(57)【要約】【課題】低コストでモルタルフロー特性に優れたコンクリート骨材としての高品質砕砂とその製造方法を提供すること【解決手段】  所定の粒度分布をもつ原料砕砂の内、中間粒径グループ属する砕砂を研磨砕砂に置換してモルタルフローを向上させた砕砂とした。【選択図】    図１
2006315870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の粒度分布をもつ原料砕砂の内、中間粒径グループに属する砕砂を研磨砕砂に置換してモルタルフローを向上させた砕砂としたことを特徴とする高品質砕砂。
【請求項２】
前記置換粒径グループは１．２ｍｍ以下の粒径グループであることを特徴とする請求項１に記載の高品質砕砂。
【請求項３】
前記置換粒径グループは１．２ｍｍ〜０．６ｍｍ粒径グループであることを特徴とする請求項１に記載の高品質砕砂。
【請求項４】
所定の粒度分布をもつ原料砕砂中に研磨した中間粒径以下の砂を増量して中間粒径砕砂分布を多くすることによりモルタルフローを向上させた砕砂としたことを特徴とする高品質砕砂。
【請求項５】
所定の粒度分布をもつ原料砕砂から中間粒度以下の領域の砕砂を分離して研磨し、この研磨砕砂を残余の砕砂に戻して再混合することでモルタルフローを向上させた砕砂を製造することを特徴とする高品質砕砂製造方法。
【請求項６】
前記分離して研磨される中間粒度領域の砕砂は、１．２ｍｍ以下の粒径とされていることを特徴とする請求項５記載の高品質砕砂製造方法。
【請求項７】
前記分離して研磨される中間粒度領域の砕砂は、１．２ｍｍ〜０．６ｍｍの粒径範囲であることを特徴とする請求項５記載の高品質砕砂製造方法。
【請求項８】
原料砕砂から予めほぼ３．０ｍｍ以上の粒径を持つ砕砂を除去することを特徴とする請求項５記載の高品質砕砂製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高品質砕砂およびその製造方法に係り、特に砕砂を骨材として利用する場合にモルタルフローを低コストで向上させることができる高品質の砕砂とこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
川砂、海砂の採取規制に伴うコンクリート骨材不足は近年深刻であり、自然砂の代替材の開発が急がれている。従来の川砂・海砂の代替材として、岩石を砕いた砕砂が注目され、現在使用量が年々増加している。
【０００３】
このような砕砂は手軽に入手することができるのであるが、砕砂をコンクリートに使用すると所要単位水量が増加するという欠点がある。これは砂の粒子にヘアクラックが発生しており、これが吸水量の増大につながり、結局所要単位水量が増加する欠点となっていた。単位水量を低下させるとスランプが低下し、ワーカビリティが悪化してしまうので、問題となっていた。
【０００４】
従来、砕砂をコンクリート細骨材として利用するために、ヘアクラックを消滅させればよいとの観点から、砕砂を研磨していた。これは、図９に示すように、砂の粗粒率（Fineness Modulus；FM値）が３．０を越える場合の砂では、粒径３．０ｍｍを超える砂を篩器１によって分離してから研磨機２に導入し、ＦＭ値が３．０以下の砕砂の場合は直接研磨機２に導入し、水を併せて全砂の研磨を行っている。研磨した後は泥水と骨材として使用する砂を分級機３で分離し、泥水は汚水処理設備へ排出し、研磨砂は骨材として利用に供され、最初に篩器１で分離された粒径３．０ｍｍ以上の砂は再処理用砂として用いられる。
【０００５】
一方、ワーカブルな砕砂を得るために、細骨材としての砕砂の粒子間摩擦によって球形化し、これを骨材に混ぜ、コンクリートを製造する方法が特許文献１に提案されている。また、骨材の表面凹凸に微細砂層を付着させて丸みを持つ外形に形成した骨材として単位水量を低下させるようにした方法も特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３１４０３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、砕砂を加工せずに直接骨材として用いれば、表面が粗くコンクリートに使用した場合に単位水量が増加するという欠点があり、砕砂に丸みをつけるなどの図９に示した研磨加工設備を用いて全量の研磨処理を行うと、これによって製造される骨材としての砕砂のコストが大幅に上昇してしまう問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、低コストでモルタルフロー特性に優れたコンクリート骨材としての高品質砕砂とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、砕砂をコンクリート骨材として使用する場合、砂形状が球形であるか否かによってモルタルフローへの影響が大きく左右されるのではなく、ある特定の粒度分布に属する砕砂を研磨砕砂に置換することで大きくモルタルフローを向上させることができるとの知見から得られたものである。
