JP4126727B2

JP4126727B2 - 粒状改良土の製造方法

Info

Publication number: JP4126727B2
Application number: JP17862296A
Authority: JP
Inventors: 賢治森; 武男伊藤
Original assignee: 小牧工業株式会社
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JPH101669A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状改良土の製造方法に関するものであり、詳しくは、例えば、上下水道工事、道路工事、宅地造成工事などの一般の土木・建設工事に伴って発生する残土（以下、建設残土と略記する）等の含水土壌を改良して各種用途の資源として再利用を図るのに適した粒状改良土の工業的に有利な製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設残土の殆どは再利用できず、その一部は埋立て処分されているものの、不法投棄や環境への影響が問題になってきている。斯かる問題を解決するため、近時、プラントにおける建設残土の石灰処理による再生利用が検討されつつある。その背景は次の通りである。すなわち、従来、道路工事の掘り起こし現場の埋め戻しには山砂が使用されているが、山砂採取場所でも環境破壊の問題が起こるため、建設残土を石灰で処理して改良土とし、山砂の代りに使用する必要がある。
【０００３】
しかしながら、上記の石灰処理法は、含水比の低い良質な建設残土のみを対象としているため、含水比の高い建設残土が持ち込まれた場合は、石灰処理前に建設残土の天日乾燥を行わねばならず、それがために広大な敷地を必要とする欠点がある。斯かる欠点を解消するため、本発明者の一人は、先に、特開平６−１７０５２号公報において、建設残土を天日乾燥せずにそのままプラントで粒状に変換し得る改良土の製造方法を提案した。この方法で得られる改良土は、道路の配管埋め戻しの用途においては、山砂より作業性が良好であり、施工後の物性も優れていることが立証されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建設残土の再利用率を高めるには、透水性などが高く種々の用途に利用出来る優れた物性の改良土を効率良く製造する必要がある。本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、その目的は、建設残土などの含水土壌を改良して各種用途の資源として再利用を図るのに適した粒状改良土の工業的に有利な製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、含水土壌と水溶性重合体粉末とを回分式撹拌混合槽に供給して処理することにより粒状土壌とした後、その中から必要に応じて大塊を除去し、得られた粒状土壌を連続式撹拌混合機に供給して処理することにより細粒化および整粒化して連続的に定量排出し、その流れから必要に応じて金属異物を除去し、次いで、細粒化および整粒化された粒状土壌と固化剤粉末とを回転円筒型の篩分機兼用混合機に連続的に定量供給して粒状土壌の表面に固化剤粉末を付着させると同時に篩分処理することを特徴とする粒状改良土の製造方法に存する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法の一例の工程説明図、図２は、本発明の製造工程で好適に使用される回転円筒型の篩分機兼用混合機の一例の説明図である。
【０００７】
先ず、本発明で使用される含水土壌と水溶性重合体粉末について説明する。本発明において、含水土壌としては、特に制限されないが、前述の建設残土が代表的に使用される。土質の改良が期待できる建設残土の含水比の範囲は、土質によって異なるが、例えば関東ロームの場合は、通常４０〜２００％、好ましくは５０〜１５０％である。一方、水溶性重合体粉末としては、含水土壌の団粒化機能を有する一般的な水溶性重合体粉末が制限なく使用することが出来るが、カルボキシル基含有重合体粉末が好適に使用される。
【０００８】
カルボキシル基含有重合体としては、例えば、アラビアガム、カラヤガム、トラガントガム、アルギン酸塩類などの天然酸性多糖類、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルハイドロキシエチルセルロース等の半合成の水溶性高分子物質、グアーガム、ローカストビーンガム等の中性多糖類変性物、ポリアクリル酸塩類などの合成水溶性高分子物質が例示されるが、これらの中では、ポリアクリル酸塩類などの合成水溶性高分子物質が好適である。
