JP5068008B2 - 解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロック及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インターロッキングブロック及びその製造方法に関し、特に、解体コンクリートの全量を再利用することを可能としたインターロッキングブロック及びその製造方法に関するものである。

従来、解体コンクリートは廃棄物として処分するか、再利用するとしても路盤材や埋め戻し材としての利用に限定されていた。このような背景から、近年、解体コンクリートから再生粗骨材を製造する技術開発が盛んに行われ、確立された技術もいくつかある。しかしながら、副産する細粒から再生細骨材を製造するには技術的・経済的課題が多いのが現状である。コンクリート用骨材としての品質を満足しない細粒は、廃棄処分されるか、再利用するとしても地盤改良材としての用途しかなかった。したがって、廃棄物を減らす観点からも、細粒を含む解体コンクリートの全量を再利用する技術が求められている。

解体コンクリートを再利用する技術として特許文献１には、硬化したセメントコンクリート破砕物のうち、比較的モルタル分の多い5mm以下の粒分からなる乾燥したものと、乾燥した高炉水砕、石膏およびポルトランドセメントとを配合原料として、粉砕後混合あるいは混合後粉砕等の手段により配合された粉体配合物からなる水硬性セメントが開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、特許文献２には、ポルトランドセメントと、コンクリート廃材から骨材を回収する際に発生した微粉末とを含むセメント系粗成物が開示されている（例えば特許文献２参照）。
特開昭６３−２８４２号公報 特開平１１−２９２６０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の水硬性セメントには高炉水砕が含まれており、解体コンクリート由来の原料以外の原料を必要としている。また、コンクリート破砕砂のみを使用しており、解体コンクリートから他に生成される粗骨材等を利用するものではなく、解体コンクリートの全量を再利用するものではない。

特許文献２に記載のセメント系粗成物も、コンクリート廃材から骨材を回収する際に発生した微粉末のみを使用しており、他に生成される粗骨材等の利用については一切考慮されておらず、解体コンクリートの全量を再利用するものではない。また、細粒から微粉末を分離することは技術的・経済的課題が多い。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、解体コンクリートの全量を再利用することが可能なインターロッキングブロック及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックは、解体コンクリートを破砕した一次破砕材を磨砕・分級して得られた、所定の寸法を超える解体粗骨材及び所定の寸法以下の細粒に、セメントと水とを混合して成型してなり、解体粗骨材と細粒との重量比は、1：1〜1.24：1であり、セメントの単位量は500〜700kg/m ³ であり、解体粗骨材の単位量は740〜869kg/m ³ であり、細粒の単位量は649〜800kg/m ³ であることを特徴とする。

また、本発明の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックの製造方法は、解体コンクリートを所定の寸法に破砕して一次破砕材を製造する破砕工程と、一次破砕材を磨砕・分級して所定の寸法を超える解体粗骨材及び所定の寸法以下の細粒とを製造し、該製造される解体粗骨材と細粒との重量比が、1：1〜1.24：1となるまで磨砕する磨砕工程と、製造された解体粗骨材と細粒の全量に、上記単位量のセメントと水とを混合して型に詰め込む成型工程とを有し、成型工程において、セメントの単位量は500〜700kg/m ³ であり、解体粗骨材の単位量は740〜869kg/m ³ であり、細粒の単位量は649〜800kg/m ³ であり、成型工程において、水セメント比は22〜27％であることを特徴とする。

本発明のインターロッキングブロック及びその製造方法によれば、解体コンクリートから所定の重量比にて解体粗骨材と細粒を生成するため、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となり、廃棄物量の削減を図ることが可能となると共に、資源の有効活用を図ることが可能となる。また、コンクリート用骨材としての品質を満足しない細粒についても、特段の処理をすることなしに再利用することが可能となる。

以下、本発明の実施形態であるインターロッキングブロック及びその製造方法について、図を参照して詳細に説明をする。

図１は、本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの製造方法の各工程を説明するフローチャートである。

（破砕工程）
ステップ１０１（図中ではステップをＳと略す。以下同じ。）では、解体コンクリートをクラッシャー等のコンクリート破砕機により破砕し、40mm以下の一次破砕材を製造する。40mm以下の一次破砕材とすることにより、次工程の磨砕工程にて使用するスクリュー磨砕装置への投入が可能となる。

（磨砕工程）
ステップ１０２では、一次破砕材を磨砕して解体粗骨材と細粒とを製造する。

図２は、本実施形態のインターロッキングブロックの原材料となる解体粗骨材と細粒を製造するスクリュー磨砕装置を示す図である。本実施形態で使用するスクリュー磨砕装置１００は、円筒ケーシング１０３内に、コーン１０４とスクリュー１０５を装備する一軸スクリュー式のスクリュー磨砕装置である。一次破砕材を投入口１０１へ投入すると、一次破砕材同士のすりもみ作用により、表面のモルタル分が剥離される。磨砕された一次破砕材は、排出口１０２より排出される。

