JP6164642B2

JP6164642B2 - 細骨材の再生処理方法

Info

Publication number: JP6164642B2
Application number: JP2013154089A
Authority: JP
Inventors: 豊一上原; 幹大藤戸
Original assignee: 日工株式会社
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: JP2015024933A

Description

本発明は、コンクリート構造物の解体工事等で発生するコンクリート廃材から骨材を再生処理して回収する骨材再生処理方法に関し、特に良質の細骨材を再生処理して回収する細骨材の再生処理方法に関する。

従来、コンクリート構造物の解体工事等に伴って多量に発生するコンクリート廃材の多くは、破砕装置等にて適宜サイズに破砕処理した後、路盤材や埋め戻し材等として再利用されている。しかしながら、これから更に増大することが予測されるコンクリート廃材の発生量に対し、それに見合うほどの路盤材や埋め戻し材等としての需要量は今後あまり期待できないというのが実状である。

そこで、上記路盤材や埋め戻し材等に代わる用途を考えた場合、コンクリート用の骨材としての再利用というものが容易に想到できるが、例えば、コンクリート廃材を破砕装置等にてただ単に骨材レベルまで破砕処理したとしても、表面に多量のセメントやモルタル分が付着した極めて吸水率の高い骨材しか得られず、このような低品質の骨材を使用してコンクリートを製造しても十分なコンクリート強度を発現させることが困難なため、現実にはコンクリート用の骨材としての再利用はほとんど行われていない。

一方、上記課題を解決しようと試みる提案も幾つかなされており、本出願人も特許文献１（特許５０４６６９３号公報）に示されるように、略パン型状の処理槽と、該処理槽の内周壁に沿って回転する略舟形状の羽根体とから成る骨材再生処理装置を提案している。前記骨材再生処理装置によれば、回転する略舟形状の羽根体と処理槽の内周壁等とで形成される狭窄部にコンクリート廃材片を挟み込ませて処理槽内周壁等と繰り返し摺動させることにより、骨材表面のセメントやモルタル分を擦り取るようにして擦り揉み処理することができ、コンクリート用の骨材としても再利用ができる程度に再生処理可能としている。

特許５０４６６９３号公報

しかしながら、上記従来装置にあっては、粒径が５ｍｍ程度以上の粗骨材については、前記擦り揉み処理によって骨材表面からセメントやモルタル分を効果的に剥離除去でき、コンクリート用の骨材としても十分に再利用可能な程度にまで再生処理できるものの、粒径が０．１５〜５ｍｍ程度の細骨材については、その粒径の小ささが影響するのか骨材表面からセメントやモルタル分を十分に剥離除去することができず、コンクリート用の骨材として再利用するには不適な低品質のものが多く回収されてしまう傾向があった。

本発明は上記の点に鑑み、コンクリート廃材を擦り揉み処理して回収される再生骨材のうち、特に細骨材の表面に付着するセメントやモルタル分を十分に剥離除去できて、コンクリート用の骨材としても再利用可能な程度にまで再生処理可能とする細骨材の再生処理方法を提供することを課題とする。

ところで、コンクリート廃材を擦り揉み処理する際には多量のセメント・モルタル粉末が発生するが、これを処理槽内に長く留めておくと緩衝材のように作用して擦り揉み効率を低下させたり、骨材への再付着を生じて骨材品質の低下を招く要因にもなるため、処理槽底面部に穿設した多数のスリットより強制的に排出除去するようにしている。そして、このセメント・モルタル粉末には特に適当な用途もなく、現状そのほとんどがそのまま埋め立て処理等によって廃棄処分されており、有効に活用できる適当な用途が模索されている。

そこで、本発明者らは試行錯誤を重ねた結果、表面にセメントやモルタル分が付着残留している細骨材に対し、擦り揉み処理に伴って発生するセメント・モルタル粉末を添加した上で擦り揉み処理を試みたところ、細骨材表面のセメントやモルタル分を効果的に剥離除去することができ、例えばコンクリート用の骨材としても十分に再利用可能な程度まで再生処理できることを見いだした。

