(57)【要約】【課題】ＦＲＰ廃材を微粉砕しなくてもコンクリート製品用の骨材として用いることのできるコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材、その製造方法及びそれを用いたコンクリート製品の提供。【解決手段】繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体の表面にセメント凝結物を固化させたことを特徴とするコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材、及び繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、及び水／セメント比が０．４〜１．２になる水を加えて、混合攪拌、養生硬化して、粒状体の表面にセメント凝結物を固化させることを特徴とするコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体の表面にセメント凝結物を固化させたことを特徴とするコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材。
【請求項２】
繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、及び水／セメント比が０．４〜１．２になる水を加えて、混合攪拌、養生硬化して、粒状体の表面にセメント凝結物を固化させることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材の製造方法。
【請求項３】
繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、自硬性を有する石炭灰をセメントの２５〜７５重量％、及び水／セメント比が０．４〜１．２になる水を加えて、混合攪拌、養生硬化して、粒状体の表面にセメント凝結物を固化させることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材を含むコンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材、その製造方法及びそれを用いたコンクリート製品に関し、特に繊維強化プラスチック製品の廃材を粉砕して用いるコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材、その製造方法及びそれを用いたコンクリート製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート製品は、現在社会では建築・土木分野で幅広く、かつ大量に使用されており、これらの原材料としては、細骨材、粗骨材及びセメント等が用いられている。
現在、この骨材としては、主に細骨材、粗骨材として砂、砂利、砕石等が用いられているが、これらの天然骨材は、資源の枯渇問題が深刻な問題となっており、砂、砂利、砕石等に替わる新しい骨材を見つけ出すことが熱望されている。
一方、産業廃棄物中最も処理が難しいといわれている繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰということがある。）の廃材処理技術は、いろんな研究開発がなされているが、適切な処理方法が確立されてなく、今なお埋立てが主流になっているが、埋立て地も適当な場所がなくなりつつあり、適切な処理技術の開発が望まれている。
【０００３】
これらの問題点を解決する手法として、コンクリート製品の骨材として、ＦＲＰの廃材を用いる方法が考えられている。例えば、微粉末状乃至粒子状の熱硬化性プラスチック粉末を全量の１０〜５０重量含むセメント系硬化体において、少なくとも該硬化体の表面の熱硬化性プラスチック粉末が該プラスチックの熱変形温度以上の熱処理により、セメント凝結物または骨材の表面に接着・固化させ、その結果として硬化体中に存在する細孔構造の表面上に撥水性の皮膜を形成すると共に、骨材と骨材、あるいは骨材とセメントの凝結物、あるいはセメント凝結物どうしの接触点を被覆することによって、一種の接着剤として作用させ、硬化体に撥水効果等を付与する技術（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。
さらに、粒度分布で粒度１００μｍ以下の粉末が９０％以上を占める繊維強化熱硬化性プラスチック粉末を含有する骨材と、各種セメント又は石こうからなるセメント硬化体に関する技術（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。
しかしながら、いずれの技術においても、ＦＲＰを粉末または微粉末にして用い、その結果として、ＦＲＰの樹脂が骨材同士の接着剤として作用する機能を果たすという効果に関するものであり、ＦＲＰ廃材を微粉末にする必要があった。
【０００４】
ところが、コンクリート用骨材としてＦＲＰの粉末を活用しようとすると、次のような問題点がある。すなわち、ＦＲＰは破砕が困難であり、汎用の破砕機で破砕した場合、ＦＲＰの破綻面はささくれだった状態になる。また、そのままでコンクリート用の骨材として使った場合、ささくれだった破綻面への給水が大きくなり、セメント配合の適切な条件設定が困難となる。さらに、ＦＲＰ骨材を従来の天然骨材と置換した場合、フレッシュコンクリートの流動性は悪くなり、コンンクリートの製造ができない。所定の流動性を確保するためには、単位水量を増加する必要があるが、コンクリートの物性は水／セメントの比の影響が大きく、単位水量を増やすと物性は低下する。したがって、ＦＲＰ骨材の置換量が限定される。また、ＦＲＰの破砕状況の違いにより水分吸収量が異なり、水／セメント比の標準化が困難となる、といった問題を生じる。
さらに、ＦＲＰ破砕時にガラス繊維を含んだ粉塵が大量に発生する。破砕時に集塵を行っても完全には除去できず、コンクリート配合時には粉塵が飛散し、作業環境を悪化させるとういう問題がある。
【特許文献１】特公平６−９９１７５号公報
