JP2001276599A

JP2001276599A - 微粉処理方法及び微粉処理装置

Info

Publication number: JP2001276599A
Application number: JP2000097269A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Arikawa; 究有川; Akio Sato; 明雄佐藤; Kazuharu Kobana; 和治小華
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送、保管が容易で、かつ、経済的な微粉の
処理方法及び装置を提供する。【解決手段】微粉に、水、固化剤、及び急結剤を添加
して混合造粒する。この場合、混合造粒を真空抜気状態
で行うことが可能である。混合造粒した後、さらに加熱
処理を行うことも可能である。また、水平または傾斜し
て回転する回転ドラム６と、その中に取り付けられた撹
拌翼７とを備えた微粉処理装置であって、回転ドラム６
に真空抜気手段１１を備えてなることを特徴とする微粉
処理装置や、水平または傾斜して回転する回転ドラム６
と、その中に取り付けられた撹拌翼８とを備えた微粉処
理装置であって、回転ドラム６の下流に加熱手段１２を
備えてなることを特徴とする微粉処理装置を用いること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、解体コンクリート
処理時などに発生する微粉を処理する方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、道路及び建築、土木構造物などの
建設工事において、セメント・コンクリート構造物の解
体や、セメント・コンクリート塊から再生骨材を製造す
る際には、セメント・コンクリート構造物の大量の微粉
が発生する。

【０００３】ここで、微粉とは、コンクリート破砕物を
０．１５ｍｍのふるいで分別したときに得られる微細な
粉塵をいう。これらの微粉は、コンクリートからの再生
骨材の粒度分布を規定する場合の最も小さいふるいであ
る０．１５ｍｍより小さい粒度分布に属するものであ
る。微粉は、ＪＩＳＡ１１０２によるふるい分け試
験では、再生細骨材中におよそ２〜１５重量％含まれる
（平成５年度建設副産物の発生抑制・再生利用技術の開
発報告書、平成６年３月、建設省及び財団法人国土開発
技術研究センター発行による）。０．１５ｍｍのふるい
により残った大きいコンクリート破砕物は、再生コンク
リートとして再利用されているが、粒径が約０．１５ｍ
ｍ以下のコンクリートの微粉については、有効な再利用
方法がなく、産業廃棄物として処分するのみであった。
近年では、コンクリート微粉については、以下に示すよ
うな、技術開発が推進されている。

【０００４】（１）活性の混和剤を添加して、セメント
として再生する。（２）焼成して、セメントとして再利用する。（３）地盤などに混合して、締め固めることで路盤材等
として再利用する。（４）焼結して、骨材として再利用する。

【０００５】しかし、上記の４つの方法のうち、（３）
の路盤剤等の使用が試験的に実施工に適用された程度で
あり、ほとんど研究開発段階のものである。上述のよう
な地盤などに混合して路盤材等として再使用する場合に
は、軟弱地盤など地盤改良が必要な場所まで、微粉の状
態で搬送が必要である。さらに、微粉発生時期と、路盤
材等への使用時期が異なる場合、微粉の状態で保管する
必要があり、取り扱いが困難である。他の方法では、セ
メント、骨材といった規格の厳しい２次製品に改良する
ため、添加材料や焼成のための熱量が膨大であり、高コ
ストにならざるを得ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、搬送、保管が容易で、かつ、経済的な微粉の処理方
法及び装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明者らは、微粉に水、固化剤、急結剤を混合すること
による微粉処理方法を開発した。すなわち、微粉に水、
固化剤、急結剤を添加して、混合することにより、微粉
を粒状化させて処理する方法を提供する。本発明の方法
によって、固化剤等の添加により微粉の水分コントロー
ルが可能となるため、粒状化可能な硬さ及び粘着性を持
たせることができる。

【０００８】さらに、本発明者らは、微粉に水、固化
剤、急結剤を添加して混合造粒したときに、真空抜気を
行うことによる微粉処理方法を開発した。また、本発明
者らは、水平または傾斜して回転する回転ドラムと、そ
の中に取り付けられた撹拌翼とを備えた微粉処理装置で
あって、回転ドラムに真空抜気手段を備えてなることを
特徴とする微粉処理装置を開発した。本方法及び装置で
は、負圧状態で微粉と固化剤等を混合させることによ
り、粒状体内部の気泡や余剰水分が除去されるため、大
気圧下で混合を行う場合に比べて、より密実な粒状体改
良土を得ることができる。このような気泡等を含まない
密実な粒状体は、強度、密度が高く、より強度が要求さ
れる用途に使用することができる。

