JP5766110B2 - 改質土の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、泥土から強度の付加された改質土を製造する方法に関する。
造成工事や地盤改良工事等の土木・建設工事に関連して発生する建設排土をはじめ、台風による河川の増水や土砂崩れ、津波等の自然災害で発生する汚泥等は、現場からの運搬やその再利用法がしばしば問題になる。
一般に、建設排土や汚泥等のような水を含んだ軟弱な土（以下、総称して泥土と呼ぶ）は、埋め戻し材や盛土材等として利用するために少なくとも強度を付加して改質する必要がある。
一方で、これらには、木片、鉄屑、コンクリート、石、ガレキ、布、ビニール等が含まれることがあることから、再利用にあたっては必要に応じてその混入異物を事前に取り除くようにする。
そこで、このような泥土に対して、例えば、セメントを混ぜて強度を発現させる技術のほか、石炭灰を添加混合して泥土を粒状土に再生する方法（特許文献１参照）や、建設残土をスクリーンにかけて、土とアスファルトやコンクリート等の土以外のものとに分離した上で、スクリーンを通過したものに生石灰を混ぜて土質を改良する方法（特許文献２参照）などが知られている。
ところで、盛土等として利用可能な程度に強度が改質される改質土とは別に、泥土から取り除かれた混入異物には様々な物が含まれており、本来、それらは材質によって焼却処理が可能な物とそれ以外の物とに分別されて最終的にそれぞれ処分されるべきである。しかしながら、泥土から取り除かれた混入異物の表面には土や砂のような土粒子が付着しているため、実際にそれらを比重選別機等にかけると木片等の可燃物が正しく分別されないことがあり、本来、可燃物として分別されるものが、不燃物として分別され、結果として埋め立て処分する廃棄物が増えてしまう。そのため、埋め立て処分の場所が不足したり、コストが嵩むといった別の問題が生じてしまう。
そこで、泥土の処理において従来技術が抱える問題点を解消するために、本発明は、泥土から強度が改質された改質土を得ることができると共に、泥土中に含まれた混入異物が後の処理で容易にかつ正確に分別できるような状態で回収できるようにした、改質土の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、所定の回転破砕具を備えた回転式破砕混合装置を用いて、これに木片等の混入異物を含んだ泥土と最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグとを投入して破砕混合し、得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下からは強度が改質された改質土が得られると共に、篩上からは土粒子が取り除かれた混入異物が回収できることを見出した。すなわち、得られた改質土は埋め戻し材や盛土材等の土木・建設工事材料として必要な程度に強度が改質されていると共に、回収された混入異物は公知の比重選別機等によって木片等の可燃物を容易にかつ正確に分別することができることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）木片等の混入異物を含んだ泥土から強度の付加された改質土を製造する方法であって、
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収するにあたり、泥土の含水状態を揃えた試験用泥土を複数の含水比で準備し、木片の表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な回転破砕具の回転数、及び泥土と鉄鋼スラグの投入量からなる群から選ばれたいずれか１以上の処理条件を各含水比で決定する破砕混合予備試験を行い、この予備試験の結果に基づいて、投入する泥土の含水比に応じて前記処理条件を設定することを特徴とする改質土の製造方法。
（１）木片等の混入異物を含んだ泥土から強度の付加された改質土を製造する方法であって、
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収するにあたり、泥土の含水状態を揃えた試験用泥土を複数の含水比で準備し、木片の表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な回転破砕具の回転数、及び泥土と鉄鋼スラグの投入量からなる群から選ばれたいずれか１以上の処理条件を各含水比で決定する破砕混合予備試験を行い、この予備試験の結果に基づいて、投入する泥土の含水比に応じて前記処理条件を設定することを特徴とする改質土の製造方法。
