(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心成形コンクリート製品の遠心成形過程で発生するスラッジを、該スラッジの凝結終了前に、単位セメント量の２５重量％以上の量で新たに混練するコンクリートに添加し、即時脱型方式により成形することを特徴とするスラッジを用いた即時脱型コンクリート製品の製造方法。
【請求項２】
前記量の前記スラッジを、該スラッジの凝結終了前に、そのままの状態で新たに混練するコンクリートに添加し、即時脱型方式により成形することを特徴とする請求項１記載のスラッジを用いた即時脱型コンクリート製品の製造方法。
【請求項３】
前記スラッジに凝結遅延剤を添加する請求項１または２記載のスラッジを用いた即時脱型コンクリート製品の製造方法。
【請求項４】
前記スラッジとして、含有する砂の９０％以上が０．３ｍｍ以下の微粒であるスラッジを用いる請求項１、２または３記載のスラッジを用いた即時脱型コンクリート製品の製造方法。
【請求項５】
前記スラッジが遠心成形コンクリート杭の製造過程で発生するスラッジである請求項４記載のスラッジを用いた即時脱型コンクリート製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、コンクリート製品を遠心成形により製造する過程で発生するスラッジの再利用による即時脱型コンクリート製品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート製品を遠心成形により製造する場合、コンクリートを遠心力により締め固める際に余分な水分と微粒子分（セメントや細骨材の一部）で構成されるアルカリ性のスラッジが製品の内面からコンクリート１ｍ3 当たり約４０〜１５０ｋｇ排出される。
【０００３】
このようなスラッジは、従来、沈澱法やフィルタープレスなどによりケーキ状にして廃棄物処理業者に委託して処分するか、スラッジが容器の中に溜まり固まってから粉砕して廃棄物処理業者に委託して処分していたため、広大な投棄場所や多大な費用を必要としていた。
【０００４】
このようなコンクリート製品の遠心成形の過程において発生するスラッジ（以下、単にスラッジとも称す）の再利用の技術としては、特開昭５２−１１１９２１号公報、特開昭５２−１２１０２７号公報、特開平３−２１８９５４号公報および特開２０００−８４９２０号公報記載の発明等がある。
【０００５】
特開昭５２−１１１９２１号公報には、スラッジに珪砂や少量のセメントおよび必要に応じて水を混合して成形したものをオートクレーブ養生して硬化体を製造する方法が記載されている。
【０００６】
特開昭５２−１２１０２７号公報には、軽量コンクリートブロックの製造方法として、例えばスラッジ２〜１０％と、高炉水滓スラグ８０〜９０％と、セメント２〜１０％を材料として軽量コンクリートブロックを製造する方法が記載されている。
【０００７】
特開平３−２１８９５４号公報には、スラッジの再利用方法として、含水比６５％以下のスラッジを、単位セメント量の２０％以下の量で添加し、セメントの活性時間以内、すなわち凝結前に成形する方法が記載されている。
【０００８】
また、特開２０００−８４９２０号公報には、スラッジの処理方法として、発生したスラッジを容積計量し、スラッジの水分と固形分の重量を演算し、その演算結果に基づいて、水分と固形分をコンクリート製品の材料として再使用する方法が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５２−１１１９２１号公報記載の発明の場合、廃棄物となるスラッジの有効利用を可能にしたという効果はあるが、珪砂やセメントとの配合を工夫してオートクレーブ養生するものであり、大量のスラッジを簡便に利用する手段としては必ずしも十分ではない。
【００１０】
特開昭５２−１２１０２７号公報記載の発明も、スラッジの有効利用を図ったものではあるが、大量の高炉水滓スラグに比べ少量のスラッジを混入するものであり、やはり大量のスラッジを簡便に利用する手段としては効率的でない。
【００１１】
特開平３−２１８９５４号公報記載の発明も、同様にスラッジの処理手段としては必ずしも効率的ではなく、また製造されるコンクリート製品自体のメリットが少ない。
【００１２】
