JP2007126308A

JP2007126308A - コンクリート廃材の処理方法および樹脂コンクリート製品

Info

Publication number: JP2007126308A
Application number: JP2005318363A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Sato; 隆治佐藤; Keiichi Furuta; 圭一古田
Original assignee: SANREKKU KK
Current assignee: SANREKKU KK
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】高温焼成等を必要とすることなく容易に且つ低コストでコンクリート廃材を処理する方法を提供すること。
【解決手段】５重量％〜１６重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合し、得られた混合物を所望の成形型に入れて常温硬化させて樹脂コンクリート製品とすることを特徴とするコンクリート廃材の処理方法である。含水コンクリート廃材粉砕物は、硬化前の前記混合物全体に対して５０重量％〜９０重量％配合されることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリート廃材の処理方法および樹脂コンクリート製品に関する。

近年、建築物や土木構造物の解体に伴い発生するコンクリート廃材は膨大な量となっており、今後益々増加することが予想される。コンクリート廃材の一部は、路盤やアスファルト舗装等の床材、あるいは山間部や海岸部の埋め立て用材料として再利用されているものの、大部分はそのまま廃棄されているのが現状である。しかし、廃棄処理地の不足や遠隔化といった諸問題が発生していることから、コンクリート廃材を有効利用するための技術開発が急務となっている。
このようなコンクリート廃材の再利用方法として、例えば、特許文献１には、コンクリート廃材から再生セメントを生成する方法が提案されている。

特開平６−２８５４５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載される方法では、粉砕されたコンクリート廃材を１０００℃以上の高温で１〜４時間も焼成処理しなければならないことから、特別な高温処理設備が必要となって、処理コストが高くなるという問題があった。
したがって、本発明は、高温焼成等を必要とすることなく容易に且つ低コストでコンクリート廃材を処理することのできるコンクリート廃材の処理方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明者らは、コンクリート廃材の処理方法について種々検討した結果、樹脂コンクリート製品における骨材としてコンクリート廃材の粉砕物を利用することを想到した。
一般に、樹脂コンクリート製品は、硬化性樹脂、充填材、骨材等を混練した後、硬化させたものであり、硬化性樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂が多用されている。ここで用いられる不飽和ポリエステル樹脂は、水と相溶しないため、従来、樹脂コンクリート製品を製造する際には、ある程度乾燥させた骨材が用いられていた。一方、コンクリート廃材粉砕物は、粉塵等の飛散を防止するために、通常、含水された状態で保管されている。そのため、含水状態のコンクリート廃材粉砕物を樹脂コンクリート製品における骨材として用いても、機械的特性に優れたものを得ることは到底できないと考えられていた。

本発明者らは、含水状態のコンクリート廃材粉砕物（以下、含水コンクリートと適宜略す）を樹脂コンクリート製品における骨材として用いるコンクリート廃材の処理試験を多数行った結果、特定の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合し、得られた混合物を所望の成形型に入れて常温硬化させて樹脂コンクリート製品とすることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、５重量％〜１６重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合し、得られた混合物を所望の成形型に入れて常温硬化させて樹脂コンクリート製品とすることを特徴とするコンクリート廃材の処理方法である。
本発明のコンクリート廃材の処理方法において、含水コンクリート廃材粉砕物は、硬化前の混合物全体に対して５０重量％〜９０重量％配合されることが好ましい。
また、本発明は、上記コンクリート廃材の処理方法により得られる樹脂コンクリート製品であって、樹脂コンクリート製品中に３重量％〜８．５重量％の水分が含まれることを特徴とする樹脂コンクリート製品である。

本発明によれば、高温焼成等を必要とすることなく容易に且つ低コストでコンクリート廃材を処理しつつ、実用性の高い樹脂コンクリート製品を得ることのできるコンクリート廃材の処理方法を提供することができる。また、本発明のコンクリート廃材の処理方法で得られた樹脂コンクリート製品は、実用上十分な機械的特性を有しているので、マンホール、側溝、溝蓋等の土木用コンクリート二次製品として用いることができる。

以下、本発明のコンクリート廃材の処理方法について説明する。
本発明のコンクリート廃材の処理方法は、特定の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合し、得られた混合物を所望の成形型に入れて常温硬化させて樹脂コンクリート製品とすることを特徴としている。

