JP5038262B2 - グリーンカットずりの再利用方法およびコンクリート構造物 - Google Patents

Description

本発明は、ダムなどの堤体を施工する際におけるコンクリート打設後に行われるグリーンカットによって生じるグリーンカットずりの再利用方法およびグリーンカットずりの再利用が行われるコンクリート構造物に関する。

ダムなどの堤体を施工する際、先打ちコンクリートを打設した後、その表面側に後打ちコンクリートを打設し、この作業を繰り返してコンクリートの打設が行われる。ここで、先打ちコンクリートの表面は、レイタンスと呼ばれるセメント等の微粒分に覆われ、その表面にそのまま後打ちコンクリートを打設すると、止水上の問題が生じる場合がある。

このため、先打ちコンクリートを打設した後、この先打ちコンクリートの表面を圧力水やブラシを用いてグリーンカットすることが行われている（たとえば、特許文献１参照）。この種のグリーンカットによって生じたグリーンカットずりは、たとえば土捨場等に搬送され、産業廃棄物として処理される。
特開平９−５９９６０号公報

しかしながら、グリーンカットによって生じるグリーンカットずりは、もともと先打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材やセメント水和物を多く含んでいる。グリーンカットずりにつては、六価クロムの溶出等のおそれがあることから、産業廃棄物として処理されている。ところが、グリーンカットずりに含まれるコンクリート骨材について、そのまま産業廃棄物として処理したのでは、資源の無駄を招くという問題がある。

そこで、本発明の課題は、資源の有効利用を図ることができるグリーンカットずりの再利用方法およびコンクリート構造物を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係るグリーンカットずりの再利用方法は、先打ちコンクリートの表面をグリーンカットした後、先打ちコンクリートの表面にモルタル層を形成し、モルタル層の表面に後打ちコンクリートを打設するにあたり、グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材およびモルタル層に含まれるモルタル骨材のうちの少なくとも一方として再利用することを特徴とするものである。

本発明に係るグリーンカットずりの再利用方法では、グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材またはモルタル層に含まれるモルタル骨材として再利用している。グリーンカットでは、先打ちコンクリートの表面に対して行われるものであるため、グリーンカットずりには、コンクリート骨材が混入している。このコンクリート骨材は、後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材およびモルタル層に含まれるモルタル骨材として再利用することができると考えられる。このため、資源の有効利用を図ることができる。

ここで、グリーンカットずりの中から、５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、モルタル骨材として再利用する態様とすることができる。

このように、５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、モルタル骨材として再利用することにより、グリーンカットずりから、モルタル骨材として再利用する細骨材を容易にふるい分けて取り出すことができる。

また、グリーンカットずりの中から、７５μｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、モルタル骨材として再利用する態様とすることができる。

このように、７５μｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、モルタル骨材として再利用することにより、粒度分布に優れた良質のモルタル骨材を取り出すことができる。

さらに、グリーンカットずりの中から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、モルタル骨材として再利用する態様とすることができる。

このように、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、モルタル骨材として再利用することにより、良質のモルタル骨材を取り出すことができる。

また、グリーンカットずりを、コンクリート骨材として利用可能であるか否かを判断し、コンクリート骨材として利用可能である場合には、グリーンカットずりをコンクリート骨材製造設備に搬送する態様とすることができる。

このように、グリーンカットずりをコンクリート骨材製造設備に搬送することにより、グリーンカットずりをコンクリート骨材として用いることもできる。

さらに、上記課題を解決した本発明に係るグリーンカットずりの再利用方法は、内側コンクリートと外側コンクリートとを備えるダム設備における内側コンクリートとして、先打ちコンクリートの表面をグリーンカットした後、先打ちコンクリートの表面にモルタル層を形成し、モルタル層の表面に後打ちコンクリートを打設し、グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、外側コンクリートに含まれるコンクリート骨材として再利用することを特徴とするものである。

本発明に係るグリーンカットずりの再利用方法では、グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、外側コンクリートに含まれるコンクリート骨材として再利用している。グリーンカットでは、先打ちコンクリートの表面に対して行われるものであるため、グリーンカットずりには、コンクリート骨材が混入している。このため、グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、外側コンクリートに含まれるコンクリート骨材として再利用することにより、資源の有効利用を図ることができる。

