(57)【要約】【課題】コンクリート骨材へのコンクリート微粉末の20〜100重量%の混入を可能とする。【解決手段】コンクリート廃材からコンクリート微粉末を分離する分離工程と、コンクリート微粉末の成分を調整する調整工程と、成分の調整をしたコンクリート微粉末を溶融する溶融工程とを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート廃材からコンクリート微粉末を分離する分離工程と、
前記コンクリート微粉末の成分を調整する調整工程と、
前記成分の調整をしたコンクリート微粉末を溶融する溶融工程と、
を有することを特徴とするコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法。
【請求項２】
前記調整工程は、
前記コンクリート微粉末を、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、シュードワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近に成分の調整を行うことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法。
【請求項３】
前記成分の調整をしたコンクリート微粉末は、溶融温度が低く水硬性の物質が生成しないことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法。
【請求項４】
前記溶融工程は、
前記成分の調整をしたコンクリート微粉末を、溶融炉で1200℃以上の温度で溶融することを特徴とする請求項２または３に記載のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法により製造されたことを特徴とするコンクリート微粉末溶融骨材。
【請求項６】
請求項５に記載のコンクリート微粉末溶融骨材を、コンクリート材料として骨材の一部、もしくは、全量に再利用したコンクリート及びコンクリート製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート廃材から再生骨材を製造した後に残るコンクリート微粉末を主原料とし、コンクリート骨材として使用できるコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法及びその製造方法により製造されたコンクリート微粉末溶融骨材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本原子力発電（株）の東海発電所（昭和41年運転開始）は、平成10年3月に運転を停止し、平成13年から廃止措置を行っている。これに伴い、将来的に約16万トンの「放射性廃棄物として扱う必要のない」コンクリート廃材が発生するが、これらのコンクリートを廃棄物の発生抑制及び資源の有効利用の観点から、敷地内で再利用するための方策が検討されている。
【０００３】
従来、コンクリート廃材は廃棄物として処分するか、再利用するとしても路盤材や埋め戻し材としての利用に限定されていた。近年、環境を考慮し限りある資源の有効活用を実施する循環型社会へと日本は変化しつつあり、コンクリート分野においても、コンクリート廃材から再生粗骨材、再生細骨材を製造する技術開発が盛んに行われ、確立された技術がいくつかある。
【０００４】
しかしながら、再生粗骨材、再生細骨材をとりのぞいたあとに残る約4割にあたるコンクリート微粉末については、コンクリート骨材としての品質を満足せず、廃棄処分されるか、再利用するとしてもコンクリートへの混和材、地盤改良材への部分的な使用に限られている。これでは、東海発電所の敷地内での使用を考えた場合、コンクリート微粉末を使いきるには限りがあるため、コンクリート微粉末の新しい活用方法を検討する必要がある。
【０００５】
コンクリート微粉末を再利用する技術として、特許文献1には、コンクリート微粉末をそのままセメント混和材として利用する方法が提案されている。また、特許文献2には、コンクリート微粉末に造粒材、短繊維を添加し、焼成して形成する再生骨材の製造方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３３５８７１５号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1は、コンクリート微粉末をそのままセメント混和材としているため、20重量%以上を混入しないほうがよいとしている。これは、20重量%以上混入するとセメント組成物における初期強度の増加が発現しないという不都合があるためである。使用量に制限がついているため、コンクリート廃材の約4割にものぼるコンクリート微粉末を敷地内で処理するには十分な方策ではない。
【０００７】
特許文献2に記載の再生骨材の製造方法についても、コンクリート微粉末の混入量を10〜20重量%に限定しており同様である。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、コンクリート廃材から再生骨材を製造した後に残るコンクリート微粉末を主原料とし、溶融前に若干の成分調整を実施することにより溶融骨材の性能を限定し、製造する溶融骨材へのコンクリート微粉末の20〜100重量%の混入を可能としようとするものである。このコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法により製造したコンクリート微粉末溶融骨材は、コンクリート骨材としての性能を満足しており、その全部もしくは一部を置き換えることが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法は、コンクリート廃材からコンクリート微粉末を分離する分離工程と、コンクリート微粉末の成分を調整する調整工程と、成分の調整をしたコンクリート微粉末を溶融する溶融工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法により製造された溶融骨材を、コンクリート微粉末溶融骨材と定義する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法によれば、今までほとんど使い道のなかったコンクリート微粉末をコンクリート骨材として再生することができる。これにより、コンクリート廃材の全量を再びコンクリートの材料として使用でき、廃棄物量の削減を図ることが可能となるとともに、資源の有効活用を図ることが可能となる。また、本発明で製造するコンクリート微粉末溶融骨材は、通常のコンクリート骨材としての性能を満足しており使用用途に限りがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態であるコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法について、図を参照して詳細に説明をする。
【００１３】
まず、本発明の実施形態であるコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法の分離工程について説明をする。
【００１４】
図１に示すように、コンクリート微粉末とは、コンクリート廃材から再生粗骨材（5ｍｍ以上）及び再生細骨材（0.15mm以上5mm未満）を製造した後に残る副産微粉末（0.15mm未満）のことをいう。
【００１５】
コンクリート微粉末の製造方法の代表的な技術としては、コンクリート塊を300℃程度で加熱して、セメントペースト部分を脱水、脆弱化した後、骨材を破砕しない程度の摩擦作用で骨材の周りに付着しているモルタルやセメントペーストを選択的に除去する「加熱すりもみ法」によって、一般的なコンクリートに使用される粗骨材及び細骨材と同等の品質を有する再生粗・細骨材を製造する技術があり、これら再生粗・細骨材の副産物としてコンクリート微粉末は発生する。本実施形態の分離工程は、再生粗・細骨材の副産物として発生するコンクリート微粉末を分離するものである。
【００１６】
本実施形態においては、このように分離されたコンクリート微粉末を溶融し、組成を変化させてコンクリート骨材を製造する方法を提案するものである。
【００１７】
従来研究されている環境に配慮したコンクリートの材料としてはスラグがある。スラグは、鉄鋼製造時に副産物としての高炉スラグ、製鋼スラグや、廃棄物減容のための焼却灰スラグ、下水汚泥スラグなどが代表的である。
【００１８】
これらのスラグは、当然のことながらスラグ自体を製造することを目的としておらず、あくまでも副産物として製造されるものである。つまり、積極的にスラグ自体の性能を求めるものではない。本実施形態で提案するコンクリート微粉末溶融骨材は、主原料をコンクリート微粉末に限定し、かつ、溶融後の骨材の性能を管理するために溶融する前段階でコンクリート微粉末の成分を調査し、成分を調整することを提案する。
【００１９】
コンクリート微粉末の成分の調査方法としては、例えばガラスビード法による粘土類検量線を用いた蛍光X線分析が挙げられる。これは、 試料にＸ線を照射すると物質中に含まれる元素固有のエネルギーの2次Ｘ線(蛍光Ｘ線)が放出される。コンクリート微粉末から出てくる蛍光X線を、あらかじめ化学成分の含有量とX線強度が既知である粘土類検量線に照合して定量し、物質に含まれる元素の種類と量とを判別する方法である。
【００２０】
また、ガラスビード法は、粉末状試料に融解剤を加え加熱してガラス板状にし、試料を均一に調製する方法であり、X線強度に影響する試料の粒度や結晶構造の要因を排除できる。
【００２１】
次に、本発明の実施形態であるコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法の調整工程について説明する。
【００２２】
本実施形態における成分の調整工程は、コンクリート微粉末の成分を、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、シュードワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近に調整する工程である。
【００２３】
高炉スラグなどの一部は、水和活性を有するため保管中に固結を起こす場合があり、また硬化体でも反応がすすみ、膨張を起こすことがある。これは、水硬性や潜在水硬性の物質を含むためであり、このような物質を含むものは多孔質なものが多く、強度が低いこと、吸水率が高いことなどからコンクリート骨材としては適さない。
【００２４】
一方、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、シュードワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近の組成物は、水硬性（C2S、C3S、C3A、C4AFなど）の物質が生成せず、アルカリに対する反応性が少ないため、コンクリート骨材として安定している。また、この付近の組成物は、他の組成物に比べ融点が低く溶融作業を経済的に実施することができる
【００２５】
図２は、本実施形態のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法における成分調整の方法を説明する図である。
【００２６】
