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(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】P2024155623
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】モルタル組成物及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20241024BHJP
C04B 18/167 20230101ALI20241024BHJP
C04B 22/10 20060101ALI20241024BHJP
C04B 14/04 20060101ALI20241024BHJP
B09B 3/25 20220101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B18/167
C04B22/10
C04B14/04 Z
B09B3/25
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023070496
(22)【出願日】2023-04-21
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０～２０２２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／ＣＯ２排出削減・有効利用実用化技術開発／コンクリート、セメント、炭酸塩、炭素、炭化物などへのＣＯ２利用技術開発／産業廃棄物中カルシウム等を用いた加速炭酸塩化プロセス研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(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】後藤 卓
(72)【発明者】
【氏名】大崎 雅史
【テーマコード（参考）】
4D004
4G112
【Ｆターム（参考）】
4D004AA33
4D004AB03
4D004BA01
4D004BA02
4D004CA34
4D004CC01
4D004DA07
4G112MB06
4G112PA04
4G112PA10
4G112PB03
4G112PB08
(57)【要約】
【課題】廃棄物・副産物の有効利用により環境負荷を低減しつつ、現行普通ポルトランドセメントと同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたモルタル組成物を提供すること。
【解決手段】セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物である。前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０質量％以下含む。前記カルシウム含有廃棄物は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である。
【選択図】なし
【解決手段】セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物である。前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０質量％以下含む。前記カルシウム含有廃棄物は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物であって、
前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０質量％以下含み、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物。
前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０質量％以下含み、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物。
【請求項2】
以下の式（１）で表される前記カルシウム含有廃棄物のＲ２Ｏ量が２．５質量％以下である、請求項１に記載のモルタル組成物。
Ｒ２Ｏ量［質量％］＝Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ×０．６５８［質量％］ （１）
Ｒ２Ｏ量［質量％］＝Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ×０．６５８［質量％］ （１）
【請求項3】
前記カルシウム含有廃棄物が、廃コンクリート、廃モルタル及び廃セメントペーストから選択される廃材に由来するものである、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項4】
前記カルシウム含有廃棄物を１００質量部としたとき、その０．３ｍｍふるい残分が４０質量部以上９０質量部以下である、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項5】
前記細骨材を１００質量部としたとき、その０．０６３ｍｍふるい通過分が０．１質量部以上３．０質量部以下である、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項6】
前記カルシウム含有廃棄物の粗粒率が１．５０以上４．００以下である、請求項１又は２に記載のモルタル組成物。
【請求項7】
セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物の製造方法であって、
カルシウム含有廃棄物が前記細骨材中に１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料と前記カルシウム含有廃棄物とを混合して前記細骨材を得る工程と、
セメントと、前記細骨材と、水とを混合する工程と、を備え、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物の製造方法。
カルシウム含有廃棄物が前記細骨材中に１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料と前記カルシウム含有廃棄物とを混合して前記細骨材を得る工程と、
セメントと、前記細骨材と、水とを混合する工程と、を備え、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物の製造方法。
【請求項8】
前記カルシウム含有廃棄物が、廃材に含まれるカルシウムを液相に溶出させることによって、該廃材からカルシウムを抽出した後の残渣であり、
前記廃材が、廃コンクリート、廃モルタル及び廃セメントペーストから選択される１種以上である、請求項７に記載の製造方法。
前記廃材が、廃コンクリート、廃モルタル及び廃セメントペーストから選択される１種以上である、請求項７に記載の製造方法。
【請求項9】
カルシウムを含む廃材の粉末を準備し、
二酸化炭素の分圧を０．１ＭＰａ超５．０ＭＰａ以下に設定し、該分圧の状態下に、前記粉末を水に分散又は溶解させて抽出対象液を調製し、
