JP4072527B2 - 軽量流動化処理土の製造供給システム - Google Patents

Description

本発明は、土木建設工事において現場から排出される産業廃棄物である建設汚泥・建設排泥・建設排土（泥土と総称する）を原料として、材料配合比率の精度が高く且つ迅速に軽量流動化処理土を製造して使用現場に使用できるように供給するシステム技術であって、泥土発生現場と軽量流動化処理土の使用現場と工場との間の効率的な軽量流動化処理土の製造供給システムに関する。又、産業廃棄物である泥土の有効利用技術でもある。

土木建設工事において、現場から水分が多い建設汚泥（排泥），水分が少ない建設排土の泥土が排出されるが、これら泥土は産業廃棄物取り扱いとなることが多い。
これら泥土の多くは、運送されて廃棄物として処分されている。又この泥土を発生する現場でセメント・気泡等と混練してコンクリート系の軽量流動化処理土として埋め戻すこともなされている。この工法は財団法人土木研究センター発行の平成９年１２月号の「改良工法マニュアル」の中で３−３気泡混合土工法として記載されて公知である。
又、特開平１１−３４７５９３号公報には、建設現場に於いて建設系汚泥の砂・砂利を分級・分別し、埋立処分されている脱水ケーキも、改質固化と同時に造粒・整粒する事により、より安定した処理土を可能とする建設汚泥クローズド型リサイクル処理システムが開示されている。
特開平１１−３４７５９３号公報

従来の泥土を用いて発生現場で軽量流動化処理土を製造し、これを埋め戻し材として使用するリサイクル処理システムでは、発生現場に解泥槽、混練機発泡装置・気泡混合装置・泥土貯槽等の機器を設置する必要があり、又、水・セメントの調達が必要となり、現場の装置・材料負担が大きいものである。
又、従来の工法では、発生現場で泥土にコンクリート・気泡材・水等の他の材料を混合して処理土にするが、泥土の成分、水量は現場地質、掘削工法によって変わってくるものであり、目標の比重・強度・フロー値の処理土にするためには泥土に応じたセメント・水等の配合比率を変えねばならず、現場でその泥土の分析と配合比率の計算をなさねばならず、現場負担が大きく一定品質の処理土ができにくく、且つ迅速に製造できにくいものである。更に処理土を現場で使用するときに現場毎に泥土の過不足が生じる。
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、軽量流動化処理土の使用現場にその必要とする比重・強度の所定品質の軽量流動化処理土（気泡混合土）を必要量迅速に製造供給できる軽量流動化処理土の製造供給システムを提供する。又、他の課題は、発生現場の全泥土を再利用でき、使用現場に過不足なく必要量の軽量流動化処理土を製造・供給できるようにすることにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 土木建設現場から排出される建設汚泥又は建設排土の泥土を工場に集め、同工場に集められた泥土から大きい粒径の礫・石片を除去し、同泥土を水分を含んだ泥水の形態又は脱水して脱水物の形態で工場に保管し、使用現場の要求に応じて保管された泥水の比重を調整して又は脱水物に所要水量を混入して所定比重となるように調整して調整泥水を作製し、又使用現場の要求の軽量流動化処理土の比重・強度となるセメント及び気泡の配合割合を計算し、同調整泥水を所定量使用現場に運送するとともに、軽量流動化処理土のセメント・気泡を使用現場において又は運送前の工場においてあるいは工場と使用現場の運送途中において計算された配合割合で調整泥水に投入して混練し、使用現場において軽量流動化処理土が使用できるようにする、使用現場に目標の比重・強度の軽量流動化処理土を精度よく且つ迅速に供給できしかも泥土の再利用を効率的に図れるようにした、軽量流動化処理土の製造供給システム
２） 調整泥水を工場から使用現場に運送し、使用現場において運送された調整泥水にセメントと気泡とを使用現場要求の目標比重・強度となる計算された配合割合で混入して混練して使用現場で軽量流動化処理土を製造する前記１）記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
３） 工場からの運送前に、調整泥水に目標比重・強度となる計算された配合割合でセメントと気泡とを混入して工場で軽量流動化処理土を製造し、同軽量流動化処理土を混練車によって撹拌しながら使用現場に運送して使用現場で直ちに使用できるようにした前記１）記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
４） 工場からの運送する前に、調整泥水に目標比重・強度となる計算された配合割合でセメントを混入して流動化処理土を作製し、同流動化処理土を混練車によって混練しながら使用現場へ運送し、使用現場に於いて運送された流動化処理土に所定割合で気泡を混入して軽量流動化処理土を製造して使用するようにした、前記１）記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
５） 軽量流動化処理土に短繊維を混入してセメント固化の養生期間の収縮亀裂を抑制するようにした、前記１）〜４）いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
６） 工場に集められた泥土から除去される礫・石片の粒径が１ｍ／ｍ以上のものであり、砂も粒径１ｍ／ｍ以上のものが除去されるようにした前記１）〜５）いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
７） 工場に集められた泥土中の水分を一部分離し、分離した水を調整泥水の作製時に使用する比重調整用水として及び粒径の大きい礫・石片を除去する前の集めた泥土に加える水として使用するようにした、前記１）〜６）いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
８） 工場で除去された大きい粒径の礫・石片・砂を再生骨材として再利用できるようにした、前記１）〜７）何れか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム
にある。

