JP7451471B2 - 空洞充填材の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
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- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Description
そこで、流動性を抑えるように成分を配合した充填材を、予め充填が必要な範囲の外周端部に充填して閉鎖し、その後内周部に流動性の高い充填材を充填する充填工法が開発されている。
図1は、本発明の実施形態による充填材製造装置の全体構成を概略的に示す図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態による充填材製造装置1は、土質系スラリー製造ライン10及びセメント固化材製造ライン20を有する。
土質系スラリー製造ライン10は、材料を保存するストックヤード11、材料を供給するキラ材供給機12、キラ材混合槽13、及び濃度調整槽14を備え、固化材製造ライン20はセメント系固化材サイロ21及びセメントミルクプラント22を備える。
いずれにしても、キラ材は有害物質を含まず、また副産物として生ずるものであるので、安全で安価な材料であり、空洞充填材の材料としては好適な材料である。粘土キラ101や砂キラ102は、産地や製法により含水率が異なる。そこで各種空洞充填材を作製するための材料の配合量を決定する際、材料の含水率が影響するため、粘土キラ101や砂キラ102は予め含水率を調べたものを使用する。
水ガラスは二酸化ケイ素(SiO2)及び酸化ナトリウム(Na2O)からなり、セメント系固化剤と混ぜ合わせると比較的短時間でゲル化反応を起こす。空洞充填を行う範囲の外周部に予め壁状に充填し、後から充填する空洞充填材である中詰充填材の広がりを抑える役割を果たす端部充填材や第二端部充填材では流動性が低いことが求められ、こうした低流動性の空洞充填材の材料として水ガラスは非常に有効な材料である。但し水ガラスは安価な材料ではないので、第二端部充填材は、工費削減のため、端部充填材の水ガラス添加量を減らし、端部充填材の下に充填する材料として考案されたものである。
キラ材混合槽13で作製されたスラリー材は、移送ポンプ83により濃度調整槽14に移送される。
最終的に添加する水ガラスの量は配合により変化するが、例えば、端部充填材の場合は、粘土キラ101と砂キラ102の合計量に対し10%程度であり、第二端部充填材の場合は端部充填材の添加量の1/6~1/5程度である。
空洞充填材が中詰充填材の場合は、作製されたセメントミルクは、濃度調整槽14に移送され、粘土キラ101と砂キラ102を含むスラリー材と混合される。
また、制御部60は材料の配合比や材料の初期の含水率の入力を受け、自動で比重計算を行い、それに基づき供給する水の量を調整するように構成される。
図2、3を参照すると、基本的な構成は図1と変わらないが、図2では端部充填材または第二端部充填材の製造に関連する部分を太線の矢印で示し、図3では中詰充填材の製造に関連する部分を太線の矢印で示している。基本的な構成要素の機能については図1で説明した内容と変わらないので図2、3の説明では省略する。
図3の中詰充填材の製造の場合、製造費用が嵩む要因となる水ガラスは使用しないため、連続混合器50も使用しない。
図4を参照すると、本発明の実施形態によるキラ材混合槽13は、それぞれが角形であり、各辺の内壁近傍から角形の中心方向に向かう外羽根16と、外羽根16の内側で回転する回転羽根17とを備える複数の角形水槽15が連結される多連の角形水槽を含む。図4(a)では角形水槽15が3連に連なる角形水槽を示すが、角形水槽15の数はこれに限らず3連より多くても少なくてもよい。
図5を参照すると、段階S500にてストックヤード11からバックホーなどのキラ材供給機12により粘土キラ101及び砂キラ102を、また給水槽30から水をキラ材混合槽13に供給する。
段階S505で混練時間の短縮が必要であると判断した場合は、段階S510でキラ材混合槽13に水ガラスの一次添加を行った後、段階S515にて供給した材料の混練を行う。一方段階S505で混練時間の短縮が必要でないと判断した場合は、水ガラスの一次添加を行わず、そのまま段階S515にて供給した材料の混練を行う。
キラ材混合槽13でのスラリー材の混練工程が終了すると、段階S520で完成したスラリー材を濃度調整槽14に移送する。
粘土キラ101と砂キラ102、及び水をキラ材混合槽13に供給する(段階S600)のは図5の段階S500と変わらない。中詰充填材の場合は水ガラスの添加を行わないので、水ガラスの要否は判断する必要がなく、段階S610にて供給した材料の混練を行う。
混練工程でスラリー材を作製する間、これと並行してセメント処理固化材製造ライン20ではセメント系固化材と、水とを混練してセメントミルクを作製する(段階S650)。
作製したセメントミルクは段階S620のスラリー材の濃度調整槽14への移送に合わせて、段階S660にて濃度調整槽14に移送する。
10 土質系スラリー製造ライン
11 ストックヤード
12 キラ材供給機
13 キラ材混合槽
14 濃度調整槽
15 角形水槽
16 外羽根
17 回転羽根
18 駆動モータ
20 セメント固化材製造ライン
21 セメント固化材サイロ
22 セメントミルクプラント
30 給水槽
40 水ガラス貯槽
50 連続混合器
60 制御部
70 現場注入口
80 充填ポンプ
81、82、83、84、85 移送ポンプ
90 電磁弁
91 開閉弁
101 粘土キラ
102 砂キラ
103 水
104 水ガラス
110 スラリー材
Claims (4)
- 製造する空洞充填材の種類に応じて水ガラスの有無を含む材料の配合を調整して作り分ける空洞充填材の製造方法であって、
キラ材混合槽に粘土キラと、砂キラと、水とを供給し、供給された材料を混練してスラリー材を製造する混練工程と、
セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルク製造工程と、
前記混練工程で製造したスラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整工程と、
前記濃度調整工程で前記水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程により得られた前記スラリー材と、前記セメントミルク製造工程により得られた前記セメントミルクと、を連続混合器に供給して混合する充填材混合工程と、
前記濃度調整工程又は前記充填材混合工程により得られた前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填材吐出工程とを備え、
前記混練工程は端部充填材または端部充填材より水ガラス添加量が少ない第二端部充填材の用途の場合において、混練時間を所定の混練時間より早める場合に、供給する材料に水ガラスをさらに添加して混練し、前記混練工程で水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程に添加する水ガラスの量はゲル化に必要な所定量から前記混練工程で添加した分を差し引いた分量であることを特徴とする空洞充填材の製造方法。 - 製造する空洞充填材の種類に応じて水ガラスの有無を含む材料の配合を調整して作り分ける請求項1に記載の空洞充填材の製造方法に使用する充填材製造装置であって、
粘土キラと、砂キラと、水とを混練してスラリー材を製造するキラ材混合槽と、
セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルクプラントと、
前記キラ材混合槽で製造した前記スラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整槽と、
連続混合器と、
前記濃度調整槽で調整した前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填ポンプとを備え、
前記連続混合器は、前記濃度調整槽に水ガラスを添加した場合に、前記濃度調整槽で調整したスラリー材と、前記セメントミルクとを混合して吐出することを特徴とする充填材製造装置。 - 前記キラ材混合槽は、それぞれが角形であり、各辺の内壁近傍から角形の中心方向に向かう外羽根と、外羽根の内側で回転する回転羽根を備える複数の水槽が連結される多連の角形水槽を含み、
前記多連の角形水槽は1つの角形水槽の混練処理が終わると混練されたスラリー材が次の角形水槽に移行することを順次繰り返すことでスラリー材を混練することを特徴とする請求項2に記載の充填材製造装置。 - 前記キラ材混合槽に入れる材料の配合比及び水ガラスの有無の設定入力に応じ、供給する水及び水ガラスの投入量を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の充填材製造装置。
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