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技術 多孔質コンクリートの製造方法

出願人 株式会社大林組リブコンエンジニアリング株式会社
発明者 佐藤立澤田晃成水上明大仲正秀
出願日 2016年4月7日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2016-077564
公開日 2017年10月12日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-186208
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生 多孔質人造石または多孔質セラミック製品
主要キーワード 試験ケース 垂れ量 コンクリート破片 コスト比 ヒード 振動テーブル 型枠振動機 塗りつける
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

コンクリートガラを用いて効率よく製造することができる多孔質コンクリートの製造方法を提供する。

解決手段

まず、コンクリートガラを粉砕して粒度60mm以下のコンクリートガラを生成する(ステップS1)。次に、粒度60mm以下のコンクリートガラを、セメント混和材料と水と、混練機を用いて混練する(ステップS2)。ここで、モルタルのセメントとして早強ポルトランドセメントを用い、水として水道水を用い、混和材料として、ポリカルボン酸エーテル系の高性能AE減水剤を用いる。ここで、高性能AE減水剤は、c(セメントの重量)×0.7%で用いる。次に、混練して得たフレッシュコンクリート締固める(ステップS3)。

概要

背景

コンクリートで構成された建物解体等によって、コンクリート破片コンクリートガラ)が多量に発生する。このようなコンクリートガラを再利用する場合、コンクリートガラの粒度を調整した後、埋戻材や路盤材に使用することがある。また、加熱すりもみ等を行なって骨材再生することもある。

しかしながら、埋戻材や路盤材に使用する場合には、粒度を20mm以下にする必要があり、これらに使用できる量も限られている。また、再生骨材として再生する場合には、粒形や粒度等の品質を安定させるため、複数回加工を行なう必要があり、再生処理費用が高額になっていた。

そこで、再生処理の回数や手間を低減し、より多くのコンクリートガラを用いる方法が検討されている。例えば、コンクリートガラを用いて多孔質コンクリートを生成することも検討されている(特許文献1参照。)。この文献には、40mm以上の廃棄コンクリート塊からなる大型粗骨材を多数積み上げて、これら表面に塗りつけるようにした結合材を用いて、大型粗骨材の間に全体として連続した空隙を形成したポーラスコンクリートブロックの製造方法が記載されている。

概要

コンクリートガラを用いて効率よく製造することができる多孔質コンクリートの製造方法を提供する。まず、コンクリートガラを粉砕して粒度60mm以下のコンクリートガラを生成する(ステップS1)。次に、粒度60mm以下のコンクリートガラを、セメント混和材料と水と、混練機を用いて混練する(ステップS2)。ここで、モルタルのセメントとして早強ポルトランドセメントを用い、水として水道水を用い、混和材料として、ポリカルボン酸エーテル系の高性能AE減水剤を用いる。ここで、高性能AE減水剤は、c(セメントの重量)×0.7%で用いる。次に、混練して得たフレッシュコンクリート締固める(ステップS3)。

目的

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、コンクリートガラを用いて効率よく製造することができる多孔質コンクリートの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

コンクリートガラ粉砕して粒度が60mm以下のコンクリートガラを生成し、この生成したコンクリートガラと、セメント混和材料と水とを混練した後、締固めて製造することを特徴とする多孔質コンクリートの製造方法。

請求項2

混練する前記コンクリートガラは、粒度60mmを超えるガラを除去し、粒度が60mm以下の全粒度のコンクリートガラであることを特徴とする請求項1に記載の多孔質コンクリートの製造方法。

請求項3

前記混和材料として、高性能AE減水剤を用い、前記コンクリートガラは、低水セメント比練り混ぜることを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質コンクリートの製造方法。

請求項4

前記高性能AE減水剤は、セメントの重量に対して0.5%〜1.5%を用いることを特徴とする請求項3に記載の多孔質コンクリートの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、コンクリートガラを用いた多孔質コンクリートの製造方法に関する。

