JP7847766B2 - 二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法、および水硬化性硬化体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、残コンクリートや戻りコンクリートから回収され、骨材・微砂分が除去され脱水されたセメント分を含むスラッジケーキについて所定の処理を施して結合材として利用可能な微粉末を得る製造方法、およびその微粉末、ならびにその微粉末を結合材として得る水硬化性硬化体に関するものである。

建設現場等において打設されるコンクリート、モルタル等は、レディーミクストコンクリート工場において製造され、アジテータトラックによって搬送される。建設現場において使用されなかったコンクリート、受入検査で不合格になったコンクリートは、いわゆる残コンクリート、あるいは戻りコンクリートとして工場に戻されるが、コンクリート全体の２～３％に達すると報告されている。従来これらは産業廃棄物として処理されてきたが、コストが嵩むし環境負荷にもなるので、有効利用が求められている。

近年、地球温暖化を防止するために産業の各分野において二酸化炭素の排出量の削減が要求されている。二酸化炭素の排出量が日本全体の約４％を占めているセメント製造業について見てみると、高温焼成により製造されるセメントについて二酸化炭素の排出量が大きく、原単位では約７６６ｋｇ／ｔｏｎに達している。二酸化炭素の排出量を抑制するために、セメントの使用量を少なくしたり、セメントの一部を他の低炭素材料からなる結合材に代替したりする技術の確立が期待される。

特許第４４７２７７６号公報 特許第６８１１５２１号公報 特開平５－２３８７９０号公報

特許文献１には、残コンクリート、戻りコンクリートから未水和セメントの割合が多いスラッジ微粉末を回収する方法が記載されている。すなわち、残コンクリート、戻りコンクリートに水を加えてスラリーにし、このスラリーから砂利、砂を除去し、さらに湿式サイクロンによって微砂分を除去してスラッジ水を得る。次いで、スラッジ水を脱水して脱水ケーキを得、この脱水ケーキを回転ドラムに入れて高温の空気を供給しながら破砕と乾燥とを同時に実施するようにする。破砕と乾燥とを同時に実施するので水和反応の進行を抑制して、未水和セメントの割合が多い、良質なスラッジ微粉末が得られる。スラッジ微粉末は、例えば特許文献２において提案されているように、セメントの一部を代替可能な結合材として利用することができる。

特許文献３には、コンクリート廃棄物の破砕物またはコンクリート製造工程で発生するスラッジをふるい分けして微粉部分を回収し、この微粉部分に二酸化炭素を積極的に吸収させて、セメント増量材を得る方法が記載されている。二酸化炭素を吸収させる前の微粉部分については、これをセメント増量材として利用しようとすると、吸水率が非常に大きくワーカビリティが低下するという問題がある。しかしながら微粉部分を二酸化炭素のガス中で処理して炭酸化させると、ワーカビリティの低下を引き起こさないセメント増量材が得られる。

特許文献１に記載のスラッジ微粉末は、廃棄物である残コンクリート、戻りコンクリートから得られ、破砕・乾燥時に消費する燃料も少ないので、低炭素材料の結合材になっている。従って、水硬化性硬化体においてセメントの一部をスラッジ微粉末で代替すると、結果的に二酸化炭素の排出量を抑制することができ優れている。しかしながら、スラッジ微粉末にはさらに二酸化炭素の排出量を少なくできる余地があるように見受けられる。しかしながらより二酸化炭素の排出量を少なくしようとしてスラッジ微粉末の使用量を大きくすれば、ワーカビリティすなわち流動性が小さくなる、という課題がある。

特許文献３に記載のセメント増量材は、コンクリートのワーカビリティを低下させることなく利用することができ優れている。さらには、二酸化炭素を吸収するので結果的に二酸化炭素の排出量を抑制することができ、この点においても優れている。しかしながら、特許文献３に記載のセメント増量材は結合材として作用が期待できず、水硬化性硬化体において使用されるセメントを一部代替したとしても、その割合は大きくはない。特許文献３に記載されているスラッジから微粉部分を回収する方法では、スラッジをふるい分けして微粉部分を取り出しているだけであり、微砂分の除去は実質的にできていないからである。そうすると、微粉部分におけるセメント分の割合が大きくないという問題、および微砂分とセメント分の割合が不明であるという問題がある。従って、仮に微粉部分を結合材として利用しようとしても、必要な強度を得るための配合量を決定することができず結合材としての利用が難しい。

