JP2007224566A - 軽量硬質成形体及び軽量硬質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でありながら十分な強度を担保した定形性を具備した軽量硬質成形体を提供すること。
【解決手段】可撓性を有する拘束シートと、前記拘束シートにスラリー形態で充填して封入される少なくとも固化材、水、気泡体、及び泥土の混合物で構成した硬質成形材とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川、湖池、ダム等から発生する廃棄汚泥汚泥等や建設発生土等の土砂を有効活用する軽量硬質成形体及び軽量硬質成形体の製造方法に関するものである。

軽量盛土は、軟弱地盤上や地すべり地の盛土、傾斜地拡幅盛土、構造物の背面盛土など荷重軽減や土庄低減を図る必要のある場所に盛土する場合に有用である。軽量盛土を用いた工法はその軽量特性から大型重機を必要とせず締固めの必要もないことから施工性が高いものとして知られている。

従来の軽量盛土工法としては、発泡スチロール土木工法（以下ＥＰＳ工法）が特許文献１，２により、又、気泡混合軽量土工法が特許文献３，４により知られている。
ＥＰＳ工法は、高分子材の大型発泡スチロールブロックを盛土材料や裏込め材料として積み重ねて用いる工法であり、軽量でありながら耐圧縮性、自立性、耐水性に優れているという特徴がある。
気泡混合軽量土工法は、現地プラントにおいてセメントなどの固化材、原料土に水及び気泡等を混合した軽量土をポンプで圧送して施工する工法である。

特開２００５−２０７１０８号公報 特開２００５−８３０９６号公報 特開２００１−１９３０７０号公報 特開２００２−２４２１８９号公報

前記した従来工法にあっては、次のような問題点がある。
すなわち、ＥＰＳ工法によれば、発泡スチロールブロックは軽量でありながら耐圧縮性、自立性が高く、高い耐水性も有する反面、施工時の雨水侵入や完成後の地下水位等の変動がある場所では浮力等を考慮しなければならないといった問題がある。
また、耐油性に劣ることから溶融しやすく、耐熱性にも劣ることから火災によって燃焼しやすいなどの問題がある。

また、気泡混合軽量土工法によれば、現場に運搬した材料に水及び気泡を混合して作ることから軽量性、流動性に優れ加工性、施工性が高い反面、１日の施工層高さが１メートル以下であるといった制約があることや硬化するまでの養生期間を必要とする問題がある。また、降雨時の施工が困難であるといった問題もある。

また、ＥＰＳ工法及び気泡混合軽量土工法に共通した問題点としては、構造体の圧縮、せん断、及び曲げに対する耐力が小さいうえに、耐候性にも問題がある。

本発明は以上の問題点を解決するために成されたもので、その目的とするところは廃棄物の有効活用を図りつつ、耐力の向上が図れる軽量硬質成形体およびその製造方法を提供することにある。

上記のような問題を解決するために、本願の第１発明は、軽量材を主材とした軽量硬質成形体であって、可境性を有する袋状の拘束シートと、前記袋状の拘束シートにスラリー形態で充填して封入される少なくとも固化材、水、気泡体及び泥土の混合物で構成した硬質成形材と、からなり、前記硬質成形材の外面を前記拘束シートで覆って拘束したことを特徴とする、軽量硬質成形体である。
本願の第２発明は、軽量材を主材とした軽量硬質成形体であって、可境性を有する袋状の拘束シートと、前記袋状の拘束シートにスラリー形態で充填して封入される少なくとも固化材、水、発泡ビーズ、及び泥土の混合物で構成した硬質成形材と、からなり、前記硬質成形材の外面を前記拘束シートで覆って拘束したことを特徴とする、軽量硬質成形体である。
本願の第３発明は、前記第１発明又は第２発明において、前記硬質成形材に繊維（短繊維、又は長繊維）を混入させたことを特徴とする、軽量硬質成形体である。
本願の第４発明は、前記第１発明乃至第３発明の何れかにおいて、前記泥土が河川、湖池、ダム等から発生する廃棄汚泥であることを特徴とする、軽量硬質成形体である。
本願の第５発明は、前記第１発明乃至第４発明の何れかにおいて、全体形状が方形のブロック状又はマット状を呈することを特徴とする、軽量硬質成形体である。