前記抽出対象液から固体残渣を回収して、前記カルシウム含有廃棄物を得る、請求項７又は８に記載の製造方法。
二酸化炭素の分圧を０．１ＭＰａ超５．０ＭＰａ以下に設定し、該分圧の状態下に、前記粉末を水に分散又は溶解させて抽出対象液を調製し、
前記抽出対象液から固体残渣を回収して、前記カルシウム含有廃棄物を得る、請求項７又は８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モルタル組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＯ２排出量を削減する取り組みとして、ＣＯ２を液相に溶解させ、カルシウムと反応させて軽質炭酸カルシウムを化学的に製造する技術に注目が集まっている。軽質炭酸カルシウムは、ＣＯ２を安定な炭酸カルシウムの形態で固定化することから、ＣＯ２排出量の削減に直接的に寄与する。
【0003】
膨大な量のＣＯ２を炭酸カルシウムとして固定化する場合、そのカルシウム源として、廃コンクリートや製鋼スラグなど、カルシウムを多く含有し且つ大量に排出される廃棄物・副産物を利用することが考えられる。
当該廃棄物・副産物からカルシウムを抽出した後には、大量の抽出残渣が残されることとなる。一般に、そのような抽出残渣は埋め立て処理されることが多い。しかし、抽出残渣を有効利用することができれば、最終処分場の延命及び環境負荷低減に寄与する。
当該廃棄物・副産物からカルシウムを抽出した後には、大量の抽出残渣が残されることとなる。一般に、そのような抽出残渣は埋め立て処理されることが多い。しかし、抽出残渣を有効利用することができれば、最終処分場の延命及び環境負荷低減に寄与する。
【0004】
抽出残渣の利用先として、粒径の大きいものをコンクリート又はモルタルに用いる骨材の一部代替として使用することが考えられる。それにより、廃棄物・副産物の有効利用に貢献する。
【0005】
例えば非特許文献１には、骨材の一部を瓦粉砕物で代替してコンクリートを製造することが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】瓦粉砕物を骨材としたコンクリートの製造並びに評価試験、阿部公平ら、島根県産業技術センター研究報告、第４７号、２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
反応性の低い廃棄物・副産物を骨材として使用してモルタルを製造した場合には、非特許文献１に記載のコンクリートのように、その強度発現性が低下することが懸念される。
【0008】
したがって本開示は、廃棄物・副産物の有効利用により環境負荷を低減しつつＣＯ２排出量の削減に貢献し、更に現行セメントを用いたモルタルと同等の強度発現性を有し、特に初期強度に優れたモルタル組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一側面は、セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物であって、
前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０
質量％以下含み、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物を提供することにある。
前記細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上１５．０
質量％以下含み、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物を提供することにある。
【0010】
また、本開示の別の側面は、セメントと、細骨材と、水とを含むモルタル組成物の製造方法であって、
カルシウム含有廃棄物が前記細骨材中に１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料と前記カルシウム含有廃棄物を混合して前記細骨材を得る工程と、
セメントと、前記細骨材と、水とを混合する工程と、を備え、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物の製造方法を提供することにある。
カルシウム含有廃棄物が前記細骨材中に１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料と前記カルシウム含有廃棄物を混合して前記細骨材を得る工程と、
セメントと、前記細骨材と、水とを混合する工程と、を備え、
前記カルシウム含有廃棄物は、
ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０に準拠して測定された不溶残分が２０．０質量％以上９０．０質量％以下であり、
炭酸カルシウムを５．０質量％以上含み、且つ、
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下である、モルタル組成物の製造方法を提供することにある。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、廃棄物・副産物を有効利用することによって、環境負荷を低減しつつ、現行セメントを用いたモルタルと同等の強度発現性を有し、特に初期強度に優れたモルタル組成物及びその製造方法が提供される。また該モルタル組成物は、ＣＯ２の固定化によって形成した炭酸塩を含んでいるため、ＣＯ２排出量の削減に貢献することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本開示に係るモルタル組成物中の各成分の含有量は、該モルタル組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、該モルタル組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【0013】
本開示に係るモルタル組成物の一実施形態は、セメントと、細骨材と、水とを含む。
【0014】
セメントとしては、当該技術分野においてこれまで知られているセメントを特に制限なく用いることができる。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、中庸熱セメント、低熱セメント、及び油井セメント等を用いることができる。セメントは、入手のしやすさ及び初期強度をより向上させる観点から、好ましくは普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントの少なくとも一方を含み、一層好ましくは普通ポルトランドセメントを少なくとも含み、普通ポルトランドセメントのみを用いてもよい。
【0015】
前記セメントにおけるセメントクリンカはＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、及びＣ４ＡＦを含む。Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、及びＣ４ＡＦのそれぞれの含有量はＢｏｇｕｅ式によって算出することができる。Ｂｏｇｕｅ式とは、化学組成の含有比率からセメントクリンカ中の主要鉱物の含有率を算定する式として広く用いられる式である。以下に示すＢｏｇｕｅ式を用いることによって、セメントクリンカ中のケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ３Ｓで示す。）、ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ２Ｓで示す。）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、Ｃ３Ａで示す。）、及び鉄アルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、Ｃ４ＡＦで示す。）の含有量を算出することができる。化学式は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」による化学分析値が示す各化合物の含有比率（質量％）を表す。
【0016】
＜Ｂｏｇｕｅ式＞
Ｃ３Ｓ［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３［質量％］）
Ｃ２Ｓ［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［質量％］）
Ｃ３Ａ［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）
Ｃ４ＡＦ［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］
Ｃ３Ｓ［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３［質量％］）
Ｃ２Ｓ［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［質量％］）
Ｃ３Ａ［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）
Ｃ４ＡＦ［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］
【0017】
セメント中のセメントクリンカ中のＣ３Ｓ量は、好ましくは３０．０質量％以上であり、より好ましくは４０．０質量％以上であり、更に好ましくは５０．０質量％以上であり、更により好ましくは５４．０質量％以上であり、特に好ましくは５６．０質量％以上である。Ｃ３Ｓ量の値を前記の値以上とすることによって、モルタル組成物の硬化における初期強度をより向上させることができる。
セメントクリンカ中のＣ３Ｓ量は、好ましくは７０．０質量％以下であり、より好ましくは６６．０量％以下であり、更に好ましくは６３．０質量％以下であり、更により好ましくは５９．０質量％以下であり、特に好ましくは５７．０質量％以下である。Ｃ３Ｓ量の値を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化時における発熱を抑制することができる。
セメントクリンカ中のＣ３Ｓ量は、好ましくは７０．０質量％以下であり、より好ましくは６６．０量％以下であり、更に好ましくは６３．０質量％以下であり、更により好ましくは５９．０質量％以下であり、特に好ましくは５７．０質量％以下である。Ｃ３Ｓ量の値を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化時における発熱を抑制することができる。
【0018】
セメントクリンカ中のＣ２Ｓ量は、好ましくは５．０質量％以上であり、より好ましくは１０．０質量％以上であり、更に好ましくは１２．０質量％以上であり、更により好ましくは１５．０質量％以上であり、特に好ましくは１８．０質量％以上である。Ｃ２Ｓ量の値を前記の値以上とすることによって、モルタル組成物の硬化における長期強度をより向上させることができる。
セメントクリンカ中のＣ２Ｓ量は、好ましくは５０．０質量％以下であり、より好ましくは４０．０質量％以下であり、更に好ましくは３５．０質量％以下である、更により好ましくは３０．０質量％以下であり、特に好ましくは２２．０質量％以下である。Ｃ２Ｓ量の値を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化における初期強度をより向上させることができる。
セメントクリンカ中のＣ２Ｓ量は、好ましくは５０．０質量％以下であり、より好ましくは４０．０質量％以下であり、更に好ましくは３５．０質量％以下である、更により好ましくは３０．０質量％以下であり、特に好ましくは２２．０質量％以下である。Ｃ２Ｓ量の値を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化における初期強度をより向上させることができる。
【0019】
セメントクリンカにおけるＣ３Ａ量は、好ましくは７．０質量％以上であり、より好ましくは８．０質量％以上であり、更に好ましくは８．５質量％以上であり、更により好ましくは９．０質量％以上であり、特に好ましくは９．５質量％以上である。Ｃ３Ａ量を前記の値以上とすることによって、セメントクリンカ原料となる石炭灰等の廃棄物・副産物利用量を増加させたモルタル組成物を製造することができる。
セメントクリンカにおけるＣ３Ａ量は、好ましくは１３．０質量％以下であり、より好ましくは１２．０質量％以下であり、更に好ましくは１１．０質量％以下であり、更により好ましくは１０．０質量％であり、特に好ましくは９．８質量％以下である。Ｃ３Ａ量を前記の値以下とすることによって、またモルタル組成物の硬化時における発熱量の増加をより低減することができる。
セメントクリンカにおけるＣ３Ａ量は、好ましくは１３．０質量％以下であり、より好ましくは１２．０質量％以下であり、更に好ましくは１１．０質量％以下であり、更により好ましくは１０．０質量％であり、特に好ましくは９．８質量％以下である。Ｃ３Ａ量を前記の値以下とすることによって、またモルタル組成物の硬化時における発熱量の増加をより低減することができる。
【0020】
セメントクリンカにおけるＣ４ＡＦ量は、好ましくは７．０質量％以上であり、より好ましくは８．０質量％以上であり、更に好ましくは９．０質量％以上であり、更により好ましくは９．５質量％以上であり、特に好ましくは１０．０質量％以上である。Ｃ４ＡＦ量を前記の値以上とすることによって、セメントクリンカ原料となる石炭灰等の廃棄物・副産物利用量を増加させたモルタル組成物を製造することができる。
セメントクリンカにおけるＣ４ＡＦ量は、好ましくは１４．０質量％以下であり、より好ましくは１３．０質量％以下であり、更に好ましくは１２．０質量％以下であり、更により好ましくは１１．０質量％であり、特に好ましくは１０．５質量％以下である。Ｃ４ＡＦ量を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化時における発熱量の増加をより低減することができる。
セメントクリンカにおけるＣ４ＡＦ量は、好ましくは１４．０質量％以下であり、より好ましくは１３．０質量％以下であり、更に好ましくは１２．０質量％以下であり、更により好ましくは１１．０質量％であり、特に好ましくは１０．５質量％以下である。Ｃ４ＡＦ量を前記の値以下とすることによって、モルタル組成物の硬化時における発熱量の増加をより低減することができる。
