JP5405097B2

JP5405097B2 - 着色固化体の製造方法、着色固化体の製造装置、および着色固化体

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Publication number: JP5405097B2
Application number: JP2008324442A
Authority: JP
Inventors: 誠市坪; 数典岩田; 明文中下
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP2010143805A

Description

本発明は、着色固化体の製造方法、着色固化体の製造装置、および着色固化体に関するものである。

例えば、コンクリート廃液の脱水処理後の成型方法に関する技術が提案されている。この技術は、コンクリート廃液の脱水処理後のレイタンス表面に微細な粒子を付着させるもので、コンクリートミキサー等で造粒物を製造する方法（特許文献１参照）として提案がなされている。
昭６０−９６５５６公報

ところで、遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程において、セメント分を含む（硬化性を有する）排水スラッジは、廃棄物として通常は処分されている。この廃棄処分にあたっては、排水スラッジの脱水、仮置き、搬出、といった一連の処分工程にかかるコストや手間が問題となっており、前記コンクリート二次製品の工場における工場運用コストの増大を招いている。また、従来技術のようにコンクリート廃液を脱水処理して利用するとしても、固化体として活用するに際して性状的にひび割れや強度の点で問題が残されていた。また、他の廃棄物等を有効活用するといった観点で排水スラッジ等の利用を進める技術提案はされていなかった。また特に、従来手法による固化体は無彩色で、各種用途に適した有彩色の固化体の登場が望まれていた。

そこで本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、コンクリート二次製品の製造過程における廃棄物とその他の廃棄物とを合わせて有効活用することで、環境負荷および工場運用コストの低減と、有用な着色固化体の製造とを可能とする、着色固化体の製造方法、着色固化体の製造装置、および着色固化体を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成する本発明の着色固化体の製造方法は、遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いた固化体の製造方法であって、前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する工程と、粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合してゲル状の有彩色骨材を生成し、当該ゲル状の有彩色骨材を型枠の打設面に散布しておく工程と、前記混練対象物と有彩色骨材とを混練装置にて混練し、この混練により生成した既混練物を所定形状の前記型枠に打設し、当該打設に伴って既混練物表面に有彩色骨材を貼着させ、既混練物の養生に伴って有彩色骨材の定着を図り、着色固化体を生成する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の着色固化体の製造装置は、遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いた固化体製造を行う装置であって、前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する装置と、前記混練対象物と有彩色骨材とを混練する混練装置と、前記混練装置にて混練対象物と有彩色骨材とを混練して生成した既混練物を、粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合して生成されたゲル状の有彩色骨材が打設面に散布された、所定形状の型枠に打設する打設装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の着色固化体は、遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いて製造される固化体であって、前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する工程と、粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合してゲル状の有彩色骨材を生成し、当該ゲル状の有彩色骨材を型枠の打設面に散布しておく工程と、前記混練対象物と有彩色骨材とを混練装置にて混練し、この混練により生成した既混練物を所定形状の前記型枠に打設し、当該打設に伴って既混練物表面に有彩色骨材を貼着させ、既混練物の養生に伴って有彩色骨材の定着を図り、着色固化体を生成する工程とにより製造されることを特徴とする。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明の実施の形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、コンクリート二次製品の製造過程における廃棄物とその他の廃棄物とを合わせて有効活用することで、環境負荷および工場運用コストの低減と、有用な着色固化体の製造とが可能になる。

以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の着色固化体製造装置１の概念を示す図である。遠心締固めによる、パイル、ポール、ヒューム管等のコンクリート二次製品の製造においては、遠心力によりコンクリート及びモルタルの締め固め、成形を行うことで、コンクリート及びモルタルが密実となり、また、コンクリート及びモルタル中の余剰水が絞り出される等の効果がある。これら効果により、セメントや水、骨材等の配合が同一配合の場合には、普通の振動締め固め手法を採用した場合と比較して、製品のコンクリート強度が高強度となるとされている。

こうした遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程においては、前記余剰水たる排水スラリー５が排出されることとなる。この排水スラリー５は、本実施形態における着色固化体製造装置１における遠心締固め装置１０から排出され、排水用配管３０等を通してスラリー貯留槽１１に導かれる。前記スラリー貯留槽１１は、貯留する排水スラリー５が固化しないよう、ローターなど適宜な攪拌装置３１を槽内に備える。

