特表 2022-536872 解体のためにコンクリートの異なる成分を分離する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-19

(54)【発明の名称】解体のためにコンクリートの異なる成分を分離する方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 18/16 20060101AFI20220812BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20220812BHJP

【ＦＩ】

C04B18/16

C04B28/02

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022513953

(86)(22)【出願日】2020-09-01

(85)【翻訳文提出日】2022-03-01

(86)【国際出願番号】 EP2020074369

(87)【国際公開番号】W WO2021043775

(87)【国際公開日】2021-03-11

(31)【優先権主張番号】FR1909630

(32)【優先日】2019-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】509140467

【氏名又は名称】フィーヴ エフセーベー

【氏名又は名称原語表記】ＦＩＶＥＳ ＦＣＢ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アラン・コルドニエ

(72)【発明者】

【氏名】フランソワ・ブドー

(72)【発明者】

【氏名】アラン・フリュシャール

(72)【発明者】

【氏名】ヤニック・ギマール

(72)【発明者】

【氏名】ジェローム・ポータル

【テーマコード（参考）】

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G112PA30

(57)【要約】

本発明は、解体のためにコンクリートを分離するための従来の方法で生成される細粒分の異なる成分を分離する方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

解体のためのコンクリートを分離するための従来の方法で得られた細粒分の異なる成分を分離する方法（１）であって、新しいセメントおよび／または新しいコンクリートの製造でこれらの異なる成分を再使用することが可能であり、前記細粒分は、砂および少なくとも３０質量％の水和セメントペーストを含み、前記細粒分は、以下、供給材料と呼ばれ、前記方法は、
摩擦システム（３）、および
分離システム（４）
を含む施設で実施され、
前記方法（１）は、
前記供給材料を粉砕するためにシステムに前記供給材料を供給する（Ｅ１）ステップと、
供給材料を摩擦する（Ｅ２）ステップと、
前記摩擦システム（３）において粉砕された供給材料を、前記分離システム（４）の５０～３００マイクロメートルのカットオフメッシュによって分離（Ｅ４）を実行するステップであって、それによって２５質量％以下および５質量％以上の量の水和セメントペーストを含む砂画分、および４０質量％以上および９５質量％以下の量の水和セメントペーストを含む水和セメントペースト画分を得るステップと、
を備える、方法（１）。

【請求項2】

前記摩擦システム（３）に供給される前記供給材料の寸法は、６ミリメートル未満である、請求項１に記載の方法（１）。

【請求項3】

前記分離（Ｅ４）は、前記分離システム（４）の８０～２００マイクロメートルのカットオフメッシュによって実行される、請求項１または２に記載の方法（１）。

【請求項4】

前記摩擦（Ｅ２）は、ボールまたはシルペブスタイプの研削体を含む前記摩擦システム（３）によって実行される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法（１）。

【請求項5】

前記摩擦（Ｅ２）は、長さＬおよび直径ｄの略円筒形チャンバ（１３）を備える前記摩擦システム（３）によって実行され、Ｌ／ｄ比は、１～５である、請求項４に記載の方法（１）。

【請求項6】

前記摩擦（Ｅ２）は、ボールまたはシルペブスの直径が５～２０ミリメートルの前記摩擦システム（３）によって実行される、請求項４または５に記載の方法（１）。

【請求項7】

前記摩擦システム（３）の回転速度は、前記ボールが遠心分離される速度に対応する危険速度の６０％～８５％である、請求項４～６のいずれか一項に記載の方法（１）。

【請求項8】

前記摩擦システム（３）に注入されるガスの速度は、０．５ｍ／ｓ～３ｍ／ｓである、請求項４～７のいずれか一項に記載の方法（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、解体のためにコンクリートを分離するための以前の方法から生じる細粒分の異なる成分を分離するための方法に関する。特に、本発明は、解体のためのコンクリートのリサイクルに関する。

【背景技術】

【0002】

セメントコンクリートは、建設やインフラストラクチャ、つまり、建物、道路、エンジニアリング構造物などで広く使用されている。

【0003】

従来、セメントコンクリートは、乾燥後、主に次のもので構成されている。
－ 約５０％の砂利
－ 約３０％の砂（粒度分布の意味で）
－ このコンクリートの凝結反応中に水和した約２０％のセメントペースト

