JPH05508376A - 環境的に安全なソイルセメント組成物内への焼却炉灰分中の有毒元素の固定化および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 環境的に安全なソイルセメント組成物内への焼却炉灰分中の有毒元素の固定化お よび製造方法２員囲且宣見 一般に、道路、駐車場、その他の交通の激しい場所は、路床（ｓｕｂｇｒａｄｅ ）　、路！！　（ｂａｓｅ）　、表層（ｓｕｒｆａｃｅ　ｃｏｕｒｓｅ）の３つ の要素で構成されている。表層は直接交通と接触する部分であり、表層上に乗物 による圧力が路盤を通して路床に伝達される。強度要件に応じて、異なりた材料 を使用して路盤を作ることができる。例えば、砕石、砂、貝殻（ｓｈｅｌｌ　） 、その他の珪酸質（ｓｉｌｉｃｉｏｕｓ　）や石灰質（ｃａｌｃａｒｉｏｕｓ） の固形物等の粒状材料を用いることができる。成る種の上質骨材の場合、適正に 突き堅めることにより、セメントの追加を必要としないほど充分な圧縮強度を有 する路盤を形成する。このような上質骨材は、常に容易に入手できるわけではな く、セメントを混合した低級骨材よりもしばしば高価である。セメントは上質骨 材や低級骨材のいづれより相当に高価であるから、要求される圧縮強度を実現す るために加えられるセメントの骨材に対する割合は、必要最小限であることが望 ましい。しかしながら、上質骨材が入手できず、充分な圧縮強度を有する固形物 を形成するには多量のセメントを必要とするような低級骨材しか入手できる骨材 が無い地域においては、道路の路盤建設はより費用が嵩む。

大規模な公営の固形廃棄物焼却施設では、大量の多種多様な物が処理されるので 、廃棄物が完全には焼却されないことがしばしばである。また、灰分、特にフラ イアッシュは、カドミウムや鉛等の有毒元素を危険濃度で含むことが多い。焼却 炉外部でも引き続いて燃焼することを防ぐために、燃焼領域から出てくる燃えて いる廃棄物に水を噴霧する。通常、この湿ったボトムアッシュ（ｂｏｔｔｏｍ　 ａｓｈ）の中には、金属の大きな塊や不完全燃焼物が残留する。多くの施設では 、有毒濃度の重金属を含むかもしれないフライアッシュを湿ったボトムアッシュ と合わせる。湿った部分焼却された焼却炉灰分及び／又は潜在的に有毒な焼却炉 灰分を安全に処理するには、公営の固形廃棄物焼却施設にとって高額な処理費用 がかかるという問題が生ずる。

コールフライアッシュ（ｃｏａｌ　ｆｌｙ　ａｓｈ）はポゾラン質（ｐ。

ｚｚｏｌａｎｉｃ）であり、コールフライアッシュを石灰（ｌｉｎｅ）と混ぜ合 わせることにより、セメント質（ｃｅｉｕｅｎｔｉｔｉｏｕｓ）の固体が形成さ れる。そのために、コールフライアッシュと石灰は、セメントの代わりに、ある いはセメントに添加して道路やビルの建設に使われてきた。コールフライアッシ ュを加えたコンクリートは強度が増すことも知られている。そして、コールフラ イアッシュは一般に有毒元素を危険な程度には含んでいないので、コールフライ アッシュを使って建設された建造物が環境に及ぼす危険性はほとんど無い。もし 公営の固形廃棄物焼却施設から産出する灰分が、コールフライアッシュと同様に 使用できるならば、ひとつの大きな環境処理問題を解決すると同時に、道路その 他の建造物の建設に使用できる安価な材料源を提供することができることになる 。

ｌ米二玖麦 オハラ等（０’［ａｒａ　ｅｔ　ａｌ、　）の米国特許ｊＩ　４，７３７．３５ ６号は、焼却廃物から出る乾燥固形残留物中の鉛とカドミウムの固定化について 開示している。石灰と水溶性リン酸塩を焼却廃物中に混入して、埋立地に廃棄で きる微粒子状の非硬化固形物を形成するものであるが、微粒子状固形物にするこ とで広いｐＨ範囲にわたり、カドミウムや鉛が流出することを防いでいる。しか し、オハラは次の点も教示している。焼却炉のフライアッシュはポゾラン質では ないので、通常のポルトランドセメントの不存在下では安定した硬化固形物（例 えば、コンクリートのような）にはなり得ないということと、従って、コールフ ライアッシュの団塊化には適用できる方法が、焼却炉フライアッシュには簡単に は適用できないということである。

ネディンガ−（Ｇｎａｅｄｉｎｇｅｒ）の米国特許第４．４９６．２６７号とｊ ｌｌ’　３，２９３．９９９号は、焼却炉の灰分に石灰又は石灰とコールフライ アッシュの混合物を混合することにより、道路の路盤として用いるのに適した安 定固形物を形成する方法を開示している。ネディンガーは、焼却炉灰分をゆっく り可転するキルン型の炉の中で調製するか、または適切に運転された焼却炉から 得られる完全燃焼灰分を使用することを要求している。

焼却炉灰分は骨材として並びに石灰と反応する化学材料としての二つの役割を果 たす。ネディンガーの焼却炉灰分を特徴づける最大の重要事項は、炭素含有量で ある。典型的な焼却炉灰分は、燃焼損失量で測定して、約１５％の有機物含有量 を有する。焼却炉灰分を石灰と合わせると炭酸塩化反応（Ｃａｒｂｏｎａｔｉｏ ｎ　ｒｅａｃＨｏｎ）が起こり、時間をかけて安定固形物を生成する。この方法 では、まず焼却炉灰分を３／４インチから１インチの目の篩に通し、次に、非圧 縮焼却炉灰分を２ないし１０重量パーセントの石灰又は石灰とコールフライアッ シュの混合物で数５間の前処理を行なう。その数Ｂ後、更に２ないし１０重量パ ーセントの追加石灰の結合性混合物を追加する。含水量かＡＳＴＭのＤ−１５５ ７−５８７の方法で定量して最適含水量レベルに近い値に調整された後に、得ら れる材料を圧縮して道路の路盤とする。路盤が形成された後、約３Ｂ間はガスが 発生する。材料が最大強度に達するのに少なくとも１力月の経過を必要とする。

それにもかかわらず、ネディンガ一方法は、公営固形廃棄物焼却炉灰分に典型的 な変動する炭素含有量を有するフライアッシュとボトムアッシュのランダム不均 質混合物に対しては利用することができない。また、この方法、を公営固形廃棄 物焼却炉灰分に利用した場合、有毒物質の環境への浸出を防ぐことができるかど うか確かでない。更に、フロリダ州等のいくつかの州では、道路路盤材料に含ま れる全有機物量が３パーセントを越え無いことを要求しており、こあ基準はネデ ィンガーの方法を用いて作った道路路盤の炭素含有率よりかなり低い値である。

また、ネディンガーの方法で作られた道路路盤の場合は、他の道路路盤材料につ いて通常７Ｂ間の養生時間後に要求される圧縮強度を達成するのに更にかなりの 長いａ数を必要とする。

少ない量のセメント及び／又は骨材を使用する道路、駐車場、その他の表面建造 物Ｃ５ｕｒｆａｃｅｓ’）の路盤として適切な安価な材料に対するニーズがある 。また、埋立地への投棄を避け、カドミウムや鉛などの有毒金属の環境への浸出 を防ぐような環境的に安全で安価な公営固形廃棄物焼却炉灰分の処理法に対する ニーズもある。