また、上記課題を解決した本発明に係るコンクリート構造物は、表面をグリーンカットされた先打ちコンクリートと、先打ちコンクリートの表面に形成されたモルタル層と、モルタル層の表面に形成された後打ちコンクリート層と、を備え、モルタル層に含まれるモルタル骨材および後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材として、グリーンカットによって生じたグリーンカットずりに含まれる骨材が再利用されていることを特徴とするものである。

本発明に係るグリーンカットずりの再利用方法およびコンクリート構造物によれば、資源の有効利用を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本実施形態に係るグリーンカットずりの再利用が行われるダムの全体構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係るグリーンカットずりの再利用が行われるダム１では、外側コンクリート２および内側コンクリート３が打設されている。ダム１は、重力式コンクリートダムであり、内側コンクリート３は、ＲＣＤ(Roller CompactedDam-Concrete)工法によって打設される。

この内側コンクリート３は、図２に示すように、層状に打ち継いだコンクリート層１１，１２…で形成されている。コンクリート層１１，１２…は、振動ローラなどを含むＲＣＤ施工装置３１によって打設される。また、ＲＣＤ施工装置３１には、コンクリート製造設備４１からセメントやコンクリート骨材が供給される。また、コンクリート製造設備４１には、骨材製造ライン４２からコンクリート骨材が供給される。さらに、骨材製造ライン４２には、通常の砕石などのコンクリート骨材材料や後に説明するコンクリート骨材として利用可能なグリーンカットずりが供給される。

また、先打ちコンクリート層１１と後打ちコンクリート層１２との間には、モルタル層２０が敷設されている。このモルタル層２０は、先打ちコンクリート層１１と後打ちコンクリート層１２との間の接着層として機能している。モルタル層２０は、打継ぎモルタル敷設装置３２によって敷設される。また、打継ぎモルタル敷設装置３２には、打継ぎモルタル製造設備４３からモルタル骨材を含むモルタル製造材料が供給される。さらに、モルタル製造設備には、通常のモルタル骨材および後に説明するモルタル骨材として利用可能なグリーンカットずりが供給される。

また、先打ちコンクリート層１１の打設が完了した後は、先打ちコンクリート層１１表面のグリーンカット作業が行われる。グリーンカット作業は、グリーンカットマシン３３を用いて行われ、先打ちコンクリート層１１の表面に圧力水を噴射したり、先打ちコンクリート層１１の表面をブラシによってブラッシングしたりすることによって行われる。

このグリーンカット作業によって、先打ちコンクリート層１１の表面を薄く削り取るとともに、先打ちコンクリート層１１の表面を覆うレイタンスを除去する。グリーンカット作業によって削り取られる先打ちコンクリート層１１の表面の厚さは、たとえば、５ｍｍ程度とされる。また、各コンクリート層１１，１２…の厚さは、たとえば１ｍｍ程度とされ、コンクリート層１１，１２の間に設けられるモルタル層２０の厚さは、たとえば１５ｍｍ程度とされる。

また、グリーンカットによって生じたグリーンカットずりは、グリーンカット処理設備４４に集められ、所定のグリーンカット処理が行われる。このグリーンカット処理によって生じた骨材は、その性状等に応じて、骨材製造ライン４２または打継ぎモルタル製造設備４３に供給される。

次に、内側コンクリートの施工手順について説明する。図３は、内側コンクリートの施工手順を示すフローチャートである。また、このフローチャート中における骨材の流れを破線で示している。

図３に示すように、内側コンクリートを施工する際には、コンクリート製造設備４１で製造されたコンクリートを内側コンクリート施工位置に運搬し（Ｓ１）、ＲＣＤ施工装置によって先打ちコンクリートを打設する（Ｓ２）。次に、先打ちコンクリートにおける横継ぎ目の目地切りを行った後（Ｓ３）、コンクリートの締固めを行う（Ｓ４）。コンクリートの締固めは、バイバック（登録商標）を用いて行う（Ｓ４−１）場合と、振動ローラによって転圧、締固めを行った後（Ｓ４−２）、章動ローラによって表面転圧を行う（Ｓ４−３）場合とがある。

