ホーム > 特許ランキング > ＵＢＥ三菱セメント株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024139001
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】硬化体及び硬化体の製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 28/04 20060101AFI20241002BHJP
C04B 28/06 20060101ALI20241002BHJP
C04B 18/167 20230101ALI20241002BHJP
C04B 24/04 20060101ALI20241002BHJP
C04B 24/02 20060101ALI20241002BHJP
C04B 22/06 20060101ALI20241002BHJP
B28C 7/04 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
C04B28/04
C04B28/06
C04B18/167
C04B24/04
C04B24/02
C04B22/06 A
B28C7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049760
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】521297587
【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田坂 行雄
(72)【発明者】
【氏名】福島 悠太
【テーマコード（参考）】
4G056
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G056AA06
4G056AA08
4G056CA02
4G056CA03
4G056CB15
4G056CB19
4G056CB35
4G112MA01
4G112PA30
4G112PB15
4G112PB16
(57)【要約】
【課題】廃棄物を利用し低コストで製造可能であり、且つ、二酸化炭素の排出が抑制された硬化体及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなる硬化体である。混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下である。グリセリンの含有量が、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である。
【選択図】図４
【解決手段】コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなる硬化体である。混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下である。グリセリンの含有量が、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなる硬化体であって、
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体。
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体。
【請求項2】
前記セメントが、ポルトランドセメント又はアルミナセメントである、請求項１に記載の硬化体。
【請求項3】
前記コンクリートスラッジと、前記セメントと、前記骨材と、前記グリセロールカーボネートと、前記ジメチルカーボネートと、前記グリセリンと、前記水と、シリカヒュームとの混合体を硬化させてなる硬化体である、請求項１に記載の硬化体。
【請求項4】
河川護岸用二次製品、止水材、又は地盤改良材に用いられる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の硬化体。
【請求項5】
コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含む粉体成分パッケージと、
グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリン、水とを含む液体成分パッケージとの組み合わせを備えた硬化体製造用キットであって、
前記粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体製造用キット。
グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリン、水とを含む液体成分パッケージとの組み合わせを備えた硬化体製造用キットであって、
前記粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体製造用キット。
【請求項6】
コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを混合して硬化させる硬化体の製造方法であって、
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法。
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法。
【請求項7】
粉体どうしを混合した粉体混合物を作製するとともに液体どうしを混合した液体混合物を作製し、前記粉体混合物と前記液体混合物とを混合して硬化させる硬化体の製造方法であって、
前記粉体は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含み、
前記液体は、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含み、
前記粉体混合物に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記液体混合物に含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記液体混合物に含まれる前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法。
前記粉体は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含み、
前記液体は、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含み、
前記粉体混合物に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記液体混合物に含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記液体混合物に含まれる前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法。
【請求項8】
更にシリカヒュームを混合する、請求項６に記載の製造方法。
【請求項9】
前記粉体混合物が更にシリカヒュームを含む、請求項７に記載の製造方法。
【請求項10】
前記セメントが、ポルトランドセメント又はアルミナセメントである、請求項６又は７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬化体及び硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
天然コンクリーションは、海成相中で炭酸塩が局所的に濃集することにより形成される球状岩塊である。コンクリーション中には保存状態のよい化石が内包されることが多いことから、古生物学の分野では生物の分解反応とコンクリーションの形成の関係が指摘されていた（特許文献１及び非特許文献１参照）。これらの文献によれば、生物種の死骸の脂肪酸が分解し重炭酸イオンＨＣＯ３
－が生じる。この重炭酸イオンは、生物種の死骸と海水との界面においてｐＨの変化によって炭酸イオンＣＯ３
