JP2022168914A - ソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システム - Google Patents
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Abstract
【課題】現地発生土を利用して、予め規定された配合のソイルモルタルを簡易かつ効率的に製造することを可能としたソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システムを提案する。
【解決手段】現地発生土の含水量を測定する工程と、調整水の水量を算出する工程と、スラリーミキサー2によりセメント、水および混和剤を予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程と、現地発生土、調整水およびセメントスラリーを連続ミキサー5により混合してソイルモルタルを製造する工程とを備えている。調整水の水量は配合設計により規定されたソイルモルタルの全水分量から前記セメントスラリーの水分量および現地発生土の含水量を差し引くことで算出する。
【選択図】図1
【解決手段】現地発生土の含水量を測定する工程と、調整水の水量を算出する工程と、スラリーミキサー2によりセメント、水および混和剤を予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程と、現地発生土、調整水およびセメントスラリーを連続ミキサー5により混合してソイルモルタルを製造する工程とを備えている。調整水の水量は配合設計により規定されたソイルモルタルの全水分量から前記セメントスラリーの水分量および現地発生土の含水量を差し引くことで算出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システムに関する。
土工事を伴う建設工事では、現地発生土にセメント系固化材を混合することで、ソイルモルタル(流動化処理土も含む)として再利用する場合がある。ソイルモルタルを杭などのコンクリート構造物に準じた仕様で利用する場合には、セメント量を多くして、ソイルモルタルの高強度化を図る。
ソイルモルタルの製造方法としては、バッチ式と連続式がある。バッチ式によるソイルモルタルの製造方法は、所定の製造単位(例えば、1m3等)に,所定量の材料を,回転式の撹拌翼が装備された混合槽に投入し、材料が一様になるまで撹拌混合した上で,排出する作業を繰り返すものである。バッチ式では、扱う材料に応じて攪拌混合時間を調整することができる。ところが、バッチ式によるソイルモルタルの製造方法では、材料の計量を行った上で混合槽に投入する作業、混合する作業、混合槽から排出する作業を実施する必要があるため、作業に手間がかかる。
一方、連続式によるソイルモルタルの製造方法は、各材料を供給するポンプやベルトコンベアなどを調整することで、所定の割合で各材料を混合装置に投入し、連続的にソイルモルタルを製造するものである。そのため、連続式の製造方法では、計量、混合、排出のサイクルを繰り返す必要がなく、効率的にソイルモルタルを製造できる。例えば、特許文献1には、現地発生土、セメント、水、精製粘土を連続ミキサーに投入してソイルモルタルを製造する製造方法が開示されている。ところが、連続式の製造方法では、混合装置による攪拌混合を一定の速度で一定の量が排出されるため、材料に応じて攪拌混合時間を任意には調整できない。攪拌混合時間が適切に調整されていないと、例えば、現地発生土が粘性土主体の場合には、セメントと混合されない塊状土砂が残存しやすくなる。また、高強度のソイルモルタルを製造する場合には、セメント量を増加して水分量を低減させるため、セメントが均一に混合されないおそれがある。
ソイルモルタルの製造方法としては、バッチ式と連続式がある。バッチ式によるソイルモルタルの製造方法は、所定の製造単位(例えば、1m3等)に,所定量の材料を,回転式の撹拌翼が装備された混合槽に投入し、材料が一様になるまで撹拌混合した上で,排出する作業を繰り返すものである。バッチ式では、扱う材料に応じて攪拌混合時間を調整することができる。ところが、バッチ式によるソイルモルタルの製造方法では、材料の計量を行った上で混合槽に投入する作業、混合する作業、混合槽から排出する作業を実施する必要があるため、作業に手間がかかる。
一方、連続式によるソイルモルタルの製造方法は、各材料を供給するポンプやベルトコンベアなどを調整することで、所定の割合で各材料を混合装置に投入し、連続的にソイルモルタルを製造するものである。そのため、連続式の製造方法では、計量、混合、排出のサイクルを繰り返す必要がなく、効率的にソイルモルタルを製造できる。例えば、特許文献1には、現地発生土、セメント、水、精製粘土を連続ミキサーに投入してソイルモルタルを製造する製造方法が開示されている。ところが、連続式の製造方法では、混合装置による攪拌混合を一定の速度で一定の量が排出されるため、材料に応じて攪拌混合時間を任意には調整できない。攪拌混合時間が適切に調整されていないと、例えば、現地発生土が粘性土主体の場合には、セメントと混合されない塊状土砂が残存しやすくなる。また、高強度のソイルモルタルを製造する場合には、セメント量を増加して水分量を低減させるため、セメントが均一に混合されないおそれがある。
