JP2005335972A - 軽量コンクリート破砕品、軽量コンクリート製品及び軽量コンクリート製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄物の発泡スチロールの用途を広げるために、発泡スチロールを利用して軽量で外観的に優れ、強度にも優れた軽量コンクリート破砕品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 セメント、骨材及び遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体に水を加えて混練する混合工程と、混合工程で得られた原料スラリーに圧力を加えて水を絞り出しながら成形する成形工程とにより製造する。着色剤を配合することにより、意匠的に優れた軽量コンクリート破砕品となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、減容した発泡スチロールを含む軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品並びにこれらの製造方法に関する。

現在、魚箱、緩衝材、食品トレイなどとして多量の発泡スチロールが使用されている。使用された発泡スチロールは廃棄され、主に焼却処分されている。廃棄された発泡スチロールを有効に利用できれば、再資源化により、地球環境の保全に寄与できる。

廃棄された発泡スチロールの用途として、例えば、下記特許文献に示すように、コンクリートに超軽量化骨材として配合し、吸音材や軽量コンクリートに利用することが考えられている。
特開２００２−８７８９１ 特許第３０７５７０８号

しかしながら、従来の発泡スチロールを含有するコンクリートは、軽量であるものの、例えば園芸用品などに使用するには外観的な趣味性に乏しく、用途が限られてしまうという問題があった。

また、コンクリートに発泡スチロールを配合すると、軽量化は達成されるものの、コンクリートの強度が不十分になり、用途が限定されてしまうという問題がある。例えば、歩道に敷く砂利などに利用できる程度の強度を有すれば、用途はかなり拡大する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、発泡スチロールを利用して軽量で外観的に優れた軽量コンクリート破砕品を提供することを目的とする。

また、本発明は、発泡スチロールを利用して軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品を提供することを目的とする。

更に、本発明は、発泡スチロールを利用して軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１に、加熱して減容した発泡スチロール粒状体を含有するコンクリートを破砕してなることを特徴とする軽量コンクリート破砕品を提供する。

破砕品の破砕した断面には、コンクリートの下地に対し白い発泡スチロールの粒が斑点模様のように浮き上がる模様が表れ、外観的に優れている。

本発明は、第２に、請求項１記載の軽量コンクリート破砕品において、粒径が５〜５０ｍｍの範囲であることを特徴とする軽量コンクリート破砕品を提供する。

破砕品の粒径をかかる範囲とすることにより、発泡スチロールの斑点模様を模様として生かすことができる。

本発明は、第３に、請求項１又は２記載の軽量コンクリート破砕品において、コンクリートが着色されていることを特徴とする軽量コンクリート破砕品を提供する。

コンクリートが着色されていると、発泡スチロールは着色剤で着色されないため、種々の色のコンクリートの下地に鮮やかに発泡スチロール粒の斑点模様の白さが目立ち、意匠的に優れたものとなる。

本発明は、第４に、遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体を５〜１５重量％含有し、かつ、圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする軽量コンクリート製品を提供する。

発泡スチロールを利用して軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品とすることができる。

本発明は、第５に、請求項４記載の軽量コンクリート製品において、コンクリートが着色されていることを特徴とする軽量コンクリート製品を提供する。

コンクリートを着色することにより、軽量でありながら強度に優れ、かつ、意匠的に優れた軽量コンクリート製品とすることができる。

本発明は、第６に、セメント、骨材及び遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体に水を加えて混練する混合工程と、前記混合工程で得られた原料スラリーを圧力を加えて水を絞り出しながら成形する成形工程とを有することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法を提供する。

遠赤外線で加熱して減容した発泡スチロールは、内部まで均一に収縮し、硬い素材である。そのため、発泡スチロールそのままのものや、遠赤外線以外の方法で加熱して減容した発泡スチロールと異なって、圧縮の際につぶれたり、圧力を解除したときに復元することがない。コンクリート原料の水を絞り出しながら圧縮するいわゆる湿式プレス成型法は強度に優れたコンクリートを製造することができる。遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体を軽量化骨材として用い、湿式プレス成型法により成形することにより、軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品を得ることができる。

本発明は、第７に、請求項６記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、セメントの配合量が２０〜６０重量％、骨材の配合量が３０〜７０重量％、遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体の配合量が５〜１５重量％、水の配合量が前記セメントと骨材の合計の配合量の１０〜４０重量％の範囲であることを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法を提供する。