【０００９】
上記のポリアクリル酸塩類の具体例としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体、マレイン酸またはその塩と酢酸ビニルとの共重合体、イタコン酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体などが挙げられるが、これらの中では、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体が好適である。
【００１０】
上記の（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体としては、（メタ）アクリル酸又はその塩と（メタ）アクリルアミドを共重合したものの他、（メタ）アクリルアミドの単独重合体を部分加水分解したものでもよい。また、上記の単量体を組合せた共重合体の他、共重合可能なアクリル又はビニル単量体などを一緒に共重合させたものでもよい。
【００１１】
合成水溶性重合体の場合、全単量体単位に対するカルボキシル基含有単量体の割合は、通常１〜１００モル％、好ましくは５〜６０モル％の範囲とされる。カルボキシル基は、遊離酸または塩の何れの形で存在していてもよい。なお、上記の水溶性重合体は、何れも、粉末として使用されるが、その平均粒径は、通常０．４ｍｍ以下とされる。
【００１２】
先ず、本発明においては、含水土壌（Ａ）と水溶性重合体粉末（Ｂ）とを回分式撹拌混合槽（１）に供給して処理することにより粒状土壌（Ｃ）とする。回分式撹拌混合槽（１）には、モルタルミキサー、ニーダー、一軸撹拌混合槽、二軸撹拌混合槽などが使用される。また、回分式撹拌混合槽（１）は、処理量によっては複数個並列に使用するのが好ましい。
【００１３】
本発明において、回分式撹拌混合槽（１）としては、二軸撹拌混合槽が好適に使用される。二軸撹拌混合槽は、ケーシングの内部において、２本の回転軸が各軸受によって平行に支持され、各回転軸には複数のアームが設置され、各回転軸および複数のアームには撹拌羽根が取り付けられた構造を備えている。そして、各回転軸は各モーターによって駆動され、各モーターはインバーター制御により回転速度を自由に変えることが出来る。
【００１４】
上記の回分式撹拌混合槽（１）において、計量された含水土壌（Ａ）は、ホッパー（１１）より供給され、水溶性重合体粉末（Ｂ）が添加された後、所定時間処理されて造粒される。得られた粒状土壌（Ｃ）は、排出口（１２）が開放することにより、落下して排出される。
【００１５】
水溶性重合体粉末（Ｂ）の添加量は、含水土壌（Ａ）の含水比により異なるため一概に決定し得ないが、含水土壌（Ａ）に対し、通常０. ００１〜１重量％、好ましくは０. ０１〜０. ５重量％とされる。本発明においては、最終製品の粒状改良土の平均粒径を支配する粒状土壌（Ｃ）の調製に回分式撹拌混合槽（１）を使用したことにより、その滞留時間を任意に選択することが出来、その結果、容易にして所望の平均粒径の粒状改良土を製造することが出来る。
【００１６】
回分式撹拌混合槽（１）における滞留時間は、含水土壌（Ａ）の土質および含水比により異なるため一概に決定し得ず、含水土壌（Ａ）に混入した石と土壌との剥離状態や造粒された粒状土壌（Ｃ）の大きさ等を観察して適宜決定する必要があるが、通常は２０秒以上とするのが好ましい。滞留時間が余りにも短い場合は、造粒が不完全となって石などの異物を含む大塊が形成される。大塊が形成された場合、当該大塊は次工程で排出されるが、それによって含水土壌（Ａ）の製品化率が低くなる。
【００１７】
次いで、本発明においては、必要に応じて大塊（Ｄ）を除去し、得られた粒状土壌（Ｃ）を連続式撹拌混合機（２）に供給して処理することにより細粒化および整粒化して連続的に定量排出する。
【００１８】
大塊（Ｄ）は、回分式撹拌混合槽（１）と連続式撹拌混合機（２）との間に配置された格子部材（３）によって除去することが出来る。通常、建設残土には石などの異物が含まれているため、格子部材（３）は、これらの除去のために配置するのが好ましい。
【００１９】
連続式撹拌混合機（２）は、回分式から連続式製造法への変換機としての役目を有し、土壌（Ｃ）を細粒化および整粒化する粒子の均質化機能と共に連続的に次工程に排出する定量フィーダーとしての機能を果たす。連続式撹拌混合機（２）としては、一軸または二軸の撹拌混合機が好適に使用され、その攪拌方式としては、スクリュー又はパドル方式が採用される。