上記現象の明確な理由は定かではないものの、従来、粗骨材等の擦り揉み効率を低下させたり、骨材への再付着を生じて品質低下を招くという理由から強制的に排除していたセメント・モルタル粉末が、粒径の比較的小さい細骨材に対しては丁度研磨材のように作用し、細骨材表面のセメントやモルタル分を効果的に剥離除去できるのではないかと考え、本発明を成すに至った。

即ち、本発明に係る請求項１記載の細骨材の再生処理方法では、コンクリート廃材を擦り揉み処理して回収される細骨材に対し、擦り揉み処理に伴って発生するセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理するようにしたことを特徴としている。

また、請求項２記載の細骨材の再生処理方法では、コンクリート廃材を所定粒径以下の廃材片に粗破砕する粗破砕工程と、粗破砕したコンクリート廃材片から微粒分のセメント・モルタル粉末を分離除去しながら擦り揉み処理する一次擦り揉み工程と、該一次擦り揉み工程を経て回収される再生骨材を粗骨材と細骨材とに分級処理する分級工程と、該分級工程にて分級した細骨材に対して一次擦り揉み工程にて分離除去したセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理する二次擦り揉み工程とを有することを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載の細骨材の再生処理方法によれば、コンクリート廃材の擦り揉み処理を経て回収される細骨材に対し、擦り揉み処理に伴って生じるセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理するようにしたので、細骨材の表面に付着残留するセメントやモルタル分を効果的に剥離除去でき、コンクリート用の細骨材としても十分に再利用可能な程度に再生処理することができる。また、従来、擦り揉み処理に伴って多量に発生するものの、不要物としてそのまま廃棄処分されていたセメント・モルタル粉末を有効活用することが可能となって好適である。

また、請求項２記載の細骨材の再生処理方法によれば、コンクリート廃材を粗破砕する粗破砕工程と、粗破砕した廃材片から微粒分のセメント・モルタル粉末を分離除去しながら擦り揉み処理する一次擦り揉み工程と、該一次擦り揉み工程を経て回収される再生骨材を粗骨材と細骨材とに分級処理する分級工程と、分級した細骨材に対して一次擦り揉み工程にて分離除去したセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理する二次擦り揉み工程とを有するので、コンクリート廃材の擦り揉み処理を経て回収される細骨材を、同時に発生するセメント・モルタル粉末を用いながらコンクリート用の細骨材として十分に再利用可能な程度にまで再生処理することができ、別途研磨材等を用意する必要もなくて比較的安価に処理できると共に、従来不要物としてそのまま廃棄処分されていたセメント・モルタル粉末を有効活用することが可能となる。

本発明に係る細骨材の再生処理方法を説明する概略説明図である。一次擦り揉み用の一次擦り揉み処理機の一部切り欠き正面図である。二次擦り揉み用の二次擦り揉み処理機の一部切り欠き側面図である。本発明に係る細骨材再生処理方法の処理フローを説明するフロー図である。

本発明の細骨材の再生処理方法にあっては、コンクリート廃材を所定粒径以下のコンクリート廃材片に粗破砕する粗破砕工程と、粗破砕したコンクリート廃材片から微粒分のセメント・モルタル粉末を分離除去しながら擦り揉み処理する一次擦り揉み工程と、該一次擦り揉み工程を経て回収される再生骨材を粗骨材と細骨材とに分級処理する分級工程と、該分級工程にて分級した細骨材に対して一次擦り揉み工程にて分離除去したセメント・モルタル粉末を研磨材として添加した上で再度擦り揉み処理する二次擦り揉み工程とを有している。

