JP4099583B2

JP4099583B2 - 生コンクリートからの骨材分離方法および当該骨材を利用したコンクリート

Info

Publication number: JP4099583B2
Application number: JP2003116335A
Authority: JP
Inventors: 俊治保科; 信祐樫尾
Original assignee: 株式会社アドビック; 国土交通省近畿地方整備局長
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004276575A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートを使用する工事現場等で不要となった生コンクリートの硬化を阻止するものの凝固を許容し、凝固したコンクリートから、骨材や、砂粒子と凝固すれども硬化していないセメント粒子の混合粉体（以下、単に「混合粉体」という。）を、選択的に取り出し再利用するための方法および当該骨材や混合粉体を利用したコンクリートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリートを使用する工事現場等で不要となった生コンクリートの一部は、トラックアジテータにてそのまま生コンクリート製造業者に引き取られ、当該生コンクリート内の砕石、小石や砂はセメント成分と分離され当該砕石、小石や砂は再利用されていた。
【０００３】
硬化前の前記生コンクリート内のセメント成分を骨材等と分離するためには、高価で大型の設備と大量の水が必要となり、また当該排水の処理等そのコストは膨大な額になるが、当該コストを削減するために、引き取った生コンクリートを一旦硬化させた後、削岩機やミルなどで破砕し、フルイにかけて再骨材として利用するか、産業廃棄物処理業者に処分を依頼していた。
【０００４】
生コンクリートは一般に２時間ないし５時間で硬化を開始し、４週間で所定の硬度（略９０％程度）に硬化するものであり、一般に、この４週間で所定の硬度に達しないものは、「硬化しない」と判断される。
【０００５】
なお、不要となる生コンクリートは、一般的に、供給された生コンクリートの１％ないし３％に達し、実質的にその量は膨大なものとなっている。
【０００６】
また、工事作業日程との関係で生コンクリートの硬化を遅延（１日ないし２日）させるための硬化遅延剤は存在する（特開平１０−５３４４４号公報、特開平１１−１９９２８８号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、硬化前の生コンクリートから骨材等を分離するには莫大な金額の設備と水や排水の処理等に相当高額なランニングコストが必要であり、当該方法によって新骨材等を生成しても当該骨材等のコストは極めて高額とならざるを得ず、事実上当該方法による骨材等の再利用は一部を除き殆ど実施されていなかった。
【０００８】
特に、設備は設置してもその稼動に要するランニングコストが高額ゆえに稼動されていない場合が多々見られた。
【０００９】
従って、一般的には引き取った生コンクリートを屋外にて一旦硬化させた後、削岩機などで破砕し、産業廃棄物処理業者に処分を依頼していたが、資源再生の観点から好ましいものではなかった。
【００１０】
また、一旦硬化したコンクリートを粉砕して骨材（砕石、小石、砂等）を取り出し再骨材として利用しようとしても、当該再骨材の表面には硬化したセメントが付着しており、前記再骨材に新規のセメントを投入しても前記再骨材表面の硬化したセメントが禍し、新規のセメントの接着力を減殺させ、新骨材と同様の強度が担保されず実用に供し難い情況となっている。
【００１１】
従って、極めて限られた用途以外には再利用できず、資源の再利用は事実上不可能であったが、現在、バージンの骨材は入手が困難になってきており資源の再利用化は喫緊の課題となっている。
【００１２】
特に、平成１４年の所謂リサイクル法の全面試行により、骨材の再利用は焦眉の急となっている。
【００１３】
また、産業廃棄物処理業者に処分を依頼するにも相当のコストが必要となり、ただでさえ利益の少ない生コンクリート製造業者の経営を圧迫していた。
【００１４】
更に、生コンクリート内のセメント成分を骨材と分離するためには、大量の水が必要となるため、水資源の浪費に繋がる虞もあり、また塩基性の高い排水を大量の中和剤を使用して中和処理する必要もあった。
【００１５】
なお、従来から存在する硬化遅延剤は、セメントの硬化を遅延させるものの、最終的にはセメントが完全に硬化しなければ目的を達成することができず、もしセメントが完全に硬化しなければ、建築物の一部となるコンクリートが脆弱なものとなって危険となり、使い物にはならないことになる。
【００１６】
本発明は、かかる従来の技術の課題に鑑みてなされたもので、水分を含有するセメント即ち生コンクリートを硬化させることなく凝固させ、骨材を極めて容易に取り出し再利用を可能にせんとするものである。
