(57)【要約】【課題】廃棄処理されている貝殻の利用ができ、任意の形状で、大きな貫通空隙と、一定以上の強度を有するポーラスコンクリートおよびその成形体の製造方法の提供。【解決手段】産業廃棄物である貝殻と、セメントや石膏などの水硬性物質紛体に水を主体とした液体とを加えて、混練して生配合物とする。この場合、この生配合物に、粉体に対する重量比が０〜３００％の砂などの細骨材またはこれに対して更に前記貝殻に対する容積比が０〜５０％の砂利その他の粗骨材を加える。貝殻は、原形のまま又は所要の大きさに粉砕して用い、貝殻表面に附着された結合材またはモルタルの強度及び付着強度を増強する混和剤として、粉体に対する重量比が０〜５％の混和剤を加える。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃棄物である貝殻と、セメントや石膏などの水硬性物質紛体に水を主体とした液体とを加えて、混練して生配合物とする、ことを特徴とするポーラスコンクリート。
【請求項２】
前記生配合物に、前記粉体に対する重量比が０〜３００％の砂などの細骨材またはこれに対して更に前記貝殻に対する容積比が０〜５０％の砂利その他の粗骨材を加える、ことを特徴とする請求１記載のポーラスコンクリート。
【請求項３】
前記貝殻は、原形のまま又は所要の大きさに粉砕して用いる、ことを特徴とする請求項１及び２記載のポーラスコンクリート。
【請求項４】
前記貝殻表面に附着された結合材またはモルタルの強度及び付着強度を増強する混和剤として、前記粉体に対する重量比が０〜５％の混和剤を加えた、ことを特徴する請求項１〜３の何れかに記載のポーラスコンクリート。
【請求項５】
オムニミキサーを用いて産業廃棄物である貝殻を有した粗骨材の実質的全般表面に水を主体とした液体の一部を均等状態に附着させ、
セメントや石膏などの水硬性物質粉体を前記オムニミキサーに投入して混練し、
前記貝殻の実質的全般表面に安定状態の外被造殻層を被覆形成させ、
前記外被造殻層が被覆形成された前記貝殻に対し更に前記水を主体とした液体の残余の液体を混練した生配合物を所要形状の型枠内に投入し、
前記型枠に振動または遠心を加えることにより貝殻を相互に付着させ、養生を行なって硬化させる、
ことを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法。
【請求項６】
外枠と該外枠の内側に挿入可能に設けられた内枠とで構成された型枠を用いたポーラスコンクリート成形体の製造方法であって、
産業廃棄物である貝殻とセメントや石膏などの水硬性物質紛体に水を主体とした液体を加えて混練して生配合物とし、
前記生配合物を前記内枠に投入し、
前記生配合物が投入された前記内枠に振動を加えて成型し、
前記内枠を引き抜いて、前記成型したものと前記外枠の間に普通コンクリートを打ち込んで養生を行なって硬化させる、
ことを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法。
【請求項７】
円形型枠を用いて一定の厚さまで普通コンクリートを遠心によって成型し、
前記成型された前記円形型枠の上に産業廃棄物である貝殻とセメントや石膏などの水硬性物質紛体に水を主体とした液体を加えて混練した生配合物を投入して遠心をかけて養生を行なって硬化させる、
ことを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業廃棄物である貝殻を利用して、大きな貫通空隙と、一定以上の強度を有するポーラスコンクリートおよびその成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、緑化コンクリートなどに用いられるポーラスコンクリートがある。このポーラスコンクリートは、粒体の粗骨材を使用して、多孔構造となるように、細骨材、練り混ぜ水、セメント、混和材料（混和剤、混和材）を調整して練り上げ固めたものである。このようなポーラスコンクリートは１０〜２０％程度の空隙率と１．２〜１５ｃｍ／ｓｅｃ程度の透水係数及び１０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度を得るのが限度である。
【０００３】
このようなポーラスコンクリートを発展させて、平成９年に「河川環境の整備と保全」が新たに位置付けられた河川法を発端に、自然と融合し得る護岸作りが提唱されている。即ち、あたり一面がコンクリートで露出した従来の普通コンクリートによる護岸に替えて、景観的にも違和感がなく、また、生態系的にも植物が植生し得るような多様化されたポーラス状（多孔構造）のコンクリートの開発が提唱されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のポーラスコンクリートは粒体の粗骨材（主に岩石の砕石）を主材とし、セメントペーストをバインダーとするコンクリート製品であり、土木製品としての用途範囲に限定されてきた。