【0004】

セメントは、ポートランドクリンカーから製造された水硬性結合材である。

【0005】

セメントコンクリートの製造には、天然資源、特に砂利と砂を含む骨材を抽出するための鉱物資源の開発が含まれる。したがって、特に再生不可能な天然資源の開発による環境への影響は無視できないばかりでなく、これらの資源の採掘場所からコンクリートの製造に使用される建設現場への輸送によって引き起こされる汚染や迷惑行為も無視できるものではない。この開発は環境に影響を与え、世論に否定的な感情を抱かせるものである。

【0006】

持続可能な開発が戦略的な問題になっているため、様々な国で、新しい構造物に解体用の再生コンクリートを使用することが推奨されており、また、そうすることによって、短絡的な方法を開発することができる。

【0007】

解体のためにコンクリートのさまざまな構成要素を最もよくリサイクルするには、このコンクリートのさまざまな構成要素を適切に分離することが重要である。したがって、砂利、砂、水和セメントペーストを得るためには、解体のためにコンクリートを処理する必要がある。

【0008】

最初の分離作業は、解体のためにコンクリートを粉砕して、一方では砂利を、他方では細粒分を得ることからなる。砂利の最小直径は約２～６ミリメートル、最大直径は約３０ミリメートルである。このようにリサイクルされた砂利は保管され、新しいコンクリートの製造に使用できるようになる。細粒分は、砂と水和セメントペーストの不均一な混合物であるモルタル粒子を備え、その直径は６ミリメートル未満である。

【0009】

細粒分は、砂の代わりに新しいコンクリートを製造するための成分として直接使用できる。

【0010】

この細粒分を代替砂として使用することには、いくつかの欠点がある。

【0011】

不利な点は、特に砂とは異なる機械的および物理化学的特性、特に機械的強度と多孔性を有する水和セメントペーストが大部分であるため、この細粒分の大部分を砂の代わりに使用することができないことである。

【0012】

確かに、細粒分に含まれる水和セメントペーストの高い多孔性は、新しいコンクリートの混合物に組み込まれる水の量を測定することをより困難かつ危険にし、新しいコンクリートの品質を損なう。この危険な測定による悪影響を軽減するためには、セメントや混和剤を大量に添加する必要があり、製造コストが高くなり、環境に明らかな影響を及ぼす。

【0013】

もう一つの欠点は、この細粒分に含まれる砂と水和セメントペーストの比率を正確に知ることが難しいことである。したがって、コンクリートメーカーは、コンクリートの性能を低下させないように、砂の代わりに細粒分の割合を最小限に抑える傾向がある。

【0014】

あるいは、石灰石や粘土などの従来使用されていた天然素材の代わりに、新しいセメントクリンカーを製造するためのセメント原料の成分として細粒分組み込むこともできる。しかし、セメント原料の成分である細粒分は、セメント原料中のこの細粒分の割合を知ることが難しい。実際、この割合は、セメント原料に多く含まれることが望ましくないシリカが細粒分に含まれているため、大幅に最小限に抑えられる。セメント原料にもっと細粒分を使用すると、多くの利点がある。

【0015】

以下では、最初の分離作業から生じる細粒分を供給材料と呼ぶ。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

本発明は、前述の不利な点の少なくとも１つに対する解決策を提案することを目的としている。特に、本発明は、細粒分のより多くの割合をセメント原料および／またはコンクリートに組み込むために、ほとんどすべての細粒分をリサイクルすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

この目的のために、解体のためにコンクリートを分離するための以前の方法から生じる細粒分の異なる成分を分離するための方法が最初に提案され、新しいセメントおよび／または新しいコンクリートの製造におけるこれらの異なる成分の再利用を可能にする。細粒分は、砂および少なくとも３０質量％の水和セメントペーストを含み、以下、細粒分は供給材料と呼ばれ、この方法は
－ 摩擦システム、および
－ 分離システム、
を含み施設で実施され、
この方法は以下を含む。
－ 供給材料を粉砕するためにシステムに供給材料を供給する
－ 供給材料の摩擦、および
－ 摩滅システム（３）において粉砕された供給材料を、２５質量％以下および５質量％以上の水和セメントペーストの量を含む砂画分、および４０質量％以上９５質量％以下の水和セメントペーストの量を含むセ水和メントペースト画分に分離する。

