JP2002226241A - 真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法 - Google Patents
真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
- C04B18/167—Recycled materials, i.e. waste materials reused in the production of the same materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/06—Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
- C04B40/0608—Dry ready-made mixtures, e.g. mortars at which only water or a water solution has to be added before use
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンクリート打設現場において余剰となった
生コンクリートの処理において、配合材料の付加価値の
高い再利用が可能であり、材料の貯蔵性と輸送性の向上
を可能とすること。 【解決手段】 まだフレッシュ状態にある生コンクリー
トを瞬時に凍結させた後、真空乾燥することにより水分
のみを昇華除去し、練混ぜ前の配合材料を乾燥状態で回
収する。回収した配合材料は乾燥状態で貯蔵し、使用時
に再び加水することにより随時生コンクリートとしての
再利用が可能である。
生コンクリートの処理において、配合材料の付加価値の
高い再利用が可能であり、材料の貯蔵性と輸送性の向上
を可能とすること。 【解決手段】 まだフレッシュ状態にある生コンクリー
トを瞬時に凍結させた後、真空乾燥することにより水分
のみを昇華除去し、練混ぜ前の配合材料を乾燥状態で回
収する。回収した配合材料は乾燥状態で貯蔵し、使用時
に再び加水することにより随時生コンクリートとしての
再利用が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、既に水が加えられ
て練混ぜられたフレッシュコンクリートから、配合材料
を乾燥状態にして再利用できるように回収する、コンク
リート材料のリサイクル方法に関する。
て練混ぜられたフレッシュコンクリートから、配合材料
を乾燥状態にして再利用できるように回収する、コンク
リート材料のリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンクリート打設現場で、余剰となって
持ち帰る戻りコンクリートの処理により発生するスラッ
ジや硬化後のコンクリート殻などの産業廃棄物の処理
が、環境保全や処分場の確保という観点から大きな課題
となっている。例えば従来の処理としては、硬化後のコ
ンクリート殻を適当な粒度となるように破砕処理して、
これを再生骨材や路盤材として再利用する方法や、硬化
前の戻りコンクリートに安定剤希釈溶液を添加すること
で翌日までスラリー状態を保持して再利用する方法など
がある。
持ち帰る戻りコンクリートの処理により発生するスラッ
ジや硬化後のコンクリート殻などの産業廃棄物の処理
が、環境保全や処分場の確保という観点から大きな課題
となっている。例えば従来の処理としては、硬化後のコ
ンクリート殻を適当な粒度となるように破砕処理して、
これを再生骨材や路盤材として再利用する方法や、硬化
前の戻りコンクリートに安定剤希釈溶液を添加すること
で翌日までスラリー状態を保持して再利用する方法など
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した破砕処理によ
る再生骨材は、原コンクリートの強度によっては、コン
クリート骨材としての強度は期待できない。また、安定
剤添加による方法では、安定剤による水和反応の抑制に
は限度があり、翌日の生コンとしての再利用は可能であ
るが、それ以上時間が経過すると利用できない。
る再生骨材は、原コンクリートの強度によっては、コン
クリート骨材としての強度は期待できない。また、安定
剤添加による方法では、安定剤による水和反応の抑制に
は限度があり、翌日の生コンとしての再利用は可能であ
るが、それ以上時間が経過すると利用できない。
【０００４】そこで本発明は上記事情に鑑み、戻りコン
クリートの処理方法であって、再利用までの時間制限が
無く付加価値の高い再利用を可能とする、コンクリート
材料のリサイクル方法を提供することを目的とする。
クリートの処理方法であって、再利用までの時間制限が
無く付加価値の高い再利用を可能とする、コンクリート
材料のリサイクル方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の事情に鑑
みてなされたもので、フレッシュ状態の生コンクリート
を真空凍結乾燥することにより、当該生コンクリート中
の水分を昇華除去し、コンクリート材料を乾燥状態で回
収する、ことを特徴とする。
みてなされたもので、フレッシュ状態の生コンクリート
を真空凍結乾燥することにより、当該生コンクリート中
の水分を昇華除去し、コンクリート材料を乾燥状態で回
収する、ことを特徴とする。
【０００６】また、真空凍結乾燥により回収した前記コ
ンクリート材料を乾燥状態で貯蔵し、使用時に再び加水
することで生コンクリートを製造する、ことを特徴とす
る。
ンクリート材料を乾燥状態で貯蔵し、使用時に再び加水
