(57)【要約】【課題】粒状改良土を砂礫土と同等の性状にする。【解決手段】粒状改良土の製造方法１０は、先ず、含水比調整装置１２に、建設発生土１４と石灰石用のサイロ１６からの生石灰１７を投入し、建設発生土１４の含水比を調整する。含水比は２０％を超え３５％未満の範囲に調整される。次に、セメント添加工程４２を行い、ベルトコンベア１８で搬送中の含水比が調整された建設発生土１４に、セメント用サイロから所定量のセメント２２を添加する。次に、混合工程４４を行い、建設発生土１４を破砕しセメント２２と混合させる。混合工程４４は破砕・混合装置２４を用いて行われ、回転している鎖２８と破砕鋼片３０に、建設発生土１４を上部から投入し、順次下段の鎖２８と破砕鋼片３０に衝突させ破砕する。同時にセメントと混合させる。最後に、養生工程４６を行い破砕、混合された粒状改良土３４をベルトコンベヤ３２で養生場所に運び、１日〜７日間養生させる。【選択図】図２
2010207784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設発生土の含水比を調整する含水比調整工程と、
含水比が調整された前記建設発生土にセメントを添加するセメント添加工程と、
セメントが添加された前記建設発生土を、破砕しながら前記セメントと混合し粒状改良土とする混合工程と、
前記粒状改良土を養生する養生工程と、
を有する粒状改良土の製造方法。
【請求項２】
前記含水比調整工程は、前記含水比Ｌが３５％以上の場合には前記建設発生土に生石灰又はセメント系固化材を添加し、前記含水比Ｌが２０％以下の場合には前記建設発生土に水分を加え、前記含水比Ｌが２０％＜Ｌ＜３５％の範囲とする請求項１に記載の粒状改良土の製造方法。
【請求項３】
前記セメント添加工程における前記セメントの添加量を、前記建設発生土の乾燥質量の５％〜２０％とした請求項１又は請求項２に記載の粒状改良土の製造方法。
【請求項４】
前記混合工程は、破砕手段及び混合手段を備えた破砕・混合装置で破砕と混合を同時に行い、前記混合工程後の前記粒状改良土の粒径分布は、５ｍｍ以下の粒径含有率が８０％以上である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の粒状改良土の製造方法。
【請求項５】
前記養生工程は、養生期間を１日〜７日間とした請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の粒状改良土の製造方法。
【請求項６】
含水比Ｌが２０％＜Ｌ＜３５％の範囲に調整された建設発生土に、前記建設発生土の乾燥質量の５％〜２０％のセメントを添加して、破砕手段及び混合手段を備えた破砕・混合装置で、前記建設発生土を破砕しながら前記セメントと混合させた後、１日〜７日間養生させた粒状改良土であって、
粒径が７５μｍ以下の細粒分含有率が２０％以下であり、塑性指数が３０以下であり、修正ＣＢＲが５％以上であり、透水係数が１×１０−３ｃｍ／ｓ以上である粒状改良土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状改良土の製造方法及び粒状改良土に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場で発生する建設発生土のうち、砂礫土（粗粒土）は有効利用されている。しかし、細粒分を多く含む土は、取り扱いのしにくさから利用が進んでいない。このため、細粒分を多く含む土を、砂礫土と同等の性状を有する改良土に改質する技術が求められている。
【０００３】
例えば、図７に示す建設発生土利用技術マニュアルの土質区分基準における、第１種建設発生土（砂、礫及びこれに準ずるもの）及び第２種建設発生土（砂質土、礫質土及びこれに準ずるもの）の適用用途の評価は、第３種建設発生土（通常の施工性が確保される粘性土及びこれに準ずるもの）及び第４種建設発生土（粘性土及びこれに準ずるもの）の適用用途の評価よりもはるかに高い。
【０００４】
また、細粒分を多く含む土を土質改良した第１種改良土と第２種改良土は、それぞれ第１種建設発生土、第２種建設発生土と同じ区分して扱われる。
含水泥土等を安定化処理する土質改良の方法として特許文献１が提案されている。
【０００５】
特許文献１の方法によれば、図８に示すように、先ず、含水泥土８０と一緒に、石灰、セメント及び石灰系固化剤から選ばれた少なくとも１種の安定化処理剤８２を、混合機８４（１軸スパイラルミキサ）に投入し、混合機８４を高速回転させ、含水泥土８０を解砕しながら安定化処理剤８２と均一に混合させる。