かかる配合量とすることにより、軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品を得ることができる。

本発明は、第８に、請求項６又は７記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、更に、着色剤を配合することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法を提供する。

着色剤を配合することにより、セメントは着色されるが発泡スチロールは着色されないため、得られた軽量コンクリート製品は、着色剤で着色されたセメントの中に白い粒状の発泡スチロールが斑点模様のように点在するようになり、好ましい外観となる。

本発明は、第９に、請求項６〜８いずれかに記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、前記成形工程後、養生工程と破砕工程により、軽量コンクリート破砕品を製造することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法を提供する。

養生工程で強度を向上させ、粒状の軽量コンクリート製品とすることにより、砂利として園芸用や歩道に敷き詰める用途などに利用することができる。

本発明の軽量コンクリート破砕品は、外観に優れる。

また、本発明の軽量コンクリート製品は、軽量でありながら強度に優れる。

更に、本発明の軽量コンクリート製品の製造方法は、軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品を得ることができる。

以下、本発明の軽量コンクリート破砕品、軽量コンクリート製品及び軽量コンクリート製品の製造方法の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

本発明の軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品は、軽量化骨材として加熱して減容した発泡スチロールが配合され、軽量化されている。発泡スチロールは加熱による減容で容積が収縮すると共に硬くなり、軽量化骨材として利用可能になる。発泡スチロールの加熱方法は制限されないが、遠赤外線照射による加熱で減容したものを好ましく用いることができる。

遠赤外線照射による加熱方法では、粒状の発泡スチロールの中心部まで均一に加熱することができ、発泡スチロールの物性を損なわずに比較的低温で容積を均一に減容することが可能である。遠赤外線照射で減容された発泡スチロールは、緻密で硬く、後述するコンクリート製造の成形時の圧縮でつぶれたり、圧力を解除したときに復元することがなく、圧力をかけて成形する成型法に適している。

遠赤外線方式発泡スチロール減容機の一例を図１に示す。この遠赤外線方式発泡スチロール減容機１００は、廃棄された発泡スチロールが投入される投入口１０１と、投入された発泡スチロールを２〜３ｃｍ角に粉砕する一次粉砕機１０２と、一次粉砕機１０２で粉砕された発泡スチロールＳＦを搬送する加熱コンベヤ１０３と、加熱コンベヤ１０３で搬送されている発泡スチロールＳＦに遠赤外線を照射する遠赤外線ヒータ１０４と、加熱減容された発泡スチロールＳＳＦを冷却する冷却室１０５と、冷却された発泡スチロールＳＳＦを所定の粒径に粉砕する二次粉砕機１０６を備える。発泡スチロールＳＦは加熱コンベヤ１０３で搬送されながら遠赤外線ヒータ１０４による遠赤外線照射で１２０〜１３０℃に加熱され、容積が１／２０〜１／４０程度に減容される。

減容された発泡スチロールの嵩比重は０．２５ｇ／ｃｍ^３程度である。粒径は用途により７ｍｍ以下、４ｍｍ以下など選択が可能である。減容された発泡スチロールには比較的細かい粒径のものが含まれるが、コンクリートの軽量化骨材としては、むしろ大きい粒径のものから小さい粒径のものまで粒径の広い範囲が含まれているものが好ましいとされている。

本発明の軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品は、加熱して減容した発泡スチロールを軽量化骨材として用いる。本発明の軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品の製造方法を図２の流れ図を参照しながら説明する。

原料としては、セメント、骨材、加熱して減容した、好ましくは遠赤外線で加熱して減容した発泡スチロール粒状体、必要により着色剤を用いる。セメントとしては、ポルトランドセメント、高炉セメントなどを使用することができる。エコ製品とするためには高炉セメントＢ種を使用することが好ましい。セメントの配合量は２０〜６０重量％、特に３０〜５０重量％の範囲とすることが好ましい。

骨材の種類としては、瓦屑、砕石、砕砂、川砂利などの１種を単独で又は２種以上を併用して使用できる。骨材の粒径は５ｍｍより小さい細骨材を用いることが好ましい。エコ製品とするためには瓦屑と砂を併用することが好ましい。骨材の配合量は３０〜７０重量％、特に４０〜６０重量％の範囲とすることが好ましい。

