JP2005179428A - 建設排出物の流動化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】泥水等の含水率が高い廃棄物に適用し、材料分離を起こすことなく、適切な流動性を有する複合物を生成することが可能であり、施工時にミキサー車やポンプ装置が不要であるため設備コストを抑制することができる建設排出物の流動化処理方法を提供する。
【解決手段】泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材、球状化加工された焼却灰、石炭灰、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕したスラグを適切な割合で混合して複合物を生成することにより、建設排出物を流動化処理する。
【選択図】なし

Description

本発明は水分を多量に含む泥水や汚泥等の建設排出物を流動化処理する方法に関する。

建設作業に伴い排出される産業廃棄物であって、水分を多量に含む排出物としては、例えば、廃ベントナイト泥水、リバース工法に伴う廃汚水、泥水式シールド工法に伴う廃泥水等がある。また、建設現場では、これら以外にも含水率が高く粒子が微細な泥状の掘削土が排出されることがある。このように含水率が高い汚泥は、運搬時の取扱いを容易にするため、あるいは再利用のために或る程度まで凝集させる必要があり、現地発生土や砂等の細骨材を混合して複合物を生成している。しかしながら、砂は天然資源であるため、確保が困難になっている。また現地発生土や砂等の細骨材を混合して複合物を生成した場合には、材料分離を防止するために、運搬時にはミキサー車が必要になり、また複合物を打設するときにはポンプ装置が必要になり、したがって、設備コストを上昇させてしまうという問題がある。

特開２００２−２８５５４０号公報（特許文献１）には、高炉水砕スラグを細骨材として用いて地盤改良用混合スラリーを生成する技術が記載されている。しかしながら、泥水等の含水率が高い廃棄物に対して、このような高炉水砕スラグを用いただけでは、所要の流動性と所要のコンシステンシーを兼ね備えた複合物は生成し難いものである。

一方、特開２００２−２４１７５４号公報（特許文献２）には、粒状化加工された焼却灰からなる流動化促進材を土質材料に加えて土質材料複合物を生成することと、その土質材料複合物の配合について記載されている。この粒状化加工された焼却灰は、砂質土から粘性土に至るまでの幅広い土質材料に加えられて、土質材料複合物を生成するものであり、このようにして生成された土質材料複合物は水中盛土造成や地中遮水壁造成のために使用されるものである。しかしながら、特許文献２に記載された技術は、土質材料を主原料とする複合物を生成するものであり、泥水等の含水率が高い廃棄物を適用対象とするものではなく、したがって、含水率が高い廃棄物から、所要の流動性と所要のコンシステンシーの両方を兼ね備えた複合物を生成することは難しい。

特開２００２−２８５５４０号公報 特開２００２−２４１７５４号公報

本発明では、上記の問題点を鑑みて、泥水等の含水率が高い廃棄物に適用し、材料分離を起こすことなく、適切な流動性を有する複合物を生成することが可能であり、施工時にミキサー車やポンプ装置が不要であるため設備コストを抑制することができる建設排出物の流動化処理方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明では、泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰とを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法が提供される。また本発明では、泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰とを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法が提供される。さらに、本発明では、泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法が提供される。更にまた、本発明では、泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法が提供される。

本発明において、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとの総重量に対する各材料の含有割合は、それぞれ重量比で、固化材が５〜１５％、前記球状化加工された焼却灰が９５〜５％、石炭灰が９０〜４０％、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグが５０〜０％であることが好ましい。

また本発明において、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとの総重量に対する水の含有割合は、重量比で５０〜９５％であることが好ましい。

本発明において、水分を多量に含む建設排出物とは、地盤工学会基準JGS T 716締固めた土のコーン指数試験において、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ²未満となるものと定義されるものであり、含水比がほぼ７０％以上で粒子の粒径がほぼ０．００５ｍｍ以下といった微細な粒子からなる泥状の排出物であり、例えば、廃ベントナイト泥水、リバース工法に伴う廃汚水、泥水式シールド工法に伴う廃泥水等がある。

