(57)【要約】【課題】コンクリート建造物の解体に伴って生じたコンクリート廃材を骨材として再生する際に発生する粉体を軟弱地盤の土壌改良材として使用することが知られている。  しかしながら、上記土壌改良材として使用する粉体の粒径は１５０μｍ以下のため粉塵となりやすいので、粉体が風に飛ばされてしまったりして作業性が悪かったり、作業者の健康を損なう等の問題があった。【解決手段】コンクリート廃材が破砕されて形成されたコンクリート塊同士がすり揉まれて形成された粉体２７と汚泥５とが混練されて、資源として利用する再生材を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
資源として利用する再生材であって、コンクリート廃材が破砕されて形成されたコンクリート塊同士がすり揉まれて形成された粉体と汚泥とが混練されて形成されたことを特徴とする再生材。
【請求項２】
コンクリート廃材を破砕してコンクリート塊を形成するコンクリート塊形成工程と、コンクリート塊同士をすり揉みして粉体を形成する粉体形成工程と、粉体と汚泥とを混練して再生加工資源として利用する再生材を形成する再生材形成工程とを備えたことを特徴とする再生材の製造方法。
【請求項３】
コンクリート塊を加熱した後に加熱後のコンクリート塊同士をすり揉みしたことを特徴とする請求項２に記載の再生材の製造方法。
【請求項４】
粉体と汚泥とを混練した混練物を粒状にした再生材を形成したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の再生材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート塊同士がすり揉まれて形成される粉体と汚泥とを混練して形成する再生材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート建造物の解体に伴って生じたコンクリート廃材を骨材として再生する際に発生する粉体を軟弱地盤の土壌改良材として使用することが知られている。上記粉体は、ジョーククラッシャー等で粉砕したコンクリート塊を加熱して脆弱化させた後にボールミルやローラミルによって粉砕することにより発生する。
【特許文献１】特開２００３−９６４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記土壌改良材として使用する粉体の粒径は１５０μｍ以下のため粉塵となりやすいので、粉体が風に飛ばされてしまったりして作業性が悪かったり、作業者の健康を損なう等の問題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、資源として利用する再生材であって、含水性が低く、粉塵とならない再生材、及び、その製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の再生材によれば、資源として利用する再生材であって、コンクリート廃材が破砕されて形成されたコンクリート塊同士がすり揉まれて形成された粉体と汚泥とが混練されたことを特徴とする。
本発明の再生材の製造方法によれば、コンクリート廃材を破砕してコンクリート塊を形成するコンクリート塊形成工程と、コンクリート塊同士をすり揉みして粉体を形成する粉体形成工程と、粉体と汚泥とを混練して再生加工資源として利用する再生材を形成する再生材形成工程とを備えたことを特徴とする。
コンクリート塊を加熱した後に加熱後のコンクリート塊同士をすり揉みしたことも特徴とする。
粉体と汚泥とを混練した混練物を粒状にした再生材を形成したことも特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の再生材によれば、資源として利用する再生材であって、コンクリート廃材が破砕されて形成されたコンクリート塊同士がすり揉まれて形成された粉体と汚泥とが混練されたので、含水性が低く、粉塵とならない再生材を得ることができる。
当該再生材は土木資材（路盤材、埋め戻し材、盛土、グランド表土等）や、土壌改良材等の資源として用いることができる。