２－となる。この炭酸イオンＣＯ３
２－と、カルシウムイオンＣａ２＋とが反応しＣａＣＯ３が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２０／０４０２４３号パンフレット
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ｖｏｌｕｍｅ ５， Ａｒｔｉｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ： １４１２３ （２０１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
天然コンクリーションはケイ砂等の海底土砂を巻き込みながら成長し、数週間から数ヶ月で、直径１４～３７ｍｍに成長することが報告されている。天然コンクリーションは、深海中で水圧及び土圧を受けながらＣａＣＯ３が成長することで、ＣａＣＯ３がケイ砂等の間隙を埋める緻密な構造を備える。このことに起因して、天然コンクリーションはその圧縮強度が非常に高くなる。このように天然コンクリーションは、低炭素化に寄与する高強度の構造材料として非常に興味深い材料である。
【0006】
しかしながら、天然コンクリーションを応用して硬化体を製造しようとすると、その原料が高価であるために、硬化体の製造コストが増大してしまうという問題があった。また、原料によっては二酸化炭素の排出が増大して環境負荷が大きくなるという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、天然コンクリーションを応用し、廃棄物を利用した低コストで二酸化炭素の排出を抑制した硬化体、及びそ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】
【0008】
前記の課題を解決すべく本発明者は鋭意検討した結果、天然コンクリーションを応用した硬化体の製造において、原料としてコンクリートスラッジを使用することによって、低コスト且つ二酸化炭素の排出抑制を実現した硬化体が得られることを知見した。
【0009】
本発明は前記の知見に基づきなされたものであり、コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなる硬化体であって、
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体を提供するものである。
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体を提供するものである。
【0010】
また本発明は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含む粉体成分パッケージと、
グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリン、水とを含む液体成分パッケージとの組み合わせを備えた硬化体製造用キットであって、
前記粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体製造用キットを提供するものである。
グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリン、水とを含む液体成分パッケージとの組み合わせを備えた硬化体製造用キットであって、
前記粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であり、
前記液体成分パッケージに含まれる前記グリセリンの含有量が、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下である、硬化体製造用キットを提供するものである。
【0011】
更に本発明は、コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを混合して硬化させる硬化体の製造方法であって、
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法を提供するものである。
前記混合体に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法を提供するものである。
【0012】
更に本発明は、粉体どうしを混合した粉体混合物を作製するとともに液体どうしを混合した液体混合物を作製し、前記粉体混合物と前記液体混合物とを混合して硬化させる硬化体の製造方法であって、
前記粉体は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含み、
前記液体は、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含み、
前記粉体混合物に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記液体混合物に含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記液体混合物に含まれる前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法を提供するものである。
前記粉体は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含み、
前記液体は、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含み、
前記粉体混合物に含まれる水酸化カルシウムの量を、前記液体混合物に含まれる前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とし、
前記液体混合物に含まれる前記グリセリンの含有量を、前記グリセリン及び前記グリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下とする、硬化体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、廃棄物を利用し低コストで製造可能であり、且つ、二酸化炭素の排出が抑制された硬化体及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明は硬化体に関するものである。本発明の硬化体は、粉体成分と液体成分とを混合し、コンクリーションを応用した硬化機序に基づき該粉体成分を硬化させることによって生じる。詳細には、本発明の硬化体は、コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなるものである。つまり、本発明の硬化体はその製造方法によって特定されるものである。この理由は、本発明の硬化体は、該硬化体を構成する成分やその含有量、あるいは該硬化体を代表する物性値で直接的に特定することに馴染まないものであり、またそのような特定を行うことは現実的でなく、このような表現をとらざるを得ない不可能事情が存在するからである。
本発明は硬化体に関するものである。本発明の硬化体は、粉体成分と液体成分とを混合し、コンクリーションを応用した硬化機序に基づき該粉体成分を硬化させることによって生じる。詳細には、本発明の硬化体は、コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水との混合体を硬化させてなるものである。つまり、本発明の硬化体はその製造方法によって特定されるものである。この理由は、本発明の硬化体は、該硬化体を構成する成分やその含有量、あるいは該硬化体を代表する物性値で直接的に特定することに馴染まないものであり、またそのような特定を行うことは現実的でなく、このような表現をとらざるを得ない不可能事情が存在するからである。
【0016】
本発明の硬化体を製造するために用いられる前記粉体成分は、複数種類の粉体どうしを混合して作製された粉体混合物からなる。一方、前記液体成分は、複数種類の液体どうしを混合して作製された液体混合物からなる。
【0017】