【0021】
セメントクリンカの含有量は、モルタル組成物を１００質量％とした場合、好ましくは３質量％以上７０質量％以下であり、より好ましくは９質量％以上４５質量％以下であり、更に好ましくは１８質量％以上２７質量％以下である。
【0022】
セメントは石膏を含むことができる。石膏としては例えば、二水石膏、半水石膏、及び無水石膏等を使用することができる。石膏は、１種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。セメントにおける石膏の含有量は、一般的なポルトランドセメントにおける石膏の含有量と同等であってよい。具体的には、セメントにおける石膏の含有量は、ＳＯ３換算で、セメント全量を１００質量％として、好ましくは０．５質量％以上３．５質量％以下であり、更に好ましくは０．７質量％以上３．０質量％以下であり、一層好ましくは１．０質量％以上２．５質量％以下である。
【0023】
セメントは、市販のポルトランドセメント等を使用してもよく、あるいはセメントクリンカと、石膏と、石灰石及び／又は炭酸カルシウムとを別々に粉砕し、混合したものを使用してもよい。また２つ以上の材料を同時に粉砕して製造したものを使用してもよい。
【0024】
本開示に係るモルタル組成物におけるセメントの含有量は、該モルタル組成物に対して好ましくは５質量％以上７５質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以上５０質量％以下であり、更に好ましくは２０質量％以上３０質量％以下である。
セメントの含有量を５質量％以上に設定することには、モルタル組成物の強度発現性が良好となるという利点がある。またセメントの含有量を７５質量％以下に設定することには、モルタル組成物の硬化時における発熱量を低減できるという利点がある。
セメントの含有量を５質量％以上に設定することには、モルタル組成物の強度発現性が良好となるという利点がある。またセメントの含有量を７５質量％以下に設定することには、モルタル組成物の硬化時における発熱量を低減できるという利点がある。
【0025】
本開示に係る細骨材は、カルシウム含有廃棄物と、該カルシウム含有廃棄物以外の細骨材（以下、「細骨材材料」ともいう。）とを含むものである。本開示において「カルシウム含有廃棄物」とは、具体的な用途を有さず通常廃棄処分される各種廃材に由来するものであって、カルシウムを含有するものをいう。
【0026】
カルシウム含有廃棄物は、例えば廃コンクリート、廃モルタル、廃セメントペースト、コンクリートスラッジ、ペーパースラッジ、高炉スラグ、転炉スラグ、電炉スラグ、徐冷スラグ、塩素バイパスダスト、石炭灰、バイオマス灰、又は焼却灰などの廃材に由来する。カルシウム含有廃棄物は、これらの廃材そのものではなく、当該廃材からカルシウムを抽出した後の残渣である。つまり、本開示におけるカルシウム含有廃棄物とは、カルシウム抽出後のカルシウム含有廃棄物である。
前記廃材は、カルシウムをＣａＯ量換算で好ましくは５．０質量％以上、より好ましくは１０．０質量％以上、更に好ましくは２０．０質量％以上含むことが、該廃材からのカルシウムの回収を効率的に行うことができ、資源のリサイクルに資する観点から好ましい。
前記廃材は、カルシウムをＣａＯ量換算で好ましくは５．０質量％以上、より好ましくは１０．０質量％以上、更に好ましくは２０．０質量％以上含むことが、該廃材からのカルシウムの回収を効率的に行うことができ、資源のリサイクルに資する観点から好ましい。
【0027】
特に、前記廃材は廃コンクリート、廃モルタル、及び廃セメントペーストから選択される１種以上であることが好ましい。換言すれば、カルシウム含有廃棄物は、好ましくは廃コンクリート、廃モルタル、及び廃セメントペーストから選択される廃材に由来するものであり、より具体的には、廃コンクリート、廃モルタル、及び廃セメントペーストから選択される廃材からカルシウムを抽出した後の残渣である。これらの廃材の残渣を細骨材の成分として用いることで、これまで廃棄されていた材料を有効利用でき、環境負荷を低減させることが可能である。また、カルシウム含有廃棄物を含む本開示のモルタル組成物は、普通ポルトランドセメントと同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものになる。
【0028】
カルシウム含有廃棄物は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０ 「セメントの化学分析方法」に準拠して測定された不溶残分が好ましくは２０．０質量％であり、より好ましくは３０．０％質量以上であり、更に好ましくは４０．０質量％以上であり、一層好ましくは５０．０質量％以上である。カルシウム含有廃棄物の不溶残分を前記の値以上に設定することによって、砂など粒度が大きく反応性の低い成分の量を増加させ、モルタル組成物の流動性を向上させることができる。
また、カルシウム含有廃棄物はその不溶残分が好ましくは９０．０質量％以下であり、更に好ましくは７５．０質量％以下であり、一層好ましくは６０．０質量％以下である。カルシウム含有廃棄物の不溶残分を前記の値以下に設定することによって、微粒分を増加させ、モルタルの強度発現性を向上させることができる。
カルシウム含有廃棄物の不溶残分を前記の値に設定するには、例えば粉砕、磨砕、篩い分け、分級などの処理によって、セメントペーストのように比較的強度が低く柔らかい成分と、砂のように結晶性が高く硬い成分とを分離することで調整できる。
また、カルシウム含有廃棄物はその不溶残分が好ましくは９０．０質量％以下であり、更に好ましくは７５．０質量％以下であり、一層好ましくは６０．０質量％以下である。カルシウム含有廃棄物の不溶残分を前記の値以下に設定することによって、微粒分を増加させ、モルタルの強度発現性を向上させることができる。
カルシウム含有廃棄物の不溶残分を前記の値に設定するには、例えば粉砕、磨砕、篩い分け、分級などの処理によって、セメントペーストのように比較的強度が低く柔らかい成分と、砂のように結晶性が高く硬い成分とを分離することで調整できる。
【0029】
カルシウム含有廃棄物は、炭酸カルシウムを５．０質量％以上含むことが好ましく、１０．０質量％以上含むことがより好ましく、１２．０質量％以上含むことがより好ましく、１５．０質量％以上含むことが更に好ましく、２０．０質量％以上含むことが一層好ましい。カルシウム含有廃棄物における炭酸カルシウムの含有量を前記の値以上に設定することで、本開示に係るモルタル組成物は、普通ポルトランドセメント同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものとなる。またＣＯ２の固定化によって形成した炭酸カルシウムが十分量カルシウム含有廃棄物に含まれているので、ＣＯ２排出量の削減に貢献することができる。
カルシウム含有廃棄物に含まれる炭酸カルシウムの割合は、その値が高いほど、本開示に係るモルタル組成物の強度発現性の向上の観点から望ましいが、炭酸カルシウムの割合が１０．０質量％程度に高ければ、強度発現性が十分に向上する。