従って、本発明の第一の目的は、上質の骨材、あるいは低級骨材とセメントの混 合物からのみ形成される路盤より安価に形成できて、道路や駐車場などの表面建 造物の路盤に適した焼却炉灰分含有組成物を提供することにある。

本発明の別の目的は、低級骨材とセメントのみから形成される路盤よりも高い圧 縮強度を有する道路や駐車場などの表面建造物の路盤に適した焼却炉灰分含有組 成物を提供することである。更に、道路や駐車場その他の建造物の路盤としての 使用に適した高強度で安価な組成物を製造するための焼却炉灰分の使用方法を提 供することも目的の一つである。

本発明のもう一つの目的は、道路や駐車場その他の建造物の路盤としての使用に 適した焼却炉灰分含有組成物を製造する装置を提供することである。

更に、本発明の別の目的は、有毒金属が環境へ浸呂する危険性を低減させる公営 固形廃棄物焼却炉灰分の安価な処理方法を提供することである。

３３Ｅ目」！ 本発明のこれらの目的や他の目的は、好ましい実施態様において、２５パーセン トないし５０パーセントの公営固形廃棄物焼却炉灰分を砂、砂利、砕石、珪酸質 固体材料、貝殻（ｓｈｅｌｌ　）　、花崗岩、砂と貝殻の混合物、石灰岩の篩か す、石灰岩くず、石灰質固体材料等の低級又は上質骨材と配合することにより実 現される。

灰分と骨材の混合物を篩にかけ、全ての粒子が３／８インチより小さいものとな ることを確実とし、好ましくはＡ３７Ｍ４番の目の篩（ＡＳＴＭ　４４　ｍｅｓ ｈ　５ｃｒｅｅｎ　）を通過できるようにする。鉄含有金属類（ｆｅｒｒｏｕｓ 　ｍｅｔａｌｓ）を磁気的に取り除き、３／８インチより大きな粒子は破砕し、 再度篩にかける。

こうして得られる灰分・骨材混合物（ａｓｈ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｍ１ｚｔｕ ｒｅ）は、３／８インチより小さな粒径と１ないし１３パーセントの範囲内の含 水量を有し、次にポルトランドセメント等のセメントと混合して、本発明の組成 物を調製する。

好ましい実施態様では、セメント及び灰分・骨材の配合物は、含水量が８ないし １２パーセントの範囲内に調整され、工ないし９乾量パーセント（ｐｅｒｃｅｎ ｔ　ｂｙ　ｄｒｙ　ｗｅｉｇｈｔ　）の範囲内のセメントを含有する。別の好ま しい実施態様の組成物は、少なくとも５乾量パーセントのセメントを含有し、そ の７日後の非制限圧縮強度は、灰分を使わずに同量のセメントと同じ骨材とを混 合した組成物より大きい。

好ましい実施態様から外挿すれば、例えば１％や１０９６のようにより少ない量 の公営固形廃棄物焼却炉灰分と骨材を本発明の方法を用いて配合したとき、有毒 金属類の実質的な固定化が実現されることは明らかである。しかし、１％の灰分 を含有する組成物における強度増強効果は極めて小さく、検出できない。少なく とも５％のセメントが存在する場合は、ＭＳＷＩＡ　（公営固形廃棄物焼却炉灰 分：Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　５ｏｌｉｄＷａｓｔｅ　Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｏｒ　Ａ ｓｈ　）を含有するフィルセメント組成物から形成される安定固形物の全てにお いて、有毒金属類は実質的に固定されるが、７５％を越えるＭＳＷＩＡを含む灰 分・骨材混合物（ａｓｈ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　）を使ったフィルセメント組成 物は、必ずしも安定した硬化固形物を形成するとは限らない。

このような組成物は、加ニブラントで次のようにして作られる。まず最初に、骨 材と焼却炉灰分から２インチより大きな粒径を有する粒子を篩にかけて取り除く 。焼却炉灰分中の鉄含有金属類は磁気的引力により取り除く。第一混合室に向か う供給ベルトは計量器を有し、この計量器は骨材と混ぜ合わせる灰分量を制御す るための積分器に接続されている。次に、好ましい実施態様では、灰分・骨材混 合物を篩にかけ、Ａ３７Ｍ４番の目の篩を通過できない大きな粒径の粒子を取り 除く。Ａ３７Ｍ４番の目の篩を通過できなかった大きな粒子は破砕され、再び篩 にかけられる。それでもなおＡ３７Ｍ４番の目の篩を通過できない程大きな粒子 は、廃棄されるかまたはリサイクルに回される。Ａ３７Ｍ４＃の目の篩を通過す るに充分小さな粒径を有する灰分・骨材混合物は、次に第二室でセメントと混合 し、必要に応じて水を加え、組成物を調製する。積分器は、第二混合室へ向かう 供給ベルトの計量器を使って、第二室に供給する骨材とセメントの量を自動制御 し、混合された材料の量を計る。

本発明のその他の目的や利点は、添付の図面の簡単な説明によって明らかになる であろう。これらの図面や説明において、同じ参照番号を種々の図に描かれてい る同じ部品に対して使用する。

図面の簡単な説明 第１図は、公営固体廃棄物焼却炉灰分を含有する骨材とセメントから調製される 道路や駐車場等の表面建造物用の路盤として適切な組成物の製造プラントのレイ アウトを説明するものである。

第２図は、セメント、公営固体廃棄物焼却炉灰分及び骨材の含有量を変えて調製 し且つ最適含水量に近い含水量を有する各組成物の非制限圧縮強度を比較するグ ラフである。

第３図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを２パ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第４図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第５図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第６図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第７図は、ＳＯパーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを２パ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第８図は、Ｓ○ペパーントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／貝 殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配合 して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

ｔＪ９図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１０図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１１図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１２図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１３図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１４図は、固体廃棄物焼却炉灰分のみをポルトランドセメント４パーセントと 混合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１５図は、固体廃棄物焼却炉灰分のみをポルトランドセメント６バーセントと 混合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１６図は、固体廃棄物焼却炉灰分のみをポルトランドセメント８パーセントと 混合して調製した組成物に対する含水量対密度のグラフである。

第１７図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを２パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第１８図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第１９図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２０図は、２５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び７５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７Ｂ後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２１図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを２パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７０後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２２図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２３図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２４図は、５０パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び５０パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７Ｂ後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２５図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを４パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対ＴＥｒ後非後隅制限下強度のグラフであ る。

第２６図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを６バ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２７図は、７５パーセントの固体廃棄物焼却炉灰分及び２５パーセントの砂／ 貝殻骨材を含有する灰分・骨材混合物にポルトランドセメントを８パ一セント配 合して調製した組成物に対する含水量対７Ｅ後非制限下圧縮強度のグラフである 。

第２８図は、固体廃棄物焼却炉灰分のみをポルトランドセメント４パーセントと 配合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフであ る。

第２９図は、固体廃棄物焼却炉灰分のみをポルトランドセメント６バーセントと 配合して調製した組成物に対する含水量対７Ｂ後非制限下圧縮強度のグラフであ る。

第３０図は、固体廃棄ａａｕｒ炉灰分のみをポルトランドセメント８パーセント と配合して調製した組成物に対する含水量対７日後非制限下圧縮強度のグラフで ある。

ｌ匪旦■藍望脱ユ 多くの道路、駐車場やその他の舗装地域は、路床と表層の間に路盤層を設けて建 設されている。この道路路盤は、例えば石灰岩やバンクラン貝殻（ｂａｎｋ−ｒ ｕｎ　５ｈｅｌｌ）のような天然産の上質道路路盤材料から形成することができ る。一般にこれらの上質路盤材料は、充分な圧縮強度を達成するのにセメントの 添加を必要としない。例えば、フロリダ州では、天然産の上質道路路盤材料、あ るいは“現場入手の″道路路盤材料を道路建設に使うためには、制限下圧線強度 テストで１平方インチあたり８００ボンドの値を越えなければならない。