本発明の硬化体の製造に用いられる前記粉体混合物は、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含む。
一方、本発明の硬化体の製造に用いられる前記液体混合物は、１，２－グリセロールカーボネート（以下、単に「グリセロールカーボネート」というときは、１，２－グリセロールカーボネートを意味する。）と、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含む。
一方、本発明の硬化体の製造に用いられる前記液体混合物は、１，２－グリセロールカーボネート（以下、単に「グリセロールカーボネート」というときは、１，２－グリセロールカーボネートを意味する。）と、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを含む。
【0018】
以下の説明において「コンクリートスラッジ粉」という場合には、コンクリートスラッジを乾燥させて粉末状にしたものを意味する。「コンクリートスラッジ」という場合には、文脈に応じ、含水状態のコンクリートスラッジ粉又はコンクリートスラッジ粉そのものを意味する。
【0019】
本発明において、粉体混合物と液体混合物とによる硬化のメカニズムには、（ｉ）グリセロールカーボネート及びジメチルカーボネートの加水分解、（ｉｉ）それによって生じたグリセリンと、コンクリートスラッジ粉中のカルシウムイオンとの反応（相互作用）、及び（ｉｉｉ）炭酸カルシウムの生成が関与していると本発明者は考えている。
【0020】
前記（ｉ）のグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネートの加水分解は、粉体混合物に含まれる粉体成分の一つであるコンクリートスラッジの存在下、水とグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネートとが反応することによって生じると本発明者は考えている。反応式は以下の（Ｉ）及び（ＩＩ）に示すとおりである。この反応によって系内にグリセリンが生成する。
【0021】
【化1】
【0022】
前記（ｉｉ）のグリセリンと、コンクリートスラッジ中のカルシウムイオンとの反応は、上述の加水分解によって生じたグリセリンと、コンクリートスラッジ中のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）とが相互作用して、錯形成反応又はそれに類似する反応が生じているのではないかと本発明者は推測している。この反応によって生じた物質（錯体）が、硬化体の強度に寄与していると考えられる。
【0023】
以上の（ｉ）及び（ｉｉ）の観点から、粉体混合物と液体混合物とを混合して得られる混合体においては、混合体に含まれる水酸化カルシウム１００質量部に対して、グリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとの合計量を１００質量部超とすることが好ましく、２００質量部以上１３００質量部以下とすることが更に好ましく、３００質量部以上１０００質量部以下とすることが一層好ましい。
【0024】
粉体混合物と液体混合物との混合体に含まれる水酸化カルシウムの量は、セメント協会標準試験方法であるＪＣＡＳＩ－０１：１９９７「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準拠して測定する。得られた遊離酸化カルシウム量を水酸化カルシウムに換算する。
【0025】
本発明においては、液体混合物に含まれる液体成分として、上述のとおりグリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとを併用している。両者を併用する技術的な利点は以下に述べるとおりである。
グリセロールカーボネートを単独で用い、ジメチルカーボネートを用いない場合には、グリセロールカーボネートに由来する過剰量のグリセリンが生じてしまうことがある。この理由は、粉体混合物と、液体混合物とを作業性よく混練するためには、粉体混合物の使用量に対して、液体混合物をある程度多量に使用する必要があるからである。過剰量のグリセリンは、コンクリーションの進行中及び／又はコンクリーションが完了した後の硬化体中に残存し、硬化体の表面に漏出する。漏出したグリセリンは硬化体の外観を損なう一因となる。また、漏出したグリセリンは硬化体の強度低下の一因ともなる。そこで本発明においては、グリセロールカーボネートを単独で用いる場合の上述の不都合を解消する目的で、グリセロールカーボネートに加えてジメチルカーボネートも用い、過剰量のグリセリンが生成することを抑制している。なお、ジメチルカーボネートはその加水分解によってメタノールを生じるところ、メタノールはグリセリンよりも高速で揮発することから、メタノールは硬化体の表面に露出しづらい。このように本発明においては、グリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとを併用することで、粉体混合物と液体混合物との作業性のよい混練を実現しつつ、過剰量のグリセリンの生成を抑制している。
なお、グリセロールカーボネートを用いず、ジメチルカーボネート単独で用いた場合には、見かけ上硬化を生じるが、単に材料がまとまっているに過ぎず、圧縮強度は１Ｎ／ｍｍ２にも満たない。
グリセロールカーボネートを単独で用い、ジメチルカーボネートを用いない場合には、グリセロールカーボネートに由来する過剰量のグリセリンが生じてしまうことがある。この理由は、粉体混合物と、液体混合物とを作業性よく混練するためには、粉体混合物の使用量に対して、液体混合物をある程度多量に使用する必要があるからである。過剰量のグリセリンは、コンクリーションの進行中及び／又はコンクリーションが完了した後の硬化体中に残存し、硬化体の表面に漏出する。漏出したグリセリンは硬化体の外観を損なう一因となる。また、漏出したグリセリンは硬化体の強度低下の一因ともなる。そこで本発明においては、グリセロールカーボネートを単独で用いる場合の上述の不都合を解消する目的で、グリセロールカーボネートに加えてジメチルカーボネートも用い、過剰量のグリセリンが生成することを抑制している。なお、ジメチルカーボネートはその加水分解によってメタノールを生じるところ、メタノールはグリセリンよりも高速で揮発することから、メタノールは硬化体の表面に露出しづらい。このように本発明においては、グリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとを併用することで、粉体混合物と液体混合物との作業性のよい混練を実現しつつ、過剰量のグリセリンの生成を抑制している。
なお、グリセロールカーボネートを用いず、ジメチルカーボネート単独で用いた場合には、見かけ上硬化を生じるが、単に材料がまとまっているに過ぎず、圧縮強度は１Ｎ／ｍｍ２にも満たない。
【0026】
グリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとを併用することの利点を一層顕著なものとする観点から、ジメチルカーボネートの量は、グリセロールカーボネートとジメチルカーボネートとの合計量１００質量部に対して１５質量部以上７０質量部以下とすることが好ましく、２５質量部以上６５質量部以下とすることが更に好ましく、３５質量部以上６０質量部以下とすることが一層好ましい。
【0027】
ところで、コンクリートスラッジとは、生コンクリートを運んだ後のミキサー車を洗った洗浄水から出る汚泥のことである。コンクリートスラッジは、脱水や乾燥を経て処分される産業廃棄物である。本発明においては、これまで産業廃棄物として処理されていたコンクリートスラッジを資材として有効利用することで、二酸化炭素の排出量削減による環境負荷の低減を図っている。
【0028】
コンクリートスラッジは、セメントそのものの硬化体であり得る。また、コンクリートスラッジは、セメントと骨材との硬化体であり得る。いずれの場合であっても、コンクリートスラッジとセメントでは、水和反応が生じているか否かに起因して、それらの化学組成が相違する。
