JP5185754B2 - Humidity conditioning material and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、建物の室内あるいは収納箱などの空間の湿度を調節する機能、すなわち吸放湿性を有する調湿材料及びその製造方法に関し、とくにセメントを原料としたセメント系の調湿材料及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a humidity control material having a function of adjusting humidity in a building or a space such as a storage box, that is, moisture absorption / release properties, and a manufacturing method thereof, and in particular, a cement-based humidity control material using cement as a raw material and the manufacture thereof. Regarding the method.
セメント系の調湿材料としては、軽量気泡コンクリート(ALC)がよく知られている。これは、ケイ酸質原料粉末に石灰質原料粉末、さらにはセメントなどを混ぜ合わせ成形した後、オートクレーブを使用し、高温高圧にて水蒸気養生を行い製造するもので、オートクレーブ反応により得られたトバモライトを利用したものである。 Lightweight cellular concrete (ALC) is well known as a cement-type humidity control material. This is produced by mixing and molding siliceous raw material powder with calcareous raw material powder and cement etc., and then autoclaving and steam curing at high temperature and high pressure. Tobermorite obtained by autoclave reaction is produced. It is used.
この軽量気泡コンクリートを利用した調湿材料に関し、特許文献1及び2では、トバモライトを主成分とする軽量気泡コンクリートの粉体を水の存在下で炭酸化処理することによって調湿性を向上させることが提案されている。また、特許文献3には、使用する軽量気泡コンクリート原料として、軽量気泡コンクリートの製造工程で発生した不良品や建築中に発生する端材を粉砕したものを利用することによって材料費を抑えることが提案されている。 Regarding the humidity control material using this lightweight cellular concrete, in Patent Documents 1 and 2, the moisture conditioning property can be improved by carbonizing the lightweight cellular concrete powder mainly composed of tobermorite in the presence of water. Proposed. In addition, in Patent Document 3, as the lightweight cellular concrete material to be used, the material cost can be suppressed by using a defective product generated in the lightweight cellular concrete manufacturing process or a milled end material generated during construction. Proposed.
しかし、このような軽量気泡コンクリートを利用した調湿材料では、原料となる軽量気泡コンクリートを製造する際にオートクレーブを使用するため、設備費や運転費が非常に高くなりコスト高になるという問題がある。 However, in such a humidity control material using lightweight aerated concrete, since autoclave is used when producing lightweight aerated concrete as a raw material, there is a problem that the equipment cost and the operating cost become very high and the cost becomes high. is there.
一方、特許文献4には、軽量気泡コンクリート以外のセメント系硬化物の粉粒体を水と混合し、加圧成形、炭酸ガス養生して調湿材料を製造する方法が提案されている。ただしこの方法では、使用する材料の幅が増え、材料コストが抑えられる反面、セメント系硬化物を粉粒体とし、水と混合後に加圧成形し炭酸ガス養生するために、粉砕装置、造粒装置、加圧成形装置、炭酸ガス養生装置等が必要となり、設備費が高価になるとともに既に設備を導入しているところでないと参入が難しいという問題がある。 On the other hand, Patent Document 4 proposes a method for producing a humidity control material by mixing a cement-based hardened granular material other than lightweight aerated concrete with water, pressure molding, and carbon dioxide curing. However, this method increases the width of the material used and reduces the material cost. On the other hand, a cemented hardened product is used as a powder, and after mixing with water, it is pressure-molded and cured with carbon dioxide gas. A device, a pressure molding device, a carbon dioxide gas curing device, etc. are required, and there is a problem that the equipment cost becomes expensive and entry is difficult unless the facility has already been introduced.
本発明が解決しようとする課題は、高価な装置を使用することなく、常温常圧下で製造可能なセメント系の調湿材料及びその製造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a cement-based humidity control material that can be manufactured at room temperature and normal pressure without using an expensive device, and a method for manufacturing the same.
本発明は、セメントに対する水の割合である水セメント比が5以上のセメントスラリーを得、このセメントスラリーを水セメント比が5以上の状態で4時間以上保持し、その後、炭酸化処理することによってセメント系の調湿材料を得るものである。 The present invention, water-cement ratio is a ratio of water to cement to give a 5 or more of the cement slurry, the cement slurry is held water-cement ratio is 5 or more states 4 hours or more, after its processes carbonation Thus, a cement-based humidity control material is obtained.
炭酸化処理して得られるセメント系の調湿材料において、その調湿機能に大きく影響を及ぼすのは調湿材料中の炭酸カルシウムの結晶構造であり、微細な結晶構造であるバテライト形の炭酸カルシウムが多いほど表面積が増え、調湿能力が高まると言われている。 In cement-based humidity control materials obtained by carbonation treatment, it is the crystal structure of calcium carbonate in the humidity control material that greatly affects the humidity control function. It is said that the greater the amount, the greater the surface area and the higher the humidity control capacity.