することで生コンクリートを製造する、ことを特徴とす
る。
【０００７】また、ウエットスクリーニングにより生コ
ンクリートから粗骨材を分別して得られるモルタルを、
真空凍結乾燥することで、セメントと砂を乾燥状態で回
収する、ことを特徴とする。
ンクリートから粗骨材を分別して得られるモルタルを、
真空凍結乾燥することで、セメントと砂を乾燥状態で回
収する、ことを特徴とする。
【０００８】また、フレッシュ状態の生コンクリート
に、凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和反応の進行を
抑制した後に真空凍結乾燥する、ことを特徴とする。
に、凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和反応の進行を
抑制した後に真空凍結乾燥する、ことを特徴とする。
【０００９】また、前記コンクリート材料は、コンクリ
ート打設現場から凍結乾燥処理場に搬送して真空凍結乾
燥する、ことを特徴とする。
ート打設現場から凍結乾燥処理場に搬送して真空凍結乾
燥する、ことを特徴とする。
【００１０】また、前記コンクリート材料を前記コンク
リート打設現場から前記凍結乾燥処理場へ搬送する際
に、当該生コンクリートに凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加
して水和反応の進行を抑制する、ことを特徴とする。
リート打設現場から前記凍結乾燥処理場へ搬送する際
に、当該生コンクリートに凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加
して水和反応の進行を抑制する、ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のうち請求項
１によれば、練混ぜられたフレッシュコンクリートから
乾燥状態で当初の配合材料を回収できる。これをコンク
リート材料として再使用することで、再び生コンの製造
が可能になると共に、硬化したコンクリート廃材の廃棄
処分の必要がなくなる。また、乾燥状態で練混ぜ前の配
合材料を回収することにより、再使用時まで長期間保存
できるために、安定剤を添加した戻りコンクリートのよ
うに再利用までの時間が限定されず、より効率的な再利
用が可能となる。更に、戻りコンクリートを硬化後に破
砕して再生骨材として再利用を図る場合に、原コンクリ
ートの強度が十分に高いものでなければ高品質の骨材を
得ることは難しい。それに対して本発明では、再度生コ
ンクリートとしての利用ができ、より付加価値の高いリ
サイクル利用が可能となる。
１によれば、練混ぜられたフレッシュコンクリートから
乾燥状態で当初の配合材料を回収できる。これをコンク
リート材料として再使用することで、再び生コンの製造
が可能になると共に、硬化したコンクリート廃材の廃棄
処分の必要がなくなる。また、乾燥状態で練混ぜ前の配
合材料を回収することにより、再使用時まで長期間保存
できるために、安定剤を添加した戻りコンクリートのよ
うに再利用までの時間が限定されず、より効率的な再利
用が可能となる。更に、戻りコンクリートを硬化後に破
砕して再生骨材として再利用を図る場合に、原コンクリ
ートの強度が十分に高いものでなければ高品質の骨材を
得ることは難しい。それに対して本発明では、再度生コ
ンクリートとしての利用ができ、より付加価値の高いリ
サイクル利用が可能となる。
【００１２】また本発明のうち請求項２によれば、セメ
ント粉末及び骨材を回収するので、これらに加水するだ
けで、再び生コンクリートの製造が可能になる。従っ
て、天然骨材資源の枯渇問題やコンクリート廃材の廃棄
による環境問題の解消が可能となる。
ント粉末及び骨材を回収するので、これらに加水するだ
けで、再び生コンクリートの製造が可能になる。従っ
て、天然骨材資源の枯渇問題やコンクリート廃材の廃棄
による環境問題の解消が可能となる。
【００１３】また本発明のうち請求項３によれば、砂利
などの粗骨材、砂、セメント粉末、といったようにコン
クリートの配合材料を分別して回収できるので好都合で
ある。
などの粗骨材、砂、セメント粉末、といったようにコン
クリートの配合材料を分別して回収できるので好都合で
ある。
【００１４】また本発明のうち請求項４によれば、水和
反応の進行を抑えることにより、より高品質なセメント
粉末が回収可能となる。
反応の進行を抑えることにより、より高品質なセメント
粉末が回収可能となる。
【００１５】また本発明のうち請求項５によれば、コン
クリート打設現場で発生する余剰コンクリートのより付
加価値の高い処理に適用できる。
クリート打設現場で発生する余剰コンクリートのより付
加価値の高い処理に適用できる。
【００１６】また本発明のうち請求項６によれば、搬送
途中における水和反応の進行を抑えることにより、より
高品質なセメント粉末が回収可能となる。
途中における水和反応の進行を抑えることにより、より
高品質なセメント粉末が回収可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】コンクリート打設現場で余剰とな
って持ち帰る戻りコンクリートを、本発明における「真
空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法」
を利用して処理する手順を説明する。
って持ち帰る戻りコンクリートを、本発明における「真
空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法」
を利用して処理する手順を説明する。