（２）木片等の混入異物を含んだ泥土から強度の付加された改質土を製造する方法であって、
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを、１ｍ 3 あたりの容積比で前記鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下であると共に前記泥土が５０％以上９０％以下となるように投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収されることを特徴とする改質土の製造方法。
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを、１ｍ 3 あたりの容積比で前記鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下であると共に前記泥土が５０％以上９０％以下となるように投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収されることを特徴とする改質土の製造方法。
（３）１ｍ3あたりの容積比で前記鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下であり、前記泥土が５０％以上９０％以下となるように、回転式破砕混合装置に泥土及び鉄鋼スラグを投入する（１）に記載の改質土の製造方法。
（４）前記破砕混合物の篩い分けには５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の篩い目を有した篩いを用いる（１）〜（３）のいずれかに記載の改質土の製造方法。
（５）篩下から回収された改質土を締め固めた後のコーン指数が８００ｋＮ／ｍ2以上である（１）〜（４）のいずれかに記載の改質土の製造方法。
（６）篩下から回収された改質土を締め固め、養生した後のコーン指数が８００ｋＮ／ｍ2以上である（１）〜（４）のいずれかに記載の改質土の製造方法。
本発明によれば、泥土から強度が改質された改質土を得ることができると共に、泥土に含まれた混入異物はその表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収することができる。そのため、得られた改質土は土木・建設工事材料として再利用することができる。また、回収された混入異物は公知の手段による更なる分別が可能になり、例えば木片等を可燃物として取り出して焼却処理することができるなど、建設排土や汚泥等の泥土を最終処分まで効率的に行なうことができる。
以下、本発明の内容をより詳細に説明する。
本発明における改質土の製造方法では、先ず、上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室を備えた回転式破砕混合装置を用いて、装置の入口側から木片等の混入異物を含んだ泥土と最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグとを投入する。これらが処理室内を落下する間には、処理室内に設けられた回転軸を中心にして水平方向に回転する回転破砕具によって破砕されながら攪拌され、装置の出口側で泥土と鉄鋼スラグとの破砕混合物を得るようにする。
本発明における改質土の製造方法では、先ず、上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室を備えた回転式破砕混合装置を用いて、装置の入口側から木片等の混入異物を含んだ泥土と最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグとを投入する。これらが処理室内を落下する間には、処理室内に設けられた回転軸を中心にして水平方向に回転する回転破砕具によって破砕されながら攪拌され、装置の出口側で泥土と鉄鋼スラグとの破砕混合物を得るようにする。