本発明は従来のポーラスの概念ではその延長にあるが、コンクリート骨材としては不適正である扁平片の貝殻を主材とし、更に平滑な面に結合材のバインダーを改良して接着結合させ、大きな連続空隙をつくる。これにより、植物が植生するだけでなく、魚類などの増殖機能を持つ自然素材となる。動植物が一体となる生態系を再構築することができる。また、大量に産業廃棄物として廃棄される不要の貝殻を主材とすることに着目し、更に生産された貝殻の生息地たる海洋環境製品として沿岸魚場の環境と資源を守って効率の良い魚場の開発に寄与するものである。
【０００５】
従って、本発明の目的は、廃棄処理されている貝殻の利用ができ、任意の形状で、大きな貫通空隙と、一定以上の強度を有するポーラスコンクリートおよびその成形体の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地球環境の保全、生態系を造るために、大量に産業廃棄物として廃棄される食用の貝殻を利用して、地球資源の回復・増殖が期待できる生物共生型の素材の開発を着眼し、鋭意研究した結果、上記課題を十分に解決できることを知見した。
【０００７】
即ち、請求項１は産業廃棄物である貝殻とセメントや石膏などの水硬性物質紛体に該粉体に対する重量比が１０〜３５％の水を主体とした液体を加えて、混練してポーラスコンクリートを形成することを要旨とする。
また、請求項２は、請求項１に記載した生配合物に前記粉体に対する重量比が０〜３００％の砂などの細骨材またはこれに対して更に貝殻に対する容積比が０〜５０％の砂利その他の粗骨材を加えて、混練してポーラスコンクリートを形成することを要旨とする。
請求項３は、請求項１及び２において、前記した貝殻は、原形のまま又は所要の大きさに粉砕して用いることを要旨とする。
請求項４は、請求項１〜３の何れかにおいて、前記の貝殻表面に附着された結合材またはモルタルの強度及び付着強度を増強するために、前記粉体に対する重量比が０〜５％の混和剤を加えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項５は、オムニミキサーを用いて、産業廃棄物である貝殻を有した粗骨材の実質的全般表面に水を主体とした液体の一部を均等状態に附着させ、セメントや石膏などの水硬性物質紛体をミキサーに投入して混練し、前記貝殻の実質的全般表面に安定状態の外被造殻層を被覆形成させ、この外被造殻貝殻に対し更に前記液体の残部とを混練して生配合物を所要形状の型枠内に投入し、振動または遠心を加えることにより貝殻を相互に付着させ、養生を行なって硬化させることを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法を要旨とする。
また、請求項６は、外枠と該外枠の内側に挿入可能に設けられたうち枠とで構成された型枠を用いてポーラスコンクリート成形体の製造方法であって、前記した生配合物を上記の内枠に投入し、振動を加えて成型した後、即ち該内枠を引き抜いて、上記生配合で成形したものと外枠の間に普通コンクリートを打ち込んで養生を行なって硬化させることを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法を要旨とする。
請求項７は、円形型枠を用いて、一定の厚さまで普通コンクリートを遠心によって成形し、その上に前記した生配合物を投入して遠心をかけて養生を行なって硬化させることを特徴とするポーラスコンクリート成形体の製造方法を要旨とする。
以上は貝殻を利用したコンクリート及びその成形体の製造方法により、上記課題を解決するものである。以下、本発明を詳細に述べる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる貝殻は産業廃棄物あるいは食用貝の貝殻であり、通常は原形のものとして利用できるが、用途により所要の大きさに粉砕して用いる。例えば、帆立貝殻や蛎貝殻とそれらの砕片が挙げられる。
【００１０】
紛体としては、セメントや石膏など水硬性物質であれば任意の材質のものが用いられる。例えば、セメント全種や石膏などの水硬性物質が挙げられる。
【００１１】
添加する細骨材としては、粒径２．５ｍｍ以下の粒体であれば任意の材質のものが用いられる。添加量は上記粉体に対して重量比で３００％以下である。通常は１００％程度を添加すればよい。１００％程度であれば乾燥による収縮を抑制することができる。
