JP2014173284A - 混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法 - Google Patents

混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法 Download PDF

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有三 赤司
Hiroki Kanno
浩樹 菅野
Yosuke Yamakoshi
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Abstract

【課題】簡易な構造で効率よく且つ安価に浚渫土等の軟弱土に製鋼スラグを混合するための混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法の提供。
【解決手段】複数のベルトコンベア2,2...と、ベルトコンベア2上で軟弱土4に製鋼スラグ5を添加するスラグ供給手段6と、スラグ供給手段6より下流側にあって、ベルトコンベア2,2の乗継ぎ部に介在させた分岐式ホッパ20とを備え、分岐式ホッパ20は、上流のベルトコンベアより排出された製鋼スラグ添加土21が投入されるホッパ部22と、各々上端の切分け口がホッパ部22の底部と連通し、下端の排出口24a〜24dより製鋼スラグ添加土21a〜21dを切り分けた状態で下流のベルトコンベア2上に排出する複数の分岐路25a〜25dとを備え、複数の分岐路の排出口24a〜24dが下流のベルトコンベア2の移送方向に直列配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼の精製過程で副産物として生じる製鋼スラグを混合させて軟弱土の強度を改良するための混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法に関する。
従来、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼精製の過程で副産物として生じる製鋼スラグを混合させることにより軟弱土を強度改良してなるカルシア改質土を地盤材、干潟・浅場造成材等の土木材料として使用する方法が提案されている(例えば、特許文献1、段落0035を参照)。
浚渫土等の軟弱土に製鋼スラグを混合する方法としては、機械式ミキサ等の攪拌装置に投入された一定量の軟弱土に対し所定の比率で製鋼スラグを添加し、それを攪拌装置により攪拌して強制的に混合する方法、軟弱土に製鋼スラグを所定の比率で添加したものを空気圧送し、それを圧送管内に生じるプラグ流の乱流効果を利用して攪拌混合する管中混合工法等が知られている。
また、二つの物質を簡易且つ大量に混合する方法として、ベルトコンベアの乗継ぎを利用して混合する方法も知られている(例えば、非特許文献1を参照)。
特開2009−121167号公報 事前混合処理工法技術マニュアル(改訂版) 沿岸技術研究センター 平成20年12月 61頁
しかしながら、上述の如き従来の攪拌装置を使用した混合方法では、高品質のカルシア改質土が得られる一方、作業効率が攪拌装置の能力に依存するために大規模施工の場合にはそれに対応した大型若しくは複数台の攪拌装置を使用せざるを得ずその分費用が嵩むという問題があった。
一方、従来の管中混合工法では、浚渫土等の軟弱土の土質条件(含水比等)によっては空気圧送できず、施工が制限されるという問題があり、また、製鋼スラグを添加する方法や圧送可能な距離等にも課題があった。
また、従来のベルトコンベアの乗継ぎを利用した混合方法は、主に乾燥した状態又は含水比の低い砂質土とセメント等との混合を対象とするものであって、シルト・粘土分が多い浚渫土等の含水比が高い軟弱土と製鋼スラグとの混合には適さず、軟弱土と製鋼スラグとの混合に適用した場合、浚渫土等の軟弱土と製鋼スラグとが十分に混合されず、その為、ニ軸ミキサ等による強制的な混合を別途行う必要があり、攪拌装置を使用する混合方法と同様に施設が大掛かりなものにならざるを得なかった。
そこで本発明は、このような従来の問題に鑑み、簡易な構造で効率よく且つ安価に浚渫土等の軟弱土に製鋼スラグを混合するための混合装置及び軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法の提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混合するための混合装置において、乗継ぎ可能に連設された複数のベルトコンベアと、該ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、該スラグ供給手段より下流側にあって、互いに連なるベルトコンベアの乗継ぎ部に介在させた分岐式ホッパとを備え、該分岐式ホッパは、上流のベルトコンベアより排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切り分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、該複数の分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置され、前記下流のベルトコンベアによる移送に伴い、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土が順次重ねられ、前記一定量の軟弱土に所定の比率で前記製鋼スラグが混合されるようにした混合装置にある。
