JP4471705B2 - コンクリート成型体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート成型体の製造方法に関し、特に、カキ、真珠貝、サザエ、ホタテ貝等の貝殻の廃材を有効に利用したコンクリート成型体の製造方法に関する。

周知のように、カキ、サザエ、ホタテ貝といった貝類は、食用に供給され、真珠貝は、真珠の養殖に用いられている。これら貝類の中身を取り除いた後の貝殻は、埋め立て処分されるか、多くは空き地に山積みされた状態で放置されている。
これに対し、このような貝殻の有効利用を図る技術が開発されている。例えば、このような貝殻を骨材の一部として利用し、コンクリートブロックを製造する方法がある（特許文献１）。
ここで、貝殻をコンクリート骨材として用いる場合、貝殻を粉砕するのが一般的である。そして、一般的には、コンクリートの製造場所とは異なった場所で、予め貝殻の廃材を１〜１０mm程度に粉砕している。
しかし、このように別の場所で貝殻を粉砕する工程があるので、製造上の負担・コスト上の負担が大きく、貝殻の利用を図る妨げとなっていた。
一方、未粉砕の貝殻を用いたコンクリート成型体も知られている。例えば、該貝殻をコンクリート成型体表面に貼り付けたコンクリート製品である（特許文献２）。
しかし、このようなコンクリート製品では、貝殻を大量に使用し、処理することは難しい。
特開２００２−２４１１６５号 特開２００３−６１５０４号

上記事情に対して、本発明は、貝殻をコンクリートに混入する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減することを可能とすると共に、未粉砕の貝殻をこれまでより大量に使用したコンクリート成型体の製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、未粉砕の貝殻を混入したコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内にモルタルを充填し、その後、該モルタル上に未粉砕の貝殻を散布し、該モルタルの振動締め固めを行ない、該モルタル中に上記貝殻を混入させる操作を複数回繰り返して成型することを特徴とする。

また、本発明は、他の形態として、未粉砕の貝殻を混入したコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を散布あるいは未粉砕の貝殻が取り付けられた支持枠体を型枠内にセットし、その後、モルタルを充填し、該モルタルの振動締め固めを行ない、成型することを特徴とする。このコンクリート成型体の製造方法では、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を散布し、その後、モルタルを充填し、該モルタルの振動締め固めを行ない、該モルタル中に上記貝殻を混入させる操作を複数回繰り返すこともできる。
なお、本発明でいうモルタルとは、結合材ペースト又は結合材と細骨材からなるモルタルをいう。結合材としては、セメント、セメント組成物、ポリマー等を挙げることができる。
本発明により得られるコンクリート成型体は、護岸ブロック、漁礁、藻礁等に利用することができる。

本発明によれば、貝殻をコンクリートに混入する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減することを可能とすると共に、未粉砕の貝殻をこれまでより大量に使用したコンクリート成型体の製造方法が提供される。

以下、本発明に係るコンクリート成型体の製造方法ついて、さらに詳細に説明する。
なお、以下の説明において、％は、特にことわりのない限り重量％を表している。
第１の実施の形態
まず、本発明に係るコンクリート成型体の製造方法について、請求項１に対応する第１の実施の形態を説明する。

本実施の形態は、より具体的には、例えば、型枠内にモルタルを充填する工程（モルタル充填工程）、該モルタル上に未粉砕の貝殻を均一に散布する工程（貝殻散布工程）、及び該モルタルを振動締め固める工程（締め固め工程）を含み、これらの工程をこの順に従って複数回実施する。これらの各工程について説明する。

モルタル充填工程
この工程では、型枠内にモルタルを充填する。モルタルは、セメントに細骨材、混和材（剤）、混練水等を混合して調製することができる。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや都市ゴミ焼却灰等を原料として製造されたエコセメント等を使用することができる。

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等や、再生細骨材を使用することができる。細骨材は、モルタルの充填性や耐久性等から、最大粒径２．５mm以下のものを使用することが好ましく、最大粒径２．０mm以下のものを使用することがより好ましい。

混和材としては、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末、シリカフューム、蛇紋岩粉末等を使用することができる。これらの中でも、フライアッシュを使用することは、モルタルの流動性を向上できること、製造されるコンクリート成型体を藻礁に使用する場合、珪藻類の着生に有用であること等から好ましい。また、蛇紋岩粉末を使用することは、製造されるコンクリート成型体を藻礁に使用する場合、海藻類の栄養分となるリンの補給源になることから好ましい。
添加する混和材の量は、特に限定されないが、セメントに対して５〜２０％添加するのが好ましい。