図１には、本発明で用いる回転式破砕混合装置１の一例が示されており、上部に入口を有して下部に出口を有した縦型円筒形の処理室２の内部には、その上下方向に沿って回転軸３が設けられ、この回転軸３に対して垂直な面内を回転することができる回転破砕具４が取り付けられている。そして、この回転式破砕混合装置１の入口側から木片等の混入異物を含んだ泥土５と最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグ６とを投入し、これらを落下させながら回転破砕具４で破砕混合して、出口側から破砕混合物７を得る。
この図１は、回転軸３の長さ方向に上下２段の回転破砕具４が備え付けられた例であり、各段の回転破砕具４はそれぞれ４つの打撃部材4aを有する。この打撃部材4aについては、泥土５に含まれた混入異物をある程度の形状に破砕しながら泥土５と鉄鋼スラグ６とを混合することができるものであれば特に制限はなく、例えば、チェーン（鎖）やブレード（刃）のような形状のほか、棒状や板状等の打撃部材であってもよく、これらを組み合わせて形成するようにしてもよい。また、処理室２の大きさをはじめ、回転軸３に備え付ける回転破砕具４の段数や各回転破砕具４に配する打撃部材4aの数については、装置に求められる処理能力に応じて適宜設定すればよいが、好適には複数の打撃部材4aを有した回転破砕具４を回転軸３の長さ方向に対して複数段で備え付けるようにするのがよい。
木片等の混入異物を含んだ泥土と共に投入する鉄鋼スラグについては、最大粒径が４０ｍｍ以下のものを用いる。鉄鋼スラグとしては、製鋼スラグのほか、高炉水砕スラグ、高炉除冷スラグ等を例示することができ、いずれも、鉄鋼製造プロセスで副産物として産出されるものである。このうち製鋼スラグは、転炉や電気炉等の製鋼炉において、銑鉄やスクラップから不要な成分を除去して、靭性・加工性のある鋼にする製鋼工程で生じる石灰分を主体としたものである。例えば、転炉スラグ、予備処理スラグ、脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、電気炉還元スラグ、電気炉酸化スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグ等を挙げることができる。なお、鉄鋼スラグは１種からなるものを使用してもよく、２種以上を混合したものを使用してもよい。
このうち製鋼スラグの場合、泥土に含まれるシリカ分（SiO2）と製鋼スラグに含まれるカルシウム分（CaO）とが泥土中の水を介して反応して水和固化し、カルシウムシリケート系の水和物やカルシウムアルミネートが形成されて固化が促進され、泥土から強度の付加された改質土が得られると考えられる。その際、製鋼スラグの最大粒径を４０ｍｍ以下にし、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下にして粒径を揃えておくことで、一般にこの製鋼スラグよりも粒径の小さい泥土中の土粒子（通常０．０７５ｍｍ以下）が製鋼スラグの表面に付着し、再泥化することのない改質土が得られる。その他の鉄鋼スラグの場合についても同様であり、その水硬性により製鋼スラグとほぼ同等の効果が得られる。
鉄鋼スラグの粒径が大きくなり過ぎると異物除去のための篩目を鉄鋼スラグ粒径以上にする必要があるばかりか、泥土と攪拌された際に混入異物の表面に付着した土粒子を十分に剥がし取ることが難しくなるため、鉄鋼スラグの最大粒径は４０ｍｍ以下にし、この範囲内で改質土の用途に応じて鉄鋼スラグの最大粒径を選択すればよい。例えば、得られた改質土を道路や堤防等の盛土に利用する場合、好適には最大粒径が２０ｍｍ以下の鉄鋼スラグ（より好適には製鋼スラグ）を用いるのがよく、また、道路用路盤材にする場合には、好適には最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグ（より好適には製鋼スラグ）を用いるのがよい。
最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグを得るためには、例えば、製鋼スラグの場合は破砕機を用いて製鋼スラグの破砕を行い、その後に振動篩いにより篩い分けするなどの公知の方法を採用することができる。また、本発明では、生石灰、セメント系固化材、石灰系固化材、不溶化剤等の添加剤をあわせて投入するようにしてもよい。なお、最大粒径が４０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、及び５ｍｍ以下の鉄鋼スラグは、いずれもJIS A 1204に規定の「土の粒度試験方法」に基づき特定されるものである。