請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記複数の分岐路の切り分け口が上流のベルトコンベアの幅方向に直列配置されてなることにある。
請求項3に記載の発明の特徴は、互いに連なるベルトコンベアの一方より排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切り分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、前記各分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置されてなる分岐式ホッパを使用し、前記ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加して製鋼スラグ添加土とした後、該スラグ供給手段より下流側で上流のベルトコンベアより前記製鋼スラグ添加土を排出して前記分岐式ホッパに連続的に投入し、前記各分岐路を通すことにより前記製鋼スラグ添加土を切り分け、且つ、切り分けた製鋼スラグ添加土を各分岐路の排出口より他のベルトコンベア上に排出していき、前記各分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を前記下流のベルトコンベア上で移送させつつ、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を順次重ねていき、前記軟弱土と前記製鋼スラグとを混合する軟弱土に対する製鋼スラグの混合方法にある。
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項3の構成に加え、前記複数の分岐路の切り分け口を上流のベルトコンベアの幅方向に直列に配置しておくことにある。
本発明に係る混合装置は、上述したように、一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混合するための混合装置において、乗継ぎ可能に連設された複数のベルトコンベアと、該ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、該スラグ供給手段より下流側にあって、互いに連なるベルトコンベアの乗継ぎ部に介在させた分岐式ホッパとを備え、該分岐式ホッパは、互いに連なる上流のベルトコンベアより排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、該複数の分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置され、前記下流のベルトコンベアによる移送に伴い、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土が順次重ねられ、前記一定量の軟弱土に所定の比率で前記製鋼スラグが混合されるようしたことにより、ベルトコンベア間の乗り継ぎ時の落下エネルギによる混合効果に加え、切り分けた製鋼スラグ添加土を重ね合わせることによる混合効果により、簡易な構造で効率よく且つ均一に軟弱土中に製鋼スラグを混合させることができる。また、移送手段にベルトコンベアを使用するので浚渫土等の軟弱土の土質条件や運搬距離等に制限されない。
また、本発明において、前記複数の分岐路の切り分け口が上流のベルトコンベアの幅方向に直列配置されてなることにより、上流のベルトコンベアの幅方向に広がる製鋼スラグ添加土を下流のベルトコンベアの移送方向に好適に切り分けることができる。
本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法は、互いに連なるベルトコンベアの一方より排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切り分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、前記各分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置されてなる分岐式ホッパを使用し、前記ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加して製鋼スラグ添加土とした後、該スラグ供給手段より下流側で上流のベルトコンベアより前記製鋼スラグ添加土を排出して前記分岐式ホッパに連続的に投入し、前記各分岐路を通すことにより前記製鋼スラグ添加土を切り分け、且つ、切り分けた製鋼スラグ添加土を各分岐路の排出口より他のベルトコンベア上に排出していき、前記各分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を前記下流のベルトコンベア上で移送させつつ、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を順次重ねていき、前記軟弱土と前記製鋼スラグとを混合することにより、ベルトコンベア間の乗り継ぎ時の落下エネルギによる混合効果に加え、切り分けた製鋼スラグ添加土を重ね合わせることによる混合効果により、簡易な構造で効率よく且つ均一に軟弱土中に製鋼スラグを混合させることができる。
また、本発明において、前記複数の分岐路の切り分け口を上流のベルトコンベアの幅方向に直列に配置しておくことにより、上流のベルトコンベアの幅方向に広がる製鋼スラグ添加土を下流のベルトコンベアの移送方向に好適に切り分け、重ね合わせることで軟弱土に対する製鋼スラグの分布を均一にすることができる。
本発明に係る混合装置の一例を示す概略側面図である。 図1中のベルトコンベア間の乗り継ぎ部部分の概略を示す側面図である。 同上の正面図である。 図1中の分岐式ホッパの一例を示す斜視図である。 同上の平面図である。 軟弱土に製鋼スラグを添加した状態を示す断面図である。 軟弱土と製鋼スラグとの混合において、分岐式ホッパを使用した場合(a)と使用しない場合(b)との状態を比較した概略断面図である。
次に、本発明に係る混合装置の実施の態様を図1〜図5に示した実施例に基づいて説明する。
混合装置1は、図1に示すように、乗継可能に連設された複数のベルトコンベア2,2...と、ベルトコンベア2上で一定量の軟弱土4に所定の比率で製鋼スラグ5を添加するスラグ供給手段6と、スラグ供給手段6より下流側にあって、互いに連なるベルトコンベア2,2の乗継ぎ部に介在させた分岐式ホッパ20とを備え、製鋼スラグ5が添加された軟弱土4(以下、製鋼スラグ添加土21という)をベルトコンベア2,2...で移送しつつ軟弱土4と製鋼スラグ5とを混合するようになっている。
尚、図中符号10は揚土船(リクレーマ船)、符号11はフローティングコンベアであって、揚土船10とフローティングコンベア11,11...とからなる船団の複数のベルトコンベア2,2...により製鋼スラグ5を混合した軟弱土4を埋立て地A又は貯留地まで移送するようになっている。
また、混合装置1は、吐出量を調節可能なフィーダを有する軟弱土供給用ホッパ14からなる軟弱土供給手段を備え、バックホウ12等により土運船13より揚土した浚渫土等の軟弱土4を軟弱土供給用ホッパ14に投入し、それを一定量毎に切り出して最上流のベルトコンベア2に順次供給するようになっている。
スラグ供給手段6は、例えば、吐出量を調節可能なフィーダを備えたホッパ15と、最上流のベルトコンベア2上に配置されたスラグ供給用ベルトコンベア16とを備え、フィーダにより一定量毎に切り出した製鋼スラグ5をスラグ供給用ベルトコンベア16によりベルトコンベア2上の軟弱土4に順次添加し、軟弱土4上に所定の比率(10〜40vol%)で製鋼スラグ5を層状に添加するようになっている。
各ベルトコンベア2,2...は、互いに連なる上流のベルトコンベア2の排出側端部が下流のベルトコンベア2の投入側端部より鉛直方向で所定の落下高さ分だけ高い位置となるように設置され、製鋼スラグ添加土21が上流のベルトコンベア2より排出されて落下し、分岐式ホッパ20を通して又は直接、下流のベルトコンベア2上に乗り継がれるようになっている。
分岐式ホッパ20は、図3、図4に示すように、互いに連なるベルトコンベア2,2の一方、即ち上流のベルトコンベア2より排出された製鋼スラグ添加土21が投入されるホッパ部22と、上端の切り分け口23a〜23dがホッパ部22の底部に連通し、下端の排出口24a〜24dよりホッパ部22に投入された製鋼スラグ添加土21を切り分けた状態で他方、即ち下流のベルトコンベア2上に排出する複数の分岐路25a〜25dとを備えている。
ホッパ部22は、底面側に行くに従って断面形状が縮小する上面が開口したテーパ筒状に形成され、投入された製鋼スラグ添加土21が一時的に貯留されるようになっている。
各分岐路25a〜25dは、上端に形成された切り分け口23a〜23dと、下端に形成された排出口24a〜24dとを結ぶように断面積一定で断面形状が連続的に変化する筒型状に形成されている。
