JP6571989B2 - 高規格流動性改良土の配合設計法 - Google Patents
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Description
本発明は、フレッシュ状態にある戻りコンクリートに無機系ポリマーを添加してモルタルを骨材に付着させて骨材を造粒した高規格流動性改良土の配合設計法に関する。
従来、コンクリート打設現場で余剰となった戻りコンクリートの処理、ならびに製造プラントや運搬車の洗浄に伴い発生する残渣（スラッジ）の処理が課題となっている。
特に、産業廃棄物処分場の狭隘化や処分費用の高騰、さらに東日本震災以降の骨材の安定供給の確保という観点から、産業廃棄物である戻りコンクリートの新たな付加価値の高い再資源化技術が求められている。
生コンクリートの製造には、残渣（スラッジ）は混入していないので、製造するための方法が確立されていないし、また、地盤改良材としての製造方法では、セメント系の固化材を対象土に混合し、対象土の量に対する混合比率を規定しているが、室内試験と現場でのバラツキが大きいことが課題である。地盤改良では、単に土のボリュームに対するセメントや石灰の添加率で表わされる。
コンクリートの配合でいうと、単に単位セメント量を示しているだけで、単位水量は確定していない。このため、土の含水比や土に含まれる有機不純物（フミン酸、タンニン酸など）、泥分や貝殻などの不純物によって硬化が阻害される。これらの要因により、最適な配合の決定も試行錯誤的となり、改良後の安定した強度管理は難しいことになる。
特に、産業廃棄物処分場の狭隘化や処分費用の高騰、さらに東日本震災以降の骨材の安定供給の確保という観点から、産業廃棄物である戻りコンクリートの新たな付加価値の高い再資源化技術が求められている。
生コンクリートの製造には、残渣（スラッジ）は混入していないので、製造するための方法が確立されていないし、また、地盤改良材としての製造方法では、セメント系の固化材を対象土に混合し、対象土の量に対する混合比率を規定しているが、室内試験と現場でのバラツキが大きいことが課題である。地盤改良では、単に土のボリュームに対するセメントや石灰の添加率で表わされる。
コンクリートの配合でいうと、単に単位セメント量を示しているだけで、単位水量は確定していない。このため、土の含水比や土に含まれる有機不純物（フミン酸、タンニン酸など）、泥分や貝殻などの不純物によって硬化が阻害される。これらの要因により、最適な配合の決定も試行錯誤的となり、改良後の安定した強度管理は難しいことになる。
戻りコンクリートの有効利用性を向上させる処理方法が公知となっている（特許文献１を参照）。
この公知技術は、戻りコンクリートにその凝結を少なくとも３６時間にわたって防止する超遅延剤を添加混合し、必要に応じてその流動性を高める流動化剤を添加混合した後、目開きが５〜１０ｍｍのふるいを用いてふるい処理し、得られた細骨材含有モルタルをコンクリートポンプ工法における先送りモルタルとして使用する戻りコンクリートの処理方法である。
この公知技術は、戻りコンクリートにその凝結を少なくとも３６時間にわたって防止する超遅延剤を添加混合し、必要に応じてその流動性を高める流動化剤を添加混合した後、目開きが５〜１０ｍｍのふるいを用いてふるい処理し、得られた細骨材含有モルタルをコンクリートポンプ工法における先送りモルタルとして使用する戻りコンクリートの処理方法である。
しかし、この公知技術も、コンクリート打設現場で余剰となった戻りコンクリートの処理、ならびに製造プラントや運搬車の洗浄に伴い発生する残渣（スラッジ）の処理を根本的に解決したものとなっていない。
そこで、本発明は、フレッシュ状態にある戻りコンクリートに無機系ポリマーを添加してモルタルを骨材に付着させて骨材を造粒する方法を用いて、生コンクリート由来の残渣（スラッジ）を混入した生コンクリートの代用品となる「高規格流動性改良土」を製造し、戻りコンクリートや残渣（スラッジ）が収益を生み出す「高規格流動性改良土」を原材料へと転換を図るものである。
そこで、本発明は、フレッシュ状態にある戻りコンクリートに無機系ポリマーを添加してモルタルを骨材に付着させて骨材を造粒する方法を用いて、生コンクリート由来の残渣（スラッジ）を混入した生コンクリートの代用品となる「高規格流動性改良土」を製造し、戻りコンクリートや残渣（スラッジ）が収益を生み出す「高規格流動性改良土」を原材料へと転換を図るものである。
