(57)【要約】【課題】  コンクリート構造物の破砕物を生コンクリート用の骨材として使用するに際して、コンクリート構造物を打撃式の破砕機により所定の運転条件で破砕して、生コンクリート用として好適な粒度分布を有する骨材を得る。【解決手段】  予め、破砕機に取付けている破砕刃の打撃力や取付け間隔、或いは、破砕ピッチ等の運転条件をある条件にしてこの運転条件でもって既存のコンクリート構造物を破砕し、その破砕物の粒度分布を検知したのち、この粒度分布と打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して破砕機の運転条件を打設すべきコンクリートに要求される粒度分布の破砕物が得られるように調整し、この運転条件でもってコンクリート構造物を打撃により破砕する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存のコンクリート構造物を複数本の破砕刃を有する破砕機の打撃によって破砕することにより、生コンクリート用骨材を製造する方法であって、ある運転条件でもって上記破砕機を作動させることによって破砕された既存のコンクリート構造物の破砕物の粒度分布を検知し、この粒度分布と打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して破砕機の運転条件を調整し、調整された破砕機の運転条件で既存のコンクリート構造物の一部を破砕することを特徴とする生コンクリート用骨材の製造方法。
【請求項２】
破砕機の運転条件は、破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔、または破砕刃の次の破砕位置への移動距離によって決定され、これらの条件のうち、少なくとも１つを変更することによって打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布となるように運転条件を調整することを特徴とする請求項１に記載の生コンクリート用骨材の製造方法。
【請求項３】
破砕機の破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔の変更を、一定の寸法内における破砕刃の取付本数を変えることにより行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生コンクリート用骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存のコンクリート構造物を打撃式の破砕機により破砕することによって、生コンクリート用として適した粒度分布を有する骨材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用の観点から既存のコンクリート構造物の一部をチッパーやブレーカといった打撃式の破砕機によって破砕し、破砕して得られる細粒分と粗粒分の全てを生コンクリートの骨材として使用することが提案され、実用化されつつある。例えば、既設水路トンネルの老朽化した底部のコンクリートを老朽化した部分だけは斫り、この斫りガラである破砕物を生コンクリートの骨材として用いて上記老朽化部分を剥がしたトンネル底面上に打設することが実用化しつつある。
【０００３】
一方、既存のコンクリート構造物の細粒分から粗粒分までの破砕物全量を生コンクリートの骨材として用いる場合、一旦、既存のコンクリート構造物を解体してコンクリート塊に小割りし、この小割りしたコンクリート塊をジョークラッシャやコーンクラッシャ、ロールクラッシャ等の破砕機によって２方向からの圧砕して、生コンクリート用骨材として好適な粒度の破砕物とすることが行われている。この場合、破砕物の粒度は破砕機の運転条件やコンクリート塊の強度に余り影響を受けないとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３０９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前者のようにコンクリート構造物の一部を上記チッパーやブレーカといった打撃式の破砕機によって破砕する場合、その破砕のメカニズムは、先端が先鋭端に形成されている破砕刃（破砕ビット）をコンクリート塊に当てがって一方向に打撃した際に生じる該破砕刃の食い込みによる破砕刃周辺部の圧縮破壊と、隣接する２本の破砕刃間のコンクリート部分に生じる平面方向の引張破壊とが合わさったものであり、このような圧縮破壊と引張破壊はコンクリートの強度による影響を受け易く、また、破砕機の運転条件、即ち、破砕刃一本あたりの打撃力や破砕刃の取付け間隔、さらには破砕刃の次の破砕位置への移動距離等によっても圧縮破壊と引張破壊との比率は大きく変化するものであるから、破砕される骨材の粒度は破砕機の運転条件やコンクリートの強度の影響を受けやすい。
