JP2018021378A

JP2018021378A - 流動化処理土の製造方法及びその輸送方法

Info

Publication number: JP2018021378A
Application number: JP2016153121A
Authority: JP
Inventors: 友一朗弘瀬; Yuuichirou Hirose
Original assignee: TOMOHIRO ECOLOGY CO Ltd
Current assignee: TOMOHIRO ECOLOGY CO Ltd
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-08

Abstract

【課題】流動化処理土を低コストで効率よく製造するために、従来、流動化処理土の製造のために必要不可欠であった混練のための強制二軸ミキサや一軸連続ミキサ等の専用のミキサ装置の設備投資（機械費用，電力費用等）を不要とすることを新たな課題として設定し、この新たな課題を解決するための流動化処理土の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】土質材料５０に水６２ａを加えて解泥するとともに礫を除去した解泥水１０と、セメント２１を水６２ｃに溶解させたセメントミルク２０の所定量を、それぞれトラックミキサ３０に供給して混練する流動化処理土４０の製造方法を提供する。即ち、土質材料もセメントも流動化させてから、トラックミキサで混練する。【選択図】図１

Description

本発明は、各種の建設工事や土木工事から大量に発生する建設発生土や建設汚泥の再利用と減容化を図るために、これらの土質材料と水とセメントから製造する流動化処理土の製造方法及びその輸送方法に関するものである。

建設発生土とは、各種の建設工事や土木工事から発生する礫質土，砂質土，粘性土などからなる土砂の総称であり、「廃棄物処理及び清掃に関する法律」（以下、廃棄物処理法という）に規定する産業廃棄物には該当しない。一方、建設汚泥とは、各種の建設工事や土木工事にかかる掘削工事から生じる泥状の掘削物及び泥水のうち、廃棄物処理法に規定する産業廃棄物として取り扱われるものをいう。泥状の状態は標準仕様ダンプトラックに山積みできず、その上を人が歩けないような流動性を呈する状態をいう。

流動化処理土を製造する方法としては、建設発生土や建設汚泥からなる土質材料に水を加えて解泥して所定の比重に調節するとともに、一定サイズ以上の礫（流動化処理土の品質基準では一般埋め戻し材としては礫４０ｍｍ以下、埋設管周りの埋め戻し材としては礫１３ｍｍ以下と定められている）を除去することによって解泥水を製造し、この解泥水に所定量のドライセメントを添加して混練する手段が行われている。そのため、流動化処理土の技術分野ではいかにして土質材料を解泥して解泥水を製造し、固化剤としてのセメントと混然一体となるように混練するかが課題となっている。

解泥手段としては、例えば、解泥槽内に土質材料と水を投入し、バックホウの標準のバケットを使用して、バケットの動作によって解泥槽内で撹拌を行って解泥する手段が知られている（特許文献１，非特許文献１、第１８１頁，第２２２頁参照）。また、標準のバケットに換えて、バケット底部に枡目状の間隙が形成されたスケルトンバケットを使用して解泥槽内で撹拌したり、或いは標準のバケットに換えて内部に撹拌機構を具備したミキシングバケットを使用して解泥槽内で撹拌する手段も提供されている。或いは標準のバケットに換えて、撹拌装置を装着した建設機械（特許文献１）を使用する解泥手段も提供されている。このようにして、撹拌終了後に振動スクリーンを使用して所定サイズ以上の礫を分離し除去することによって、流動化処理土の原料としての解泥水を製造している。

更に、本願出願人は、新たな解泥手段として、土質材料をトロンメルバケット内に掬い上げた後、該トロンメルバケットを解泥槽の上方に移動させて、トロンメルを回転駆動させるとともに、トロンメル内に清水又は解泥水を供給することにより、トロンメルの回転とトロンメル内に供給された清水又は解泥水によってトロンメル内の土質材料を解泥し、トロンメルのスクリーンを介して解泥水として解泥槽に供給するとともに、トロンメルによって土質材料の礫を分級し、トロンメル内に分離させる土質材料の解泥方法及びその装置を提供している（特許文献２）。

一方、解泥水とセメントを混練する手段としては、流動体としての解泥水に、固形物であるドライセメントを混合して、強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサ等の強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置で混合・撹拌することによって混練している。また、土質材料を解泥することなく、そのまま土砂の状態とし、セメントを水に溶解させた流動体としてのセメントミルクを添加して、前記した強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置で混練する手段も提供されている。