制限下圧線強度は、型に入れられ制限された状態のビル（ｐｉｌｌ、成形片）の 圧入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　）に対する抵抗力で測定する。

天然産の上質の道路路盤材料は高価な場合が多いので、より安価な代用材料を使 うことが多い。ソイルセメントとじて知られる普通の代用材料は、低級骨材をセ メントと混ぜ合わせて作られる。加えるセメントの量は、建設される道路路盤に 要求される圧縮強度や、使用される骨材の性質に依存する。

ソイルセメント道路路盤材料は、現場混合タイプであっても、または現場から離 れたプラントの土練機（ｐｕｇ　ｍ１ｌｌ）で混合し現場に運ぶタイプあっても よい。

現場混合タイプのフィルセメントは、その名が示す通り、道路の路床上に広げ、 現場で混合調製される。この場合は、現場に余分な機材が必要となり、品質管理 が大変良好に行えるとは限らない。また、多量の塵埃の大気中への拡散を生ずる 。その結果、パグミルタイプのフィルセメント、即ち通常フィルセメントと称す るものが好まれることになる。その理由は、現場から離れた工場で骨材とセメン トの分量を注意深く計量でき、混合プロセスを一貫性の有る製品を保証するよう にコントロールできるからである。フィルセメントを工事現場に運べば、後はそ れを広げて圧縮するだけで、道路路盤が形成される。例えば、フロリダ州ラスキ ン（Ｒｕｓｋｉｎ）のレイセイ・シェル・コーポレイション（Ｌｅｉｓｅｙ　５ ｈｅｌｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）ではバーマベイス（Ｐｅｒｍａｂａｓｅ　 ）という商品名で高品質のフィルセメントを製造・販売している。バーマベイス ・ソイルセメントは、砂と貝殻からなる骨材に、５ないし９乾量パーセントのポ ルトランドセメントを混合して製造される。

均一性と充分な圧縮強度を確保するために、工場で正確な量のポルトランドセメ ントが加えられ、含水量の調整が行われる。

多くの州では、フィルセメント組成物に対して最低圧縮強度要件が定められてい る。例えば、フロリダ州では、フィルセメントを道路路盤に使用する場合、３０ ０ｐｓｉの７日後非制限下圧縮強度を要求している。非制限下圧線強度は、養生 したフィルセメントのビルを型から取り外し、そのビルが崩れて破壊されるまで 破砕力を加えて測定するものである。

例えば、ポルトランドセメント等のセメントは、一般的に天然産の道路路盤材料 や適当なソイルセメント用骨材よりも逼かに高価である。従って、ある場合には 、充分な圧縮強度を達成するために大量のセメントを必要とするソイルセメント 用低級骨材を使うよりも、天然産の上質道路路盤材料を使う方が却って安上がり にとなる。コンクリート建造物や道路の圧縮強度を増すために、コールフライア ッシュをセメントに加えることは周知である。そこで、我々は、公営固形廃棄物 焼却炉灰分（ＭＳＷＩＡ）をソイルセメント用低級骨材とセメントの部分的代用 品として利用した改良形フィルセメント組成物を製造することを希求した。

のエクスペルツ　ＥＸＰＥＲＴＳ 公営固形廃棄物焼却炉灰分（ＭＳＷＩＡ）の量を種々変えて、ポルトランドセメ ントと併用し、少なくとも７日の養生期間をおいた。１００パーセントの生ＭＳ ＷＩＡと２．４．６又は８パーセントのポルトランドセメントを混合した場合、 一貫性のある結果が得られなかった。試料の多くは７日を過ぎても充分に固化せ ず、圧縮強度試験用のビルとすることができなかった。これらのビルの作成は、 ＡＳＴＭ標準試験法Ｄ　１６３２−６３　（ＡＳＴＭ　５ｔａｎｄａｒｄ　Ｍｅ ｔｈｏｄ　Ｄ　１６３２−６　）　、フロリダ試験法５５２０　（Ｆｌｏｒｉｄ ａ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｔｅ５ｔ　５５２０　）　、または圧縮強度試験に適 したビルの作成ができる他のいかなる方法に従って行ってもよい。

１００％未満の生ＭＳＷＩＡを砂や貝殻等の骨材及びポルトランドセメントを混 ぜ合わせた場合には、７ａ後の非制限下圧線強度は３００ｐｓｉを越える結果と なった。例えば、２５．５０．７５パーセントの生ＭＳＷＩＡを砂／貝殻骨材と 配合し、５パーセントのポルトランドセメントと混合してできたフィルセメント 試料から作成したビルは、７ａ後の非制限下圧線強度が３００ｐｓｉを越えた。

しかし、３０日後には、約半数の試料が浮き上り（ｂｌｉｓｔｅｒ）を生じ、割 れ始め、ビルの多（は寸法的にかなり膨張した。これは塩結晶の生成か、または 別のゆりくりした動力学的な反応のためであろう。従って、ＭＳＷＩＡを含み、 浮き上りや急速な崩壊を起こさない道路や駐車場やその他の地域用の路盤として の使用に適した体積的に安定な固体フィルセメント組成物を作るために、新しい 製法及び／又は組成物を開発する必要があった。

里豊仝五星皇 道路路盤におけるフィルセメントは水に曝されることが多いので、水溶性の金属 類が浸出し、環境を汚染する可能性がある。公営固形廃棄物焼却炉施設には多種 多様の物が入ってくる。これらの物には、タイヤ、自動車のバッテリー、その他 の完全に焼却するのが難しくしかも有毒金属類を含む雑多な物が含まれる。環境 保全庁Ｅ　ＰＡ　（Ｔｈｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏ ｎ　Ａｇｅｎｃｙ　）は、ＥＰ毒性試験手順、４０　ＣＦＲ２６１，２４（ＥＰ Ａ試験法１３１０　）の試験対象となる試料からの浸出液中の８種類の有毒元素 の最大許容濃度を制定した。このＥＰ毒性濃度の限界値をつぎに示す。

第１表 元　素　最大濃度（■／ｌ） ＭＳＷＩＡを使って作られるいかなるフィルセメントも、上記８種類の各元素に ついてＥＰ最大濃度より低い濃度の浸出液を出すようなものでなければならない 。

１里 ここに記載された方法により、公営固形廃棄物焼却炉灰分、骨材、セメントから 道路路盤層の改良形フィルセメント材が製造される。このフィルセメントは、前 述した浮き上りの問題を起こさない。また、ＥＰＡのＥＰ毒性試験により生成す る浸出液中に含まれる有毒元素は、第１表に示されるＥＰＡの限界値を下まわる 最大濃度を示す。

第１図には、本発明によるフィルセメント組成物の製造装置と方法が説明されて いる。公営固形廃棄物焼却炉灰分（ＭＳＷＩＡ、灰分または焼却炉灰分とも称す る）を２インチの目の篩（Ｉ）に通す。２インチ目の篩（１）を通過する充分小 さな粒径の焼却炉灰分は、灰分貯留器（ｂｉｎ）（３）に入る。移動ベルト（５ ）により、灰分（４）は貯留器（３）から第一混合室（１０）に運ばれる。

