コンクリートの製造方法
【課題】 コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いて溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、コンクリート膨張による強度低下を確実に抑制する。しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつく、コンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】 コンクリートの製造方法は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造する。
【解決手段】 コンクリートの製造方法は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融スラグ骨材を、例えば擁壁やＵ字側溝などのコンクリート製造時にコンクリート骨材用膨張抑制剤で処理して骨材として有効利用するコンクリートの製造方法に関するものである。
【０００２】
なお、この明細書において、「コンクリート」という用語は、「コンクリートおよびモルタル」を含む意味において使用するものとする。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば、ごみ焼却灰やＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）などの灰溶融スラグを廃棄せずに再利用する方法として、路盤材や埋め戻し材、あるいはコンクリート、モルタル等のセメントを含んだセメント硬化物の骨材等として用いることが行なわれている。
【０００４】
一般に、溶融スラグをコンクリート用の細骨材や粗骨材等の骨材として用いた場合に、溶融スラグ中に含まれる金属アルミニウム等がセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、コンクリートが膨張したり、結果として強度が低下する。
【０００５】
ここで、バーナー溶融スラグやプラズマ溶融スラグでは、処理灰中の金属アルミニウムの一部がスラグ中に移行し、多い場合には数％にも達する。このようなスラグをコンクリート骨材に用いると、コンクリートが膨張して強度低下が生じるために、スラグ骨材を有効利用することが困難である。
【０００６】
コンクリート膨張の主たる原因物質であるスラグ中の金属アルミニウムは、アルミニウム選別等により、塊状の金属アルミニウムは８０％程度除去することは可能であるが、微粒の金属アルミニウムは１０〜２０％程度しか除去できない。
【０００７】
金属アルミニウムによるコンクリートの膨張は、表面積の大きい微粒の金属アルミニウムの影響が大きく、アルミニウム選別によるスラグ中の金属アルミニウムの除去処理では、コンクリートの膨張抑制効果は小さいという問題があった。
【０００８】
ちなみに、いわゆるガス化溶融では、ガス化炉残渣から金属アルミニウムが選別除去され、溶融炉にアルミニウム分がほとんど行かないので、スラグ中の金属アルミニウムは０．１重量％以下となり、ガス化溶融スラグをコンクリート細骨材として用いても、コンクリートの膨張・強度低下は起きない。
【０００９】
下記の特許文献１および２には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩と亜硝酸塩を組み合わせたセメント組成物用膨張抑制剤及びセメント組成物が記載されている。
【００１０】
また、特許文献３には、溶融スラグ処理設備とこの設備を用いた溶融スラグ処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、スラグコンベアラインでｐＨ１０〜１４のアルカリ処理後に、ｐＨ５〜７の酸で洗浄処理を行い。アルカリ処理によって金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させて、セメント組成物製造時に水素発生による膨張を抑制することが記載されている。
【００１１】
さらに、特許文献４には、廃棄物溶融スラグの処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、過酸化水素、オゾン、サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素、または過マンガン酸カリなどの酸化剤を用いて処理することにより、金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させる極一般的な方法が記載されている。
【００１２】
本発明者は、先に、下記の特許文献５に記載のように、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理することにより、水素を発生することなく、溶融スラグ骨材表面に難溶性の塩基性酢酸アルミニウムを形成させて、コンクリート膨張を抑制する発明について特許出願を行った。この先の特許出願による発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理した後に、加熱・乾燥を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３２６８５３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６５１号公報
【特許文献３】特開２００８−１０５８９７号公報
【特許文献４】特開平１０−１３７７１７号公報
【特許文献５】特願２０１０−４７４０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の特許文献１および２に記載の亜硝酸系膨張抑制剤は、ｐＨが中性で、溶融スラグ処理時の水素発生がなく、安全なモルタル膨張抑制剤として既に市販されているが、価格が非常に高いうえに、薬剤処理した溶融スラグを、一旦加熱・乾燥させないと、金属アルミニウム表面での酸化皮膜形成が不十分であり、コンクリート膨張抑制効果が低いという問題があった。
【００１５】
また、特許文献３の溶融スラグ処理方法によれば、金属アルミニウム含有溶融スラグのスラグコンベアラインでのアルカリ処理時には水素が発生するため、発生した水素の発火防止対策などが必要で、設備コストが高くつくという問題があった。
【００１６】
つぎに、特許文献４の廃棄物溶融スラグの処理方法では、使用する酸化剤について、次のような問題があり、その使用が望ましくないという問題があった。（イ）過酸化水素：劇・毒物である。（ロ）オゾン：人体に対して急性、慢性双方の中毒性がある。（ハ）サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素：酸化力が強いが、腐食性がある。（ニ）過マンガン酸カリ：ＰＲＴＲ対象物質（第１種指定化学物質）である。
【００１７】
さらに、特許文献５の先の特許出願による発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理した後に、加熱・乾燥を行なっているために、加熱・乾燥工程を必要とし、かつ加熱のためのエネルギーを必要として、製造コストが高くつくおそれがあるという問題があった。
【００１８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、コンクリート膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつく、コンクリートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグを処理する先の特許出願の方法をさらに検討した結果、酢酸塩による溶融スラグの処理後に加熱・乾燥を行わなくても、加熱・乾燥処理を行なった場合と同等のモルタル膨張抑制効果が発現されることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴とする、コンクリートの製造方法である。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は、上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は、上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１によるコンクリートの製造方法の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造するもので、請求項１の発明によれば、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、コンクリート膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつくという効果を奏する。