【0029】
コンクリートスラッジは、それに含まれるカルシウムの量、換言すればＣａ（ＯＨ）２の量が多いとはいないので、硬化反応が生じにくい場合がある。そこで、本発明においては、液体混合物に含まれる液体成分の一つとして、上述のとおり水を用いている。水を用いることで、Ｃａ（ＯＨ）２からのカルシウム成分の溶出が促進され、グリセロールカーボネートの加水分解によって生じたグリセリンとの反応が促進される。しかし水を用いることで、グリセロールカーボネートの加水分解が急速に進行することがあり、また加水分解で生じたグリセリンとカルシウム成分との反応もまた急速に進行することがある。これらの現象は、粉体混合物と液体混合物との混合過程で意図しない硬化が生じるという課題、及びその後の成型作業に支障を来すという課題の原因となる。この課題を解決すべく本発明者は鋭意検討した結果、グリセロールカーボネートの一部をグリセリン（このグリセリンはグリセロールカーボネートの加水分解生成物ではない。）で置換すること、すなわち液体成分としてグリセロールカーボネートとグリセリンとを併用することで、グリセロールカーボネートの加水分解反応を制御できること、及びそれによってグリセリンとカルシウム成分との反応も制御できることを知見した。この理由は、グリセロールカーボネートの一部をグリセリンで置換することによって、液体混合物の粘度が上昇し、液体混合物と粉体混合物との均一混合に時間を要することになり、それによって反応が遅延するからであると本発明者は考えている。
グリセリンによるグリセロールカーボネートの置換は、二酸化炭素の排出量削減の観点からも意義を有するものである（グリセリンとして植物の光合成由来のものを用いた場合。）。
グリセリンによるグリセロールカーボネートの置換は、二酸化炭素の排出量削減の観点からも意義を有するものである（グリセリンとして植物の光合成由来のものを用いた場合。）。
【0030】
以上の観点から、グリセリンによるグリセロールカーボネートの置換の程度は、グリセリン（Ｇ）及びグリセロールカーボネート（ＧＣ）の合計量１００質量部に対するグリセリン（Ｇ）の含有量を、２０質量部以上８０質量部以下とすることが好ましく、２５質量部以上７５質量部以下とすることが更に好ましく、３０質量部以上７０質量部以下とすることが一層好ましい。本明細書においては、この値を「ＧＣ置換率」ともいう。ＧＣ置換率（％）はＧ／（ＧＣ＋Ｇ）×１００で定義される。
【0031】
検討の結果、グリセロールカーボネートの一部を置換する目的で配合されたグリセリンと、グリセロールカーボネートの加水分解によって生じたグリセリンとでは性状が相違し、後者の方が硬化体の寄与することを本発明者は確認している。
【0032】
上述のとおり、本発明においては、コンクリートスラッジ由来のカルシウム成分とグリセリンとの反応を利用している。この観点から、グリセロールカーボネート及びグリセリンの使用量は、コンクリートスラッジ由来のカルシウム成分の量と関係している。硬化反応を首尾よく進行させる観点から、粉体混合物と液体混合物とを混合して得られる混合体においては、混合体に含まれる水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）の量を、グリセリン（Ｇ）及びグリセロールカーボネート（ＧＣ）の合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下とすることが好ましく、５質量部以上７５質量部以下とすることが更に好ましく、８質量部以上７０質量部以下とすることが一層好ましい。本明細書においては、この値を「Ｃａ含有率」ともいう。Ｃａ含有率（％）は（Ｃａ（ＯＨ）２）／（ＧＣ＋Ｇ）×１００で定義される。
Ｃａ含有率の算出に用いられる水酸化カルシウムの量は上述した方法で決定される。
Ｃａ含有率の算出に用いられる水酸化カルシウムの量は上述した方法で決定される。
【0033】
粉体混合物中には、カルシウム成分を含有する材料としてコンクリートスラッジ粉の他にセメントも含まれている。セメントは水和反応の過程で副産物として水酸化カルシウムを生成する。しかし、セメントの水和反応は徐々に進行し、本発明の硬化体を製造するときの硬化速度（通常、混合開始から１０分～３０分で硬化）に比べて遅いことから、Ｃａ含有率の算出に用いられる水酸化カルシウムは主としてコンクリートスラッジ粉由来であると考えられる。
【0034】
なお、グリセリンと同様に極性官能基を複数有する有機化合物である１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、トリエタノールアミン、１，１，１－トリス（ヒドロキシメチル）プロパン等をグリセロールカーボネートに代えて用いた実験を本発明者が行ったところ、硬化が生じなかったか、又は硬化は生じたものの十分な強度を呈する硬化体は得られなかった。この事実に基づくと、本発明においてグリセロールカーボネートを用いることの優位性が明らかである。
【0035】
前記（ｉｉｉ）の炭酸カルシウムは、コンクリートスラッジに含まれるカルシウム成分が二酸化炭素を吸収することで生成すると考えられる。二酸化炭素の供給源は、コンクリーションが進行している間は、前記（ｉ）のグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネートの加水分解で生じる二酸化炭素であると推測される。一方、コンクリーションの完了後は、気中の二酸化炭素が供給源となり、炭酸カルシウムが形成されると考えられる。本発明においては、天然コンクリーションと同様に、生成した炭酸カルシウムが、その周囲に存在する粉体成分を巻き込むことによって、高強度に固化した硬化体が形成されると推測される。なお、本発明の硬化体はこれを水中放置すると、気中放置した場合と比べて、より多くの炭酸カルシウムを生成することが本発明者によって確認された。この理由は、水に溶存している二酸化炭素が硬化体に作用するからであると推測される。
なお、本発明の硬化体は、これ気中放置すると、初期は強度が低下し、その後強度が増加に転じる傾向を示す。強度が低下する理由は炭酸カルシウムの成長によって、硬化体が膨張し、その内部に欠陥が生じるからであると考えられる。強度が増加に転じる理由は、炭酸カルシウムの成長が継続し、欠陥を埋めるからであると考えられる。
なお、本発明の硬化体は、これ気中放置すると、初期は強度が低下し、その後強度が増加に転じる傾向を示す。強度が低下する理由は炭酸カルシウムの成長によって、硬化体が膨張し、その内部に欠陥が生じるからであると考えられる。強度が増加に転じる理由は、炭酸カルシウムの成長が継続し、欠陥を埋めるからであると考えられる。
【0036】
このように、コンクリートスラッジは、コンクリーションの主体である炭酸カルシウムの生成に用いられ、更にグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネートの加水分解及びグリセリンとの錯体の形成に用いられる。
なおコンクリートスラッジと同様に、水中でカチオンを与え塩基性を示す物質である水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムをコンクリートスラッジに代えて硬化の実験を行ったところ、硬化体の強度はコンクリートスラッジを用いた場合が最も高いことが本発明者によって確認された。この事実に基づくと、本発明においてコンクリートスラッジを用いることの優位性が明らかである。
なおコンクリートスラッジと同様に、水中でカチオンを与え塩基性を示す物質である水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムをコンクリートスラッジに代えて硬化の実験を行ったところ、硬化体の強度はコンクリートスラッジを用いた場合が最も高いことが本発明者によって確認された。この事実に基づくと、本発明においてコンクリートスラッジを用いることの優位性が明らかである。
【0037】
