JP2005207073A

JP2005207073A - 廃タイヤ地盤造成材

Info

Publication number: JP2005207073A
Application number: JP2004013445A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Fukutake; 毅芳福武; Sumio Horiuchi; 澄夫堀内
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-21
Also published as: JP4247477B2

Abstract

【課題】粒状体が筒型に積層した体廃タイヤの全域に緻密に詰め込まれるように構成してフープテンションを十分に発揮させる廃タイヤ地盤造成材を提供する。
【解決手段】本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤ２の筒型積層体１に廃タイヤ２が体積膨張するまで粒状体５を詰め込んで成る廃タイヤ地盤造成材において、ビード部３の曲率を小さく変形させた廃タイヤ２とビード部３を相互に連結して筒型に積層する結合手段から構成し、結合手段をビード部３の相互間を挟み止められる把持体８にすることを特徴にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃タイヤ地盤造成材に関し、特に、粒状体が筒型に積層した体廃タイヤの全域に緻密に詰め込まれた廃タイヤ地盤造成材に関する。

自動車の廃タイヤに対する処理問題は緊急の課題として浮上しており、廃タイヤの有効利用やリサイクル問題について多くの検討が成されているが、大幅に利用できる方法には未だに提案されていなかった。

又、タイヤチップにして再利用することも、廃タイヤを破砕し繊維・スチールワイヤー等のゴム部分以外のものを除去した後でなければ、加熱処理や再生製品としての製造ができない課題が未解決のために、実用化は今一歩の感があることから、従来の廃タイヤ対策は、主として再生とリサイクルであった。又、廃タイヤをそのままの形で利用する方法も件数は少ないが提案されている。（例えば、特許文献１、２を参照）

そして、本発明者等も、廃タイヤを破砕しない原型のままで地盤造成に再利用する提案（特願２００３−５５０７４号、特願２００３−３２８６３４号）をしてきた。これらの提案は、廃タイヤ内に充填した粒状体にせん断変形によるダイレイタンシーを生じさせて剛性の増加を図る膨張状筒型積層体を形成するものである。さらに本提案は、膨張状筒型積層体に応力―歪の非線形ループを形成させ、硬い杭状改良体の形成と地盤変形に順応的追随ができる粒状体の充填廃タイヤによる地盤造成方法とこれによって造成された地盤を提供しており、地盤改良区域に配置することでジオテキスタイルを採用したり、タイヤチップやタイヤシュレッズを併用したりしながら造成地盤を構成して、廃タイヤの大幅利用を可能にしている。

即ち、本提案の膨張状筒型積層体１０は、図７の左側に示す拡大断面のように、廃タイヤ２の筒型積層体１に粒状体５を詰め込んだ後に、余盛りもしくは突き固め棒７による荷重によって廃タイヤ２を仮想線の状態に押し広げて、図７の右側に示す拡大断面のようにダイレイタンシーを生じさせて所定の機能を発揮させている。

然るに、廃タイヤ２は、図８（ａ）に示すようにビード部３がタイヤ内側に湾曲して凹凸状態を形成しているために、空洞部分４を形成することになり、粒状体５を自然落下させた場合には、図８（ｂ）のように粒状体５が空間上部４−１に充填されないことが多くなって、フープテンションの形成が不安定に成るので、突き固め棒７やバイブレーターで粒状体５を綿密に充填する作業が必須であった。

これらの作業に際しては、タイヤがずれないように工夫する必要があることやタイヤ内側の上部空間４−１に詰り難い粒状体５を空隙が出来ないように綿密に充填するために多くの手間を要していた。

即ち、タイヤ内部に隙間ができると、フープテンションが十分発揮されずに変形し易くなるために、隙間なく充填するには相当回数の突き固めを必要としており、タイヤの隙間に満遍なく詰めるには、ある場合には３０回以上の突き固めを要することもあるという具合に、入念な施工が必要になって施工期間が長期に亘る懸念もあった。

