JP2008256078A - 掘削土を使用した管保護材の製造方法とこれを実施した管保護材の生産プラント及びこれにより生産された管保護材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、ガス、水道、下水道等の建設工事で発生する掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を管保護材として再生加工することによって掘削土の再利用率を飛躍的に高めその副次的効果として指定廃棄物処理場不足の問題を解決するとともに、埋設の深さを60cm程度にしても路床部の強度が充分に保持できる管保護材を実現することにより問題点を解決したものである。
【選択図】 図1
Description
本発明により、ガス、水道、下水道等の建設工事で発生する掘削土(建設残土)と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を天然砂の代わりの管保護材として再生することが出来る。
ガス、水道、下水道等の建設工事は交通の障害を最小限にするため速やかに、確実に復旧する必要があるために、従来の復旧工事の材料としてはバージン砕石を主材とし、管保護材は天然の砂が使用されている。最近、ガス、水道、下水道等の建設工事で一部には表層のコンクリート塊、アスファルト塊を破砕加工して指定粒度のものをそれぞれ単体の骨材や路床材や路盤材として再利用されているが、管保護材には透水性・クッション性や施工性に問題があり再利用することが出来なかった。
このため、ガス、水道、下水道等の工事によって掘り出された路盤と路床の土砂は一部が路床材や路盤材としては利用されているが、管保護材には天然の砂を使用して埋め戻す「土砂入替工法」が従来から行なわれている。
最近のガス、水道、下水道等の建設工事における管の埋設の深さは以前より浅くなり、60cmが主流になっているが、管の埋設の深さの60cmは道路構造上の路床部にあたるため、管の保護材として使用されている天然の砂は路床部としての強度はほとんど無いので地盤沈下の原因になっている。
このため従来のガス、水道、下水道等の建設工事では、管保護材を主体とした埋戻用の砂採取と掘削土砂の廃棄処分、掘削土砂の運搬コスト等の様々な問題が発生している。即ち、管保護材用の天然砂の採取は自然環境を破壊し、貴重な天然資源を枯渇させてしまうために自然破壊や資源枯渇は深刻な状態にある。又、天然砂の採取は採取場の距離も遠く、ダンプの往路が空車となることから非効率である。
本発明の目的は、ガス、水道、下水道等の建設工事で発生する掘削土(建設残土)と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を管保護材として再生加工することによって掘削土の再利用率を飛躍的に高めその副次的効果として指定廃棄物処理場不足の問題を解決するとともに、埋設の深さを60cm程度にしても路床部の強度が充分に保持できる管保護材を得ることにある。
本発明の掘削土を使用した管保護材は、天然砂の粒径の0.5mmよりも小さな粒径の土砂と2.0mmよりも大きな粒径の土砂を含んでいるため転圧による締固めの強度が大であるため、管の埋設の深さが60cm程度でも路床部の強度が充分に保持でき、しかも最近水道工事等において管の保護として使用されるポリエチレン製のスリーブに対しても傷を付けることが無く安定的に保護することができる。
本発明により、環境破壊の原因となっている掘削土を、従来の天然砂等の管保護材料用埋戻材と同等品質に改良してリサイクル可能にしたために、廃棄物が資源として有効活用され、骨材採取による自然破壊、資源の枯渇防止に寄与し又、深刻な廃棄物処理場の不足を補う効果がある。
これに加えて、掘削土砂の運搬コスト等が節約されるために、現在の管工事にともなって発生している様々な問題を同時に解決することが出来る。
図1において、10は原料ホッパーである。原料ホッパー10には、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊が投入される。11はグリズリフィーダーである。グリズリフィーダー11は原料ホッパー10の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行う。12は圧縮式破砕機である。圧縮式破砕機12は、二つの歯車の間に原料をはさみ込んで圧縮により破砕を行うもので、大きな塊の原料をある程度の大きさ以下に破砕する機能を持っている。
圧縮式破砕機12はグリズリフィーダー11より送り出される一定の大きさ以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスフアルト塊を破砕する。
14は生石灰を貯蔵する生石灰サイロである。15は、生石灰サイロ14から生石灰を送り出すスクリュウフィーダーである。スクリュウフィーダー15は生石灰サイロ14から送り出す生石灰の量をその回転数を変えることにより調節する。
16は、スクリュウフィーダー15から送り出される生石灰を、磁選機13より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物に加えるスクリューコンヘ゛アである。
