特集

1

廃棄物処理とリサイクル技術

コンクリート廃材から骨材の再生―廃棄物処理と粉砕技術―

花崎芳朗 *，坂田博志 **上 1)といわれるが，その用途のほとんどは舗装用路盤材や埋戻し・裏込め材である。しかしながら，道振動式粉砕機をはじめ各方式の破砕機・粉砕機の路整備が進んだ現在，路盤材としての需要が今後と特徴を活かした粉砕技術は多くの廃棄物処理分野で， も高い水準で望めない実情である。一方，この廃コさまざまな目的に使用されている。ここでは，振動ンクリート塊は，2020 年度には 5,000 万 t 発生する式粉砕機および慣性円錐型磨砕機を例に利用技術のと推定 1)されている。このような状況の中，近い将来，再生骨材をより積極的にコンクリートに利用し1 つを紹介する。ていかなければならなくなると予測されている 2)。
一般に粉砕の目的は，① 有効成分分離・抽出のすでに 2005 年には“JIS A5021 コンクリート用再ための前処理，② 混合・均一化による粉体の製造，
生骨材 H”という JIS 規格が，続いて 2006，2007③ 微粉化による，比表面積を大きくして反応速度
年には“再生骨材 L & M を用いたコンクリート”のアップや活性化，に大別される。
JIS A5023 & JIS A5022 が制定。骨材の規格が整備廃棄物処理に使用される粉砕技術には，食品廃棄され，コンクリート骨材としての再利用の準備が整
物処理場の発酵処理前工程の振動ミルによる微粉砕いつつある。などのように，③を目的とした例もある。しかしな
1-2．開発のコンセプト
がら，大部分の廃棄物処理で破砕・粉砕機が使用さ
このような背景の中，大学・セメント会社・建設れる目的は，a)廃棄自動車などの排ガス触媒から貴会社など独自の再生骨材製造システムが研究開発さ金属の回収，b)AV 機器・PC などの基盤から銅のれつつある 3)。ところが，実際に再生骨材製造プラ回収，c)一般ごみ焼却場のガス化炉排出物から，不ントを設立するには必ずしも満足できるものでない
燃物分離を目的とした前処理，など上記①を目的にと考え，次の点をコンセプトに新規開発を行った。
使用されている。同じ目的でも，a)はすべてを微細〈開発コンセプト―システムの特徴〉
化することが目的で，b，c)は，粉砕物の被粉砕性
JIS A5021“コンクリート用再生骨材 H”をクリの差を利用してふるい分けなどで成分分離しようとアした粗骨材・細骨材を安定して製造できることするものである。
―連続プロセスで再生処理可能である―
ここでは，目的①の 1 つであるが，廃コンクリー
環境に優しいプロセス
トから，骨材を再生するシステムでの粉砕利用技術―乾式プロセスで，水処理不要について紹介する。この骨材再生システムは，篠崎―空気流により骨材粒子を洗浄建材合資会社・ラサ工業株式会社およびユーラステ―低騒音・設備壁から 1 m で 65 dB
クノ株式会社で共同開発した高品質再生骨材製造シ（境界で 55 dB（A）をクリア）ステムである。
―粉塵のない設備
1-1．廃コンクリートの現状熱エネルギー不要な省エネプロセス
ビル・橋などの解体から発生するコンクリート塊
コンクリートの組成は，生コンの組成に見ることは，2000 年度で，3,527 万 t。再利用率は 96% 以ができる。一例を図 1，表 1 に示した。コンクリー
トの強度を発揮するための粗骨材・細骨材とこの骨*
Yoshiro HANASAKI；ユーラステクノ(株)技術部取締役
材を結合するセメントと水の水和物（セメントペー部長（Tel. 03-3863-6421）**スト）から構成される。再生骨材の製造とは，このHiroshi SAKATA；ラサ工業(株)羽犬塚工場設計技術課
コンクリートから，結合材の役目をするセメントペ
環境設計担当課長（Tel. 0942-52-7116）