【０００６】
従って、打撃により破砕されたコンクリートの破砕物は、上記２方向からの圧砕による破砕物とは異なって、生コンクリート用の骨材として適した所定の粒度分布の範囲内に収めることが困難であるという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コンクリート塊を打撃式の破砕機によって破砕する際に、生コンクリート用としての使用に適した粒度分布となるように破砕することができる生コンクリート用骨材の製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に係る生コンクリート用骨材の製造方法は、既存のコンクリート構造物を複数本の破砕刃を有する破砕機の打撃によって破砕することにより、生コンクリート用骨材を製造する方法であって、ある運転条件でもって上記破砕機を作動させることによって破砕された既存のコンクリート構造物の破砕物の粒度分布を検知し、この粒度分布と打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して破砕機の運転条件を調整し、調整された破砕機の運転条件で既存のコンクリート構造物の一部を破砕することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１に記載の生コンクリート用骨材の製造方法において、破砕機の運転条件は、請求項２に記載したように、破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔、または破砕刃の次の破砕位置への移動距離によって決定されるものであり、これらの条件のうち、少なくとも１つを変更することによって打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布となるように運転条件を調整するものである。
【００１０】
さらに、請求項３に係る発明は、上記破砕機の破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔の変更を、一定の寸法内における破砕刃の取付本数を変えることにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の生コンクリート用骨材の製造方法によれば、ある運転条件でもって上記破砕機を作動させることによって破砕された既存のコンクリート構造物の破砕物の粒度分布を検知し、この粒度分布と打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して破砕機の運転条件を調整し、調整された破砕機の運転条件で既存のコンクリート構造物の一部を破砕するものであるから、破砕機の打撃によるコンクリート構造物の破砕にもかかわらず、生コンクリート用の骨材として好適な粒度のコンクリート破砕物を得ることができ、この骨材をセメントと水とに混練することによって優れたワーカビリティー性を発揮する生コンクリートを製造することができる。
【００１２】
さらに、請求項２に係る発明によれば、上記破砕機の運転条件は、破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔、または破砕刃の次の破砕位置への移動距離によって決定され、これらの条件のうち、少なくとも１つを変更することによって打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布となるように運転条件を調整することを特徴とするものであるから、調整が容易で且つ正確に行うことができ、所望の粒度範囲内に納まったコンクリート破砕物を製造することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明によれば、破砕機の破砕刃一本あたりの打撃力と破砕刃の取付け間隔の変更を、一定の寸法内における破砕刃の取付本数を変えることにより行うものであるから、予め、複数本の破砕刃を一定の小間隔毎に装着可能に構成しておくことにより、破砕すべきコンクリート構造物の強度に応じて容易に破砕刃の取り付け間隔を変更することができると共に破砕刃一本あたりの打撃力を大小に調整することができる。従って、破砕刃の打撃力によって上記のように生コンクリート用の骨材として好適な粒度のコンクリート破砕物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は下端面に２本の破砕刃１、１を下方に向かって互いに平行に突設してなる打撃式破砕機Ａの一部の簡略正面図であって、破砕刃１は下端（先端）が先細の先鋭端に形成された小径短柱形状の破砕ビットからなり、この破砕刃１、１を打撃方向に対して直交する方向に所望の間隔を存して破砕機Ａの下端面に取り外し自在に装着してなるものである。
