JP4351625B2

JP4351625B2 - コンクリート廃材再生処理設備

Info

Publication number: JP4351625B2
Application number: JP2004365477A
Authority: JP
Inventors: 邦生柳橋; 敏男米澤; 和明荒川
Original assignee: Kurimoto Ltd; Takenaka Corp
Current assignee: Kurimoto Ltd; Takenaka Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006167646A

Description

本発明は、セメント・コンクリートの廃材を再生処理して再生骨材を製造する設備に関する。

近年、セメント・コンクリート（以下、単に「コンクリート」とも記す。）の生産量は５〜６億トン／年にのぼり、その骨材となる砂利等の天然資源の採取による自然破壊が問題となっている。このため、建設廃棄物中のコンクリート廃材を原料とした再生骨材の製造が行われているが、コンクリート廃材を砕くだけの再生処理設備で製造された再生骨材は、吸水率の高いセメントモルタル（以下、単に「モルタル」とも記す。）が多く付着していて、乾燥時の収縮量が大きく、耐凍害性も低いことから、構造用コンクリートには利用できず、路盤材や埋め戻し材等へ転用されていた。

そこで、構造用コンクリートにも利用可能な高品質の再生骨材を製造するため、コンクリート廃材からセメントモルタルを除去できる再生処理設備が種々開発されている。その中でも、コンクリート廃材を粗破砕したコンクリート塊を、外筒とその内側に設けた偏心ロータとの間で互いに摩擦接触させる竪型破砕機を用いた設備は、比較的低コストで効率よくモルタルの除去を行うことができる（例えば、特許文献１、２参照。）。

しかしながら、上記偏心ロータ式竪型破砕機を用いた再生処理設備においても、竪型破砕機のロータの回転速度、ロータを駆動するモータのトルク、コンクリート塊の供給量等の運転条件によっては、モルタルの除去が不十分となり、再生骨材の品質が低下する場合がある。
特開２００１−２３９２５０号公報特公平６−３０７５５号公報

本発明の課題は、偏心ロータ式竪型破砕機を用いたコンクリート廃材再生処理設備において、高品質の再生骨材を安定して得られるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、セメント・コンクリートの廃材を粗破砕して所定の大きさとしたコンクリート塊を、竪型破砕機のケーシング上部に形成した外筒とその内側に偏心回転可能に設けた筒状ロータとの間に供給し、前記ロータを偏心回転させてコンクリート塊どうしを摩擦接触させることにより、コンクリート塊からセメントモルタルを除去して再生骨材を製造するコンクリート廃材再生処理設備において、前記竪型破砕機から排出された再生骨材の品質情報に基づいて、コンクリート塊の竪型破砕機内での滞留時間を調整するようにした。

すなわち、竪型破砕機から排出された再生骨材の品質が低下しているという情報が得られた場合は、再生骨材の原料となるコンクリート塊の竪型破砕機内での滞留時間を長くすることにより、竪型破砕機の運転条件によらず、コンクリート塊からのモルタルの除去が十分に行われるようにして、再生骨材の品質を安定させたのである。

前記コンクリート塊の竪型破砕機内での滞留時間を調整する手段としては、前記竪型破砕機のロータの下部に前記外筒の下端と軸方向で対向する鍔状リングを設け、前記外筒を上下させることにより、その下端と前記鍔状リングとの隙間の幅を変化させるものを採用することができる。

また、前記竪型破砕機から排出された骨材の品質情報としては、前記竪型破砕機の下流側でセメントモルタルと篩い分けられた再生骨材に所定時間散水して、その色調をイメージセンサで測定した結果から推定されるセメントモルタル付着量を採用するとよい。

さらに、前記竪型破砕機の外筒下端と鍔状リングとの隙間の幅は、前記ロータの回転速度、ロータを駆動するモータの出力電流値および前記外筒とロータとの間へのコンクリート塊供給量をパラメータとして設定することが望ましい。