さらには特許文献３に記載の微粉部分においては、セメント分における未水和セメントの割合も定かではない。特許文献３には、微粉部分をどのように乾燥させ、微粉にするかについての記載がなく、一般的な方法で処理していると考えられるからである。一般的な方法では、スラッジを脱水して脱水ケーキを得、これを乾燥させた後に破砕して微粉部分を得るようにしている。つまり破砕と乾燥は同時に実施しない。このような方法で微粉部分を得ると、水和反応が進んでセメント分全体における未水和セメントの割合は必然的に小さくなる。例えば、論文「１．乾燥微粉砕した生コンスラッジの活性度と有効利用に関する一考察 （セメント・コンクリート論文集 Ｎｏ．５１ １９９７年）」にも記載されているように、一般的な方法で得る微粉部分は、結合材として利用しても強度は得られない。つまり、特許文献３に記載の微粉部分は結合材としての利用は実質的に難しい。さらに、特許文献３に記載の微粉部分は、この文献に記載されている実施例がコンクリートにおいて５％程度を添加しているだけであり、そもそも二酸化炭素排出量の低減の効果が大きくないという問題もある。

本発明は、残コンクリートや戻りコンクリートから、二酸化炭素の排出量を抑制することができると共に優れた性能を備えた結合材である二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法を提供する。

本発明は、残コンクリートまたは戻りコンクリートから、未水和セメントの割合が多く、かつ二酸化炭素が吸収された二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を得る製造方法として構成する。具体的には、残コンクリートまたは戻りコンクリートに水を加えてスラリーにする。次いで、スラリーから砂利、砂を分離・除去してスラッジ水を得、湿式サイクロンによりスラッジ水から微砂分を分離・除去して濃縮スラッジ水を得、この濃縮スラッジ水を脱水してスラッジケーキを得る。スラッジケーキを回転ドラムに入れて熱風を供給し破砕・乾燥してスラッジ微粉末を得、スラッジ微粉末を高濃度の二酸化炭素にさらして二酸化炭素を吸収させて二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を得る。二酸化炭素を吸収させる前のスラッジ微粉末は、比表面積が１１０００ｃｍ^２／ｇ以下の品質とし、二酸化炭素吸収時間は６時間以内とする。このような二酸化炭素吸収スラッジ微粉末は、これのみを結合材としてモルタルを製造したとすると、材齢２８日の圧縮強度が３１．６Ｎ／ｍｍ^２以上となるような二酸化炭素吸収スラッジ微粉末である。

本発明により、二酸化炭素の排出量を低減させる結合材を提供することができる。また本発明の製造に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末は、二酸化炭素を吸収させていないスラッジ微粉末に比して、ワーカビリティを向上させることができる。

本実施の第１の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法を示すフローチャートである。 本実施の第２の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法を示すフローチャートである。 二酸化炭素を吸収させる前のスラッジ微粉末の顕微鏡写真である。 二酸化炭素を吸収させる前のスラッジ微粉末について、その比表面積と未水和セメントの割合の関係を示すグラフである。 スラッジ微粉末に一定時間二酸化炭素を吸収させたとき、吸収時における容器内の温度とモルタルフローとの関係を示すグラフである。

＜第１の実施の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法＞
本実施の第１の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法を説明する。
コンクリートは、普通ポルトランドセメントと、砂利、砂等の骨材と、水と、混和剤とを強制練りミキサによって練混ぜて製造する。このようにして製造されたコンクリートは建設現場に搬送されて打設されるが、使用されないで一部が残ったり、受け入れ検査で不合格になったりする場合がある。このようなコンクリートは、残コンクリートあるいは戻りコンクリートとして、レディーミクストコンクリート工場に戻され、あるいは他の処理設備に送られる。このような残コンクリートまたは戻りコンクリートを処理して二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を製造する。