本発明では、泥土を排出する発生現場からの泥土を、一旦工場に集め、工場においてこの泥土から大きい粒径の礫・石片を除去し、これに所要量の水を投入して混練して所定比重の調整泥水を作製する。使用現場からの軽量流動化処理土の要求があれば、要求に応じる調整泥水とセメントと気泡の配合割合を計算し、要求に応じる調整泥水を要求量だけ使用現場に送って使用現場で計算の配合割合でセメント・気泡を混入して混練して軽量流動化処理土を製造する。又は調整泥水以外の他の材料の投入・混練とも、工場で行なって製造した軽量流動化処理土を使用現場に混練車で輸送する。あるいは、調整泥水にセメントのみを目標比重強度となるように投入して流動化処理土を作製して混練車で使用現場へ運送し、使用現場に於いて計算の配合割合で気泡を混入して軽量流動化処理土を製造する。あるいは他の材料を工場と使用現場との間の混練車中で行う。
このように、本発明では、予め泥土を工場に集めて所要比重（濃度）の調整泥水を作製するので、使用現場からの軽量流動化処理土の要求が工場にあればその要求の目標比重・強度・フロー値とする他の材料セメント・気泡等の混合割合が精度よく工場に於いて計算でき、軽量流動化処理土の品質が精度よく要求のものに出来る。又使用現場の要求に対して軽量流動化処理土の製造が迅速に出来る。更に、各発生現場の泥土を集めて使用現場に過不足なく軽量流動化処理土を供給できるものとなる。
更に、発生現場から工場に集められる泥土は、水分状態・成分・成分配合比率が違うものがあるため、水分の多い泥土の余剰な水分は水分の少ない排土の泥土の水分調整水として使用できることとなり、産業廃棄物である泥土中の水分を全量再利用して液分を廃棄物処理して排出しなくて済むようにできる。
更に、調整泥水の成分も、集められた種々の泥土から多品種の成分が使用できるようになり、不足の成分を他の泥土の成分からおぎなうことができるようになる。
更に、除去した礫・石片・砂は骨材として利用できるようになる。

本発明の泥土としては、建設汚泥・掘削及び削孔工事で排出される水分が多い排泥及び水分の少ない建設排土がある。
本発明における工場での調整泥水の作製時点は、軽量流動化処理土の要求があった時点で作製するか、あるいはその要求の多い１．１〜１．３程の比重（濃度）の調整泥水を予め供給量相当作製し、貯えて準備するようにしてもよい。排土が多い場合又は軽量流動化処理土の需要が少ない場合は、泥水・泥土の状態のまま又は脱水した泥土脱水物又は脱水した泥水脱水物の状態で保管し、軽量流動化処理土の要求があった時点でこれから所要の比重（濃度）の調整泥水を作製してもよい。
本発明の作製された調整泥水に他の材料のセメント・気泡・その他の短繊維等を所定割合で混入して混練する場所は、軽量流動化処理土を使用する使用現場、又は工場、あるいは工場から使用現場に移動する混練車中でもよい。あるいは、工場で調整泥水に要求の軽量流動化処理土となるようにセメントを混入して混練した流動化処理土状態とし、これを工場から運送して使用現場でこの流動化処理土に気泡を混入させるようにして軽量流動化処理土を製造してもよい。これらの混練場所は、工場と使用現場の距離、使用現場で軽量流動化処理土の原料（泥水・水・セメント・気泡材・短繊維等）と処理装置の準備ができるか否か、使用現場での処理土の投入時点の不確定さ、又は処理土の比重・強度・フロー値が未定の場合によって適した場所で混練される。
本発明の集められた泥土から除去される大きい礫・石片・砂等の粒径は大略１ｍ／ｍ以上のもので、砂も１ｍ／ｍ以上のものは除去することが好ましい。又除去する方法としては、ふるい装置・分級装置を使用する。
本発明の軽量流動化処理土の強度を高める方法としては、短繊維・砂等細骨材・粗骨材・鉄筋等の強度補強材を混入する方法、又はセメント量の比率を高める方法がある。

