JP4152557B2 - 再生骨材の製造方法 - Google Patents

Description

【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再生骨材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設廃棄物の大きな割合を占めるコンクリート廃材は、路盤材や埋め戻し材として再利用されているが、再利用率の向上や、最終処分量の減容、資源の有効利用の観点から、より高度な再生処理を行って構造体コンクリート用の骨材として利用することが求められている。
コンクリート廃材の再生処理は、一般にインペラブレーカーやジョークラッシャー、インパクトクラッシャーなどの乾式の装置による破砕・磨砕、振動ふるいや風ふるい等によるふるい分け、および磁力選別機による鉄筋などの除去の組合せにより行われている。
例えば、特公平６−３０７５５には、垂直円筒内で偏心回転する垂直円筒間でコンクリート塊同士を衝突させることでセメント分を除去するコンクリート屑の再生方法が記載されている。
また、特開平８−１０９０５２には、粗骨材原料を加熱し、乾式攪拌と湿式攪拌との２段処理攪拌でセメント分を除去することが記載されている。
さらに、特開平１０−２９７９４９には、破砕装置としてボールミルを使用し、ドラム内の硬質ボールの自重と硬質ボール同士の挟み込みでコンクリート塊を破砕することが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
第１の公知例（特公平６−３０７５５）では、垂直円筒内で偏心回転する垂直円筒間でコンクリート塊同士を衝突させるため、他の乾式の破砕・磨砕装置に比べて特にすりもみ効果が高く、再生骨材のうち５ｍｍ以上の粒径の粗骨材は天然骨材や砕石と同等の品質を有するが、これらと同等の品質を有する５ｍｍ以下の再生細骨材を製造することは不可能である。
第２の公知例（特開平８−１０９０５２）に記載されているように、加熱による前処理を行えば、５ｍｍ以下の再生細骨材でも天然の骨材や砕石の品質と同等のものを製造できる可能性があるが、加熱に要するエネルギーは非常に大きく、エネルギーコストや環境負荷の面で実用性に乏しい。
第３の公知例（特開平１０−２９７９４９）に記載のボールミルでは、コーンクラッシャーやジョークラッシャー等破砕作用を有する他の破砕装置と同様に、破砕時間を長くしてコンクリート塊を砂の粒径以下に破砕することも可能であるが、このように過度に破砕することなく、換言すれば破砕時間を短くすることにより、原料とするコンクリート塊に含まれる骨材の粒径とほぼ同等の粒径の再生骨材を製造しようとすると、骨材からセメントモルタル分が十分に除去されず、セメントモルタル分が骨材に付着したまま残存する量は概ね２０％以上にもなり、建築物等の構造体に使用可能なコンクリート用の骨材の品質規定を満足することができない。例えば、絶乾密度の骨材基準が２．５以上であるのに対して、本公知例で製造されるものは２．３〜２．４程度であり、また、吸水率の骨材基準が３．０％以下であるのに対して５〜１０％である。
一方、破砕時間を長くしてコンクリート塊に含まれる骨材よりも小さな粒径の再生骨材を製造しようとすると、品質規定を満足する砂利（粗骨材）を得ることが困難であるばかりか、元々コンクリート塊に含まれている骨材の回収効率も低下し、さらには破砕の影響により骨材自身の強度も低下するため、コンクリートに利用したときにコンクリートの圧縮強度が低下することなり、再生処理方法としては好ましくない。
【０００４】
本発明は、偏心ロータを設けたケーシング内に、コンクリート塊と共に媒体を装入することにより、コンクリート塊相互間の摩擦力が増大させて、骨材からセメントモルタル分をより完全に除去せることで、天然の骨材や砕石・砕砂と同等の品質の再生粗骨材および再生細骨材を製造可能にして、コンクリート骨材資源の循環化に貢献するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の手段として、コンクリート廃材から再生骨材を製造する方法において、コンクリート廃材を所定の大きさのコンクリート塊に破砕する第１ステップと、
ケーシング１の鉛直筒部内に、筒状ロータ２を偏心回転可能に設けておき、該ロータと鉛直筒部との間隙Ｓに、コンクリート塊９および所定の圧縮強度と硬度とを有する圧縮力増大用の媒体１０を装入して、ロータの偏心回転によりコンクリート塊相互を摩擦接触させて骨材からセメントモルタル分を除去するに際しての圧縮力を上記媒体で増強させる第２ステップと、
上記ケーシングから排出された再生骨材を、再生粗骨材と再生細骨材とに篩分けする第３ステップとを有する。
【０００６】
第２の手段として、第１の手段を有すると共に、上記第２ステップにおける媒体１０は、鉄球、アルミナ球、または圧縮強度１０００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上でかつロックウェル硬度が５０以上の岩石からなる。
