固化方法
【課題】従来の飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤を用いた固化方法では、水を加えて固化させるものであるが、現場打設施工における搬送性を向上させるために、大量の水を使用し、その後の固化に長時間を有するとともに、養生にも長時間を有し、施工期間が長期化してしまうものであった。
【解決手段】本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法を提供するものである。また、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする固化方法を提供するものである。さらに、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする固化方法を提供するものである。
【解決手段】本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法を提供するものである。また、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする固化方法を提供するものである。さらに、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする固化方法を提供するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、構造物の壁や柱などの建造や道路や崖などの補強などの広い範囲で固化剤が使用されている。
【０００３】
この固化剤としては、コンクリートに代表されるように、水を加えて固化させるものであり、施工の際に石や砂などの骨材を混入させて固化させるようにしている。
【０００４】
そして、近年では、固化剤として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤が開発されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の固化剤を用いた固化は、水を加えて固化させるようにしたものである。
【０００７】
そのため、上記従来の固化剤を用いた固化では、大量の水を使用し、その後の固化には乾燥状態となることが必要なために長時間を有するとともに、養生にも長時間を有し、施工期間が長期化してしまうものであった。
【０００８】
また、飛灰のみでは収縮性が大きく仕上り精度やクラックが発生しやすいなどの問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者は、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤で使用する骨材について鋭意研究を重ねて本発明を成すに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法を提供するものである。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明では、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の固化方法を提供するものである。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明では、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固化方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
【００１４】
すなわち、請求項１に係る本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させることを特徴とする固化方法であるために、施工時に加えた水が骨材に吸水されることになり、固化や養生に要する時間を短くすることができ、施工期間を短期化させることができ、しかも、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２に係る本発明では、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする固化方法であるために、飛灰に含有される重金属が施工後に溶出してしまうのを防止することができ、安全性を向上させることができる。なお、重金属固定剤として飛灰を原料としたものを用いた場合には、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、より一層廃棄物の減量化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明では、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする固化方法であるために、型枠内に固化剤を十分に充填することができ、固化後の強度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る骨材の製造方法を示す説明図。
【図２】本発明に係る固化方法を示す説明図。
【図３】本発明に係る固化方法（加圧注入）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る固化方法の具体的の構成について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化するものである。
【００２０】
しかも、骨材は、図１に示すように、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し、その後、吸水性を有する状態となるように粒状に固化させて製造している。
【００２１】