本発明では、この微細な結晶構造のバテライト型の炭酸カルシウムを、水セメント比(水/セメント)を5以上と大きくすることにより効率的に生成する。 In the present invention, this fine crystal structure of the vaterite-type calcium carbonate is efficiently generated by increasing the water cement ratio (water / cement) to 5 or more.
具体的に本発明を説明すると、まず、セメントの主要成分であるケイ酸三カルシウムは水と接触すると、半分はケイ酸カルシウム水和物に残り半分は水酸化カルシウムになり、最近の研究では、ケイ酸三カルシウムの水和反応は、水和後6時間から24時間の間に著しく進行し、初めはケイ酸カルシウム水和物が多いものの、時間と共に水酸化カルシウムの量が増えていくことが報告されている。ここで、水セメント比を変えることにより、大きく影響を受けるが水酸化カルシウムであり、水セメント比によって水酸化カルシウム結晶構造が変化する。すなわち、水セメント比が小さいと水酸化カルシウムは柱状に発達し、その結晶は水セメント比が小さいほど大きくなり、逆に、水セメント比が大きいと水酸化カルシウムは最も美しい姿である六角板状の結晶になり、大きさも小さくなる。(例えば、鹿島出版社
わかりやすいセメントとコンクリートの知識 P64〜65参照)
The present invention will be explained in detail. First, tricalcium silicate, which is a main component of cement, is in contact with water, half of which is calcium silicate hydrate and the other half is calcium hydroxide. The hydration reaction of tricalcium silicate progressed remarkably between 6 and 24 hours after hydration, and initially the amount of calcium silicate hydrate is high, but the amount of calcium hydroxide increases with time. It has been reported. Here, calcium hydroxide is greatly affected by changing the water cement ratio, but the calcium hydroxide crystal structure changes depending on the water cement ratio. That is, when the water cement ratio is small, the calcium hydroxide develops in a columnar shape, and the crystal becomes larger as the water cement ratio is smaller. Conversely, when the water cement ratio is large, the calcium hydroxide is the most beautiful figure. And the size is reduced. (For example, Kashima Publishing Co., Ltd. Easy-to-understand knowledge of cement and concrete P64-65)
本発明は、この水セメント比の大きさによる水酸化カルシウムの結晶構造の違いを利用するもので、水セメント比を5以上と大きくすることで、水酸化カルシウムの結晶構造を微細にし、この微細な水酸化カルシウムを炭酸化処理することにより、微細な結晶構造であるバテライト形の炭酸カルシウムを得る。なお、コンクリート製品製造の際のコンクリート配合では、コンクリートの強度を高めるため、水セメント比をスランプ等に影響が出ない範囲で小さくしており、通常、水セメント比は0.5程度であり、本発明のように水セメント比を5以上にすることはない。 The present invention utilizes the difference in the crystal structure of calcium hydroxide depending on the size of the water cement ratio. By increasing the water cement ratio to 5 or more, the crystal structure of calcium hydroxide is made fine. By subjecting calcium hydroxide to carbonation treatment, vaterite-type calcium carbonate having a fine crystal structure is obtained. In addition, in the concrete mix at the time of concrete product production, in order to increase the strength of the concrete, the water cement ratio is reduced in a range that does not affect the slump, etc., the water cement ratio is usually about 0.5, The water cement ratio is not increased to 5 or more as in the present invention.
ここで、上述のとおり、ケイ酸三カルシウムの水和反応(水酸化カルシウムの生成)は、セメントに水を加えてから約6時間以上経過すると急速に進行し約24時間経過すると徐々に衰える。したがって、微細な水酸化カルシウムを十分に生成させるには、セメントに水を加えて水セメント比を5以上としたセメントスラリーを、水セメント比が5以上の状態で少なくとも4時間以上、好ましくは6時間以上保持する。ただし、24時間を超えて保持しても水酸化カルシウムの生成はあまり増加しないので、セメントスラリーの保持時間は、セメントに水を加えてから6時間以上24時間以下であることが好ましい。 Here, as described above, the hydration reaction of tricalcium silicate (formation of calcium hydroxide) proceeds rapidly when about 6 hours or more have passed after adding water to the cement, and gradually declines after about 24 hours. Therefore, in order to sufficiently produce fine calcium hydroxide, a cement slurry in which water is added to cement to have a water cement ratio of 5 or more is used for at least 4 hours or more, preferably 6 in a state where the water cement ratio is 5 or more. Hold for more than an hour. However, since the formation of calcium hydroxide does not increase much even if it is maintained for more than 24 hours, the retention time of the cement slurry is preferably 6 hours or more and 24 hours or less after adding water to the cement.
セメントスラリーには、六価クロムが含まれているため、必要に応じて上記の所定時間保持する間に六価クロムの低減処理を施す。 Since the cement slurry contains hexavalent chromium, the hexavalent chromium is reduced as needed while the cement slurry is held for the predetermined time.
