JP2007190538A - 生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生コンクリートの研究開発は、コンクリートに硬化させることを目的としているものであり、生コンクリート中のセメント成分が、凝結する時間を早めたり、または遅らせる混和剤やセメント主成分の調合割合を変えることで硬化時間の調整や使用用途に応じたセメントの技術開発が進んでいる。
生コンクリートが硬化しないコンクリート、セメント成分が水和反応で凝結しにくい研究についの取り組みは、まだ進んでいない現状にある。
【解決】 生コンクリートに水を加えスラリー状の生コンクリートにした性状のものに、炭酸ガスを混入して攪拌させ、セメント成分中の石灰分を炭酸カルシウムに物性変化させることにより、凝結をしない安定したコンクリート用材料として再利用するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、物性変化をさせた生コンクリ−トに関する。

生コンクリートは、硬化させることを目的としたものであり、硬化する時間を早くしたり又は遅くしたりする研究はされているが、凝結しにくい生コンクリート、いわゆる硬化しないコンクリートの研究はされていなかった。

生コン関連の工場から発生する洗浄排水や戻り生コンクリ−トの処理方法は、排水中から砂利や砂を取り除いたスラッジ水に超遅延剤を用いた方法や安定剤を用いたスラリー状モルタルとしての方法で再利用をされているが、共にセメント成分の凝結する反応時間を調整することであり、セメント成分の物性を変えることなく水和反応時間を遅らせる薬剤の使用であり、再利用できる期間の時間的な制限があった。
また、凝結しにくい生コンクリ−トの開発は、これまでの生コンクリ−トの概念を一新したものであり、生コン関連工場から発生した生コン残渣物を安定化したコンクリ−ト用の材料としての再利用方法を確立し、資源の有効利用となる産業に寄与したく、この発明をした。

この発明は、スラリ−状の生コンクリ−トに炭酸ガスを混入させ、セメント成分中の石灰分を炭酸カルシウムに物性変化させるものである。
セメント中の酸化カルシウム（ＣａＯ）は、水（Ｈ_２Ｏ）と反応して水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）になる。
この水酸化カルシウムに炭酸ガス（ＣＯ_２ ）を入れて長時間攪拌をさせて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）に物性変化させるものである。
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２
Ｃａ（ＯＨ）_２ ＋ ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ
また、セメントの水和反応が促進していない、スラリ−状の生コンクリ−トのセメント中の酸化カルシウム（ＣａＯ）も炭酸ガス（ＣＯ_２ ）により炭酸カルシウムに物性変化させる。ＣａＯ ＋ ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３ 解り易く説明すれば、生石灰分（ＣａＯ）を消石灰分（ＣａＣＯ_３）にして安定化させるものである。
物性変化させた後の残渣生コンクリート中の主なる物質は、炭酸カルシウム、珪石成分類、石膏、砂、砂利、微量の鉄やアルミニウム等になる。
この残渣物をコンクリ−ト用材料の一部として再利用する。

また、生コン関連工場から発生した生コン残渣物を攪拌水槽機能のあるコンクリ−ト練り混ぜミキサ−内に回収させ、このミキサ−内で排水としての処理や炭酸ガスによる物性変化の処理を同時におこなうものである。
ミキサ−内で、物性変化させた後の残渣物に新たなコンクリート用材料を投入して、練混ぜを行いフレッシュコンクリートとして利用するものである。

また、生コン関連工場や工事現場で不要になった生コンクリ−トに、炭酸ガスを混入させて、凝結しにくい性状の生コンクリ−トに変化させることにある。

また、生コン関連工場の沈殿槽に堆積したセメント系スラッジ又は、脱水処理したセメント系スラッジに、炭酸ガスを混入させて、セメント成分である水酸化カルシウムを炭酸カルシウムに物性変化させ、スラッジ残渣物をコンクリート材料の一部として再利用させることにある。

セメント成分中の物性変化に伴う、炭酸ガスの利用は、化学変化の段階においても、有害な物質に変化させることなく、安定した物質に変化させることが可能である。

また、地球温暖化の元となる二酸化炭素の消費につながり、環境に優しい資源の再利用方法とし活用できるものである。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を生コン関連の工場から発生する洗浄排水処理方法に関する、図１〜図２に基づいて説明する。

