(57)【要約】【課題】従来の廃コンクリート中から骨材を取り出す技術がそのまま適用可能で、重量コンクリート製造にあたって、あらかじめ骨材を剥離しやすい状態にした重量コンクリートをあらたに提供するものである。重量コンクリートを構成する材料としてリサイクルの優先度が高い密度が３．５以上の骨材を対象に、セメントペースト分を効率よく、削り落とすことができる重量コンクリートを提供することを課題とする。【課題を解決するための手段】  少なくともセメント、重量粗骨材、細骨材および水を混合してなる重量コンクリートにおいて、粗骨材の表面にあらかじめセメントペーストとの剥離材を塗布あるいは含浸させたことを特徴とする重量コンクリート、を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセメント、重量粗骨材、細骨材および水を混合してなる重量コンクリートにおいて、粗骨材の表面にあらかじめセメントペーストとの剥離材を塗布あるいは含浸させたことを特徴とする重量コンクリート。
【請求項２】
前記細骨材を重量細骨材とする請求項1記載の重量コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建機カウンターウエイト、船舶固定バラスト、消波ブロック、放射線遮断壁等に用いられる重量コンクリートに関するものであり、特に重量骨材をコンクリート中から容易に取り出しリサイクルすることが可能な重量コンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重量コンクリートとは、単位容積重量（空隙部分をふくまず、実質的に占有する容積あたりの質量となる）を通常より大きくしたコンクリートであり、建機カウンターウエイト、船舶固定バラスト、消波ブロック、護岸堤用コンクリート、放射線遮断壁、橋梁ウェイト等に用いられている。重量コンクリートに用いる重量骨材としては、磁鉄鉱や赤鉄鉱などの鉄鉱石が多く用いられてきたが、重量骨材として良質なものの入手が困難になってきており、高価な天然資源の使用は、経済的にも、環境配慮の観点からも好ましくない。最近では、製鋼過程で発生するリサイクル資源も重量骨材として使用され始めているが、重量コンクリートをリサイクルさせる技術が望まれており、特に重量コンクリートに用いた重量骨材をコンクリート中から取り出すことが要望されている。
【０００３】
従来の重量コンクリートでは、供用が終了した後に骨材をリサイクルすることが行われていなかった。それはコンクリート中において、骨材とセメントペーストとの付着が強固であったためであり、両者を分離させるには大きなエネルギーを必要とすることにあった。例えば一般にコンクリートから骨材を再生して得るには、骨材に付着するモルタルを一次破砕し、さらに磨耗等によって細かいモルタルを削り取っていくことが行われている（特許文献１）。これらを効率よく実施するために種々の方法が考案されており、例えば加熱して軟化させ（特許文献２）、すりもみ式に分離する方法や、振動打撃を与える方法などが提案されている。重量コンクリートも同様に従来の分離方法を適用することができるが、このような再生骨材処理に必要なエネルギー量は、元コンクリートの質量に比例して増加するので、通常のコンクリートよりも処理コストは増加する。
【０００４】
一方、重量コンクリート製造にあたって、あらかじめ骨材を剥離しやすい状態にできる手法を用いた重量コンクリートに関しては、先行技術は見当たらない。
【０００５】
重量コンクリートを構成する材料としてリサイクルの優先度が高い材料は密度が３．５以上の骨材であり、できる限りセメントペースト分を削り落とすことが肝要で、この処理をいかに効率よく実施できるかがポイントとなる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９６０２７号公報
【特許文献２】特開平８−１７５８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、従来の廃コンクリート中から骨材を取り出す技術がそのまま適用可能で、重量コンクリート製造にあたって、あらかじめ骨材を剥離しやすい状態にした重量コンクリートをあらたに提供するものである。重量コンクリートを構成する材料としてリサイクルの優先度が高い密度が３．５以上の骨材を対象に、セメントペースト分を効率よく、削り落とすことができる重量コンクリートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
少なくともセメント、重量粗骨材、細骨材および水を混合してなる重量コンクリートにおいて、粗骨材の表面にあらかじめセメントペーストとの剥離材を塗布あるいは含浸させたことを特徴とする重量コンクリート、を提供する。
【０００９】
更に、細骨材として、重量骨材を用いることを特徴とする重量コンクリートである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の重量コンクリートは、コンクリートをリサイクルする工程において、一次破砕する際に、コンクリートに加わる力により粗骨材が周辺モルタル部と分離するため、その後ふるい選別するだけで大部分の重量粗骨材を回収することができる。必要に応じて振動打撃を加えることにより、回収率は向上できる。さらに従来のように、磨耗等によって細かいモルタルを削り取っていく方法（特許文献１）。加熱して軟化させ（特許文献２）、すりもみ式に分離する方法などを行うことにより、容易に骨材部分が分離でき、易リサイクル性を有するものである。さらに、従来は困難であった重量細骨材についても、回収可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の重量コンクリートについてさらに詳細に説明する。本発明において重量骨材とは、表乾密度が３．５ｇ／ｃｍ３以上の骨材を指す。