1．はじめに2008 年 7 月号

39表1

試験項目

原骨材の代表特性値

材料名

重量比〔%〕
13.1%

文献に見る骨材の特性値

吸水率〔%〕

絶乾密度〔kg/l〕

細骨材

水7.8%

粗骨材平均値

0.592.67

セメントペースト

粗骨材

40.5%

細骨材平均値

1.552.56

細骨材

38.5%

混和材

0.1%

L

コンクリート用砕石

コンクリート用砕石・砕砂 A5005 と同じ値が採用され原材料と同等の特性値まで再生が要求されている。また参考までに，文献 4, 5, 6)による原材料のこれらの値の例を表 3 に示した。

2.3 以上―2.5 以上2．再生骨材製造システム

5.0 以下7.0 以下3.0 以上1.5 以下2.0 以下1.0 以下

コンクリートの構成
表2

表3

セメント

粗骨材

図1

生コンの組成例

コンクリート用再生骨材（JIS 規格）
再生粗骨材
H

M

絶乾密度〔g/cm 3〕

2.5 以上

吸水率〔%〕

3.0 以下

微粒分量〔%〕

1.0 以下2-1．システムの概要
再生骨材製造システムのフローを図
すりへり減量〔%〕
35 以下
――
40 以下
2 に示す。
金属類，木片，紙類やプラスチック
規格 No. JIS A……
A5021
A5022
A5023
A5005など不純物を選別した後，30∼40 mm
再生細骨材
コンクリート以下に破砕されたコンクリート廃材は
試験項目
用砕砂H
ML
振動式粉砕機“バイブロミル”に供給
2.2 以上―2.5 以上絶乾密度〔g/cm 3〕 2.5 以上される。粉砕機で，衝撃＆摩擦粉砕作
吸水率〔%〕
3.5 以下7.0 以下13.0 以下
3.0 以下用 を 受 け，お よ そ 5 mm 以 下 40∼
60% 程度に粉砕される。バイブロミ
微粒分量〔%〕
7.0 以下7.0 以下10.0 以下
7.0 以下ル出口部の廃コンクリート（分級作用すりへり減量〔%〕――――を受ける前）は，理想的には骨材とセ規格 No. JIS A……
A5021
A5022
A5023
A5005
メントペースに分離されることである
骨材として コンクリートとしての規格の形態が，ここでは，まだ，分離したセメンの規格
規格
トペーストおよびセメントペーストが裏込め・均結合した骨材と一部破砕された骨材の杭，基礎梁， し・捨てコ微粉が混合状態で存在する。これらの鋼管充填コ ンクリート
砕成品は，バイブロミル出口端に設けとくに制限 ンクリート など，高いなし（通常 など，乾燥 強度高い耐られた風力分級機構で分級作用を受け，想定される用途の骨材と同 収縮の影響 久性が要求
500∼600 mm 以下のセメントペーストを受けにく されない部等）と骨材の微粉で構成される粒子は，空い部材での 材および部気流とともにバイブロミル粉砕ドラム使用を想定 位での使用上部から系外に排出され，プレダスタを想定ー＆バグフィルターでダストとして回※問題点；生コンの JIS 規格（JIS A 5308 ; 2003/12/20 改訂）には，再生収される。
骨材の使用が規定されていない。
一方 500∼600 mm 以下の微粒子をーストだけを除去して，元の骨材のみを取り出すこ
除 去 さ れ た 砕 成 品 は，粗 骨 材 回 収 ス ク リ ー ン でとである。
20∼5 mm にふるい分けられ，再生粗骨材として回再生された骨材が原骨材と同じ状態に戻ったか否収される。図 3 にバイブロミル前後の吸水率＆絶乾かの主な尺度として，JIS A5021 では，吸水率と絶密度の変化を示し，また図 4 に粒度分布を示した。
乾密度が採用されている。再生骨材の各グレードのバイブロミル出粉の状態では粗骨材 H 規格を満足規格値を表 2 に示した。再生骨材 H の規格値は，するが，粗骨材・細骨材にふるい分けると，細骨材
40