【００１７】
なお、生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントンの凝固を許容する薬剤については、本発明者が既に特許出願をしている（特願２００２−１８２１７９号参照）
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、生コンクリートに、当該生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントの凝固を許容する薬剤を投入することによって、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを、非加圧破砕手段によって破砕して、骨材と他の部材に分離し、前記骨材を選択的に取り出すことを特徴する生コンクリートからの骨材分離方法である。
【００１９】
本発明では、水分が含有されているセメントに、当該セメントの硬化を阻止する所定量のクエン酸を投入し、当該セメントの凝固を許容するも硬化の阻止を図るので、前記セメントは固形化するも脆弱な状態となるので、非加圧破砕手段によって容易に粉砕することが可能となり、同時に簡単に骨材を分離選択的に取り出すことが可能となる。
【００２０】
また、生コンクリートに投入すると、骨材の表面に付着している凝固後のセメントも容易に剥離され、前記骨材を新骨材として再利用することが可能となる。
【００２１】
なお、本発明および以下の発明において、「凝固」とは、例えば水分を含有するセメントを所定の型枠に流し込んで２８日後に水分が蒸発した状態で、型枠を取り外しても当該セメントが暫定的に当該型枠の形状を保持することをいい、「硬化」と異なる点は、強度発現がなく微細な外力（例えば人間の指先）でも容易に崩れる状態を意味する。
【００２２】
また、「硬化」とは、上記２８日後に所定の硬度（例えばコンクリートの場合の強度が２１Ｎ／ｃｍ^２になる等）に達することをいい、硬化を阻止するということは、２８日後も所定の強度に達するのを阻止することを意味する。
【００２３】
更に、「非加圧破砕手段」とは、固形化したコンクリート自体に削岩機やコンクリートミルのような強力な装置によって直接的に高圧を付加する手段を使用しないことを意味する。
【００２４】
更にまた「骨材」とは、砕石や小石等の砂利を意味し、微細な砂とは異なる概念をいうものとする。
【００２５】
第２の発明は、前記第１の発明を前提とし、非加圧破砕手段は、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置（ガラリ）である生コンクリートからの骨材分離方法である。
【００２６】
本発明では、非加圧破砕手段として、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置などの簡便な装置を使用するので、設備投資も安価なものとなる。
【００２７】
第３の発明は、前記第１もしくは第２の発明を前提とし、薬剤は、クエン酸もしくはその化合物である骨材分離方法である。
【００２８】
一般的なポルトランド系セメントを使用する場合、当該セメント１ｋｇ当たり、クエン酸の結晶を５ｇ以上投入すると凝固するも硬化は阻止されるが、セメントの質によって変化することが考えられるので８ｇ以上投入するとより確実に硬化は阻止される。
【００２９】
第４の発明は、前記第１ないし第３のいずれかの発明によって選択的に取り出された骨材に、セメントと水を加えて混練することを特徴とする生コンクリートの製造方法である。
【００３０】
本発明では、骨材の表面に硬化したセメントが付着していないので、当該骨材にセメントと水を加えて混練することによって通常の生コンクリートを生成することが可能となる。
【００３１】
なお、本発明者等が実験した結果では、本発明方法によって生成した生コンクリートによって硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質のものとなることが確認されている。
【００３２】
この理由は必ずしも明確ではないが、骨材の表面に、硬化はしていないが凝固しているセメントが若干付着しており、このセメントの微粒子が起因して前述の光沢が生じているものと推察される。
【００３３】
第５の発明は、前記第４の発明によって生成された生コンクリートである。
【００３４】
前述のように、本発明によって生成された生コンクリートを硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質なものとなるので、仕上げ作業を省略することも可能な場合もある。
【００３５】
また、本発明によって生成された生コンクリートを硬化させたコンクリートは強度が非常に高く通常の新骨材を使用したコンクリートよりも高強度のものを実現することが可能となる。
【００３６】
