JP2014173285A - 混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浚渫土等の軟弱土と製鋼スラグとを簡易且つ安価に混合することができる混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法の提供。
【解決手段】上流側のベルトコンベア２の排出側端部２ｂが下流側のベルトコンベア２の投入側端部２ａより所定の落下高さＨ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベア２，２...を有する移送手段３と、移送手段３に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、移送手段３の上流側で一定量の軟弱土４に対し所定の比率で製鋼スラグ５を添加するスラグ供給手段６と、上流側のコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離Ｄを隔てて配置された一又は複数の混合用反発体２０，２０からなる混合促進手段とを備え、 混合用反発体に衝突させることにより軟弱土と製鋼スラグとの混合が促進されるようにした混合装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼の精製過程で副産物として生じる製鋼スラグを混合させて軟弱土の強度を改良するための混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法に関する。

従来、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼精製の過程で副産物として生じる製鋼スラグを混合させることにより軟弱土を強度改良してなるカルシア改質土を地盤材、干潟・浅場造成材等の土木材料として使用する方法が提案されている（例えば、特許文献１、段落００３５を参照）。

浚渫土等の軟弱土に製鋼スラグを混合する方法としては、機械式ミキサ等の攪拌装置に投入された一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加し、それを攪拌装置により攪拌して強制的に混合する方法、軟弱土に製鋼スラグを所定の比率で添加したものを空気圧送し、それを圧送管内に生じるプラグ流の乱流効果を利用して攪拌混合する管中混合工法、土運船等に貯留された軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加し、それをバックホウにて強制的に掻き混ぜる方法等が知られている。

また、二つの物質を簡易且つ大量に混合する方法として、ベルトコンベアの乗継ぎを利用して混合する方法も知られている（例えば、非特許文献１を参照）。

更に、軟弱土と添加物とを混合する他の方法としては、添加物を添加した軟弱土を背の高い塔型筒状の混練装置に投入して装置内を落下させ、その際の落下エネルギを活用して軟弱土と添加物とを混合することも考えられる（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００９−１２１１６７号公報 特開平１１−２８７１９号公報 事前混合処理工法技術マニュアル（改訂版） 沿岸技術研究センター 平成２０年１２月 ６１頁

しかしながら、上述の如き従来の攪拌装置を使用した混合方法及び管中混合工法では、専用の設備を必要とする為に、施設が大掛かりなものにならざるを得ず、例えば、管中混合方式の場合、製鋼スラグを供給するためのリクレーマ船と軟弱土と製鋼スラグとを混合・圧送する空気圧送船を必要とし、施工費用が嵩むという問題があった。

一方、バックホウを使用した混合方法は、汎用機械を使用して簡易且つ安価に施工ができる半面、大量施工には不向きであった。

ベルトコンベアの乗継ぎを利用した混合方法は、主に乾燥した状態又は含水比の低い砂質土とセメント等との混合を対象とするものであって、シルト・粘土分が多い浚渫土等の含水比が高い軟弱土と製鋼スラグとの混合には適さず、軟弱土と製鋼スラグとの混合に適用した場合、浚渫土等の軟弱土と製鋼スラグとが十分に混合されず、その為、ニ軸ミキサ等による強制的な混合を別途行う必要があり、攪拌装置を使用する混合方法と同様に施設が大掛かりなものにならざるを得なかった。