本発明は、現地発生土を利用して、予め規定された配合のソイルモルタルを簡易かつ効率的に製造することを可能としたソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システムを提案することを課題とする。
前記課題を解決するための本発明のソイルモルタルの製造方法は、現地発生土の含水量を測定する工程と、調整水の水量を算出する工程と、セメント、水および混和剤(減水剤,高性能減水剤,流動化剤,気泡剤等)を予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程と、前記現地発生土、前記調整水および前記セメントスラリーを連続ミキサーにより混合してソイルモルタルを製造する工程とを備えるものである。前記調整水の水量は、配合設計により規定された前記ソイルモルタルの全水分量から前記セメントスラリーの水分量および前記現地発生土の含水量を差し引くことで算出する。また、ソイルモルタルの配合設計の際には、前記現地発生土の含水量と前記調整水の水量とを加えた水量が、前記現地発生土に対して想定する最大の含水量よりも大きくなるようにする。
前記ソイルモルタルの製造方法に使用するソイルモルタル製造システムは、セメントスラリーを生成するスラリーミキサーと、現地発生土を輸送するベルトコンベヤと、調整水を貯留する貯水槽と、前記スラリーミキサーから供給されたセメントスラリー、前記ベルトコンベヤを介して供給された前記現地発生土、および前記調整水を混合してソイルモルタルを製造する連続ミキサーとを備えているのが望ましい。また、前記連続ミキサーは、スクリューオーガーおよび混合パドルが内蔵されているのが望ましい。
かかるソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システムによれば、規定の配合により生成されたセメントスラリーとして混合するため、セメントを粉末で混合するよりもムラが生じ難く、均一に混合できる。そのため、連続ミキサーを利用して連続的にソイルモルタルを製造できる。また、現地発生土の水分状態(含水量)に応じて、調整水の水量を決定するため、所望の配合のソイルモルタルを簡易に製造できる。すなわち、現地発生土の水分状態に応じてセメントスラリーの配合を変化させる必要がないため、現地発生土の性状の変化に対応しやすい。
本発明のソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システムによれば、予め規定された配合のソイルモルタルを簡易かつ効率的に製造することが可能となる。
本実施形態では、現地発生土を利用して、所望の品質を有したソイルモルタルを製
造する場合ついて説明する。図1に本実施形態のソイルモルタルの製造方法で使用するソイルモルタル製造システム1を示す。本実施形態のソイルモルタル製造システム1は、図1に示すように、スラリーミキサー2と、ベルトコンベヤ3と、第一貯水槽4と、連続ミキサー5とを備えている。
造する場合ついて説明する。図1に本実施形態のソイルモルタルの製造方法で使用するソイルモルタル製造システム1を示す。本実施形態のソイルモルタル製造システム1は、図1に示すように、スラリーミキサー2と、ベルトコンベヤ3と、第一貯水槽4と、連続ミキサー5とを備えている。
スラリーミキサー2は、セメントスラリーを生成するミキサーである。スラリーミキサー2には、セメントサイロ21、第二貯水槽22、混和剤貯留槽23およびフライアッシュサイロ24が接続されている。スラリーミキサー2は、セメントサイロ21から供給されたセメントと、第二貯水槽22から供給された水と、混和剤貯留槽23から供給された混和剤と、フライアッシュサイロ24から供給されたフライアッシュとを混合して、セメントスラリーを生成する。セメントサイロ21,第二貯水槽22,混和剤貯留槽23,フライアッシュサイロ24は、それぞれ供給装置25を介してスラリーミキサー2に接続されている。供給装置25は、セメントスラリーの配合に応じてセメント、水、混和剤またはフライアッシュの供給量を調整する。
スラリーミキサー2には、連続ミキサー5に至る輸送管26が接続されている。スラリーミキサー2により生成されたセメントスラリーは、輸送管26を介して連続ミキサー5にポンプ圧送される。
スラリーミキサー2には、連続ミキサー5に至る輸送管26が接続されている。スラリーミキサー2により生成されたセメントスラリーは、輸送管26を介して連続ミキサー5にポンプ圧送される。