【０００６】
次に、均一混合の後、混合機８６（１軸スパイラルミキサ）で造粒工程を行う。造粒工程では、混合機８６を低速で回転させる。そして、造粒された土を養生工程８８で養生して安定化処理土９０が形成される。
【０００７】
しかし、特許文献１の方法は、安定化処理土９０の未混合率は低下できるが、造粒時に安定化処理土９０の粒径を小さくできない。そして、粒径が大きいため、セメントの水和反応は安定化処理土９０の表面のみに留まり、内部まで達することはできず、十分な固化が期待できない。
【０００８】
この結果、安定化処理土９０を砂礫土と同等の性状にすることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１４０２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事実に鑑み、粒状改良土を砂礫土と同等の性状にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明に係る粒状改良土の製造方法は、建設発生土の含水比を調整する含水比調整工程と、含水比が調整された前記建設発生土にセメントを添加するセメント添加工程と、セメントが添加された前記建設発生土を、破砕しながら前記セメントと混合し粒状改良土とする混合工程と、前記粒状改良土を養生する養生工程と、を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、含水比調整工程、セメント添加工程、混合工程、養生工程を経て粒状改良土が製造される。
【００１３】
即ち、含水比調整工程で含水比を調整し、所要の硬さと適切な水分量を備えた建設発生土とする。この所要の硬さと適切な水分量を備えた建設発生土を混合工程で破砕する。このため、破砕強度を強くでき破砕後の粒径を小さくできる。また、破砕された建設発生土が再度結合し、大径化するのが防止される。
【００１４】
同時に、混合工程において、小さくされた建設発生土とセメントが混合される。このとき、含水比が調整された建設発生土は、土の水分量が少ない場合は加水されて内部に適度な水分を有しており、水和反応が進行する。また、建設発生土は小さく破砕されているため、表面のみならず内部までセメントの水和反応が進行する。
【００１５】
最後に、養生工程で水和反応が終了するまで養生させることで、粒状改良土に十分な硬さを付与できる。
これにより、粒状改良土の粒径を小さくできると同時に、粒状改良土に十分な硬さを付与できる。この結果、粒状改良土を砂礫土と同等の性状にすることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粒状改良土の製造方法において、前記含水比調整工程は、前記含水比Ｌが３５％以上の場合には前記建設発生土に生石灰又はセメント系固化材を添加し、前記含水比Ｌが２０％以下の場合には前記建設発生土に水分を加え、前記含水比Ｌが２０％＜Ｌ＜３５％の範囲とすることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、含水比調整工程において、建設発生土の含水比Ｌが２０％＜Ｌ＜３５％の範囲とされている。
これにより、建設発生土が、小さな粒径に破砕されるのに必要な硬さを備えることができる。同時に、破砕された建設発生土とセメントが混合され、水和反応で固化するのに必要な水分が確保される。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の粒状改良土の製造方法において、前記セメント添加工程における前記セメントの添加量を、前記建設発生土の乾燥質量比の５％〜２０％としたことを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、セメント添加工程におけるセメントの添加量を、建設発生土の乾燥質量の５％〜２０％としている。
これにより、適量のセメント量が確保され、経済的に粒状改良土を製造できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の粒状改良土の製造方法において、前記混合工程は、破砕手段及び混合手段を備えた破砕・混合装置で破砕と混合を同時に行い、前記混合工程後の前記粒状改良土の粒径分布は、５ｍｍ以下の粒径含有率が８０％以上であることを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、混合工程において、破砕・混合装置の破砕手段及び混合手段で破砕と混合を同時に行い、建設発生土を粒状化している。そして、粒状改良土の粒径分布は、５ｍｍ以下の粒径含有率が８０％以上とされている。
