(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、
該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動を加えたことを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、
該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動１００００〜１５０００ＶＰＭを加えたことを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記骨材がスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの製造方法、特に、骨材としてスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む廃棄物を利用したコンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、コンクリートは水、セメント、骨材や各種混合剤を配合し、これをミキサなどの混合装置によって混練して製造しており、この種のコンクリ−トの製造に用いられる骨材としては、砂利、採石などの粗骨材及び砂、細砂など細骨材が一般的である。
【０００３】
ところで、近年、産業廃棄物、例えば、スラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、一部に古紙、廃パルプを含む現場発生土等は、その大部分が埋立用に廃棄処分せざるを得ないが、処分場不足や不法投棄による環境汚染が増々深刻化し、その処理が問題となっている。一方、自然保護、環境保全の観点から、コンクリートの骨材として使用される川砂や山砂の採集は限定され、また海砂は含有塩分がコンクリートの劣化をもたらすことからコンクリートの骨材としての使用には適さない。そこで、従来、廃棄せざるを得なかったスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物をコンクリートの骨材として利用することの試みも行われているが、このようなセラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプは一般的に含水率が高く、吸水率も高くなるものであるので、セメントと攪拌混合する際、抵抗性が高くなってしまい、攪拌混合することが困難となる。このため、このような、スラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物をコンクリートの骨材として利用する場合、水の量を増やさざるを得ない。すなわち、通常、この種のコンクリートを製造する場合、セメントに対する水の比率は45〜55％前後であるが、スラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物をコンクリートの骨材として用いる場合は、セメントに対する水の比率は高めに55〜75％ほどに設定する必要がある。しかし、このように、セメントに対する水の比率を高めた場合、ブリージングの発生及びコンクリートの強度および耐久性低下の原因となるため、混練する時に高性能ＡＥ減水剤を添加したり、あるいはセメントの量を増すなどして対処している。このためスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物を骨材として用いる場合、一般的なコンクリートを製造する場合と比較してコスト的に高くなり、採算面でスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物をコンクリートの骨材として利用するに至っていないのが現状である。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決してコンクリート構造体の原材料を練混する際、原材料の流動性を高めて少ないセメントでも高強度のコンクリート構造体を製造することができるコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のコンクリートの製造方法は、水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動を加えたものである。
【０００６】
上記構成により、原材料の攪拌混合時に原材料を振動させることで、質量が相違する構成粒子は異なる慣性力（振動力）によって粒子間結合が解かれるので液状化する。これにより、原材料を攪拌混合する際、抵抗性が高い原材料が液状化し、確実に原材料を攪拌することができる。これにより、セメントに対する水の比率を低く抑えることが可能となるため、同一強度のコンクリート構造体を製造する場合、セメントの使用量を抑えることができる。
【０００７】
本発明の請求項２のコンクリートの製造方法は、水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、
該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動１００００〜１５０００ＶＰＭを加えたものである。
【０００８】
上記構成により、原材料の攪拌混合時に原材料を振動させることで、質量が相違する構成粒子は異なる慣性力（振動力）によって粒子間結合が解かれるので液状化する。これにより、原材料を攪拌混合する際、抵抗性が高い原材料が液状化し、確実に原材料を攪拌することができる。これにより、セメントに対する水の比率を低く抑えることが可能となるため、同一強度のコンクリート構造体を製造する場合、セメントの使用量を抑えることができる。
【０００９】
本発明の請求項３のコンクリートの製造方法は、前記骨材がスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物で構成したものである。
【００１０】
上記構成により、スラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、一部に古紙、廃パルプを含む現場発生土は一般的に含水率が高く、吸水率も高くなるのでセメントと攪拌混合する際、抵抗性が高くなるが、原材料の攪拌混合時に原材料を振動させることで、攪拌混合する際、水の量を増やすことなく、原材料の流動性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明の第一実施例を示し、同図において、コンクリート構造体１は、原材料Ａとなる水、セメント、骨材と混合材などを配合し、これをミキサなどの混合装置２で攪拌混合して製造するものであるが、コンクリート構造体１の骨材３として従来、産業廃棄物として捨てられるスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、一部に古紙、廃パルプを含む現場発生土などを再利用している。