【００１２】
添加する粗骨材としては、粒径２．５ｍｍ以上の粒体であれば任意の材質のものが用いられる。例えば、軽量骨材や普通骨材が挙げられる。粗骨材の添加量は上記貝殻に対する容積比で５０％以下であり、この粗骨材の添加により、コンクリートの強度が向上できる。
【００１３】
混和剤としては、前記の貝殻表面に附着された結合材またはモルタルの強度及び貝殻との付着強度の向上などを図ることができるものを用いる。例えば、ポゾリスＮｏ．７０ＬＰとポゾリス７８Ｐ（株式会社エヌエムピー、株式会社ポゾリス物産製、商品名）やＭＳＰ１０とＭＳＰ２０Ａ（グレースケミカルズ株式会社製、商品名）など普通に使用されている増粘性を持つ高性能減水剤が挙げられるが、望ましくはポリカルボン酸とセルロースエーテルの複合体の特殊混和剤を用いる。添加量は、粉体に対して重量比で５％以下である。
【００１４】
水を主体とした液体の添加量は、一般的には上記粉体の重量に対して１０〜３５％である。１０％未満では混練できず、また３５％より大きいと結合材の強度が弱くて、成形の時に空隙が結合材に埋められてしまい、空隙が小さくなる。
【００１５】
なお、水を主体とした液体の添加量の好適値は、貝殻の大きさ、粗骨材の添加、混和剤の種類などにより異なる。例えば、貝殻１００％、細骨材の添加無の場合、好ましくは１０〜２０％である。粗骨材３０％を添加する場合、好ましくは１５〜３０％である。更に細骨材を添加する場合、好ましくは２０〜３５％である。
【００１６】
混練に用いるミキサーはオムニミキサーが最適である。ポーラスコンクリート成形体の製造方法は使用材料によって、少し異なる。例えば、貝殻１００％、細骨材の添加無の場合、貝殻をミキサーに投入し、骨材表面水率５〜１５％の範囲で水を主体とした液体を添加し、貝殻の実質的全般表面に水を主体とした液体を均等状態に附着させるために、３０秒の混練を行なう。次に、粉体をミキサーに投入して貝殻の実質的全般表面に安定状態の外被造殻層を被覆形成させるために、６０秒で練混ぜる。この外被造殻貝殻に対し更に残った水を主体とした液体と混和剤を添加して３０秒混練して、出来上がったコンクリートを所要形状の型枠内に投入し、振動または遠心を加えることにより貝殻を相互に付着させ、養生を行なって硬化させる。
【００１７】
こうして得られた貝殻ポーラスコンクリートは、貝殻及び粗骨材が互いに独立しており、振動または遠心を加えることにより貝殻及び粗骨材を相互に付着し一体化でき、貝殻及び粗骨材の間に大きな貫通空隙が造られる。
【００１８】
【実施例】
実施例１〜５、比較例１〜５
以下の材料を用い、表１に示す重量割合でオムニミキサーを用いて図１に示したフローによる混練下後、φ１５×３０ｃｍの型枠に納め、６０００ｒｐｍのテーブルバイブレーターで振動締め固めを行い、２８日間、２０℃の水中にて養生を行った。その結果、表１に示す圧縮強度、空隙率及び透水係数のポーラスコンクリートが得られた。
【００１９】
比較例１と比較例２は、普通粗骨材と軽量粗骨材を使用して、本願発明の範囲外の例であり、比較例１では圧縮強度が強いが、透水率と透水係数が劣り、比較例２では圧縮強度、空隙率及び透水係数が劣っている。比較例３と比較例４は、水粉体重量比が本願発明の範囲外の例であり、比較例３では圧縮強度、空隙率及び透水係数が劣り、比較例４は空隙率と透水係数が劣っている。比較例５は粉体混和剤を使用して、本願発明の範囲外の例であり、比較例５では圧縮強度、空隙率及び透水係数が劣っている。
【００２０】
〔用いた材料〕
普通ポルトランドセメント：　太平洋セメント株式会社製
ポアミックス：　太平洋セメント株式会社製
細骨材：　　太平洋セメント株式会社製硅砂（粒径０．４ｍｍ以下）
粗骨材：　　両神興業株式会社製砕石（１５〜２０ｍｍ）
軽量骨材：　ＡＬＣ粉砕骨材（１５〜２０ｍｍ）
貝殻：　　　帆立貝殻
混和剤：　　ポリカルボン酸とセルロースエーテルの複合体
【００２１】
【表１】
2004051461.tif 000002
【００２２】
実施例６〜７
次に、本発明の実施例６と実施例７の形態を図面に基づいて説明する。
実施例６と実施例７の形態における貝殻ポーラスコンクリートは、海底に沈めて放流種苗や幼魚、小海老など海洋小型動物の棲みかとなり、餌場・隠れ場・産卵場を提供できる漁礁に適用したものを例に挙げており、図中、符号Ａ、Ｂは漁礁を、符号１は貝殻ポーラスコンクリート体を、符号２は普通コンクリート体を夫々示す。
【００２３】
実施例６と実施例７の形態における貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁Ａは、図２及び図３に示すように、その外観形状が任意であり、その内側に貝殻ポーラスコンクリート体１が設けられ、その側面周囲に普通コンクリート体２が一体的に固化されて構成されている。