こうして、コンクリートの締固めが終了し、コンクリートの打設が完了したら（Ｓ５）、打設したコンクリートの養生を行う（Ｓ６）。コンクリートの養生が済んだら、有スランプ部のグリーンカットを行い（Ｓ７）、続いて、ＲＣＤ部のグリーンカットを行う（Ｓ８）。有スランプ部のグリーンカットは、おおむねコンクリートの材齢１日以内に実施される。また、ＲＣＤ部のグリーンカットは、おおむねコンクリートの材齢３〜７日以内に実施される。ここでのグリーンカットによってグリーンカットずりが発生する。ここで発生したグリーンカットずりは、グリーンカットずり処理設備４４に搬送される。

その後、打設前清掃を行って（Ｓ９）、ステップＳ１に戻る。先打ちコンクリートの施工が完了したら、モルタル層２０の施工を行う。モルタル層２０の施工は、先打ちコンクリートの施工と同様の手順によって行われる。まず、打継ぎモルタル製造設備４３からモルタルを運搬し（Ｓ１）、施工した先打ちコンクリートの表面にモルタルを打設する（Ｓ２）。続いて、横継ぎ目の目地切りを行う（Ｓ３）。

それから、モルタル層２０の締固めは不要であることから、モルタルの打設が完了し（Ｓ５）、モルタルの養生を行う（Ｓ６）。そして、グリーンカットも不要であるので、そのまま打設前清掃を行い（Ｓ８）、モルタル層２０の施工を終了する。モルタル層２０の施工が終了したら、その表面に後打ちコンクリートを打設する。後打ちコンクリートの施工手順は、先打ちコンクリートの施工手順と同様である。

以後、コンクリートの施工とモルタル層の施工を繰り返して、内側コンクリートを施工する。

次に、先打ちコンクリートのグリーンカットによって生じたグリーンカットずりの処理手順について説明する。図４は、グリーンカットずりの処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、グリーンカットずりを処理するにあたり、先打ちコンクリートの表面からグリーンカット（ＧＣ）ずりが発生する（Ｓ１１）と、ダンプトラックやケーブルクレーン（ＣＣ）を利用して（Ｓ１２−１）堤外に排出する。その後、グリーンカットずり仮置き場に仮置きする（Ｓ１３）。

あるいは、グリーンカットずりをバキューム車によって吸引した後、堤外に搬出する（Ｓ１２−２）。このとき、グリーンカットずりに水をかけながらバキューム車で吸引し、グリーンカットの収集率を高めるようにしている。続いて、泥水ピットで排砂作業を行う（Ｓ１２−３）。それから、排砂作業が済んだグリーンカットずりをダンプトラックによってグリーンカットずり仮置き場に移送する（Ｓ１２−４）。そして、グリーンカットずり仮置き場に仮置きする（Ｓ１３）。

このように、グリーンカットずりの搬出方法としては、大きく分けて２つの方法が存在する。これらの２つの方法のいずれによってグリーンカットずりを搬出するかにより、グリーンカットずりにおけるレイタンスの混入量やセメント水和生成物の混入量などが異なってくる。このため、グリーンカットずりの搬出方法の違いにより、グリーンカットずりの性質が異なる可能性がある。

その後、グリーンカットずり仮置き場に仮置きされたグリーンカットずりについて、コンクリート骨材として品質的に問題があるか否かを判断する（Ｓ１４）。コンクリート骨材として品質的に問題があるか否かについては、目視による選別および各種の簡易試験の結果等によって判断される。

その結果、グリーンカットずりがコンクリート骨材として品質的に問題がないと判断した場合には、コンクリート骨材としての利用が可能となる。この場合には、グリーンカットずりをコンクリート骨材として再利用する（Ｓ１５）。このため、グリーンカットずりを骨材製造ライン４２に搬送し、原石投入設備や原砂ビン等に投入する。

