JP4933095B2 - セメント組成物、セメントミルク、保水性舗装及び保水性舗装の施工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物、セメントミルク、保水性舗装及び保水性舗装の施工方法に関し、特に、セメントから有害な六価クロム等が溶出するのを防止しつつ保水性舗装を施工するためのセメント組成物、セメントミルク、保水性舗装及び保水性舗装の施工方法に関する。
従来、路面の温度上昇を抑制する観点から、２０〜３０％の空隙率を有する開粒度アスファルトや開粒度コンクリート等（以下、開粒度アスファルト等ともいう）の空隙中に、保水作用のある材料を含んだセメントミルクを浸透させ、これを硬化させてなる保水性舗装が知られている。
該保水性舗装は、雨水等の水分を保水性材料に一時的に蓄えておき、晴天時の温度上昇に伴ってこの水分を蒸発させることにより、潜熱によって路面等の温度上昇を抑制するものであり、ヒートアイランド現象の防止策として注目されている。
該保水性舗装は、雨水等の水分を保水性材料に一時的に蓄えておき、晴天時の温度上昇に伴ってこの水分を蒸発させることにより、潜熱によって路面等の温度上昇を抑制するものであり、ヒートアイランド現象の防止策として注目されている。
ところで、この保水性舗装の施工等に用いられるセメントミルクは、開粒度アスファルト等の空隙中に浸透させる必要があることから、低粘度であって流動性に優れたものでなければならず、一般には、６０〜１２０％という高水／粉体比のものが使用される。
しかしながら、セメント中にはその原料由来のクロム元素が微量ながら含まれており、このような高水粉体比のセメントミルクを硬化させたセメント硬化体からは、有害な六価クロム等が溶出しやすいという問題がある。
従来、セメントミルク（セメントスラリー）からの六価クロム溶出防止方法としては、地盤改良やグラウト材として使用されるセメントスラリー（セメントミルク）を対象として、六価クロムの溶出防止を図った方法が知られている。例えば、下記特許文献１には、有害な六価クロムを三価クロムに還元する還元剤を用いる方法が記載されており、下記特許文献２には、硫酸鉄塩とキレートとを併用する方法が記載されている。
特開２００１−３３５７８０号公報
特開２００２−６０７５１号公報
しかしながら、これら特許文献１および２に記載されたような従来の溶出低減方法では、六価クロムの溶出低減効果が不十分となる場合があり、六価クロム溶出低減機能の更なる改善が求められている。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、水／粉体比の高いセメントミルクを用いた場合の六価クロムの溶出量を低減することを一の課題とし、さらに、該セメントミルクを保水性舗装等の保水用途として用いた場合に六価クロムの溶出量を低減しつつ十分な保水性能を発揮させることを他の課題とする。
上記課題を解決すべく、本発明は、セメント、高炉スラグ微粉末、硫酸第一鉄、及びゼオライトを含有するセメント組成物であって、前記セメント１００重量部に対し、前記ゼオライトが１２５〜１６０重量部配合され、前記セメント組成物中の前記高炉スラグ微粉末の割合が６〜１０重量％であって、前記硫酸第一鉄の割合が０．２〜０．５重量％であることを特徴とするセメント組成物を提供する。
また、本発明は、上述のようなセメント組成物と、水とが、水／粉体比６０〜１２０％で混合されてなることを特徴とするセメントミルクを提供する。
また、本発明は、アスファルト舗装又はコンクリート舗装の空隙中に、上述のようなセメントミルクが浸透され、硬化してなることを特徴とする保水性舗装を提供する。
さらに、本発明は、アスファルト舗装又はコンクリート舗装の表面に上述のようなセメントミルクを塗布し、該セメントミルクを該アスファルト舗装又はコンクリート舗装の空隙中に浸透させ、硬化させることを特徴とする保水性舗装の施工方法を提供する。
本発明によれば、硫酸第一鉄及び高炉スラグ微粉末の作用によってセメント中に含まれる六価クロムが三価クロムに還元され、且つ安定化され、さらに、該三価クロムは、ゼオライトのイオン交換作用および吸着作用によって該ゼオライト中に固定化されることとなる。
また、潜在水硬性材料である高炉スラグ微粉末は、セメント等のアルカリ成分によって刺激されて硬化するが、この高炉スラグ微粉末の硬化の際にも、クロムが取り込まれて固定化されることとなる。
従って、水／粉体比の高いセメントミルクを調製し、種々の用途に用いた場合であっても該セメントからの六価クロムの溶出量を顕著に低減することができる。
