JP2000064343A - 掘削土混合装置 - Google Patents

掘削土混合装置

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JP2000064343A
JP2000064343A JP10253262A JP25326298A JP2000064343A JP 2000064343 A JP2000064343 A JP 2000064343A JP 10253262 A JP10253262 A JP 10253262A JP 25326298 A JP25326298 A JP 25326298A JP 2000064343 A JP2000064343 A JP 2000064343A
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mixing
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敦志 厚東
Kazuyuki Suzuki
一幸 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削土の強度や粒度分布を改良するための混
合機であって、混合がよく、石等の噛み込みが少なく、
処理速度の大きいものを提供する。 【解決手段】 混合すべき物質を導入する導入口、混合
物が混合され移送される本体部、該本体部に設けられ、
該混合物の移送方向とほぼ直角の回転軸を有し、且つ該
回転軸の多数の回転刃が取りつけられた複数の撹拌ロー
タ、及び本体部から該混合物を排出する排出口とから構
成され、該複数の撹拌ロータはそれぞれ異なった回転軸
に設けられているものにおいて、該複数の撹拌ロータを
含む平面が水平か、若しくは水平から45°以内にあ
り、その平面は混合物の移送方向にほぼ並行であり、且
つ撹拌ロータの回転速度は導入口側より排出口側の方が
大きい装置。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、掘削土の強度又は
粒度分布を改善するための混合装置に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】ここでいう掘削土は、掘削された土壌だ
けでなく、浚渫された土壌や、他の用途で使用されてい
た土壌等どのようなものでもよく、その起源は問題では
ない。また後述する不良土と異なり、単独で使用可能な
良質土でもよい。 【0003】従来から、軟弱地盤上に建造物を構築した
り道路にする場合、その軟弱な土壌を除去し、それを廃
棄、即ち埋立て用に使用し、除去した部分に強度のある
土壌を入れることが行なわれている。しかしながら埋立
て地の減少によって土壌の廃棄が困難となりつつあるこ
と、及び、環境問題や運送コスト等の問題から強度のあ
る優れた土壌が減少しつつあること等の理由から、でき
る限り廃棄する土壌の量を減少させることが望まれてき
ている。また、資源の有効利用の面からも、使用できる
ものはできる限り使用するという要望もある。 【0004】よって、軟弱な土壌は改良して、その場所
で、又は必要な他の場所で再度地盤として使用できるよ
うにすることが好ましい。また、掘削土を盛土として使
用したい場合もある。盛土とは、低地を埋め立てたり、
斜面地で造成するためや、堤防等を造成するため、その
上に新たに盛った土をいう。このような場合も種々の規
制があり、強度ばかりでなく所定の粒度分布を有するこ
とが必要であったりする。要するに、どのような掘削土
であっても改良したり、混合して有効利用しようという
ものである。このような改良は、その土壌に固化材や良
質土を混合することによって行なわれている。この混合
に使用されるのが、掘削土混合装置である。 【0005】掘削土混合装置は、掘削した土壌を容器に
入れ、そこに固化材を添加して混合し(固化材によって
土質が改良される)、それを取り出せばよいのである。
よって、容器と撹拌器があればよい。しかし、これでは
連続作業ができず、バッチ式であり能率が悪い。よっ
て、最近では連続式のものが大多数である。 【0006】従来の連続式の装置は、筒状又は筒の半割
り状の本体に撹拌混合装置が設けられ、一方端又は上部
から掘削土と固化材を導入し、撹拌混合装置で混合して
他方から排出するものである。用いられる撹拌混合装置
は、土の進行方向と同方向の軸を有する回転翼であっ
た。即ち、扇風機のような羽根が同軸上に多数設けられ
