(57)【要約】【課題】  炭酸化が進行した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】    炭酸化が確認され、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の破砕処理により再生骨材とともに得られた微粉末を３００〜５００℃で加熱、脱水処理し、該微粉末内の高含水シリカゲルを低含水ないし無水化することで、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】
炭酸化が確認された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、脱水処理された低含水または無水シリカゲル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】
炭酸化が確認された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脱水処理し、該微粉末内の高含水シリカゲルを低含水ないし無水化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の製造方法。
【請求項３】
前記脱水処理は、３００〜５００℃で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。
【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、リサイクル工程に用いられる廃コンクリートの状態として、炭酸化の進行がみられるものの存在が確認されている。既往の研究によれば、炭酸化が進行したコンクリートを粉砕処理してセメント水和物を分析したところ、Ｃ-Ｓ-Ｈの炭酸化が進行するとＣ／Ｓ比が低下するとともに、高含水のシリカゲルと炭酸カルシウムに分解していくことが確認されている。このため、炭酸化した廃コンクリートから得た微粉末のセメント組成物としての代替性を確立するために、炭酸化したコンクリートから製造された微粉末においても、確実に再水和を促進できるような微粉末の再生処理方法の確立が課題となっている。
【０００８】
この点について、出願人が研究を進めた結果、経年変化等により炭酸化が進行したコンクリートの微粉末において、生成された高含水のシリカゲルを、所定温度範囲で加熱脱水し、低含水あるいは無水シリカゲルを生成することで、水和時には水酸化カルシウムとのポゾラン反応により、Ｃ-Ｓ-Ｈが再生可能になるとの知見を得た。すなわち、本発明の特徴として、炭酸化が進行した廃コンクリートの微粉末は、脱水工程を経て、含有する高含水シリカゲルの脱水が促進され、シリカゲルが低含水状態になることにより、緻密なＣ−Ｓ−Ｈを再生成することが可能になり、セメント組成物としてその強度発現が増加するというメカニズムが確認された。
【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、本発明は炭酸化が確認された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、脱水処理された低含水または無水シリカゲルを含有することを特徴とする。
【００１０】
その製造方法として、炭酸化が確認された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脱水処理し、該微粉末内の高含水シリカゲルを低含水ないし無水化することを特徴とする。
【００１１】
前記脱水処理は、３００〜５００℃で加熱処理することが好ましい。なお、シリカゲルとＣａ（ＯＨ）2のポゾラン反応による十分な強度発現を期待するためには、シリカゲル量に見合ったＣａ（ＯＨ）2量が必要である。炭酸化が進行してＣａ（ＯＨ）2含有率が２％を下回る場合には、少なくとも３％以上のＣａ（ＯＨ）2含有率を確保できるように、Ｃａ（ＯＨ）2やセメント分を加えて補う必要がある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、炭酸化が進行した廃コンクリートにおいても、微粉末の乾燥脱水処理を経て、シリカゲルの脱水化を経て緻密なＣ−Ｓ−Ｈが再生成されるセメント組成物としての再利用を図ることが可能になると言う効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［微粉末の脱水処理］
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脱水され、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。
【００１５】
炭酸化の進行が確認され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、あるいはスクリューコンベア等により連続的に脱水部としての加熱装置１０に供給される。加熱装置１０としては、本実施例では、たとえば高周波（マイクロ波）加熱装置、抵抗加熱装置等の公知の加熱装置による加熱脱水を行う。脱水された微粉末１は加熱装置１０の排出ホッパ１２から排出され、外気に触れずに直接密閉貯蔵タンク１３に収容される。
【００１６】
なお、湿式分級後に比重選別によって得られた微粉末（脱水処理後）はＣａＯの含有率が３５％程度と非常に高いことから、上質のセメント組成物として利用できる。
【００１７】
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】
【００１８】
以下、炭酸化が進行したコンクリートの微粉末脱水によるＣ−Ｓ−Ｈを再生成の効果確認について行った実験について説明する。
【００１９】
（破砕物の加熱処理、炭酸化処理）
比較例として、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。これに対して、炭酸化処理を施した試料として、一部の破砕物に対して促進中性化槽（ＣＯ2濃度５％，温度２０℃，相対湿度６０％）で４週間の炭酸化処理を行い、その後、３００℃で加熱処理した炭酸化処理破砕物を作製した。
【００２０】
（試験の内容）
(1)微粉末スラリー試料の作製
加熱処理した上記破砕物を、更に振動ミルを用いて、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。
(3)シリカゲルの定量分析
船戸らの方法に準拠して分析を行い、ＩＣＰ発光分光分析によってＳi濃度を測り、ＳiＯ2含有率に換算した。
【００２１】
（試験結果）
○一軸圧縮試験結果
一軸圧縮試験結果は、図２に示したように、炭酸化処理を行わない通常の加熱処理微粉末（図２中、○印）は加熱１００〜４００℃の範囲では緩やかな強度発現を示す。なお、この実施例では炭酸化処理を行わない場合のシリカゲル含有率としては２％程度である。これに対して、炭酸化処理後、所定の加熱処理を行って乾燥脱水した微粉末では、水和物の一部が炭酸化処理によって生成された高含水シリカゲル分が加熱による脱水により、低含水あるいは無水シリカゲルとなり、Ｃａ（ＯＨ）2とポゾラン反応して水和物を再生するため、低温加熱（３００℃）状態で、同温度で加熱処理された通常の微粉末の２倍以上の強度発現が確認された（図２中、●印）。
【００２２】
○シリカゲル含有率の分析結果について
ａ．炭酸化処理を行った試料のシリカゲル含有率は２％を上回っており、式（１）のようにＣ−Ｓ−Ｈの一部が炭酸化によってシリカゲルへ分解していることが確認できた。なお、本実験では、硬化セメントペーストの水セメント比がＷ／Ｃ＝４０％と低いため、炭酸化領域は破砕物の破断面のごく表層のみにとどまる。
Ｃ−Ｓ−Ｈ＋ＣＯ2→ｇ−ＳiＯ2＋ＣａＣＯ3＋ＸＨ2Ｏ…（１）
ｂ．促進炭酸化を行なった試料の再水和前後のシリカゲルの定量分析結果から炭酸化処理を行なった微粉末の再水和後のＣａ（ＯＨ）2は、シリカゲルとの関係において、下式に示したような反応により消費されたと考えられる。
ｇ−ＳiＯ2＋Ｃａ（ＯＨ）2＋ＸＨ2Ｏ→Ｃ−Ｓ−Ｈ…（２）
【００２３】
以上に述べたように、炭酸化が進行したシリカゲルは結晶水を含有し、また遊離水を多く吸着した含水シリカゲルの状態であるのに対し、脱水（たとえば３００℃で加熱処理）することにより、その結晶水および遊離水を放出させることができ、より緻密な水和物組織を形成し、より高い強度発現が期待でき、セメント組成物としての有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】
【００２５】
１  微粉末
１０  加熱装置
【図１】
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【図２】
2005320202.tif 000004