発泡スチロールの配合量は５〜１５重量％、特に７〜１３重量％の範囲とすることが好ましい。発泡スチロールの配合量により、得られる軽量コンクリート製品の比重が決まる。発泡スチロールの配合量を多くすると軽量化に有利であるが、１５重量％を超えると結合材としてのセメントが発泡スチロールを被覆できない程度に発泡スチロールの容積が大きくなり、実用上の強度が得られないおそれがある。

コンクリートの着色剤としては、各種の染料、顔料を使用できるが、水に溶解しない顔料が好ましく、例えばオキシ水酸化鉄（黄色）、酸化鉄（ブラウン）、四三酸化鉄（チャーコールグレー）などを例示することができる。顔料を用いることによって耐光性が良好になる。着色剤の配合量は、色の濃淡に合わせて１〜２重量％の範囲とすることが好ましい。

本発明の軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品の製造方法は、例えば、まず、上記原料を上記配合量で混練機に入れ、水を加えて原料スラリーを調合する混練を行う。遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体は軽いため、発泡スチロールの分離を防止しながら混練することが好ましい。

得られた原料スラリーの成形方法は、強度を向上させるために、圧力を加えて水を絞り出しながら成形するいわゆる湿式プレス成型法を採用することが好ましい。そのため、水の配合量は、セメントと骨材の合計の配合量の１０〜４０重量％、特に１５〜３０重量％の範囲とすることが好ましい。成形品の形状は特に制限はないが、板状、ブロック状、柱状、その他の形状に成形することができる。湿式プレス成型法における単位面積当たりの圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ^２以上、好ましくは７０ｋｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。湿式プレス成型法では、加えた水の大部分は、成形時の圧力で原料スラリーから絞り出される。

遠赤外線で加熱して減容した発泡スチロールは、内部まで均一に収縮し、硬い素材である。そのため、発泡スチロールそのままのものや、遠赤外線以外の方法で加熱して減容した発泡スチロールと異なって、湿式プレス成型法で圧力を加えた際につぶれたり、圧力を解除したときに復元することがなく、通常の骨材と同様に湿式プレス成型法に用いることができる。そのため、遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体を軽量化骨材として用い、湿式プレス成型法により成形することにより、軽量でありながら強度に優れる軽量コンクリート製品を得ることができる。

湿式プレス成型法で水を絞り出しながら加圧することにより、気泡を追い出し、セメントと骨材の結合性を高めることができる。

湿式プレス成型法で得られた成形品に対して２段階の養生を行って必要な強度を得ることができる。始めに相対湿度が７０％以上の高湿度とやや高い温度の環境下に１０〜２０時間程度置く湿潤養生を行い早期強度を確保する。次に、大気中に数日〜１０日程度放置する自然養生を行う。軽量コンクリート製品として利用するときは、養生後に出荷することができる。

次に、軽量コンクリート破砕品を得るときは、養生を行った成形品を複数個に破砕する粗粉砕を行ったものを二次粉砕で所定の粒径に破砕し、篩分する。破砕品の粒径としては、用途にもよるが、園芸用やマルチングなどに用いる場合は、５〜５０ｍｍ、特に１０〜３０ｍｍの範囲が好ましい。

園芸用の砂利などの用途では、角があると危険であるため、内部に羽を有する回転筒の中に破砕品を通し、破砕品相互の接触で角を削って丸める角取り操作を行い、本発明の軽量コンクリート破砕品を得ることができる。この軽量コンクリート破砕品を袋に所定重量ずつ梱包し、製品として出荷できる。

このようにして得られる軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品は、空気中の湿分と平衡状態にある場合の気乾比重が１．０〜１．４程度と軽量でありながら、圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ^２以上と高強度を有し、人や自動車の荷重に耐える程度の強度を有する。圧縮せず、流し込みで成形した場合には、圧縮強度は５〜７Ｎ／ｍｍ^２程度であり、圧縮した場合と大きな差がある。

また、湿式プレス成型法で圧力が加えられた面には遠赤外線で加熱して減容した発泡スチロールが殆ど表れない。ところが、図３に示すように、軽量コンクリート破砕品１の破砕した断面には、コンクリート２の下地に対し白い発泡スチロール３の粒が斑点模様のように浮き上がる模様が表れる。コンクリート２が着色されていると、発泡スチロール３は着色剤で着色されないため、種々の色のコンクリート２の下地に鮮やかに発泡スチロール粒３の斑点模様の白さが目立ち、意匠的に優れた軽量コンクリート破砕品１となる。また、水の通りが良好であり、水を含んだまま凍結しても破壊されることはなく、寒冷地でも使用することができる。