これにより、粒状改良土の粒径を小さくしてセメントと混合することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の粒状改良土の製造方法において、前記養生工程は、養生期間を１日〜７日間としたことを特徴としている。
これにより、水和反応が促進され粒状改良土の硬度を上げることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明に係る粒状改良土は、含水比Ｌが２０％＜Ｌ＜３５％の範囲に調整された建設発生土に、前記建設発生土の乾燥質量の５％〜２０％のセメントを添加して、破砕手段及び混合手段を備えた破砕・混合装置で、前記建設発生土を破砕しながら前記セメントと混合させた後、１日〜７日間養生させた粒状改良土であって、粒径が７５μｍ以下の細粒分含有率が２０％以下であり、塑性指数が３０以下であり、修正ＣＢＲが５％以上であり、透水係数が１×１０−３ｃｍ／ｓ以上であることを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、含水比が調整された建設発生土にセメントを添加し、破砕・混合装置の破砕手段及び混合手段で、建設発生土を破砕しながらセメントと混合させた後、１日〜７日間養生させて粒状改良土を製造している。
【００２５】
そして、この粒状改良土は、粒径が７５μｍ以下の細粒分含有率が２０％以下であり、塑性指数が３０以下であり、修正ＣＢＲが５％以上であり、透水係数が１×１０−３ｃｍ／ｓ以上の性状を有する。
【００２６】
これにより、砂礫土と同等の性状の粒状改良土となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、上記構成としてあるので、粒状改良土を砂礫土と同等の性状にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法の製造工程を示す図である。
【図２】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法の基本概念を示す図である。
【図３】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法で使用する混合装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法で使用する混合装置の回転数別粒径特性を示す図である。
【図５】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法で製造された粒状改良土の品質項目と目標値を示す図である。
【図６】実施の形態に係る粒状改良土の製造方法で製造された粒状改良土の品質試験結果を示す図である。
【図７】建設発生土利用技術マニュアルの土質区分基準を示す図である。
【図８】従来例の粒状改良土の製造方法の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１、２に示すように、実施の形態に係る粒状改良土の製造方法１０は、先ず、含水比調整装置１２で含水比調整装工程４０が行われる。
【００３０】
含水比調整装置１２は、円筒状とされ、上部には建設発生土１４を投入する投入口１２Ａが設けられている。下部は下方に向けて徐々に円筒部の面積が狭められ、最も断面積が小さくされた底部には、投入された建設発生土１４を取り出す取出口１２Ｂが設けられ、取出口１２Ｂは底蓋で開閉可能とされている。
【００３１】
含水比調整装置１２の投入口１２Ａの上方には、生石灰を貯蔵する生石灰サイロ１６が設けられている。
【００３２】
建設発生土１４は、細粒分を多く含む土であり、含水比調整装置１２に投入される前に含水比が計測されている。そして、計測された含水比が３５％以上の場合には、生石灰サイロ１６から、所定量の生石灰が含水比調整装置１２に投入される。
【００３３】
なお、含水比の計測は、建設発生土１４を含水比調整装置１２に投入した後、含水比調整装置１２の内部で行ってもよい。
生石灰１７の投入量は、調整後の建設発生土１４の含水比が、２０％を超え３５％未満の範囲になる量とされている。
【００３４】
含水比調整装置１２は、投入された建設発生土１４と生石灰１７を、図示しない攪拌手段で攪拌しながら含水比を調整する。
