JP2006334946A - コンクリート二次製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生細骨材および再生粗骨材を有効利用し、産業廃棄物の最終処分量の縮減を図ることができ、かつ、所要の要求品質を満足するコンクリート二次製品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 再生骨材を含むコンクリート二次製品の製造方法であって、使用する骨材の物性値とその絶対容積の積の和を、使用した全骨材の絶対容積の和で除した相対品質値を指標として計画調合を行う相対品質値法に基づき、普通骨材の少なくとも一部を再生骨材に置換する置換率を設定する第１工程と、第１工程で設定した置換率に基づいて調合した再生骨材を含むコンクリートを打設する第２工程と、第２工程で打設したコンクリートを蒸気養生する第３工程とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、再生骨材混入コンクリート二次製品の製造技術に関し、特に、土木、建築分野で用いられる構造用及び非構造用のプレキャストコンクリートを製造する方法として好適な技術に関する。

コンクリート塊等から製造した再生粗骨材については、構造用コンクリートへの実用化技術が確立されている。しかし再生粗骨材製造時に併せて発生する再生細骨材については、一般に、構造用コンクリートへの利用は困難なため、埋戻し材や路盤材等として利用されている。しかしながら、再生細骨材には、原コンクリートのセメント分に含まれる六価クロム等の有害物質が多く含まれており、土壌汚染等の問題が生じている。そのため、埋戻し材や路盤材以外の利用用途の開発が必要である。

再生骨材をコンクリートへ使用するためには、付着している原モルタルを十分に除去しなければならなかった。しかしながら、このためには手間のかかる高度な処理が必要となり、再生骨材のコストが高くなること、処理における環境負荷が大きくなることが問題となっていた。

本発明は、このような点に配慮したもので、再生細骨材および再生粗骨材を有効利用し、産業廃棄物の最終処分量の縮減を図ることができ、かつ、所要の要求品質を満足するコンクリート二次製品の製造方法を提供することを技術的課題とする。

本発明は、上記の技術的課題を解決するために以下のような手段を採用した。

本発明は、再生骨材を含むコンクリート二次製品の製造方法であって、使用する骨材の物性値とその絶対容積の積の和を、使用した全骨材の絶対容積の和で除した相対品質値を指標として計画調合を行う相対品質値法に基づき、普通骨材の少なくとも一部を再生骨材に置換する置換率を設定する第１工程と、第１工程で設定した置換率に基づいて調合した再生骨材を含むコンクリートを打設する第２工程と、第２工程で打設したコンクリートを蒸気養生する第３工程とを含むことを特徴とする。

ここで、相対品質値とは、使用する骨材の品質と使用量(絶対容積)から算出される骨材品質に関する指標であり、相対品質値と強度、弾性、乾燥収縮など、再生コンクリートの主要な性質との間には明確な相関が認められる。したがって、骨材置換法（普通骨材を再生骨材に置換する置換率の設定）においては、この指標を用いて所定の要求品質に応じた計画調合を行うことができる。

本発明によれば、再生骨材をコンクリート二次製品に適用することで、産業廃棄物の最終処分量の縮減を図ることができる。特に、本発明では、相対品質値法に基づく骨材置換法により適切な再生骨材の置換率を設定し、それに基づく調合のコンクリートを打設し、コンクリート二次製品を製造する。さらに、コンクリートの打設後に蒸気養生することで、再生コンクリートの強度低下を抑制する。これにより、再生骨材の品質向上のための処理を行わない低品質の再生骨材にも適用可能となり、再生骨材の製造に係るコスト及び環境負荷の低減を図ることが可能になる。

本発明において、製造するコンクリート二次製品の品質によっては、原モルタルの混入による品質の低下を防ぐため、再生骨材の磨砕処理等を行い、骨材の吸水率などの品質を向上させる場合もある。本発明では、相対品質値法に基づく骨材置換法を適用しているため、このような再生骨材にも適用可能である。

第３工程での蒸気養生については、温度５０℃程度、保持時間２．５〜３時間程度とすることが望ましい。温度５０℃程度の蒸気養生としたのは、養生温度が高くなるのに伴い熱による環境負荷が大きくなる点に配慮したものである。

また、再生骨材の吸水率に配慮した場合、本発明は主として再生細骨材を用いたコンクリート二次製品の製造方法として特に効果的であるが、再生粗骨材についても同様に適用が可能である。

普通細骨材に代えて再生細骨材を用いた場合、再生細骨材の品質に応じた置換率を用いることで、品質の変動にも対応可能であり、再生骨材全体の製造コストの低減、環境負荷の低減を図ることができる。

本発明に係るコンクリート二次製品の製造方法によれば、再生細骨材および再生粗骨材を有効利用し、産業廃棄物の最終処分量の縮減を図ることができ、かつ、所要の要求品質を満足するコンクリート二次製品を得ることができる。

以下、図面及び表を参照し、本発明に係るコンクリート二次製品の製造方法の実施例について詳細に説明する。以下の実施例は、土木、建築資材となる構造用及び非構造用のプレキャストコンクリートの製造方法に本発明を適用したものである。

（実施例）
図１に示すコンクリート塊のリサイクルシステムにより、原コンクリート（コンクリート塊）をホッパー１に投入し、このホッパー１からコンクリート塊をグリズリーフィーダ２に投入し、コンクリート塊の一定の大きさのものを選別し、大きな塊をジョークラッシャー３で破砕し、磁選機４で鉄屑等を除いた後、機械式振動スクリーン５で分級し、０〜５ｍｍの再生細骨材（微粉を含む）７と、５〜２０ｍｍの再生粗骨材８を得た。さらに、微粉を含む再生細骨材７を湿式磨砕機６にかけて湿式磨砕処理し、目的とする再生細骨材７ａを製造した。