混和剤として減水剤を用いる場合、好適な減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を挙げることができる。これらの中でも、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することは、モルタルの流動性向上の観点等から好ましい。添加量は、所定の流動性が得られるよう、適宜調整すればよい。
なお、本発明においては、膨張性を付与するために、アルミニウム粉末等を使用することが好ましい。
混練水としては、水道水等を使用することができる。

本実施の形態においては、モルタルの種類や配合割合は、特に限定するものではないが、圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ^２以上で、「ＪＳＣＥ−Ｆ５２１」に準じて測定される流下時間が１６〜３０秒、「ＪＳＣＥ−Ｆ５２２」に準じて測定されるブリーディング率（試験開始後３時間におけるブリーディング率）が３％以下、「ＪＳＣＥ−Ｆ５２２」に準じて測定される膨張率（試験開始後３時間における膨張率）が５〜ｌ０％、始発時間が８〜１６時間の性状を有するものが好ましい。モルタルが前記性状を外れると、モルタルの流動性が低く貝殻間の空隙に充填させることが困難となり、モルタルの膨張性が低下し貝殻との密着性が低下し、モルタルの強度発現性が低下し、ブリーディングが多くなる等により、コンクリート成型体の強度や耐久性が低下することがある。

モルタルの充填方法は、特に限定するものではなく、型枠の上部より流し込む等の方法で行うことができる。
本実施の形態においては、型枠へのモルタルの充填量は、混入する貝殻の量によって異なるが、1回の充填量を１／５〜１／３程度にした５〜３層打ちにするのが好ましい。

貝殻散布工程
この工程では、充填したモルタル上に未粉砕の貝殻をなるべく均一に散布する。
「なるべく均一に分散する」とは、扁平な貝殻の場合、１〜５枚程度、好適には、多くて３枚まで重なった状態で、モルタル上の全てに散布させることをいう。具体的には、貝殻をバケット等でモルタル上の全面に行き渡るように散布する。貝殻が多く重ならないようにするためには、バケットの先端に高さが５ｃｍ〜１０ｃｍ程度のアタッチメントを取り付け、その部分を通して貝殻を型枠内に投入する。アタッチメントは、バケット先端の貝殻が排出される開口部に付近に回転可能に取り付けられる。これによって、上記アタッチメントの回転位置を変化させ、開口部の開き具合を調整することができる。開口部の開き具合を調整すれば、型枠内への散布量を制御できる。

投入する貝殻は、カキ、サザエ、ホタテ貝、真珠貝等の貝類から中身を取り除いた後の廃材である。本実施の形態で、貝殻は、目的とするコンクリート成型体の粗骨材として機能する。

このようにして、モルタル、貝殻を充填したときに、例えば型枠内は、以下のような配合割合となるのが好ましい。
セメント量： ２００〜４００ｋｇ／ｍ^３
貝殻量： ３００〜６００ｋｇ／ｍ^３
混和材／（セメント＋混和材）＝１０〜５０％
（セメント＋混和材）：細骨材＝１：１〜１：２
水／（セメント＋混和材）＝４０〜７０％

締め固め工程
この工程では、型枠内のモルタルを振動させて、貝殻をモルタル中に埋め込み、締め固める。
すなわち、棒バイブレータなどにより振動締め固めを行い、モルタル表面上に散布されている貝殻を、モルタル中に沈下させる。
本実施の形態では、上記３つの工程が複数回繰り返されてコンクリート成型体が成型される。何層打ちで打設かは、混入する貝殻の量で決まり、特に限定されないが、前述の通り、３〜５層打ちにするのが好ましい。

上記のようにして成型されたコンクリート成型体は、脱型後、養生される。養生条件は特に限定されるものではなく、気中養生、水中養生、蒸気養生等を行えば良い。

また、得られたコンクリート成型体を藻礁として用いる場合、酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれる１種以上の粉末に、好ましくはｌ０〜２０質量％の水を加えてスラリーとし、該スラリーを藻礁の上面に塗布することは、藻礁として機能するコンクリート成型体の上面に栄養分に富んだ皮膜が形成され、着生した海藻類の成長を助長する働きをするので、好ましい。

本実施の形態によるコンクリート成型体の製造方法は、以上のように未粉砕の貝殻を用い、これを均一に散布し、モルタルを振動締め固めている。したがって、貝殻をコンクリートに混入する際の製造上の負担・コスト上の負担を低減することができると共に、粗骨材としての貝殻がモルタル中に均一に混入され、コンクリートとしての所望の強度を維持することができる。

