JP2009040655A

JP2009040655A - セメント系硬化体および該硬化体に用いられる再生細骨材の製造方法

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Publication number: JP2009040655A
Application number: JP2007209197A
Authority: JP
Inventors: Toyoharu Nawa; 豊春名和; Hideo Ogawa; 秀夫小川; Katsu Ooya; 嘉津大矢
Original assignee: Hokkaido University NUC; Kansai Matec Co Ltd; Taiheiyo Consultant Co Ltd
Current assignee: Hokkaido University NUC; Kansai Matec Co Ltd; Taiheiyo Consultant Co Ltd
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP5302520B2

Abstract

【課題】製造時に発生する副生微粉量を減少させるとともに、再生細骨材Ｍ並みでありながら、原細骨材と同等以上の強度性能を発揮する再生細骨材を簡便に製造し、それをセメント系硬化体として有効利用する。
【解決手段】最大寸法が30〜500mm程度の塊のコンクリート廃材を、40mm径以下程度に粗砕し、スクリュー磨砕式処理装置などで8mm程度以下の径に磨砕し、微粉を除去して回転ドラム式磨砕機に投入する。回転ドラム式磨砕機のドラム１を100〜300rpm程度の低速で回転させる操作をトータルで5〜10分程度行う軽度処理を行う。軽度処理では原細骨材自体はほとんど破砕や磨砕されることなく、原細骨材表面の原細骨材の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に磨砕される。得られた再生細骨材を、一般のモルタルあるいはコンクリートなどにおける細骨材と同様に配合し、セメント系硬化体を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物を解体したときになどに生じるコンクリート廃材を原料として製造される粒径が５ｍｍ以下の再生細骨材を配合したセメント系硬化体、およびそのセメント系硬化体に用いる再生細骨材の製造方法に関するものである。

ビル等のコンクリート構造物を解体すると、その解体物であるコンクリート廃材（最大寸法が例えば３０〜５００ｍｍ程度のコンクリート塊）が大量に発生する。このようなコンクリート廃材は、従来、産業廃棄物として処理されるか、または再生砕石として道路用路盤材として使用されることが多かった。

これに対し、産業廃棄物を減らし、有効利用することが求められ、コンクリート廃材から再生粗骨材を取り出す技術はほぼ確立されてきている（例えば、特許文献１参照）。

また、コンクリート廃材を原料とする粒径が５ｍｍ以下の高品質の再生細骨材についても、その製造と有効利用を図る研究がなされている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３２００３８７号公報特開２００６−０１６２７４号公報特許第２５４８６８１号公報特開２００６−１６７５８３号公報

しかしながら、再生細骨材は、再生粗骨材と比べ、原細骨材（使用した元の細骨材）の表面に付着したセメント硬化物（旧付着セメントペースト）の除去が困難であるため、従来、再生細骨材はコンクリートの耐久性に悪影響すると考えられていた、あるいはそのため付着ペーストを高品質な程度まで除去することが必要とされ、その結果微粉の発生が増大するといった理由から、従来、汎用的なコンクリートへの適用例が少ないというのが実情である。

ところで、再生細骨材に関する従来の考え方は、再生細骨材（原細骨材＋旧付着セメントペースト）中の旧付着セメントペースト量が多い（吸水率が高い）と、該コンクリートの諸性能が低下する、よって、再生細骨材の品質は、得られる再生細骨材の吸水率で整理、管理できるという考え方であった。

そのため、再生細骨材を用いたコンクリートの諸性能の低下を防ぐ方法として、できるだけ旧付着セメントペースト部を除去し、吸水率を原細骨材まで下げる、いわゆる高品質化（原細骨材化）が検討されてきた。究極の例としては、加熱処理して旧付着セメントペースト部を弱体化させ除去する技術が開発されているが、コストが高くつくという欠点がある。

上記特許文献２の発明も、基本的には旧付着セメントペーストをできるだけ除去し、再生細骨材の吸水率を低減させることで、再生細骨材の品質向上を図るというものである。

これに対し、本願の発明者等は、再生細骨材を用いたモルタルやコンクリートの諸性能が低下するのは、旧付着セメントペースト部に含まれる水分が新セメントペースト部に染み出る影響のほか、旧付着セメントペースト部に多く存在する凹凸部、鋭角な部分、ひびが入った部分等の欠陥部（図７、図８参照）と再生細骨材の製造時にできる原細骨材自体のひび割れ（図９参照）等の破損の影響であると考え、その確認のための実験を行った。

