JP3769521B2 - 土木工事用下地材、この土木工事用下地材を用いた土木工事方法 - Google Patents

土木工事用下地材、この土木工事用下地材を用いた土木工事方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木工事用下地材、この土木工事方法および配管の埋め戻し方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
家庭等で排出されるゴミなどは、一般に、各自治体等のゴミ焼却場などで焼却される。そして、この焼却によって発生した焼却灰は、埋め立て処分場で埋め立て処理されている。
しかしながら、埋め立て処分地のスペースにも限界があり、焼却灰を埋め立てることなく、有効利用する方法が望まれている。
【0003】
また、昨今は、道路の補修時の掘削等によって発生したコンクリート殻やアスファルト殻を破砕したコンクリートの破砕物、アスファルトの破砕物、再生クラッシャーラン等のリサイクル品などが、下層路盤やその下部の路体を形成する土木工事用下地材を形成する下地層形成材料として用いられているが、これらの土木工事用下地材として用いられるコンクリートの破砕物、アスファルトの破砕物、再生クラッシャーラン等のリサイクル品などは、その粒度が規定されているものの、その粒度分布が広範囲のものであるので、ダンプカー等で搬送中の振動で、どうしても粒度の細かいものと、粒度の粗いものとが分離してしまい、このリサイクル品を用いて形成した路体や下層路盤なども上層部分に粗い骨材、下層部分に細かい骨材が多くなる。したがって、施工時の突き固めが不十分であると、大型自動車などが頻繁に通る道路では、粗い骨材部分の隙間が大きく、路盤が安定せず、経時的にこの隙間がつぶれて下層路盤や路体部分の沈下が起こるため、轍ができやすく、補修頻度が増すという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情に鑑みて、各所で発生する灰を有効利用して埋立処分問題を解決することができるとともに、強度的に優れ、安定した下地層を得ることができる木工事用下地材、この土木工事方法および配管の埋め戻し方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の木工事用下地材(以下、「請求項1の木工事用下地材」と記す)は、酸化カルシウムを15重量%以上含有する灰と、粗骨材と、細骨材とからなる材料が、容量比で、1.0〜2.5:0.75〜1.5:0.3〜1.0の割合で配合されるとともに、前記材料に対して5重量%〜7重量%の水が加水された状態で攪拌混合して得られる粒状をしてなることを特徴としている。
【0006】
本発明の請求項2に記載の木工事用下地材(以下、「請求項1の木工事用下地材」と記す)は、請求項1の木工事用下地材において、粗骨材が砂利であって、細骨材が砂および/または溶融スラグであることを特徴としている。
【0007】
本発明の請求項3に記載の土木工事方法(以下、「請求項3の土木工事方法」と記す)は、請求項1または請求項2に記載の土木工事用下地材を下層路盤上に敷詰めたのち、押し固める工程を経て上層路盤を形成することを特徴としている。
【0008】
本発明の請求項4に記載の土木工事方法(以下、「請求項4の土木工事方法」と記す)は、請求項1または請求項2に記載の土木工事用下地材を下層路盤上に敷詰めるとともに、押し固めたのち、土木工事用下地材上に散水する工程を経て上層路盤を形成することを特徴としている。
【0009】
本発明の請求項5に記載の土木工事用下地材(以下、「請求項5の土木工事用下地材」と記す)は、酸化カルシウムを15重量%以上含有する灰と、砂とが混合されてなり、灰が粒径0.6mm以上の塊状をしていることを特徴としている。
【0010】
本発明の請求項6に記載の土木工事用下地材(以下、「請求項5の土木工事用下地材」と記す)は、請求項5の土木工事用下地材において、灰と砂との配合割合が3:1〜1:3であることを特徴としている。
【0011】
本発明の請求項7に記載の土木工事方法(以下、「請求項7の土木工事方法」と記す)は、地面を掘削して形成された掘削溝内に敷設された配管の周囲に、請求項5または請求項6に記載の土木工事用下地材を充填し、押し固めたのち、掘削溝を埋め戻す工程を備えることを特徴としている。
【0012】
本発明において、土木工事用下地材とは、土木構造物の表面材の下側に配置されるものを意味し、たとえば、舗装道路の下地である路盤を形成する路盤材、擁壁などの背面に配設され裏込め材、堀込配管施工時に配管を埋め戻す際に、配管回りに配設される埋め戻し材(「巻き立て材」あるいは「クッション材」とも言う)などが挙げられる。