たものを2軸用いて、土壌を後方に移送させながら混合
するか、スクリューコンベアのように連続したスパイラ
ルの羽根を持ったものを2軸近接させて行なうものであ
った。これは、混合撹拌しながら土を送れるため、連続
作業が可能となるためである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】従来の連続混合機は、
すべて回転翼又はスクリューの回転軸は土壌の送り方向
と平行であった。これは、スクリューコンベアや扇風機
と同様であり常識でもあった。勿論、これだけでは後方
に移送はできても、固化材と土壌の混合はできないた
め、同様のものを近接して平行に載置し、そこで撹拌効
果を出させている。この方式は、所謂ニーダー(混練
機)等についても同様の理論である。 【0008】この方式では、混合するものが適度な粒度
で適度な粘性を有する場合には問題はない。しかし、土
壌には様々なサイズの石が含まれており、それが平行な
2軸の翼の間に噛み込む場合がある。混合効率を上げる
ためには、2軸の翼は接近させるため(そうしないと、
単になるスクリューコンベアのようになり、混合されな
くなる)、より噛み込む頻度が高くなる。 【0009】また、この種の装置では、石や固く凝固し
た土壌等を破砕する機能はなく、精々、その翼の端部で
切る程度である。よって、石等であれば無論のこと、凝
固している土壌には固化材はほとんど混入しないことと
なる。 【0010】よって、本業界では、以上のような欠点が
なく、且つ様々な現場で簡単に実施可能な、改良方法及
び装置が待望されていた。 【0011】 【課題を解決するための手段】以上のような現状に鑑
み、本発明者等は鋭意研究の結果本発明方法及び装置を
完成したものであり、その特徴とするところは、掘削土
の強度又は粒度分布を改善するための混合装置であっ
て、混合すべき物質を導入する導入口、混合物が混合さ
れ移送される本体部、該本体部に設けられ、該混合物の
移送方向とほぼ直角の回転軸を有し、且つ該回転軸に多
数の回転刃が取付けられた複数の撹拌ロータ、及び本体
部から該混合物を排出する排出口とから構成され、該複
数の撹拌ロータはそれぞれ異なった回転軸に設けられて
いるものにおいて、該複数の撹拌ロータを含む平面が水
平か、若しくは水平から45°以内にあり、その平面は
混合物の移送方向にほぼ平行であり、且つ撹拌ロータの
回転速度は導入口側より排出口側の方が大きい点にあ
る。 【0012】掘削土の強度の改善とは、軟弱土壌の強度
を固化材や良質土を混合することによって改善すること
で、従来は地盤土壌の改善といえばこの方法しかなかっ
た。掘削土の粒度分布の改善とは、例えば、粘土質で粒
度が細かい方に偏っているもの、逆に礫質で大きい方に
偏っているものを、適度な粒度分布を有する粒体(勿
論、単独で使用できる粒度分布を有するという意味では
ない)を混合することによって適切な(その場所で使用
できる)粒度分布にすることをいう。 【0013】従って、本発明でいう混合すべき物質と
は、掘削土、上記した固化材、適度な粒度分布を有する
粒体をいう。下記に説明する良質土、不良土も含む。 【0014】適度な粒度分布を有する粒体とは、砂利、
岩石、コンクリート、セメント、アスファルトガラ、セ
ラミック、ガラス、スラグ、焼却灰の焼結物、金属塊、
プラスチック、またそれらを適当なサイズに粉砕、破砕
したもの等である。これらは、適当なサイズで適当な粒
度分布を持ったもので、前記した掘削土と混合すること
によって土壌全体の粒度分布が改良されるのである。こ
れらの粒度は、混合すべき掘削土の粒度や種類によって
異なるものである。しかし、事前試験で混合しながらチ
ェックして確かめる方法がよい。通常、粒や破砕物等の
サイズは、1〜50mm程度のものを適当に含んだもの
であるが、これ以上のものも用途や場所によっては使用
できる場合もある。この粒体のサイズは最終混合した時
の大きさであり、後述する混合機への投入サイズではな
い。投入サイズはより大きい場合がある。これは、混合
機内で破砕されるためである。また、掘削土もこの粒体
も複数種混合してもよい。 【0015】前記した掘削土がそれ単独で使用できない
所謂不良土の場合では、従来は固化材や良質土と混合し
なければ改良はできないと信じられていた。しかし、単
に粒度分布が悪い(礫質が規定より少なすぎる等)だけ
であれば、そのようなコストの掛かる材料でなくとも所
定の粒度分布を有する粒体であれば改良が可能であるこ