好ましい実施態様では、鉄含有金属類（８）を灰分（４）から除く磁気分離器（ ７）がベルト（Ｓ）上の灰分（４）の上部に架設されている。灰分（４）から鉄 含有金属類（８）を取り除くことができ、鉄含有金属類（８）は灰分（４）が貯 留器（３）に入る前か後のいずれかに取り除くことができる。取り除かれた鉄含 有金属類はリサイクル操作に送られる。

骨材（１３）は貯留器（１２）に蓄えることができ、ベルトコンベア（ＩＳ）ま たは他の手段で混合室（１ｏ）に供給される。好ましい実施態様では、ベルト（ Ｓ）上の灰分（４）とベルト（１５）上の骨材（１３）は、計量器（１８）で計 量される。積分器（２０）が計量器（１８）に接続されており、混合室（１０） に入る灰分（４）と骨材（１３）の量を制御するようにプログラムすることがで きる。供給（ｉｎｐｕｔ　）ベルト（５）と（１５）上の供給材料の含水量が測 定され、積分器（２０）は灰分と混合される骨材の量を制御するようプログラム されており、混合物の骨材に対する灰分の比を正確に保つようにしている。

好ましい実施態様では、混合室（１０）の出口（２２）から灰分・骨材混合物の 第１の流れがＡ３７Ｍ４番の目の篩（２８）の上に固定された１インチ目の篩（ ２６）上に供給される。篩（２６）は、より目の細かいＡ３７Ｍ４番の目の！１ （２８）を保護するために設けられている。篩（２８）を通過する灰分・骨材混 合物の粒子の粒径が３／８インチ未満であるならば、Ａ３７Ｍ４番の目の篩を、 もっと細かい目、即ち番号のもっと大きな目の篩に置き換えることができる。

篩（２８）を通過した灰分・骨材混合物からなる第２の流れ（３４）は、ファネ ル（ｆｕｎｎｅｌ）　（３０）に入り、その出口（ｏｕｔ９ｕｔ）　（３２）か ら出て行く。

ｔｊＩ（２６）と（２８）は水平より下方に傾いており、篩（２８）を通過でき ない大きな粒径の灰分・骨材混合物は、第３の流れ（３６）を形成する。好まし い実施態様では、第３の流れ（３６）は、ベルト（３８）で運ばれ、第二磁気分 離器（４０）の下を通り、破砕機（４２）へと向かう。好ましい実施態様では、 既に鉄含有金属類が磁気的に取り除かれ、２インチより大きい粒子が篩分けによ り除かれており、破砕機（４２）が詰まらない程度に灰分・骨材混合物が充分乾 いているので、灰分・骨材混合物材料は破砕機（４２）を速やかに通過できる。

灰分を骨材と配合する前に、下記の手順も採り得ることに注意されたい。即ち、 まず灰分を篩にかけ、３／８インチより大きい粒子を取り除く。次に３／８イン チより大きい粒子を破砕する。破砕・篩分は後、３／８インチより小さい粒径の 粒子を骨材と配合し、灰分・骨材混合物を調製する。しかし、灰分の含水量が高 いと、篩作業や破砕作業が困難となり、加工操作の減速を招く。

好ましい実施態様において、灰分・骨材混合物（２４）の第３の流れ（３６）は 、出口（４４）を出て、Ａ３７Ｍ４番の目の篩（４８）の上に固定された１イン チ目の篩（４６）の上に落下する。ソイルセメントに使われる灰分・骨材の流れ の中に、３／８インチ未満の粒子しか残っていない場合には、篩（４６）や（４ ８）は他の篩分は手段と置き換えることができる。ｌａｇ　（４Ｂ）を通過する に充分小さい粒径の灰分・骨材粒子は、ｊＩ４の流れ（５０）を形成し、ベルト （５２）に乗って貯留器またはファネル（５４）に運ばれる。第５の流れ（５６ ）は、篩（４８）を通過できない大きな粒径の灰分・骨材混合物から形成されて いる。

灰分・骨材混合物（２４）の第２の流れ（３４）と第４の流れ（５０）は貯留器 （５４）の中で合わされ、ベルト（５７）によってホッパー（５８）に運ばれる 。好ましい実施態様では、灰分・骨材混合物は２５パーセントの焼却炉灰分と７ ５パーセントの骨材から成り、骨材としては砂と貝殻の混合物、砂利、砕石、珪 酸質固体物質、貝殻、花崗岩、砂、石灰岩、石灰質固体物質等を使うことができ る。好ましい実施態様では、この灰分・骨材混合物をバーマベイス・プラス骨材 （ＰＥＲＭＡＢＡＳＥ−ＰＬＵＳ　ＡＧＧＲＥＧＡＴＥ）と称することもできる 。好ましい実施態様では、セメント（６０）はサイロまたはホッパー（６２）に 蓄えられ、その出口（６４）からベルト（６６）上に供給される。灰分・骨材混 合物（２４）の第２の流れ（３４）はホッパー（５８）の出口（６８）を通りベ ルト（７０）に落る。ベルト（６６）と（７０）は第二混合室（７２）に通じて おり、好ましい態様では、この第二混合室（７２）はパグミル・ミキサー（ｐｕ ｇ　ｍ１ｌｌ　ｍｊｘｅｒ）である。

ベルト（６６）と（７０）上の計量器（７４）は、ベルト（６６ンと（７０）上 の材料の重量を計り、第二積分器（７６）に接続されている。積分器（７６）は 混合室（７２）に流入するセメント（６０）と灰分・骨材混合物の量をＭ＠する 。混合室（７２）の出口（７８）から出たソイルセメント（８０）は、直接工事 現場に運ばれる。好ましい実施態様では、灰分と砂／貝殻から成る灰分・骨材混 合物にセメントを配合して作られるフィルセメントをバーマベイス・プラス（Ｐ ＥＲＭＡＢＡＳＥ−ＰＬＵＳ）　と称する。

高強度フィルセメント組成物の製造において、含水量調整は大変重要である。灰 分・骨材混合物は、それをセメントと配合される段階で、この特殊な組成物が可 能な最大圧縮強度を達成するための最適含水量に近い含水量を持つことが望まし い。従って、場合によっては、灰分・骨材とセメントとの配合物に水分を追加し たり、セメントと配合する前に灰分・骨材混合物を乾燥させる必要がある。（５ ）、（１５）、（６６）、（７０）から採取した試料の含水量を測定した後、各 成分の量を入念に１１節するために、積分器（２０）と（７６）は、混合室（１ ０）と（７２）に入ってくる材料の量を制御するようにプログラムすることがで きる。もし追加の水分が必要なら、混合室（７２）において加えることができる 。

公営固形廃棄物焼却炉灰分は、通常は種々雑多な成分の湿った混合物であり、装 置に付着したり詰まったりする。ＭＳＷＩＡを適当な骨材と混ぜ合わせることで 、その混合物はより取り扱い易くなる。好ましい実施態様では、湿ったＭＳＷＩ Ａを水気の少ない砂／貝殻骨材と配合すると、得られる灰分・骨材混合物は、加 ニブラントでの取扱いに適した湿っぽい砂の感触を持つ混合物となる。

本ソイルセメントは、個々の工事の仕様に合わせて、且つ州及び／又は連邦が要 求する建設上、環境上の諸要件に従うように処方することができる。好ましい実 施態様では、上記の一般的方法を用いて砂／貝殻骨材とＭＳＷＩＡとを混ぜ合わ せる。この灰分・骨材混合物は、工ないし５Ｑパーセントの焼却炉灰分を５０な いし９９パーセントの砂／貝殻骨材に配合して作ることができる。その後、この 灰分・骨材混合物の含水量は工ないし１３パーセントの範囲内にｇｉ節すること ができる。