【０００９】本発明者らは、微粉に水、固化剤、急結剤
を混合して粒状化した後、さらに加熱処理を行うことに
よる微粉処理方法を開発した。また、本発明者らは、水
平または傾斜して回転する回転ドラムと、その中に取り
付けられた撹拌翼とを備えた微粉処理装置であって、回
転ドラムの下流に加熱手段を備えてなることを特徴とす
る微粉処理装置を開発した。本方法及び装置では、粒状
化した微粉を熱風などにより加熱して、乾燥を促進した
り、粒状体を溶融、焼成することが可能となり、取り扱
いが容易になると共に、コンクリート微粉の再利用の用
途が拡大する。加熱処理は、必要に応じて、混合造粒装
置に熱風を通風するなどで、粒状化中に実施することも
可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態をよ
り詳細に説明する。本発明の微粉処理方法では、コンク
リート破砕物に由来する微粉に、水、固化剤、急結剤を
添加して、混合することにより、微粉を粒状化させて処
理する。微粉を粒状化するためには、微粉間の付着力を
生じるのに最適な水分量に調節することが必要である。
一方、セメント・コンクリートから発生するセメント系
の微粉には、ある程度の自硬性はあるが、水のみの添加
では、粒状体の最終的な硬さを発現することができない
ため、セメント系などの添加剤を添加する必要がある。
ここで、セメント系の材料を多く含む場合、少量の水分
量の変化で急激に性状が変化するため、微粉の性状のば
らつきに応じて、水分添加量をコントロールするのは、
困難である。そこで、セメント系固化剤との相互作用で
急結ゲル化し、粘性及び硬さを発現する急結剤を添加す
ることで、微粉中の水分量によらず、短時間で分散粒状
化することが可能となる。よって、本発明では、微粉
に、水、固化剤、及び急結剤を添加するシステムとし
た。

【００１１】微粉に添加される水、固化剤、急結剤の具
体的な作用は、以下の通りである。水は、微粉間のバイ
ンダーであると共に、微粉内のセメント系の活性成分や
固化剤と反応し、強度を発現する。急結剤は、固化剤成
分と反応し、急速にゲル化することで、水成分を拘束
し、粘性を発現する。固化剤は、微粉内のセメント系の
活性成分と共に、ゲル中の拘束水と反応し、強度を発現
する。

【００１２】水、固化剤、急結剤の添加量は、微粉１０
０重量部に対して、水を２０〜４０重量部、固化剤を５
〜２０重量部（セメント系固化剤を使用する場合）、急
結剤を１〜３重量部（珪酸ソーダ系の場合）とすること
ができる。これらの添加量は、目的とする粒状体の大き
さ、微粉の水分含量により適宜変更可能である。

【００１３】固化剤の例としては、ポルトランドセメン
ト等のセメント、石膏、石灰など水硬性の物質を例示す
ることができる。これらのうち、コストや速硬性及び相
性の観点から、微粉中に元来含まれるセメント系固化剤
が最も有効である。例えば早強ポルトランドセメント
（ＪＩＳ規格、太平洋セメント株式会社製造）を使用す
ることができる。急結剤の例としては、珪酸ソーダ、水
酸化ナトリウム等のセメント急結剤、石膏などの速効性
水和物を例示することができる。これらのうち、瞬発性
や粒状化に必要な粘着性などから、珪酸ソーダ系のゲル
化剤が好ましい。例えば３号水ガラス(ＪＩＳ規格、東
曹産業株式会社製造）を使用することができる。なお、
添加する水としては、建設工事で発生するセメントを含
んだ廃水や、泥水を利用することが可能となる。これに
より、微粉のみならず、廃水や汚泥等の処理処分が不要
となる。

【００１４】水、固形化剤、急結剤を微粉に添加して混
合することにより、微粉が粒状化するが、この混合時間
は、例えば、回転数が、撹拌翼５〜１０ｍ／ｓ、回転ド
ラム１〜３ｍ／ｓ程度である造粒装置を用いた場合、約
１分程度である。造粒混合時間は、固形剤等の量、微粉
の性状、目的とする粒状体の形状、用途により適宜変更
可能であり、特に限定されない。

【００１５】本発明の方法によって、固化剤等の添加に
より微粉の水分コントロールが可能となるため、粒状化
可能な硬さ及び粘着性を持たせることができる。本発明
の方法により得られる粒状改良土は、ある程度の強度を
保有し、保管、取り扱いが容易になるため、微粉発生地
から使用地までのトラック等による搬送が可能となる。
また、このままの状態で、低品質の改良土としても使用
可能である。得られる粒状改良土の大きさは、粒径を数
ｍｍ、例えば１〜２ｍｍ程度とすることができる。この
粒状改良土の大きさは、水、固化剤等の添加量等により
適宜所望の大きさに変更可能であり、特に限定されな
い。さらに、数時間から数日間養生することにより、砂
状の自己充填性の高い粒状改良土となり、埋戻材、盛土
材、埋込材などの用途に使用可能である。温度、固化剤
の種類、添加量等により必要な養生期間は異なるが、一
般に気中養生では数時間〜３日程度、屋内養生の場合は
２日以上で砂状の粒状改良土となる。