そして、コンクリート建造物の解体現場等で発生するコンクリート廃材を上記処理方法にて擦り揉み処理して骨材、特に細骨材を再生処理するときには、先ず、粗破砕工程において、コンクリート廃材を適宜の破砕処理機によって３０ｍｍ程度以下のコンクリート廃材片に粗破砕し、鉄屑等の異物を磁選機等で分離除去する。次いで、一次擦り揉み工程では、粗破砕したコンクリート廃材片を適宜の一次擦り揉み処理機にて擦り揉み処理し、骨材表面のセメントやモルタル分を剥離して粗骨材や細骨材等の骨材を再生処理していく。また、前記一次擦り揉み処理機には、擦り揉み処理に伴って発生する微粒分のセメント・モルタル粉末を分離除去する分離除去手段を備えており、緩衝材のように作用して擦り揉み効率を低下させたり、骨材への再付着を生じて品質低下を招く要因となるセメント・モルタル粉末を強制的に分離除去するようにしている。なお、この分離除去したセメント・モルタル粉末は廃棄処理せずに別途回収しておく。

次いで、分級工程では、前記一次擦り揉み工程を経て回収される再生骨材を、例えば振動篩等で粒径別に分級処理し、０．１５〜５ｍｍ程度の細骨材と５〜２０ｍｍ程度の粗骨材とに分離回収する。なお、ここで回収される粗骨材については、前記のように、セメント・モルタル粉末を排除した状態での擦り揉み処理により、骨材表面からセメントやモルタル分が十分に剥離除去されて、コンクリート用の再生粗骨材としても再利用可能な程度にまで再生処理されている一方、細骨材については、骨材表面にセメントやモルタル分がまだ多く付着残留しており、コンクリート用の再生骨材として再利用するには不適な状態のものが多く残っている。

そして、次の二次擦り揉み工程では、前記分級工程で分離回収された細骨材と、一次擦り揉み工程で分離除去して回収しておいたセメント・モルタル粉末とを適宜の二次擦り揉み処理機に供給し、再度擦り揉み処理していく。このとき、微粒分であるセメント・モルタル粉末は、粒径の比較的小さい細骨材に対しては丁度研磨材のように作用し、細骨材表面のセメントやモルタル分は効果的に剥離除去され、コンクリート用の細骨材として再利用可能な程度にまで再生処理されていく。そして、上記擦り揉み処理を経た材料をエアセパレーター等により細骨材とセメント・モルタル粉末とに分離し、良質な再生細骨材を回収する。

このように、本発明の細骨材の再生処理方法によれば、コンクリート廃材の擦り揉み処理を経て回収される細骨材の表面に付着残留するセメントやモルタル分を、擦り揉み処理時に発生する微粒分のセメント・モルタル粉末を研磨材としながら再度擦り揉み処理することで効果的に剥離除去でき、従来、コンクリート用の再生骨材として再利用するには不適であった細骨材を十分に利用可能な程度にまで再生処理することができる。また、従来、擦り揉み処理に伴って多量に発生するものの、不要物として埋め立て処理等によってそのまま廃棄処分するしかなかったセメント・モルタル粉末の利用用途が広がって好適である。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図１はコンクリート廃材から細骨材を再生処理する方法を示した概略説明図であって、図中の１はコンクリート建造物の解体現場等から回収されるコンクリート廃材を所定粒径以下、例えば３０ｍｍ程度以下の廃材片に粗破砕するジョークラッシャーやハンマークラッシャー等の破砕処理機であって、その下流側には破砕処理機１にて粗破砕したコンクリート廃材片を粒径に応じて、例えば０〜３０ｍｍ程度と３０ｍｍ程度以上とに篩い分ける振動篩２を備えている。また、前記振動篩２の下流側には、篩網を通過した０〜３０ｍｍ程度のコンクリート廃材片から異物である鉄筋等の鉄屑を磁力選別にて取り除く磁選機３を備えており、その下流側には磁選機３にて鉄屑が取り除かれたコンクリート廃材片を一時的に貯蔵しておく貯蔵ヤード４を備えている。