とを見出したのである。 【0016】不良土とは、使用すべき場所で、その土単
独では強度等の問題から使用できない土壌をいう。不良
か良質かは、その土自身で決まるものではなく、用途に
よって決まるものである。よって、ある場所では使用で
きても他の場所では不良土とされる場合もある。この不
良土と不良土の混合も、同様の不良土を何でも混合して
もよいというものではなく、不良である性質(粒度分
布)を補う(その性質と逆の不良性を有しているものを
使用)ように混合することが大切である。簡単に言う
と、大きい石(礫)の成分が少なすぎる土と、大きい石
(礫)の成分が多すぎる土とを混合すると、適度な粒度
分布となるということである。 【0017】この不良土と不良土の場合も複数混合して
もよい。更に、この不良土と不良土に前記粒体を混合し
ても、逆に掘削土と粒体にこの不良土を混合してもよ
い。要するに、不良土、掘削土、粒体をすべて、1又は
複数混合してもよいと言うことである。不良性は、強度
的なもの、粒度的なもの、色その他どのようなものでも
よい。 【0018】本発明は、掘削土の強度又は粒度分布を改
善する装置であるが、そのこと自体を目的としないもの
であっても、結果としてそうなるものは含まれるもので
あることはいうまでもない。 【0019】導入口とは、土壌や粒体を本体に導入する
開口部であり、混合したものを1ヶ所から導入するタイ
プでも、土と粒体を別々に導入するタイプでもよい。こ
れは、単なる開口であり特別なものである必要はない。
導入口の位置は、後述する撹拌ロータの上流側が好まし
いが、撹拌ロータの上部でもよい。 【0020】本体部とは、土壌を混合する部分であり、
且つ連続操業するため混合物を移送もする部分である。
本質的には、単なる容器と撹拌ロータとからなるもので
ある。容器自体の形状は筒状、直方体状、その他でよ
い。 【0021】撹拌ロータは、本発明の本質部分である。
これは、回転軸に多数の幅を持った回転刃が取付けられ
たものである。ここでいう回転刃は、扇風機の羽根のよ
うに湾曲しているものでなく、ほぼ平面状のものでもよ
い。この点が従来の回転翼とまったく異なる点である。
この回転刃はある程度の厚み(数ミリ〜数センチ程度)
を有するもので、その厚みによって後方に土壌を蹴り出
す方式である。よって、回転刃の回転軸は、土壌の移送
方向とは直角に設けられている。 【0022】この撹拌ロータは少なくとも2つ必要であ
る。2つ以上ならば、理論的にはいくつでもよい。しか
し、4つの場合が最も効率的であった。また、発明者の
実験では、撹拌ロータが2つの場合、その回転方向はど
ちらの方向でもよかった。即ち、撹拌ロータを逆回転に
しても同じ回転方向にしてもよいということである。た
だし、上流側の撹拌ロータは、ロータ下方で土壌を後方
に送る方向で、下流側ロータはその逆回転するのが、わ
ずかであるが移送効率、混合効率とも優れていた。 【0023】更に、本発明では、この複数の撹拌ロータ
を含む平面はすべて水平か若しくは、水平から45°以
内としている。且つ、この平面は混合物の移送方向にほ
ぼ平行になるように配置されている。これは、土壌の混
合物を水平ないし水平から45°以内の角度で、移送混
合するためであり、この点が大きな特徴である。例え
ば、混合物を上方から重力により落下させる方式で、そ
の落下途中に混合翼を設けたようなものも考えられる
が、これらとはこの点において根本的に異なるのであ
る。本発明では、混合物を移送(装置から排出口方向に
進める)するのは撹拌ロータで行なうもので、落下させ
るのではない。 【0024】図4は、この落下式混合機の概念図であ
る。図4(a)は、撹拌ロータが1本のもので、これは
複数の撹拌ロータを必須とする本発明とはまったく別の
ものである。図4(b)は撹拌ロータを垂直に並列した
ものである。これは複数の撹拌ロータを含む平面が垂直
であり、水平または45°以内の本発明とは異なる。最
後に、図4(c)は撹拌ロータを含む平面は水平である
が、その平面が混合物の移送方向とは直交しており、本
発明のようなロータ平面が移送方向とほぼ平行というも
のとは異なる。 【0025】要するに、これらの装置はすべて混合物を
落下させている点が本発明と異なるものである。本発明
は、混合物の移送を撹拌ロータで行なう点が新しいので
ある。特に、複数の撹拌ロータが反対回転しているにも
かかわらず、後方に移送できることを見出した点が新規
であり、従来のもの等からは容易に類推できないもので
