(57)【要約】【課題】  微粉末の保管、輸送、施工時のハンドリングを改善するとともに、六価クロムの溶出を抑制し、土壌環境の保全を図る。さらに、産業廃棄物としての生コンスラッジ脱水ケーキの再利用を行い、資源節約とコストダウンを図る。【解決手段】    コンクリート廃材を粉砕する際に発生するコンクリート微粉末と、生コンスラッジから分離生成された脱水ケーキとを、水を添加して撹拌混合した後に、そのまま固化させ、あるいは造粒、整粒して所定粒径の固化粒状物を生成するようにした。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート廃材を粉砕する際に発生するコンクリート微粉末と、生コンスラッジから分離生成された脱水ケーキとを、水を添加して撹拌混合した後に、固化させたことを特徴とする再生粒状物の製造方法。
【請求項２】
コンクリート廃材を粉砕する際に発生するコンクリート微粉末と、生コンスラッジから分離生成された脱水ケーキとを、水を添加して撹拌混合した後に、造粒、整粒して所定粒径の固化粒状物を生成するようにしたことを特徴とする再生粒状物の製造方法。
【請求項３】
前記脱水ケーキの混合量が、前記再生コンクリート微粉末混合量より多く設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の再生粒状物の製造方法。
【請求項４】
前記脱水ケーキは、生コン製造後に、２４時間以内にスラッジから分離生成され、または遅延剤添加されてその後分離生成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の再生粒状物の製造方法。
【請求項５】
前記脱水ケーキは、解砕され、その後前記再生コンクリート微粉末と、所定水分調整を経て撹拌混合されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の再生粒状物の製造方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の再生粒状物の製造方法で製造された再生粒状物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生粒状物及びその製造方法に係り、特にコンクリート廃材のリサイクル材料（再生砕石、再生砂）の副産物として得られる再生コンクリート微粉末と、レディミクストコンクリート（以下、通称としての「生コン」と記す。）のスラッジの脱水ケーキとを撹拌混合し、造粒して得られる再生粒状物と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存鉄筋コンクリート建物などの解体工事に伴い発生するコンクリート廃材（コンクリートガラ、コンクリート塊）は、リサイクル材料として用いられる場合、その大半が再生砕石として路盤材や仮設の工事地盤として使用されている。近年それらの需要は縮減傾向にあるため、将来的には、高度処理によりコンクリート用の再生骨材へ利用することが望まれている。しかしながら、良質の再生骨材を得るためには、コンクリートガラの破砕、及び磨砕処理を伴うため、３０〜５０％の微粉末が発生する。この微粉末は、そのままでは格別の用途がないため、その処分が大きな問題となり、コンクリートのリサイクルを阻害する要因となっており、この微粉末を廃棄処分することなく有効活用することが要請されている。
【０００３】
従来、この再生コンクリート微粉末を有効活用するための技術として、微粉末を土壌改良材として軟弱地盤に混入させたり、微粉末スラリーとして埋め戻しに用いたりする技術がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、生コン製造工場やコンクリート二次製品の製造工場などでは、生コン製造プラントのコンクリートミキサーや、生コンを運搬するミキサー車等の洗浄によって生コンを含んだ廃棄物としての「洗浄汚水」が発生する。この洗浄汚水は、工場内の排水処理施設を利用して骨材を分離し、残った懸濁水であるスラッジ水が得られ、スラッジ水はさらにフィルタープレス等の脱水機で脱水処理され、上澄水と脱水ケーキとに分離される。これらのうち、分離された骨材と上澄水（回収水）は再利用することができるが、脱水ケーキは、その大部分が産業廃棄物処理業者に委託されて埋立て等の手段によって廃棄処理されている。しかし、今後、環境問題や処分場の確保などから、この脱水ケーキの処理がますます困難になることが予測され、近年、その再利用について種々の検討がなされている。
【０００５】