セメントスラリーを上記の所定時間保持した後に行う炭酸化処理では、ケイ酸三カルシウム等の水和反応により生成した水酸化カルシウムに二酸化炭素を吸収させ、微細な結晶構造であるバテライト形の炭酸カルシウムに改質する。この炭酸化処理は、効率面からは炭酸ガス雰囲気下で養生する装置を利用して行うのが好ましいが、燃焼排ガスの利用や大気中の二酸化炭素を吸収させて炭酸化を行う大気乾燥でもよい。大気乾燥では、気温や湿度等により炭酸化のスピードが変わり、できた調湿材料の調湿能力にも影響が生じるが、1週間程度、時間をかけて炭酸化を進めていけば炭やゼオライト程度の調湿能力を有する調湿材料を得ることができる。この大気乾燥では、炭酸化処理のために特別な装置を必要としないので、コスト面からは好ましい。 In the carbonation treatment carried out after holding the cement slurry for the predetermined time described above, carbon dioxide is absorbed by calcium hydroxide produced by a hydration reaction such as tricalcium silicate, and the vaterite-type calcium carbonate having a fine crystal structure is absorbed. Reform. This carbonation treatment is preferably carried out using an apparatus that is cured under a carbon dioxide atmosphere from the viewpoint of efficiency. However, the use of combustion exhaust gas or air drying that absorbs carbon dioxide in the atmosphere and performs carbonation may be used. . In air drying, the speed of carbonation changes depending on temperature, humidity, etc., and the humidity control ability of the resulting humidity control material will also be affected. If carbonation is advanced over a period of about one week, charcoal and zeolite A humidity control material having a certain level of humidity control capability can be obtained. This air drying is preferable from the viewpoint of cost because no special apparatus is required for the carbonation treatment.
このように、本発明により得られた調湿材料は、市販されている炭やゼオライトと同等の調湿能力を持っており、床下用の調湿材や調湿建材の材料として利用できる。とくに床下用の調湿材として使用する場合、材料中の水酸化カルシウムと水が反応してpH値が11〜12程度の強アルカリ性水溶液となるため、カビや白アリの発生を抑える防虫機能も発揮する。また、この調湿材料は、調湿能力と併せて消臭能力も持っているため、消臭材の材料としても利用できる。 As described above, the humidity control material obtained by the present invention has a humidity control capability equivalent to that of commercially available charcoal and zeolite, and can be used as a material for a humidity control material for a floor or a humidity control building material. In particular, when used as a humidity control material for underfloor, the calcium hydroxide in the material reacts with water to form a strong alkaline aqueous solution having a pH value of about 11 to 12, so that it also has an insect repellent function that suppresses the generation of mold and white ants. Demonstrate. Moreover, since this humidity control material has a deodorizing capability in addition to the humidity control capability, it can also be used as a material for a deodorizing material.
また、本発明により得られた調湿材料を破砕装置、篩にかけ、更に炭酸化を進め、pH値で9程度(8.5〜9.5)の弱アルカリに落としたものは、新たな利用法が出てくる。例えば、乳用牛の乳房炎予防対策として、敷料の代わりに使用する畜産用資材に利用できる。この炭酸化は、多少期間を要するため、炭酸化装置等を活用してもよい。低コストで行う手段としては5mmの篩を通した調湿材料を、厚さ2〜10cm以下に敷き詰め、散水と大気乾燥を繰り返し行うことで1〜2ヶ月もあれば所定のpH値まで下げられる。 In addition, the humidity control material obtained according to the present invention is passed through a crushing device and a sieve, further carbonized, and dropped to a weak alkali having a pH value of about 9 (8.5 to 9.5). come. For example, it can be used for livestock materials used instead of bedding as a mastitis prevention measure for dairy cows. Since this carbonation requires a certain period of time, a carbonator or the like may be used. As a low-cost means, humidity control material passed through a 5 mm sieve is spread to a thickness of 2 to 10 cm or less, and by repeating watering and air drying, it can be lowered to a predetermined pH value in 1 to 2 months. .
本発明において調湿材料の製造のために使用するセメントとしては、早強、超早強、中庸熱、低熱、白色などのポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント及びそれらの混合物を使用することができる。これらのセメントを水と配合して新規にセメントスラリーを作製してもよいが、本発明では、セメントスラリーとしてコンクリート製造過程で発生するコンクリートスラッジを使用することができる。コンクリートスラッジは、コンクリート製造過程で製造装置等に付着したコンクリートを水で洗浄したものであり、その水セメント比はとくに調整しなくても常に5を上回っているので、本発明の調湿材料の原料となるセメントスラリーとして利用可能である。 As the cement used for the production of the humidity control material in the present invention, Portland cement, blast furnace cement, silica cement, fly ash cement, and mixtures thereof such as early strong, very early strong, moderate heat, low heat, and white are used. can do. A new cement slurry may be prepared by blending these cements with water, but in the present invention, concrete sludge generated in the concrete production process can be used as the cement slurry. Concrete sludge is obtained by washing concrete adhering to a manufacturing apparatus or the like with water during the concrete manufacturing process, and its water-cement ratio is always greater than 5 without any particular adjustment. It can be used as a cement slurry as a raw material.
