JPH0421550A - コンクリート屑の再生方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願発明は建築物のリプレースや都市改造に伴って各地
で大量に排出されるコンクリート屑の再製法方法および
その装置に係る。

［従来の技術］ 今後ますます増加すると思われるコンクリート屑は従来
充分な配慮もなく、山間や水面などに投棄処分されてき
たが、それらは法的に産業廃棄物の建設廃材に指定され
て、各地でトラブルの原因になってきた。その問題は次
のような多くの課題をはらんでいるといえる。

（１）コンクリート廃材を山間や海浜に埋め立てると、
自然の地形を著しく改変したり、緑をなくしたり、渚の
生態系を破壊したりすることになる。そのため処分地の
開設には住民の反対を伴うことが多いが、現在の技術シ
ステムではどこかに処分地を探し求めねばならないこと
になる。

その合意のえられる処分地は枯渇してきてあり、従来通
りの処分は早晩不可能になるとみられる。

（２Ｈ１）のような処分池数得難と規制によって、コン
クリート廃材の処理、処分の経費は高騰してきており、
解体費や建設費を押し上げるようになってきている。

（３）現在、骨材を取得するためｔこ、山を崩して破砕
したり、川底や海底を掘削したりしており、それらも自
然破壊を助長してきている。それらの骨材供給源も枯渇
しつつあり、骨材の単価を高騰させることになってきて
いる。

（４）（３）のような状況を反映して、粗骨材は昔のよ
うな玉石が得難くなり、軟質の砕石やアルカリ骨材反応
を起こすような不良なものが多くなってきており、細骨
材は昔のような川砂が得難くなり、塩分の多いままの海
砂を使ってトラブルを起こすことも多くなってきている
。その一方で良質の骨材を含んだコンクリート廃材が多
量に捨てられているのである。

（５）最近ではコンクリート廃材などの処分のため３０
ＫＩＩＸ以上の輸送が一般化し、骨材の輸送も同様の状
態にあり、それぞれ輸送費がかさむとともに、道路交通
の錯綜をもたらしている。

コンクリート廃材の処理、処分の問題は最近急に始まっ
た訳ではないが、従来の建築物が木造中心で、コンクリ
ート構造物は長耐用年数とみられて解体、排出されるこ
とが少かったので、それほど社会的な問題にならなかっ
た。ところが、昭和５０年頃から太平洋戦争後の建築物
のリプレースや都市整備に伴う廃棄物の排出か多くなり
初め、解体した大きい塊のままのコンクリート廃材が埋
め立てられるようになってきて、法的に少くとも１５ｃ
ｍ角以下に破砕して捨てさせようということになった。

そのような廃棄物処理法による規制から、コンクリート
廃材に対して種々な技術的対応をしようということにな
ったとみられ、それらの試みを列挙してみよう。

（１）埋め立て処分のために破砕が必要となったことに
対応して、それまで石の破砕に使われてきたショークラ
ッシャー（圧縮型の破砕機）とスクリーンヤ磁選機（混
入している鉄を分離するため）を使う処理が実用化する
になってきた。

（２）破砕したコンクリート廃材の一部を簡易な建築物
の栗石がわりなどに使う需要が出てきたので、もつと２
０〜４０ｍｍ程度に破砕し、付加価値を上げようとして
、インパクトクラッシャー（ハンマーや回転腕で衝撃破
砕する機械）などが導入された。

（３）そのように２次破砕したコンクリート廃材は再生
骨材や土質改良材として一部で利用されるようになった
が、通常の骨材としては吸水率が高いために使用できな
いこと、路盤材などとしても強度の関係で利用しにくい
ことなどが明らかになるとともに、その需要か僅かで、
その破砕工場に破砕物か堆積されるようになってきた。

（４）コンクリート廃材の破砕をもつと効率よく行なお
うとするための種々な装置の開発が行われ、各種の機械
か市販されるようになったか、いずれも消費電力や破砕
効率などに一長一短がある上に、（３）のような問題か
あって、その処理は破砕だけでは解消できないことか明
らかになってきた。

（５）（１）〜（４）のような動向を踏まえて、コンク
リート廃材から骨材を回収することが計画され、昭和５
５年に建設省の助成もあって、京都府下にコンクリート
リサイクルのテストプラントが設置され、種々な機械を
使って粗骨材や細骨材の回収の試験研究が行なわれた。