【００１６】本発明の微粉処理方法の別の態様として
は、水、固化剤、急結剤と微粉との混合を負圧状態にて
行うものである。例えば、０．５〜１ａｔｍ程度の負圧
で造粒混合処理を行うことにより、粒状体内部の気泡や
余剰水分が除去される。負圧状態で作成された粒状改良
土は、密実となり、強度や密度が向上する。負圧状態下
で得られた粒状改良土は、より強度が必要とされる用
途、例えば、路盤材やサンドコンパクションの砂材相当
として使用することができる。さらに、密度の向上によ
り水中への埋め戻し作業などにおいて、締め固め施工管
理などが容易になると共に、堤防など重量が必要とされ
る用途への適用性が向上する。

【００１７】本発明の微粉処理方法のさらに別の態様と
しては、造粒混合処理により得られた粒状改良土を加熱
処理して、粒状体を乾燥、焼成するものである。加熱処
理は、再利用目的に応じて、加熱時間と加熱温度を変更
することができる。例えば、粒状化した後すぐに再利用
が必要な現場、路盤材や河川近傍のような強度や低アル
カリが必要な箇所への埋戻用途などには、数十℃以上、
例えば５０〜６０℃で１〜２分から数十分加熱すること
により、粒状体表面が乾燥し、固化反応が促進される。
このような加熱処理では、粒状化直後の粒状体相互の付
着防止、即時の粒子強度の発現、炭酸カルシウムの被膜
形成による粒状体からのアルカリ溶出の低減が図れる。

【００１８】また、上述の用途に加えて、生活排水近傍
などアルカリ溶出が特に問題となる現場への埋戻用途に
用いる場合は、数百度以上、例えば、６００〜８００℃
で１〜２分から数十分加熱することにより、粒状体表面
が溶融、焼成する。このような加熱処理では、粒子強度
がより高まり、粒状体からアルカリ溶出が抑制される。
さらに、ドレーン材や骨材のように天然砂と同じ用途に
も使用される場合は、例えば、６００〜８００℃または
約１２００℃程度までの高温で数十分、例えば１０〜３
０分以上処理することにより、粒状体全体が溶融し、焼
成される。このような加熱処理では、石並の粒子強度を
与えることができ、粒状体を中性化できる。

【００１９】加熱方法としては、ドライヤなどの熱風
や、ヒータを備えたベルトコンベアなどが考えられる
が、目的とする温度に加熱ができれば特に限定されな
い。炭酸カルシウムの被膜を作るためには、他のプロセ
スにより生じた排ガスのような炭酸ガスを含む熱風を利
用するのが好ましく、また別個の熱源を要求しない点で
経済性が高い。この方法の変形として、混合造粒装置中
に熱風を通風するなどにより、粒状化を行いながら加熱
処理を行うこともできる。この実施態様のような加熱処
理は、負圧での造粒混合処理を行った粒状体に行うこと
も可能である。

【００２０】本発明の方法を実施するための微粉処理装
置の第一の実施態様例を、図１に基づいて説明する。粒
状化装置１は、微粉に水、固化剤、急結剤を混合すると
ともに、粒状化する装置である。粒状化装置１には、微
粉添加装置２、水添加装置３、固化剤添加装置４、急結
剤添加装置５が備えられている。粒状化装置１は、回転
ドラム６とその中に取り付けられた撹拌翼７と排出口８
から構成される。回転ドラム６の内部には、撹拌翼７が
回転ドラムと同軸または偏軸に備えられている。排出口
８には、排出ベルトコンベア９が続いている。

【００２１】コンクリート破砕物から生じた微粉は、ホ
ッパ（図示せず）により微粉添加装置２に投入され、微
粉添加装置２内のフィーダにより回転ドラム６内に送り
込まれる。微粉の投入量をロードセル等（図示せず）に
より計量して、微粉量に応じた適量の水、固化剤、急結
剤をロードセル等により計量して水添加装置３、固化剤
添加装置４、急結剤添加装置５から定量供給する。