また、本発明で用いる泥土は、水を含んだ軟弱な土であり、加えて、木片、鉄屑、コンクリート、石、ガレキ、布、ビニール等に代表されるような異物が１種又は２種以上で混入したようなものである。例えば、土木・建設工事に関連して発生する発生土（建設排土）や堀・水路の浚渫工事での発生土のほか、河川の氾濫、土砂崩れ、津波等の自然災害で発生した汚泥であったり、山林から採取された建設用の土砂等のように、従来、その取扱いや処分が問題となっていたようなものを対象にすることができる。
これらの泥土は比較的高い含水比（一般に10〜100％程度）で水分を含むが、回転式破砕混合装置を用いて鉄鋼スラグと共に破砕混合されることで、水分が蒸発したり、上述したような水和固化反応等の鉄鋼スラグによる水分調整効果により、得られる破砕混合物は水分量が低下するため、篩い分けによって改質土と混入異物とを簡便かつ高速に分離できるようになる。なお、本発明では、回転式破砕混合装置を用いて破砕混合するため、泥土を直接投入して処理することができるが、大型の岩やコンクリート塊等の混入が確認されるような場合には、事前にトロンメル篩等を用いてこれらを取り除いてから処理するようにしてもよい。
回転式破砕混合装置に投入される泥土と鉄鋼スラグの割合については、好ましくは１ｍ3あたりの容積比で鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下、泥土が５０％以上９０％以下となるようにするのがよい。鉄鋼スラグの割合が１０％以上であれば、泥土の強度改質効果と共に混入異物の表面に付着していた土粒子が取り除かれる効果が確実に発現する。鉄鋼スラグの割合が増えればそれらの効果は高まる傾向になるが、効果が飽和することから鉄鋼スラグの割合は５０％であれば十分である。なお、混入異物の表面に付着していた土粒子が取り除かれるとは、泥土中に存在する状態で混入異物に付着していた土粒子に比べて、篩い分けで回収されたときの混入異物に付着していた土粒子の量が減じていることを意味する。また、泥土と鉄鋼スラグとはそれぞれ個別に回転式破砕混合装置に投入されるようにしてもよく、両方を予備的に混ぜ合わせた上で投入するようにしてもよい。
回転式破砕混合装置の出口側からは、破砕された木片等の混入異物を含んだ破砕混合物が得られる。この破砕混合物は、上述したように泥土に比べて水分が抜けた状態であるため、篩い分けすることで混入異物を取り除いて改質土を回収することができる。その際、得られた改質土の用途によっても異なるが、例えば道路や堤防等の盛土に利用する場合には、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の篩い目を有した篩いを用いるのが好適である。また、道路用路盤材にする場合には、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の篩い目を有した篩いを用いるのがよい。
回収された改質土は、締め固めることにより、或いは、締め固めて所定時間養生することにより、コーン指数が８００ｋＮ／ｍ2以上、好適には２０００ｋＮ／ｍ2以上になるため、土木・建設工事材料として再利用することができる。このように本発明によって得られた改質土を締め固めることで、例えば盛土を形成する場合にその形状を確実に保つことができ、更に所定時間の養生を加えることで、盛土が雨で崩れてしまうような再汚泥化が抑制でき、かつ、周辺のｐＨ値を上昇させてしまうようなことを防止することができる。そのため、土木・建設工事材料として再利用するのに極めて適している。ここで、盛土を形成するような場合には、例えば、振動ローラ等を用いて改質土を締め固め、天日干しで２４時間以上養生することで、道路路床や道路路体用の盛土等を形成することができる。その際、雨対策としてシートで覆って養生するなど、公知の手法を採用することができる。
一方、篩上の混入異物は、表面に付着していた土粒子が鉄鋼スラグとの水和固化反応に使われるほか、鉄鋼スラグがサンドブラスト材となって土粒子を落とす作用等により、表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収される。そのため、公知の比重選別機等によって木片等の可燃物を正確に分別することができるようになる。
