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課題

コンクリートスラッジ粒子を多量に含有するコンクリートスラッジ組成物からなる、圧縮強さおよび曲げ強度に優れるコンクリートスラッジ成形物の製造方法を提供する。

解決手段

コンクリートスラッジ粒子:珪砂重量比が8:2〜3:7である混合物50〜85重量%と消石灰15〜50重量%とからなるコンクリートスラッジ組成物を圧力3〜10kN/cm2でプレス成形し、次いでプレス成形物炭酸ガス固化することを特徴とするコンクリートスラッジ成形物の製造方法。

概要

背景

概要

コンクリートスラッジ粒子を多量に含有するコンクリートスラッジ組成物からなる、圧縮強さおよび曲げ強度に優れるコンクリートスラッジ成形物の製造方法を提供する。

コンクリートスラッジ粒子:珪砂重量比が8:2〜3:7である混合物50〜85重量%と消石灰15〜50重量%とからなるコンクリートスラッジ組成物を圧力3〜10kN/cm2でプレス成形し、次いでプレス成形物炭酸ガス固化することを特徴とするコンクリートスラッジ成形物の製造方法。

目的

効果

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請求項1

コンクリートスラッジ粒子珪砂重量比が8:2〜3:7である混合物50〜85重量%と消石灰15〜50重量%とからなるコンクリートスラッジ組成物を圧力3〜10kN/cm2でプレス成形し、次いでプレス成形物炭酸ガス固化することを特徴とするコンクリートスラッジ成形物の製造方法。

請求項2

珪砂が粒度0.6mm以下であることを特徴とする請求項1記載のコンクリートスラッジ成形物の製造方法。

請求項3

コンクリートスラッジ粒子が粒度0.1mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載のコンクリートスラッジ成形物の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、生コン等のコンクリートスラッジを利用したコンクリートスラッジ成形物の製造方法に関し、より詳細には、コンクリートスラッジ粒子を多量に含有するコンクリートスラッジ組成物からなる、圧縮強さおよび曲げ強度に優れるコンクリートスラッジ成形物の製造方法に関する。

0002

生コンクリート(以下、「生コン」という。)工場等においては、ミキサー運搬車等の洗浄の際に洗い排水が生じ、この排水には、セメント分、砂、小石等の骨材等が含まれている。この内、小石等の骨材を取り除いたセメント分と砂等とを含む懸濁水を「コンクリートスラッジ水」といい、これを静置すると、上澄水固形分(コンクリートスラッジ)とに分かれる。このコンクリートスラッジは、一般に水分50重量%程度のケーキ状を呈し、生コン生産の場合、その0.3重量%程度がコンクリートスラッジとして排出される。従って、1ヶ月3000m3の生コンを出荷する工場では、毎月約20t、1年間で約240tのコンクリートスラッジが排出されることになる。

0003

現在、この大量に発生するコンクリートスラッジは、そのまま廃棄することができず、産業廃棄物処理業者による埋め立て等の廃棄処理がなされているが、廃棄費用の負担と廃棄処理によって生ずる環境保全とが問題となっている。

0004

一方、環境保全および資源の有効利用の観点から、コンクリートスラッジを再利用する技術が開発されている。例えば、コンクリート用骨材の一部として再利用するものとして、特開平6−256051号公報には、コンクリートスラッジの脱水ケーキ粒の表面に、主として無機系粉末固化材からなる強固な被覆層が存在する二重構造のコンクリートスラッジの脱水ケーキと、無機系粉末固化材とをオムニミキサー中で撹拌しながら造粒し、その後養生させるコンクリートスラッジ粒状物およびその製造方法が開示されている。得られたコンクリートスラッジ粒状物は、コンクリート用骨材の一部として使用できる。また、特開平6−305794号公報には、コンクリートスラッジを砂と同程度の粒度分布を有するように調整し、砂に代替えできる細骨材を得、構造用気泡コンクリート圧縮強度とほぼ同程度の強度を有する軽量断熱材コンクリートの骨材として利用するコンクリートスラッジの骨材化方法が開示されている。しかし、いずれも高価なコンクリートを結合材に使用するものである。

