JP6425111B2 - 二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する方法に関する。
近年、コンクリート用骨材は、採取制限や品質確保の問題からその数量が減少しており、確保が困難な状況となりつつある。その一方で、現存する社会基盤構造物は、近い将来にその多くが寿命を迎えることとなり、その更新に伴ってコンクリート塊が多量に発生することが予測されている。しかしながら、これまでコンクリート塊の再利用先であった路盤材への需要は減少している。従って、今後、コンクリート塊のコンクリート用再生骨材（以下「再生骨材」と略称する）としての利用の促進が望まれている。
一般的に低品質再生骨材は、コンクリート塊をジョークラッシャなどによって破砕処理することで製造される。こうした低品質再生骨材は、製造コストおよびエネルギー消費は小さいが品質が劣るために適用範囲が制限されている。低品質再生骨材に対し、更に破砕、分級などを行うか、磨砕、すりもみ処理することで、中品質再生骨材を製造することが可能となる。高品質再生骨材の製造には、加熱すりもみ、偏心ロータ、スクリュー磨砕、旋回磨砕板、比重選別などの特殊な処理や装置が必要となる。従って、再生骨材は、品質の向上に伴って製造コストおよびエネルギー消費が増加し、副産微粉末の発生量も増加する。また、低品質再生骨材の製造時の環境負荷は、高品質再生骨材の製造時の環境負荷と比較すると、品質水準の相違からかなり低い値となっていることが報告されている。よって、今後の再生骨材の普及に向けては、製造コストおよびエネルギー消費が小さく、副産微粉末の発生が少なく、製造時の環境負荷が低い再生骨材の製造方法の検討が必要である。
上記の点に鑑みて、本発明者らは、再生骨材を品質改善するための研究開発をこれまで精力的に行ってきており、その成果として、再生骨材に二酸化炭素を吸着させることによって混入モルタルを炭酸化させると、モルタル部分が緻密化すること、こうして緻密化された再生骨材をコンクリートに用いた場合、乾燥収縮低減効果が得られることなどを見出している（非特許文献１）。
亀山敬宏ら、日本材料学会、コンクリート構造物の補修，補強，アップグレード論文報告集第１３巻、１０９６、ｐ．１−６、２０１３．１１
本発明者らが非特許文献１において提案した、二酸化炭素を吸着させることによる再生骨材を品質改善する方法は、製造コストおよびエネルギー消費が小さく、副産微粉末の発生が少なく、製造時の環境負荷が低い再生骨材の製造方法として価値がある。しかしながら、本発明者らのその後の検討により、再生骨材に二酸化炭素を吸着させることによる緻密化効果は、再生骨材のモルタル混入率の多少にかかわらず得られるが、二酸化炭素を吸着させた再生骨材をコンクリートに用いた際の乾燥収縮低減効果は、再生骨材のモルタル混入率に依存し、モルタル混入率が高い再生骨材では効果が高く、モルタル混入率が低い再生骨材では効果はごく僅かか皆無であることがわかった。従って、再生骨材の製造現場において再生骨材に二酸化炭素を吸着させる際、コンクリートに用いた場合に二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを、モルタル混入率を測定することで判定し、品質改善効果が期待できると判定された再生骨材に対してだけ二酸化炭素を吸着させることが、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できない再生骨材に対して二酸化炭素を吸着させるという無駄な作業を行わずに済む点において望ましい。しかしながら、再生骨材のモルタル混入率の測定は容易ではないため、再生骨材の製造現場で再生骨材のモルタル混入率を測定することは現実的でない。
そこで本発明は、再生骨材のモルタル混入率を測定しなくても、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを容易に判定できる方法を提供することを目的とする。
そこで本発明は、再生骨材のモルタル混入率を測定しなくても、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを容易に判定できる方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記の点に鑑みて、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定するための再生骨材のモルタル混入率にかわる指標について鋭意検討を行った結果、再生骨材の破砕値と二酸化炭素吸着量割合が、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定するための指標として有効であることを見出した。
上記の知見に基づいてなされた本発明の二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する方法は、請求項１記載の通り、コンクリート塊を破砕処理することで製造される粒径が５ｍｍ以上のものが重量で８５％以上含まれる再生粗骨材の、破砕値および／または二酸化炭素吸着量割合を指標にすることを特徴とする。
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、測定値が閾値以上である再生骨材を、効果が期待できる再生骨材と判定することを特徴とする。