特開２００１−１０６２１１号公報（「段落番号」００１１、「段落番号」００１３〜「段落番号」００１５、図１、２）特開２００１−１８０２３７号公報（「段落番号」００１０〜「段落番号」００２３、図１、２）

本発明は、既提案における上記のような懸念を払拭するために提案するものであり、粒状体が筒型に積層した体廃タイヤの全域に緻密に詰め込まれるように構成してフープテンションを十分に発揮させる廃タイヤ地盤造成材を提供している。

本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤの筒型積層体に廃タイヤが体積膨張するまで粒状体を詰め込んで成る廃タイヤ地盤造成材において、ビード部の曲率を小さく変形させた廃タイヤとビード部を相互に連結して筒型に積層する結合手段から構成し、結合手段をビード部の相互間を挟み止められる把持体にすることを特徴にしており、廃タイヤにおけるビード部の曲率を小さく変形させることで、タイヤ内側の凹凸空間の一部を解消して廃タイヤの全域に粒状体が緻密に詰込ませるのを容易にして、十分なフープテンションを発揮させている。

本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤのビード部の曲率を小さく変形させ、ビード部の相互間を挟み止める把持体で連結して廃タイヤの筒型積層体を形成しているので、廃タイヤのずれを防止し、その全域に粒状体を緻密に充填させて十分なフープテンションを発揮させると共に施工に要する手間を簡易にして施工期間を短縮する効果を発揮させている。

本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤの筒型積層体に廃タイヤが体積膨張するまで粒状体を詰め込んで成る廃タイヤ地盤造成材において、ビード部の曲率を小さく変形させた廃タイヤとビード部を相互に連結して筒型に積層する結合手段から構成し、結合手段をビード部の相互間を挟み止められる把持体にすることを特徴としており、廃タイヤのずれを防止しその全域に粒状体を緻密に充填させて、十分なフープテンションを発揮させている。

以下に、本発明による廃タイヤ地盤造成材の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、理解を容易にするために従来と同様の部位については同一の符号で表現している。

図１は、本発明による廃タイヤ地盤造成材を斜視図（ａ）と斜視図（ａ）を（ｂ）−（ｂ）矢視した断面(ｂ)で示す実施の形態であり、廃タイヤのビード部を詳細に示している。
筒型積層体１は、複数個の廃タイヤ２を積層することで構成されており、廃タイヤ２は、ビード部３がタイヤ内側に湾曲して凹凸状態を形成していることで内部に空洞部分４を形成しており、中央部分には開口６を形成して後述する粒状体５を受け入れるように構成されている。

本実施の形態では、図１(ａ)に見られるようにビード部３の相互間を把持体としての連結クリップ８によって挟み止めてタイヤを繋いでおり、ビード部３を連結クリップ８で押し広げながら連結するものである。これによって、連結クリップ８付近のビード部３は、その回り込み部分の曲率を小さくさせることで上下に広がってＣ型の空間が広げられることになり、ビード部３の湾曲形状をその曲率が小さくなるように変形させることで空洞部分４を開放状態にして、粒状体５が、空間上部４−１の隅々まで充填され易いように構成されている。

即ち、筒型積層体１は、積層した廃タイヤ２がそのビード部３の間を連結クリップ８によって相互に挟み止めることで、一体に構成されており、最下部と最上部のビード部３を除いた中間部のビード部３は、連結クリップ８によって直線状に挟み止められている。従って、中間部に配置されている廃タイヤ２の空洞部分４は拡大されており、開口６からの粒状体５が、空洞部分４の全域に容易に充填できるように構成されている。

連結クリップ８は、実験によると積層した2個の廃タイヤ２を連結するのに3個あれば充分である。又、連結クリップ８によって形成される空隙は、廃タイヤ２におけるビード部３の凸部分を２．５ｃｍ以下に小さくするだけで、粒状体５の充填が非常に容易になることも確認されている。