また、着色固化体製造装置１においては、前記製造過程における遠心締固め装置１０から排出された排水スラリー５を、当該排水スラリー５の貯留施設たる前記スラリー貯留槽１１より抽出し、混練対象物７として混練装置１２に搬送する搬送装置１３が備わる。この搬送装置１３は、例えば、前記スラリー貯留槽１１の槽内に配置したポンプ３２と、当該ポンプ３２にて槽内より吸い出した排水スラリー５を混練装置１２まで圧送する圧送管３３とを備えるものとできる。なお、前記スラリー貯留槽１１と前記搬送装置１３との間に、前記スラリー貯留槽１１より排水スラリー５を抽出し、この排水スラリー５の脱水処理を行う脱水装置１５を配置するとしてもよい。この場合、前記脱水装置１５は、前記排水スラリー５を脱水して排水スラッジ６を生成するが、この排水スラッジ６が混練対象物７となる。この脱水装置１５で生成された混練対象物７たる排水スラッジ６は、ベルトコンベア４０などにより貯留領域４１から搬出され、混練装置１２に投入される。

なお、前記脱水装置１５としては、例えば、排水スラリー５に対する加熱による水分蒸発や乾燥を図るものや、排水スラリー５を回転体内に収めて水分を遠心分離させるものなどが想定できる。或いは、前記排水スラリー５を加圧ポンプで濾布室に圧入し、濾布を通過する濾液（水分）と、濾布上に残るスラッジケーキつまり排水スラッジ６とに分離するといったフィルタープレス装置なども想定できる。

また、前記混練装置１２は、前記混練対象物７と有彩色骨材８とを混練する装置であり、市販されている一般的なコンクリートミキサー等を想定できる。この混練装置１２は、前記混練対象物７と有彩色骨材８とを混練することで、既混練物９を生成する。なお、前記有彩色骨材８は、適宜な骨材ヤード４２等からベルトコンベヤ４３などの搬送手段により混練装置１２に搬入されるものである。前記有彩色骨材８の種類としては、例えば、砕石、廃棄された碍子、ないし廃棄された瓦のいずれかの粉体、石炭灰、石膏（の粉体）、ダム堆積土砂の少なくともいずれか、ないしいずれかの混合物を想定する。

混練装置１２で生成された既混練物９は、コンクリート圧送装置等を含む打設装置１４に送られる。前記打設装置１４は、前記混練装置１２にて混練対象物７と有彩色骨材８とを混練して生成した既混練物９を、当該混練装置１２より得て、これを所定形状の型枠２０に流し込んで打設する装置である。この型枠２０へ打設された既混練物９は、所定の養生期間を経て脱型され、着色固化体５０となる。

なお、粉砕処理などにより粉末状となっている有彩色骨材８か、或いは粉末状となった有彩色骨材８に適宜な液体（水ないし接着機能を有する液体など）を混合して生成したゲル状の有彩色骨材８を、前記既混練物９ないし前記着色固化体５０の表面に貼着させるとしてもよい。この貼着方法としては、例えば、前記型枠２０における打設面に前記粉末状ないしゲル状の有彩色骨材８を散布しておき、既混練物９の打設に伴って当該既混練物９の表面に前記有彩色骨材８が貼着し、既混練物９の養生にともなって定着させる、といった手法が想定できる。或いは、前記有彩色骨材８を、吹付け材４５として用いた適宜な吹付け処理等を行ってコーティングすることで、着色固化体５０への任意の着色を行うとしてもよい。

或いは、図２に示すように、混練装置１２で生成された既混練物９は、圧送管などの搬送手段７９によりミキサーなどの造粒装置８０に供給する。前記造粒装置８０は、前記混練装置１２にて混練対象物７と有彩色骨材８とを混練して生成した既混練物９を、当該混練装置１２より得て、これをドラム８１内に格納し、モータ８２により適宜な回転速度で前記ドラム８１を揺籃し、ドラム８１内の既混練物９の造粒化を行う装置である。この造粒装置８０で既混練物９から生成された造粒物９は、所定の養生期間を経て着色固化体５０たる着色造粒物９０となる。

なお、粉砕処理などにより粉末状となっている有彩色骨材８か、或いは粉末状となった有彩色骨材８に適宜な液体（水ないし接着機能を有する液体など）を混合して生成したゲル状の有彩色骨材８を、前記既混練物９ないし前記着色造粒物９０の表面に貼着させるとしてもよい。この貼着方法としては、例えば、前記造粒装置８０たるミキサーのドラム内周８３に前記粉末状ないしゲル状の有彩色骨材８を散布しておき、ドラム８１の揺籃に伴って既混練物９の表面に前記有彩色骨材８が擦り込まれることで貼着を実現する、といった手法が想定できる。或いは、前記有彩色骨材８を、吹付け材４５として用いた適宜な吹付け処理等を行ってコーティングすることで、着色造粒物９０への任意の着色を行うとしてもよい。

