JP3569696B2 - コンクリートの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば土木や建築等の建設廃材を再生された原料土として利用するコンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートは、モルタルや改良土と同様に土木や建築等の建設資材として幅広く利用されており、特に、鉄筋コンクリートやプレストレスコンクリート等として使用されている。
【０００３】
コンクリートは、一般に細骨材と、粗骨材と、固化材であるセメントと、水とを適当な割合で混練して製造される。
【０００４】
このうち、細骨材及び粗骨材には、例えば天然の砂や砂利等、或いは特開平５−１７０４９８号公報に記載されているコンクリートの廃材を粉砕した後に分級して得た再生骨材や、特開平１１−２７８８９３号公報、特開平１１−１８０７５６号公報又は特開平８−１９８６５１号公報に記載されているような産業廃棄物等を固化し、粉砕して得られた再生骨材等が用いられている。
【０００５】
セメントには、天然の石灰石を焼成して製造されるセメント類や、特開平１１−１８０７５６号公報に記載されているごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料とするエコセメント等が用いられている。
【０００６】
また、最近では、上述したものの他に、特殊な高強度コンクリートとして用いられる高流動性コンクリートを製造する際に、例えばフライアッシュや高炉スラグ微粉末、シリカフォーム、石灰石微粉末等の混和材が添加される。さらに、成形性や施工性を得るために、混和剤として、例えば高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、増粘剤等を加えることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したコンクリートに用いられるセメントには、粒度が０．００５mm以下の粘土分はほとんど含まれていない。また、骨材には、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分がほどんど含まれていない。骨材では、特に粒度が０．０７５mm以下となるシルト分及び粘土分の混入率を規定している。例えば、コンクリートを製造する際に用いられる骨材では、コンクリートの表面がすりへり作用を受ける場合に、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分の混入率を３％以下とし、その他の場合に５％以下としている。また、砕砂、スラグ骨材の場合は、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分の混入率を、それぞれ５％、７％以下としている。また、セメントの場合も、天然の石灰石等を焼成した粒度をシルト分の範囲で粉砕するため、その粒度はシルト分に属し、粘土分をほどんど含んでいない。
【０００８】
このように、従来のコンクリートでは、セメントや骨材に粘土分を多く含むと十分な強度が得られない等の欠点が出てくるために、粘土分をほとんど含んでいないセメントや骨材を用いることが有効とされてきた。
【０００９】
また、セメントや工業粘土等、一般に市販されている人工的に粉砕されて製造される微粉体は、微細粒子にするのに限界があり、微粒子といえども粒度はシルト分に属している。
【００１０】
しかしながら、高強度コンクリートを製造する場合には、上述した高流動性コンクリートの成形性や施工性を得るために、セメントを主体とするシルト分に属する粉体の量を増やし、この粉体の増量に伴う単位水量の増加を抑制するために、高性能減水剤や流動化剤等の高価な混和剤を大量に混入しなければならない。
【００１１】
また、混和剤は、通常のコンクリートにおいても用いられる。特に低強度コンクリートは、ダム等のＲＣＤ工法のように低発熱性のコンクリートを大量に施工する場合に、ダンプトラック等で運搬しブルドーザーやローラー等で敷均し転圧することで貧配合による流動性やワーカビリティーの劣る欠点を逆に利用し、むしろ単位水量を落として問題点を解決している場合もある。しかしながら、多くの低強度コンクリートは、ポンプ圧送やシュート打設時に容易に分離するなど流動性が悪くなることが多く、取り扱いが難しい。また、低強度コンクリートは、分離抵抗性が無くなるとワーカビリティーも劣化してしまう。
【００１２】
したがって、低強度コンクリートは、ポンプ圧送やシュート打設などワーカビリティーを要求される場合に、高価な混和材を用いたり、必要以上の単位セメント量を使用するなどして品質の改善を図る必要があるため、結果的に高強度コンクリートと変わらない単価となり不経済となってしまう。
【００１３】
さらに、乾式・湿式改良土においては、コンクリートとは逆に流動性やワーカビリティーを確保できても、単位セメント量が極端に多くなり、著しく不経済となってしまう。また、乾式・湿式改良土は、単位セメント量が多くなると、コストの面だけではなく、流動性やワーカビリティーが劣ることとなり、しばしば混和剤を必要とする。また、乾式・湿式改良土においては、固化した後に表面が剥離したり、水に濡れると軟化し滑る等の問題があった。このことは、モルタルについても同様である。
【００１４】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、再生された原料土を用いることでコストの低減を図るとともに、このような再生された原料土を用いた場合でも、優れた流動特性や材料分離抵抗性、圧縮強度等を得ることを可能にしたコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明にかかるコンクリートの製造方法は、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土を用意し、各原料土の粒度分布を分析する粒度分布分析工程と、上記粒度分布分析工程において分析された上記各原料土の粒度分布の分析結果に基づいて、上記各原料土を混合する原料土混合工程と、上記原料土混合工程において混合された上記原料土に、固化材と、水とを加えて混練する混練工程とを有する。
【００１６】
このコンクリートの製造方法では、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて各原料土を混合することから、余分な固化材や高価な混和剤、混和材を使用せずとも、流動特性や分離抵抗性等に優れたコンクリートを製造することができる。また、建設廃材から再生された原料土を使用することによって、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本発明を適用したコンクリートの製造方法について、図１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
このコンクリートの製造する際は、先ず、ステップＳ１として、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土を用意する。
【００２０】
ここで、複数の原料土のうち、細骨材や粗骨材となるレキ分（粒度２〜２０mm及び４０mm）及び砂分（粒度０．０７４〜２mm）を多く含むものとしては、例えば天然の砂利や砕石、或いはコンクリートやアスファルト、レンガ、セラミック、ガラス等の廃棄物を粉砕した再生骨材や、前記廃材の微粉末等を焼成或いは固化したものを粉砕した再生骨材、建設副産物である建設残土中から抽出した骨材、プラスチックや木材、金属等を粉砕したもの等を挙げることができる。
【００２１】
また、混和材を含むシルト分（粒度０．００５〜０．０７４mm）を多く含むものとしては、例えば天然の岩石等を粉砕して得れられた微粉末やコンクリート廃材を破砕して得られた微粉末及びその微粒子等の廃棄物を含む石灰石等を焼成し、粉砕して得られた工業用粘土、ベントナイト、石灰石及び砕石等を粉砕した時に発生する微粉末、高炉微粉末、石炭灰、フライアッシュ等の材料、建設副産物の建設残土や泥土、泥水等から抽出された材料、コンクリート廃材を粉砕した時の微粉末、ヌカやおがくず等の植物廃材の微粉末、紙や生ゴミ、土質改良土等の廃材を粉砕したもの等を挙げることができる。