本発明における改質土の製造方法を利用して泥土の処理を行うには、例えば、図２に示したようなプラントを構築するようにしてもよい。すなわち、混入異物を含んだ泥土を泥土フィーダー装置８に入れ、投入側ベルトコンベア９を使って泥土を回転式破砕混合装置まで搬送する。この投入側ベルトコンベア９の途中には鉄鋼スラグ供給装置１０が配されており、泥土に対して一定量の鉄鋼スラグが供給されて、回転式破砕混合装置１の入口側から投入される。そこで泥土と鉄鋼スラグとが破砕混合されて破砕混合物が得られる。回転式破砕混合装置１の出口側には回収側ベルトコンベア１１が配されており、これを介して得られた破砕混合物が振動篩１２に供給され、篩下から改質土１３が回収され、篩上からは表面に付着していた土粒子が取り除かれた混入異物１４が回収される。
実際に泥土を処理する際は、泥土の種類や採取場所等によって混入異物は様々であるため、プラントの操業を繰り返しながら、適宜その処理条件を決定していくようにすればよいが、本発明では、その条件を決定するにあたり、回収された泥土の含水状態に注目して、投入する泥土の含水比に応じて処理条件を設定するのがよい。
詳しくは、泥土の含水状態を揃えた試験用泥土を複数の含水比で準備して、木片の表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な処理条件を各含水比で決定する破砕混合予備試験を行うようにする。その際に調べる処理条件としては、その設備の回転式破砕混合装置における回転破砕具の回転数、泥土と鉄鋼スラグの投入量等を挙げることができ、これらいずれか１以上の処理条件について、泥土の含水比毎に表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な処理条件を事前に求めるようにする。例えば、回転破砕具の回転数を変えて、含水比の異なる複数の試験用泥土に対する破砕混合予備試験を行うようにしたり、或いは、泥土と鉄鋼スラグの投入割合やそれらの合計投入量を変えて、上記破砕混合予備試験を行うことで、それぞれ木片の表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な条件を事前に求めておく。そして、実際の処理では、この破砕混合予備試験の結果に基づいて、投入する泥土の含水比に応じて上記処理条件を設定すればよい。
以下、各種評価試験に基づき、本発明について具体的に説明する。なお、以下の内容は実施形態の一例に過ぎず、本発明はこれらに制限されるものではない。
［混入異物の分離性能試験］
Ｘ市の処理事業で回収された泥土からトロンメル篩（篩い目40mm）で岩や木の幹などを取り除いて、試験用泥土Ｘとした。この試験用泥土Ｘには、図３（ａ）に示したように、木片（木屑）のほか、鉄屑、石などの混入異物が含まれていた。また、図３（ｂ）に示したように、最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。この製鋼スラグは製鐵所で回収したものを溶融状態のまま冷却ヤードに移送し、ヤードにて自然冷却させた後、破砕機を用いて粉砕し、これをJIS A 1204に規定の「土の粒度試験方法」に基づき篩い分け、更には磁選にて粒鉄を除去したものである。
Ｘ市の処理事業で回収された泥土からトロンメル篩（篩い目40mm）で岩や木の幹などを取り除いて、試験用泥土Ｘとした。この試験用泥土Ｘには、図３（ａ）に示したように、木片（木屑）のほか、鉄屑、石などの混入異物が含まれていた。また、図３（ｂ）に示したように、最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。この製鋼スラグは製鐵所で回収したものを溶融状態のまま冷却ヤードに移送し、ヤードにて自然冷却させた後、破砕機を用いて粉砕し、これをJIS A 1204に規定の「土の粒度試験方法」に基づき篩い分け、更には磁選にて粒鉄を除去したものである。
上記試験用泥土Ｘと製鋼スラグとを回転式破砕混合装置に投入して破砕混合し、得られた破砕混合物を４種類の篩い目（26.5mm、19.0mm、9.5mm、4.75mm）で順次篩い分けして、最後の篩の篩下からの回収量に基づき泥土からの混入異物の分離の程度を評価した。この装置は、図１に示したように、上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を有し、４本のチェーン式打撃部材を備えた回転破砕具が回転軸の上下方向に３段取り付けられている。試験では回転破砕具の回転数を１０５０ｒｐｍと７５０ｒｐｍの２種類とし、また、泥土の質量（湿潤質量）に対して外数で製鋼スラグを２５質量％添加した場合と５０質量％添加した場合の２種類を準備し、合計４水準で試験用破砕混合物を得て評価した。なお、泥土（原泥）をそのまま篩い分けしたものを比較対照とした。結果を表１に示す。