その研究はわれわれにも肖重な技術的知見を与えたが、
その時点ては基礎研究か不十分てあったことと、適切な
機械が未開発であったために、骨材の回収効率が悪く、
回収に経費が掛かり過ぎ、利用しにくい微粉末（石の粉
砕物の割合の大きいもの）か多くなるなどの問題を残し
て、実用化に至らなかった。

本願発明は以上に述べた課題を解決するために最も効率
高く、有用性の高い回収物として再利用できるコンクリ
ート屑の再生方法およびその提供を目的とし、より具体
的には解体したコンクリート中の約６０％を占める粗母
材約２０％を占める細骨材約１５％を占めるセメント水
和物、約５％を占める鉄筋などをそれぞれできるだけ混
ざらないように元の構成組成に分離２選別し、それぞれ
有効にリサイクルできるようにしようとするものである
。それによって、コンクリート廃材の処分をできるだけ
不要にし、良質の骨材、鉄資源などをその需要地の近く
て回収し、経済性を高めると共に自然破壊を防止し、交
通渋滞をも緩和しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本願発明に係るコンクリート屑の再生方法は、解体コン
クリート屑をめらかしめ２０〜１００ｍｍの大きざに粗
破砕して鉄筋などの混入異物を選別分離する前処理方法
と、コンクリート屑を構成する骨材のみを温存し、骨材
間を繋ぐセメント水和物を集中的に剥脱分離する解砕方
法と、該解砕物を篩分けて粗骨材とその他を分離しそれ
ぞれ回収するか、又は必要に応じて粗骨材以外の残部を
さらに篩分けてそれぞれ細骨材と微粉として回収する方
法の三つの手順を経過して完結することによって前記の
課題を解決した。

また、当該方法に使用できる適当な装置としては、解砕
方法に使用する装置として、竪型の円筒状ケーシングを
立設し、該ケーシングの垂直軸線と所望の距離だけ偏心
する回転ローラを旋動自在に内設し、該ローラの上方に
前処理を終えたコンクリート屑の投入口を、また該ロー
ラの下方に解砕後の粗骨材と細骨材と微粉とを排出する
排出口をそれぞれ開口し、前後の給排手段と連結したも
のを示し、一方線骨材と微粉とに分離回収する方法に使
用する装置としては、内部にボールまたはロンドを入れ
、末端に同心円状の堰を設けた通風型回転ドラムを示し
た。

［作用］ 本発明の装置やシステムは（１）原料廃コンクリートの
前処理、（２）粗骨材の分離１回収、（３）細骨材の分
離９回収の３段階から構成されている。

（１）原料廃コンクリートの前処理：　解体現場から搬
出された廃コンクリートは解体時にかなり注意しても、
鉄筋、木片、土、レンガくずなどが混入しやすい。その
廃コンクリートの大きさもいろいろであり、それをリサ
イクルするためにはまず既存のコンクリート廃材の破砕
Ｍ設と同様に、２０〜１００ｍｍ程度に粗破砕すること
が必要てめる。ただ、従来のように手選別での粗大異物
の分離やスクリーンでの土砂の分離を行った後、ショー
クラッシャーやインパクトクラッシャーを使って破砕す
ることかよいとはいい切れず、近年開発されてきている
３軸のスクリューを用いたディスク型クラッシャーで全
体を所定の大きざに破砕し、その後で鉄片を磁力選別機
で土砂などをスクリーンで分離するほうか効率的てめる
。その型式のクラッシャーを用いると、骨材部分が衝撃
によって割れる割合も低下する。（２）（３）の工程で
不純物の少い粗骨材。

細骨材、粉末等を回収しようとすると、この工程で不純
物を分離しておくことが大切である。

（２）粗骨材の分離２回収：　本発明では重量的にコン
クリートの大半を占める粗骨材をできるだけ破砕せずに
、かつ、回収した粗骨材にセメント水和物かほとんど付
着していない（付着率８％以下に給水率か低下する）よ
うに回収するために、多角的な研究を行った。基本的に
は、廃コンクリート中の骨材よりそれらを接着している
セメント水和物の強度がやや小さいので、その差によっ
てコンクリート塊をセメントでの接首部で割り、その接
着物を骨材からこそぎ落とそうとするものである。その
後半の動きは、玄米か強度の大きい白米の部分とやや強
度の低い糠やはい芽部分とからできていて、精米機では
その米粒同士をぶつつけ合い、擦り合せて精白している
のと同じようなものであり、その機構を参考にしようと
考えた。