【００１２】
前記混合装置２は、図１の断面図に示すように、コンクリート構造体１の成形原材料Ａを投入する有底筒型の容器４と、この容器４を支持する基台４Ａと、この基台４Ａに回転自在に支持した回転軸５と、この回転軸５を回転するモータ等の駆動装置６と、攪拌装置たる前記回転軸５の先端に固定した複数の攪拌羽根７によって構成されている。また、前記攪拌羽根７は、一部に前記原材料Ａを振動させる振動装置８を内蔵している。すなわち、図２に示すように、本実施例では、回転軸５に６枚の攪拌羽根７が固定されているが、そのうちの３枚の攪拌羽根７Ａは、内部に振動装置８が組み込まれている。この振動装置８を備えた攪拌羽根７Ａと攪拌羽根７とは交互に配置され、これら各攪拌羽根７，７Ａの回転により、容器４内に投入した前記コンクリート構造体１の原材料Ａを攪拌混合する。そして、攪拌羽根７Ａの内部に組み込んだ振動装置８によって原材料Ａに、内部振動１００００〜１５０００ＶＰＭ（約１６７〜２５０Hz）の振動を加える。こうして、攪拌羽根７Ａに内蔵する振動装置８によって原材料Ａに高周波の振動を加えることによって、質量が相違する原材料Ａの構成粒子は異なる慣性力（振動力）によって粒子間結合が解かれるので液状化し、原材料Ａの流動性が向上する。このため、攪拌羽根７，７Ａによって原材料Ａを確実に攪拌混合することができ、こうして攪拌混合された原材料Ａが容器４の底部に形成する排出孔９から排出される。なお、この排出孔９には図示はしないが開閉用のシャッターと排出用のシュートが設けられている。
【００１３】
以上のように、本実施例では、水、セメント、骨材３、混合材を配合し、これを混合装置２によって攪拌混合（練混）してコンクリート構造体１を製造するものであるが、骨材３は産業廃棄物として捨てられるスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、一部に古紙、廃パルプを含む現場発生土等を再利用する。これらの骨材３は一般的に含水率が高く、吸水率も高くなるので攪拌混合時の抵抗性が高く、流動性が極めて悪いことから、この種の一般的な水・セメント比（ほぼ５０％）では攪拌混合することが困難となる。しかし、本実施例においては、コンクリート構造体１の原材料Ａを混合する混合装置２の攪拌羽根７Ａに振動装置８に組み込むことで、混合装置２に投入した水、セメント、骨材３、混合材からなる原材料Ａに、内部振動１００００〜１５０００ＶＰＭ（約１６７〜２５０Hz）の高周波の振動を与えることで原材料Ａを液状化することができる。すなわち、水、セメント、骨材３、混合材間の隙間や気泡が除去され、原材料Ａの流動性が向上する。これにより、攪拌羽根７，７Ａによって極めて円滑に混合することが可能となる。したがって、従来、この種の水硬性セメントでは、高価な高性能ＡＥ減水剤などといった各種の混合添加剤を添加したりあるいは水の配合比率を高めて所定の流動性を確保しているが、本実施例では、コンクリート構造体１の原材料Ａを混合する混合装置２に振動装置８に組み込むことで、混合装置２に投入した原材料Ａに高周波の振動を与えるだけで簡単かつ容易にコンクリートの流動性を高めることが可能である。また、振動を加えることで骨材３も均等に混じり合うことから、コンクリート構造体１の密度も向上し、前記攪拌混合工程、振動工程を経て製造されるコンクリート構造体１の強度も向上する。これにより、同一強度のコンクリート構造体１の製造する場合、セメントの使用量も少なくなるから、コンクリート構造体１の製造コストも安価に抑えることができる。
【００１４】
また、本実施例では、攪拌羽根７Ａの内部に振動装置８に組み込むことで、攪拌羽根７，７Ａでコンクリート構造体１の原材料Ａを攪拌しながら原材料Ａに効果的に振動させることができる。
【００１５】
以上のように、本実施例では、混合装置２の攪拌羽根７Ａに振動装置８を設けたことによって、混合装置２でコンクリート構造体１の原材料Ａとなる水、セメント、骨材３、混合材に振動を加えることで、これら水、セメント、骨材３、混合材を液状化させて流動性を高めることができる。このため、骨材３として産業廃棄物として捨てられるスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物を用いたとして優れた流動性が得られるから、高価な高性能ＡＥ減水剤などといった高価な混合添加剤を添加する必要もなく、また、セメントに対する水の比率も少なく抑えることができる。これにより、骨材３としてスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物を用いてもセメントに対する水の比率を20〜30％、すなわち、理論上の水・セメント比に限りなく近づけることができる。これは、混合装置２でコンクリート構造体１の原材料Ａとなる水、セメント、骨材３、混合材に振動を加えながら振動させることによって、攪拌混合されたコンクリート構造体１の原材料Ａが液状化するものであって、通常、コンクリ−トの製造に用いられる骨材としては、砂利、採石などの粗骨材及び砂、細砂など細骨材を用いた場合でも５０％であるから、一般的なコンクリ−ト構造体１の製造に比べても、水の量をほぼ半減させることが可能である。さらに、振動を加えることで各原材料Ａ間の気泡や隙間が除去されるとともに、骨材３が均等に混じり合い、コンクリート構造体１の密度も向上することから、コンクリート構造体１の強度を向上させることができる。
【００１６】
また、混合装置２に振動装置８を組み込むことでコンクリート構造体１の原材料Ａとなる水、セメント、骨材３、混合材に振動を加えながら攪拌混合できるため、骨材３としてスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物を用いたとしても、通常、この種のコンクリ−トの製造に用いられる砂利、採石などの粗骨材及び砂、細砂など細骨材を用いた場合と何等変ることなく、コンクリート構造体１の原材料Ａを効果的に混合させることができる。なお、骨材３としてスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物を利用しない場合であっても、振動装置８によってコンクリート構造体１の原材料Ａに高周波の振動を加えることで、原材料Ａを液状化することができるから、砂利、採石などの粗骨材及び砂、細砂など細骨材を用いる場合であっても、本実施例の混合装置２を用いれば、セメントに対する水の量を減らすことが可能であり、セメントの使用量を抑えることが可能となるため、安価にコンクリート構造体１を製造することが可能となる。