0005

一方、コンクリートスラッジからコンクリートブロックを得るものとして、特開昭52−121027号公報には、コンクリートスラッジと高炉水滓スラグセメント質物とを混練して成型し、加温加湿養生後、加水養生を行い乾燥処理することにより、産業廃棄物たるコンクリートスラッジを利用して軽量コンクリートブロックを製造する方法が開示されている。しかし、コンクリートスラッジの配合量は、コンクリートブロックの2〜10重量%に過ぎず、大量に発生するコンクリートスラッジの処理方法としては不十分である。また、特開平7−31985号公報には、コンクリートスラッジ水等のようなカルシウムを含む汚水をろ過すると共にろ過物に炭酸ガスまたは炭酸水を作用させ、汚水から固形分を有用なブロック状固化体として回収する方法が開示されている。しかし、当該方法により得られるブロック状固化体は、固形分に含まれるカルシウムを単に炭酸化して固化するものであり、ブロック状固化体の強度が十分でなく、長期使用に耐え得るものではない。更に、工業材料(vol40,No9,p45,1992)には、コンクリートスラッジに消石灰顔料を添加し、プレス成形後炭酸ガス養生槽中に静置・養生させるコンクリートスラッジを固形化する技術が開示されている。しかし、得られたコンクリートスラッジ成形物の強度は未だ十分ではない。

0006

かかる現状より、コンクリートスラッジを大量に使用でき、かつ安価な結合材を使用し、実用的なコンクリートスラッジを利用する技術の開発が望まれる。

課題を解決するための手段

0007

本発明者らは上記現状に鑑み、コンクリートスラッジについて種々検討を重ねた結果、特定配合量の消石灰と珪砂とを組み合わせたコンクリートスラッジ組成物をプレス成形および炭酸ガス固化して得られたコンクリートスラッジ成形物が、優れた強度を有することを見出し、本発明を完成するに到った。

0008

すなわち本発明は、コンクリートスラッジ粒子:珪砂の重量比が8:2〜3:7である混合物50〜85重量%と消石灰15〜50重量%とからなるコンクリートスラッジ組成物を圧力3〜10KN/cm2でプレス成形し、次いで炭酸ガスで固化することを特徴とするコンクリートスラッジ成形物の製造方法を提供するものである。以下、本発明を詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態

0009

(1)コンクリートスラッジ組成物
(a)コンクリートスラッジ粒子
本発明で使用するコンクリートスラッジ粒子は、コンクリート製品工場生コン工場、生コン使用の建設現場等において、生コンミキサーや運搬車等の洗浄によって生ずる排水を静置して分離したケーキ状の固形分を脱水・乾燥・粉砕したものである。コンクリートスラッジの乾燥は、自然乾燥の他、脱水機を使用して乾燥させることができる。脱水機を使用する場合は、脱水圧力を変化させて含水率を調整することができる。また、粉砕は、粉砕機で行うことができる。脱水・乾燥後のコンクリートスラッジ粒子の含水率は、15重量%以下、特には8〜10重量%であることが好ましい。含水率が15重量%以下であれば、粉砕等し易く、特に10重量%以下であれば得られた粉状物、粒状物等を他の成分と混合させ組成物を調製しやすいからである。なお、本発明で使用するコンクリートスラッジ粒子としては、脱水・乾燥後のコンクリートスラッジの含水率が上記範囲内に無い場合であっても、粉砕後に水分を加減して含水率を15重量%以下、より好ましくは8〜10重量%としたものを使用することができる。

0010

コンクリートスラッジ粒子の粒度は、0.1mm以下であることが好ましい。この範囲の粒度であれば、ひび割れが無く、かつ強度に優れるコンクリートスラッジ成形物が得られるからである。この様な粒度のコンクリートスラッジ粒子を得るには、機械粉砕を行った後に、0.1mmふるいを通過させればよい。

0011

(b)珪砂
珪砂は、石英粒を主とする砂であって、珪酸を90重量%以上含むものであれば他の成分については特に制限はない。珪砂の粒度は、0.6mm以下であること、より好ましくは0.05〜0.6mm、特には0.05〜0.4mmであることが好ましい。この範囲であれば、得られたコンクリートスラッジ成形物の強度が十分に保持され、成形物の表面の粗度も適当であって、かつひび割れも防止できるからである。