各分岐路25a〜25dの形状は、切り分け口23a〜23dがそれぞれホッパ部22の底面部に上流のベルトコンベア2の幅方向に向けて直列配置され、排出口24a〜24dが下流のベルトコンベア2の移送方向に向けて直列配置されるようにしたねじれ形状、即ち、各切り分け口23a〜23dの位置と対応する排出口24a〜24dの位置とが分岐式ホッパ20の中心軸を中心に90度回転させた位置となるように形成され、ホッパ部22に投入された製鋼スラグ添加土21をコンベアの幅方向で切り分け、その切り分けた製鋼スラグ添加土21a〜21dを下流のベルトコンベア2の移送方向に並べて排出するようになっている。
尚、分岐式ホッパ20は、ベルトコンベア2,2の乗り継ぎ部毎に設けてもよく、任意の乗り継ぎ部のみに設けるようにしてもよい。
次に、このような混合装置1を使用した軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
まず、浚渫土等の軟弱土4の含水比を土運船13にて調整した後、バックホウ12等により揚土し、それを軟弱土供給用ホッパ14に投入し、一定量毎に切り分けて最上流に配置されたベルトコンベア2に順次供給する。
軟弱土供給用ホッパ14より軟弱土4をベルトコンベア2上に投入した後、軟弱土4をベルトコンベア2により移送しつつ、スラグ供給手段6の位置で軟弱土4にスラグ供給手段6より所定の比率(10〜40vol%)で製鋼スラグ5を添加する。
即ち、フィーダにより一定量毎に切り出した製鋼スラグ5をスラグ供給用ベルトコンベア16によりベルトコンベア2上を移動する軟弱土4に順次添加し、軟弱土4上に所定の比率(10〜40vol%)で製鋼スラグ5を連続的に添加する。
その際、製鋼スラグ5の分布は、図6に示すように、軟弱土4のベルトコンベア幅方向中央側に偏って添加され、幅方向両側の製鋼スラグの分布が疎の状態となる。
次に、製鋼スラグ5が添加された軟弱土4(以下、製鋼スラグ添加土21という)をベルトコンベア2、2...により移送しつつ、互いに連なるベルトコンベア2,2の乗り継ぎ部において、製鋼スラグ添加土21を上流のベルトコンベア2より落下させて分岐式ホッパ20のホッパ部22に順次投入する。
分岐式ホッパ20に投入された製鋼スラグ添加土21は、軟弱土4上に製鋼スラグ5が重なりあった二層状の状態でホッパ部22内に蓄積されていき、それがホッパ部22の底部に連通した切り分け口23a〜23dより分岐路25a〜25dを通過して排出口24a〜24dより切り分けた状態で連続的に下流のベルトコンベア2上に排出される。
製鋼スラグ添加土21は、図3に示すように、上流のベルトコンベア2の幅方向で切り分けられ、切り分けられたもの21a〜21dの内、両側の製鋼スラグ添加土21a,21dは軟弱土4に対する製鋼スラグ5の量が少なく、中央側の製鋼スラグ添加土21b,21cは軟弱土4に対する製鋼スラグ5の量が多くなっている。
そして、この切り分けられた製鋼スラグ添加土21a〜21dを各分岐路25a〜25dから一定量毎に連続して排出する作業を下流のベルトコンベア2による移送作業と並行して行う。
このように下流のベルトコンベア2による移送と各分岐路25a〜25dからの製鋼スラグ添加土21a〜21dの排出を連続的に行うことにより、図2に示すように、移送方向の手前側に配置された分岐路25a〜25cの排出口24a〜24cより排出された製鋼スラグ添加土21a〜21cが移送方向先側に配置された分岐路25b〜25dの排出口24b〜24dの下に移動し、その位置で移送方向手前側より移動してきた製鋼スラグ添加土21の上に移送方向先側に配置された分岐路25b〜25dの排出口24b〜24dより排出された製鋼スラグ添加土21b〜21dが重ねられ、この工程が順次繰り返されることにより、最も手前側の分岐路25aから排出された製鋼スラグ添加土21a上に他の分岐路25b〜25dから排出された製鋼スラグ添加土21b〜21dが順次重ねられる(本実施例では四層21a,21b,21c,21d)。
その際、各製鋼スラグ添加土21a〜21d中の製鋼スラグ5が落下衝撃により軟弱土4中にのめり込むとともに、図7(a)に示すように、軟弱土4に対する製鋼スラグ5の分布状態の異なる各製鋼スラグ添加土21a〜21dを順次上下に重ねることにより、軟弱土4に対する製鋼スラグ5の量が少ない部分21a,21dと多い部分21c、21dとが互いに重なりあった上で、自重により下流のベルトコンベア2上で均され、それにより製鋼スラグ5が軟弱土4中の全体に均一に分布した状態で混合される。
そして、この分岐式ホッパ20を使用した混合作業をベルトコンベア2,2間の乗り継ぎ部毎に行い、乗り継ぎ部における落下エネルギによる混合効果と分岐式ホッパ20を通すことによる重ね合わせの混合効果とにより軟弱土4と製鋼スラグ5とを十分に混合するとともに、その混合土(カルシア改質土)を埋立地Aや貯留地に移送する。
このように構成された軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法では、複数のベルトコンベア2,2...を用いて製鋼スラグ添加土21を移送するので、従来の管中混合工法のように軟弱土4の土質条件等によって制限されず、移送距離も制限されることがない。