特開２０００−８４９２０号公報記載の発明は、スラッジを全量処理することを前提として、発生したスラッジを容積計量し、再利用しようとするものであるが、適用されるコンクリート製品の具体的な用途や性能との関係は考慮されておらず、やはり具体的に大量のスラッジを処理する手段や有効利用の手段を提供するものとはなっていない。
【００１３】
本願発明は、従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、スラッジを大量に利用するにはゼロスランプの即時脱型コンクリート製品に用いることが特に好ましいという知見を得て発明を完成するに至った。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る即時脱型コンクリート製品の製造方法は、遠心成形コンクリート製品の遠心成形過程で発生するスラッジを、該スラッジの凝結終了前に、単位セメント量の２５重量％以上の量で新たに混練するコンクリートに添加し、即時脱型方式により成形することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本願発明におけるスラッジは、含水率と関係なくコンクリート製品を遠心成形により製造する際に生じるノロあるいはスラリーと呼ばれるものを含む広い概念でのスラッジを指すものとし、原則的には特別な脱水処理等の前処理を施さずに用いる。ただし、生じるスラッジの性質やスラッジを再利用して製造される即時脱型コンクリート製品の配合条件等によっては、必ずしも該前処理を完全に排除するものではない。
【００１６】
遠心成形コンクリート製品としては、遠心力高強度プレストレストコンクリート杭等のコンクリート杭、ポール、ヒューム管等が挙げられる。
【００１７】
新たに混練するコンクリートの混練材料としては、セメント、砂等の細骨材、砕石等の粗骨材、各種混和材や薬品等の混和剤、水等が挙げられるが、コンクリート一般と同様、要求されるコンクリートの性能に応じて適宜、選択的に配合することができる。
【００１８】
最も一般的な形態としては、セメント、砂、砕石または砂利と高性能減水剤等の混和剤に、水およびスラッジを加えて混練し、成形することになるが、本願発明においては、セメントと砂等の細骨材、混練水の一部をスラッジに置き換えて即時脱型コンクリート製品用の配合がなされる。
【００１９】
即時脱型コンクリート製品は、コンクリートの成形後、直ちに型枠の一部または全部を取り外す即時脱型方式の成形方法によって製造されるコンクリート製品であり、一般的にはゼロスランプの硬練りコンクリートの加圧振動締固め、振動締固め、加圧締固め等によって製造される。
【００２０】
即時脱型コンクリート製品として、例えば、歩道や駐車場、公園内舗装、あるいは一部の車道の舗装等に利用されるインターロッキングブロックは、要求される強度や外観との関係から即時脱型コンクリート製品としての大量生産が容易であり、かつ即時脱型コンクリート製品として成形することで大量のスラッジの存在によるデメリット（例えば、スラッジの組成変動によるコンクリート製品の品質低下）が少ないという点で本願発明の適用対象として適している。
【００２１】
この他、本願発明は、いわゆるカラー平板、間知ブロック、縁石、空洞ブロック、その他、即時脱型方式による成形が可能で、かつ大量生産によるコストメリットが得られる製品について適用可能であり、それによって、本来、廃棄物となった、あるいは少量しか利用できなかったスラッジを従来より大量に有効利用しつつ、再利用において使用するセメント量の低減によってトータルで見た製品コストの大幅な削減が可能となる。
【００２２】
スラッジの添加量を、単位セメント量の２５重量％以上と限定した理由は、例えば後述する実施例において、２７〜６１重量％の範囲で実験を行った場合において、即時脱型コンクリートにおいては、充填率、曲げ強度ともスラッジを配合しない通常のコンクリートの場合と顕著な差異が見られず、良好な結果が得られていることと、スラッジを大量に処理する観点からはスラッジの添加量ができるだけ多いことが好ましいことによる。
【００２３】
なお、単位セメント量の２５重量％より少ない場合について、該コンクリートの性能面でのデメリットはないと思われるが、スラッジの大量処理の観点からは効率的でなく、コストメリットも小さい。
【００２４】
