(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率及び粒度が計測された脱水ケーキと、少なくとも一方がセメント粉末を含む２種類の固化材を上記含水率及び粒度に基づいて設定された混合比で混合した混合物とを混合して固化処理した後の脱水ケーキの強度を管理する脱水ケーキの強度管理装置であって、上記脱水ケーキの温度を計測する温度計と、この温度計から出力される温度データに基づいて上記脱水ケーキの積算温度を計算する演算処理装置とを備えるとともに、上記混合比に基づいて上記脱水ケーキが所定の強度を得るための基準積算温度を設定する手段と、予め実験により求めた上記基準積算温度と積算温度との差と脱水ケーキが所定の強度を得るための必要時間との関係を記憶する手段と、上記演算処理装置で計算された積算温度と上記基準積算温度との差から当該脱水ケーキが運搬可能となるまでの時間を求める手段とを備えたことを特徴とする脱水ケーキの強度管理装置。
【請求項２】
上記積算温度の大きさを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の脱水ケーキの強度管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨材の洗浄水等により発生する濁水を脱水処理して形成される脱水ケーキにおいて、固化材と混合されることにより固化処理された脱水ケーキの強度の管理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダム等の建設現場では、コンクリート打設時の骨材（砂利，砂）生産、バッチャプラントの運転及び基礎処理、原石山の降雨等に伴い、粒度の細かい粘土を含む濁水が発生する。これらの濁水は、それぞれ濁水処理設備に送られ薬品等で処理されるが、その方法としては、図４に示すように、濁水処理されたスラッジを予め堀削した沈澱池にポンプ等で貯蔵して自然乾燥させる沈澱池方式（同図の破線Ｊで示す処理工程）と、上記スラッジをフィルタープレス等の脱水装置で脱水して脱水ケーキを生成し、この脱水ケーキをダンプトラック等で運搬し、ダム直上流の指定された建設発生土受け入れ地に盛土する脱水ケーキ方式（同図の実線Ｐで示す処理工程）とがある。上記沈澱池方式を採用する場合には、ダム工事で発生する大量の濁水を処理するための広大な沈澱池用地を確保する必要があるため、上記沈澱池用地の確保が難しい場合には、脱水ケーキ方式による濁水処理が行われている。
【０００３】
上記脱水ケーキは、土の強度を示す指数であるコーン指数で表わすと０．２ＭＰａ以下のいわゆる泥土の状態であるため、このままの状態では運搬時に流動性を呈して運搬に不便なだけでなく、その上を人が歩けない状態であり、上記脱水ケーキを受け入れ地に盛土する場合にも順次積み重ねて盛土施工できるだけの強度がない。また、ダンプトラック等による運搬時に上記脱水ケーキを道路に落とさないようにする等取扱いに注意が必要である。したがって、脱水ケーキを連続して上記受け入れ地に盛土処分するために、脱水ケーキを、例えば、砂や砂利とセメントとを混合するミキサー等の混合機を用いてセメント等の固化材と混合させて強度を確保することが行われている。
【０００４】
このように固化処理された脱水ケーキは建設発生土受け入れ地等に盛土施工されるものであり、コンクリートほど高い強度を必要としないことから、脱水ケーキに混合される固化材の量はコンクリート等の場合と比較して少量とされる。従って、固化処理された脱水ケーキに混合された固化材が水和反応して必要な強度が生じるまでに長時間かかる場合もあるため、固化処理された脱水ケーキについて、ダンプトラック等による運搬前において、盛土施工するために必要な強度が生じているか否かの管理を行うことが必要となる。この点について、従来は、固化処理された脱水ケーキのサンプルを採り、そのサンプルの強度を強度測定器等で測定することにより強度管理を行い、所定の強度となった段階で、ダンプトラック等で運搬し、上記受け入れ地に盛土処分していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような管理方法では、必要な強度が得られた場合であっても、それを即時に確認することができず、また、固化処理された脱水ケーキが盛土材等として必要な強度が得られるまでにある程度の期間を要し、季節等の条件の変化によっても強度の出具合が異なるため、必要な強度が得られるまでの時間を適切に把握することが困難であった。従って、固化処理された脱水ケーキを運搬するためのダンプトラック等の重機を用意しても、必要な強度が得られていないため不要な待ち時間を生じる等、重機の計画的な運行，管理及び作業者に対する適切な作業指示を与えることが困難であった。