また、落下エネルギを活用して軟弱土と添加物とを混合する方法においては、背の高い不安定な塔型の混練装置を使用するため、当該混練装置を安定した状態に設置する必要があり、設備が大掛かりとなり且つ、設置場所が制限されるという課題があり、また、このような混練装置には、十分な混合状態を得る為に電力で動作するパドル等の攪拌手段を備える場合が多々あり、より簡便な構造で軟弱土と製鋼スラグとの混合が可能な装置の開発が望まれている。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、浚渫土等の軟弱土と製鋼スラグとを簡易且つ安価に混合することができる混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加し、該軟弱土と製鋼スラグとを混合するための混合装置において、上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備え、前記各ベルトコンベアの排出側端部より排出されて落下した前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記混合用反発体に衝突させることにより前記軟弱土と前記製鋼スラグとの混合が促進されるようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記混合用反発体は、前記製鋼スラグを添加した軟弱土が衝突する衝突面部が水平面と角度を成すように配置してなることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記混合用反発体に下側に向けて縮小するテーパ筒状の漏斗部を有するホッパを使用し、該漏斗部内面を前記衝突面部としたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１、２又は３の構成に加え、前記混合用反発体上に残存した製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの投入側端部に向けて排出する排出手段を備えてなることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜３又は４の構成に加え、前記移送手段は、スプレッダーコンベアを有する揚土船と、水上に浮かべた複数のフローティングコンベアとで構成してなることにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグと軟弱土とを混合する軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法において、上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備えてなる混合装置を使用し、前記含水比調整手段により適度な粘性及び流動性を備えるように軟弱土の含水比を調整し、それを前記移送手段に投入した後、前記移送手段の上流側にて前記軟弱土にスラグ供給手段より所定の比率で製鋼スラグを添加し、然る後、前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記各ベルトコンベアにより下流側に向けて移送しつつ、前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの排出側端部より落下させて前記混合用反発体と衝突させ、該衝突を経た前記製鋼スラグが添加された軟弱土が前記下流側のベルトコンベアの投入側端部に投入される落下混合作業を各ベルトコンベア間の乗継ぎ毎に繰り返し、前記製鋼スラグと軟弱土とを混合することにある。

請求項７に記載の発明の特徴は、請求項６の構成に加え、前記適度な粘性及び流動性を備えるような含水比は、液性限界の１．２〜１．６倍であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７の構成に加え、最下流の前記ベルトコンベアの排出側端部を排出先の地面より前記所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置するとともに、前記排出先の地面部に排出方向に傾斜した法肩面を形成し、該法肩面を混合用反発体の衝突面部とすることにある。

本発明に係る混合装置は、上述したように、一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加し、該軟弱土と製鋼スラグとを混合するための混合装置において、上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備え、前記各ベルトコンベアの排出側端部より排出されて落下した前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記混合用反発体に衝突させることにより前記軟弱土と前記製鋼スラグとの混合が促進されるようにしたことにより、移送手段による一連の軟弱土移送作業の中で軟弱土と製鋼スラグとを、ベルトコンベア間の乗継ぎ毎に落下エネルギ及び混合用反発体に衝突した際の衝撃・反発を利用して混合させることを繰り返すことにより、簡易な構造で効率よく大量に軟弱土と製鋼スラグとを混合することができる。

また、本発明において、前記混合用反発体は、前記製鋼スラグを添加した軟弱土が衝突する衝突面部が水平面と角度を成すように配置してなることにより、混合用反発体との衝突を経た軟弱土が下方の混合用反発体又はベルトコンベアの投入側端部に向けた落下軌道をとることができる。

更に本発明において、前記混合用反発体に下側に向けて縮小するテーパ筒状の漏斗部を有するホッパを使用し、該漏斗部内面を前記衝突面部としたことにより、落下衝撃による混練効果を得つつ、下流側のベルトコンベアへの乗継ぎを効率よく行える。

更にまた、本発明において、前記混合用反発体上に残存した製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの投入側端部に向けて排出する排出手段を備えてなることにより、確実に製鋼スラグが添加された軟弱土を下流側のコンベアに投入することができる。

また、前記移送手段は、スプレッダーコンベアを有する揚土船と、水上に浮かべた複数のフローティングコンベアとで構成してなることにより、揚土から埋立て地等への打設までの一連の作業の過程の中で軟弱土と製鋼スラグとを効率よく混合することができる。

本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法は、上述したように、一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグと軟弱土とを混合することによりカルシア改質土を生成する軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法において、上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備えてなる混合装置を使用し、前記含水比調整手段により適度な粘性及び流動性を備えるように軟弱土の含水比を調整することにより、混合用反発体に衝突する際の衝撃及び反発を利用した混合効果を得ることができる。

また、含水比を調整した軟弱土を前記移送手段に投入した後、前記移送手段の上流側にて前記軟弱土にスラグ供給手段より所定の比率で製鋼スラグを添加し、然る後、前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記各ベルトコンベアにより下流側に向けて移送しつつ、前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの排出側端部より落下させて前記混合用反発体と衝突させ、該衝突を経た前記製鋼スラグが添加された軟弱土が前記下流側のベルトコンベアの投入側端部に投入される落下混合作業を各ベルトコンベア間の乗継ぎ毎に繰り返し、前記製鋼スラグと軟弱土とを混合することにより、移送手段による一連の移送作業の過程の中で落下エネルギ及び混合用反発体に衝突した際の衝撃・反発を活用して軟弱土と製鋼スラグとを効率よく混合することができる。