湿式磨砕処理では、円筒状のシェル内部を貫通する偏心したローターの回転により再生細骨材を磨砕する。スクリーンを通過した５ｍｍ以下の骨材は、さらに湿式の高速遠心分離機（サイクロン）９により、微粉ならびに木片などの不純物の除去を行う。

次いで、このようにして得た、再生細骨材７ａを用いて、相対品質値法に基づく骨材置換率で表１に示すような２種類の調合でコンクリートを混合し、再生細骨材コンクリートを製造した。なお、相対品質値とは、使用する骨材の品質と使用量(絶対容積)から算出される骨材品質に関する指標であり、相対品質値と強度、弾性、乾燥収縮など、再生コンクリートの主要な性質との間には明確な相関が認められることから、骨材置換法においては、この指標を用いて所定の要求品質に応じた計画調合を行うこととしている。

そして、これらの再生コンクリートで供試体を型枠内に打設した。次いで、図２に示すパターンで蒸気養生を行った。この蒸気養生パターンでは、常圧で、養生温度２０℃での前置き時間２時間後に徐々に昇温し、最高温度５０℃を２．５時間維持した後に降温し、養生開始から６．５時間後に脱型した。

このようにして得たプレキャストコンクリート供試体の材齢２８日における圧縮強度は、水セメント比４５％、５５％にそれぞれ対応した圧縮強度である、２４Ｎ／ｍｍ2 、３５Ｎ／ｍｍ2 を満足するとともに、比較用に同様な方法で作製した普通コンクリートの圧縮強度との差も小さいものであった。

（実験例）
普通骨材と再生細骨材を用いて、蒸気養生によるコンクリートの圧縮強度に対する効果を確認する実験を行った。この実験では、再生細骨材の置換率を０、５０、１００％として試験体を作製し、蒸気養生を行ったものと、蒸気養生を行わず標準養生としたコンクリートの圧縮強度等を測定した。表２に実験要因とその水準を示す。

次いで、本実験に用いた使用骨材の品質を表３に示す。

（実験方法）
表４に示す調合でコンクリートを練混ぜ、供試体を作製した。蒸気養生有りの供試体については、図２に示す蒸気養生を行った。

（実験結果）
相対品質値のうち、吸水率を因子とした相対吸水率と４週圧縮強度の関係を図３に示す。相対吸水率は、数１に基づいて算出した。但し、本実験では再生粗骨材は使用していない。再生細骨材の吸水率が、普通粗骨材、普通細骨材と比べて高いことから、再生細骨材の置換率が大きくなると相対吸水率も大きくなる。

前記図３に明示するように、４週圧縮強度は相対吸水率の増加に伴い減少する傾向にあるが、その回帰直線の勾配は、標準養生に比べて蒸気養生で小さく、再生細骨材を置換することの影響が抑制されることがわかった。また、図中には、他のコンクリートの性質も併せて示したが、４週時静弾性係数、２６週促進中性化深さにおいても同様の傾向にあることがわかった。

（材料設計）
試験で得られた蒸気養生におけるセメント水比と４週圧縮強度×０．９の関係を図４に示す。図４より、コンクリート二次製品の設計基準強度２４Ｎ／ｍｍ2、３５Ｎ／ｍｍ2
を得るのに必要な水セメント比は、４９．５％、５８．８％が得られ、これらの水セメント比に基づく調合を行うことで、より経済的なコンクリートを得ることができる。

このように、再生細骨材を用いた再生コンクリート試験では、相対品質値法に基づく調合と蒸気養生により、同一調合の普通コンクリートと同程度の強度が得られており、養生方法を工夫することで、再生コンクリートにおける単位セメント量の増加によるコスト増加を抑制することができる。また、置換率に応じた普通細骨材量の低減により、環境負荷の低減が可能となる。

コンクリート塊からの再生骨材の一製造方法を示す工程説明図である。 蒸気養生の方法を示す工程説明図である。 実験におけるコンクリートの４週圧縮強度およびその他のコンクリートの諸性質と相対吸水率の関係を示した図である。 実験における蒸気養生したコンクリートの4週圧縮強度×0.9とセメント水比の関係を示した図である。

符号の説明

１ ホッパー
２ グリズリーフィーダ
３ ジョークラッシャー
４ 磁選機
５ 機械式振動スクリーン
６ 湿式磨砕機
７、７ａ 再生細骨材
８ 再生粗骨材
９ 高速遠心分離機（サイクロン）

Claims (4)

1. 再生骨材を含むコンクリート二次製品の製造方法であって、
   使用する骨材の物性値とその絶対容積の積の和を、使用した全骨材の絶対容積の和で除した相対品質値を指標として計画調合を行う相対品質値法に基づき、普通骨材の少なくとも一部を再生骨材に置換する置換率を設定する第１工程と、
   前記第１工程で設定した置換率に基づいて調合した再生骨材を含むコンクリートを打設する第２工程と、
   前記第２工程で打設したコンクリートを蒸気養生する第３工程と、を含むコンクリート二次製品の製造方法。
2. 前記第２工程の前に、前記再生骨材の磨砕処理工程を行う、請求項１記載のコンクリート二次製品の製造方法。
3. 前記第３工程では、温度５０℃程度、保持時間２．５〜３時間程度の蒸気養生とする、請求項１又は２に記載のコンクリート二次製品の製造方法。
4. 前記再生骨材は、再生粗骨材と再生細骨材のうち、少なくとも再生細骨材を含む、請求項１〜３の何れかに記載のコンクリート二次製品の製造方法。

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