JP3499378B2 - コンクリート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートに関
するものであり、より詳細にはコンクリート廃材から選
別したモルタル塊をコンクリートに配合してコンクリー
ト廃材を再利用する手段を提案するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築工事や道路工事はいたる所で
日常的に行われており、それに伴って日々夥しい量のコ
ンクリートの廃材が発生する。コンクリート廃材は、資
源の有効利用の観点から、何らかの形で再利用すること
が望ましく、各所で研究が進められている。ここでコン
クリート廃材の代表的な活用手段としては、コンクリー
ト廃材を破砕して中から粗骨材だけを取り出し、この再
生粗骨材をコンクリートに配合する手段がある（特開昭
６３−４９２６４号公報他）。

【０００３】しかしながら、コンクリート廃材から再生
粗骨材を製造する技術においては、コンクリート廃材の
破砕物から粗骨材たる砂利・砕石だけを選別することが
困難であり、実用化の障害となっていた。すなわちコン
クリート廃材の破砕物は、粉体状のモルタルや砂と、塊
状モルタルおよび砂利・砕石の混合物である。この混合
物の内、粉体状のモルタルや砂は、篩によって容易に他
と分離できる。しかしながら、残る塊状モルタルと砂利
・砕石とは、大きさが近似しており、両者を分離するこ
とは困難である。

【０００４】そこで本発明者は、長年の研究の末、コン
クリート廃材の破砕物から砂利・砕石と塊状モルタルと
を選別する技術を確立し、その実用化に成功した。本発
明者が完成したコンクリート廃材の破砕物から砂利・砕
石分と塊状モルタルとを選別する技術は、砂利・砕石分
と塊状モルタルとの比重差を利用して両者を分離するも
のである。本発明者が完成した技術によると、コンクリ
ート廃材から砂利・砕石だけが取り出され、この砂利・
砕石は、バージンの粗骨材と同等の条件でコンクリート
に配合することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した本発明者の開
発した技術により、コンクリート廃材から砂利・砕石だ
けを取り出すことが可能となり、コンクリート廃材中の
砂利・砕石については有効利用の道が開けた。しかしな
がら、コンクリート廃材中の塊状モルタルについては、
いまだに有効な活用手段はなく、廃棄せざるを得ないの
が現状である。

【０００６】そこで本発明は、従来技術の上記した問題
点に注目し、コンクリート廃材中の塊状モルタルの用途
開発を技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した砂利・砕石と塊
状モルタルとの比重差を利用して両者を分離する方法に
よると、コンクリート廃材の破砕物から砂利・砕石と塊
状モルタルが分離される。ところで上記の技術によって
分離された塊状モルタルは、一見、砕石の様であり、本
発明者は、この塊状モルタルを粗骨材の代用として利用
できないものかと考えた。そこでこの塊状モルタルをバ
ージンの砕石と混合し、コンクリート中に配合する実験
を繰り返した。その結果、塊状モルタルを配合したコン
クリートは、スランプの低下が著しく、スランプ調整の
ために水を追加せざるを得ず、結果的に強度が低いもの
となる欠点があることが分かった。しかしながら、塊状
モルタルの配合量をある一定量以下とした場合には、ス
ランプに対する影響は無視できることが分かった。また
特記するべきは、塊状モルタルをある一定量配合したコ
ンクリートは、バージンの粗骨材だけを配合したコンク
リートに比べてより高い強度を発揮することが分かっ
た。

【０００８】上記した知見に基づく請求項１記載の発明
は、セメントと、水と、粗骨材および細骨材を主要な構
成材料とするコンクリートにおいて、砂とセメントとを
主成分とし、直径が５mm以上の粗骨材状に固まった塊状
モルタルを含有し、粗骨材と塊状モルタルの合計重量に
対する塊状モルタルの含有量は１５％以下であることを
特徴とするコンクリートである。ここで塊状モルタルと
は、砂とセメントとを主成分として、粗骨材状に固まっ
たものを指す。

【０００９】また請求項２記載の発明は、粗骨材と塊状
モルタルの合計重量に対する塊状モルタルの含有量は１
０％以下であることを特徴とする請求項１記載のコンク
リートである。

【００１０】さらに請求項３記載の発明は、塊状モルタ
ルは、コンクリート廃材から選別されたものであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートであ
る。

