JP3407161B2 - クリンカーを骨材に使用したリサイクル可能なセメント硬化物の製造方法 - Google Patents

クリンカーを骨材に使用したリサイクル可能なセメント硬化物の製造方法

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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はリサイクル可能なセメン
ト硬化物の製造方法に関し、特に完全かつ容易にリサイ
クルできるセメント硬化物の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
コンクリートの最大の欠点は、再利用(リサイクル)が
極めて困難なことである。廃棄コンクリートを骨材に再
生する方法も、コンクリートの品質面から、まだ多くの
課題を抱えている。品質を確保するには、再生骨材の表
面のモルタル分を十分に摩砕して除去することが必要と
なり、この結果、コストが跳ね上がり大量の微粉が発生
する。しかも、微粉がまた、廃棄物となってしまう。こ
れに対して、最近骨材に石灰石を用いる「完全リサイク
ルコンクリート」が提案された。これは、粗骨材と細骨
材に石灰石(セメント原料)を用いたコンクリートであ
り、コンクリートがらから再生セメントと改質再生骨材
を製造し、それらを使用して再びコンクリートを製造す
るものである。その概要は図2に示すものである。完全
リサイクルコンクリートによって、将来における廃棄物
処分問題の根本的解決、現在の骨材・石灰石資源問題の
大幅な改善など、地球環境問題、資源問題の解決につな
がるメリットがある。しかし、現状では、以下のような
問題点がある。 (a)再生セメントを製造する際にセメントの化学成分
を正確に調整する手間がかかる。(シリカ、アルミ、鉄
等の添加混合) (b)化学成分を調節した後、焼成する(例えば900
〜1450℃で)必要がある。 (c)上記の処理のためにコンクリート発生現場では、
再生セメント製造は不可能であり、再生設備(セメント
工場など)に運搬しなければならない。また、再生後の
セメントを現場まで運搬する必要もある。これらのた
め、利用できる地域が限定され、また運搬のための費用
がかかる。 (d)廃棄物を現場の外へ持ち出せない地域での利用は
不可能である。(クローズシステムには不適当) 【0003】 【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するもので、骨材として前記技術のような石
灰石を用いるのではなく、骨材としてセメントクリンカ
ーを用いる点が特徴である。すなわち本発明は、 (1)骨材の少なくとも一部がセメントクリンカーから
なる骨材と、セメントと水とからなる混練物を打設後、
養生硬化して製造されたセメント硬化物を解体した後、
微粉砕し、その微粉砕物に3%以下の石膏と、骨材とし
てのクリンカーと水とを加配し、混練した後、混練物を
再び打設し養生硬化することを特徴とするリサイクル可
能なセメント硬化物の製造方法、である。 【0004】上記において、セメントクリンカーとして
は、通常の方法により、すなわち粘土、石灰石及び酸化
鉄を900〜1450℃で焼結して得られる粒径1〜3
0mm程度の球状塊状物がそのまま、又は適当に粉砕、
分級して使用できる。該セメントクリンカーは骨材の全
部又は一部に使用することができるが、少なくとも骨材
の50%以上を該セメントクリンカーとすることが好ま
しい。50%未満の使用では、そのセメント硬化物を解
体後、粉砕してリサイクル使用した場合において、再生
セメント硬化物が必要高強度を発揮できなくなる問題が
ある。粒径は、粗骨材には20〜5mm、細骨材には5
〜0.15mmを使用することができる。0.15mm
未満の粒径のものは、真部まで水和反応してしまい、ク
リンカーは残存しなくなるため、リサイクル使用時には
水硬性がほとんどなくなってしまう。また、粉砕時に
も、粒径が小さすぎると新鮮なクリンカー面を現出させ
ることが困難となる。なお、常法に従い混和材料は適宜
添加混合されてよい。一度リサイクル使用されたセメン
ト硬化物を、再度リサイクル可能なものとするには、骨
材として再びセメントクリンカーを使用すればよい。モ
ルタル又はコンクリートの製造に当たっては、水セメン