もう一つの好ましい実施態様では、直径が７５ミクロン未満の粒子をＯないし５ パーセントの割合で有する砂／貝殻骨材を用いる。この灰分・骨材混合物がポル トランドセメントや他の適当なセメント質材料と配合された場合、得られる配合 物の含水量は、８ないし１２パーセントの範囲内となる。

他のもう一つの好ましい実施態様例では、このようにして得られたフィルセメン トの全有機物含有量を３パ一セント未満とする。これは、フロリダ州で使用され るソイルセメント路盤材料に対して、フロリダ州運輸局の道路及び橋梁建設に関 する標準仕様（ｔｈｅ　Ｆｌｏｒｉｄａ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｒａ ｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ　５ｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏ ｒ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ）のセクタ３ ン２７０で要求されている要件である。

本発明は、非制限的な実施例を用いて特定の実施態様を詳細に説明することによ り、更に良く理解できるであろう。これらの実施例は、ＭＳＷＩＡを含む骨材に セメントを配合して作られるフィルセメント組成物の調製に関するものである。

失凰叢 第２図は、本発明の方法で調製されたフィルセメント試料の７Ｂ後後非制限下縮 強度を、骨材または天分・骨材混合物に加えたセメントのパーセント値との対比 のもとに示している。これらの組成物は、最適含水量またはそれに近い含水量を 有するものとした。線１は、４．６．８パーセントのポルトランドセメントを配 合したＭＳＷＩＡ非含有フィルセメント組成物の非制限下圧線強度を表す。線２ は、ＭＳＷＩ人２５パーセントと骨材７５パーセントを含有する灰分・骨材混合 物に、２．４．６．８パーセントのポルトランドセメントを配合して調製された フィルセメント組成物の非制限下圧線強度を表す。線３は、ＭＳＷＩＡ５０パー セントと骨材５０パーセントの灰分・骨材混合物に、２．４．６．８パーセント のポルトランドセメントを配合して調製されたフィルセメント組成物の非制限下 圧線強度を表す。線４は、ＭＳＷＩＡ７５パーセントと骨材２５パーセントの灰 分・骨材混合物に、４．６．８パーセントのポルトランドセメントを配合して調 製されたフィルセメント組成物の非制限下圧線強度を表す。

線５は、１００パーセントのＭＳＷｆＡに、４．６．８パーセントのポルトラン ドセメントを混合したフィルセメント組成物の非！［ｆ［下圧線強度を表す。

これら全ての場合において、ＭＳＷＩＡを含むフィルセメント組成物の非５ｉＩ Ｉ限下圧縮強度は、ＭＳＷｒＡを含まない骨材とポルトランドセメントを混合し て調製したフィルセメント組成物の７Ｂ後の非制限下圧線強度と同等か、それを 越えるものであることに注目されたい。これら全ての非ｆｌｆ１１［下圧線強度 の図線は、後に述べる理由により、最適含水量を持つ試料について測定したもの である。

第３図、第４図、第Ｓ図及び第６図は、ＭＳＷＩＡ２５パーセントと砂／貝殻骨 材７５パーセントを含む灰分・骨材混合物にポルトランドセメントの量を変えて 配合したフィルセメントに対して、それらの含水量と密度との関係をプロットし たものである。第７図、第８図、第９図及び第１θ図は、ＭＳＷＩＡ５０パーセ ントと砂／貝殻骨材５０パーセントを含む灰分・骨材混合物に２．４．６．８パ ーセントのポルトランドセメントを配合したソイルセメント組成物に対して、含 水量と密度との関係を示したものである。第１１図、第１２図及び第１３図は、 ＭＳＷＩＡ７５パーセントと砂／貝殻骨材２５パーセントを含む灰分・骨材混合 物に４．６．８パーセントつポルトランドセメントを配合して調製したソイルセ メントに対して、含水量と密度との関係を示すものである。

第１４図、第１５図及び＄１６は、１００パーセントのＭＳＷＩＡに４．６．８ パーセントのポルトランドセメントを配合した組成物に対して、含水量対密度曲 線を示すものである。

第３図ないし第１６図において、全ての含水量対密度曲線は、含水量が増すとと もに、最大密度に到達し、その後減少していることに注目されたい。それぞれの 含水量対密度曲線の最も高い点が、そのソイルセメント組成物の最大密度であり 、最適含水量に対応している。これらの曲線を得るために、ソイルセメント試料 を空気で乾燥させ、それから水分を加え異なる含水量パーセント値を得た。次に 、フィルセメント試料を圧力下に圧縮し、周知の米国・州高速道路・運輸局公務 員協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　５ｔａｔｅ　ｆ（ ｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　０ｆｆｉｃｉａｌｓ： 　ＡＡＳＨＴＯ）の手順Ｔ−９９に従ってそれらの密度測定を行った。

第３図ないし９Ｊ１６図に示された各曲線のピークを見れば、第１４図、第１５ 図及び第１６図に示された例外組成物を除き、種々の組成物に対するそれぞれの 最適含水量は７バーセントから１３パーセントの範囲内にあることがわかる。こ れらの例外組成物は、１００パーセントのＭＳＷＩＡをセメントと配合した組成 物であり、最適含水量は１３パーセントを越えるものである。

含水量の調整は重要である。アメリカ合衆国のフロリダ州等のいくつかの地域で は、道路路盤として用いられるフィルセメントは、その最適含水量で決定される 最大密度の９５パーセントの範囲内となるように、現場で圧縮成形されることが 要求されているからである。含水量対密度曲線かられかるように、好ましい組成 物が最大密度となる最適含水量は８から１２パーセントである。

第１７図、第１８図、第１９図及び第２０図は、ＭＳＷＩＡ２５パーセントと砂 ／貝殻骨材７５パーセントを含む灰分・骨材混合物に２．４．６．８パーセント のポルトランドセメントを配合して調製したフィルセメント試料についての含水 量と７日後非制限下圧縮強度との関係が示すものである。

第２１図、第２２図、第２３図及び８２４図は、ＭＳＷＩＡ５０パーセントと砂 ／貝殻骨材５０パーセントの灰分・骨材混合物に２．４．６．８パーセントのポ ルトランドセメントを配合したフィルセメント組成物に対する含水量対７日後非 制限下圧縮強度曲線を示したものである。第２５図、第２６図及び第２７図は、 ＭＳＷＩＡ７５パーセントと砂／貝殻骨材２５パーセントを含む灰分・骨材混合 物に４．６．８パーセントのポルトランドセメントを配合して調製したフィルセ メントに対する含水量対ＶＥ後後非制限下縮強度曲線を示したものである。第２ ８図、第２９図及び第３０図は、１００パーセントのＭＳＷＩＡに４．６．８パ ーセントのポルトランドセメントを配合して調製したソイルセメントの含水量対 ７Ｂ後非制限下圧縮強度曲線を表している。

第１７図ないし第２５図において、含水量が増すとともに、圧縮強度は最大値に 到達し、その後減少することに注目されたい。しかし、第２６図ないし第２９図 に示される含水量対７８後非制限下圧縮強度曲線は、特徴的なパターンを示して いない。第２５図と第３０図の曲線は、それぞれ８３０ｐｓｉと９５５１）Ｓｉ においてピーク応力を示しているが、これは誤解を招くものである。なぜならば 、７５パーセントあるいは１００パーセントＭＳＷＩＡの骨材にセメントを混合 して調製したフィルセメント・ビルの多くは、安定した固形物を形成しない傾向 にあり、長い間には崩れたり浮き上がりを生じたからである。従って、使用され る灰分・骨材混合物中に７５パーセントを越えるＭＳＷＩＡを含む組成物の圧縮 強度を予測することは困難または不可能である。５０パーセントを越えるＭＳＷ ＩＡを含む骨材では、セメントの濃度を高くすれば、安定した固形物が形成され る。しかし、そうすると、ＭＳＷＩＡの量を減らして使用すれば避けられるはず のコスト増加を招く。