また、この土木工事用下地材を路盤材として用いる場合、たとえば、アスファルト舗装の下層路盤、コンクリート舗装の路盤、駐車場の路盤、グラウンドの路盤、アスファルト舗装の上層路盤を形成することができるが、特に上層路盤形成用として好適に使用される。さらに、セメントを配合すれば、耐水性のある排水性舗装の路盤を形成することもできる。
【0013】
本発明において、灰は、酸化カルシウムを15重量%以上含んでいることが必須であり、20重量%以上含んでいることが好ましいが、その理由は、酸化カルシウムを含有していると、酸化カルシウムの働きにより、経時的にこの下地材によって形成された下地層の強度が高まるが、酸化カルシウムの含有量が15重量%未満であると、その効果が不十分となるためである。
【0014】
灰としては、上記のように、酸化カルシウムを15重量%以上含んでいるものであれば、特に限定されないが、特開2001−132930号公報に記載の方法等によってダイオキシンや重金属等を分解や除去し、無害化処理された灰(以下、「焙焼炉灰」と記す)を用いることが好ましい。
灰の粒度は、土木工事用下地材の用途によって適宜決定されるが、たとえば、アスファルト舗装等の上層路盤や下層路盤として使用する場合には、最少粒度品と、中小粒度品と、中大粒度品と、最大粒度品とを略同程度の割合で配合することが好ましい。また、透水性舗装の路盤として使用する場合には。中粒度品と、大粒度品とを同量程度配合するとともにセメントを配合することが好ましい。
【0015】
さらに、この土木工事用下地材を埋め戻し材として用いる場合は、請求項5の下地材のように0.6mm以上(好ましくは0.6mm以上2mm以下)の塊状と砂との混合物が好適に用いられる。すなわち、灰の0.6mm未満の粒径であると、埋め戻し材として必要とするクッション性を確保できなくなる恐れがある。
埋め戻し材として用いる場合、灰と砂との配合割合は、特に限定されないが、3:1〜1:3程度が好ましい。
【0016】
本発明の土木工事用下地材には、用途に応じて、軽量骨材やセメント等のその他の添加材を添加するようにしても構わない。たとえば、セメントを配合するようにすると透水性舗装に用いる耐水性を備えた路盤を形成することができる。
【0017】
本発明において、粗骨材とは、粒径3mm以上40mm以下、好ましくは5mm以上で15mm以下のもの、細骨材とは、粒径3mm未満、好ましくは0.1mm以上2mm以下のものを言う。
粗骨材および細骨材は、特に限定されず、たとえば、粗骨材として、砂利、コンクリートの破砕物、アスファルトの破砕物、再生クラッシャーラン等のリサイクル品、溶融スラグなどが挙げられ、細骨材として、砂、溶融スラグ等が挙げられ、粗骨材となる大きい粒度ものと、細骨材となる細かい粒度のものとが混合した砕石でも構わないが、路盤材料として用いる場合には、請求項4の下地材のように粗骨材として砂利、細骨材として砂および/またはスラグを用いることが好ましい。
【0018】
灰と、粗骨材と、細骨材との配合比は、容量比で、1.0〜2.5:0.5〜1.5:0.3〜1.0の割合で配合されていることが好ましく、1.5〜2.5:0.75〜1.25:0.3〜0.7がより好ましく、2.0:1.0:0.5がさらに好ましい。
【0019】
【作用】
本発明の土木工事用下地材は、従来埋立処分されていた灰を使用しているので、埋立処分が不要になる。また、灰が他の下地層形成材料の表面に付着し、この灰が経時的に固化し、強固な下地層を形成できる。
灰と、粗骨材と、細骨材とを含むようにすれば、押し固めた場合、互いの粒子がうまく細密充填される。
押し固めにより灰の中に含まれる酸化カルシウム同士が経時的に結合された状態になり、路盤材として用いた場合、路盤強度が経時的に向上し、より強固な路盤を形成する。
【0020】
請求項の下地材のように、粒径0.6mm以上の塊状の灰と砂との混合物とし、埋め戻し材として用いるようにすれば、押し固めの際に灰が押しつぶされ、配管をうまく保護することができる。
請求項6の下地材のようにすれば、灰が風等によって飛散しなくなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳しく説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
図1に示すように、本発明の土木工事用下地材としての路盤材1は、焙焼炉灰等の酸化カルシウム(石灰)を含む灰2と、砂利等の粗骨材3と、溶融スラグや砂等の細骨材4とが容積比で1.5〜2.5:0.75〜1.25:0.3〜0.7の割合となるように、混合機5に供給し、混合機5中で均一混合するとともに、全体の5〜7重量%の水6加えて得ることができる。
【0022】
そして、この路盤材1は、路盤形成部に敷設するとともに、ローラー、振動コンパクター、ランマー等の押し固め機器を用いて押し固めることによって、路盤を形成することができる。