ベルトコンベヤ3は、現地発生土30を残土置き場31から連続ミキサー5へ輸送する。掘削工事等により発生した現地発生土30は、残土置き場31に仮置きする。残土置き場31には、ホッパー32が配設されている。ホッパー32の内部には篩いが設置されている。ベルトコンベヤ3の一端は、ホッパー32の土砂排出口の直下に配設されていて、ベルトコンベヤ3の他端は、連続ミキサー5の投入口51に直上に配設されている。
現地発生土30をベルトコンベヤ3に供給する際には、バックホウ33等の重機を利用して、残土置き場31の現地発生土30をホッパー32に投入し、ホッパー32内の篩いにより異物が取り除かれた現地発生土30がベルトコンベヤ3上に落下する。ベルトコンベヤ3は、ホッパー32から供給された現地発生土30を連続ミキサー5に輸送する。
現地発生土30をベルトコンベヤ3に供給する際には、バックホウ33等の重機を利用して、残土置き場31の現地発生土30をホッパー32に投入し、ホッパー32内の篩いにより異物が取り除かれた現地発生土30がベルトコンベヤ3上に落下する。ベルトコンベヤ3は、ホッパー32から供給された現地発生土30を連続ミキサー5に輸送する。
第一貯水槽4は、調整水を貯留する。第一貯水槽4は、給水管41を介して連続ミキサー5に接続されている。給水管41の一端は、第一貯水槽4内に設けられたポンプ42に接続されていて、給水管41の他端は連続ミキサー5に接続されている。第一貯水槽4に貯留された調整水は、給水管41を介して連続ミキサー5に圧送される。なお、給水管41には、水量計43が設けられていて、連続ミキサー5に供給された調整水の水量が計測される。ポンプ42は、水量計43の計測値に応じて制御され、連続ミキサー5に所定量の調整水が供給されるように構成されている。
連続ミキサー5は、スラリーミキサー2から供給されたセメントスラリーと、ベルトコンベヤ3を介して供給された現地発生土30と、第一貯水槽4から供給された調整水を混合してソイルモルタルを製造する。本実施形態の連続ミキサー5には、スクリューオーガーと混合パドルが内蔵されている。
本実施形態では、連続ミキサー5が圧送ポンプ車6に接続されている。連続ミキサー5により製造されたソイルモルタルは、圧送ポンプ車6を介してミキサー車61に供給された後、ミキサー車61によって打設場所に輸送される。
本実施形態では、連続ミキサー5が圧送ポンプ車6に接続されている。連続ミキサー5により製造されたソイルモルタルは、圧送ポンプ車6を介してミキサー車61に供給された後、ミキサー車61によって打設場所に輸送される。
以下、本実施形態のソイルモルタルの製造方法について説明する。図2に本実施形態のソイルモルタルの製造方法を示す。図2に示すように、ソイルモルタルの製造は、準備工程S1、測定工程S2、算出工程S3、セメントスラリー生成工程S4およびスラリーモルタル製造工程S5により行う。
準備工程S1では、ソイルモルタルの配合設計を行う。ソイルモルタルの配合設計は、ソイルモルタルの用途に応じて、ソイルモルタルが所望の強度を発現する配合とする。ソイルモルタルの配合設計に伴い、セメントスラリーの配合設計を行う。セメントスラリーの配合は、セメントスラリー製造用の水量をセメント重量比40%以上確保して、セメントスラリーのポンプ圧送が可能な配合とする。
測定工程S2は、現地発生土30の含水量を測定する工程である。現地発生土30の含水量の測定方法は限定されるものではないが、例えば、残土置き場31において土壌水分測定器を利用して測定すれば、簡易に測定できる。また、現地発生土30の測定の頻度は、季節や天候などに応じて適宜決定すればよい。
測定工程S2は、現地発生土30の含水量を測定する工程である。現地発生土30の含水量の測定方法は限定されるものではないが、例えば、残土置き場31において土壌水分測定器を利用して測定すれば、簡易に測定できる。また、現地発生土30の測定の頻度は、季節や天候などに応じて適宜決定すればよい。
算出工程S3は、調整水の水量を算出する工程である。
調整水の水量は、配合設計により規定されたソイルモルタルの全水分量からセメントスラリーの水分量および現地発生土30の含水量を差し引くことで算出する。
なお、ソイルモルタルの配合を設計する際(セメントスラリーの配合を設計する際)には、現地発生土30の含水量と調整水の水量とを加えた水量が、現地発生土30に対して見込まれる最大の含水量よりも大きくなるようにする。
セメントスラリー生成工程S4は、セメント、フライアッシュ、水および混和剤を、予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程である。
調整水の水量は、配合設計により規定されたソイルモルタルの全水分量からセメントスラリーの水分量および現地発生土30の含水量を差し引くことで算出する。
なお、ソイルモルタルの配合を設計する際(セメントスラリーの配合を設計する際)には、現地発生土30の含水量と調整水の水量とを加えた水量が、現地発生土30に対して見込まれる最大の含水量よりも大きくなるようにする。