【００２５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴とするもので、請求項２の発明によれば、金属アルミを含有する溶融スラグを骨材に用いてコンクリートを製造する場合に、事前に溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの薬剤処理を行うことなく、コンクリート膨張による強度低下を防止することができ、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も省略することができ、コンクリートの製造コストが非常に安くつくという効果を奏する。
【００２６】
上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法においては、アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであること、またアルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
つぎに、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
本発明によるコンクリートの製造方法は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴としている。
【００２９】
本発明によるコンクリートの製造方法においては、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことが好ましい。
【００３０】
すなわち、本発明によるコンクリートの製造方法は、溶融スラグ骨材を、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の酢酸塩（酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、および酢酸マグネシウム・カルシウム（ＣＭＡ）で処理することにより、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、該処理スラグ骨材をコンクリート骨材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張・強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。
【００３１】
本発明者は、マグネシウムやカルシウム等の酢酸塩は水に溶解するが、金属アルミニウムと酢酸との反応で生成される酢酸アルミニウムは直に難溶性の塩基性酢酸アルミニウムに変り皮膜が形成されること、また両性金属である金属アルミニウムは酸やアルカリで溶解すると水素を発生することなどから、スラグ骨材中の金属アルミニウムを弱酸から弱アルカリ付近の化合物で処理し、水素を発生することなく、水に難溶性の皮膜を形成してコンクリート骨材として使用したときにコンクリート組成物の膨張を抑制する物質を探索して、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩を見出した。
【００３２】
ここでまず、本発明のコンクリートの製造方法を適用する溶融スラグとしては、ごみ焼却灰溶融スラグ、ＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）溶融スラグ等の灰溶融スラグ、およびごみを直接溶融するシャフト炉式ガス化溶融スラグの一部が挙げられる。
【００３３】
これらの溶融スラグは、コンクリート用スラグ細骨材として用いられる場合は通常粒径５ｍｍ以下（溶融スラグ細骨材のＪＩＳ規格ではＭＳ５で、これ以外にもＭＳ２．５、ＭＳ１．２、ＭＳ５−０．３などがある）に粉砕されて用いられる。なお、溶融スラグは、粒径５ｍｍを越えるコンクリート用スラグ粗骨材として用いられてもよい。溶融スラグの金属アルミニウム含有量はさまざまであり、溶融炉形式によっても異なる。一般的には０．０５〜０．５重量％の範囲にあるものが多い。また金属鉄含有量は、ＪＩＳ基準で１％以下と定められている。
【００３４】
本発明のコンクリートの製造方法に用いるコンクリート骨材用膨張抑制剤は、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含み、そのｐＨが７．１〜８．８の中性から弱アルカリ性であることから水素発生することなく不溶性の皮膜を形成する。
【００３５】
そして、上記の粉砕された粒子状の溶融スラグに対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤を噴霧し、混合添加した後、混合物を乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を作製する。
【００３６】
なお、本発明によるコンクリートの製造方法には、つぎの３つの実施態様がある。
【００３７】
まず第１の方法は、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００３８】
つぎに、第２の方法は、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００３９】
さらに、第３の方法は、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００４０】
なお、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明による上記第１の方法では、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造しているので、加熱工程が不要で、加熱に要する熱エネルギーを削減することができるという利点がある。しかもアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４１】
つぎに、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明の上記第２の方法では、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造しているので、金属アルミを含有する溶融スラグを骨材に用いてコンクリートを製造する場合に、事前に溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの薬剤処理を行うことなく、コンクリート膨張による強度低下を防止することができ、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も必要とせず、コンクリートの製造コストが非常に安くつくという利点がある。もちろん、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されており、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４２】
さらに、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明の上記第３の方法では、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造しているので、加熱工程が不要で、加熱に要する熱エネルギーを削減することができるという利点があるとともに、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４３】
なお、本発明の方法により製造したコンクリートやモルタルについての膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づき行ない、試験片の膨張率の計測を行なう。
【００４４】
本発明のコンクリートの製造方法によれば、上記いずれの場合も、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成され、しかも該不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜形成時に水素の発生がなく、低コストで、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に皮膜を形成させることができる。
【００４５】
そして、本発明によるコンクリートの製造方法では、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。
【実施例】
【００４６】
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する本発明の上記３つの実施態様のうち、第１の方法により実施したものである。
【００４８】
すなわち、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００４９】
まず、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ骨材１３５０ｇを用意した。この溶融スラグ骨材の金属アルミニウム含有量は、０．２０重量％であり、また金属鉄含有量は、０．１１重量％であった。
【００５０】