また、潜在水硬性材料である高炉スラグ微粉末は、セメント等のアルカリ成分によって刺激されて硬化するが、この高炉スラグ微粉末の硬化の際にも、クロムが取り込まれて固定化されることとなる。
従って、水／粉体比の高いセメントミルクを調製し、種々の用途に用いた場合であっても該セメントからの六価クロムの溶出量を顕著に低減することができる。
さらに、本発明で用いられるゼオライトは優れた保水機能を有するものであるため、本発明に係るセメント組成物およびセメントミルク並びに保水性舗装は、六価クロムの溶出量を顕著に低減するとともに、優れた保水性能をも発揮するという効果がある。
このように、本発明によれば、水／粉体比の高いセメントミルクを調製した場合であっても六価クロムの溶出量を低減することができ、さらに、該セメントミルクを保水性舗装等の保水用途に用いた場合には六価クロムの溶出量を低減しつつ十分な保水性能を発揮させることが可能となる。
本発明に係るセメント組成物は、セメント、高炉スラグ微粉末、硫酸第一鉄、及びゼオライトを含有するものである。
本発明において用いられるセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、耐流酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において用いられるセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、耐流酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において用いられる高炉スラグ微粉末としては、溶鉱炉で銑鉄と同時に生成する高炉スラグであれば特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６の「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定された高炉スラグ微粉末や、ＪＩＳ Ａ ５０１１の「高炉スラグ骨材」に規定された高炉スラグ粗骨材又は高炉スラグ細骨材を粉砕したもの等を好適に使用することができる。
該高炉スラグ微粉末は単独では水和硬化しないが、セメント等のアルカリ成分の作用により水和硬化する性質、即ち、潜在水硬性を有する。本発明においては、還元された三価クロムを安定化させ、さらに、上述のような水和硬化作用によって該クロムを固定化し、保水性舗装等を構成するセメント硬化体からの溶出を抑制する。
該高炉スラグ微粉末は単独では水和硬化しないが、セメント等のアルカリ成分の作用により水和硬化する性質、即ち、潜在水硬性を有する。本発明においては、還元された三価クロムを安定化させ、さらに、上述のような水和硬化作用によって該クロムを固定化し、保水性舗装等を構成するセメント硬化体からの溶出を抑制する。
高炉スラグ微粉末の添加量は、セメント組成物中６〜１０重量％とすることが好ましく、５〜７．５重量％とすることがより好ましい。
斯かる配合のセメント組成物によれば、六価クロムの溶出低減作用をより一層顕著に発揮しうるという優れた効果がある。
斯かる配合のセメント組成物によれば、六価クロムの溶出低減作用をより一層顕著に発揮しうるという優れた効果がある。
本発明において用いられる硫酸第一鉄としては、一水塩のもの、及び七水塩のもの、何れも使用することができる。特に、セメント組成物中に予め混合しておく場合には、セメントの変質が生じにくいという観点から、一水塩のものが好適に用いられる。
本発明のセメント組成物においては、セメント組成物中に硫酸第一鉄が０．２〜０．５重量％となるように配合する。０．２重量％以上とすることにより、六価クロムを略確実に還元することができ、０．５重量％以下とすることにより、硬化体の強度低下を略確実に防止できるという効果がある。
また、本発明において用いられるゼオライトは、ケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とが酸素（Ｏ）を介して結合し、このＳｉ−Ｏ−Ａｌ−Ｏ−Ｓｉの構造が三次元的に組み合わさった構造を有するものである。そして、アルミニウム（＋３価）とケイ素（＋４価）が酸素（−２価）を互いに共有し、ケイ素の周りが電気的に中性、アルミニウムの周りが−１価となる。従って、この負電荷を補償するためにゼオライトの骨格中に陽イオンが必要となる結果、六価や三価のクロムイオンがゼオライトの骨格中に積極的に吸着固定化されることとなる。