【００１５】
そして、この破砕機Ａによって既存のコンクリート構造物の一部を破砕するに際して、予め、該破砕機Ａの運転条件、即ち、破砕刃１の一本当たりの打撃力や破砕刃１の取付け間隔、或いは、破砕刃１の次の破砕位置への移動距離等の運転条件をある条件に設定してこの運転条件でもって上記破砕機Ａを作動させることにより既存のコンクリートを破砕し、該破砕物の粒度分布を検知する。
【００１６】
しかるのち、この破砕物の粒度分布と、打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して破砕機Ａの運転条件を調整し、この運転条件もって破砕機Ａを運転して既存のコンクリート構造物の一部を破砕するものである。
【００１７】
このように、破砕機Ａの運転条件を調整したのち既存のコンクリート構造物の一部を破砕することによって、打設すべきコンクリートに要求される粒度分布の骨材を得る方法をさらに詳しく説明すると、生コンクリートに用いるコンクリート破砕物からなる骨材の粒度と最大寸法に関しては明確な規定はないが、粒度については、生コンクリートの作業性や品質によって決められ、生コンクリートの骨材として望ましい粒度分布は所定範囲の粒径の骨材がある特定の粒径に偏ることなく大小の粒体が適当に混合しているものが良いとされる。なんとなれば、大径分の骨材の割合が多いと材料分離を起こしやすくなって生コンクリートのワーカビリティが低下、即ち，作業性が悪くなり、小径分の骨材の割合が多いと生コンクリートの乾燥収縮が大きくなってひび割れが発生し易くなり、品質が低下するからである。
【００１８】
次に、上記破砕機Ａによる既存コンクリートの破壊のメカニズムについて考察すると、まず、上記図１において、２本の破砕刃１、１間の間隔をａ、一回の打撃当たりの既存のコンクリート構造物に対する破砕刃の食い込み深さをｂ、次の破砕位置までの破砕刃の移動距離をｃ、既存のコンクリート構造物の強度をｄ、破砕物の寸法をｅとする。一方、破砕刃１の打撃による既存のコンクリート構造物の破砕機構としては、次の３つが考えられる。
１）破砕刃の刃先による圧潰力でコンクリートが砕かれる（圧縮破壊）
２）２本の破砕刃の食い込みによって両破砕刃間に発生する引っ張りによりコンクリートが砕かれる（引張破壊）
３）上記１）と２）との組み合わせ。
【００１９】
この圧縮破壊と引張破壊とについて説明すると、図２（イ）に示すように、破砕刃１の刃先が既存コンクリート構造物Ｃの表面に食い込み始めると、該コンクリート構造物Ｃの表層部にクラックが発生し、この状態からさらに刃先が食い込むと、図２（ロ）に示すように該刃先の圧潰力によって刃先周辺部のコンクリートの表層部が破壊して粒径の小さい骨材C1が生成されると共にクラックはさらに奥深くまで発生し且つ両破砕刃１、１の破砕刃間のコンクリート表面に発生する引張力が大きくなり、ついには両破砕刃によるクラックの先端同士が連続して図２（ハ）に示すように、これらの破砕刃１、１間のコンクリート部分が破壊されて粒径の大きな骨材C2が生成されるものである。
【００２０】
このように、１）の圧縮破壊によって既存のコンクリート構造物Ｃが砕かれる場合、２）の引張破壊に比べて比較的寸法の小さい破砕物（骨材C1) が生成される。そして、この圧縮破壊の場合には破砕刃１の食い込み深さｂが大きいと得られる破砕物の寸法ｅは大きくなる。さらに、破砕刃１の打撃圧が一定の場合には食い込み深さｂは既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄに反比例する一方、既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄが一定の場合には食い込み深さｂは打撃圧に比例する。また、複数の破砕刃１を一定の圧力でもって打撃する場合には破砕機Ａの下面における一定の寸法内における破砕刃１の取付本数を変えることによって破砕刃１本当たりの打撃圧を変えることができる。即ち、破砕刃１の取付本数が多くなると破砕刃１本当たりの打撃圧は大きくなる。図３に破砕刃１の本数と破砕物（骨材C1）の寸法ｅとの関係を示す。
【００２１】