本願発明では、スラッジは水和活性のある凝結終了前に用いる必要がある。凝結終了後のスラッジを大量添加すると強度低下が著しくなる。
【００２５】
請求項２に係る即時脱型コンクリート製品の製造方法は、遠心成形コンクリート製品の遠心成形過程で発生するスラッジの請求項１記載の量を、該スラッジの凝結終了前に、そのままの状態で新たに混練するコンクリートに添加し、即時脱型方式により成形することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項２におけるそのままの状態でというのは、遠心成形過程で発生するスラッジを脱水処理等の前処理を行わずにそのまま使用することを意味する。即時脱型方式のコンクリート製品の成形においては、一般の流し込みコンクリート製品の成形に比べ、配合におけるスラッジ含有量や混練水量のバラツキに影響されにくい。
【００２７】
したがって、特に脱水処理を行わないそのままの状態のスラッジを利用することで、コンクリート製品を成形するための工場内にそのための脱水処理装置等を設ける必要がなく、工程的にも脱水処理工程が省けることで、製造コストを削減することができる。
【００２８】
請求項３は、請求項１または２に係る即時脱型コンクリート製品の製造方法において、前記スラッジに凝結遅延剤を添加する場合を限定したものである。
【００２９】
本願発明では凝結終了前のスラッジを用いるため、即時脱型コンクリート製品を成形する際のスラッジの可使時間がかなり限定されることになる。これに対し、可使時間をある程度、例えば１２〜２４時間程度延長したい場合において、凝結遅延剤を使用することで、本来的に可使時間の短いスラッジを無駄なく利用することができ、その分、もともとは廃棄物となるはずだったスラッジの大量処理がスムーズになる。
【００３０】
凝結遅延剤としては、従来から用いられている無機質化合物、有機カルボン酸、有機酸系誘導体、オキシカルボン酸塩、オキシカルボン酸化合物、ポリオール系有機高分子複合体等、いずれでもよく、このような凝結遅延剤の添加量は、遅延剤の種類、コンクリートの配合等によって変わるが、通常、セメント重量に対し、０．１〜１．２％程度である。
【００３１】
請求項４は、請求項１、２または３に係る即時脱型コンクリート製品の製造方法において、前記スラッジとして、含有する砂の９０％以上が０．３ｍｍ以下の微粒であるスラッジを用いる場合を限定したものである。
【００３２】
一般的にスラッジに含まれる砂は微粒のものが主であるが、できるだけ粒径の小さい０．３ｍｍ以下の砂が、全砂量の９０％以上を占めるスラッジを用いることで、同じ含水率ではより充填性に優れ、それに伴い曲げ強度の高い安定した即時脱型コンクリート製品が得られる。粒径が０．３ｍｍより大きい砂が全砂量の１０％より多くなると、充填性の面で難がでやすく、曲げ強度の低下やバラツキの原因となる恐れがある。
【００３３】
請求項５は、請求項４に係る即時脱型コンクリート製品の製造方法において、前記スラッジが遠心成形コンクリート杭の製造過程で発生するスラッジである場合を限定したものである。
【００３４】
一般的なコンクリート杭の遠心成形の際に発生するスラッジに関しては、通常、比重が１．７〜１．９程度であり、組成における水：セメント：砂の重量比が、例えば４１：４２：１７程度で、そのうち砂の０．３ｍｍ以下の微粒の重量が全砂の重量の９７％以上程度となるものが排出される。
【００３５】
これは請求項４の条件を十分に満たすものであり、即時脱型コンクリート製品の成形に添加される原料スラッジとしては、得られる製品の充填性や曲げ強度の面でより好ましいものであると考えられる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の具体的な実施例について、その配合と実験結果を説明する。
【００３７】
(1) 原材料
〔スラッジ１〕
遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）を製造する過程で排出され、１時間を経過したスラッジ（水４１重量部、セメント４２重量部と微粒砂１７重量部とから構成されているもの）
〔スラッジ２〕