【００１１】また請求項４記載の発明は、塊状モルタル
は、コンクリートの廃材を破砕し、さらに該廃材を水中
に浸し、該水に下から上に向かう間欠的な水流を発生さ
せ、塊状モルタルを上層に、砂利・砕石を下層に集中さ
せ、上層部分だけを取り出すことによって選別したもの
であることを特徴とする請求項３記載のコンクリートで
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のコンクリートは、セメン
トと、水と、粗骨材および細骨材を主要な構成材料とす
る。また必要に応じて混和剤や減水剤が配合される。コ
ンクリート中に配合される塊状モルタルは、コンクリー
ト廃材から粗骨材を製造する際、その副産物として得る
ことができる。すなわち塊状モルタルは、次の方法によ
って製造することができる。以下に例示の方法は、大き
く分けて破砕、磨鉱、分離の３つの工程によって構成さ
れる。最初の破砕工程では、コンクリートの廃材を公知
のジョークラッシャー等によって破砕する。そして振動
篩等によって例えば直径５mm以上の粗骨材成分を選別す
る。

【００１３】続いてこの粗骨材成分を磨鉱機と称される
機械によって磨鉱し、砂利や砕石からモルタルを分離す
る。図１は、上記磨鉱機の一例を示したものである。例
示した磨鉱機１は、ロッドミル状の磨鉱機であり、中空
体状であって、動力によって回転される本体２を有す
る。そして本体２の一方の側に粗骨材成分を投入する投
入口３が設けられ、他方の側に排出口４が設けられてい
る。

【００１４】また本体２の内部には若干のロッド棒６が
内蔵されている。さらに該排出口４には、該排出口４の
径を変化させるように移動可能な自在調整板７が設けら
れ、該自在調整板７を所定位置で固定して、排出する粗
骨材成分の直径を選択可能となっている。排出口４の外
側には、金網状の篩８でなるトロンメル式分級機１０が
設けられている。なお、本実施形態では、ロッド棒６を
使用しているが、これに代わって鉄製等の球状体でもよ
く、また、上記ロッド棒や球状体等の磨鉱処理部材を使
用せずに、粗骨材成分同士を磨鉱させるようにしてもよ
い。

【００１５】磨鉱工程では、破砕工程で選別された粗骨
材成分を水と共に磨鉱機１に投入して、回転する中空体
状の本体２と、内部に設けた若干のロッド棒６間で磨鉱
し、該粗骨材成分中の砂利や砕石からモルタル成分を剥
離する。そして磨鉱機１から粗骨材成分の混合物、より
具体的には、砂利・砕石の原石と、原石にモルタル成分
が付着した結合石と、モルタルそのもの（粉体状のもの
と塊状のもの）、および木片等の夾雑物等の混合物が排
出される。そして磨鉱機１から排出された粗骨材成分の
混合物は、その排出時に金網状の篩８でなるトロンメル
式分級機１０により、粒子の大きい粗骨材たりえるもの
だけが選別される。すなわち砂利・砕石の原石と、原石
にモルタル成分が付着した結合石と、塊状モルタルが選
別される。

【００１６】そして分離工程で粗骨材成分の混合物を、
再生粗骨材としてふさわしい砂利・砕石等の原石および
原石にモルタル成分が付着した結合石と、再生粗骨材に
不適な塊状モルタルに分離する。分離工程は、例えば図
２の様な比重選別機２０に磨鉱機１から排出された粗骨
材成分等の混合物を投入してなされる。この比重選別機
２０は、上部の固定水槽２１と、下部の可動水槽２２を
ゴム等の可撓性を有するジョイントで結合したものであ
り、網状の眼鉄板２５が中間に設けられている。そして
この比重選別機２０により、粗骨材成分の混合物は、砂
利・砕石等の原石および原石とモルタルの結合石Ｊと塊
状モルタルＭとに分離される。

【００１７】分離工程に使用する比重選別機２０の構造
とその作用を詳細に説明すると次の通りである。図２
は、前記比重選別機２０の正面図である。また図３は、
比重選別機２０の断面図である。さらに図４は、比重選
別機２０の分解斜視図である。比重選別機２０は、上部
の固定水槽２１と、下部の可動水槽２２を有し、両者が
可撓性をもったジョイント部材２４を介して接続され、
さらに固定水槽２１の中に、バスケット２８がつり下げ
られたものである。

【００１８】すなわち固定水槽２１は、底の無い枠状の
部材である。下部可動水槽２１は、上部が開放された有
底の部材であり、フレーム２６に対してバネ２８を介し
て浮動状に支持されている。そして固定水槽２１の下部
と下部可動水槽２１の上部とは、ゴム等の可撓性をもっ
たジョイント部材２４によって、水漏れが無いように接
続され、固定水槽２１の下部と下部可動水槽２１とが一
体となって一つの水槽を構成している。そして両者が一
体となった水槽中には、注水管３０が配されており、常
時水が注入されている。