ついで、このバーナー溶融スラグ骨材を約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を加熱することなく室温（試験時は約１０℃）で一夜（１６時間）放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート細骨材を作製した。
【００５１】
なおここで、酢酸カルシウム水溶液の重量％の数値は、酢酸カルシウム水溶液中の酢酸カルシウムのモル濃度を、重量濃度に換算した数値を表す。そして、この重量濃度から、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００５２】
＜モルタル膨張試験＞
ついで、上記コンクリート細骨材を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。ここで、モルタル膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づいて行った。
【００５３】
薬剤処理コンクリート細骨材（粒径５ｍｍ以下）１３５０ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、水５４０ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。ついで、このモルタル混練物を、長さ５５０ｍｍ×径５０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍのポリエチレン製袋に約２００ｍｍまで充填して、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れた。メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことによりモルタルの体積Ｖ１（ｍＬ）を求めた。そして、袋の上端を結び、これを吊るして２４時間、常温で静置して固化させた。
【００５４】
そして、固化後、モルタル試験片を先と同様に、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れ、メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことにより固化後のモルタルの体積Ｖ２（ｍＬ）を求め、次式によりモルタル膨張率を求めた。
【００５５】
モルタル膨張率（％）＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ１×１００。
【００５６】
なお、モルタル膨張率は３個の供試体の平均値を用いた。
【００５７】
得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、並びに用いた膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤水溶液の濃度（重量％）、同水溶液量（ｇ）、同水溶液のｐＨ、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）、乾燥処理条件としての温度（℃）および時間（ｈ）を、下記の表１に示した。
【００５８】
実施例２
上記実施例１の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２０重量％（ｐＨ：８．３）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００５９】
比較例１
比較のために、上記実施例１の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として従来の亜硝酸系薬剤（商品名フローリックＲＥＳ、株式会社フローリック製）を用いた点にある。
【００６０】
上記実施例１の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．９）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００６１】
比較例２
比較のために、上記実施例２の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例２の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．８）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【表１】
【００６２】
実施例３
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記３つの実施態様のうち、第２の方法により実施したものである。
【００６３】
すなわち、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００６４】
まず、上記実施例１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、これにモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。この酢酸カルシウム水溶液の濃度は１．２５重量％であり、酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００６５】
その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに入れて、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、加熱することなく室温（１０℃）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇに、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００６６】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表２にあわせて示した。
【００６７】
実施例４
上記実施例３の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２．５重量％（ｐＨ：７．４）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００６８】
実施例５
上記実施例３の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、膨脹抑制剤の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート、Ｃａ：Ｍｇモル比＝３：７）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は１．２５重量％（ｐＨ：８．０）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００６９】
実施例６
上記実施例４の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例４の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は２．５重量％（ｐＨ：８．１）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００７０】
比較例３
比較のために、実施例１で使用した粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ骨材に、膨張抑制剤を用いることなく、水（ｐＨ：７．０）のみを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、上記実施例１の場合と同様に、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。
【００７１】
ついで、得られた比較例１のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表１にあわせて示した。
【００７２】
比較例４
比較のために、上記実施例３の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１．２５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表２】
【００７３】
実施例７
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記３つの実施態様のうち、第３の方法により実施したものである。
【００７４】
すなわち、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００７５】
まず、上記実施例１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、これにモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。この酢酸カルシウム水溶液の濃度は１．２５重量％であり、酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００７６】
