを混合したので、必要な強度を得ることができ、その分、生石灰，石膏の混合量を例えば請求項１の場合より少なくしている。生石灰や石膏の混合量を増加すると強度は向上するものの、急激に凝固し易い、あるいは乾燥し易いといったいわゆるワーカビリティが悪化するといった傾向がある。本請求項６，７では、セメントの混合により必要な強度を確保して生石灰や石膏の混合量を少なくできるので、上記ワーカビリティを改善できる。
【００３３】
そして上記ワーカビリティの改善及び強度増加効果は、セメントの混合量を１重量％以上とすることにより得られ、この混合量を増加するほど大きくなる。一方、セメントの最大混合量は、生石灰及び石炭灰のみを混合する場合は２０重量％、さらに石膏を混合する場合は２５重量％とするのが目標とする強度等からみて経済的である。
【００３４】
また石炭灰は流動性を高める観点からは多量に混合することが望ましいが、石炭灰を増大するとそれだけ焼却灰の処理量が減少してしまう。請求項６，７では、セメントを混合したので、必要な流動性が得られており、そのため石炭灰の混合量を少なくし、その分焼却灰の処理量を確保できる。
【００３５】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、都市ごみ焼却灰６０〜９７重量％、生石灰３０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏２０〜１重量％を含み、全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍ以下としたので、所要の強度を有する固化体に固化できるエコ石灰セメントを得ることができ、都市ごみ焼却灰を埋め立て地を要することなく大量処分でき、かつ有効利用できる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、都市ごみ焼却灰を１９ｍｍ以下の篩で分級してなる主原料と石炭灰，生石灰，及び石膏を含む混合材料とを混合し、混合体の９０重量％以上が２００μｍの篩を通過するまで微粉砕ようにしたので、請求項３に記載のエコ石灰セメントを製造することができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、請求項１において、焼却飛灰，下水汚泥焼却灰の少なくとも一方を混合したので、固化体とした際の所要の強度を確保しながら焼却飛灰，下水汚泥焼却灰の処理にも貢献できる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、請求項１又は３に記載のエコ石灰セメントに、５〜６０重量％の水を加え、混練後、締固め・養生により固化させたので、簡単な操作によりエコ石灰セメントの固化体を得ることができる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、請求項１又は３に記載のエコ石灰セメントに５〜６０重量％の水を加え、１０ＭＰａ以上で圧縮成型して固化させたので、固化体の強度を大きく向上できる。
【００４０】
ここで請求項４に記載したように、圧縮成型なしで固化させた固化体は、比較的低強度であるが、最終的に１５ＭＰａ以上の強度が期待できる。さらに硬化速度が速く、１時間程度で３ ＭＰａの強度が期待でき、緊急災害時の固化材、空洞充填材として利用可能である。また、絶乾状態の単位重量が１２ｋＮ／ｍ3 程度と軽量である。
【００４１】
一方、請求項５に記載したように、圧縮成型して固化させた固化体は、高強度で軽量という特性がある。例えば、２０ＭＰａのプレスで圧縮成型した場合は３０ＭＰａの強度をもち、絶乾状態の単位体積重量が１６〜１７ｋＮ／ｍ3 である固化体が製造できる。さらに例えば４０ＭＰａの高圧のプレスで圧縮成型することにより３０ＭＰａ以上の強度をもつ固化体が製造できる。
【００４２】
このように本発明によれば、都市ゴミ焼却灰からエコ石灰セメントを製造でき、エコ石灰セメントの固化体を製造できる。そして本発明では、都市ゴミ焼却灰を主原料としたことにより焼却灰を大量にかつ有効利用でき、焼却灰の処理費の大幅なコストダウンが可能になる。そして本発明のエコ石灰セメントは様々な有益な特性を持つので、有効利用の可能性が極めて高い。さらに焼成など高温処理を必要とせず微粉砕だけで製造できるので、低コストで大量の焼却灰を有効利用できる。