カルシウム含有廃棄物に含まれる炭酸カルシウムの割合は、その値が高いほど、本開示に係るモルタル組成物の強度発現性の向上の観点から望ましいが、炭酸カルシウムの割合が１０．０質量％程度に高ければ、強度発現性が十分に向上する。
【0030】
カルシウム含有廃棄物に含まれる炭酸カルシウムの量は、例えばＴＧ－ＤＴＡによって測定される。この測定において、５００℃以上８００℃以下の温度範囲での重量減少を、炭酸カルシウムからのＣＯ２の脱炭酸と仮定することで、当該重量減少の値から炭酸カルシウムの量を算出することができる。
【0031】
カルシウム含有廃棄物においては、炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量が１８．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましく、１２．０質量％以下であることが更に好ましく、１０．０質量％以下であることが一層好ましい。ＣａＯの残存量は、廃コンクリートや廃モルタルなどの廃材からカルシウム含有廃棄物を得るときのカルシウムの抽出の程度を意味する。ＣａＯの残存量を前記の値以下に設定することは、前記廃材からカルシウム含有廃棄物を得るときに、カルシウムが十分に抽出されたことを意味するので、カルシウムの有効利用の観点、及びカルシウムをＣＯ２と反応させて効果的に炭酸カルシウムを得られるという観点から有利である。この観点から、ＣａＯの残存量の下限に特に制限はないが、０質量％以上、３．０質量％以上であってもよく、６．０質量％以上であってもよく、９．０質量％以上であってもよい。
ＣａＯの残存量は、次の方法で測定される。まず、蛍光Ｘ線による化学成分分析から、ＣａＯの全含有量を算出する。次にＴＧ－ＤＴＡ測定より、５００℃～８００℃の重量減少を炭酸カルシウムからの脱炭酸として、下記式より炭酸カルシウム量を計算する。
炭酸カルシウム量（質量％）＝（５００℃～８００℃の重量減少）（質量％）×１００／４４
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量は次式で求められる。
ＣａＯの残存量（質量％）＝ＣａＯの全含有量（質量％）－（炭酸カルシウム量）（質量％）×５６／１００
ＣａＯの残存量は、次の方法で測定される。まず、蛍光Ｘ線による化学成分分析から、ＣａＯの全含有量を算出する。次にＴＧ－ＤＴＡ測定より、５００℃～８００℃の重量減少を炭酸カルシウムからの脱炭酸として、下記式より炭酸カルシウム量を計算する。
炭酸カルシウム量（質量％）＝（５００℃～８００℃の重量減少）（質量％）×１００／４４
炭酸カルシウム由来のＣａＯ量を差し引いたＣａＯの残存量は次式で求められる。
ＣａＯの残存量（質量％）＝ＣａＯの全含有量（質量％）－（炭酸カルシウム量）（質量％）×５６／１００
【0032】
カルシウム含有廃棄物は、以下の式（１）で定義されるＲ２Ｏ量が、２．５質量％以下が好ましく、より好ましくは２．０％質量以下であり、更に好ましくは１．５質量％以下である。アルカリシリカ反応抑制の観点から、セメント及びコンクリート中のアルカリ総量を低減することが望ましく、カルシウム含有廃棄物のＲ２Ｏ量を低減することが望ましい。カルシウム含有廃棄物のＲ２Ｏ量は、蛍光Ｘ線による化学成分分析から求められる。
Ｒ２Ｏ量［質量％］＝Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ×０．６５８［質量％］ （１）
Ｎａ２Ｏ及びＫ２ＯはそれぞれＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量［質量％］を表す。
Ｒ２Ｏ量［質量％］＝Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ×０．６５８［質量％］ （１）
Ｎａ２Ｏ及びＫ２ＯはそれぞれＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量［質量％］を表す。
【0033】
カルシウム含有廃棄物はその塩基度が０．５０以上であることが好ましく、０．７０以上がより好ましく、０．９０以上が更に好ましい。一般に塩基度は高炉スラグ微粉末の反応性を表す指標であり、塩基度が高いほど反応性が高くなり、強度発現性が良好となる。同様に、塩基度が高いほどカルシウム含有廃棄物を添加した際の強度発現性が良好となる。この観点から特に塩基度の上限値に制限はないが、例えば３．０以下であってもよく、２．０以下であってもよく、１．５以下であってもよく、１．０以下であってもよい。カルシウム含有廃棄物の塩基度は、蛍光Ｘ線による化学成分分析の成分値から下記式（２）により求められる。
塩基度＝（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ２ （２）
式（２）中、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＳｉＯ２はそれぞれＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＳｉＯ２の含有量［質量％］を表す。
塩基度＝（ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ２ （２）
式（２）中、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＳｉＯ２はそれぞれＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ及びＳｉＯ２の含有量［質量％］を表す。
【0034】
本開示に係るカルシウム含有廃棄物は、所定の粒度分布を有していることが好ましい。詳細には、カルシウム含有廃棄物を１００質量部としたとき、その０．３ｍｍふるい残分は好ましくは４０質量部以上であり、より好ましくは５０質量部以上であり、更に好ましくは５５質量部以上である。０．３ｍｍふるい残分が４０質量部以上であることには、骨材として利用可能な粒度の大きい成分の割合が多く、微粒分が少ないため、流動性が良好となるという利点がある。
またカルシウム含有廃棄物を１００質量部としたとき、その０．３ｍｍふるい残分は好ましくは９０質量部以下であり、より好ましくは８０質量部以下であり、更に好ましくは７０質量部以下である。０．３ｍｍふるい残分が９０質量部以下であることには、微粒分を所定量含むことで強度発現性が向上するという利点がある。
またカルシウム含有廃棄物を１００質量部としたとき、その０．３ｍｍふるい残分は好ましくは９０質量部以下であり、より好ましくは８０質量部以下であり、更に好ましくは７０質量部以下である。０．３ｍｍふるい残分が９０質量部以下であることには、微粒分を所定量含むことで強度発現性が向上するという利点がある。
【0035】
カルシウム含有廃棄物の粗粒率は、好ましくは１．５０以上であり、より好ましくは１．７０以上であり、更に好ましくは１．９０以上である。粗粒率が前記の値以上であることには、骨材として利用可能な粒度の大きい成分の割合が多く、微粒分が少ないため、流動性が良好となるという利点がある。
またカルシウム含有廃棄物の粗粒率は、好ましくは４．００以下であり、より好ましくは３．００以下であり、更に好ましくは２．５０以下である。