【００２２】
また、原料土に微量に添加する薬剤である混和剤となる粘土分（粒度０．００５mm以下）を多く含むものとしては、建設副産物等の土砂や泥土、泥水等から抽出したもの、天然の粘土、ベントナイト等から抽出したもの、及び食物用、飼料用として加工された小麦粉、デンプン、のり等の廃材等を挙げることができる。
【００２３】
次に、ステップＳ２に示す粒度分布分析工程として、上述した各原料土の粒度分布の分析を行う。具体的には、原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率をそれぞれ分析する。
【００２４】
次に、ステップＳ３に示す原料土混合工程として、上述した粒度分布分析工程において分析された各原料土の粒度分布の分析結果に基づいて、所望の粒度組成になるように、複数の原料土を所定の割合で混合する。このとき、製造されるコンクリートの流動性や圧縮強度等のコンクリートの要求品質の条件を考慮して、各原料土の配合（粒度組成）を決定する。
【００２５】
具体的には、上述した粒度分布分析工程において、各原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の割合をそれぞれ分析し、原料土混合工程において、所定の割合で混合される原料土のうち、各原料土に含まれるレキ分及び砂分を骨材として換算し、各原料土中に含まれるシルト分を混和材として換算し、各原料土中に含まれる粘土分を混和剤として換算する。また、粘土分の混和剤としての性能（流動化剤、増粘剤、早強剤、遅延剤等の性能）を分析することによって、所望の粒度組成とする。このとき、製造されるコンクリートの要求品質、例えば高流動性、遅延化、早強性等を考慮して設計を行う。
【００２６】
次に、ステップＳ４に示す混練工程として、上述した原料土混合工程において所定の割合で混合された原料土に、固化材であるセメントと、水とを加えて混練することにより、コンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００２７】
次に、ステップＳ５に示す評価工程として、上述した混練工程によって混練されたコンクリートペースト（生コンクリート）がコンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。そして、作製されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質を満たしている場合には、以上のようなコンクリートペーストを用いてコンクリートの打設等を行う。
【００２８】
これに対して、作製されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質の条件を満たしていない場合は、ステップＳ３に示す原料土混合工程に戻り、複数の原料土の配合（粒度組成）をコンクリートの要求品質を満たすように変更して各原料土を再び混合する。そして、ステップＳ４に示す混練工程に進み、混合された原料土に固化材であるセメントと水とを加えて試験練りを行い、再びコンクリートペーストを作製する。そして、ステップＳ５に示す評価工程に進み、混練されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行い、要求品質の条件を満たすまで順次これらの工程を繰り返す。
【００２９】
以上のように、本発明を適用したコンクリートの製造方法では、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて所望の粒度組成になるように各原料土を混合することから、余分な固化材や高価な混和材（増粘剤、早強剤、遅延剤等）を使用せずとも、流動性や分離抵抗性、施工性等の優れたコンクリートを設計、製造することが可能である。また、以上のように製造されるコンクリートでは、コンクリートペーストが固化されることによって優れた圧縮強度を得ることが可能である。また、このコンクリートの製造方法では、再生された原料土を使用することによって、製造コストの大幅な削減を図れるばかりか有効資源の保全をはかることがが可能であり、このような再生された原料土を使用した場合でも、流動特性や材料分離抵抗性、圧縮強度等を得ることが可能である。
【００３０】
なお、上述したコンクリートの製造方法では、例えば遠距離運搬等の厳しい施工条件のコンクリートを製造する場合において、市販されている混和材や混和剤を用いることを必ずしも妨げるものではない。
【００３１】
【実施例】
以下、上述した本発明を適用したコンクリートの製造方法を用いて、実際にコンクリートの製造を行った実施例について説明する。また、これらの実施例と比較するために、従来の方法によりコンクリートの製造を行った比較例について説明する。
【００３２】
実施例１
実施例１では、コンクリートの要求品質の条件に応じて圧縮強度１N/mm ２ 、スランプ２７cmの低強度コンクリートを製造した。
【００３３】
具体的にこのコンクリートを製造する際には、先ず、原料土として再生骨材、再生砂及び土砂を用意した。なお、ここで再生砂は、建設残土中の砂分を分級した山砂のことである。
【００３４】
次に、上述した各原料土中の粒度分布を分析し、各原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率を求めた。
【００３５】
以下、得られた各原料土の粒度分布の分析結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
なお、表１では、各原料土中に含有されているレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率を湿潤単位重量百分率で示している。
【００３８】
次に、上述した粒度分布の分析結果に基づいて、所望の粒度組成となるように、各原料土を所定の割合で混合した。具体的には、所定の割合で混合される原料土のうち、各原料土中に含有されるレキ分及び砂分を骨材として換算し、各原料土中に含有されるシルト分を混和材として換算し、各原料土中に含有される粘土分を混和剤として換算することによって、所望の粒度組成とした。
【００３９】
ここでは、先ず、混合される原料土中に含有されるシルト分及び粘土分の混入率を図２に示すグラフより推定した。
【００４０】
なお、図２においてｆ´ｃは、圧縮強度［N/mm ２ ］を示しており、Ｃａ／ｆは、原料土（ｆ）中に含有されるシルト分及び粘土分を合わせた細粒分（Ｃａ）の割合を示し、Ｃ´／ｆは、原料土（ｆ）中に含有される粘土分（Ｃ´）の割合を示す。そして、図２では、ｆ´ｃとＣａ／ｆとの関係を実線で示し、ｆ´ｃとＣ´／ｆとの関係を破線で示している。
【００４１】
図２中の実線から、コンクリートの要求品質の条件である圧縮強度が１ N ／ mm ２ となるとき、Ｃａ／ｆは約０．２５となり、図２中の破線から、Ｃ´ｆは約０．１０となることが分かる。したがって、混合される原料土中に含まれる細粒分の混入率を約２５％、粘土分の混入率を約１０％と仮定した。
【００４２】
次に、混合される原料土中に含有される砂分の割合を図３に示すグラフより推定した。
【００４３】
なお、図３において、ｓ／ａは、砂分（ｓ）と、レキ分（Ｇ）との比を示す砂分率である。そして、図３は、このｓ／ａとｆ´ｃとの関係を示したグラフである。
【００４４】
図３に示すグラフから、コンクリートの要求品質の条件である圧縮強度１N/mm ２ のとき砂分率は実線で示される最大値である１．４とする。これにより、混合される原料土中に含有される砂分の割合をレキ分に対して、約１．４倍と仮定した。
【００４５】
以上のような仮定条件のもとに、各原料土を所定の割合で混合した原料土の粒度組成を以下の表２に示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】