コンクリート微粉末は、セメントペーストが主成分であるが、骨材が削れたものも混ざっており、SiO2、Al2O3、CaOが適度に混じっている（図２中の領域Ａ）。このため、若干の成分調整を実施することで、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、ワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近に組成を変更できる（図２中の領域Ｂ）。
【００２７】
本実施形態のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法における成分の調整工程は、SiO2またはAl2O3、CaOからなるケイ石、フライアッシュ、建設残土、石灰石などと、これらの組合せによりコンクリート微粉末の成分の調整を行い、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、シュードワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近にコンクリート微粉末の成分調整を行うものである。これにより、溶融骨材の性能を限定し、コンクリート骨材へのコンクリート微粉末の20〜100重量%の混入が可能となる。また、この範囲に、成分調整することにより、溶融温度が低くなり、水硬性の物質も生成しなくなる。
【００２８】
なお、本実施形態のコンクリート微粉末の組成（重量%）としては、おおよそSiO2  55.1%、Al203  10.8%、CaO  18.6%、Fe2O3  3.7%、MgO  1.8%、SO3  0.6%である（例えば、特許文献１参照）。また、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、ワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近の組成（重量%）は、CaOが20%以上40%以下、SiO2が20%以上70%以下、Al203が10%以上50％以下の範囲となる。
【００２９】
成分調整法としては、SiO2が足りない場合には珪砂などのSi含有の成分で調整し、Al2O3が足りない場合には粘土や建設残土、フライアッシュなどAl含有の成分で調整し、CaOが足りない場合には石灰石、生コンクリートスラッジなどのCa含有の成分で調整することができる。成分の調整については、SiO2／Al2O3の重量比が1〜4、CaO／ Al2O3の重量比が1〜3の範囲となるように調整する。
【００３０】
次に、本発明の実施形態であるコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法の溶融工程について説明をする。
【００３１】
通常、ポルトランドセメントのみを完全に溶融するには1900℃の温度が必要であるが（図２中の点C）、長石組成のうちアノーサイト（Anorthite）、シュードワラストナイト(Pseudowollastonite)、ゲーレナイト(Gehlenite)の初晶域の接する範囲付近の組成（図２中の領域Ｂ）では、溶融温度は1200℃程度となり、融点を下げることにより溶融骨材の製造費用を安く抑えることができる。また、この組成付近では、水硬性の物質を生成せず、またアルカリに対する反応性が少なく、コンクリート骨材として安定であることが確認されている。製造されたコンクリート微粉末溶融骨材は、コンクリート骨材としての性能を満足しているため、その全部もしくは一部をコンクリート骨材として置き換えることが可能となる。
【００３２】
溶融方法としては、直接溶融炉、電気式溶融炉（アーク式、プラズマ式）、バーナー式溶融炉、ガス化溶融炉等の方式がある。1200℃以上の温度が確保されれば、コンクリート微粉末溶融骨材を製作することは可能である。
【００３３】
また、溶融後のコンクリート微粉末溶融骨材の冷却方法としては、下記の方式が考えられる。
【００３４】
１．水によって急激に冷やす水砕法
溶けている状態の溶融骨材を、水を張った水槽に落とし急激に冷やす方法（シャワーで冷やす方法もある）。出来上がった溶融骨材は、細かい砂利、砂状になる。
【００３５】
２．自然に冷やす空冷法
溶けている状態の溶融骨材を大気中に放置し、冷やす方法。出来上がったスラグは水冷法スラグより強度があり、大きさも大きい。
【００３６】
３．熱を加えながら冷やす徐冷法
溶けている状態の溶融骨を加熱しながら徐々に冷やす方法。出来上がったスラグは空冷法スラグより強度がある。
【００３７】
本実施形態においては、溶融する原料をコンクリート微粉末に限定することにより、品質の安定も達成される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法によれば、今までほとんど使い道のなかったコンクリート微粉末をコンクリート骨材として再生することができる。これにより、コンクリート廃材の全量を再びコンクリートの材料として使用でき、廃棄物量の削減を図ることが可能となるとともに、資源の有効活用を図ることが可能となる。また、本発明で製造するコンクリート微粉末溶融骨材は、通常のコンクリート骨材としての性能を満足しており使用用途に限りがない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】コンクリート廃材からの骨材等の再利用を示す図である。
【図２】本実施形態のコンクリート微粉末を主原料としたコンクリート微粉末溶融骨材の製造方法における成分調整の方法を説明する図である。
【図１】
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【図２】
2007284266.tif 000004