【００１８】１）コンクリート打設現場で余剰となり、
凍結乾燥処理場に持ち帰ったまだフレッシュ状態にある
戻りコンクリートを瞬時に凍結させる。
凍結乾燥処理場に持ち帰ったまだフレッシュ状態にある
戻りコンクリートを瞬時に凍結させる。
【００１９】２）完全に凍結したコンクリート塊を凍結
状態のまま真空凍結乾燥することにより、昇華作用でコ
ンクリート中の水分を除去する。
状態のまま真空凍結乾燥することにより、昇華作用でコ
ンクリート中の水分を除去する。
【００２０】３）回収した砂利（粗骨材）、砂、セメン
ト粉末等のコンクリート材料は、再利用時まで乾燥状態
で保管する。
ト粉末等のコンクリート材料は、再利用時まで乾燥状態
で保管する。
【００２１】４）再利用時に、上記回収したコンクリー
ト材料に加水することで、再び生コンクリートを製造し
て使用する。
ト材料に加水することで、再び生コンクリートを製造し
て使用する。
【００２２】以上のように本実施形態によると、練混
ぜられたフレッシュコンクリートから乾燥状態でセメン
トや骨材を回収し、これをコンクリート材料として再使
用することで、再び生コンの製造が可能になる。乾燥
状態で回収したセメント、砂利及び砂に加水するだけ
で、再びコンクリートとしての使用が可能になることに
より、天然骨材資源の枯渇問題、硬化コンクリート廃材
の廃棄による環境問題が解消できる。練混ぜ前の配合
材料を乾燥状態で回収することにより、再使用時まで長
期間保存できるため、安定剤を添加した戻りコンクリー
トのように再利用までの時間が限定されず、より効率的
な再利用が可能となる。戻りコンクリートを硬化後に
破砕して再生骨材として再利用を図る場合に、原コンク
リートの強度が十分に高いものでなければ高品質の骨材
を得ることは難しい。これに対して本実施形態の場合に
は、再度生コンクリートとして利用でき、より付加価値
の高いリサイクル利用が可能となる。
ぜられたフレッシュコンクリートから乾燥状態でセメン
トや骨材を回収し、これをコンクリート材料として再使
用することで、再び生コンの製造が可能になる。乾燥
状態で回収したセメント、砂利及び砂に加水するだけ
で、再びコンクリートとしての使用が可能になることに
より、天然骨材資源の枯渇問題、硬化コンクリート廃材
の廃棄による環境問題が解消できる。練混ぜ前の配合
材料を乾燥状態で回収することにより、再使用時まで長
期間保存できるため、安定剤を添加した戻りコンクリー
トのように再利用までの時間が限定されず、より効率的
な再利用が可能となる。戻りコンクリートを硬化後に
破砕して再生骨材として再利用を図る場合に、原コンク
リートの強度が十分に高いものでなければ高品質の骨材
を得ることは難しい。これに対して本実施形態の場合に
は、再度生コンクリートとして利用でき、より付加価値
の高いリサイクル利用が可能となる。
【００２３】また、上記１）の戻りコンクリートを凍結
させる前に次の処理を行うことにより、再利用の手段が
拡大できる。例えば、上記１）の戻りコンクリートをウ
エットスクリーニングすることにより、砂利（粗骨材）
とモルタルに分別する。その後、モルタルのみを瞬時に
凍結させ真空凍結乾燥することで、昇華作用によって水
分のみを除去し、乾燥状態での砂とセメント粉末を回収
する。
させる前に次の処理を行うことにより、再利用の手段が
拡大できる。例えば、上記１）の戻りコンクリートをウ
エットスクリーニングすることにより、砂利（粗骨材）
とモルタルに分別する。その後、モルタルのみを瞬時に
凍結させ真空凍結乾燥することで、昇華作用によって水
分のみを除去し、乾燥状態での砂とセメント粉末を回収
する。
【００２４】また例えば、コンクリート打設現場から凍
結乾燥処理場まで搬送時間を要する場合には、戻りコン
クリートに凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和反応の
進行を抑制しながら凍結乾燥処理場まで搬送する。その
後、瞬時に凍結させて真空凍結乾燥することで、乾燥し
たコンクリート材料を回収することが可能である。
結乾燥処理場まで搬送時間を要する場合には、戻りコン
クリートに凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和反応の
進行を抑制しながら凍結乾燥処理場まで搬送する。その
後、瞬時に凍結させて真空凍結乾燥することで、乾燥し
たコンクリート材料を回収することが可能である。
【００２５】
【実施例】以下に、本発明による「真空凍結乾燥による
コンクリート材料のリサイクル方法」を、セメントペー
ストで行った実験例に基づいて詳細に説明する。
コンクリート材料のリサイクル方法」を、セメントペー
ストで行った実験例に基づいて詳細に説明する。
【００２６】（１）凍結及び真空乾燥処理 普通ポルトランドセメントを用いた凍結乾燥用のセメン
トペーストは、水セメント比を０．３とし、表１の配合
条件で作製した。配合としては、練混ぜ時間の違いと凝
結遅延形ＡＥ減水剤の添加の効果を検討するため４ケー
スとした。
トペーストは、水セメント比を０．３とし、表１の配合
条件で作製した。配合としては、練混ぜ時間の違いと凝
結遅延形ＡＥ減水剤の添加の効果を検討するため４ケー
スとした。
【表１】 なお、ＡＥ：凝結遅延形ＡＥ減水剤，Ｃ：単位セメント
量，ｔｍ：練混ぜ時間，ｔ０：注水から冷凍室投入まで
の時間，Ｔｆ：冷却温度，ｔｆ：冷却時間、である。
量，ｔｍ：練混ぜ時間，ｔ０：注水から冷凍室投入まで
の時間，Ｔｆ：冷却温度，ｔｆ：冷却時間、である。
【００２７】１バッチの練混ぜ量は０．７Ｌとし、この
ペーストの層厚が均一になるように、二つに分けてバッ