ト比を8〜65%とし、好ましくは55%以下とする。
クリンカー表面の吸水率調整が必要な場合は適当な表面
処理を施してもよい。例えば、クリンカー表面を樹脂で
コーティングすることで表面処理を施すことができる。 【0005】 【作用】本発明では骨材としてセメントクリンカーを用
いるため、そのセメント硬化物(コンクリート又はモル
タル)で製作された建造物を解体後、それを粉砕してリ
サイクル使用するときは、含有のセメントクリンカーが
新表面を現し、その新表面が水との反応を起こす。その
結果、前記解体後の粉砕物に石膏を添加混合したものに
水を添加混合して打設後、養生硬化するだけで、再び元
のセメント硬化物と同等な高強度のセメント硬化物が容
易に製造できる。前記建造物の解体後はほとんど廃棄物
は発生せず、現場において完全リサイクルして打設施工
することができる。セメントは、セメントクリンカー
(粒子径1〜20mm程度)に約3%の石膏を添加して
ボールミル又は竪型ミルで粉砕して粒子径1〜100μ
mに調製した粉体材料である。したがって、クリンカー
を骨材に用いて製造されたコンクリート等のセメント硬
化物は、その解体後、その全量を粉砕することによっ
て、クリンカー内部の未水和部分が剥き出され、水硬性
のあるセメントとなるものである。この場合に、石膏を
添加するが、焼成の必要ない。よって、解体コンクリ
ート発生現場においての再生セメント製造が可能とな
り、再生設備(セメント工場など)への運搬、また再生
設備から現場への搬送も不要となる。そして、廃棄物を
現場の外へ持ち出さずにリサイクル施工が可能(クロー
ズシステム)となる。なお、コンクリート全量を再生で
きるのは、原理的には解体1回目のみであるが、2回目
以降は、適当な骨材の使用により(例えばクリンカーを
骨材に用いる)、セメント原料として100%リサイク
ルが可能となる。 【0006】 【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 実施例1:粒径5〜1mmの細骨材としてのクリンカー
200wt(対セメント)%と、ポルトランドセメント
100wt%と水55wt(対セメント)%とを混和し
て混練物を得、該混練物を打設し養生硬化した。次い
で、前記養生硬化物の材令28日のものを、解体し、1
〜75μmに微粉砕して、再生セメントとなし、それ
に、二水石膏2.5%を添加混合し、さらに細骨材(小
笠砂)200wt(対セメント)%、水45wt(対セ
メント)%、を添加混合して混練物を得、該混練物を打
設し養生硬化した。再生前後のセメント硬化物の圧縮強
度を測定した結果を、表1に示した。なお、再生セメン
トによる硬化物は、水セメント比45%、セメント骨材
比1/2であった。また、上記再生セメントのカロリー
メータによる初期水和発熱曲線を図1に示した。 【0007】比較例:粒径5〜0.15mmの砂(小笠
砂)よりなる細骨材200(対セメント)%と、ポルト
ランドセメント100wt%と水55wt(対セメン
ト)%とを混和して混練物を得、該混和物を打設し養生
硬化した。次いで、前記養生硬化物の材令28日のもの
を、解体し、1〜75μmに粉砕して、比較例再生セメ
ントとなし、それに、二水石膏2.5%を添加混合し、
さらに細骨材(小笠砂)200wt(対セメント)%、
水45wt(対セメント)%を添加混合して混練物を
得、該混練物を打設し養生硬化した。前記実施例1に係
る再生前後のセメント硬化物及び比較例に係る再生前後
のセメント硬化物の圧縮強度を測定した結果を、表1に
示した。なお、実施例及び比較例共に硬化物は、水セメ
ント比45%、セメント骨材比1/2であった。 【0008】 【表1】 【0009】表1の結果から、クリンカーを骨材に使用
したモルタルの圧縮強度は、普通骨材を使用したモルタ
ルの圧縮強度に較べて20%程度増大していることが
解る。 これは、骨材クリンカー表面の一部が水和し
て、セメントペーストと一体化し、付着力が増加したこ
とによる。また、クリンカー骨材モルタルから再生した
セメントは水和活性が残存しており、モルタル試験体で
28日圧縮強度が420kgf/cm2(W/C=45
%)と発現でき、再生前(普通)セメントを使い普通骨
材を使用したモルタルの圧縮強度と同等な値を示した。
なお、普通骨材モルタルから再生したセメントを使用し