粗粒率は、例えばＪＩＳ Ａ １１０２：２０２０に準拠して測定することができる。
またカルシウム含有廃棄物の粗粒率は、好ましくは４．００以下であり、より好ましくは３．００以下であり、更に好ましくは２．５０以下である。
粗粒率は、例えばＪＩＳ Ａ １１０２：２０２０に準拠して測定することができる。
【0036】
カルシウム含有廃棄物は、カルシウムを含有する廃材からカルシウムを抽出した後の残渣であるところ、該廃材からのカルシウムの抽出方法に特に制限はない。該廃材からカルシウムを効率よく且つ十分に抽出し得る方法として、二酸化炭素分圧を大気圧より高くする方法を採用することが望ましい。具体的には、以下の（ａ）－（ｃ）の工程を備えた方法を採用することが好ましい。
（ａ）カルシウムを含む廃材の粉末を準備する工程。
（ｂ）二酸化炭素の分圧を０．１ＭＰａ超５．０ＭＰａ以下に設定し、該分圧の状態下に、前記粉末を水に分散又は溶解させて抽出対象液を調製する工程。
（ｃ）前記抽出対象液から固体残渣を回収する工程。
（ａ）カルシウムを含む廃材の粉末を準備する工程。
（ｂ）二酸化炭素の分圧を０．１ＭＰａ超５．０ＭＰａ以下に設定し、該分圧の状態下に、前記粉末を水に分散又は溶解させて抽出対象液を調製する工程。
（ｃ）前記抽出対象液から固体残渣を回収する工程。
【0037】
（ａ）工程における廃材の粉末化は、従来公知の種々の技術を用いて行うことができる。粉末化された廃材の平均粒子径は、該廃材からカルシウムを効率よく抽出できる程度に広い比表面積を有する程度であればよく、例えば１０μｍ以上５ｍｍ以下に設定することができる。本工程は、廃材を実際に粉砕する操作のみならず、例えば火力発電所から排出される焼却灰のように、カルシウムを含む微粉廃棄物が予め得られるような場合をも含む。
【0038】
（ｂ）工程においては、前記抽出対象液と接する気相における二酸化炭素の分圧を前記範囲内に設定することで、液相に抽出されるカルシウムイオン濃度を高めることができ、カルシウムを含む廃材からのカルシウムのリサイクル効率を高めることができる。この観点から、二酸化炭素の分圧は０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下であることが更に好ましい。
【0039】
前記気相における二酸化炭素以外の成分は、一般に大気に含まれる成分とすることができる。すなわち、前記気相における二酸化炭素以外の成分としては、例えば窒素及び酸素が挙げられる。前記気相は、大気に二酸化炭素を供給して、二酸化炭素の分圧を高めたガスであることが簡便である。
【0040】
（ｂ）工程は、上述の二酸化炭素分圧下、微細化廃棄物を水に添加し、所定の時間、例えば１分間以上９０分間以下にわたって撹拌することにより行うことが、カルシウムの効率的な抽出の観点から好ましい。
同様の観点から、前記抽出対象液を２０℃以上８０℃以下に保つことが好ましく、更に好ましくは２０℃以上５０℃以下、一層好ましくは２０℃以上３０℃に保つ。
同様の観点から、前記抽出対象液を２０℃以上８０℃以下に保つことが好ましく、更に好ましくは２０℃以上５０℃以下、一層好ましくは２０℃以上３０℃に保つ。
【0041】
（ｃ）工程では、気相の二酸化炭素分圧を上述の範囲内で保ち、且つ、前記抽出対象液の温度を上述の範囲内で保った状態下に、固液分離の操作を行うことが好ましい。固液分離は従来公知の濾過技術を用いて行うことができる。また、液相に種結晶を添加しても良い。
【0042】
このようにして得られたカルシウム含有廃棄物はその平均粒子径が、１０μｍ以上１０００μｍ以下であることが、本開示に係るモルタル組成物の強度発現性の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、カルシウム含有廃棄物の平均粒子径は、３００μｍ以上６００μｍ以下であることが更に好ましく、４００μｍ以上５００μｍ以下であることが一層好ましい。
カルシウム含有廃棄物の平均粒子径は、篩い分けによる粒度測定などから求めることができる。その具体的な方法として、例えば、ＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４の骨材の篩い分け試験方法を援用し、細骨材の篩い分け試験と同様に測定することができる。
カルシウム含有廃棄物の平均粒子径は、篩い分けによる粒度測定などから求めることができる。その具体的な方法として、例えば、ＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４の骨材の篩い分け試験方法を援用し、細骨材の篩い分け試験と同様に測定することができる。
【0043】
本開示に係る細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上含むことが好ましく、２．５質量％以上含むことがより好ましく、７．５質量％以上含むことが更に好ましい。細骨材がカルシウム含有廃棄物を１．０質量％以上含むことで、これまで廃棄されていた材料を有効利用でき、環境負荷を低減させることが可能である。
また細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１５．０質量％以下含むことが好ましく、１２．０質量％以下含むことがより好ましく、７．５質量％以下含むことが更に好ましい。細骨材がカルシウム含有廃棄物を１５．０質量％以下含むことで、本開示に係るモルタル組成物は、普通ポルトランドセメント同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものとなる。
また細骨材は、カルシウム含有廃棄物を１５．０質量％以下含むことが好ましく、１２．０質量％以下含むことがより好ましく、７．５質量％以下含むことが更に好ましい。細骨材がカルシウム含有廃棄物を１５．０質量％以下含むことで、本開示に係るモルタル組成物は、普通ポルトランドセメント同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものとなる。
【0044】
本開示に係るモルタル組成物中におけるカルシウム含有廃棄物の含有量は、該モルタル組成物に対して好ましくは０．５質量％以上であり、より好ましくは２．５質量％以上であり、更に好ましくは５．０質量％以上である。カルシウム含有廃棄物の含有量を０．５質量％以上に設定することで、これまで廃棄されていた材料を有効利用でき、環境負荷を低減させることが可能である。
またカルシウム含有廃棄物の含有量は、モルタル組成物に対して好ましくは１２．０質量％以下であり、より好ましくは７．５質量％以下であり、更に好ましくは５．０質量％以下である。カルシウム含有廃棄物の含有量を前記の値以下とすることで、本開示に係るモルタル組成物は、普通ポルトランドセメント同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものとなる。
またカルシウム含有廃棄物の含有量は、モルタル組成物に対して好ましくは１２．０質量％以下であり、より好ましくは７．５質量％以下であり、更に好ましくは５．０質量％以下である。カルシウム含有廃棄物の含有量を前記の値以下とすることで、本開示に係るモルタル組成物は、普通ポルトランドセメント同等レベルの強度発現性を有し、特に初期強度に優れたものとなる。