その結果、これらの欠陥部のみを除去することで、必ずしも高品質化（原細骨材化）しなくてもモルタル強度の低下を防止できることを発見した。

なお、上記図７および図８は、コンクリート廃材のコンクリート塊を単に破砕し、分級して得られた５ｍｍ以下の再生細骨材の断面の顕微鏡写真である。図９は再生細骨材製造用に破砕したコンクリート破砕物をボールミルで磨砕する過程で、原細骨材にひび割れが生じていることを示す顕微鏡写真である。

また、再生骨材の規格としては、「コンクリート用再生骨材Ｈ」（JIS A 5021）、「再生骨材Ｍを用いたコンクリート」（JIS A 5022）、「再生骨材Ｌを用いたコンクリート」（JIS A 5023）があるが、これらは用途に応じて使い分けられるため、産業廃棄物のリサイクルの観点からは、再生細骨材の品質と用途の組合せが重要であり、そこでは経済性も考慮する必要がある。

本願発明は上述のような背景のもとに発明されたものであり、再生細骨材の製造時に発生する副生微粉量をできるだけ少なくするとともに、再生細骨材Ｍ並みでありながら、原細骨材や再生細骨材Ｈと同等以上の強度性能を発揮する再生細骨材を簡便に製造し、それをセメント系硬化体として有効利用できる技術を提供することを目的としている。

本願の請求項１に係るセメント系硬化体は、コンクリート廃材等の原コンクリートの塊を破砕して得られる原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、回転ドラム式磨砕機で軽度処理して得られる再生細骨材を用いてなることを特徴とするものである。

ここでいう軽度処理とは、回転ドラム式磨砕機による磨砕において、投入原料のコンクリート破砕物に大きな機械的外部圧をかけず、コンクリート破砕物中の原細骨材自体はほとんど破砕や磨砕されることなく、原細骨材表面の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に磨砕することをいう。

回転ドラム式磨砕機に投入するコンクリート破砕物の粒径を１０ｍｍ以下としたのは、最終的に得られる再生細骨材の粒径を、細骨材の条件である５ｍｍ以下としなければならないからである。

１０ｍｍより大きい粒径のコンクリート破砕物から磨砕により５ｍｍ以下の再生細骨材を得ようとすると、大きな機械的外部圧が必要となり、軽度処理で磨砕における無駄が多くなり、磨砕のためのエネルギー消費が大きくなるだけでなく、副生微粉も大量に発生し、その処理が問題となる。

回転ドラム式磨砕機に投入する原細骨材の表面にセメント硬化物が付着したコンクリート破砕物の粒径は、より好ましくは８ｍｍ以下である。８ｍｍ以下の粒径のコンクリート破砕物の場合、回転ドラム式磨砕機に大きな負担をかけることなく軽度処理により、原細骨材部分にほとんど悪影響を与えることなく、ほぼ原細骨材に付着しているセメント硬化物の最外表面の欠陥部のみを除去することができるので、効率良く目的とする再生細骨材が得られる。また、副生微粉の発生量も少なくて済む。

原細骨材自体、個々の粒は、粒径も外形もさまざまであり、表面に凹凸があったり、尖った部分を有するものも含まれるが、本発明において表面の欠陥部のみ除去された再生細骨材は、顕微鏡で見ると比較的滑らかな表面を有し、かつ磨砕後に表面に残っているセメントペーストは強度発現上、欠陥の原因となる凹凸や大きな空隙がほとんどないものであるため、原細骨材にかなりセメント硬化物が付着していても細骨材として原細骨材と同等またはそれ以上の性能が期待できる。

なお、粒径が１０ｍｍ以下、あるいは８ｍｍ以下のコンクリート破砕物は、例えば３０〜５００ｍｍコンクリート廃材の塊を、４０ｍｍ径以下程度に粗砕したものを、後述するようなスクリュー磨砕式処理装置で処理して得ることもできるが、必ずしもそれに限定されるものではない。従来のジョークラッシャ等の粗砕機やケージ型ミルを用いてもよい。