【0023】
この路盤材1は、以上のように、構成されているので、以下のような優れた効果を備えている。
(1) 廃棄されるべき灰2を用いるようにしたので、灰2の埋立処分が不要になり、灰の処分コストを低減できる。
(2) 長時間放置しても材料が固化しないので、施工時間に制約を受けない。
(3) 押し固めによって路盤強度が得られ、その後固化するので突貫性に優れている。
(4) 従来の粒状路盤施工におけるグレーダー施工だけでなく、フィニッシャー等による施工も可能になり、不陸性能に優れているので、機械施工における平坦性に富み、人力施工にも適している。
(5) 吸水性を備えているので、セメントを配合し転圧するだけで、路盤表面排水層として用いることができ、ヒートアイランド等の防止を図ることもできる。
(6) 予め加水してあるので、施工の際、灰2等の粒子の飛散がなく、施工性に優れている。
【0024】
そして、この路盤材1を用いて得られた路盤は、灰2と、粗骨材3と、細骨材4とを含むので、押し固めた場合、互いの粒子がうまく細密充填される。したがって、強固な路盤を得ることができる。しかも、押し固めにより灰の中に含まれる酸化カルシウム同士が結合された状態になり、より強固なものになる。また、押し固めのみで固化し、モルタル化していないので、路面補修時等の路盤掘削も容易に行うことができるとともに、路盤材として再利用も図れる。
【0025】
図2に示すように、本発明の土木工事用下地としての埋め戻し材7は、粒径0.6mm以上の塊状の灰と、平均粒径砂とが、容量比で1:1の割合で混合されていて、地面Gを掘削して形成された掘削溝8内に敷設された配管9の周囲に充填し、押し固めたのち、埋め戻し材7の上部に砂利(図示せず)、土を入れさらに押し固めた後、アスファルト舗装等を施すようになっている。
すなわち、上記の埋め戻し材7を用いれば、埋め戻し材7中に、粒径0.6mm以上の塊状の灰が含まれているので、押し固めの際に灰が押しつぶされ、配管9を傷つけたりすることなく、緻密化される。そして、灰の作用により埋め戻し材7が経時的に固化し、配管9をしっかりと保護する。すなわち、従来の砂のみの埋め戻し材に比べ、道路上からかかる加重により配管9が破損したりすることをより確実に防止することができる。
【0026】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例を詳しく説明する。
【0027】
(実施例1)
材料全体に5重量%〜7重量%の割合で加水した状態で、焙焼炉灰と、砂利(粒径3mm〜12mm)と、スラグ(粒径2mm以下)とを容量比で2.0:1.0:0.5の割合で撹拌混合し、土木工事用下地材としての路盤材料Aを得た。
なお、焙焼炉灰の成分は、以下の表1の通りであった。
【0028】
【表1】
Figure 0003769521
【0029】
つぎに、再生クラッシャーラン(RC−40)を用いて厚み200mmの下層路盤を形成したのち、この下層路盤の上に、上記のようにして得られた路盤材料Aを敷きつめ、振動コンパクターで押し固め、厚み150mmの上層路盤を形成した。
そして、この上層路盤を形成した直後に、上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0030】
(実施例2)
スラグに代えて砂(粒径2mm以下)を用いた以外は、実施例1と同様にして土木工事用下地材としての路盤材料Bを得た。
そして、この路盤材料Bを用いて実施例1と同様にして上層路盤を形成した直後に、上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0031】
(実施例3)
実施例1の上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トン載荷盤荷重をかけ沈下量を測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例4)
実施例2の上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0032】
(実施例5)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、その直後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例6)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、その直後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0033】