本願の第６発明は、軽量材を主材とした軽量硬質成形体の製造方法であって、可境性を有する袋状の拘束シートの内部に、少なくとも固化材、水、気泡体、及び泥土を混練したスラリー状の成形材を充填して封入し、外面を前記拘束シートで覆って拘束するように硬質成形材を前記袋状の拘束シートの内部で養生させて所定の形状に成形することを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法である。
本願の第７発明は、軽量材を主材とした軽量硬質成形体の製造方法であって、可境性を有する袋状の拘束シートの内部に、少なくとも固化材、水、発泡ビーズ、及び泥土を混練したスラリー状の成形材を充填して封入し、外面を前記拘束シートで覆って拘束するように硬質成形材を前記袋状の拘束シートの内部で養生させて所定の形状に成形することを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法である。
本願の第８発明は、前記第６発明又は第７発明において、前記硬質成形材に繊維（短繊維、又は長繊維）を混入させたことを特徴とする、軽量硬質成形体である。
本願の第９発明は、前記第６発明乃至第８発明の何れかにおいて、拘束シートを型枠に兼用して所定の形状に成形したことを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法である。
本願の第１０発明は、前記第６発明乃至第８発明の何れかにおいて、型枠の内側に拘束シートを配置して所定の形状に成形したことを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法である。

本発明は次の効果を得ることができる。
＜１＞拘束シートの拘束作用により硬質成形材の曲げや圧縮に対する耐力が増すため、軽量硬質成形体の全体としての圧縮耐力と、曲げ耐力が大幅に向上する。
特に、軽量硬質成形体の一部に外力が作用した場合であっても硬質成形材が割れたり圧潰し難くなって、脆性も改善できる。
＜２＞軽量で、かつ貧配合でありながら、十分な強度を担保した定形性を具備した軽量硬質成形体を提供することができる。
＜３＞原料として各種汚泥等の廃棄物を有効に活用できて産廃問題の解消に大きく貢献できる。
＜４＞軽量硬質成形体を工場又は現場にて高品質にプレキャストで製造することができる。
特に、浚渫汚泥の発生する河川やダムの近傍で、軽量硬質成形体を製造した場合には、泥土の長距離輸送が不要となるだけでなく、軽量硬質成形体を例えば堤体の増築資材としてそのまま活用できるから、軽量硬質成形体の運搬や保管ヤードを省略することができる。
＜５＞軽量硬質成形体は、盛土の代替材、軟弱地盤の置換材、擁壁材、落石の緩衝材等として各種の用途に有効活用することができる。
＜６＞大量の軽量硬質成形体を軽量盛土ブロックとしてストックすることが可能であるから、必要数量に応じて安定して供給することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。

（１）軽量硬質成形体の概要
図１は本発明による軽量硬質成形体の一形態を斜視図として示し、図２は、軽量硬質成形体の製造工程を示している。
本発明の軽量硬質成形体１０は、袋状の拘束シート１１と、拘束シート１１内に充填する硬質成形材１２とから構成する（図１）。
軽量硬質成形体１０の外形形状は、マット形状、多面体ブロック形状など、用途に応じて自由に選択する。軽量硬質成形体１０を複数積み上げた際のズレを防止するために俵合構造の異型ブロック形状の組合わせにすると好適である。
また軽量硬質成形体１０の大きさは、運搬移動性を考慮した寸法とする。

（２）拘束シート
拘束シート１１は、内部に硬質成形材１２を収容するとともに硬質成形材１２を拘束する機能部材としての他に、保管中や使用中に硬質成形材１２を激しい温度変や直射日光、或いは溶解性の水溶液から護る耐候部材としても機能するシートである。
拘束シート１１としては、例えば織布、不織布などの可境性を有し、強靭で引張強度の高い素材が使用可能である。
本例では後述するように硬質成形材１２の軽量材として気泡体１２３を使用する場合は、拘束シート１１の素材として、上記した物性に加えて透湿防水性を具備したシートを用いるとよい。
拘束シート１１の大きさは、運搬移動性を考慮しつつ使途に応じて適宜選択するものとし、またその形状も使途に応じた軽量硬質成形体１０の外形形状に応じた形状とする。
また、拘束シート１１の自由な膨張変形を拘束して軽量硬質成形体１０の外形形状を維持できるように、拘束シート１１の内部に予めベルトや紐材他方向に向け横断させて接続しておく場合もある。