本発明の再生材の製造方法によれば、コンクリート廃材を破砕してコンクリート塊を形成するコンクリート塊形成工程と、コンクリート塊同士をすり揉みして粉体を形成する粉体形成工程と、粉体と汚泥とを混練して資源として利用する再生材を形成する再生材形成工程とを備えたことにより、含水性が低く、粉塵とならない再生材を製造できる。
コンクリート塊を加熱した後に加熱後のコンクリート塊同士をすり揉みしたことにより水分吸収率の高い粉体を形成できる。
粉体と汚泥とを混練した混練物を粒状にした再生材を形成したので、再生材を使用する際に再生材を細かく砕く必要がない。このため、取扱いが容易な再生材を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
最良の形態１
図１は再生材の製造工程を示し、図２は再生材の製造工程のフローチャートを示し、図３はコンクリート塊の断面図を示す。
図１に示すように、再生材の製造方法は、コンクリート廃材を破砕して４０φｍｍ以下のコンクリート塊を形成する粉砕手段１によるコンクリート塊形成工程と、当該コンクリート塊同士、又は、コンクリート塊をすり揉むすり揉み材とコンクリート塊とをすり揉みするすり揉み手段２により粉体を形成する粉体形成工程と、粉体と汚泥とを混練する混練手段３により再生加工資源として利用する再生材として１ｍｍ以上の塊状の土４を形成する再生材形成工程を備える。
汚泥５は水泥、土泥、浚渫汚泥、トンネル掘削や基礎工事等により発生した建設汚泥等を用いる。コンクリート塊形成工程と粉体形成工程と再生材形成工程とによって形成された再生材としての塊状の土４は、混練手段３が未混練の部位を生じないように汚泥５中に粉体２７を分散させることにより形成される。このため、含水性が低く、粉塵とならない再生材を製造でき、作業性を良くでき、作業者の健康を害さない。
【０００７】
粉砕手段１は、例えば筐体１０と回転体１１と衝突板１３とにより構成される。筐体１０に投入されたコンクリート廃材が、筐体１０内部に設置された回転体１１より突出する突起１２と、筐体１０内部の上部に設置された衝突板１３とに衝突することによって粉砕される。このようにして、細かく粉砕されたコンクリート廃材が、筐体１０の排出口１４を介して図外の振動ふるい手段に供給される。図外の振動ふるい手段では４０φｍｍ以下に破砕されたコンクリート塊１５と４０φｍｍ以上のコンクリート廃材とを篩い分ける。４０φｍｍ以上に篩い分けされたコンクリート塊１５は、４０φｍｍ以下になるまで繰返し粉砕手段１に投入される。４０φｍｍ以下に篩い分けられたコンクリート塊１５は、図外の磁選機及び作業員による選別作業によって鉄くず、鉄筋などの不純物を取り除いて後述のすり揉み手段２に供給される。
粉砕手段１としては、例えば、遠心破砕機等の乾式破砕機を用いる。
【０００８】
コンクリート塊１５は粗骨材２５と細骨材２６とセメントペースとを含有する。コンクリート塊１５は図３に示すように水分１６を含有した微細な孔１７を多数備える。尚、粗骨材２５は５ｍｍ以上のものが重量で８５％以上含まれる骨材であり、細骨材２６は１０ｍｍ篩をすべて通過して、５ｍｍ以下のものが重量で８５％以上含まれる骨材である。セメントペーストはセメントと水とを混合して形成される。
【０００９】
すり揉み手段２は、例えば筒形状に形成された粗骨材ミル２０と筒形状に形成された細骨材ミル２１とを備える。
粗骨材ミル２０は、耐摩耗性を有する複数の球体により形成されるすり揉み材２２と、周面の内外を貫通した直径５ｍｍ程度の複数の図外のふるい孔とを備える。粗骨材ミル２０は、４０φｍｍ以下に粉砕されたコンクリート塊１５とすり揉み材２２とをすり揉む。すり揉むとは複数のコンクリート塊１５同士、又は、複数のすり揉み材２２とコンクリート塊１５とを互いに接触させた状態でこすり合わせるように動かすことである。つまり、コンクリート塊１５が複数のコンクリート塊１５同士、又は、コンクリート塊１５以外の複数の媒体でコンクリート塊１５がこすられることを言う。これにより、粗骨材ミル２０の内部では直径５ｍｍ以下のモルタル２４（細骨材とセメントペーストの構成物）と粗骨材２５と粉体２７とが混ざり合う状態となる。後述の粉体回収手段１８が、粗骨材ミル２０に設置された粉体排出路２８を経由して排出される粉体２７を回収する。
【００１０】