次に、上記２）の引張破壊によって既存のコンクリート構造物Ｃが砕かれる場合について説明する。この場合には、上述したように比較的寸法の大きい破砕物（骨材C2) が生成されるが、破砕刃１、１間の既存のコンクリート構造物部分が破砕される最大ビット間隔（＝破砕物の最大寸法）は既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄに関係する。即ち、図４に示すように、既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄが小さい場合には破砕刃間のコンクリート部分が破砕される最大破砕刃間隔a1は大きくなり、既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄが大きい場合には最大破砕刃間隔a1は小さくなる。さらに、破砕刃間隔が大き過ぎると、即ち、間隔a1を超えると破砕刃間のコンクリート部分が破砕されなくなり、破砕物の最大寸法が小さくなる。よって、破砕刃の間隔ａと破砕物の寸法ｅとの間には上記図４で示すような関係が成立する。
【００２２】
上記１）の圧縮破壊と２）の引張破壊との組み合わせの場合、図５（イ）に示すように、破砕刃１の次の打撃位置までの移動距離c1が破砕刃間隔ａよりも長いと二次破砕は起きず、破砕物の寸法ｅは上記１）の圧縮破壊と２）の引張破壊を合算したものに留まる。一方、図５（ロ）に示すように、破砕刃１の次の打撃位置までの移動距離c2が破砕刃間隔ａよりも短いと、上記２）引張破壊によって得られる比較的大径の破砕物を再度破砕することになり（二次破砕）、破砕物の寸方ｅは小さくなる。破砕刃が一定の移動距離でもって順次移動しながら既存のコンクリート構造物Ｃを破砕していくと、移動距離ｃが短い程、破砕物の寸法ｅは小さくなる。
【００２３】
以上のことから、破砕物の粒度に影響を与える因子は、破砕される既存のコンクリート構造物Ｃの強度ｄと、破砕刃１の打撃圧と、破砕刃１の取付間隔ａと、破砕刃１の移動距離ｃである。ここで、破砕刃１の打撃圧を大きくする手段として破砕刃１の本数を少なくした場合、上述したように破砕刃１の取付間隔ａが広くなって破砕物の寸法が大きくなる傾向があり、破砕刃１の本数を少なくすると破砕物の寸法が小さくなる傾向がある。この傾向は定性的には言えても、事前に定量的に把握することが困難である。さらに、破砕物の寸法は、破砕機Ａの破砕刃の形状やサイズによっても変化し、また、一か所における打撃回数によっても変化する。
【００２４】
そのため、予め、破砕刃１の一本あたりの打撃力や破砕刃１の取付け間隔、さらには破砕刃１の次の破砕位置への移動距離等の運転条件をある一定の条件に設定し、この運転条件でもって上記破砕機Ａを作動させることによって破砕された既存のコンクリート構造物の破砕物の粒度分布を検知し、この粒度分布と打設すべき生コンクリートに要求される骨材の粒度分布とを比較して打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布に対応した破砕機Ａの運転条件を調整し、調整した運転条件でもって破砕機Ａを運転して既存のコンクリート構造物Ｃの一部を破砕するものである。
【００２５】
図６は上記破砕機Ａによって既存のコンクリート構造物Ｃを破砕することにより、打設すべき生コンクリートに要求される骨材を得る具体的な方法を示したフローチャートで、まず、破砕機Ａの運転条件を適当に設定した状態で既存のコンクリート構造物Ｃを斫り、得られる破砕物の粒度分布を測定してこの粒度分布と骨材として必要とされる粒度分布の範囲とを比較し、上記破砕物の流動分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内であるかどうかを調べ、許容範囲内であれば上記設定した運転条件によって既存のコンクリート構造物Ｃを破砕する。
【００２６】
一方、許容範囲外である場合には、破砕機Ａの運転条件を変更して既存のコンクリート構造物Ｃの破砕を行う。即ち、破砕物が骨材として大径分が超過している場合、破砕刃１の移動距離（破砕ピッチ）を短くするか、打撃圧を小さくするか、破砕刃間の間隔を短くする。この場合、これらの３つの運転条件のうち、少なくとも１つを変更させることによって調整する。また、破砕物が骨材として小径分が超過している場合には、上記とは逆に、破砕刃１の移動距離（破砕ピッチ）を長くするか、打撃圧を大きくするか、破砕刃間の間隔を長くする。この場合も、これらの３つの運転条件のうち、少なくとも１つを変更させることによって調整する。
【００２７】
このように運転条件を変更したのち、再び、既存のコンクリート構造物Ｃを破砕し、上記同様にその破砕物の粒度分布と上記骨材として必要とされる粒度分布の範囲とを比較して、上記破砕物の粒度分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内であれば変更した上記運転条件によって既存のコンクリート構造物Ｃを破砕する。一方、許容範囲でない場合には再び、上記同様に破砕機Ａの運転条件を変更して破砕物の粒度分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内となるように設定するものである。