また、本発明において、前記適度な粘性及び流動性を備えるような含水比は、液性限界の１．２〜１．６倍であることにより、本発明方法による製鋼スラグとの混合に適した粘性土を得ることができる。

更に、本発明において、最下流の前記ベルトコンベアの排出側端部を排出先の地面より前記所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置するとともに、前記排出先の地面部に排出方向に傾斜した法肩面を形成し、該法肩面を混合用反発体の衝突面部とすると混合することにより、埋め立て地等の排出先への排出作業を軟弱土と製鋼スラグとの混合に利用することができる。

本発明に係る混合装置の一例を示す概略側面図である。 図１中の各ベルトコンベア間の乗継部分の概略を示す部分拡大側面図である。 同上の他の実施形態を示す部分拡大側面図である。 本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法における落下混練作業の原理を説明するための混合促進手段の概略正面図である。 本発明方法における衝突距離がカルシア改質土の品質に及ぼす影響について検証した参考実験の結果を示すグラフである。

次に、本発明に係る混合装置の実施の態様を図１〜図４に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号Ａはカルシア改質土の移送先である埋立て地である。

この混合装置１は、複数のベルトコンベア２，２...を有する移送手段３と、移送手段３に投入される軟弱土４の含水比を調整する図示しない含水比調整手段と、移送手段３の上流側で一定量毎に切り出された軟弱土４に対し所定の比率で製鋼スラグ５を添加するスラグ供給手段６とを備え、投入された軟弱土４及び製鋼スラグ５を埋立て地Ａ等の移送先まで移送しつつ、軟弱土４と製鋼スラグ５とを混合するようになっている。

移送手段３は、例えば図１に示すように、水上に浮かべた揚土船（リクレーマ船）１０と、水上に浮かべた複数のフローティングコンベア１１，１１とで構成され、バックホウ１２等により土運船１３より浚渫土等の軟弱土４を揚土し、それを一定量毎に切り出して最上流のベルトコンベア２に順次供給するようになっている。

尚、図中符号１４は、吐出量を調節可能なフィーダを備えた軟弱土供給用ホッパ１４であって、バックホウ１２等により土運船１３より揚土した浚渫土等の軟弱土４を軟弱土供給用ホッパ１４に投入し、それを一定量毎に切り出して最上流のベルトコンベア２に順次供給するようになっている。

含水比調整手段は、土運船１３に搭載された軟弱土４に加水する加水装置等のように移送手段３の上流に配置され、軟弱土４を製鋼スラグ５との混合に最適な含水比に調整するようになっている。

軟弱土４の含水比は、液性限界（ｗＬ）の１．２〜１．６倍とし、軟弱土４が適度な粘性及び流動性を有する状態、詳しくは、シリンダフロー試験（ＪＨＳ Ａ ３１３）によるフロー値が８５〜２５０ｍｍとなるように調整されるようになっている。

スラグ供給手段６は、例えば、吐出量を調節可能なフィーダを備えたホッパ１５と、最上流のベルトコンベア２上に配置されたスラグ供給用ベルトコンベア１６とを備え、フィーダにより一定量毎に切り出した製鋼スラグ５をスラグ供給用ベルトコンベア１６によりベルトコンベア２上の軟弱土４に順次添加し、軟弱土４上に所定の比率（１０〜４０ｖｏｌ％）で製鋼スラグ５を層状に添加するようになっている。

尚、供給される製鋼スラグ５は、ある程度粒径が大きく重量のあるものであると軟弱土中での攪乱効果が高く、粒径１０ｍｍ〜２５ｍｍのものが製鋼スラグ全体の２０％以上含まれることが好ましい。

各ベルトコンベア２，２...は、図１に示すように、投入側端部２ａを低く、排出側端部２ｂが高くなるように傾けた配置に設置され、上流側のベルトコンベア２の排出側端部２ｂが下流側のベルトコンベア２の投入側端部２ａより鉛直方向で所定の落下高さＨ分だけ高い位置となるように配置され、製鋼スラグ５が添加された軟弱土４が各ベルトコンベア２，２...間を乗継ぐ毎に上流側のベルトコンベア２の排出側端部２ｂより排出されて落下し、その際の落下エネルギを利用して軟弱土４と製鋼スラグ５とを混合するようになっている。