第６の発明は、生コンクリートに、当該生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントの凝固を許容する薬剤を投入することによって、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを、非加圧破砕手段によって破砕して、骨材と混合粉体に分離し、前記混合粉体を選択的に取り出すことを特徴する生コンクリートからの混合粉体分離方法である。
【００３７】
本発明では、水分が含有されているセメントに、当該セメントの硬化を阻止する所定量のクエン酸を投入し、当該セメントの凝固を許容するも硬化の阻止を図るので、前記セメントは固形化するも脆弱な状態となるので、非加圧破砕手段によって容易に粉砕することが可能となり、同時に簡単に混合粉体を分離選択的に取り出すことが可能となる。
【００３８】
また、生コンクリートに投入すると、混合粉体を砂として再利用することが可能となる。
【００３９】
なお、本発明および以下の発明においても、「凝固」とは、例えば水分を含有するセメントを所定の型枠に流し込んで２８日後に水分が蒸発した状態で、型枠を取り外しても当該セメントが暫定的に当該型枠の形状を保持することをいい、「硬化」と異なる点は微細な外力（例えば人間の指先）でも容易に崩れる状態を指す。
【００４０】
また、「硬化」とは、上記２８日後に所定の硬度（例えばコンクリートの場合の強度が２１Ｎ／ｃｍ^２になる等）に達することをいい、硬化を阻止するということは、２８日後も所定の強度に達するのを阻止することを意味する。
【００４１】
更に、「非加圧破砕手段」とは、固形化したコンクリート自体に削岩機やコンクリートミルのような強力な装置によって直接的に高圧を付加する手段を使用しないことを意味する。
【００４２】
更にまた「混合粉体」とは、砂利以外の微細な砂やセメント等の混合物を意味する。
【００４３】
第７の発明は、前記第６の発明を前提として、非加圧破砕手段は、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置である生コンクリートからの混合粉体分離方法である。
【００４４】
本発明では、非加圧破砕手段として、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置などの簡便な装置を使用するので、設備投資も安価なものとなる。
【００４５】
第８の発明は、前記第６もしくは第７の発明を前提とし、薬剤は、クエン酸もしくはその化合物である混合粉体分離方法である。
【００４６】
一般的なポルトランド系セメントを使用する場合、当該セメント１ｋｇ当たり、クエン酸の結晶を５ｇ以上投入すると凝固するも硬化は阻止されるが、セメントの質によって変化することが考えられるので８ｇ以上投入するとより確実に硬化は阻止される。
【００４７】
第９の発明は、前記第６ないし第８のいずれかの発明によって選択的に取り出された混合粉体に、骨材やセメントおよび水を加えて混練することを特徴とする生コンクリートの製造方法である。
【００４８】
本発明では、混合粉体に、セメントと骨材および水を加えて混練することによって通常の生コンクリートを生成することが可能となる。
【００４９】
なお、本発明者等が実験した結果では、本発明方法によって生成した生コンクリートによって硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質のものとなることが確認されている。
【００５０】
この理由は必ずしも明確ではないが、混合粉体に、硬化はしていないが凝固しているセメントが混入されており、このセメントの微粒子が起因して前述の光沢が生じているものと推察される。
【００５１】
第１０の発明は、前記第９の発明によって生成された生コンクリートである。
【００５２】
前述のように、本発明によって生成された生コンクリートを硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質なものとなるので、仕上げ作業を省略することも可能な場合もある。
【００５３】
また、本発明によって生成された生コンクリートを硬化させたコンクリートは強度が非常に高く通常の砂を使用したコンクリートよりも高強度のものを実現することが可能となる。
【００５４】
第１１の発明は、生コンクリートに、当該生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントの凝固を許容する薬剤を投入することによって、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを、非加圧破砕手段にて破砕したものに、セメントと水を加えて混練することを特徴とする再製の生コンクリートの製造方法である。
【００５５】