その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに入れて、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得た後、室温（１０℃）で、約２時間放置した。
【００７７】
つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００７８】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表３にあわせて示した。
【００７９】
実施例８
上記実施例７の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例７の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２．５重量％（ｐＨ：７．４）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００８０】
比較例５
比較のために、上記実施例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１．２５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８１】
比較例６
比較のために、上記実施例８の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例８の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２．５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表３】
【００８２】
比較例７
比較のために、上記実施例１の場合と同じバーナー溶融スラグ骨材を約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．９）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、室温（１０５℃）で一夜（１６時間）放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート細骨材を作製した。この亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８３】
ついで、従来の薬剤処理コンクリート細骨材（粒径５ｍｍ以下）１３５０ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、水５４０ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００８４】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表４にあわせて示した。
【００８５】
比較例８
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、従来の亜硝酸系薬剤水溶液の濃度を２０重量％（ｐＨ：６．８）とした点にある。重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【００８６】
比較例９
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８７】
比較例１０
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．３）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【００８８】
比較例１１
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、膨脹抑制剤の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート、Ｃａ：Ｍｇモル比＝３：７）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は１０重量％（ｐＨ：８．４）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００８９】
コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表４】
【００９０】
上記表１〜４の結果から明らかなように、本発明の実施例１〜８によれば、いずれの場合にも、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、モルタル膨張率が低く、モルタル膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつくものであった。
【００９１】
特に、本発明の第２の方法である実施例３、４、５、６によれば、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も省略することができ、コンクリートの製造コストが非常に安くつくものである。
【００９２】
これに対し、比較例３のように、膨張抑制剤を用いることなく、水のみをバーナー溶融スラグ骨材に噴霧してモルタルを製造した場合には、モルタル試験片の膨張率が高く、バーナー溶融スラグ骨材中に含まれる金属アルミニウムがセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、モルタルが膨張したり、結果として強度が低下するという問題があった。
【００９３】
また、コンクリート骨材用膨張抑制剤として従来の亜硝酸系薬剤を用いた比較例１，２，４，５，６，７，８の場合には、比較例７と８の場合のように、高温で加熱・乾燥処理を行うことにより、低いモルタル膨張率が得られるが、加熱・乾燥のため熱エネルギーや時間を必要とするという問題があった。そして、その他の高温で加熱・乾燥処理を行わない比較例１〜６では、本発明の実施例に比べて、いずれもモルタル膨張率が高いものであった。そして、いずれにしても、従来の亜硝酸系薬剤よりなるコンクリート骨材用膨張抑制剤は、価格が非常に高いという問題があった。
【００９４】
さらに、コンクリート骨材用膨張抑制剤として酢酸カルシウムやＣＭＡを用いた比較例９〜１１の場合には、高温で加熱・乾燥処理を行うことにより、低いモルタル膨張率が得られるが、加熱・乾燥のため熱エネルギーや時間を必要とし、コンクリートの製造コストがアップするおそれがあるという問題がある。
【００９５】
なお、上記実施例では、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施したが、該膨張抑制剤を用い、さらに砂利などのコンクリート粗骨材を混合してコンクリートを製造し、コンクリート強度試験を実施する場合にも、同様に、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融スラグ骨材を、例えば擁壁やＵ字側溝などのコンクリート製造時にコンクリート骨材用膨張抑制剤で処理して骨材として有効利用するコンクリートの製造方法に関するものである。
【０００２】
なお、この明細書において、「コンクリート」という用語は、「コンクリートおよびモルタル」を含む意味において使用するものとする。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば、ごみ焼却灰やＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）などの灰溶融スラグを廃棄せずに再利用する方法として、路盤材や埋め戻し材、あるいはコンクリート、モルタル等のセメントを含んだセメント硬化物の骨材等として用いることが行なわれている。
【０００４】
一般に、溶融スラグをコンクリート用の細骨材や粗骨材等の骨材として用いた場合に、溶融スラグ中に含まれる金属アルミニウム等がセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、コンクリートが膨張したり、結果として強度が低下する。
【０００５】
ここで、バーナー溶融スラグやプラズマ溶融スラグでは、処理灰中の金属アルミニウムの一部がスラグ中に移行し、多い場合には数％にも達する。このようなスラグをコンクリート骨材に用いると、コンクリートが膨張して強度低下が生じるために、スラグ骨材を有効利用することが困難である。
【０００６】
コンクリート膨張の主たる原因物質であるスラグ中の金属アルミニウムは、アルミニウム選別等により、塊状の金属アルミニウムは８０％程度除去することは可能であるが、微粒の金属アルミニウムは１０〜２０％程度しか除去できない。
【０００７】
金属アルミニウムによるコンクリートの膨張は、表面積の大きい微粒の金属アルミニウムの影響が大きく、アルミニウム選別によるスラグ中の金属アルミニウムの除去処理では、コンクリートの膨張抑制効果は小さいという問題があった。