【0045】
本開示に係る細骨材に含まれる細骨材材料としては、特に限定されず、通常のモルタル組成物に用いられる種々の細骨材を用いることができる。例えば、細骨材材料として珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂、硬質高炉スラグ細骨材、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。本開示に係る細骨材は、これらの細骨材材料を２種以上含んでいてもよい。なお、ＪＩＳ Ａ ０２０３：２０１４「コンクリート用語」に規定されるとおり、細骨材とは１０ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通る骨材である。
【0046】
本開示に係る細骨材は、所定の粒度分布を有していることが好ましい。詳細には、細骨材を１００質量部としたとき、その０．０６３ｍｍふるい通過分は好ましくは０．１質量部以上であり、より好ましくは０．２質量部以上であり、更に好ましくは０．４質量部以上であり、一層好ましくは０．５質量部以上である。０．０６３ｍｍふるい通過分が０．１質量部以上であることには、強度発現性が向上するという利点がある。
また細骨材を１００質量部としたとき、その０．０６３ｍｍふるい通過分は好ましくは３．０質量部以下であり、より好ましくは１．０質量部以下であり、一層好ましくは０．８質量部以下であり、更に好ましくは０．７質量部以下である。０．０６３ｍｍふるい通過分が１．０質量部以下であることには、流動性が向上するという利点がある。
また細骨材を１００質量部としたとき、その０．０６３ｍｍふるい通過分は好ましくは３．０質量部以下であり、より好ましくは１．０質量部以下であり、一層好ましくは０．８質量部以下であり、更に好ましくは０．７質量部以下である。０．０６３ｍｍふるい通過分が１．０質量部以下であることには、流動性が向上するという利点がある。
【0047】
本開示に係るモルタル組成物中の水の含有量は、５．０質量％以上３０．０質量％以下であることが好ましく、７．５質量％以上２０．０質量％以下であることがより好ましく、１０．０質量％以上１５．０質量％以下であることが更に好ましい。水の含有量を前記の範囲内とすることには、流動性及びワーカビリティを向上させるという利点がある。
【0048】
本開示に係るモルタル組成物は、セメント、細骨材及び水に加えて、石灰石を含むことができる。石灰石としては、例えば、一般に販売されている、石灰石、石灰石粉、及び寒水石粉等の炭酸カルシウムを主成分とする粉末を使用することができる。石灰石は、好ましくは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分に適合するものを含む。
【0049】
本開示に係るモルタル組成物における石灰石の含有量は、該モルタル組成物に対して好ましくは１０．０質量％以下であり、更に好ましくは５．０質量％以下であり、一層好ましくは２．０質量％以下である。石灰石の含有量を前記の値以下とすることで、強度発現性が良好となる。
また、本開示に係るモルタル組成物における石灰石の含有量は、該モルタル組成物に対して好ましくは０．１質量％以上であり、更に好ましくは０．５質量％以上であり、一層好ましくは１．０質量％以上である。石灰石の含有量を前記の値以上とすることで、ＣＯ２排出量の削減に寄与する。
また、本開示に係るモルタル組成物における石灰石の含有量は、該モルタル組成物に対して好ましくは０．１質量％以上であり、更に好ましくは０．５質量％以上であり、一層好ましくは１．０質量％以上である。石灰石の含有量を前記の値以上とすることで、ＣＯ２排出量の削減に寄与する。
【0050】
本開示に係るモルタル組成物は、セメント、細骨材及び水に加えて、本開示の趣旨を損なわない範囲で他の成分を含んでよい。他の成分としては、例えば、粗骨材、水酸化カルシウム、硅石粉、その他カルシウムを含む粉末（ただし石膏及び石灰石を除く。）、コンクリート用減水剤、促進剤、及び遅延剤等が挙げられる。
【0051】
粗骨材としては、例えば、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、スラグ砕石等が挙げられる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。これらの粗骨材として、例えばＪＩＳ Ａ５００５：２０２０に規定される粗骨材が挙げられる。
【0052】
本開示に係るモルタル組成物は、以下の（ｄ）及び（ｅ）工程を備えた製造方法によって好適に得られる。
（ｄ）カルシウム含有廃棄物が細骨材中に好ましくは１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料とカルシウム含有廃棄物とを混合して細骨材を得る工程。
（ｅ）セメントと、細骨材と、水とを混合する工程。
（ｄ）カルシウム含有廃棄物が細骨材中に好ましくは１．０質量％以上１５．０質量％以下含まれるように、細骨材材料とカルシウム含有廃棄物とを混合して細骨材を得る工程。
（ｅ）セメントと、細骨材と、水とを混合する工程。
【実施例0053】
以下、実施例、比較例、及び参考例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【0054】
（実施例１及び２並びに参考例１）
［モルタル組成物の原料］
モルタル組成物の原料として以下のものを用いた。
［モルタル組成物の原料］
モルタル組成物の原料として以下のものを用いた。
【0055】
（１）セメントクリンカの準備
セメントクリンカとして、Ｂｏｇｕｅ式による鉱物組成が下記表１の記載である普通ポルトランドセメントクリンカを用いた。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いたセメントの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に記載の方法に準拠して測定した。
セメントクリンカとして、Ｂｏｇｕｅ式による鉱物組成が下記表１の記載である普通ポルトランドセメントクリンカを用いた。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いたセメントの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に記載の方法に準拠して測定した。
【0056】
【表1】
【0057】
（２）石膏の準備
石膏は、ＪＩＳ Ｒ ９１５１：２００９「セメント用天然せっこう」に記載の要件を満たす石膏を用いた。
石膏は、ＪＩＳ Ｒ ９１５１：２００９「セメント用天然せっこう」に記載の要件を満たす石膏を用いた。
【0058】
（３）石灰石粉の準備
石灰石（ＬＳ）は、炭酸カルシウム含有量が９０質量％以上、酸化アルミニウム含有量が１．０質量％以下であり、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分の要件を満たす石灰石を粉砕した石灰石微粉末を用いた（ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）。