【００４３】
また請求項６，７の発明によれば、都市ごみ焼却灰５０〜９６重量％、生石灰２０〜１重量％、石炭灰３０〜１重量％、石膏１０〜１重量％にさらにセメント３０〜１重量％を添加し、全体の９０重量％以上を最大粒径２００μｍ以下としたので、生石灰や石膏の混合量を少なくでき、生石灰や石膏の混合量が多い場合に生じる急激な凝固や乾燥によるワーカビリティの悪化の問題を改善でき、また大幅な強度増加を図ることができる。
【００４４】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明に係るエコ石灰セメントの製造について説明する。
本発明のエコ石灰セメントは、例えば図１に示すフローに従って製造される。まず、都市ゴミ焼却灰をゴミ清掃工場の焼却設備から採取し、乾燥後、分級処理を行う。この分級処理は１９〜２ｍｍ篩により行なわれ、より好ましくは２ｍｍの篩により分級するのが最適である。この分級で得られる篩下物の細かい焼却灰をエコ石灰セメントの主原料とする。
【００４５】
また、篩上物はそのままでも良いが、混合に先立って予め磁力選別処理を行うことが好ましい。磁力選別処理の方法・条件は、公知の方法によって実施することができる。
【００４６】
都市ゴミ焼却灰中多量に含まれるＳｉ、Ｎａ、Ｋ等のほとんどは陶磁器及びガラスに含まれていたものであり、上記篩分けによって選別することが可能である。篩上物には陶磁器及びガラスのほか、空き缶等の金属（主として鉄分）も多く含まれており、これは磁力選別処理により効果的に選別することができる。選別された鉄等は、別途に再資源化することができる。
【００４７】
続いて、上記分級処理によって得られた篩下物の焼却灰に、生石灰、石炭灰、石膏を適量に加えて混合し、この混合体を微粉砕処理する。
【００４８】
この微粉砕処理は、上記混合体の最大粒径が２００μｍ以下程度になるまで微粉砕機によって行なわれる。この微粉砕機として通常の破砕機が使用可能であるが、本実施形態では、重力式ミキサ（容積０．７５ｍ3 ）を用いた。なお、本発明における微粉砕はミキサーを使用したものに限定されないことは勿論である。
【００４９】
上記重力式ミキサーに鉄球（直径３ｃｍを２０個、直径２ｃｍを２０個、直径１ｃｍを１０個）と、上記原料（焼却灰、生石灰、石炭灰、石膏）を入れ、１分間に３０回転程度の回転速度で１時間〜１２０時間程度連続回転させる。これにより本発明に係るエコ石灰セメントが製造される。
【００５０】
本実施形態では、上記ミキサーを１２時間連続回転させることにより、平均粒径４０μｍ程度のエコ石灰セメントが製造された。
【００５１】
図２は本実施形態におけるエコ石灰セメントの粒度分布を示す特性図であり、縦軸は体積、横軸は粒径を対数表示により表している。
【００５２】
図２に示すように、粒度分布は、８０μｍと３．５μｍをピークとした２つの凸形である。このような粒度分布となったのは、本実施形態における焼却灰が破砕しやすいものと破砕しにくいものとから構成されていたことが原因と考えられる。
【００５３】
表１は本実施形態で用いた都市ゴミ焼却灰の化学組成を示す。表１に示すように、本実施形態における焼却灰は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分としており、その重量比は採取日により若干の違いがある。
【００５４】
【表１】
0004317391.tif 000002
【００５５】
図３は本実施形態の焼却灰のＸ線回析装置（ＲＩＮＴ−２５００（株）リガク）による定性分析結果を示す。焼却灰はムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ１3 ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）が主組成である。
【００５６】
表２は石炭灰の化学成分を示す。同表に示すように石炭灰の主成分は二酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）である。