コンクリートスラッジは、廃棄物処理法で汚泥の範疇に属し、最終処分する場合は、中間処理を施さない限り管理型の埋め立て処分場に持ち込むことが義務づけられている。このコンクリートスラッジの有効利用方法として路盤材等への利用が考えられるが、主成分の水酸化カルシウムが水と反応し、pH11〜12程度の強アルカリ性水溶液となり、環境への影響が懸念される等の理由もあり、大半が最終処分場で埋立処理されているが現状である。このように従来廃棄処分されていたコンクリートスラッジを本発明では調湿材料の原料として有効利用することができ、調湿材料を低コストで製造できると共に、コンクリートスラッジの廃棄処分費用を削減することができる。また、最終処分場の延命化に繋がり、地球環境保全にも貢献できる。 Concrete sludge belongs to the category of sludge under the Waste Management Law, and when it is finally disposed, it is obliged to bring it to a managed landfill unless intermediate treatment is performed. As an effective method of using this concrete sludge, it can be used for roadbed materials, etc., but the main component calcium hydroxide reacts with water to form a strong alkaline aqueous solution having a pH of about 11 to 12, and there is concern about the impact on the environment, etc. For the reasons mentioned above, most of the landfill is disposed at the final disposal site. Thus, in the present invention, the concrete sludge that has been disposed of in the past can be effectively used as a raw material for the humidity control material, and the humidity control material can be manufactured at a low cost and the disposal cost of the concrete sludge can be reduced. it can. In addition, it can extend the life of final disposal sites and contribute to global environmental conservation.
さらには、調湿材料の製造にあたりコンクリートスラッジの炭酸化処理を大気乾燥によって行い、調湿材として利用すれば、大気中のCO2を固定することができ、例えばコンクリートスラッジ中の水酸化カルシウム含有量を30質量%とすると、炭酸化によるCO2固定量は、コンクリートスラッジ1トンあたり、約0.2トンとなり、この点からも地球環境保全にも貢献できる。すなわち、従来、コンクリートスラッジは、最終処分場で埋立処理され、大気と接触する表面のみでCO2を固定するにとどまり、CO2固定手段としての有効利用はされていなかったが、本発明によって利用を拡大することにより、莫大なCO2固定化が実現できる。なお、新規にコンクリートと水を配合したセメントスラリーを調湿材料の原料とする場合も、CO2を固定することができる。 Furthermore, carbonation of concrete sludge is performed by air drying in the production of humidity conditioning materials, and if used as a humidity conditioning material, CO 2 in the atmosphere can be fixed. For example, calcium hydroxide contained in concrete sludge When the amount is 30% by mass, the fixed amount of CO 2 by carbonation is about 0.2 tons per ton of concrete sludge, which can also contribute to global environmental conservation. That is, conventionally, concrete sludge has been landfilled at the final disposal site and has only fixed CO 2 only on the surface in contact with the atmosphere, and has not been effectively used as a CO 2 fixing means. By enlarging the value, enormous CO 2 fixation can be realized. Even if the raw material for new concrete and water-cement slurry humidity material blended can be fixed CO 2.
本発明においてコンクリートスラッジを調湿材料の原料とする場合、コンクリートスラッジにはコンクリート原料の砕石や砂が含まれているので、品質管理面から砕石や砂を篩い等で除去し、スラッジのみを分離した方がよい。この除去処理は、コンクリートスラッジを上記の所定時間保持した後に行ってもよいが、この処理によって水セメント比が5未満にならないのであれば、上記の所定時間の保持中に行ってもよい。また、炭酸化処理にあたっては、二酸化炭素との接触面を確保する意味から事前に脱水処理を行うことが好ましい。この脱水処理では、作業性の観点からみるとスラッジの含水率を1〜1.5程度にすることが好ましい。これは、新規にセメントと水を配合して水セメント比が5以上のセメントスラリーを使用する場合も同様である。 In the present invention, when concrete sludge is used as a raw material for humidity control material, the concrete sludge contains crushed stone and sand of the concrete raw material, so the crushed stone and sand are removed with a sieve etc. from the quality control aspect, and only the sludge is separated. You should do it. This removal treatment may be performed after holding the concrete sludge for the above-mentioned predetermined time. However, if the water-cement ratio does not become less than 5 by this treatment, it may be performed during the above-mentioned holding for the predetermined time. Further, in the carbonation treatment, it is preferable to perform a dehydration treatment in advance in order to secure a contact surface with carbon dioxide. In this dehydration treatment, it is preferable that the water content of the sludge is about 1 to 1.5 from the viewpoint of workability. The same applies to the case where a cement slurry having a water-cement ratio of 5 or more is used by newly blending cement and water.