しかして、最下部のビード部３は、空洞部分４で粒状体５を受け止めるような形状に構成されているので、フープテンションの形成には悪影響が無いもので、突き固め棒７やバイブレーターの使用は極端に多くする必要が無い。又、最上部のビード部３は、廃タイヤ２の空洞部分４に粒状体５が充填され難い空間上部４−１を形成するが、最上部故に固め棒７やバイブレーターの使用で粒状体５を問題無く充填出来るものである。

廃タイヤの筒型積層体１は、複数の廃タイヤ２を積み重ねる際に必要に応じてずれ止め用に鉄筋を通して位置決めしたり、接着剤で廃タイヤ２の相互間を止めることを実施しているが、ビード部３の相互結合も上記実施の形態に限定されること無く、廃タイヤ２の相互結合と同時に接着剤やその他の把持体等でも実施可能である。

又、廃タイヤの筒型積層体１は、上記のように連結クリップ８で予め一体に止めしておくことで、出荷する時等のハンドリングが楽であり、同じ大きさの廃タイヤ２を予めペアにすることも容易である。

図１（ｂ）は、筒型積層体１に粒状体５を詰める工程を示しており、筒型積層体１を形成した廃タイヤ２の空洞部分４には、粒状体５を上方の開口６から詰めている。

粒状体５は、後述するように正のダイレイタンシーを生じることのできる材料か、突固めによる密度増加が期待できる材料であれば何でも良く、以下のような安価な材料であって良い。
（１）砕石
（２）砂、砂礫
（３）コンクリート塊
（４）ガラスくず、陶器くず
（５）石炭灰
（６）スラグ
（７）カキ殻
粒状体５としては、この他にも、「建設発生土」や「浚渫土砂」等であっても採用可能であるが、これらの場合には、中詰めされた粒状体がタイヤとタイヤの隙間から漏れ出るのを防止するために、ある程度以上の粒径を備えた粒状体を選択することが望ましいものである。

又、浚渫土や建設汚泥のようにヘドロが混ざったような軟弱土や粒径の小さい材料を用いる場合であっても、それぞれの粒状体に所定量のポリマーを混入させたり、廃タイヤの相互間を接着剤で隙間無く貼り合わせることで、ダイレイタンシーを確保できるように処置することによっても対処可能である。

さらに、粒状体として産業廃棄物である「コンクリート塊」、「カキ殻」「石炭灰」及び「鉄鋼スラグ」等を使用するようにした場合には、産業廃棄物に対するさらなる有効利用になるものであり、有意義な産業廃棄物の処理方法にもなる。

粒状体５は、廃タイヤ２の空洞部分４に詰められた後に、廃タイヤ２の空洞部分４に形成されている凹凸隙間にも粒状体が満遍なく充填されるように注意しながら、突き固め棒７を用いた振動もしくは上下運動によって詰め込まれるが、その際の突き固め棒７をずれ止め用の鉄筋で兼用することも可能である。

しかして、突き固め棒７等の機械による振動で加圧される粒状体５の移動は、下方もしくは加圧力の分力によって飛散する横方向が大部分であるが、本実施の形態では、廃タイヤの上方に形成される凸な空隙部が小さいので粒状体５の上方移動がそれほど必要でなく、全ての空洞部分４の隅々にまで粒状体５を詰めることが出来る。

尚、粒状体５の充填に関して、粒状体に水膨張性ポリマーを混ぜることで下方から吸水して地下水を供給するか、上方からの散水による水分の供給によって水膨張性ポリマーを膨張させることで、粒状体を廃タイヤに存在する隙間にまで充填し、残余の隙間にも粒状体を行き渡らせることも可能である。