0012

珪砂の配合量は、コンクリートスラッジ粒子:珪砂の重量比が8:2〜3:7となるように配合することが好ましく、特には7:3〜5:5の割合であることが好ましい。この範囲でコンクリートスラッジ成形物のひび割れを防止し、かつ十分な圧縮強さおよび曲げ強さを有するコンクリートスラッジ成形物が得られるからである。

0013

(c)消石灰
本発明では、結合材として消石灰を使用する。消石灰の配合量はコンクリートスラッジ組成物の15〜50重量%であることが好ましく、特には20〜30重量%である。この範囲で十分な圧縮強さおよび曲げ強さを有するコンクリートスラッジ成形物が得られるからである。

0014

(d)他の配合物
本発明で使用するコンクリートスラッジ組成物には、顔料、増粘剤減水剤固化促進剤固化遅延剤、他の有機または無機ポリマー等が通常使用される範囲で含むことは差し支えない。本発明で使用するコンクリートスラッジ組成物は、上記各成分を混合したものであって、配合順序は問わず、市販の混合機を使用して混練することもできる。

0015

(2)プレス成形
本発明では、上記コンクリートスラッジ組成物を、板状、方形状、屋根瓦状等の型枠に詰めてプレス成形する。プレス圧力は3〜10kN/cm2であること、特には5〜7kN/cm2であることが好ましい。この範囲でひび割れが防止できると共に、コンクリートスラッジ成形物の十分な強度保持が可能だからである。

0016

(3)炭酸ガス固化
本発明では、プレス成形したコンクリートスラッジ成形物を炭酸ガス中で固化することを特徴とする。炭酸ガス槽を使用する場合には、槽中の炭酸ガス濃度は、30%以上、更に好ましくは50%以上であり、特に好ましくは100%であり、常圧でも圧力を加えてもよい。また、炭酸ガス槽中の温度は常温でよいが、反応熱が生じても冷却する必要はない。固化時間は、炭酸ガス濃度、コンクリートスラッジの成形物の大きさや形状などにより適宜選択すればよく、通常3〜7時間で十分に固化する。本発明により得られるコンクリートスラッジ成形物の圧縮強度は、好ましくは23N/mm2以上、特に好ましくは25N/mm2以上であり、曲げ強さは5.0N/mm2以上、特に好ましくは6.0N/mm2以上である。なお、空気中の炭酸ガスによりコンクリートスラッジ成形物を固化させることもできるが、極端に時間がかかり、現実的ではない。

0017

(4)コンクリートスラッジ成形物
本発明の製造方法により得られたコンクリートスラッジ成形物は、建築材道路敷詰め材、コンクリートブロック等に使用することができる。例えば、板状のコンクリートスラッジ成形物を床材壁材として使用することができ、顔料の配合により多様な色彩の板状コンクリートスラッジ成形物をモザイクタイルの如く配列使用することができる。これらのコンクリートスラッジ成形物は、防音遮音断熱等の効果がある。

0018

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお「%」は、特に示す場合を除くほか「重量%」を示す。

0019

実施例1
含水率13重量%のコンクリートスラッジ粒子を用いて、表−1に示す配合割合でコンクリートスラッジ組成物を得、これを直径8cm、厚さ1.2cmの円板状の型枠に入れ、次いで圧力6kN/cm2でプレス成形した。その後プレス成形物を常圧、常温、湿度65%、炭酸ガス濃度100%の炭酸ガス槽中に7時間静置し、コンクリートスラッジ成形物を得た。この成形物について、ひび割れの程度を測定した。板状成形物表裏のひび割れの総長を観察し、3枚の板状成形物の平均値で表示した。結果を表−1に示す。ひび割れの発生は、コンクリートスラッジ粒子に対する珪砂の配合比スラッジ:珪砂)と高く相関する一方、消石灰の配合割合との相関は少なかった。