また、前記既混練物９の型枠２０への打設に先立ち、前記既混練物９のスランプ試験ないし空気量試験を実行し、当該試験結果が所定値となるべく、既混練物の流動性調整ないし空気量調整を行うとすれば好適である。前記流動性調整は、スランプが規定値より小さい場合、例えば前記既混練物９を所定時間放置して水和反応を進め、流動性を適宜に低下させるといった措置を行い、逆にスランプが規定値より大きい場合、例えば流動化剤や高性能減水剤を既混練物９に添加して流動性を高めるといった措置を行う。また、前記空気量調整は、空気量が所定値より大きかった場合、例えば前記既混練物９の型枠２０への打設時にバイブレータなどでエントラップトエアの追い出しを行う。以上、本実施形態における着色固化体製造装置１は、上述のような構成をとることができる。

−−−処理フロー例１−−−
以下、本実施形態における着色固化体製造方法の実際手順について、図に基づき説明する。図３は本実施形態における着色固化体製造方法の手順例１を示す図である。本実施形態における例では、例えば、遠心締固めによる、パイル、電柱などのポール、ヒューム管等のコンクリート二次製品の製造過程に際して生成される排出物を用いて着色固化体を製造する状況を想定する。この状況では、例えば、前記製造過程における余剰水たる排水スラリー５がスラリー貯留槽１１にて攪拌装置３１により攪拌されつつ貯留されている。

そこでまず、着色固化体製造装置１の搬送装置１３は、前記排水スラリー５を前記ポンプ３２により前記スラリー貯留槽１１より抽出し、これを混練対象物７として圧送管３３により混練装置１２に搬送する（ｓ１００）。

排水スラリー５をそのまま混練対象物７として用いる場合（ｓ１０１：ＹＥＳ）、前記混練装置１２は、適宜な骨材ヤード４２等からベルトコンベヤ４３などの搬送手段により搬送される有彩色骨材８と、前記混練対象物７とを混練し、既混練物９を生成する（ｓ１０２）。なお、前記有彩色骨材８の種類としては、例えば、砕石、廃棄された碍子、ないし廃棄された瓦のいずれかの粉体、石炭灰、石膏（の粉体）、ダム堆積土砂の少なくともいずれか、ないしいずれかの混合物を想定する。

次に、前記混練装置１２で生成された既混練物９は、当該混練装置１２より、コンクリート圧送装置等を含む打設装置１４に送る（ｓ１０３）。前記打設装置１４は、前記既混練物９を混練装置１２より得て、これを所定形状の型枠２０に流し込んで打設する（ｓ１０４）。この型枠２０へ打設された既混練物９は、所定の養生期間を経て脱型され（ｓ１０５）、着色固化体５０となる（ｓ１０６）。

他方、前記排水スラリー５をそのまま混練対象物７として用いず、脱水処理を施してから用いる場合（ｓ１０１：ＮＯ）、前記スラリー貯留槽１１と前記搬送装置１３との間に設置された脱水装置１５が、前記スラリー貯留槽１１より排水スラリー５を抽出し、この排水スラリー５の脱水処理を行う（ｓ１０７）。この場合、前記脱水装置１５は、前記排水スラリー５を脱水して排水スラッジ６を生成するが、この排水スラッジ６が混練対象物７となる。この脱水装置１５で生成された混練対象物７たる排水スラッジ６は、例えば、ベルトコンベア４０などにより貯留領域４１から搬出され、混練装置１２に投入される（ｓ１０８）。混練装置１２では、上記同様に既混練物９を生成してこれを打設装置１４に送る（ｓ１０３）。また、前記打設装置１４は、前記既混練物９を混練装置１２より得て、これを所定形状の型枠２０に流し込んで打設する（ｓ１０４）。この型枠２０へ打設された既混練物９は、所定の養生期間を経て脱型され（ｓ１０５）、着色固化体５０となる（ｓ１０６）。

なお、前記既混練物９の型枠２０への打設に先立ち、前記既混練物９のスランプ試験ないし空気量試験を実行し、当該試験結果が所定値となるべく、既混練物の流動性調整ないし空気量調整を行うとすれば好適である。前記流動性調整は、スランプが規定値より小さい場合、例えば前記既混練物９を所定時間放置して水和反応を進め、流動性を適宜に低下させるといった措置を行い、逆にスランプが規定値より大きい場合、例えば流動化剤や高性能減水剤を既混練物９に添加して流動性を高めるといった措置を行う。また、前記空気量調整は、空気量が所定値より大きかった場合、例えば前記既混練物９の型枠２０への打設時にバイブレータなどでエントラップトエアの追い出しを行う。