また、通常、コンクリート廃材の塊の粗砕物は、再生細骨材の製造にのみ用いるのではなく、粒径の大きいものを再生粗骨材の製造に用い、その過程で得られる粒径の小さい破砕物を分級して再生細骨材の製造に用いることで、コンクリート廃材を無駄なく高い効率で再利用することができる。

前述のように、本願発明は、主に吸水率等は再生細骨材Ｍ並みでありながら、強度低下を起こし難い再生細骨材を用いたセメント系硬化体をターゲットとしており、セメント系硬化体において、再生細骨材Ｌとしての用途から再生細骨材Ｈの用途まで、幅広くカバーできる。

なお、本願発明でいうセメント系硬化体とは、モルタル、コンクリートおよびこれらの二次製品であり、本願発明の再生細骨材を含むものである。細骨材中における該再生細骨材の割合は特に限定されず、天然細骨材と本願発明の再生細骨材を併用してもよい。

請求項２は、請求項１に係るセメント系硬化体において、コンクリート廃材等の原コンクリートの塊の粗砕物をスクリュー磨砕式処理装置で処理して得られる原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、回転ドラム式磨砕機で軽度処理して得られる再生細骨材を用いてなることを特徴とするものである。

スクリュー磨砕式処理装置としては、例えば特許文献１（特許第３２００３８７号公報）に記載されたものがあり、従来、再生粗骨材の製造に利用されている。

上記特許文献３のスクリュー磨砕式処理装置の具体的形態としては、円筒状容器の中心に片持ち支持のスクリューフィダーが配設され、スクリューフィダーの自由端側となる上記円筒状容器の開口端に、スクリューフィダーとは逆方向に回転し、かつ円筒状容器の開口端を塞ぐ方向に弾性部材により付勢された片持ち支持のコーン状破砕体が嵌合され、スクリューフィダーによって破砕原料がコーン状破砕体に圧接されるとともに、破砕原料の圧接により生じる押圧力によりコーン状破砕体が上記弾性部材の付勢力に抗して移動し、円筒状容器の開口端とコーン状破砕体との間に破砕物の排出口が形成される構造となっている。一般的には、「太平洋ツインコーン」（商品名）と称されるものである。

後述する実験結果からは、回転ドラム式磨砕機に投入する原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物として、予めスクリュー磨砕式処理装置で処理したものは、ジョークラッシャだけにより破砕したものより強度発現の良いモルタルが得られることが確認されている。

請求項３は、請求項１または２に係るセメント系硬化体において、前記回転ドラム式磨砕機が、原料の投入口と排出口を有する中空のドラムをその駆動軸を中心に回転させ、該ドラムの駆動軸に対して偏心した回転軸を有するフリーローラーを該ドラム内で回転自在に支承し、該ドラム内でドラムとフリーローラーの相互作用に基づいて該ドラム内に投入された原料を磨砕するものであることを特徴とするものである。

このような回転ドラム式磨砕機としては、例えば特許文献２（特開２００６−０１６２７４号公報）、特許文献３（特許第２５４８６８１号公報）に記載されたものがある。

上記特許文献２、３の回転ドラム式磨砕機の具体的形態としては、原料の投入口と排出口を有する中空のドラムをその駆動軸を中心に回転させ、該ドラムの駆動軸に対して偏心した回転軸を有するフリーローラーを該ドラム内で回転自在に支承し、該ドラム内でドラムとフリーローラーの相互作用に基づいて該ドラム内に投入された原料を磨砕する構造となっている。

フリーローラーは、それ自体は駆動軸を有しない形で上述のようにドラム内で所定距離だけ偏心して配置されており、フリーローラーの回転軸は、軸受によって回転自在に支持されている。一般的には、回転軸の外側に、ベヤリングケースがベヤリングを介して自由回転可能に設けられ、ベヤリングケースにフリーローラー本体が着脱可能に取り付けられる。フリーローラー本体は耐磨耗性の材料で形成されており、外周が二重構造になっている。フリーローラー本体の周端面には、耐磨耗対策としてセラミックス製の部材が設けられている。