ある。 【0026】本発明では、現実的には、この複数撹拌ロ
ータをすべて同一平面上に設け、それらすべてを本体部
の底面(単に底という意味ではなく移送底面)に平行に
するのが好ましい。そして、装置を水平に設置するので
ある。このようにすると、本体部の底面、複数の撹拌ロ
ータすべてが水平となり、混合物の移送方向と撹拌ロー
タを含む平面もほぼ平行となる。しかし、後述するよう
に混合物の性状等によって、本体全体をある程度傾斜さ
せることは自由である。 【0027】なお、本発明の撹拌ロータは上述した通り
であるが、これに追加的な撹拌ロータを設けてもよい。
例えば、入口付近と出口付近に追加的に設ける、本発明
の複数の撹拌ロータの上方や下方に追加して設ける、本
発明の複数のロータとロータの間の上下の間隙に設ける
等である。即ち、本発明を構成する撹拌ロータが存在す
るものに、付加的に撹拌ロータ等を設けても権利範囲に
含まれるということである。要するに、本発明は少なく
とも、特許請求の範囲に記載される撹拌ロータが存在す
ればよいのであり、それ以外のものについてはあっても
なくてもよいということである。 【0028】回転刃は、回転軸に多数、その位置を変え
て取付けられている。すべてが同じ位置にあれば、1枚
の板のようになり混合効率が悪くなるためである。その
位置自体は、まったくのランダムでもある程度規則的に
変化させてもよい。 【0029】回転刃は、ある程度の厚みがあれば単なる
鋼板でもよいが、強度を持たせるため先端部分には硬度
のあるものを別途取りつけてもよい。また、その形状も
三角状、長方形等が考えられる。根本は折れないように
補強したり、厚くすることも好適である。回転刃の取付
け角度は、回転の放射方向でも、放射方向と少し角度を
持たせてもよい。 【0030】排出口は、導入口とは反対に単なる排出用
の開口である。位置も、最後尾の撹拌ロータの下流側、
ロータの下方等でよい。 【0031】本発明装置では、土壌の粒度、粘性によっ
て回転速度や回転方向を適度に調整すればよいが、それ
以外にも土壌排出速度の問題から、本体部全体を傾斜さ
せてもよい。例えば、粘性が高く移送の難しいものであ
れば、排出口側を低くして移送効率を高め、逆に砂状の
ものの場合排出口側を少し高くして混合効率を上げるこ
とが好適である。傾斜を持たせるには、通常の油圧ジャ
ッキ等で簡単に行なうことができる。しかし傾斜角度と
しては、水平面から30°以内が好適である。なぜなら
ばそれ以上傾斜させると混合物の混合効率が悪くなるた
めである。しかし、45°以内ならば効率は落ちるが可
能ではある。45°を越えると、混合物が落下のように
進むため、混合率が極端に低下する。 【0032】更に、本発明では、撹拌ロータの回転速度
は導入口側より排出口側の方が大きいことが大きな特徴
となっている。この意味は次の通りである。 各撹拌ロータの回転方向は問わない。即ち、ここで
いう回転速度とは回転速度の絶対値であり方向的なプラ
ス、マイナスは言わない。 導入口側より排出口側の方が大きいとは、複数の撹
拌ロータがすべて順次速くならずとも、同じ速度のもの
があってもよい。但し、遅くなるものはない。結局、最
初と最後を比較すると、最後の方が速く、且つ途中で遅
くなっていないということである。 【0033】このような回転速度を採用することによ
り、混合すべき物質のショートパスが減少し、混合がよ
くなった。実際には、すべての撹拌ロータが異なる速度
であることが望ましい。 【0034】また、本発明装置は掘削する場所で使用す
ることが最も効率がよい。そのためトレーラー等で搬送
することも可能であるが、自走式、即ちトラック等の上
部に設ける等でもよい。 【0035】 【発明の実施の形態】図1は、本発明掘削土再生装置1
の概略を示す断面図である。本体部2は円筒状である
が、内部に盛り上がり部3(これはなくともよい)を設
けている。この例では、撹拌ロータ4は3基設けられて
おりそれぞれ多数の回転刃5(ここでは1つのみ示し
た)が設けられている。この図の例では、最も左にある
撹拌ロータは半時計回転する。その他の撹拌ロータは交
互に逆回転する。導入口6は左のロータの上部に設けら
れ、排出口7は右のロータの下方に設けられている。こ
の例では、撹拌ロータの回転容積と本体容積がほぼ同様
になるように本体を設計している。この例では、複数の
撹拌ロータを含む平面は本体底面に平行であり、本体が
ほぼ水平であるため共に水平である。 【0036】この例では、導入口6から掘削土と粒体の