たとえば、含水比を調整した脱水ケーキと、無機系粉末固化材とをオムニミキサで撹拌しながら造粒することで、脱水ケーキの粒の表面に無機系粉末固化材からなる強固な被覆層を形成した二層構造の粒状物を製造し、コンクリート用骨材等に再利用可能とした粒状物も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２５６０５１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】黒田泰弘：副産微粉末の品質と再利用，日本建築学会関東支部シンポジウム−リサイクルコンクリートの普及に向けて−，pp.41-48，2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した再生コンクリート微粉末は、粉体のままでは変質（吸水固化）しやすく、現場適用するまでの保管やハンドリングが困難であり、改善を求められていた。その対策法として造粒処理（粒状化）が取上げられている。微粉末は、潜在的に水和硬化性を有しているため、微粉末にセメントと水を加えて所定強度の粒状物を製造することが比較的容易である。しかし、固化材として製品セメントを混ぜて使用すると、新たなコストが発生するという問題がある。
【０００９】
特許文献１で開示された二層構造の粒状物では、粒を構成する脱水ケーキの含水率を硅石成分あるいはスラグ成分の粉体で調整し、さらに被覆する無機系粉体固化材として早強セメント、普通セメント、シリカフューム等の固化材を用いるようになっている。ところで、生コンスラッジは、現状は廃棄処分されているものであるが、セメントの未水和部分を多く含んでおり、十分な粒状物強度が得られることが知られている。
【００１０】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、再生コンクリート微粉末と生コンスラッジの脱水ケーキとを混合し、これらの材料が、ともに水和硬化性能を発揮させる点に着目して、所定強度を発揮可能な再生粒状物を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は再生粒状物を製造する際に、コンクリート廃材を加熱、磨砕して得られた再生コンクリート微粉末と、生コンスラッジから分離生成された脱水ケーキとを、水を添加して撹拌混合した後に、固化させたことを特徴とする。
【００１２】
さらに詳しくは、コンクリート廃材を加熱、磨砕して得られた再生コンクリート微粉末と、生コンスラッジから分離生成された脱水ケーキとを、水を添加して撹拌混合した後に、造粒、整粒して所定粒径の固化粒状物を生成するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
前記脱水ケーキの混合量が、前記再生コンクリート微粉末混合量より多く設定することが好ましい。これにより、安定性の高い再生粒状物を製造することができる。
【００１４】
前記脱水ケーキは、生コン製造後に、２４時間以内にスラッジから分離生成するか、遅延剤添加を添加した後に分離生成することが好ましい。これにより、脱水ケーキと前記微粉末との撹拌混合を確実に行うことができ、高品質の再生粒状物を得ることができる。
【００１５】
前記脱水ケーキは、解砕した後に、前記再生コンクリート微粉末と、所定水分調整を経て撹拌混合することが好ましい。これにより、撹拌力の小さな造粒ミキサでも材料の確実な混合を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に述べたように、本発明によれば、微粉末を造粒処理（粒状化）することで、泥化しない、粉塵が発生しないなどの特徴により、保管、輸送、施工時のハンドリングが改善されるという効果をあげられる。また、六価クロム（Ｃｒ(VI)）の溶出抑制が可能になり、土壌環境の保全が図られる。また、造粒時に、製品としてのセメント系固化材を使用せず、産業廃棄物として廃棄処分される生コンスラッジの脱水ケーキを使うことで、資源の節約とコストダウンが図られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】微粉末と脱水ケーキに水道水の組合せによって得られた再生粒状物の圧壊強度と粒径との関係を材齢（７，２８日）別に示した実施例（No.９）のグラフ。
【図２】図１と同じ関係を示した実施例（No.１０）のグラフ。
【図３】図１と同じ関係を示した実施例（No.１１）のグラフ。
【図４】図１と同じ関係を示した実施例（No.１２）のグラフ。
【図５】微粉末の一部をセメント（高炉セメントＢ種）置換した組合せによって得られた再生粒状物の圧壊強度と粒径との関係を材齢（７，２８日）別に示した比較例（No.１〜８）のグラフ。
【図６】圧壊試験の状態を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の再生粒状物及びその製造方法の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１９】