なお、本実施形態においてはスクリュー式の磨砕装置を使用したが、一次破砕材を磨砕できる方式であれば、スクリュー式に限られるものではない。

（分級工程）
ステップ１０３では、排出された磨砕後の一次破砕材を、5mmのふるいを用いて解体粗骨材と細粒とに分級する。

ここで、解体粗骨材とは、一次破砕材を磨砕する際に生じるものであって、5mmのふるいを通過しないものをいう。この場合の解体粗骨材は、5mmを超える寸法を有することとなる。

また、細粒とは、一次破砕材を磨砕する際に生じるものであって、5mmのふるいを通過するものであり、細骨材と微粉が混じったものをいう。なお、微粉とはセメント成分などを含む粒径の細かいパウダー状のものをいう。この場合の細粒は、5mm以下の寸法を有することとなる。

なお、本実施形態においては、ふるいの通過寸法を5mmとしたが、通過寸法はこれに限られるものではなく、インターロッキングブロックの製造仕様に応じて、適宜変更が可能である。

ステップ１０４では、分級された解体粗骨材と細粒の重量比を測定し、解体粗骨材と細粒とが所定の重量比となるまで磨砕工程と分級工程を繰り返す。

5mmを超える寸法の解体粗骨材については、再度スクリュー磨砕装置１００により磨砕を行う。スクリュー磨砕装置を通過させる回数を増加させるに従い、細粒の比率が大きくなるため、スクリュー磨砕装置１００を通過する回数を調節することにより、製造される解体粗骨材と細粒との重量比を調節することが可能となる。

本実施形態においては、解体粗骨材と細粒との重量比が1：1〜1.24：1となるように通過回数を設定する。

これは、解体粗骨材と細粒との重量比において、細粒を1とした場合の解体粗骨材の比率が1.24を超える場合には、製品に欠けが生じやすくなるという問題があり、解体粗骨材の比率が1未満の場合には、製造時にひび割れが生じやすくなるという問題があるからである。また、解体粗骨材と細粒との重量比を1：1〜1.24：1とすることにより、規格を満たす強度を有するインターロッキングブロックを製造することが可能となるとともに、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となる。

（粉砕工程）
ステップ１０５は、得られた解体粗骨材のうち所定の寸法より大きな解体粗骨材について、必要に応じてクラッシャー等により粉砕する工程である。インターロッキングブロックに適用するためには、解体粗骨材の寸法を10mm以下に粉砕することが好ましい。

図３及び図４は、上記磨砕工程および粉砕工程により得られた解体粗骨材及び細粒の外観を示す図である。図３（ａ）は解体粗骨材の外観を示し、図４（ａ）は細粒の外観を示す。また、比較対照のため、図３（ｂ）、図４（ｂ）には、普通粗骨材及び普通細骨材をそれぞれ示した。図からわかるように解体粗骨材は、普通粗骨材と比較して細骨材やモルタルが付着した状態となっている。また細粒については、再生細骨材に微粉が混合した状態となっている。

（成型工程）
次に、ステップ１０６では、製造された解体粗骨材と細粒の全量に所定の量のセメントと水を混合してインターロッキングブロックに成型する。解体粗骨材と細粒については、磨砕工程と分級工程で得られた上記重量比にてそのまま混合し、解体コンクリートの全量を再利用するものとする。

ここで、解体粗骨材の単位量は740〜869kg/m³とするのがよく、また、細粒の単位量は649〜800kg/m³とするのがよい。これは、製造上の不具合（ひび割れ等）を防止し、製品の耐久性を確保する観点からである。

また、セメントの単位量については、細粒を解体粗骨材と同量程度を混入した場合には、単位セメント量はやや多く、500〜700kg/m³とするのが良い。なぜなら、細粒の混入による強度などの低下を防ぐため、強度に影響する単位セメント量を増やす必要があるためである。

より好ましくは、単位セメント量を600〜700kg/m³とし、単位水量とのバランスを考えて水セメント比を22〜27％とするのが良い。なぜなら、単位セメント量の増加に伴い、普通インターロッキングブロックの曲げ強度の規格値である5.0N/mm²を確実に上回ると考えられるためである。

さらに、単位セメント量を600kg/m³程度に抑えることが好ましい。なぜなら、単位セメント量が多いと粘り気が多くなり、型枠からの脱型時に、インターロッキングブロックと型枠との離れが悪くなり、インターロッキングブロックの側面に横方向のひび割れが生じやすくなってしまうためである。