以下、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。本実施例１は、工場において集めた泥土に水を加えて貯留槽に貯え、その後に１次ふるいと２次ふるいのふるい機で分級し、１ｍｍ以下で分級されたふるい下の泥水から水分を一部回収して貯留槽・調整泥水槽の希釈水として再利用する。
分級された泥水はそのまま密度調整泥水槽に移送され、水分調整された後、調整泥水として使用される。また、ふるい下の一部の泥水固形分は脱水された泥水脱水物として保管され、密度調整水槽に調整補充成分として又は調整泥水の主原料として投入され、水の投入・調整がなされて所定比重の調整泥水に作製されるようになっている。この調整泥水はそのまま使用現場に運送される。又は工場内で固化材のセメントと気泡と短繊維を混入して混練して所定の比重・強度・フロー値の軽量流動化処理土を製造して混練車にて使用現場へ運送する。又工場内で目標の比重・強度・フロー値となる割合でセメントだけ混練して流動化処理土を作製し、流動化処理土を混練車にて使用現場に送り、使用現場で気泡を混入して所要の軽量流動化処理土として使用することもできるようになっている。更に、泥土中の水分の一部は調整水・希釈水として全量使用されるようにしている。

図１，２は、実施例１の軽量流動化処理土の製造システムの説明図である。

図中、Ａは建設汚泥の発生現場、Ｂは工場、Ｃは軽量流動化処理土を法面壁体構築に用いる使用現場、Ｄは使用現場Ｃの投入現場、１ａは泥土である水分の少ない発生土（建設排土）、１ｂは泥土である水分が多い建設汚泥、２は泥土運搬車、１０〜１８ｃは工場Ｂ内の装置であって、１０は泥土を一時貯える貯留槽、１１は同泥土を８ｍｍ以上のふるい目で分級する１次ふるい機、１２は１次ふるい機のふるい下の８ｍｍ以下の粒径の固形分と液分を１ｍｍのふるい目で分級する２次ふるい機、１３は２次ふるい機１２のふり下の泥水の固液を沈澱分離する越流分離槽、１３ａは同槽の区画壁、１３ｂはポンプ、１３ｃはポンプ１３ｂで吸引された泥水中の固形分が少ない越流水を再使用するための送水管、１３ｄは送泥管、１４は密度（比重）調整泥水槽、１５は泥水を脱水する脱水機、１６は軽量流動化処理土製造装置、１７は流動化処理土製造装置、１８ａ，１８ｂ，１８ｃは粒径の大きい泥土の固形分の破砕装置、１９は破砕された再生骨材置場、２０ａは４０ｍｍ以上の粒径の泥土の固形分、２０ｂは２０〜４０ｍｍの粒径の泥土の固形分、２０ｃは８〜２０ｍｍ粒径の泥土の固形分、２０ｄは１〜８ｍｍの粒径の泥土の固形分、２１は脱水機１５で脱水された泥水脱水物、２２は再生骨材運搬車である。３０ａは調整泥水運搬の混練車、３０ｂは軽量流動化処理土運搬の混練車、３０ｃは流動化処理土の運搬の混練車、３０ｄは埋め戻し材運搬車、３１は使用現場Ｃに設置され、運搬された調整泥水に短繊維と気泡を混練して軽量流動化処理土を製造する軽量流動化処理土製造装置、３２は使用現場に設置され、運搬された流動化処理土に気泡を混練して軽量流動化処理土にする気泡混練装置である。