一次衝撃式破砕機18は、振動ふるい機17によりふるい分けられた40mm以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等を再度破砕し40mm以下にする。
19は一次衝撃式破砕機18の破砕物を振動ふるい機17に戻すコンベアーである。20は集じん機で、振動ふるい機17の周囲に発生するダストを集め周囲に飛散するのを防止する。
21は集じん機20が集めたダストをコンベアー19に送り出して振動ふるい機17に加えるスクリュウフィーダーである。
30,31は、夫々7mmの網目を持った振動ふるい機である。振動ふるい機30,31はふるい分ける原料の流れ方向に横線が入らないハープスクリーンの網を採用した網に原料が付着する面が少ない構成とし、動作空気圧5-10Kg/cm2の圧縮空気により網の緊張を緩めて付着物を除去するクリーニング゛システムを備えている。
振動ふるい機30,31は、40mm以下の生石灰と、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の混合物を粒径7mm以下のものと以上の物にふるい分ける。
二次衝撃式破砕機32は、振動ふるい機30,31によりふるい分けられた粒径7mm以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等を破砕し粒径7mm以下にする。
33は、第三、第四の材料ホッパー26,28に保持されている振動ふるい機30,31によりふるい分けられた粒径7mm以下の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の材料を混合する混合機である。34は製造された管保護材料、35は管保護材料34に混入されない第三の材料ホッパー26の材料である。
原料ホッパー10には、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊の中に混入している配管片等の大きな異物がとり除かれた後、掘削土70〜97%に対して骨材となるコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物が0〜25%の割合で投入される。掘削土とコンクリート塊、アスフアルト塊との割合は、掘削土の特性を見て調整される。骨材のコンクリート塊とアスフアルト塊の比率は任意で、必ずしも両方を加える必要はなく、いずれか一方だけを使用することも出来る。
原料ホッパー10の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスフアルト塊はグリズリフィーダー11により一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けられ、一定の大きさ以下の物は磁選機13により鉄片などの磁性金属類を除去される。
掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物に加えられる生石灰の量は、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の3%程度であるが、掘削土の特性により加えられる生石灰の量が調整され、良質の掘削土の場合には少なく、質が悪い場合には多くして、5%以下の混合比率で調整される。生石灰の混合比率は、サイロ14から送り出す生石灰の量をスクリュウフィーダー15の回転数を変えることにより調節される。
振動ふるい機17は掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物のふるい分けを行うために、その周囲に粉じんが発生するので、これを集じん機20で集めて、周囲に飛散するのを防止すると共に、集じん機20が集めた粉じんダストを振動ふるい機17に戻すようにしている。このために、粉じん公害が発生するのが防止されるだけでなく、集めた粉じんダストは管保護材の原料として使用することが出来る利点がある。
振動ふるい機30の網目を7mmに設定した理由は次の通りである。
従来の管保護材として使用されている天然の砂は、その粒径がほぼ2.0−0.5mmであるため透水性が高く、施工性も良いが強度はほとんど無い。
一方、掘削土はその大部分が土であるためその粒径が砂に比べて細かい細粒分が多いが、細粒分が多いと水を含んだ場合に流動性が増してドロドロになってしまい施工性や耐水性が悪く管保護材としての機能も不十分になる。このため、管保護材に出来るだけ粒度の大きな粒子を含ませるために、掘削土に建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を加えている。
このような問題を解決するために、管保護材の粒子の最大粒度を変えて各種の試験を行った結果、管保護材の粒子の最大粒度は7mmが良いことが判明したので、二次振動ふるい機30の網目を7mmに設定した。
一方、振動ふるい機30によりふるい分けられた粒径7mm以上の混合物は、第二の材料ホッパー24に保持され、振動フィーダー25により破砕機32に送り込まれ破砕される。
破砕機32により破砕された材料は振動ふるい機31に加えられ、粒径7mm以下の混合物が選別される。
振動ふるい機31によりふるい分けられた粒径7mm以下の混合物は、第四の材料ホッパー28に保持される。一方、振動ふるい機31によりふるい分けられた粒径7mm以上の混合物は、再度第二の材料ホッパー24と振動フィーダー25を介して破砕機32に送り込まれ破砕される。