【０００７】
第３の手段として、第１又は第２の手段を有すると共に、上記媒体１０のうち９５重量％以上が粒径５〜４０ｍｍの範囲内である。
【０００８】
第４の手段として、第１、第２又は第３の手段を有すると共に、上記第３ステップの篩分けの前後のどちらか一方に、上記媒体１０を回収するステップを設けた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る再生骨材の製造方法に使用する公知の再生装置（特公平６−３０７７５参照）を示すもので、これを簡単に説明すると、縦に設置した円筒形のケーシング１の鉛直筒部内に偏心量Ｃだけ偏心した上面閉塞の円筒状の偏心ロータ２を回転可能に立設すると共に、該ロータの主軸３にベルト４を介してモータ５を連結する。
【００１０】
また、ケーシング１の鉛直筒部と偏心ロータ２との間隙Ｓの下方には、該間隙内におけるコンクリート塊等の充填密度を調節するための調節プレート６を上下動自在に設置する。該プレートを間隙下端面に接近させるほど充填密度を高くすることができる。なお、ケーシング１の鉛直筒部より上方部分は投入用の第１ホッパ７を形成し、また、ケーシングの下方には排出用の第２ホッパ８を設置する。
【００１１】
次に本発明に係る再生骨材の製造方法の実施形態について説明する。
（１）第１ステップ
建設現場等から発生するコンクリート廃材を、インペラブレーカーやジョークラッシャー等の破砕装置で、粒径５０ｍｍ以下のコンクリート塊に破砕し、破砕後のコンクリート塊を篩分けて、所定範囲内の粒径のコンクリート塊を選別する。
【００１２】
（２）第２ステップ
ケーシング１の第１ホッパ７内にコンクリート塊９と媒体１０とを投入する。これらは偏心回転するロータ２とケーシングの鉛直筒部との間隙Ｓ内を落下するが、この間にロータ２による圧縮力を受けてコンクリート塊は互いに摩擦接触し、これにより骨材表面に付着したセメントモルタル分が除去される。
【００１３】
媒体１０を混合しない場合、コンクリート塊の粒径が比較的大きい場合には殆ど問題が生じないが、比較的小さい場合は、間隙Ｓの外周部を流下するコンクリート塊にはロータ２からの圧縮力が十分に伝わらず、このためコンクリート塊相互間の摩擦力は小さくセメントモルタル分は十分に除去されない。が、媒体を混合すると、ロータ２からの圧縮力が媒体を介して間隙Ｓの外周側のコンクリート塊に伝わるため、コンクリート塊相互間の摩擦力が増大する。
【００１４】
媒体１０としては、ケーシング１内で破壊しにくく、かつ磨耗しにくいことが望ましく、この観点から請求項２記載のように、鉄球、アルミナ球、または圧縮強度１０００ｋｇｆ／ｃm²以上でかつロックウェル硬度が５０以上の岩石が好ましい。 また、媒体の粒径は、請求項３記載のように、９５重量％以上が１０〜４０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。この範囲よりも大きい媒体は間隙Ｓを閉塞させるおそれがあり、また、この範囲よりも小さい媒体は、間隙Ｓ内の充填密度を高めることにもなりかねないことから、運転負荷の増大を招くことになると共に、摩擦力増強の効果、言い換えればすりもみ増強の効果がうすれることになるからである。
【００１５】
なお、骨材からセメントモルタル分を除去させるためには、装置内で媒体とある程度の接触時間が必要であり、接触時間は長いほど再生骨材の品質が向上するが、長すぎると製造効率の低下を招くことになる。これらの点を考慮して通常は１０秒ないし３０秒程度にする。
接触時間は、間隙Ｓ内におけるコンクリート塊と媒体の充填密度を調節するための調節プレート６の上下位置と、ロータ２の回転数と、間隙Ｓの寸法等に依存する。図１の装置例において、接触時間を１０秒程度にするためには、ロータ２の回転数を４５０〜５５０ｒｐｍ、間隙Ｓを１０〜１００ｍｍ、ロータ２の長さを５００〜１０００ｍｍにする。
【００１６】
（３）第３ステップ
ケーシング１を通過して第２ホッパ８から排出された骨材を、振動ふるいや風ふるい等により篩い分けして、再生粗骨材と再生細骨材とを得る。
【００１７】
（４）第４ステップ
媒体は繰り返して使用することが可能であり、このため篩分け後の再生骨材中に混在する媒体を回収することが好ましい。
回収装置としては、周知の比重差選別装置を使用するが、媒体が鉄球である場合には、周知の磁力選別装置を使用することも可能である。
なお、媒体の回収は第３ステップの篩分けの前に行うことも可能である。
【００１８】
【実施例１】
建設現場にて粒径４０ｍｍ以下に破砕した嵩１ｍ³ のコンクリート塊を天日乾燥した後、篩分けにより粒径５〜４０ｍｍのコンクリート塊を選別し、選別したコンクリート塊を、粒径２０ｍｍで、嵩が０．５ｍ³ の鉄球と共にケーシング１の第１ホッパ７内へ投入して再生処理した後、篩分けにより粒径５ｍｍ以上の粒子を再生粗骨材として、また、０．１５〜５ｍｍの粒子を再生細骨材として製造した。