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、固化処理された脱水ケーキについて必要な強度を有しているか否かの管理を容易なものとし、また、盛土材として処分したり、あるいは植生基盤材等の活用材として必要な強度が得られる時期の予測を可能とする強度管理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、含水率及び粒度が計測された脱水ケーキと、少なくとも一方がセメント粉末を含む２種類の固化材を上記含水率及び粒度に基づいて設定された混合比で混合した混合物とを混合して固化処理した後の脱水ケーキの強度を管理する脱水ケーキの強度管理装置であって、上記脱水ケーキの温度を計測する温度計と、この温度計から出力される温度データに基づいて上記脱水ケーキの積算温度を計算する演算処理装置とを備えるとともに、上記混合比に基づいて上記脱水ケーキが所定の強度を得るための基準積算温度を設定する手段と、予め実験により求めた上記基準積算温度と積算温度との差と脱水ケーキが所定の強度を得るための必要時間との関係を記憶する手段と、上記演算処理装置で計算された積算温度と上記基準積算温度との差から当該脱水ケーキが運搬可能となるまでの時間を求める手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記脱水ケーキの積算温度の大きさを表示する表示手段を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面にもとづき説明する。
図１は、脱水ケーキと固化材との混合機１と、脱水ケーキ供給装置２と、固化材供給装置３とを備えた脱水ケーキの処理装置４により固化処理された脱水ケーキの強度管理システムを示す図であり、図１において、５は上記混合機１で固化処理された脱水ケーキを貯蔵するとともに運搬用トラックに上記固化処理された脱水ケーキを供給するための積込ホッパ、６は積込ホッパ５側に設けられた強度管理装置、７は上記固化処理された脱水ケーキを建設発生土受け入れ地８に運搬するためのダンプトラック等の重機、９は図外の濁水処理設備から送られてきたスラッジを脱水して脱水ケーキを生成するためのフィルタプレス、１０は上記生成された脱水ケーキを貯蔵するストックヤード、１１Ａは固化材Ａ（一例として、セメント）を貯蔵するサイロ、１１Ｂは固化材Ｂ（一例として、石灰）を貯蔵するサイロである。
【００１１】
また、図２は上記強度管理装置６の構成を示す図であり、この図において、１２は外管１３を介して積込ホッパ５に貯蔵された脱水ケーキ２０の温度を計測する温度計、１４は図３に示すように所定の計測時間間隔Δｔごとに信号を出力するタイマ装置、１５は図３に示す所定の時間間隔Δｔごとのタイマ装置１４からの信号にもとづき温度計に設けられた出力部１２ａから出力された温度データを演算処理する演算処理装置、１６は演算処理装置からのデータを表示する表示装置である。
【００１２】
上記混合機１は、多軸式垂直混合機と呼ばれるもので、投入口より投入された上記脱水ケーキを切断し，細分化するローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃが備えられている。また、混合機１にはローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃの回転数を制御することにより脱水ケーキの処理速度を制御する処理速度制御手段Ｃ１が設けられ、脱水ケーキ供給装置２には脱水ケーキの供給量と固化材の供給量を制御する脱水ケーキ供給量制御手段Ｃ２が設けられ、固化材供給装置３には固化材Ａの混合量ａと固化材Ｂの混合量ｂとの比（ａ／ｂ）と固化材の供給量とを制御する固化材供給量制御手段Ｃ３が設けられている。
【００１３】
次に、脱水ケーキを処理装置４により固化処理し、この固化処理された脱水ケーキの強度を、強度管理装置６により管理する方法について説明する。
ダム等の建設現場において、コンクリート打設時の骨材（砂利，砂）生産，バッチャプラントの運転及び基礎処理，原石山の降雨等に伴って発生した濁水を、それぞれ濁水処理設備に送り、薬品等で処理された後、フィルタプレス９に送られ脱水処理され、脱水ケーキが生成される。上記脱水ケーキは、脱水ケーキストックヤード１０に一時貯蔵された後、所定の処理量だけベルトコンベヤ等の搬送機で脱水ケーキの処理装置４の脱水ケーキ供給装置２に送られ、図外の含水率測定器及び粒度分布測定器により含水率及び粒度を計測された後、脱水ケーキ供給量制御手段Ｃ２の制御にもとづき、脱水ケーキ処理装置４の混合機１に所定の投入速度で投入される。一方、固化材Ａと固化材Ｂは、予め設定された所定量だけ固化材供給装置３に送られ、固化材供給量制御手段Ｃ３の制御にもとづき、上記計測された脱水ケーキの含水率及び粒度に基づいた比率で混合された後、混合機１に所定の投入速度で投入される。
