JP2002532371A - 軽量コンクリートの製造方法、軽量コンクリート用粒状骨材、および粒状材料分類装置 - Google Patents

軽量コンクリートの製造方法、軽量コンクリート用粒状骨材、および粒状材料分類装置

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JP2002532371A
JP2002532371A JP2000588091A JP2000588091A JP2002532371A JP 2002532371 A JP2002532371 A JP 2002532371A JP 2000588091 A JP2000588091 A JP 2000588091A JP 2000588091 A JP2000588091 A JP 2000588091A JP 2002532371 A JP2002532371 A JP 2002532371A
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ガイスラー，アダム
バース，マルティン
ビーダーマン，ウド
アンゲラー，ゲルハルト
マルシャイダー−バイデマン，フランク
ミューラー，ハラルト
ガーレヒト，ハラルト
ヘロルト，グンテル
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フラウンホファー・ゲゼルシャフト・ツール・フォルデルング・デル・アンゲバンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン
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    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
    • B09B3/21—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste using organic binders or matrix
    • 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

Abstract

(57)【要約】 少なくとも部分的に合成樹脂くずからなる合成樹脂骨材が添加され、かつこの骨材は、添加前に強いアルカリおよび／または強い酸による化学処理によって不活性化される、軽量コンクリートの製造方法が提案される。この合成樹脂骨材は添加前に異なる大きさのグループに分類され、望ましい大きさの少なくとも一つのグループの合成樹脂骨材が異なる形のグループに分離され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、添加前に化学処理により不活性化される合成樹脂くずが少なくと
もその一部を成す粒状合成樹脂骨材が添加される、軽量コンクリートの製造方法
に関するものである。さらにこの発明は、軽量コンクリート用骨材ならびに、基
本的に丸い粒のグループや、基本的に角のある粒のグループのように、粒状材料
をその形に応じて異なるグループに分離する装置に関するものである。
【０００２】 コンクリートはセメント、水、コンクリート骨材の混合物が固まったもので、
場合によってはコンクリート添加剤や混和剤を含み得る。乾燥生密度によって、
軽量コンクリート（２．０ｋｇ／ｄｍ3より軽量）、標準コンクリート（２．０
から２．８ｋｇ／ｄｍ3）および重量コンクリート（２．８ｋｇ／ｄｍ3より重量
）に分類される。
【０００３】
【従来の技術】
軽量コンクリートを製造するには一般に、細かい砂、溶岩砂、溶岩砂礫、軽石
、膨張粘土、膨張片岩、膨張雲母、膨張真珠岩、珪藻土、凝灰岩、その他飛散灰
、ごみの燃えがら、木質繊維をベースとするコンクリート骨材が使用される。天
然鉱石のコンクリート骨材への利用が拡大した場合の短所は特に、その産出量が
限られている点と、自然に深く関与する坑外採掘はエコロジーの観点からも益々
物議をかもす、という点である。さらに、多孔性鉱石骨材を使用して製造される
軽量コンクリートはポンプの利用が困難であるため、技術的に利用適性が限定さ
れる。
【０００４】 さらに、合成樹脂をベースとするコンクリート骨材が知られているが、その場
合、優れた断熱および防音特性を有する多孔性製品を得るため主に多泡合成樹脂
が使用される。そのようなコンクリートは例えば、建物の多層外壁における心壁
