(57)【要約】【課題】スペースや特殊な設備を要することなく未使用生コンを再資源化するとともに、作業性に優れた安価なリサイクル生コンクリートを提供する。【解決手段】未使用生コン３に、吸水性高分子重合体５が封入された生コン処理材４を投入して混ぜ合わせることにより、セメント、砂、及び砂利等が混在した造粒体６を生成する造粒体生成工程と、生成された造粒体６をリサイクル骨材とし、そのリサイクル骨材に、セメント１０、粘土１１、混和剤１２、及び水１３を混練することによりリサイクル生コンクリートを製造するリサイクルコンクリート製造工程と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用されずに残った生コンクリートに、吸水性高分子重合体を投入して混ぜ合わせることにより、セメント、砂、及び砂利等が混在した造粒体を生成する造粒体生成工程と、
生成された前記造粒体をリサイクル骨材とし、該リサイクル骨材に、セメント、混和剤、及び水を混練することによりリサイクル生コンクリートを製造するリサイクルコンクリート製造工程と
を具備することを特徴とする未使用生コン処理方法。
【請求項２】
前記リサイクルコンクリート製造工程では、増粘材として、粘土または粘土の粉末乾燥物をさらに添加することを特徴とする請求項１に記載の未使用生コン処理方法。
【請求項３】
使用されずに残った生コンクリートに吸水性高分子重合体を混ぜ合わせることにより生成された造粒体をリサイクル骨材とし、該リサイクル骨材に、セメント、混和剤、水、及び粘土または粘土の粉末乾燥物、が混練されて構成されていることを特徴とするリサイクル生コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未使用生コン処理方法、特に、使用されずに残った生コンクリートを、再資源化する処理方法と、その処理方法により生成されるリサイクル生コンクリートとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生コンクリート製造工場で製造された生コンクリートは、アジテータ車（生コンミキサー車ともいう）によって工事現場へ搬送されるが、一般に工事現場では余裕を持たせて多めに発注することから、生コンクリートの余剰分が残ってしまい、一部未使用のまま戻されたり（いわゆる「残コン」という）、全く使用されないまま戻されたり（いわゆる「戻りコン」という）する場合がある。そして、このようにして戻された未使用の生コンクリート（以下、「未使用生コン」という）は、硬化する前にアジテータ車から排出され、産業廃棄物として廃棄されている。
【０００３】
また、資源の有効利用を図るため、未使用生コンを硬化させた後、そのコンクリート塊を破砕機で破砕し、リサイクル骨材として利用する方法、すなわちその骨材を用いてリサイクル生コンクリートを製造する方法が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の方法では、未使用生コンを硬化させるために、長時間にわたって放置するためのスペースが必要になるとともに、硬化したコンクリート塊を破砕するために専用の破砕機（クラッシャー）が必要であった。
【０００５】
また、コンクリート塊を破砕して生成されたリサイクル骨材は、空隙が多く吸水率が高いため、スランプロス（流動性の低下）の原因になるとともに、生コンクリートとしてのワーカビリティ（流動の抵抗性による打ち込み易さの程度）が悪くなり、作業性を低下させる虞があった。なお、スランプロスを抑制するために、コンクリートの混練前にリサイクル骨材に散水し、骨材内部を水で満たすようにすることも考えられるが、これによれば、作業が一層煩雑になるとともに、多くの手間や時間が必要になる。また、破砕機だけでは、細骨材（５ｍｍ以下の大きさの粒）を形成することが困難であるため、リサイクル骨材とは別に、新たな細骨材を用意する必要があり、生コンクリートの価格を増加させる要因となっていた。また、破砕したものを粗骨材と細骨材とに篩い分けて再利用することも提案されている（例えば特許文献１）が、これによれば、さらに多くの手間が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の実状に鑑み、スペースや特殊な設備を要することなく未使用生コンを再資源化すること、及び作業性に優れた安価なリサイクル生コンクリートを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる未使用生コン処理方法は、
「使用されずに残った生コンクリートに、吸水性高分子重合体を投入して混ぜ合わせることにより、セメント、砂、及び砂利等が混在した造粒体を生成する造粒体生成工程と、
生成された前記造粒体をリサイクル骨材とし、該リサイクル骨材に、セメント、混和剤、及び水を混練することによりリサイクル生コンクリートを製造するリサイクルコンクリート製造工程と
