JP5068082B2 - 解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロック及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インターロッキングブロック及びその製造方法に関し、特に、解体コンクリートの全量を再利用することを可能としたインターロッキングブロック及びその製造方法に関するものである。

従来、解体コンクリートは廃棄物として処分するか、再利用するとしても路盤材や埋め戻し材としての利用に限定されていた。このような背景から、近年、解体コンクリートから再生粗骨材を製造する技術開発が盛んに行われ、確立された技術もいくつかある。しかしながら、副産する細粒から再生細骨材を製造するには技術的・経済的課題が多いのが現状である。コンクリート用骨材としての品質を満足しない細粒は、廃棄処分されるか、再利用するとしても地盤改良材としての用途しかなかった。したがって、廃棄物を減らす観点からも、細粒を含む解体コンクリートの全量を再利用する技術が求められている。

解体コンクリートを再利用する技術としては、インターロッキングブロックの製造に用いる技術が提案されている。インターロッキングブロックとは、高振動加圧方式で製造した舗装用コンクリートブロックのことをいう。

例えば、特許文献１には、アスファルト廃材及び／又はコンクリート廃材からなる原料を破砕した後、破砕物を粒径により分別し、分別により得られた所定の粒径を超える成分を再度破砕して原料表面のピッチ又はセメントからなる付着物を除去するとともに該除去された付着物を集塵機にて回収し、付着物が除去された原料を再び粒径により分別し、分別により得られた所定粒径以下の成分をインターロッキングブロックの材料骨材として回収しインターロッキングブロックの原材料とした循環型インターロッキングブロックが開示されている。
特開２００６−１７６３８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の循環型インターロッキングブロックの製造方法は、原材料となるアスファルト廃材及び／又はコンクリート廃材の一部は、クラッシャランや、サンドクッションに使用され、解体コンクリートの全量をインターロッキングブロックとして再利用するものではない。また、再生骨材からインターロッキングブロックを製造する場合には、経済性の面から、セメントの使用量を通常のインターロッキングブロックの製造に用いられる使用量と同等とする必要があるが、セメントの使用量に関しては一切考慮されていない。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、通常のインターロッキングブロックの製造に用いられるセメントの量と同程度もしくはそれ以下のセメント量で強度上の仕様を満足する解体コンクリートの全量を再利用することが可能なインターロッキングブロック及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックは、解体コンクリートを破砕した一次破砕材を磨砕・分級して得られた、所定の寸法を超える解体粗骨材及び所定の寸法以下の細粒に、セメントと水とを混合して成型してなり、解体粗骨材と細粒との重量比は、0.67：1〜1.22：1であり、混合されたセメントの単位量が300〜500kg/m3であり、水セメント比が25.0〜38.3％であり、解体粗骨材の単位量は676〜1037kg/m ³ であり、細粒の単位量は769〜1118kg/m ³ であることを特徴とする。

また、本発明の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックの製造方法は、解体コンクリートを破砕して一次破砕材を製造する破砕工程と、一次破砕材を磨砕・分級して所定の寸法を超える解体粗骨材と所定の寸法以下の細粒とを製造し、該製造された解体粗骨材と細粒との重量比が、0.67：1〜1.22：1となるまで磨砕する磨砕工程と、所定の重量比の解体粗骨材と細粒とに、セメントと水とを混合して型に詰め込む成型工程とを有し、成型工程において、混合するセメントの単位量は300〜500kg/m3であり、水セメント比が25.0〜38.3％であり、前記解体粗骨材の単位量は676〜1037kg/m ³ であり、前記細粒の単位量は769〜1118kg/m ³ であることを特徴とする。

本発明のインターロッキングブロック及びその製造方法によれば、解体コンクリートから所定の重量比にて解体粗骨材と細粒を生成するため、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となり、廃棄物量の削減を図ることが可能となると共に、資源の有効活用を図ることが可能となる。また、コンクリート用骨材としての品質を満足しない細粒についても、特段の処理をすることなしに再利用することが可能となる。

また、混合するセメントの単位量を300〜500kg/m³とし、水セメント比を25.0〜38.3％とすることにより、通常のインターロッキングブロックの製造に用いられるセメントの単位量400kg/m³と同程度もしくはそれ以下のセメント量で、強度上の仕様を満足するインターロッキングブロックを製造することが可能となる。