本発明では骨材や混合粉体を分離することなく、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを破砕しただけのものに、セメントと水を加えて混練するだけで再製の生コンクリートを製造することができる。
【００５６】
なお、本発明者等が実験した結果では、本発明方法によって生成した再製の生コンクリートを硬化させることによって形成されたコンクリートも、硬度が高くその表面に光沢があり高品質のものとなることが確認されている。
【００５７】
この理由も必ずしも明確ではないが、混合粉体に、硬化はしていないが凝固しているセメントが混入されており、このセメントの微粒子が起因して前述の光沢が生じているものと推察される。
【００５８】
第１２の発明は、前記第１１の発明によって生成された再製の生コンクリートである。
【００５２】
前述のように、本発明によって生成された再製の生コンクリートを硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質なものとなるので、仕上げ作業を省略することも可能な場合もある。
【００５９】
また、本発明によって生成された生コンクリートを硬化させたコンクリートは強度が非常に高く通常の砂を使用したコンクリートよりも高強度のものを実現することが可能となる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
図１は二段振動ふるいの斜視図、図２は遠心分離機の一部断面正面図である。
【００６１】
トラックアジテータ等によって持ち帰られた生コンクリートに、ポルトランド系のセメント１ｋｇ当りクエン酸の結晶を８ｇ投入して１分程度混練し、所定の場所に貯留し数日ないし１週間程度放置すると、セメントは凝固はするも硬化せず、凝固したコンクリートは容易に粉砕処理を行い得る状態となる。
【００６２】
また、上記の状態で４週間以上放置しても、セメントは凝固はするものの硬化はせず、コンクリートは常に容易に粉砕処理を行い得る状態となる。
【００６３】
而して、工事現場等で余った残りの生コンクリートに硬化阻止剤を投入し、数日ないし１週間程度放置した後に、凝固した当該コンクリートを非加圧破砕手段によって容易に破砕することが可能となり、コンクリートの骨材と混合粉体とを選択的に分離し容易に取り出すことができ、当該骨材や混合粉体を個別に再利用することができる。
【００６４】
非加圧破砕手段とは、前述のように固形化（凝固するも硬化せず）したコンクリート自体に削岩機やコンクリートミルのような強力な装置によって直接的に高圧を付加する手段を使用しないことを意味し、例えば、ふるい分け機（図１）、遠心分離機（図２）の他、周知の振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置（例えば、有蓋開口を有するガラリと称されるパンチングメタルにて形成された６角柱状の箱体内に、固形化したコンクリートを投入し、当該６角柱状の箱体をその中心軸線を水平となるような姿勢で回転させると、当該コンクリートは箱体内で容易に破砕され、砂などの細かな粒子はパンチングメタルの多数の貫通孔から外部に排出され、当該貫通孔から排出されない大型の砕石等は蓋を開放し前記開口から取り出される。）などを挙げることができる。
【００６５】
なお、これらの装置は周知であるので装置自体の説明は省略するが、例えば図１に示す二段振動ふるいの供給部に、固形化したコンクリートを供給すると、粗粒として大型の砕石が排出され、中粉として小型の小石が排出され、そして細紛として混合粉体が排出されることになり、固形化したコンクリート塊は極めて容易に破砕されると共に骨材と混合粉体等に分離され、当該骨材等を容易に選択的に取り出すことができる。
【００６６】
従って、前記骨材や混合粉体を通常の新骨材や砂と同様に、新たな生コンクリートの材料として利用でき、かかる生コンクリートが硬化してなるコンクリートは、通常のコンクリートと比較すると表面に光沢があるばかりでなく、高強度のコンクリートを実現することができる。
【００６７】
発明者等の実験結果では、本発明によって取り出された骨材を利用して、呼び強度が２１Ｎの生コンクリートを生成した場合の４週間強度の実測値は３１Ｎであり、呼び強度１８Ｎの生コンクリートを生成した場合の４週間強度の実測値は２９Ｎとなり、通常の新骨材を使用したものよりも相当高強度となることが明確となっている。
【００６８】
なお、本発明によって粉砕された固形化コンクリートの断片（骨材と混同粉体の混合物）を、骨材と混同粉体に分離することなく、更にセメントや水を加えて混練して再製の生コンクリートを生成することも可能である。
【００６９】
このようにして生成された生コンクリートを硬化させた場合も、上記と同様に通常の新骨材とセメントを使用したものよりも相当高強度となることが明確となっている。
【００７０】
【発明の効果】