細骨材ミル２１が、粗骨材ミル２０で発生した粗骨材２５とモルタル２４とをすり揉むことによりモルタル２４の内のセメントペーストが破砕、摩擦されて粗骨材２５と細骨材２６と粉体２７とが形成される。後述の粉体回収手段１８が、細骨材ミル２１に設置された粉体排出路２９を経由して排出される粉体２７を回収する。
粉体２７は、セメントペーストを主成分として形成されるが、骨材の粉末も含まれる。粉体２７はセメントペーストを主成分としているのでセメントの固化作用が残存している。
振動ふるい手段２３が、すり揉み手段２で形成された粗骨材２５と細骨材２６とを分離する。粉体回収手段１８は、吸引機構を有する図外の集塵装置により粗骨材ミル２０と細骨材ミル２１とで発生した粉体２７を回収する。回収された粉体２７はサイロ等に貯蔵される。
【００１１】
混練手段３は、再生材としての塊状の土４を形成する装置である。
混練手段３は、例えば上部開口、下方閉塞の剛体により形成された筒形状のドラム３０と、ドラム３０の内底面に設置された回転軸３１と、回転軸３１の周りを公転するように回転軸３１に取り付けられる板状の混練部３２とによって構成される。再生材を形成する場合には、ドラムの上部開口に汚泥５と粉体２７とを投入して回転軸３１と接続された図外のモータにより回転軸３１を回転させる。回転軸３１が回転することにより板状の混練部３２がドラム３０内部に設置された回転軸３１の周りを公転する。回転軸３１の周りを公転する混練部３２は、ドラム３０の内周壁内により形成されたドラム３０の内部空間に投入された汚泥５と粉体２７とを混練して径が例えば１ｍｍ以上の再生材としての塊状の土４を形成する。
再生材としての塊状の土４の大きさを変更したい場合には、粉体量や汚泥中の水分量や吸水により調整すればよい。このようにして形成された再生材は再生材排出口３４よりドラム３０の外に供給される。
【００１２】
汚泥５と粉体２７とを混練する再生材において汚泥の違いによる再生材の測定実験を行った。
実験例
含水率４０％程度のくい汚泥を試料とした。
１）出来上がり製品の含水量から検討
石分の少ない砂質系やローム系の改良土は、通常出来上がり後の含水率は２５％位である。このため、４０％の含水率を、粉体２７によって吸水させて、相対的に含水率を下げて２５％に近づけるためには粉体２７を約５０％の添加する必要がある。
２）出来上がりの再生材の性状から検討
粉体２７とくい汚泥とを混ぜ合わせた再生材の土の粘性や保水力がなくなると、再生材は粉状となり締め固めが困難となる。このため、くい汚泥と粉体２７との混合物は移動や保管の際に粉塵を発生する場合があることがわかった。
シルト分の多い汚泥に対して粉体２７を混入できる上限は４０％位とみられる。水分を除外した汚泥に対して土そのものの割合は６６％であった。粉体２７は土よりも多い割合で汚泥に混入できないことがわかった。
砂礫分が多い汚泥の場合の粉体２７の混合量は、砂礫は含水量が下がるため４０％よりも低い粉体混合量となることがわかった。
【００１３】
本形態によれば、混練手段３が粉体２７と汚泥５とを混練することにより、１ｍｍ以上の径の再生材が得られるので、含水性が低く、粉塵とならず、作業性を良くでき、作業者の健康を害さなくすることができる。また、汚泥５と粉体２７とは混練手段３を介して再生材としての塊状の土４を形成することができるので、汚泥５に直接粉体２７を投入することによって発生していた粉体２７の飛散を防ぐことができるので環境に良い。当該再生材は土木資材（路盤材、埋め戻し材、盛土、グランド表土等）や、土壌改良材等の資源として用いることができる。
【００１４】
最良の形態２
図４乃至図６に示すようにコンクリート塊形成工程と粉体形成工程との間にコンクリート塊１５の加熱を行う加熱手段４０による加熱工程を備えた。
加熱手段４０は、コンクリート塊１５を３００度から４００度以内に加熱することによりコンクリート塊１５を脆弱化させるものである。
加熱手段４０は、例えば投入路４３側より排出路４４側に向かって低くなるように傾斜する筒体により形成される加熱炉４１と加熱炉内部を加熱するバーナ等の熱源４５とを備える。加熱炉４１は、図外のモータにより回転されることにより壁面によって囲まれた内部空間に投入されたコンクリート塊を加熱する。加熱されたコンクリート塊１５は排出路４４側に向かって排出される。
