JP2006111523A

JP2006111523A - 再生骨材の製造方法

Info

Publication number: JP2006111523A
Application number: JP2005265041A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Shinozaki; 敬治篠崎; Harumi Gonda; 晴海権田
Original assignee: SHINOZAKI KENZAI KK; Uras Techno Co Ltd
Current assignee: SHINOZAKI KENZAI KK; Uras Techno Co Ltd
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: JP5032757B2

Abstract

【課題】ＪＩＳＡ５０２１コンクリート用再生骨材Ｈに定められる品質規定のうち、最も重要な絶乾密度及び吸収率の基準を満たす再生骨材を少ない動力で、かつ、確実に製造できる方法を提供すること。
【解決手段】コンクリート廃材を粒径４０ｍｍ以下に予備破砕し、この予備破砕したコンクリート廃材を振動式破砕機１にて破砕することによってコンクリート廃材から再生骨材を製造する再生骨材の製造方法において、振動式破砕機１の破砕室１ａに充填する破砕媒体２を、ロッド径５０〜３０ｍｍのロッド状の大径破砕媒体とロッド径３０未満〜１９ｍｍのロッド状の小径破砕媒体の少なくとも２種類とし、大径破砕媒体と小径破砕媒体を体積比で６：４〜４：６の割合で充填し、かつ、破砕媒体２を破砕室１ａの体積に対して５０〜２０体積％の充填率で充填した。
【選択図】図１

Description

本発明はコンクリート廃材から骨材を再生製造する方法に関する。

建物の解体や改良・改築に伴い多量に発生する建築廃棄物のうち、コンクリート廃材は約４０％を占める。このコンクリート廃材の約５０％は道路舗装用路盤材や、埋め戻し材として再利用されているが、残りの５０％は廃棄されているのが実状である。

一方、コンクリートには大量の骨材が使用されるが、砂利、河川砂等の良質な天然骨材は採取が困難となってきており、骨材資源の枯渇問題解消とコンクリート廃材の有効利用の両面から、コンクリート廃材から、骨材を再生・回収し、粗骨材・細骨材として再利用することが検討されている。

コンクリート廃材から骨材を再生・回収するためには、コーンクラッシャー、ジョークラッシャー、ボールミル等の破砕機によってコンクリート廃材を破砕するという方法が従来より試みられている。しかし、この方法では、破砕機内に３０分以上滞留させ、摩擦粉砕を行わないと、ＪＩＳＡ５０２１コンクリート用再生骨材Ｈに定められる品質規定のうち、最も重要な絶乾密度及び吸水率の基準（絶乾密度２．５ｋｇ／Ｌ以上、粗骨材吸水率３．０％以下）を満たすのが困難であった。

また、細骨材の再生・回収に対しては、特許文献１において、遠心式風力分級機を使用し、遠心力で、分級機内の衝突板や分散板に衝突させてセメントペーストを剥ぎ取る方法が提案されている。しかし、この方法では設備が複雑になり、骨材の硬度が高く、しかも高速回転で遠心力を与えるため、分級機の摩耗が激しく、修理・保守が頻繁に必要となり、結果として再生コストが大きくなるという欠点がある。

最近では、加熱・すりもみ方式（特許文献２、３参照）やウオータジェットを利用した再生方法が提案され実施が試みられているが、これらの方法では、骨材の再生に多くのエネルギーを消費し（例えばウオータジェットの場合５００ｋｇ／ｈの処理能力を得るのに９０ｋＷ／ｈの動力が必要）、再生コストが高くなるため小規模コンクリート廃材処理でこれらの方法を採用するには、コスト上の問題がある。また、ウオータジェットを利用した再生方法では、水処理の問題も発生する。
特開平１１−１２００３号公報特開平８−９１８９３号公報特開平８−１０９０５２号公報

本発明が解決しようとする課題は、ＪＩＳＡ５０２１コンクリート用再生骨材Ｈに定められる品質規定のうち、最も重要な絶乾密度及び吸収率の基準を満たす再生骨材を少ない動力で、かつ、確実に製造できる方法を提供することにある。