なお、表２では、混合された原料土の湿潤単位体積重量が２１３１kg ／ m ３ となり、この原料土中に含有されるシルト分（Ｃ）と粘土分（Ｃ´）を合わせた細粒分の割合は、Ｃａ／ｆ＝（３１９＋２８５）／２１３１＝０．２８４となり、約２８％である。また、粘土分（Ｃ´）の割合は、Ｃ´／ｆ＝２８５／２１３１＝０．１３４となり、約１３％である。上述した仮定条件では、図２より細粒分の混入率は２５％であり、粘土分の混入率は１０％となった。したがって、表２から求めた細粒分の割合２８％、粘土分の割合１３％は、上述した仮定条件とほぼ同等であり仮定条件を満たしている。また、ｓ／ａは、上述したように砂分とレキ分との比であるから表２から、ｓ／ａ＝８９５／６３２＝１．４２となり、上述したｓ／ａの仮定条件である１．４をほぼ満たしている。
【００４８】
次に、所定の割合で混合された原料土に、水と、固化材であるセメントとを加えて混練した。ここでは、先ず、混合された原料土に対する単位水量を図４に示すグラフから推定した。
【００４９】
なお、図４においてｗ／ｆは、水（ｗ）と原料土（ｆ）との比を示したものである。そして、図４は、このｗ／ｆと０．０７５mmフルイ通過百分率（細粒分含有率）との関係を示すグラフである。
【００５０】
表２から、細粒分の混入率が２８．４％であることが分かる。したがって、０．０７５mmフルイ通過百分率は２８．４％であることから、図４に示すグラフからｗ／ｆは０．３と推定した。また、表２から単位水量の単位容積量と原料土の単位容積量とを合わせて１ｍ３とすると、原料土の湿潤単位体積重量（γｔ）２．１３１ｔ／ｍ ３ からｗ／ｆは以下に示す式（１）で表すことができる。
【００５１】
【数１】
【００５２】
なお、式（１）中のＶｗは、単位水量ｗの容積量を示したものである。
【００５３】
今当初のｗ／ｆを０．３と仮定し、式（１）から、単位水量ｗの容積量Ｖｗは、０．３９となり、また、１m ３ あたりの原料土の容積量（Ｖｆ）は、１−０．３９＝０．６１なので、表２から原料土の湿潤単位体積重量が２１３１kg/m ３ であることから、単位原料土量ｆは、湿潤単位体積重量で０．６１×２１３１≒１３００kg/m ３ となる。
【００５４】
上記の単位水量（ｗ）は、Ｃａを考慮すると、式（２）から求めることができる。上記の仮定した単位水量ｗは、単位原料土ｆ中のシルト分及び粘土分を合わせた細粒分Ｃａに大きく左右されるため、仮定した単位原料土量ｆの中に含まれるＣａを考慮し、詳細な検討を行う。
【００５５】
【数２】
【００５６】
なお、式（２）中においてＣａは、単位原料土量１３００kg/m ３ 中に含有される細粒分の湿潤重量であり、Ｇｗは、単位原料土量１３００kg/m ３ 中に含有される砂分及びレキ分とを合わせた骨材の湿潤重量Ｇｓが必要とする水量であり、以下に示す式（３）で表すことができる。
【００５７】
【数３】
【００５８】
なお、式（３）において、αは流動係数を示し、以下の式（４）で表すことができる。
【００５９】
【数４】
【００６０】
なお、式（４）中のＳＬは、コンクリートの要求品質の条件となるスランプ［cm］である。
【００６１】
表２から、１m ３ あたりの原料土２１３１kg中のＣａが６０４kgであり、Ｇｓは、１５２７kgであることから、単位原料土量１３００kg/m ３ 中のＣａは、約３７０kg/m ３ となり、Ｇｓは９３１kg/m ３ となる。また、式（３）と式（４）から、ＳＬが２７cmであることより、αは０．１０２となり、Ｇｗは９５kg/m ３ となる。これらのことから、式（２）により単位水量ｗは、４６５kg/m ３ と求まる。そこで、単位水量ｗを４６５ kg/m ３ とすると、単位原料土ｆは、式（１）より、ｆ＝２１３１×（１−０．４６５）＝１１４０ kg/m ３ と修正される。
【００６２】
なお、試験練りを行ったところ、上記単位水量を４６５kg/m ３ 、原料土の重量を１１４０kg/m ３ とした場合に良好な結果が得られたことから、単位水量ｗを４６５kg/m ３ とし、単位原料土量ｆを１１４０kg/m ３ とした。
【００６３】
次に、混合された原料土に対する単位セメント量を以下に示す式（５）から求めた。
【００６４】
【数５】
【００６５】
なお、式（５）において、ｆ´ｃは、目標とする圧縮強度を示し、ｃ／ｗは、単位セメント量（ｃ）と単位水量（ｗ）との比を示す。
【００６６】
したがって、ｆ´ｃは、１N/mm ２ であることから、ｃ／ｗ＝０．２５９となり、上述した単位水量４６５kg/m ３ から単位セメント量が１２０kg/m ３ と求まる。
【００６７】
なお、原料土の重量１１４０kg/m ３ 、単位水量４６５kg/m ３ に、単位セメント量１２０kg/m ３ を加えて試験練りを行った結果、良好であったため単位セメント量を１２０kg/m３とした。以上のような仮定条件をもとに、コンクリートの示方配合を外割配合で以下表３に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】
次に、表３に示すように配合された原料土１１４０kg/m ３ に上述した単位水量４６５kg/m ３ と単位セメント量１２０kg/m ３ とを加えて、混練することによってコンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００７０】
次に、評価工程において、混練工程によって作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。その結果、作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしていたので、原料土の配合は表２に示したようにして、水量を４６５kg/m ３ 、固化材量は１２０kg/m ３ とする配合を示方配合として決定する。以上のようにして、実施例１のコンクリートを製造した。以下に実施例１のコンクリートの示方配合の内割に訂正した内割配合を表４に示す。
【００７１】
【表４】
【００７２】
実施例２
実施例２では、コンクリートの要求品質の条件として、圧縮強度２０N/mm ２ 、スランプ１２cmの中強度コンクリートを製造する。
【００７３】
このコンクリートを製造する際に、先ず、混合される原料土中に含有される粘土分は、図２に示す破線からＣ´／ｆは、０．０３５であることから、粘土分は約３．５％とした。また、図３より、ｓ／ａは０．４と推定されることから、混合されるレキ分に対する砂分の割合は０．４と仮定した。以上のような仮定条件をもとに、各原料土を所定の割合で混合した原料土の粒度組成を以下の表５に示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
次に、混合された原料土に対する単位水量を図５に示すグラフから推定した。なお、図５は、このｗ／ｆと０．００５mmフルイ通過百分率（粘土分の含有率）との関係を示すグラフである。
【００７６】
したがって、表５から０．００５mmフルイ通過百分率（粘土分の含有率）は３．４％となり、図４に示すグラフから、ｗ／ｆは０．１５と推定した。
【００７７】
また、表５から単位水量の単位容積量と単位原料土量の単位容積量とを合わせて１m ３ とすると、原料土の湿潤単位体積重量２．２５５ｔ／ｍ ３ から、実施例１と同様にｗ／ｆは以下に示す式（６）で表される。
【００７８】
【数６】
【００７９】
式（６）から、単位水量の単位容積量Ｖｗは、０．２５となることから、単位原料土量の単位容積量は、０．７５であり、表５から原料土の湿潤単位体積重量が２．２５５ｔ／ｍ ３ であることから、単位原料土量は、湿潤単位体積重量で０．７５×２．２５５＝１６９１kg/m ３ となる。
【００８０】
また、単位水量を求めるために、実施例１と同様ＣａとＧｗを求めると、Ｃａは、１３０kg/m ３ であり、式（３）と式（４）から、ＳＬが１２cmであることからαが０．０６５となり、Ｇｗは、１０１kg/m３と求まる。したがって、式（２）から単位水量は２３１kg/m ３ と求まり、更に、後述の通り単位水量を変えた配合の試験練りを行い適切な単位水量を決定する。
【００８１】
試験練りを行ったところ、上記単位水量を２４０kg/m ３ 、原料土の重量を１７１４kg/m ３ とした場合に良好な結果が得られたことから、単位水量を２４０kg/m ３ とし、原料土の重量を１７１４kg/m ３ とした。