本発明のセメント組成物においては、前記セメント１００重量部に対してゼオライトを１２５〜１６０重量部配合する。前記セメント１００重量部に対してゼオライトを１２５〜１６０重量部配合することにより、保水作用を発揮しつつ六価クロムの溶出量を大幅に低減しうるという優れた効果があり、さらに、全クロムの溶出量を顕著に低減しうるという極めて優れた効果を発揮する。
また、本発明に係るセメント組成物中には、本発明の作用効果を阻害しない範囲内において、他の成分を添加することができる。
他の成分の具体例としては、石灰石粉、シリカフューム、フライアッシュ等が挙げられる。石灰石粉としては、消石灰粉又は生石灰粉の何れを使用することもできる。石灰石粉の添加量は、セメント組成物中に０〜８重量％とすることが好ましく、２．５〜５重量％とすることがより好ましい。
他の成分の具体例としては、石灰石粉、シリカフューム、フライアッシュ等が挙げられる。石灰石粉としては、消石灰粉又は生石灰粉の何れを使用することもできる。石灰石粉の添加量は、セメント組成物中に０〜８重量％とすることが好ましく、２．５〜５重量％とすることがより好ましい。
本発明に係るセメントミルクは、上述のようなセメント組成物と水とを、水／粉体比が６０〜１２０％となるように混合してなるものである。ここで、水／粉体比とは、セメント、高炉スラグ微粉末、硫酸第一鉄およびゼオライト等の粉体成分の合計量に対する水の添加量（重量比）をいう。水／粉体比を６０〜１２０％とすることにより、該セメントミルクは、アスファルト舗装やコンクリート舗装の空隙中へ浸透させやすい粘度となる。
該セメントミルクを浸透させる対象としては、開粒度アスファルト舗装やポーラスコンクリート舗装に限定されず、コンクリート製品やコンクリート構造物のひび割れ部分、土木構造物等であってもよい。
本発明に係る保水性舗装は、開粒度アスファルト舗装やポーラスコンクリート舗装の空隙中に、上記のようなセメントミルクが浸透され、硬化してなるものである。
アスファルト舗装やコンクリート舗装としては、上記のようなセメントミルクを浸透させうるような空隙を有するものであれば特に限定されず、空隙率が通常１０％以上、好ましくは２０％以上、３０％以下のものであればよい。
アスファルト舗装やコンクリート舗装としては、上記のようなセメントミルクを浸透させうるような空隙を有するものであれば特に限定されず、空隙率が通常１０％以上、好ましくは２０％以上、３０％以下のものであればよい。
本発明に係る保水性舗装の施工方法は、上述のような配合よりなるセメントミルクを調製した後、該セメントミルクをアスファルト舗装又はコンクリート舗装の表面に塗布し、さらに該セメントミルクを該アスファルト舗装又はコンクリート舗装の空隙中に浸透させ、硬化させるものである。セメントミルクの調製手段や、アスファルト舗装等表面への塗布手段等については、従来公知の種々の手段を採用することが可能である。
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
普通ポルトランドセメントランド（住友大阪セメント社製）、ゼオライト（日東粉化工業社製、ＳＰ＃２３００）、石灰石粉（近江鉱業社製、ＬＰ２００）、高炉スラグ微粉末（名古屋エスメント社製）および硫酸第一鉄（試薬）を下記表１に示す配合割合で混合し、さらに、水／粉体比１００％となるように水を添加混合し、セメントミルクを調製した。
（材齢７日の圧縮強度）
上述のようにして得た試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢１日で脱型した後、材齢７日まで水中養生を行い、ＪＩＳ Ｒ ５２０１の圧縮強さ試験に準じて試験を行った。結果を表２に示す。
上述のようにして得た試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢１日で脱型した後、材齢７日まで水中養生を行い、ＪＩＳ Ｒ ５２０１の圧縮強さ試験に準じて試験を行った。結果を表２に示す。
（溶出試験）
試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢１日で脱型した後、材齢７日まで水中養生を行って供試体を作成し、該供試体について、「平成１５年度環境庁告示第４６号」に定める方法に基づき、六価クロムの溶出試験を行った。
また、該試験体について、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ６５．１に定める方法に基づき、全クロムの溶出試験を行った。
結果を表２に示す。