化学装置

6a5a （バクフィルタ）（プレダスタ）（−40mm以下連続投入）

10090

粗骨材
回収2 スクリーン

7a（ブロワ）（ダスト）（20〜5mm）（再生粗骨材）（バクフィルタ）（プレダスタ） 6b5b3
完全粒子間破砕機
ジャイロリック

807060504030201000.01

4（風力分級機）

87b（ブロワ）（ダスト）（−5mm）（再生細骨材）
図2

ふるい通過割合〔%〕（＋20mm）
1
振動式
粉砕機
Vibro-Mill

再生骨材（粗骨材に関する粒度分布）
Vibro-Mill 供給原料
Vibro-Mill 出粉
再生粗骨材（2005）
細骨材中間製品
ダスト
JIS 規格

再生骨材製造システムフロー図は，H 規格値を満足できない。
そこで，さらにセメントペーストのストリッピングを進めるため，完全粒子間磨砕を行うことが可能な慣性円錐型磨砕機“ジャイロリック”に供給される。細骨材中間製品は，最適な磨砕力と回転振動で磨砕され，風力分級機でセメントペーストを分離されるとともに，細骨材の表面を空気洗浄する。分級廃コンクリート
30mmふるい下
吸水率＝ 4.61〔%〕
絶対乾燥密度＝ 2.38〔kg/l〕

0.1110ふるい公称目開き〔mm〕
図4

バイブロミル前後の粒度分布

製品の細粒側は，ダストとして回収され，粗粒側は，細骨材として回収され，一部はジャイロリックに再度循環される。このジャイロリックに循環する割合を循環率と呼び，この割合の調節により，細骨材の特性値をコントロールすることができる。
2-2．振動式粉砕機“バイブロミル”
骨材再生用に使用した振動式粉砕機“バイブロミル”を写真 1 に示す。
骨材再生用バイブロミルは錘を回転させ振動を発生する加振機と水平に配置された中空円筒状の粉砕ドラムから構成される。加振機を中心に両サイドに粉砕ドラムが配置され，振動部全体が防振ばねで支えられた構造となっている。一般には粉砕媒体として鋼球や鋼棒（ロッド）が使用されるが，ここではロッドが充填されている。
バイブロミルは大きな振動強度で振動する。粉砕ドラム内の粉砕媒体は，相互にぶつかりあいながら，ドラム内を公転

ダスト
回収率＝ 約20%

原料投入口
粉砕ドラム；
1,000l×2分級微粉＆
空気排出口
分級部

Vibro-Mill
粗骨材 2005
吸水率＝ 1.16〔%〕
絶対乾燥密度＝ 2.67〔kg/l〕
回収率＝ 約43%
細骨材中間製品
吸水率＝ 6.61〔%〕
絶対乾燥密度＝ 2.28〔kg/l〕
回収率＝ 約37%

防振ばね

廃コン処理；特性値の変化（収率は参考値）

写真 1

ミル出粉の状態の吸水率＝ 1.67%
乾燥密度＝ 2,62kg/l

図32008 年 7 月号

100

砕成品排出口加振機部

骨材回収用振動ミル

YAMT-2000
41

5mmふるい下割合と吸水率（粗骨材2005）
5.0
4.5

吸水率〔%〕

4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
20

30

40
5060
70
−5mmふるい下割合〔%〕

図580

粉砕の程度と吸水率

2.70

2.60
絶乾密度〔kg/l〕

S−6−1
T−0
T−1
T−2S−2S−3S−4S−6S−6−N

2.65

2.55
2.50
2.45
2.40
2.35
2.30
2.25
1.0

図62.0

3.04.0
吸水率〔%〕

5.06.0

原料に起因する吸水率と絶乾密度（粗骨材 2005）する。粉砕機に供給された材料（以下，砕料という）は，粉砕媒体から与えられる衝撃力と媒体の公転で砕料粒子相互に作用する摩擦力で粉砕される。
砕料である廃コンクリートは，衝撃力で（骨材単体粒子＋セメントペースト）まで粉砕され，摩擦力で骨材単体粒子に固着したセメントペーストの分離作用を受けると推定される。
2-3．粗骨材の再生処理
このバイブロミルでの粉砕の程度と吸水率との関係を実験的に求め図 5 に示した。
42