【００８２】
次に、単位セメント量は、実施例１と同様に式（５）より求めると、ｗ／ｃは１．１５３となるので、単位水量２４０kg/m ３ から単位セメント量が２８０kg/m ３ と求まる。
【００８３】
なお、原料土の湿潤単位体積重量１７１４kg/m ３ 、単位水量２４０kg/m ３ に、単位セメント量２８０kg/m ３ を加え試験練りを行った結果、良好であったため単位セメント量を２８０kg/m ３ とした。以上のような仮定条件をもとに、コンクリートの示方配合を外割配合を以下の表６に示す。
【００８４】
【表６】
【００８５】
次に、表６に示すように配合された原料土１７１４kg/m ３ に上述した単位水量２４０kg/m ３ と単位セメント量２８０kg/m ３ とを加えて、混練することによってコンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００８６】
次に、評価工程において、混練工程によって作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。この評価の結果、作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているので、原料土の配合は表６に示したようにして、水量を２４０kg/m ３ 、固化材量は２８０kg/m ３ とする配合を示方配合として決定する。以上により、実施例２のコンクリートを製造した。以下に実施例２のコンクリートの示方配合の内割に訂正した内割配合とこのコンクリートの圧縮強度を表７に示す。
【００８７】
【表７】
【００８８】
実施例３
実施例３では、コンクリートの要求品質の条件として、圧縮強度８N/mm ２ 、スランプ１６cmのコンクリートを製造する。このコンクリートは、実施例１と同様にして製造される。実施例３のコンクリートの配合とこのコンクリートの圧縮強度を表８に示す。
【００８９】
【表８】
【００９０】
比較例１
比較例１では、圧縮強度１．２N/mm ２ 、スランプ２５cmの低強度コンクリートを計画するが、従来のコンクリートでは設計製造例が無いので、湿式改良土（流動化処理土）を比較例１とする。比較例１の湿式改良土は、原料土として再生砂、土砂を用い、さらに混和剤として早結剤を利用する。この湿式改良土の製造方法は、本発明のような原料土の粒度を分析する粒度分析工程や原料土を所定の割合で混合する原料土混合工程を行わない従来の一般的な湿式改良土の製造方法と同様である。比較例１の湿式改良土１m ３ あたりの配合と圧縮強度を表９に示す。
【００９１】
【表９】
【００９２】
比較例２
比較例２は、コンクリートの要求品質の条件として圧縮強度２１．５N/mm ２ 、スランプ２１cmの中強度コンクリートを製造する。比較例２のコンクリートは、原料土に粗骨材、粗砂、細砂を用い、さらに混和剤として減水剤を利用して従来の一般的なコンクリートの製造方法と同様にして製造される。比較例２の中強度コンクリート１m ３ あたりの配合と圧縮強度を表１０に示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
比較例３
比較例３では、圧縮強度９．２N/mm ２ 、スランプ２１cmのコンクリートを計画するが、比較例１と同様に従来のコンクリート技術では設計製造例がないので、湿式改良土（流動化処理土）を比較例３とする。比較例３の湿式改良土は、原料土に再生砂、土砂を用いて、さらに混和剤として減水剤を利用して比較例１と同様にして製造される。比較例３のコンクリート１m ３ の配合と圧縮強度を表１１に示す。
【００９５】
【表１１】
【００９６】
上述した実施例１乃至実施例３と比較例１乃至比較例３のコンクリートについて比較すると、表４と表９に示した実施例１と比較例１とでは、比較例１の湿式改良土で、実施例１と同等の要求品質を得るためには、混和剤として早結剤１４kg必要とする。これに対して、本発明を適用した実施例１では、レキ分及び砂分を粗骨材や細骨材として、シルト分を混和材として、粘土分を混和剤として換算し、粘土分の混和剤としての性能を考慮して、再生された各原料土の配合を行ったため、混和剤を使用せずにコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。かつ、実施例１のコンクリートは、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９７】
表７と表１０に示した実施例２と比較例２とでは、比較例２のコンクリートの配合で、実施例２と同等の要求品質を得るためには、混和剤として減水剤を２．７２kg加える必要がある。これに対して、実施例２では、本発明を適用することによって、建設廃材を再生した原料土を用いてもコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。また、実施例２は、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９８】
表８と表１１に示した実施例３と比較例３とでは、比較例３のコンクリートの配合は、実施例３と同等の要求品質を得るためには、混和剤として減水剤５kg加える必要がある。これに対して、実施例３では、本発明を適用することによって、建設廃材を再生した原料土を用いてもコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。また、実施例３では、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９９】
以上のように、本発明を適用したコンクリートの製造方法では、様々な土質の原料土に含有されるレキ分及び砂分を粗骨材や細骨材として換算し、シルト分を混和材として換算し、粘土分を混和剤として換算して、必要とする各々の粒径の材料を組み合わせ粒度が所定の割合となるような原料土に調整し、粘土分の混和剤としての性質を分析して適切に用 いる。そのため、必ずしも混和剤を用いることなく、従前のコンクリートに比べて著しく高流動性、材料分離抵抗性が良くなり、遅延性や早強性等の所定の品質を得ることができる。この特徴は、低強度コンクリート類で特に顕著に現れ、例えば、従来で圧縮強度１８N/mm ２ 以下を必要とする強度の構造物を作る場合にも、上述した製造方法によって経済的でワーカビリティーの良好なコンクリートを設定することできる。
【０１００】
また、上述したコンクリートの製造方法では、従来では捨てられるか、或いは放置されていた廃材を用いることにより、有害な重金属も含めて著しく経済的に処理されるようになる。また、建設副産物やコンクリート塊を粉砕して発生する微粒子やスラッジ等の特性を十分理解し、有効に活用することによって安易に高価な混和材や混和剤を用いずに、従前と同程度の強度特性をもち、流動性、材料分離抵抗性の優れたコンクリートを製造することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて所望の粒度組成になるように多種多様な原料土を混合することや適切な粘土分を用いることから、高価な混和材や混和剤、余分な固化材を使用せずとも、流動性や分離抵抗性、圧縮強度等に優れたコンクリートを製造することが可能である。また、本発明によれば、土木や建築等の廃材を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】圧縮強度ｆ´ｃと、シルト分と原料土との比Ｃａ／ｆとの関係、及び圧縮強度ｆ´ｃと
、粘土分と原料土との比Ｃ´／ｆとの関係を示す特性図である。
【図３】砂分率ｓ／ａと圧縮強度ｆ´ｃとの関係を示す特性図である。
【図４】０．０７５mmフルイ通過百分率と、水と原料土との比ｗ／ｆとの関係を示す特性図であ
る。
【図５】０．００５mmフルイ通過百分率と、水と原料土との比ｗ／ｆとの関係を示す特性図であ