上記表１に示したとおり、泥土をそのまま篩い分けした場合に比べて、製鋼スラグと共に回転式破砕混合装置で破砕混合したものは、いずれも篩い目４．７５ｍｍの篩下からの回収量（質量％）が増えることが分る。これは、木片等の混入異物に付着していた泥土が剥がし取られたことによる効果と考えられる。図４は、泥土に製鋼スラグを５０質量％添加して回転数７５０ｒｐｍで破砕混合する前後の様子を示す写真であり、試験前の泥土（製鋼スラグなし）に対して、試験後に篩い目４．７５ｍｍの篩下から回収されたものでは木片に付着していた泥土が剥がし取られている様子が確認できる。すなわち、泥土を製鋼スラグと共に回転式破砕混合装置で破砕混合すれば、泥土から混入異物を効率的に分離することができるようになる。
［改質土の製造試験］
Ｙ市で集積された津波堆積土（汚泥）から採取場所を変えて含水比の異なる３種類の試験用泥土Ｙ1〜Ｙ3を用意した。また、前述の［混入異物の分離性能試験］と同様にして最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。そして、これらを１ｍ3あたりの容積比で製鋼スラグが１０vol％（泥土90vol%）、２０vol％（泥土80vol%）、３０vol％（泥土70vol%）となるように各試験用泥土と製鋼スラグとの混合割合を変えて同じく前述の回転式破砕混合装置に投入し、回転破砕具の回転数を６００ｒｐｍにして破砕混合した。得られた破砕混合物を篩い目２０ｍｍの篩を用いて篩い分けし、篩下を試験用改質土とした。
Ｙ市で集積された津波堆積土（汚泥）から採取場所を変えて含水比の異なる３種類の試験用泥土Ｙ1〜Ｙ3を用意した。また、前述の［混入異物の分離性能試験］と同様にして最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。そして、これらを１ｍ3あたりの容積比で製鋼スラグが１０vol％（泥土90vol%）、２０vol％（泥土80vol%）、３０vol％（泥土70vol%）となるように各試験用泥土と製鋼スラグとの混合割合を変えて同じく前述の回転式破砕混合装置に投入し、回転破砕具の回転数を６００ｒｐｍにして破砕混合した。得られた破砕混合物を篩い目２０ｍｍの篩を用いて篩い分けし、篩下を試験用改質土とした。
上記で得られた各試験用改質土について、含水比（％）及びコーン指数（kN/m2）を測定した。結果を表２に示す。また、試験用泥土（原泥）と共に得られた試験用改質土の写真を図５に示す。なお、本願で言う含水比は、泥土に含まれる水とその他の成分（土粒子及び混入異物）との質量比率（水／他の成分）を表す。また、コーン指数は、突固めによる土の締固め試験方法であるJIS A 1210のＡ法に従って締め固めて供試体を作製し、地盤工学会基準（JGS 1431-2003）のポータブルコーン貫入試験方法に従い、単管式のポータブルコーン試験機を用いて試験用改質土に対して１０ｍｍ／秒の速度で深さ１００ｍｍまで貫入し、貫入量５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍごとにコーン貫入抵抗ｑC（kN/m2）を測定して、それらの平均から求めた。
上記表２に示した結果から明らかなように、製鋼スラグと共に破砕混合して得られた改質土は、いずれも原泥に比べて含水比が小さくなり、高いコーン指数を有するものに改質されることが分った。特に、得られた試験用改質土は８００ｋＮ／ｍ2以上のコーン指数を示すことから、汚泥リサイクル協会が指定する第２種処理土の基準を満たし、工作物の埋戻し、道路路床盛土、構造物の裏込め、道路路体用盛土、河川堤防、及び土地造成にそのまま利用することができる。