特開平１０−１４７９５０号公報特開２０１１−２５２３６９号公報

「土の流動化処理工法」（第１８１頁，第２２２頁外）技報堂出版２００７年９月２５日発行

前記した従来の流動化処理土の製造方法は、解泥水を使用する場合は粉体のドライセメントを使用し、土質材料を解泥することなく土砂の状態で使用する場合は、セメントミルクを使用している。そのため、解泥水とドライセメント、又は土砂とセメントミルクを混然一体となるように混練して流動化処理土を製造するための撹拌力を得るためには、強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサ等の強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置が必要不可欠であった。

流動化処理土は、埋め戻し材料として注目が高まっており、都市部における需要は大きく、その設備能力に見合う出荷量が見込めるため、流動化処理土を製造するための専用のミキサ装置等の設備を準備したとしても、その費用は流動化処理土の製造原価に大きな影響を与えることは少ない。しかしながら、流動化処理土の需要をこれから喚起しようとする地域では、未だ出荷量が予測できず、その量も安定しないため、流動化処理土を製造するための専用の設備費用を捻出することの可否が不透明となっている。そのため、専用のミキサ装置等の設備費用の投資が困難な状況であり、その結果、流動化処理土自体の供給が不安定となり、その普及にも悪影響を与えている。

そこで、本発明は流動化処理土の普及を促進するために、流動化処理土を低コストで効率よく製造するために、従来、流動化処理土の製造のために必要不可欠であった混練のための強制二軸ミキサや一軸連続ミキサ等の専用のミキサ装置の設備投資（機械費用，電力費用等）を不要とすることを新たな課題として設定し、この新たな課題を解決するための流動化処理土の製造方法を提供することを目的としている。

本発明者は、前記した新たな課題を解決するために、従来の流動化処理土の製造方法及びその装置について、製造工程の各段階について見直しを行った。その結果、流動化処理土の製造場所と打設現場が異なる場合に、完成した流動化処理土を運搬するためにトラックミキサを使用していることに注目し、このトラックミキサを運搬のためだけではなく、製造のために使用することができるのではないかとの着想を得た。

しかしながら、トラックミキサの撹拌力は、強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサ等の強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置に比べると弱く、従来の製造方法において、トラックミキサを強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサの代替として使用する実験を行ったが、解泥水とドライセメントを原料とする場合は必要とする撹拌力で混練することができず、流動化処理土を製造することはできなかった。更に、解泥水とドライセメントに代えて、土砂とセメントミルクを原料としてトラックミキサによる混練の実験を行ったが、同様に流動化処理土を製造することはできなかった。

トラックミキサを強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサ等の強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置の代替品として使用することができれば、製造のための専用の機械装置の点数を減らすことができ、より低コストで流動化処理土を製造することが可能となり、流動化処理土の普及にも役立つ。本発明者はこの新たな課題の重要性に基づき、前記した実験結果を踏まえて、トラックミキサを使用して流動化処理土を製造することを可能とするために鋭意研究を行った結果、本発明に想到した。

本発明では、従来、流動化処理土の輸送に使用することがあったトラックミキサに着目し、土質材料に水を加えて解泥するとともに礫を除去した解泥水と、セメントを水に溶解させたセメントミルクの所定量を、それぞれトラックミキサに供給して混練する流動化処理土の製造方法を基本として提供する。即ち、土質材料もセメントも流動化させてから、トラックミキサで混練する。

具体的には、基準量の解泥水に対するセメントの添加量を決定し、該添加量のセメントを水に溶解させたセメントミルクを基準として、トラックミキサの容量に相当するセメントミルク量を算出し、残部を解泥水量として、トラックミキサに供給する。また、セメントを水に溶解させることにより、トラックミキサで混練可能な流動性を付与し、トラックミキサ以外に解泥水とセメントミルクを混練する機械装置を不要とした。

また、解泥水とセメントミルクの双方の比重を、製造する流動化処理土の品質基準を充足することが可能な所定の比重に調節し、製造した流動化処理土が所定の品質基準を充足している。流動化処理土の品質基準として、一軸圧縮強度（２８日後）が１．３〜５．６ｋｇｆ／ｃｍ^２，スランプフロー値が１８０〜３００ｍｍ，ブリージング率が１％未満，比重が１．５以上であり、土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する。さらに、前記した方法で製造した流動化処理土を、流動化処理土の製造に使用したトラックミキサを使用して、そのまま打設現場まで輸送する流動化処理土の輸送方法を提供する。