フリーローラーは、ドラムの下部の層に侵入して回転し、原料を磨砕する。軽度処理を行う上で重要なのが、ドラムの回転数と隙間（ドラムの底部とフリーローラー端面との距離）と原料投入量である。

投入する粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物の個々の品質や粒度分布によっても影響を受けるが、軽度処理としては、ドラムを１００〜３００ｒｐｍ程度の低速で回転させる操作を、トータル５〜１０分程度行う。

該操作は複数回に分けて行ってもよい。この時の隙間は原料投入量にもよるが、１０〜１８ｍｍが好ましい。原料投入量は、ドラムの空間容積が約６０００ｃｍ³の場合、１５ｋｇ程度である。

このような軽度処理を行うことによって、コンクリート破砕物中の原細骨材自体はほとんど破砕や磨砕されることなく、原細骨材表面の原細骨材の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙のみをこれらが残らない程度に磨砕することができる。

顕微鏡観察を行うと、得られる再生細骨材の原細骨材部分にはほとんどひび割れ等の悪影響がなく、付着しているセメント硬化物における表面の欠陥部（大きな凹凸や空隙）のみが除去され、比較的平滑なセメント硬化物層が付着しており、外形は丸みをおびていることが分かる。

請求項４は、請求項１、２または３に係るセメント系硬化体において、前記再生細骨材が、原細骨材の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に磨砕されたものであり、該再生細骨材の吸水率が４〜１０％であることを特徴とするものである。

発明が解決しようとする課題の項で述べたように、再生細骨材に関する従来の考え方は、再生細骨材の性能は、吸水率で整理、管理できるという考え方であり、従来は高品質の再生細骨材を得るべく吸水率３％以下とするべきであるとされていた。

しかしながら、本願発明によれば、後述する実験結果から明らかなように、再生細骨材の吸水率が４〜１０％と高く、原細骨材の表面にまだかなりセメント硬化物が付着している再生細骨材Ｍ〜Ｌ相当のものでも、該セメント硬化物の外表面における強度的欠陥や凹凸のみを除去し、原細骨材自体に損傷を与えない軽度処理したものであれば、実用的に十分な強度が得られることが確認された。

本願発明でいう「強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度」とは、例えば５ｍｍの再生細骨材を顕微鏡（倍率１０倍）で観察して、表面に図７や図８に示すような大きな凹凸や空隙がなく、ほぼ滑らかに見える程度である。

請求項５は、請求項１、２または３に係るセメント系硬化体において、前記再生細骨材が、JIS A 5022-2007の付属書Ａに規定される再生細骨材Ｍであることを特徴とするものである。

請求項４に係る再生細骨材を用いたセメント系硬化体は、十分な強度を有するものであるが、再生細骨材自体は必ずしも全てがJISに合致するものではないが、吸水率については再生細骨材Ｍ〜Ｌに相当する。一方、JIS A 5022-2007の付属書Ａにおける再生細骨材Ｍの吸水率は７．０％以下と規定されている。従って、吸水率を７．０％以下とするなど、JIS A 5022-2007の付属書Ａの規定に合致するものとすれば、本発明のセメント系硬化体が、そのまま再生細骨材Ｍを用いたコンクリートとしてのJIS A 5022-2007の規定を満たすものとなるので、使いやすくなる。

請求項６は、請求項１、２または３に係るセメント系硬化体において、前記再生細骨材が、吸水率が４〜１０％で、かつ該再生細骨材を用いたJIS R 5021によるモルタルの圧縮強度試験で４５Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度を有するものであることを特徴とするものである。

後述する実験結果から明らかなように、本発明のコンクリート破砕物を回転ドラム式磨砕機により軽度処理して得られる再生細骨材を用いたモルタルの強度は、ボールミルで磨砕した再生細骨材を用いたモルタルに比べ高く、４５Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られることが確認できた。

ここに示す強度発現の良い再生細骨材は、請求項１の方法で製造しても得られるが、請求項２の方法で製造する方が容易に得られる。

本願の請求項７に係る再生細骨材の製造方法は、コンクリート廃材等の原コンクリートの塊の粗砕物を、まずスクリュー磨砕式処理装置で処理し、該処理で得られた原細骨材表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、さらに回転ドラム式磨砕機で表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に軽度処理することを特徴とするものである。