試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢１日で脱型した後、材齢７日まで水中養生を行って供試体を作成し、該供試体について、「平成１５年度環境庁告示第４６号」に定める方法に基づき、六価クロムの溶出試験を行った。
また、該試験体について、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ６５．１に定める方法に基づき、全クロムの溶出試験を行った。
結果を表２に示す。
（給水率試験）
試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢３日で脱型することによって供試体を作成した。該供試体を２４時間水中に浸漬させて吸水状態の重量（Ｗ1）を測定した後、６０℃の通風式乾燥機内に２４時間放置して乾燥させた状態の重量（Ｗ0）を測定し、次式に基づいて最大吸水率を算出した。
最大吸水率（％）＝（Ｗ1−Ｗ0）／Ｗ0×１００
結果を表２に示す。
試験Ｎｏ．１乃至１９のセメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢３日で脱型することによって供試体を作成した。該供試体を２４時間水中に浸漬させて吸水状態の重量（Ｗ1）を測定した後、６０℃の通風式乾燥機内に２４時間放置して乾燥させた状態の重量（Ｗ0）を測定し、次式に基づいて最大吸水率を算出した。
最大吸水率（％）＝（Ｗ1−Ｗ0）／Ｗ0×１００
結果を表２に示す。
上記表２に示した結果によると、高炉スラグ微粉末および硫酸第一鉄を含有しない試験Ｎｏ．１〜３の試験体では、六価クロム溶出量および全クロム溶出量が約０．６〜０．８(mg/L)であり、環境基準を大幅に上回る結果となっている。
高炉スラグ微粉末を石灰石粉と置換して配合量を変化させた試験Ｎｏ．４〜７の試験体では、高炉スラグ微粉末の添加量の増加に伴って六価クロムの溶出量は減っているものの、未だ環境基準を満たすものとはなっていない。
一方、硫酸第一鉄のみを配合した試験Ｎｏ．８および９の試験体では、六価クロム溶出量が約０．６(mg/L)、全クロム溶出量が約０．６〜０．７(mg/L)であり、六価クロム等の溶出低減効果が得られていないことが認められる。
また、高炉スラグ微粉末および硫酸第一鉄を含有するが、ゼオライトを含有しない試験Ｎｏ．１０および１１の試験体では、六価クロム溶出量および全クロム溶出量が約０．７〜１．２(mg/L)と非常に大きい値となっていることが認められる。
これに対し、高炉スラグ微粉末および硫酸第一鉄を含有し、さらにゼオライトを含有する試験Ｎｏ．１２〜１９の試験体では、六価クロム溶出量および全クロム溶出量が他の試験体と比べて大幅に低減されており、高炉スラグ微粉末と硫酸第一鉄およびゼオライトの３成分による相乗効果が得られていることが認められる。
また、試験Ｎｏ．１２〜１９の試験体では、他の試験体と同程度の強度および吸水率を発揮しており、上記のように六価クロム等の溶出量を低減しつつも、強度および吸水率が維持されていることが認められる。
特に、セメントの配合量が３５〜６０重量部であり、ゼオライトの配合量が３０〜５５重量部（即ち、セメント１００重量部に対してゼオライトが５０〜１６０重量部）である試験Ｎｏ．１２〜１４および試験Ｎｏ．１６〜１８の試験体では、六価クロムの溶出量のみならず、全クロムの溶出量までもが大幅に低減されており、極めて優れた効果を発揮しうることが認められる。
Claims (4)
- セメント、高炉スラグ微粉末、硫酸第一鉄、及びゼオライトを含有するセメント組成物であって、
前記セメント１００重量部に対し、前記ゼオライトが１２５〜１６０重量部配合され、
前記セメント組成物中の前記高炉スラグ微粉末の割合が６〜１０重量％であって、前記硫酸第一鉄の割合が０．２〜０．５重量％であることを特徴とするセメント組成物。 - 請求項１に記載のセメント組成物と、水とが、水／粉体比６０〜１２０％で混合されてなることを特徴とするセメントミルク。
- 開粒度アスファルト舗装又はポーラスコンクリート舗装の空隙中に、前記請求項２に記載のセメントミルクが浸透され、硬化してなることを特徴とする保水性舗装。
- 開粒度アスファルト舗装又はポーラスコンクリート舗装の表面に前記請求項２に記載のセメントミルクを塗布し、該セメントミルクを該アスファルト舗装又はコンクリート舗装の空隙中に浸透させ、硬化させることを特徴とする保水性舗装の施工方法。
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