0020

0021

実施例2
含水率13重量%のコンクリートスラッジ粒子を用いて、表−2に示す配合割合でコンクリートスラッジ組成物を得、実施例1と同様の円板状の型枠に入れ、圧力6kN/cm2でプレス成形した。このプレス成形物について炭酸ガス固化を行わない群と(常温の空気中に放置)、実施例1と同様の方法で炭酸ガス固化を行う群とに分けそれぞれ成形物を得た。両群の成形後7日目の板状成形物について、JIS R5201に準じて曲げ強さおよび圧縮強さを測定した。曲げ強さ(N/mm2)は、ミハエリス二重てこ型曲げ試験機を用い、曲げ試験機散弾落下量毎秒100gとなるようダンパーを調整して測定し、曲げ破損したときの散弾と散弾受けの合計重量から曲げ強さを算出し、3枚の板状成形物の平均値で評価した。また、圧縮強さ(N/mm2)は、圧縮試験加圧装置を用いて曲げ試験の直後に行い、供試体を作ったときの両側面が加圧面となるようにし、40mm×40mmの荷重用加圧板で供試体をはさんで毎秒80kgfの均一速度で載荷し、最大荷重を求め、圧縮強さ=最大荷重/供試体断面積とし、6枚の板状成形物の平均値で評価した。結果を表−2に示す。炭酸ガス固化を行うと、炭酸ガス固化を行わないものと比較して、曲げ強さが2.7〜4.6倍に、圧縮強さは、1.7〜2.5倍に増強された。また、コンクリートスラッジ粒子と珪砂とを6:4の割合で配合した場合には、消石灰10重量%の配合割合では、圧縮強さおよび曲げ強さがやや劣ったが、消石灰が20重量%と30重量%では、圧縮強さおよび曲げ強さはあまり変わらず、同程度の圧縮強さおよび曲げ強度が得られた。

0022

0023

実施例3
消石灰30重量部、コンクリートスラッジ粒子42重量部および珪砂28重量部(コンクリートスラッジ粒子:珪砂=6:4)の配合割合に従いコンクリートスラッジ組成物を得た。次いで、この組成物を用いて実施例1と同様に操作して混練物を得、プレス圧力2、4または6kN/cm2でプレス成形した。次いで、このプレス成形物について実施例1と同様に操作して板状コンクリートスラッジ成形物を得た。この成形物について、実施例2と同様の方法で圧縮強さと曲げ強さを測定した。結果を表−3に示す。この結果、プレス圧力と圧縮強さおよび曲げ強さとが比例することが分かった。

0024

0025

実施例4
消石灰20重量部、コンクリートスラッジ粒子48重量部および珪砂32重量部(コンクリートスラッジ粒子:珪砂=6:4)の配合割合に従いコンクリートスラッジ組成物を得た。また表−4に従い、珪砂に代えて、川砂(粒度0.053〜0.5mm、珪酸64重量%)またはスラグ(新日本製鉄(株)社製、平均粒径1.0mm、組成;珪酸33重量%)を配合した組成物を得た。次いで、これらの組成物を用いて実施例1と同様に操作してコンクリートスラッジ成形物を得た。この成形物について、実施例2と同様の方法で圧縮強さと曲げ強さを測定した。結果を表−4に示す。その結果、珪砂を配合した場合はスラグや川砂を配合した場合と比較して、圧縮強さおよび曲げ強さがともに優れることが分かった。

0026

発明の効果

0027

本発明によれば、生コン使用の際に大量に発生するコンクリートスラッジ粒子を大量に配合したコンクリートスラッジ組成物から、コンクリートスラッジ成形物を製造することができる。本発明の製造方法により得られたコンクリートスラッジ成形物は、コンクリートスラッジ粒子を大量に含むため、コンクリートスラッジの再利用の面から環境保全に優れ、コンクリートスラッジの再利用方法として特に優れる。本発明の製造方法は、コンクリートスラッジ組成物を混練後プレス成形するため、得られたコンクリートスラッジ成形物の圧縮強さおよび曲げ強度が共に優れる。従って、強度が要求される部材として使用することができる。本発明のコンクリートスラッジ成形物の製造方法では、顔料の配合による着色も容易であるため、得られたコンクリートスラッジ成形物が外観に優れる。従って、建築材、道路補修材の他、美観を要する部材として使用することができる。

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