トに入れた。練混ぜ時間は、１分及び６０分とし、練混
ぜ時間も含めて注水から、それぞれ３分および６２分で
練混ぜたペーストを冷凍室（温度：−２０±５℃）に２
４時間投入した。
ペーストの層厚が均一になるように、二つに分けてバッ
トに入れた。練混ぜ時間は、１分及び６０分とし、練混
ぜ時間も含めて注水から、それぞれ３分および６２分で
練混ぜたペーストを冷凍室（温度：−２０±５℃）に２
４時間投入した。
【００２８】凍結後のセメントペーストを、最大粒径が
およそ２０ｍｍ以下の小塊になるように破砕し、これを
予め冷却しておいた容量５００ｍｌのナス形フラスコに
入れて、凍結乾燥機に装着した。昇華により蒸発した水
分は、−４５℃の冷却能力を有する冷却トラップにより
捕集した。ナス形フラスコの真空度を５×１０−４ｍｍ
Ｈｇに維持して２４ｈｒ乾燥させた。
およそ２０ｍｍ以下の小塊になるように破砕し、これを
予め冷却しておいた容量５００ｍｌのナス形フラスコに
入れて、凍結乾燥機に装着した。昇華により蒸発した水
分は、−４５℃の冷却能力を有する冷却トラップにより
捕集した。ナス形フラスコの真空度を５×１０−４ｍｍ
Ｈｇに維持して２４ｈｒ乾燥させた。
【００２９】（２）物理特性試験 凍結乾燥処理に伴うセメントの物理特性として、セメン
トの密度、ブレーン法による比表面積、粒度分布（レー
ザー式）について検討した。
トの密度、ブレーン法による比表面積、粒度分布（レー
ザー式）について検討した。
【００３０】（３）圧縮強度試験 表２の配合条件に基づいて、φ５０×１００ｍｍの円柱
供試体を作成し、標準養生の後に材齢２８日における圧
縮強度試験を行った。
供試体を作成し、標準養生の後に材齢２８日における圧
縮強度試験を行った。
【表２】 なお、ＡＥ：凝結遅延形ＡＥ減水剤，Ｃ：セメントの種
類，ＯＰＣ：普通ポルトランドセメント，ＦＤＣ：回収
セメント，ｔｍ：練混ぜ時間，（ ）：注水から冷凍
室投入あるいはモールド充填までの時間である。
類，ＯＰＣ：普通ポルトランドセメント，ＦＤＣ：回収
セメント，ｔｍ：練混ぜ時間，（ ）：注水から冷凍
室投入あるいはモールド充填までの時間である。
【００３１】（４）セメントペーストの凍結特性 水セメント比（Ｗ／Ｃ）を０．３としたセメントペース
トの凍結過程での温度の変化を図１に示す。重量７３
７．５ｇのセメントペースト（含有水分量１７０．０
ｇ）をバットに入れ、その層厚が均一になるように軽く
振動を与えた。この時の層厚、すなわち凍結層の厚さは
１３ｍｍであった。練混ぜ温度＋１８．６℃のセメント
ペーストを−１８．１℃の冷凍室に投入した場合に、投
入からおよそ３０分でペーストの温度は氷点下に降下
し、その後経過時間７０分までの４０分間は、−０．８
〜−１．１℃を維持した。それ以降、徐々に温度が降下
していくが、経過時間が１００分前後から急激に温度が
降下し、次第に冷凍室の冷却温度に漸近していく。この
間，冷凍室の冷却温度は、およそ−１５℃〜−２５℃の
範囲で変動している。
トの凍結過程での温度の変化を図１に示す。重量７３
７．５ｇのセメントペースト（含有水分量１７０．０
ｇ）をバットに入れ、その層厚が均一になるように軽く
振動を与えた。この時の層厚、すなわち凍結層の厚さは
１３ｍｍであった。練混ぜ温度＋１８．６℃のセメント
ペーストを−１８．１℃の冷凍室に投入した場合に、投
入からおよそ３０分でペーストの温度は氷点下に降下
し、その後経過時間７０分までの４０分間は、−０．８
〜−１．１℃を維持した。それ以降、徐々に温度が降下
していくが、経過時間が１００分前後から急激に温度が
降下し、次第に冷凍室の冷却温度に漸近していく。この
間，冷凍室の冷却温度は、およそ−１５℃〜−２５℃の
範囲で変動している。
【００３２】この凍結曲線から判断して、セメントペー
ストは冷却開始から３０分後に凍結し始め、その後経過
時間１００分までの７０分間、凍結した氷と未凍結水が
共存状態にある。経過時間１００分でセメントペースト
中の水分は完全に凍結し、液状水から氷への相変化が完
了したと考えられる。それ以降、熱伝導により凍結した
セメントペーストの温度が降下し、経過時間１３０分前
後で冷凍室の冷却温度域に達することが認められた。
ストは冷却開始から３０分後に凍結し始め、その後経過
時間１００分までの７０分間、凍結した氷と未凍結水が
共存状態にある。経過時間１００分でセメントペースト
中の水分は完全に凍結し、液状水から氷への相変化が完
了したと考えられる。それ以降、熱伝導により凍結した
セメントペーストの温度が降下し、経過時間１３０分前
後で冷凍室の冷却温度域に達することが認められた。
【００３３】ここで、このセメントペーストの凍結過程
での水和反応の進行状況を、セメントの水和発熱曲線よ
り検討した。図２に、今回実験に使用した普通ポルトラ
ンドセメントの水和発熱曲線を示す。ここでは、セメン
トペーストの水セメント比を０．５とした場合の実験結
果を示す。図２より、注水後およそ４分で最初の発熱ピ
ークが現れ、それ以降発熱速度は次第に低下し、１１０
分前後で発熱速度は最小値となる。第一の発熱ピーク
は、最も活性の大きいアルミネート（Ｃ３Ａ）と石膏の
反応により生成するエトリンガイトの生成熱やエーライ
ト（Ｃ３Ｓ）の表面の溶解熱、およびセメント中の遊離
ＣａＯの水和熱などによると考えられる。その後、注水
から２時間で発熱速度は増大に転じ、１２時間で第二の
発熱ピークが現れている。
での水和反応の進行状況を、セメントの水和発熱曲線よ
り検討した。図２に、今回実験に使用した普通ポルトラ
ンドセメントの水和発熱曲線を示す。ここでは、セメン