また、本発明の二酸化炭素を吸着させた再生骨材の製造方法は、請求項３記載の通り、請求項１記載の二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する工程、および、前記工程によって効果が期待できると判定された再生骨材に二酸化炭素を吸着させる工程、を少なくとも含んでなることを特徴とする。
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、測定値が閾値以上である再生骨材を、効果が期待できる再生骨材と判定することを特徴とする。
また、本発明の二酸化炭素を吸着させた再生骨材の製造方法は、請求項３記載の通り、請求項１記載の二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する工程、および、前記工程によって効果が期待できると判定された再生骨材に二酸化炭素を吸着させる工程、を少なくとも含んでなることを特徴とする。
本発明によれば、再生骨材のモルタル混入率を測定しなくても、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを容易に判定できる方法を提供できる。
本発明の二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する方法は、再生骨材の破砕値および／または二酸化炭素吸着量割合を指標にすることを特徴とするものである。
本発明において、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果を期待する再生骨材（判定対象とする再生骨材）は、例えばコンクリート解体材から発生するコンクリート塊から製造されるものであり、粒径が５ｍｍ以上のものが重量で８５％以上含まれる再生粗骨材が例示される。再生粗骨材は、日本工業規格において、吸水率が３％以下のＨ（高品質）、５％以下のＭ（中品質）、７％以下のＬ（低品質）の３品質に分類されているが、本発明は、好適にはＬ品質やＬ品質よりも劣る品質の再生粗骨材に適用できる。
本発明において、二酸化炭素を吸着させることによる再生骨材の品質改善効果としては、再生骨材をコンクリートに用いた場合の乾燥収縮低減効果が例示される。
本発明において、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定するための指標として用いる再生骨材の破砕値は、ＪＩＳ Ａ ５０２３の再生骨材Ｌを用いたコンクリートの附属書Ｃ「再生骨材の製造工程管理用品質試験方法−再生粗骨材Ｌの吸水率の推定試験方法」に規格されている方法に準拠して算出できる。二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かの判定は、例えば、破砕に供した再生骨材の量をＡｇ、載荷荷重を２００ｋＮとする破砕後に２．５〜５．０ｍｍ目の篩を通過した量をＢｇとし、数式：（Ｂ／Ａ）×１００（％）によって算出される値（破砕値）が、設定した閾値以上である場合に効果が期待できる再生骨材と判定できる。閾値としては、例えば、２．５ｍｍ目の篩を用いて試験を行った場合は１５％、５．０ｍｍ目の篩を用いて試験を行った場合は３０％を採用でき（これらの篩の目の大きさの間の大きさの目の篩を用いて試験を行った場合の閾値は１５〜３０％の間の比例計算によって求めることができる）、破砕値がこうした閾値以上である再生骨材（本発明者らの検討によればモルタル混入率がおおよそ４５％以上の再生骨材に相当）を、効果が期待できる再生骨材と判定できる。
本発明において、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定するための指標として用いる再生骨材の二酸化炭素吸着量割合は、例えば非特許文献１に記載の方法に従って、中性化促進装置を用いて、温度：１０〜３０℃、相対湿度：５０〜７０％、二酸化炭素濃度：１〜１０％、期間：５〜１５日間の条件で、判定対象とする再生骨材の少量（例えば１〜１０００ｇ）に二酸化炭素を吸着させた後、二酸化炭素を吸着させる前の再生骨材の重さをＡｇ、二酸化炭素を吸着させた後の再生骨材の重さをＢｇとし、数式：（（Ｂ−Ａ）／Ｂ）×１００（％）によって算出される値を意味し、この値が設定した閾値以上である場合に効果が期待できる再生骨材と判定できる。閾値としては、例えば１．３％を採用でき、この場合、二酸化炭素吸着量割合が１．３％以上である再生骨材を、効果が期待できる再生骨材と判定できる。
本発明によって二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できると判定された再生骨材に対して二酸化炭素を吸着させることで、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できない再生骨材に対して二酸化炭素を吸着させるという無駄な作業を行うことなく、二酸化炭素を吸着させた再生骨材を製造できる。二酸化炭素を再生骨材に吸着させる方法としては、例えば前出の、中性化促進装置を用いて、温度：１０〜３０℃、相対湿度：５０〜７０％、二酸化炭素濃度：１〜１０％、期間：５〜１５日間の条件で行う方法が挙げられる。
こうして二酸化炭素を吸着させた再生骨材は、自体公知の再生骨材の利用形態で利用できる。コンクリートに用いた場合に品質改善効果として乾燥収縮低減効果などが得られることは上記の通りである。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。