本発明によれば、従来のようにオートクレーブ等の高価な装置を使用することなく、常温常圧下でセメント系の調湿材料を得ることができる。したがって、規模の小さい生コン業者やコンクリート製品業者の既存設備で製造可能である。 According to the present invention, a cement-based humidity control material can be obtained at room temperature and normal pressure without using an expensive device such as an autoclave as in the prior art. Therefore, it can be manufactured by existing facilities of small-scale commercial concrete companies and concrete product companies.
また、本発明では、セメントスラリーの水セメント比を5以上にして4時間以上保持した後に炭酸化処理することで、バテライトの結晶構造を多く含む炭酸カルシウムを効率的に生成させることができ、調湿機能を向上させることができるので、市販されている炭やゼオライトと同等の調湿能力を有する調湿材料を安価に得ることができる。 Further, in the present invention, by performing the carbonation treatment after setting the water-cement ratio of the cement slurry to 5 or more and holding it for 4 hours or more, calcium carbonate containing a large amount of the crystal structure of vaterite can be efficiently generated. Since the humidity function can be improved, a humidity control material having a humidity control capability equivalent to that of commercially available charcoal or zeolite can be obtained at a low cost.
さらに、本発明では、調湿材料の原料となるセメントスラリーとして、コンクリート製造工程で発生するコンクリートスラッジを利用することで、従来、廃棄処分されていたコンクリートスラッジの有効利用を図ることができると共に、廃棄処分費用を削減することができる。また、調湿材料の原料費が実質的にゼロになるので、調湿材料の低コスト化を図ることができる。 Furthermore, in the present invention, by using concrete sludge generated in the concrete manufacturing process as cement slurry as a raw material of the humidity control material, it is possible to effectively use the concrete sludge that has been disposed of in the past, The disposal cost can be reduced. Moreover, since the raw material cost of the humidity control material becomes substantially zero, the cost of the humidity control material can be reduced.
加えて、本発明では、調湿材料の製造にあたりセメントスラリー(コンクリートスラッジ)の炭酸化処理を大気乾燥によって行うようにすれば、特別な炭酸化処理装置が不要になると共に、大気中のCO2を固定することができ、地球環境保全にも貢献できる。 In addition, in the present invention, if the carbonation treatment of the cement slurry (concrete sludge) is performed by air drying in the production of the humidity control material, a special carbonation treatment apparatus is not required, and CO 2 in the atmosphere is eliminated. Can be fixed and contribute to global environmental conservation.
また、調湿材料のpH値を9程度に落とした畜産用資材は、乳用牛の乳房炎予防対策として、敷料の代わりに使用するもので、吸水性や保水性が非常に高く、弱アルカリ性による除菌効果に加え、消臭効果を持っているため、衛生的な肥育環境を提供する。更に、調湿材料の多孔質性から牛糞堆肥化で発酵促進効果も期待できる。 In addition, the animal husbandry material whose humidity-controlling material has a pH value of about 9 is used in place of bedding as a mastitis prevention measure for dairy cows. It has very high water absorption and water retention and is weakly alkaline. In addition to the sterilization effect by, it has a deodorizing effect, thus providing a sanitary fattening environment. Furthermore, from the porous nature of the humidity control material, it can be expected to promote fermentation by cow manure composting.
以下、実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on examples.
この実施例は、セメントスラリーの水セメント比が、得られた調湿材料の調湿能力に及ぼす影響を調査したものである。 In this example, the influence of the water-cement ratio of the cement slurry on the humidity control ability of the obtained humidity control material was investigated.
この実施例では、普通ポルトランドセメント20質量部及び珪砂80質量部に対して、それぞれ水を13質量部(水セメント比:0.65)、40質量部(水セメント比:2)、100質量部(水セメント比:5)、200質量部(水セメント比:10)、400質量部(水セメント比:20)、800質量部(水セメント比:40)混合したセメントスラリーを作製した。そして、これらのセメントスラリーを温度25度で1昼夜保持し、水分の多いものは上澄水を捨て、1週間程度大気乾燥させて調湿材料を得た。 In this example, 13 parts by weight (water cement ratio: 0.65), 40 parts by weight (water cement ratio: 2), 100 parts by weight with respect to 20 parts by weight of ordinary Portland cement and 80 parts by weight of silica sand. A cement slurry was prepared by mixing (water cement ratio: 5), 200 parts by weight (water cement ratio: 10), 400 parts by weight (water cement ratio: 20), and 800 parts by weight (water cement ratio: 40). Then, these cement slurries were kept at a temperature of 25 ° C. for one day and night, and those with a lot of water were discarded from the supernatant water and air-dried for about one week to obtain a humidity control material.