【特許文献２】特公平７−４２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ＦＲＰ廃材を微粉砕しなくてもコンクリート製品用の骨材として用いることのできるコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材、その製造方法及びそれを用いたコンクリート製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ＦＲＰの廃材を微粉砕することなく破砕した特定の粒度を有する粒状体に特定量のセメントと水を加え、ミキサーにて混合攪拌、養生硬化させて、破砕したＦＲＰ粒状体の破綻面及び表面にセメントモルタルを付着、固化させて骨材とすることにより、ＦＲＰ骨材の吸水率を抑えて水／セメント比の標準化を容易にし、破砕により微粉塵の飛散をなくし、基本物性を向上させ、その結果製造コストを削減できるという効果を有することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体の表面にセメント凝結物を固化させたことを特徴とするコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の発明によれば、繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、及び水／セメント比が０．４〜１．２になる水を加えて、混合攪拌、養生硬化して、粒状体の表面にセメント凝結物を固化させることを特徴とする第１の発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の第３の発明によれば、繊維強化プラスチック製品を粉砕した粒度が３０ｍｍ以下の粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、自硬性を有する石炭灰（以下、単に「石炭灰」ということがある。）をセメントの２５〜７５重量％、及び水／セメント比が０．４〜１．２になる水を加えて、混合攪拌、養生硬化して、粒状体の表面にセメント凝結物を固化させることを特徴とする第１の発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第４の発明によれば、第１の発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材を含むコンクリート製品が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材は、ＦＲＰの廃材を微粉砕することなく破砕した粒状体の表面にセメント凝結物を固化させたものであるので、ＦＲＰ骨材の吸水率を抑えて水／セメント比の標準化を容易にし、破砕により微粉塵の飛散をなくし、基本物性を向上させ、その結果製造コストを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明について詳細に説明する。
１．繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）
本発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材で用いる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、特に限定されず、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの合成樹脂からなるプラスチックとガラス繊維、炭素繊維、ケプラー繊維などの各種繊維で補強した繊維強化プラスチックの廃材を挙げることができる。
本発明で用いる繊維強化プラスチックの廃材は、粒度を３０ｍｍ以下、好ましくは０．１〜２０ｍｍにする必要がある。
ＦＲＰを微粉砕することなく、現在用いられている天然骨材の粗骨材の砂利、砕石等と同じような粒度とすることにより、従来の天然粗骨材を用いたコンクリート製品の用途と同様な用途に用いることができる。また、従来の天然骨材の粗骨材と同様な大きさにすることにより、破砕費用を大幅に軽減することができる。
なお、廃ＦＲＰの粉砕方法は、特に限定されず、ＦＲＰ廃材の粉砕機としても特別仕様の装置を用いる必要がなく、汎用の破砕機で破砕して得ることができる。
【００１３】
２．セメントによるＦＲＰ表面の被覆
上記で得られたＦＲＰ粒状体は、前述のように、一般にその破綻面はささくれだった状態になっている。したがって、本発明では、ＦＲＰ粒状体の表面にセメント凝結物を固化させるというセメント被覆の処理を行う必要がある。
セメント被覆をすることにより、ＦＲＰ表面のささくれだった部分をセメントで覆い、破綻面への給水が大きくなることを防ぎ、ＦＲＰの破砕状況の違いによる水分吸水量に影響を受けず、通常の天然粗骨材等と同じ取り扱いができ、水とセメント配合の適切な条件設定を容易にすることができる。
ＦＲＰ粒状体表面のセメントによる被覆条件としては、ＦＲＰ粒状体１００重量部に対して、セメントを５〜２５重量部、好ましくは７．５〜１５重量部、水を水／セメント比が０．４〜１．２、好ましくは０．８〜１．０になる量を加え、混合攪拌し、さらに養生硬化させる。
養生硬化の方法は特に限定されないが、硬化後、骨材同士がセメントペーストにより付着し、団子状になるのを防ぐため、気中養生（常温、常湿）で３〜１４日程度行うのが好ましい。
セメントの量が５重量部未満であると、ＦＲＰ粒状体の全破綻面の被覆ができず、２５重量部を超えると硬化後、骨材同士がセメントペーストにより付着し団子状となる。
また、水／セメントの比は、ＦＲＰ破綻面のささくれ状況により吸着される水分量が異なり、セメントと反応する水分量が変動する。通常の天然粗骨材を用いるコンクリート製品においては、水／セメントの比は０．３５〜０．６程度であるが、本発明のＦＲＰ粒状体の被覆においては上記の範囲が必要となる。水／セメント比が上記範囲外では、ＦＲＰ破綻面でのセメント凝結物が得られない。
また、養生・硬化の条件は、特に限定されず、通常のコンクリート製品の養生の条件が適用される。
【００１４】