加熱手段４０としては、例えば、回転式の窯であるロータリーキルンを用いる。加熱されたコンクリート塊１５は図６に示すように、熱によりコンクリート塊１５の含有する水分１６が膨張することにより多数のクラック４２が発生する。コンクリート塊１５の微細な孔１７に含有された水分１６はクラック４２抜け出ることにより蒸発する。つまり、加熱手段４０はコンクリート塊１５を脆弱化して多孔質のコンクリート塊１５を形成する。加熱されたコンクリート塊１５は粉体形成工程に送られる。加熱工程によればコンクリート塊１５を脱水して脆弱化するので、コンクリート塊１５に含有される粗骨材２５と細骨材２６と粉体２７とを取り除きやすくなる。また、多孔質なコンクリート塊１５を形成できるので粉体２７により高い吸水作用を備えさせることができる。
これにより、加熱手段４０により加熱されたコンクリート塊１５同士をすり揉み手段２がすり揉みすることにより加熱せずに製造された粉体２７よりも水分吸収率の高い粉体を形成することができる。
加熱手段４０とすり揉み手段２とにより発生した粉体２７は固化作用と吸水作用とを備えるので、固化と吸水に優れた粉体とすることができる。よって、コンクリート塊形成工程と加熱工程と粉体形成工程とによって形成された粉体２７は、加熱工程と粉体形成工程とを経ないで形成された粉体よりも吸水量と固化量とを多くすることができる。
【００１５】
最良の形態３
図７，図８に示すように、再生材形成工程の後に、粉体２７と汚泥５とを混練した混練物を粒状にした再生材を形成する造粒手段５０による造粒工程を備えた。
造粒手段５０は例えば、上部開口、下方閉塞の剛体に形成された筒形状のドラム５１と、ドラム５１の内底面に設置された回転軸５２と、回転軸５２を中心として回転軸５２の周りを自転しながら公転する自転軸５４と回転翼５５とからなる攪拌翼部５３を備える。攪拌翼部５３がドラム内部の塊状の土４を細かく切断することにより再生材としての粒状の土５６を形成する。
すなわち、図外のモータにより回転軸５２が回転されて、図外の接続部により回転軸５２に自転可能に固定された棒体により形成された自転軸５４が、図外のモータにより回転駆動することによりドラム５１内部を自転しながら回転軸５２の回りを公転する。これにより、自転軸５４の軸心上の周面に沿って所定間隔を隔てて互いに隣り合う複数の薄板状の回転翼５５によりドラム５１内部に供給された塊状の土４を切断してより細かな粒状の土５６に造粒する。攪拌翼部５３は、この粒状の土５６の径を例えば１ｍｍ未満に形成するように造粒する。粒状の土５６は再生材排出口５７より外部に供給される。
粒状の土５６の大きさを変更したい場合には自転軸５４の回転速度を速めたり、隣り合う回転翼５５の間隔を狭めたりすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
粒状の土５６と塊状の土４とを合わせた土を再生材としてもよい。
造粒手段５０は攪拌翼部５３と混練手段３の混練部３２とが接触しないように混練手段３に造粒手段５０を設置した一体型としてもよい。
再生材としての塊状の土４の大きさを変更したい場合には、造粒手段５０の運転時間や、セメント等の固化材の量を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】再生材の製造工程を示す模式図（最良の形態１）。
【図２】再生材の製造工程のフローチャート（最良の形態１）。
【図３】コンクリート塊の断面図（最良の形態１）。
【図４】加熱工程を加えた再生材の製造工程を示す模式図（最良の形態２）。
【図５】加熱工程を加えた再生材の製造工程のフローチャート（最良の形態２）。
【図６】加熱工程時のコンクリート塊の断面図（最良の形態２）。
【図７】造粒工程を加えた再生材の製造工程を示す模式図（最良の形態３）。
【図８】造粒工程を加えた再生材の製造工程のフローチャート（最良の形態３）。
【符号の説明】
【００１８】
１  コンクリート塊形成工程（粉砕手段）、２  粉体形成工程（すり揉み手段）、
３  再生材形成工程（混練手段）、５  汚泥、１５  コンクリート塊、２７  粉体。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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