【0018】

供給材料を上記の比率で砂画分と水和セメントペースト画分に分離することには、いくつかの利点が含まれる。

【0019】

砂画分をセメントコンクリートの砂として再利用する目的で、目的は以下のような砂画分を得ることである：
－ この再利用に受け入れられる粒度分布、つまり、粒径が所定のサイズよりも大きい粒度分布を有する、
－ 水和セメントペーストは、その多孔性のために、新しいコンクリートのレシピをマスターするのに不利になるため、できるだけ水和セメントペースト含まれない。

【0020】

水和セメントペースト画分については、新しいセメントクリンカー製造用のセメント原料の成分としての使用を考えると、その化学組成がセメントクリンカーの化学組成に最も近く可能な限り純粋であることが好ましい。

【0021】

完全な純度、つまり砂を含まない水和セメントペースト画分は、複雑さとそれに伴うコストのために産業的に非現実的なものである。

【0022】

出願人は、本発明による上記の比率での水和セメントペーストを含む砂画分および砂を含む水和セメントペースト画分は、有利には、より高い割合の砂画分を新しいコンクリートに、より高い割合の水和セメントペースト画分をセメント原料に組み込むことができることが可能であるこれは、解体用コンクリートのリサイクル率を高め、セメント生産（脱炭酸石灰の添加によるＣＯ_２排出量の削減、セメント原料での石灰石の使用の削減、したがって脱炭酸と燃料消費の最小化）およびコンクリート生産（天然砂資源の消費量の削減）の環境への影響を低減するという結果をもたらす。

【0023】

また、これらの比率を尊重すれば、砂画分と水和セメントペースト画分をそれぞれコンクリート製造時の砂として、クリンカー製造時のセメント原料成分として、それぞれ安全かつ大量に使用できると出願人が判断したことを強調する。

【0024】

さまざまな追加機能を単独で、または組み合わせて提供することができる。
－ 摩滅システムに供給する供給材料の寸法は６ミリメートル未満である。
－ 分離は、５０～３００マイクロメートルで構成される分離システムのカットオフメッシュを使用して実行される。
－ 分離は、８０～２００マイクロメートルで構成される分離システムのカットオフメッシュを使用して実行される。
－ 摩滅は、ボールまたはシルペブスタイプの研削体を含む摩滅システムによって実行される。
－ 摩滅は、長さＬおよび直径ｄの実質的に円筒形のチャンバーを含み、Ｌ／ｄ比が１～５の間で構成される摩滅システムによって実行される。
－ 摩滅は、ボールまたはシルペブスの直径が５～２０ミリメートルの摩滅システムによって実行される。
－ 摩擦システムの回転速度は、ボールが遠心分離される速度に対応する危険速度の６０～８５％で構成される。
－ 摩滅システムに注入されるガスの速度は、０．５～３ｍ／ｓで構成される。

【0025】

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照することを理解するために以下の詳細な説明を読むときに現れるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明による方法の概略図である。

【図2】本発明による施設の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１は、解体のためにコンクリートを分離するための以前の方法から得られた、細粒分のさまざまな成分を分離するための方法１を示す。方法１は、図２に示す施設２を使用する。以下では、細粒分が供給材料になる。

【0028】

施設２は、摩滅システム３および分離システム４を含む。摩擦システム３は、ボールグラインダーまたはシルペブスグラインダーである。ボールは、略球形の研削体である。シルペブスは、略円筒形の研削体であり、時には円錐台形状またはバレル形状である。

【0029】

グラインダー３には、供給ステップＥ１の間に入口５を通り供給材料が供給される。グラインダー３では、摩擦ステップＥ２で供給材料が粉砕される。供給材料には、３０質量％以上の水和セメントペーストが含まれている。一般的に、供給材料には３５～５０質量％の水和セメントペーストが含まれている。水和セメントペーストは、初期コンクリートに混合されたセメントと水との化学反応の結果である。供給材料の寸法は、６ミリメートル未満である。

【0030】

グラインダー３では、摩滅現象により、水和セメントペーストのマトリックスから砂粒が解放され、この水和セメントペーストが微粉末に粉砕される。

【0031】

ステップＥ３の間、ガス流、一般的には空気が、ガス入口１４を通ってグラインダー３の内部に送られる。このガスの流れにより、材料の最も細かい部分を分離システム４に向けて駆動することができる。他の部分、すなわち大きい粒子は、グラインダー３の端部７にある排出口６から排出される。図に示されていない変形例では、排出口６を通って出る材料の全部または一部を、水和セメントペーストをそこから除去するために、取り扱い手段によって分離システム４に輸送することができる。より一般的には、材料は、任意の取り扱い手段で輸送することができる。

