JP2005254723A - 貝殻混和コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 貝殻をコンクリートに混和する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減し、かつ貝殻を混和して製造されるコンクリートの性状を改善することを可能とする貝殻混和コンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】 コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材のみを予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにした。または、コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材に、セメントの一部と混練水の一部とを添加して予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにした。
【選択図】 なし

Description

本発明は、貝殻混和コンクリートの製造方法に関し、特に、カキ、真珠貝、サザエ、ホタテ貝等の貝殻の廃材を有効に利用した貝殻混和コンクリートの製造方法に関する。

周知のように、カキ、サザエ、ホタテ貝といった貝類は、食用に供給され、真珠貝は、真珠の養殖に用いられている。これら貝類の中身を取り除いた後の貝殻は、埋め立て処分されるか、多くは空き地に山積みされた状態で放置されている。
これに対し、このような貝殻の有効利用を図る技術が開発されている。例えば、このような貝殻を骨材の一部として利用し、コンクリートブロックを製造する方法がある（特許文献１）。
ここで、貝殻をコンクリート骨材として用いる場合、貝殻を粉砕するのが一般的である。そして、一般的には、コンクリートの製造場所とは異なった場所で、予め貝殻の廃材を１〜１０mm程度に粉砕している。
しかし、このように別の場所で貝殻を粉砕する工程があるので、製造上の負担・コスト上の負担が大きく、貝殻の利用を図る妨げとなっていた。
特開２００２−２４１１６５号

上記事情に対して、本発明は、貝殻をコンクリートに混和する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減し、かつ貝殻を混和して製造されるコンクリートの性状を改善することを可能とする貝殻混和コンクリートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、未粉砕のカキ、真珠貝、サザエ、ホタテ貝等の貝殻をコンクリートの製造過程でコンクリートに混和するに際し、はじめに該貝殻と粗骨材のみを混練することにより、良好に貝殻が粉砕されるので貝殻の混和量が増やせること、粉砕された貝殻の一部が粗骨材を被覆することにより貝殻の特性を活かし易くなること等を見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、貝殻混和コンクリートの製造方法であって、コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材のみを予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにしたことを特徴とする。

また、本発明は、他の形態として、貝殻混和コンクリートの製造方法であって、コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材に、セメントの一部と混練水の一部とを添加して予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにしたことを特徴とする。
なお、本発明でいう未粉砕の貝殻には、輸送や貯蔵過程で自然に割れ、破砕した貝殻も含まれる。

本発明によれば、貝殻をコンクリートに混和する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減し、かつ貝殻を混和して製造されるコンクリートの性状を改善することを可能とする貝殻混和コンクリートの製造方法が提供される。

以下、本発明に係る貝殻混和コンクリートの製造方法ついて、さらに詳細に説明する。
なお、本明細書の記載中、％とあるのは特にことわりのない限り、重量％をいう。
第１の実施の形態
まず、本発明に係る貝殻混和コンクリートの製造方法について、その第１の実施の形態を説明する。この形態は、請求項１に対応する。
本実施の形態では、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材のみを予め混練し、その後、セメント、細骨材、水、必要に応じて高性能減水剤といった混和剤等のその他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練するようにしている。

本実施の形態は、より具体的には、例えば、未粉砕の貝殻と粗骨材とのみの空練り工程（貝殻粉砕工程）、細骨材を投入し再空練りする工程（細骨材投入工程）、混練水、セメント、混和剤（材）等を投入する工程（混練水等投入工程）、本練り工程、及び排出工程を含み、これらの工程をこの順に従って実施する。これらの各工程について説明する。