得られた調湿材料を3mmの篩いにかけ、内径86mmのシャーレに充填し、表面積をほぼ同一にして恒温恒湿器に入れ、吸放湿性試験を行った。吸放湿性試験は、JIS
A6909(建築用仕上塗材)7.32吸放湿性試験に基づき実施し、吸放湿量(g/m2)を算出した。図1が水セメント比と吸放湿量の関係である。図1より、水セメント比を大きくすると調湿材料の吸放湿量が増加する傾向が確認できる。本発明では、この試験結果等からセメントスラリーの水セメント比を5以上とした。水セメント比は好ましくは10以上であり、さらに好ましくは40程度(40〜50)である。
The obtained humidity control material was passed through a 3 mm sieve, filled in a petri dish with an inner diameter of 86 mm, and placed in a constant temperature and humidity chamber with substantially the same surface area, and a moisture absorption / release test was conducted. The moisture absorption / release test is based on JIS
It implemented based on A6909 (finishing coating material for construction) 7.32 moisture absorption / release property, and calculated moisture absorption / release amount (g / m 2 ). FIG. 1 shows the relationship between the water cement ratio and the amount of moisture absorbed and released. From FIG. 1, it can be confirmed that the moisture absorption and desorption amount of the humidity control material increases when the water cement ratio is increased. In the present invention, the water-cement ratio of the cement slurry is set to 5 or more from the test results and the like. The water cement ratio is preferably 10 or more, and more preferably about 40 (40 to 50).
この実施例は、本発明における炭酸化処理の条件が、得られた調湿材料の調湿能力に及ぼす影響を調査したものである。 In this example, the influence of the condition of carbonation treatment in the present invention on the humidity control ability of the obtained humidity control material was investigated.
この実施例では、セメントスラリーとしてコンクリート製造工程で発生するコンクリートスラッジ(水セメント比10〜13)を使用し、このコンクリートスラッジを篩いに通して砕石と砂を除去し、フィルタープレスにかけて脱水処理を行い、スラッジケーキを得た。このスラッジケーキの含水率は1.3〜1.4であった。なお、コンクリートスラッジの発生から脱水処理の直前までは6〜20時間、脱水処理終了までは6〜20時間かかった。 In this embodiment, concrete sludge (water cement ratio 10 to 13) generated in the concrete manufacturing process is used as a cement slurry, and this concrete sludge is passed through a sieve to remove crushed stones and sand, followed by a filter press for dehydration treatment. A sludge cake was obtained. The moisture content of this sludge cake was 1.3 to 1.4. It took 6 to 20 hours from the generation of concrete sludge to immediately before the dehydration treatment, and 6 to 20 hours until the completion of the dehydration treatment.
得られたスラッジケーキを以下の5つの条件で炭酸化処理した。
条件1:大気雰囲気の乾燥機を使用し3時間程度で乾燥
条件2:1週間の大気乾燥
条件3:1週間の大気乾燥で途中1回注水
条件4:1週間の大気乾燥で2日に1回程度注水
条件5:大気乾燥によりpH9程度まで乾燥
The obtained sludge cake was carbonized under the following five conditions.
Condition 1: Drying in an air atmosphere for about 3 hours Drying condition 2: Air-drying condition for 1 week 3: Air-drying for 1 week Once in the middle Water injection condition 4: Air-drying for 1 week: 1 day every 2 days Water injection condition 5: Drying to about pH 9 by air drying
これらの条件で炭酸化処理して得られたそれぞれの調湿材料を3mmの篩いにかけ、内径86mmのシャーレに充填し、表面積をほぼ同一にして恒温恒湿器に入れ、実施例1と同様の試験手順で吸放湿量を算出した。結果を図2に示す。 Each humidity control material obtained by carbonation treatment under these conditions was passed through a 3 mm sieve, filled into a petri dish with an inner diameter of 86 mm, placed in a constant temperature and humidity chamber with substantially the same surface area, and the same as in Example 1. The moisture absorption / release amount was calculated by the test procedure. The results are shown in FIG.
図2より、大気乾燥による炭酸化処理では、大気中の二酸化炭素を吸収させるため、十分な時間が必要なこと、また、炭酸化処理ではスラッジケーキ中の主成分である水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに改質されるが、水の存在下でその改質反応が促進されることがわかる。 As shown in FIG. 2, the carbonation treatment by air drying requires sufficient time to absorb carbon dioxide in the atmosphere, and in the carbonation treatment, calcium hydroxide, which is the main component in the sludge cake, is calcium carbonate. It can be seen that the reforming reaction is accelerated in the presence of water.
また、大気乾燥による炭酸化処理は、気温や湿度の影響を受け、スラッジケーキをほぐしながら含水率40〜50%程度まで乾燥させる場合、夏場で1日、冬場で2〜3日、梅雨時期で1週間程度の期間が必要である。通常、この実施例のようなスラッジケーキから得られる調湿材料の吸放湿量をゼオライト等の市販の調湿材料と同等(200g/m2程度)とするためには、1週間程度の期間をかけて、乾燥し過ぎないように散水を行いながらじっくり乾燥させればよい。 Carbonation treatment by air drying is affected by temperature and humidity. When drying the sludge cake to a moisture content of about 40-50%, it takes 1 day in the summer, 2 to 3 days in the winter, and the rainy season. A period of about one week is required. Usually, in order to make the moisture absorption / release amount of the humidity control material obtained from the sludge cake as in this example equivalent to that of a commercially available humidity control material such as zeolite (about 200 g / m 2 ), a period of about one week It is sufficient to dry slowly while sprinkling water so as not to dry too much.