背景技術

0002

コンクリートで構成された建物解体等によって、コンクリート破片(コンクリートガラ)が多量に発生する。このようなコンクリートガラを再利用する場合、コンクリートガラの粒度を調整した後、埋戻材や路盤材に使用することがある。また、加熱すりもみ等を行なって骨材再生することもある。

0003

しかしながら、埋戻材や路盤材に使用する場合には、粒度を20mm以下にする必要があり、これらに使用できる量も限られている。また、再生骨材として再生する場合には、粒形や粒度等の品質を安定させるため、複数回加工を行なう必要があり、再生処理費用が高額になっていた。

0004

そこで、再生処理の回数や手間を低減し、より多くのコンクリートガラを用いる方法が検討されている。例えば、コンクリートガラを用いて多孔質コンクリートを生成することも検討されている(特許文献1参照。)。この文献には、40mm以上の廃棄コンクリート塊からなる大型粗骨材を多数積み上げて、これら表面に塗りつけるようにした結合材を用いて、大型粗骨材の間に全体として連続した空隙を形成したポーラスコンクリートブロックの製造方法が記載されている。

先行技術

0005

特開2004−331447号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に記載の技術では、大型のコンクリートガラを積み上げており、一般のコンクリートの製造に用いる混練を採用していない。このため、建設される建築物が限定されるとともに、この技術によりコンクリートガラを用いてコンクリートを製造すると、手間や時間がかかる。

0007

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、コンクリートガラを用いて効率よく製造することができる多孔質コンクリートの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するための多孔質コンクリートの製造方法は、コンクリートガラを粉砕して粒度が60mm以下のコンクリートガラを生成し、前記生成したコンクリートガラと、セメント混和材料と水とを混練した後、締固めて製造する。これにより、比較的大きいコンクリートガラを、セメント及び混和材料等と混練するので、多量のコンクリートガラを用いて、透水性曲げ強度を確保した多孔質コンクリートを製造することができる。

0009

・上記多孔質コンクリートの製造方法において、混練する前記コンクリートガラは、粒度60mmを超えるガラを除去し、粒度が60mm以下の全粒度のコンクリートガラであることが好ましい。これにより、全粒度を用いることが可能となり、コンクリートガラを効率的に再利用することができる。

0010

・上記多孔質コンクリートの製造方法において、前記混和材料として、高性能AE減水剤を用い、前記コンクリートガラを低水セメント比練り混ぜることが好ましい。これにより、適切な透水係数を有する多孔質コンクリートを効率よく製造することができる。

0011

・上記多孔質コンクリートの製造方法において、前記高性能AE減水剤は、セメントの重量に対して0.5%〜1.5%を用いることが好ましい。これにより、良好な特性の多孔質コンクリートの施工性を得ることができる。

発明の効果

0012

本発明によれば、コンクリートガラを用いて、効率的に多孔質コンクリートを製造することができる。

図面の簡単な説明

0013

本実施形態の多孔質コンクリートの製造方法を説明するフロー図。
本実施形態の多孔質コンクリートの製造に用いた粒度範囲における曲げ強度及び透水係数等の特性を示すグラフ
本実施形態の締固めの有無と多孔質コンクリートの特性とを説明する説明図であって、(a)は曲げ強度、(b)は透水係数を示す。
本実施形態の混和材料の種類及び量を変更した場合を説明する表であり、(a)は変更した混和材料と量を示し、(b)はモルタルフロー値を示す。
本実施形態の混和材料の種類及び量を変更した場合を説明する表であり、(a)は試験ケースを示し、(b)は均質充填性、曲げ強度、透水係数、及びコスト比較値を示す。

実施例

0014

以下、図1図5を用いて、多孔質コンクリートの製造方法を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、コンクリート構造物の解体等によって生じたコンクリートガラ(コンクリート破片)を用いた多孔質コンクリートを製造する。

0015

この多孔質コンクリートの製造においては、まず、粒度60mm以下のコンクリートガラを生成する(ステップS1)。具体的には、コンクリートガラを粉砕し、ふるい目開きが60mmのふるいを1回通す。そして、このふるいの通過物には、粒度50mm〜60mm以下のガラが含まれるようにする。