本発明は、コンクリート廃材を粒径４０ｍｍ以下に予備破砕し、この予備破砕したコンクリート廃材を振動式破砕機にて破砕することによってコンクリート廃材から再生骨材を製造する再生骨材の製造方法であって、振動式破砕機の破砕室に充填する破砕媒体を、ロッド径５０〜３０ｍｍのロッド状の大径破砕媒体とロッド径３０未満〜１９ｍｍのロッド状の小径破砕媒体の少なくとも２種類とし、大径破砕媒体と小径破砕媒体を体積比で６：４〜４：６の割合で充填し、かつ、破砕媒体を破砕室の体積に対して５０〜２０体積％の充填率で充填することを特徴とする。

また、本発明では、振動式破砕機によるコンクリート廃材の破砕物のうち、粒径５ｍｍ未満の粒子割合が、質量％で（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）〜｛（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）＋１０｝の範囲内で選択された設定値となるまで破砕する。

さらに、本発明では、振動式破砕機において少なくとも粒径０．１５ｍｍ以下の破砕物を空気分級して除去しながら破砕する。

本発明によれば、再生骨材の製造に使用する振動式破砕機の破砕媒体の充填率及び組合せを適正にしたことにより、絶乾密度及び吸収率の基準を満たす再生骨材を少ない動力で、かつ、確実に製造でき、コンクリート廃材の有効利用を促進できる。

また、振動式破砕機による破砕処理は乾式処理のため、水処理などの厄介な問題が生じることもない。

本発明では、まず、コンクリート廃材を粒径４０ｍｍ以下に予備破砕する。予備破砕に使用する破砕装置はその種類を問わないが、後で水処理の問題を発生させないためには、水を使用しない乾式の破砕機を使用することが好ましい。

コンクリート廃材と言ってもその大きさは様々である。したがって、後工程の振動式破砕機における破砕・すりもみを適正に実施することができるように、予備破砕によって粒径を所定の範囲とすることが重要である。すなわち、振動式破砕機における破砕・すりもみ作用が多すぎると微粉の発生が多くなり、製品の回収率が低下するのみならず、エネルギーコストが掛かりすぎる。逆に、破砕・すりもみ作用が少なすぎると品質規格を満足できない結果となる。したがって、最適な破砕・すりもみ作用でエネルギーコストを最小とするために、種類を問わない破砕機により４０ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下に予備破砕したコンクリート廃材を出発材とする。なお、この予備破砕段階では粒径５ｍｍ以下の粒子の割合は３．５質量％程度である。

予備破砕後、乾式の振動式破砕機によりさらに破砕し、コンクリート廃材から骨材を再生する。コンクリートは、骨材をセメントペーストで結合して強度を発現しており、このコンクリートから、骨材を再生するには、含有する骨材自体を破壊しないように、コンクリートを破砕し、かつその表面に付着するセメントペーストを除去する必要がある。このため、コンクリートを破砕し、表面に付着するセメントペーストを自生粉砕などで剥離することが必要であり、破砕・すりもみ作用を持つ再生処理機が必要である。

本発明では、従来から破砕機として使用されてきた振動式破砕機（粉砕媒体としてロッドを使用した振動式破砕機）を使用する。振動式破砕機は、衝撃力による破砕作用と破砕媒体が破砕機内を公転する攪拌分散作用、及び、破砕媒体と砕料、砕料と砕料の摩擦粉砕作用によって破砕能力を発現している。しかし、従来の振動式破砕機をそのまま使用すると、衝撃力が大きく粉砕されすぎ、微粉発生が多く骨材の歩留まりを低下させるのみならず、粗骨材として２５ｍｍから５ｍｍの粒子を篩い分けで回収しても、粉砕時に骨材に発生するマイクロクラックのため、吸水率が大幅に増大する。

そこで、本発明では、振動式破砕機の公転作用は維持しつつ（具体的には振動振幅と振動数を維持する）、衝撃作用のみを低下させるために、以下の手段を講じた。

ａ）破砕媒体の充填量（率）を、一般的な振動式破砕機の場合の８０〜３０％程度に減じる。すなわち、破砕室の体積に対して５０〜２０体積％の充填率で破砕媒体を充填する。

ｂ）一般的な振動式破砕機では、破砕媒体であるロッドのロッド径はすべて同一径であるが、衝撃作用を減少させるために、充填される破砕媒体の４０〜６０％を、一般的な振動式破砕機に使用される破砕媒体のロッド径の８５〜６０％程度の小さい破砕媒体に変更する。すなわち、大径破砕媒体（ロッド径：５０〜３０ｍｍ）と小径破砕媒体（ロッド径３０未満〜１９ｍｍ）を体積比で６：４〜４：６の割合で充填する。