振動ふるい機30,31の7mmの網目のふるいは、ハープスクリーンの網を採用した網に原料が付着する面が少ない構成であるが、目ずまりを防ぐために動作空気圧5-10Kg/cm2の圧縮空気によるエアパージを行っている。
第三の材料ホッパー26と第四の材料ホッパー28に保持されている混合物は、混合機33により所定の比率で混合され管保護材料34が製造される。
第三の材料ホッパー26と第四の材料ホッパー28の混合物の混合比率は、原料の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊の状況を見ながら管保護材料33に混入される土が一定の割合になるように、重量比で1:1乃至3:1程度の割合の比率に設定される。
原料の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊に含まれている土の割合が多い場合には、管保護材料34に混入されない第三の材料ホッパー26の材料35が残ることがあるが、土の割合が多い第三の材料ホッパー26の材料は、pHの値を調整して植物などを育成する培養土として使用することが出来る。
建設廃棄物のコンクリート塊 0%〜25%アスファルト塊 0%〜25%掘削土70%〜97%、安定処理材の生石灰 5%以下である。
尚、建設廃棄物のコンクリート塊には、屋根瓦等の混合物を使用することが出来る。
本発明の管保護材生産プラントにより生産される管保護材には安定処理材としての生石灰が添加されているために、
*水和反応により、生石灰と水が反応してその水和反応熱によリ水分が蒸発し、改
良土の合水比が下がる。
*ポゾラン反応により、生石灰が土砂中のアルミナやケイ素と反応し、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウムなどの化合物となり、土砂を団結化する。
*炭酸化反応により、生石灰の一部が炭酸ガスと反応し、炭酸カルシウムとなり土の強度を増加させる。
*イオン交換反応により、細かい粘土粒子を団粒化し土を締め固めやすいものにする。
という各種の効果が得られるため管保護材としての特性が大幅に改善される。
本発明の掘削土を使用した管保護材の製造方法を実施したプラントにより生産された管保護材を使用することにより、管保護材用の天然砂採取の必要が無くなるので自然破壊が防止されるだけでなく、掘削土砂の廃棄処分の必要が無くなるために公害が防止される。これに加えて、掘削土砂の運搬コスト等が節約されるために、現在の各種管埋設工事にともなって発生している様々な問題を同時に解決することが出来る。
11・・・グリズリフィーダー
12・・・圧縮式破砕機
13・・・磁選機
14・・・生石灰サイロ
15・・・生石灰を送り出すスクリュウフィーダー
16・・・スクリューコンヘ゛ア
17・・・一次振動ふるい機
18・・・一次衝撃式破砕機
19・・・コンベアー
20・・・集じん機
21・・・スクリュウフィーダー
22,24,26,28・・・第一、第二、第三、第四の材料ホッパー
23,25・・・第一、第二の材料ホッパー22,24の材料を送出する振動フィーダー
27,29・・・第三、第四の材料ホッパー26,28の材料を送出する可変速定量供給機
30,31・・・7mmの網目を持った振動ふるい機
32・・・二次衝撃式破砕機
33・・・第三、第四の材料ホッパー26,28に保持されている材料を混合する混合機
34・・・製造された管保護材料
35・・・管保護材料34に混入されない第三の材料ホッパー26の材料
Claims (6)
- 掘削土70%〜97%に、建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物0%〜25%と5%以下の生石灰を加え、
前記生石灰の加えられた掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を40mmの網目を持ったふるいによりふるい分けを行い粒径が40mm以上のものと以下のものに分類し、
粒径が40mm以上のものは破砕を行って再度40mmの網目を持ったふるいによりふるい分けを行いその粒径が40mm以下の混合物を得て、
その粒径が40mm以下の混合物を更に7mmの網目を持ったふるいによりふるい分けてその粒径が7mm以上のものと以下の二種類の混合物にふるい分けを行い、
前記の7mm以上の混合物を破砕した後更にふるい分けてその粒径が7mm以下の混合物を得て管保護材として使用するようにしたことを特徴とする掘削土を使用した管保護材の製造方法。 - 掘削土70%〜97%に建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物0%〜25%を加え、
前記掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を一定の大きさ以上のものと以下のものにふるい分けを行い、
前記のふるい分けにより選別された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を一定の大きさ以上のものを破砕し、