請求項７は、本願発明のセメント系硬化体に用いるのに好適な再生細骨材の製造方法を与えるものであり、スクリュー磨砕式処理装置と回転ドラム式磨砕機の併用は請求項２に対応するものである。

このような併用を行うことにより、回転ドラム式磨砕機だけの処理より、再生細骨材の吸水率の低減を図ることなく、セメント系硬化体の強度を高くでき、吸水率４〜７％の範囲でも材令２８日での圧縮強度が４５Ｎ／ｍｍ²以上となるJISモルタルが容易に得られる。

理由は定かではないが、スクリュー磨砕式処理装置での処理による応力歪が、後の回転ドラム式磨砕機での前記欠陥部分の剥離を容易にしていると見られる。

請求項８は、請求項７に係る記載の再生細骨材の製造方法において、前記スクリュー磨砕式処理装置が、円筒状容器の中心に片持ち支持のスクリューフィダーが配設され、該スクリューフィダーの自由端側となる上記円筒状容器の開口端に、前記スクリューフィダーとは逆方向に回転し、かつ上記円筒状容器の開口端を塞ぐ方向に弾性部材により付勢された片持ち支持のコーン状破砕体が嵌合され、前記スクリューフィダーによって破砕原料が前記コーン状破砕体に圧接されるとともに、該破砕原料の圧接により生じる押圧力によりコーン状破砕体が上記弾性部材の付勢力に抗して移動し、円筒状容器の開口端とコーン状破砕体との間に破砕物の排出口が形成される構造の装置であることを特徴とするものである。

このようなスクリュー磨砕式処理装置としては、請求項２に関して説明したように、例えば特許文献１（特許第３２００３８７号公報）に記載されたものを用いることができる。市販のものとして、「太平洋ツインコーン」（商品名）があるので、これを用いればよい。

請求項９は、請求項７または８に係る記載の再生細骨材の製造方法において、前記回転ドラム式磨砕機が、原料の投入口と排出口を有する中空のドラムをその駆動軸を中心に回転させ、該ドラムの駆動軸に対して偏心した回転軸を有するフリーローラーを該ドラム内で回転自在に支承し、該ドラム内でドラムとフリーローラーの相互作用に基づいて該ドラム内に投入された原料を磨砕するものであることを特徴とするものである。

このような回転ドラム式磨砕機としては、請求項３に関して説明したように、例えば特許文献２（特開２００６−０１６２７４号公報）、特許文献３（特許第２５４８６８１号公報）に記載されたものを用いることができる。市販のものとしては、「ＫＭポリッシャー」（商品名）がある。

本発明のセメント系硬化体は、コンクリート廃材等の原コンクリートの塊を破砕して得られる原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、回転ドラム式磨砕機で軽度処理して得られる再生細骨材を用いてなるものであり、回転ドラム式磨砕機の軽度処理によって得られる再生細骨材は原細骨材部分にほとんど悪影響を与えることなく、ほぼ付着しているセメント硬化物の最外表面の欠陥部のみを除去したものであり、顕微鏡で見ると、付着しているセメント硬化物は比較的滑らかな表面を有している。

このように原細骨材にまだかなりセメント硬化物が付着している再生細骨材でも、顕微鏡で見た場合、付着しているセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙のない滑らかな表面を有しているものであれば、モルタルあるいはコンクリートなどのセメント系硬化体に利用することで、原細骨材を用いた場合と同等またはそれ以上の強度が期待できる。

また、本発明においては、回転ドラム式磨砕機の負担も小さく、少ないエネルギーで再生細骨材を無駄なく、経済的に効率良く製造することができ、産業廃棄物のリサイクルの目的からも効果が大きい。

また、該磨砕機では軽度処理を行うので、該磨砕機から発生する副生微粉の発生量は少なくて済む。

図１は、本発明で使用することができる回転ドラム式磨砕機の一例を示したものである（特許文献２参照）。

この回転ドラム式磨砕機は、原料の投入口１５と排出口１６を有する中空のドラム１をその駆動軸５を中心に回転させ、ドラム１の駆動軸５に対して偏心した回転軸８を有するフリーローラー２をドラム１内で回転自在に支承し、ドラム１内でドラム１とフリーローラー２の相互作用に基づいてドラム１内に投入された原料を磨砕する構造となっている。