貝殻粉砕工程
この工程は、本実施の形態の特徴的工程である。この工程では、外部からコンクリート製造場所に持ち込まれた未粉砕の貝殻と粗骨材のみをコンクリートミキサ内に投入し、空練りを行なう。この工程では、貝殻を粉砕して、混和材として適切な性状とする。
投入する貝殻は、カキ、サザエ、ホタテ貝、真珠貝等の貝類から中身を取り除いた後の廃材である。粗骨材は、砕石、砂利、人工粗骨材であり、本発明の目的に適うものであれば、特に限定されるものではない。
コンクリートミキサとしては、強制練りパン型ミキサ、強制練り2軸ミキサを好適に用いることができる。もっとも、本発明の目的に適うものであればこれらに限定されるものではない。
貝殻と粗骨材との割合は、特に限定されないが、粉砕効率やコンクリートへの混和量からして、粗骨材１００重量部に対して貝殻１５〜６５重量部が好ましい。

本工程によるコンクリートミキサによる空練りは、通常３〜１０分行なうが、通常５分程度で、貝殻を十分粉砕することができる。すなわち、貝殻の粗粒率（Ｆ．Ｍ）を２．６〜２．８とすることができる。

細骨材投入工程
ついで、細骨材を投入し、さらに再空練りを行なう。細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等や、再生細骨材を使用することができる。本発明において、細骨材は、モルタルの充填性や強度や耐久性等から、最大粒径２．５mm以下のものを使用することが好ましく、最大粒径２．０mm以下のものを使用することがより好ましいが、本発明の目的に適うものであれば、特にこれに限定されるものではない。
細骨材の割合は、特に限定されない。

この工程によるコンクリートミキサによる空練りは、３０〜９０秒行なうが、通常３０秒程度で、十分である。

混練水等投入工程
この工程では、混練水、セメント、混和剤（材）を細骨材投入工程後のコンクリートミキサに投入する。
混練水は、一般的には水道水である。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや都市ゴミ焼却灰等を原料として製造されたエコセメント等を使用することができる。
混和材としては、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末、シリカフューム、蛇紋岩粉末等を使用することができる。これらの中でも、フライアッシュを使用することは、モルタルの流動性を向上できること、製造されるコンクリートを藻礁に使用する場合、珪藻類の着生に有用であること等から好ましい。また、蛇紋岩粉末を使用することは、製造されるコンクリートを藻礁に使用する場合、海藻類の栄養分となるリンの補給源になることから好ましい。

さらに、減水剤等の混和剤を加えることもできる。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらの中でも、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することは、流動性向上の観点等から好ましいことである。
以上の各種コンクリート構成材料の配合割合は、例えば、これまでの漁礁や藻礁用のコンクリートのそれに準じて決めればよい。

本練り工程
上記のようにして、全てのコンクリート構成材料を投入したコンクリートミキサで本練りを行なう、本練りは、３０〜１２０秒行なう。具体的には、６０秒程度で十分である。

排出工程
本練りの後、貝殻混和コンクリートがコンクリートミキサから排出される。排出された貝殻混和コンクリートは、運搬、打込み、締固め等の通常の処理がなされる。
以上のようにして製造される貝殻混和コンクリートの仕様の一例を示す。

水／セメント比（Ｗ／Ｃ比）： ３０〜７０％
ｓ／ａ： ３５〜５５％
配合比（重量部）：
水： １６０〜２１０（水道水）
セメント： ２７０〜４００（普通ポルトランドセメント）
ホタテ貝殻： ５０〜５００
粗骨材： ６００〜１０００
細骨材： ４００〜１０００
高性能減水剤： ３％以下（ポリカルボン酸系）

本実施の形態による貝殻混和コンクリートは、以上のように貝殻粉砕工程を経ている。この貝殻粉砕工程では、上記のように、未粉砕の貝殻と粗骨材のみを空練りしている。本発明者らは、このようにコンクリートミキサで、貝殻と粗骨材のみを空練りすることによって、貝殻が良好に粉砕されるので、貝殻の混和量を増やせること、及び粉砕された貝殻の一部が粗骨材を被覆することにより貝殻の特性を活かし易くなることを見出した。しかも、このように、コンクリートを製造する際に、粉砕すればよいので、別途、貝殻を粉砕する工程や粉砕場所から輸送する工程を省略でき、貝殻をコンクリートに混和する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減することができる。