コンクリートスラッジ粉はその平均粒径が３μｍ以上４００μｍ以下であることが、硬化体の強度を向上させる観点から好ましい。この観点から、コンクリートスラッジ粉の平均粒径は４μｍ以上２００μｍ以下であることが更に好ましく、５μｍ以上１００μｍ以下であることが一層好ましい。
【0038】
コンクリートスラッジ粉の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置（例えば、島津製作所製のＳＡＬＤ－２２００）を用いて測定される。本明細書において「平均粒径」というときには、この方法で測定された体積基準重み付き算術平均粒径を意味する。
【0039】
本発明の硬化体の製造においては、粉体混合物に含まれる粉体成分として上述したコンクリートスラッジ粉に加えてセメントも用いられる。セメントは、本発明の硬化体を水中放置したときの強度低下の抑制に寄与することが本発明者の検討の結果判明した。
【0040】
粉体混合物に含まれる粉体成分にセメントを配合することによって生じる上述の利点を一層顕著なものとする観点から、セメントの添加量は、粉体混合物１００質量部に対して１０質量部以上３０質量部以下であることが好ましく、１２質量部以上２５質量部以下であることが更に好ましく、１４質量部以上２０質量部以下であることが一層好ましい。
セメントが強塩基性であると、グリセロールカーボネートの加水分解が促進されると推測される。したがって、セメントの添加量を制御することによって、硬化速度を調整することが可能である。
セメントが強塩基性であると、グリセロールカーボネートの加水分解が促進されると推測される。したがって、セメントの添加量を制御することによって、硬化速度を調整することが可能である。
【0041】
本発明で用いることができるセメントの種類に特に制限はない。セメントとして、例えばポルトランドセメント、アルミナセメント及び高炉セメントなどを用いることができる。
ポルトランドセメントとしては、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントが挙げられる。
これらのセメントは１種を単独で使用してもよく、あるいは２種以上を組み合わせて使用してもよい。特にポルトランドセメント又はアルミナセメントを用いることが製造コストの観点から好ましい。
なお、セメントの特性を表す代表的な指標の一つにブレーン比表面積があるところ、本発明で用いるセメントのブレーン比表面積に特に制限はなく、コンクリートやモルタルの製造に用いられるセメントが有する一般的なブレーン比表面積を採用することができる。
ポルトランドセメントとしては、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントが挙げられる。
これらのセメントは１種を単独で使用してもよく、あるいは２種以上を組み合わせて使用してもよい。特にポルトランドセメント又はアルミナセメントを用いることが製造コストの観点から好ましい。
なお、セメントの特性を表す代表的な指標の一つにブレーン比表面積があるところ、本発明で用いるセメントのブレーン比表面積に特に制限はなく、コンクリートやモルタルの製造に用いられるセメントが有する一般的なブレーン比表面積を採用することができる。
【0042】
セメントはその平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下であることが、硬化体の強度、特に硬化体が水中に配置された状態での強度を向上させる観点から好ましい。この観点から、セメントの平均粒径は１０μｍ以上１８μｍ以下であることが更に好ましく、１２μｍ以上１６μｍ以下であることが一層好ましい。
【0043】
上述のとおり、粉体混合物に含まれる粉体成分の一つとしてセメントを用いることで、本発明の硬化体の水中安定性が向上するところ、粉体混合物が更にシリカヒュームを含むことで、本発明の硬化体の水中安定性が一層向上することが本発明者の検討の結果判明した。シリカヒュームを用いることで本発明の硬化体の水中安定性が一層向上する理由は以下のとおりであると出願人は推測している。
一つ目の理由はセメントと、シリカヒュームとでポゾラン反応が生じ、ポゾラン反応生成物が生成されているためである。二つ目の理由は、シリカヒュームによるマイクロフィラー効果である。セメントにおけるマイクロフィラー効果とは、微粒なシリカヒュームがセメント粒子の隙間に充填されることによる材料の分散性、充填性の向上効果である。すなわち、本発明において粉体混合物と液体混合物とを混合して硬化を生じさせると、セメントのみならず、他の粉体の間隙（例えば後述する骨材）にもシリカヒュームが入り込むことで充填性及び分散性が向上していると考えられる。硬化体において充填性及び分散性が向上することは、硬化体の強度向上に寄与すると考えられる。
一つ目の理由はセメントと、シリカヒュームとでポゾラン反応が生じ、ポゾラン反応生成物が生成されているためである。二つ目の理由は、シリカヒュームによるマイクロフィラー効果である。セメントにおけるマイクロフィラー効果とは、微粒なシリカヒュームがセメント粒子の隙間に充填されることによる材料の分散性、充填性の向上効果である。すなわち、本発明において粉体混合物と液体混合物とを混合して硬化を生じさせると、セメントのみならず、他の粉体の間隙（例えば後述する骨材）にもシリカヒュームが入り込むことで充填性及び分散性が向上していると考えられる。硬化体において充填性及び分散性が向上することは、硬化体の強度向上に寄与すると考えられる。
【0044】
従来知られているコンクリートやモルタルなどの構造物においては、ミクロな欠陥が発生し成長することによって破壊が生じる。これに対して本発明においては、硬化体中にミクロな欠陥が発生したとしても、シリカヒュームの添加によって粉体成分の分散性が向上しているので、当該欠陥が生じた箇所において、上述した錯体の形成及び炭酸カルシウムの成長が生じることから、当該欠陥が補修されて硬化体の強度が維持ないし向上すると本発明者は推測している。
【0045】
本発明で使用されるシリカヒュームはその種類に特に制限はない。シリカヒュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に発生する排気ガス中のダストを集塵して得られる副産物である。シリカヒュームの主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ２であり、その含有率は一般に９０～９８質量％程度である。シリカヒュームの平均粒径及び粉末度は、特に制限されないが、例えばＪＩＳ Ａ ６２０７に規定される範囲が好ましい。
【0046】
粉体混合物がシリカヒュームを含有することによって生じる上述の利点を一層顕著なものとする観点から、シリカヒュームの使用量は、コンクリートスラッジ粉の使用量との関係で、シリカヒューム１００質量部に対して、コンクリートスラッジ粉を２００質量部以上１５００質量部以下とすることが好ましく、３００質量部以上１３００質量部以下とすることが更に好ましく、４００質量部以上１２００質量部以下とすることが一層好ましい。
同様の観点から、シリカヒュームの使用量は、セメントの使用量との関係で、シリカヒューム１００質量部に対して、セメントを１００質量部以上７００質量部以下とすることが好ましく、１５０質量部以上６００質量部以下とすることが更に好ましく、２００質量部以上５００質量部以下とすることが一層好ましい。
同様の観点から、シリカヒュームの使用量は、セメントの使用量との関係で、シリカヒューム１００質量部に対して、セメントを１００質量部以上７００質量部以下とすることが好ましく、１５０質量部以上６００質量部以下とすることが更に好ましく、２００質量部以上５００質量部以下とすることが一層好ましい。
【0047】
本発明においては、粉体混合物が更に骨材を含んでいる。骨材は主として本発明の硬化体の気中安定性の向上に寄与する。骨材としては、コンクリートやモルタルに含まれるものと同様のものを特に制限なく用いることができる。例えば細骨材及び粗骨材などを用いることができる。更に炭酸カルシウムを用いることもできる。特に炭酸カルシウムとして石灰岩を用いると、天然コンクリーション様の優れた外観を呈する硬化体が得られる。