【００２２】回転ドラム６には、撹拌翼７が独立した駆
動系により回転可能であり、それぞれ任意の方向に任意
の回転数で回転することができる。回転ドラム６は、水
平または傾斜して回転でき、ドラム内部の微粉と固化剤
等の混合物を移動、転動する。撹拌翼７は、ドラム内部
でドラムの回転とは独立に回転して微粉と固化剤等の混
合物を分散、撹拌することによる高速混合によって微粉
と固化剤等の混合物をゲル化する。このようなこの回転
ドラム６による転動造粒作用と、撹拌翼７による分散と
により、短時間で微粉を粒状化できる。粒状化処理後の
粒状体は、回転ドラム下部の排出口８から排出され、排
出ベルトコンベア９により装置外部へ搬送される。

【００２３】回転ドラム６と撹拌翼７の回転数は、処理
する微粉の状態、固化剤等の種類等に応じて適宜変更で
きる。たとえば、回転ドラム６の回転数１〜３ｍ／ｓ、
撹拌翼７の回転数５〜１０ｍ／ｓとすることができる
が、これらに限定されない。この範囲の回転数で微粉を
処理した場合は、約１分で粒状体とすることが可能であ
る。一般に撹拌翼７の回転数が回転ドラム６の回転数よ
りも大きい方が好ましい。回転ドラム６にセンサーを備
えて、目的とする粒状体の大きさ、形状を得るために、
適切な回転数、固化剤等の投与量を測定しながら混合造
粒操作を行うことも可能である。

【００２４】得られた粒状改良土１０は、自己充填性が
高く、埋戻材、盛土材、埋込材などの用途に使用可能で
ある。

【００２５】本発明の方法を実施するための微粉処理装
置の第二の実施態様例を、図２に基づいて説明する。図
２のうち、図１と同じ構成要素については、説明を省略
する。この装置では、粒状化装置１に真空抜気装置１１
が備えられていることを特徴とする。この真空抜気装置
１１は、微粉や固化剤等の投入時及び粒状体の排出時に
は動作せず、混合粒状化処理時に動作して粒状化装置１
内を負圧にする装置である。真空抜気装置１１を動作さ
せることにより、回転ドラム内の圧力が０．５〜１ａｔ
ｍ程度の負圧状態となる。負圧状態下で微粉の造粒化処
理を行うことにより、微粉から粒状体内部の気泡や余剰
水分が除去され、強度や密度が向上した密実な粒状体を
得ることができる。真空抜気装置１１の備えられた粒状
化装置によって得られる粒状改良土１０は、埋戻材、盛
土材、裏込材のほか、より強度を必要とする用途、例え
ば路盤剤、ドレーン材に使用することができる。

【００２６】本発明の方法を実施するための微粉処理装
置の第三の実施態様例を、図３に基づいて説明する。図
３のうち、図１と同じ構成要素については、図２と同様
に説明を省略する。この装置では、排出ベルトコンベア
９の下流に、加熱手段を設けることを特徴とする。図３
において加熱手段としては、熱風１３により加熱するド
ライヤ１２が例示されているが、その他ヒータ等公知の
手段を用いることができる。加熱手段が熱風１３により
加熱するドライヤ１２の場合は、粒状体の表面に炭酸カ
ルシウム被膜を形成するのを促進させるために、熱風に
炭酸ガスを多く含むものを用いるのが好ましい。また、
他のプロセスで生じた排ガスをこの装置における熱風と
して用いるのが経済的である。加熱手段の下流の搬出ベ
ルトコンベア１４により加熱後の粒状体を搬出する。加
熱後の粒状改良土は、埋戻材、盛土材、裏込材、路盤
剤、ドレーン材のほか、骨材等に使用することができ
る。この微粉処理装置は、図２の微粉処理装置と組み合
わせた態様として、即ち、真空抜気装置と加熱手段を併
用した態様でも可能である。

【００２７】本発明の方法及び装置について、上記に定
義した微粉を処理するものとして説明したが、そのよう
な微粉に限らず、更に粒径の大きいコンクリート破砕物
に使用することも可能である。

【００２８】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細
に説明するが、これらにより本発明を制限するものでは
ない。実施例１コンクリート建屋解体時に得られたコンクリート破砕物
に対して、機械的な磨砕を行った後に、０．１５ｍｍの
ふるいで分別して得られる微粉について造粒試験を行っ
た。固化剤としては、早強ポルトランドセメント（太平
洋セメント株式会社製）を、急結剤としては３号水ガラ
ス（東曹産業株式会社製）を用いた。微粉８０重量部に
対して、水２０重量部、固化剤５．０重量部、急結剤
１．０重量部を添加し、１分間の混合造粒後、２日間気
中養生を行い、得られた粒状改良土について含まれる細
粒分、ＣＢＲを計測した。ここで、細粒分とは、土程度
の粒径を有するものをいい、一般に粒径７４μｍ以下の
ものを指し、ＣＢＲとは、地盤支持力をいい、砕石路盤
相当の基準値との比で表される。