【００５７】
【表２】
0004317391.tif 000003
【００５８】
図４は固化したエコ石灰セメントのＸ線解析装置（ＲＩＮＴ−２５００（株）リガク）による定性分析結果を示す。同図に示すようにカルサイト（ＣａＣＯ2 ）とゲレナイト（Ｃａ2 Ａｌ2 ＳｉＯ2 ）が主組成である。水和反応によりカルサイトが生成されている。
【００５９】
焼却灰の主構成物であるムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ１3 ）の強度（ＣＰＳ）が小さく、量的に少なくなっていることが特徴的である。
【００６０】
次に本発明の効果を確認するために行なった実験例について説明する。
【００６１】
〔実験例１〕
分級した細かい焼却灰に、全重量に対して生石灰５〜２０重量％、石炭灰５〜２０重量％となるように混合し、この混合体を全体の９０重量％以上が最大粒径２００μｍとなるように微粉砕することによりエコ石灰セメントを製造した。このエコ石灰セメントを用いて一定の密度（絶乾状態で単位体積重量１３ｋＮ／ｍ3 程度）になるように、突固めて直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱供試体を作製した。この供試体を一週間と四ヶ月の養生後、圧縮強度試験を行った。
【００６２】
表３は、上記生石灰，石炭灰の混合率（重量％）と強度を示す。同表において、Ｉは生石灰２０重量％、石炭灰２０重量％、ＩＩは生石灰１０重量％、石炭灰２０重量％、ＩＩＩ は生石灰２０重量％、石炭灰１０重量％、ＩＶは生石灰１０重量％、石炭灰１０重量％、Ｖは生石灰５重量％、石炭灰１０重量％、ＶＩは、生石灰５重量％、石炭灰５重量％の場合の実験結果を示す。
【００６３】
一週間養生後、Ｉの強度は０．９２ＭＰａ、ＩＩの強度は１．１１ＭＰａ、ＩＩＩ の強度は３．５７ＭＰａ、ＩＶの強度は３．２５ＭＰａ、Ｖの強度が１．５８ＭＰａ、ＶＩの強度が１．１２ＭＰａであり、その中でＩＩＩ の強度が最も大きい。同様に、四ヶ月養生後でも、Ｉ〜ＶＩの中でＩＩＩ が最も大きい。このことから単に生石灰、石炭灰を増加させても強度は増加せず、また生石灰、石炭灰を少なくしても強度は増加しないことが判る。すなわち、特定の混合率で最も強度が大きくなることが明らかになった。なお、養生は、気温２０±３、湿度９０％以上のコンクリート養生室に気中に静置して行った。以下の実験例も同じ養生方法で行っている。
【００６４】
【表３】
0004317391.tif 000004
【００６５】
〔実験例２〕
上記実験例１では混合材料には石膏が加えられていないが、本実験例２では石膏も加えている。本実験例２では、焼却灰と、これに添加する生石灰、石炭灰、石膏の混合率（重量％）を表４に示すように６種類とし、混合微粉砕をミキサーで１時間行い、エコ石灰セメントを製造した。
【００６６】
そして図５に示すように、上記エコ石灰セメントに２０重量％の水を加え、混練りした後、これを直径５ｃｍ高さ１０ｃｍの円柱型枠に入れて締固めを行った。その後、４週間養生を行った後、固化させた供試体で圧縮試験を行った。
【００６７】
上記供試体の圧縮強度を表４に示す。試料番号（１），（２），（３）の場合、生石灰は何れも２０重量％、石炭灰は何れも１０重量％と同じであり、石膏だけは１５、５、１重量％と変化させてある。
【００６８】
圧縮強度は、試料番号（１）（石膏１５重量％）の場合６）．７ＭＰａ、試料番号（２）（石膏５重量％）の場合６．４ＭＰａ、試料番号（３）（石膏１重量％）の場合５．４ＭＰａである。すなわち、石膏量が多い方が強度が大きいが、その値の変化は小さい。
【００６９】
試料番号（４）と（５）では、生石灰量は１０重量％、石炭灰は１０重量％と同じであり、石膏については試料番号（４）は１５重量％、試料番号（５）は５重量％と変化させてある。また試料番号（６）では、生石灰，石炭灰は５．０重量％であり、石膏については１．０重量％となっている。試料番号（４）の強度は６．７ＭＰａ、試料番号（５）の強度は１３．７ＭＰａ，試料番号（６）の強度は４．３ＭＰａである。試料番号（１）〜（６）の中でも、試料番号（５）の強度が、もっとも大きく、その値は他と比較しても２倍以上ある。このことから本実施形態の焼却灰の場合、試料番号（５）の混合率が最適であると考えられる。すなわち、強度を最も大きくするには、生石灰、石膏の混合量を単に増加させるのではなく、試料番号（５）に示す混合率付近に設定するのが効果的であることが判る。