図中の５は、前記貯蔵ヤード４より供給されるコンクリート廃材片を一次擦り揉み処理し、廃材片に含まれる骨材表面のセメントやモルタル分を剥離して粗骨材や細骨材を再生処理する一次擦り揉み処理機であって、その下流側には一次擦り揉み処理機５での擦り揉み処理を経て回収される骨材を０．１５〜５ｍｍ程度の細骨材と５〜２０ｍｍ程度の粗骨材とに篩い分ける振動篩６を備えている。また、前記振動篩６の下流側には、篩網を通過した細骨材を二次擦り揉み処理し、細骨材表面に付着残留するセメントやモルタル分を剥離してより高度に再生処理する二次擦り揉み処理機７を備えており、その下流側には二次擦り揉み処理機７での擦り揉み処理を経て回収される材料を細骨材とその他微粒分であるセメント・モルタル粉末とに分離するエアセパレーター８を備えている。

図２は前記一次擦り揉み処理機５として好適に採用し得る擦り揉み処理機の一例を示したもので、コンクリート廃材片が供給される略パン型状の処理槽９を備え、該処理槽９内の中心部には駆動軸１０を回転自在に立設していると共に、該駆動軸１０の周囲には処理槽９と同心で略円筒状の内胴部１１を備えている一方、処理槽９内には処理槽を略二分するように同心円状に隔壁１２を備え、径方向に二重に、コンクリート廃材片の擦り揉み処理が行われる処理レーン１３ａ、１３ｂを形成している。

なお、このように処理槽９内を隔壁１２で区分けして複数の処理レーン１３ａ、１３ｂを形成させることにより、処理槽９内に供給されるコンクリート廃材片の流動域をある程度規制して廃材片同士をより密な状態に保ちながら流動させることができ、それによって廃材片同士を効果的に擦れ合わせることが可能となって擦り揉み処理する上で都合がよいが、何らこれに限定するものではなく、必ずしも隔壁１２にて区分けしなくとも良いことは勿論である。

また、前記処理槽９の下位には駆動軸１０を所定の速度で回転駆動させる駆動モータ１４を備えている一方、駆動軸１０の上端部には放射状に配した複数の水平アーム１５の基端部を固着しており、各水平アーム１５の先端部には処理レーン１３ａ、１３ｂ上位を覆うように配された平板状の支持部材１６を固着している。前記支持部材１６には複数の長孔（図示せず）を処理槽９の径方向及び円周方向に所定間隔にて穿設しており、これらのうち適宜に選択される幾つかの、或いは全ての長孔に対してそれぞれ鋼製のねじ切りロッド１７を挿通させて固定ナット１８にて固定支持し、各ロッド１７を処理槽９の各処理レーン１３ａ、１３ｂ内に垂下させている。

前記ロッド１７は、処理槽９（処理レーン１３ａ、１３ｂ）内のコンクリート廃材片の流動を促すように、その下端部を処理槽９の底壁と近接させている一方、ロッド１７下端部を斜めに切断加工して下端方向へ漸次細くなるように形成しており、ロッド１７下端部と処理槽９底壁との隙間箇所での骨材の噛み込みを極力抑えて、骨材割れや動力の過負荷等を抑制するように図っている。

また、処理槽９の底壁にはコンクリート廃材片に含まれる骨材が通過し得ない程度の開口幅を有する排出孔１９を多数穿設しており、コンクリート廃材片の擦り揉み処理に伴って発生し、緩衝材のように作用して擦り揉み効率を低下させたり、骨材への再付着を生じて骨材品質を低下させる要因となる微粒分のセメント・モルタル粉末を、ロッド１７の回転に伴って前記排出孔１９より処理槽９外へ強制的に排出させて分離除去するようにしている。

図３は前記二次擦り揉み処理機７として好適に採用し得る擦り揉み処理機の一例を示したもので、一次擦り揉み処理された細骨材が供給される、一端部を開口して他端部を有底構造とした回転ドラム２０を備えていると共に、該回転ドラム２０を抱持可能なように平面視略コ字形状に形成した傾動用フレーム２１を備え、前記回転ドラム２０の底部中央に突設した軸体（図示せず）を、傾動用フレーム２１に備えた軸受（図示せず）に装着して回転ドラム２０を回転自在に枢支している。