前記固化材としては、セメント、消石灰、生石灰、セメント系固化材等がある。

また前記焼却灰としては、下水汚泥焼却灰、石炭灰、ゴミ焼却灰、ペーパースラッジ及びこれらの混合物等の各種の焼却灰を用いることができる。前記球状化加工とは、焼却灰の粒子の形状が略球状になるような加工をいい、具体的には、例えば、前記焼却灰を、粉末状のまま燃焼用気体と共にバーナーへ供給し、火炎中において浮遊状態で溶融させた後、浮遊状態で冷却し、焼却灰自身の表面張力により球状化する加工を挙げることができる。このような球状化加工された焼却灰は、水分を多量に含む建設排出物と、固化材とに添加した際、その流動性を著しく高めることができる。このような球状化加工は、例えば、溶融炉等により、火炎温度1400℃以上、炉内温度850℃以下の条件で行うことができる。前記球状化加工された焼却灰の粒径は、特に限定されないが、平均粒径として１〜１００μｍの範囲とすることができる。

前記２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕したスラグとは、水砕またはクラッシャー等により粉砕されたものと定義されるものであり、例えば、製鉄所で発生した溶融スラグや高炉スラグ、転炉スラグが含まれる。

本発明の建設排出物の流動化処理方法では、泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材、球状化加工された焼却灰、石炭灰、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕したスラグを適切な割合で混合したので、これにより生成された複合物は、材料分離を起こすことなく適切な流動性を有し、この複合物を搬送するためのミキサー車や、打設するためのポンプ装置が不要になり、設備コストを抑制することができる。

以下、実施例を参照して本発明について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の流動化処理方法に使用するため球状化加工された焼却灰（以下、本明細書において「溶融パウダー」と云うこともある）を生成した。この溶融パウダーは、下水汚泥焼却灰または石炭灰等からなる焼却灰を、中外炉工業株式会社製の溶融パウダー設備を使用して、火炎温度約１４００℃以上、炉内の温度約８００℃以上の条件下で球状化加工し、溶融パウダーを得た。この溶融パウダーの平均粒径は約２０μｍであった。

[実施例１〜７及び比較例１〜４]
水分を多量に含む建設排出物としては、実際の工事現場で採取された調整泥水を使用した。この調整泥水は、前記したように、「地盤工学会基準JGS T 716締固めた土のコーン指数試験」において、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ²未満となるものと定義されるものであり、含水比がほぼ７０％以上で粒子の粒径がほぼ０．００５ｍｍ以下といった微細な粒子からなる泥水である。

これらの調整泥水を流動化処理するために、複数の材料が表１〜４に示す配合で混合され、得られた複合物について、密度を測定し、フロー試験、ブリーディング試験及び圧縮強度試験を実施し、これら試験結果も併せて表１〜４に記載した。なお、表１〜４における各材料は、ミキサーにより混合されたものである。

フロー試験、ブリーディング試験及び圧縮強度試験は以下の通り実施した。
＜フロー試験＞
ASTM C 124に準拠して行った。フローテーブル（直径３０ｃｍ）の上面中央にフローコーン（底面径１０ｃｍ、上面径６．７５ｃｍ、高さ５ｃｍ）を置いた。練り混ぜた直後の複合物をさじですくい、フローコーンの２層に分けて詰める。各層を突き棒の先端がその層約１／２の深さまで貫入するように全面にわたって１５回突いた。複合物の上面をフローコーンの上端に合わせてならした後、フローコーンを静かに鉛直に引き上げた。複合物の径を最大方向とそれと直角方向についてノギスで測定し、その平均値をｍｍ単位の数値で計算した。

＜ブリーディング試験＞
土木学会のポリエチレン袋を用いる方法の規定に準じて、ブリーディング率を求めた。＜圧縮強度試験＞
複合物を円筒状のモールドに充填し、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱状の試験体を形成し、材齢７日と材齢２８日において試験を行った。

なお、表１〜４には各基準値も記載した。密度の基準値１．５ｇ／ｃｍ³以上は、国土交通省が流動化処理土に関して定めたものであり、密度が低すぎると締固めができないといった障害が生じるものである。またフロー値は流動性を判断するための指標であり、ブリーディング率は材料分離を判断するための指標である。さらに、材齢７日強度が１３Ｎ／ｃｍ²以上とは、打設後の複合物の上で施工を進めるために必要であると考えられた値であり、材齢２８日強度が５０Ｎ／ｃｍ²以下とは、複合物を一度打設した後に再び掘り返す際の施工性を考慮して定められた値であり、例えば、上下水管の埋め戻しのような用途に使用されることを前提とするものである。