スラッジ１と同じ遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）を製造する過程で排出された水４１重量部、セメント４２重量部と微粒砂１７重量部とから構成されるスラッジに、直ちに凝結遅延剤（（株）ポゾリス物産製「ポゾリスＮｏ．８９」）を重量比で０．２９％添加して２４時間を経過したもの
【００３８】
〔セメント〕
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
〔砂〕
小笠産陸砂（粒径５ｍｍ以下、表乾比重２．５９）
〔砕石〕
岩瀬産７号砕石（粒径１．２〜５ｍｍ、表乾比重２．６５）
〔減水剤〕
高性能減水剤（花王（株）製「マイティ１５０」）
【００３９】
(2) 成形方法
表１に示す配合で、セメント、砂および砕石をパン型強制式ミキサに投入して３０秒空練りしてから減水剤を混合した水およびスラッジを投入して２分３０秒間本練りした。
混合物をミキサから排出し、１０ｃｍ×２０ｃｍの型枠に詰め、プレス圧力０．１Ｎ／ｍｍ2 、振動数４５００ｖｐｍ、振動加速度１０Ｇ、振動加圧時間７秒間で振動加圧即時脱型成形を行った。
その後、得られた成形体（１０ｃｍ×２０ｃｍ×６ｃｍ）を型枠よりプレス圧で押し抜いて、室内において気中養生した。
【００４０】
(3) 試験方法および試験結果
材令１４日で、社団法人インターロッキングブロック舗装技術協会の曲げ強度試験（スパン１６０ｍｍ、中央一点載荷方法）により曲げ強度を測定した。
また、充填率を即時脱型直後の質量、ブロック寸法を用いて以下の式により求めた。
充填率（％）＝（即時脱型直後のブロックの実測質量）／（配合から求まる空隙率を０としたブロックの理論質量）×１００
【００４１】
曲げ強度および充填率の結果を表１に示す。スラッジをセメント重量に対して６１％、４３％および２７％混入した実施例１、実施例２および実施例３、並びに凝結遅延剤を添加したスラッジをセメント重量に対して６１％、４３％および２７％混入した実施例４、実施例５および実施例６の即時脱型インターロッキングブロックは、比較例のもの（スラッジ無添加の通常品）と同等あるいは同等以上の曲げ強度および充填率を有している。この場合、１ｍ3 当たりの材料は、セメントで４０〜８１ｋｇ、砂で１７〜３３ｋｇ節約できた。
【００４２】
【表１】
0004633287.tif 000002
【００４３】
【発明の効果】
本願発明は廃棄物となるスラッジを即時脱型コンクリート製品を成形するための原料の一部として再利用するものであり、スラッジを大量に効率良く処理することができ、かつ成形される即時脱型コンクリート製品についても、即時脱型コンクリート製品としては、スラッジを添加しない一般的なコンクリートを使用した場合と同等または同等以上の性能が期待できる。
【００４４】
特に、即時脱型コンクリート製品の製造に適用した場合、通常の流し込み成形によるコンクリート製品と比較して、スラッジの大量添加やスラッジの含水量の変動による強度のバラツキが小さく、製造工程や製造設備の面でもデメリットが少なく、またスラッジを添加することで、セメント、砂等の節約ができるため、廃棄物の再処理費用も考慮すると、トータルコストを大幅に削減することが可能である。
【００４５】
請求項２に係る発明では、上記効果に加え、遠心成形過程で発生したスラッジをそのままの状態で新たに混練するコンクリートに添加するため、脱水処理等の工程や設備を一切必要とせず、製造過程における管理や取り扱いが容易である。
【００４６】
すなわち、即時脱型コンクリート製品の製造に関し、通常の一般的な製造方法で使用している現状の設備、装置をそのまま使用でき、従来のスラッジの再利用の方法の場合のように、新たに脱水処理装置等を設置する必要もない。
【００４７】
請求項３に係る発明では、凝結遅延剤を添加することで、本来的に可使時間の短いスラッジの可使時間を長くし、スラッジを無駄なく再利用し、大量処理をスムーズに行うことができる。
【００４８】
請求項４に係る発明では、粒径の小さい０．３ｍｍ以下の砂が、全砂量の９０％以上を占めるスラッジを用いることで、より充填性に優れ、曲げ強度の高い品質の安定した即時脱型コンクリート製品を得ることができる。
【００４９】
請求項５に係る発明では、スラッジとして遠心成形コンクリート杭の製造過程で発生するスラッジを用いることで、請求項４の条件を十分に満たした状態で、より充填性や曲げ強度の面で優れた即時脱型コンクリート製品を得ることができる。