一方、建設発生土１４の含水比が２０％以下の場合には、含水比調整装置１２の内部で水を加えて含水比を上げ、含水比が２０％を超え３５％未満の範囲に調整する。
【００３５】
このように、含水比を２０％を超え３５％未満の範囲に調整することで、所要の硬さを備えた建設発生土１４となり、破砕強度を強くでき破砕後の粒径を小さくできる。同時に、破砕された建設発生土１４が後述するセメント２２と混合されたとき、水和反応で固化するのに必要な水分が確保される。
【００３６】
なお、建設発生土１４の対象としては、細粒分質粗粒土（細粒分含有率１５％〜５０％）、粗粒分質細粒土（細粒分含有率５０％〜８５％）、粗粒分混じり細粒土（細粒分含有率８５％〜９５％）、細粒土（粗粒分含有率５％以下）が望ましい。また、経済的が処理を考えると、建設発生土１４の含水比は６０％以下のものが望ましい。
【００３７】
なお、含水比調整工程における含水比の調整は、生石灰１７に限定されることはなく、セメント系固化材や消石灰でもよい。
最後に、含水比が調整された建設発生土１４は、取出口１２Ｂから取り出され、ベルトコンベア１８に載せられる。
【００３８】
次に、セメント添加工程４２を行う。
セメント添加工程４２は、含水比が調整された建設発生土１４がベルトコンベア１８で搬送中に行われる。
【００３９】
ベルトコンベア１８の上方には、セメントサイロ２０が設けられている。セメントサイロ２０は、内部にセメント２２が収納され、下部から所定量のセメントを建設発生土１４に添加する。
【００４０】
これにより、ベルトコンベア１８の上で、含水比が調節された建設発生土１４にセメント２２が添加される。このとき、セメント２２の添加量は、建設発生土１４の乾燥質量の５％〜２０％とされている。
【００４１】
これにより、適量のセメント量が建設発生土１４に添加され、経済的に粒状改良土を製造できる。
【００４２】
なお、添加されるセメント２２は、広く使用されているポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント）、混合セメント（高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント）、中性系セメント（酸化マグネシウム系など）、石膏系セメント、及びセメント系固化材の中から、いずれか１つを使用すればよい。
そして、セメント２２が添加された建設発生土１４が、ベルトコンベア１８の先端部から、破砕・混合装置２４に投入される。
【００４３】
次に、混合工程４４を行う。
混合工程４４は、破砕・混合装置２４の内部で破砕と混合を同時に行う。
破砕・混合装置２４は、円筒状とされベルトコンベア１８の先端部の下方に配置されている。上部には建設発生土１４を投入する投入口２４Ａが設けられ、ベルトコンベア１８で搬送された建設発生土１４が投入される。
【００４４】
下部は徐々に円筒部の面積が狭められ、最も断面積が小さくされた底部には、投入された建設発生土１４を取り出す取出口２４Ｂが設けられている。取出口２４Ｂには開閉可能な底蓋が設けられている。
【００４５】
図３に示すように、破砕・混合装置２４の内部の中央には、回転軸２６が鉛直に設けられ、図示しない動力で回転可能とされている。回転軸２６の外周面には、回転軸２６と一体となって回転する固定金具２７が、上下方向に所定の間隔で多段に取り付けられている。
【００４６】
多段とされた固定金具２７には、建設発生土１４と衝突し破砕させる鎖２８の一端が固定されている。鎖２８は、左右対称に複数個が取り付けられている。
【００４７】
鎖２８の他端には、同じく建設発生土１４を破砕しながらセメントと混合させる破砕用の鋼片３０が取り付けられている。鎖２８と破砕鋼片３０を合計した長さは破砕・混合装置２４の内径より小さくされている。
【００４８】
これにより、回転軸２６を回転させれば、鎖２８と破砕鋼片３０が回転軸２６を中心に、回転しながら遠心力で水平方向に広がる。回転速度を高くして、鎖２８と破砕鋼片３０がほぼ水平に広がった状態では、鎖２８と破砕鋼片３０で破砕・混合装置２４の内周面がほぼ塞がれている。
【００４９】
この、回転軸２６を回転させている状態で、破砕・混合装置２４にセメント２２が添加された建設発生土１４を投入口２４Ａから投入する。
【００５０】
これにより、建設発生土１４は落下しながら、順次、下段の鎖２８と破砕鋼片３０に衝突して破砕され、粒径が小さくなってゆく。このとき、同時に、小さくされた建設発生土１４とセメント２２が混合される。
【００５１】