以下、表１〜４における各実施例について説明を補足し、その結果について考察する。
表１の実施例１は、調整泥水に、溶融パウダーと固化材とを加えて流動化処理したものであり、比較例１は、溶融パウダーを加えない場合について検証したものである。実施例１は、密度、フロー値及びブリーディング率において、比較例１よりも優れている。また実施例１の強度は必要以上に発現せず、基準値を充たし、比較例１より小さく抑えられているので、上記のような用途には好適であることが判る。

次に、表２の実施例２〜５は、調整泥水に、石炭灰と溶融パウダーと固化材とを加えて流動化処理したものであり、特に、石炭灰と溶融パウダーとの適切な配合比を検証したものである。比較例２は、溶融パウダーを加えない場合について検証したものである。実施例２及び３は、全ての試験や測定が基準値を充たすものであったが、実施例４はブリーディング率が基準値を充たさず、実施例５はブリーディング率と圧縮強度が基準値を充たしていない。以上の結果から、石炭灰と溶融パウダーを加える場合には、実施例２及び３における配合比が適切であることが判った。このように、溶融パウダーを併せて使用することにより、石炭灰が有する強いアルカリ性は緩和される。

表３の実施例６は、調整泥水に、石炭灰とスラグと溶融パウダーと固化材とを加えて流動化処理したものであり、比較例３は、溶融パウダーを加えないで、石炭灰とスラグと固化材とにより処理した場合について検証したものである。比較例３では、フロー値が基準値を充たしているものの、これは下限値であり、実際の施工を考慮した場合には、充分な流動性とは云い難いものである。また比較例３は材齢２８日強度も比較的大きいことから、これ以上の材齢では強度が更に増加し、打設後に掘り返さなければならないような用途には適用が難しいものである。これに対して、溶融パウダーを加えた実施例６の複合物は、充分な流動性を有し、圧縮強度の発現も抑制され得る配合であることが判った。

表４は、調整泥水に、スラグと石炭灰と固化材とを加えて流動化処理したものであり、特に、実施例７では２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕したスラグを使用し、比較例４では粉砕していない５ｍｍ以下の粒径のスラグを使用した。なお、表４には記載しなかったが、材齢２８日の圧縮強度は実施例７で２６．８Ｎ／ｃｍ²、比較例４で２１．９Ｎ／ｃｍ²であった。比較例４では、フロー値が比較的小さく、ブリーディング率は基準値を充たしていない。これに対して、実施例７の複合物は、フロー値もブリーディング率も基準値を充たしていることから、材料分離が生じ難く、充分な流動性も有していることが判った。

以上の結果により、水分を多量に含む泥水や汚泥等の建設排出物であっても、固化材、球状化加工された焼却灰、石炭灰、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕したスラグを適切な割合で混合することにより、利用可能な複合物を生成し得ることが判った。すなわち、複合物は、材料分離を起こすことなく、適切な流動性を有するので、このような複合物を使用すれば、施工時にミキサー車やポンプ装置が不要であるため設備コストも抑制することができるものである。

Claims (6)

1. 泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰とを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法。
2. 泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰とを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法。
3. 泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法。
4. 固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとの総重量に対する各材料の含有割合は、それぞれ重量比で、固化材が５〜１５％、前記球状化加工された焼却灰が９５〜５％、石炭灰が９０〜４０％、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグが５０〜０％である請求項３に記載の流動化処理方法。
5. 固化材と、球状化加工された焼却灰と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとの総重量に対する水の含有割合は、重量比で５０〜９５％である請求項３に記載の流動化処理方法。
6. 泥水や汚泥等の水分を多量に含む建設排出物に、固化材と、石炭灰と、２．５ｍｍ以下の粒径に粉砕した溶融スラグを含むスラグとを混合して複合物を生成することを特徴とする建設排出物の流動化処理方法。