【００２９】実施例２急結剤の量を２．０重量部にした以外は実施例１と同様
に処理して得られた粒状改良土について細粒分、ＣＢＲ
を計測した。

【００３０】実施例３固化剤の量を１０．０重量部にした以外は実施例１と同
様に処理して得られた粒状改良土について細粒分、ＣＢ
Ｒを計測した。

【００３１】比較例固化剤、急結剤を使用せず、微粉８０重量部に対して、
水２０重量部を加えたのみで、他は実施例１と同様にし
て得られた粒状改良土について細粒分、ＣＢＲを計測し
た。本実施例１〜３及び比較例の混合構成比率と得られ
た改良土の品質について、表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】また、建設省土質選定基準を参考として表
２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】細粒分は、含有率が低いほど望ましく、例
えば、東京都の土質選定基準では、１０％以下であるこ
とが要求される。また、表２にあるように、ＣＢＲは高
いほど高品質の改良土であり、建設省土質選定基準で
は、１０％以上のものが第一種改良土として工作物の埋
戻し材料や、裏込材として使用できる。表１から明らか
なように、本実施例で得られた改良土の細粒分は、全て
１０％以下であり、東京都の土壌選定基準を満たす。Ｃ
ＢＲは、全て１０％以上であり、建設省土質選定基準に
おける第一種改良土のＣＢＲ基準を満たす高品質のもの
である。なお、固化剤、急結剤を添加しない比較例で
は、細粒分、ＣＢＲともに基準を満たさず、土壌改質効
果が、固化剤、急結剤の添加により得られることが分か
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、コンクリート破
砕物から生じる微粉に、水、固化剤、急結材を添加して
混合することによって、水分量を調整でき、粒状化可能
な硬さ及び粘着性を持たせることができる。本発明の方
法によって、従来は再利用されていなかった微粉を、自
己充填性が高い粒状改良土とすることができ、埋戻材、
盛土材、裏込材に再利用できる。本発明では、自硬性の
有効利用と、それを考慮した固化剤の配合比により、微
粉の粒状化を行うたもい、短時間で安定して粒状化で
き、得られた粒状体は、微粉発生現場から埋め戻し現場
までの搬出を容易、かつ、経済的に行うことができる。
また、本発明の装置では、高速回転する撹拌翼が、回転
ドラム内に備えられているため、微粉と固化材等を高速
で混合でき、回転ドラムにより撹拌翼への接触機会が増
加し、効果的な混合造粒を行うことができる。本発明で
は、粒状化処理時過程において真空抜気を行うことによ
り、作成された粒状体を密実なものとすることができ
る。粒状化した改良土を、さらに加熱することによっ
て、粒状体表面または粒状体全体を乾燥、溶融、焼成す
ることができ、粒状体の品質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法を実施するための微粉処
理装置の第一の実施態様例である。

【図２】図２は、本発明の方法を実施するための微粉処
理装置の第二の実施態様例である。

【図３】図３は、本発明の方法を実施するための微粉処
理装置の第三の実施態様例である。

【符号の説明】

１粒状化装置２微粉添加装置３水添加装置４固化剤添加装置５急結剤添加装置６回転ドラム７撹拌翼８排出口９排出ベルトコンベア１０粒状改良土１１真空抜気装置１２ドライヤ１３熱風１４搬出ベルトコンベア

フロントページの続き (72)発明者小華和治兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内Ｆターム(参考） 4D004 AA31 AA33 BA02 CA14 CA15 CA22 CA45 CB09 CB27 CB36 CB50 CC03 CC13 DA02 DA07 DA09 4G004 HA01 HA02 HA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉に、水、固化剤、及び急結剤を添加
して混合造粒することによる微粉処理方法。
【請求項２】混合造粒を真空抜気状態で行うことを特
徴とする請求項１に記載の微粉処理方法。
【請求項３】混合造粒した後、さらに加熱処理を行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微粉処理方
法。
【請求項４】水平または傾斜して回転する回転ドラム
と、その中に取り付けられた撹拌翼とを備えた微粉処理
装置であって、回転ドラムに真空抜気手段を備えてなる
ことを特徴とする微粉処理装置。
【請求項５】水平または傾斜して回転する回転ドラム
と、その中に取り付けられた撹拌翼とを備えた微粉処理
装置であって、回転ドラムの下流に加熱手段を備えてな
ることを特徴とする微粉処理装置。