【０００９】
発明者らは、２種類の研磨砕砂について粒径を３水準に分け、それぞれをレーザー顕微鏡、および非接触３次元画像測定器を用いて粒子性状改善効果を詳細に調査した。さらにその改善効果がモルタルフローに与える影響を粒径ごとに検討した。その結果、安山岩ＡＰ０〜ＡＰ３、硬質砂岩ＨＰ０〜ＨＰ３、海砂ＳＳの計９種類の砂に対して、各粒径３水準を測定（各記号の最後の数字は研磨回数を示している）した。
【００１０】
まず、表面の平滑度、真円度を解析した。その結果、平滑度に関しては、粒径が１．２ｍｍ〜０．６ｍｍにおいて、両砕砂とも表面が滑らかになる改善効果が良く現れ、砕砂を１〜２回研磨することにより、海砂以上の表面の滑らかさの砕砂を得ることができることが判明した。また、真円度を計測したところ、粒子形状の改善効果については、砕砂表面を研磨することで粒子形状が改善されると考えることができるが、研磨回数と粒形改善度との強い整合性は見出せなかった。
【００１１】
また、研磨回数別にモルタルフローを調べると、原砂を用いたフロー値は、両砕砂とも海砂を用いた場合より約２０ｍｍ少ないが、１回の研磨をするとフロー値が海砂とで、安山岩では同等、硬質砂岩では大きい結果が得られ、フロー値に対して、１回目の研磨による改善効果が大きいことが判明した。
【００１２】
次に、粒径別置換時、すなわち、原砂をＪＩＳで規定されている篩目で粒径別に分け、各粒径グループを研磨した砂と置換することを行ってモルタルフローを調べた。安山岩についての粒径別置換時のモルタルフロー値を図６に、硬質砂岩についてのそれを図７に示す。図６より、粒径２．５ｍｍ〜１．２ｍｍ置換時のモルタルフロー値がほとんど増加していないことがわかる。それとは対照的に粒経１．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．６ｍｍ〜０．３ｍｍについては大きくモルタルフロー値が増加していることが解る。また、この傾向は、図７に示す硬質砂岩でも観察できる。したがって、研磨によるモルタルフロー値の増加は、粒径１．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．６ｍｍ〜０．３ｍｍの粒子の性状改善効果に大きく起因することが判明したのである。
【００１３】
これらのことから、粒子形状改善について、硬質砂岩粒径２．５ｍｍ〜１．２ｍｍでは、ＨＰ０〜ＨＰ１で大きな粒形改善がみられるにもかかわらずモルタルフロー値の増加量が少ない。また、安山岩粒径２．５ｍｍ〜１．２ｍｍでは、ＡＰＯよりもＡＰ１〜ＡＰ３の形状が悪いにも関わらず、モルタルフロー値が増加している。これらのことから、粒径２．５ｍｍ〜１．２ｍｍについては粒子形状とモルタルの流動性の問には相関関係がみられず、粒径１．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、０．６ｍｍ〜０．３ｍｍの粒子の粒子形状とモルタルの流動性の問には相関性があり、この粒度分布領域を研磨砂に置換あるいは増量することによりモルタルフロー値を向上させることができ、これは部分的置換、あるいは増量であるため、低コストで実現できるとの知見を得たものである。
【００１４】
そこで、本発明に係る高品質砕砂は、所定の粒度分布をもつ原料砕砂を粒径サイズによりグループに分け、少なくとも中間粒径グループを同サイズの研磨砕砂に置換してモルタルフローを向上させた砕砂としたことを特徴としている。
【００１５】
この場合において、前記置換粒径グループは１．２ｍｍ以下の粒径グループとすることが望ましく、特に前記置換粒径グループは１．２ｍｍ〜０．６ｍｍ粒径グループとすることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明は、所定の粒度分布をもつ原料砕砂中に研磨した中間粒径以下の砂を増量して中間粒径砕砂分布を多くすることによりモルタルフローを向上させるようにした構成としてもよい。
【００１７】
このような高品質砕砂の製造は、所定の粒度分布をもつ原料砕砂から中間粒度以下の領域の砕砂を分離して研磨し、この研磨砕砂を残余の砕砂に戻して再混合することでモルタルフローを向上させた砕砂を製造するようにすればよい。
【００１８】