また、粉砕処理などにより粉末状となっている有彩色骨材８か、或いは粉末状となった有彩色骨材８に適宜な液体（水ないし接着機能を有する液体など）を混合して生成したゲル状の有彩色骨材８を、前記既混練物９ないし前記着色固化体５０の表面に貼着させるとしてもよい。この貼着方法としては、例えば、前記型枠２０における打設面に前記粉末状ないしゲル状の有彩色骨材８を散布しておき、既混練物９の打設に伴って当該既混練物９の表面に前記有彩色骨材８を貼着させ、既混練物９の養生にともなって定着させる、といった手法が想定できる。或いは、前記有彩色骨材８を、吹付け材４５として用いた適宜な吹付け処理等を行ってコーティングすることで、着色固化体５０への任意の着色を行うとしてもよい。このような措置をとることで、着色固化体５０自体が有彩色となると共に、その表面にも着色を施すことが可能となり、より確実な着色が可能となる。或いは、着色固化体５０の表面へコーティングする有彩色骨材８を、既混練物９の生成時に使用した有彩色骨材８と異なる色彩のものとすれば、着色固化体５０の表面色と内部色とを相違させるといった細かな着色処理も可能となる。

−−−処理フロー例２−−−
次に、着色固化体５０たる着色造粒物９０の製造方法の実際手順について、図に基づき説明する。図４は本実施形態における着色固化体製造方法の手順例２を示す図である。ここでは、上記処理フロー例１と同じ手順の説明（ステップｓ２００〜ｓ２０２）は省略する。本実施形態において、前記混練装置１２で生成された既混練物９は、当該混練装置１２より、圧送管などの搬送手段７９によりミキサーなどの造粒装置８０に供給する（ｓ２０３）。

前記造粒装置８０は、前記混練装置１２にて混練対象物７と有彩色骨材８とを混練して生成した既混練物９を、当該混練装置１２より得て、これをドラム８１内に格納し、モータ８２により適宜な回転速度で前記ドラム８１を揺籃する（ｓ２０４）。そして前記造粒装置８０は、前記ドラム８１の揺籃動作を通じてドラム８１内の既混練物９の造粒化を行う（ｓ２０５）。造粒化がなされた既混練物９は、所定の養生期間を経て着色固化体５０たる着色造粒物９０となる（ｓ２０６）。

なお、粉砕処理などにより粉末状となっている有彩色骨材８か、或いは粉末状となった有彩色骨材８に適宜な液体（水ないし接着機能を有する液体など）を混合して生成したゲル状の有彩色骨材８を、前記既混練物９ないし前記着色造粒物９０の表面に貼着させるとしてもよい。この貼着方法としては、例えば、前記造粒装置８０たるミキサーのドラム内周８３に前記粉末状ないしゲル状の有彩色骨材８を散布しておき、ドラム８１の揺籃に伴って既混練物９の表面に前記有彩色骨材８が擦り込まれることで貼着を実現する、といった手法が想定できる。或いは、前記有彩色骨材８を、吹付け材４５として用いた適宜な吹付け処理等を行ってコーティングすることで、着色造粒物９０への任意の着色を行うとしてもよい。このような措置をとることで、着色造粒物９０自体が有彩色となると共に、その表面にも着色を施すことが可能となり、より確実な着色が可能となる。或いは、着色造粒物９０の表面へコーティングする有彩色骨材８を、既混練物９の生成時に使用した有彩色骨材８と異なる色彩のものとすれば、着色造粒物９０の表面色と内部色とを相違させるといった細かな着色処理も可能となる。

なお、前記排水スラリー５は、コンクリート二次製品を遠心締め固めする材料たる混練物中に、この混練物に混入される結合材よりも質量およびまたは比重の小なる無機質または金属質の微細粒子を、遠心締め固め時に余剰水と共に流出する前記結合材の置換用として単位量200kg/m3以下であり、かつ前記混合材に対して重量比20％以下の量を混入するとともに、水量を前記結合材と微細粒子の和に対して重量比30％以上の量とする、コンクリート二次製品の遠心締め固め成形工程において生成されたものであるとしてもよい。上記結合材はセメント及びセメント混和材で、各種コンクリートおよび各種モルタルに混入して、粗骨材、細骨材等を水和反応あるいは化学反応で接着または結合させるものを言い、上記微細粒子は、例えばフライアッシュを含む石炭灰、高炉スラグの微細粒子、シリカヒューム、けい石粉末等で、コンクリートおよびモルタルに悪影響を及ぼさないものを言う。