を具備する」
ものである。
【０００８】
ここで、「使用されずに残った生コンクリート」としては、いわゆる「残コン」や「戻りコン」等、アジテータ車で持ち帰った生コンクリートを例示することができるが、製造工場または工事現場で残された生コンクリートに対しても本発明を適用することが可能である。
【０００９】
また、「吸水性高分子重合体」としては、例えば、アクリル酸、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、アクリルアミド、ビニルアルコール、ビニルピロリドン、スチレンスルホン酸塩、無水マレイン酸等の一種類の重合体、あるいは、二種類以上の共重合体を使用することができる。
【００１０】
本発明の未使用生コン処理方法によれば、まず、使用されずに残った生コンクリート（未使用生コン）に、吸水性高分子重合体を投入し、混ぜ合わせる。すると、吸水性高分子重合体が未使用生コン中の水を吸収して体積が膨張し、立体網目状構造を有するゲルを形成するとともに、その網目状構造とセメントペーストとが絡み合い、網目構造の中に砂や砂利等の骨材が取り込まれる。さらに攪拌によって練り混ぜられると、網目構造が骨材を核として成長し造粒されて、団子状の造粒体となる。なお、アジテータ車で持ち帰った未使用生コンに対して本発明を適用する場合には、アジテータ車のドラム内に吸水性高分子重合体を投入するだけでよく、特殊な設備を何ら要することなく、未使用生コン及び吸水性高分子重合体を練り混ぜることができる。
【００１１】
そして、未使用生コン中の水分は、吸水性高分子重合体によって保持され、団子状の造粒体は粘着性を有しないバラバラとした状態になるため、アジデータ車のドラム内で処理を行った場合でも、造粒体をドラムから容易に排出させることが可能になる。そして、造粒体中のセメントは、既に結合している水分、及び吸水性高分子重合体に吸収されている水分による水和作用によって凝固し、造粒体全体を硬化させる。
【００１２】
次に、このようにして生成された造粒体をリサイクル骨材として用い、リサイクル生コンクリートを製造する。具体的には、造粒体（リサイクル骨材）に、セメント、混和剤（ＡＥ剤，減水剤，着色剤等）、及び水を加えて練り混ぜる。つまり、造粒体は、砂及び砂利等の骨材が混在した複合材料となっているため、新たに、適量のセメント、混和剤、及び水を添加して練り混ぜれば、コンクリートとして使用可能なものになる。
【００１３】
また、本発明にかかる未使用生コン処理方法において、
「前記リサイクルコンクリート製造工程では、増粘材として、粘土または粘土の粉末乾燥物をさらに添加する」ようにしてもよい。
【００１４】
ところで、上記したように、造粒体は、骨材を核とする網目構造が成長して団子状に造粒されたものであることから、生成された造粒体の大きさ（粒度）は、所定の大きさ（例えば２．５ｍｍ）よりも大きくなりやすい。このため、リサイクル生コンクリートを製造する際に、セメントと造粒体とを一体化させることが困難となり、コンクリート全体が分離する可能性がある。そして、これによれば、リサイクル生コンクリートにおける流動性が低下し、例えばポンプによる圧送が困難になったり、作業性が低下したりすることが懸念される。なお、造粒体に加えるセメントの割合を増やせば、粉体量が増加し流動性を高めることが可能になるが、これによれば、リサイクル生コンクリートの価格が大幅に上昇し、リサイクル生コンクリートを使用することによるコスト削減を期待することができなくなる。
【００１５】
これに対し、本発明では、リサイクル生コンクリートを製造する際、粘土または粘土の粉末乾燥物を添加し、造粒体及びセメントと一緒に練り混ぜる。粘土はセメントよりも細かな粉末（４ミクロン以下）であるため、比較的少ない添加量でも、リサイクル生コンクリートに流動性を持たせることができ、ポンプによる圧送を容易にするとともに、ワーカビリティを向上させることができる。しかも、粘土はセメントよりも安価であるため、リサイクル生コンクリートの低廉化が可能となる。
【００１６】
本発明にかかるリサイクル生コンクリートは、
「使用されずに残った生コンクリートに吸水性高分子重合体を混ぜ合わせることにより生成された造粒体をリサイクル骨材とし、該リサイクル骨材に、セメント、混和剤、水、及び粘土または粘土の粉末乾燥物、が混練されて構成されている」
ものである。
【００１７】