図２は、本発明で使用することができるスクリュー磨砕式処理装置の一例を示したものであり、従来、再生粗骨材の製造に利用されている（特許文献１参照）。

このスクリュー磨砕式処理装置３１は、円筒状容器３２の中心に片持ち支持のスクリューフィダー３３が配設され、スクリューフィダー３３の自由端側となる上記円筒状容器３２の開口端に、スクリューフィダー３３とは逆方向に回転し、かつ円筒状容器３２の開口端を塞ぐ方向に弾性部材４７により付勢された片持ち支持のコーン状破砕体３４が嵌合され、スクリューフィダー３３によって破砕原料がコーン状破砕体３４に圧接されるとともに、破砕原料の圧接により生じる押圧力によりコーン状破砕体３４が上記弾性部材４７の付勢力に抗して移動し、円筒状容器３２の開口端とコーン状破砕体３４との間に破砕物の排出口３７が形成される構造となっている。

本発明で用いる再生細骨材の好ましい製造手順は、以下の通りである。

まず、最大寸法が例えば３０〜５００ｍｍ程度のコンクリート塊として搬入されてきたコンクリート廃材を、４０ｍｍ径以下に粗砕し、図２のスクリュー磨砕式処理装置に投入し、磨砕したものについて、８ｍｍふるい通過分を取り出す。８ｍｍふるいに残ったコンクリート廃材は、再生粗骨材の製造に利用することができる。なお、必要に応じスクリュー磨砕式処理装置による磨砕を２回以上繰り返してもよい。

８ｍｍふるい通過したものについて、微粉を除去し、図１の回転ドラム式磨砕機に投入する。回転ドラム式磨砕機は、軽度処理のため、ドラムを１００〜３００ｒｐｍ程度の低速で回転させる操作を、トータルで５〜１０分程度行う。必要に応じ回転ドラム式磨砕機による磨砕を２回以上繰り返してもよい。隙間は１０〜１８ｍｍとする。市販のＫＭポリッシャー（商品名）を用いる場合は、原料投入量を２００〜４００ｋｇ／ｈｒとする。

このような回転ドラム式磨砕機による軽度処理により、コンクリート破砕物中の原細骨材自体はほとんど破砕や磨砕により損傷を受けることなく、原細骨材表面の原細骨材の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に磨砕し、付着したセメント硬化物外表面における欠陥部のみを除去することができる。

上述のようにして得られた再生細骨材を、一般のモルタルあるいはコンクリートなどにおける細骨材と同様に配合することで、原細骨材を配合した場合とほぼ同等または同等以上の強度発現を示すセメント系硬化体を得ることができる。

本発明の効果を確認するために以下の実験を行なった。

〔実験概要〕
原コンクリートをジョークラッシャで４０ｍｍ以下に破砕し、５ｍｍふるい通過分から微粉を除去した再生細骨材を原料Ａとした。また、続けて４０〜５ｍｍをスクリュー磨砕法（図１のスクリュー磨砕式処理装置、太平洋エンジニアリング株式会社製、太平洋ツインコーンを使用）で処理して再生粗骨材を製造し、８ｍｍふるい通過分から微粉を除去した再生細骨材を原料Ｂとした。

次いで小型のジョークラッシャ、ボールミル、または磨砕機（図２の回転ドラム式磨砕機、関西マテック株式会社製、ＫＭポリッシャ）を用いて、原料Ａおよび原料Ｂから１２種類の再生細骨材を試製した。試製した再生細骨材の物性を表１に示す。

試験モルタルは、普通セメント１、細骨材３、水０．５０の割合で混練し、フローおよび圧縮強度の測定方法は、JIS R 5021に準じた。また、実験には比較用として普通細骨材（原細骨材）を加えた。

〔実験結果〕
(1) 再生細骨材を用いたモルタルのフロー
原料Ａから試製した再生細骨材モルタルのフローを表１および図３に示す。原料Ａのモルタルフローは１５８ｍｍであり、原骨材より４７ｍｍ小さかった。ボールミルおよび磨砕機で試製すると、その処理回数が増える度にフローが増大し、原骨材のフロー値に近づいたのに対し、ジョークラッシャで試製した場合にはフローの増大はわずかであった。