る。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば土木や建築等の建設廃材を再生された原料土として利用するコンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートは、モルタルや改良土と同様に土木や建築等の建設資材として幅広く利用されており、特に、鉄筋コンクリートやプレストレスコンクリート等として使用されている。
【０００３】
コンクリートは、一般に細骨材と、粗骨材と、固化材であるセメントと、水とを適当な割合で混練して製造される。
【０００４】
このうち、細骨材及び粗骨材には、例えば天然の砂や砂利等、或いは特開平５−１７０４９８号公報に記載されているコンクリートの廃材を粉砕した後に分級して得た再生骨材や、特開平１１−２７８８９３号公報、特開平１１−１８０７５６号公報又は特開平８−１９８６５１号公報に記載されているような産業廃棄物等を固化し、粉砕して得られた再生骨材等が用いられている。
【０００５】
セメントには、天然の石灰石を焼成して製造されるセメント類や、特開平１１−１８０７５６号公報に記載されているごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料とするエコセメント等が用いられている。
【０００６】
また、最近では、上述したものの他に、特殊な高強度コンクリートとして用いられる高流動性コンクリートを製造する際に、例えばフライアッシュや高炉スラグ微粉末、シリカフォーム、石灰石微粉末等の混和材が添加される。さらに、成形性や施工性を得るために、混和剤として、例えば高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、増粘剤等を加えることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したコンクリートに用いられるセメントには、粒度が０．００５mm以下の粘土分はほとんど含まれていない。また、骨材には、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分がほどんど含まれていない。骨材では、特に粒度が０．０７５mm以下となるシルト分及び粘土分の混入率を規定している。例えば、コンクリートを製造する際に用いられる骨材では、コンクリートの表面がすりへり作用を受ける場合に、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分の混入率を３％以下とし、その他の場合に５％以下としている。また、砕砂、スラグ骨材の場合は、粒度が０．０７５mm以下となるシルト分や粘土分の混入率を、それぞれ５％、７％以下としている。また、セメントの場合も、天然の石灰石等を焼成した粒度をシルト分の範囲で粉砕するため、その粒度はシルト分に属し、粘土分をほどんど含んでいない。
【０００８】
このように、従来のコンクリートでは、セメントや骨材に粘土分を多く含むと十分な強度が得られない等の欠点が出てくるために、粘土分をほとんど含んでいないセメントや骨材を用いることが有効とされてきた。
【０００９】
また、セメントや工業粘土等、一般に市販されている人工的に粉砕されて製造される微粉体は、微細粒子にするのに限界があり、微粒子といえども粒度はシルト分に属している。
【００１０】
しかしながら、高強度コンクリートを製造する場合には、上述した高流動性コンクリートの成形性や施工性を得るために、セメントを主体とするシルト分に属する粉体の量を増やし、この粉体の増量に伴う単位水量の増加を抑制するために、高性能減水剤や流動化剤等の高価な混和剤を大量に混入しなければならない。
【００１１】
また、混和剤は、通常のコンクリートにおいても用いられる。特に低強度コンクリートは、ダム等のＲＣＤ工法のように低発熱性のコンクリートを大量に施工する場合に、ダンプトラック等で運搬しブルドーザーやローラー等で敷均し転圧することで貧配合による流動性やワーカビリティーの劣る欠点を逆に利用し、むしろ単位水量を落として問題点を解決している場合もある。しかしながら、多くの低強度コンクリートは、ポンプ圧送やシュート打設時に容易に分離するなど流動性が悪くなることが多く、取り扱いが難しい。また、低強度コンクリートは、分離抵抗性が無くなるとワーカビリティーも劣化してしまう。
【００１２】
したがって、低強度コンクリートは、ポンプ圧送やシュート打設などワーカビリティーを要求される場合に、高価な混和材を用いたり、必要以上の単位セメント量を使用するなどして品質の改善を図る必要があるため、結果的に高強度コンクリートと変わらない単価となり不経済となってしまう。
【００１３】
さらに、乾式・湿式改良土においては、コンクリートとは逆に流動性やワーカビリティーを確保できても、単位セメント量が極端に多くなり、著しく不経済となってしまう。また、乾式・湿式改良土は、単位セメント量が多くなると、コストの面だけではなく、流動性やワーカビリティーが劣ることとなり、しばしば混和剤を必要とする。また、乾式・湿式改良土においては、固化した後に表面が剥離したり、水に濡れると軟化し滑る等の問題があった。このことは、モルタルについても同様である。
【００１４】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、再生された原料土を用いることでコストの低減を図るとともに、このような再生された原料土を用いた場合でも、優れた流動特性や材料分離抵抗性、圧縮強度等を得ることを可能にしたコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明にかかるコンクリートの製造方法は、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土を用意し、各原料土の粒度分布を分析する粒度分布分析工程と、上記粒度分布分析工程において分析された上記各原料土の粒度分布の分析結果に基づいて、上記各原料土を混合する原料土混合工程と、上記原料土混合工程において混合された上記原料土に、固化材と、水とを加えて混練する混練工程とを有する。
【００１６】
このコンクリートの製造方法では、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて各原料土を混合することから、余分な固化材や高価な混和剤、混和材を使用せずとも、流動特性や分離抵抗性等に優れたコンクリートを製造することができる。また、建設廃材から再生された原料土を使用することによって、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本発明を適用したコンクリートの製造方法について、図１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
このコンクリートの製造する際は、先ず、ステップＳ１として、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土を用意する。
【００２０】
ここで、複数の原料土のうち、細骨材や粗骨材となるレキ分（粒度２〜２０mm及び４０mm）及び砂分（粒度０．０７４〜２mm）を多く含むものとしては、例えば天然の砂利や砕石、或いはコンクリートやアスファルト、レンガ、セラミック、ガラス等の廃棄物を粉砕した再生骨材や、前記廃材の微粉末等を焼成或いは固化したものを粉砕した再生骨材、建設副産物である建設残土中から抽出した骨材、プラスチックや木材、金属等を粉砕したもの等を挙げることができる。
【００２１】
また、混和材を含むシルト分（粒度０．００５〜０．０７４mm）を多く含むものとしては、例えば天然の岩石等を粉砕して得れられた微粉末やコンクリート廃材を破砕して得られた微粉末及びその微粒子等の廃棄物を含む石灰石等を焼成し、粉砕して得られた工業用粘土、ベントナイト、石灰石及び砕石等を粉砕した時に発生する微粉末、高炉微粉末、石炭灰、フライアッシュ等の材料、建設副産物の建設残土や泥土、泥水等から抽出された材料、コンクリート廃材を粉砕した時の微粉末、ヌカやおがくず等の植物廃材の微粉末、紙や生ゴミ、土質改良土等の廃材を粉砕したもの等を挙げることができる。
【００２２】