【0032】

分離工程Ｅ４の間に、粉砕された供給材料の全部または一部が分離システム４で分離されて、砂画分を砂出口８から排出し、水和セメントペースト画分をガス流とともに排出口９から排出する。

【0033】

施設２は、フィルター１０および煙突１１を含む。水和セメントペースト画分を運ぶガス流は、フィルター１０で濾過され、次に煙突１１を通って排出される。水和セメントペースト画分は、出口１２から回収される。

【0034】

有利なことに、砂画分は、２５質量％以下で５質量％以上の量の水和セメントペーストを含み、水和セメントペースト画分は、４０％質量以上および９５質量％以下の量の水和セメントペーストを含む。

【0035】

このような割合の水和セメントペーストを含む砂画分のリサイクルにより、コンクリート製造のための天然資源の使用を減らすことができる。実際、この砂画分は、天然砂の代わりに大量に使用することができる。

【0036】

このような割合の砂を含む水和セメントペースト画分をリサイクルすることで、天然資源の使用を減らすことができ、特に脱炭酸石灰を提供する。これにより、セメント原料での石灰石の使用が減り、この石灰石の脱炭酸によって排出されるＣＯ_２の量とそれに対応する燃料消費量が削減される。実際、この水和セメントペースト画分は、セメント原料に大量に使用することができる。

【0037】

グラインダー３は、ボールまたはシルペブス（図示せず）が収容されている、実質的に水平な回転軸を有する実質的に円筒形のチャンバー１３を含む。摩擦は、円筒形チャンバー１３を回転させることで実現する。チャンバー１３は、長さＬ、直径ｄであり、Ｌ／ｄ比は、１～５の間である。このようなチャンバー１３は、砂粒を激しく粉砕することなく、材料の摩耗に必要かつ十分な滞留時間を得ることができる。

【0038】

ボールまたはシルペブスの直径は５～２０ミリメートルである。ボールまたはシルペブスはスチール製である。ボールやシルペブスのサイズは、これらのボールまたはシルペブスと供給材料の間の衝撃の強さを制限することによって砂粒の構造を損なうことなく材料を粉砕するために、必要なエネルギー、つまりエネルギーが多すぎたり少なすぎたりしないように調整されている。

【0039】

チャンバー１３の回転速度は、有利には、危険速度の６０～８５％の間で構成される。危険速度は、ボールまたはシルペブスの遠心分離の最低速度である。この回転速度により、砂粒の構造を損なうことなく、ボールやシルペブスが材料を粉砕するのに必要なエネルギーを提供することができる。

【0040】

ガス流は、毎秒０．５～３メートルの間で構成される速度でグラインダー３を通って移動する。このようなガス速度により、グラインダー３が材料で詰まるのを防ぎ、グラインダーの効率を維持するために、材料の最も細かい部分をグラインダー３から排出することができる。

【0041】

分離システム４は、粒度分布分離器である。有利なことに、粒度分布分離器４のカットオフメッシュは、５０～３００マイクロメートルの間で構成される。このカットオフメッシュにより、上記の水和セメントペーストと砂の比率をそれぞれ含む砂画分と水和セメントペースト画分を得ることができる。

【0042】

他のカットオフメッシュを使用することができる。

【0043】

例えば、５０～１２０マイクロメートルの間で構成されるカットオフメッシュは、水和セメントペースト画分の品質を向上させることができ、その量は損なわれ、砂画分の品質が損なわれる。

【0044】

１２０～３００マイクロメートルで構成されるカットオフメッシュにより、砂画分の品質を向上させることができ、その量は損なわれ、水和セメントペースト画分の品質が損なわれる。

【0045】

好ましい実施形態によれば、このカットオフメッシュは、各画分の品質とリサイクル量との間の最良の妥協点を得るために、８０～２００マイクロメートルの間で構成される。

【符号の説明】

【0046】

１ 方法
２ 施設
３ 摩滅システム、グラインダー
４ 分離システム
５ 入口
６ 排出口
７ 端部
８ 砂出口
９ 排出口
１０ フィルター
１１ 煙突
１２ 出口
１３ チャンバー
１４ ガス入口

【図1】

【図2】

【国際調査報告】