本発明の処理対象であるコンクリート廃材は、建築および土木建造物の解体工事などにおいて発生したコンクリート廃材を粉砕し、含水させたものであれば特に限定されない。そして、本発明では、乾燥等することなく含水状態のコンクリート廃材粉砕物をそのまま処理することができる。コンクリート廃材粉砕物の粒径については、廃材の種類により一概に規定できないが、粉砕の程度および篩い分けにより望ましい範囲に調整することが可能である。一般的には、平均粒径が２５ｍｍ以下であり、１５ｍｍ以下のものが好ましい。また、本発明において、コンクリート廃材粉砕物の含水率は、５重量％〜１６重量％の範囲にあることが肝要である。コンクリート廃材粉砕物の含水率が５重量％未満では、粉塵等が飛散し、粉砕物を保管する周辺の環境を悪化させるため望ましくなく、また、１６重量％を超えると、樹脂コンクリート製品の機械的特性が低下し、実用に耐え得る樹脂コンクリート製品が得られないためである。
なお、本発明における含水コンクリート廃材粉砕物の含水率とは、含水コンクリート廃材粉砕物約２０〜５０ｇを測定試料として赤外線水分計（（株）ケット科学研究所製、ＦＤ−６００）により測定された値である。
コンクリートに使用された原料セメントは、水酸化カルシウムなどのアルカリ成分を含むものであれば特に制限されず、例えば、普通、早強、中庸熱、白色等のポルトランドセメント、フライアッシュやスラグを使用した混合セメント等を使用することができる。
含水コンクリート廃材粉砕物の配合量は、コンクリート廃材の処理量を向上させ且つ樹脂コンクリート製品の機械的特性を維持する観点から、硬化前の混合物全体に対して、５０重量％〜９０重量％であることが好ましく、６０重量％〜８０重量％であることが更に好ましい。

本発明に用いられる不飽和ポリエステル樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、不飽和多価カルボン酸として無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等、飽和多価カルボン酸として無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等、多価アルコールとしてエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールジヒドロキシプロピレンエーテル等を使用して、数平均分子量１，５００〜３，０００までエステル化させた後、スチレン等の架橋性モノマー３０重量％〜５０重量％に溶解させたオルソ系、イソ系、ビス系樹脂等が挙げられ、これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、オルソ系不飽和ポリエステル樹脂を用いることで、機械的特性および樹脂コストにおいてバランスのとれた樹脂コンクリート製品とすることができる。
不飽和ポリエステル樹脂の配合量は、硬化前の混合物全体に対して、５重量％〜１５重量％であることが好ましく、６重量％〜１３重量％であることが更に好ましい。

本発明に用いられる硬化剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ケトンペルオキシド、ジアシルペルオキシド、ペルオキシエステル、ペルオキシケタール、ヒドロペルオキシド、ジアルキルペルオキシド等の不飽和ポリエステル樹脂の硬化に用いられる公知の硬化触媒を挙げることができ、これらを単独または二種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化剤の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、好ましくは、０．７重量部〜３重量部である。

本発明に用いられる硬化促進剤としては、ジメチルアニリン、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト等の不飽和ポリエステル樹脂の硬化に用いられる公知の硬化触媒を挙げることができ、これらを単独または二種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化促進剤の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、好ましくは、０．２重量部〜１重量部である。

また、本発明では、上記含水コンクリート廃材粉砕物、不飽和ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤以外に、必要に応じて充填材を配合してコンクリート廃材を処理してもよい。このような充填材としては、炭酸カルシウム、ガラス粉末、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、カオリン、石粉、木粉等の無機質微粉末、砂、砂利、砕石、珪石、寒水石等の無機質粒状物を挙げることができ、これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
充填材の配合量は、特に限定されるものではないが、樹脂コンクリート全体に対して、０重量％〜３０重量％であることが好ましい。

本発明によるコンクリート廃材の処理方法では、まず、含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤、硬化促進剤、必要に応じて充填材を混合容器に投入し、これらを十分に混合して混合物を調製する。含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合する方法は特に限定されないが、例えば、翼式撹拌機で撹拌することにより行うことができる。また、添加・混合順序については任意であるが、不飽和ポリエステル樹脂と硬化促進剤とを混合した後、硬化剤を添加・混合し、最後に含水コンクリート廃材粉砕物を添加・混合すると均一になり易く好ましい。

次いで、上記で得られた混合物を所望の成形型に入れ、常温で硬化させ、樹脂コンクリート製品とする。樹脂コンクリート製品を成形型から脱型した後、必要に応じて加熱乾燥してもよい。加熱乾燥することで樹脂コンクリート製品の強度を早期に発現させることが可能となる。加熱乾燥する場合、７０℃〜９０℃で８時間〜１５時間行うことが好ましい。

上記コンクリート廃材の処理方法では、樹脂コンクリート製品中に３重量％〜８．５重量％の水分を含む樹脂コンクリート製品が得られる。こうして得られる樹脂コンクリート製品は、５〜１１ＭＰａ程度の曲げ強度、３５〜６５ＭＰａ程度の圧縮強度および１０〜２０ＧＰａ程度の動ヤング率といった機械的特性を有しているため、マンホール、側溝、溝蓋等の土木用コンクリート二次製品として用いることができる。