図１に示す本実施例１では、各工事現場の発生現場Ａから排出される泥土の発生土（建設排土）１ａ，泥土の建設汚泥１ａは泥土運搬車２によって工場Ｂに運ばれ、工場Ｂ内の貯留槽１０に一時貯えられる。この貯留槽１０には、ふるいが容易となるように越流分離槽１３の上澄水（越流水）が所要量加えられる。

貯留槽１０の泥土は水が多く加えられた状態で１次ふるい機１１にかけて粒径４０ｍｍ以上の泥土の固形分２０ａと４０〜２０ｍｍの粒径の固形分２０ｂと、２０〜８ｍｍの粒径の固形分２０ｃと、８ｍｍ以下の泥土成分とに分級する。
各固形分２０ａ，２０ｂ，２０ｃは破砕機１８ａ，１８ｂ，１８ｃで所要粒径に破砕され、再生骨材置物１９に貯えられ、再生骨材として使用される。
８ｍｍ以下のふるい下の泥土の固形分２０ｃと液分は、２次ふるい機１２によって８〜１ｍｍ粒径の固形分２０ｄと１ｍｍ以下の泥土成分（１ｍｍ以下の固形分と液分）とに分級され、８〜１ｍｍ粒径の固形分２０ｄは大部分砂であり、これは再生骨材置場１９に貯えられ、再生有価骨材の細骨材として再利用される。これら再生骨材は再生骨材運搬車２２によって工場から出荷される。

２次ふるい機１２の１ｍｍ以下のふるい下の泥土成分（泥水）は越流分離槽１３に送られ、固液の沈澱分離（比重分離）を行なって、沈澱分はポンプで排出され、密度調整水槽１４へ移送され、越流分離槽１３の越流水の水は調整水として使用される。又脱水泥水物は成分調整材として密度調整水槽１４に所要量投入されて混練して１．１〜１．３程の所定比重にされる。

越流分離槽１３の沈澱成分が多い泥水の一部はポンプで脱水機１５に移送され、泥水は脱水されて泥水脱水物２１の固形分として貯えられ、一部は密度調整泥水槽１４へ調整固形成分として使用され、残りは埋戻し土として埋め戻し材運搬車３０ｄによって工場から出荷し、埋め戻し土として他の現場で使用される。

使用現場Ｃからの軽量流動化処理土の要求があれば、密度調整泥水槽１４で所定比重に調整された調整泥水をそのまま混練車３０ａで使用現場Ｃへ運送される。又は、工場内で調整泥水を軽量流動化処理土製造装置１６に投入し、これにセメント、短繊維・気泡とが目標比重・強度・フロー値となるような計算された混合割合で混入され、混練して軽量流動化処理土を製造し、同軽量流動化処理土を軽量流動化処理土の混練車３０ｂに投入して使用現場Ｃへ混練しながら運送する。
更に、調整泥水を流動化処理土製造装置１７に投入し、セメント（固化材）を目標比重・強度・フロー値となる割合で混入して撹拌して流動化処理土を製造し、混練車３０ｃで使用現場へ混練しながら運送する。
使用現場Ｃで気泡混練装置３２で流動化処理土に計算された混合割合で気泡が混入されて軽量流動化処理土を製造され、投入現場Ｄへ投入される。

以上の様に、本実施例１では工場内で使用現場Ｃの要求の目標比重・強度・フロー値の軽量流動化処理土となるための、調整泥水とセメントと気泡の混合割合が工場において計算され、これに適した比重の調整泥水が作製され、これを工場内、使用現場あるいはこれらの間の混練車の中で他のセメント・気泡・短繊維の材料を計算された混合割合で投入されて混練することで、要求のものに精度よく製造でき、しかも迅速に製造できる。

しかも、本実施例１では、発生現場Ａからの種々の泥土が集められるので、それらの泥土の成分を使って所要の成分比率の調整泥水が作製される。しかも調整水は泥土に含まれる水を活用でき、泥土全量を有効に利用し、廃棄物処理を少なく有効利用できるものとしている。

本実施例１における軽量流動化処理土の目標値の例を下記表１に示す。又この軽量流動化処理土にするための各成分の配合割合（配合比率）の例を下記表２に示す。

本発明の工場は、複数の泥土の発生現場の近くに設け、発生現場以外の他の現場にも使用することができるのが好ましい。
本発明の工場は、常設の工場の他に、期間を限定して設けられる仮設的な工場も含むものである。