遮断や、街道や高速自動車道用の騒音防止エレメントとして使用される。大半が
多孔性のそのようなコンクリートの欠点は、圧縮強度が概して最大２から３Ｎ／
ｍｍ2と低く、またそのようなコンクリート製の部材には多少とも顕著なふやけ
、および収縮が見られるという点である。
【０００５】 さらに、合成樹脂合成の原料となる石油資源を保護せねばならないため、特に
合成ポリマーのリサイクリングが必要である。これは、多くの場合ごみ処理の唯
一の方法である焼却の際に、合成樹脂は夥しい量のＣＯ2を排出し、しばしば毒
性排気物も伴うとあれば、一層必要である。ＤＥ ４３ ３０ ０８４ Ｃ１か
ら、合成樹脂のくずを粒状物質に加工し、これをコンクリート用の骨材に使用す
ることが知られている。合成樹脂くず製の合成樹脂骨材に起因する、生コンクリ
ートのふやけは主に、合成樹脂の例えばアルミニウム汚染によって生じることが
わかったが、これはアルカリ環境にあるコンクリートの合成樹脂がガス発生下に
あってアルミニウムと反応することによる。このため、アルミニウム汚染された
合成樹脂くずは、コンクリート内において進行する化学反応をあらかじめ先取り
し、合成樹脂くずを不活性化するために、アルカリ溶液における洗浄工程を経る
。この不活性化によって、合成樹脂くずの汚れが除去され、合成樹脂くずに含ま
れたアルミニウムは溶液内に流出するので、不活性化された合成樹脂樹くずの生
コンクリートへの添加後はもはや、反応し得るアルミニウムは存在しない。しか
しながら、この軽量コンクリートの品質およびその加工適性は、多くの場合十分
なものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、粒状の合成樹脂骨材が添加され、高品質であり、加工が容
易な軽量コンクリートの製造方法を提案することである。この発明はさらに軽量
コンクリート用骨材、およびそのような方法の好ましい実施形態を実行するため
の装置をその対象とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の方法技術に関する課題は、粒状合成樹脂骨材が不活性化される前に
粒の大きさによって異なるグループに分類され、その中から少なくとも目標とす
るコンクリート特性にとって望ましい大きさのグループが少なくとも一つ、さら
なる処理および不活性化のために選択されることによって、解決する。
【０００８】 この発明の前提となる基本的考えは、粒状合成樹脂骨材を大きさにばらつきが
あるままではなく、まずその大きさによって異なるグループによって分類し、そ
の中から一つ、または複数のグループを選び出し、選び出された合成樹脂骨材を
上記の方法で不活性化する、というものである。したがって好ましい実施例では
、粒状合成樹脂骨材が添加前に例えばふるいに、特に揺動ふるいにかけられるこ
とによって、異なる大きさのグループに分類される。この合成樹脂骨材は例えば
、粒の直径が約２ｍｍより小さいグループ、約２から４ｍｍのもの、約４から８
ｍｍのもの、８から１６ｍｍのもの、そして約１６ｍｍより大きい粒のグループ
に分類され得る。
【０００９】 乾燥生密度ができるだけ低く、かつセメント含有量が一定の、粒状合成樹脂骨
材を含むコンクリートの硬度にとっては特に、合成樹脂粒子の粒の大きさが極め
て重要であり、そのようなコンクリートでは、粒の大きさが４から８ｍｍ、およ
び８から１６ｍｍのグループを使用すると最良の硬度が得られる。直径が約１６
ｍｍより大きい粒のグループは例えば集塊器または圧砕機にかけられ、改めて分
類され得るが、直径が約２ｍｍより小さいグループは、特性に関する要求が高く
ないコンクリートの製造に利用されるか、あるいは他の方法、例えば押出し成型
によって活用される。粒をより粗くした後、改めて大きさの分類が行われ得る。
【００１０】 この発明の方法によると、乾燥生密度が特に１．７から２．０ｋｇ／ｄｍ3、
硬度が好ましくは２０Ｎ／ｍｍ2から２５Ｎ／ｍｍ2の緻密な構造の軽量コンクリ
ートが製造可能であるが、このコンクリートは加工およびポンプによる汲み上げ
に適しており、ふやけることは全くないか、あるいはわずかのみである。そのよ
うなコンクリートから製造された部材はしたがって十分に高い硬度、わずかな重
量、および優れた耐久性ないし寸法安定性において際立っており、例えば高層建
築および地下建築や、公園、造園および道路建設における既製部材として利用さ
れ得る。
【００１１】 この発明による方法は、例えば合成樹脂くずの混ざった合成樹脂の塊のような
使用済みの合成樹脂について、甚大な量を受容可能であり、特に使用される合成