図２は、粒状体が詰め込まれた廃タイヤの筒型積層体を膨張状筒型積層体に形成した実施の形態を示す断面図である。

本実施の形態では、連結クリップ８によって回り込み部分の曲率を小さくさせてＣ型の空間を上下に広げられたビード部３が、その湾曲形状を直線状に近い形状に変形されて空洞部分４を開放状態にしており、空間上部４−１の隅々にまで充填されている粒状体５に対して、筒型積層体１の上端部に余盛り１１を形成している。粒状体５は、余盛り１１に荷重を加えることで廃タイヤ２の空洞部分４にさらに詰められることになり、廃タイヤ２の空洞部分４に形成されている隙間に満遍なく充填され、より密に詰められた状態に形成された膨張状筒型積層体１２を構成させている。

他の実施の形態としては、膨張状筒型積層体１２に対して圧縮充填された粒状体５に水膨張性ポリマーを混合させておくものであり、上述したように地下水を下方から吸水することによって供給するか、地下水位が低いために地下水の給水が不可能な場合には、上方からの散水９で水分を供給することによって、水膨張性ポリマーを膨張させて空洞部分４に粒状体５を充分に圧縮充填した膨張状筒型積層体１２を構成している。

膨張状筒型積層体１２は、以上の構成によって上述した図７の左側に示す拡大断面のように、筒型積層体１の状態では、中間部のビード部３がクリップ８によって直線状に挟み止められているので、廃タイヤ２の空洞部分４が拡大されて開口６からの粒状体５は、空洞部分４の全域に容易に充填されている。

しかして、粒状体５が廃タイヤ２の空洞部分４に充分に詰められた状態にある過程では、仮想線の膨張形態には至っていないが、余盛りもしくは突き固め棒７による荷重が加えられると、余盛り等の粒状体５が廃タイヤ２の中に押し込まれることになり、これが仮想線まで廃タイヤ２を押し広げて、図７の右側に示す拡大断面のように、ダイレイタンシーを確保できる膨張状筒型積層体１２に形成している。

膨張状筒型積層体１２におけるダイレイタンシーの確保は、一般的に確認されているように、筒状の袋の中に粒状体を隙間無く詰めた形態の下に上からの荷重を加えると、粒状体が正のダイレイタンシーを生じることで、中詰め材料は自らを膨張させて袋を押し広げることになり、袋にはテンションが働くことになって粒状体を拘束する原理と同様である。

上記の状況にある袋内の粒状体は、拘束力に応じた剛性の増加を発揮するものであり、この際の筒状の袋は、全体として硬い杭状の改良体を形成することになるが、同様の原理に従う膨張状筒型積層体１２は、結果的に全体として硬い杭形状を構成することになり、大きな上載荷重にも耐え得るものである。

特に、膨張状筒型積層体１２を形成している廃タイヤ２は、本来的にスチールワイヤーがメッシュ状に入っていることでフープテンションに非常に強くなっているものであるから、スチールワイヤーさえ切れていなければ多少磨り減ったタイヤであっても粒状体５に対する相当の拘束応力を期待できる。それ故に、膨張状筒型積層体１２は、粒状体５を相当に硬い剛性の杭形状に形成させることになるので、有効な地盤改良材を構成できるものである。

以上のように、本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤを原型のままで再利用しながら中詰めする粒状体の緩みを無くすると共に、廃タイヤのフープテンションを活用させて長期間の締固め効果を確立させることで、以下に示すように、切土地盤と盛土地盤とに跨っている場合、道路・河川盛土等のように埋立て造成地を新規に構築する場合であっても、これを硬い杭状改良体を形成することと、さらに横方向にはしなやかな変形によってエネルギー吸収させることを可能にしており、常時や地震時に不同沈下を生じても地盤変形に順応的に追随できると共に、軟弱地盤であっても構造物の支持力を確実に向上させて有効な地盤造成を図れるものである。

図３は、本発明による廃タイヤ地盤造成材を構造物に適用して載荷荷重を支持する場合であり、軟弱地盤１３において基盤１４の上に膨張状筒型積層体１２を設置しており、その上に構造物１５を構築している。

これらの状態にあっては、膨張状筒型積層体１２の上に構造物１５からの荷重が加えられると、膨張状筒型積層体１２は、上述したように粒状体５は硬い剛性の杭形状を形成しており、構造物１５の大きな上載荷重にも充分に耐え得るものである。