【００２４】
貝殻ポーラスコンクリート体１は、一般的な大きさの食用帆立貝殻原形のものを用いて、表１の実施例３に示す重量割合でオムニミキサーを用いて図１に示す練り混ぜ方法で前記した貝殻ポーラスコンクリート成形体の製造方法による製造されたものである。
【００２５】
実施例６は、練り上がった貝殻ポーラスコンクリートを予め用意された型枠３へ打設する。この型枠３は、図４に示すように、外枠３１と該外枠３１の内側に挿脱可能に設けられた内枠３２とで構成されたものであり、この打ち枠３２内に貝殻ポーラスコンクリートの打設が終了した後、即ち内枠３２を引き上げて脱型する。また、貝殻ポーラスコンクリートと外枠３１との間に普通コンクリート体２となる生コンクリートを打設して、養生を行って硬化させる。そして、翌日脱型をし、２週間の空中養生を経て、貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁Ａの一連の製造工程が完了する。
【００２６】
実施例７は、図５に示すように円形型枠４を用いて、遠心により成形する。この円形型枠４での成形は、まず、図６に示すように、円形型枠４の内壁に予め普通コンクリートと同等の厚さの内枠４１を貼り付ける。一定の厚さまで普通コンクリート体２となる生コンクリートを円形型枠４に投入して遠心によって成形し、その上に練り上がった貝殻ポーラスコンクリートを投入して遠心をかけて養生を行って硬化させる。そして、翌日脱型をし、２週間の空中養生を経て、貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁Ｂの一連の製造工程が完了する。
【００２７】
このようにして、製造された貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁Ａ、Ｂは、単独あるいは他の素材で造られた漁礁に取り付けてランダムに積層するように海底に沈められて、魚に餌場と棲み場を供給する。
【００２８】
本実施の形態では、漁礁を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、河川の護岸や緑化等にも適用可能である。また、本実施形態では、普通コンクリートとの二重構造としているが、貝殻ポーラスコンクリート単体で構成しても良い。更に、二重構造と同様にその外観形状は任意である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、貝殻を利用してポーラスコンクリートを構成したので、産業廃棄物として廃棄されていた年間１００万ｍ３の蛎・帆立・あこやなどの貝殻を再資源し、有効活用することができる。しかも、貝殻かたちの特徴を利用して、大きな貫通空隙と高い透水係数と一定以上の強度を有する。空隙率は３０〜６０　％、透水係数は５〜４０　ｃｍ／ｓｅｃ程度であり、圧縮強度は２〜１０　Ｎ／ｍｍ２程度である。また、二重構造にしたので、衝撃や圧縮や曲げなどの強度が飛躍的に向上することができる。そのため、本発明にかかる貝殻ポーラスコンクリートに付着した微生物や小型生物を求めて魚が集まり、多種の藻類も数多く付着し、魚に餌場と棲み場を供給できる。また、緑化に用いられる場合は、従来植栽できなかった種類の植物についても植栽が可能となる等、広く応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】貝殻ポーラスコンクリートの練混ぜにおけるフローチャートである。
【図２】本実施形態にかかる貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁の正面側斜視図である。
【図３】図１の（Ａ）−（Ａ）線に沿える縦断側面図である。
【図４】型枠へのコンクリート打ち込み状態を示した縦断側面図である。
【図５】本実施形態にかかる遠心成形方法による貝殻ポーラスコンクリートからなる漁礁の正面側斜視図である。
【図６】円形型枠で遠心によるコンクリートの成形状態を示した縦断側面図である。
【符号の説明】
Ａ　　漁礁１
Ｂ　　漁礁２
１　　貝殻ポーラスコンクリート体
２　　普通コンクリート体
３　　枠
３１　外枠
３２　内枠
４　　円形型枠
４１　貼り付け型枠
【図１】
2004051461.tif 000003
【図２】
2004051461.tif 000004
【図３】
2004051461.tif 000005
【図４】
2004051461.tif 000006
【図５】
2004051461.tif 000007
【図６】
2004051461.tif 000008