【００１２】
（細骨材）
しかし、本発明に用いる細骨材は、特に限定されず、剥離剤を細骨材に塗布して用いることができ、これを用いたコンクリートの圧縮強度面で有利な場合がある。細骨材として、重量骨材を用いるときは、鋼スラグ表面の溶削処理工程で発生するホットスカーフ、製鋼用転炉ダストを５０μｍふるいで分離した粗粒分、や高炉水砕スラグから粉砕過程で分離される粒状銑鉄、製鋼の圧延工程で発生するミルスケールなどの製鋼リサイクル材であってもよい。
【００１３】
（粗骨材）
本発明に用いる重量粗骨材としては、従来の鉄鉱石を用いることもできるが、高価な天然資源の使用は、経済的にも、環境配慮の観点からも好ましくない。また、電気炉酸化スラグ粗骨材を用いることもできる。本発明では、産業的な利用が十分になされていない資源の活用を目的のひとつにしており、製鋼過程で発生するダストを含む廃棄物を溶融して製造された人工石材を用いることが好ましい。特に、製鋼過程で発生する金属ダストと、粉末状にした還元スラグとを混合して加熱溶融させ、冷却固化させて製造される人工石材は、溶融過程で遊離石灰や低沸点金属酸化物が除かれており、また重量粗骨材として十分な密度も有することから、本発明の粗骨材として有効である。また、重量コンクリートの密度が、あまり高くなくても良い場合には、重量粗骨材に砕石等の密度の低い粗骨材を混合して使っても良い。
【００１４】
（配合）
本発明の重量コンクリート、モルタルの細骨材の最適粒度は、骨材の形状、表面粗滑度、配合等により変化するものである。
【００１５】
（セメント）
本発明の重量コンクリート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、低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、高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
【００１６】
（剥離剤）
本発明の剥離剤としては、防水性（耐水性）が高く、高アルカリ環境下において化学的に安定な物質であり、セメントの水和反応に悪影響を与えることなく、粗骨材又は、細骨材の表面を比較的容易に被覆できる材料を選定する。
【００１７】
すなわち、水分の浸透を妨げる耐水性と、適当な可塑性とを併せ持つ、蝋（ろう）・ワックス、流動パラフィン、グリース、撥水剤などが好ましい。
【００１８】
これらの成分で、粗骨材又は、細骨材の表面を薄く覆うように被覆することにより、骨材表面は水分の動きが遮断される。剥離剤を被覆した粗骨材を、コンクリート材料として活用すると、コンクリート中でセメントの水和反応により生成する水和物と粗骨材界面とが直接接触せず、粗骨材は通常コンクリート中でセメント水和物により強固に固定化され一体化されているが、その固定化力（ペーストとの付着力）が小さい状態で骨材が存在することになる。
【００１９】
したがって、骨材の密度によっては、コンクリート中での分布が不均一になることがあり、コンクリートの機械的性質、例えば圧縮強度やヤング係数に若干の影響が及ぶ可能性がある。このコンクリートを再生骨材製造に用いられる一般的な装置により破砕をする際、粗骨材分が容易に分離でき、高い収率で回収せしめることが可能となる。
【００２０】
骨材表面を覆う遮水成分には、長期にわたる耐水性や安定性のほか、骨材に被覆した後の貯蔵時の安定性、骨材運搬時やコンクリート混錬時に剥離しない付着力、骨材表面に被膜させる際の適度な作業性などが必要になる。それらを満足するには、被覆時には液状の性質をもち、被覆後だれることなく固体に近い性状を示す材料が好適であり、蝋、流動パラフィン、グリース、撥水剤として存在する種々の既存製品の中から適当なものを選別して使用してよい。
【００２１】
ろう（ワックスも含まれる。）は、剥離剤として、好ましい。通常、脂肪酸と、1価または2価アルコールとのエステルのことだが、ここでは、これらのエステルに似た性質をもつ物質をろうとよぶ。天然ろうと合成ろうにわけられ、天然ろうには、動物ろう、植物ろう、石油ろう、鉱物ろうがある。
【００２２】
流動パラフィンも、剥離剤として好ましい。ヌジョール (nujol)、ミネラルスピリット、ミネラルターペン、ホワイトスピリット、ホワイト油、白色鉱油、石油スピリット、ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、水パラフィン、ミネラルオイル、ミネラルオイルホワイト、医療用パラフィン (medicinal paraffin)、パラフィンファックス、saxol、USP mineral oil、adepsine oil、Albolene、glymolなども含まれる。
【００２３】
グリースも、剥離剤として好ましい。グリースは、潤滑剤の一種で、油よりも粘度が高く流動性が無いため常温では半固体または半流動性を呈するので、液状潤滑油にカルシウム・ナトリウム・リチウム・アルミニウムの石鹸（脂肪酸の塩）等の増稠剤を均一に拡散させ、ゼリー状にして使用することが、好ましい。
【００２４】
（製造方法）