トペーストの水セメント比を０．５とした場合の実験結
果を示す。図２より、注水後およそ４分で最初の発熱ピ
ークが現れ、それ以降発熱速度は次第に低下し、１１０
分前後で発熱速度は最小値となる。第一の発熱ピーク
は、最も活性の大きいアルミネート（Ｃ３Ａ）と石膏の
反応により生成するエトリンガイトの生成熱やエーライ
ト（Ｃ３Ｓ）の表面の溶解熱、およびセメント中の遊離
ＣａＯの水和熱などによると考えられる。その後、注水
から２時間で発熱速度は増大に転じ、１２時間で第二の
発熱ピークが現れている。
【００３４】本実験では、セメントペーストを１分間の
練混ぜの後２分間で、すなわちセメントへの注水から３
分間で冷凍室に投入している。この時期は、水和直後の
発熱が急激に起こる時期と対応している。さらに、セメ
ントペーストが氷点下に達した時間は、注水から３３分
後に相当するが、この時の発熱速度は０．４５ｃａｌ／
ｇ／ｈｒまで低下している。
練混ぜの後２分間で、すなわちセメントへの注水から３
分間で冷凍室に投入している。この時期は、水和直後の
発熱が急激に起こる時期と対応している。さらに、セメ
ントペーストが氷点下に達した時間は、注水から３３分
後に相当するが、この時の発熱速度は０．４５ｃａｌ／
ｇ／ｈｒまで低下している。
【００３５】また、図１の凍結曲線で冷凍室投入後１０
０分（注水後１０３分）で凍結は完了しているが、この
時間は図２の発熱速度が最小値を示す時であり、水和反
応が加速期に入る前に凍結が完了したことになる。一
方、実験３，４（表１）では６０分間の練混ぜの後（注
水後６２分）に冷凍室に投入しているが、この場合凍結
が完了するのは注水後注水後１６２分（２時間４２分）
となる。この時期は、水和反応が急激に増大し始める時
期に対応している。
０分（注水後１０３分）で凍結は完了しているが、この
時間は図２の発熱速度が最小値を示す時であり、水和反
応が加速期に入る前に凍結が完了したことになる。一
方、実験３，４（表１）では６０分間の練混ぜの後（注
水後６２分）に冷凍室に投入しているが、この場合凍結
が完了するのは注水後注水後１６２分（２時間４２分）
となる。この時期は、水和反応が急激に増大し始める時
期に対応している。
【００３６】図２の水和発熱曲線は、温度２０℃での結
果であるが、本実験での冷却温度領域（−１５℃〜−２
５℃）では、これより緩慢に水和が行われるものと考え
られる。これらの結果より、凍結乾燥法によりセメント
を回収する場合に、水和発熱速度が急激に増加する加速
期に入る前に、凍結を完了させることが必要になってく
る。
果であるが、本実験での冷却温度領域（−１５℃〜−２
５℃）では、これより緩慢に水和が行われるものと考え
られる。これらの結果より、凍結乾燥法によりセメント
を回収する場合に、水和発熱速度が急激に増加する加速
期に入る前に、凍結を完了させることが必要になってく
る。
【００３７】（５）凍結乾燥処理後のセメントの基本特
性 物理特性 普通ポルトランドセメントを練混ぜた後に、凍結乾燥法
により回収したセメント粉末の粒度分布を、練混ぜてい
ない普通ポルトランドセメントと比較して図３に示す。
凍結乾燥用のセメントペーストの水セメント比は０．３
で、練混ぜ時間を１分とし、注水から３分後に冷凍室に
入れた。回収するセメントとしては、練混ぜ時に凝結遅
延形のＡＥ減水剤を添加した場合と添加しない場合の２
種類とした。
性 物理特性 普通ポルトランドセメントを練混ぜた後に、凍結乾燥法
により回収したセメント粉末の粒度分布を、練混ぜてい
ない普通ポルトランドセメントと比較して図３に示す。
凍結乾燥用のセメントペーストの水セメント比は０．３
で、練混ぜ時間を１分とし、注水から３分後に冷凍室に
入れた。回収するセメントとしては、練混ぜ時に凝結遅
延形のＡＥ減水剤を添加した場合と添加しない場合の２
種類とした。
【００３８】図３より、凍結乾燥処理に伴う顕著な粒度
の変化は認められない。通過質量百分率が５０％の粒径
の中央値は、普通ポルトランドセメントで９．２３μ
ｍ、回収セメントで１０．４８μｍ、凝結遅延形のＡＥ
減水剤を添加した回収セメントで１０．７９μｍであ
る。これは、凍結乾燥後のセメント塊を乳鉢で粉砕した
後に０．３ｍｍふるいで分級処理したことによる、粒度
の差も影響していると考えられる。表３に、セメントの
密度、比表面積および粒径（中央値）を比較して示す。
凍結乾燥処理により、セメントの密度は０．９％程度低
下するのに伴い比表面積は６％程度増加している。
の変化は認められない。通過質量百分率が５０％の粒径
の中央値は、普通ポルトランドセメントで９．２３μ
ｍ、回収セメントで１０．４８μｍ、凝結遅延形のＡＥ
減水剤を添加した回収セメントで１０．７９μｍであ
る。これは、凍結乾燥後のセメント塊を乳鉢で粉砕した
後に０．３ｍｍふるいで分級処理したことによる、粒度
の差も影響していると考えられる。表３に、セメントの
密度、比表面積および粒径（中央値）を比較して示す。
凍結乾燥処理により、セメントの密度は０．９％程度低
下するのに伴い比表面積は６％程度増加している。
【表３】 なお、ＯＰＣ：普通ポルトランドセメント，ＦＤＣ：回
収したセメント，ＦＤＣ（ＡＥ）：回収したセメント
（凝結遅延形ＡＥ減水剤添加）である。
収したセメント，ＦＤＣ（ＡＥ）：回収したセメント
（凝結遅延形ＡＥ減水剤添加）である。
【００３９】これらの要因としては、凍結乾燥後の回収
試料の粉砕処理に伴うセメント粒子表面の粗さの変化に
加えて、注水から凍結までの１００分間における水和反
応の進行に伴う粒子表面形状の変化、および凍結乾燥処
理過程でのセメント粒子そのものの改変などが考えられ
る。