生コン設備から発生した洗浄排水は、攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１に回収させる。

攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１に回収された洗浄排水に、高分子凝集剤２を入れ攪拌させるか、又は自然沈降で、汚濁している洗浄排水を上澄水３とスラリ−状の生コンク−ト４とに沈降分離させる。

攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１内で沈降分離した上澄水３は、貯水槽５へ移す、この上澄水３は、コンクリ−ト用練混ぜ水として再利用する。

攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１内に残っている、スラリ−状の生コンク−ト４に炭酸ガス６を混入させ、攪拌させる。十分に攪拌したところで、間欠運転を行い、一定時間ごとに炭酸ガス６を用いて攪拌させ、セメント成分中の石灰分を炭酸カルシウムに物性変化させる。

再利用の時期に達した時、攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１内で炭酸ガスで処理された、スラリ−状の残渣物に新たなコンクリ−ト用材料、セメント７、砂８、砂利９、水１０を投入して、練り混ぜを行い、フレッシュコンクリ−トとして練り上げて再利用する。
以上のように、本実施形態によれば生コン関連の工場から発生する洗浄排水を効果的に処理ができるものである。

以下に本発明の実施例を挙げて詳しく説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１にパン形強制練混ぜミキサーを用いた実施例を挙げて説明する。
このパン形強制練混ぜミキサーは、０．１ｍ^３の練混ぜ量であり、練混ぜ機能の他に攪拌水槽として利用できるように、円柱形の鋼材で嵩上げをして０．５ｍ^３の容量を確保できる構造に改造し、練混ぜ能力も向上させたものである。
また、ミキサー内の羽根は、回転スピードを低速回転から高速回転できるようにインバーター制御によるコントローラ−機能と一定時間に間欠運転ができるように、タイマー制御を取り付けたものに改造させた。
日々の製造での、コンクリート製品製造設備やプラントミキサーからの洗浄排水は、１日当たり約３００リットルの発生量であった。
この洗浄排水を攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１に回収し、高分子凝集剤２にダイヤフロック０．１％溶解液６００ｍｌを入れ攪拌させ、汚濁している洗浄排水を上澄水３とスラリ−状の生コンク−ト４とに沈降分離させる。
上澄水３は、貯水槽５へ移し変え、コンクリ−ト用練り混ぜ水として再利用させる。
攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１に残っている、スラリ−状の生コンク−ト４は、約５０リットルの容量である、この容量は、検尺スケ−ル等を用いて容積計算し、出来るだけ精度の高い方法で容積計算を行う。
次に予めに、洗浄排水中の材料分析を行う必要がある、これは、ＪＩＳ規格のフレッシュコンクリ−トの洗い分析試験に準じた方法で、スラリ−状生コン中の各材料別の容積比率及び、単位容積質量と単位水量との関係式を求めておく。
試験結果により、当工場からの洗浄排水中のスラリ−状生コンの各材料別の容積比率は、概ねセメント相当分２６％、砂分５３％、砂利分２１％であった。
また、単位容積質量と単位水量との関係式は、Ｗ＝１６６７−０．６７（ｘ）となり、この分析結果から洗浄排水中のスラリ−状の生コンク−ト４の推定分析に役立たせる。
スラリ−状の生コンク−ト４を１リットル採取して、計量したら１．９６２ｋｇであった、これを分析した容積比率や関係式から、５０リットルのスラリ−状生コン中には、水１８ｋｇ、物性変化したセメント相当分２０ｋｇ、砂分４４ｋｇ、砂利分１７ｋｇの材料が混ざり合っていることとなる。
次の手順として攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１に残っている、スラリ−状の生コンク−ト４の中へ、液化炭酸ガス成分９９％以上のガスボンベを用い、目安として２０リットルのガス化した炭酸ガス６を混入させ、攪拌させる。十分に攪拌したところで、３０分おきに間欠運転を行い、その都度 炭酸ガス６を目安として５リットル加えて攪拌させ、計３回程度の間欠運転による炭酸ガス６を混入させる、その後は、水中に溶存している炭酸ガス６が、セメント成分中の石灰分と化学変化を促進できるように、間欠運転による攪拌を継続して行い、セメント成分中の石灰分を炭酸カルシウムに物性変化させる。
翌日、攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１内で、物性変化したセメント成分中の炭酸カルシウムと珪石成分類、石膏、砂、砂利、微量の鉄やアルミニウム等を生コンクリ−ト用の材料として使用するものである。
先に推定値として捉えている物性変化したセメント相当分２０ｋｇ／５０リットルを炭酸カルシウム系混和材に置き換えると、基準示方配合より０．１７ｍ^３相当のフレッシュ生コンの練り上がり量になるので、物性変化したセメント相当分を１バッチで消費してしまう配合修正を行う。
新たに追加するコンクリ−ト用材料は、配合修正計算よりセメント７は６３ｋｇ、砂８は７７ｋｇ、砂利９は１４６ｋｇ、水１０は３ｋｇを計量して、０．１７ｍ^３のフレッシュコンクリ−トを練り混ぜ、製品を製造した。
強度試験の結果は、材齢１４日において、平均２９．７Ｎ／ｍｍ^２であった、標準配合のものは、平均３０．５Ｎ／ｍｍ^２であり、設計基準強度が平均１８Ｎ／ｍｍ^２の製品強度からみて、得に大きな変動はみられなかった。
また、日々の配合修正の計算は、手計算で行うことは、大変手間のかかることであり、日常の測定は、攪拌水槽機能付練混ぜミキサー１内のスラリ−状生コンリート４の量の測定と単位容積質量の測定のみで、パソコンを応用した表計算ソフトを用いて関数計算させ、その効率化を図るものである。