本発明において大気乾燥により炭酸化処理した調湿材料は、pH値が10〜12程度であり、完全に炭酸化処理が終わったものではない。調湿材として使用することにより、大気中の二酸化炭素を吸収し、長い期間を経て中性化していくが、この過程を示したものが、条件5でpH値を9以下に落としたものである。本発明者が行った試験によれば、pH値の低下に伴い、吸放湿量は増加・安定化する傾向にあり、長期間の使用ができる。 In the present invention, the humidity control material carbonized by air drying has a pH value of about 10 to 12, and is not completely carbonized. By using it as a humidity control material, it absorbs carbon dioxide in the atmosphere and neutralizes over a long period of time. This process is the one in which the pH value was reduced to 9 or less under Condition 5. is there. According to the test conducted by the present inventor, the moisture absorption / release amount tends to increase / stabilize as the pH value decreases, and can be used for a long time.
この実施例は、本発明の調湿材料の製造プロセス例を示す。図3はその製造プロセスを示す図である。 This example shows an example of the manufacturing process of the humidity control material of the present invention. FIG. 3 shows the manufacturing process.
コンクリート製品製造工程で発生したスラッジ水は、原水ピット1に集められる。原水ピット1に集められたコンクリートスラッジは回転式篩い2に通され、砕石と砂が除去される。その後、コンクリートスラッジは攪拌槽3に送られ十分に攪拌された後に沈殿槽4に送られる。この沈殿槽4では、上澄水が除去されコンクリートスラッジは濃縮される(水セメント比10〜15)。次に濃縮されたコンクリートスラッジはフィルタープレス5に送られ、脱水処理が行われる。これによって、スラッジケーキが得られる。このスラッジケーキの含水率は1.3〜1.4であった。なお、コンクリートスラッジの発生から脱水処理の直前までは6〜20時間、脱水処理終了までは6〜20時間かかった。 Sludge water generated in the concrete product manufacturing process is collected in the raw water pit 1. The concrete sludge collected in the raw water pit 1 is passed through a rotary sieve 2 to remove crushed stone and sand. Thereafter, the concrete sludge is sent to the stirring tank 3 and sufficiently stirred, and then sent to the settling tank 4. In the sedimentation tank 4, the supernatant water is removed and the concrete sludge is concentrated (water cement ratio 10 to 15). Next, the concentrated concrete sludge is sent to the filter press 5 for dehydration. Thereby, a sludge cake is obtained. The moisture content of this sludge cake was 1.3 to 1.4. It took 6 to 20 hours from the generation of concrete sludge to immediately before the dehydration treatment, and 6 to 20 hours until the completion of the dehydration treatment.
次に、得られたスラッジケーキをスラッジ乾燥場6で大気乾燥させる。このスラッジ乾燥場6ではスラッジケーキをほぐして含水率40〜50%程度まで乾燥させる。この乾燥では、スラッジケーキの炭酸化処理を同時に行うため、炭酸化させる期間がポイントとなる。スラッジケーキをほぐして含水率40〜50%程度に乾燥させるには、実施例2でも説明したとおり、夏場で1日、冬場で2〜3日、梅雨時期で1週間程度必要となるが、平均的には大気乾燥の期間は1週間程度が好ましい。また、炭酸化には適度な水分が必要なため、急激に乾燥し過ぎないように散水を行い乾燥させることが必要となる。 Next, the obtained sludge cake is air-dried in the sludge drying station 6. In the sludge drying place 6, the sludge cake is loosened and dried to a water content of about 40 to 50%. In this drying, since the carbonization treatment of the sludge cake is performed at the same time, the carbonation period is a point. In order to loosen the sludge cake and dry it to a moisture content of about 40-50%, as explained in Example 2, it takes 1 day in summer, 2 to 3 days in winter, and about 1 week in the rainy season. Specifically, the air drying period is preferably about one week. Moreover, since moderate water is required for carbonation, it is necessary to spray the water so that it does not dry too rapidly.
乾燥させたスラッジケーキは破砕装置7を通し、さらに振動篩い8にかけ、15mm以下に分級したものをストックヤード9に保管する。この15mm以下に分級したものを製品(調湿材料)とする。 The dried sludge cake is passed through the crushing device 7, further passed through a vibration sieve 8, and stored in the stock yard 9 after being classified to 15 mm or less. The product classified into 15 mm or less is defined as a product (humidity control material).