また、原料土に微量に添加する薬剤である混和剤となる粘土分（粒度０．００５mm以下）を多く含むものとしては、建設副産物等の土砂や泥土、泥水等から抽出したもの、天然の粘土、ベントナイト等から抽出したもの、及び食物用、飼料用として加工された小麦粉、デンプン、のり等の廃材等を挙げることができる。
【００２３】
次に、ステップＳ２に示す粒度分布分析工程として、上述した各原料土の粒度分布の分析を行う。具体的には、原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率をそれぞれ分析する。
【００２４】
次に、ステップＳ３に示す原料土混合工程として、上述した粒度分布分析工程において分析された各原料土の粒度分布の分析結果に基づいて、所望の粒度組成になるように、複数の原料土を所定の割合で混合する。このとき、製造されるコンクリートの流動性や圧縮強度等のコンクリートの要求品質の条件を考慮して、各原料土の配合（粒度組成）を決定する。
【００２５】
具体的には、上述した粒度分布分析工程において、各原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の割合をそれぞれ分析し、原料土混合工程において、所定の割合で混合される原料土のうち、各原料土に含まれるレキ分及び砂分を骨材として換算し、各原料土中に含まれるシルト分を混和材として換算し、各原料土中に含まれる粘土分を混和剤として換算する。また、粘土分の混和剤としての性能（流動化剤、増粘剤、早強剤、遅延剤等の性能）を分析することによって、所望の粒度組成とする。このとき、製造されるコンクリートの要求品質、例えば高流動性、遅延化、早強性等を考慮して設計を行う。
【００２６】
次に、ステップＳ４に示す混練工程として、上述した原料土混合工程において所定の割合で混合された原料土に、固化材であるセメントと、水とを加えて混練することにより、コンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００２７】
次に、ステップＳ５に示す評価工程として、上述した混練工程によって混練されたコンクリートペースト（生コンクリート）がコンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。そして、作製されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質を満たしている場合には、以上のようなコンクリートペーストを用いてコンクリートの打設等を行う。
【００２８】
これに対して、作製されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質の条件を満たしていない場合は、ステップＳ３に示す原料土混合工程に戻り、複数の原料土の配合（粒度組成）をコンクリートの要求品質を満たすように変更して各原料土を再び混合する。そして、ステップＳ４に示す混練工程に進み、混合された原料土に固化材であるセメントと水とを加えて試験練りを行い、再びコンクリートペーストを作製する。そして、ステップＳ５に示す評価工程に進み、混練されたコンクリートペーストがコンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行い、要求品質の条件を満たすまで順次これらの工程を繰り返す。
【００２９】
以上のように、本発明を適用したコンクリートの製造方法では、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて所望の粒度組成になるように各原料土を混合することから、余分な固化材や高価な混和材（増粘剤、早強剤、遅延剤等）を使用せずとも、流動性や分離抵抗性、施工性等の優れたコンクリートを設計、製造することが可能である。また、以上のように製造されるコンクリートでは、コンクリートペーストが固化されることによって優れた圧縮強度を得ることが可能である。また、このコンクリートの製造方法では、再生された原料土を使用することによって、製造コストの大幅な削減を図れるばかりか有効資源の保全をはかることがが可能であり、このような再生された原料土を使用した場合でも、流動特性や材料分離抵抗性、圧縮強度等を得ることが可能である。
【００３０】
なお、上述したコンクリートの製造方法では、例えば遠距離運搬等の厳しい施工条件のコンクリートを製造する場合において、市販されている混和材や混和剤を用いることを必ずしも妨げるものではない。
【００３１】
【実施例】
以下、上述した本発明を適用したコンクリートの製造方法を用いて、実際にコンクリートの製造を行った実施例について説明する。また、これらの実施例と比較するために、従来の方法によりコンクリートの製造を行った比較例について説明する。
【００３２】
実施例１
実施例１では、コンクリートの要求品質の条件に応じて圧縮強度１N/mm ２ 、スランプ２７cmの低強度コンクリートを製造した。
【００３３】
具体的にこのコンクリートを製造する際には、先ず、原料土として再生骨材、再生砂及び土砂を用意した。なお、ここで再生砂は、建設残土中の砂分を分級した山砂のことである。
【００３４】
次に、上述した各原料土中の粒度分布を分析し、各原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率を求めた。
【００３５】
以下、得られた各原料土の粒度分布の分析結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
なお、表１では、各原料土中に含有されているレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の混入率を湿潤単位重量百分率で示している。
【００３８】
次に、上述した粒度分布の分析結果に基づいて、所望の粒度組成となるように、各原料土を所定の割合で混合した。具体的には、所定の割合で混合される原料土のうち、各原料土中に含有されるレキ分及び砂分を骨材として換算し、各原料土中に含有されるシルト分を混和材として換算し、各原料土中に含有される粘土分を混和剤として換算することによって、所望の粒度組成とした。
【００３９】
ここでは、先ず、混合される原料土中に含有されるシルト分及び粘土分の混入率を図２に示すグラフより推定した。
【００４０】
なお、図２においてｆ´ｃは、圧縮強度［N/mm ２ ］を示しており、Ｃａ／ｆは、原料土（ｆ）中に含有されるシルト分及び粘土分を合わせた細粒分（Ｃａ）の割合を示し、Ｃ´／ｆは、原料土（ｆ）中に含有される粘土分（Ｃ´）の割合を示す。そして、図２では、ｆ´ｃとＣａ／ｆとの関係を実線で示し、ｆ´ｃとＣ´／ｆとの関係を破線で示している。
【００４１】
図２中の実線から、コンクリートの要求品質の条件である圧縮強度が１ N ／ mm ２ となるとき、Ｃａ／ｆは約０．２５となり、図２中の破線から、Ｃ´ｆは約０．１０となることが分かる。したがって、混合される原料土中に含まれる細粒分の混入率を約２５％、粘土分の混入率を約１０％と仮定した。
【００４２】
次に、混合される原料土中に含有される砂分の割合を図３に示すグラフより推定した。
【００４３】
なお、図３において、ｓ／ａは、砂分（ｓ）と、レキ分（Ｇ）との比を示す砂分率である。そして、図３は、このｓ／ａとｆ´ｃとの関係を示したグラフである。
【００４４】
図３に示すグラフから、コンクリートの要求品質の条件である圧縮強度１N/mm ２ のとき砂分率は実線で示される最大値である１．４とする。これにより、混合される原料土中に含有される砂分の割合をレキ分に対して、約１．４倍と仮定した。
【００４５】
以上のような仮定条件のもとに、各原料土を所定の割合で混合した原料土の粒度組成を以下の表２に示す。
【００４６】
【表２】
なお、表２では、混合された原料土の湿潤単位体積重量が２１３１kg ／ m ３ となり、この原料土中に含有されるシルト分（Ｃ）と粘土分（Ｃ´）を合わせた細粒分の割合は、Ｃａ／ｆ＝（３１９＋２８５）／２１３１＝０．２８４となり、約２８％である。また、粘土分（Ｃ´）の割合は、Ｃ´／ｆ＝２８５／２１３１＝０．１３４となり、約１３％である。上述した仮定条件では、図２より細粒分の混入率は２５％であり、粘土分の混入率は１０％となった。したがって、表２から求めた細粒分の割合２８％、粘土分の割合１３％は、上述した仮定条件とほぼ同等であり仮定条件を満たしている。また、ｓ／ａは、上述したように砂分とレキ分との比であるから表２から、ｓ／ａ＝８９５／６３２＝１．４２となり、上述したｓ／ａの仮定条件である１．４をほぼ満たしている。
