JP6933332B2 - 地盤改良工法、ウルトラファインバブル水製造プラント - Google Patents
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Description
ウルトラファインバブル混入水を製造するためのプラントであって、
ウルトラファインバブルを混入する前の水を貯留する第1の水槽と、
ウルトラファインバブルを所定濃度(バブル量)に達するまで混入させている途中の水(またはウルトラファインバブルの混入を完了した直後の水)を貯留する第2の水槽と、
ウルトラファインバブルを混入し終えた水(ウルトラファインバブル混入水)を貯留する第3の水槽と、
前記第2の水槽に向けて供給されるウルトラファインバブルを発生させるウルトラファインバブル発生装置と、有しており、
前記第2の水槽内の水は、前記第1の水槽から供給され、
前記第3の水槽内の水は、前記第2の水槽から供給される、
ことを特徴とするウルトラファインバブル水製造プラントによって達成される。
本発明はウルトラファインバブルを利用することを特徴の一つとする。ウルトラファインバブルとは、気泡径1μm以下の気泡(具体的には気泡径十nm〜1μmの気泡)を意味する。なお、この出願では、ウルトラファインバブルを構成する気体の代表例として空気を例示するが、ウルトラファインバブルの構成気体は必ずしも空気に限定されず、酸素、二酸化炭素、窒素、水素、不活性ガス、その他の気体を採用することも可能である。つまり、ウルトラファインバブルを構成する気泡は、空気その他のあらゆる気体で構成することが可能である。
なお、ウルトラファインバブルよりも気泡径が大きいマイクロバブル(気泡径1μm〜100μm)は、水中で非常にゆっくりと上昇し、また、水中で消滅するため、ウルトラファインバブルのように水中に長期残存することができず、また、ブラウン運動(微細振動)することもない。
また、マイクロバブルよりも更に気泡径が大きいミリバブル(気泡径100μm〜)は、水中での上昇速度が速く、また、水面で破裂するため、ウルトラファインバブルのように水中に長期残存することができず、また、ブラウン運動(微細振動)することもない。
ウルトラファインバブル混入水の製造にあたっては、一定量(例えば0.1m3)のウルトラファインバブル混入水を製造するために一定時間(例えば1分間)連続してウルトラファインバブル発生装置を循環させる必要がある。そこで、施工時において、ウルトラファインバブル混入水を途切れることなく供給して地盤改良材(セメントスラリー)の随時供給が可能となるように、ウルトラファインバブル水製造プラントを用いる。以下、本実施形態に係るウルトラファインバブル水製造プラントの詳細について説明する。
・ウルトラファインバブル混入水の製造に用いるタンクTと、
・ウルトラファインバブルを発生させるウルトラファインバブル発生装置Fと、
を有している。
具体的には、タンクTは、第1の水槽である水槽Aと、第2の水槽である水槽Bと、第3の水槽である水槽Cを有している。このように3槽に分割されたタンクT内の水は、該タンク内で、水槽A→水槽B→水槽Cの順序で移動する。
水槽Cには、ウルトラファインバブルの混入が完了した水、すなわち、所定量のウルトラファインバブルが混入した水が貯留される。水槽Cに貯留された混入完了後の水(ウルトラファインバブル混入水)は、随時ミキシングプラントに排出される。すなわち、製造されたウルトラファインバブル混入水が途切れることなく、連続してミキシングプラントに向けて供給される。なお、ミキシングプラントでは、後述するとおり、ウルトラファインバブル混入水と固化材を混合してなる地盤改良材が製造される。
水槽Bには、ウルトラファインバブルを混入している途中の水(またはウルトラファインバブルの混入が完了した直後の水)が貯留される。ウルトラファインバブル混入水製造時において、水槽Aから水槽Bへの水の供給は所定のタイミングで一時的に停止されるようになっており、また、水槽Bから水槽Cへの水の排出は所定のタイミングで一時的に停止されるようになっており、これにより、一定バブル濃度のウルトラファインバブル混入水の製造が可能となっている。
なお図1の一連のステップに示すように、本実施形態では、水槽Bに設けられた水位センサの水位検出結果に基づいて、第1の流路に設けられたポンプaの稼働を制御するようになっている。つまり、水槽Aから水槽Bへ水を供給するためのポンプ稼働は、水槽B内の水位に基づいて制御される。