試料の粉砕処理に伴うセメント粒子表面の粗さの変化に
加えて、注水から凍結までの１００分間における水和反
応の進行に伴う粒子表面形状の変化、および凍結乾燥処
理過程でのセメント粒子そのものの改変などが考えられ
る。
【００４０】圧縮強度特性 フレッシュ状態でのセメントペーストの単位容積質量を
図４に示す。回収したセメントを用いたセメントペース
トの単位容積質量は、普通ポルトランドセメントを用い
たものに比べて小さくなる傾向にある。これは，前述の
表３に示したように、凍結乾燥処理に伴うセメントの密
度の低下によるものと考えられる。回収セメントを６０
分間練混ぜたペーストの単位容積質量は、１分間練混ぜ
た場合に比べて練混ぜに伴う変化は認められない。
図４に示す。回収したセメントを用いたセメントペース
トの単位容積質量は、普通ポルトランドセメントを用い
たものに比べて小さくなる傾向にある。これは，前述の
表３に示したように、凍結乾燥処理に伴うセメントの密
度の低下によるものと考えられる。回収セメントを６０
分間練混ぜたペーストの単位容積質量は、１分間練混ぜ
た場合に比べて練混ぜに伴う変化は認められない。
【００４１】次に，注水後３分で冷凍室に入れ、真空乾
燥処理により回収したセメントを使用したセメントペー
ストの材齢２８日における圧縮強度を、普通ポルトラン
ドセメントを用いた場合と比較して図５および図６に示
す。図５は、凝結遅延型のＡＥ減水剤を添加しない場合
を、図６は添加した場合についてそれぞれ示している。
燥処理により回収したセメントを使用したセメントペー
ストの材齢２８日における圧縮強度を、普通ポルトラン
ドセメントを用いた場合と比較して図５および図６に示
す。図５は、凝結遅延型のＡＥ減水剤を添加しない場合
を、図６は添加した場合についてそれぞれ示している。
【００４２】凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加しない場合
において（図５）、Ｗ／Ｃ＝０．３では回収したセメン
トを用いたペーストと普通ポルトランドセメントを用い
たペーストの強度比は０．８７、Ｗ／Ｃ＝０．４、０．
５ではそれぞれ０．６５および０．６８を達成できる。
これに対して、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加すると、
強度比はＷ／Ｃ＝０．３で１．０９，Ｗ／Ｃ＝０．４で
０．８０，Ｗ／Ｃ＝０．５で０．９７と、いずれの水セ
メント比においても凍結乾燥処理によるセメントペース
トの強度低下を低く抑えることができる。
において（図５）、Ｗ／Ｃ＝０．３では回収したセメン
トを用いたペーストと普通ポルトランドセメントを用い
たペーストの強度比は０．８７、Ｗ／Ｃ＝０．４、０．
５ではそれぞれ０．６５および０．６８を達成できる。
これに対して、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加すると、
強度比はＷ／Ｃ＝０．３で１．０９，Ｗ／Ｃ＝０．４で
０．８０，Ｗ／Ｃ＝０．５で０．９７と、いずれの水セ
メント比においても凍結乾燥処理によるセメントペース
トの強度低下を低く抑えることができる。
【００４３】次に、セメントペーストの練混ぜ時間が回
収したセメントによるペーストの強度に及ぼす影響につ
いて、凍結乾燥処理を行わない普通セメントの供試体と
比較した（図７）。図７より、凝結遅延形のＡＥ減水剤
を添加しない供試体の練混ぜ時間を６０分とした場合に
は、練混ぜ時間を１分とした場合よりも１６％の強度低
下をきたすが、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加すること
により、回収したセメントによる供試体の強度低下を抑
えることができる。本実験で用いた冷凍機の冷凍温度は
−２０±５℃であり，前述の図１の結果に示したよう
に、セメントペーストが完全に凍結するまで冷凍室投入
から１００分、すなわちセメントへの注水から１６２分
要すことになる。しかし、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添
加することで、凍結が完了するまでの間の水和反応を最
小限に抑え、練混ぜ前のセメントの品質を維持できるこ
とが判明した。
収したセメントによるペーストの強度に及ぼす影響につ
いて、凍結乾燥処理を行わない普通セメントの供試体と
比較した（図７）。図７より、凝結遅延形のＡＥ減水剤
を添加しない供試体の練混ぜ時間を６０分とした場合に
は、練混ぜ時間を１分とした場合よりも１６％の強度低
下をきたすが、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加すること
により、回収したセメントによる供試体の強度低下を抑
えることができる。本実験で用いた冷凍機の冷凍温度は
−２０±５℃であり，前述の図１の結果に示したよう
に、セメントペーストが完全に凍結するまで冷凍室投入
から１００分、すなわちセメントへの注水から１６２分
要すことになる。しかし、凝結遅延形のＡＥ減水剤を添
加することで、凍結が完了するまでの間の水和反応を最
小限に抑え、練混ぜ前のセメントの品質を維持できるこ
とが判明した。
【００４４】（６）結論 以上の結果から、以下の結論が得られた。 セメントペーストから凍結乾燥法により回収したセメ
ントの密度は、普通セメントに比べて０．９％程度低下
し、ブレーン法による比表面積は６％程度増加する。 凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加しない場合に、回収し
