JP3862208B2

JP3862208B2 - 掘削土を使用した上層路盤材の製造方法とこれにより製造された上層路盤材

Info

Publication number: JP3862208B2
Application number: JP2001173153A
Authority: JP
Inventors: 山下辰己
Original assignee: 株式会社山辰鉱産
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: JP2002363904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊より道路用上層路盤材を製造するための、掘削土を使用した上層路盤材の製造方法とこれにより製造された上層路盤材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般舗装道路の構造を図６に示す。図６において、１は路床層、２は路盤層、３は表層である。
舗装は、一般道路土工で築造された路床１の上に路盤層２、表層３の順に構成される。路床１は、舗装の下１ｍの土の部分をいい、舗装の厚さを決める基礎となる。路床土の強度はＣＢＲによって測定する。
路盤２は、交通加重を分散させ、路床に伝える重要な役割を取りもつ部分である。路盤は、加重負担に応じて力学的に釣り合いの取れた構成とするために、通常は上層路盤４と下層路盤５に分けられている。
表層３は舗装の最上部で交通加重による摩擦とせん断に抵抗するために、耐久性に富んだ加熱混合物のアスファルトが多く使用されてる。
【０００３】
ガス、水道、下水道等の建設工事によって舗装道路を掘削する場合は、表層３の部分から路床１部分まで掘削される。しかし、舗装道路を掘削した土砂には、砂、粘土、礫、コンクリートがら、アスファルトがらなどが含まれており、そのまま埋戻ししても十分な締め固めが出来ず地盤沈下等を引き起す原因となるために上層路盤の埋戻し材としては使えなかった。
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。このために、従来の復旧工事の道路用材料としてはバージン砕石を主材とし、一部では表層３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として再利用されていたが、上層路盤材にはその圧縮強さや粒度に厳しい品質の規定があるために再利用することが出来なかった。このため、一連の工事によって掘り出された路盤２と路床１の土砂は良質のもの以外は廃棄し、特に路盤２の上層路盤４にはバージン砕石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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため従来の舗装道路の復旧工事の工法の場合には、路盤材を主体とした埋戻用の土砂採取、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、路盤材料用の土砂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、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。
更に、従来の建設廃棄物の単体の再利用では上層路盤材として利用されることが無く、又未利用物は産業廃棄物として指定廃棄物処理場に廃棄されていたために、廃棄物の廃棄場所は年々減少しており、また遠方になってきていることやダンプの帰路が空車となることから、土砂の投棄は非効率・不経済なものとなってきている。
本発明の目的は、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、を道路の上層路盤材として再生加工することによって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ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削土７０％（重量％、以下同じ）〜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２５％以下を加えて破砕して、これに５％以下の生石灰を加えてふるいにかけ、その粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ〜０ｍｍのものの３種類にふるい分け、これを所定の比率で混合した後、混合物に水を噴霧し含水率を調整することにより上層路盤材を再生するようにしたものである。本発明により、掘削土を従来の道路用上層路盤の埋戻材（砕石等）と同等品質に改良し再利用可能になるので資源の有効活用と環境破壊防止が出来る。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１は、本発明の掘削土を使用した上層路盤材の製造方法により上層路盤材を生産するための上層路盤材生産プラントの構成を示す図である。
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は一次破砕機である。一次破砕機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、アスファルト塊を破砕する。
【０００７】
１３は磁選機である。磁選機１３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下の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等と一次破砕機１２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。