【００７０】
【表４】
0004317391.tif 000005
【００７１】
〔実験例３〕
本実験例では、圧縮強度と混合水と養生期間の関係を調べた。
焼却灰７５重量％、生石灰１０重量％、石炭灰１０重量％、石膏５重量％とし、ミキサーによる１２時間微粉砕によりエコ石灰セメントを製造した。本実験例３における混合率は上記表４の試料番号（５）と同じである。このエコ石灰セメントに対して、水の混合率を４０重量％，及び４５重量％として上記と同様に供試体を製造した。
【００７２】
図７は、上記供試体の圧縮強度と養生日数の関係を示す。同図に示すように混合水が４０重量％の場合、圧縮強度は、養生日数２週間まで増加するが、その後の一週間は強度が増加しない。そしてまたその後、強度が増加する。強度の伸びが一定でないが、養生日数の増加と共に確実に強度が増加している。
【００７３】
一方混合水が４５重量％の場合は、初期の強度増加が３週間程度まで継続するが、その後は強度はほとんど変化しない。
【００７４】
上記混合水が４５重量％の場合、固化体の絶乾状態の単位重量は１１．１〜１３．２ｋＮ／ｍ3 で、４０重量％の水を加えた場合、１２．８〜１３．０ｋＮ／ｍ3 である。絶乾状態の単位重量は、４０重量％の方が重くなる。養生後の湿潤状態の単位重量は二つとも値は大きく変わらず、１７．５〜１９．０ｋＮ／ｍ3 である。この値は、通常の土砂の単位重量と同じであり、また軽量骨材コンクリートの重量とも同じである。
【００７５】
〔実験例４〕
本実験例４では凝結特性を調べた。
本発明のエコ石灰セメントは凝結時間が、短いという特性がある。その特性を明らかにするために従来のセメントの凝結試験に準じて凝結試験を行った。本来の凝結試験は、標準軟度になるような混合水量を加えて試験を行うが、エコ石灰セメントは早期に凝結するので、本来の凝結試験と同様に標準軟度になる混合水量を定めることができない。そこで、混合水を４０重量％、４５重量％、６０重量％となるように加えて３種類の供試体を製造し、凝結試験を行った。凝結の始発、凝結の終結はセメント凝結試験と同じとした。なお、エコ石灰セメントは実験例３と同じエコ石灰セメントを用いた。
【００７６】
表５は上記凝結試験によるエコ石灰セメントの試験結果を示す。水を４０重量％混合した場合、凝結の始発が９分１０秒、凝結の終結が４４分とかなり短い。普通ポルトランドセメントの凝結の始発は６０分以上、超早強でも４４分以上である。これらの値と比較するとコンクリートの凝結より、時間が短い。
【００７７】
水を４５重量％混合した場合、凝結の始発が１５分２０秒、凝結の終結が５７分である。さらに水を６０重量％混入した場合は、凝結の始発が１時間１３分、凝結の終結は４０時間である。水が多くても凝結は早いことが判る。
【００７８】
【表５】
0004317391.tif 000006
【００７９】
〔実験例５〕
本実験例５では、焼却灰７５重量％、生石灰１０重量％、石炭灰１０重量％、石膏５重量％としてエコ石灰セメントを製造し、締固めとプレス成型（圧縮成型）により供試体を製造した。図６はエコ石灰セメントを圧縮成型する固化方法のフローを示す。
【００８０】
図６に示すように、エコ石灰セメントに、２０重量％の水を加え、混練り後、１０ＭＰａと２０ＭＰａの応力で直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱供試体に成型した。
【００８１】
絶乾状態の単位体積重量は、締固めのとき１２．２〜１３．８ｋＮ／ｍ3 、１０ＭＰａのとき１３．１〜１３．６ｋＮ／ｍ3 、２０ＭＰａのとき１５．０〜１７．０ｋＮ／ｍ3 であった。これらの供試体の２週間養生後の圧縮強度は、締固めのときの強度は６．４２ＭＰａ、プレス応力１０ＭＰａのときの強度は５．９１ＭＰａ、プレス応力２０ＭＰａのときの強度は３６．８ ＭＰａであった。