写真 2

慣性円錐型磨砕機“ジャイロリック 600”

図 5 で破線および白抜きのプロットで示した実験は，ビル解体廃コンクリートなど良質な原骨材が使用されていると推定されるものを選別し再生原料とした場合であり，実線（黒丸）は，それ以外（選別なし）のものである。
横軸は−5 mm 含有率≒ 0% の原料を再生処理し5 mm 以下がどの程度増加したかを粉砕の尺度として使用し，縦軸は，ミル出粉を目開き 4.75 mm でふるい分けふるい上を粗骨材とみなして吸水率を測定したものである。その結果，再生原料とする廃コンクリートの質により，規格値を満足させるための粉砕の程度が異なることがわかる。また，廃コンクリートとして入荷したものから大まかに夾雑物を除去し，破砕＆ふるい分けで 30 mm 以下に調整された再生原料をバイブロミルで処理した場合の，粗骨材の粒度領域での吸水率と絶乾密度を図 6 に示した。
原骨材，すなわち，新品の粗骨材の吸水率と絶乾密度の関係は，JIS 再生粗骨材 H 規格のポイントである点（吸水率，絶乾密度)≒(3.0，2.5）を通る直線関係が知られており，廃コンクリートを選別した再生処理品は，この直線に重なるが，未選別のものは，好ましくない方向にシフトした直線となる。この場合でも，本方式の再生処理では，単位再生処理量当たりのエネルギー密度を上げること，すなわち，粉砕の程度を上げることで，H 規格をクリアできるが，図 5，6 で骨材の回収率が低下することがわかる。
2-4．慣性円錐型磨砕機“ジャイロリック”
ジャイロリックの概観を写真 2 に示し，磨砕原理“ジャイロリック”は，固定して図を図 7 に示す。
設置された逆円錐状のコーンケーブと対向して取り化学装置

A

A

C

A

CC

W

W
M

W

WS

図7S

S

（a）

WW

M

M

（b）

（c）

ジャイロリック磨砕原理図（A：再生原料（供給口），C：逆円錐状コーンケーブ，
M：マントル，W：アンバランスウェイト，S：防振ばね）

4.5

吸水率と絶乾密度（細骨材）
2.65
2.60

絶乾密度〔kg／l〕

2.55

細骨材吸収率〔%〕

3回磨砕
2回磨砕

2.50
1回磨砕

2.45
2.40
バイフロミル出粉
G―RIC1回処理
G―RIC2回処理
G―RIC3回処理
H規格
M規格
G―RIC原料

2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
1.0

2.0

3.0

4.0

3.5
32.5

1.5

5.0

6.0

7.0

8.0

再生細骨材の吸水率と絶乾密度付けられ，かつ回転＆揺動可能なマントルとの間に形成され，常にかたちが変化する粉砕室をもつ，完全粒子間磨砕機である。
〈磨砕原理〉
図 7(ａ)の状態で，コーンケーブとマントルにより構成される粉砕室左端では，偏心錘の回転により発生する遠心力でマントルとコーンケーブとの間隙が 0 mm に近い状態で，マントルが転動するため，この間に存在する砕料は，圧縮磨砕作用を受ける。
一方，右端では偏心錘で粉砕室が振動するため，粉砕室に砕料が高密度に充填される。マントルの回転で図 7(ｂ)となると，左端では圧縮磨砕された砕料が排出される。さらに，図 7(ｃ)では，(ａ)と左右が逆転した状態で右端の粉砕室内の砕料は，圧縮磨砕作用を受ける。図 7(ａ)∼(ｃ)の繰り返しで，2008 年 7 月号