第２の実施の形態
次に、本発明に係るコンクリート成型体の製造方法について、請求項２及び請求項３に対応する第２の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、未粉砕の貝殻を混入したコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を均一に散布あるいはセットし、その後、モルタルを充填し、該モルタルの振動締め固めを行ない、成型するようにしている。

本実施の形態は、より具体的には、例えば、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を均一に散布あるいはセットする工程（貝殻散布工程）、モルタルを充填する工程（モルタル充填工程）、及び該モルタルを振動締め固める工程（締め固め工程）を含み、これらの工程をこの順に従って実施する。これらの各工程について説明する。

貝殻散布工程
この工程では、型枠内に未粉砕の貝殻をできるだけ均一に散布する。
「できるだけ均一に分散する」とは、できるだけ重なりが少ない状態で、散布させることをいう。具体的には、第１の実施の形態で示したのと同様、貝殻をバケット等で散布する。貝殻が多く重ならないように、バケットの先端に高さが５ｃｍ〜１０ｃｍ程度のアタッチメントを取り付け、その部分を通して貝殻を型枠内に投入する。アタッチメントは、バケット先端の貝殻が排出される開口部に付近に回転可能に取り付けられる。これによって、上記アタッチメントの回転位置を変化させ、開口部の開き具合を調整することができる。開口部の開き具合を調整すれば、型枠内への散布量を制御できる。
上記散布の代わりに、未粉砕の貝殻を型枠内に所望の形態でセットしてもよい。この方法では、鋼棒やプラスチック棒からなる支持枠体に所望の形態で多数の該貝殻が取り付けられ、該枠体が型枠内にセットされる。
混入する貝殻の量は、特に限定されない。好ましくは、コンクリート１ｍ^３当り ３００〜６００ｋｇである。

投入する貝殻は、カキ、サザエ、ホタテ貝、真珠貝等の貝類から中身を取り除いた後の廃材である。本実施の形態で、貝殻は、目的とするコンクリート成型体の粗骨材として機能する。ここで、型枠に投入する貝殻の一部を、砂利、砕石、再生粗骨材、カンラン石、鉄鉱石から選ばれる１種以上の粗骨材と置きかえることは差し支えない。特に、貝殻として、カキ、真珠貝、ホタテ貝等のほぼ扁平な貝殻を使用する場合は、該貝殻の一部を、砂利、砕石、再生粗骨材、カンラン石、鉄鉱石、軽量粗骨材から選ばれる１種以上の粗骨材と置きかえることが好ましい。

モルタル充填工程
この工程では、モルタルを充填する。モルタルは、第１の実施の形態と同様、セメントに細骨材、混和材（剤）、混練水等を混合して調製することができる。モルタルの使用材料、配合割合、性能等は、第１の実施の形態について示したものと同様である。

モルタルの充填方法は、特に限定するものではなく、型枠の上部より流し込む等の方法で行うことができる。
本実施の形態においては、型枠へのモルタルの全充填量は、特に限定されない。ただし、藻礁として用いる場合、上面に後に投入される貝殻の一部が露出する量とすることが好ましい。藻礁の上面に貝殻の一部を露出させることにより、藻礁の上面に凹凸を付けることができ、海藻類の着生率を高めることができる。
後述するように、本方法でも複層打ちでコンクリートを成型することが可能であり、その場合は、第１の実施の形態で示したのと同様、１回の充填量を１／５〜１／３程度とし、５〜３層打ちで成型される。

締め固め工程
第１の実施の形態と同様である。

本方法でも上記３つの工程を複数回繰り返してコンクリート成型体を成型することが可能である。この場合は、未粉砕の貝殻は散布される。何層打ちで打設するかは、混入する貝殻の量で決まり、特に限定されないが、第１の実施の形態と同様、３〜５層打ちにするのが好ましい。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
コンクリートブロック（幅１ｍ×長さ１ｍ×高さ１ｍ 重量２．４ｔ）用の鋼製型枠にフロー２００ｍｍ程度の流動性のあるモルタルを型枠高さの１／４程度充填し、その後、未粉砕のホタテ貝殻１５０ｋｇをバケットでモルタル全体に行き渡るように１〜３枚程度重なった状態で散布した。貝殻が多く重ならないようにバケットの先端に高さが１０ｃｍ程度のアタッチメントを取り付け、その部分を通して貝殻を投入した。その後、コンクリート成型用棒バイブレータにより振動締め固めを１分間行い貝殻を程度モルタル中に沈下させた。再度該モルタルを先と同じ高さ分充填し、貝殻を散布し、振動締固めを行なうといった操作を計４回繰り返して型枠の天端まで充填し、コンクリートブロックを成型した。その後、該コンクリートブロックを蒸気養生した。