また、グリーンカットずりがコンクリート骨材として品質的に問題があると判断した場合には、グリーンカットずりがモルタル骨材としての規格を満足するか否かを判断する（Ｓ１６）。その結果、グリーンカットずりがモルタル骨材としての規格を満足すると判断した場合には、グリーンカットずりを振動ふるいにかけ、５ｍｍ以上の骨材をカットする（Ｓ１７）。その後、振動ふるいにかけられたグリーンカットずりはグリーンカットずり細骨材（以下「ＧＣ細骨材」という）となり、打継ぎモルタル製造設備４３へ輸送され、打継ぎモルタル製造設備４３にストックされる（Ｓ１９）。

一方、グリーンカットずりがモルタル骨材としての規格を満足しないと判断した場合には、ハイメッシュセパレータなどを用いて洗浄・分級などを行う（Ｓ１８）。その後、ハイメッシュセパレータなどを用いて洗浄・分級などされたグリーンカットずりはＧＣ細骨材となり、打継ぎモルタル製造設備４３へ輸送され、モルタル製造施設３２にストックされる（Ｓ１９）。また、ＧＣ細骨材の性状等については、後にさらに説明する。

その後、打継ぎモルタル製造設備４３に輸送されたＧＣ骨材およびＧＣ細骨材は、バッチャープラントでのモルタル製造（Ｓ２０−１）、モルタル吹付けプラントを利用した製造（Ｓ２０−２）、アジテータ車のミキシング効果を利用した製造（Ｓ２０−３）に振り分けられる。こうして、グリーンカットずりの処理が終了する。

続いて、グリーンカットずりに所定の処理（Ｓ１５，Ｓ１６）を施して得られたＧＣ細骨材について説明する。ＧＣ細骨材をモルタル骨材として用いるための適用性を判断するため、本発明者らは、３種類に分類したＧＣ細骨材の試料を作製し、それぞれの適用性について検討した。

ＧＣ細骨材として、５ｍｍ以下のＧＣ細骨材（以下「第１試料」という）と、７５μｍ〜５ｍｍのＧＣ細骨材（以下「第２試料」という）と、０．５ｍｍ〜５ｍｍのＧＣ細骨材（以下「第３試料」という）を用意した。ここで、第１試料については水洗いを行わず、第２試料および第３資料については水洗いを行った。

第１試料は、グリーンカットずり仮置き場から原材料をそのまま採取し、５ｍｍを超える粗骨材をふるいで除去したＧＣ細骨材とした。また、第２試料は、グリーンカットずり仮置き場から原材料を採取し、水洗いしながらふるい分けにより採取した粒径７５μｍ以上５ｍｍ以下のＧＣ細骨材とした。さらに、第３試料は、グリーンカットずり仮置き場から採取し、水洗いしながらふるい分けにより採取した粒径０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下のＧＣ細骨材とした。

これらの第１試料から第３資料について、コンクリート用細骨材としての規格を満たしているか否かについての試験を行った。この試験における参考規格としては、２００７年制定のコンクリート標準示方書「ダム編」および「施工編」を用いた。その試験結果を図５に示す。

図５に示すように、第１試料については、「施工編」の絶乾密度の項目のみが不適であり、それ以外の項目ではすべてが適合していた。また、第２試料については、「ダム編」および「施工編」のいずれにおいても全ての項目において適合する結果となった。その一方、第３試料では、粒度分布が「ダム編」と「施工編」のいずれも不適であったが、それ以外の項目については適合していた。

以上の結果のうち、第１資料が「施工編」の絶乾密度の項目が不適であった理由としては、セメント水和物等の固化物の混入や表乾コーンによる表乾状態把握の誤差等が考えられる。また、第３試料が、粒度分布の項目が不適であった理由としては、ふるいにより、０．５ｍｍ以下の骨材を除去しているため、０．５ｍｍ以下の粒度範囲に入るべき粒径骨材が無かったことが考えられる。

図５に示す試験結果から、第１試料から第３資料のいずれにおいても、コンクリート用骨材の規格値を満足することとなった。

次に、第１試料から第３試料を用いたモルタルのフレッシュ性状および圧縮試験強度についての試験を行った結果について説明する。この試験では、現在使用されている通常の細骨材および第１試料から第３試料を用いて、室内試験練りによるモルタル性状の比較を行った。その結果を図６および図７に示す。