＄２１１及び第１７図ないし第３０図を見れば明らかであるが、ＭＳＷＩＡは、 それを加えたあらゆるソイルセメントの強度を増大させる。しかし、ＭＳＷＩＡ 濃度が７５パーセントを越える灰分・骨材混合物を用いた場合、多量のセメント も加えないかぎり、安定固形物の圧縮強度を予測値を得ることはできそうにない 。以上より、好ましい実施態様では、公営固形廃棄物焼却炉灰分をソイルセメン ト組成物に用いるに際し、２つの重要な制限が存在するように思われる。即ち、 公営固形廃棄物焼却炉灰分の粒径は３／８インチ未満でなければならない。また 、ＭＳＷＩＡの使用量は、ポルトランドセメントと混合してフィルセメントを調 製する灰分・骨材混合物の５０パ一セント未満にしなければならない。いくつか の好ましい実施態様の中ではポルトランドセメントが使われているが、灰分・骨 材混合物を同様に結合し得るならば、どんなセメント質材料でも使用可能である と理解される。

１１メ菫 去鳳透上 ＭＳＷＩＡを含有する破砕したフィルセメント試験片の四つを用いて雨水による 浸出模擬試験を行なった。ＭＳＷＩＡ２５パーセントと砂／貝殻骨材７５パーセ ントを含む灰分・骨材混合物に５パーセントのポルトランドセメントを配合し、 最適含水量に近い水分を有する混合物とし、このフィルセメント組成物を圧縮し てビルとして養生した。養生後、道路工事現場で造られる粗石をまねて、試験片 を１／４インチから１インチの大きさの破片に破砕した。得られた破片の半分は 、雨水を真似た脱イオン水を連続的に循環させた小さなタンクに入れて、７ａ間 の浸出実験を行った。残り半分の砕石は上と同様のタンクに入れ、脱イオン水を 循環させず静水としてＴＥ間の浸出実験を行なった。小分は試料から得られた濾 過浸出液についてカドミウムと鉛の測定を行った。カドミウムと鉛が最も重大な ２つの元素であったので、これらのみを試験対象とした。１リッター当りのミリ グラム数で表した溶解金属についての測定結果を下表に示す。

第２表 第２表の結果は、テストしたソイルセメント試料片からの雨水浸出液のカドミウ ムや鉛の含有量は、この試験の検出限度を下回るレベルであることを示している 。

叉凰医主 公営固形廃棄物焼却炉施設から別々の日に採取した２種類の公営固形廃棄物ｆｉ ＃炉灰分について、ＥＰＡのＥＰ毒性分析、４０　ＣＦＩ？　２６１．２４　、 Ｅ　ＰＡ試験法１３１０を行なった。抽出手順（Ｅ　Ｐ）に従って得られた抽出 物について、ＥＰＡが環境的に安全な最大許容濃度を規定している８有毒元素の 分析を行った。結果を下記の第３表に示す。

第３表 第３表には、フィルセメントに使う公営固形廃棄物焼却炉灰分は、その生の状態 では危険な高レベルの鉛とカドミウムを含んでいることを示している。鉛の濃度 はＥＰＡ最大値の少なくとも２倍であり、カドミウムの濃度はＥＰＡ最大値より 】Ｏから２０パーセント大きくなっている。

塞凰班１ 灰分・骨材混合物に５乾量パーセントのポルトランドセメントを配合してＩＩＭ したフィルセメント試料について、ＥＰ毒性試験、４０　ＣＦＲ２６１，２４、 Ｅ　Ｐ　Ａ試験法１３１０を行なった。

７５パーセントの砂／貝殻骨材と、第３表に結果が示されているのと同じ焼却炉 灰分を２５パ一セント混合した灰分・骨材混合物を篩にかけ、Ａ３７Ｍ４番の目 を通過できるに充分小さな粒径とした。この灰分・骨材混合物をＳ乾量パーセン トのセメントと混ぜ合わせた後、標準的なフロリダ州運輸局試験法５５２０　（ Ｆｌｏｒｉｄａ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ 　Ｍｅｔｈｏｄ　５５２０）に従ってソイルセメントビルを成形した。ソイルセ メントビルを７日間養生させた後、単一体状（ｍｏｎｏｌｉ　ｔｈｉｃ）試験片 の仕様に従って、ソイルセメントビルから２個のコア試験片（ｃｏｒｅ　ｓｐｅ ｃｊｍｅｎｓ＞を切り出した。

この２個のコア試料からの浸出液について毒性試験を行なった。浸出液中の元素 濃度がＥＰＡ最大許容濃度を越える場合には、かかる浸出液を生成するそのフィ ルセメント組成物は環境に危害を及ぼすものと判断される。下記の第４表に示す ように１．試験を行なった全ての元素に対して、ＥＰＡ毒性限界値を下回る濃度 であった。

第４表が示すように、ＥＰＡ最大濃度に近い濃度を有する元素はカドミウムと鉛 のみであったが、これらの程度は生ＭＳＷＩＡの場合よりも充分低い。次に、更 に長い養生期間を置いたサンプルからＥＰ毒性試験手順に従って得た浸出液中の カドミウムや鉛の濃度が増加するか減少するかを調べるために、追加実験を行な った。

寒鳳皿土 ７５パーセントの砂／貝殻骨材と２５パーセントのＭＳＷＩＡを混合した灰分・ 骨材混合物を用いてソイルセメント試験片を制作した。この灰分・骨材混合物を 篩にかけ、Ａ３７Ｍ４番の目を通過できない大きな粒子を全て取り除いた。Ａ３ ７Ｍ４番の目を通過できない大きな灰分・骨材混合物は破砕し、Ａ３７Ｍ４番の 目の篩にかける。Ａ３７Ｍ４番の目の篩を通過した粒子は、Ａ３７Ｍ４番の目の 篩を既に通過した先に篩がけしだ灰分・骨材混合物に合わせる。得られた灰分・ 骨材混合物は、５乾量パーセントのポルトランドセメントと配合し、含水量が最 適含水量に近い値となるよう調整した。

次に、この組成物をソイルセメントビルに圧縮成形し、このビルを養生させた。

４つのソイルセメントビルから、７日、１４日、２１日、２８日の養生期間後毎 に小分は試料を採り、これらの小分は試料についてＥＰ毒性試験を行なった。得 られた抽出物についてカドミウムと鉛の濃度の分析を行った。

結果を下記の第５表に示す。

第５表 第５表が示すように、全試料について、カドミウムと鉛の濃度は、ＥＰＡ最大許 容濃度であるカドミウム１■／１．鉛５■／工よりも充分に下回る値であり、し かも、より長い養生期間を置いた試料の浸出液中に大きな濃度の増加は生じなか った。