本発明は、フレッシュ状態にある戻りコンクリートに無機系ポリマーを添加してモルタルを骨材に付着させて骨材を造粒した高規格流動性改良土の配合設計法を提供することを目的とする。
本発明の高規格流動性改良土の配合設計法は、戻りコンクリートの体積の最大２５％相当の残渣を添加し、無機系ポリマー添加剤を、その基準数量を投入し混練して造粒されたＩＷＡ骨材を製造する工程と、前記ＩＷＡ骨材に占めるＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の品質特性と、その混合割合を算出する工程と、基本となる配合を、一般的なコンクリートの配合設計で使用されているＩ．Ｌｙｓｅの提唱したセメント水比説の「コンクリートの強度〜セメント水比」関係を利用した目標とする設計基準強度より水セメント比を決定する工程と、当該工場で使用している水セメント比毎の基準配合を基準としてＩＷＡ骨材のＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の混合割合より、基準配合を満たす各配合材料の単位量を算出する工程と、水セメント比の異なる配合で試験練りを行い、圧縮強度とセメント水比の一次関係式を利用して、水セメント比を決定する工程と、この水セメント比を基に各配合材料の配合割合を決定する工程と、からなる。
本発明の高規格流動性改良土の配合設計法は、生コンクリート業界の長年の課題であった戻りコンクリートや残渣（スラッジ）が収益を生み出す原材料へと転換を図ることができ、かつ抑制された処理場の延命化に寄与でき、これは経営面では負債を資産に転じる効果がある。
また、この高規格流動性改良土は、通常より安価で提供できるため、建設費用の低減も期待できる効果がある。
また、この高規格流動性改良土は、通常より安価で提供できるため、建設費用の低減も期待できる効果がある。
本発明の高規格流動性改良土の配合設計方法について、以下に説明する。
コンクリート打設現場で余剰となった戻りコンクリートへ、その戻りコンクリートの体積の最大２５％相当の残渣（スラッジ）を添加し、無機系ポリマー添加剤（例えば、Ｒｅ−Ｃｏｎ Ｚｅｒｏ（ＭＡＰＥＩ社製；商品名））を、その基準数量を投入し混錬する。その時間はポリマー添加剤における基準時間とする。これによって得られた造粒骨材（以下、ＩＷＡ骨材という。）を使用して、生コンクリートの代替品となる「高規格流動性改良土」を製造する。
コンクリート打設現場で余剰となった戻りコンクリートへ、その戻りコンクリートの体積の最大２５％相当の残渣（スラッジ）を添加し、無機系ポリマー添加剤（例えば、Ｒｅ−Ｃｏｎ Ｚｅｒｏ（ＭＡＰＥＩ社製；商品名））を、その基準数量を投入し混錬する。その時間はポリマー添加剤における基準時間とする。これによって得られた造粒骨材（以下、ＩＷＡ骨材という。）を使用して、生コンクリートの代替品となる「高規格流動性改良土」を製造する。
次に、ＩＷＡ骨材に占めるＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の品質特性と、その混合割合を算出する（表１を参照）。
基本となる配合を、一般的なコンクリートの配合設計で使用されているI. Lyseの提唱したセメント水比説の「コンクリートの強度〜セメント水比」関係を利用した目標とする設計基準強度より水セメント比を決定する方法に基づいて行うものである。
この方法によれば、Ｗ（水）、Ｃ（セメント）、SIWA（ＩＷＡ細骨材）、GIWA（ＩＷＡ粗骨材）、Ad（混和剤）の各配合材料を、コンクリートの配合設計法と同様の手法で各配合材料の容積までも含めて配合計算を行うため、厳密な配合設計が可能となる（表２を参照）。
この方法によれば、Ｗ（水）、Ｃ（セメント）、SIWA（ＩＷＡ細骨材）、GIWA（ＩＷＡ粗骨材）、Ad（混和剤）の各配合材料を、コンクリートの配合設計法と同様の手法で各配合材料の容積までも含めて配合計算を行うため、厳密な配合設計が可能となる（表２を参照）。
生コン製造工場（能代中央生コン株式会社）における通常使用材料の指定値を求める（表３を参照）。
生コン製造工場における骨材品質特性（表１）、基本配合（表２）に基づくＩＷＡ骨材を使用した数量計算を行う。
上記数量計算に基づき、ＩＷＡ骨材使用配合表を作成する（表４を参照）。