【0048】
前記細骨材としては、例えば川砂、陸砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を用いることができる。これらの細骨材は１種を単独で用いることができ、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【0049】
前記粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することができる。
【0050】
特に骨材として炭酸カルシウム又はケイ砂を用いることが、硬化体の強度を一層向上させる観点から好ましい。
【0051】
骨材が上述したいずれの場合であっても、骨材の平均粒径は、特に５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが、硬化体の強度向上の観点から好ましい。この利点を一層顕著なものとする観点から、骨材の平均粒径は、６０μｍ以上５００μｍ以下であることが更に好ましく、７５μｍ以上３００μｍ以下であることが一層好ましい。
粉体混合物中に上述したシリカヒュームが含まれる場合、骨材の平均粒径は、シリカヒュームの平均粒径よりも大きいことが、シリカヒュームのマイクロフィラー効果を十分に発現させる点から好ましい。
粉体混合物中に上述したシリカヒュームが含まれる場合、骨材の平均粒径は、シリカヒュームの平均粒径よりも大きいことが、シリカヒュームのマイクロフィラー効果を十分に発現させる点から好ましい。
【0052】
骨材の平均粒径及びメジアン径は、例えば、篩い分けによって測定することができる。例えば、ふるい目が１０ｍｍ、１４ｍｍ、２０ｍｍ、２８ｍｍ、３５ｍｍ、４８ｍｍ、６５ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２７０ｍｍのふるいを用いて、ＪＩＳ Ａ１１０２－２００６「骨材の篩い分け試験方法」に準じて行うことができる。以下、骨材の「平均粒径」及び「メジアン径」というときには、この方法で測定された平均粒径を意味する。
【0053】
骨材として粒径の異なる２種以上の骨材の組み合わせを用いる場合には、該骨材が、平均粒径２５μｍ以上２５０μｍより小さい第１骨材と、平均粒径２５０μｍ以上１０００μｍ以下の第２骨材とを含むことが、硬化体の強度が一層向上する観点から好ましい。また、平均粒径５０μｍ以上２００μｍより小さい第１骨材と、平均粒径２５０μｍ以上５００μｍ以下の第２骨材とを含むことがより好ましい。
骨材として粒径の異なる２種以上の骨材の組み合わせを用いる場合には、該骨材が、メジアン径（Ｄ５０）が２５μｍ以上２５０μｍより小さい第１骨材と、メジアン径（Ｄ５０）が２５０μｍ以上１０００μｍ以下の第２骨材とを含むことが、硬化体の強度が一層向上する観点から好ましい。また、メジアン径が５０μｍ以上２００μｍより小さい第１骨材と、メジアン径が２５０μｍ以上５００μｍ以下の第２骨材とを含むことがより好ましい。
第１骨材と第２骨材とは、その種類が同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。特に好ましくは、第１骨材及び第２骨材のいずれもがケイ砂である。
第１骨材と第２骨材とは、それらを混合した後の混合骨材の平均粒径が上述の範囲内である限りにおいて、両者の配合割合を広く設定することができる。硬化体の一層の強度向上を図る観点からは、第１骨材及び第２骨材の合計１００質量部に対して第１骨材を５０質量部以上含むことが好ましく、６０質量部以上９５質量部以下含むことが更に好ましく、７０質量部以上９０質量部以下含むことが一層好ましい。
骨材として粒径の異なる２種以上の骨材の組み合わせを用いる場合には、該骨材が、メジアン径（Ｄ５０）が２５μｍ以上２５０μｍより小さい第１骨材と、メジアン径（Ｄ５０）が２５０μｍ以上１０００μｍ以下の第２骨材とを含むことが、硬化体の強度が一層向上する観点から好ましい。また、メジアン径が５０μｍ以上２００μｍより小さい第１骨材と、メジアン径が２５０μｍ以上５００μｍ以下の第２骨材とを含むことがより好ましい。
第１骨材と第２骨材とは、その種類が同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。特に好ましくは、第１骨材及び第２骨材のいずれもがケイ砂である。
第１骨材と第２骨材とは、それらを混合した後の混合骨材の平均粒径が上述の範囲内である限りにおいて、両者の配合割合を広く設定することができる。硬化体の一層の強度向上を図る観点からは、第１骨材及び第２骨材の合計１００質量部に対して第１骨材を５０質量部以上含むことが好ましく、６０質量部以上９５質量部以下含むことが更に好ましく、７０質量部以上９０質量部以下含むことが一層好ましい。
【0054】
本発明の硬化体を製造するには、コンクリートスラッジと、セメントと、骨材と、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリンと、水とを混合して硬化させればよい。この目的のために、コンクリートスラッジ粉と、セメントと、骨材とを含む粉体成分パッケージと、グリセロールカーボネートと、ジメチルカーボネートと、グリセリン、水とを含む液体成分パッケージとを用意し、これらのパッケージの組み合わせを備えた硬化体製造用キットを用いることができる。このキットにおける粉体成分パッケージに含まれる各粉体の配合割合は先に述べたとおりである。同様に、キットにおける液体成分パッケージに含まれる各液体の配合割合も先に述べたとおりである。
具体的には、粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、液体成分パッケージに含まれるグリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であることが好ましい。
液体成分パッケージに含まれるグリセリンの含有量は、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下であることが好ましい。
具体的には、粉体成分パッケージに含まれる水酸化カルシウムの量が、液体成分パッケージに含まれるグリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して５質量部以上８０質量部以下であることが好ましい。
液体成分パッケージに含まれるグリセリンの含有量は、グリセリン及びグリセロールカーボネートの合計量１００質量部に対して２０質量部以上８０質量部以下であることが好ましい。
【0055】
必要に応じ、粉体成分パッケージ及び／又は液体成分パッケージに、上述した各種成分以外の成分を添加することもできる。
例えば粉体成分パッケージに減水剤を添加することができる。減水剤としては、例えばニトロフミン酸塩、リグニンスルホン酸塩、クエン酸、ポリカルボン酸、ナフタレンなどが挙げられる。
一方、液体成分パッケージに、上述したグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネート以外の炭酸エステルを添加することもできる。そのような炭酸エステルとしては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、１，３－ジオキサン－２－オン、４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－クロロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－ビニル－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－メトキシ－１，３－ジオキソラン－２－オン、炭酸ビニレンが挙げられる。
例えば粉体成分パッケージに減水剤を添加することができる。減水剤としては、例えばニトロフミン酸塩、リグニンスルホン酸塩、クエン酸、ポリカルボン酸、ナフタレンなどが挙げられる。