（３）硬質成形材
硬質成形材１２は、セメントなどの固化材１２１、泥土１２２、軽量材としての気泡体１２３、及び水１２４を適宜選択した混合物を、工場又は現場プラントで混練して製造する。
前記泥土１２２として河川、湖池、ダム等から発生する浚渫汚泥や各種の建設現場から発生した土砂、フライアッシュ等をを使用することにより廃棄物の廃棄処理問題を解消できて環境適応性を高めることができる。

（４）製造方法
現場プラントの撹拌装置３０にセメントなどの固化材１２１、泥土１２２、気泡体１２３、及び水１２４を適宜の配合比で投入して撹拌混合し、比重０．５〜１．５程度のスラリー形態の硬質成形材１２を製造する。実用上、スラリー形態の硬質成形材１２の比重は０．８〜１．０の範囲が望ましい。

軽量硬質成形体１０の外形形状に合わせて組立てた型枠２０の内部に拘束シート１１をセットする。
本例においては型枠２０を上面のみが開放された函形に組立て、軽量硬質成形体１０の全体形状が方形ブロック体に成形する場合について説明する。

つぎに、前記したスラリー形態の硬質成形材１２を前記撹拌装置３０からのびる注入管３１を介しポンプ圧送して拘束シート１１の内部に充填する。
スラリー形態の硬質成形材１２は型枠２０の成形面の形状に沿って流動する。
拘束シート１１はその可撓性によりスラリー状の硬質成形材１２の流動変形を阻害しない。
拘束シート１１を密封して養生した後、型枠２０から拘束シート１１ごと抜き出すことにより軽量硬質成形体１０が完成する。

尚、軽量材に気泡体１２３を用いた場合は、セメントなどの固化材１２１の配合比が大きくなるから、養生中に硬質成形材１２の表面にアバタの発生を防止できる。

このようにして製造した軽量硬質成形体１０は軽量であるから運搬移動が容易である。
さらに、製造した軽量硬質成形体１０は、将来の使用に備えて倉庫に大量にストックして保管する。

また、軽量硬質成形体１０は型枠２０を用いて成形することの他に、型枠２０を使用せずに、直接、拘束シート１１の内部にスラリー状の硬質成形材１２を充填して封入することにより、マット状に成形することも可能である。（図３）

［その他の実施の形態１］
硬質成形材１２の軽量材として気泡体１２３に代えて、発泡ビーズを用いても良い。
発泡ビーズとしては、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等のビーズ状のものを使用できる。
軽量材として発泡ビーズを混合する場合は、拘束シート１１として、可境性のほかに透水性を有する素材も使用可能である。
本例にあっては、発泡ビーズを用いることで、泥土１２２の配合比を大きくできるので、産業廃棄物である泥土１２２の有効活用量が増す利点がある。

［その他の実施の形態２］
また硬質成形材１２の混合材料として繊維を追加してもよい。
繊維は、使途に応じて短繊維や長繊維を選択する。添加量も適宜に選択する。
繊維を追加して混合するのは、軽量材として気泡体１２３を用いる場合だけでなく、発泡ビーズを使用する場合にも適用できる。
本例のように繊維を追加して製造したスラリー状の硬質成形材１２を拘束シート１１で拘束することで、繊維の混入がない場合と比べて軽量硬質成形体１０の圧縮や曲げに対する変形強度が格段に向上する。
したがって、繊維が硬質成形材１２の変形を抑制するので硬質成形材１２の固化材１２１を貧配合にしても十分な強度が得られる。
本例にあっては、軽量硬質成形体１０を大きな圧縮力や曲げ力が作用する使途に使用する場合に好適である。

［使用例］
つぎに軽量硬質成形体１０の使用例について説明する。
図４は、ブロック形状に形成した軽量硬質成形体１０を擁壁４０の背面空間に積上げ、軽量硬質成形体１０群の最上に覆土５０した軽量盛土工法に適用した例を示す。

軽量硬質成形体１０はプレキャスト製品であるため、雨天であっても天候に影響されることなく高品質な施工することができる。
また、軽量硬質成形体１０はプレキャスト製品であるため、施工途中において養生工程を設けなくて済み、従来の気泡混合軽量土のような一日の施工層高さを制約されることなく施工することができる。