［粒状物の造粒メカニズム］
本発明の再生粒状物は、再生コンクリート微粉末（以下、微粉末）と生コンスラッジの脱水ケーキ（以下、脱水ケーキ）とを使用して得られるが、その粒状物の造粒メカニズムに関しては、脱水ケーキと微粉末とからなる粒状物は、核となる粒に対してその後の粒子の造粒操作において、従来の特許文献１に開示されたような核と被覆物とからなる二層構造とはならず、中心の粒と被覆物との区別がない一様材料となり、形状もほぼ均一な粒状物が形成されるように考慮した。
【００２０】
それを実現する造粒機能を検討した。その要求機能工程として、脱水ケーキと微粉末の材料混練、造粒、整粒工程が挙げられる。混練工程では、自足造粒機構において、粉体から粒子同士が集まりやすい環境とすること、すなわち造粒現象へ至るまでに最適な含水率に設定できるように、短時間で粉体の均一な混合と水分の浸透が実現することが必要である。想定しうる自足造粒が開始できる含水率の範囲の粒子に対する固液（水）の状態としては、収縮限界から塑性限界までを想定している。造粒工程では、造粒のベースとなる粒の核となる小粒子を作るために、粒子を高速で遠心運動させることにより粒子の造粒化を促すことが重要である。整粒工程では、造粒された粒子の粒度を大きくしたり、粒度を整えたりするために、核となる粒をゆっくりと転動させることにより、粒の成長と粒形の補正を促すことが重要である。
【００２１】
上述した各工程を実現できるような造粒ミキサとして、例えば株式会社北川鉄工所製の「ペレガイヤ」（商品名）がある。この造粒ミキサは、アーム（ブレード）の回転方向を可変で、アームと多段ナイフ型ローターの回転方向（正逆）や回転数（低、中、高速）を切り替えることができ、各運転モードを設定することにより、材料を細かく解砕し、練り込み、造粒する動作を実現でき、これにより対応する各材料に適合した混練、造粒、整粒工程を実現できる。
【００２２】
［脱水ケーキの取り扱い］
上述した混練り、造粒工程に適合するために、脱水ケーキは、生コン製造後２４時間以内に回収された生コンスラッジあるいは遅延剤を添加し、残留セメント分の水和硬化を遅延させた生コンスラッジから得るようにした。脱水処理後の経過時間は６時間以内とすることが好ましい。
【００２３】
以下、本発明の再生コンクリート微粉末と脱水ケーキとによって得られる再生粒状物の性状について、以下の試験例を参照して説明する。
［試験例］
試験で作成した粒状物の配合条件は表１に示すとおりであり、No.１〜８は、比較例としての粒状物で、No.９〜１２が本発明の実施例としての粒状物である。No.１〜４は微粉末と高炉セメントＢ種に水道水の組合せ、No.５〜８は微粉末と高炉セメントＢ種にスラッジ水の組合せ、No.９〜１２は微粉末と脱水ケーキに水道水の組合せである。
（使用材料）
(1)再生コンクリート微粉末：加熱すりもみによる再生骨材プラントからの副産物である微粉末を用いた。この加熱すりもみによる再生骨材プラントでは、破砕したコンクリート廃材（いわゆるコンクリートがら）を加熱塔で約３００℃程度に加熱し、その後、特殊磨砕設備により物理的にすりもむ（擦り揉む）ことで磨砕し、さらに公知の分級装置を介して分級し、所望の再生骨材の他、副生成物として微粉末が得られる。この微粉末は、たとえば平均粒径が０．１５mm以下で、比表面積が４，０００〜１０，０００cm2/g程度にある。組成としてはＣａＯを単位質量当たり１０〜３０％含有することから、使用時において安定したゆるやかな水硬性が得られることが確認されている。
(2)脱水ケーキ：生コンクリート工場で発生した生コンクリート製造後２４時間以内の生コンスラッジの脱水ケーキ（含水率２３．９％）。なお、含水率は脱水ケーキを１０５℃で恒量となるまで乾燥させ、その乾燥前後の重量を測定し、求めた。
(3)水道水：上水道水
(4)比較例固化材：高炉セメントＢ種（太平洋セメント株式会社製（密度３．０４g/cm3  比表面積３，７８０cm2/g））
(5)比較例スラッジ水：脱水ケーキ生成前のスラッジ水（固形分７．０％）
【００２４】
（造粒工程）
この試験においては、上述した造粒ミキサ（（株）北川製作所製「ペレガイヤ」（容量１００L））を使用し、この造粒ミキサで、設定された一連の材料混練、造粒、整粒工程を行って試験体としての再生粒状物を製造した。試験体は、表１に基づく配合条件により、No.１〜８（比較例）、No.９〜１２（実施例）としてほぼ同等の粒径からなる粒状物試料を１バッチごとに製造した。
【００２５】
2010208904.tif 000002
【００２６】
（試験結果）
以下、造粒時の最適含水比の想定、各配合での圧壊強度測定、六価クロムの溶出量測定の試験結果を示す。