落下高さＨは、軟弱土４と製鋼スラグ５との混合に際し、落下エネルギを利用した混合効果が期待できる程度の高さとする。

また、この混合装置１は、各ベルトコンベア２，２...の排出側端部２ｂより鉛直方向下側に所定の衝突距離Ｄを隔てて配置された一又は複数の混合用反発体２０，２０からなる混合促進手段２２を備え、上流側のベルトコンベア２，２...より排出された製鋼スラグ５が添加された軟弱土４が混合用反発体２０との衝突を経て下流側のベルトコンベア２に投入されることにより各ベルトコンベア２，２間の乗継ぎ毎に軟弱土４と製鋼スラグ５との混合が促進されるようになっている。

混合用反発体２０には、例えば、一定の硬度を有する平板状の鋼板等を使用し、この鋼板に軟弱土４及び製鋼スラグ５が衝突した際の衝撃と反発を利用して、軟弱土４と製鋼スラグ５とを混練するようになっている。

また、混合用反発体２０は、衝突面部２１が水平面に対し角度θを成すように配置され、軟弱土４及び製鋼スラグ５に反発力を生じさせるとともに、衝突面部２１が傾けて配置されたことにより衝突を経た製鋼スラグ５が添加された軟弱土４が下方の混合用反発体２０又はベルトコンベア２の投入側端部２ａに向けた落下軌跡を描くようになっている。尚、角度θは、落下軌跡に合わせて０〜６０度とすることが好ましい。

尚、角度θが小さい場合、混合用反発体２０上に製鋼スラグが添加された軟弱土が残存する場合があり、その場合には、衝突面部上を摺動して混合用反発体２０上に残存した製鋼スラグが添加された軟弱土を強制的にベルトコンベア２の投入側端部２ａに向けて排出するような排出手段を備えてもよい。

所定の衝突距離Ｄは、少なくとも１ｍ以上であって、望ましくは２ｍ以上である。また、混合用反発体２０を複数備える場合には、各混合用反発体２０，２０は、互いに鉛直方向で衝突距離Ｄを隔てるように配置する。

尚、混合用反発体２０には、筒状の投入部下に下側に向けて縮小するテーパ筒状の漏斗部２０ａを有するホッパを使用し、漏斗部２０ａの内面を製鋼スラグ５が添加された軟弱土４を衝突させる衝突面部２１としてもよい。

また、混合促進手段２２に混合用反発体２０を複数備える場合、各混合用反発体２０，２０は、それぞれ軟弱土４の落下軌道に合わせて設置され、図２に示すように、衝突面部２１，２１を共に排出側に向けて階段状に設けてもよく、図３に示すように、衝突面部２１，２１を上下で向きを変え互い違い配置に設けてもよい。

尚、各混合用反発体２０は、台船上に設置された固定フレーム２３を介して設置され、固定フレーム２３に対する高さを調節することにより衝突距離Ｄが設定できるようになっている。

次に、このような混合装置１を使用した軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一の符号を付して説明する。

まず、土運船１３にて運搬された浚渫土等の軟弱土４の含水比を事前に計測した上で、含水比調節手段により加水する等して、軟弱土４を製鋼スラグ５との混合に適した状態、即ち、適度な粘性及び流動性を有する状態（軟弱土４の含水比が液性限界の１．２〜１．６倍、シリンダフロー試験（ＪＨＳ Ａ ３１３）のフロー値が８５〜２５０ｍｍ）となるように調整する。

次に、含水比が調整された軟弱土４をバックホウ１２等により揚土し、それを軟弱土供給用ホッパ１４に投入する。

軟弱土供給用ホッパ１４に投入された軟弱土４は、一定量毎に切り出されて最上流のベルトコンベア２に投入され、ベルトコンベア２上を均された状態で移送される。

そして、この移送される一定量の軟弱土４にスラグ供給手段６より所定の比率で製鋼スラグ５を添加する。即ち、製鋼スラグ５をフィーダにより一定量毎に切り出し、それをスラグ供給用ベルトコンベア１６でベルトコンベア２上に順次移送し、軟弱土４上に所定の比率で層状を成すように添加する。

そして、この製鋼スラグ５が添加された軟弱土４を各ベルトコンベア２，２...により移送しつつ、各ベルトコンベア２，２...間の乗継ぎ毎に、落下混合作業を繰り返し製鋼スラグ５と軟弱土４とを混合する。