前記のふるい分けにより選別された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物の一定の大きさ以下のものと前記掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物の破砕されたものに5%以下の生石灰を加え、
前記生石灰の加えられた掘削土に建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を40mmの網目を持ったふるいによりふるい分けを行い粒径が40mm以上の混合物と以下の混合物に分類し、
粒径が40mm以上の混合物は二次破砕を行って40mmの網目を持ったふるいによりふるい分けを行い40mm以下の混合物を得て、
粒径が40mm以下の混合物を7mmの網目を持ったふるいによりその粒径が7mm以上のものと以下の二種類にふるい分けを行いその粒径が7mm以下の混合物を得て、
前記の二種類にふるい分けられた混合物のうち7mm以上の混合物を破砕した後再度7mmの網目を持ったふるいによりふるい分けてその粒径が7mm以下の混合物を得て管保護材として使用するようにしたことを特徴とする掘削土を使用した管保護材の製造方法。 - 掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊が投入される原料ホッパー、
生石灰を貯蔵する生石灰サイロ、
掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を破砕する圧縮式破砕機、
圧縮式破砕機により破砕された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物に生石灰を混合する手段、
圧縮式破砕機により破砕された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物と生石灰との混合物を粒径40mm以下のものと以上の物にふるい分ける40mmの網目を持った振動ふるい機、
振動ふるい機によりふるい分けられた40mm以上のコンクリート塊等の破砕物に生石灰を混合した混合物を破砕し振動ふるい機に加える一次衝撃式破砕機、
振動ふるい機によりふるい分けられた40mm以下のコンクリート塊等の破砕物に生石灰を混合した混合物をふるい分けてその粒径が7mm以上の混合物と7mm以下の混合物との二種類の混合物にふるい分けを行う7mmの網目を持った振動ふるい機、
前記の振動ふるい機により二種類にふるい分けられた7mm以上の混合物を破砕した後再度振動ふるい機によりふるい分けてその粒径が7mm以下の混合物を得る手段、
とを具備し、粒径が7mm以下の混合物を管保護材として得ることを特徴とする管保護材の製造プラント。 - 掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊が投入される原料ホッパー、
原料ホッパーの掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行うグリズリフィーダー、
グリズリフィーダーより送り出される一定の大きさ以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を破砕する圧縮式破砕機、
グリズリフィーダーより送り出される一定の大きさ以下の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等と圧縮式破砕機により破砕された物とが加えられその中の鉄片などの磁性金属類を除去する磁選機、
生石灰を貯蔵する生石灰サイロ、
生石灰を貯蔵する生石灰サイロから送り出す生石灰の量を調節出来るスクリュウフィーダー、
スクリュウフィーダーから送り出される生石灰を磁選機より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物に加えるスクリューコンヘ゛ア、
スクリューコンヘ゛アから送り出される生石灰と磁選機より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の混合物を粒径40mm以下の混合物と以上の混合物にふるい分ける40mmの網目を持った振動ふるい機、
振動ふるい機によりふるい分けられた40mm以上の混合物を再度破砕し振動ふるい機に加える一次衝撃式破砕機、
振動ふるい機によりふるい分けられた40mm以下のコンクリート塊等の破砕物に生石灰を混合した混合物をふるい分けてその粒径が7mm以上の混合物と7mm以下の混合物の二種類の混合物にふるい分けを行う7mmの網目を持った振動ふるい機、
前記の振動ふるい機により二種類にふるい分けられた7mm以上の混合物を再度破砕し7mmの網目を持った振動ふるい機に加える二次衝撃式破砕機、
とを具備し、粒径が7mm以下の混合物を管保護材として得ることを特徴とする管保護材の製造プラント。 - 請求項3乃至4において、二次振動ふるいにエアパージを行うことを特徴とする管保護材の製造プラント。
- 掘削土70%〜97%、建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物0%〜25%、生石灰5%以下の成分で、
その粒径が7mm以下のものであることを特徴とする管保護材。
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