【０００８】
ちなみに、いわゆるガス化溶融では、ガス化炉残渣から金属アルミニウムが選別除去され、溶融炉にアルミニウム分がほとんど行かないので、スラグ中の金属アルミニウムは０．１重量％以下となり、ガス化溶融スラグをコンクリート細骨材として用いても、コンクリートの膨張・強度低下は起きない。
【０００９】
下記の特許文献１および２には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸塩と亜硝酸塩を組み合わせたセメント組成物用膨張抑制剤及びセメント組成物が記載されている。
【００１０】
また、特許文献３には、溶融スラグ処理設備とこの設備を用いた溶融スラグ処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、スラグコンベアラインでｐＨ１０〜１４のアルカリ処理後に、ｐＨ５〜７の酸で洗浄処理を行い。アルカリ処理によって金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させて、セメント組成物製造時に水素発生による膨張を抑制することが記載されている。
【００１１】
さらに、特許文献４には、廃棄物溶融スラグの処理方法が開示されており、金属アルミニウムを含む溶融スラグを、過酸化水素、オゾン、サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素、または過マンガン酸カリなどの酸化剤を用いて処理することにより、金属アルミニウムの表面に酸化皮膜を形成させる極一般的な方法が記載されている。
【００１２】
本発明者は、先に、下記の特許文献５に記載のように、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理することにより、水素を発生することなく、溶融スラグ骨材表面に難溶性の塩基性酢酸アルミニウムを形成させて、コンクリート膨張を抑制する発明について特許出願を行った。この先の特許出願による発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理した後に、加熱・乾燥を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３２６８５３号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６５１号公報
【特許文献３】特開２００８−１０５８９７号公報
【特許文献４】特開平１０−１３７７１７号公報
【特許文献５】特願２０１０−４７４０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の特許文献１および２に記載の亜硝酸系膨張抑制剤は、ｐＨが中性で、溶融スラグ処理時の水素発生がなく、安全なモルタル膨張抑制剤として既に市販されているが、価格が非常に高いうえに、薬剤処理した溶融スラグを、一旦加熱・乾燥させないと、金属アルミニウム表面での酸化皮膜形成が不十分であり、コンクリート膨張抑制効果が低いという問題があった。
【００１５】
また、特許文献３の溶融スラグ処理方法によれば、金属アルミニウム含有溶融スラグのスラグコンベアラインでのアルカリ処理時には水素が発生するため、発生した水素の発火防止対策などが必要で、設備コストが高くつくという問題があった。
【００１６】
つぎに、特許文献４の廃棄物溶融スラグの処理方法では、使用する酸化剤について、次のような問題があり、その使用が望ましくないという問題があった。（イ）過酸化水素：劇・毒物である。（ロ）オゾン：人体に対して急性、慢性双方の中毒性がある。（ハ）サラシ粉、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素：酸化力が強いが、腐食性がある。（ニ）過マンガン酸カリ：ＰＲＴＲ対象物質（第１種指定化学物質）である。
【００１７】
さらに、特許文献５の先の特許出願による発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグ骨材を処理した後に、加熱・乾燥を行なっているために、加熱・乾燥工程を必要とし、かつ加熱のためのエネルギーを必要として、製造コストが高くつくおそれがあるという問題があった。
【００１８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、コンクリート膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつく、コンクリートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩で溶融スラグを処理する先の特許出願の方法をさらに検討した結果、酢酸塩による溶融スラグの処理後に加熱・乾燥を行わなくても、加熱・乾燥処理を行なった場合と同等のモルタル膨張抑制効果が発現されることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴とする、コンクリートの製造方法である。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明は、上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明は、上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１によるコンクリートの製造方法の発明は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造するもので、請求項１の発明によれば、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、コンクリート膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつくという効果を奏する。
【００２５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコンクリートの製造方法であって、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴とするもので、請求項２の発明によれば、金属アルミを含有する溶融スラグを骨材に用いてコンクリートを製造する場合に、事前に溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの薬剤処理を行うことなく、コンクリート膨張による強度低下を防止することができ、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も省略することができ、コンクリートの製造コストが非常に安くつくという効果を奏する。
【００２６】
上記請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法においては、アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであること、またアルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
つぎに、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
本発明によるコンクリートの製造方法は、金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴としている。
【００２９】
本発明によるコンクリートの製造方法においては、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことが好ましい。
【００３０】
すなわち、本発明によるコンクリートの製造方法は、溶融スラグ骨材を、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の酢酸塩（酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、および酢酸マグネシウム・カルシウム（ＣＭＡ）で処理することにより、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、該処理スラグ骨材をコンクリート骨材として用いたときに、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張・強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。
【００３１】
本発明者は、マグネシウムやカルシウム等の酢酸塩は水に溶解するが、金属アルミニウムと酢酸との反応で生成される酢酸アルミニウムは直に難溶性の塩基性酢酸アルミニウムに変り皮膜が形成されること、また両性金属である金属アルミニウムは酸やアルカリで溶解すると水素を発生することなどから、スラグ骨材中の金属アルミニウムを弱酸から弱アルカリ付近の化合物で処理し、水素を発生することなく、水に難溶性の皮膜を形成してコンクリート骨材として使用したときにコンクリート組成物の膨張を抑制する物質を探索して、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の酢酸塩を見出した。