樹脂くずの種類が必ずしも一様である必要のない、高価値の再利用法を開発する
ものである。例えば、アルミニウムで覆われることの多い薄片くずの合成樹脂も
また利用可能であるが、その場合この合成樹脂は、この発明による方法の前工程
段階で溶かされ、塊にされてから小さく砕かれ得る。
【００１２】 好ましいさらなる実施例では、少なくともある大きさのグループの粒状骨材が
形状によって異なるグループに分離されるが、例えば直径が約４から８ｍｍや約
８から１６ｍｍの大きさのグループが、基本的に丸い粒のグループと、角張った
粒、すなわち平らな粒のグループとに分類される。コンクリートに添加される、
これらの形状グループの混合比はコンクリートの特性に影響する。したがって、
粒の大きさならびに形状によって分類することによって、それらの使用目的に個
々に合致した軽量コンクリートを製造することが可能である。好ましくは、上記
の大きさの丸い粒が軽量コンクリートの製造に使用される。表面が粗く、好まし
くは独立したセル状の、ずんぐりした等軸晶系の粒形状は生コンクリートの加工
を容易にする一方、角張った粒、すなわち箔状、または裂状の骨材粒は生コンク
リートの加工によい影響は与えない。これは、角張った、平らな、したがって平
坦な骨材粒がコンクリート表面に平行に配置されることによって、異方性の個体
コンクリートができるからである。丸い粒成分の好ましくは５から３０質量％と
、より少ない成分比であれば、コンクリートの加工適性を大きく損なうことなく
、角張った合成樹脂粒を添加することが可能である。コンクリートに必要な細粒
骨材としては、０から２ｍｍの大きさの砂が加えられる。コンクリートの全骨材
中、好ましくは２０から３０質量％を占める４から８ｍｍの大きさの丸い粒のグ
ループと共に、骨材用のふるい分け線としての降下粒子が得られる。そのような
混合によって、経済的なセメント使用で１．６から１．７ｋｇ／ｄｍ3の乾燥生
密度が、圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ2で達成され得る。この発明の方法によるさらな
る利点は、そのようにして製造されたコンクリートから機械的選別法によって、
特に粉砕やふるいにかけることによって、合成樹脂骨材を再び完全に取り出せる
点である。
【００１３】 基本的に丸い形や、角張った平らな形等の異なる形状のグループに粒状合成樹
脂材料を分離するために、この発明では回転ドラムを備える装置が考えられる。
この装置は粒状材料を受容するための粗い内部表面（粒度＜１００）を有し、ド
ラム内側の中央領域には、ドラムが回転すると摩擦力によってその内壁に付着し
、それに向けて上がってくる粒のための収集器が、基本的に水平に配置される。
基本的に丸い粒と、角張った粒のグループとは、ドラムが回転すると、角張った
粒がドラムの粗い内部表面における付着摩擦によってドラム壁部に沿って上方に
運ばれ、ドラム壁部から外れると、ドラムの内側に配置された収集器上に落ちる
ことによって、分類される。一方、丸い粒は基本的に付着摩擦力がはるかに小さ
いので、回転ドラムの内側の収集器の下に集まる。
【００１４】 この装置からこれらの粒のグループを搬出するために、好ましい実施例では、
ドラムの長手方向の軸線が傾けて配置されるので、持ち上がった装置端部におい
て原料供給されることで、丸い粒のグループはドラムの低い方の端部に絶えず搬
出される。好ましいさらなる実施例では、収集器がコンベヤベルトのようなもの
を有し、したがって角張った粒のグループもまた絶えず装置から搬出される。ド
ラムの駆動には、例えば回転駆動ローラが設けられ、その上にドラムが載置され
得る。
【００１５】 ０から２ｍｍならびに２から４ｍｍの大きさのグループの粒を、４から８ｍｍ
の大きさの粒のグループの粗粒の部分補充としてコンクリートに添加することは
可能ではあるが、所与の硬度水準を維持せねばならない場合、それによってより
多くのセメントが必要となるので、賢明ではない。この大きさの粒、特に０から
２ｍｍの粒を使用する際のさらなる欠点として、コンクリート組織からの合成樹
脂の経済的回収が不可能であることに留意すべきである 生コンクリート混合の際に調整されるアルカリ環境のｐＨ値を下げないために
、好ましい実施例では、合成樹脂くずの不活性化にアルカリ溶液および／または
アルカリ土類水酸化溶液、特に苛性ソーダ溶液が使用される。上記の水酸化溶液
の混合物もまた当然ながら、使用可能である。