図１に示されているように、スラリー化工程Ｓ１を実施して、残コンクリートまたは戻りコンクリートをスラリー化する。つまり残コンクリートまたは戻りコンクリートに水を加えてスラリー化する。これによって、セメント分が加えられた水に十分に溶け込むようにする。スラリーには、アジテータトラックのミキサを洗浄した洗浄排水や、レディーミクストコンクリート工場における洗浄排水が含まれていてもよい。

次いで骨材分離工程Ｓ２を実施する。スラリー化工程Ｓ１で得られたスラリーから骨材等の固形分を除去する工程である。メッシュの大きさの異なる複数の振動篩によって実施され、スラリーを順次処理して砂利、砂等の骨材を分離する。回収された骨材は再利用されることになる。骨材が分離されて残った篩下は、セメント分が多く含まれているスラッジ水になっている。骨材分離工程Ｓ２の次に微砂分除去工程Ｓ３を実施する。この工程は、本実施の形態において湿式サイクロンによって実施し、スラッジ水から微細な砂、つまり微砂分を除去する。すなわち濃縮スラッジ水を得る。この工程によって得られた濃縮スラッジ水は、次の脱水工程Ｓ４で処理される。しかしながら濃縮スラッジ水に含まれるセメント分が薄い場合には、スラリー化工程Ｓ１に送って、他の残コンクリートや戻りコンクリートをスラリー化する水として再利用してもよい。このようにするとスラッジ水はセメント分が濃縮される。濃縮スラッジ水に対し脱水処理Ｓ４を実施する。すなわち濃縮スラッジ水をフィルタプレスによって処理し、スラッジケーキを得る。このとき上澄水も得られるが、これはコンクリートの混練水として再利用することができる。

第１の実施の形態に係る製造方法は、スラッジケーキに対して破砕・乾燥・二酸化炭素吸収工程Ｓ５を実施する。つまり、このスラッジケーキに高濃度の二酸化炭素を供給しながら破砕・乾燥するようにする。スラッジケーキに高濃度の二酸化炭素を供給することができ、そして破砕と乾燥とを同時に実施することができれば、どのような装置を使用してもよい。しかしながら、本実施の形態においては、効率よく破砕・乾燥を実施することができ、かつ二酸化炭素を吸収させることができる、所定の回転ドラムを使用する。回転ドラムは、内部において高速に回転する破砕攪拌翼が設けられ、熱風と高濃度の二酸化炭素を供給することができるようになっている。回転ドラム内の二酸化炭素の濃度は空気に対する容積比で５％以上９０％以下になるようにする。また温度は５０℃以上、４００℃以下になるようにする。回転ドラムにスラッジケーキを入れて処理すると、スラッジケーキは破砕攪拌翼によって破砕され、熱風によって乾燥されながら、二酸化炭素を吸収する。これによって二酸化炭素吸収スラッジ微粉末が製造される。破砕・乾燥・二酸化炭素吸収工程Ｓ５では、スラッジケーキの破砕と乾燥と二酸化炭素吸収とが実質的に同時に実施されるので、セメント分の水和反応の進行を抑制して未水和セメント分が多い、二酸化炭素吸収スラッジ微粉末が得られる。

ところで、破砕・乾燥・二酸化炭素吸収工程Ｓ５によって処理されるスラッジケーキは、所定の品質を備えていることが条件になっている。実際にはスラッジケーキは、上で説明した破砕・乾燥・二酸化炭素吸収工程Ｓ５によって処理されるが、仮にこれを他の方法で処理した場合に得られるはずのスラッジ微粉末の品質を条件にしている。この他の方法による処理も、上で説明した回転ドラムを使用するものとする。ただし回転ドラムには二酸化炭素は供給せず、高温の空気のみを供給するものとする。このように二酸化炭素を供給せずに、スラッジケーキを破砕・乾燥させると、スラッジ微粉末が得られるはずである。このようにして得られるスラッジ微粉末は、図３の顕微鏡写真のような状態になる。この顕微鏡写真は、論文「乾燥スラッジ微粉末を混和剤として用いたレディーミクストコンクリートの開発（鹿島技術研究所年報第６６号 ２０１８年１２月１日発行）」に記載されているものである。スラッジ微粉末には微細な砂も若干含まれているが、セメント分が水和して生成される水和生成物等が凝集したもの、そして未水和セメントが比較的多く含まれていることが分かる。