一方、液体成分パッケージに、上述したグリセロールカーボネート及びジメチルカーボネート以外の炭酸エステルを添加することもできる。そのような炭酸エステルとしては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、１，３－ジオキサン－２－オン、４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－クロロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－ビニル－１，３－ジオキソラン－２－オン、４－メトキシ－１，３－ジオキソラン－２－オン、炭酸ビニレンが挙げられる。
【0056】
前記キットにおいては、粉体成分パッケージ１００質量部に対して、液体成分パッケージを好ましくは１０質量部以上４０質量部以下用いることが、両パッケージを作業性よく且つ均一に混合できる観点から好ましく、１５質量部以上３０質量部以下用いることが更に好ましい。
【0057】
両パッケージの混合には、従来知られている種々の混合機を特に制限なく用いることができる。混合機としては、例えば真空ニーダー、自転公転ミキサー及びパドルミキサーなどを用いることができる。これらの混合機のうち、パドルミキサーを用いることが、高強度の硬化体が得られやすい点から好ましい。
混合機としてパドルミキサーを用いる場合、撹拌体として木の葉型のものやフック型のものなどを用いることができる。これらの撹拌体のうち、フック型のものを用いると、両パッケージの混合体に高い剪断力が加わり、各成分が十分に且つ均一に混合されるので、高強度の硬化体が得られやすい点から好ましい。
混合機としてパドルミキサーを用いる場合、撹拌体として木の葉型のものやフック型のものなどを用いることができる。これらの撹拌体のうち、フック型のものを用いると、両パッケージの混合体に高い剪断力が加わり、各成分が十分に且つ均一に混合されるので、高強度の硬化体が得られやすい点から好ましい。
【0058】
両パッケージの混合においては、各成分の分散性がよいほど、得られる硬化体の圧縮強度が向上する傾向がある。一方、各成分の混合とともに硬化が進行する場合がある。これらのことを考慮すると、硬化が進行し始めても各成分の分散性を向上させ得る、剪断力の高いニーダーほど好ましい。
【0059】
セメントの硬化とは対照的に、両パッケージの混合による硬化は直ちに進行する。例えば、コンクリートの可使時間はおよそ１日であるのに対して、本発明の硬化体の可使時間はおよそ１５分である。硬化時間をコントロールする目的で、両パッケージの混合体を加熱してもよい。
【0060】
両パッケージの混合は、冷却しながら行うこともできる。これによっても混合途中での硬化を抑制し、可使時間を長くすることができる。冷却する温度としては限定されないが、例えば、－５０℃以上としてもよく、－３０℃以上であることが好ましく、－２０℃以上であることがより好ましく、－１０℃以上であることが更に好ましく、０℃以上であることが一層好ましく、５℃以上であることが殊更好ましい。また、冷却する温度としては、例えば、２５℃以下とすることができ、２０℃以下とすることができ、ｌ０℃以下とすることができる。
【0061】
両パッケージが十分に混合されたら、混合体を型枠内に充填し、目的とする硬化体を得る。この場合、必要に応じて、硬化体を乾燥してもよい。乾燥の温度条件としては限定されないが、例えば、６０℃以上でもよく、８０℃以上でもよく、１００℃以上でもよい。また、乾燥時間は、例えば１時間以上でもよく、１０時間以上でもよく、２４時間以上でもよく、７２時間以上でもよい。乾燥は減圧下で行ってもよい。配合によっては、硬化体からグリセリンが染み出ることがあるところ、乾燥工程を行うことでそれを除去できるという利点がある。
【0062】
型枠からの硬化体の脱型は、例えば、室温では１時間から３時間後に行うことができる。このようにして得られた硬化体は、例えば環境ブロック又は環境保護ブロックと呼ばれる河川護岸用二次製品として用いることができる。河川護岸用二次製品には、陸上部用製品及び水中部用製品がある。陸上部用製品は、河川用の緑化ブロックとしての機能を有し、且つ河川の増減水の繰り返しに対して土砂の流出を防ぐ構造を有する。水中部用製品は、その内部に玉石や栗石を詰めることが可能な構造になっている。
また本発明の硬化体を、緊急工事に用いられる止水材として用いることもできる。この止水材は河川の氾濫や、上下水道管の破裂等によって溢水した場合に好適に使用される。
本発明の硬化体を地盤改良材等の固化材としても用いることができる。この場合、天然コンクリーションと同様に、炭酸カルシウムの成長によって、地中に硬化体を生成させることができるので好ましい。
また本発明の硬化体を、インターロッキングブロックに用いることができる。インターロッキングブロックは、従来、その製造に蒸気養生が必要であったが、本発明においては蒸気養生が必要ないという点で有利である。
更に、本発明の硬化体を、コンクリート構造物やモルタル構造物の表面に生じた損傷箇所の補修に用いることができる。具体的には、該構造物の表面に生じたひびなどの損傷箇所に、前記両パッケージの混合体を塗り込むことで、該補修箇所を埋めて補修することができる。この場合にも、天然コンクリーションと同様に、炭酸カルシウムの成長によって損傷箇所が自己修復する。
また本発明の硬化体を、緊急工事に用いられる止水材として用いることもできる。この止水材は河川の氾濫や、上下水道管の破裂等によって溢水した場合に好適に使用される。
本発明の硬化体を地盤改良材等の固化材としても用いることができる。この場合、天然コンクリーションと同様に、炭酸カルシウムの成長によって、地中に硬化体を生成させることができるので好ましい。
また本発明の硬化体を、インターロッキングブロックに用いることができる。インターロッキングブロックは、従来、その製造に蒸気養生が必要であったが、本発明においては蒸気養生が必要ないという点で有利である。
更に、本発明の硬化体を、コンクリート構造物やモルタル構造物の表面に生じた損傷箇所の補修に用いることができる。具体的には、該構造物の表面に生じたひびなどの損傷箇所に、前記両パッケージの混合体を塗り込むことで、該補修箇所を埋めて補修することができる。この場合にも、天然コンクリーションと同様に、炭酸カルシウムの成長によって損傷箇所が自己修復する。
【0063】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。
【0064】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【0065】
実施例、比較例及び参考例においては粉体成分及び液体成分として以下のものを用いた。
・再現品コンクリートスラッジ粉（普通ポルトランドセメント（下記の普通ポルトランドセメントと同じ銘柄）をＷ／Ｃ（水セメント比）３００％のスラリーに調製し、２３℃で７２時間連続撹拌後、４０℃で７２時間乾燥した後に、試験用ボールミルで粉砕したもの）
・現物コンクリートスラッジ粉（萩森興産株式会社製の生コンクリート搬送後に発生したスラッジを４０℃で２４時間乾燥した後に、試験用ボールミルで１時間粉砕したもの）
・セメント（普通ポルトランドセメント、ＵＢＥ三菱セメント株式会社製、密度３．１６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１５μｍ）
・シリカヒューム（ＳＫＷ製、密度３．１６ｇ／ｃｍ３、平均粒径２μｍ）
・骨材１（ケイ砂、Ｎ７０、瓢屋製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径１５５μｍ、メジアン径１５８μｍ）
・骨材２（ケイ砂、Ｎ６０、瓢屋製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径２４９μｍ、メジアン径２４７μｍ）
・骨材３（ケイ砂、６号、宇部サンド製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径３０８μｍ、メジアン径３０２μｍ）