0016

次に、ふるいを通過したコンクリートガラと、モルタルとを混練する(ステップS2)。ここで、モルタルは、セメント、水、混和材料(混和材混和剤)等を混合したものをいう。本実施形態では、モルタルのセメントとして、「JIS R 5210」に規定される早強ポルトランドセメントに、水(水道水)を用いる。また、このモルタルは、水セメント比(w/c)を(低水セメント比の)0.275、モルタルに対する細骨材の量(Vs/Vm)を0.5、モルタルに対するコンクリートガラの割合(Vm/VG)を0.75とする。

0017

更に、混和材料(混和剤)として、高性能AE減水剤であるBASFジャパン株式会社製の「マスターレニウム商標名)SP8SV」をセメントの重量(c)×0.7%で用いる。この場合、「マスターグレニウム(商標名)SP8SV」の代わりに、ポリカルボン酸エーテル系の高性能AE減水剤と、セルロース系増粘剤とを用いることもできる。この場合、具体的には、高性能AE減水剤として、「マスターグレニウム(商標名)SP8HVS(BASFジャパン株式会社製)」をセメントの重量(c)×0.8%で用いる。更に、増粘剤として、信越化学工業株式会社製の「SFCA2000(商品名)」をW(水の重量)×0.05%で用いる。
そして、コンクリートガラとモルタルとを、混練機を用いて混練することにより、フレッシュコンクリートを得る。

0018

次に、フレッシュコンクリートを締固める(ステップS3)。具体的には、フレッシュコンクリートにおいて、型枠振動機を用いて、振動による締固めを行なう。型枠振動機としては高周波振動モータ等を用いる。

0019

上記の方法で製造した多孔質コンクリートの特性を、他の条件を用いて製造した多孔質コンクリートと比較しながら説明する。
コンクリートガラを粉砕して多孔質コンクリートを混練する場合、粒度が60mmよりも大きい場合には、混ざり難く、コンクリートガラが不均質なフレッシュコンクリートが生成される。そこで、粒度が60mm以下のコンクリートガラを用いる。

0020

一般的な多孔質コンクリートに用いられる骨材は、空隙を確保する観点から単一粒度の方がよいと言われている。一方、コンクリートガラは、コンクリート構造物の解体等によって得られるため、微細な粒度から人頭大まで広範な粒度分布を有している。更に、再利用の観点から、より多くのコンクリートガラを利用したいというニーズもある。

0021

図2には、使用する粒度が60mm以下のコンクリートガラの粒度範囲、モルタルの細骨材の種類を変更した場合の特性を示している。
試験ケース「α1」及び「α2」においては、粒度が0mmより大きく60mm未満(粒度:0〜60mm)のコンクリートガラを用いている。このコンクリートガラは、ふるい目開きが60mmのふるいを通した通過物である。

0022

試験ケース「β」においては、粒度が20mmより大きく60mm未満のコンクリートガラを用いている。この場合、粉砕したコンクリートガラを、ふるい目開きが60mmのふるいを通し、この通過物を、ふるい目開きが20mmのふるいを通す。そして、このふるいを通過しなかった残留物(粒度:20mm〜60mmのコンクリートガラ)を用いる。

0023

試験ケース「γ」においては、粒度が40mmより大きく60mm未満のコンクリートガラを用いている。この場合、粉砕したコンクリートガラを、ふるい目開きが60mmのふるいを通し、この通過物を、ふるい目開きが40mmのふるいを通す。そして、このふるいを通過しなかった残留物(粒度:40mm〜60mmのコンクリートガラ)を用いる。

0024

更に、試験ケース「α1」、「β」、「γ」においては、モルタルに添加する細骨材として、5mm以下のコンクリートガラを添加した。試験ケース「α2」においては、モルタルに細骨材を添加しなかった。

