(57)【要約】  【課題】石炭火力発電所の副産物である石炭灰と脱硫石膏を適正配合し、少量の生石灰又は消石灰と水を添加して混練した湿潤粉体の用途開発に関し、湿潤粉体を固化破砕して、補足材としての用途を開発することにより、製品課題である供給性（貯蔵性）および施工性の問題を改善するとともに、コンクリート再生路盤材との組合せにより高市場性の製品を実現する。  【解決手段】石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材の破砕物とコンクリート再生砕石を重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入し、メッシュの異なる複数のスクリーンで分粒した後に、所定の割合で混合して粒度調整することによって、コンクリート再生路盤材を製造する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材を破砕して、コンクリート再生砕石と混ぜて補足材として用いることを特徴とする石炭灰固化材の利用方法。
【請求項２】
少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材の破砕物を補足材としてコンクリート再生砕石と混ぜてなることを特徴とするコンクリート再生路盤。
【請求項３】
少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材を破砕してなることを特徴とするコンクリート再生路盤用の補足材。
【請求項４】
少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材の破砕物とコンクリート再生砕石を重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入し、次いでメッシュの異なる複数のスクリーンで分粒した後に、所定の割合で混合して粒度調整することを特徴とするコンクリート再生路盤材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電所の副産物である石炭灰と脱硫石膏を適正配合し、少量の生石灰又は消石灰と水を添加して混練した湿潤粉体の用途開発に関し、この湿潤粉体を転圧して養生し固化した破砕物をコンクリート再生砕石と混合して路盤材とするものである。
【背景技術】
【０００２】
前記のように、石炭灰と脱硫石膏を適正配合し、少量の生石灰又は消石灰と水を添加して混練した湿潤粉体（ポゾテック：商標）を転圧し養生することによって、路盤や路床、盛土材などの土木材として使用する石炭灰固化材は、石炭灰の再利用の目的で開発されたもので、平成７年に三井グループが財団法人土木研究センターから技術認証を得ている（非特許文献１）。
【０００３】
ところが、この石炭灰固化材は、石炭灰の有効利用を促進するため、石炭火力発電所に導入され製品化されている事例があるが、需要が少なく、大量有効利用に至っていないため、新たな用途開発が強く求められている。
【０００４】
しかしながら、この石炭灰固化材は、施工前は湿潤粉体であるため、貯蔵が困難であり、施工は天候に左右されやすく、施工後は固化養生期間が必要なことなど、現場工事とのマッチングが困難な面がある。一方、道路路盤材への利用は利用規模が大きく繰返し需要が見込めるが、湿潤紛体のポゾテックはアスファルト舗装要綱に定める安定処理路盤材として分類されるものであって、市場では砕石状の粒状路盤材が主流であるため、大量有効利用に至ってない。従って、石炭灰固化材の大量有効利用を促進するには、市場性の高い資材としての用途開発を図る必要がある。
【０００５】
これに対し、石炭灰を硬化処理して路盤材と配合する技術として、特開２００２−００１２８３号公報や特開２００１−３４７２５２号公報などが知られているが、これらの従来技術における石炭灰固化物はセメントを利用して造粒固化するため、コスト高となり、石炭灰の効果的な再利用という目的に反する。
【特許文献１】特開２００２−００１２８３号公報
【特許文献２】特開２００１−３４７２５２号公報
【非特許文献１】「財団法人  土木研究センター  技審証第０６０９号」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、石炭灰と同じく石炭火力発電所の副産物である脱硫石膏を主原料とする石炭灰固化材を有効利用できる用途を開発することで、石炭灰の再利用を実現するものである。すなわち、石炭灰と脱硫石膏を主原料とする湿潤粉体を転圧して養生し硬化させ、その破砕物をコンクリート再生砕石と混合して路盤材の補足材として有効利用するものである。
【０００７】
前記の石炭灰固化材は、転圧の際にポゾラン反応により固化安定し、材齢に応じて強度発現する特性があるが、ポゾテック固化材は単体では粒状路盤材として「すりへり減量」に難点があって、製品化が困難である。しかし、本発明は、市場で普及しているコンクリート再生路盤材との組合せによる用途開発であるから、すりへり減量の問題はほとんど生じない。
【０００８】
コンクリート再生路盤材は、建設リサイクル法の施行に伴い公共道路工事の仕様指定材となるなど、需要が旺盛であるが、原料調達が不安定であり、原料不足を補うため天然砕石（じゅり等）を混合している事例がある。したがって、前記の石炭灰固化材を補足材として利用できる需要は十分に見込める。
【０００９】
しかも、再生路盤材の技術基準を定めるプラント再生舗装技術指針（社団法人日本道路協会編）によれば、再生路盤材には、品質改善を目的とする補足材の使用が認められているにも係わらず、実用化の事例は無いことからも、本発明による補足材は十分に実現性がある。
【００１０】
本発明は、このように湿潤粉体の「ポゾテック」を固化破砕して、補足材としての用途を開発することにより、製品課題である供給性（貯蔵性）および施工性の問題を改善するとともに、コンクリート再生路盤材との組合せにより高市場性の製品を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項１は、少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材を破砕して、コンクリート再生砕石と混ぜて補足材として用いることを特徴とする石炭灰固化材の利用方法である。