このことは、本新規方法で作成されたフィルセメント試験片は、もっと長期間が 経過しても環境を汚染する恐れが無いはずであることを示している。

以上より、好ましい実施態様のソイルセメント組成物は、工ないし５０パーセン トの公営固形廃棄物焼却炉灰分と５０ないし９９パーセントの骨材との混合物か ら灰分・骨材混合物を調製することにより製造することができる。即ち、３／８ インチ未満の粒径となるように灰分・骨材混合物を篩にかけた後、ＡＳＴＭ３／ ８インチの目の篩を通過できない太きな灰分・骨材混合物を破砕し、ＡＳＴＭ３ ／８インチの目の篩にかける。ＡＳＴＭ３／８インチの目の篩を通過した粒子は 、ＡＳＴＭ３／８インチの目の篩を既に通過した充分小さな粒径を有する灰分・ 骨材混合物と合わせる。この灰分・骨材混合物を１ないし９パーセントのセメン トと配合し、現場で圧縮成形される。そして７Ｅｒ後に、道路路盤として用いる に充分な圧縮強度を有する安定した固形物が形成される。

もう一つの好ましい実施態様においては、フィルセメント用灰分・骨材混合物は 、７５パーセントの砂／貝殻骨材を２５パーセントの公営固体廃棄物焼却炉灰と 配合したものである。この灰分・骨材混合物はＡＳＴＭ４番の目の篩を通過する 充分小さな粒径を有し、ヱないし１３パーセントの含水量を有する。この灰分・ 骨材混合物を少なくとも５パーセントのポルトランドセメントと配合すると、得 られる配合物の含水量は８ないし１２パーセントとなる。この配合物を圧縮成形 すると、７日の養生の後には１平方インチ当り３００ボンドを越える非制限下圧 線強度を有するソイルセメント道路路盤が形成される。

コストの点から、使用するセメントの量はできるだけ少なくするのが望ましい。

第２図は、公営固形廃棄物焼却炉灰分を含むフィルセメントは、同量のセメント を焼却炉灰分を含まない骨材に添加して調製されるフィルセメントよりも高い圧 縮強度を有することを示している。従って、本方法によって調製されたフィルセ メント組成物は、焼却炉灰分無しで調製されたフィルセメントよりも強いのが現 実である。このことは、Ｌｉ　Ｓ　Ｗ　Ｉ八を使って作った路盤を有する道路を 建設する場合には、セメント使用量をより少なくできることを意味し、これに対 応するコストの低減が実現される。

第２表、第３表、第４表及び第８表の環境試験の結果は、５０パ一セント未満の ＭＳＷＩＡ含有量の灰分・骨材混合物の使用及び／又は充分なセメント量の使用 を条件として、ＭＳＷＩＡ中の有毒金属類はフィルセメントのマトリクス中に固 定され、浸出したとしてもそれらの濃度はＥＰＡ毒性限界値を越えないであろう ということを示している。従って、本発明の更にもう一つの利点は、公営固形廃 棄物焼却炉灰分を道路、駐車場、その他の地域の建設に使用可能な組成物に配合 することにより、潜在的な危険性を有する廃棄物投棄の問題を排除し得る可能性 が有ることである。こうすれば、環境汚染の危険を招き得る焼却炉灰の埋立地へ の投棄のコストは避けられる。現在、多くの公営固形廃棄物焼却炉施設では焼却 炉灰を投棄するための費用を支払っている。本発明は、公営固形廃棄物焼却炉施 設が産出灰分を利用することを可能とすると同時に道路建設費を低減させること を可能とするであろうことを意図するものである。

ここでは、新規な改良フィルセメント組成物の製造方法の好ましい実施態様をこ こに記載・説明してきたが、本発明の本質的精神から逸脱すること無（、種々の 変更、改変及び置換が可能なことは当業者にとって明らかであろう。従って、本 発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって画定されるものである。

第１図 を水量　対　密度　ｔＡＡｓＨＴＯＴ−９９１含水量　ζ％） 含水量　対　密度　（ＡＡＳ）ＩＴＯＴ−９９＞含水量　対　密度　（ＡＡＳＨ ＴＯＴ−９９）含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９１含水量　（％） 第６図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９）含水量　（％） 第７図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９＞含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴ ＯＴ−９９）含水量　（％） 第９図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９１含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴ ＯＴ−９９＞含水量　（％） 第１１図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９１含水量　対　密［（ＡＡＳＨＴＯ Ｔ−９９）第１３図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９）１００′／、ＭＳＷＩＡ　＋　４ 乾量％セメント第１４図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９）１００％ＭＳＷＩＡ＋　６乾量％ セメント第１５図 含水量　対　密度　（ＡＡＳＨＴＯＴ−９９１第１６図 含水量　（％） 第１７図 含水量　対　非制限下圧線強度 含水量　（％］ 第１８図 含水量　（％） 第１９図 含水量　対　非制限下圧線強度 含水量　（％） 第２０図 含水量　（％） 第２１図 含水量　対　非制限下圧線強度 含水量　（％） 第２２図 含水量　（％） 第２３図 含水量　対　非制限下圧線強度 第２４図 第２５図 含水量　対　非制限上圧縮強度 含水量　対　非ＩＩｗｉ下圧縮強度 含水量　（％） 第２７図 含水量　対　非制限上圧縮強度 含水量　（嘔） １００％ＭＳＷＩＡ　＋　４乾量％セメント第２８図 含水量　（％） １００％ＭＳＷＩＡ　＋　６乾量％セメント第２９図 含水量　対　非制限上圧縮強度 含水量　（％） １００％ＭＳＷＩＡ　＋　８乾量％セメント第３０図 １立 道路、駐車場、その他の地域の建設における路盤として使用するに適した組成物 が、公営固形廃棄物焼却炉灰分（ＭＳＷＩＡ）と骨材を混合した灰分・骨材混合 物から調製される。

セメントの添加、圧縮、及び養生を行うと、体積的に安定な固形物が形成される 。焼却炉灰分と骨材とを配合し、破砕し、セメントを添加する前に篩にかけ、３ ／８インチより大きい粒径を有する粒子を取り除く。灰分・骨材混合物と灰分・ 骨材／セメント混合物の含水量を注意深く買整し、最大圧縮強度を達成する。Ｓ Ｏパーセント未満のＭＳＷＩＡを含む灰分・骨材混合物と少なくとも５乾量パー セントのセメントとを配合すると、体積的に安定な固形物が７Ｅ以内に形成され 、これは３００ＰＳｉを越える圧縮強度を有する。この安定固形物は、ＭＳＷＩ Ａ中の重金属類を固定し、そのためＥＰＡＰ性試験において生成する浸出液中の 砒素、バリウム、クロム、カドミウム、鉛、水銀、銀、セレンの濃度は、危険で ない材料として区分され得るＥＰ八八人大許容濃度未満なる。また、本組成物の 製造方法及び製造装置についても記載されている。