【００１６】 同様に、合成樹脂くずの不活性化に無機酸を使用することも可能であるが、好
ましくはハロゲン水素をベースとする酸のような非酸化酸、例えば塩酸が使用さ
れる。
【００１７】 使用される酸またはアルカリ浴槽の濃度および温度、不活性化の時間、ならび
にこのプロセスが実施されるのが稼動浴槽内か、停止浴槽内かは、使用される合
成樹脂くずの粒の大きさ、そこに含まれる不純物およびそれが化学的侵食を受け
易いか否かによって決定され得る。室温で８時間から１２時間の間、１．１から
１．２ｋｇ／ｄｍ3の濃度のアルカリ溶液で不活性化された合成樹脂は、生コン
クリートに添加された後、もはやそのふやけの原因になることはないと、実験に
よって示された。この場合、不活性化処理の段階の前に分類工程を経ると、合成
樹脂くずのうち不活性化されるべき体積流が劇的に減少するので、経済的に有利
である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、基本的に丸い形や、基本的に角張った形といった異なる形のグルー
プに粒状材料を分類するための装置の好ましい実施例が、図面を参考により詳細
に説明される。唯一の図面は、この発明による装置の透視図を示す。
【００１９】 図示された装置１は、粒状材料９を受容するための粗い内部表面を備える回転
ドラム２と、ドラム２が回転するとその内壁に摩擦力によって付着する、特に基
本的に角張った粒のために、ドラム２の内側の中央領域に配置された、基本的に
水平な収集器３とを有する。ドラム２の長手方向軸線５は、ドラム２内に蓄積し
た丸い形状の粒のグループの継続的搬出を可能にするため、傾斜して配置される
。収集器３はコンベヤベルトとして形成され、角張った形状の粒グループの継続
的搬出を保証する。ドラム２は駆動ローラ４上に載置され、それによって矢印７
の方向に回転可能であり、丸ないし角張った粒とドラム内壁との間における摩擦
が異なることによって、粒状材料９を形状によって分離する。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月２２日（２００１．３．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バース，マルティン ドイツ連邦共和国、デー−74889 ジンス ハイム、ライプツィヘルシュトラーセ、12 (72)発明者 ビーダーマン，ウド ドイツ連邦共和国、デー−76646 ブルッ フザル、イム・ブルッフレ、５ (72)発明者 アンゲラー，ゲルハルト ドイツ連邦共和国、デー−76228 カール スルーエ、ヒンテルム・ツァウン、８ (72)発明者 マルシャイダー−バイデマン，フランク ドイツ連邦共和国、デー−76344 エッゲ ンシュタイン、シューベルトシュトラー セ、８ (72)発明者 ミューラー，ハラルト ドイツ連邦共和国、デー−76275 エット リンゲン、フェルヒェンベーク、19 (72)発明者 ガーレヒト，ハラルト ドイツ連邦共和国、デー−76297 シュト ゥーテンゼー−スタフォルト、ツォルハウ スシュトラーセ、12 (72)発明者 ヘロルト，グンテル ドイツ連邦共和国、デー−76228 カール スルーエ、ドゥーレンベテルスバッハー・ シュトラーセ、29 Ｆターム(参考） 4G012 PA23

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも部分的に合成樹脂くずからなる粒状の合成樹脂骨
    材が添加され、かつこの骨材は、添加前に化学処理によって不活性化される、軽
    量コンクリートの製造方法であって、粒状合成樹脂骨材が不活性化の前に異なる
    大きさのグループに分類され、その中から、目標とするコンクリート特性に望ま
    しい大きさの少なくとも一つのグループが、さらなる処理および不活性化のため
    に選出されることを特徴とする、方法。
  2. 【請求項２】 合成樹脂骨材がその大きさによって、約２ｍｍより小さいグ
    ループ、粒の直径が約２から４ｍｍのグループ、約４から８ｍｍのグループ、約
    ８から１６ｍｍのグループ、および約１６ｍｍより大きいグループに分類される
    ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 基本的に粒の直径が４から８ｍｍおよび／または８から１６
    ｍｍの大きさのグループが軽量コンクリートに使用されることを特徴とする、請