0025

また、試験ケース「α1」、「α2」、「β」、「γ」のいずれにおいても、モルタルのセメントとして、早強ポルトランドセメントを用いる。更に、水(水道水)、混和材料としてポーラスコンクリート用混和材を用いている。粒度影響を評価するために、ポーラスコンクリート用混和材として実績のある「太平洋マテリアル製のポアミックス(商品名)」を用いた。また、このモルタルは、水セメント比(w/c)を0.275、モルタルに対する細骨材の量(Vs/Vm)を0.5、モルタルに対するコンクリートガラの割合(Vm/VG)を0.75とした。

0026

試験ケース「α1」、「α2」、「β」、「γ」のいずれにおいても、外観観察は良好であった。また、これら試験ケースのいずれにおいても、空隙状況やモルタルの偏在はほぼ同じであり、大きな違いは見られなかった。

0027

更に、これらいずれの試験ケースにおいても、曲げ強度は、3〜4(N/mm2)とほぼ同じ値が得られ、透水係数は、3×10-4〜2×10-3(m/s)であった。通常のコンクリートの透水係数は10-12(m/s)程度であるため、どの試験ケースにおいても、通水性を確保することができた。

0028

図3には、振動による締固めの有無、モルタルに対する細骨材の量(Vs/Vm)及び混和材料を変更して製造した多孔質コンクリートの特性の測定結果を示している。

0029

図3(a)では、曲げ強度と試験ケースとの関係についてのグラフ31、図3(b)では、透水係数と試験ケースとの関係についてのグラフ32を示す。各グラフ31,32では、試験ケース「I」、「II」の条件で3回ずつ行なった結果を示している。

0030

試験ケース「I」、「II」のいずれにおいても、粒度0〜60mmのコンクリートガラを用いた。また、このモルタルは、水セメント比(w/c)を0.275、モルタルに対するコンクリートガラの割合(Vm/VG)を0.75とした。

0031

試験ケース「I」は、締固めを行なった場合、試験ケース「II」は、締固めを行なわなかった場合を示している。
また、試験ケース「I」は、細骨材を添加せず、ポアミックス(商品名)を用いた。試験ケース「II」は、Vs/Vm=0.5の細骨材を添加し、ポアミックス(商品名)を用いた。

0032

図3(a)に示すように、曲げ強度においては、締固めが影響し、締固めた場合の曲げ強度は、締固めがない場合の曲げ強度の6倍程度であった。また、曲げ強度においては、細骨材の有無、混和材料の種類による影響は小さかった。
図3(b)に示すように、透水性においては、締固めの有無と細骨材の添加の有無が、透水性に及ぼす影響は小さかった。

0033

図4(a)は、各ケース番号における混和材料の種類及び量を示した表である。図4(a)において、PMは「ポアミックス(商品名)」、15Lは「マスターポリヒード15L」を意味している。更に、8SVは、高性能AE減水剤の「マスターグレニウム(商標名)SP8SV」、8HVは、高性能AE減水剤の「マスターグレニウム(商標名)SP8HVS」、SFCAはセルロース系増粘剤である「SFCA2000(商品名)」を意味している。

0034

図4(a)における「c」は、コンクリートに用いるセメント量である。
また、いずれのケース番号においても、水セメント比(w/c)を27.5%、水は550(g)、セメントは2000(g)とした。

0035

図4(b)は、図4(a)の各試験ケースにおけるモルタルフローに関するフロー試験試験結果(フロー値)を示す表である。
ケース番号「2」の「ポアミックス(商品名)」を用いた場合のコンクリートの性状が良好であった。これに近いフロー値の混和材料は、ケース番号「5」、「9」及び「12」であった。

0036

モルタル試験における検討)
混和材料として「マスターグレニウム(商標名)SP8SV」を用いた場合には、c×0.7%とc×1.5%のフロー値、「マスターグレニウム(商標名)SP8HVS」を用いた場合には、c×0.8%のフロー値が、「ポアミックス(商品名)」のフロー値に近かった。また、混和材料として「マスターグレニウム(商標名)SP8HVS」を用いた場合において、c×0.8%のフロー値は、c×1.0%及びc×0.6%の場合よりも「ポアミックス(商品名)」を用いた場合のフロー値に近かった。更に、増粘剤は、w×0.05%以下の場合が、「ポアミックス(商品名)」を用いた場合のフロー値に近かった。