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出来る。
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フライトベアである。
【０００８】
１７は、振動ふるい機である。振動ふるい機１７は、フライトベア１６から送り出される生石灰と、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。
１８は二次破砕機である。二次破砕機１８は、振動ふるい機１７によりふるい分けられた粒径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粒径４０ｍｍ以下にする。
１９は二次破砕機１８の破砕物を振動ふるい機１７に戻すフィーダである。
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が集めたダストをフィーダ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。
【０００９】
３０は中間原料ホッパーである。中間原料ホッパー３０には、振動ふるい機１７によりふるい分けられた掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものが、路盤材の中間原料として保持される。
３１は振動フルイ機である。振動フルイ機３１は、上段に２０ｍｍのメッシュの網目のフルイを持ち、下段に２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイを持った振動フルイ機である。
３２は、振動フルイ機３１の２０ｍｍのメッシュの網目のフルイに残った中間原料を保持する第一の中間ホッパーである。３３は、振動フルイ機３１の２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイに残った中間原料を保持する第二の中間ホッパーである。３４は、振動フルイ機３１の２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイを通過した中間原料を保持する第三の中間ホッパーである。
３５は、第一の中間ホッパー３２に保持された中間原料を送り出す第一のフィーダーである。３６は、第二の中間ホッパー３３に保持された中間原料を送り出す第二のフィーダーである。３７は、第三の中間ホッパー３４に保持された中間原料を送り出す第三のフィーダーである。
３８は、第一のフィーダー３５と第二一のフィーダー３６と第三のフィーダー３７とから送り出される中間原料を混合する混合機である。
３９は混合機３８で混合された混合物に水を噴霧し、混合物の含水率を調整する含水率調整機である。
４０は製造された上層路盤材料である。
【００１０】
このように構成された路盤材料生産プラントの動作を説明すると次の通りである。
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、アスファルト塊が０〜２５の重量割合で投入される。掘削土とコンクリート塊、アスファルト塊との割合は、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ァ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、アスファ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。
【００１１】
又、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、アスファルト塊は、一次破砕機１２に加えられて破砕された後磁選機１３に加えられその中の鉄片などの磁性金属類が除去される。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は、フライトベア１６から送り出される安定処理材としての生石灰が加えられ振動ふるい機１７に送り込まれる。
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。
【００１２】
生石灰と、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の混合物は４０ｍｍのメッシュの振動ふるい機１７によりふるい分けられ、粒径４０ｍｍ以下のものが路盤材の中間材料に使用される。又、振動ふるい機１７によりふるい分けられた粒径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粒径が４０ｍｍ以下にされ路盤材の中間材料として使用される。
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に戻して改良土として道路建設に使用するようにしているために、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路盤材として道路建設に使用することが出来る利点がある。
【００１３】
振動ふるい機１７によりふるい分けられた掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものが、中間原料ホッパー３０に路盤材の中間原料として保持されて振動フルイ機３１に加えられる。