ここで、飛灰と珪酸ナトリウムと水との混合比率は、適宜調整できるものであるが、たとえば、重量比で飛灰１００：珪酸ナトリウム２：水５０として製造することができる。
【００２２】
また、飛灰と珪酸ナトリウムと水との混合においては、飛灰と珪酸ナトリウム溶液を混合するようにしてもよい。
【００２３】
また、固化は、吸水性を有する状態となるように適宜調整できるものであるが、たとえば、高温（６０℃）下で１日間の強制乾燥、または、常温下で７日間の自然乾燥により吸水性を有する状態で固化させることができる。
【００２４】
また、粒状に固化させるには、容器内で固化させたものを固化後に粒状に細砕してもよく、固化前に粒状に成形してから固化させてもよく、転動造粒やプレス成形や真空成形などを利用してもよい。
【００２５】
さらに、飛灰には、鉛などの重金属が含まれている場合も多いので、重金属固定剤を添加することもできる。
【００２６】
この重金属固定剤としては、公知のものを利用することもできるが、飛灰を原料とした重金属固定剤を利用することで、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００２７】
たとえば、飛灰（炭種;マッセルブルグ５０％、ドレイトン５０％の混焼により発生したもので、アルカリ度ｐＨ１３．５）を用い、飛灰２０重量部、硫黄２０重量部、水１００重量部の配合比とし、まず、飛灰２０重量部と水１００重量部を反応缶に入れ、上蓋を閉じ、混合機を作動させて１０分程度混合する。
【００２８】
次に、安全弁を設定し上限反応圧力として排気圧を約１０ｋｇ／ｃｍ２にセットし、炉体冷却排水バルブ及び冷却バルブを開放するとともに冷却水入口バルブを開放して通水する。
【００２９】
次に、反応中の蒸発を抑えるために、エアーコンプレッサーによる加圧によって２．５ｋｇ／ｃｍ２程度の予圧をかける。
【００３０】
次に、バーナに点火して、圧力計と温度計とを確認し、混合しながら昇温する。この時に、圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２以下とし、温度計の表示が１１０℃に達してから、約３０分間混合反応させる。
【００３１】
次に、バーナを停止し、圧力計が下降するまで放置し、安定したら排気弁により最終残圧を完全に排出し、大気圧と同化させる。
【００３２】
次に、混合機を停止させ、排出バルブを開放して、沈澱物及び液体を排出して、これらを回収する。
【００３３】
次に、回収物を冷却し、沈澱分離し薬液と沈澱物を得る。ここでは、薬液１３０重量部と沈澱物20重量部を得ることができた。
【００３４】
また、回収された薬液は、多硫化カルシウムを含有しており、液比重が１．２ｇ／ｃｃで黄緑色のｐＨ１０の液体であった。
【００３５】
また、原料とし焼却場飛灰ｐＨ１３．５を用いたところ、多硫化カルシウムを含有した液比重が１．１５ｇ／ｃｃの茶色のｐＨ１１の液体を得た。
【００３６】
このようにして生成した液体、さらには沈殿物を重金属固定剤として用いることができる。
【００３７】
以上に説明したようにして骨材を製造することができ、製造された骨材は、数十％（たとえば、３０％）の吸水性を有している。
【００３８】
そのため、建造物の建造や補強などにおいて特開平８−３０１６３９号公報に開示されているように飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤を用いて固化を行うときに、上記骨材を固化剤に混入することで、固化剤の高流動性を保ちながら施工時に加えた水が骨材に吸水されることになり、固化や養生に要する時間を短くすることができ、施工期間を短期化させることができる。なお、上記の吸水性を有する骨材だけを使用することで減水効果が増大し軽量化を図ることができるが、軽量化が不要で増強化や全体の収縮を防止するなどの目的や施工コストの引下げなどを図るために石や砂などの一般的な骨材を混入させてもよい。
【００３９】
しかも、原料として飛灰を用いているために、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００４０】
特に、飛灰に重金属固定剤を添加した場合には、飛灰に含有される重金属が施工後に溶出してしまうのを防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００４１】
現場での施工においては、図２に示すように、上記固化剤１と骨材２とを予め混合し、その後、混合物を型枠３の内部に注入し、所定時間経過後に型枠３を取外すようにすればよい。なお、法面での施工などにおいては、型枠を使用せずに混合物を直接打設するようにすればよい。
【００４２】
また、図３に示すように、型枠３の内部に骨材２だけを投入し、その後、固化剤１を貯留したタンク４からポンプ５とホース６とを介して固化剤１を型枠３の内部に注入してもよい。
【００４３】
その場合に、図３に示すように、ホース６を型枠３の下端部から上端部に向けて徐々に引き上げていくことで、固化剤１を型枠３の下方側から上方側に向けて加圧注入するようにしてもよい。
【００４４】
このように、固化剤１を型枠３の下方側から上方側に向けて加圧注入した場合には、型枠３の内部に固化剤１を十分に充填することができ、固化後の強度を増大させることができる。
【００４５】
なお、バイブレータを用いて型枠３を加振させたり固化剤１を振動させることによって内部の脱気を行うようにすることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 固化剤
２ 骨材
３ 型枠
４ タンク
５ ポンプ
６ ホース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、構造物の壁や柱などの建造や道路や崖などの補強などの広い範囲で固化剤が使用されている。
【０００３】
この固化剤としては、コンクリートに代表されるように、水を加えて固化させるものであり、施工の際に石や砂などの骨材を混入させて固化させるようにしている。