振動式破砕機により、どの程度まで破砕・すりもみを行うかは、品質規定を満足し、かつ歩留まり良く骨材を回収するための大切なポイントである。コンクリート中の粗骨材（粒径５ｍｍ以上）の含有率：Ｘ（質量％）はコンクリートにより異なるが、一般的には表１に示すように、Ｘ＝約５０質量％である。

したがって、粗骨材からセメントペーストの剥離が理想的に行われれば、５ｍｍ未満の粒子含有率Ｄ（質量％）は、Ｄ＝１００−Ｘ＝約５０となり、原骨材の吸水率と絶乾密度に復帰する。しかしながら、理想的なセメントペーストの剥離は困難であり、かつ、セメントペーストの剥離の短時間での計測は困難である。

そこで、本発明では、振動式破砕機によるコンクリート廃材の破砕の程度を、その破砕物のうちの粒径５ｍｍ未満のものの含有率で評価するようにした。具体的には、粒径５ｍｍ未満の粒子割合が、Ｄ〜（Ｄ＋１０）質量％の範囲内で選択された設定値となるまで破砕するようにした。

振動式破砕機による粉砕終了後、５ｍｍの振動スクリーン（篩）で篩い分けることで、スクリーン上のものを再生粗骨材として回収し、再利用できる。

５ｍｍの振動スクリーンのスクリーン下材から細骨材を回収できるが、このままでは、細骨材の品質規定（絶乾密度２．５ｋｇ／Ｌ以上、吸水率３．０％以下）を満足することは困難である。すなわち、振動式破砕機で破砕・すりもみ作用を受けた破砕物を５ｍｍの振動スクリーンで篩い分けたスクリーン下材中には表１に示したとおり約１３〜２２質量％のセメントペーストが含まれるので、このセメントペーストを分離する必要がある。

セメントペーストを分離するためには、上述の振動式破砕機に空気分級機構を設け、少なくとも粒径０．１５ｍｍ以下、好ましくは粒径０．６ｍｍの破砕物（セメントペーストが多量に含まれる）を空気分級して除去しながら破砕する。このようにすると、攪拌・分散状態でセメントペーストの分級が行われるため、セメントペーストを効率的に分級することが可能となる。

以上説明した本発明の再生骨材の製造方法によれば、９０ｋＷ／ｈ程度の動力で１０ｔｏｎ／ｈ（再生粗骨材の生産量：４ｔｏｎ／ｈ）の処理能力を得ることができ、低エネルギーコストで再生骨材を生産することができる。また、骨材回収率は約８０％以上を確保できる。

図１は、本発明の再生骨材の製造方法を実施する骨材再生装置の実施例を示す構成図である。

同図に示す骨材再生装置は、振動式破砕機１を備え、そのドラム状の破砕室１ａ内にはロッド状の破砕媒体２が充填されている。この破砕媒体２は、図面では明確に表れていないが、ロッド径３２ｍｍの大径破砕媒体とロッド径２５ｍｍの小径破砕媒体の２種類からなり、大径破砕媒体と小径破砕媒体を体積比で５：５の割合で充填しており、かつ、その合計の体積が破砕室１ａの体積の４０％程度となるように充填している。

破砕室１ａは、図示しない加振機により振動させられるようになっており、その一端上部にはコンクリート廃材の投入口１ｂが設けられ、他端下部には破砕物のうちの粗粒を排出する粗粒排出口１ｃが設けられている。また、粗粒排出口１ｃからは分級用空気が導入され、排気口１ｄから排出される。排気口１ｄからは分級用空気と共に破砕物のうちの微粒が排出される。微粒はバクフィルター３で回収され、微粒排出口３ａからダストとして排出される。実施例では、粒径３０ｍｍ以下に予備破砕したコンクリート廃材を投入口１ｂから投入し、セメントペーストが大部分を占める粒径０．５ｍｍ以下の微粒を分級用空気で分級して除去しながら破砕するようにした。