石灰石（ＬＳ）は、炭酸カルシウム含有量が９０質量％以上、酸化アルミニウム含有量が１．０質量％以下であり、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分の要件を満たす石灰石を粉砕した石灰石微粉末を用いた（ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）。
【0059】
（４）カルシウム含有廃棄物の準備
廃コンクリートを破砕し、篩い分けして得た、目開き２ｍｍアンダーの粉末を純水に投入して分散液を得た。
この分散液を、耐圧撹拌槽型抽出装置内に気密に充填し、撹拌を続けながら装置内に二酸化炭素を供給し、その分圧を１．０ＭＰａに高めて液相へのカルシウムの抽出を行った。その間、気相の圧力をモニターし、二酸化炭素の分圧を保持した。
その後、装置内から液相と抽出残渣に固液分離し、種結晶を添加した液相を減圧して炭酸カルシウムを得た。固液分離で得られた固形分を回収して抽出残渣を得た。抽出残渣を１０５℃で乾燥して水分を除去し、目的とするカルシウム含有廃棄物を得た。
廃コンクリートを破砕し、篩い分けして得た、目開き２ｍｍアンダーの粉末を純水に投入して分散液を得た。
この分散液を、耐圧撹拌槽型抽出装置内に気密に充填し、撹拌を続けながら装置内に二酸化炭素を供給し、その分圧を１．０ＭＰａに高めて液相へのカルシウムの抽出を行った。その間、気相の圧力をモニターし、二酸化炭素の分圧を保持した。
その後、装置内から液相と抽出残渣に固液分離し、種結晶を添加した液相を減圧して炭酸カルシウムを得た。固液分離で得られた固形分を回収して抽出残渣を得た。抽出残渣を１０５℃で乾燥して水分を除去し、目的とするカルシウム含有廃棄物を得た。
【0060】
カルシウム含有廃棄物の物性を表２及び表３に示す。これらの表に示す密度は、自動密度計（機器：ＭＡＴ-７０００、セイシン企業株式会社）により測定した。
【0061】
カルシウム含有廃棄物の化学成分は、蛍光Ｘ線のファンダメンタルパラメーター法による化学分析より求めた（使用機器：リガク社製 ＺＳＸ－１００ｅ）。強熱減量（ｉｇ．ｌｏｓｓ）及び不溶残分は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０ 「セメントの化学分析方法」に準じた方法で測定した。カルシウム含有廃棄物の炭酸カルシウムの含有量は、ＴＧ－ＤＴＡ測定（装置名：日立ハイテク社、ＳＴＡ－７３００、窒素ガスフロー環境、昇温速度：１０℃／分）における５００℃～８００℃の質量減少が、炭酸カルシウムの脱炭酸によって生じる二酸化炭素の質量に等しいと仮定し、算出した。
【0062】
【表2】
【0063】
【表3】
【0064】
（５）細骨材材料の準備
細骨材材料として、セメント協会の標準砂を用いた。
細骨材材料として、セメント協会の標準砂を用いた。
【0065】
［細骨材の製造］
前記細骨材材料及びカルシウム含有廃棄物を表４に記載の割合で混合して、細骨材Ａ及びＢを得た。細骨材Ａ及びＢの粒度を表４に示す。参考として、カルシウム含有廃棄物及びセメント協会の標準砂の粒度も表４に示した。カルシウム含有廃棄物は標準砂に比較的近い粒度分布を有することが分かる。また、カルシウム含有廃棄物は０．０６３ｍｍ以下の微粉末を５質量％程度含有することも分かる。
前記細骨材材料及びカルシウム含有廃棄物を表４に記載の割合で混合して、細骨材Ａ及びＢを得た。細骨材Ａ及びＢの粒度を表４に示す。参考として、カルシウム含有廃棄物及びセメント協会の標準砂の粒度も表４に示した。カルシウム含有廃棄物は標準砂に比較的近い粒度分布を有することが分かる。また、カルシウム含有廃棄物は０．０６３ｍｍ以下の微粉末を５質量％程度含有することも分かる。
【0066】
［粗粒率の測定］
カルシウム含有廃棄物、標準砂並びに細骨材Ａ及びＢの粗粒率を、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０２０に準拠して測定した。詳細には、８０ｍｍ、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、及び０．１５ｍｍの各ふるい上にとどまる試料の質量の百分率の和を１００で除して粗粒率を算出した。粗粒率が大きいほど、粒度が粗いことを示す。この結果を表４に示す。
カルシウム含有廃棄物、標準砂並びに細骨材Ａ及びＢの粗粒率を、ＪＩＳ Ａ１１０２：２０２０に準拠して測定した。詳細には、８０ｍｍ、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、及び０．１５ｍｍの各ふるい上にとどまる試料の質量の百分率の和を１００で除して粗粒率を算出した。粗粒率が大きいほど、粒度が粗いことを示す。この結果を表４に示す。
【0067】
【表4】
【0068】
［モルタル組成物の製造］
表１に示す化学組成のポルトランドセメントクリンカに対し石膏をＳＯ３量換算で１．０％添加して混合粉砕し、ベースセメントを得た。ベースセメントと石灰石粉とを表５に示す配合で混合し、セメント組成物を得た。このセメント組成物のブレーン比表面積を、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定したところ、３２９０ｃｍ２／ｇであった。
更に、該セメント組成物と各種細骨材と水とを混合し、モルタル組成物を得た。用いた細骨材の種類及び各成分の配合割合は表５に示すとおりとした。
表１に示す化学組成のポルトランドセメントクリンカに対し石膏をＳＯ３量換算で１．０％添加して混合粉砕し、ベースセメントを得た。ベースセメントと石灰石粉とを表５に示す配合で混合し、セメント組成物を得た。このセメント組成物のブレーン比表面積を、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定したところ、３２９０ｃｍ２／ｇであった。
更に、該セメント組成物と各種細骨材と水とを混合し、モルタル組成物を得た。用いた細骨材の種類及び各成分の配合割合は表５に示すとおりとした。
【0069】
［モルタル組成物のモルタル圧縮強さの評価］
得られたモルタル組成物について、そのモルタル圧縮強さをＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠し、４０×４０×１６０ｍｍのモルタル硬化体にて評価した。実施例１及び２の圧縮強さは、参考例１の供試体の圧縮強さを１００とした場合の圧縮強さ比として評価した。この結果を表５に示す。
得られたモルタル組成物について、そのモルタル圧縮強さをＪＩＳ Ｒ ５２０１に準拠し、４０×４０×１６０ｍｍのモルタル硬化体にて評価した。実施例１及び２の圧縮強さは、参考例１の供試体の圧縮強さを１００とした場合の圧縮強さ比として評価した。この結果を表５に示す。
【0070】
【表5】
【0071】
表５から明らかなとおり、標準砂に対してカルシウム含有廃棄物を５％又は１０％配合した細骨材を用いて製造したモルタル組成物は、カルシウム含有廃棄物を配当せずに製造したモルタル組成物と同等以上のモルタル圧縮強さを有することが分かる。特に材齢７日においては、カルシウム含有廃棄物を配合することによって、モルタル圧縮強さが大きく増進することが分かる。