本発明のリサイクル生コンクリートによれば、流動性がありワーカビリティの高い生コンクリートを安価に提供することが可能になる。なお、このリサイクル生コンクリートは、例えば、構造物の支持地盤、地下構造物等に対する埋戻し材、墨だし用として薄く打ち込まれる捨てコンクリート、及び、玄関や勝手口等に打ち込まれる土間コンクリート、として好適に用いることができる。また、通常の生コンクリートと同様の設備で製造できるとともに、アジテータ車で工事現場まで搬送することも可能であり、取扱いが容易である。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明の未使用生コン処理方法によれば、スペースや特殊な設備を要することなく未使用の生コンクリートからリサイクル生コンクリートを製造することができるとともに、作業性に優れた安価なリサイクル生コンクリートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】未使用生コンの処理方法を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である未使用生コン処理方法について、図１に基づき説明する。本例の未使用生コン処理方法は、未使用生コンを再資源化する方法であり、未使用生コンから造粒体を生成する造粒体生成工程と、生成された造粒体を用いてリサイクル生コンクリートを製造するリサイクルコンクリート製造工程と、を備えている。
【００２１】
まず、造粒体生成工程について説明する。図１（ａ）に示すように、工事現場で使用されなかった未使用生コン３が、アジテータ車２によって生コン製造工場に持ち帰られると、未使用生コン３が貯留されたドラム２ａに対して、生コン処理材４を投入する。具体的には、未使用生コン０．２５ｍ３に対して生コン処理材４を一袋の割合で投入する。
【００２２】
ここで、生コン処理材４は、水溶紙で袋状に形成された包装体４ａと、包装体４ａの内部に封入された吸水性高分子重合体５とから構成されている。包装体４ａは、縦１５ｃｍ〜２５ｃｍ、横１０ｃｍ〜２０ｃｍの大きさである二枚の長方形の水溶紙を重ね合わせた上で周囲を封止したものであり、内部に空間を有している。吸水性高分子重合体５は、粉末状または顆粒状であり、包装体４ａの内部空間に１５０〜２５０ｇ封入されている。なお、本例では、吸水性高分子重合体５として、アクリル酸ナトリウム‐アクリルアミド共重合体を用いている。
【００２３】
そして、アジテータ車２のドラム２ａを回転させると、未使用生コン３中の水によって包装体４ａを構成する水溶紙が溶解し、その内部に封入されていた吸水性高分子重合体５が未使用生コン３と接触し攪拌される。吸水性高分子重合体５は、親水性の高い−ＣＯＯＮａ基を有しており、未使用生コン３中の水を速やかに吸収し、自らは膨潤してゲル化する。このとき、膨潤したゲルの中では水の吸収により−ＣＯＯＮａ基からナトリウムイオンが解離し、ゲルの外側よりも内側の方が、イオン濃度が高くなる。その結果生じる浸透圧差により、ゲルの内部に更に水が吸収され、ゲルの三次元的な網目構造の中に保持される。これと同時に、水和したセメントのペーストがゲルの網目と絡み合い、その網目構造の中に、砂や砂利等の骨材７（細骨材を含む）が取り込まれる。
【００２４】
さらに、アジテータ車２のドラム２ａの回転によりせん断力が作用し、未使用生コン３が練り混ぜられると、骨材７（図１（ｂ）参照）を核としてセメント（図示しない）と吸水性高分子重合体５との混合物層８が雪だるま式に成長し、団子状に造粒される。例えば、骨材７の一部である直径が２．５ｍｍよりも小さな細骨材は、団子状に造粒されることにより直径が２．５ｍｍぐらいの造粒体６となる。また、砂利や砕石等の比較的大きな骨材は、直径が１０ｍｍ〜４０ｍｍの造粒体６となる。生コン処理材４の投入後、３分程度経過すると、水分はほぼ造粒体６の内部に保持されて、造粒体６の外部には水分がほとんど存在しない状態となる。つまり、この段階に達すると、造粒体６はべたつきのないバラバラとした状態になり、アジテータ車２のドラム２ａから容易に排出させることが可能になる。
【００２５】
排出後、造粒体６中のセメントは、既に結合している水分、及び吸水性高分子重合体５に吸収されている水分による水和作用によって凝固し、造粒体６全体を硬化させる。
【００２６】
続いて、リサイクルコンクリート製造工程について説明する。図１（ｃ）に示すように、リサイクルコンクリート製造工程では、造粒体生成工程によって生成された造粒体６をリサイクル骨材として用い、この造粒体６に、セメント１０、粘土１１、混和剤１２、及び水１３を合わせて練り混ぜることでリサイクル生コンクリートを製造する。なお、この工程では、コンクリート製造工場における一般的な生コン製造設備と同様の設備、具体的には、各材料を貯留する貯留装置、各材料を個々に計量して投入する複数の計量機、投入された複数の材料を練り混ぜるミキサー、及びこれらを制御する制御装置が用いられる。なお、各設備は一般的な装置であるため、ここでは詳細な説明を省略する。そして、製造されたリサイクル生コンクリートは、通常の生コンクリートと同様、積込みホッパーを介してアジテータ車２に積み込まれ、工事現場に届けられる。なお、工事現場では、構造物の支持地盤、地下構造物等に対する埋戻し材、墨だし用として薄く打ち込まれる捨てコンクリート、及び、玄関や勝手口等に打ち込まれる土間コンクリート、として好適に用いることが可能である。
【００２７】