微粒が除去された残余である粗粒は、粗粒排出口１ｃから排出され、２５ｍｍのスクリーン４にかけられ、その後、５ｍｍのスクリーン５にかけられ、５ｍｍのスクリーン５上のものが再生粗骨材として、５ｍｍのスクリーン５下のものが再生細骨材として回収される。２５ｍｍのスクリーン４上の粗粒は、投入口１ｂに戻され、再度破砕される。

図２及び図３は、図１の振動式破砕機によって得られた再生粗骨材（粒径２５〜５ｍｍ）の特性評価結果を示す。

図２は、振動式破砕機における破砕物中の粒径５ｍｍ未満の粒子割合（質量％）と吸水率との関係を示し、図３は破砕物中の粒径５ｍｍ未満の粒子割合（質量％）と絶乾密度との関係を示す。

図２及び図３に示す試料１は一般のコンクリート廃材であり、試料２は上質の骨材を使用したコンクリート廃材である。

吸水率については、粒径５ｍｍ未満の粒子割合を、試料１では５６質量％以上、試料２では４０質量％以上とすることにより、基準（３．０％以下）を満たした。

絶乾密度については、粒径５ｍｍ未満の粒子割合を、試料１では５６質量％以上、試料１では４０質量％以上とすることにより、基準（２．５ｋｇ／Ｌ以上）を満たした。

以上のとおり、破砕物中の粒径５ｍｍ未満の粒子割合（質量％）を指標として破砕の程度を管理することにより、骨材の吸水率と絶乾密度の両方の基準を満たす良質の再生骨材が製造できる。具体的には、粒径５ｍｍ未満の粒子割合が、質量％で（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）〜｛（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）＋１０｝の範囲内で選択された設定値となるまで破砕することにより、骨材の吸水率と絶乾密度の両方の基準を満たすことができる。

なお、代替策として破砕物の吸水率と絶乾密度を直接の指標として破砕の程度を管理することも考えられる。この場合、吸水率と絶乾密度との間には図４に示すような比例関係があるので、比較的計測時間が短い絶乾密度を指標として破砕の程度を管理する。

本発明は、コンクリート廃材から粗骨材あるいは細骨材を再生製造する設備に適用できる。

本発明の再生骨材の製造方法を実施する骨材再生装置の実施例を示す。破砕物中の粒径５ｍｍ未満の粒子割合と吸水率との関係を示す。破砕物中の粒径５ｍｍ未満の粒子割合と絶乾密度との関係を示す。骨材の吸水率と絶乾密度との関係を示す。

符号の説明

１振動式破砕機
１ａ破砕室
１ｂ投入口
１ｃ粗粒排出口
１ｄ排気口
２破砕媒体
３バクフィルター
３ａ細粒排出口
４２５ｍｍのスクリーン（篩）
５５ｍｍのスクリーン（篩）

Claims

コンクリート廃材を粒径４０ｍｍ以下に予備破砕し、この予備破砕したコンクリート廃材を振動式破砕機にて破砕することによってコンクリート廃材から再生骨材を製造する再生骨材の製造方法であって、
振動式破砕機の破砕室に充填する破砕媒体を、ロッド径５０〜３０ｍｍのロッド状の大径破砕媒体とロッド径３０未満〜１９ｍｍのロッド状の小径破砕媒体の少なくとも２種類とし、大径破砕媒体と小径破砕媒体を体積比で６：４〜４：６の割合で充填し、かつ、破砕媒体を破砕室の体積に対して５０〜２０体積％の充填率で充填することを特徴とする再生骨材の製造方法。
振動式破砕機によるコンクリート廃材の破砕物のうち、粒径５ｍｍ未満の粒子割合が、質量％で（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）〜｛（１００−コンクリート廃材中の粗骨材含有率）＋１０｝の範囲内で選択された設定値となるまで破砕する請求項１に記載の再生骨材の製造方法。
振動式破砕機において少なくとも粒径０．１５ｍｍ以下の破砕物を空気分級して除去しながら破砕する請求項１又は２に記載の再生骨材の製造方法。