て作製したモルタルの圧縮強度は30kgf/cm 2
下で非常に低い値であった。また、図1から、クリンカ
ー骨材モルタルから再生したセメント(クリンカー骨材
再生セメント)は再生前のセメント(普通セメント(バ
ージン))に比べて、70%程度の水和活性を有してい
ることが確認された。 【0010】実施例2:粒径20〜5mmの粗骨材とし
てのクリンカー1074kg/m、粒径5〜0.15
mmの細骨材としてのクリンカー507kg/mと、
ポルトランドセメント500kg/mと水200kg
/mと高性能減水剤1.5wt(対セメント)%とを
混和して混練物を得、該混練物を打設し養生硬化した。
次いで、前記養生硬化物の材令28日のものを、解体
し、1〜75μmに微粉砕して、再生セメントとなし、
それに、二水石膏3%を添加混合し、さらに細骨材(小
笠砂)200wt(対セメント)%、水35%、を添加
混合して混練物を得、該混練物を打設し養生硬化した。
なお、本例の再生セメントによる硬化物は、水セメント
比35%、セメント骨材比1/2であった。以上によ
り、クリンカーを骨材に使用したモルタル・コンクリー
トは、その全量を粉砕によって水和活性を有するセメン
トとして再生でき、100%リサイクル可能とすること
ができる。 【0011】 【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明のセメン
ト硬化物(コンクリート又はモルタル)で製作された建
造物を解体後、それを粉砕してリサイクル使用するとき
は、含有のセメントクリンカーが新表面を現し、その新
表面が水との反応を起こす結果、前記解体後の粉砕物に
及び石膏を添加混合したものを混合して打設後、養生
硬化するだけで、再び元のセメント硬化物と同等な高強
度のセメント硬化物が容易に製造できる。前記建造物の
解体後はほとんど廃棄物は発生せず、現場において完全
リサイクルして打設施工することができる。よって、解
体コンクリート発生現場において廃棄物を現場の外へ持
ち出さずに再生セメント製造が可能となり、再生設備
(セメント工場など)への運搬、また再生設備から現場
への搬送も不要となる。廃棄物を現場の外へ持ち出さず
にリサイクル施工が可能(クローズシステム)となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明実施例1の再生セメントのカロリーメー
タによる初期水和発熱曲線、及び普通セメント(バージ
ン)のカロリーメータによるによる初期水和発熱曲線を
示すグラフ図である。 【図2】骨材に石灰石を用いる従来の完全リサイクルコ
ンクリートのフローシート図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−126721(JP,A) 特開 昭48−84116(JP,A) 特開 平6−285454(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 14/00 - 14/48 C04B 18/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 骨材の少なくとも一部がセメントクリン
    カーからなる骨材と、セメントと水とからなる混練物を
    打設後、養生硬化して製造されたセメント硬化物を解体
    した後、微粉砕し、その微粉砕物に3%以下の石膏と、
    骨材としてのクリンカーと水とを加配し、混練した後、
    混練物を再び打設し養生硬化することを特徴とするリサ
    イクル可能なセメント硬化物の製造方法。
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JP6644614B2 (ja) * 2016-03-30 2020-02-12 太平洋セメント株式会社 結合材噴射方式付加製造装置用セメント組成物
JP7102140B2 (ja) * 2017-12-26 2022-07-19 太平洋セメント株式会社 結合剤噴射式粉末積層成形装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法
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