【００１２】
このように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を一旦転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材を破砕して、コンクリート再生砕石と混ぜる方法によると、破砕固化材の状態でコンクリート再生砕石と混ぜて路盤材とするため、コンクリート再生路盤材の補足材としての有効利用が可能となる。
【００１３】
このように、コンクリート再生路盤材の補足材として使用する限り、前記の「すりへり減量」などの問題もほとんどなく、また補足材としての使用条件も満たせるため、石炭灰固化材の用途拡大が可能となる。
【００１４】
請求項２は、少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材の破砕物を補足材としてコンクリート再生砕石と混ぜてなることを特徴とするコンクリート再生路盤である。
【００１５】
このように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材の破砕物を補足材としてコンクリート再生砕石と混ぜてなるコンクリート再生路盤は、石炭灰固化材を混ぜることで、従来の天然砕石の代用となるので、原料不足の問題を解消できる。しかも、石炭灰を再利用できるため、石炭灰固化材の用途開発という所期の目的も達成できる。
【００１６】
請求項３は、少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材を破砕してなることを特徴とするコンクリート再生路盤用の補足材である。
【００１７】
このように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材を破砕すれば、コンクリート再生路盤用の補足材となるため、石炭灰固化材の用途開発が達成される。しかも、この固化材の破砕物は、コンクリート再生砕石と一緒に破砕機に投入して破砕できるので、在来のコンクリート再生砕石と同様に取り扱い処理でき、便利である。
【００１８】
請求項４は、少なくとも石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材の破砕物とコンクリート再生砕石を重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入し、メッシュの異なる複数のスクリーンで分粒した後に、所定の割合で混合して粒度調整することを特徴とするコンクリート再生路盤材の製造方法である。
【００１９】
このように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材の破砕物とコンクリート再生砕石を重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入して破砕するので、石炭灰固化材によるコンクリート再生路盤材としての製造・実用化が可能となる。
【００２０】
このように一緒に破砕して、メッシュの異なる複数のスクリーンで分粒した後に、所定の割合で混合して粒度調整するので、何れのサイズの路盤材にも、ほぼ２０〜３０：８０〜７０の割合で石炭灰固化材とコンクリート再生砕石とが配合されていることになり、コンクリート再生路盤材としての条件を満たし、しかも品質が一定のコンクリート再生路盤材を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１のように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を一旦転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材を破砕して、コンクリート再生砕石と混ぜる方法によると、破砕固化材の状態でコンクリート再生砕石と混ぜて路盤材とするため、補足材としての有効利用が可能となる。また、コンクリート再生路盤材の補足材として使用する限り、「すりへり減量」などの問題もほとんどなく、補足材としての使用条件も満たせるため、石炭灰固化材の用途拡大が可能となる。
【００２２】
請求項２のように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材の破砕物を補足材としてコンクリート再生砕石と混ぜてなるコンクリート再生路盤は、石炭灰固化材を混ぜることで、従来の天然砕石の代用となるので、原料不足の問題を解消できる。しかも、石炭灰を再利用できるため、石炭灰固化材の用途開発という所期の目的も達成できる。
【００２３】
請求項３のように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、養生してなる固化材を破砕すれば、コンクリート再生路盤用の補足材となるため、石炭灰固化材の用途開発が達成される。しかも、この固化材の破砕物は、コンクリート再生砕石と一緒に破砕機に投入して破砕できるので、在来のコンクリート再生砕石と同様に取り扱い処理でき、便利である。
【００２４】
請求項４のように、石炭灰と脱硫石膏を配合し水を添加して混練した湿潤粉体を転圧して硬化させ、次いで養生してなる固化材の破砕物とコンクリート再生砕石を重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入して破砕するので、石炭灰固化材によるコンクリート再生路盤材としての製造・実用化が可能となる。
【００２５】
このように一緒に破砕して、メッシュの異なる複数のスクリーンで分粒した後に、所定の割合で混合して粒度調整するので、何れのサイズの路盤材にも、ほぼ２０〜３０：８０〜７０の割合で石炭灰固化材とコンクリート再生砕石とが配合されていることになり、コンクリート再生路盤材としての条件を満たし、しかも品質が安定したコンクリート再生路盤材を実現できる。
【００２６】