第２の実施の形態
次に、本発明に係る貝殻混和コンクリートの製造方法について、その第２の実施の形態を説明する。この形態は、請求項２に対応するものである。この実施の形態は、第１の実施の形態に比べ、より効果的に貝殻粉砕物で被覆された粗骨材を得る方法である。
本実施の形態では、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材に、セメントの一部と混練水の一部とを添加して予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練するようにしている。
本実施の形態は、より具体的には、例えば、未粉砕の貝殻と粗骨材に、セメントの一部と混練水の一部とを添加して混練する工程（貝殻粉砕工程）、細骨材を投入し再混練する工程（細骨材投入工程）、混練水、セメント、混和剤（材）等を投入する工程（混練水等投入工程）、本練り工程、及び排出工程を含み、これらの工程をこの順に従って実施する。これらの各工程について説明する。

貝殻粉砕工程
この工程は、本実施の形態の特徴的工程である。この工程では、未粉砕の貝殻と粗骨材にセメントの一部（例えば、加えられるべき量の２０〜４０％）と混練水の一部（例えば、加えられるべき量の２０〜４０％）とを添加し、コンクリートミキサ内に投入し、混練を行なう。この工程では、貝殻を粉砕して、混和材として適切な性状とする。加えて、粉砕された貝殻の一部を粗骨材の表面に接着させる。添加されるセメントと混練水の各量は、セメントペーストが粗骨材を被覆する程度が好ましい。
投入する貝殻は、カキ、サザエ、ホタテ貝、真珠貝等の貝類から中身を取り除いた後の廃材である。粗骨材は、砕石、砂利、人工粗骨材を用いるが、本発明の目的に適うものであれば、特に限定されるものではない。
貝殻と粗骨材との割合は、第１の実施の形態と同様である。
コンクリートミキサとしては、強制練りパン型ミキサ、強制練り2軸ミキサを好適に用いることができる。もっとも、本発明の目的に適うものであればこれらに限定されるものではない。

本工程によるコンクリートミキサによる混練は、通常３〜１０分行なうが、通常５分程度で、貝殻を十分粉砕することができる。すなわち、貝殻の粗粒率（Ｆ．Ｍ）を２．６〜２．８とすることができる。さらに、本工程では、セメントの一部と、混練水の一部とが混在するので、粗骨材の粒子の表面に粉砕された貝殻の一部が接着し、貝殻粉砕物で被覆された粗骨材が得られる。なお、混練水とセメントについては、後述の混練水等投入工程の説明に従う。

本工程により得られた粗骨材を用いて得られた貝殻混和コンクリートを原料コンクリートとし、漁礁や藻礁を製造することができる。このような漁礁や藻礁の断面を図１に概念的に示す。図示のように、貝殻粉砕物１で被覆された粗骨材２がモルタル３中に混在している。この結果、粗骨材２の表面が、漁礁や藻礁における育成ポイントとなるといったようにコンクリートの性状を改善することができる。

細骨材投入工程
ついで、細骨材を投入し、さらに再混練を行なう。細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等や、再生細骨材を使用することができる。本発明において、細骨材は、モルタルの充填性や強度や耐久性等から、最大粒径２．５mm以下のものを使用することが好ましく、最大粒径２．０mm以下のものを使用することがより好ましいが、本発明の目的に適うものであれば、特にこれに限定されるものではない。細骨材の割合は、第１の実施の形態と同様、特に限定されない。

この工程によるコンクリートミキサによる空練りは、３０〜９０秒行なうが、通常３０秒程度で、十分である。

混練水等投入工程
この工程では、混練水、セメント、混和剤（材）を細骨材投入工程後のコンクリートミキサに投入する。使用する混練水、セメント、混和材、混和剤の種類や配合割合は、第１の実施の形態と同様である。