平成３年令月乎日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ボトムアッシュ、フライアッシュ、及びボトムアッシュとフライアッシュの 混合物からなる群から選ばれた焼却炉灰分と骨材を含み、且つ３／８インチ未満 の粒径を有する灰分・骨材混合物；及び アメリカ合衆国環境保全庁毒性試験法に従って試験した時に生成する水性浸出液 がＣｄ０．１ｐｐｍ未満、Ｐｂ５．０ｐｐｍ未満、Ａｇ５．０ｐｐｍ未満、Ａｓ ５．０ｐｐｍ未満、Ｂａ１００．０ｐｐｍ未満、Ｃｒ５．０ｐｐｍ未満、Ｈｇ０ ．２ｐｐｍ未満、及びＳｅｌ．０ｐｐｍ未満を含有するような浸出液を与える体 積的に安定な固形物を形成するに充分な量のセメント質材料 を包含する道路や駐車場等の表面建造物の路盤に適した組成物。 ２．前記灰分・骨材混合物がＡＳＴＭ４番の目の節を通過できる充分小さな粒径 を有し、前記の安定な固形物の７日後の圧縮強度が前記焼却炉灰分の添加無に前 記骨材と同量の前記セメント質材料混合した組成物の圧縮強度と少なくとも同等 である請求項１に記載の組成物。 ３．前記の安定な固形物の全有機分含有量が３％未満であり、前記セメント質材 料がボルトランドセメントであって且つ前記組成物の少なくとも５乾量％に相当 する量存在し、更に、前記ボルトランドセメントと前記灰分・骨材混合物の配合 後７日以内に少なくとも３００ｐｓｉの非制限下圧縮強度を前記安定な固形物が 達成することを可能とするに充分な水分を含む請求項１に記載の組成物。 ４．前記骨材が前記灰分・骨材混合物の５０ないし９９重量％を構成し、 前記骨材が、砂、砂利、砕石、珪酸質固体材料、貝殻、花崗岩、砂と貝殻の混合 物、石灰岩の篩かす、石灰岩くず、及び石灰質固体材料からなる群から選ばれる 少なくとも一つの材料を含み、 前記骨材の０％ないし５％の粒子が７５ミクロン未満の直径を有し、 前記ボルトランドセメントと前記灰分・骨材混合物の配合物の含水量が８ないし １２％の範囲内である請求項３に記載の組成物。 ５．（ａ）ボトムアッシュ、フライアッシュ及びボトムアッシュとフライアッシ ュの混合物からなる群から選ばれる焼却炉灰分と骨材を混合して、灰分・骨材混 合物の第一の流れを作る工程； （ｂ）前記灰分・骨材混合物の前記第一の流れを篩にかけて、３／８インチ未満 の粒径を有する灰分・骨材混合物の第二の流れと、３／８インチを越える粒径を 有する灰分・骨材混合物の第三の流れを形成する工程；及び、（ｃ）アメリカ合 衆国環境保全庁毒性試験法に従って試験した時に生成する水性浸出液がＣｄ０． １ｐｐｍ未満、Ｐｂ５．０ｐｐｍ未満、Ａｇ５．０ｐｐｍ未満、Ａｓ５．０ｐｐ ｍ未満、Ｂａ１００．０ｐｐｍ未満、Ｃｒ５．０ｐｐｍ未満、Ｈｇ０．２ｐｐｍ 未満、及びＳｅｌ．０ｐｐｍ未満を含有するような浸出液を与える体積的に安定 な固形物を形成するに充分な量のセメント質材料と前記第二の流れの前記灰分・ 骨材混合物とを配合する工程 を包含する道路や駐車場等の表面建造物の路盤に適した組成物の製造方法。 ６．工程（ｂ）が、更に、 （１）前記第３の流れを破砕する工程；（２）工程（１）に引き続き、前記第３ の流れを篩にかけて、３／８インチ未満の粒径を有する第四の流れと、３／８イ ンチを越える粒径を有する第五の流れを形成する工程；（３）工程（２）に引き 続き、前記第四の流れを前記第二の流れ中に混入する工程 を包含する請求項５に記載の方法。 ７．前記第１の流れの篩がけ工程（ｂ）が、ＡＳＴＭ４番の目の篩を通過するに 充分小さな粒径を有する第２の流れとＡＳＴＭ４番の目の篩の通過を妨げる大き な粒径を有する第３の流れとを形成するものであり、 前記破砕工程後の前記第３の流れの篩がけが、ＡＳＴＭ４番の目の篩を通過する に充分小さな粒径を有する第４の流れとＡＳＴＭ４番の目の篩の通過を妨げるに 充分大きな粒径を有する第５の流れとを形成するものであり、前記焼却炉灰分か ら鉄含有金属類を磁気的に除去する工篩を更に包含する請求項５に記載の方法。 ８．前記工程（ａ）が、 （１）前記骨材と配合される前記焼却炉灰分の量の調整を行ない、前記第１の流 れの灰分・骨材混合物が１０％ないし２５％の前記焼却炉灰分と７５％ないし９ ０％の前記骨材を含むものとする工程を更に包含し； 前記工程（ｃ）が、 ボルトランドセメントを包含する前記セメント質材料と配合する前記灰分・骨材 混合物の量を調整を行う工程を更に包含し、 得られる配合物の含水量を調節し、１ないし１３％の含水量の配合物とし、 前記配合物を舗装面に広げる工程、この配合物を圧縮する工程、及び安定な固形 物を形成するまで前記配合物を熟成させる工程を更に包含する請求項７に記載の 方法。 ９．ボトムアッシュ、フライアッシュ、及びボトムアッシュとフライアッシュの 混合物からなる群から選ばれた焼却炉灰分と骨材を含む灰分・骨材成分を混合す るための第一混練（ｍｉｌｌ）手段； 前記第一混練手段に接続された前記焼却炉灰分を前記第一混練手段に供給するた めの第一供給（ｉｎｐｕｔ）手段；前記第一混練手段に接続された前記骨材を前 記第一混練手段に供給するための第二供給手段； 前記第一混練手段に設けられた灰分・骨材混合物の前記第１の流れの排出（ｏｕ ｔｐｕｔ）手段；前記第１の流れを篩にかけて３／８インチ未満の粒径を有する 第２の流れと３／８インチより大きい粒径を有する第３の流れを形成するための 第一篩分け手段；前記第２の流れの前記灰分・骨材混合物をセメント質材料と混 合するための第二混練手段； 前記第二混練手段に接続された前記灰分・骨材混合物を前記第二混練手段に供給 するための第三供給手段：前記第二混練手段に接続された前記セメント質材料を 前記第二混練手段に供給するための第四供給手段；と前記供給手段に設けられた 前記混練手段に供給される前記両成分の重量を決定するための計量手段； 前記計量手段及び前記供給手段と協働的に一体化された前記両成分、即ち前記混 練手段に供給される前記灰分・骨材混合物及び前記セメント質材料の量を制御す るための制御手段；及び 前記第二混練手段に設けられた前記第２の流れの前記灰分・骨材混合物と前記セ メント質材料の混合物を排出するための第二排出手段 を包含する道路や駐車場等の表面建造物の路盤に使用するに適した安定固形物を 製造するための装置。 １０．前記第３の流れを破砕するための破砕手段；前記第３の流れを篩にかけて 、ＡＳＴＭ４番の目の篩を通過するに充分小さな粒径を有する第４の流れとＡＳ ＴＭ４番の目の篩の通過を妨げるに充分大きな粒径を有する第５の流れを形成す るための第二篩分け手段；及び、前記第４の流れを前記第２の流れ中に配合する 手段を更に包含し；且つ 前記第一篩分け手段が前記第一の流れを篩分けして、ＡＳＴＭ４番の目の篩を通 過するに充分小さな粒径を有する第２の流れとＡＳＴＭ４番の目の篩の通過を妨 げるに充分大きな粒径を有する第３の流れを形成するものであり；前記灰分・骨 材混合物から鉄含有物質を除去するための手段； 前記第一供給手段に設けられた２インチを越える粒径を有する前記焼却炉灰分を 除去するための篩手段を更に包含し；且つ 前記の各混練手段が土練機（Ｐｕｇ　ｍｉｌｌ）を包含し；前記セメント質材料 がボルトランドセメントを包含し；前記骨材が、砂、砂利、砕石、珪酸質材料、 貝殻、花崗岩、砂と貝殻の混合物、石灰岩の篩かす、石灰くず、及び石灰質材料 からなる群から選ばれた少なくとも１つの材料を含む請求項９に記載の装置。