細骨材 H 規格G-RIC 原料の吸水率＝6.61%
原細骨材の吸水率＝1.45%

2吸水率〔％〕
図84010203040 50 60
循環率〔%〕

708090

図9細骨材吸水率〔%〕に関する循環率の影響

100

廃コンクリートは，表面のセメントペーストが剥離され，丸みをおびた粒子となる。このジャイロリッ
クは① 偏心錘調整（偏心モーメントの調整でマントルの変位を調整），② マントルの回転速度調整，の 2 点で骨材が破砕されにくく，セメントペーストの剥離可能な最適値に調整が可能である。
2-5．細骨材の再生処理
さて，図 8 に細骨材の再生処理実験での吸水率と絶乾密度の関係を，細骨材 H & M 規格の範囲とともに示した。図 8 で小さな凡例で示した点は，バイブロミルで細骨材処理にトライしたときのデータであり，ミル出粉を目開き 4.75 mm の振動スクリーンでふるい分け，このふるい下を細骨材として評価したものである。
バイブロミル処理では，再生細骨材 M 規格を十分に満足することは可能であるが，H 規格には達しない。そこで，慣性円錐型磨砕機ジャイロリックを，滞留時間を長くとることができるように改造し細骨材の処理を行った。ジャイロリック出粉を分級
43

写真 3

再生粗骨材（吸水率＝1.6%，絶乾密度＝2.6 kg/l）機を使用して付着微粉を除去する方法で 1 回∼3 回繰り返し，磨砕を行いその結果を図 8 に示した。
ジャイロリック 2 回処理で細骨材 H 規格を満足することがわかる。回分処理でなく連続処理でプロセスを構築するため，図 2 に示す処理方式すなわち，風力分級機で微粉を除去した粗粒（骨材側）の一部をジャイロリックで再磨砕する方法で吸水率の変化のシミュレーションを実験で求めたデータをもとに行った。
ジャイロリック供給材料の吸水率＝6.61%，原細骨材の吸水率＝1.45% と仮定して算出した結果を図9 に示す。その結果，風力分級機出粉の約 50% を循環することで，吸水率 3.5% を満足でき，回分試験の結果ともほぼ一致することがわかった。

3．おわりに振動式粉砕機“バイブロミル”と慣性円錐型磨砕機“ジャイロリック”を中心機とした廃コンクリー

写真 4

再生粗骨材（吸水率＝3.0%，絶乾密度＝2.5 kg/l）

トから JIS 再生骨材 H 規格を満足する骨材再生システムについて簡単に紹介した。再生処理品の例を
写真 3，4 に示した。また，現在 40t/h の骨材再生設備が稼働を開始したところである。関係各位のご理解をいただき，再生骨材の活用で，環境および資源枯渇問題に役立てれば幸いである。
参考文献
1) 国土交通省リサイクルホームページより
2) JIS A5021「コンクリート用再生骨材 H」
3)「廃コンクリートリサイクル技術の実用化研究」，クリモト技法，No. 43（2000.9）
4)「解体コンクリートから高品質再生骨材の回収試験」，コンク
リート工学年次論文集，Vol. 22. No. 2（2000）
5)「コンクリート用再生骨材の実用化に関する基礎的研究」，コンクリート工学年次論文集，Vol. 23. No. 1（2001）
6) 講演 No. 1488「再生粗骨材製造と表面改質」，日本建築学会
学術講演梗概集（北陸），2002 年 8 月
7)「コンクリート廃材による再生骨材製造設備」，日本産業機械
工業会雑誌「産業機械」No. 687（Dec. 2007）

情報ファイル
廃プラスチック湿式選別システム
廃棄物中に混在する多種多様なプラスチックを高効率かつ確実に選別・回収するプラスチック再資源化システム。破砕，選別，脱水，造粒の個々の先進機器をフレキシブルに組み合わせることにより，廃棄物中に混在するポリプロピレンやポリエ
チレンと塩ビの分離など使用目的に合わせた選別が可能で，マテリアル
44「プラセンエース」

リサイクル・ケミカルリサイクルなどにて，質の高い二次製品の製造ができる。

巴工業(株)
東京都品川区大崎 1-2-2〒141-0032 電話 03(5435)6526〈⑬資料請求番号 5203〉

化学装置