この論文には、図４に示されているグラフも記載されている。スラッジ微粉末を樹脂で固め、これを切断してそれぞれの物質が占める断面積を調べると、物質の割合を調べることができる。比表面積が異なる色々なスラッジ微粉末について、スラッジ微粉末全体における未水和セメントの断面積比を調べ、グラフにしたものが、図４である。ここでいう比表面積は、JIS R 5201 セメント物理試験方法に規定するブレーン透過装置により測定しており、この手法は「球形粒子よりなる粉末のベッドにおいて、その中の空気を気体が通る経路の全内面積は粉末の全表面積に等しく、また通路の全容積はベッドの空隙容積に等しい」という仮定を前提に、空気の流れから粉体の比表面積を導き出す試験である。スラッジ微粉末について、本試験を行った場合、セメント周囲に水和生成物等の粗な凝集物が存在しているため、試験中に粗な凝集物中を空気が通ることで、試験結果である比表面積は大きくなる。したがって、スラッジ微粉末の水和生成物の凝集物が多いほど、未水和セメントの量が少ないほど、比表面積は高い値を示す。このグラフに示されているように、結合材として利用可能なスラッジ微粉末は、スラッジ微粉末全体における未水和セメントが、断面積比で５０％以上になっている。このとき比表面積は１２０００ｃｍ^２／ｇ以下になることが保証され、未水和セメントの割合が高い。特に断面積比で５５％以上であれば比表面積が１１０００ｃｍ^２／ｇ以下になっており、さらに未水和セメントの割合は高い。そこで、本実施の形態に係る製造方法においては、破砕・乾燥・二酸化炭素吸収工程Ｓ５によって処理する対象のスラッジケーキは、仮にこのスラッジケーキを破砕・乾燥させてスラッジ微粉末を得た場合に、そのスラッジ微粉末の全体に対する未水和セメントの断面積比が５０％以上、より好ましくは５５％以上、であるようにする。

＜第２の実施の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法＞
本実施の第２の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法を説明する。本実施の第２の形態に係る製造方法は、図２に示されているが、大部分の工程が第１の実施の形態に係る製造方法と同じになっている。具体的には、スラリー化工程Ｓ１、骨材分離工程Ｓ２、微砂分除去工程Ｓ３、脱水工程Ｓ４が同じ工程になっている。従って、これらの工程について説明は省略する。破砕・乾燥工程Ｓ１１から説明する。

第２の実施の形態に係る製造方法は、スラッジケーキに対して破砕・乾燥工程Ｓ１１を実施する。この工程で使用する装置も、スラッジケーキを破砕しながら乾燥するものであればどのような装置であってもよいが、第１の実施の形態に係る製造方法で使用している回転ドラムを使用することができる。回転ドラムにスラッジケーキを入れて回転させ熱風を供給する。そうすると、スラッジケーキは破砕攪拌翼によって破砕され、熱風によって乾燥されてスラッジ微粉末が得られる。このスラッジ微粉末は、スラッジ微粉末の全体に対する未水和セメントの断面積比が５０％以上になっている。

このようにして得られたスラッジ微粉末に対して、二酸化炭素吸収工程Ｓ１２を実施する。二酸化炭素吸収工程Ｓ１２は、スラッジ微粉末について攪拌手段を備えた容器に入れ、容器内に高濃度の二酸化炭素を供給し、容器内を５０℃以上にする。所定時間、例えば３０分以上、あるいは１時間以上攪拌しながら二酸化炭素にさらすと、スラッジ微粉末は二酸化炭素を吸収する。すなわち二酸化炭素吸収スラッジ微粉末が得られる。