以下、本発明の実施形態であるインターロッキングブロック及びその製造方法について、図を参照して詳細に説明をする。

図１は、本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの製造方法の各工程を説明するフローチャートである。

（破砕工程）
ステップ１０１（図中ではステップをＳと略す。以下同じ。）では、解体コンクリートをクラッシャー等のコンクリート破砕機により破砕し、40mm以下の一次破砕材を製造する。40mm以下の一次破砕材とすることにより、次工程の磨砕工程にて使用するスクリュー磨砕装置への投入が可能となる。

（磨砕工程）
ステップ１０２では、一次破砕材を磨砕して解体粗骨材と細粒とを製造する。

図２は、本実施形態のインターロッキングブロックの原材料となる解体粗骨材と細粒を製造するスクリュー磨砕装置を示す図である。本実施形態で使用するスクリュー磨砕装置１００は、円筒ケーシング１０３内に、コーン１０４とスクリュー１０５を装備する一軸スクリュー式のスクリュー磨砕装置である。一次破砕材を投入口１０１へ投入すると、一次破砕材同士のすりもみ作用により、表面のモルタル分が剥離される。磨砕された一次破砕材は、排出口１０２より排出される。

なお、本実施形態においてはスクリュー式の磨砕装置を使用したが、一次破砕材を磨砕できる方式であれば、スクリュー式に限られるものではない。

（分級工程）
ステップ１０３では、排出された磨砕後の一次破砕材を、5mmのふるいを用いて解体粗骨材と細粒とに分級する。

ここで、解体粗骨材とは、一次破砕材を磨砕する際に生じるものであって、5mmのふるいを通過しないものをいう。この場合の解体粗骨材は、5mmを超える寸法を有することとなる。

また、細粒とは、一次破砕材を磨砕する際に生じるものであって、5mmのふるいを通過するものであり、細骨材と微粉が混じったものをいう。なお、微粉とはセメント成分などを含む粒径の細かいパウダー状のものをいう。この場合の細粒は、5mm以下の寸法を有することとなる。

なお、本実施形態においては、ふるいの通過寸法を5mmとしたが、通過寸法はこれに限られるものではなく、インターロッキングブロックの製造仕様に応じて、適宜変更が可能である。

ステップ１０４では、分級された解体粗骨材と細粒の重量比を測定し、解体粗骨材と細粒とが所定の重量比となるまで磨砕工程と分級工程を繰り返す。

5mmを超える寸法の解体粗骨材については、再度スクリュー磨砕装置１００により磨砕を行う。スクリュー磨砕装置を通過させる回数を増加させるに従い、細粒の比率が大きくなるため、スクリュー磨砕装置１００を通過する回数を調節することにより、製造される解体粗骨材と細粒との重量比を調節することが可能となる。

本実施形態においては、解体粗骨材と細粒との重量比が0.67：1〜1.22：1となるように通過回数を設定する。

これは、後述するセメントの単位量を300〜500kg/m³とし、水セメント比を25.0〜38.3％とした場合のインターロッキングブロックの製造時において、細粒を1とした場合の解体粗骨材の重量比率が1.22を超える場合には、製品に欠けが生じやすくなるという問題があり、解体粗骨材の重量比率が0.67未満の場合には、製造時にひび割れが生じやすくなるという問題があるからである。また、解体粗骨材と細粒との重量比を0.67：1〜1.22：1とすることにより、規格を満たす強度を有するインターロッキングブロックを製造することが可能となるとともに、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となる。

（粉砕工程）
ステップ１０５は、得られた解体粗骨材のうち所定の寸法より大きな解体粗骨材について、必要に応じてクラッシャー等により粉砕する工程である。インターロッキングブロックに適用するためには、解体粗骨材の寸法を10mm以下に粉砕することが好ましい。

図３及び図４は、上記磨砕工程および粉砕工程により得られた解体粗骨材及び細粒の外観を示す図である。図３（ａ）は解体粗骨材の外観を示し、図４（ａ）は細粒の外観を示す。また、比較対照のため、図３（ｂ）、図４（ｂ）には、普通粗骨材及び普通細骨材をそれぞれ示した。図からわかるように解体粗骨材は、普通粗骨材と比較して細骨材やモルタルが付着した状態となっている。また細粒については、再生細骨材に微粉が混合した状態となっている。