【００４８】
次に、所定の割合で混合された原料土に、水と、固化材であるセメントとを加えて混練した。ここでは、先ず、混合された原料土に対する単位水量を図４に示すグラフから推定した。
【００４９】
なお、図４においてｗ／ｆは、水（ｗ）と原料土（ｆ）との比を示したものである。そして、図４は、このｗ／ｆと０．０７５mmフルイ通過百分率（細粒分含有率）との関係を示すグラフである。
【００５０】
表２から、細粒分の混入率が２８．４％であることが分かる。したがって、０．０７５mmフルイ通過百分率は２８．４％であることから、図４に示すグラフからｗ／ｆは０．３と推定した。また、表２から単位水量の単位容積量と原料土の単位容積量とを合わせて１ｍ３とすると、原料土の湿潤単位体積重量（γｔ）２．１３１ｔ／ｍ ３ からｗ／ｆは以下に示す式（１）で表すことができる。
【００５１】
【数１】
なお、式（１）中のＶｗは、単位水量ｗの容積量を示したものである。
【００５３】
今当初のｗ／ｆを０．３と仮定し、式（１）から、単位水量ｗの容積量Ｖｗは、０．３９となり、また、１m ３ あたりの原料土の容積量（Ｖｆ）は、１−０．３９＝０．６１なので、表２から原料土の湿潤単位体積重量が２１３１kg/m ３ であることから、単位原料土量ｆは、湿潤単位体積重量で０．６１×２１３１≒１３００kg/m ３ となる。
【００５４】
上記の単位水量（ｗ）は、Ｃａを考慮すると、式（２）から求めることができる。上記の仮定した単位水量ｗは、単位原料土ｆ中のシルト分及び粘土分を合わせた細粒分Ｃａに大きく左右されるため、仮定した単位原料土量ｆの中に含まれるＣａを考慮し、詳細な検討を行う。
【００５５】
【数２】
なお、式（２）中においてＣａは、単位原料土量１３００kg/m ３ 中に含有される細粒分の湿潤重量であり、Ｇｗは、単位原料土量１３００kg/m ３ 中に含有される砂分及びレキ分とを合わせた骨材の湿潤重量Ｇｓが必要とする水量であり、以下に示す式（３）で表すことができる。
【００５７】
【数３】
なお、式（３）において、αは流動係数を示し、以下の式（４）で表すことができる。
【００５９】
【数４】
なお、式（４）中のＳＬは、コンクリートの要求品質の条件となるスランプ［cm］である。
【００６１】
表２から、１m ３ あたりの原料土２１３１kg中のＣａが６０４kgであり、Ｇｓは、１５２７kgであることから、単位原料土量１３００kg/m ３ 中のＣａは、約３７０kg/m ３ となり、Ｇｓは９３１kg/m ３ となる。また、式（３）と式（４）から、ＳＬが２７cmであることより、αは０．１０２となり、Ｇｗは９５kg/m ３ となる。これらのことから、式（２）により単位水量ｗは、４６５kg/m ３ と求まる。そこで、単位水量ｗを４６５ kg/m ３ とすると、単位原料土ｆは、式（１）より、ｆ＝２１３１×（１−０．４６５）＝１１４０ kg/m ３ と修正される。
【００６２】
なお、試験練りを行ったところ、上記単位水量を４６５kg/m ３ 、原料土の重量を１１４０kg/m ３ とした場合に良好な結果が得られたことから、単位水量ｗを４６５kg/m ３ とし、単位原料土量ｆを１１４０kg/m ３ とした。
【００６３】
次に、混合された原料土に対する単位セメント量を以下に示す式（５）から求めた。
【００６４】
【数５】
なお、式（５）において、ｆ´ｃは、目標とする圧縮強度を示し、ｃ／ｗは、単位セメント量（ｃ）と単位水量（ｗ）との比を示す。
【００６６】
したがって、ｆ´ｃは、１N/mm ２ であることから、ｃ／ｗ＝０．２５９となり、上述した単位水量４６５kg/m ３ から単位セメント量が１２０kg/m ３ と求まる。
【００６７】
なお、原料土の重量１１４０kg/m ３ 、単位水量４６５kg/m ３ に、単位セメント量１２０kg/m ３ を加えて試験練りを行った結果、良好であったため単位セメント量を１２０kg/m３とした。以上のような仮定条件をもとに、コンクリートの示方配合を外割配合で以下表３に示す。
【００６８】
【表３】
次に、表３に示すように配合された原料土１１４０kg/m ３ に上述した単位水量４６５kg/m ３ と単位セメント量１２０kg/m ３ とを加えて、混練することによってコンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００７０】
次に、評価工程において、混練工程によって作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。その結果、作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしていたので、原料土の配合は表２に示したようにして、水量を４６５kg/m ３ 、固化材量は１２０kg/m ３ とする配合を示方配合として決定する。以上のようにして、実施例１のコンクリートを製造した。以下に実施例１のコンクリートの示方配合の内割に訂正した内割配合を表４に示す。
【００７１】
【表４】
実施例２
実施例２では、コンクリートの要求品質の条件として、圧縮強度２０N/mm ２ 、スランプ１２cmの中強度コンクリートを製造する。
【００７３】
このコンクリートを製造する際に、先ず、混合される原料土中に含有される粘土分は、図２に示す破線からＣ´／ｆは、０．０３５であることから、粘土分は約３．５％とした。また、図３より、ｓ／ａは０．４と推定されることから、混合されるレキ分に対する砂分の割合は０．４と仮定した。以上のような仮定条件をもとに、各原料土を所定の割合で混合した原料土の粒度組成を以下の表５に示す。
【００７４】
【表５】
次に、混合された原料土に対する単位水量を図５に示すグラフから推定した。なお、図５は、このｗ／ｆと０．００５mmフルイ通過百分率（粘土分の含有率）との関係を示すグラフである。
【００７６】
したがって、表５から０．００５mmフルイ通過百分率（粘土分の含有率）は３．４％となり、図４に示すグラフから、ｗ／ｆは０．１５と推定した。
【００７７】
また、表５から単位水量の単位容積量と単位原料土量の単位容積量とを合わせて１m ３ とすると、原料土の湿潤単位体積重量２．２５５ｔ／ｍ ３ から、実施例１と同様にｗ／ｆは以下に示す式（６）で表される。
【００７８】
【数６】
式（６）から、単位水量の単位容積量Ｖｗは、０．２５となることから、単位原料土量の単位容積量は、０．７５であり、表５から原料土の湿潤単位体積重量が２．２５５ｔ／ｍ ３ であることから、単位原料土量は、湿潤単位体積重量で０．７５×２．２５５＝１６９１kg/m ３ となる。
【００８０】
また、単位水量を求めるために、実施例１と同様ＣａとＧｗを求めると、Ｃａは、１３０kg/m ３ であり、式（３）と式（４）から、ＳＬが１２cmであることからαが０．０６５となり、Ｇｗは、１０１kg/m３と求まる。したがって、式（２）から単位水量は２３１kg/m ３ と求まり、更に、後述の通り単位水量を変えた配合の試験練りを行い適切な単位水量を決定する。
【００８１】
試験練りを行ったところ、上記単位水量を２４０kg/m ３ 、原料土の重量を１７１４kg/m ３ とした場合に良好な結果が得られたことから、単位水量を２４０kg/m ３ とし、原料土の重量を１７１４kg/m ３ とした。
【００８２】
次に、単位セメント量は、実施例１と同様に式（５）より求めると、ｗ／ｃは１．１５３となるので、単位水量２４０kg/m ３ から単位セメント量が２８０kg/m ３ と求まる。
【００８３】
なお、原料土の湿潤単位体積重量１７１４kg/m ３ 、単位水量２４０kg/m ３ に、単位セメント量２８０kg/m ３ を加え試験練りを行った結果、良好であったため単位セメント量を２８０kg/m ３ とした。以上のような仮定条件をもとに、コンクリートの示方配合を外割配合を以下の表６に示す。
