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1 国立大学法人名古屋工業大学

2 山梨県産業廃棄物適正処理検討会議第二回分科会 2016 年 8 月 5 日 ( 金 ) 再生利用困難物の建設資源としての利用事例について 本日のメニュー 1. コンクリートの特徴 - 材料 強度の制御 - 2. 使用済み瓦のリサイクル現状 課題 用途開拓 利用状況など 資料を抜粋 更新 3. 再資源化への一考察再資源化に関する課題と連携名古屋工業大学社会工学専攻土木材料研究室上原匠

3 瓦リサイクル材料の有効利用研究の経緯 なぜコンクリート?( ハードル高い しかし 全国各地で多彩な利用が可能 ) 規格外品廃瓦 : 焼成後の形状寸法不良品 瓦生産者コンクリート骨材への有効利用 廃棄処理費の負担増 ( 供給に課題有り ) 0. 既存の骨材との物性値の比較 1. 材料 使用したコンクリートの特性の把握 材料の保管 利用時の処理方法 施工性 強度 耐久性 2. 用途開発 : 多孔質材料としての利点を考慮 長期強度発現 ポーラスコンクリート 施工技術が必要 地盤分野 : 素材としての利用を検討 家屋解体廃瓦 ( 確認できる量 ) 産学官連携センター 名駅前イノベーションハブ 中間処理業者 年間 150 万 ~200 万トン 産業廃棄物中間処理 産廃物との差別化 粉砕処理費発生 5mm~20mm どう使う 骨材の粒度範囲 5mm 以下 ゼロエミッション? 全国各地で大量発生 各地で安定供給可能 ( 身近な未利用資源 )

4 リサイクルに対する環境整備 循環型社会形成推進基本法 や 建設リサイクル法 の制定 埋立処分場の枯渇 環境保全 ( 不法投棄対策 ) 副産物の活用課題 素材のばらつき 不純物の混入 選別解体 運送費 全国で入手可能 素材の安定供給 発生量の長期予測 ( 統計データ ) 需要の安定 用途開発 ( 既存材料との棲み分け ) ( 新たな製品の開発 : 新機能の付与 ) 受入れてもらうには副産物 ( 素材 ) のネーミング ( 語句の定義 啓蒙運動 : 動全体を示す統一標語 目標 ) 廃棄物の安全性 釉薬の溶出による汚染の可能性は? 建設汚泥の場合 土壌 : 土壌汚染対策法汚泥 : 廃掃法 分析方法 土壌 : 環境省告示 46 号 ( 環境省告示 18 号 ) 廃棄物 : 環境省告示 13 号 廃棄物と副産物の差別化 不法投棄されたモノなのか? 意図的に埋設されたモノなのか? ( 製品として加工が施され 使用目的が明らかである 選別 粒度管理 ) ( 素材としての利用事例 : 農地改良や湿潤地の埋設管巻き ) 建設分野での利用を想定した理由 大量利用される分野 安定供給安定需要可能 良質な骨材の枯渇

5 どのような材料なのか? 先ず 基本的な物性を把握する ( 誰が?) 素材のまま利用 製品原料 瓦リサイクル材料の特徴 使ってもらうには 品質評価基準が必要 基本的な物性値情報を共有する 多孔質材料 吸水率が高い 貯蔵 練混ぜ時の含水状態制御が困難 密度小さい 強度 耐久性が劣る 瓦の吸 排水性能を活かした用途の検討が必要 ゼロエミッション コンクリート用材料を想定 副産物を積極的に利用できる分野 土木 ( 社会基盤構造物 ) 社会基盤構造物の材料 コンクリート + 全国各地で安定供給可能 新たな課題 1: 二次副産物の発生 再資源化の課題 微粉体の利用 エアモルタル新たな課題 2: 製品更新に伴う新たな廃棄物 再資源化の課題 可能な限りブレンドしないで使用 再リサイクルに配慮 粒度分布ごとに用途を検討 コンクリート POC エアモルタル

6 圧縮強度 (N/mm 2 ) 瓦リサイクル材料 普通コンクリート 普通コンクリート 瓦コンクリート 材齢 28 日 材齢 91 日圧縮強度試験結果 ( 気中養生 ) コンクリート用骨材長所 : 内部養生効果が期待できる 短所 : 骨材の含水率の制御が難しい 耐凍害性の付与表面噴霧処理 + 空気量高め 化学的特徴 安定 アルカリシリカ反応性無害 ( モルタルバー法 ) 物理的特徴 強度は高め変位は大きめ

7 瓦リサイクル材料 ポーラスコンクリート 循環型舗装 表層 基層 路盤 降雨 浸透 蒸発 間隙保水 間隙保水 循環型舗装概念図表層 : 瓦 POC 基層 : 瓦粗骨材 コンクリート用骨材長所 : 蒸発散効果 ( ヒートアイランド現象低減効果 ) が期待できる 豪雨時の一時貯水機能が期待できる 短所 :POC 自体の課題として 施工が品質に及ぼす影響が大きい POC 自体の課題 モバイルミキサを活用

