(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート廃材を該廃材中の含有骨材の最大径の約０．８〜１．２倍以下に破砕し、破砕物を分級し、粒径５ｍｍ以上の粒を粗骨材、粒径１．２ｍｍ以上で５ｍｍ未満の粒を細骨材としてそれぞれ回収し、また粒径０．１５ｍｍ未満の粒を除去し、粒径０．１５〜１．２ｍｍ未満の粒については１００℃以下の加熱により含水率３％以下に乾燥させた後、これを粒径０．１５ｍｍ未満の粒子を排出除去しながら磨砕して付着セメントペーストを骨材から剥脱除去せしめ、粒径０．１５ｍｍ以上の粒を細骨材として回収することを特徴とする再生骨材の製造方法。
【請求項２】
磨砕が磨砕助剤を添加して行うことを特徴とする請求項１記載の再生骨材の製造方法。
【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廃材から骨材、とりわけ不純物付着量が少ない細骨材を再生製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
建造物の解体や改良・改築に伴い、多量のコンクリート廃材が発生する。このようなコンクリート廃材のおよそ半数は道路舗装用路盤材や埋め戻し材等に再利用されているが、その再利用量には限界があり、残りは殆どが廃棄処分にされている。廃棄処分策としては主に埋立処理されているが、昨今では埋立処分場の枯渇、周辺環境に与える影響、廃棄処理に係わるコストの上昇などの諸問題が顕在化し、従来廃棄処分されていたコンクリート廃材についても更なる再資源化への活用策が急がれている。
【０００３】
一方、コンクリートには骨材が大量に使用されており、水和硬化組成物中に骨材が原形のまま固定されている。骨材の中でも砂利、河砂等の良質の天然骨材は枯渇しつつあって、また自然環境保護の点からも採取が困難になっており、骨材資源の枯渇問題解消とコンクリート廃材の有効活用の両面から、コンクリート廃材から含有骨材を回収し、再利用することが検討されている。
【０００４】
しかるに、コンクリート廃材を、例えば含有骨材の最大寸法に近い大きさ以下に破砕しただけの破砕物は、骨材に、骨材を結合していたセメントペーストが付着した粒や塊となっており、加えてセメントペーストの微小粉粒も混在している。セメントペーストは通常の骨材に比べると強度的にもかなり低く脆弱である為、骨材として再利用するとコンクリートの強度や耐久性が著しく低下する。このため、骨材に付着したセメントペースト分や混在するセメントペースト粒を除去する試みが行われているが、従来の機械的除去手法では実用上支障を生じない程度まで付着ペーストを除去するのは骨材粒径が小さくなるほど容易ではない。特開平８−１０９０５２号や特開平８−１９８６５２号には、コンクリート廃材を数百度以上に加熱し、付着セメントペーストを脱水することで脆弱化させたり、骨材とセメントペーストとの熱膨張差から付着強度を低減させたりすることで、後の機械的手法による骨材からのセメントペースト剥離を容易にした再生骨材製造の前処理技術が開示されている。一般にこのような加熱処理は、温度を高くするほど剥離し易くなる。しかし、高温加熱を行うと骨材自身の強度や耐久性が劣化することがあり、また加熱設備や光熱費の面で処理コストが高騰する。更に、骨材からセメントペーストを剥離し易い状態にしても、後の機械的手法によるペースト剥離工程では、例えば最も一般的な粉砕用ミル類を用いた磨砕手法などでは、一旦剥離したセメントペースト微粉が骨材に再付着し易く、また分離したセメントペースト微粉が磨砕中に緩衝材となって磨砕効率が低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、コンクリート廃材から、含有骨材を再生製造するに際し、セメントペースト除去処理工程中での骨材へのペースト再付着が起こらず、また優れたセメントペースト除去効率によって、付着セメントペーストが著しく少なく、かつ混入セメントペースト粒が殆ど無い良質の骨材を高い回収率で比較的安価に再生製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、コンクリート廃材を破砕した破砕物の粒度とセメントペースト含有率との関係に着目した。本発明者らによるこの関係に対する事前調査結果は、セメントペースト含有率が、破砕物粒径が５ｍｍ以上のものでは３％未満（重量比率、以下同様）であり、１．２ｍｍ以上５ｍｍ未満のものでは５％未満、０．１５ｍｍ以上１．２ｍｍ未満では概ね２０％前後、０．１５ｍｍ未満のものでは約７０％以上であり、０．１５ｍｍ未満の破砕物ではセメントペーストのみからなる粒が大量に含まれていた。このことから本発明者らは、コンクリート廃材を概ね含有骨材最大径以下となるように破砕し、粒径０．１５ｍｍの破砕物を排除し、５ｍｍ以上の粒径のものを粗骨材並びに１．２〜５ｍｍの粒径のものを細骨材としてそのまま回収し、粒径０．