一方、原料Ｂのフローは、表１に示したとおり２０２ｍｍで原骨材と同等であり、ボールミルおよび磨砕機で処理してもフローの変化は小さかった。

再生細骨材の実積率とモルタルフローの関係を図４に示す。図４より、原料Ａから試製した再生細骨材のように実積率が概ね６８％以下の場合は実積率とフローは直線関係で表せるのに対し、原料Ｂから試製した再生細骨材のように実積率が７０％以上では、フローの変化は小さかった。

(2) 再生細骨材の吸水率とモルタルの圧縮強度
再生細骨材の吸水率とモルタルの圧縮強度は表１に示したとおりである。吸水率は原骨材を除きほぼ４〜７％の範囲にある。ジョークラッシャやボールミルでは、処理回数を増やすと吸水率は低下するが、磨砕機では必ずしも低下しない。

原料Ａから試製した再生細骨材の吸水率とそれを用いたモルタルの圧縮強度の関係を図５に示す。ジョークラッシャでは処理回数を増やして骨材の吸水率を低減しても、圧縮強度の改善効果は認められなかった。

ボールミルを用いた場合、骨材の吸水率はジョークラッシャと同様の傾向を示し、同程度であるが、圧縮強度が約３Ｎ／ｍｍ²大きかった。ボールミルでも処理回数を増やして骨材の吸水率を低減しても、圧縮強度の改善効果は見られなかった。

一方、磨砕機を用いた場合は、処理回数を２回にする（トータル７分）と、圧縮強度の改善効果が顕著であり、吸水率が５％程度あるにもかかわらず、モルタル強度を比較すると、ジョークラッシャより８Ｎ／ｍｍ²、ボールミルより５Ｎ／ｍｍ²大きく、原骨材と同等であった。

また、原料Ｂから試製した再生細骨材の吸水率とモルタル強度の関係を図６に示す。図６より、ボールミルで処理した骨材の吸水率は低下し、原料Ｂより強度が４Ｎ／ｍｍ²改善した。一方、磨砕機で製造した場合は、処理回数１回でも強度が著しく改善され、処理回数２回では原料Ｂより１２Ｎ／ｍｍ²、原骨材より５Ｎ／ｍｍ²大きい結果となった。

以上のことから、強度的観点に限ってみれば、必ずしも従来のように高品質の再生細骨材の製造を目指す必要はなく、特定の製造条件で製造すれば、吸水率が４〜７％程度の中品質のものでも、高品質のものと遜色ないものが得られることが分かった。

(3) まとめ
上記の実験において、モルタルの流動性および圧縮強度を比較した結果、以下のことが明らかとなった。

(a) モルタルの流動性は、再生細骨材の実積率が６８％以下の場合は実積率とフローが直線関係で表せるのに対し、実積率が７０％以上では、フローの変化は小さかった。

(b) 骨材の吸水率が同程度であっても、骨材の製造方法によって、モルタル強度は異なり、吸水率が低い方が強度が高くなることは一概には言えない。磨砕機を用いれば、吸水率が５％程度の再生細骨材でも、原骨材（普通細骨材）と同等またはそれ以上の圧縮強度を得られた。

本発明で使用することができる回転ドラム式磨砕機の一例を示す断面図である。本発明で使用することができるスクリュー磨砕式処理装置の一例を示す斜視図である。本発明の確認実験において、原料Ａから試製したモルタルのモルタルフローを示す棒グラフである。本発明の確認実験における骨材の実積率とモルタルフローの関係を示すグラフである。本発明の確認実験において、原料Ａから試製したモルタルの圧縮強度を示すグラフである。本発明の確認実験において、原料Ｂから試製したモルタルの圧縮強度を示すグラフである。コンクリート廃材のコンクリート塊を単に破砕し、分級して得られた５ｍｍ以下の再生細骨材の断面の顕微鏡写真である。コンクリート廃材のコンクリート塊を単に破砕し、分級して得られた５ｍｍ以下の再生細骨材の断面の顕微鏡写真の他の例である。再生細骨材製造用に破砕したコンクリート破砕物をボールミルで磨砕する過程で、原細骨材にひび割れが生じていることを示す顕微鏡写真である。