上記構成の本発明によれば、固化剤としてのセメントを水に溶解させたセメントミルクとして解泥水に添加するようにしたことにより、トラックミキサの撹拌力によって、解泥水と混然一体となるように混合・撹拌することが可能となり、短時間でスムースに流動化処理土を製造することができる。そのため、流動化処理土をトラックミキサを使用して製造することが可能となり、従来、流動化処理土の製造のために必要不可欠であった混練のための強制二軸ミキサや一軸連続ミキサ等の専用のミキサ装置の設備投資（機械費用，電力費用等）を行う必要がない。また、トラックミキサは流動化処理土の運搬に使用していたものをそのまま流用することができるため、流動化処理土を低コストで効率よく、かつ、安定して製造することができる。

また、製造した流動化処理土は、製造に使用したトラックミキサを使用してそのまま打設現場まで輸送することができる。そのため製造した流動化処理土をより速く安定的に供給することが可能となる。

本発明にかかる流動化処理土の製造方法及びその輸送方法を概略的に示すシステム図。本発明の製造工程を概略的に示す工程説明図。

本発明で製造する流動化処理土は、建設発生土や建設汚泥等からなる各種の土質材料に水とセメントを混ぜて製造する流動体であり、主として埋め戻し材として使用されている。流動化処理土は、ポンプ圧送や流し込みが可能な流動性を有し、時間経過によって硬化して地下構造物を包み込んで止水効果を有する。また、不等沈下を防ぐとともに、再掘削も可能であるという埋め戻し材として優れた利点を有し、しかも、建設発生土等の再利用を促進し、減容化を図ることができる。

流動化処理土の品質基準は、その用途によって様々であり、一軸圧縮強度，スランプフロー，ブリージング率，比重によって定められる。そのため、流動化処理土の製造方法は原料として実際に使用する土質材料を用いて要求される品質基準を満足する必要がある。例えば、東京都における埋め戻し材として使用可能な流動化処理土の品質基準は、次の通りであり、本発明はこの基準を製造する流動化処理土の品質基準として採用している。
一軸圧縮強度：１．３〜５．６ｋｇｆ／ｃｍ^２（２８日後）
スランプフロー：１８０〜３００ｍｍ（シリンダー法）
ブリージング率：１％未満
比重：１．５以上

以下、図面に基づいて上記した品質基準を満足する流動化処理土の製造方法及びその輸送方法の実施形態を説明する。図１は流動化処理土の製造方法及びその輸送方法を概略的に示すシステム図、図２はその製造工程を概略的に示す工程説明図である。原料として使用する土質材料５０は、礫質土，砂質土，粘性土などの土全般を対象としており、その種類や発生原因に限定はない。特には、各種の建設工事や土木工事、例えば場所打ち杭や地中連続壁の掘削工事等において大量に発生する建設発生土５０ａや建設汚泥５０ｂを主たる対象としている。この土質材料５０はダンプトラック５１などで土質材料槽（図示略）等の所定の施設に貯留される。

アーム５２ａの先端にアタッチメントとしてトロンメルバケット５３を装着したバックホウ５２を土質材料５０近傍まで移動させて、トロンメルバケット５３に土質材料５０を掬い取り、解泥槽７０の上方に配置する。そして、清水槽６０から水中ポンプ６１ａを使用して水６２ａをトロンメルバケット５３内に供給するとともに、トロンメルバケット５３を回転させて、土質材料５０を解泥するとともに篩い分けて分級して礫を除去することにより、解泥・分級５４を行う。

所定サイズ以上の礫が（一般埋め戻し材としては４０ｍｍを超える礫，埋設管周りの埋め戻し材としては１３ｍｍを超える礫）除去されるとともに解泥された解泥水１０はトロンメルバケット５３を通過して、解泥槽７０に貯留される。このトロンメルバケット５３を使用した解泥手段は特許文献２において本願出願人が提供した手段である。なお、解泥手段は特に限定はない。トロンメルバケット５３を使用した解泥は一例であり、解泥できればどのような手段であってもよい。また、解泥槽７０には解泥水１０を所定の比重に調節するために必要な量の水６２ｂを清水槽６０から水中ポンプ６１ｂを使用して供給し、或いはしないことによって比重を所定の値に調節する。解泥槽７０に貯留された解泥水１０は、製造する流動化処理土４０の比重に合わせて調節されている。