落下混合作業は、図２、図３に示すように、製鋼スラグ５が添加された軟弱土４をベルトコンベア２，２...の排出側端部２ｂより落下させ、それを落下軌道に合わせて配置された混合用反発体２０，２０に衝突させつつ、衝突を経た製鋼スラグ５が添加された軟弱土４を下流側のベルトコンベア２，２...の投入側端部２ａに投入することにより行う。

これにより、落下の際のエネルギを活用した混合効果とともに、混合用反発体２０に衝突した際の衝撃による製鋼スラグ５の軟弱土４へののめり込みによる混合作用及び軟弱土４と製鋼スラグ５が混合用反発体２０より受ける反発力による混合作用によって軟弱土４と製鋼スラグ５とが混合される。

そして、各ベルトコンベア２，２...間の乗継ぎ毎に混合が促進され、軟弱土４に所定の比率で製鋼スラグ５が混合されたカルシア改質土７が生成され、該生成されたカルシア改質土７が移送手段３より埋立て地Ａに排出される。

尚、埋立て地Ａにおけるカルシア改質土７の打設方法として、所謂法肩流下方式を採用した場合には、図２に示すように、排出先の地面部に排出方向に傾斜した法肩面（斜面）３０を形成し、最下流のベルトコンベア２，２...の排出側端部２ｂを排出先の地面より所定の落下高さＨ（衝突距離Ｄ）分だけ高い位置となるように設置する。そして、法肩面３０を混合用反発体の衝突面部２１として最後の落下混合作業を行いつつ、カルシア改質土７を埋立て地Ａに打設する。

このように構成された軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法では、軟弱土４が混合に適した含水比（液性限界ｗＬの１．２〜１．６倍）に調整され、軟弱土４が適度な粘性及び流動性を備えることにより、図４（ｂ）に示すように、混合用反発体２０に衝突した際に、その衝撃により製鋼スラグ５が軟弱土４中にのめり込むと共に軟弱土４及び製鋼スラグ５が混合用反発体２０に対して反発し、且つ、のめり込み及び反発した製鋼スラグ５が軟弱土４の粘性によって飛散することなく軟弱土４内に留まり、軟弱土４と製鋼スラグ５とが好適に混合される。

また、混合用反発体２０に衝突する際ののめり込み及び反発による混練効果には、衝突回数が大きく影響し、衝突回数、即ち、ベルトコンベア２，２...間の乗継ぎ毎に混合状態が向上し、埋立て地Ａ等の移送先に排出される際には品質の優れたカルシア改質土７が生成される。

一方、軟弱土４の含水比が低い（含水比が液性限界の１．２倍未満）場合には、軟弱土４が一定の硬さを有し、且つ、流動性が低いため、図４（ａ）に示すように、混合用反発体２０に衝突した際に、製鋼スラグ５が軟弱土４中にのめり込み難く、また、衝突時の衝撃が軟弱土４を介して製鋼スラグ５に伝わり、その衝撃で製鋼スラグ５の一部が弾かれて飛散してしまい好適な混合状態が得られない。

また、軟弱土４の含水比が高い（含水比が液性限界の１．６倍以上）場合には、図４（ｃ）に示すように、軟弱土４自体の強度が不足している上、粘性が低く且つ流動性が高いため、更には、製鋼スラグ５の混合用反発体２０に対する反発係数が軟弱土４の混合用反発体２０に対する反発係数よりも高いため、混合用反発体２０に衝突した際に、その衝撃及び反発により軟弱土４中に製鋼スラグ５が留まれずに軟弱土４と製鋼スラグ５とが分離され、そのため好適な混合状態が得られない。

また、このように構成された軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法では、移送手段を構成する各ベルトコンベア２，２...間を乗継ぐ毎に混合用反発体２０に衝突させて落下混合作業を行うことにより、軟弱土４と製鋼スラグ５とが十分に混合され、一連の移送作業の中でカルシア改質土を大量且つ安価に生成できる。

従って、軟弱土４と製鋼スラグ５とを強制的に混合させるための機械式ミキサ等の攪拌装置を必要とせず、設備を抑え安価に施工することができる。

また、本発明方法では、移送途中に製鋼スラグ５が添加された軟弱土４に加水されることがないので、空気圧送の過程で軸封水が加水される従来の管中混合方式の混合方法に比べ同じ含水比の軟弱土を使用した場合強度の高い改質土７が生成される。