なお図1の一連のステップに示すように、本実施形態では、水槽Bに設けられた水位センサの水位検出結果とタイマーの制御に基づいて、第2の流路に設けられたポンプbの稼働を制御するようになっている。つまり、水槽Bから水槽Cへ水を供給するためのポンプ稼働は、水槽B内の水位とタイマー(水槽Bの水位が所定水位に至ってからの経過時間)に基づいて制御される。
上述したウルトラファインバブル水製造プラントを用いることにより、一定バブル濃度のウルトラファインバブル混入水を地盤改良の施工現場において随時製造することが可能となる。すなわち、ウルトラファインバブル混入水を、ミキシングプラント(地盤改良材の製造プラント)へ向けて、途絶えることなく連続供給することが可能となる。
また、本発明を利用して製造する地盤改良材は、水と固化材の2種だけで構成されてもよく、あるいは、水と固化材のほか1種または2種以上の混和材を混合したもので構成されてもよい。つまり、地盤改良材を製造する工程で、各種化学材料などを付加することも可能である。
また、本発明を利用して造成される地盤改良体の形態は特に限定されない。すなわち、地盤改良体は、必ずしも略円柱状の塊(固結体)に限定されるものではなく、改良対象地盤内において地盤改良材が固化することで形成される塊(一定の容積を持ったブロック)であれば、この出願で言及する「地盤改良体」に該当する。
また、地盤改良の施工現場では、上述した地盤改良体(ブロック)を対象地盤内に1体のみ造成してもよく、あるいは、繰り返し施工して複数体造成してもよい。
試験内容は以下に示す方法で行った。
ウルトラファインバブル発生装置として、キャビテーション旋回流方式発生装置(ファビー10,株式会社ワイビーエム)を用いた。ウルトラファインバブル混入水は、このキャビテーション旋回流方式発生装置を用いて、水道水中に空気のウルトラファインバブルを分散させて作製した。
採取した試料土を所定のふるいにて通過したものを使用し、異物等の混入の無いことを確認して、含水比が一様となるように充分練り返し、物理試験により試料土の物性を把握した上で、室内配合試験を実施した。試料土の物性は、表1に示すとおりであった。
比較例では、表2に示すように水道水と固化材(ソリッドエース#400)を混合して地盤改良材とした。
実施例では、表2に示すようにウルトラファインバブル混入水と固化材(ソリッドエース#400)を混合して地盤改良材とした。
養生後、「土の一軸圧縮試験方法」(JIS A 1216)に準拠し、一軸圧縮試験を実施した。
本発明の効果を実証するに当たり実施した、室内配合試験の結果は次の表2に示すとおりであった。
図4に示すとおり、ウルトラファインバブル混入水を用いた地盤改良材は、水道水(ウルトラファインバブルが混入されてない単なる水道水)を用いた場合に比べて、2割程度高い圧縮強度を有する地盤改良体を造成できることが分かった。すなわち本発明によれば、従来よりも高い強度の地盤改良体を造成できる。別言すれば、本発明によれば、設計改良強度に対する必要な固化材添加量を低減することが可能となる。
Claims (2)
- 深層混合処理工法、中層混合処理工法、または高圧噴射攪拌工法による地盤改良で用いる工法であって、
気泡径1μm以下の気泡であるウルトラファインバブルを水中に含んで構成されるウルトラファインバブル混入水を製造し、該ウルトラファインバブル混入水に対し固化材を混合することによって地盤改良材を製造し、
製造した前記地盤改良材を改良対象地盤に注入し、地盤内で前記地盤改良材が固化することで形成される略円柱状の塊からなる地盤改良体を造成する、ことを特徴とする地盤改良工法。 - 請求項1に記載の地盤改良工法で用いるウルトラファインバブル混入水を製造するためのプラントであって、
ウルトラファインバブルを混入する前の水を貯留する第1の水槽と、
ウルトラファインバブルを混入させている途中の水を貯留する第2の水槽と、
ウルトラファインバブルを混入し終えた水を貯留する第3の水槽と、
前記第2の水槽の水に混入させるためのウルトラファインバブルを発生させるウルトラファインバブル発生装置と、
前記第1の水槽と前記第2の水槽との間に設けられた第1の流路と、
前記第2の水槽と前記第3の水槽との間に設けられた第2の流路と、
を有することを特徴とするウルトラファインバブル水製造プラント。
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JP2016120987A JP6933332B2 (ja) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | 地盤改良工法、ウルトラファインバブル水製造プラント |
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