【００８２】
締固めたときの強度が、プレス応力１０ＭＰａで成型した強度より大きい。これは、供試体の絶乾状態の単位体積重量において、締固めで成型された値が、プレス応力１０ＭＰａで成型した値とほとんど同じであり、水の混合量がプレス応力１０ＭＰａの場合の方が、締固めで成型された場合より少ないことが原因として考えられる、しかし、両者の強度差は少ない。
【００８３】
一方、プレス応力２０ＭＰａで成型した場合は、３０ＭＰａ以上の圧縮強度が得られている。これは高強度のコンクリートと同等の圧縮強度である。これは特筆すべきことである。
【００９６】
〔実験例９〕
上記実験例８では混合材料には石膏が加えられていないが、本実験例９では石膏も加えている。本実験例９では、焼却灰と、これに添加する生石灰、石炭灰、石膏及びセメントの混合率（重量％）を表８に示すように４種類とし、混合微粉砕をミキサーで１時間行い、エコ石灰セメントを製造した。具体的には、生石灰１０重量％一定、石炭灰２５重量％一定、及び石膏５重量％一定とし、セメントの添加量を０，３，５，１０重量％と変化させ、残りを都市ごみ焼却灰とした。これらの主原料及び混合材料を直径５ｃｍの鋼球を用いて微粉砕した。
【００９７】
そして上記エコ石灰セメントに３５重量％の水を加え、混練りした後、これを直径５ｃｍ高さ１０ｃｍの円柱型枠に入れて締固めを行った。その後、４週間養生を行った後、固化させた供試体で圧縮試験を行った。
【００９８】
上記表８に示すように、セメント０重量％の場合、４週間養生後強度は６．５７ＭＰａであるのに対し、セメントの重量％が３％，５％，１０％の場合、それぞれ９．８ＭＰａ、１１．６ＭＰａ、２２．１ＭＰａと大幅に増大している。このようにセメント量が増えるほど強度が増加する。そしてその強度は一般的なコンクリートと比較しても遜色のない強度である。
【００９９】
【表８】
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【０１００】
〔実験例１０〕
本実験例１０は、上記主原料，混合材料をさらに細かく微粉砕することにより強度をさらに高めることができることを確認するために行なった。
【０１０１】
従来は直径５ｃｍ の鉄球で粉砕していたが、さらに微粉砕するために直径１０ｃｍの鉄球で微粉砕を行なった。
【０１０２】
上記微粉砕による粒度分布を図１０に示す。同図において、粒径が大きいエコ石灰セメントの特性線は直径５ｃｍ の鉄球で微粉砕したものを示しており、エコ石灰セメントの特性線は直径１０ｃｍの鉄球で微粉砕したものである。
【０１０３】
同図に示すように上記２ つのエコ石灰セメントの通過百分率５０％ は、ほとんど変わらないが、エコ石灰セメントの大きな粒径が少なくなっていることが分かる。
【０１０４】
そして生石灰１０重量％，石炭灰２５重量％，石膏５重量％と、セメントと焼却灰とを合計で６０重量％とし、さらにセメントを０〜３０重量％とし、混合水量を２５〜４５重量％とした。
【０１０５】
結果を表９に示す。同表からセメント量が増えるほど、水分量が少ないほど強度が増加することが判る。この場合の強度は従来のコンクリートと比較しても遜色のない強度である。
【０１０６】
【表９】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるエコ石灰セメントの製造フローを示すフローチャートである。
【図２】上記エコ石灰セメントの粒度分布を示す特性図である。
【図３】ＸＲＤ解析による焼却灰の定性分析図である。
【図４】ＸＲＤ解析による固化したエコ石灰セメントの定性分析図である。
【図５】上記エコ石灰セメントを締め固める固化方法を示すフローチャートである。
【図６】上記エコ石灰セメントをプレス成型する固化方法を示すフローチャートである。
【図７】水の混合率を４０重量％，４５重量％のとした場合の、圧縮強度と養生日数の関係を示す特性図である。
【図８】エコ石灰セメントの粒度分布を表す特性図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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