以下、本発明を実施例および比較例によって説明する。
［実施例１］
オルソ系不飽和ポリエステル樹脂・スチレン溶液（無水マレイン酸、無水フタル酸、プロピレングリコールおよびエチレングリコールを原料として用いた数平均分子量１５００の不飽和ポリエステル樹脂を、スチレンに溶解させ、不飽和ポリエステル樹脂が６３重量％含まれるように調整したもの）５５０重量部、硬化剤としてのベンゾイルパーオキサイド５．５重量部および硬化促進剤としてのジメチルアニリン３．８５重量部を小型の強制攪拌ミキサーに投入し、混合した。次いで、８重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物３８００重量部および充填材としての炭酸カルシウム６５０重量部を更に投入し、十分に混合した。混合物を６０ｍｍ×６０ｍｍ×２４０ｍｍの成形型に入れ、常温にて硬化させた。５時間後、成形型から樹脂コンクリート製品を脱型し、８０℃で１５時間乾燥させ、実施例１の樹脂コンクリート製品を得た。得られた樹脂コンクリート製品中の含水率を測定したところ、５．６重量％であった。
得られた樹脂コンクリート製品の曲げ強度および圧縮強度（はり折片）をＪＩＳＡ１１８１（２００５年）に従って測定し、動ヤング係数をＪＩＳＡ１１２７（２００１年）に従って測定した。結果を表１に示した。
なお、本実施例で用いた含水コンクリート廃材粉砕物は、廃コンクリート柱を油圧式クラッシャーで粉砕し、呼び寸法１５ｍｍの篩を通過したコンクリート廃材粉砕物を屋外に野積みし、粉塵等が飛散しないように定期的に水を散布して保管していたものである。

［実施例２］
１２重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２の樹脂コンクリート製品を得た。得られた樹脂コンクリート製品中の含水率を測定したところ、５．７重量％であった。
実施例１と同様にして、実施例２の樹脂コンクリート製品の曲げ強度、圧縮強度および動ヤング率を測定し、結果を表１に示した。

［実施例３］
１６重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例３の樹脂コンクリート製品を得た。得られた樹脂コンクリート製品中の含水率を測定したところ、８．２重量％であった。
実施例１と同様にして、実施例３の樹脂コンクリート製品の曲げ強度、圧縮強度および動ヤング率を測定し、結果を表１に示した。

［実施例４］
１２重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物３１５０重量部を用い、炭酸カルシウム１３００重量部を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例４の樹脂コンクリート製品を得た。得られた樹脂コンクリート製品中の含水率を測定したところ、５．７重量％であった。
実施例１と同様にして、実施例４の樹脂コンクリート製品の曲げ強度、圧縮強度および動ヤング率を測定し、結果を表１に示した。

［実施例５］
充填材である炭酸カルシウムを配合せずに、１２重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物４４５０重量部を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例５の樹脂コンクリート製品を得た。得られた樹脂コンクリート製品中の含水率を測定したところ、６．９重量％であった。
実施例１と同様にして、実施例５の樹脂コンクリート製品の曲げ強度、圧縮強度および動ヤング率を測定し、結果を表１に示した。
なお、実施例２〜５で用いた含水コンクリート廃材粉砕物は、廃コンクリート柱を油圧式クラッシャーで粉砕し、呼び寸法１５ｍｍの篩を通過したコンクリート廃材粉砕物を水中に浸漬させ保管していたものである。

表１の結果から分かるように、実施例１〜５のコンクリート廃材処理により得られた樹脂コンクリート製品は、５ＭＰａ以上の曲げ強度、３７ＭＰａ以上の圧縮強度および１０ＧＰａ以上の動ヤング率を有しており、実用性の非常に高いものであると言うことができる。また、高温焼成を必要とすることがないので、簡単な装置で容易に且つ低コストでコンクリート廃材を大量に処理することができるものである。

Claims

５重量％〜１６重量％の含水率を有する含水コンクリート廃材粉砕物、不飽ポリエステル樹脂、硬化剤および硬化促進剤を混合し、得られた混合物を所望の成形型に入れて常温硬化させて樹脂コンクリート製品とすることを特徴とするコンクリート廃材の処理方法。
前記含水コンクリート廃材粉砕物が、硬化前の前記混合物全体に対して５０重量％〜９０重量％配合されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート廃材の処理方法。
請求項１または２に記載のコンクリート廃材の処理方法により得られる樹脂コンクリート製品であって、樹脂コンクリート製品中に３重量％〜８．５重量％の水分が含まれることを特徴とする樹脂コンクリート製品。