この第２の実施の形態に係る製造方法においては、破砕・乾燥工程Ｓ１１において回転ドラムから排熱を回収し、回収した排熱を二酸化炭素吸収工程Ｓ１２において利用して容器を加熱するようにしてもよい。排熱を利用するようにすると、その分だけエネルギーの節約になる。つまり、さらに二酸化炭素の排出量を削減する効果が得られる。

＜二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の性質＞
第１、２の実施の形態に係る製造方法によって製造される二酸化炭素吸収スラッジ微粉末は、結合材として利用することができる。二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を結合材として利用してモルタル等を混練する場合、二酸化炭素を吸収させていないスラッジ微粉末、つまり第２の実施の形態に係る製造方法の破砕・乾燥工程Ｓ１１で得られるスラッジ微粉末を結合材とする場合に比して、流動性が高くワーカビリティに優れている。また、二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を結合材として水硬化性硬化体が得られる。二酸化炭素吸収スラッジ微粉末は、スラッジ微粉末に比してワーカビリティを改善するだけでなく、二酸化炭素を吸収しているので、二酸化炭素排出量が少ない低炭素材料であると言える。

スラッジ微粉末は、二酸化炭素を吸収させるとき、その吸収時間に伴ってどの位の量の二酸化炭素を吸収することができるのか、そして吸収したことにより、品質がどのように変化するのかを調べるため実験を行った。
実験方法：
比表面積の異なるスラッジ微粉末を対象に実験を行うため、コンクリートを混練してから工程S1までの時間が異なる３種類の残コンクリートＡ、Ｂ、Ｃに対して、図２に示されている第２の実施の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法の、工程Ｓ１から工程Ｓ１１までを実施して、二酸化炭素を吸収していないスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０を得た。これらのスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０を、それぞれ実験容器に入れ、容器内の二酸化炭素の濃度を空気との容積比で８０％にすると共に容器内の温度を５０℃として二酸化炭素を吸収させ、吸収時間が3時間の二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３、Ｂ３、Ｃ３を得た。同様にして二酸化炭素の吸収時間が６時間、１２時間、１８時間、２４時間の二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ６、Ｂ６、Ｃ６、Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２、…、Ａ２４、Ｂ２４、Ｃ２４を得た。
得られたそれぞれのスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０について、比表面積および密度を測定し、それぞれの二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３～Ａ２４、Ｂ３～Ｂ２４、Ｃ３～Ｃ２４について、二酸化炭素の吸収量（重量比）を測定し表１にまとめた。なお、A、B、Cの比表面積および密度は、二酸化炭素を吸収させる前のスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０についてのものである。

考察：
二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３～Ａ２４、Ｂ３～Ｂ２４、Ｃ３～Ｃ２４は、いずれも二酸化炭素を吸収すること、および吸収時間が多くなるほど二酸化炭素を多く吸収することが確認できた。二酸化炭素の吸収量は、同一の吸収時間で比較すると、二酸化炭素を吸収する前の比表面積が最も大きいＣ０における二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ｃ３～Ｃ２４が最も大きく、比表面積が最も小さいＡ０における二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３～Ａ２４が最も小さかった。その理由として、セメントの水和生成物は未水和セメントの粒子の周囲に粗な凝集体として膜状に付着しているため、水和生成物が多いほど比表面積の値も大きくなる。言い換えれば、比表面積が大きいほど水和生成物が多いと言える。この水和生成物が二酸化炭素を吸収することから、比表面積が大きく水和生成物が多いＣ０は、Ａ０やB０に比べて、同一の吸収時間で吸収する二酸化炭素の量が多いのだと考えられる。