【００２８】
この骨材の製造方法によれば、破砕機Ａの運転条件として破砕刃１の打撃圧を変更するようにしたが、打撃圧を一定（不変）にして移動距離と破砕刃間の距離を変更することにより、所定の粒度分布範囲内の骨材を製造するようにしてもよい。図７はその骨材の製造方法を示したフローチャートで、まず、上記図６で示した骨材の製造方法と同様に、破砕機Ａの運転条件を適当に設定した状態で既存のコンクリート構造物Ｃを斫り、得られる破砕物の粒度分布を測定してこの粒度分布と骨材として必要とされる粒度分布の範囲とを比較し、上記破砕物の粒度分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内であるかどうかを調べ、許容範囲内であれば上記設定した運転条件によって既存のコンクリート構造物Ｃを破砕する。
【００２９】
一方、許容範囲外の場合には、破砕機Ａの運転条件を変更して既存のコンクリート構造物Ｃの破砕を行う。即ち、破砕物が骨材として大径分が超過している場合、破砕刃１の移動距離（破砕ピッチ）を短くすることが可能かどうかを判断し、可能であれば短くする一方、できない場合は破砕刃１の本数を増やす。また、破砕物が骨材として小径分が超過している場合には、上記とは逆に、破砕刃１の移動距離（破砕ピッチ）を長くすることが可能かどうかを判断し、可能であれば長くする一方、できない場合は破砕刃１の本数を減らす。
【００３０】
このように運転条件を変更したのち、再び、既存のコンクリート構造物Ｃを破砕し、上記同様にその破砕物の粒度分布と上記骨材として必要とされる粒度分布の範囲とを比較して、上記破砕物の粒度分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内であれば変更した上記運転条件によって既存のコンクリート構造物Ｃを破砕する。。一方、許容範囲外の場合には再び、上記同様に破砕機Ａの運転条件を変更して破砕し、その破砕物の粒度分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内となるように設定するものである。
【００３１】
なお、本発明の打設すべきコンクリートに要求される骨材の粒度分布とは、ＪＩＳ規格に適合する市販の粗骨材と細骨材とを所定の割合で混合してなる骨材の粒度分布であり、通常用いられる混合割合（細骨材率＝細骨材／（細骨材＋粗骨材）で45重量％）の場合の粒度分布は図８のようになる。次に、本発明の具体的な一実施例を示す。
【００３２】
〔実施例〕
既設トンネルの老朽化した底部を改修するに際して、まず、打撃式の破砕機を用いて上記既設トンネルの底部を全面に亘って深さ５cm、斫った。この際、得られた破砕物の粒度分布を測定してこの粒度分布と予めある運転条件でもって上記破砕機を作動させることによって破砕した既存トンネルの破砕物の粒度分布とを比較して、上記破砕物の流動分布が骨材として必要とされる粒度分布の範囲内となるように破砕機Ａの運転条件を設定した。その運転条件は、破砕刃の打撃圧が140kg 、打撃数が1600回／分、破砕刃の本数が５本（正五角形の各角部に配置）、破砕刃の取付間隔が65mm、破砕刃の断面方向の１回の移動距離が30mmであった。その結果、図９に示すように、生コンクリート用の骨材として好適な粒度のコンクリート破砕物を得ることができた。この骨材をセメントミルクに添加、混練することによって生コンクリートを調整し、上記既設トンネルの底部における斫り面に厚さ15cm程度打設することによって既設トンネル底部を改修した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】破砕刃を取付けている破砕機の下部の簡略正面図。
【図２】既存のコンクリート構造物を破砕する手順を示す簡略正面図。
【図３】破砕刃の本数と破砕物の寸法との関係図。
【図４】破砕刃の取付間隔と破砕物の寸法との関係図。
【図５】破砕刃の移動距離を大小に変更した場合の説明図。
【図６】生コンクリートに要求される骨材を得る方法を示すフローチャート。
【図７】生コンクリートに要求される骨材を得る別な方法を示すフローチャート。
【図８】骨材の粒度分布を示す線図。
【図９】得られた骨材の粒度分布線図。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  破砕機
Ｃ  既存のコンクリート構造物
１  破砕刃
【図１】
2005112638.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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