図４は、本発明による廃タイヤ地盤造成材を適用させる他の実施の形態であり、膨張状筒型積層体１２の多数個をワイヤーや鉄筋もしくは梱包用の樹脂を用いる等の拘束材１６によって連結したもので、結果として図４（ａ）のように重厚なハニカム構造１７として使用できる実施の形態である。

又、図４（ｂ）は、膨張状筒型積層体１２を連続的に配置した布基礎１８の実施の形態を示しており、図４（ｃ）は、膨張状筒型積層体１２を直接基礎１９に適用した実施の形態である。

さらに、他の適用例としては、膨張状筒型積層体１２を盛土の周辺に隔壁を形成するように配置し、膨張状筒型積層体１２と盛土とをジオテキスタイルに構成すると共に、配置する膨張状筒型積層体１２間の盛土をタイヤチップ・タイヤシュレッズで兼用し、法面を構成する盛土をタイヤチップ・タイヤシュレッズで構成することも可能である。

図５は、膨張状筒型積層体１２で補強した造成地盤の実施の形態であり、図５（ａ）は、切土地盤２０と盛土地盤２１に跨らして構築する構造物１５のために膨張状筒型積層体１２を用いて造成されている。従って、造成地盤は常時や地震時に不同沈下を生じ易いが、本実施の形態のように膨張状筒型積層体１２を用いて造成することでこれらの不同沈下にも随時に順応できるもので、極めて有効な造成手段である。

又、図５（ｂ）は、膨張状筒型積層体１２を盛土内と盛土支持地盤に適用して盛土の安定を図っている実施の形態を示しており、盛土２２が長い線状構造物を構成しているので、大量の廃タイヤを利用することになるが、実際の施工にあたっては、軟弱地盤１３を掘削して別途に製造してきた地盤改良材１２を埋設した後に埋め戻す形態の施工法が効率的である。

又、道路・河川盛土２３等のように埋立て造成地を新規に構築する場合には、膨張状筒型積層体１２を構成している筒型積層体１を、予め所定の位置に設置しながら、粒状体を廃タイヤの中に充填することで膨張状筒型積層体１２を構成して置き、その後に盛土や埋立てしながら造成することが望ましいものである。

これによって造成される地盤は、柔らかい盛土内に硬い棒状改良体を配置させて散乱減衰を発生させることもできると共に、盛土を軽量材料であるタイヤチップやタイヤシュレッズ、スチレン発泡体等によって兼用することで軽量化することもできる。

さらに、道路盛土に適用して造成する場合は、地盤改良材１２を盛土の左右に壁状に施工することで交通振動を遮断することができるものであり、工場等で発生している機械振動を低減させて外部伝搬しないようにするには、膨張状筒型積層体１２が散乱減衰効果を有していることとも相俟って、工場の周りを膨張状筒型積層体１２で囲むように施工して振動を低減することもできる。

図６は、図５で示した造成地盤に関する他の実施形態であり、図６（ａ）は、上記実施の形態と同様に膨張状筒型積層体１２を切土地盤２０と盛土地盤２１に跨って建つ構造物１５に適用した例を示しているが、タイヤを高く積上げる場合の安定性を確保するために、膨張状筒型積層体１２に対してジオグリッド等の補強材２４を数個ごとに敷くことでジオテキスタイル２５に形成しており、粒状体５が下の地盤に逃げないようにシート２７を敷設している。これによって、ジオテキスタイル２５と中詰材である粒状体５とには、摩擦による相当のせん断抵抗が発揮されることになって、補強材２４には引張り力が作用することになるが、ジオテキスタイル２５と粒状体５とが一体となって安定した地盤構造を形成させており、切土地盤２０と盛土地盤２１が平常時において地盤が不同沈下を生じても、タイヤ改良体は鉛直方向には変形しにくいので、構造物の支持力を確実に向上させている。