石炭灰、高炉スラグの微細粒子、シリカヒューム、けい石粉等の微細粒子は、結合材であるセメント及びセメント混和材よりも同一粒子径の場合質量、比重ともに軽い。この結合材よりも質量およびまたは比重の軽い微細粒子を、遠心締め固め成形するコンクリートまたはモルタルを混練するとき適量を結合材とともにミキサーに投入して混練する。こうして得られたコンクリートまたはモルタル混練物を遠心締め固めすると、セメント等の結合材よりも質量およびまたは比重の軽い石炭灰等の微細粒子の方が、コンクリート及びモルタルから分離しやすくて余剰水と一緒に絞り出されることとなるため、セメント等の結合材のほとんどが製品となるコンクリートまたはモルタル中に残存することとなる。従って、排水スラリー５を有効活用して固化体を製造できると共に、締め固め成形時に価格の安い石炭灰等の微細粒子により流出置換される分だけ、セメント等の結合材の使用量を減じることが可能となり、全体としてコンクリート二次製品の製造コストを下げ、製造効率を上昇させることができる。

また、本実施形態における着色固化体５０は、例えば、前記型枠２０をレンガ用、ブロック用と変えることで、着色レンガや着色ブロックとすることができる。また、着色固化体５０や着色造粒物９０を適宜破砕するなどして砂状にすれば、着色固化体５０や着色造粒物９０が元来の多孔質体であるから、使用場所や用途等に適宜応じた彩色の、養浜工の砂材（アサリなどの海生生物の環境改善効果）、藻場造成材、河川のヘドロの改質材、河川の水質改善材、熱帯魚等の濾材などとしても適用できる。

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本実施形態の着色固化体製造装置の概念例１を示す図である。本実施形態の着色固化体製造装置の概念例２を示す図である。本実施形態の着色固化体製造方法の手順例１を示す図である。本実施形態の着色固化体製造方法の手順例２を示す図である。

符号の説明

１着色固化体製造装置
５排水スラリー
６排水スラッジ
７混練対象物
８有彩色骨材
９既混練物
１０遠心締固め装置
１１スラリー貯留槽
１２混練装置
１３搬送装置
１４打設装置
１５脱水装置
２０型枠
３０排水用配管
３１攪拌装置
３２ポンプ
３３圧送管
５０着色固化体
８０造粒装置
８１ドラム
８２モータ
８３ドラム内周
９０着色造粒物

Claims

遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いた固化体の製造方法であって、
前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する工程と、
粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合してゲル状の有彩色骨材を生成し、当該ゲル状の有彩色骨材を型枠の打設面に散布しておく工程と、
前記混練対象物と有彩色骨材とを混練装置にて混練し、この混練により生成した既混練物を所定形状の前記型枠に打設し、当該打設に伴って既混練物表面に有彩色骨材を貼着させ、既混練物の養生に伴って有彩色骨材の定着を図り、着色固化体を生成する工程と、
を備えることを特徴とする着色固化体の製造方法。
遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いた固化体製造を行う装置であって、
前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する装置と、
前記混練対象物と有彩色骨材とを混練する混練装置と、
前記混練装置にて混練対象物と有彩色骨材とを混練して生成した既混練物を、粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合して生成されたゲル状の有彩色骨材が打設面に散布された、所定形状の型枠に打設する打設装置と、
を備えることを特徴とする着色固化体の製造装置。
遠心締固めによるコンクリート二次製品の製造過程にて生成される排水スラリーを用いて製造される固化体であって、
前記製造過程における遠心締固め装置から排出された排水スラリーを、当該排水スラリーの貯留施設より抽出し、混練対象物として混練装置に搬送する工程と、粉末状の有彩色骨材に水ないし接着機能を有する液体を混合してゲル状の有彩色骨材を生成し、当該ゲル状の有彩色骨材を型枠の打設面に散布しておく工程と、前記混練対象物と有彩色骨材とを混練装置にて混練し、この混練により生成した既混練物を所定形状の前記型枠に打設し、当該打設に伴って既混練物表面に有彩色骨材を貼着させ、既混練物の養生に伴って有彩色骨材の定着を図り、着色固化体を生成する工程とにより製造されることを特徴とする着色固化体。