以上のように、石炭灰固化材をコンクリート再生路盤材の補足材として用途拡大を図ることにより、石炭灰の大量有効利用が促進でき、石炭火力発電所の安定運用の確保にも寄与できる。また、石炭灰固化材をコンクリート再生路盤材の補足材として利用することにより、増量材として使用されている天然砕石の節減とコンクリート再生路盤材の原料確保が図られるとともに、コンクリート塊（建設廃材）の円滑なリサイクル推進にも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に本発明による石炭灰固化材砕石混合コンクリート再生路盤材とその製造方法が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。本発明の石炭灰固化材砕石混合コンクリート再生路盤材を製造するには、まず石炭灰固化材の砕石（破砕物）を製造する。
【００２８】
すなわち、「財団法人土木研究センター技審証０６０９号」に定める「ポゾテック使用マニュアル」に基づいて、石炭灰と脱硫石膏を適正配合し、少量の生石灰又は消石灰と水を添加して混練した湿潤粉体を屋外ヤードにて盛土施工する。このとき、例えば３０ｃｍ程度の均一の厚さとなるように、湿潤粉体をブルドーザーなどで敷均し、その上をタイヤローラーなどを走行させて転圧する。こうして押し固めて硬化させた状態で、雨に濡れないようにブルーシートなどでカバーして約２８日間の自然養生をする。
【００２９】
こうして養生固化が完了したあと、バックホーなどで３０cm角程度に粗割して、石炭灰固化材の砕石とする。なお、この粗割材の一軸圧縮強度は５０kgｆ／ｃm2程度を発現した。
【００３０】
なお、石炭灰湿潤粉体の製造は、「財団法人土木研究センター技審証０６０９号」に定める「ポゾテック製造マニュアル」に基づいて、石炭灰および脱硫石膏の性状により、有害物質の溶出が土壌環境基準をクリアする最適配合比を設定して行なった。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１は、原料の配合例であり、Ａ石炭、Ｂ石炭、Ｃ石炭ともに、石炭灰と脱硫石膏との比率は５０：１であり、生石灰の添加率もすべて約５％である。水の比率だけが、使用石炭の種類に応じて３３％、３４％、３５％とそれぞれ異なっている。前記の脱硫石膏も石炭火力発電所で副産物として発生した物を用いることができ、また、生石灰に代えて消石灰を用いてもよい。さらに、石炭灰中の遊離石灰量が多い場合は、生石灰や消石灰を添加しない場合もある。すなわち、原料石炭灰の成分によっては、生石灰や消石灰は必ずしも必要としない。また、脱硫石膏の石炭灰との配合比率も、前記の「５０：１」から「１０：１」程度まで増やすことも可能である。
【００３３】
図１は、前記のようにして製造した砕石を補足材として用いたコンクリート再生路盤材の製造方法の実施形態を示すフローチャートである。１はコンクリート再生砕石、２は前記のようにして製造した石炭灰固化材の砕石（粗割材）であり、重量比で前者７５％に対し、後者２５％の割合で破砕プラント３の破砕機４に同時に投入して破砕する。
【００３４】
その結果、両者が破砕混合された状態の破砕粒となって排出されるが、これを分粒する。すなわち、まず４０mmメッシュのスクリーンＳ１を、次いで１０mmメッシュのスクリーンＳ２を通すことで、後者を通過した１０ｍｍ以下の小粒ｍを集め、前者からは４０〜１０ｍｍの大粒Ｍを集める。こうして分粒した後に、「小粒２：大粒３」の割合で混合手段５によって均一に混合し、粒度調整することにより、石炭灰固化材の砕石を補足材として配合したコンクリート再生路盤材の製品６が完成する。
【００３５】
石炭灰固化材の砕石は補足材であるから、コンクリート再生砕石との配合量には限度があり、コンクリート再生砕石７０％に対し、石炭灰固化材の砕石が３０％程度が限界で、３０％を越えると「すりへり減量」が高すぎるなどの石炭灰固化材の弱点が現れて、コンクリート再生路盤材として適しなくなる。また、石炭灰固化材砕石が少なすぎると、石炭灰の消費拡大の目的に反するので、少なくとも２０％程度は使用する必要がある。したがって、石炭灰固化材の砕石とコンクリート再生砕石との使用割合は、重量比で２０〜３０：８０〜７０の割合で破砕機に同時投入することが望ましい。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表２は、前記実施形態のようにコンクリート再生砕石７５％に対し石炭灰固化材の砕石２５％の割合で配合してなるコンクリート再生路盤材の材料試験結果であり、コンクリート再生砕石１００％の例と、ポゾテック砕石１００％の例も併記してある。この表から明らかなように、プラント再生舗装技術指針（社団法人日本道路協会編）に定める道路用の下層路盤材ＲＣ−４０の品質規格を全て満足している。なお、石炭灰固化材を補足材として使用することにより、コンクリート再生砕石１００％の路盤材に比べて修正ＣＢＲ値が２.5倍以上となる品質改善効果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によると、石炭灰固化材をコンクリート再生路盤材の補足材としてコンクリート再生処理事業者および再生路盤材混合所等へ提供できる。また、石炭灰固化材（ポゾテック砕石）２０〜３０％とコンクリート再生砕石８０〜７０％を配合した再生路盤材はＲＣ−４０（ポゾテック砕石混）の表示で公共工事に使用できる道路用の下層路盤材として製品化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】石炭灰固化材の砕石を用いたコンクリート再生路盤材の製造方法の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  コンクリート再生砕石
２  石炭灰固化材の破砕物（砕石）
３  破砕プラント
４  破砕機
Ｓ１  40mmメッシュのスクリーン
Ｓ２  10mmメッシュのスクリーン
ｍ  小粒
Ｍ  大粒
５  混合手段
６  コンクリート再生路盤材の製品
【図１】
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