また、上記のうち製鋼スラグの比率を２０vol％にして泥土Ｙ2と共に破砕混合して得られた試験用改質土について、φ３０ｍｍ程度の大きさを有する団子を作り、２４時間天日乾燥させた後に水中に浸して静置養生させる再汚泥化試験を行なった。また、泥土Ｙ2から作った団子についても同様に再汚泥化試験を行なった。２４時間経過後の様子をそれぞれ図６に示す。この図６の写真から分るように、原泥（泥土Ｙ2）から作った団子は再汚泥化した〔図６（ａ）〕。それに対し、本発明に係る試験用改質土は、ビーカーを揺らして衝撃を与えても、崩壊することなく団子の形状を保って再汚泥化することはなかった〔図６（ｂ）〕。なお、この試験は、土木学会 浸水崩壊度試験JHS 722を参考にして行なった。
更に、上記のうち製鋼スラグの比率を２０vol％にして泥土Ｙ2と共に破砕混合して得られた試験用改質土をJIS A 1210 A法に従い締め固めて供試体を作製し、気中養生（20℃、湿度60％）した後、以下のようにして締固め土のｐＨ特性を評価した。すなわち、気中養生後の供試体を固液比が１:５となるように純水中に入れ、懸濁攪拌すること無しに３時間水浸して純水のｐＨを測定した。このようにして行うｐＨ測定を１日１回の割合で実施し、計１０回のｐＨ測定を行った。１回の測定が終了した後は、次回の測定まで供試体を気中養生した。また、参照例として上記試験用改質土を締め固めずに塊を形成して、上記と同様に純水中に入れてｐＨ測定を行った。結果を図７に示す。
図７のグラフから明らかなように、締め固めを行なった試験用改質土では試験回数が増えるにつれてｐＨが低下した。これは締め固めによる効果と共に固化作用によるものと考えられる。
［混入異物に付着した土粒子の剥ぎ取り性能試験］
Ｚ市で採取した津波泥土を試験用泥土Ｚとし、また、前述の［混入異物の分離性能試験］と同様にして得た最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。この試験用泥土３０ｋｇに対して、１ｍ3あたりの容積比で製鋼スラグが１０vol％（泥土90vol%）、２０vol％（泥土80vol%）、３０vol％（泥土70vol%）となるように製鋼スラグの混合割合を変えて、それぞれの混合試料を準備した。
Ｚ市で採取した津波泥土を試験用泥土Ｚとし、また、前述の［混入異物の分離性能試験］と同様にして得た最大粒径が５ｍｍ以下の製鋼スラグを用意した。この試験用泥土３０ｋｇに対して、１ｍ3あたりの容積比で製鋼スラグが１０vol％（泥土90vol%）、２０vol％（泥土80vol%）、３０vol％（泥土70vol%）となるように製鋼スラグの混合割合を変えて、それぞれの混合試料を準備した。
上記で準備した各混合試料をそれぞれ前述の回転式破砕混合装置に投入し、回転破砕具の回転数４００ｒｐｍで破砕混合した。次いで、得られた破砕混合物を篩い目２０ｍｍの振動篩機で篩い分けし、篩上の篩目残留分の質量（Ｋ）を測定して、投入した試験用泥土の質量（Ｇ＝30kg）から篩目残留分の質量（Ｋ）を差し引き、篩い目２０ｍｍ通過分の総土量とした（篩い目20mmを通過した木屑を含む）。そして、「篩い目２０ｍｍ通過分の総土量」／「投入した試験用泥土の質量」から「２０ｍｍ篩通過率（Ｘ）」を求めた〔Ｘ(％)＝((Ｇ−Ｋ)／Ｇ)×１００〕。結果を表３に示す。また、各混合試料から得られた破砕混合物の篩上と篩下の写真を図８に示す。
なお、上記試験では、製鋼スラグを添加せずに試験用泥土３０ｋｇを回転式破砕混合装置で破砕混合し、篩い目２０ｍｍの振動篩機で篩い分けした場合を比較対照とした。また、採取場所によって混入異物に対する土の付着量が異なるため、各混合試料に対して３サンプルずつ試験を行い（n=3）、平均値から２０ｍｍ篩通過率（Ｘ）を求めた。
上記表３に示した結果から、製鋼スラグと共に泥土を破砕混合することで２０ｍｍ篩通過率が増すことが分る。つまり、製鋼スラグがサンドブラスト材となり、泥土に含まれた木片（木屑）等の混入異物の表面に付着していた土粒子を削り落とした結果と考えられ、泥土中に存在した状態で付着していた土粒子が減らされて（取り除かれて）、篩上に混入異物を回収することができる。
製鋼スラグによる土粒子の剥ぎ取り性能について、参考として、上記試験用泥土Ｚをトロンメル篩（篩い目40mm）で篩い分けし、篩上に残った岩や木の幹などの混入異物を対象として、上記と同様の試験を行った。すなわち、トロンメル篩の篩上３０ｋｇに対して、１ｍ3あたりの容積比で製鋼スラグが１０vol％（泥土90vol%）、２０vol％（泥土80vol%）、３０vol％（泥土70vol%）となるように製鋼スラグの混合割合を変えてそれぞれの混合試料を準備し、回転破砕具の回転数４００ｒｐｍで破砕混合した上で、得られた破砕混合物を篩い目２０ｍｍの振動篩機で篩い分けして、２０ｍｍ篩通過率Ｘ（％）を求めた。結果を表４に示す。