なお、含水比が調整された建設発生土１４は内部に適度な水分を有しており、セメント２２と混合されることで水和反応が進行する。また、建設発生土１４は小さな粒径に破砕されているため、表面のみならず内部までセメントの水和反応が進行する。
【００５２】
これにより、混合工程４４を終えた粒状改良土３４の粒径分布を、５ｍｍ以下の粒径含有率が８０％以上にできる。
ここに、破砕された建設発生土１４の粒径を小さくする有効な方法の１つに、回転軸２６の回転速度を速くする方法がある。
【００５３】
即ち、図４に示すように、破砕・混合装置２４における回転軸２６の回転数と破砕された建設発生土１４の粒径の関係は、横軸に粒径（ｍｍ）をとり、縦軸に通過質量百分率（％）をとると、例えば特性Ｄ１〜特性Ｄ６の傾向となる（日本国土開発株式会社の回転式破砕混合工法カタログより抜粋）。
【００５４】
ここに、特性Ｄ１は、回転軸２６が回転していないときの建設発生土１４の粒径分布であり、特性Ｄ２は回転軸２６の回転数が毎分３００回転、以後特性Ｄ３から特性Ｄ６までは、回転数を毎分１５０回転ずつ増したときの建設発生土１４の破砕後の粒径分布である。
【００５５】
結果から、例えば粒径が１０ｍｍ以下の占める割合で比較すると、特性Ｄ１では１２％であったものが、特性Ｄ２では１７％となり、徐々に増大し、特性Ｄ６では６９％に達する。この特性から、粒径を更に小さくするには、回転数をより増せばよいことがわかる。
【００５６】
他に、粒径を更に小さくする手段としては、上述したように、建設発生土１４の含水比を適正範囲に調節する方法がある。従って、これらの方法を組み合わせることで、粒径分布をより小さい方に改良できる。
【００５７】
次に、養生工程４６を行う。
養生工程４６は、破砕、混合された粒状改良土３４を、ベルトコンベヤ３２で養生場所に運び、養生させる。養生場所は屋内のテント内が望ましく、養生期間は１日〜７日間（理想的には２日〜３日間）が望ましい。
【００５８】
粒状改良土３４を、水和反応が終了するまで養生させることで、水和反応が促進され粒状改良土３４に十分な硬さを付与できる。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態の粒状改良土の製造方法によれば、粒状改良土３４の粒径を小さくできると同時に、粒状改良土３４に十分な硬さを付与できる。この結果、粒状改良土３４を砂礫土と同等の性状にすることができる。
【００６０】
最後に、品質検査工程４８について説明する。
養生後の粒状改良土３４の一定ロットを抽出し、図５に示す品質項目について品質試験を実施する。そして、目標値を満たすものを合格とし製品として出荷する。なお、品質項目と目標値は、建設発生土を受け入れる処分場の受け入れ基準を参考に決定した。
【００６１】
各品質項目毎の具体的な目標値は、粒径が７５μｍ以下の細粒分含有率が２０％以下、５ｍｍ以下粒径含有率が８０％以上、塑性指数が３０以下、修正ＣＢＲが５％以上、透水係数が１×１０−３ｃｍ／ｓ以上である。
【００６２】
この基準は、砂礫土と同等の性状を有していることの検証のためのものであり、粒状改良土３４の受け入れ側の基準として採用されている。
実施の形態に係る粒状改良土の製造方法で製造された、粒状改良土３４の実測結果は、図６に示すように、すべての品質項目で目標値を満足することが確認された。
【符号の説明】
【００６３】
１０  粒状改良土の製造方法
１２  含水比調整装置（含水比調整工程）
１４  建設発生土（含水比調整工程）
１６  生石灰用サイロ（含水比調整工程）
１７  生石灰（含水比調整工程）
１８  ベルトコンベア（セメント添加工程）
２０  セメント用サイロ（セメント添加工程）
２２  セメント（セメント添加工程）
２４  破砕・混合装置（混合工程）
２８  鎖（混合工程、破砕手段、混合手段）
３０  破砕鋼片（混合工程、破砕手段、混合手段）
３４  粒状改良土
４０  含水比調整工程
４２  セメント添加工程
４４  混合工程
４６  養生工程
４８  品質検査工程
【図１】
2010207784.tif 000003
【図２】
2010207784.tif 000004
【図３】
2010207784.tif 000005
【図４】
2010207784.tif 000006
【図５】
2010207784.tif 000007
【図６】
2010207784.tif 000008
【図７】
2010207784.tif 000009
【図８】
2010207784.tif 000010