【００１９】また下部可動水槽２１の最下部には、クラ
ンク３１が取り付けられ、該クランク３１は、高速回転
するメインモータ３２と低速回転するサブモータ３３と
によって上下方向に振動される。また固定水槽２１の端
部には、ロータリーフィーダ３５が取り付けられてい
る。

【００２０】バスケット２８は、一端から他端にかけて
傾斜が設けられており、底部には、前記した眼鉄板２５
が設けられている。ここで眼鉄板２５は、図３の様に丸
孔３６が多数設けられた鋼板である。バスケット２８の
傾斜下流側は、側面が開放されている。バスケット２８
の中には、親指大の鋼球３７が敷きつめられ、前記した
眼鉄板２５の孔３６を塞いでいる。この鋼球３７は、弁
の働きをする。

【００２１】比重選別機２０では、メインモータ３２と
サブモータ３３が回転され、クランク３１を介して下部
水槽２１が振動すると、水槽は、底面が昇降することと
なるため、水槽中には、衝撃的な上下方向の水流が発生
する。そして、バスケット２８内では水流は、下から上
に向かう一方向の流れであり、かつ衝撃的、間欠的な流
れが発生する。

【００２２】すなわち下部可動水槽２１が、上方に移動
して水槽内の水に下から上に向かう衝撃的な水流が発生
した時、固定水槽からバスケット２８内に孔３６を介し
て水が流れ込む。このとき、鋼球３７は、バスケット２
８内にあり、且つ自由に移動可能であるから、鋼球３７
は水流に押されて移動し、眼鉄板２５の孔を開放する。
また水流は、孔から噴出し、骨材成分と塊状モルタルの
間を吹き抜け、混合物に高い流動性を与える。

【００２３】そして次に下部可動水槽２１が、下方向に
移動したとき、水槽内では、下方向の水流が発生する
が、バスケット２８内に限っては、この下方向の水流は
小さい。すなわち下部可動水槽２１が下方向に移動する
と、水槽の底が下に降下することとなるが、バスケット
２８内では、下向きの水流によって鋼球３７が移動し、
眼鉄板２５の孔８６を閉鎖する。すなわち鋼球３７が弁
となってバスケット２８から水槽側に水が流れることを
阻止する。

【００２４】従って下部可動水槽２１が振動することに
より、バスケット２８内では、衝撃的な脈流が発生す
る。バスケット２８内に脈流が発生することに伴う、水
槽の水の不足分は、給水管３０によって補われる。

【００２５】全体の工程説明に戻ると、磨鉱機１より排
出された粗骨材成分等の混合物は、比重選別機２０のバ
スケット２８内に投入される。そして前記した様に下部
可動水槽２１は上下に振動し、バスケット２８内では、
下から上に向かう衝撃的な脈流が発生しており、混合物
は、この脈流中にさらされる。そのため混合物は、振動
を受けつつ、浮遊状態と沈降を繰り返す。そして塊状モ
ルタル（図４においては三角で表示）は、砂利・砕石等
の原石および原石と塊状モルタルの結合石（図３におい
ては丸で表示）に比べて水流発生時の浮遊力が大きく、
かつ水流停止時の沈降量が少ない。そのため塊状モルタ
ルは序序に上方向に移動し、反対に砂利・砕石は、序序
に下に潜る。そのため塊状モルタルと砂利・砕石は、上
下２層に分離される。

【００２６】またバスケットの底面には傾斜が設けられ
ているので、混合物は、この傾斜に沿って移動して行
く。そのため混合物が、バスケットの傾斜側端部、すな
わち開放面に至るときには、下層に砂利・砕石が多くあ
り、上層には塊状モルタルが多くある状態となってい
る。

【００２７】そして固定水槽２１の端部に設けられてた
ロータリーフィーダ３５によって、バスケット２８の底
部にある砂利・砕石の割合が高い再生粗骨材だけが取り
出される。また塊状モルタルは、固定水槽２１からオー
バーフローする。そして本発明の実施形態では、このオ
ーバーフローした塊状モルタルが粗骨材に混合される。

【００２８】

【実施例】上記した方法により、製造した塊状モルタル
をバージンの粗骨材（砕石を利用）と混合した。なお塊
状モルタル中の、木片やアスファルト片は、目視により
除去した。

【００２９】塊状モルタルおよびバージンの粗骨材のサ
イズは、いずれもＪＩＳＡ５３０８に規定される「２０
０５」に対応したものであり、粒子径は、いずれも２０
mmから５mmである。

【００３０】そしてバージンの粗骨材と塊状モルタルの
合計重量に対する塊状モルタルの含有量が５％の混合粗
骨材を作成した。また同様にバージンの粗骨材と塊状モ
ルタルの合計重量に対する塊状モルタルの含有量が１０
％、２０％、３０％、５０％の混合粗骨材を作成した。