0037

従って、高性能AE減水剤をc×0.8%で用い、増粘剤は、w×0.05%以下で用いる場合には、良好な多孔質コンクリートを得ることができる。
なお、「マスターグレニウム(商標名)SP8SV」を用いた場合には、c×0.7%とc×1.5%のフロー値が「ポアミックス(商品名)」のフロー値に近い。この場合、c×0.7%を用いた方が、低コストとなる。

0038

(多孔質コンクリート試験における確認)
図5(a)は、3つの試験ケース(ケース21,22,23)における多孔質コンクリートの材料や量を示している。
ケース21は、混和材料として「ポアミックス(商品名)」をc×0.1%で用いた。
ケース22は、混和材料として「マスターグレニウム(商標名)SP8SV」をc×0.7%で用いた。
ケース23は、混和材料として「マスターグレニウム(商標名)SP8HVS」をc×0.8%と、「SFCA2000(商品名)」を0.05%で用いた。

0039

図5(b)は、各試験ケース(ケース21,22,23)の試験結果(均質充填性、曲げ強度、透水係数、及びコスト比較)を示している。
ケース22及びケース23の多孔質コンクリートの均質充填性は、ケース21と同等であった。
ケース22及びケース23の多孔質コンクリートの曲げ強度は、ケース21よりも大きい値であった。
ケース22及びケース23の多孔質コンクリートの透水係数は、ケース21と同等であった。
ケース22及びケース23の多孔質コンクリートのコストは、ケース21より低かった。特に、ケース22のコストは、これら試験ケースで最小となり、ケース21に比べて、46%程度低減できる。

0040

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、コンクリートガラを粉砕して、粒度を60mm以下にする(ステップS1)。そして、ふるいを通過した全粒度のコンクリートガラ(粒度:0〜60mm)を、セメント及び混和材料等と混練し(ステップS2)、混練後に締固めを行なう(ステップS3)。これにより、比較的大きいコンクリートガラを、セメント及び混和剤と混練して製造するので、多量のコンクリートガラを用いて、透水性、曲げ強度を確保した多孔質コンクリートを製造することができる。更に、単一粒度と異なり、全粒度を用いることにより、コンクリートガラを効率的に再利用することができる。

0041

(2)本実施形態では、混和材料として、c×0.7%の高性能AE減水剤を用い、コンクリートガラは、低水セメント比で練り混ぜる。これにより、材料を分離することなく、コンクリートを混練することができる。

0042

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、モルタルフロー試験により、適切なモルタル特性となる混和材料を特定した。コンクリートガラを用いた多孔質コンクリートのモルタル特性が適切か否かの判定は、この方法に限定されず、次のような振動締固めによって落下したモルタルの質量から判定してもよい。まず、5mmふるいの上に直径200mmの管に、混練したフレッシュコンクリートを入れる。そして、バットの上にモルタル通過量測定装置仕様振動数3000vpm振幅1mm)を載せ、振動テーブルで20秒間締固めを行なう。締固めた後に、バッド落ちたモルタルの質量を測定する。このモルタルの質量が少なければ垂れ量が少ないと判定する。

0043

・上記実施形態のコンクリートの製造方法においては、粒度が0〜60mmのコンクリートガラを用いた。コンクリートガラは、50mm〜60mmの粒度を含み、60mm以下の粒度のコンクリートガラであればよく、50mm〜60mmの単一粒度、40mm〜60mmの単一粒度等を用いてもよい。

0044

・上記実施形態においては、混和材料として、高性能AE減水剤を用いた。混和材料は、高性能AE減水剤に加えて増粘剤を用いてもよい。具体的には、高性能AE減水剤をc×0.8%、増粘剤をW×0.05%で用いることにより、同等の性能が得られる。この場合、高性能AE減水剤は、増粘剤の性能を阻害しない性質を有するもの(例えば、ポリカルボン酸エーテル系の高性能AE減水剤等)を選定する。また、増粘剤の量は、これに限定されず、W×0.05%以下が好ましい。

0045

31,32…グラフ。

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