振動フルイ機３１は、その上段に２０ｍｍのメッシュの網目のフルイを持ち、下段に２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイの２種類のフルイを持っているので、その上段の２０ｍｍのメッシュの網目フルイには４０〜２０ｍｍの粒子の中間原料が残り、下段の２．５ｍｍのメッシュの網目フルイには２０〜２．５ｍｍの粒子の中間原料が残り、２．５ｍｍのメッシュの網目フルイを通過するのは２．５〜０ｍｍの粒子の中間原料である。
振動フルイ機３１の２０ｍｍのメッシュの網目のフルイに残った４０〜２０ｍｍの粒子の中間原料は第一の中間ホッパー３２に保持され、振動フルイ機３１の２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイに残った２０〜２．５ｍｍの粒子の中間原料は第二の中間ホッパー３３に保持され、振動フルイ機３１の２．５ｍｍのメッシュの網目のフルイを通過した２．５〜０ｍｍの粒子の中間原料は第三の中間ホッパー３４に保持される。
【００１４】
第一の中間ホッパー３２に保持された中間原料は第一のフィーダー３５により、第二の中間ホッパー３３に保持された中間原料は第二のフィーダー３６により、又第三の中間ホッパー３４に保持された中間原料は第三のフィーダー３７により混合機３８に加えられて混合される。
混合機３８で混合された混合物に含水率調整機３９により水を噴霧し混合物の含水率を、含水比ωが５−１３％、湿潤密度ρtが１．８−２．１ｇ/ｃｍ³ の範囲に調整して上層路盤材料４０が製造される。第一の中間ホッパー３２に保持された中間原料と第二の中間ホッパー３３に保持された中間原料と第三の中間ホッパー３４に保持された中間原料との混合の比率は、それぞれ第一のフィーダー３５、第二のフィーダー３６、第三のフィーダー３７の速度を調整することにより調整される。この混合比率は、下記に示した社団法人日本道路協会が定めたアスファルト舗装要綱、道路土工施工指針に規定する石灰安定処理に用いる骨材の望ましい品質（上層路盤）に定める粒度分布に入るように制御される。
【００１５】
尚、上記の説明においては、振動ふるい機１７でふるい分けした中間原料を、中間原料ホッパー３０に一時的に保持するようにした例について説明したが、生産量の調整等の必要が無い場合には、振動ふるい機１７や中間原料ホッパー３０を省略して、破砕された混合材料を直接振動ふるい機３１に加えることにより、粒子の径が異なる３種類の中間原料にふるい分けするようにして、路盤材生産プラントの構成を簡略化することも可能である。
本発明の路盤材生産プラントにより生産される路盤材料の成分重量は、次のようなものである。
コンクリート塊破砕材０％〜２５％
アスファルト塊破砕材０％〜２５％
建設残土７０％〜９7％
安定処理材の生石灰５％以下
【００１６】
本発明の路盤材生産プラントにより生産される路盤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上層路盤材としての特性が大幅に改善される。
【００１７】
本発明の上層路盤材生産プラントにより生産された上層路盤材の各種の特性を測定したデータを図２−図５に示す。
図２は、上層路盤材生産プラントにより生産された上層路盤材の「骨材のふるい分け試験」の結果を示したものである。
図３、図４は、「突固めによる土の締固め試験」の結果を示したものである。図５は、「土の一軸圧縮試験」の結果を示したものである。
これらのデータの値は、社団法人日本道路協会が定めたアスファルト舗装要綱、道路土工施工指針に規定する石灰安定処理に用いる骨材の望ましい品質（上層路盤）に定める以下の条件
１．５３ｍｍのフルイ目を通るものの重量百分率（％）１００
２．２．３７．５ｍｍのフルイ目を通るものの百分率（％）９５〜１００
３．１９ｍｍのフルイ目を通るものの百分率（％）５０〜１００
４．２．３６ｍｍのフルイ目を通るものの百分率（％）２０〜６０
５．７５μｍのフルイ目を通るものの百分率（％）２〜２０
６．一軸圧縮強さ１０Ｋｇｆ/ｃｍ² 以上
７．ＰＩ６〜１８
を充分に満たすものである。
【００１８】
又、本発明の上層路盤材生産プラントにより生産された上層路盤材は、粒度がそろっており、その含水率が一定であるために、転圧が容易で締め固めが行い易くすぐれた力学的強度が大きいという特性があるため、これを使用することにより材料費、施工費の低減が実現出来る。
この結果、本発明の上層路盤材生産プラントにより生産された上層路盤材は、上記の各種の測定データーを基に、平成１３年５月１８日付けで、静岡県土木部道路総室道路保全室長より、道保第２３号として、「アスファルト舗装要綱」の上層路盤材品質企画を満たすものであるとして県施工工事への道路用上層路盤材としての使用が許可された。
本発明の掘削土を使用した上層路盤材の製造方法を実施した上層路盤材製造プラントに使用される掘削土の土質は、高含水比の粘性土から砂質土まで対応可能な、改良対象土質が幅広いプラントである。又、土砂の改良材としての生石灰の効果により、従来の購入土砂（砕石等）以上の強度が備わった道路用上層路盤材を得ることが出来る。
道路の改修工事等に本発明の掘削土を使用した上層路盤材の製造方法を実施したプラントにより生産された上層路盤材を使用することにより、上層路盤埋戻用の土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。