さらに、地震時には、タイヤ改良体が横方向の変形には地盤に追随して動くので、タイヤ改良体にエネルギーを吸収させてその破壊を防ぎながら上部に伝わる慣性力を小さくさせて耐震安全性を向上させている。

図６（ｂ）は、図５で示したように膨張状筒型積層体１２を盛土内と盛土支持地盤に適用した造成地盤の他の実施形態である。

本実施形態でも、盛土２２を長い線状構造物に構成して大量の廃タイヤを利用しているが、軟弱地盤１３を掘削して別途に製造してきた膨張状筒型積層体１２を配置しながら、その間にタイヤチップやタイヤシュレッズ２６を充填させた後に埋め戻す形態で施工している。

又、道路・河川盛土２３等のように埋立て造成地を新規に構築する場合に、筒型積層体１を予め所定の位置に設置しながら、粒状体を廃タイヤの中に充填することで膨張状筒型積層体１２を構成して置くことは、上記実施の形態と同様であるが、この際に、接合特性に優れているタイヤチップ・タイヤシュレッズ２６を用いると図示のように極めて急勾配に盛土できる。

さらに、上記図６（ａ）で説明したように、膨張状筒型積層体１２に対してジオグリッド等の補強材２４を数個毎に敷くジオテキスタイル２５をこれに加えて施工すると、ジオテキスタイル２５は中詰材である粒状体５と摩擦による相当のせん断抵抗を発揮させることで補強材２４に引張り力を作用させて、粒状体５と一体的に安定した地盤構造を形成させる特性を発揮させることで、接合特性に優れているタイヤチップ・タイヤシュレッズ２６との併用による相乗効果で更に高盛土や急勾配の盛土から成る地盤を安定的に造成できるものである。

本発明による廃タイヤ地盤造成材は、廃タイヤのビード部を連結クリップで挟み込むことによって、粒状体を筒型に積層した体廃タイヤの全域に緻密に詰め込んで充分なフープテンションを発揮させており、切土地盤と盛土地盤とに跨っている場合、道路・河川盛土等のように埋立て造成地を新規に構築する場合であっても、廃タイヤ地盤造成材を硬い杭状改良体を形成することで軟弱地盤であっても構造物の常時の支持力を確実に向上させて有効な地盤造成を図りながら廃タイヤを大量に再利用している。

本発明による廃タイヤ地盤造成材を構成する筒型積層体の斜視図本発明の廃タイヤ地盤造成材を構成する膨張状筒型積層体の断面図本発明における膨張状筒型積層体の適用状態図本発明における膨張状筒型積層体を適用する実施の形態図本発明における膨張状筒型積層体の他の適用状態図本発明における膨張状筒型積層体を適用する他の実施の形態図粒状体を充填する廃タイヤのフープテンション発生図従来の廃タイヤによる膨張状筒型積層体と粒状体の充填形態図

符号の説明

１筒型積層体、２廃タイヤ、３ビード部、４空洞部分、
５粒状体、６開口、７突き固め棒、８連結クリップ、
９散水、１０、１２膨張状筒型積層体、１１余盛り、
１３軟弱地盤、１４基盤、１５構造物、１６拘束材、
１７ハニカム構造、１８布基礎、１９直接基礎、２０切土地盤、
２１盛土地盤、２２盛土、２３道路・河川盛土、２４補強材、
２５ジオテキスタイル、２６タイヤチップ・タイヤシュレッズ、
２７シート

Claims

廃タイヤの筒型積層体に廃タイヤが体積膨張するまで粒状体を詰め込んで成る廃タイヤ地盤造成材であって、ビード部の曲率を小さく変形させた廃タイヤと該ビード部を相互に連結して筒型に積層する結合手段から構成する廃タイヤ地盤造成材。
結合手段が、ビード部の相互間を挟み止められる把持体であることを特徴とする請求項１に記載の廃タイヤ地盤造成材。