ここで、図６にはモルタル配合を示し、図７にはフレッシュ試験の結果および圧縮強度試験の結果を示す。また、図６中のＷは水、Ｃはセメント、Ｆは混和材を示し、Ｓは細骨材をそれぞれ示す。さらに、図７中のＣＴは練上り温度を示し、Ｖ．Ｗは単位体積重量を示す。

図７に示すように、通常の細骨材を使用した場合と、第１試料から第３試料を用いた場合とでは、フレッシュ試験の結果および圧縮強度試験の結果のいずれにおいても、大きな差異は認められなかった。この結果から、第１試料から第３試料のいずれにおいても、モルタル用の骨材として好適に利用できることがわかった。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態では、グリーンカットずりを後打ちコンクリートまたはモルタル用の骨材として用いているが、ダムにおける外側コンクリートを構成するコンクリートのコンクリート骨材として用いることができる。また、先打ちコンクリートの一段上の後打ちコンクリートに限らず、さらに上端に打設する後打ちコンクリートのコンクリート骨材として用いることもできる。

また、上記実施形態では、対象となるコンクリート構造物としてコンクリートを打設する施設としてダムを挙げている。これに対して、その他、広範囲にわたってコンクリート打設を行い、グリーンカットが行われる施設などのコンクリート構造物を対象とすることもできる。

グリーンカットずりの再利用が行われるダムの全体構成図である。 ダムにおける堤体の模式的正断面図である。 内側コンクリートの施工手順を示すフローチャートである。 グリーンカットずりの処理手順を示すフローチャートである。 コンクリート用細骨材としての規格について行った試験の結果を示す表である。 フレッシュ試験および圧縮強度試験に用いた各試料のモルタル配合を示す表である。 フレッシュ試験および圧縮強度試験の結果を示す表である。

符号の説明

１…ダム、２…外側コンクリート、３…内側コンクリート、１１…先打ちコンクリート層、１２…後打ちコンクリート層、２０…モルタル層、３１…ＲＣＤ施工装置、３２…打継ぎモルタル敷設装置、３３…グリーンカットマシン、４１…コンクリート製造設備、４２…骨材製造ライン、４３…打継ぎモルタル製造設備、４４…グリーンカット処理設備。

Claims (7)

1. 先打ちコンクリートの表面をグリーンカットした後、前記先打ちコンクリートの表面にモルタル層を形成し、前記モルタル層の表面に後打ちコンクリートを打設するにあたり、
   前記グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、前記後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材および前記モルタル層に含まれるモルタル骨材のうちの少なくとも一方として再利用することを特徴とするグリーンカットずりの再利用方法。
2. 前記グリーンカットずりの中から、５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、前記モルタル骨材として再利用する請求項１に記載のグリーンカットずりの再利用方法。
3. 前記グリーンカットずりの中から、７５μｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、前記モルタル骨材として再利用する請求項１に記載のグリーンカットずりの再利用方法。
4. 前記グリーンカットずりの中から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の細骨材を取り出し、水洗いして、前記モルタル骨材として再利用する請求項１に記載のグリーンカットずりの再利用方法。
5. 前記グリーンカットずりを、コンクリート骨材として利用可能であるか否かを判断し、
   コンクリート骨材として利用可能である場合には、前記グリーンカットずりをコンクリート骨材製造設備に搬送する請求項１に記載のグリーンカットずりの再利用方法。
6. 内側コンクリートと外側コンクリートとを備えるダム設備における内側コンクリートとして、先打ちコンクリートの表面をグリーンカットした後、前記先打ちコンクリートの表面にモルタル層を形成し、前記モルタル層の表面に後打ちコンクリートを打設し、
   前記グリーンカット時に生じたグリーンカットずりを、前記外側コンクリートに含まれるコンクリート骨材として再利用することを特徴とするグリーンカットずりの再利用方法。
7. 表面をグリーンカットされた先打ちコンクリートと、前記先打ちコンクリートの表面に形成されたモルタル層と、前記モルタル層の表面に形成された後打ちコンクリート層と、を備え、
   前記モルタル層に含まれるモルタル骨材および前記後打ちコンクリートに含まれるコンクリート骨材として、前記グリーンカットによって生じたグリーンカットずりに含まれる骨材が再利用されていることを特徴とするコンクリート構造物。

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