そのため、本発明の軽量コンクリート破砕品は、例えば鉢の表面に敷く砂利、歩道や庭に敷く砂利、植物の株元の地表面を覆うマルチングなどの用途に用いることができる。

セメントとして高炉セメントＢ種、骨材として粒径が５ｍｍ以下の細砂と瓦屑、粒径が７ｍｍ以下の遠赤外線で減容した発泡スチロール及び着色剤として酸化鉄、更に水を上記配合量で混練機に投入し、原料スラリーを調合した。

次に、原料スラリーを型枠に入れ、１５０トンプレス機で水を絞り出しながら圧縮し、幅４５０ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの原板を成形した。原料スラリーの９２〜９３％の水が絞り出された。

得られた原板をまず温度４０℃、湿度７０％の条件下で１５時間湿潤養生を行った。次に、大気にて６日間自然養生を行った。

原板を４〜５等分に粗粉砕し、次に破砕機で３０ｍｍ以下に破砕する２次破砕を行った。１０ｍｍ以下の粒径の破砕品を篩分した後、羽を有する回転筒の中に入れて破砕品同士の接触により破砕品の角を丸くする角取り操作を行い、得られた１０〜３０ｍｍの粒径の軽量コンクリート破砕品を袋の中に梱包した。

得られた軽量コンクリート破砕品のコンクリートはブラウンに着色され、気乾比重は１．２〜１．３であり、原板で測定した曲げ強度は４．８Ｎ／ｍｍ^２、圧縮強度は２６．０Ｎ／ｍｍ^２であった。破砕面にはコンクリートの濃いブラウンの中に白い発泡スチロールが斑点模様に点在して鮮やかな外観であった。

本発明の軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品は、廃材の発泡スチロールを資源化して利用し、例えば園芸用の砂利などとして再利用可能である。
また、本発明の軽量コンクリート製品の製造方法は、かかる軽量コンクリート破砕品及び軽量コンクリート製品を製造する用途に利用可能である。

遠赤外線方式発泡スチロール減容機の一例を示す概略構成図である。 軽量コンクリート破砕品を製造する工程を示す流れ図である。 軽量コンクリート破砕品の破砕面の外観を模式的に示す概略外観図である。

符号の説明

１：軽量コンクリート破砕品
２：コンクリート
３：減容した発泡スチロール粒状体
１００：遠赤外線方式発泡スチロール減容機
１０１：投入口
１０２：一次粉砕機
１０３：加熱コンベヤ
１０４：遠赤外線ヒータ
１０５：冷却室
１０６：二次粉砕機
ＳＦ：発泡スチロール
ＳＳＦ：遠赤外線で減容された発泡スチロール

Claims (9)

1. 加熱して減容した発泡スチロール粒状体を含有するコンクリートを破砕してなることを特徴とする軽量コンクリート破砕品。
2. 請求項１記載の軽量コンクリート破砕品において、
   粒径が５〜５０ｍｍの範囲であることを特徴とする軽量コンクリート破砕品。
3. 請求項１又は２記載の軽量コンクリート破砕品において、
   コンクリートが着色されていることを特徴とする軽量コンクリート破砕品。
4. 遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体を５〜１５重量％含有し、かつ、圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする軽量コンクリート製品。
5. 請求項４記載の軽量コンクリート製品において、
   コンクリートが着色されていることを特徴とする軽量コンクリート製品。
6. セメント、骨材及び遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体に水を加えて混練する混合工程と、
   前記混合工程で得られた原料スラリーに圧力を加えて水を絞り出しながら成形する成形工程と
   を有することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法。
7. 請求項６記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、
   セメントの配合量が２０〜６０重量％、骨材の配合量が３０〜７０重量％、遠赤外線で減容した発泡スチロール粒状体の配合量が５〜１５重量％、水の配合量が前記セメントと骨材の合計の配合量の１０〜４０重量％の範囲であることを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法。
8. 請求項６又は７記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、
   更に、着色剤を配合することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法。
9. 請求項６〜８いずれかに記載の軽量コンクリート製品の製造方法において、
   前記成形工程後、養生工程と破砕工程により、軽量コンクリート破砕品を製造することを特徴とする軽量コンクリート製品の製造方法。

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