（造粒時の最適含水比）
(1)表１に示したとおり、良好な粒状体とするための最適含水比の範囲は、微粉末と脱水ケーキに水道水の組合せでは、０．１６〜０．１７の範囲であった。比較例としての微粉末と高炉セメントＢ種に水道水の組合せ、および微粉末と高炉セメントＢ種にスラッジ水の組合せでは、０．２５〜０．２７の範囲であった。粉体工学では、粒子間にある水の存在状態と造粒操作に関しては、比較的大きな造粒とする場合には、自足造粒に適する水の存在状態は、収縮限界から塑性限界までの状態に限られる。したがって、今回の微粉末と脱水ケーキと水道水の組み合わせでは、表1の範囲になるように、水量を決定することが好ましい。
【００２７】
（圧壊強度）
造粒物の圧縮破壊への抵抗値を調べるため、材齢７日，２８日で各配合での粒状物試料（試料数：１０〜１５個）の圧壊荷重を測定した。図６は圧破壊試験の状態の説明図である。図中、符号Ｄは上下圧縮面の距離であり、便宜的に造粒物を球形と仮定したときの粒径に相当する。
【００２８】
廃コンクリート微粉末と脱水ケーキを混ぜて製造した造粒物の粒径と圧壊荷重との関係を図１〜図４（実施例No.９〜１２）に示す。データ全体において、微粉末に高炉セメントＢ種を１５％置換した場合よりも大きな圧壊荷重が得られており、材齢７日〜２８日の圧壊荷重の伸びも認められる。また、微粉末に対する脱水ケーキの割合が増えた場合（No.９→No.１２）、つまり水道水の使用量が少ない場合（No.１２）の方が、圧壊荷重は若干、大きくなる傾向が認められた。これらの再生粒状物は、形状を保持する（再泥化しない）だけでなく、一部を路盤材に混合しても適用できるレベルと考えられる。
【００２９】
また、本発明は製品のコストアップを抑えるために、固化材として製品セメントを用いずに粒状物を用いたのであるが、コスト制約がない場合には、さらに粒状物の強度増進を図るために、高炉セメント（Ｂ種）やセメント系固化材などの微粉末を付加添加してもよい。
【００３０】
比較例として、同一配合で水の種類が異なる場合の比較を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。全体的に、粒径が大きくなるほど圧壊荷重は大きくなったが、材齢７日〜２８日の圧壊荷重の伸びは小さかった。また、セメントの置換率が大きくなるほど、造粒物の圧壊荷重は増加する傾向が認められた。なお、スラッジ水を利用しても、圧壊荷重はほとんど変わらない結果となった。
【００３１】
（六価クロム溶出量）
再生コンクリート砂の利用については、利用条件または含有成分によっては、六価クロムが土壌環境基準を超える濃度で溶出される恐れのあることが報告されていることから、再生砂を埋め戻し材として国土交通省の発注する建設工事で使用する場合には、「土壌汚染に係る環境評価基準について（平成３．８．２３  環境庁告示第４６号）」（以下、環告４６号法）により、その安全性をチェックすることが、平成１９年１０月に義務付けられることになっていることもあり、環告４６号法によって六価クロム溶出量を調べた。試験結果を表２に示す。配合にかかわらず、六価クロム溶出量は土壌環境基準（０．０５mg/L（検液1L））を下回り、造粒された状態の粒状物からの六価クロムの溶出抑制が図られていることが確認できた。
【００３２】
2010208904.tif 000003
【００３３】
以上の性状からなる再生粒状物を実施工に適用する場合、以下のような用途がある。擁壁、カルバートなどの背面裏込め材料や埋戻し土の代替地盤充填材料の他、現位置の土を利用する必要のない場合の浅層地盤改良、軟弱地盤を改良するためのドレーン材（グラベルコラム、ＳＣＰ）としても利用できる。また、路盤材の一部に混合して利用することも好ましい。さらに、再生粒状物を集めてプレス成形することにより、ポーラスな成形材料を製造することができる。たとえば製品として、透水性のあるＩＬＢ（インターロッキングブロック）への適用が可能である。
【００３４】
他の適用分野として、取り扱いの困難な高含水汚泥に脱水ケーキを加え、スラリー状にしたものに、微粉末を適量加えることで、再泥化しない程度の粒状物を製造することも可能であり、汚泥処理技術としても期待できる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｄ  粒状物の想定粒径
【図１】
2010208904.tif 000004
【図２】
2010208904.tif 000005
【図３】
2010208904.tif 000006
【図４】
2010208904.tif 000007
【図５】
2010208904.tif 000008
【図６】
2010208904.tif 000009