【００３２】
ここでまず、本発明のコンクリートの製造方法を適用する溶融スラグとしては、ごみ焼却灰溶融スラグ、ＲＤＦ灰（ごみ固形化燃料焼却灰）溶融スラグ等の灰溶融スラグ、およびごみを直接溶融するシャフト炉式ガス化溶融スラグの一部が挙げられる。
【００３３】
これらの溶融スラグは、コンクリート用スラグ細骨材として用いられる場合は通常粒径５ｍｍ以下（溶融スラグ細骨材のＪＩＳ規格ではＭＳ５で、これ以外にもＭＳ２．５、ＭＳ１．２、ＭＳ５−０．３などがある）に粉砕されて用いられる。なお、溶融スラグは、粒径５ｍｍを越えるコンクリート用スラグ粗骨材として用いられてもよい。溶融スラグの金属アルミニウム含有量はさまざまであり、溶融炉形式によっても異なる。一般的には０．０５〜０．５重量％の範囲にあるものが多い。また金属鉄含有量は、ＪＩＳ基準で１％以下と定められている。
【００３４】
本発明のコンクリートの製造方法に用いるコンクリート骨材用膨張抑制剤は、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含み、そのｐＨが７．１〜８．８の中性から弱アルカリ性であることから水素発生することなく不溶性の皮膜を形成する。
【００３５】
そして、上記の粉砕された粒子状の溶融スラグに対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤を噴霧し、混合添加した後、混合物を乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を作製する。
【００３６】
なお、本発明によるコンクリートの製造方法には、つぎの３つの実施態様がある。
【００３７】
まず第１の方法は、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００３８】
つぎに、第２の方法は、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００３９】
さらに、第３の方法は、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造する。
【００４０】
なお、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明による上記第１の方法では、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造しているので、加熱工程が不要で、加熱に要する熱エネルギーを削減することができるという利点がある。しかもアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４１】
つぎに、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明の上記第２の方法では、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造しているので、金属アルミを含有する溶融スラグを骨材に用いてコンクリートを製造する場合に、事前に溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの薬剤処理を行うことなく、コンクリート膨張による強度低下を防止することができ、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も必要とせず、コンクリートの製造コストが非常に安くつくという利点がある。もちろん、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されており、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４２】
さらに、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてコンクリートやモルタルを製造する本発明の上記第３の方法では、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造しているので、加熱工程が不要で、加熱に要する熱エネルギーを削減することができるという利点があるとともに、コンクリート骨材分散水溶液の状態において、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成されるものである。そして、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、コンクリートやモルタルを製造することにより、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【００４３】
なお、本発明の方法により製造したコンクリートやモルタルについての膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づき行ない、試験片の膨張率の計測を行なう。
【００４４】
本発明のコンクリートの製造方法によれば、上記いずれの場合も、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の作用により、スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜が形成され、しかも該不溶性の塩基性酢酸アルミニウム皮膜よりなる保護皮膜形成時に水素の発生がなく、低コストで、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に皮膜を形成させることができる。
【００４５】
そして、本発明によるコンクリートの製造方法では、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができ、しかも非常に低コストである。
【実施例】
【００４６】
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する本発明の上記３つの実施態様のうち、第１の方法により実施したものである。
【００４８】
すなわち、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に対して、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を噴霧し、混合添加した後、加熱することなく常温（室温）で所要時間放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート骨材を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材と、セメント、水、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００４９】
まず、粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ骨材１３５０ｇを用意した。この溶融スラグ骨材の金属アルミニウム含有量は、０．２０重量％であり、また金属鉄含有量は、０．１１重量％であった。
【００５０】
ついで、このバーナー溶融スラグ骨材を約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を加熱することなく室温（試験時は約１０℃）で一夜（１６時間）放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート細骨材を作製した。
【００５１】
なおここで、酢酸カルシウム水溶液の重量％の数値は、酢酸カルシウム水溶液中の酢酸カルシウムのモル濃度を、重量濃度に換算した数値を表す。そして、この重量濃度から、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００５２】
＜モルタル膨張試験＞
ついで、上記コンクリート細骨材を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。ここで、モルタル膨張試験は、ＪＩＳ Ａ ５０３１の附属書１に基づいて行った。
【００５３】
薬剤処理コンクリート細骨材（粒径５ｍｍ以下）１３５０ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、水５４０ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。ついで、このモルタル混練物を、長さ５５０ｍｍ×径５０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍのポリエチレン製袋に約２００ｍｍまで充填して、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れた。メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことによりモルタルの体積Ｖ１（ｍＬ）を求めた。そして、袋の上端を結び、これを吊るして２４時間、常温で静置して固化させた。