たセメントを用いたペーストと普通セメントを用いたペ
ーストの圧縮強度比は、Ｗ／Ｃ＝０．３で０．８７、Ｗ
／Ｃ＝０．４、０．５ではそれぞれ０．６５および０．
６８を達成できる。 凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加することで、練混ぜ時
間６０分のペーストでも凍結が完了するまでの水和反応
を最小限に抑えることができ、凍結乾燥処理後の強度低
下は小さい。
ントの密度は、普通セメントに比べて０．９％程度低下
し、ブレーン法による比表面積は６％程度増加する。 凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加しない場合に、回収し
たセメントを用いたペーストと普通セメントを用いたペ
ーストの圧縮強度比は、Ｗ／Ｃ＝０．３で０．８７、Ｗ
／Ｃ＝０．４、０．５ではそれぞれ０．６５および０．
６８を達成できる。 凝結遅延形のＡＥ減水剤を添加することで、練混ぜ時
間６０分のペーストでも凍結が完了するまでの水和反応
を最小限に抑えることができ、凍結乾燥処理後の強度低
下は小さい。
【図１】セメントペーストの凍結過程での、試料および
冷凍室の温度変化を示すグラフである。
冷凍室の温度変化を示すグラフである。
【図２】水セメント比を０．５とした場合の、普通ポル
トランドセメントによるセメントペーストの水和発熱曲
線を示すグラフである。
トランドセメントによるセメントペーストの水和発熱曲
線を示すグラフである。
【図３】普通セメント、および凍結乾燥により回収した
セメントの粒度分布を比較したグラフである。
セメントの粒度分布を比較したグラフである。
【図４】普通セメント、および凍結乾燥により回収した
セメントを用いたセメントペーストのフレッシュ状態で
の単位容積質量を示すグラフである。
セメントを用いたセメントペーストのフレッシュ状態で
の単位容積質量を示すグラフである。
【図５】凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加しない場合の、セ
メントペーストの圧縮強度を普通セメントおよび回収セ
メントを用いた場合について比較したグラフである。
メントペーストの圧縮強度を普通セメントおよび回収セ
メントを用いた場合について比較したグラフである。
【図６】凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加した場合の、セメ
ントペーストの圧縮強度を普通セメントおよび回収セメ
ントを用いた場合について比較したグラフである。
ントペーストの圧縮強度を普通セメントおよび回収セメ
ントを用いた場合について比較したグラフである。
【図７】練混ぜ時間の圧縮強度に及ぼす影響について、
凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加した場合と添加しない場合
について比較したグラフである。
凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加した場合と添加しない場合
について比較したグラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】フレッシュ状態の生コンクリートを凍結さ
せた後に、真空凍結乾燥する ことにより、昇華作用に
よって水分のみを除去し、コンクリート材料を乾燥状態
で回収する、ことを特徴とする真空凍結乾燥によるコン
クリート材料のリサイクル方法。 - 【請求項２】真空凍結乾燥により回収した前記コンクリ
ート材料を乾燥状態で貯蔵し、使用時に再び加水するこ
とで生コンクリートを製造する、ことを特徴とする請求
項１記載の真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサ
イクル方法。 - 【請求項３】ウエットスクリーニングにより、生コンク
リートから粗骨材を分別して得られるモルタルを、真空
凍結乾燥することで、セメントと砂を乾燥状態で回収す
る、ことを特徴とする請求項１記載の真空凍結乾燥によ
るコンクリート材料のリサイクル方法。 - 【請求項４】フレッシュ状態の生コンクリートに、凝結
遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和反応の進行を抑制した
後に真空凍結乾燥する、ことを特徴とする請求項１記載
の真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方
法。 - 【請求項５】前記コンクリート材料は、コンクリート打
設現場から凍結乾燥処理場に搬送して真空凍結乾燥す
る、ことを特徴とする請求項１記載の真空凍結乾燥によ
るコンクリート材料のリサイクル方法。 - 【請求項６】前記コンクリート材料を前記コンクリート
打設現場から前記凍結乾燥処理場へ搬送する際に、当該
生コンクリートに凝結遅延形ＡＥ減水剤を添加して水和
反応の進行を抑制する、ことを特徴とする請求項５記載