【００８４】
【表６】
次に、表６に示すように配合された原料土１７１４kg/m ３ に上述した単位水量２４０kg/m ３ と単位セメント量２８０kg/m ３ とを加えて、混練することによってコンクリートペースト（生コンクリート）を作製する。
【００８６】
次に、評価工程において、混練工程によって作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているかどうかの評価を行う。この評価の結果、作製されたコンクリートペースト（生コンクリート）が、コンクリートの要求品質の条件を満たしているので、原料土の配合は表６に示したようにして、水量を２４０kg/m ３ 、固化材量は２８０kg/m ３ とする配合を示方配合として決定する。以上により、実施例２のコンクリートを製造した。以下に実施例２のコンクリートの示方配合の内割に訂正した内割配合とこのコンクリートの圧縮強度を表７に示す。
【００８７】
【表７】
実施例３
実施例３では、コンクリートの要求品質の条件として、圧縮強度８N/mm ２ 、スランプ１６cmのコンクリートを製造する。このコンクリートは、実施例１と同様にして製造される。実施例３のコンクリートの配合とこのコンクリートの圧縮強度を表８に示す。
【００８９】
【表８】
比較例１
比較例１では、圧縮強度１．２N/mm ２ 、スランプ２５cmの低強度コンクリートを計画するが、従来のコンクリートでは設計製造例が無いので、湿式改良土（流動化処理土）を比較例１とする。比較例１の湿式改良土は、原料土として再生砂、土砂を用い、さらに混和剤として早結剤を利用する。この湿式改良土の製造方法は、本発明のような原料土の粒度を分析する粒度分析工程や原料土を所定の割合で混合する原料土混合工程を行わない従来の一般的な湿式改良土の製造方法と同様である。比較例１の湿式改良土１m ３ あたりの配合と圧縮強度を表９に示す。
【００９１】
【表９】
比較例２
比較例２は、コンクリートの要求品質の条件として圧縮強度２１．５N/mm ２ 、スランプ２１cmの中強度コンクリートを製造する。比較例２のコンクリートは、原料土に粗骨材、粗砂、細砂を用い、さらに混和剤として減水剤を利用して従来の一般的なコンクリートの製造方法と同様にして製造される。比較例２の中強度コンクリート１m ３ あたりの配合と圧縮強度を表１０に示す。
【００９３】
【表１０】
比較例３
比較例３では、圧縮強度９．２N/mm ２ 、スランプ２１cmのコンクリートを計画するが、比較例１と同様に従来のコンクリート技術では設計製造例がないので、湿式改良土（流動化処理土）を比較例３とする。比較例３の湿式改良土は、原料土に再生砂、土砂を用いて、さらに混和剤として減水剤を利用して比較例１と同様にして製造される。比較例３のコンクリート１m ３ の配合と圧縮強度を表１１に示す。
【００９５】
【表１１】
上述した実施例１乃至実施例３と比較例１乃至比較例３のコンクリートについて比較すると、表４と表９に示した実施例１と比較例１とでは、比較例１の湿式改良土で、実施例１と同等の要求品質を得るためには、混和剤として早結剤１４kg必要とする。これに対して、本発明を適用した実施例１では、レキ分及び砂分を粗骨材や細骨材として、シルト分を混和材として、粘土分を混和剤として換算し、粘土分の混和剤としての性能を考慮して、再生された各原料土の配合を行ったため、混和剤を使用せずにコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。かつ、実施例１のコンクリートは、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９７】
表７と表１０に示した実施例２と比較例２とでは、比較例２のコンクリートの配合で、実施例２と同等の要求品質を得るためには、混和剤として減水剤を２．７２kg加える必要がある。これに対して、実施例２では、本発明を適用することによって、建設廃材を再生した原料土を用いてもコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。また、実施例２は、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９８】
表８と表１１に示した実施例３と比較例３とでは、比較例３のコンクリートの配合は、実施例３と同等の要求品質を得るためには、混和剤として減水剤５kg加える必要がある。これに対して、実施例３では、本発明を適用することによって、建設廃材を再生した原料土を用いてもコンクリートの要求品質の条件を満たすことができた。また、実施例３では、混和剤を利用せずに優れた流動性やワーカビリティー等を得ることができた。
【００９９】
以上のように、本発明を適用したコンクリートの製造方法では、様々な土質の原料土に含有されるレキ分及び砂分を粗骨材や細骨材として換算し、シルト分を混和材として換算し、粘土分を混和剤として換算して、必要とする各々の粒径の材料を組み合わせ粒度が所定の割合となるような原料土に調整し、粘土分の混和剤としての性質を分析して適切に用 いる。そのため、必ずしも混和剤を用いることなく、従前のコンクリートに比べて著しく高流動性、材料分離抵抗性が良くなり、遅延性や早強性等の所定の品質を得ることができる。この特徴は、低強度コンクリート類で特に顕著に現れ、例えば、従来で圧縮強度１８N/mm ２ 以下を必要とする強度の構造物を作る場合にも、上述した製造方法によって経済的でワーカビリティーの良好なコンクリートを設定することできる。
【０１００】
また、上述したコンクリートの製造方法では、従来では捨てられるか、或いは放置されていた廃材を用いることにより、有害な重金属も含めて著しく経済的に処理されるようになる。また、建設副産物やコンクリート塊を粉砕して発生する微粒子やスラッジ等の特性を十分理解し、有効に活用することによって安易に高価な混和材や混和剤を用いずに、従前と同程度の強度特性をもち、流動性、材料分離抵抗性の優れたコンクリートを製造することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土に含まれる粒度分布を分析し、その粒度分布の分析結果に基づいて所望の粒度組成になるように多種多様な原料土を混合することや適切な粘土分を用いることから、高価な混和材や混和剤、余分な固化材を使用せずとも、流動性や分離抵抗性、圧縮強度等に優れたコンクリートを製造することが可能である。また、本発明によれば、土木や建築等の廃材を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】圧縮強度ｆ´ｃと、シルト分と原料土との比Ｃａ／ｆとの関係、及び圧縮強度ｆ´ｃと
、粘土分と原料土との比Ｃ´／ｆとの関係を示す特性図である。
【図３】砂分率ｓ／ａと圧縮強度ｆ´ｃとの関係を示す特性図である。
【図４】０．０７５mmフルイ通過百分率と、水と原料土との比ｗ／ｆとの関係を示す特性図であ
る。
【図５】０．００５mmフルイ通過百分率と、水と原料土との比ｗ／ｆとの関係を示す特性図であ
る。
Claims (2)
- 少なくとも建設廃材から再生された複数の原料土を用意し、各原料土の粒度分布を分析する粒度分布分析工程と、
上記粒度分布分析工程において分析された上記各原料土の粒度分布の分析結果に基づいて、上記各原料土を混合する原料土混合工程と、
上記原料土混合工程において混合された上記原料土に、固化材と、水とを加えて混練する混練工程とを有することを特徴とするコンクリートの製造方法。 - 上記粒度分布分析工程において、上記各原料土中に含まれるレキ分、砂分、シルト分及び粘土分の割合をそれぞれ分析し、上記原料土混合工程において、所定の割合で混合される原料土のうち、上記各原料土に含まれるレキ分及び砂分を骨材として換算し、上記各原料土に含まれるシルト分を混和材として換算し、上記各原料土に含まれる粘土分を混和剤として換算して上記各原料土を混合することを特徴とする請求項１記載のコンクリートの製造方法。
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