セメントスラリー生成工程S4は、セメント、フライアッシュ、水および混和剤を、予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程である。
スラリーモルタル製造工程S5は、現地発生土30、調整水およびセメントスラリーを連続ミキサー5により混合してソイルモルタルを製造する工程である。
現地発生土30は、ベルトコンベヤ3を介して連続的に連続ミキサー5に供給される。調整水は、算出工程S3において算出された水量となるように、ポンプ42を制御しつつ供給する。さらに、所定量のセメントスラリーがスラリーミキサー2から連続的あるいは間欠的に供給される。すなわち、ポンプやベルトコンベヤ3をキャリブレーションの上、各材料が所定の割合になるように連続ミキサー5に供給することで、計量、混合、排出のサイクルを繰り返すことなく効率的にスラリーモルタルを製造する。
連続ミキサー5に供給された現地発生土30、調整水およびセメントスラリーは、連続ミキサー5内においてスクリューオーガーにより投入口側(圧送ポンプ車6の反対側)から排出口側(圧送ポンプ車6側)向けて攪拌されつつ移送されるとともに、混合パドルにより攪拌混合される。連続ミキサー5により製造されたソイルモルタルは、圧送ポンプ車6を介してミキサー車61に供給され、打設場所へ搬出する。
現地発生土30は、ベルトコンベヤ3を介して連続的に連続ミキサー5に供給される。調整水は、算出工程S3において算出された水量となるように、ポンプ42を制御しつつ供給する。さらに、所定量のセメントスラリーがスラリーミキサー2から連続的あるいは間欠的に供給される。すなわち、ポンプやベルトコンベヤ3をキャリブレーションの上、各材料が所定の割合になるように連続ミキサー5に供給することで、計量、混合、排出のサイクルを繰り返すことなく効率的にスラリーモルタルを製造する。
連続ミキサー5に供給された現地発生土30、調整水およびセメントスラリーは、連続ミキサー5内においてスクリューオーガーにより投入口側(圧送ポンプ車6の反対側)から排出口側(圧送ポンプ車6側)向けて攪拌されつつ移送されるとともに、混合パドルにより攪拌混合される。連続ミキサー5により製造されたソイルモルタルは、圧送ポンプ車6を介してミキサー車61に供給され、打設場所へ搬出する。
本実施形態のソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システム1によれば、規定の配合により生成されたセメントスラリーを現地発生土30と混合するため、セメントを粉末で混合するよりもムラが生じ難く、均一に混合できる。そのため、連続ミキサー5を利用して連続的にソイルモルタルを製造できる。ソイルモルタルを連続的に製造できれば、ソイルモルタルの供給が滞ることがなく、効率的な施工が可能となる。
また、現地発生土30の水分状態(含水量)に応じて、調整水の水量を決定するため、所望の配合のソイルモルタルを簡易に製造できる。すなわち、現地発生土30の水分状態に応じてセメントスラリーの配合を変化させる必要がないため、現地発生土30の性状の変化に対応しやすい。現地発生土30の含水量に応じてセメントスラリーの配合を変化させると、セメントスラリーの粘性や流動性が変化し、その結果、現地発生土30との混合性にも影響する。一方、本実施形態では、セメントスラリーの配合を変化させずに、調整水の水量により現地発生土30の含水量の変化に対応するため、現地発生土30とセメントスラリーとの混合性に影響し難い。
また、現地発生土30の水分状態(含水量)に応じて、調整水の水量を決定するため、所望の配合のソイルモルタルを簡易に製造できる。すなわち、現地発生土30の水分状態に応じてセメントスラリーの配合を変化させる必要がないため、現地発生土30の性状の変化に対応しやすい。現地発生土30の含水量に応じてセメントスラリーの配合を変化させると、セメントスラリーの粘性や流動性が変化し、その結果、現地発生土30との混合性にも影響する。一方、本実施形態では、セメントスラリーの配合を変化させずに、調整水の水量により現地発生土30の含水量の変化に対応するため、現地発生土30とセメントスラリーとの混合性に影響し難い。
以下、本実施形態のソイルモルタルの製造方法について実施した試験結果を示す。本実施例では、ソイルモルタルの圧縮強度が10N/mm2以上となるように設定した。
まず、室内配合試験による配合検討に基づいてソイルモルタルの基本配合を設定する。表1に基本配合を示す。
まず、室内配合試験による配合検討に基づいてソイルモルタルの基本配合を設定する。表1に基本配合を示す。
続いて、表1の基本配合に基づいて、調整水量を設定し、実施例の配合を設定する。表2に実施例の配合を示す。
表2の配合に基づいて現場配合を設定する。このとき、ソイルモルタルの配合を一定として、1m3当たりの配合(1m3当たりの質量、1m3当たりの体積)を設定する。表3の現場配合を示す。表3の発生土は、1m3当たり119kgの水分を含んでいる。