(実施例7)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例8)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0034】
(実施例9)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例10)
振動コンパクターに代えて4トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0035】
(実施例11)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、その直後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例12)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、その直後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0036】
(実施例13)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例14)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0037】
(実施例15)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Aを押し固めた以外は、実施例1と同様にして上層路盤を形成し、上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
(実施例16)
振動コンパクターに代えて10トンローラーで路盤材料Bを押し固めた以外は、実施例2と同様にして上層路盤を形成し、上層路盤上に散水したのち、15時間後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0038】
(比較例1)
路盤材料Aに代えて粒調砕石(M−30)を用いた以外は、実施例5と同様にして上層路盤を形成し、形成直後に上層路盤上に1トン,2トン,3トンの載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【0039】
上記実施例1〜16および比較例1,2で求めた沈下量および地盤反力係数を表2に示す。なお、平板載荷試験における地盤反力係数は、直径30cmの載荷盤(載荷盤面積A=706.5cm2)に油圧ジャッキにより荷重をかけ、載荷盤の沈下量を記録し、その結果から以下の式により求めることができる。
地盤反力係数(kgf/cm3)=荷重強さ(kgf/cm2)/沈下量(cm)
3t荷重の場合の荷重強さ=3000kgf÷706.5cm2=4.264kgf/cm2
【0040】
【表2】
Figure 0003769521
【0041】
上記表2から、本発明の路盤材料を用いれば、押し固め機器の種類に関係なく、平板載荷試験の上層路盤として要求される強固な路盤をえられることがよく分かる。また、路盤形成後散水し、15時間放置した方がより強度が上がることがよく解る。
【0042】
また、「社団法人 地盤工学会」発行の地盤調査方法によると地盤反力係数を算定する地盤の沈下量が、コンクリート舗装道路、鉄道、空港滑走路が1.25mm、アスファルト舗装道路が2.5mm、タンク基礎が5.0mmと規定されている。この規定沈下量を3tの荷重強さにおける地盤反力係数K30(kgf/cm3)であらわすと、コンクリート舗装道路、鉄道、空港滑走路の地盤反力係数が34.0kgf/cm3以上、アスファルト舗装道路が17.0kgf/cm3以上あればよいことになる。
【0043】
したがって、上記実施例1〜16のように、本発明の土木工事用下地材を路盤材料として用いれば、アスファルト舗装だけでなく、コンクリート舗装道路、鉄道、空港滑走路にも有効な路盤を形成できることがよくわかる。
【0044】
(実施例17)
表3に示すように、粒径2mm〜5mm,粒径3mm〜10mm,粒径5mm〜15mm,粒径15mm〜25mm,粒径20mm〜30mmの5種類の砂利を用い、焙焼炉灰と、砂利と、砂との比を表3に示すように変化させて路盤材料をそれぞれ得た。そして、得られた路盤材料を用いて実施例5と同様にして上層路盤を形成し、平板載荷試験を実施してその結果を表3に併せて示した。
【0045】
【表3】
Figure 0003769521
【0046】
上記表3から、路盤材料を、灰と3mm〜10mm程度の粒径の粗骨材と細骨材とを灰:砂利:砂が2.0:1.0:0.5の配合割合とすれば、より高強度の路盤を形成できることがわかる。
【0047】
(実施例18)
上記路盤材料Aに50kg/m3となるようにセメントを混合し、路盤材料Cを得た。