【００１７】
図３は、本発明の第２実施例を示し、前記第１実施例と同一機能を有する部分には、同一符号を付し、重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。前記実施例では、混合装置２の攪拌羽根７Ａの一部に振動機能８を内蔵させた例を示したが、本実施例では、混合装置２とは別体構造のシャフト状の振動装置10を設け、この振動装置10に振動体11を内蔵している。
【００１８】
以上のように構成される本実施例では、混合装置２の容器４内にコンクリート構造体１の原材料Ａとなる水、セメント、骨材３と混合材などを投入した後、これら原材料Ａに振動装置10を挿入し、振動装置10に内蔵する振動体11によって原材料Ａを振動させることによって、前記第１実施例と同様、液状化させて流動性を高めることができる。このため、産業廃棄物として捨てられる、セラミック粉、ガラス粉、一部に古紙、廃パルプを含む現場発生土を骨材３として用いたとしても優れた流動性が得られるから、高価な高性能ＡＥ減水剤などといった高価な混合添加剤を添加する必要もなく、また、セメントに対する水の比率も少なく抑えることができるため、同一強度のコンクリート構造体１の製造する場合、セメントの使用量も少なくなるから、コンクリート構造体１の製造コストを安価に抑えることができる。
【００１９】
以上、本発明の各実施例について説明して説明したが、本実施例では、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能となる。例えば、混合装置２の構造として、第１実施例では、攪拌羽根の内部に組み込んだ例を示し、第２実施例では、混合装置２と別体の振動棒11を設けた例を示したが、図４に示す本発明の第３実施例のように、混合装置２の容器４の底部に振動装置15を取り付け、この振動装置15により、容器４を全体的に振動させて内部に投入したコンクリート構造体１の原材料Ａに振動を加えるように構成してもよい。このように、容器４を全体的に振動するように構成すれば、より効果的にコンクリート構造体１の原材料Ａに振動させることができる。また、図５に示す本発明の第４実施例のように、振動装置20としてシャフト21の一部に切欠溝22を形成した偏心シャフト23で構成し、この偏心シャフト22の回転によってコンクリート構造体１の原材料Ａに振動させてもよい。なお、このような偏心シャフト22は例えば前記第１実施例のように、攪拌羽根７Ａ内に回動自在に組み込んだり、あるいは、前記第２実施例のように、直接容器４内に挿入してコンクリート構造体１の原材料Ａに振動を加えることが可能である。このように、振動装置の構造は混合容器２の内部に投入したコンクリート構造体１の原材料Ａに振動を付与できる構造であればよく、混合容器２に振動装置を組み込む場合には、混合容器２の側面外部，底部あるいは混合容器２の内面に取り付けることが可能である。また、前記コンクリート構造体の原材料Ａとなる水、セメント、骨材となどの配合比率も、コンクリート構造体の用途や目的に応じて適宜選定すればよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の請求項１のコンクリートの製造方法によれば、水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動を加えたものであるから、コンクリート構造体の原材料を振動させることで、これら原材料を液状化することができる。これにより、原材料を攪拌混合する際、原材料の抵抗性が高い場合であっても、確実に原材料を攪拌することができ、セメントに対する水の比率を低く抑えることが可能となるため、同一強度のコンクリート構造体を製造する場合、セメントの使用量を抑えることができる。
【００２１】
本発明の請求項２のコンクリートの製造方法によれば、水、セメント、骨材、混合剤などの原材料を配合し、これを攪拌混合してコンクリート構造体を製造するコンクリートの製造方法であって、前記原材料の攪拌混合時において該原材料を振動させる振動工程を設け、該振動工程において、攪拌羽根に内蔵された振動装置により前記原材料に内部振動１００００〜１５０００ＶＰＭを加えたものであるから、コンクリート構造体の原材料を振動させることで、これら原材料を液状化することができる。これにより、原材料を攪拌混合する際、原材料の抵抗性が高い場合であっても、確実に原材料を攪拌することができ、セメントに対する水の比率を低く抑えることが可能となるため、同一強度のコンクリート構造体を製造する場合、セメントの使用量を抑えることができる。
【００２２】
本発明の請求項３のコンクリートの製造方法によれば、前記骨材がスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物であるから、従来は埋め立てなどでしか処理できなかったスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物をコンクリートの骨材として再利用することが可能となるとともに、骨材としては再利用は困難であったスラッジ、石粉、焼却灰、セラミック粉、ガラス粉、現場発生土等の一部に古紙、廃パルプを含む産業廃棄物とセメントとを確実に攪拌混合させることができ、かつ、その製造コストも低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す混合装置の平面図である。
【図２】同上図１のａ−ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す混合装置の断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す混合装置の断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す攪拌羽根の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ コンクリート構造体
２  混合装置
３  骨材
４  容器
７，７Ａ  攪拌羽根
８，15，20  振動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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