【0019】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の掘削土を使用した上層路盤材の製造方法とこれにより製造された上層路盤材は、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２５％以下を加えて破砕して、これに５％以下の生石灰を加えてふるいにかけ、その粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ〜０ｍｍのものの３種類にふるい分け、これを所定の比率で混合した後、混合物に水を噴霧し含水率を調整することにより道路建設に使用出来る上層路盤材料を再生するようにしたものである。
本発明により、環境破壊の原因となっている掘削土を、従来の砕石等の上層路盤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、現在の道路改修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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削土を使用した上層路盤材料の製造方法を実施した上層路盤材生産プラントの構成を示す図である。
【図２】上層路盤材生産プラントにより生産された上層路盤材の「骨材のふるい分け試験」の結果を示したものである。
【図３】「突固めによる土の締固め試験」の結果を示したものである。
【図４】「突固めによる土の締固め試験」の結果を示したものである。
【図５】「土の一軸圧縮試験」の結果を示したものである。
【図６】従来の一般の舗装道路の構造を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・原料ホッパー，
１１・・・グリズリフィーダー，
１２・・・一次破砕機，
１３・・・磁選機，
１４・・・生石灰を貯蔵する生石灰サイロ，
１５・・・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，
１６・・・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より送り出される掘削土と建設廃棄物の破砕物に加えるフライトベア，
１７・・・振動ふるい機，
１８・・・二次破砕機，
１９・・・二次破砕機１８の破砕物を振動ふるい機１７に戻すフィーダ，
２０・・・集じん機，
２１・・・集じん機２０が集めたダストを振動ふるい機１７に加えるスクリュウフィーダー，
３０・・・中間原料ホッパー，
３１・・・振動フルイ機，
３２・・・第一の中間ホッパー，
３３・・・第二の中間ホッパー，
３４・・・第三の中間ホッパー，
３５・・・第一のフィーダー，
３６・・・第二のフィーダー，
３７・・・第三のフィーダー，
３８・・・混合機，
３９・・・含水率調整機，
４０・・・製造された上層路盤材料，
１・・・路床層，
２・・・路盤層，
３・・・表層，
４・・・上層路盤，
５・・・下層路盤，

Claims

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加えて破砕し、
これに生石灰を加えて混合したものをその粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ以下のものの３種類にふるい分け、
これを所定の比率で混合したした後、混合物に水を噴霧し含水率を、含水比ωが５〜１３％、湿潤密度ρtが１．８〜２．１ｇ/ｃｍ³ の範囲に調整することよりなる掘削土を使用した上層路盤材の製造方法。
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２５％以下を加えて破砕し、
これに５％以下の生石灰を加えて混合したものをふるい分けて粒径が４０ｍｍ以下の混合材料を得、
これを更にその粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ以下のものの３種類にふるい分け、
これを所定の比率で混合した後、混合物に水を噴霧し含水率を、含水比ωが５〜１３％、湿潤密度ρtが１．８〜２．１ｇ/ｃｍ³の範囲に調整することよりなる掘削土を使用した上層路盤材の製造方法。
掘削土７０％〜97％、建設廃棄物のコンクリート塊破砕材25％以下、同じくアスファルト塊破砕材25％以下の混合比率よりなる材料を破砕し、
これに５％以下の生石灰を混合したものをその粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ以下のものの３種類にふるい分け、
これを所定の比率で混合した混合物に水を噴霧し含水率を、含水比ωが５〜１３％、湿潤密度ρtが１．８〜２．１ｇ/ｃｍ³ の範囲に調整してなる上層路盤材。
その粒径が４０ｍｍ以下の、建設廃棄物のコンクリート塊破砕材２５％以下、同じくアスファルト塊破砕材２５％以下、掘削土７０％〜９７％、５％以下の生石灰の混合比率よりなる材料を、その粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ以下のものの３種類にふるい分け、
これを所定の比率で混合した混合物に水を噴霧し含水率を、含水比ωが５〜１３％、湿潤密度ρtが１．８〜２．１ｇ/ｃｍ³ の範囲に調整してなる上層路盤材。
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２５％以下を加えて破砕し、
これに５％以下の生石灰を加えてふるいにかけその粒径を４０ｍｍ以下にそろえ、
これを更にその粒径が４０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜２．５ｍｍのものと、その粒径が２．５ｍｍ以下のものの３種類にふるい分け、これを所定の比率で混合した混合物に水を噴霧し含水率を、含水比ωが５〜１３％、湿潤密度ρtが１．８〜２．１ｇ/ｃｍ³ の範囲に調整してなる上層路盤材。