混合物を導入すると、最初の撹拌ロータで混合物は下方
へ、そして後方へと移送される。そして、次の撹拌ロー
タ付近に来ると上方に掻き上げられ、そこで一部が前方
に戻りながら混合される。この時、混合物は完全に撹拌
ロータの回転に従うものではなく、一部は壁面に衝突
し、また一部は落下する等ランダムな動きとなるため混
合が起こるのである。この例では、本体部は水平に載置
しているが、混合を良くするには少し出側を上げ、逆に
移送速度を増すには出側を下げる。全体としての混合物
の移送方向は、3つの撹拌ロータを含む平面と平行とな
っている。 【0037】図2は、本発明再生装置の撹拌ロータの1
例を示す概念的な斜視図である。回転軸8に回転刃5が
ランダムに取付けられていることが分かる。ただし、こ
の図では回転刃5の厚みは無視し、且つ各回転刃間の距
離も大きく誇張されている。この回転刃5の取付け箇
所、即ち相互の位置関係は、前記した如く、このような
ランダムでなく、スパイラル状でも、部分的に規則的で
あってもよい。また、この図では、同一平面には1つの
回転刃が存在するが、複数であってもよい。 【0038】図3は、本発明装置を組み込んだ再生装置
全体を示す概略側面図である。掘削土を導入するホッパ
ー9、その掘削土を本発明再生装置に移送するコンベア
10、及び粒体の貯蔵、導入を行なう粒体タンク11、
本発明再生装置12、及び本発明装置から排出された再
生土壌を移送するコンベア13からなる。コンベア10
は、再生速度に従って速度をコントロールする。また、
ホッパー9には、スクリーンを設けて、大きな石等を除
去してもよい。 【0039】 【効果】上記した本発明方法及び装置には次のような利
点がある。 本発明方法では、良質土と粒体を混合する場合には
良質土の増量になり、不良土と粒体を混合する場合に
は、単独で使用できないもの同士で価値あるものになり
非常に効果的である。 また、不良土と不良土の混合も従来では考えられな
いが、不良とされる性質が、互いに(3つ以上でも)補
いあうことにより、良質になり大きなコストダウンにな
る。 従来廃棄していた不良土を最大限に有効利用でき
る。 本発明装置では、回転翼(又は類似の回転体)が、
近接して同方向に回転しないため、石等が噛み込んで回
転翼が破損したり、装置が停止したり、本体部が詰まっ
たりしない。 回転翼が直接土壌や石や固く凝固した土等を打撃す
るため、回転翼の硬度を増せば破砕効果が非常に高くな
る。 混合効率や移送量の調節が簡単である。 装置が簡単であるため、移動や、組立等が簡単でど
のような現場にも適用できる。 混合物の移送が、落下によるものでないため混合効
率が非常に良い。 撹拌ロータの回転速度が導入口側より排出口側の方
が大きいため、混合すべき物質のショートパスが減少し
混合が非常によい。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明装置の1例を示す概略断面図である。 【図2】本発明装置の撹拌ロータの1例を示す概念的な
斜視図である。 【図3】本発明装置を組み込んだ装置全体の1例を示す
概略側面図である。 【図4】従来例の概略断面図である。 【符号の説明】 1 本発明掘削土再生装置 2 本体部 3 盛り上がり部 4 撹拌ロータ 5 回転刃 6 導入口 7 排出口 8 回転軸 9 ホッパー 10 コンベア 11 粒体タンク 12 再生装置 13 コンベア

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 掘削土の強度又は粒度分布を改善するた
    めの混合装置であって、混合すべき物質を導入する導入
    口、混合物が混合され移送される本体部、該本体部に設
    けられ、該混合物の移送方向とほぼ直角の回転軸を有
    し、且つ該回転軸に多数の回転刃が取付けられた複数の
    撹拌ロータ、及び本体部から該混合物を排出する排出口
    とから構成され、該複数の撹拌ロータはそれぞれ異なっ
    た回転軸に設けられているものにおいて、該複数の撹拌
    ロータを含む平面が水平か、若しくは水平から45°以
    内にあり、その平面は混合物の移送方向にほぼ平行であ
    り、且つ撹拌ロータの回転速度は導入口側より排出口側
    の方が大きいことを特徴とする掘削土混合装置。
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