廃コンクリートを回転するハンマーや腕のある機械にか
けると、その衝撃力によって、セメント水和物も割れる
かわりに、一部の骨材も割れてしまい、粗骨材の回収率
が低下することが明らかになった。そのため廃コンクリ
ートを機械の鉄素材とぶつつけるよりも、コンクリート
同士でできるだけぶつつけるような機構の機械を探し、
ボールミルのような機械でのテストも行ったか、その効
率は極めて低劣であった。その場合はコンクリート塊の
ぶつつかり合う力か小さいためであると考え、そのコン
クリート塊の動きを動力で加速するようにした。その具
体的な手段として、ひとつはフラットな振動板上にコン
クリート塊を送り、飛びはねたり落下する塊同士をぶつ
つけ合うようにしたか、適切な撮動の選定か難しく、所
要動力も大きくなることが判った。

そこで第１図に示すような、縦に設置した円筒形のケー
シング１０内に偏心量Ｃだけ偏心した回転ローラ１］を
回転自在に立設する。具体的にはタララシャモータ１２
の回転をＶベルト１３を介してプーリ１４に伝え、主軸
１５を回転するが、この主軸上にＣだけ偏心した回転ロ
ーラ１１を固着しているので回転ローラは主軸を中心に
旋動し、ケーシング内に添着したアウタライナ１６との
間に投入口１７から供給されたコンクリート塊を加速し
、塊同士をぶつつけ合ったり、もみ合ったりしつつ、ケ
ーシングの排出口１８から排出コンベア１９に乗せて排
出し、上部の投入口１８から補充するような解砕装置１
を試作し、回転体の形状、直径、長さ。

偏心量１回転数、ケーシングの直径、コンクリート塊の
負荷Ｍなどを変えて実験を繰り返した。

その処理で得られたものを有効口開き約５＃のスクリー
ンで分け、その処理での分離の割合を調へると共に、ふ
るい上の粗骨材について、セメント水和物の付着率、吸
水率、それを骨材として使用したコンクリートの強度な
どを調査した。

回転体の形状を逆コーン状とし、その勾配部に高さ１０
〜３０ｍｍの突起を設けたもの数種と突起をまったく設
けなかったものについて実験したが、突起を設けるとコ
ンクリート中の骨材まで破砕されてその回収率が低下し
、突起のないものでは処理能率が低い上にセメント水和
物の分離も不十分であった。回転体の形状を円筒状とし
、それに上と同じような突起を設けたものと設けないも
のを用いて実験したが、突起かあるとやはり破砕が進み
、その形状で突起のないものかセメント水和物の分離が
最も良好であった。

その回転ローラ１１は円筒のケーシング１０内で偏心し
てモータ１２の駆動を受は回転させているが、その−心
の程度がセメント水和物のこそぎ落しのために重要であ
り、実験では１〜４０ｍｍ（１）偏心量で試みた。その
最適偏心＠Ｃは回転ローラの高さ、ケーシングの内径と
回転ローラの外径との比率などの要因で多少変化するが
、それか大きいと破砕か進み、小さいと分離か不十分に
なる。その実用範囲は４〜１０ｍｍとみられる。

回転ローラの回転数は低すぎると、破砕コンクリート同
士かぶつかる頻度が低くなって分離効率が低下し、回転
数が高すぎると、それらがぶつかる頻度か大きくなりす
ぎ、骨材の擦り減りが起こりやすくなる。セメント水和
物の付着率や粗骨材の収率がその回転数で多少変化し、
それはローラの高さの低い場合は比較的高速回転がよく
、高い場合は比較的低速回転かよい。