・消石灰（カルブリード、宇部マテリアルズ製、密度２．２１ｇ／ｃｍ３、平均粒径６．５μｍ）
・グリセロールカーボネート（ＵＢＥ株式会社製）
・ジメチルカーボネート（ＵＢＥ株式会社製）
・グリセリン（富士フイルム和光株式会社製）
再現品コンクリートスラッジ粉、現物コンクリートスラッジ粉及びセメントのＸ線回折図を図１ないし図３に示す。
・再現品コンクリートスラッジ粉（普通ポルトランドセメント（下記の普通ポルトランドセメントと同じ銘柄）をＷ／Ｃ（水セメント比）３００％のスラリーに調製し、２３℃で７２時間連続撹拌後、４０℃で７２時間乾燥した後に、試験用ボールミルで粉砕したもの）
・現物コンクリートスラッジ粉（萩森興産株式会社製の生コンクリート搬送後に発生したスラッジを４０℃で２４時間乾燥した後に、試験用ボールミルで１時間粉砕したもの）
・セメント（普通ポルトランドセメント、ＵＢＥ三菱セメント株式会社製、密度３．１６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１５μｍ）
・シリカヒューム（ＳＫＷ製、密度３．１６ｇ／ｃｍ３、平均粒径２μｍ）
・骨材１（ケイ砂、Ｎ７０、瓢屋製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径１５５μｍ、メジアン径１５８μｍ）
・骨材２（ケイ砂、Ｎ６０、瓢屋製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径２４９μｍ、メジアン径２４７μｍ）
・骨材３（ケイ砂、６号、宇部サンド製、密度２．６０ｇ／ｃｍ３、平均粒径３０８μｍ、メジアン径３０２μｍ）
・消石灰（カルブリード、宇部マテリアルズ製、密度２．２１ｇ／ｃｍ３、平均粒径６．５μｍ）
・グリセロールカーボネート（ＵＢＥ株式会社製）
・ジメチルカーボネート（ＵＢＥ株式会社製）
・グリセリン（富士フイルム和光株式会社製）
再現品コンクリートスラッジ粉、現物コンクリートスラッジ粉及びセメントのＸ線回折図を図１ないし図３に示す。
【0066】
〔実施例１ないし６並びに比較例１及び２〕
（１）粉体成分パッケージの調製
再現品コンクリートスラッジ粉、セメント、骨材及びシリカヒュームを、表１に示す割合（ｇ）で混合して粉体成分パッケージを調製した。
（１）粉体成分パッケージの調製
再現品コンクリートスラッジ粉、セメント、骨材及びシリカヒュームを、表１に示す割合（ｇ）で混合して粉体成分パッケージを調製した。
【0067】
（２）液体成分パッケージの調製
グリセロールカーボネート（ＧＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、グリセリン（Ｇ）及び水を、表１に示す割合（ｇ）で混合して液体成分パッケージを調製した。
グリセロールカーボネート（ＧＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、グリセリン（Ｇ）及び水を、表１に示す割合（ｇ）で混合して液体成分パッケージを調製した。
【0068】
（３）両パッケージの混合
フック型の撹拌体を備えたモルタルミキサーに粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを投入し、２３℃・７０％ＲＨの条件下で混合を行った。混合は硬化が観察されるまで行った。
フック型の撹拌体を備えたモルタルミキサーに粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを投入し、２３℃・７０％ＲＨの条件下で混合を行った。混合は硬化が観察されるまで行った。
【0069】
（４）型枠への流し込み
両パッケージの混合体を、縦１０ｍｍ、横６０ｍｍ、深さ１０ｍｍの型枠に流し込み、２３℃・７０％ＲＨの条件で３時間保持することで硬化を行った。このようにして硬化体を得た。
両パッケージの混合体を、縦１０ｍｍ、横６０ｍｍ、深さ１０ｍｍの型枠に流し込み、２３℃・７０％ＲＨの条件で３時間保持することで硬化を行った。このようにして硬化体を得た。
【0070】
〔実施例７ないし９〕
コンクリートスラッジ粉として現物コンクリートスラッジ粉を用いた。また、表１に示す組成の粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを用いた。これら以外は実施例１と同様にして硬化体の製造を行った。
コンクリートスラッジ粉として現物コンクリートスラッジ粉を用いた。また、表１に示す組成の粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを用いた。これら以外は実施例１と同様にして硬化体の製造を行った。
【0071】
〔参考例１〕
本参考例は、粉体成分パッケージがコンクリートスラッジ粉を含まず、その代わりに消石灰を含み、且つ、液体成分パッケージがグリセリン及び水を含まない例である。
表１に示す組成の粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを用いた以外は実施例１と同様にして硬化体の製造を行った。
本参考例は、粉体成分パッケージがコンクリートスラッジ粉を含まず、その代わりに消石灰を含み、且つ、液体成分パッケージがグリセリン及び水を含まない例である。
表１に示す組成の粉体成分パッケージ及び液体成分パッケージを用いた以外は実施例１と同様にして硬化体の製造を行った。
【0072】
〔評価〕
実施例、比較例及び参考例で得られた硬化体について、硬化体作製時の成型の可否を評価した。可使時間が３０分超えであったものを成型可能とし、可使時間が３０分以下のものを成型不可と評価した。可使時間とは両パッケージの混合から硬化が開始するまでの時間のことをいう。
また、実施例１で得られた硬化体（気中養生及び水中養生）についてＸ線回折測定を行った。結果を図４及び５に示す。更に、参考例１で得られた硬化体（気中養生）についてＸ線回折測定を行った。結果を図６に示す。
実施例、比較例及び参考例で得られた硬化体について、硬化体作製時の成型の可否を評価した。可使時間が３０分超えであったものを成型可能とし、可使時間が３０分以下のものを成型不可と評価した。可使時間とは両パッケージの混合から硬化が開始するまでの時間のことをいう。
また、実施例１で得られた硬化体（気中養生及び水中養生）についてＸ線回折測定を行った。結果を図４及び５に示す。更に、参考例１で得られた硬化体（気中養生）についてＸ線回折測定を行った。結果を図６に示す。
【0073】
【表1】
【0074】
表１に示す結果から明らかなとおり、比較例１、比較例２、実施例１、実施例２、実施例３の順でＧＣ置換率を増やすと、ＧＣ置換率が３０％から７０％の範囲で硬化体の成型可能であることが分かる。
Ｃａ含有率を実施例１ないし３と異ならせた実施例４ないし６においても、ＧＣ置換率が３０％から７０％の範囲で硬化体の成型可能であることが分かる。
図４及び５と、図６との対比から明らかなとおり、実施例１で得られた硬化体と、グリセリン及び水を含有しない液体成分パッケージを用いた参考例１で得られた硬化体とでは、化学組成が相違することが分かる。
参考例１で得られた硬化体は、各実施例と同様に硬化体として成型することが可能であるが、原料としてコンクリートスラッジ粉ではなく消石灰を用いているので、廃棄物の有効利用という本発明の目的に適うものではない。
Ｃａ含有率を実施例１ないし３と異ならせた実施例４ないし６においても、ＧＣ置換率が３０％から７０％の範囲で硬化体の成型可能であることが分かる。
図４及び５と、図６との対比から明らかなとおり、実施例１で得られた硬化体と、グリセリン及び水を含有しない液体成分パッケージを用いた参考例１で得られた硬化体とでは、化学組成が相違することが分かる。
参考例１で得られた硬化体は、各実施例と同様に硬化体として成型することが可能であるが、原料としてコンクリートスラッジ粉ではなく消石灰を用いているので、廃棄物の有効利用という本発明の目的に適うものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】