更には、落下エネルギを活用するにおいて、ベルトコンベア間の乗継ぎ毎に落下混合作業を繰り返すようにしたことで、本発明方法では、上述の従来技術の如き背の高い塔状の混練装置を使用せずとも軟弱土と製鋼スラグとを混合でき、設置場所を選ばず施工が可能である。

尚、上述の実施例では、移送手段３として、リクレーマ船１０と複数のフローティングコンベア１１，１１...からなる船団を使用した例について説明したが、移送手段３は、このような構成に限定されず、例えば、地上に設置される複数のベルトコンベア２，２...をもって構成してもよく、リクレーマ船１０と複数のフローティングコンベア１１，１１...からなる船団と、地上に設置されるベルトコンベア２，２...とを組み合わせてもよい。

また、上述の実施例では、ベルトコンベア２上を流れる軟弱土４にスラグ供給用ベルトコンベア１６を用いて製鋼スラグ５を添加するようにした例について説明したが、軟弱土に製鋼スラグを添加する手段は上述の実施例に限定されず、例えば、一定量毎に切り出した製鋼スラグ５をベルトコンベア２上で移送させ、当該ベルトコンベア２上を流れる製鋼スラグ５の上に一定量毎に切り出した軟弱土４を投入していき、それにより軟弱土４に製鋼スラグ５が所定の比率で添加されるようにしてもよい。

次に、本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法において、軟弱土４の含水比及び混合用反発体２０に対する衝突回数がカルシア改質土７の品質に及ぼす影響について検証した参考実験について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。

本実験は、含水比の異なる軟弱土４に所定の比率（本実験では、２５ｖｏｌ％）で製鋼スラグ５を添加してなる試験体を高さ１ｍの衝突距離Ｄを隔てて鋼板（混合用反発体２０）に落下衝突させて落下混合作業を行い、それにより生成されたカルシア改質土７の材令２８日目の一軸圧縮強さを測定し、当該圧縮強さと目視により軟弱土４と製鋼スラグ５との混合状態を評価した。また、混合用反発体２０に対する衝突回数を違えた場合についても同様に生成されたカルシア改質土７の材令２８日目の一軸圧縮強さを測定し、当該強度と目視により混合状態を評価した。

尚、本実験において基準強度は、一軸圧縮強度が４０ｋＮ／平方メートル以上に設定し、評価に際してはこの強度を基準に判断する。
その結果を表１に示す。

軟弱土４の含水比が低い（液性限界の１．０倍）場合では、１回の衝突回数では平均強度が基準強度を下回り、また、目視による確認では、図４（ａ）に示す如く軟弱土４上に製鋼スラグ５が残存し、十分に混合されていないことが確認された。また、衝突回数の増加に伴って平均強度は増したが、目視による確認では、混合が不十分であった。

軟弱土４の含水比が高い場合（液性限界の１．８倍）では、全ての衝突回数において平均強度が基準強度を下回り、また、目視による確認では、衝突時に図４（ｃ）に示す如く製鋼スラグ５が軟弱土４より分離されて飛散したことが確認された。

一方、軟弱土４の含水比をそれぞれ液性限界の１．２、１．６倍とした場合では、衝突回数に関わらず平均強度が基準強度、即ち、４０ｋＮ／平方メートルを上回り、目視による確認でも、軟弱土４中に製鋼スラグ５が万遍無く混合されているのが確認された。また、衝突回数の増加に伴って平均強度も上昇し、各サンプル間の強度のバラつきも少なくなった。

このことから、本発明の軟弱土４と製鋼スラグ５との混合においては、軟弱土４の含水比を調整し、軟弱土４を適度な粘性及び流動性を有する状態とすること、即ち、軟弱土４の含水比を液性限界の１．２〜１．６倍に調整することにより好適な混合状態を得られることが確認できた。

また、本発明の軟弱土４と製鋼スラグ５との混合においては、衝突回数が増えることにより強度が増すとともに強度の安定したカルシア改質土７が生成できる傾向も確認できた。

次に、本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法において、衝突距離Ｄがカルシア改質土７の品質に及ぼす影響について検証した参考実験について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。