実用的には３００〜１２００ｒｌ）ｍが適当であるとみ
られる。

その装置にかける破砕コンクリートの粒度によってもそ
れらの条件を変える必要があるが、２０ｍｍ以下に前処
理で破砕すると、その段階で骨材の一部が砕かれてしま
うので、２０ｍｍ以上でその装置に供給することが望ま
れる。粒度が大きい場合は回転ローラの高さを高くすれ
ば対応できるが、かなり規模の大きい装置の場合でも高
さを７００ｍｍ以上にすると、長期間にブレが生じる危
険性が高まることになりやすい。

そのような発想と実証的研究によって、困難とみられた
廃コンクリートから土木や建築のコンクリート用に使う
ことのできる粗骨材とその他との分離を効率よく行い、
所要動力も少ない装置の開発に成功することができた。

（３）細骨材の分離１回収：（２）処理で分離したふる
い下には細骨材、セメント水和物、（２）の処理で砕か
れた粗骨材の一部などか含まれていることになる。それ
らをそのままフィラーと細骨材の混合物としてアスファ
ルト合材用、埋め戻し材料、基礎の捨てコンクリートの
混合材料などに利用できる。さらに分離して細骨材と微
粉末とにし、細骨材を回収することか望ましいか、それ
らには砂、砂利にセメント水和物が付着したもの、セメ
ントだけが粒状に堅く凝固したものなどかあり、そのセ
メント水和物を微粉末にして細骨材から分離しなければ
ならない。

その砂を割らずにセメント水和物だけを微粉末にするに
は（２）と同じようにそれらの粒子同士をぶっつけ合わ
せばよいが、粒子が小さいので動力で加速することは困
難である。また、元のセメントの割合配合によっては小
さくて堅いモルタル粒子か砂と同じような挙動をするこ
ともある。（２）の粗骨材の分離では比較的短時間で目
的を果たすことかできたか、細骨材の分離では多少時間
をかけてでもその分離を行なうようにせねばならない。

さいわい細骨材分離は次のような条件で行うことができ
ると考えた。

１）　　（２）の処理を経たものはかなり均質化してい
て、取り扱いやすい。

２）　　（２）の処理によって量的に元の廃コンクリド
の１７２以下に減量しているので、装置に滞留させやす
い。

３）解砕されたセメント水和物は′扮末になっているの
で、風速０．３〜１．５ｍの気流にさらすと、それか風
力選別されやすい。

４）微粉末か混在している条件下では、それかクツショ
ンになって、粒子同士をぶつつけ合わしにくいか、３）
のような微粉末を絶えず分離する条件下ではぶつつけ合
わす効果か発揮しやすい。

そのような条件を満たして、細骨材の分離。

回収を行うことのできる装置として、空気を吹き上げた
流動床を採りあげ、その効果を検討し、目的か果たせる
可能性を確めたが、そこで細骨材を流動化するための動
力か大きくなって、ざらに改善することが望ましいと考
えられた。

そこで第２図は（２）の後工程を示す系統図でおり、ま
た第３図（イ）〜（ニ）はこのうち回転ドラム２の一例
の垂直断面図（イ）および同図におけるＡ−Ａ　（ロ）
、Ｂ−Ｂ（ハ）、ＣＣ（ニ）各断面図である。

第３図から説明すると回転ドラム２には原料の供給２０
と空気口２１とを端部に具え、胴体には複数の掻き仮２
２を全長に亘って周設しく全長でなくともよい）、端部
にはこの掻き仮より背高の大きい堰２３とグレート２４
を装着し、グレートを恢けた被砕物はアーム２５を周設
した排出部２６へ進み、ここでサイクロン３へ向けて空
気と共に微粉排出口２７から吸引される微粉と、細骨材
引出し口２８からドラム外へ誘導される細骨材とに分離
される。

なあ、その他駆動源として回転ドラム（排出部２６をふ
くむ）を回転するメインキャードモタ２９Ａがドラムの
軸線上にあり、負圧内に必って細骨材を強制排出するフ
ィダー用キャトモータ２９Ｂが細骨材引き出し口の内部
で排出羽根を回動する。その実験によって細骨材を分離
するのに適した回転トラム２の直径、長さ。

回転数、ホールやロッドの数と大きざ、末端の同心円状
の堰の高さ、空気の風速、ふるい下の負荷量などの条件
を明らかにした。また、回転ドラムの末端部を網で覆い
、ドラム内にボールを入れた実験も行って、他の条件と
の関係を解明した。