の真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021371A JP2002226241A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021371A JP2002226241A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002226241A true JP2002226241A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18886940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021371A Pending JP2002226241A (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | 真空凍結乾燥によるコンクリート材料のリサイクル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002226241A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005206410A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Shigeo Koshikawa | 高耐久コンクリートとその製造方法 |
| WO2006059809A1 (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Nihon University | 細孔測定用試料処理システム |
| JP2011195368A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Nihon Univ | モルタル又はコンクリートの乾燥収縮量の予測方法 |
| CN106116349A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 马鞍山华之智信息科技有限公司 | 一种缩短终凝时间的混凝土材料及其制备方法和应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997563A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-05 | 日本重化学工業株式会社 | コンクリ−ト用化学混和剤及びその製造法 |
| JPH01301543A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-05 | Tokuyama Soda Co Ltd | 硬化性組成物 |
| JPH0450181A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-19 | Fudo Constr Co Ltd | プレキャストコンクリート材の養生方法 |
| JPH0517266A (ja) * | 1986-08-26 | 1993-01-26 | Sandoz Ag | もどりコンクリートの再生 |
| JPH09132476A (ja) * | 1995-11-09 | 1997-05-20 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 粘土多孔体の製造方法 |
| WO1998016268A2 (en) * | 1996-10-16 | 1998-04-23 | Etex Corporation | Method of preparing a poorly crystalline calcium phosphate and methods of its use |
| JPH1128718A (ja) * | 1997-05-13 | 1999-02-02 | Shigeo Koshikawa | まだ固まらないセメント組成物を低温冷却して使用する方法及び該方法に用いる流動性保持剤 |
| JP2000327449A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-11-28 | Uchiyama Advance:Kk | 戻りコンクリートの処理方法 |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021371A patent/JP2002226241A/ja active Pending
Patent Citations (8)
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| JP2000327449A (ja) * | 1999-05-14 | 2000-11-28 | Uchiyama Advance:Kk | 戻りコンクリートの処理方法 |
Cited By (5)
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| JP4555975B2 (ja) * | 2004-01-21 | 2010-10-06 | 太平洋セメント株式会社 | 高耐久コンクリートとその製造方法 |
| WO2006059809A1 (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Nihon University | 細孔測定用試料処理システム |
| JP2011195368A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Nihon Univ | モルタル又はコンクリートの乾燥収縮量の予測方法 |
| CN106116349A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 马鞍山华之智信息科技有限公司 | 一种缩短终凝时间的混凝土材料及其制备方法和应用 |
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