この生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法は、生コン関連の工場から発生する洗浄排水処理のみならず、沈殿槽に堆積しているセメント系スラッジや工事現場で不要になった生コンの処理にも利用でるものである。

生コン車内に残った、不要になった生コンに水を加えてスラリ−状の生コンクリ−トの性状にして、工場へ持ち帰り、本発明の実施の形態に基づき炭酸ガスで物性変化をさせて、コンクリ−ト用材料の一部として再利用が可能なものである。

生コン関連工場の沈殿槽に堆積したセメント系スラッジ又は、脱水処理したセメント系スラッジ等の管理型産廃物においても、セメント成分である水酸化カルシウムを炭酸ガス又は、炭酸水素ナトリウムを用いて、炭酸カルシウムに物性変化させ、安定化したコンクリ−ト用材料の一部として再利用が期待できるものである。

本来、生コンクリ−トは、所要の強度や耐久性を要求されたコンクリ−トに形成されることを目的として、開発されたものである。
生コンクリ−トが凝結しない物質に、物性変化させることは、新規産業分野としての利用可能性を秘めている。

本発明の実施形態における概要配置図である。 本発明の実施形態を示す工程図である。

符号の説明

１ 攪拌水槽機能付練混ぜミキサー
２ 高分子凝集剤
３ 上澄水
４ スラリ−状の生コンク−ト
５ 貯水槽
６ 炭酸ガス
７ セメント
８ 砂
９ 砂利
１０ 水

Claims (4)

1. 生コンクリート製造設備より発生する洗浄排水中の残渣物に炭酸ガスを用いることで、排水中のセメント成分である石灰分を炭酸カルシウムに物性変化させ、排水中の残渣物をコンクリート材料の一部として再利用することを特徴とした洗浄排水の生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法。
2. 請求の範囲 １で処理した生コンクリート残渣物をスラリー状の性状のままで、練混ぜミキサー内で攪拌をさせ、新たなコンクリート用材料を投入して、練混ぜを行いフレッシュコンクリートとして利用することを特徴とした生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法。
3. 生コンクリートに炭酸ガス又は、炭酸水素ナトリウムを混入させ、生コンクリートが凝結しにくい性状に変化させることを特徴とした生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法。
4. 沈殿層等に堆積している、セメント系スラッジに炭酸ガスを混入させ、セメント成分である水酸化カルシウムを炭酸カルシウムに物性変化させ、スラッジ残渣物をコンクリート材料の一部として再利用することを特徴とした洗浄排水の生コンクリートの炭酸ガスを用いた処理工法。

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