なお、使用したモルタルの貝殻を除く配合割合は、以下の通りであった。
混和材： フライアッシュ（セメントの１５％）
細骨材： （セメント＋混和材）：細骨材＝１：１
水： 水道水 水／（セメント＋混和材）＝５５％
セメント（太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント）：３１０ｋｇ／ｍ^３

得られた、コンクリートブロックは、表面に貝殻の一部が露出し、藻礁として良好に利用することができた。また、その圧縮強度は、１８Ｎ／ｍｍ^２（ＪＩＳ Ａ１１０８試験）であり、藻礁として十分な強度を備えていた。

実施例２
コンクリートブロック（幅１ｍ×長さ１ｍ×高さ１ｍ 重量２．４ｔ）用の鋼製型枠に、未粉砕のホタテ貝殻１５０ｋｇをバケットで１〜３枚程度重なった状態でモルタル全体に行き渡るように散布した。貝殻が多く重ならないようにバケットの先端に高さが１０ｃｍ程度のアタッチメントを取り付け、その部分を通して貝殻を投入した。その後、フロー２００ｍｍ程度の流動性のあるモルタルを型枠高さの１／４程度充填した。その後、コンクリート成型用棒バイブレータにより振動締め固めを１分間行い貝殻を程度モルタル中に沈下させた。再度貝殻を散布し、該モルタルを先と同じ高さ分充填し、振動締固めを行なうといった操作を計４回繰り返して型枠の天端まで充填し、コンクリートブロックを成型した。その後、該コンクリートブロックを蒸気養生した。

なお、使用したモルタルの貝殻を除く配合割合は、以下の通りであった。
混和材： フライアッシュ（セメントの１５％）
細骨材： （セメント＋混和材）：細骨材＝１：１．２
水： 水道水 水／（セメント＋混和材）＝５０％
セメント（太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント）：３４２ｋｇ／ｍ^３

得られた、コンクリートブロックは、表面に貝殻の一部が露出し、藻礁として良好に利用することができた。また、その圧縮強度は、２０Ｎ／ｍｍ^２（ＪＩＳ Ａ１１０８試験）であり、藻礁として十分な強度を備えていた。

実施例３
コンクリートブロック（幅１ｍ×長さ１ｍ×高さ１ｍ 重量２．４ｔ）用の鋼製型枠を準備した。また、鋼棒で構成した支持体（幅０．９ｍ×長さ０．９ｍ×高さ０．９ｍ）に、未粉砕のカキ貝殻５００ｋｇを鋼製ワイヤで固定した。この支持体を上記型枠打ちにセットした。
ついで、フロー２００ｍｍ程度の流動性のあるモルタルを型枠の天端まで投入した。その後、コンクリート成型用棒バイブレータにより振動締め固めを１分間行うことにより、コンクリートブロックを成型した。その後、該コンクリートブロックを蒸気養生した。

なお、使用したモルタルの貝殻を除く配合割合は、以下の通りであった。
混和材： 高炉スラグ（セメントの２０％）
細骨材： （セメント＋混和材）：細骨材＝１：１
水： 水道水 水／（セメント＋混和材）＝４５％
セメント（太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント）：３８０ｋｇ／ｍ^３

得られた、コンクリート成型体は、表面にカキ貝殻の一部が露出し、藻礁として良好に利用することができた。また、その強度は、２２Ｎ／ｍｍ^２（ＪＩＳ Ａ１１０８試験）であり、漁礁として十分な強度を備えていた。

本発明に係るコンクリート成型体の製造方法によって製造したコンクリート成型体は、藻礁、漁礁、護岸ブロック等に好適に用いることができる。

Claims (3)

1. 未粉砕の貝殻を混入したコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内にモルタルを充填し、その後、該モルタル上に未粉砕の貝殻を散布し、該モルタルの振動締め固めを行ない、該モルタル中に上記貝殻を混入させる操作を複数回繰り返して成型することを特徴とするコンクリート成型体の製造方法。
2. 未粉砕の貝殻を混入したコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を散布あるいは未粉砕の貝殻が取り付けられた支持枠体を型枠内にセットし、その後、モルタルを充填し、該モルタルの振動締め固めを行ない、成型することを特徴とするコンクリート成型体の製造方法。
3. 請求項２のコンクリート成型体の製造方法であって、所定の型枠内に未粉砕の貝殻を散布し、その後、モルタルを充填し、該モルタルの振動締め固めを行ない、該モルタル中に上記貝殻を混入させる操作を複数回繰り返して成型することを特徴とするコンクリート成型体の製造方法。