ここで、前記ロータの回転速度は、前記鍔状リングの下方に設けたセンサで鍔状リングの下面に取り付けた複数の検出体の通過を感知して測定するようにするとよい。

本発明のコンクリート廃材再生処理設備は、上述したように、竪型破砕機から排出された再生骨材の品質情報に基づいて、再生骨材の原料となるコンクリート塊の竪型破砕機内での滞留時間を調整するようにしたものであるから、竪型破砕機の運転条件によらず、コンクリート塊からモルタルを十分に除去でき、高品質の再生骨材を安定して得ることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このコンクリート廃材再生処理設備は、図１に示すように、セメント・コンクリート廃材を粗破砕したコンクリート塊Ａを偏心ロータ式の竪型破砕機１に供給し、この竪型破砕機１でコンクリート塊Ａからセメントモルタルを除去して再生骨材Ｂを製造するもので、竪型破砕機１の下流側で製品となる骨材Ｂとモルタルとを篩い分ける水平式振動篩２と、篩い分け後の骨材Ｂの品質情報としてモルタル付着量を計測するイメージセンサユニット３と、計測されたモルタル付着量等に基づいてコンクリート塊Ａの竪型破砕機１内での滞留時間を調整するプラント制御盤４とを備えている。

前記再生骨材Ｂの原料となるコンクリート塊Ａは、建設廃棄物中のコンクリート廃材を図示省略したジョークラッシャ等の破砕機で粗破砕して所定の大きさとしたもので、図１に示したように、供給コンベヤ５で搬送されてきて一旦ホッパ６に溜められた後、ホッパ６の排出口の下方に設けられた投入フィーダ７で竪型破砕機１に投入される。

前記竪型破砕機１は、図２に示すように、ベルト８でモータ９と連結した主軸１０に所定量だけ偏心させて嵌め込んだ筒状ロータ１１を、ケーシング１２の外筒１３の内側に偏心回転可能に設け、モータ９でロータ１１を駆動して偏心回転させることにより、外筒１３とロータ１１との間に供給されたコンクリート塊Ａどうしを摩擦接触させ、コンクリート塊Ａから骨材Ｂに比べて強度の低いモルタルを選択的に粉砕または破砕し、骨材Ｂとの篩い分けが容易な大きさに粉化または小粒化して除去するものである。

外筒１３は、ケーシング１２上部に設けた固定筒１４の内周に摺動可能に嵌め込まれ、固定筒１４との間に形成された二つの環状の圧油室１５、１６のいずれかに油圧ポンプ１７から電磁弁１８を介して作動油を送ることにより、上下に移動するようになっている。一方、ロータ１１の下部には外筒１３の下端面と軸方向で対向する鍔状リング１９が設けられ、外筒１３を上下させることにより、その下端と鍔状リング１９との隙間２０の幅を変化させることができる。

また、ロータ１１は、無負荷時には主軸１０の回転方向に回転力が作用するために主軸１０と同方向に回転するが、負荷時には主軸１０の回転方向と反対の方向に破砕分力が作用するため、主軸１０と逆方向に低速で回転する。図３にも示すように、鍔状リング１９の下面には周方向に等間隔で９個の検出体２１が取り付けられ、鍔状リング１９の下方には、ロータ１１の回転により検出体２１が通過する軌跡に対応する位置に３個のセンサ２２が互いに異なる間隔で設けられており、これらのセンサ２２でセンサ２２上を通過する検出体２１を感知して、ロータ１１の回転方向すなわち負荷状態を間接的に検出するとともに、検出体２１の通過回数をカウントすることにより、ロータ１１の回転速度を測定できるようになっている。なお、検出体２１およびセンサ２２の設置数や設置間隔は、図３に示した例に限らず、例えば、検出体２１の設置間隔をセンサ２２の設置間隔よりも大きくする等の工夫によりセンサ２２の設置数を減らすこともできる。

前記水平式振動篩２は、図１に示したように、竪型破砕機１の下流側に設けられた排出コンベヤ２３および回転式バケット搬送機２４で搬送されてきた骨材Ｂとモルタルとを篩い分けるものである。なお、このとき、モルタルとともに、所定の大きさより小さくて製品とならない骨材も篩い落とされる。一方、篩２上に残った骨材Ｂは、製品コンベヤ２５で搬送されてダンパ２６へ排出された後、製品として貯蔵される。

また、前記イメージセンサユニット３は、製品コンベヤ２５で搬送される骨材Ｂに散水ユニット２７で所定時間水を噴霧し、これにより吸水した骨材Ｂに光源２８から光を照射して、骨材Ｂの色調をイメージセンサとしてのＣＣＤカメラ２９で撮影し、ＣＣＤカメラ２９から送られた色調データを演算装置３０で推定によりモルタル付着量に変換するものである。