実施例１の実験で得たスラッジ微粉末Ａ０、…、および二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３、…について、それらを結合材として利用する場合の性能について調べる実験を行った。
実験方法：
実施例１の実験で得たスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、および二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３、Ｂ３、…、Ｃ２４について、それぞれ結合材として利用し、日本産業規格のＪＩＳＲ５２０１に準拠してモルタルを混練した。それぞれのモルタルについてＪＩＳＲ５２０１に則ってフロー値を調べた。またこれらモルタルを硬化させ、材齢２８日の圧縮強度を調べた。表２にまとめる。

考察：
流動性に関して見ると、二酸化炭素の吸収時間が３時間、６時間、…、そして２４時間と増えるにしたがって二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３、Ａ６、…、Ｃ２４を結合材とするモルタルのフロー値がいずれも大きくなって（改善して）いることが確認できた。すなわちスラッジ微粉末に二酸化炭素を吸収させることにより、スラッジ微粉末を結合材として用いたモルタルのワーカビリティが向上することが確認できた。

ただし、フロー値の変化の度合いは、比表面積が最も大きいC０における二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ｃ３～Ｃ２４が最も大きく、比表面積が最も小さいA０における二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３～Ａ２４が最も小さかった。その理由として、二酸化炭素を吸収する前のスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０において、セメントの水和生成物は未水和セメントの粒子の周囲に凝集体となって膜状に付着している。水和生成物が多いと比表面積を増大させると共に、モルタル中の水分の多くが水和生成物内に取り込まれ、流動性が低下する。流動性が低い状態のスラッジ微粉末Ａ０、Ｂ０、Ｃ０に対して二酸化炭素を吸収させると、水和生成物が二酸化炭素を吸収して炭酸カルシウムなどが結晶化し、モルタル中の水分を取り込みにくくなることで、流動性が改善される。したがって、二酸化炭素吸収前の比表面積が最も大きいスラッジ微粉末Ｃ０は、A０やＢ０に比べて水和生成物の量が多い分、流動性が悪くフロー値が最も小さいが、二酸化炭素を吸収させたスラッジ微粉末Ｃ３～Ｃ２４は二酸化炭素の吸収が進むほど大きく流動性が改善され、フロー値の改善の大きさもより大きくなる。それと対象に、二酸化炭素吸収前の比表面積が最も小さいスラッジ微粉末Ａ０は、もともとの水和生成物の量が少ないため、二酸化炭素吸収によるフロー値の改善の大きさは小さい。

そして、Ａ０、B０、C０のいずれも、吸収時間６時間程度でフロー値の改善の大きさは収束し、以後吸収時間を増やしてもフロー値はほとんど変化していない。
ここで、スラッジ微粉末を結合材として用いたモルタルのフロー値に関して好ましい数値を検討する際、普通ポルトランドセメントを結合材とするモルタルを参考にすることができる。普通ポルトランドセメントからモルタルを製造する場合、一般的にフロー値は１６０ｍｍ～１７０ｍｍになるところ、二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ａ３、Ｂ３、…、Ｃ２４を結合材として用いたモルタルは、いずれもフロー値が１７０ｍｍ以上になっており、好ましい結果だと言える。このことから容器内の温度が５０℃であれば、３時間以上二酸化炭素を吸収させれば、流動性に関して十分に結合材として利用可能な二酸化炭素吸収スラッジ微粉末が得られることが分かる。

スラッジ微粉末に二酸化炭素を吸収させるとき、その吸収時における容器内の温度が二酸化炭素の吸収の効率にどのように影響するかについて、調べる実験を行った。
実験方法：
残コンクリートＤに対して、実施例１の実験と同様にしてスラッジ微粉末Ｄ０を得た。このスラッジ微粉末Ｄ０を実験容器に入れ、実施例１の実験と同様にして二酸化炭素を吸収させた。ただし、二酸化炭素の吸収時間は１時間とし、吸収時における容器内の温度だけを変えて実験した。吸収時における容器内の温度が３０℃、１００℃、３００℃の３パターンについて、それぞれ二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ｄ１－３０、Ｄ１－１００、Ｄ１－３００を得た。そしてこれらの微粉末Ｄ０、Ｄ１－３０、Ｄ１－１００、Ｄ１－３００を結合材として利用し、日本産業規格のＪＩＳＲ５２０１に準拠してモルタルを混練し、ＪＩＳＲ５２０１に則ってフロー値を調べた。さらにこれらモルタルを硬化させ、材齢２８日の圧縮強度を調べた。これら微粉末Ｄ０、Ｄ１－３０、Ｄ１－１００、Ｄ１－３００について、二酸化炭素の吸収量（重量比）、モルタルフロー値、モルタル強度を表３にまとめた。なお、Dの比表面積および密度は、二酸化炭素を吸収させる前のスラッジ微粉末Ｄ０についてのものである。