本実験は、所定の比率（本実験では、２５ｖｏｌ％）で製鋼スラグ５を液性限界の１．４倍に含水比調整された軟弱土４に添加し、それを異なる衝突距離Ｄで鋼板（混合用反発体２０）に落下衝突させる落下混合作業を３回行い、それにより生成されたカルシア改質土７の材令２８日目の一軸圧縮強さを測定し、当該圧縮強さと目視により軟弱土４と製鋼スラグ５との混合状態を評価した。

尚、本実験においても基準強度は、一軸圧縮強度が４０ｋＮ／平方メートル以上に設定し、評価に際してはこの強度を基準に判断する。

その結果を図５に示す。

図５（ｂ）に示す衝突距離Ｄを１ｍとした場合では、全てのサンプルが基準強度を上回ったものの、各サンプルの強度の分布にバラつきがあった。

一方、図５（ａ）に示す衝突距離Ｄを２ｍとした場合では、全てのサンプルが基準強度（４０ｋＮ／平方メートル）を上回り、且つ、図５（ｂ）に示す衝突距離Ｄが１ｍの場合に比べて、その強度のバラつきが少なく、安定した品質のカルシア改質土が生成された。

このことから、衝突距離Ｄが大きいほど混合効果が高くなる傾向を確認できた。

Ａ 埋立て地
１ 混合装置
２ ベルトコンベア
３ 移送手段
４ 軟弱土
５ 製鋼スラグ
６ スラグ供給手段
７ カルシア改質土
１０ 揚土船（リクレーマ船）
１１ フローティングコンベア
１２ バックホウ
１３ 土運船
１４ 軟弱土供給用ホッパ
１５ ホッパ
１６ スラグ供給用ベルトコンベア
２０ 混合用反発体
２１ 衝突面部
２２ 混合促進手段
２３ 固定フレーム

Claims (8)

1. 一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加し、該軟弱土と製鋼スラグとを混合するための混合装置において、
   上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備え、
   前記各ベルトコンベアの排出側端部より排出されて落下した前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記混合用反発体に衝突させることにより前記軟弱土と前記製鋼スラグとの混合が促進されるようにしたことを特徴としてなる混合装置。
2. 前記混合用反発体は、前記製鋼スラグを添加した軟弱土が衝突する衝突面部が水平面と角度を成すように配置してなる請求項１に記載の混合装置。
3. 前記混合用反発体に下側に向けて縮小するテーパ筒状の漏斗部を有するホッパを使用し、該漏斗部内面を前記衝突面とした請求項２に記載の混合装置。
4. 前記混合用反発体上に残存した製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの投入側端部に向けて排出する排出手段を備えてなる請求項１、２又は３に記載の混合装置。
5. 前記移送手段は、スプレッダーコンベアを有する揚土船と、水上に浮かべた複数のフローティングコンベアとで構成してなる請求項１〜３又は４に記載の混合装置。
6. 一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグと軟弱土とを混合する軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法において、
   上流側のベルトコンベアの排出側端部が下流側のベルトコンベアの投入側端部より所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置される複数のベルトコンベアを有する移送手段と、該移送手段に投入される軟弱土の含水比を調整する含水比調整手段と、前記移送手段の上流側で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、前記各ベルトコンベアの排出側端部下に所定の衝突距離を隔てて配置された一又は複数の混合用反発体からなる混合促進手段とを備えてなる混合装置を使用し、
   前記含水比調整手段により適度な粘性及び流動性を備えるように軟弱土の含水比を調整し、それを前記移送手段に投入した後、
   前記移送手段の上流側にて前記軟弱土にスラグ供給手段より所定の比率で製鋼スラグを添加し、
   然る後、前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記各ベルトコンベアにより下流側に向けて移送しつつ、
   前記製鋼スラグが添加された軟弱土を前記ベルトコンベアの排出側端部より落下させて前記混合用反発体と衝突させ、該衝突を経た前記製鋼スラグが添加された軟弱土が前記下流側のベルトコンベアの投入側端部に投入される落下混合作業を各ベルトコンベア間の乗継ぎ毎に繰り返し、前記製鋼スラグと軟弱土とを混合することを特徴としてなる軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法。
7. 前記適度な粘性及び流動性を備えるような含水比は、液性限界の１．２〜１．６倍である請求項６に記載の軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法。
8. 最下流の前記ベルトコンベアの排出側端部を排出先の地面より前記所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置するとともに、前記排出先の地面部に排出方向に傾斜した法肩面を形成し、該法肩面を混合用反発体の衝突面部とする請求項６又は７に記載の軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法。
   

Images