具体的な手順としては、生コン製造工場で使用している水セメント比（Ｗ／Ｃ）毎の基準配合（表２）を基準としてＩＷＡ骨材のＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の混合割合より、基準配合を満たす各配合材料の単位量を算出する。
基準配合がない場合は、コンクリート標準示方書（土木学会）の基準配合表を使用し、ＩＷＡ骨材のＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の混合割合より、基準配合を満たす各配合材料の単位量を算出する。
基準配合がない場合は、コンクリート標準示方書（土木学会）の基準配合表を使用し、ＩＷＡ骨材のＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の混合割合より、基準配合を満たす各配合材料の単位量を算出する。
ＩＷＡ骨材に占める粗骨材と細骨材の割合で、基準配合を満たす粗骨材量か細骨材量を算出し、どちらか一方が基準配合に満たない場合は、不足部分を補充する。
この方式で、水セメント比の異なる配合で試験練りを行い、セメント水比（水セメント比の逆数）と圧縮強度の一次関係式を利用して水セメント比を決定し、工場に基準配合がある場合はその水セメント比における配合からＩＷＡ量を決定する。基準配合がない場合はコンクリート標準示方書（土木学会）コンクリートの単位粗骨材容積、細骨材率および単位水量の概略値と補正表により試験練りを実施し所定の配合を決定する。
この方式で、水セメント比の異なる配合で試験練りを行い、セメント水比（水セメント比の逆数）と圧縮強度の一次関係式を利用して水セメント比を決定し、工場に基準配合がある場合はその水セメント比における配合からＩＷＡ量を決定する。基準配合がない場合はコンクリート標準示方書（土木学会）コンクリートの単位粗骨材容積、細骨材率および単位水量の概略値と補正表により試験練りを実施し所定の配合を決定する。
［試験練り］
生コン製造工場（能代中央生コン株式会社）における、ＩＷＡ細骨材回収時にフライアッシュを添加しない場合と添加した場合のコンクリートの強度〜セメント水比関係は以下に示すとおりである。各工場における環境下で試験練りにより、同様のコンクリートの強度〜セメント水比の関係式を構築できる。
（１）フライアッシュを添加しない場合のコンクリートの強度〜セメント水比
生コン製造工場（能代中央生コン株式会社）における、ＩＷＡ細骨材回収時にフライアッシュを添加しない場合と添加した場合のコンクリートの強度〜セメント水比関係は以下に示すとおりである。各工場における環境下で試験練りにより、同様のコンクリートの強度〜セメント水比の関係式を構築できる。
（１）フライアッシュを添加しない場合のコンクリートの強度〜セメント水比
一般的なコンクリートの配合設計で使用されているＩ．Ｌｙｓｅの提唱したセメント水比説の「コンクリートの強度〜セメント水比」の関係式を利用して目標とする設計基準強度より水セメント比を決定する。これに基づいて定めた配合で試験練りを行い、コンクリートの強度やワーカビィリティを事前に確認するプロセスを持つ「高規格流動性改良土」の配合設計法である。
追記として、能代中央生コン株式会社でのＩＷＡ骨材試験練り配合記録及びＩＷＡ骨材試験練り結果記録を表示する（表５、表６を参照）。
Claims (1)
- 戻りコンクリートの体積の最大２５％相当の残渣を添加し、無機系ポリマー添加剤を、その基準数量を投入し混錬して造粒されたＩＷＡ骨材を製造する工程と、前記ＩＷＡ骨材に占めるＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の品質特性と、その混合割合を算出する工程と、配合設計の基本となる水セメント比を、一般的なコンクリートの配合設計で使用されているＩ．Ｌｙｓｅの提唱したセメント水比説の「コンクリートの強度〜セメント水比」関係を利用した目標とする設計基準強度より水セメント比を決定する工程と、生コン製造工場で使用している水セメント比毎の基準配合を基準としてＩＷＡ骨材のＩＷＡ細骨材とＩＷＡ粗骨材の混合割合より、基準配合を満たす各配合材料の単位量を算出する工程と、水セメント比の異なる配合で試験練りを行い、コンクリートの強度とセメント水比の一次関係式を利用して、水セメント比を決定する工程と、この水セメント比を基に各配合材料の単位量を決定する工程と、からなることを特徴とする高規格流動性改良土のコンクリート配合方法。
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