(57)【要約】【課題】  廃コンクリートを破砕処理して所定粒径の微粉末とし、さらに所定の処理を施すことにより、一定の水和自硬性能を有するセメント組成物を得る。【解決手段】  鉄筋コンクリート構造物等の解体により発生したコンクリート廃材に所定の破砕処理を施し、再生骨材とともに得られた微粉末を、材料温度が５００〜７５０℃となるように加熱し、該微粉末内にビーライト（Ｃ2Ｓ）鉱物を再合成させることで、一定の水和自硬性能を有するセメント組成物となるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート廃材の破砕処理により再生骨材とともに得られた微粉末が、加熱処理により再合成したビーライト（Ｃ2Ｓ）を含有することを特徴とする廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物。
【請求項２】
コンクリート廃材の破砕処理により再生骨材とともに得られた微粉末を、所定温度で加熱し、該微粉末内にビーライト（Ｃ2Ｓ）鉱物を再合成させることを特徴とする廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物の製造方法。
【請求項３】
前記加熱処理は、材料温度が５００〜７５０℃となるように加熱されることを特徴とする請求項２に記載の廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物の製造方法。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物及びその製造方法に係り、老朽化したり、改築のために解体された鉄筋コンクリート構造物等から分離して取り出されたコンクリート塊を破砕処理して所定粒径の微粉末とし、さらに所定の処理を施すことにより、一定の水和自硬性能を有するセメント組成物とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度経済成長期に建設されたコンクリート構造物が今後、更新時期を迎える。このため、解体された鉄筋コンクリート構造物等から分離して取り出されたコンクリート塊（以下、廃コンクリートと記す。）のリサイクル技術の確立が急務となっており、建築分野を中心として再生骨材の品質を天然骨材なみに高め、構造用骨材として一般のコンクリート構造に再利用するための開発が進められている。
【０００３】
各種の破砕処理装置によって高次処理を行って廃コンクリートから高品質の再生骨材を製造する際、付着したセメント水和物が取り除かれ、セメント硬化物を主体とする多量のコンクリート微粉末が発生する。したがって、廃コンクリートから製造される構造用再生骨材の普及展開にあたり、この二次副産物として発生する微粉末の各分野での再利用が課題であり、各種の適用例が提案されている。
【０００４】
出願人も、すでにコンクリート資源の有効循環利用を目的として廃コンクリートから高品質の再生骨材を製造可能な「加熱すりもみ法」を採用し、同方法によって得られた微粉末に対しては、地盤固化材料やその他の用途を視野に入れた再利用について検討を進めてきた（特許文献１）。
【０００５】
それと並行して、上述の微粉末の固化メカニズムをより正確に把握することにより、その再利用を高めるための研究も進めている。今までに、再生された微粉末が極めて高い粉末度を示すことと、微粉末中のＣａ（ＯＨ）2量が、微粉末の自硬性（強度発現）に関係している点等について確認している（非特許文献１，非特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０６５２７公報。
【非特許文献１】内山  伸・黒田泰弘：加熱すりもみ処理したコンクリート微粉末に関する研究（その1  微粉末の製造条件および基本特性），日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.379-380，２００３
【非特許文献２】黒田泰弘・内山  伸：加熱すりもみ処理したコンクリート微粉末に関する研究（その2  微粉末の自硬性に関する検討），日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.381-382，２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、既往の研究では、廃コンクリートの微粉末の自硬性に着目し、たとえば地盤改良の主固化材としてのセメントに所定割合の混合比で微粉末を添加し、混合固化材として従来のセメント組成物を用いた場合と同等の強度、剛性等が得られることを確認してきた。しかし、セメント組成物としての代替性を確実なものとするためには、微粉末の再水和メカニズムに着目し、その再水和を促進するような微粉末の再生処理方法の確立が課題となってきている。
【０００８】
この点について、出願人が進めた研究により、廃コンクリートの微粉末を所定温度範囲で加熱処理することで、クリンカーのビーライト（belite,以下Ｃ2Ｓと記す。）の再合成が促進され、Ｃ2Ｓの水和によるＣ−Ｓ−Ｈの生成およびＣａ（ＯＨ）2量の増加が確認され、水和硬化性を十分発揮するセメント組成物の一種として利用できるとの知見を得た。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、セメント組成物としてコンクリート廃材の破砕処理により再生骨材とともに得られる微粉末が、加熱処理により再合成したビーライト（Ｃ2Ｓ）を含有することを特徴とする。このセメント組成物の製造方法として、微粉末を、所定の温度範囲で加熱し、該微粉末内にビーライト（Ｃ2Ｓ）鉱物を再合成させることを特徴とする。