【００５４】
そして、固化後、モルタル試験片を先と同様に、水を４００ｍＬ入れた１Ｌメスシリンダーに入れ、メスシリンダーの水面と袋に入れたモルタル面が一致するまで袋を下げ、この時のメスシリンダーの読みから４００ｍＬを差し引くことにより固化後のモルタルの体積Ｖ２（ｍＬ）を求め、次式によりモルタル膨張率を求めた。
【００５５】
モルタル膨張率（％）＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ１×１００。
【００５６】
なお、モルタル膨張率は３個の供試体の平均値を用いた。
【００５７】
得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、並びに用いた膨脹抑制剤の種類、膨脹抑制剤水溶液の濃度（重量％）、同水溶液量（ｇ）、同水溶液のｐＨ、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）、乾燥処理条件としての温度（℃）および時間（ｈ）を、下記の表１に示した。
【００５８】
実施例２
上記実施例１の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２０重量％（ｐＨ：８．３）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００５９】
比較例１
比較のために、上記実施例１の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として従来の亜硝酸系薬剤（商品名フローリックＲＥＳ、株式会社フローリック製）を用いた点にある。
【００６０】
上記実施例１の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例１の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．９）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００６１】
比較例２
比較のために、上記実施例２の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例２の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．８）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【表１】
【００６２】
実施例３
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記３つの実施態様のうち、第２の方法により実施したものである。
【００６３】
すなわち、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに常温（室温）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液に、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００６４】
まず、上記実施例１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、これにモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。この酢酸カルシウム水溶液の濃度は１．２５重量％であり、酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００６５】
その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに入れて、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得、ついで直ちに、加熱することなく室温（１０℃）で、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇに、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００６６】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表２にあわせて示した。
【００６７】
実施例４
上記実施例３の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２．５重量％（ｐＨ：７．４）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００６８】
実施例５
上記実施例３の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、膨脹抑制剤の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート、Ｃａ：Ｍｇモル比＝３：７）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は１．２５重量％（ｐＨ：８．０）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００６９】
実施例６
上記実施例４の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例４の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は２．５重量％（ｐＨ：８．１）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００７０】
比較例３
比較のために、実施例１で使用した粒径５ｍｍ以下に粉砕したごみ焼却灰バーナー溶融スラグ骨材に、膨張抑制剤を用いることなく、水（ｐＨ：７．０）のみを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、上記実施例１の場合と同様に、乾燥して、コンクリート細骨材を作製した。
【００７１】
ついで、得られた比較例１のコンクリート細骨材を用いて、上記実施例１の場合と同様に、モルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施した。得られた結果を、下記の表１にあわせて示した。
【００７２】
比較例４
比較のために、上記実施例３の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例３の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１．２５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表２】
【００７３】
実施例７
コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造する上記３つの実施態様のうち、第３の方法により実施したものである。
【００７４】
すなわち、コンクリート骨材用膨張抑制剤であるアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩の水溶液を作製し、この酢酸塩水溶液を、粉砕された粒子状の溶融スラグ骨材に所定の割合で加え、溶融スラグ骨材を分散させた後、常温（室温）で所要時間放置して、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を製造する。つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液と、セメント、およびＡＥ減水剤を、所定の割合で配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを製造した。
【００７５】
まず、上記実施例１で用いたものと同じごみ焼却灰バーナー溶融スラグ１３５０ｇを用意した。ついで、約５リットルのステンレス鋼製角バットに水５４０ｇを入れ、これにモルタル骨材用膨張抑制剤である酢酸カルシウム６．７５ｇを溶解して、酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：７．３）を作製した。この酢酸カルシウム水溶液の濃度は１．２５重量％であり、酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００７６】
その後、上記バーナー溶融スラグ１３５０ｇをステンレス鋼製角バットに入れて、上記酢酸カルシウム水溶液に分散させて、膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液を得た後、室温（１０℃）で、約２時間放置した。
【００７７】