具体的には、解泥槽７０に貯留される解泥水１０を比重１．５程度に調節するようにする。土の真比重は粒径にかかわらず２．６〜２．７程度であるため、解泥のためにトロンメルバケット５３に供給する水６２ａ又は解泥槽７０に供給する水６２ｂの量によって解泥水１０の比重を調節することが可能である。比重の調節は予め土質材料５０の含水率を測定し、解泥のために供給する水の量を調節することにより行うが、解泥槽７０に貯留した解泥水１０の比重が所定の値から外れている場合は、公知の薬剤を添加して比重を調節する。なお、解泥槽７０に貯留した解泥水１０をスラリーポンプ７１を使用してトロンメルバケット５３内に供給して、解泥に利用することにより、清水槽６０からトロンメルバケット５３に供給する水６２ａの量を調節することも可能である。

解泥槽７０に貯留され、比重が調節された解泥水１０はスラリーポンプ７１によって、貯留槽８０に移送され、アジテータ（図示略）によって撹拌されながら、流動化処理土４０の原料として貯留される。解泥槽７０や貯留槽８０の容量に特定はないが、解泥槽７０が１０ｍ^３程度、貯留槽８０の容量が３０ｍ^３程度が適当である。

本発明では、解泥水１０に添加するセメント２１は、粉状のドライ状態ではなく、水６２ｃに溶解させてセメントミルク２０として添加する。セメントミルク槽９０にセメントサイロ２２から所定量のセメント２１を供給するとともに、清水槽６０から水中ポンプ６１ｃを使用して所定量の水６２ｃを供給してセメントミルク２０を製造して貯留する。

セメントミルク槽９０に貯留されたセメントミルク２０は、製造する流動化処理土４０の比重に合わせて調節されている。具体的には、比重１．５程度のセメントミルク２０を製造して貯留する。セメントの真比重は３．０５程度であるため、付加する水の量によってセメントミルク２０の比重を調節することが可能である。

所定の比重に調節して貯留槽８０に貯留した解泥水１０を流量計８２を使用して計量した所定量をスラリーポンプ８１を使用してトラックミキサ３０に供給するとともに、所定の比重に調節してセメントミルク槽９０に貯留したセメントミルク２０を流量計９２を使用して計量した所定量をスラリーポンプ９１を使用してトラックミキサ３０に供給する。そして、トラックミキサ３０で解泥水１０とセメントミルク２０を混然一体となるように混合・撹拌して混練することによって、流動化処理土４０を製造する。本発明は原材料として、ともに流動体である解泥水１０とセメントミルク２０を使用し、流動体同士をトラックミキサ３０で混合・撹拌して混練することによって流動化処理土４０を製造する。解泥水１０に添加するセメント２１を粉状のドライ状態ではなく、水に溶解させるとともに比重を調節したセメントミルク２０として添加することにより、トラックミキサ３０で混練可能な流動性を付与することにより、トラックミキサ３０以外に、解泥水１０とセメントミルク２０を混練するための強制二軸ミキサ，一軸連続ミキサ等の強力な撹拌力を有する専用のミキサ装置を不要とすることができる。

具体的には、基準量の解泥水１０に対するセメント２１の添加量を決定し、該添加量のセメント２１を水６２ｃに溶解させたセメントミルク２０を基準として、トラックミキサ３０の容量に相当するセメントミルク２０の量を算出し、残部を解泥水１０の量として、トラックミキサ３０に供給する。

トラックミキサ３０は、荷台部分にミキシング・ドラムを備えた公知のトラックであり、回転可能な円筒形のミキシングドラムを使用して解泥水１０とセメントミルク２０を混合・撹拌して、混然一体に混練することができ、解泥水１０とセメントミルク２０から流動化処理土４０を製造することができる。そして、製造した流動化処理土４０はトラックミキサ３０から取り出すことなく、そのまま打設現場まで輸送４１をすることができ、打設現場でトラックミキサ３０から打設４２を行う。

前記した東京都の品質基準を満足する流動化処理土４０を製造する一例を示す。先ず、建設発生土５０ａからなる土質材料５０を解泥するとともに直径４０ｍｍ以上の礫を除去し、比重１．５〜１．５５程度の解泥水１０を製造する。この解泥水１０の一定量に、具体的な用途及び経験則に基づいて選択した複数量のセメントを、それぞれ水／セメントの重量比を１：１として、水に溶解させたセメントミルク２０を添加して混練し、複数のテストピースを試験的に製造した。なお、テストピースの混練は、小型の汎用的なミキサ装置であるポットミキサを使用した。