本発明に係る軽量硬質成形体１０を軽量盛土工法に使用すれば、盛土材として一般土砂を用いる場合と比べて同程度の強度を確保しつつ、擁壁４０に作用する水平方向の圧力を低減することができる。
また、軽量硬質成形体１０は、拘束シート１１が硬質成形材１２を一体化して拘束しているため、従来の気泡混合軽量土よりも曲げ、せん断、引張り強度、クラック防止等に対する高い耐久性を実現することができる。

図５は、軽量硬質成形体１０を軟弱地盤６０上の補強マットとして使用した例を示す。
軟弱地盤６０を掘削して形成した凹部内、または軟弱地盤６０上に予め製造してストックしておいた軽量硬質成形体１０を隙間なくしき並べ、これらの軽量硬質成形体１０上に覆土５０する。

このように軽量硬質成形体１０を軟弱地盤６０上に補強マットとして使用した場合には、軽量硬質成形体１０による自重が小さいことから、支持地盤の沈下を軽減できて、周辺の地盤に対する影響を少なくすることができる。

本発明に係る一部を破断した軽量硬質成形体の斜視図。 軽量硬質成形体の製造方法の説明図。 軽量硬質成形体をマット状に成形した場合の説明図。 軽量硬質成形体の使用例の説明図。 軽量硬質成形体の他の使用例の説明図。

符号の説明

１０・・・軽量硬質成形体
１１・・・拘束シート
１２・・・硬質成形材
２０・・・型枠
３０・・・撹拝装置
４０・・・擁壁
５０・・・覆土
６０・・・軟弱地盤

Claims (10)

1. 軽量材を主材とした軽量硬質成形体であって、
   可境性を有する袋状の拘束シートと、
   前記袋状の拘束シートにスラリー形態で充填して封入される少なくとも固化材、水、気泡体及び泥土の混合物で構成した硬質成形材と、からなり、
   前記硬質成形材の外面を前記拘束シートで覆って拘束したことを特徴とする、
   軽量硬質成形体。
2. 軽量材を主材とした軽量硬質成形体であって、
   可境性を有する袋状の拘束シートと、
   前記袋状の拘束シートにスラリー形態で充填して封入される少なくとも固化材、水、発泡ビーズ、及び泥土の混合物で構成した硬質成形材と、からなり、
   前記硬質成形材の外面を前記拘束シートで覆って拘束したことを特徴とする、
   軽量硬質成形体。
3. 請求項１又は請求項２において、前記硬質成形材に繊維を混入させたことを特徴とする、軽量硬質成形体。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、前記泥土が河川、湖池、ダム等から発生する廃棄汚泥であることを特徴とする、軽量硬質成形体。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかにおいて、全体形状が方形のブロック状又はマット状を呈することを特徴とすることを特徴とする、軽量硬質成形体。
6. 軽量材を主材とした軽量硬質成形体の製造方法であって、
   可境性を有する袋状の拘束シートの内部に、少なくとも固化材、水、気泡体、及び泥土を混練したスラリー状の成形材を充填して封入し、
   外面を前記拘束シートで覆って拘束するように硬質成形材を前記袋状の拘束シートの内部で養生させて所定の形状に成形することを特徴とする、
   軽量硬質成形体の製造方法。
7. 軽量材を主材とした軽量硬質成形体の製造方法であって、
   可境性を有する袋状の拘束シートの内部に、少なくとも固化材、水、発泡ビーズ、及び泥土を混練したスラリー状の成形材を充填して封入し、
   外面を前記拘束シートで覆って拘束するように硬質成形材を前記袋状の拘束シートの内部で養生させて所定の形状に成形することを特徴とする、
   軽量硬質成形体の製造方法。
8. 請求項６又は請求項７において、前記硬質成形材に繊維を混入させたことを特徴とする、軽量硬質成形体。
9. 請求項６乃至請求項８の何れかにおいて、拘束シートを型枠に兼用して所定の形状に成形したことを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法。
10. 請求項６乃至請求項８の何れかにおいて、型枠の内側に拘束シートを配置して所定の形状に成形したことを特徴とする、軽量硬質成形体の製造方法。
    

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