    求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 合成樹脂骨材がふるいに、特に揺動ふるいにかけられて分類
    されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 選択された大きさの粒状合成樹脂骨材が不活性化される前に
    、形状によって異なるグループに分離されることを特徴とする、請求項１から４
    のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記分離が、基本的に丸い粒のグループと、基本的に角張っ
    た、平らな粒のグループとの間で行われることを特徴とする、請求項４に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 合成樹脂骨材が少なくとも７０％の基本的に丸い粒からなる
    ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 粒状合成樹脂骨材が、独立したセル状の、粗い表面を有する
    ことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 不活性化が強いアルカリおよび／または強い酸で行われるこ
    とを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 不活性化に、アルカリ溶液および／またはアルカリ土類水
    酸化溶液が使用されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 苛性ソーダ溶液が使用されることを特徴とする、請求項１
    ０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 不活性化に無機酸が使用されることを特徴とする、請求項
    １から９のいずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 非酸化酸が使用されることを特徴とする、請求項１２に記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】 ハロゲン水素をベースとする酸、例えば塩酸が使用される
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 合成樹脂くずの混ざった合成樹脂塊が利用されることを特
    徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 基本的に丸い粒や、基本的に角張った粒のように、異なる
    形状のグループに粒状材料を分離するための、特に請求項５または６に記載の方
    法を実施するための装置（１）であって、粒状材料（９）を受容するための粗い
    内部表面を有する回転ドラム（２）と、ドラム（２）の内側の中央領域に配置さ
    れ、ドラム（２）が回転するとその形状によってドラムの内壁に摩擦力で付着す
    る粒（９）が供給可能な、水平収集器（３）とを備え、さらに、分離された粒形
    状グループのための搬出装置をそれぞれ備える、装置。
  17. 【請求項１７】 ドラム（２）の長手方向軸線（５）が傾斜配置されること
    を特徴とする、請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 収集器（３）がコンベヤベルトを有することを特徴とする
    、請求項１６または１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 独立したセル状表面を有する多孔性合成樹脂粒状の、軽量
    コンクリート用合成樹脂骨材。
  20. 【請求項２０】 強いアルカリおよび／または強い酸を用いた化学処理によ
    って不活性化された合成樹脂くずから合成樹脂粒が形成されることを特徴とする
    、請求項１９に記載の合成樹脂骨材。
  21. 【請求項２１】 合成樹脂粒が基本的に丸い形状を有することを特徴とする
    、請求項１９または２０に記載の合成樹脂骨材。
JP2000588091A 1998-12-11 1999-12-09 軽量コンクリートの製造方法、軽量コンクリート用粒状骨材、および粒状材料分類装置 Withdrawn JP2002532371A (ja)

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