このテストピースのスランプフローを測定し、その基準（１８０〜３００ｍｍ）を充足しているものについて、ブリージング試験（１％未満），一軸圧縮強度試験（１．３〜５．６ｋｇｆ／ｃｍ^２／２８日後）を行い、品質基準を満たすテストピースのセメント量に基づいて、流動化処理土４０におけるセメント添加量を決定する。本実施例では、製造する流動化処理土１ｍ^３に含まれるセメント量を１００ｋｇとした。

セメントの真比重を３．０５とすると、セメント１００ｋｇの体積は３２．８リットル（１００／３．０５＝３２．７８６）となる。水／セメントの重量比を１：１とした場合、水１００ｋｇとセメント１００ｋｇの体積の合計は１３２．８リットル／ｍ^３となり、その比重は１．５１となる。これをまとめると、表１に示す通りである。

即ち、１０００リットル（１ｍ^３）の流動化処理土４０当たり、１３２．８リットルがセメントミルク２０であって、残部８６７．２リットルが比重１．５の解泥水１０となる。真比重２．６の建設発生土５０ａと水６２ａ（及び水６２ｂ）から、比重１．５の解泥水１０を製造するための土砂の水の体積は、土砂２７０．６リットル、水５９６．６リットルとなる。この割合で容量４．５ｍ^３（４５００リットル）のトラックミキサ３０を使用して混練するため、前記したセメントミルク２０と解泥水１０の容量を４．５ｍ^３に換算すると、セメントミルク２０が５９７．６リットル，解泥水１０が３９０２．４リットルとなる。これをまとめると表２に示す通りである。なお、セメントミルク２０のセメント２１と水６２ｃの割合、及び解泥水１０の建設発生土５０ａと水６２ａ（６２ｂ）の割合は前記割合に近似したものであればよく、完成した流動化処理土４０が所定の品質基準を充足するものであればよい。

そこで、前記した配合の解泥水１０とセメントミルク２０をトラックミキサ３０で混合・撹拌することにより混練して流動化処理土４０を製造した。この流動化処理土４０を、
流動化処理土４０の製造に使用したトラックミキサ３０を使用して、そのまま打設現場まで輸送した。尚、製造した流動化処理土４０は前記した品質基準を充足していた。

１０…解泥水
２０…セメントミルク
２１…セメント
２２…セメントサイロ
３０…トラックミキサ
４０…流動化処理土
５０…土質材料
５０ａ…建設発生土
５０ｂ…建設汚泥
５１…ダンプトラック
５２…バックホウ
５２ａ…アーム
５３…トロンメルバケット
６０…清水槽
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…水中ポンプ
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…水
７０…解泥槽
７１…スラリーポンプ
８０…貯留槽
８１…スラリーポンプ
８２…流量計
９０…セメントミルク槽
９１…スラリーポンプ
９２…流量計

Claims

土質材料に水を加えて解泥するとともに礫を除去した解泥水と、セメントを水に溶解させたセメントミルクの所定量を、それぞれトラックミキサに供給して混練することを特徴とする流動化処理土の製造方法。
基準量の解泥水に対するセメントの添加量を決定し、該添加量のセメントを水に溶解させたセメントミルクを基準として、トラックミキサの容量に相当するセメントミルク量を算出し、残部を解泥水量として、トラックミキサに供給する請求項１記載の流動化処理土の製造方法。
セメントを水に溶解させることにより、トラックミキサで混練可能な流動性を付与した請求項１又は２記載の流動化処理土の製造方法。
トラックミキサ以外に解泥水とセメントミルクを混練する機械装置を不要とした請求項１，２又は３記載の流動化処理土の製造方法。
解泥水とセメントミルクの双方の比重を、製造する流動化処理土の品質基準を充足することが可能な所定の比重に調節した請求項１，２又は３記載の流動化処理土の製造方法。
製造した流動化処理土が所定の品質基準を充足している請求項１，２，３又は４記載の流動化処理土の製造方法。
流動化処理土の品質基準として、一軸圧縮強度（２８日後）が１．３〜５．６ｋｇｆ／ｃｍ^２，スランプフロー値が１８０〜３００ｍｍ，ブリージング率が１％未満，比重が１．５以上である請求項５又は６記載の流動化処理土の製造方法。
土質材料として、建設発生土及び／又は建設汚泥を解泥する請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の流動化処理土の製造方法。
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の方法で製造した流動化処理土を、流動化処理土の製造に使用したトラックミキサを使用して、そのまま打設現場まで輸送することを特徴とする流動化処理土の輸送方法。