【０００４】
そして、近年では、固化剤として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤が開発されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の固化剤を用いた固化は、水を加えて固化させるようにしたものである。
【０００７】
そのため、上記従来の固化剤を用いた固化では、大量の水を使用し、その後の固化には乾燥状態となることが必要なために長時間を有するとともに、養生にも長時間を有し、施工期間が長期化してしまうものであった。
【０００８】
また、飛灰のみでは収縮性が大きく仕上り精度やクラックが発生しやすいなどの問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者は、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤で使用する骨材について鋭意研究を重ねて本発明を成すに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法を提供するものである。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明では、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の固化方法を提供するものである。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明では、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固化方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
【００１４】
すなわち、請求項１に係る本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させることを特徴とする固化方法であるために、施工時に加えた水が骨材に吸水されることになり、固化や養生に要する時間を短くすることができ、施工期間を短期化させることができ、しかも、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２に係る本発明では、前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする固化方法であるために、飛灰に含有される重金属が施工後に溶出してしまうのを防止することができ、安全性を向上させることができる。なお、重金属固定剤として飛灰を原料としたものを用いた場合には、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、より一層廃棄物の減量化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明では、型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする固化方法であるために、型枠内に固化剤を十分に充填することができ、固化後の強度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る骨材の製造方法を示す説明図。
【図２】本発明に係る固化方法を示す説明図。
【図３】本発明に係る固化方法（加圧注入）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る固化方法の具体的の構成について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本発明では、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化するものである。
【００２０】
しかも、骨材は、図１に示すように、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し、その後、吸水性を有する状態となるように粒状に固化させて製造している。
【００２１】
ここで、飛灰と珪酸ナトリウムと水との混合比率は、適宜調整できるものであるが、たとえば、重量比で飛灰１００：珪酸ナトリウム２：水５０として製造することができる。
【００２２】
また、飛灰と珪酸ナトリウムと水との混合においては、飛灰と珪酸ナトリウム溶液を混合するようにしてもよい。
【００２３】
また、固化は、吸水性を有する状態となるように適宜調整できるものであるが、たとえば、高温（６０℃）下で１日間の強制乾燥、または、常温下で７日間の自然乾燥により吸水性を有する状態で固化させることができる。
【００２４】
また、粒状に固化させるには、容器内で固化させたものを固化後に粒状に細砕してもよく、固化前に粒状に成形してから固化させてもよく、転動造粒やプレス成形や真空成形などを利用してもよい。
【００２５】
さらに、飛灰には、鉛などの重金属が含まれている場合も多いので、重金属固定剤を添加することもできる。
【００２６】
この重金属固定剤としては、公知のものを利用することもできるが、飛灰を原料とした重金属固定剤を利用することで、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００２７】
たとえば、飛灰（炭種;マッセルブルグ５０％、ドレイトン５０％の混焼により発生したもので、アルカリ度ｐＨ１３．５）を用い、飛灰２０重量部、硫黄２０重量部、水１００重量部の配合比とし、まず、飛灰２０重量部と水１００重量部を反応缶に入れ、上蓋を閉じ、混合機を作動させて１０分程度混合する。
【００２８】
次に、安全弁を設定し上限反応圧力として排気圧を約１０ｋｇ／ｃｍ２にセットし、炉体冷却排水バルブ及び冷却バルブを開放するとともに冷却水入口バルブを開放して通水する。