従って、強度と品質のバランスを考慮すると、単位セメント量を600kg/m³程度、水セメント比を22〜27％とするのが、最も良い調合であると考えられる。

解体粗骨材と細粒とセメントと水とを混合して練り合わせた材料を型に詰め込み、振動プレス後、即時脱型をしてインターロッキングブロックの成型を行う。

以上、説明したように本実施形態のインターロッキングブロック及びその製造方法によれば、解体コンクリートから好適な重量比にて解体粗骨材と細粒を生成するため、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となり、資源の有効活用を図ることが可能となる。

また、単位セメント量を500〜700kg/m³とすることにより、インターロッキングブロックの規格に定められる強度を得ることが可能となる。

本発明の実施例について以下に説明をする。ただし、本発明のインターロッキングブロックは、以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例のインターロッキングブロックの原材料として、粗骨材寸法40mm、砂利起源、圧縮強度21N/mm²程度の解体コンクリートを使用した。

スクリュー磨砕装置は、一軸スクリュー方式、本体寸法450mm径×2,200mm長さ、動力75KW×4P×220V×50Hz（軸）、15KW×4P×220V×50Hz（排出コーン）、回転数120rpm、処理能力30t/hのものを使用した。

解体粗骨材は、破砕工程、磨砕工程、分級工程、及び粉砕工程を経ることにより、寸法5〜10mm、絶乾密度2.47g/cm³程度の品質となるように製造した。

細粒は、破砕工程、磨砕工程、及び分級工程を経ることにより、寸法5mm以下、絶乾密度2.15g/cm³程度の品質となるように製造した。

解体粗骨材と細粒に混合されるセメントは、エコセメント（JIS R 5214に規定される市販品）を使用した。

スクリュー磨砕装置の処理回数を変化させることにより、解体粗骨材と細粒との重量比が1.24：1（実施例１、３）及び1：1（実施例２、４）となるように、解体粗骨材と細粒とを製造した。

次に、上記重量比にて得られた解体粗骨材と細粒について、表１に示す所定の単位量のエコセメントと水を加え、練り混ぜた後、成型器に供給し、高振動加圧締固めを行い、即時脱型により、実施例１〜４のインターロッキングブロックを製造した。

表１は、本発明の実施例によるインターロッキングブロックの調合試験結果を示す表である。

上記表１に記載の調合にて製造した実施例１〜４のインターロッキングブロックには、欠け、ひび割れ、細粒の脱落による孔、及び平地に置いたときの製品のがたつきは認められなかった。また、寸法はすべて規格範囲を満足した。

表１から明らかなように、本実施例のインターロッキングブロックの曲げ強度（材齢７日）は、いずれもJASS7M-101による曲げ強度の規定値5.0N/mm²を上回るものである。

また、本実施例のインターロッキングブロックは、目地砂の充填性、個々のブロック間の段差、ブロック舗装面の平坦度、目地の通りも確保されていた。更に狭あい部やマンホール蓋部など、役物のブロックを使用する箇所においても、切断加工中に割れたりすることなく加工することができた。

以上のことから、本実施例のインターロッキングブロックの施工性は、市販されているインターロッキングブロックと遜色がないことが確認された。よって、本発明の妥当性が証明された。

本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの製造方法の各工程を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの原材料となる解体粗骨材と細粒を製造するスクリュー磨砕装置を示す図である。 本発明の実施形態の磨砕工程および粉砕工程により得られた解体粗骨材の外観を示す図である。 本発明の実施形態の磨砕工程および粉砕工程により得られた細粒の外観を示す図である。

Claims (2)

1. 解体コンクリートを破砕した一次破砕材を磨砕・分級して得られた、所定の寸法を超える解体粗骨材及び前記所定の寸法以下の細粒に、セメントと水とを混合して成型してなり、前記解体粗骨材と前記細粒との重量比は、1：1〜1.24：1であり、
   前記セメントの単位量は500〜700kg/m ³ であり、前記解体粗骨材の単位量は740〜869kg/m ³ であり、前記細粒の単位量は649〜800kg/m ³ であることを特徴とする解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロック。
2. 解体コンクリートを破砕して一次破砕材を製造する破砕工程と、
   前記一次破砕材を磨砕・分級して所定の寸法を超える解体粗骨材と前記所定の寸法以下の細粒とを製造し、該製造された解体粗骨材と細粒との重量比が、1：1〜1.24：1となるまで磨砕する磨砕工程と、
   前記重量比の前記解体粗骨材と前記細粒とに、セメントと水とを混合して型に詰め込む成型工程とを有し、
   前記成型工程において、前記セメントの単位量は500〜700kg/m ³ であり、前記解体粗骨材の単位量は740〜869kg/m ³ であり、前記細粒の単位量は649〜800kg/m ³ であり、水セメント比は22〜27％であることを特徴とする解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックの製造方法。