符号の説明

１…ドラム、２…フリーローラー、３，９…端壁、４，７…軸受、５…駆動軸、６…プーリ、８…回転軸、１０…リング状板、１１…投入シュート、１２…カバー、１３…排出シュート、１４ａ，１４ｂ…層、１５…投入口、１６…排出口、１７…側壁、１８…排出通路、
２１…スクリュー磨砕式処理装置、３１…傾斜した基台、３２…円筒状容器、３３…スクリューフィダー、３４…コーン状破砕体、３６…原料投入口、３７…破砕物排出口、３８…回転軸、３９…扇形破砕刃、４０…角状破砕刃、４１…軸受、４２…モーター、４３…摺動台、４４…軸受、４５…回転軸、４６…モーター、４７…弾性部材、４８…ハンドル

Claims

コンクリート廃材等の原コンクリートの塊を破砕して得られる原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、回転ドラム式磨砕機で軽度処理して得られる再生細骨材を用いてなることを特徴とするセメント系硬化体。
コンクリート廃材等の原コンクリートの塊の粗砕物をスクリュー磨砕式処理装置で処理して得られる原細骨材の表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、回転ドラム式磨砕機で軽度処理して得られる再生細骨材を用いてなることを特徴とするセメント系硬化体。
前記回転ドラム式磨砕機が、原料の投入口と排出口を有する中空のドラムをその駆動軸を中心に回転させ、該ドラムの駆動軸に対して偏心した回転軸を有するフリーローラーを該ドラム内で回転自在に支承し、該ドラム内でドラムとフリーローラーの相互作用に基づいて該ドラム内に投入された原料を磨砕するものであることを特徴とする請求項１または２記載のセメント系硬化体。
前記再生細骨材は、原細骨材の表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に磨砕されたものであり、該再生細骨材の吸水率が４〜１０％であることを特徴とする請求項１、２または３記載のセメント系硬化体。
前記再生細骨材が、JIS A 5022-2007の付属書Ａに規定される再生細骨材Ｍであることを特徴とする請求項１、２または３記載のセメント系硬化体。
前記再生細骨材が、吸水率が４〜１０％で、かつ該再生細骨材を用いたJIS R 5021によるモルタルの圧縮強度試験で４５Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度を有するものであることを特徴とする請求項１、２または３記載のセメント系硬化体。
コンクリート廃材等の原コンクリートの塊の粗砕物を、まずスクリュー磨砕式処理装置で処理し、該処理で得られた原細骨材表面にセメント硬化物が付着した粒径１０ｍｍ以下のコンクリート破砕物を、さらに回転ドラム式磨砕機で表面に付着したセメント硬化物に強度的欠陥となる凹凸や空隙が残らない程度に軽度処理することを特徴とする再生細骨材の製造方法。
前記スクリュー磨砕式処理装置が、円筒状容器の中心に片持ち支持のスクリューフィダーが配設され、該スクリューフィダーの自由端側となる上記円筒状容器の開口端に、前記スクリューフィダーとは逆方向に回転し、かつ上記円筒状容器の開口端を塞ぐ方向に弾性部材により付勢された片持ち支持のコーン状破砕体が嵌合され、前記スクリューフィダーによって破砕原料が前記コーン状破砕体に圧接されるとともに、該破砕原料の圧接により生じる押圧力によりコーン状破砕体が上記弾性部材の付勢力に抗して移動し、円筒状容器の開口端とコーン状破砕体との間に破砕物の排出口が形成される構造の装置であることを特徴とする請求項７記載の再生細骨材の製造方法。
前記回転ドラム式磨砕機が、原料の投入口と排出口を有する中空のドラムをその駆動軸を中心に回転させ、該ドラムの駆動軸に対して偏心した回転軸を有するフリーローラーを該ドラム内で回転自在に支承し、該ドラム内でドラムとフリーローラーの相互作用に基づいて該ドラム内に投入された原料を磨砕するものであることを特徴とする請求項７または８記載の再生細骨材の製造方法。