（成型工程）
次に、ステップ１０６では、製造された解体粗骨材と細粒の全量に所定の量のセメントと水を混合してインターロッキングブロックに成型する。解体粗骨材と細粒については、磨砕工程と分級工程で得られた上記重量比にてそのまま混合し、解体コンクリートの全量を再利用するものとする。

ここで、セメントの単位量を300〜500kg/m³とし、水セメント比を25.0〜38.3％とした場合のインターロッキングブロックの製造時において、解体粗骨材の単位量は676〜1037kg/m³とするのがよく、また、細粒の単位量は769〜1118kg/m³とするのがよい。これは、製造上の不具合（ひび割れ等）を防止し、製品の耐久性を確保する観点からである。

また、セメントの単位量については、300〜500kg/m³とし、水セメント比を25.0〜38.3％とするのが良い。水セメント比を適正な値とすることにより、単位セメント量を一般的なインターロッキングブロックの製造時の単位セメント量400kg/m³と同等もしくはそれ以下とすることが可能となる。

より好ましくは、単位セメント量を300〜400kg/m³とし、単位水量とのバランスを考えて水セメント比を30.0〜38.3％とするのが良い。単位セメント量を300〜400kg/m³とし、水セメント比を30.0〜38.3％とすることにより、単位セメント量を低下させつつ、インターロッキングブロックの曲げ強度の規格値である5.0N/mm²を確実に上回ることが可能となるためである。

最後に、解体粗骨材と細粒とセメントと水とを混合して練り合わせた材料を型に詰め込み、振動プレス後、即時脱型をしてインターロッキングブロックの成型を行う。

以上、説明したように本実施形態のインターロッキングブロック及びその製造方法によれば、解体コンクリートから好適な重量比にて解体粗骨材と細粒を生成するため、解体コンクリートの全量を再利用することが可能となり、資源の有効活用を図ることが可能となる。

また、単位セメント量を300〜500kg/m³とした場合でも、インターロッキングブロックの規格に定められる強度を得ることが可能となる。

本発明の実施例について以下に説明をする。ただし、本発明のインターロッキングブロックは、以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例のインターロッキングブロックの原材料として、粗骨材寸法40mm、砂利起源、圧縮強度21N/mm²程度の解体コンクリートを使用した。

スクリュー磨砕装置は、一軸スクリュー方式、本体寸法450mm径×2,200mm長さ、動力75KW×4P×220V×50Hz（軸）、15KW×4P×220V×50Hz（排出コーン）、回転数120rpm、処理能力30t/hのものを使用した。

解体粗骨材は、破砕工程、磨砕工程、分級工程、及び粉砕工程を経ることにより、寸法5〜10mm、絶乾密度2.47g/cm³程度の品質となるように製造した。

細粒は、破砕工程、磨砕工程、及び分級工程を経ることにより、寸法5mm以下、絶乾密度2.15g/cm³程度の品質となるように製造した。

解体粗骨材と細粒に混合されるセメントは、エコセメント（JIS R 5214に規定される市販品）を使用した。

スクリュー磨砕装置の処理回数を変化させることにより、解体粗骨材と細粒との重量比を種々に変化させて解体粗骨材と細粒とを製造した。

表１は、本発明によるインターロッキングブロックの実施例及び比較例の試料の調合を示す表である。

表１に示す所定の重量比の解体粗骨材と細粒と、所定の単位量のエコセメントと水を加え、練り混ぜた後、成型器に供給し、高振動加圧締固めを行い、即時脱型により、実施例及び比較例の試料を製造した。

表２は、実施例と比較例の試料について、曲げ強度と成型性を評価した結果を示す表である。

曲げ強度については、JASS7M-101による強度試験（インターロッキングの品質規格）を行い評価を行った。また、成型性については、成型直後の状態から、インターロッキングブロック製造メーカーの技術者によって、外観目視により成型性を判定した。

成型性の評価は、(i)コンクリートの軟らかさ、(ii)インターロッキングブロックの粗さ、および、(iii)インターロッキングブロックの破損（欠損）の有無で行う。

(i)コンクリートの軟らかさは、a)硬い、b)やや硬い、c)良好、d)やや軟らかい、e)軟らかい、の5段階で定性評価し、b) やや硬い、c) 良好、および、d) やや軟らかいの評価のものを合格とした。

(ii)インターロッキングブロックの粗さは、a)粗い、b)やや粗い、c)良好、d)やや細かい、e)細かい、の5段階で外観目視で定性評価し、b) やや粗い、c) 良好、および、d) やや細かいの評価のものを合格とした。