【００２９】
次に、反応中の蒸発を抑えるために、エアーコンプレッサーによる加圧によって２．５ｋｇ／ｃｍ２程度の予圧をかける。
【００３０】
次に、バーナに点火して、圧力計と温度計とを確認し、混合しながら昇温する。この時に、圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２以下とし、温度計の表示が１１０℃に達してから、約３０分間混合反応させる。
【００３１】
次に、バーナを停止し、圧力計が下降するまで放置し、安定したら排気弁により最終残圧を完全に排出し、大気圧と同化させる。
【００３２】
次に、混合機を停止させ、排出バルブを開放して、沈澱物及び液体を排出して、これらを回収する。
【００３３】
次に、回収物を冷却し、沈澱分離し薬液と沈澱物を得る。ここでは、薬液１３０重量部と沈澱物20重量部を得ることができた。
【００３４】
また、回収された薬液は、多硫化カルシウムを含有しており、液比重が１．２ｇ／ｃｃで黄緑色のｐＨ１０の液体であった。
【００３５】
また、原料とし焼却場飛灰ｐＨ１３．５を用いたところ、多硫化カルシウムを含有した液比重が１．１５ｇ／ｃｃの茶色のｐＨ１１の液体を得た。
【００３６】
このようにして生成した液体、さらには沈殿物を重金属固定剤として用いることができる。
【００３７】
以上に説明したようにして骨材を製造することができ、製造された骨材は、数十％（たとえば、３０％）の吸水性を有している。
【００３８】
そのため、建造物の建造や補強などにおいて特開平８−３０１６３９号公報に開示されているように飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤を用いて固化を行うときに、上記骨材を固化剤に混入することで、固化剤の高流動性を保ちながら施工時に加えた水が骨材に吸水されることになり、固化や養生に要する時間を短くすることができ、施工期間を短期化させることができる。なお、上記の吸水性を有する骨材だけを使用することで減水効果が増大し軽量化を図ることができるが、軽量化が不要で増強化や全体の収縮を防止するなどの目的や施工コストの引下げなどを図るために石や砂などの一般的な骨材を混入させてもよい。
【００３９】
しかも、原料として飛灰を用いているために、廃棄物としての飛灰を有効に利用することができ、廃棄物の減量化を図ることができる。
【００４０】
特に、飛灰に重金属固定剤を添加した場合には、飛灰に含有される重金属が施工後に溶出してしまうのを防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００４１】
現場での施工においては、図２に示すように、上記固化剤１と骨材２とを予め混合し、その後、混合物を型枠３の内部に注入し、所定時間経過後に型枠３を取外すようにすればよい。なお、法面での施工などにおいては、型枠を使用せずに混合物を直接打設するようにすればよい。
【００４２】
また、図３に示すように、型枠３の内部に骨材２だけを投入し、その後、固化剤１を貯留したタンク４からポンプ５とホース６とを介して固化剤１を型枠３の内部に注入してもよい。
【００４３】
その場合に、図３に示すように、ホース６を型枠３の下端部から上端部に向けて徐々に引き上げていくことで、固化剤１を型枠３の下方側から上方側に向けて加圧注入するようにしてもよい。
【００４４】
このように、固化剤１を型枠３の下方側から上方側に向けて加圧注入した場合には、型枠３の内部に固化剤１を十分に充填することができ、固化後の強度を増大させることができる。
【００４５】
なお、バイブレータを用いて型枠３を加振させたり固化剤１を振動させることによって内部の脱気を行うようにすることもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 固化剤
２ 骨材
３ 型枠
４ タンク
５ ポンプ
６ ホース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、
骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法。
【請求項２】
前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の固化方法。
【請求項３】
型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固化方法。
【請求項１】
飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合した固化剤に骨材を混入させて固化する固化方法であって、
骨材として、飛灰と珪酸ナトリウムと水とを混合し吸水性を有する状態で粒状に固化させたものを用いることを特徴とする固化方法。
【請求項２】
前記固定剤に重金属固定剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の固化方法。
【請求項３】
型枠内に前記骨材を投入した後に前記固化剤を型枠の下方側から上方側に向けて加圧注入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１９５６０６（Ｐ２０１０−１９５６０６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３９５０３（Ｐ２００９−３９５０３）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（５０４０３７７０４）株式会社環境アネトス (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（５０４０３７７０４）株式会社環境アネトス (12)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]