第１の発明では、水分が含有されているセメントに、当該セメントの硬化を阻止する所定量のクエン酸を投入し、当該セメントの凝固を許容するも硬化の阻止を図るので、前記セメントは固形化するも脆弱な状態となるので、非加圧破砕手段によって容易に粉砕することが可能となり、同時に簡単に骨材を分離選択的に取り出すことが可能となる。
【００７１】
また、本発明によって選択的に分離され取り出された骨材を生コンクリートの製造過程に通常の新骨材以上の効果を奏する（高強度、光沢）。
【００７２】
従って、不要となった生コンクリートから容易且つ安価に新骨材以上の骨材を取り出すことが可能となり、従来のように大々的な設備や大量の水が不要となって、資源の再生利用に多大な貢献が可能となる。
【００７３】
第２の発明では、非加圧破砕手段として、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置などの簡便な装置を使用するので、設備投資も安価なものとなる。
【００７４】
第３の発明では、薬剤として、クエン酸もしくはその化合物を使用するので、安価で且つ無害である。
【００７５】
第４の発明では、骨材の表面に硬化したセメントが付着していないので、当該骨材にセメントと水を加えて混練することによって通常の生コンクリートを生成することが可能となる。
【００７６】
なお、本発明者等が実験した結果では、本発明方法によって生成した生コンクリートによって硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり高品質のものとなることが確認されている。
【００７７】
第５の発明では、硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり且つ高品質、高強度となるので、仕上げ作業などを省略することが可能となってトータルコストの低減も企図できる。
【００７８】
第６の発明では、水分が含有されているセメントに、当該セメントの硬化を阻止する所定量のクエン酸を投入し、当該セメントの凝固を許容するも硬化の阻止を図るので、前記セメントは固形化するも脆弱な状態となるので、非加圧破砕手段によって容易に粉砕することが可能となり、同時に簡単に混合粉体を分離選択的に取り出すことが可能となる。
【００７９】
第７の発明では、非加圧破砕手段として、ふるい分け機、遠心分離機、振動装置、ミキサー若しくはバベル研磨装置などの簡便な装置を使用するので、設備投資も安価なものとなる。
【００８０】
第８の発明では、薬剤として、クエン酸もしくはその化合物を使用するので、安価で且つ無害である。
【００８１】
第９の発明では、混合粉体に、セメントと骨材および水を加えて混練することによって通常の生コンクリートを生成することが可能となる。
【００８２】
第１０の発明では、硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり且つ高品質、高強度となるので、仕上げ作業などを省略することが可能となってトータルコストの低減も企図できる。
【００８３】
第１１の発明では、骨材や混合粉体を分離することなく、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを破砕しただけのものに、セメントと水を加えて混練するだけで再製の生コンクリートを製造することができる。
【００８４】
従って、骨材や混合粉体を分離する工程不要となって更なるコスト低減を企図し得る。
【００８５】
第１２の発明でも、硬化させたコンクリートは、その表面に光沢があり且つ高品質、高強度となるので、仕上げ作業などを省略することが可能となってトータルコストの低減も企図できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に利用する二段振動ふるいの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に利用する遠心分離機の一部断面正面図である。

Claims

生コンクリートに、当該生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントの凝固を許容する薬剤を投入することによって、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを、非加圧破砕手段によって破砕して、骨材と混合粉体に分離し、前記混合粉体を選択的に取り出し、当該取り出された混合粉体に、骨材とセメントおよび水を加えて混練することを特徴とする生コンクリートの製造方法。
請求項１記載の方法によって製造された生コンクリート。
生コンクリートに、当該生コンクリート中のセメントの硬化を阻止するも当該セメントの凝固を許容する薬剤を投入することによって、凝固するも硬化は阻止されたコンクリートを非加圧破砕手段にて破砕したものに、セメントと水を加えて混練することを特徴とする再製の生コンクリートの製造方法。
請求項３記載の方法によって製造された生コンクリート。