この場合、前記分離して研磨される中間粒度領域の砕砂は、１．２ｍｍ以下の粒径とするように篩器を通過させて分離研磨するようにすればよい。また、前記分離して研磨される中間粒度領域の砕砂は、１．２ｍｍ〜０．６ｍｍの粒径範囲となるように篩器で調整して研磨するようにすればよい。また、砂原料砕砂が大型粒子を含有するような場合には、予め研磨のための分離に先立って、３．０ｍｍ以上の粒径を持つ砕砂を除去する処理を行うようにすればよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成することによって、製造された砕砂は、モルタルフロー特性が全量研磨した場合と変わらないので、低コストで高モルタルフロー値をもつ高品質の砕砂となる。このような構成であるため、研磨する粒度分布が一部の粒度領域の砂だけとすることができるので、研磨機のサイズが小さくて済み、研磨時に必要な水量が少なくて済む利点がある。更に、研磨処理済みのための汚水処理設備も小さいもので済む。そして、全体的に、砕砂製造のための設備がコンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る高品質砕砂およびその製造方法の詳細を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は第１の実施形態に係る高品質砕砂製造システムの構成例を示している。
この砕砂製造システムは、原料砕砂から粒径１．２ｍｍ以下の砂を分離して研磨し、その後に原料砕砂に戻すことで高いモルタルフロー値を有する砕砂を製造するためのものである。このため、原料砕砂を投入するホッパ１０があり、このホッパ１０から供給される砕砂を粒度に応じて分離する篩器１２が設備されている。当該篩器１２は１．２メッシュ（１．２ｍｍ×１．２ｍｍの篩目）１４により砕砂を直径１．２ｍｍ以下の粒径をもつ砕砂と、それより大きい粒径をもつ砕砂とを分離する構成となっている。篩目を通過できるか否かによって簡単に分離することができる。
【００２２】
そして、篩器１２によって１．２メッシュ１４を通過した砕砂を受け入れる研磨機１６が設備されており、これには１．２ｍｍ以下の砕砂と研磨用の水を導入して、中でドラムを回転させ、研磨用媒体と砕砂との接触を繰り返し行わせて研磨するようになっている。この研磨機１６としては、水と共に供給された砕砂を媒体石と擦り合わせることにより、砂の表面を研磨する構造のものを用いるようにすればよい。一方、篩器１２で１．２メッシュ１４を通過しなかった大径の粒径を持つ砕砂は、研磨機１６のバイパス経路１８を経由し、研磨機１６から排出されてきた研磨済みの砂と合流され、両者は合わされて分級機２０に導入させるようになっている。研磨機１６は水を利用するので、研磨砂は汚水と一緒に排出される。この汚水を分離するために分級機２０を通し、水を分離して砂だけを取り出し、これをモルタルフロー値の高い製品砕砂２２とするのである。
【００２３】
なお、前述した篩器１２からの残余砂は必要に応じて粉砕するために再処理用砂として用いることもできる。このため、篩器１２の大きい粒径の砂の排出経路にはバイパス経路１８から切替バルブ２４を通じて再処理用砂のストックヤード２６に搬出させるようにしている。
【００２４】
このような砕砂製造システムを用いて製造された砕砂について、図８に示した粒度分布図を参照しつつ、説明する。図８はコンクリート細骨材として利用される砕砂の粒度分布を示すもので、横軸を篩目の大きさ、縦軸を透過率として表示されている。ＪＩＳでは、ＦＭ値の最大値と最小値が規定され（破線表示の範囲）、その範囲のＦＭ値を持つ砕砂が用いられる。上述の製造システムで製造された砕砂は、粒径が１．２ｍｍ以下の粒径を持つ砂グループのみを研磨し、この研磨砂を、篩器１２で振り分けられた残余の砂（１．２ｍｍ粒径を超えるもの）と混合したものとなる。すなわち、粒度分布をもつ原料砕砂を１．２ｍｍの粒径サイズにより２グループに分け、少なくとも１．２ｍｍの中間粒径グループの砕砂を研磨砕砂に部分的に置換して再混合し、これによりモルタルフローを向上させた砕砂としたのである。図８のＦＭ２．７の粗粒率をもつ砕砂（実線曲線）の場合には、１．２ｍｍの粒径に相当する黒点Ｂより下位の曲線状にある砂を研磨砂に置換したものである。
【００２５】
このような中間粒径領域の砕砂を部分的に研磨砂に置換した構成としたので、図８から理解できるように、ＦＭ２．７の場合には７０％の砂を研磨すればよく、これにより研磨機１６のサイズを小型にできるだけでなく、小型研磨機であるために使用する水の量を少なくし、かつ汚水発生量も低減できることになる。製造された砕砂は、全量研磨した砕砂と同等なモルタルフロー値を持ち、ワーカビリティに優れた骨材として利用することができる。
【００２６】
次に、図２に第２実施形態に係る高品質砕砂製造システムの構成例を示している。この第２実施形態は、篩器１２と篩い分けされた砂の排出ルートが異なるだけであり、各設備の接続構成は同様である。すなわち、第２実施形態に係るシステムでは、篩器１２が１．２メッシュ１４１に加えて２．５メッシュ１４２をその上に配置し、１．２ｍｍ粒径の砂を研磨機１６に導入し、２．５ｍｍ粒径を超える砂は再処理用砂のストックヤード２６に排出されるようにしている。そして、２．５ｍｍ〜１．２ｍｍ粒径のグループの砂をバイパス経路１８１を通じて、直接分級機２０に供給し、研磨砂と混合した後、汚水を取り去って製品砕砂２２を取り出すようにしている。