ところで、リサイクルコンクリート製造工程で使用される粘土１１とは、一般的に定義されているものであり、適量の水を含むと粘性と可塑性を示す微粒の鉱物である。なお、国際土壌学会の分類によれば、４ミクロン以下の細かい粒子を粘土と定義しているが、本発明では、この粘土とそれよりも大きなシルトとが混在しているものを使用することもできる。また、この粘土鉱物は、粘土鉱床から採掘されたものの他、他鉱物を採掘する際に発生した粘土でもよく、水と練り混ぜたときに少量で粘性を発揮できるものであれば使用することが可能である。例えば、石灰鉱山の表土から発生する天然の粘土系鉱物を原料として製造されている、「クレー製品」（粘土の粉末乾燥物）を使用することもできる。なお、このクレー製品は、地下シールド工事や地盤改良工事における土木工事用粘土として一般に利用されているものである。
【００２８】
この粘土１１は、リサイクル生コンクリートを製造する際に、増粘材として作用する。詳しく説明すると、上記したように、造粒体生成工程では、２．５ｍｍよりも小さな細骨材は、団子状に造粒され２．５ｍｍ程度の粒度となるため、一般的な生コンクリート製造方法と同様にセメント１０及び水１３を加えて練り合わせても、製造された生コンクリートは流動性の低いものとなり、作業性を低下させる虞がある。そこで、本例では、リサイクル生コンクリートを製造する際、粘土１１を加え、一緒に練り混ぜるようにしている。粘土１１はセメント１０よりも細かな粉末であるため、比較的少ない添加量でも、リサイクル生コンクリートに流動性を持たせることができ、ポンプによる圧送を容易にするとともに、ワーカビリティを向上させることができる。しかも、粘土１１はセメントよりも安価であるため、リサイクル生コンクリートの低廉化が可能となる。
【００２９】
一方、混和剤１２は、ＡＥ剤及びＡＥ減水剤等を含んで構成され、微小な空気の泡をコンクリートの中に導入することにより、硬化後のコンクリートの耐久性を向上させている。
【００３０】
次に、各材料の配合について説明する。表１に示すように、本例のリサイクル生コンクリートは、造粒体６（リサイクル骨材）が１７８６ｋｇ／ｍ３、セメント１０が２７０ｋｇ／ｍ３、粘土１１が２０ｋｇ／ｍ３、混和剤１２が２．７ｋｇ／ｍ３、及び水１３が１７５ｋｇ／ｍ３、となるように配合割合が設定されている。つまり、粘土１１がセメント１０の約７％、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が６４．８％になるように設定されている。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
そして、このような割合で配合されたリサイクル生コンクリートに対して、性状試験（具体的にはスランプ試験、空気量試験、生コンクリートの温度測定、及び圧縮強度試験）を行った結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
この表から分かるように、スランプ試験（生コンの軟らかさ及び流動性の程度を確認する試験）では、スランプ値（ＳＬ）が１８．５ｃｍとなり、適切な流動性を有することが確認された。また、空気量試験（混和剤１２によって生成される空気泡を測定する試験）では空気量（ＡＩＲ）が４．５％となり、生コンクリートの温度測定では温度（ＣＴ）が２５℃であることが確認された。さらに、リサイクル生コンクリートを硬化させた後に行われる圧縮強度試験（硬化したコンクリートが外力に対してどのような強さを持つかを確認する試験）では、圧縮強度（単位面積当りの荷重）が平均１５．７Ｎ／ｍｍ２となり、所定の強度を有することが確認された。
【００３５】
このように、本例の未使用生コン処理方法によれば、スペースや特殊な設備を要することなく未使用生コンからリサイクル生コンクリートを製造することができるため、比較的簡単に再資源化することが可能になる。また、流動性がありワーカビリティの高いリサイクル生コンクリートを安価に製造することができる。
【００３６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３７】
すなわち、上記実施形態では、リサイクル生コンクリートを製造する際に、粘土１１を加えるものを示したが、例えば流動性が低下してもワーカビリティが損なわれない作業において使用する場合には、粘土１１を加えることなくリサイクル生コンクリートを製造するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
３  未使用生コン（使用されずに残った生コンクリート）
５  吸水性高分子重合体
６  造粒体（リサイクル骨材）
１０  セメント
１１  粘土
１２  混和剤
１３  水
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００５−３４３７０９号公報
【図１】
2011062943.tif 000005