つぎに、この膨張抑制コンクリート骨材分散水溶液１８９６．７５ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００７８】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表３にあわせて示した。
【００７９】
実施例８
上記実施例７の場合と同様にして、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例７の場合と異なる点は、膨脹抑制剤溶液の濃度を２．５重量％（ｐＨ：７．４）とした点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、１．０重量％であった。
【００８０】
比較例５
比較のために、上記実施例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１．２５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８１】
比較例６
比較のために、上記実施例８の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、実施例８の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２．５重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：７．０）を用いた点にある。亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表３】
【００８２】
比較例７
比較のために、上記実施例１の場合と同じバーナー溶融スラグ骨材を約５リットルのステンレス鋼製角バットに入れ、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の従来の亜硝酸系薬剤水溶液（ｐＨ：６．９）６７．５ｇを噴霧し、混合添加した。その後、混合物を、室温（１０５℃）で一夜（１６時間）放置し、乾燥して、膨張抑制コンクリート細骨材を作製した。この亜硝酸系薬剤水溶液の重量濃度から、スラグ骨材に対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８３】
ついで、従来の薬剤処理コンクリート細骨材（粒径５ｍｍ以下）１３５０ｇ、ポルトランドセメント１２００ｇ、水５４０ｇ、およびＡＥ減水剤６０ｇ（原液を１／１０に希釈した物）を配合して、ペースト状に練り込み、モルタルを作製した。
【００８４】
そして、上記実施例１の場合と同様にしてモルタル膨張試験を実施し、得られたモルタル試験の計測結果であるモルタル膨張率（％）、および用いた膨脹抑制剤の種類等の処理条件を、下記の表４にあわせて示した。
【００８５】
比較例８
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、従来の亜硝酸系薬剤水溶液の濃度を２０重量％（ｐＨ：６．８）とした点にある。重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【００８６】
比較例９
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【００８７】
比較例１０
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度２０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．３）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、１．０重量％であった。
【００８８】
比較例１１
比較のために、上記比較例７の場合と同じ方法により、コンクリート骨材用膨張抑制剤を用いてモルタルを製造するが、比較例７の場合と異なる点は、膨脹抑制剤の種類を変更して、ＣＭＡ（カルシウム・マグネシウム・アセテート、Ｃａ：Ｍｇモル比＝３：７）を用いた点にある。ＣＭＡ水溶液よりなる膨脹抑制剤溶液の濃度は１０重量％（ｐＨ：８．４）であり、ＣＭＡ水溶液の重量濃度から計算したスラグに対する膨張抑制剤の添加量は、０．５重量％であった。
【００８９】
コンクリート骨材用膨張抑制剤として、濃度１０重量％の酢酸カルシウム水溶液（ｐＨ：８．０）を用いた点にある。酢酸カルシウム水溶液の重量濃度から、スラグに対する膨張抑制剤の添加量（重量％）を計算すると、０．５重量％であった。
【表４】
【００９０】
上記表１〜４の結果から明らかなように、本発明の実施例１〜８によれば、いずれの場合にも、溶融スラグ骨材中の金属アルミニウムの表面に難溶性の保護皮膜を形成させて、微粒の金属アルミニウムを無害化することができ、モルタル膨張率が低く、モルタル膨張による強度低下を確実に抑制することができて、しかも難溶性保護皮膜の形成時に水素の発生がなく、また加熱・乾燥工程を必要とせず、すなわち加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができて、製造コストが非常に安くつくものであった。
【００９１】
特に、本発明の第２の方法である実施例３、４、５、６によれば、加熱・乾燥に要する熱エネルギーや時間を削減することができるだけでなく、膨張抑制剤によるコンクリート骨材の前処理工程自体も省略することができ、コンクリートの製造コストが非常に安くつくものである。
【００９２】
これに対し、比較例３のように、膨張抑制剤を用いることなく、水のみをバーナー溶融スラグ骨材に噴霧してモルタルを製造した場合には、モルタル試験片の膨張率が高く、バーナー溶融スラグ骨材中に含まれる金属アルミニウムがセメント中のアルカリ成分と反応して水素を発生し、コンクリート中に水素が気泡となって残り、モルタルが膨張したり、結果として強度が低下するという問題があった。
【００９３】
また、コンクリート骨材用膨張抑制剤として従来の亜硝酸系薬剤を用いた比較例１，２，４，５，６，７，８の場合には、比較例７と８の場合のように、高温で加熱・乾燥処理を行うことにより、低いモルタル膨張率が得られるが、加熱・乾燥のため熱エネルギーや時間を必要とするという問題があった。そして、その他の高温で加熱・乾燥処理を行わない比較例１〜６では、本発明の実施例に比べて、いずれもモルタル膨張率が高いものであった。そして、いずれにしても、従来の亜硝酸系薬剤よりなるコンクリート骨材用膨張抑制剤は、価格が非常に高いという問題があった。
【００９４】
さらに、コンクリート骨材用膨張抑制剤として酢酸カルシウムやＣＭＡを用いた比較例９〜１１の場合には、高温で加熱・乾燥処理を行うことにより、低いモルタル膨張率が得られるが、加熱・乾燥のため熱エネルギーや時間を必要とし、コンクリートの製造コストがアップするおそれがあるという問題がある。
【００９５】
なお、上記実施例では、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤を用いてモルタルを製造し、モルタル膨張試験を実施したが、該膨張抑制剤を用い、さらに砂利などのコンクリート粗骨材を混合してコンクリートを製造し、コンクリート強度試験を実施する場合にも、同様に、セメント中のアルカリ成分との反応による水素発生を防止し、コンクリートの膨張を２％以下の適正値に確実に抑制することができるとともに、コンクリートの強度低下を抑制することができるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項２】
アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項４】
アルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１】
金属アルミニウム含有溶融スラグ骨材からなるコンクリート骨材を、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によって処理し、加熱・乾燥することなく、常温で直ちにまたは所要時間放置した後、該膨張抑制コンクリート骨材を用いてコンクリートを製造することを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項２】
アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属の酢酸塩を含む膨張抑制剤によるコンクリート骨材の処理を、コンクリートの配合と同時に行うことを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項４】
アルカリ土類金属が、カルシウムおよび／またはマグネシウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２２４５２７（Ｐ２０１２−２２４５２７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５８３６（Ｐ２０１１−９５８３６）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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