このようにして製造した本発明の調湿材料について、市販されている調湿材料(ゼオライト、炭)と調湿能力を比較した。各々の調湿材料を縦180mm×横180mm×深さ15mmの容器に充填し、恒温恒湿器に入れ、吸放湿性試験を行った。吸放湿性試験は実施例1と同様の手順で実施し、吸放湿量(g/m2)を算出した。図4が湿度応答法による測定結果であり、市販品と比較しても十分な調湿能力を持っていることがわかる。 The humidity control material of the present invention thus manufactured was compared with a humidity control material (zeolite, charcoal) commercially available. Each humidity control material was filled into a container having a length of 180 mm, a width of 180 mm, and a depth of 15 mm, and placed in a thermo-hygrostat and a moisture absorption / release test was conducted. The moisture absorption / release test was carried out in the same procedure as in Example 1, and the moisture absorption / release amount (g / m 2 ) was calculated. FIG. 4 shows the measurement result by the humidity response method, and it can be seen that it has sufficient humidity control ability even when compared with a commercially available product.
また、本発明の調湿材料について消臭能力評価の試験を行った。この試験は、供試材10gを湿度約30%の恒温恒湿器で1週間以上乾燥させたものを試験材として、試験材をテトラバッグに入れて真空にした後、規定濃度となるよう空気と試験ガスを入れ、規定経過時間後、検知管によりガス濃度を測定した。 Moreover, the deodorizing ability evaluation test was done about the humidity control material of this invention. In this test, 10 g of the test material was dried in a constant temperature and humidity chamber with a humidity of about 30% for one week or more, and the test material was placed in a tetra bag and evacuated, and then air was adjusted to a specified concentration. And a test gas were added, and the gas concentration was measured with a detector tube after a specified elapsed time.
その結果を図5に示す。本発明の調湿材料は消臭能力も持っており、消臭材の材料としても利用できることがわかる。 The result is shown in FIG. It can be seen that the humidity control material of the present invention also has a deodorizing ability and can be used as a material for the deodorizing material.
[参考例]
この参考例は、調湿材料のpH値を9程度に落としたもの(以下、スラッジ)を牛舎の敷料として使用した場合、牛糞の堆肥化に与える影響並びに出来た肥料の植物への影響を調査したものである。
[ Reference example ]
This reference example investigates the effect on the composting of cattle manure and the effect of the resulting fertilizer on the plant when the pH value of the humidity conditioning material is reduced to about 9 (hereinafter referred to as sludge) It is a thing.
実験用堆肥は少量のため、攪拌式発酵方式を用い、スラッジの含有量を0%、10%、20%、30%と調整した4種類の堆肥を製造した。各々のケース(100L)に元肥7kg、米ぬか3kg、一次発酵済み牛糞20kgをいれ、さらに試験区に応じて畜産用資材を0kg、3kg、6kg、9kgを投入し、よく撹拌した。フタをして放置し、翌日撹拌する前に任意5カ所の温度を測定し記録する方法で堆肥をつくった。図6が堆肥発酵温度の推移である。図のとおり試験3日目で添加区が全て無添加区の温度を上回っていたこと、積算温度で10,20%添加区が無添加区を明らかに超えていることから発酵促進効果が確認できた。 Since the amount of experimental compost is small, four types of compost with sludge content adjusted to 0%, 10%, 20%, and 30% were produced using a stirring fermentation system. In each case (100 L), 7 kg of raw manure, 3 kg of rice bran, and 20 kg of primary fermented cow dung were added, and further, 0 kg, 3 kg, 6 kg, and 9 kg of livestock materials were added according to the test section and stirred well. The manure was made by the method of measuring and recording the temperature at five arbitrary places before stirring the next day with stirring. FIG. 6 shows the transition of the compost fermentation temperature. As shown in the figure, the effect of accelerating fermentation can be confirmed from the fact that all of the added zones exceeded the temperature of the non-added zone on the third day of the test, and the 10,20% added zone clearly exceeded the non-added zone at the integrated temperature. It was.
出来た実験堆肥を使用して肥効試験を行った。発芽調査において供試肥料区は、どの試験区も発芽及び発芽率ともに同等の成績を示し、生体重もスラッジ0%試験区(堆肥100%)を基準として評価すると、スラッジ含有率が上がるほど同等かそれ以上の成績を示している。このことからスラッジ配合の影響と考えられる植物の育成上の異常症状は見られなかった。図7は、播種21日後の生育状況の写真である。 The fertilization effect test was done using the experimental compost that was made. In the germination survey, the test fertilizer plots showed the same results for germination and germination rate in all test plots, and the weight of the livestock was the same as the sludge content increased when evaluated based on the 0% sludge test plot (compost 100%) Or better. From this, there was no abnormal symptom of plant growth that was considered to be the effect of sludge formulation. FIG. 7 is a photograph of the growth situation 21 days after sowing.
1 原水ピット
2 回転式篩い
3 攪拌槽
4 沈殿槽
5 フィルタープレス(脱水処理装置)
6 スラッジ乾燥場
7 破砕装置
8 振動篩い
9 ストックヤード
1 Raw water pit 2 Rotary sieve 3 Stirring tank 4 Sedimentation tank 5 Filter press (dehydration processing equipment)
6 Sludge drying area 7 Crushing device 8 Vibrating sieve 9 Stockyard
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