また、本発明方法では、互いに連なるベルトコンベア2,2の乗り継ぎ部において、落下エネルギによる混合効果に加え、分岐式ホッパ20を通すことにより切り分けた状態の製鋼スラグ添加土21a〜21dを順次重ね合わせ、それにより軟弱土4に対する製鋼スラグ5の分布の均一化を図ることができる。
一方、分岐式ホッパ20を用いなかった場合には、図7(b)に示すように、落下衝撃により軟弱土4中に製鋼スラグ5がのめり込み軟弱土4と製鋼スラグ5とが混合されるが、添加した際の製鋼スラグ5の分布が影響してベルトコンベア2の幅方向両側部に行き渡らずに分布に偏りが生じる虞がある。
尚、分岐式ホッパ20は上述の実施例に拘泥せず、分岐路の排出口が下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置となっていればよく、分岐路の数は複数であれば限定されない。
また、上述の実施例では、最上流のベルトコンベア2上を流れる軟弱土4にスラグ供給用ベルトコンベア16を用いて製鋼スラグ5を添加するようにした例について説明したが、軟弱土に製鋼スラグを添加する手段は上述の実施例に限定されず、例えば、一定量毎に切り出した製鋼スラグ5をベルトコンベア2上で移送させ、当該ベルトコンベア2上を流れる製鋼スラグ5の上に一定量毎に切り出した軟弱土4を投入していき、それにより軟弱土4に製鋼スラグ5が所定の比率で添加されるようにしてもよい。
A 埋立て地
1 混合装置
2 ベルトコンベア
4 軟弱土
5 製鋼スラグ
6 スラグ供給手段
10 揚土船(リクレーマ船)
11 フローティングコンベア
12 バックホウ
13 土運船
14 軟弱土供給用ホッパ
15 ホッパ
16 スラグ供給用ベルトコンベア
20 分岐式ホッパ
21 製鋼スラグ添加土
22 ホッパ部
23 切り分け口
24 排出口
25 分岐路

Claims (4)

  1. 一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混合するための混合装置において、
    乗継ぎ可能に連設された複数のベルトコンベアと、該ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加するスラグ供給手段と、該スラグ供給手段より下流側にあって、互いに連なるベルトコンベアの乗継ぎ部に介在させた分岐式ホッパとを備え、
    該分岐式ホッパは、上流のベルトコンベアより排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、該複数の分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置され、
    前記下流のベルトコンベアによる移送に伴い、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土が順次重ねられ、前記一定量の軟弱土に所定の比率で前記製鋼スラグが混合されるようしたことを特徴としてなる混合装置。
  2. 前記複数の分岐路の切り分け口が上流のベルトコンベアの幅方向に直列配置されてなる請求項1に記載の混合装置。
  3. 乗継可能に連設された複数のベルトコンベアの乗継ぎ部に介在され、上流のベルトコンベアより排出された製鋼スラグ添加土が投入されるホッパ部と、各々上端の切り分け口が前記ホッパ部の底部と連通し、下端の排出口より前記ホッパ部に投入された前記製鋼スラグ添加土を切り分けた状態で下流のベルトコンベア上に排出する複数の分岐路とを備え、前記各分岐路の排出口が前記下流のベルトコンベアの移送方向に直列配置されてなる分岐式ホッパを使用し、
    前記ベルトコンベア上で一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを添加して製鋼スラグ添加土とした後、上流のベルトコンベアより前記製鋼スラグ添加土を排出して前記分岐式ホッパに連続的に投入し、前記各分岐路を通すことにより前記製鋼スラグ添加土を切り分け、且つ、切り分けた製鋼スラグ添加土を各分岐路の排出口より下流のベルトコンベア上に排出していき、前記各分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を前記下流のベルトコンベア上で移送させつつ、前記移送方向手前側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土上に前記移送方向先側に配置された分岐路の排出口より排出された製鋼スラグ添加土を順次重ねていき、前記軟弱土と前記製鋼スラグとを混合することを特徴としてなる軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法。
  4. 前記複数の分岐路の切り分け口を上流のベルトコンベアの幅方向に直列に配置しておく請求項3に記載の軟弱土に対する製鋼スラグ混合方法。
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