考察：
表から読み取れるように、同一の吸収時間（１時間）で比較すると、吸収時の容器内温度が高くなるほど二酸化炭素の吸収量が大きくなっていること、さらにはモルタルのフロー値が大きくなっていることが確認できる。モルタルのフロー値についてさらに調べるため、横軸に容器内の温度、縦軸にフロー値を取って、二酸化炭素吸収スラッジ微粉末Ｄ１－３０、Ｄ１－１００、Ｄ１－３００をプロットし、図５のグラフを得た。グラフから読み取れるように、モルタルのフロー値は、二酸化炭素吸収時における容器内の温度に比例して大きくなっている。前記したように、普通ポルトランドセメントを結合材とするモルタルのフロー値を参考にすると、スラッジ微粉末を結合材として用いたモルタルのフロー値が１７０ｍｍ以上あれば結合材として好ましいため、二酸化炭素の吸収時における容器内の温度が１６０℃以上であれば好ましいフロー値が得られることがわかる。このことから、二酸化炭素の吸収時間が１時間のように短時間である場合には、容器内温度１６０℃以上で二酸化炭素を吸収させるようにすると、好ましい二酸化炭素吸収スラッジ微粉末が得られることがわかる。

本実施の形態に係る二酸化炭素吸収スラッジ微粉末は、地盤改良材としての利用、あるいは流動化処理土に添加する固化材としての利用も可能である。

Claims (4)

1. 残コンクリートまたは戻りコンクリートに水を加えてスラリーにするスラリー化工程と、
   該スラリーから砂利、砂を分離・除去してスラッジ水を得る分離工程と、
   湿式サイクロンにより前記スラッジ水から微砂分を分離・除去して濃縮スラッジ水を得る微砂分除去工程と、
   該濃縮スラッジ水を脱水してスラッジケーキを得る脱水工程と、
   該スラッジケーキを回転ドラムに入れて熱風を供給し破砕・乾燥してスラッジ微粉末を得る破砕・乾燥工程と、
   前記スラッジ微粉末を高濃度の二酸化炭素にさらして二酸化炭素を吸収させて二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を得る二酸化炭素吸収工程と、からなる二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法であって、
   前記二酸化炭素吸収工程が比表面積１１０００ｃｍ^２／ｇ以下の品質の前記スラッジ微粉末に対して６時間以内の吸収時間で二酸化炭素を吸収させるようにし、
   前記二酸化炭素吸収スラッジ微粉末のみを結合材としてモルタルを製造するとき、材齢２８日の圧縮強度が３１．６Ｎ／ｍｍ^２以上である、二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法。
2. 前記二酸化炭素吸収工程は比表面積が８０００ｃｍ^２／ｇ以下の品質の前記スラッジ微粉末に対して二酸化炭素を吸収させる、請求項１に記載の二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法。
3. 前記破砕・乾燥工程は前記回転ドラムから発生する排熱を回収するようにし、
   前記二酸化炭素吸収工程は前記スラッジ微粉末と前記高濃度の二酸化炭素とを攪拌しながら、かつ前記排熱を利用して加熱しながら実施する、請求項１または２に記載の二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の二酸化炭素吸収スラッジ微粉末の製造方法によって製造された二酸化炭素吸収スラッジ微粉末を少なくとも結合材の一部として含有する、水硬化性硬化体の製造方法。