二次擦り揉み処理機７を設置する基台２２上には一対の支柱フレーム２３を所定間隔で立設しており、該支柱フレーム２３の上端部と前記傾動用フレーム２１の両端部とをそれぞれ支持軸２４にて回動自在に軸支している一方、前記基台２２上には油圧シリンダー２５を備え、該油圧シリンダー２５のピストンロッド２６先端部を前記傾動用フレーム２１と連結しており、ピストンロッド２６の伸縮動作に応じて傾動用フレーム２１（回転ドラム２０）の傾動角度を任意に調整可能としている。

回転ドラム２０の底部外周にはドラム回転駆動用のスプロケット２７を周設していると共に、該スプロケット２７と傾動用フレーム２１に取り付けた駆動用モータ２８のスプロケット２９とを駆動チェーン３０にて連結しており、前記駆動用モータ２８の駆動に応じて回転ドラム２０を所定の回転速度で回転させるようにしている。また、回転ドラム２０の内壁面にはドラム内の材料を掻き上げるための棒鋼等から成るリフター３１を複数取り付けており、擦り揉み処理媒体としてドラム内に充填される鋼球３２や、被処理物である細骨材等を回転ドラム２０の回転に伴って適度に掻き上げて流動させられるようにしている。

回転ドラム２０の開口部３３には、被処理物である細骨材よりも大きく、かつ鋼球３２よりも小さい網目サイズを有する網体３４と、前記開口部３３を開放・閉鎖する蓋体３５とをそれぞれ開閉自在に備えている。また、前記蓋体３５の中心部には吸引ノズル３６を貫通させており、ノズル先端部を回転ドラム２０内方へ臨ませている一方、吸引ノズル３６の基端部を別途備えた集塵機（図示せず）に連結しており、擦り揉み処理に伴って回転ドラム２０内に漂う飛散性の微粉末（セメント・モルタル粉末）を吸引除去可能としている。

次に、図４のフロー図に基づいて、コンクリート建造物の解体現場等で発生するコンクリート廃材を擦り揉み処理して骨材、特に細骨材を再生処理する手順について説明する。なお、図中のＳ１、Ｓ２、…は各ステップを表している。

先ず、各現場より回収してきたコンクリート廃材を破砕処理機１にて３０ｍｍ程度以下のコンクリート廃材片に粗破砕すると共に、粗破砕した廃材片はその下流に備えた振動篩２にて篩い分け、３０ｍｍ程度以上のものは前記破砕処理機１に送り返して繰り返し粗破砕する（Ｓ１：粗破砕工程）。そして、前記粗破砕工程を経たコンクリート廃材片は、下流の磁選機３に供給して廃材片中に含まれる鉄筋等の鉄屑を取り除いた後、貯蔵ヤード４にて一時的に貯蔵させる。

次いで、下流の一次擦り揉み処理機５では、駆動モータ１４を駆動して駆動軸１０を所定速度で回転させ、水平アーム１５より垂下させた複数のロッド１７を処理槽９の各処理レーン１３ａ、１３ｂに沿って回転させつつ、予め粗破砕して前記貯蔵ヤード４に貯蔵しているコンクリート廃材片を前記各処理レーン１３ａ、１３ｂ内に所定量ずつ供給する。各処理レーン１３ａ、１３ｂに供給された廃材片は、複数のロッド１７によって掻き分けられつつレーンに沿って適度に流動させられ、各廃材片同士は繰り返し擦れ合うようにして徐々に擦り揉み処理されていき、やがて表面からセメントやモルタル分が剥離除去された粗骨材や細骨材等の骨材が再生されていく（Ｓ２：一次擦り揉み工程）。

このとき、前記擦り揉み処理に伴って、緩衝材のように作用して擦り揉み効率を低下させたり、骨材への再付着を生じて品質低下を招く要因となる、０〜０．１５ｍｍ程度の微粒分からなるセメント・モルタル粉末が多量に発生するが、処理槽９の底部に穿設した多数の排出孔１９より強制的に分離除去すると共に、このセメント・モルタル粉末は廃棄処理することなく別途回収しておく。