【００２０】
本発明において、連続式撹拌混合機（２）としては、粒子の均質化機能の観点から、パドル式二軸撹拌混合機が好適に使用される。パドル式二軸撹拌混合機は、前記の二軸撹拌混合槽の場合と同様、ケーシングの内部に２本の回転軸が平行に支持され、各回転軸には複数のアームが設置され、複数のアームには排出羽根と切断羽根が取り付けられた構造を備えている。
【００２１】
上記の連続式撹拌混合機（２）において、回分式撹拌混合槽（１）から間欠的に供給される粒状土壌（Ｃ）は、ホッパー（２１）から供給されて処理され、排出口（２２）から連続的に次工程の篩分機兼用混合機（４）に定量供給される。連続式撹拌混合機（２）における滞留時間は、粒状土壌（Ｃ）の粒子の均質化機能の観点から、１０秒以上とするのが好ましい。
【００２２】
次に、本発明においては、細粒化および整粒化された粒状土壌（Ｃ）と固化剤粉末（Ｅ）とを回転円筒型の篩分機兼用混合機（４）に連続的に定量供給して粒状土壌（Ｃ）の表面に固化剤粉末（Ｅ）を付着させると同時に篩分処理する。この際、粒状土壌（Ｃ）の篩分機兼用混合機（４）への供給に先立ち、必要に応じて磁選機（５）により金属異物（Ｆ）を除去する。
【００２３】
本発明において、篩分機兼用混合機（４）としては、図２に示す篩分機兼用混合機が好適に使用される。この篩分機兼用混合機は、傾斜して配置され且つ出口側周面が金網（４１ａ）で構成されている回転円筒体（４１）から成る。
【００２４】
上記の篩分機兼用混合機（４）において、連続式撹拌混合機（２）から連続的に定量供給される粒状土壌（Ｃ）は、固化剤粉末（Ｅ）と共に、図２に示す供給口（４２）から供給され、転動処理により、その表面に固化剤粉末（Ｅ）が付着させられ、下方側に流動しつつ金網（４１ａ）で篩分処理される。そして、得られた粒状改良土は、回転円筒体（４１）の出口開放端の回収口（４３）と金網（４１ａ）にて構成された回収口（４４）とから中粒（Ｇ）と細粒（Ｈ）の粒状改良土として連続的に排出される。
【００２５】
上記の様な篩分機兼用混合機（４）は、粒状土壌（Ｃ）に大きな負荷を掛けることなくその表面に固化剤粉末（Ｅ）を付着させることが出来る。その結果、粒状土壌（Ｇ）の表面が剥離されることなく、透水性に優れ、浸出水が濁ることのない優れた性能の粒状改良土（Ｇ）及び（Ｈ）が得られる。更に、上記の様な篩分機兼用混合機（４）によれば、粒状土壌（Ｃ）と固化剤粉末（Ｅ）との混合処理と同時に篩分された粒状改良土（Ｇ）が得られるため、別途の篩分機が不要となる。なお、図２に示す篩分機兼用混合機においては、回転円筒体（４１）の更に外側に金網の外筒を付けることにより、多段篩とすることも出来る。
【００２６】
本発明において、固化剤粉末（Ｅ）は、粒状土壌（Ｃ）の表面に均一に付着させるのが好ましく、従って、斯かる観点から、平均粒径が１ｍｍ以下の粉末を使用するのが好ましい。固化剤粉末（Ｅ）としては、例えば、生石灰、消石灰、水硬性セメント、石灰系改良材、セメント系改良材などが挙げられるが、脱水および硬化反応の速い生石灰系の粉末が好適に使用される。固化剤粉末（Ｅ）の添加量は、土壌に対し、通常０. ２〜２０重量％、好ましくは０. ５〜１０重量％とされる。
【００２７】
粒状改良土（Ｇ）は、必要に応じて更に篩分し、通常２〜３日、好ましくは６〜７日養生した後に使用される。本発明における土壌の改良は、軟弱または粘着性の高い土壌を埋め戻し等の工事に再利用することが出来、その結果、地盤支持力を向上させることが可能であり、しかも、砂の様な流動性のある土壌に固化処理することを意味し、単に含水比の高い土壌を塊状固化して流動性が失われた状態にすることを意味しない。本発明においては、含水土壌に対する添加物として、山砂、高吸水性樹脂、石膏などを使用することにより、土壌の改良効果を調整することも出来る。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例は、回分式撹拌混合槽（１）として二軸撹拌混合槽、連続式撹拌混合機（２）としてパドル式二軸撹拌混合機、篩分機兼用混合機（４）として図２に示すた篩分機兼用混合機（金網（４１ａ）の目開き１３ｍｍ）を備えた図１に示す製造工程によって行った。また、使用した水溶性重合体粉末は表１に示す通りである。表１中の還元粘度は、重合体粉末を１Ｎの食塩水に０. １ｇ／ｄｌの濃度に溶解し、２５℃の状態でオストワルド粘度計を使用して測定した値である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