(iii)インターロッキングブロックの破損（欠損）は、脱型時にブロックが型枠に張り付き、ブロックが厚さ方向で割り裂けてひび割れが入ったり、脱型後にブロックが崩壊したり、といった事象で評価し、破損（欠損）がないものを合格とした。なお、今回の13調合すべてにおいて、インターロッキングブロックの破損（欠損）は確認されなかった。

図５は、実施例及び比較例のインターロッキングブロックの表面を拡大した写真である。図５Ａは、合格品の代表例として実施例2-2のインターロッキングブロックの表面を拡大した図である。また、図５Ｂは、粗さが粗い不合格品の代表例として比較例1-1のインターロッキングブロックの表面を拡大した図である。また、図５Ｃは、粗さが細かい不合格品の代表例として比較例2-2のインターロッキングブロックの表面を拡大した図である。

表２及び図５Ａ〜Ｃからわかるように、曲げ強度については、比較例１−１が、インターロッキングブロックの強度の規定値である5.0N/mm²以上を満たさなかった。また、成型性については、比較例１−１、比較例２−１の試料についてはインターロッキングブロックの粗さが粗く、製品に欠けが生じる可能性がある。すなわち、インターロッキングブロックの表面に解体粗骨材による凹凸が生じて粗さが粗く、セメントペーストの充填性も良くないため、粗骨材を保持できず、製品に欠けが生じる可能性がある。比較例１−２、比較例２−２の試料についてはインターロッキングブロックの粗さが細かく、製造時にひびが入る可能性がある。すなわち、インターロッキングブロックの表面が滑らかで、きめが細かく、製造時にインターロッキングブロックの側面が型枠に張り付いて上方に引っ張られるため、水平方向のひびが入る可能性がある。

一方、実施例の試料については、曲げ強度及び成型性ともに規定を満足し、本実施例のインターロッキングブロックは、市販されているインターロッキングブロックの性能と遜色がないことが確認された。よって、本発明の妥当性が証明された。

本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの製造方法の各工程を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態であるインターロッキングブロックの原材料となる解体粗骨材と細粒を製造するスクリュー磨砕装置を示す図である。 本発明の実施形態の磨砕工程および粉砕工程により得られた解体粗骨材の外観を示す図である。 本発明の実施形態の磨砕工程および粉砕工程により得られた細粒の外観を示す図である。 本発明の実施例のインターロッキングブロックの表面を拡大した写真である。 比較例のインターロッキングブロックの表面を拡大した写真である。 比較例のインターロッキングブロックの表面を拡大した写真である。

Claims (4)

1. 解体コンクリートを破砕した一次破砕材を磨砕・分級して得られた、所定の寸法を超える解体粗骨材及び前記所定の寸法以下の細粒に、セメントと水とを混合して成型してなり、前記解体粗骨材と前記細粒との重量比は、0.67：1〜1.22：1であり、混合された前記セメントの単位量が300〜500kg/m³であり、水セメント比が25.0〜38.3％であり、前記解体粗骨材の単位量は676〜1037kg/m ³ であり、前記細粒の単位量は769〜1118kg/m ³ であることを特徴とする解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロック。
2. 前記セメントの単位量が300〜400kg/m³であり、前記水セメント比が30.0〜38.3％であることを特徴とする請求項１に記載の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロック。
3. 解体コンクリートを破砕して一次破砕材を製造する破砕工程と、前記一次破砕材を磨砕・分級して所定の寸法を超える解体粗骨材と前記所定の寸法以下の細粒とを製造し、該製造された解体粗骨材と細粒との重量比が、0.67：1〜1.22：1となるまで磨砕する磨砕工程と、前記所定の重量比の前記解体粗骨材と前記細粒とに、セメントと水とを混合して型に詰め込む成型工程とを有し、
   前記成型工程において、混合する前記セメントの単位量は300〜500kg/m³であり、水セメント比が25.0〜38.3％であり、前記解体粗骨材の単位量は676〜1037kg/m ³ であり、前記細粒の単位量は769〜1118kg/m ³ であることを特徴とする解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックの製造方法。
4. 前記成型工程において、前記セメントの単位量は300〜400kg/m³であり、前記水セメント比は30.0〜38.3％であることを特徴とする請求項３に記載の解体コンクリートの全量を再利用したインターロッキングブロックの製造方法。