【００１０】
前記加熱処理は、材料温度が５００〜７５０℃となるように加熱されるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、廃コンクリートから再生骨材を製造する際に、発生した微粉末内に、水和硬化性を有するビーライト（Ｃ2Ｓ）鉱物を再合成し含有させることができ、セメント組成物として再利用することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物及びその製造方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
［微粉末の加熱処理］
再生骨材製造の最終段階で発生し、バグフィルタ、サイクロン等の公知の集塵機あるいは公知の乾式及び湿式分級機により収集された微粉末は、粒径０．６mm以下、比表面積５００cm2/g以上で、この微粉末は、図１に示した作業フローに基づいて加熱され、所定の硬化特性を有するセメント組成物として再生することができる。以下、そのセメント組成物の製造方法の一実施例について説明する。
【００１４】
上述した仕様に合致した廃コンクリート微粉末は、図示しない収容サイロから所定のロットで、あるいは連続的に加熱部１０に供給される。加熱部１０は、投入側に所定投入量を調整可能なホッパ１１が設けられた公知のスクリューコンベア１２を搬送経路とし、その周囲を長手方向に所定範囲を均一温度に加熱可能な加熱装置１３が囲むように構成されている。本実施例では、この加熱装置１３により、スクリューコンベア１２内を通過する微粉末（図示せず）は、５００〜７５０℃の所定の設定温度になるように加熱範囲を搬送され、高温状態にある微粉末１は、外気に触れずに徐冷され排出ホッパ１４から直接貯蔵タンク１５に収容される。
【００１５】
加熱装置１３の熱源としては、所定温度、加熱時間を制御可能な公知の種々の燃焼方式の装置を使用することができる。たとえば従来、汚泥等の焼却炉として利用される公知の流動床式加熱設備（図示せず）を使用することもできる。この種の流動床式加熱設備では、多数の空気噴出ノズルを備えた火床の上に加熱された微粉末が浮き上がった流動層をなして、瞬時に加熱される。このため、燃焼空気と微粉末とが直接接しないため、二酸化炭素によるＣａ（ＯＨ）2の炭酸化が少なく、Ｃ2Ｓの再合成を効率的に実現することができる。
【００１６】
また、上述した加熱すりもみ法によって得られた微粉末を再加熱する場合には、再加熱する加熱設備の廃熱を、再生骨材を製造するための加熱すりもみ法の設備の加熱に利用することで既存設備の多機能化を図ることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、微粉末加熱によるＣ2Ｓの再合成の効果確認について行った実験について説明する。
【００１８】
（破砕物の加熱処理）
普通ポルトランドセメントに対してＷ／Ｃ＝４０％セメントペーストを練り混ぜ、φ５０mm×１００mm の供試体試料を成型し、所定期間の養生後（２０℃水中で３０日、４０℃温水中で６０日養生）、４０℃恒温槽で１週間乾燥した後、ジョークラッシャで５mm程度以下に破砕し、粉砕物を１００〜６００℃（１００℃刻み）の６ケースの温度設定条件で２時間加熱処理した。
【００１９】
（試験の内容）
(1)微粉末スラリー試料の作製
上記各ケースの温度で加熱処理した破砕物を、それぞれ振動ミルを用いて、一定条件で微粉砕し、微粉末を製造した。これを用いて、ホバートミキサで微粉末スラリー（Ｗ／Ｐ＝７５％）を練り混ぜ、φ５０mm×１００mm の供試体を成型して、所定の材齢まで２０℃の恒温室で湿潤養生した。なお、再水和後の試料の化学分析には、材齢２８日の一軸圧縮試験後の供試体を５mm程度以下に破砕し、アセトン処理した後、真空乾燥したものを用いた。
(2)一軸圧縮試験
スラリー硬化体の一軸圧縮試験を、JIS A 1216（土の一軸圧縮試験方法）に準じて材齢２８日で行った。
【００２０】
（試験結果）
一軸圧縮試験結果を、図２に示した。同図に示したように、加熱処理温度が５００〜６００℃の範囲において、微粉末スラリー硬化体の強度が急激に増加することが認められた。この範囲での強度発現の理由としては、５００℃以上の加熱でセメントのクリンカー鉱物のうちのＣ2Ｓが再合成され、Ｃ2Ｓの水和反応によってＣ−Ｓ−Ｈが生成されたことに起因していると思われる。好ましい実用的な加熱温度として６００〜７００℃程度の加熱を行うことで、廃コンクリート微粉末をもとに、「再生セメント」ととも言えるセメント組成物を提供可能なことも確認できた。なお、このセメント組成物は、通常の配合での２８日材齢で数N/mm2程度の強度発現が可能であり、セメント単体としての利用の他、左官材料や人工地盤固化材料にも適用可能なことは言うまでもない。なお、加熱温度が７５０℃を超えると炭酸カルシウムの分解によって遊離石灰の増加が認められるため、上限として７５０℃程度の加熱条件が適正と思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の廃コンクリート微粉末を用いたセメント組成物の製造プロセスを模式的に示したブロック図。
【図２】微粉末の加熱処理温度と一軸圧縮強さとの関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００２２】
１  微粉末
１０  加熱部
１３  加熱装置
【図１】
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【図２】
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