１５〜１．２ｍｍの破砕物からセメントペースト分を剥離除去することを検討した結果、該破砕物を比較的低温で３％以下の含水率に乾燥せしめ、これを磨砕処理しながら０．１５ｍｍの磨砕粉を除去するだけで、セメントペースト含有量が著しく低減された細骨材が高収率で得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、コンクリート廃材を該廃材中の含有骨材の最大径の約０．８〜１．２倍以下に破砕し、破砕物を分級し、粒径５ｍｍ以上の粒を粗骨材、粒径１．２ｍｍ以上で５ｍｍ未満の粒を細骨材としてそれぞれ回収し、また粒径０．１５ｍｍ未満の粒を除去し、粒径０．１５〜１．２ｍｍ未満の粒については含水率３％以下に乾燥させた後、これを粒径０．１５ｍｍ未満の粒子を排出除去しながら磨砕して付着セメントペーストを骨材から剥脱除去せしめ、粒径０．１５ｍｍ以上の粒を細骨材として回収することを特徴とする再生骨材の製造方法である。
【０００８】
また本発明は、乾燥が１００℃以下の加熱により行うことを特徴とする前記の再生骨材の製造方法である。
【０００９】
また本発明は、磨砕が磨砕助剤を添加して行うことを特徴とする前記何れかの再生骨材の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に於けるコンクリート廃材の発生源や採取法は特に限定されないが、一般には建造物の解体や改良・改築等により発生した廃材からコンクリート廃材を任意の手段で選別する。
【００１１】
選別された該コンクリート廃材を破砕する。破砕物の大きさは該廃材中の含有骨材の最大径の約０．８〜１．２倍以下、好ましくは１０ｍｍ以下にする。破砕物粒径が廃材中の含有骨材の最大径の約０．８〜１．２倍を越えるものがあると破砕粒中のセメントペースト含有量が相対的に多くなりすぎるため後工程でのセメントペースト除去処理が困難となることがあるので望ましくない。また、概ね１０ｍｍ以下に破砕した場合は、５ｍｍ未満の粒子について次工程以降の細骨材回収処理がより行い易くなる。破砕に使用する破砕機はコンクリート廃材の大きさに応じて適宜選定すれば良く、特に限定はされないが、一例として大型廃材であればジョークラッシャーやジャイレトリークラッシャー、比較的小型の廃材であればインパクトクラッシャーやコーンクラッシャー等を用いると破砕粒径の制御が比較的行い易い。破砕物は、公知の任意の分級手法、例えば楕円振動篩やジャイロシフター等を用いて分級し、粒径５ｍｍ以上の破砕粒は粗骨材、粒径１．２ｍｍ以上で５ｍｍ未満の破砕粒は細骨材としてそのまま回収する。又、粒径０．１５ｍｍ未満のものは大部分がセメントペースト成分であるため、生産効率の点から除去するのが望ましい。
【００１２】
粒径０．１５ｍｍ未満の粒子を除去した粒径１．２ｍｍ未満の破砕粒については、乾燥し含水率を３％以下にする。乾燥温度は処理コストの上昇を防ぎ、また骨材成分の熱変質を防ぐ理由から低温が好ましく、１００℃以下、より望ましくは５０℃前後で加熱するのが良い。乾燥は対象とする破砕粒の含水率が３％以下になる迄行う。含水率が３％以下となった粒は骨材付着セメントペースト中の付着水や結晶水の一部が概ね除去されて付着強度が低下しセメントペーストが骨材から剥脱し易くなる。乾燥後速やかに乾燥粒を、例えばチューブミル、ボールミル又はロッドミル等の公知の粉砕機を用いて磨砕処理を行い、骨材付着セメントペーストを骨材から剥離させ、更には混在するセメントペースト粒や剥離物を粒径０．１５ｍｍ未満となるように磨砕する。磨砕処理は、一般の粉砕用媒体を用いても或いは粉砕媒体を用いることなく被処理物による共擦りを行っても良い。更に磨砕処理に於いては磨砕助剤を内容物全量の約０．０５〜０．２重量％程度加えても良い。該磨砕助剤としては、公知の粉砕用助剤であれば特に限定されないが、例えば、ジエチレングリコール、エタノール並びにトリエタノールアミンなどが好適である。磨砕処理は処理時に発生する０．１５ｍｍ未満の微粉を磨砕容器外部へ常時排出しながら行う。これは磨砕によって骨材から剥脱されたセメントペースト粉は磨砕中の応力により微粒子になるほど骨材へ物理的再付着が起こり易いのでこれを避けることと、このような微粉が磨砕媒体と被処理物或いは被処理物との間の緩衝材となって磨砕効率が低減しセメントペースト剥脱効率が著しく低下するのを防ぐためである。磨砕時に発生した０．１５ｍｍ未満の微粉を磨砕中に磨砕容器外部へ常時排除する方法は、例えば磨砕容器に０．１５ｍｍのスリットなどの開口部を設けることによって対応できる。該スリットは比較的小規模なものでも十分効果が見られるが、余りに多いと容器壁による磨砕効果が低下することがあるので開口部面積は破砕機容器内表面積の概ね２％以内とするのが望ましい。磨砕時間、磨砕力等は処理量や処理物の平均粒径等に応じて定めることができるが、目安の一例としては、ボールミル粉砕機を用いての共擦り処理の場合、処理物量：１０Ｋｇ、ミル容積：０．