表１に示す５種類の再生粗骨材に、中性化促進装置（朝日科学社製）を用いて、温度：２０℃、相対湿度：６０％、二酸化炭素濃度：５％、期間：７日間の条件で二酸化炭素を吸着させた。
それぞれの再生粗骨材の二酸化炭素を吸着させる前と吸着させた後のそれぞれの吸水率と絶乾密度を測定した。なお、吸水率と絶乾密度は、いずれもＪＩＳ Ａ １１１０に準拠して測定した。結果を図１に示す。図１から明らかなように、いずれの再生粗骨材も、二酸化炭素を吸着させることで絶乾密度が増加し（それぞれ“＊＊ＣＯ２”）、緻密化効果が得られた。
それぞれの再生粗骨材の二酸化炭素を吸着させる前と吸着させた後のそれぞれについて、コンクリートの長さ変化試験をＪＩＳ Ａ １１２９−３に準拠して行った。セメントは高炉セメントＢ種（密度：３．０５ｇ／ｃｍ３）を用いた。細骨材は山砂（表乾燥度：２．６１ｇ／ｃｍ３）を用いた。コンクリート成形してから約２４時間後に脱型し、材齢７日まで２０±２℃にて標準水中養生した後、基長を測定した。その後、温度２０±２℃、相対湿度６０％の恒温恒湿環境下で保存し、材齢４週時点の長さを測定し、乾燥収縮率を求めた。結果を図２に示す。図２から明らかなように、ＬＡのみが、二酸化炭素を吸着させることで長さ変化が顕著に小さくなり（ＬＡＣＯ２）、優れた乾燥収縮低減効果が得られた。ＭＢ，ＬＢ，ＬＣについては二酸化炭素を吸着させることによる乾燥収縮低減効果はごく僅かであり（それぞれ“＊＊ＣＯ２”）、ＭＡについては二酸化炭素を吸着させることで逆に長さ変化が大きくなってしまった（ＭＡＣＯ２）。
それぞれの再生粗骨材の破砕値を、ＪＩＳ Ａ ５０２３の再生骨材Ｌを用いたコンクリートの附属書Ｃ「再生骨材の製造工程管理用品質試験方法−再生粗骨材Ｌの吸水率の推定試験方法」に規格されている方法に準拠して、破砕に供した再生粗骨材の量をＡｇ、載荷荷重を２００ｋＮとする破砕後に２．５ｍｍ目の篩を通過した量をＢｇとし、数式：（Ｂ／Ａ）×１００（％）によって算出し、モルタル混入率との関係を調べた。それぞれの再生粗骨材の破砕値（３回の算出結果の平均値）とモルタル混入率の関係を図３に示す。また、５．０ｍｍ目の篩を用いて試験を行って算出したそれぞれの再生粗骨材の破砕値（３回の算出結果の平均値）とモルタル混入率の関係を図４に示す。なお、モルタル混入率は、数式：（（再生粗骨材の絶乾質量−塩酸洗浄後のモルタルを除去した原骨材の絶乾質量）／再生粗骨材の絶乾質量）×１００（％）によって算出した。図３と４から明らかなように、再生粗骨材の破砕値とモルタル混入率の間には高い相関があるので、再生粗骨材の破砕値を指標にして、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生粗骨材か否かを判定できることがわかった。また、上記の通り、二酸化炭素を吸着させた再生粗骨材をコンクリートに用いた場合の優れた乾燥収縮低減効果はＬＡのみで得られるので、２．５ｍｍ目の篩を用いて試験を行って算出したＬＡの破砕値が約１７％であることに鑑みれば、この大きさの目の篩を用いて試験を行った場合は破砕値がたとえば１５％以上である再生粗骨材を、効果が期待できる再生粗骨材と判定できることがわかった。また、５．０ｍｍ目の篩を用いて試験を行って算出したＬＡの破砕値が約３２％であることに鑑みれば、この大きさの目の篩を用いて試験を行った場合は破砕値がたとえば３０％以上である再生粗骨材を、効果が期待できる再生粗骨材と判定できることがわかった。
また、ＭＢ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのそれぞれの再生粗骨材の二酸化炭素吸着量割合を、二酸化炭素を吸着させる前の再生粗骨材の重さをＡｇ、二酸化炭素を吸着させた後の再生粗骨材の重さをＢｇとし、数式：（（Ｂ−Ａ）／Ｂ）×１００（％）によって算出した。結果を図５に示す。図５から明らかなように、それぞれの再生粗骨材の二酸化炭素吸着量割合は異なるが、上記の通り、二酸化炭素を吸着させた再生粗骨材をコンクリートに用いた場合の優れた乾燥収縮低減効果はＬＡのみで得られるので、ＬＡの二酸化炭素吸着量割合が約１．４％であることに鑑みれば、二酸化炭素吸着量割合がたとえば１．３％以上である再生粗骨材を、効果が期待できる再生粗骨材と判定できることがわかった。
本発明は、再生骨材のモルタル混入率を測定しなくても、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを容易に判定できる方法を提供できる点において産業上の利用可能性を有する。
Claims (3)
- コンクリート塊を破砕処理することで製造される粒径が５ｍｍ以上のものが重量で８５％以上含まれる再生粗骨材の、破砕値および／または二酸化炭素吸着量割合を指標にすることを特徴とする、二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する方法。
- 測定値が閾値以上である再生骨材を、効果が期待できる再生骨材と判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
- 請求項１記載の二酸化炭素を吸着させることによる品質改善効果が期待できる再生骨材か否かを判定する工程、および、前記工程によって効果が期待できると判定された再生骨材に二酸化炭素を吸着させる工程、を少なくとも含んでなることを特徴とする二酸化炭素を吸着させた再生骨材の製造方法。
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