本発明のセメント被覆に用いるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや特殊セメントを用いることができる。
【００１５】
また、本発明においては、セメントに混和材として自硬性のある石炭灰を添加しても良い。上記石炭灰は、石炭を燃焼した後に発生するＳｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａの酸化物を主体とした灰の中でＣａＯを比較的多く含むもので、例えば、加圧流動床ボイラから排出されたＰＦＢＣ灰が挙げられる。
上記石炭灰は、セメントとの総和に対して、２５〜７５重量％用いることが好ましい。石炭灰が７５重量％を超えると骨材の圧縮強度が低下する。
【００１６】
３．コンクリート製品
本発明のコンクリート製品は、前述のセメント被覆ＦＲＰ粒状体から得られるコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材を骨材として用いた製品である。
本発明のセメント被覆ＦＲＰ粒状体をコンクリート製品の骨材として用いることにより、水／セメント比の標準化を容易にし、ＦＲＰ特有の撥水性、耐酸性、高強度、軽量等の基本物性をコンクリート製品の物性に反映させることができる。特に、天然骨材に較べ、塩化物イオン拡散に抵抗性を有し、塩害を受ける蓋然性の高い場所に用いられるコンクリート製品に好適に使用される。
また、フレッシュコンクリートの流動性を一定のレベルに設定した場合、セメントを被覆した骨材は、単位水量、セメント量を少なくすることができ、基本物性に優れ、コンクリートの製造コストを安くすることができる。
さらに、本発明のコンクリート製品は、上記セメント被覆粒状体の骨材以外に、通常の天然の砂、砂利、砕石等の骨材を併用することができ、特に通常の粗骨材（砕石等）の２０％以下を置換した場合は、現行のコンクリート製造設備、製造条件に適合し、市販のコンクリート製品の大半に適用することができる。さらに、コンクリートの設計基準強度が低い用途であれば、粗骨材の４０％は置換可能である。
【００１７】
本発明のコンクリート製品で用いるセメントとしては、特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや特殊セメントを用いることができる。
さらに、コンクリート製品の製造に当たって、従来の天然骨材を用いる条件と同様の条件で製造でき、セメント量、骨材量、水の量、養生硬化の条件等は、通常のコンクリート製品の条件が適用できる。
【実施例】
【００１８】
以下に本発明を実施例で説明するが、本発明は、実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例で用いた試験方法は以下の通りである。
【００１９】
（１）吸水率：ＪＩＳ  Ａ  １１１０に準拠して測定した。
（２）圧縮強度：ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠して測定した。
（３）弾性係数：ＪＩＳ  Ａ  １１４９に準拠して測定した。
（４）引張強度：ＪＩＳ  Ａ  １１１３に準拠して測定した。
（５）曲げ強度：ＪＩＳ  Ａ  １１０６に準拠して測定した。
【００２０】
（実施例１）
不飽和ポリエステルとガラス繊維を含む廃ＦＲＰを通常の破砕機を用いて表１に示す粒度分布のＦＲＰ粒状体を得た。
得られたＦＲＰ粒状体１００重量部、ポルトランドセメント１０重量部、水１０重量部（水／セメント＝１）をミキサーにて混合攪拌し、常温、常湿の気中にて１週間養生硬化させて、ＦＲＰ粒状体の表面に０．１〜０．３ｍｍのセメント層で、各粒状体の６０〜１００％（面積比）が被覆された粒状ＦＲＰ骨材を得た。得られたＦＲＰ骨材の吸水率を測定した結果を表２に示す。
【００２１】
（実施例２）
ポルトランドセメントの７５重量％を石炭灰（ＰＦＢＣ灰）に変更する以外は、実施例１と同様にしてＦＲＰ骨材を得た。得られたＦＲＰ骨材の吸水率を測定した結果を表２に示す。
【００２２】
（比較例１）
実施例１で得られたＦＲＰ粒状体の吸水率を測定し、その結果を表２に示した。
【００２３】
【表１】
2005281040.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005281040.tif 000003
【００２５】
表２より明らかなように、ＦＲＰ骨材のセメント被覆を行うと、ささくれ状態が目立たなくなり、吸水率も低くなった（実施例１〜２）。
【００２６】
（実施例３、比較例２、３）
実施例２、比較例１で得られたＦＲＰ骨材を粗骨材の一部として用い、ポルトランドセメント、細骨材、粗骨材、水を表３に示す量と一緒に、ミキサーにて混合攪拌し、通常のコンクリート製品の物性と同様の打設条件で養生硬化させ、コンクリート製品を得た。得られたコンクリート製品の物性値を表３に示す。なお、物性値は、２８材令日の値である。
【００２７】
【表３】
2005281040.tif 000004
【００２８】
表３より明らかなように、本発明のコンクリート製品は、生産性も問題なく、物性も良好であった（実施例３）。一方、実施例と同一配合でセメント被覆のないＦＲＰ骨材を用いた場合は、フレッシュコンクリートの流動性が悪く製品化できなかった（比較例２）。また、セメント被覆をしないＦＲＰ骨材を用いたコンクリート製品は、単位水量、セメントを増やさなければならず、コスト高になり、さらに物性もセメント被覆をしたＦＲＰ骨材を用いたものより劣った（比較例３）。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材は、ＦＲＰの廃材を微粉砕することなく破砕した粒状体の表面にセメント凝結物を固化させたものであるので、ＦＲＰ骨材の吸水率を抑えて水／セメント比の標準化を容易にし、破砕により微粉塵の飛散をなくし、基本物性を向上させ、その結果製造コストを削減できる。また、本発明のコンクリート製品用繊維強化プラスチック骨材を用いたコンクリート製品は、従来の粗骨材（砕石）の一部を置換した場合、現行のコンクリート設備、製造条件に適合し、市販のコンクリート製品の大半に適用することができる。