０７ｍ3、処理物の平均粒径：０．３ｍｍ、ミル回転速度：４０ｒｐｍである場合、処理時間は２０〜３０分程度とすることができる。また前記ミルの場合では０．１５ｍｍ幅のスリット部を長さ１５０ｍｍに渡ってミル側壁面に有したものを用いる。この磨砕処理を終えた粒はそのまま細骨材として回収しても良いが、より望ましくは再度分級を行い、０．１５ｍｍ以上の粒のみを細骨材として回収する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の製造方法を実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］  含有骨材の最大直径約２５ｍｍ、粗骨材含有率４０重量％、細骨材含有率３０重量％のコンクリート廃材２５Ｋｇをジョークラッシャー破砕機で約２０ｍｍ以下に破砕した。破砕粒を振動篩により分級し、各粒度別に骨材に付着するセメントペースト含有率を調べた。破砕粒の粒度分布とセメントペースト含有率を表１に示す。尚、セメントペーストの含有率は、ＪＩＳ  Ｒ−５２０２に準じた化学分析法により求まるＣａより算出した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
分級後、粒径５ｍｍ以上の粒は粗骨材として、粒径１．２ｍｍ以上５ｍｍ未満の粒は細骨材としてそれぞれそのまま回収した。粒径１．２ｍｍ未満のものについては４５℃で３日間乾燥させた後、乾燥物の全量を、磨砕機として長さ１５０ｍｍで幅０．１５ｍｍのスリットを設けた内容積０．０６６ｍ3のボールミルに鉄製の直径約２０ｃｍ球形磨砕媒体総量約０．００７ｍ3と共に投入し、回転速度４０ｒｐｍで１０分間磨砕を行った。磨砕後、被磨砕物を篩に通し、粒径０．１５ｍｍ以上のものを細骨材として回収した。回収できた粗骨材及び細骨材の全量、回収率、及びセメントペースト含有率、ＪＩＳ  Ａ−１１０９、ＪＩＳ  Ａ−１１１０に準じてそれぞれ測定した比重及び吸水率の各結果を表２に表す。
【００１６】
【表２】
0004248621.tif 000003
【００１７】
［実施例２］  磨砕の際にボールミル内容物総重量の約０．２重量％相当のジエチレングリコールを加えた以外は前記実施例１と同様の方法で得た同様のコンクリート廃材破砕物を実施例１と同様の方法・条件で処理し、細骨材と粗骨材を回収した。回収できた粗骨材及び細骨材の全量、回収率、及び実施例１と同様の方法により求めたセメントペースト含有率、比重、吸水率を表３に表す。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
［比較例１］  前記実施例１と同様の方法で得た同様のコンクリート廃材破砕粒を振動篩で分級し、分級後、粒径５ｍｍ以上の粒は粗骨材として、粒径１．２ｍｍ以上５ｍｍ未満の粒は細骨材としてそれぞれそのまま回収した。粒径１．２ｍｍ未満のものは４５℃で３日間乾燥させた後、乾燥物を、磨砕機としてスリット等の微粉排用開口を有しない内容積０．０６６ｍ3のボールミルに鉄製の直径約２０ｃｍ球形磨砕媒体総量約０．００７ｍ3と共に投入し、回転速度４０ｒｐｍで１０分間磨砕を行った。磨砕後、被磨砕物を篩に通し、粒径０．１５ｍｍ以上のものを細骨材として回収した。回収できた粗骨材及び細骨材の全量、回収率、及び実施例１と同様の方法により求めたセメントペースト含有率、比重、吸水率を表４に表す。
【００２０】
【表４】
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【００２１】
［比較例２］  前記実施例１と同様の方法で得た同様のコンクリート廃材破砕粒を振動篩で分級し、粒径５ｍｍ以上の粒は粗骨材として、粒径１．２ｍｍ以上５ｍｍ未満の粒は細骨材としてそれぞれそのまま回収し、１．２ｍｍ未満の粒は吸水率を測定後、乾燥させずに実施例１と同様のボールミル磨砕機に実施例１と同じ磨砕媒体約０．００７ｍ3と共に全て入れ、回転速度４０ｒｐｍで６０分間磨砕を行った。磨砕後、被磨砕物を分級し、粒径０．１５ｍｍ以上のものを細骨材として回収した。回収できた粗骨材及び細骨材の全量、回収率、及び実施例１と同様の方法により求めたセメントペースト含有率、比重、吸水率を表５に表す。
【００２２】
【表５】
0004248621.tif 000006
【００２３】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、コンクリート廃材からセメントペースト含有量が少ない粗骨材と、とりわけ従来困難であったセメントペースト分が著しく少ない細骨材を、優れた生産効率と高い回収率で比較的安価に得ることができる。また本発明の製造方法では磨砕処理によって骨材と分離された特定粒径以下のセメントペースト微粉も回収することも可能であるため、例えば固化材やフィラー材原料などとして再利用することができる。