実施例１の軽量流動化処理土の製造システムの説明図である。 実施例１の軽量流動化処理土の製造システムの説明図である。

符号の説明

Ａ 発生現場
Ｂ 工場
Ｃ 使用現場
Ｄ 投入現場
１ａ 発生土（建設排土）
１ｂ 建設汚泥
２ 泥土運搬車
１０ 貯留槽
１１ １次ふるい機
１２ ２次ふるい機
１３ 越流分離槽
１３ａ 区画壁
１３ｂ ポンプ
１３ｃ 送水管
１３ｄ 送泥管
１４ 密度（比重）調整泥水槽
１５ 脱水機
１６ 軽量流動化処理土製造装置
１７ 流動化処理土製造装置
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 破砕装置
１９ 再生骨材置場
２０ａ ４０ｍｍ以上の粒径の泥土の固形分
２０ｂ ２０〜４０ｍｍの粒径の泥土の固形分
２０ｃ ８〜２０ｍｍ粒径の泥土の固形分
２０ｄ １〜８ｍｍの粒径の泥土の固形分
２１ 泥水脱水物
２２ 再生骨材運搬車
３０ａ 調整泥土運搬の混練車
３０ｂ 軽量流動化処理土運搬の混練車
３０ｃ 流動化処理土の運搬の混練車
３０ｄ 埋め戻し材運搬車
３１ 軽量流動化処理土製造装置
３２ 気泡混練装置

Claims (8)

1. 土木建設現場から排出される建設汚泥又は建設排土の泥土を工場に集め、同工場に集められた泥土から大きい粒径の礫・石片を除去し、同泥土を水分を含んだ泥水の形態又は脱水して脱水物の形態で工場に保管し、使用現場の要求に応じて保管された泥水の比重を調整して又は脱水物に所要水量を混入して所定比重となるように調整して調整泥水を作製し、又使用現場の要求の軽量流動化処理土の比重・強度となるセメント及び気泡の配合割合を計算し、同調整泥水を所定量使用現場に運送するとともに、軽量流動化処理土のセメント・気泡を使用現場において又は運送前の工場においてあるいは工場と使用現場の運送途中において計算された配合割合で調整泥水に投入して混練し、使用現場において軽量流動化処理土が使用できるようにする、使用現場に目標の比重・強度の軽量流動化処理土を精度よく且つ迅速に供給できしかも泥土の再利用を効率的に図れるようにした、軽量流動化処理土の製造供給システム。
2. 調整泥水を工場から使用現場に運送し、使用現場において運送された調整泥水にセメントと気泡とを使用現場要求の目標比重・強度となる計算された配合割合で混入して混練して使用現場で軽量流動化処理土を製造する請求項１記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
3. 工場からの運送前に、調整泥水に目標比重・強度となる計算された配合割合でセメントと気泡とを混入して工場で軽量流動化処理土を製造し、同軽量流動化処理土を混練車によって撹拌しながら使用現場に運送して使用現場で直ちに使用できるようにした請求項１記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
4. 工場からの運送する前に、調整泥水に目標比重・強度となる計算された配合割合でセメントを混入して流動化処理土を作製し、同流動化処理土を混練車によって混練しながら使用現場へ運送し、使用現場に於いて運送された流動化処理土に所定割合で気泡を混入して軽量流動化処理土を製造して使用するようにした、請求項１記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
5. 軽量流動化処理土に短繊維を混入してセメント固化の養生期間の収縮亀裂を抑制するようにした、請求項１〜４いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
6. 工場に集められた泥土から除去される礫・石片の粒径が１ｍ／ｍ以上のものであり、砂も粒径１ｍ／ｍ以上のものが除去されるようにした請求項１〜５いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
7. 工場に集められた泥土中の水分を一部分離し、分離した水を調整泥水の作製時に使用する比重調整用水として及び粒径の大きい礫・石片を除去する前の集めた泥土に加える水として使用するようにした、請求項１〜６いずれか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。
8. 工場で除去された大きい粒径の礫・石片・砂を再生骨材として再利用できるようにした、請求項１〜７何れか記載の軽量流動化処理土の製造供給システム。

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