(実施例19)
上記路盤材料Aに100kg/m3となるようにセメントを混合し、路盤材料Dを得た。
【0048】
(実施例20)
上記路盤材料Bに50kg/m3となるようにセメントを混合し、路盤材料Eを得た。
(実施例21)
上記路盤材料Bに100kg/m3となるようにセメントを混合し、路盤材料Fを得た。
【0049】
上記実施例18〜21で得た路盤材料C〜Fを用いて上記実施例5と同様にして上層路盤を形成した。そして、水を散水後7日養生後、14日養生後の一軸圧縮強度を測定し、その結果を表4に示した。
【0050】
【表4】
Figure 0003769521
【0051】
上記表4から、路盤材料中にセメントをさらに配合するようにすれば、レディミクスコンクリートのように、型枠を組んだりすることなく、敷き均して押し固め装置で押し固めるだけで、十分な強度を備えた路盤を形成できることが解る。しかも、施工時点では、セメントに水を加えていないので、レディミクスコンクリートのように施工時間がかかり過ぎると固化するという問題もなく、施工性に優れていることがわかる。
【0052】
【発明の効果】
本発明にかかる土木下地層の施工方法は、以上のように、下地層形成材料中に酸化カルシウムを15重量%以上含む灰を添加するようにしたので、灰が経時的に固化するとともに、骨材等の他の下地層形成材料の連結材として働き、安定した強固な下地層を形成することができる。
請求項2の施工方法によれば、灰が風等で飛散せず、施工現場の作業環境を良好に保つことができる。また、灰を密に充填し、より強固な下地層を形成することができる。
【0053】
本発明にかかる土木工事用下地材は、以上のように、従来埋め立て処分等されていた焼却灰等の灰を成分中に含んでいるので、灰のリサイクルを図ることができ、従来の灰の埋立処分地等が不要になるとともに、灰の処分コストを低減できる。また、従来の下地材の使用を減らすことができ、材料コストも低減される。しかも、灰が15重量%以上の酸化カルシウムを含んでいるので、所定の部分に敷設し、押し固めるだけで、経時的に強固な下地層を形成することができる。また、モルタル化しないため、補修時等に掘削を容易に行うことができるとともに、再利用も可能である。さらに、従来のコンクリートのように施工時間がかかると固化したり、アスファルトのように冷えて固まったりすることがない。したがって、時間的な制約を受けることなく強固な下地層を容易に得ることができる。
【0054】
また、路盤材として用いることによって、強固な路盤を得ることができる。
請求項5の下地材のようにすれば、埋め戻し材として用いることによって、従来の砂等に比べ、配管を強固に保護することができる。
【0055】
請求項の下地材のようにすれば、加水してあるので、施工の際、灰2等の粒子の飛散がなく、施工性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる土木工事用下地材の1例である路盤材の製造方法の1つの実施の形態を説明する説明図である。
【図2】 本発明にかかる土木工事用下地材の他例である埋め戻し材の施工方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 路盤材(土木工事用下地材)
2 灰
3 粗骨材
4 細骨材
6 水
7 埋め戻し材(土木工事用下地材)
8 掘削溝
9 配管

Claims (7)

  1. 酸化カルシウムを15重量%以上含有する灰と、粗骨材と、細骨材とからなる材料が、容量比で、1.0〜2.5:0.75〜1.5:0.3〜1.0の割合で配合されるとともに、前記材料に対して5重量%〜7重量%の水が加水された状態で攪拌混合して得られる粒状をしてなる土木工事用下地材。
  2. 粗骨材が砂利であって、細骨材が砂および/または溶融スラグである請求項 1 に記載の土木工事用下地材。
  3. 請求項1または請求項2に記載の土木工事用下地材を下層路盤上に敷詰めたのち、押し固める工程を経て上層路盤を形成する土木工事方法。
  4. 請求項1または請求項2に記載の土木工事用下地材を下層路盤上に敷詰めるとともに、押し固めたのち、土木工事用下地材上に散水する工程を経て上層路盤を形成する土木工事方法。
  5. 酸化カルシウムを15重量%以上含有する灰と、砂とが混合されてなり、粒径0.6mm以上の塊状をしている土木工事用下地材。
  6. 灰と砂との配合割合が3:1〜1:3である請求項5に記載の土木工事用下地材。
  7. 地面を掘削して形成された掘削溝内に敷設された配管の周囲に、請求項5または請求項6に記載の土木工事用下地材を充填し、押し固めたのち、掘削溝を埋め戻す工程を備える土木工事方法。
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