その実験で回収した細骨材について、セメント水和物の
付着率、吸収率、それを骨材として使用したコンクリー
トの強度などを調査すると共に分離した微粉末中のセメ
ント含有率なども調べた。

通常の廃コンクリートから得られたふるい下は、その処
理で充分細骨材として使えるものが回収できることを確
め、回転ドラム内に多量のボールやロッドを入れると、
その分離効率を上げることが可能であるが、骨材の破砕
を伴って微粉末が多くなることなども明らかになった。

しかし、強固なコンクリート２次製品などの廃コンクリ
ートでは回収細骨材から堅いモルタル粒子の一部が分離
しにくい場合もあり、そのような場合はふるい下が僅か
に湿る程度に加湿し、それを高周波などで急速に乾燥さ
せる操作を付加するとか、適切な波長の超音波をかける
と効果的である。それは堅いモルタル粒子中に浸透した
水分が高周波で内部から急速に蒸発したり、超音波の衝
撃による崩壊が容易になったためであると考えられる。

［発明の効果］ （１）装置や操作が比較的簡単で、大量に発生する廃コ
ンクリートを大量に処理２回収することか可能である。

（２）廃コンクリートから完全に利用できる良質の粗骨
材、細骨材を回収し、微粉末もアスファルトフィラーや
セメント製造原料の一部（もう−度焼成する）や特殊セ
メントなどの原料として再利用できる可能性がある。

（３）国内で不足してきている良質な資材資源を供給で
きることになる。

（４）　（１）（２）（３）によって、これまでほとん
ど埋め立て処分せざるをえなかった廃コンクリートの埋
め立てを不要にし、自然界からの骨材採取も少くなり、
自然破壊を防ぐことかできる。

（５）これまでも廃コンクリートを端に破砕して利用す
ることが試みられ、その破砕物の需要は不安定であった
が、本方式では安定した需要を見込むことができる。

（６）この処理２回収に要する電力などのエネルギは比
較的少く、他の消耗性の資材も不要であり、操作はほと
んどオートメイション化できるので、従来の魔コンクリ
ートの処分費の節減も含めると、極めて収益性の高い事
業になりうる。

（７）この処理２回収に伴なって、騒音と粉じんの発生
があるが、それらは既知の防止装置で完全に対処するこ
とができる。

（８）その回収施設を分散して各地に設置することによ
って、従来より廃コンクリートの輸送距離。

骨材の輸送距離などが著しく短縮し、道路交通の渋滞を
緩和することができる。

［実施例］ 本発明に係る実証テストは廃コンクリート時間当り５ｔ
ｏｎの規模でしか実施していないが、次にその実施例を
述べる。

まず、布中で排出された廃コンクリートをディスク型破
砕機にかけて４０ｍに粗破砕する。そのホッパーは幅約
７５０ｍｍ、長さ約１５００ｍｍで、直径３００ｍｍ、
長さ１５００ｍｍのスクリュウ型のディスクか３軸備わ
ったもの（７５ｓｗｈ）である。そこから排出された破
砕物は有効口開き５ｍｍの振動ふるいにかけ、そのふる
い下は土砂として盛り土などに利用する。次にふるい上
をベルトコンベアで移送しなから、磁力選別機にかけて
鉄筋などを分離し、さらに目視て木片、プラスチック片
などを除去する。

次に前処理でのふるい上を粗骨材回収装置にかけて粗骨
材を分離回収する。それはスクリューフィーダで定量化
して８００ｍｍ角のホッパーに送入され、径約３１０＃
、高さ約５００ｍｍの円筒が回転数的６０Ｏｒｐｍ、偏
心量的７ｍで、内径的４２０ｍｍのケーシング内で回転
している解砕機（２０ｋｗｈ）にかかることになる。そ
の底部から付着セメントが剥かされた粗骨材と細骨材や
モルタルの混合したものか排出されてくるので、それを
有効口開き５ｍｍのパンチングメタルの回転ふるいにか
け、粗骨材をふるい上として分離する。その操作中に騒
音や粉じんの発生か大きいので、解砕機は側面を吸音材
で覆い、回転ふるいは全体を吸音カバーで覆うようにし
、それらの各機器内部は陽圧になるようにブロワて吸引
して、その排気をサイクロンやバッグフィルターで処理
する。