本練り工程
上記のようにして、全てのコンクリート構成材料を投入したコンクリートミキサで本練りを行なう、本練りは、３０〜１２０秒行なう。具体的には、６０秒程度で十分である。

排出工程
本練りの後、貝殻混和コンクリートがコンクリートミキサから排出される。排出された貝殻混和コンクリートは、運搬、打込み、締固め等の通常の処理がなされる。
以上のようにして製造される貝殻混和コンクリートの仕様の一例を示す。

水／セメント比（Ｗ／Ｃ比）： ３０〜７０％
ｓ／ａ： ３５〜５５％
配合比（重量部）：
水： １６０〜２１０（水道水）
セメント： ２７０〜４００（フライアッシュセメント）
カキ貝殻： ５０〜５００
粗骨材： ６００〜１０００
細骨材： ４００〜１０００
混和材： １００〜２００（蛇紋岩粉末）

本実施の形態では、貝殻と粗骨材を混練する際、セメントの一部と、混練水の一部とが混在するので、粗骨材の粒子の表面に粉砕された貝殻の一部が接着する。したがって、本実施の形態で得られた貝殻混和コンクリートで、良好な漁礁、藻礁を製造することができる。すなわち、漁礁や藻礁の表面に、貝殻粉砕物を表面に多数接着した粗骨材を含むコンクリートを用いることにより、魚が誘引され、藻が付着しやすくなるからである。

なお、貝殻混和コンクリートをポーラスコンクリートとして製造することにより特にその効果が高まる。空隙が大きくなり、表面積が大きくなり、貝殻のミネラル分が放出し易くなると共に、海水等が浸入し易くなり、付着、誘引の基点になるからである。なお、前記第１の実施の形態で製造された貝殻混和コンクリートを用いた場合にも同様の効果を得ることは可能である。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
ホタテの貝殻（青森県産のみ）、又は該ホタテの貝殻と粗骨材砕石（密度2.65g/cm³）のみを混合したものをコンクリートミキサである強制練り二軸ミキサ又は強制練りパン型ミキサにて5分間混合し粉砕した。粉砕した試料をふるい分け試験（ＪＩＳ １１０２）に定める網ふるいを用いた試験）により粗粒率を測定した。また、コンクリート骨材としての適用可能性について、目視により判断した。

以上の結果から了解されるように、貝殻単体の場合（試験例１）に比べて、貝殻と粗骨材のもの（試験例２、３）は粗粒率が３０〜４０％小さくなり、より細かく粉砕されており、コンクリート骨材として適用可能であることが認められた。したがって、本発明によれば、このようにコンクリートミキサで、貝殻と粗骨材のみを空練りすることによって、貝殻が良好に粉砕される。したがって、このように、コンクリートを製造する際に、粉砕すればよいので、別途、粉砕機で貝殻を粉砕したり、粉砕されたものを持ち込んだりする必要がなく、貝殻をコンクリートに混和する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減することができる。

本発明に係る貝殻混和コンクリートの製造方法によって製造したコンクリートは、藻礁、魚礁等のコンクリート製品の製造に好適に用いることができる。

本発明に係る貝殻混和コンクリートを用いて製造したコンクリート製品の断面構造を示す概念図である。

符号の説明

１ 貝殻粉砕物
２ 粗骨材
３ モルタル

Claims (2)

1. コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材のみを予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにしたことを特徴とする貝殻混和コンクリートの製造方法。
2. コンクリートを製造する際に、コンクリートミキサ内で未粉砕の貝殻と粗骨材に、セメントの一部と混練水の一部とを添加して予め混練し、その後、その他のコンクリート構成材料を上記コンクリートミキサ内に投入して混練し、コンクリートを製造するようにしたことを特徴とする貝殻混和コンクリートの製造方法。

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