【００３１】次に、これらの再生粗骨材を配合してコン
クリートを製造した。また比較のためにバージンの砕石
だけを用いてコンクリートを製造した。コンクリート
は、スランプの目標を１９ｃｍとして基本配合を決定
し、配合後にスランプを一定にするために水を追加する
こととした。基本配合では、いずれも「水／セメント」
比は一定であり、混合粗骨材（バージンの砕石と塊状モ
ルタルの混合物）に対して約７０％（重量）の細骨材を
配合した。バージンの砕石だけを粗骨材として使用した
ものも混合粗骨材を使用したものと同一の条件である。
混和剤はいずれの配合にも同一量だけ添加した。また減
水剤は添加しなかった。基本配合における各コンクリー
トのスランプ、空気量およびコンクリート温度は次の表
１の通りであった。

【００３２】

【表１】

【００３３】次に各コンクリートのスランプを一定にす
るために、加水を行った。加水によって変動した「水／
セメント」比、スランプ、空気量は、表２の通りであっ
た。

【００３４】

【表２】

【００３５】表１，２から、塊状モルタル成分の含有量
と、コンクリートのスランプとの関係をグラフ化する
と、図５の通りである。このグラフから、塊状モルタル
の含有量が１５％以下、より好ましくは１０％以下の混
合粗骨材を使用した場合は、スランプに影響を与えず、
通常のバージンだけの粗骨材と同様の配合により使用で
きることが理解できる。

【００３６】また表１，２から、バージンの粗骨材と塊
状モルタルの合計重量に対する塊状モルタルの含有量
と、コンクリートの空気量との関係をグラフ化すると、
図６の通りである。

【００３７】次に、これらのコンクリートを用いて供試
体を各１２本製造し、それぞれ材齢７日と、２８日の時
に圧縮試験を行い、強度の比較を行った。バージンの粗
骨材を使用したコンクリートの材齢７日における強度を
１００とした場合の各コンクリートの強度および各コン
クリートの経時的な強度の伸び率は、表３の通りであっ
た。

【００３８】

【表３】

【００３９】これらの結果に基づき、塊状モルタルの含
有量と、コンクリートの強度との関係をグラフ化すると
図７の通りである。

【００４０】図７のグラフから、塊状モルタルの含有量
が１５％以下のものを配合したコンクリートの強度は、
バージンの粗骨材を配合したコンクリートの強度よりも
高いことが理解できる。また塊状モルタルの含有量が１
０％以下のものを配合したコンクリートの強度は、バー
ジンの粗骨材を配合したコンクリートの強度よりもより
顕著に高いことが理解できる。

【００４１】

【発明の効果】本発明のコンクリートによると、コンク
リート廃材の有効利用が可能となる。また本発明のコン
クリートは、バージンの粗骨材に比べてむしろ強度が高
い効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】塊状モルタルの製造に使用する磨鉱機の要部を
示す側断面図である。

【図２】塊状モルタルの製造に使用する比重選別機の正
面図である。

【図３】図２の比重選別機の断面図である。

【図４】図２の比重選別機の分解斜視図である。

【図５】粗骨材と塊状モルタルの合計重量に対する塊状
モルタルの含有量と、コンクリートのスランプとの関係
を示すグラフである。

【図６】粗骨材と塊状モルタルの合計重量に対する塊状
モルタルの含有量と、コンクリートの空気量との関係を
示すグラフである。

【図７】供試体の粗骨材と塊状モルタルの合計重量に対
する塊状モルタルの含有量と、コンクリートの強度との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 磨鉱機 ２０ 比重選別機

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメントと、水と、粗骨材および細骨材
   を主要な構成材料とするコンクリートにおいて、砂とセ
   メントとを主成分とし、直径が５mm以上の粗骨材状に固
   まった塊状モルタルを含有し、粗骨材と塊状モルタルの
   合計重量に対する塊状モルタルの含有量は１５％以下で
   あることを特徴とするコンクリート。
2. 【請求項２】 粗骨材と塊状モルタルの合計重量に対す
   る塊状モルタルの含有量は１０％以下であることを特徴
   とする請求項１記載のコンクリート。
3. 【請求項３】 塊状モルタルは、コンクリート廃材から
   選別されたものであることを特徴とする請求項１又は２
   に記載のコンクリート。
4. 【請求項４】 塊状モルタルは、コンクリートの廃材を
   破砕し、さらに該廃材を水中に浸し、該水に下から上に
   向かう間欠的な水流を発生させ、塊状モルタルを上層
   に、砂利・砕石を下層に集中させ、上層部分だけを取り
   出すことによって選別したものであることを特徴とする
   請求項３記載のコンクリート。