その粗骨材回収装置のふるい下は細骨材回収装置に送っ
て細骨材を分離２回収すると共に、微粉末も分離１回収
する。それは６００＃角のホッパーに受け、スクリュー
フィーダて径約４００ｍｙｔ、長さ約７００ｍｍ、出口
に約１２０ｍｍのドーナツ状の堰と有効口開き５ｍｍの
ふるいを設け、内部に径約２０ｍｍの陶器法４０個を入
れ、２ｒｐｍで回転する回転ドラムに供給する。そのド
ラムには内部の線速度が約１ＴｒＬ／秒になるようにブ
ロワで空気を送入し、その気流に乗って排出されてきた
排気をダクトでサイクロンおよびバッグフィルター　（
３００メツシユ）に導き、微粉末を分離する。

微粉末の分離された細骨材はドラムの末端から堰を越え
てホッパーに集められる。その装置からも騒音が発生す
るので、回転ドラムの外壁は吸音材て覆い、ブロワも低
騒音化に努めねばならない。

なお、それらの一連の装置全体は吸音板を張った建屋に
収め、屋内は下向き気流になるように換気することが望
まれる。そのプラントでの一時間の平均的な分離物の生
成量は土砂的０．１ｔｏｎ、古鉄約０．２ｔｏｎ、粗骨
材２．６ｔＯｒｌ、細骨材約１０ｔｏｎ、微粉末的１，
１↑Ｏｎである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例のうち解砕方法に使用する装
置の垂直断面図、第２図は同じく分離回収方法に使用す
る装置の正面図、第３図（イ）〜（ニ）はこのうち回転
ドラム２の一例の垂直断面図（イ）および同図にあける
Ａ−Ａ　（ロ）、ＢＢ（ハ）、Ｃ−Ｃ（ニ）各断面図で
ある。 １・・・・・・解砕装置、２・・・・・・回転ドラム３
・・・・・・サイクロン、４・・・・・・バッグフィル
ター１０・・・・・・ケーシング、１１・・・・・・回
転ローラ１２・・・・・・モーター、１７・・・・・・
投入口、１８・・・・・・排出口？？・・・・・・掻き
板、２３・・・・・・堰第 】８排出口 第 （ロ） （）＼） （ニ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）建築物、土木構造物、コンクリート二次製品など
   の解体コンクリート屑を破砕、分級して有用骨材として
   回収するコンクリート屑の再生方法において、解体コン
   クリート屑をあらかじめ２０〜１００ｍｍの大きさに粗
   破砕して混入異物を選別分離する前処理方法と、コンク
   リート屑を構成する骨材のみを温存し、骨材間を繋ぐセ
   メント水和物を集中的に剥脱分離する解砕方法と、該解
   砕物を篩分けて粗骨材とその他を分離しそれぞれ回収す
   るか、又は必要に応じて粗骨材以外の残部をさらに篩分
   けてそれぞれ細骨材と微粉として回収する方法の三つの
   手順を経過して完結することを特徴とするコンクリート
   屑の再生方法。
2. （２）請求項（１）の解砕方法に使用する装置として、
   竪型の円筒状ケーシングを立設し、該ケーシングの垂直
   軸線と所望の距離だけ偏心する回転ローラを旋動自在に
   内設し、該ローラの上方に前処理を終えたコンクリート
   屑の投入口を、また該ローラの下方に解砕後の粗骨材と
   細骨材と微粉とを排出する排出口をそれぞれ開口し、前
   後の給排手段と連結したことを特徴とするコンクリート
   屑の再生装置。
3. （３）請求項（１）の細骨材と微粉とに分離回収する方
   法に使用する装置として、内部にボールまたはロッドを
   入れ、末端に同心円状の堰を設けた通風型回転ドラムで
   あることを特徴とするコンクリート屑の再生装置。
4. （４）請求項３の装置へ供給する前工程のふるい下を若
   干加湿し、所望の高周波乃至超音波の放射下に曝すこと
   を特徴とするコンクリート屑の再生方法。