8 瓦リサイクル材料 ゼロエミッション エアモルタル 瓦資源のゼロエミッション 使用済み瓦を再資源化するには 細かく破砕して 粒度調整する必要がある 再資源化の工程中に 多量の粉体が発生する 粉体を如何に利用するか? 瓦資源のゼロエミッション エアモルタル 研究開発で設定した条件 条件設定 : 循環型社会の構築に適うように設定 できるだけ排出時の状態で 合理的に利用する方法を構築する 5mm 篩を通過して紛体を多く含む瓦リサイクル材料 ( 瓦細粒粉 ) を対象にする 瓦細粒粉の特徴 ( 軽量 多孔質構造 ) に着目し エアモルタルでの活用を検討する 配合条件 ( 一例 ) 研究室で検討 実施 透水性を確認

9 空気量 (%) 透水係数 (cm/s) 瓦リサイクル材料 ゼロエミッション細粒粉の用途開拓 透水性エアモルタル 釉薬瓦 いぶし瓦 砕砂 40.0% 41.3% 38.8% 供試体制作後の空気量 試験室にて目標値の制御 施工性などを確認 試験施工 ( 事業所 ) 課題エアモルタルの表面を均すと気泡 ( 連続空隙 ) が潰れてしまい 透水性が低下する 表面処理を施しても透水性を維持する配合条件の把握 ( 今年度解決予定 ) 砕砂エアモルタル 釉薬瓦エアモルタル いぶし瓦エアモルタル 空気量 (%) 空気量と透水係数の関係

10 瓦リサイクル材の有効利用研究の経緯 追加 背景 発生量 : 規格外品廃瓦 生産量の約 5% 家屋解体廃瓦 年間約 150~200 万トン どう利用しますか? 規格外品廃瓦 工場製品 : 建築用材料家屋解体廃瓦 どこでも入手できる 社会基盤材料 : 土木用材料 瓦骨材は通常の骨材と比べると ( その多孔質性に起因し ) 密度が小さい 吸水率が高い 破砕値も 3 倍程度 すりへり抵抗性も小さい コンクリート用骨材として使用する場合 気乾状態での使用 : 材料管理が容易練混ぜ中に吸水される水量を事前に補水しフレッシュ時の流動性の確保が必要である 湿潤状態での使用 : 練り混ぜ時の制御が容易煩雑な含水状態の制御 耐凍害性の確保が必要である ただし 瓦の吸水性 保水性をうまく利用すると 内部養生効果を発揮し かつ 水で満たされた空隙が空になることで 凍結融解抵抗性を制御可能

11 瓦リサイクル材の有効利用研究の経緯 纏め ( 課題 ) 安全性 釉薬 ( 必要に応じて検査 ) 物理的 化学的安定性 二次処理 ( 機能付与 ) は困難 粒度調整 技術と費用 ( 費用対効果 ) 歩留り( ゼロエミッション ) 粉体粒 ( 二次副産物 ) の発生 細粒化すれば不純物の含有率は減る 材料素材の保管 屋外 ( 出荷時に状態制御 ) 吸水率が高い : 含水状態の管理が困難 材料素材品質保証 ( 仕様 ) JIS? ミルシート (Mill Sheet: 製品検査証明書 ) の要否? ただし 類似品との差別化は必要 瓦リサイクル材のコンクリート用骨材としての特徴 課題 2007 年 ~ 2015 年改

12 瓦リサイクル材の有効利用研究の経緯 纏め ( 現状 展望 ) 地盤分野 : 素材のまま使用 暗渠用疎水材 水質ろ過材 土壌改良材 有機培養材 埋戻し材など ( 多孔質構造性を活かした利用 ) 液状化対策 擁壁などの裏込め材など ( 安息角の高さを活かした利用 ) コンクリート分野 : 製品材料として使用 1. 鉄筋コンクリート : 骨材 自己養生効果 ( 多孔質構造性を活かした利用 ) 圧縮強度は高く 弾性係数は低め 2. ポーラスコンクリート : 骨材 蒸発散効果 ( 多孔質構造性を活かした利用 ) 循環型舗装 ( ヒートアイランド現象の緩和 ゲリラ豪雨対策 ) 3. エアモルタル : 細骨材 + 粉体 形状寸法 + 多孔質構造 透水性エアモルタル ゼロエミッション

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強度のメカニズム コンクリートは 骨材同士をセメントペーストで結合したものです したがって コンクリート強度は セメントペーストの接着力に支配されます セメントペーストの接着力は 水セメント比 (W/C 質量比 ) によって決められます 水セメント比が小さいほど 高濃度のセメントペーストとなり 接着 コンクリートの強度 コンクリートの最も重要な特性は強度です ここでは まず コンクリート強度の基本的特性について解説し 次に 呼び強度および配合強度がどのように設定されるか について説明します 強度のメカニズム 強度の影響要因 強度性状 構造物の強度と供試体強度 配合 ( 調合 ) 強度と呼び強度の算定 材料強度のばらつき 配合強度の設定 呼び強度の割増し 構造体強度補正値 舞鶴市および周辺部における構造体強度補正値

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