【００２７】
このような第２実施形態によれば、ＦＭ２．７の砕砂に対し、砕砂の上限粒径が２．５ｍｍより小さい粒径の砂のみから砕砂を構成し、それから１．２ｍｍ径以下の砕砂のみを研磨して原砂に戻すことから、１．２ｍｍ以下の砂が研磨砂に置換された組成の砕砂が出来上がる。すなわち、原砂から２．５メッシュ１４２で除去された残りの砂は図８から９０％であることが解る。この細かい砂から１．２ｍｍ粒径以下の砂を研磨砂とするが、これは７８％に相当するので、研磨機１２のサイズの小型化など、効果は第１実施形態と同様である。
【００２８】
次に、図３に第３実施形態を示す。これは、篩器１２で篩い分けされるのを３枚のメッシュで行うようにしたものである。すなわち、０．６メッシュ１４３、１．２メッシュ１４１、２．５メッシュ１４２を設け、０．６ｍｍ〜１．２ｍｍ粒径の砂のみを研磨するようにしている例である。０．６ｍｍ以下、１．２ｍｍ〜２．５ｍｍの粒径の砂は研磨機１６をバイパスさせて分級機２０に導入し、研磨砂と混合させるようにし、２．５ｍｍを超えた砂はストックヤード２６に排出されて再処理用砂として用いるようにしている。
【００２９】
このようにして得られた砕砂は、図８に示しているように、ＦＭ２．７の砕砂の線上で０．６ｍｍ粒径（白丸）から１．２ｍｍ粒径（黒丸）までの範囲だけの砂が研磨されたものとなる。これは全体の約２５％に相当するので、２５％相当の砂を研磨できるだけの容量をもつ研磨機１６を使用すれば良く、出来上がった砕砂のモルタルフロー値は全量研磨のものと同等となり、高品質低価格の砕砂を製造することができる。
【００３０】
図４は第４実施形態を示している。これは第２実施形態の篩器１２の２．５メッシュ１４２に代えて、３．０メッシュ１４４を入れた点が相違し、その他の構成は第２実施形態と同様である。
これによれば本来細骨材として利用されていない３．０ｍｍ径の砂を確実に排除することができる。
【００３１】
図５は第５実施形態を示している。これは第３実施形態の篩器１２の２．５メッシュ１４２に代えて、３．０メッシュ１４４を入れた点が相違し、その他の構成は第２実施形態と同様である。
【００３２】
以上説明したように、本発明はある粗粒率を持つ砕砂の一部を研磨砂にするだけで全体を研磨する必要がなくなり、低コストで高いモルタルフロー値を持つ高品質砕砂を製造することができる効果が得られる。
【００３３】
図８に示しているように、実施形態では、ＪＩＳ上で篩目の大きさが予め規定されているので、実際のモルタルフローの改善効果を発揮する粒径の境界値は１．２ｍｍ、０．６ｍｍとして規定せざるを得ないが、篩目のサイズによって分類される１．２ｍｍあるいは０．６ｍｍ前後の範囲まで同じような効果をもつものと予測される。
また、図１〜５および図９に記載されている篩器１２での分級は、乾式あるいは湿式のいずれの方式でも実施されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明はコンクリートに利用される細骨材としての砕砂製造に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係る砕砂製造システムの構成図である。
【図２】第２実施形態に係る砕砂製造システムの構成図である。
【図３】第３実施形態に係る砕砂製造システムの構成図である。
【図４】第４実施形態に係る砕砂製造システムの構成図である。
【図５】第５実施形態に係る砕砂製造システムの構成図である。
【図６】安山岩の粒径別置換によるモルタルフロー値を示す。
【図７】硬質砂岩の粒径別置換によるモルタルフロー値を示す。
【図８】粒度分布図である。
【図９】従来の砕砂製造システム設備の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０………ホッパ、１２………篩器、１４………１．２メッシュ、１４１………１．２メッシュ、１４２………２．５メッシュ、１４３………０．６メッシュ、１４４………３．０メッシュ、１６………研磨機、１８………バイパス経路、１８１………バイパス経路、１８２………バイパス経路、２０………分級機、２２………製品砕砂、２４………切替バルブ、２６………ストックヤード。
【図１】
2006315870.tif 000003
【図２】
2006315870.tif 000004
【図３】
2006315870.tif 000005
【図４】
2006315870.tif 000006
【図５】
2006315870.tif 000007
【図６】
2006315870.tif 000008
【図７】
2006315870.tif 000009
【図８】
2006315870.tif 000010
【図９】
2006315870.tif 000011