本発明の重量コンクリートは、通常のコンクリートと同様の方法で製造することができる。すなわち、前記細骨材、必要に応じて重量細骨材、前記重量粗骨材、前記セメントを混合し、水を加えて混練りすればよい。必要に応じて、減水剤や消泡剤などの混和剤を添加しても良い。重量コンクリートは高い密度を確保するため、単位水量を低くすることが好ましく、減水剤を添加することが好ましい。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。また、高い密度を確保するために、特に、空気の巻込みを抑える必要があるときは、消泡剤を添加することが望ましい。
【００２５】
細骨材粗骨材容積比、単位水量、水セメント比は、用途に合わせて適宜選択できる。通常の工場製造における施工については、練り上げ時のスランプが０〜２ｃｍとなるような配合を行う。本発明では、細骨材粗骨材容積比０．４０〜０．６０、単位水量１００〜１５０ｋｇ／ｍ３、水セメント比４０〜６０％の範囲で適宜調整し、材料分離を抑えながらスランプ０〜２ｃｍを得ることができ、振動成形によって良好な充填が可能となる。
【００２６】
更に、減水剤を適宜使用することによって、スランプ値を５〜１８ｃｍとして振動締固め工程を省略するか、振動時間を短縮させて良好な充填を得ることもできる。
【００２７】
以下に、本発明の重量コンクリート及び重量モルタル）の実験例を挙げて、比較例との対比で、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
（コンクリート使用材料）
本発明に用いた重量コンクリートの使用材料を表1に示す。使用した剥離剤は、新日本石油カップグリース1種３号である。重量骨材への剥離剤塗布は、手作業により所定量の塗布を行った。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表２に重量コンクリートの配合例を示す。
先ず、表２のコンクリート組成物を用いた本発明の組成物等のコンクリート試験を行った。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
（試験方法）
表乾密度４．９８ｇ／ｃｍ３のミルスケールとホットスカーフ５０／５０の混合品１５３４ｋｇ／ｍ３と、表乾密度４．１３ｇ／ｃｍ３の電気炉ダスト溶融人工石材１５５３ｋｇ／ｍ３と、水１７５ｋｇ／ｍ３と、普通ポルトランドセメント３５０ｋｇ／ｍ３と、ＡＥ減水剤０．８７５ｋｇ／ｍ３とを適宜混合し、材齢４日においてＪＩＳＡ１１０８に準拠した圧縮強度試験を実施した。圧縮強度を測定するとともに、最大荷重到達後も荷重を付加し続け供試体を圧壊させた。供試体の破断面を観察し、破断部分から粗骨材の回収を試みた。
【００３２】
試験水準を表３に示す。実施例１は前記試験方法において、溶融人工石材に剥離材として耐水性グリースを４０ｋｇ／ｍ３を被覆した１５５３ｋｇ／ｍ３を用いたものである。コンクリートの練混ぜ方法は手練りにて行い、練混ぜ時に剥離剤が剥がれにくい状況を想定したものである。実施例２は実施例１のコンクリート練混ぜ方法をミキサー練りにて行ったものである。比較例は前記試験方法にてコンクリートの練混ぜ方法はミキサーを使用したものである。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
（試験結果）
本発明の圧縮試験の測定結果、単位容量質量を表４に示す。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
図1に、実験に用いた粗骨材（DSM骨材）のグリース塗布前後の写真、圧縮強度試験後の回収粗骨材を示す。
【００３７】
実施例1および2の硬化体は、圧壊した部分からモルタルマトリックス部の付着が少ない粗骨材を容易に回収することが出来た。また、圧壊せずにコンクリート塊として残っている部分からも手で取り出せることが出来た。実施例1の方がよりモルタルマトリックス部の付着が少ない粗骨材を回収することが出来た。手練りのほうがミキサーに比べて練混ぜの際にグリースが剥がれ辛くなったと考えられる。グリースを塗布しなかった比較例では、粗骨材とモルタルとは強固に付着しており、粗骨材は分離回収できず良好な骨材剥離が認められなかった。グリースを塗布した粗骨材を用いた場合は、特に、被覆による剥離効果が大きいことが認められる。
【００３８】
骨材とモルタルマトリックス部の付着が強固でないため、実施例１および２では比較例に比べて圧縮強度は低くなった。しかし、実施例1ではJISA5308での呼び強度21(N/mm2)を実施例2では呼び強度24(N/mm2)を満足すると考えられ、コンクリートとしての性能は十分に満たしている。また、重量粗骨材にグリースを塗布しているためコンクリートの単位容積質量は比較例に比べて若干小さくなった。しかし、一般的な普通コンクリートの単位容積質量2.3(ｇ/cm2)に比べると十分重量コンクリートの範疇である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
建機カウンターウエイト、船舶固定バラスト、消波ブロック、護岸堤用コンクリート、放射線遮断壁、橋梁ウェイト等の重量コンクリートに用いる重量骨材から容易に骨材を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実験に用いた粗骨材（DSM骨材）のグリース塗布前後の写真、圧縮強度試験後の回収粗骨材を示す説明図である。
【図１】
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