ここで、骨材Ｂの色調データからモルタル付着量への変換は、吸水率が高いモルタルの付着量が少ない骨材Ｂほど淡白色の部分が多く撮影されることを利用して推定するものであるが、骨材Ｂのモルタル付着量と色調との関係は吸水量によってかなり大きく変化する。そこで、予めこのイメージセンサユニット３において、別途モルタル付着量を厳密に測定した骨材サンプルを用い、散水時間を種々変化させてモルタル付着量を計測する実験を行い、計測値が厳密な測定値に最も近かった散水時間を実操業において設定するようにした。

なお、竪型破砕機１から排出された骨材Ｂの品質情報を得る手段としては、品質情報の精度、所要時間およびコストを考慮して、上記のイメージセンサを用いた方法を採用したが、これ以外にも、骨材Ｂ温度をサーモビューアで測定する方法、骨材ＢのＸ線等の通過量または反射性状を利用したスペクトル分析法、骨材Ｂの粒度分布別の比重を測定する方法、骨材Ｂに付着しているモルタルを塩酸等で溶解除去してその重量を測定するモルタル溶解サンプリング法、モータ出力から破砕に使用されたエネルギーを算出する方法、およびこれらを組み合わせた方法等を採用することもできる。

そして、前記プラント制御盤４は、イメージセンサユニット３から送られたモルタル付着量のデータに基づいて、竪型破砕機１へ操作信号を送り、外筒１３を上下させてその下端と鍔状リング１９との隙間２０の幅を変化させることにより、コンクリート塊Ａの竪型破砕機１内での滞留時間を調整している。すなわち、骨材Ｂのモルタル付着量が多くなった場合は、竪型破砕機１の外筒１３を下降させてその下端と鍔状リング１９との隙間２０の幅を狭め、コンクリート塊Ａの竪型破砕機１内での滞留時間を長くすることにより、モルタルの除去が十分に行われるようにしている。

このとき、竪型破砕機１の外筒１３下端と鍔状リング１９との隙間２０の幅の設定値は、ロータ１１の回転速度、ロータ１１を駆動するモータ９の出力電流値および外筒１３とロータ１１との間へのコンクリート塊供給量をパラメータとして決定され、竪型破砕機１の運転条件に応じて効率よく十分なモルタル除去が行われるコンクリート塊滞留時間が得られるようになっている。コンクリート塊供給量は、竪型破砕機１上方に設けたレベルセンサ３１で測定される。

また、このプラント制御盤４には、レベルセンサ３１の出力に基づいて投入フィーダ７の速度を制御して、竪型破砕機１へのコンクリート塊供給量を調整する機能も備わっている。すなわち、コンクリート塊Ａの竪型破砕機１内での滞留時間を長くするときには、投入フィーダ７の速度を遅くしてコンクリート塊Ａの供給を抑えるようになっている。

このコンクリート廃材再生処理設備は、上記の構成であり、竪型破砕機１から排出された再生骨材Ｂのモルタル付着量を計測し、その計測値に基づいてコンクリート塊Ａの竪型破砕機１内での滞留時間を調整するようにしたので、竪型破砕機１の運転条件によらず、コンクリート塊Ａからのモルタルの除去を十分に行うことができ、高品質の再生骨材Ｂを安定して得ることができる。

実施形態のコンクリート廃材再生処理設備の概略図図１の竪型破砕機の正面断面図図１の竪型破砕機のロータ回転速度測定方法の説明図

符号の説明

１竪型破砕機
２篩
３イメージセンサユニット
４プラント制御盤
７投入フィーダ
９モータ
１１ロータ
１２ケーシング
１３外筒
１９鍔状リング
２０隙間
２１検出体
２２センサ
２７散水ユニット
２８光源
２９ＣＣＤカメラ
３０演算装置
３１レベルセンサ
Ａコンクリート塊
Ｂ骨材

Claims

セメント・コンクリートの廃材を粗破砕して所定の大きさとしたコンクリート塊を、竪型破砕機のケーシング上部に形成した外筒とその内側に偏心回転可能に設けた筒状ロータとの間に供給し、前記ロータを偏心回転させてコンクリート塊どうしを摩擦接触させることにより、コンクリート塊からセメントモルタルを除去して再生骨材を製造するコンクリート廃材再生処理設備において、前記竪型破砕機の下流側でセメントモルタルと篩い分けられた再生骨材に所定時間散水して、その色調をイメージセンサで測定した結果から推定される再生骨材のセメントモルタル付着量に基づいて、コンクリート塊の竪型破砕機内での滞留時間を調整するようにしたことを特徴とするコンクリート廃材再生処理設備。