評価項目としては、目開き１３ｍｍの金網（４１ａ）にて構成された回収口（４４）から回収された細粒（Ｈ）についての回収率（１３ｍｍ通過比率）、粒度分布の測定による平均粒径、均等係数Ｕｃを採用した。また、細粒（Ｈ）の７日間養生後の室内ＣＢＲ試験を「ＪＩＳＡ１２１１」に従って実施した。
【００３１】
実施例１〜６及び比較例１
含水土壌（Ａ）として含水比９７％の関東ロームを使用した。先ず、含水土壌（Ａ）と表２に示す各水溶性重合体粉末（Ｂ）とを回分式撹拌混合槽（１）に供給して表２に示す各混合時間（滞留時間）で処理することにより粒状土壌（Ｃ）とした。次いで、目開き４０ｍｍの格子材（３）を通して石などの大塊を除去した後、連続式撹拌混合機（２）に供給して２０秒間処理して粒度調整した。次いで、磁選機（５）により金属異物を除去した後、回転円筒型の篩分機兼用混合機（４）に連続的に定量供給すると共に土壌に対して３重量％相当の生石灰で処理した。
【００３２】
篩分機兼用混合機（４）の排出口（４３）及び（４４）から、それぞれ、粒径１３〜４０ｍｍ、０〜１３ｍｍの改良土を回収した。次いで、０〜１３ｍｍの改良土を７日間養生後、ＣＢＲ試験に供した。結果を表２に示す。なお、表２中の比較例１は、ブランク（無処理の土壌）のＣＢＲ試験の結果である。
【００３３】
また、実施例１で得られた改良土について、ＪＩＳＡ１２１８土の透水試験方法に従って、室内透水試験を行なった。試験の種類は、定水位透水試験とし、透水係数ｋを測定したところ、ｋ＝１．１×１０^-2ｃｍ／ｓｅｃであり、非常に透水性が良好であった。
【００３４】
比較例２
実施例１において、回転円筒型の篩分機兼用混合機（４）の代りに、生石灰処理プラントで常用されている破砕式混合機と一般の振動篩を順次並列的に配置して使用した以外は、実施例１と同様に改良土の製造を行なったところ、製品化率が９２％であり、平均粒径が０．５ｍｍ、均等係数Ｕc=２９と非常に粒度分布が広く、細粒分３８％であった。得られた改良土を使用して実施例１と同様に室内透水試験を行なったところ、透水係数ｋは１．９×１０^-8ｃｍ／ｓｅｃであり、非常に透水性が悪いことが分かった。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、回分式撹拌混合槽を使用することにより、粒度を自由に変えることが出来るため、従来の石灰改良土と比べ極めて多種の用途への利用が期待できる。また、本発明の製造方法は、装置がコンパクト化されているため、従来の定地型プラントの他、仮設移動型、車上型プラントへの利用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一例の工程説明図
【図２】本発明の製造工程で好適に使用される回転円筒型の篩分機兼用混合機の一例の説明図
【符号の説明】
Ａ：含水土壌
Ｂ：水溶性重合体粉末
Ｃ：粒状土壌
Ｄ：大塊
Ｅ：固化剤粉末
Ｆ：金属異物
Ｇ：粒状改良土（中粒）
Ｈ：粒状改良土（細粒）
１：回分式撹拌混合槽
１１：ホッパー
１２：排出口
２：連続式撹拌混合機
２１：ホッパー
２２：排出口
３：格子部材
４：回転円筒型の篩分機兼用混合機
４１：回転円筒体
４１ａ：金網
４２：供給口
４３：排出口
４４：排出口
５：磁選機

Claims

含水土壌と水溶性重合体粉末とを回分式撹拌混合槽に供給して処理することにより粒状土壌とした後、その中から必要に応じて大塊を除去し、得られた粒状土壌を連続式撹拌混合機に供給して処理することにより細粒化および整粒化して連続的に定量排出し、その流れから必要に応じて金属異物を除去し、次いで、細粒化および整粒化された粒状土壌と固化剤粉末とを回転円筒型の篩分機兼用混合機に連続的に定量供給して粒状土壌の表面に固化剤粉末を付着させると同時に篩分処理することを特徴とする粒状改良土の製造方法。
水溶性重合体粉末がカルボキシル基含有水溶性重合体粉末である請求項１に記載の製造方法。
回分式撹拌混合槽での滞留時間が２０秒以上、連続式撹拌混合機での滞留時間が１０秒以上である請求項１又は２に記載の製造方法。
連続式撹拌混合機が一軸または二軸式の撹拌混合機である請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
傾斜して配置され且つ出口側の周面が金網で構成されている回転円筒体から成る回転円筒型の篩分機兼用混合機を使用する請求項１〜４の何れかに記載の製造方法。