なお、ケーシング１の鉛直筒部の内径は７２０ｍｍ、高さは８００ｍｍ、ロータ２の偏心量は１１．７ｍｍ、ロータ２の内径は６００ｍｍ、ロータの高さは ８００ｍｍとした。
上記のようにして製造した再生粗骨材の吸水率は２．５％、乾燥状態の比重は２．５６であった。これらの数値は建築学会コンクリート工事標準仕様書ＪＡＳＳ５の骨材の規定を満足するものである。
一方、再生細骨材の吸水率は３．２％、乾燥状態の比重は２．５６であった。これらの数値も同様に同規定を満足するものである。
【００１９】
【実施例２】
実施例１と異なる点は、ケーシング１に投入するコンクリート塊の粒径を５ｍｍ以下にする点であり、その他は実施例１と同一条件の下で再生処理した後、篩分けにより０．１５〜５ｍｍの粒子を再生細骨材として製造した。
製造した再生細骨材の吸水率は２．９％、乾燥状態の比重は２．５７であった。これは上記規定を満足するものである。
【００２０】
【比較例１】
ケーシング１内に鉄球等の媒体を投入しない点を除き、実施例１と同一条件下で粒径５ｍｍ以上の粒子を再生粗骨材として、また、０．１５〜５ｍｍの粒子を再生細骨材として製造した。
再生粗骨材の吸水率は２．９％、乾燥状態の比重は２．５１であった。これらの数値は上記規定を満足するものである。
一方、再生細骨材の吸水率は５．１％で、乾燥状態の比重は２．４１であり、上記規定を満足するものは得られなかった。
【００２１】
【比較例２】
ケーシング１内に鉄球等の媒体を投入しない点を除き、実施例２と同一条件で篩分けにより０．１５〜５ｍｍの粒子を再生細骨材として製造した。
製造した再生細骨材の吸水率は４．８％、乾燥状態の比重は２．４３であり、上記規定を満足するものは得られなかった。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、偏心ロータを設けたケーシング内に、コンクリート塊と共に媒体を装入するため、コンクリート塊の粒径が比較的小さい場合でも、偏心ロータとケーシングとの間隙の外周部を流下するコンクリート塊にもロータからの圧縮力が媒体を介して十分に伝わって、コンクリート塊相互間の摩擦力が増大するため、骨材表面に付着したセメントモルタル分がより完全に除去されることとなり、天然の骨材や砕石・砕砂と同等の品質の再生粗骨材および再生細骨材を製造することができ、コンクリート骨材資源の循環化に貢献できる。
しかも、媒体はボールミルのボールと異なって、コンクリート塊に衝撃を与えることはほとんどなく、骨材が破砕されることも少ないため、骨材の強度を低下させることがない。
【００２３】
請求項２に係る発明は、媒体を所定の素材で形成するため、ケーシング内で破壊・磨耗しにくく、このため圧縮力増強機能が減退することがない。
【００２４】
請求項３に係る発明は、所定範囲内の粒径の媒体を使用するため、十分な圧縮力増強機能が得られると共に、運転負荷を増大させることもない。
【００２５】
請求項４に係る発明は、媒体を回収するため、媒体の再利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る再生骨材の製造方法に使用する再生処理装置の概略図。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 筒状ロータ
９ コンクリート塊
１０ 媒体

Claims (4)

1. コンクリート廃材から再生骨材を製造する方法において、
   コンクリート廃材を所定の大きさのコンクリート塊に破砕する第１ステップと、
   ケーシング１の鉛直筒部内に、筒状ロータ２を偏心回転可能に設けておき、該ロータと鉛直筒部との間隙Ｓに、コンクリート塊９および所定の圧縮強度と硬度とを有する圧縮力増大用の媒体１０を装入して、ロータの偏心回転によりコンクリート塊相互を摩擦接触させて骨材からセメントモルタル分を除去するに際しての圧縮力を上記媒体で増強させる第２ステップと、
   上記ケーシングから排出された再生骨材を、再生粗骨材と再生細骨材とに篩分けする第３ステップとを有することを特徴とする再生骨材の製造方法。
2. 上記第２ステップにおける媒体１０は、鉄球、アルミナ球、または圧縮強度１０００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上でかつロックウェル硬度が５０以上の岩石からなることを特徴とする請求項１記載の再生骨材の製造方法。
3. 上記媒体１０のうち９５重量％以上が粒径５〜４０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載の再生骨材の製造方法。
4. 上記第３ステップの篩分けの前後のどちらか一方に、上記媒体１０を回収するステップを設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の再生骨材の製造方法。

Images