次いで、前記一次擦り揉み処理工程を経て回収される再生骨材を、下流の振動篩６に供給し、０．１５〜５ｍｍ程度の細骨材と５〜２０ｍｍ程度の粗骨材とに分級処理して分離回収する（Ｓ３：分級工程）。なお、ここで回収される粗骨材については、前記のように、擦り揉み効率を低下させる要因となるセメント・モルタル粉末が排除された状況下での擦り揉み処理により、骨材表面からセメントやモルタル分が十分に剥離除去されており、コンクリート用の再生骨材としても再利用可能な程度にまで再生処理された状態で回収される一方、細骨材については、骨材粒径が小さいことが影響するのか骨材表面にセメントやモルタル分がまだ多く付着残留した状態で回収される。

次いで、下流の二次擦り揉み処理機７では、回転ドラム２０の開口部３３の蓋体３５と網体３４とを共に開放し、前記振動篩６での分級工程を経て回収される細骨材と、前記一次擦り揉み工程で分離除去して回収しておいたセメント・モルタル粉末とを前記開口部３３より回転ドラム２０内に所定量ずつ供給し、蓋体３５と網体３４とを閉鎖した後、駆動モータ２８を駆動して回転ドラム２０を所定速度で回転させる。そして、回転ドラム２０内に供給した細骨材とセメント・モルタル粉末は、予め充填しておいた鋼球３２と共にリフター３１によって掻き上げられ、ドラム内を繰り返し流動させられる。このとき、細骨材と鋼球３２との間に挟まれる微粒分のセメント・モルタル粉末は、粒径の比較的小さい細骨材に対しては丁度研磨材のように作用し、細骨材表面に付着残留するセメントやモルタル分は効果的に剥離除去され、コンクリート用の細骨材として再利用可能な程度にまで再生処理されていく（Ｓ４：二次擦り揉み工程）。

なお、前記セメント・モルタル粉末は０〜０．１５ｍｍ程度のごく細かい微粉末であるため、二次擦り揉み処理の際に回転ドラム２０内を繰り返し流動するうちにその一部が舞い上がって飛散するが、回転ドラム２０の開口部３３を蓋体３５にて閉鎖した状態で回転させているため、二次擦り揉み処理機７周囲への飛散を防止可能としている一方、集塵機を適宜駆動させて吸引ノズル３６よりドラム内部に漂うセメント・モルタル粉末を吸引除去可能としている。

そして、上記二次擦り揉み処理を終えると、回転ドラム２０の開口部３３の網体３４は閉鎖したままで蓋体３５のみを開放した後、油圧シリンダー２５のピストンロッド２６を伸長させて回転ドラム２０を開口部３３側が下方を向くように傾動させ、ドラム内に鋼球３２のみを残しつつ、細骨材とセメント・モルタル粉末は開口部３３より排出させる。そして、これら細骨材とセメント・モルタル粉末との混合物を下流のエアセパレーター８に供給し、０〜０．１５ｍｍ程度のセメント・モルタル粉末と、０．１５〜５ｍｍ程度の再生細骨材とに分級処理して分離回収する。

１…破砕処理機２…振動篩
３…磁選機４…貯蔵ヤード
５…一次擦り揉み処理機６…振動篩
７…二次擦り揉み処理機８…エアセパレーター

Claims

コンクリート廃材を擦り揉み処理して回収される細骨材に対し、擦り揉み処理に伴って発生するセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理するようにしたことを特徴とする細骨材の再生処理方法。
コンクリート廃材を所定粒径以下の廃材片に粗破砕する粗破砕工程と、粗破砕したコンクリート廃材片から微粒分のセメント・モルタル粉末を分離除去しながら擦り揉み処理する一次擦り揉み工程と、該一次擦り揉み工程を経て回収される再生骨材を粗骨材と細骨材とに分級処理する分級工程と、該分級工程にて分級した細骨材に対して一次擦り揉み工程にて分離除去したセメント・モルタル粉末を研磨材として添加して再度擦り揉み処理する二次擦り揉み工程とを有することを特徴とする細骨材の再生処理方法。