上記表４に示したとおり、製鋼スラグと共に破砕混合することで混入異物の表面に付着した土粒子の剥ぎ取り性能が向上することが分る。
更には、（i）上記試験用泥土Ｚをトロンメル篩（篩い目40mm）で篩い分けした際の篩下（木屑等の混入異物を含んだ泥土）、及び、（ii）このトロンメル篩下に対して容積比で３０vol％の製鋼スラグ（5-0mm）を加えて破砕混合し、篩い目２０ｍｍの振動篩機で篩い分けして得た改質土について、それぞれJIS A 1226に準拠して強熱減量試験を行った。その結果、（i）トロンメル篩下は８．８％、及び、（ii）改質土は６．０％であり、泥土に比べて改質土では強熱減量が減少することが分った。
更にまた、この（i）トロンメル篩下、及び（ii）改質土を用いて、それぞれφ３０ｍｍ程度の団子を作製し、２４時間天日乾燥させた後に水中に浸して２４時間静置養生させた。その結果を図９に示す。（i）トロンメル篩下から作製した団子は水中に入れて３〜４時間程度で崩壊して再汚泥化したのに対し、（ii）改質土は２４時間経過しても崩壊しなかった。なお、この試験は、土木学会 浸水崩壊度試験JHS 722を参考にして行った。また、上記（i）トロンメル篩下は含水比３７．１％、コーン指数７２２．０ｋＮ／ｍ2であり、また、（ii）改質土は含水比２６．５％、コーン指数３０００ｋＮ／ｍ2以上であった。これらは上述した方法によって求めた値である。
１：回転式破砕混合装置、２：処理室、３：回転軸、４：回転破砕具、4a：打撃部材、５：混入異物を含んだ泥土、６：鉄鋼スラグ、７：破砕混合物、８：泥土フィーダー装置、９：投入側ベルトコンベア、１０：製鋼スラグ供給装置、１１：回収側ベルトコンベア、１２：振動篩、１３：改質土、１４：混入異物。
Claims (6)
- 木片等の混入異物を含んだ泥土から強度の付加された改質土を製造する方法であって、
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収するにあたり、泥土の含水状態を揃えた試験用泥土を複数の含水比で準備し、木片の表面に付着した土粒子が取り除かれて回収されるのに必要な回転破砕具の回転数、及び泥土と鉄鋼スラグの投入量からなる群から選ばれたいずれか１以上の処理条件を各含水比で決定する破砕混合予備試験を行い、この予備試験の結果に基づいて、投入する泥土の含水比に応じて前記処理条件を設定することを特徴とする改質土の製造方法。 - 木片等の混入異物を含んだ泥土から強度の付加された改質土を製造する方法であって、
上下に出入口を有した縦型円筒形の処理室内に回転軸を備えて、この回転軸を中心に水平方向に回転する回転破砕具が備え付けられた回転式破砕混合装置を用いて、この装置の入口側から最大粒径が４０ｍｍ以下の鉄鋼スラグと前記泥土とを、１ｍ 3 あたりの容積比で前記鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下であると共に前記泥土が５０％以上９０％以下となるように投入し、これらを落下させながら回転破砕具で破砕混合して、出口側から得られた破砕混合物を篩い分けすることで、篩下から改質土が回収されると共に、篩上の混入異物は表面に付着していた土粒子が取り除かれた状態で回収されることを特徴とする改質土の製造方法。 - １ｍ3あたりの容積比で前記鉄鋼スラグが１０％以上５０％以下であり、前記泥土が５０％以上９０％以下となるように、回転式破砕混合装置に泥土及び鉄鋼スラグを投入する請求項１に記載の改質土の製造方法。
- 前記破砕混合物の篩い分けには５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の篩い目を有した篩いを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の改質土の製造方法。
- 篩下から回収された改質土を締め固めた後のコーン指数が８００ｋＮ／ｍ2以上である請求項１〜４のいずれかに記載の改質土の製造方法。
- 篩下から回収された改質土を締め固め、養生した後のコーン指数が８００ｋＮ／ｍ2以上である請求項１〜４のいずれかに記載の改質土の製造方法。
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