表3の配合により現場配合のソイルモルタルを製造する。ソイルモルタルの製造に際して、打設スピードや連続ミキサー5などの機械の能力を加味して、製造スピードを40m3/hに設定した。製造スピードに応じて、発生土はベルトコンベヤ3により965kg/min、セメントスラリーはポンプにより246L/min、調整水はポンプ42により23L/minで供給するものとした。
製造したソイルモルタルの7日材料時点での強度を確認した。プラントにおいて製造直後に採取した供試体Aと、所定の位置に搬送後に採取した供試体Bについてそれぞれ強度を確認した。図3にソイルモルタルの強度と、室内配合試験の強度を示す。
図3に示すように、供試体A、B共に要求強度10N/mm2を確保できた。また、室内配合試験結果(実線C)と同等の強度を発現することが確認できた。
製造したソイルモルタルの7日材料時点での強度を確認した。プラントにおいて製造直後に採取した供試体Aと、所定の位置に搬送後に採取した供試体Bについてそれぞれ強度を確認した。図3にソイルモルタルの強度と、室内配合試験の強度を示す。
図3に示すように、供試体A、B共に要求強度10N/mm2を確保できた。また、室内配合試験結果(実線C)と同等の強度を発現することが確認できた。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、セメントスラリーを構成する材料および配合は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。例えば、前記実施形態では、セメントスラリーを生成する際にフライアッシュを混合するものとしたが、フライアッシュは必要に応じて混入すればよい。
また、セメントスラリーを生成する際に混入する混和剤は限定されるものではなく、例えば、減水剤,高性能減水剤,流動化剤,気泡剤等を使用すればよい。
連続ミキサー5の構成は、前記実施形態に示したものに限定されるものではなく、例えば、スクリューオーガーのみが内蔵されたものであってもよい。
例えば、セメントスラリーを構成する材料および配合は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。例えば、前記実施形態では、セメントスラリーを生成する際にフライアッシュを混合するものとしたが、フライアッシュは必要に応じて混入すればよい。
また、セメントスラリーを生成する際に混入する混和剤は限定されるものではなく、例えば、減水剤,高性能減水剤,流動化剤,気泡剤等を使用すればよい。
連続ミキサー5の構成は、前記実施形態に示したものに限定されるものではなく、例えば、スクリューオーガーのみが内蔵されたものであってもよい。
1 ソイルモルタル製造システム
2 スラリーミキサー
3 ベルトコンベヤ
4 第一貯水槽(貯水槽)
5 連続ミキサー
S2 測定工程
S3 算出工程
S4 セメントスラリー生成工程
S5 ソイルモルタル製造工程
2 スラリーミキサー
3 ベルトコンベヤ
4 第一貯水槽(貯水槽)
5 連続ミキサー
S2 測定工程
S3 算出工程
S4 セメントスラリー生成工程
S5 ソイルモルタル製造工程
Claims (3)
- 現地発生土の含水量を測定する工程と、
調整水の水量を算出する工程と、
セメント、水および混和剤を予め規定された配合により混合してセメントスラリーを生成する工程と、
前記現地発生土、前記調整水および前記セメントスラリーを連続ミキサーにより混合してソイルモルタルを製造する工程と、を備えるソイルモルタルの製造方法であって、
前記調整水の水量は、配合設計により規定された前記ソイルモルタルの全水分量から前記セメントスラリーの水分量および前記現地発生土の含水量を差し引くことで算出することを特徴とする、ソイルモルタルの製造方法。 - セメントスラリーを生成するスラリーミキサーと、
現地発生土を輸送するベルトコンベヤと、
調整水を貯留する貯水槽と、
前記スラリーミキサーから供給されたセメントスラリー、前記ベルトコンベヤを介して供給された前記現地発生土、および前記調整水を混合してソイルモルタルを製造する連続ミキサーと、を備えていることを特徴とする、ソイルモルタル製造システム。 - 前記連続ミキサーには、スクリューオーガーおよび混合パドルが内蔵されていることを特徴とする、請求項2に記載のソイルモルタル製造システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021074597A JP2022168914A (ja) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | ソイルモルタルの製造方法およびソイルモルタル製造システム |
Applications Claiming Priority (1)
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