【００１４】
混合機1は、混合機１の上部の脱水ケーキ投入口より投入された脱水ケーキをローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃにそれぞれ設けられた図外の羽部で切断し細分化するとともに、固化材投入口より投入された固化材と上記細分化された脱水ケーキとを均一に攪拌混合することにより、脱水ケーキを固化処理する。なお、混合機１のローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃの回転数は、上記計測された脱水ケーキの含水率及び粒度等にもとづき、処理速度制御手段Ｃ１により制御される。
【００１５】
上記脱水処理システムにより固化処理された脱水ケーキは、混合機１から排出された後、図外のベルトコンベヤ等の搬送機で積込ホッパ５に送られ、積込ホッパ５内に一時貯蔵される。積込ホッパ５に貯蔵された上記脱水ケーキ２０は、固化材Ａ，Ｂが水和反応することにより強度を得ることとなるが、この水和反応により所定の温度変化を生じることとなる。この変化する温度θを温度計１２で計測し、その温度データを温度計１２に設けられた出力部１２ａにより、演算処理装置１５に送る。また、タイマ装置１４は、積込ホッパ５に上記脱水ケーキ２０が送られた後、図３に示すように、所定の時間間隔Δｔごとの矢印ｔ1，ｔ2，ｔ3，…ｔnで示すタイミングで、演算処理装置１５に信号を送る。このタイマ装置１４からの信号により、演算処理装置１５おいて、温度計１２で計測された温度θの時間間隔Δｔごとのデータθnを記憶し、その温度データθnにもとづき積算温度ｍを計算することとなる。そして、この積算温度ｍが、固化処理された脱水ケーキ２０が盛土材としての所定の強度を得るために必要とされる積算温度Ｍに達したときに、演算処理装置１５から表示手段としての表示装置１６に対してそのデータが送られ、表示装置１６において、上記脱水ケーキ２０が運搬可能となったことが表示される。
この表示装置１６は、棒グラフ表示部１７を設けて、演算処理装置１５において計算された積算温度ｍを棒グラフ１７ａで示し、積算温度ｍの値の増加により棒グラフが伸びていき、図２に示すように、その棒グラフ１７ａが、固化が認められるライン１７ｂに達したときに、運搬可能な状態となったことを示すものから成る。また、積算温度ｍを数値表示部１８で表示可能としている。また、運搬可能な状態となったことを示す表示は、視覚的なものに限られず、ブザー等の警報音を発するようなもので指示するようにしてもよい。このように、表示装置１６において所定の表示がされたとき、例えば、棒グラフ表示部１７の棒グラフ１７ａがライン１７ｂに達したとき、又は、ブザー等の警報音が発せられたときには、上記脱水ケーキ２０が必要な強度を得られたこととなり、その後においては、いつでも上記脱水ケーキ２０をダンプトラック等の重機７により運搬することが可能となる。また、数値表示部１８の数値により脱水ケーキの状態を具体的に知ることができる。
【００１６】
この場合において、所定の強度を得るために必要とされる積算温度Ｍの値については、あらかじめ実験室での実験等により求められた値を用いる。また、Δｔの間隔は、強度管理の都合に応じて、時間単位又は日数単位とすることができる。
ここで、積算温度ｍと固化処理された脱水ケーキの時間間隔Δｔごとの温度θn及び時間Δｔは、次式に示す関係を有する。
【００１７】
【数１】
ｍ＝Σ｛（θn＋ｋ）Δｔ｝
【００１８】
これは、水と骨材と混練したコンクリートを放置した場合、コンクリート温度を測定して、上記の式により積算温度を求めたとき、この積算温度からコンクリートの強度を推定することができるので、脱水ケーキの強度についても同様に上記の式で近似的に表されることにもとづくものである。なお、この式において、ｋは定数を表し、一般には、１０℃が用いられる。
【００１９】
このように、固化処理された脱水ケーキの強度管理を、積算温度にもとづいて電算処理で行うことにより、脱水ケーキのサンプルを強度測定器等で測定する手作業が必要ではなくなり、表示装置１６を確認することにより容易に強度管理をすることができる。この所定の強度の得られたことが確認された脱水ケーキは、盛土材として用いられるだけでなく、構造物の強度を要する箇所に用いることができ、例えば、擁壁の裏込め材やボックスカルバート，パイプカルバートの埋戻し材、高規格堤防の築提材として用いることもできる。
【００２０】
また、本実施の形態では、所定の強度を得るために必要とされる積算温度Ｍと、積込ホッパ５内の固化処理された脱水ケーキの積算温度ｍとの差から、所定の強度を得るための時間を演算処理装置１５において計算し、それにより求められた時間を、図２に示すように、上記脱水ケーキが運搬可能となるまでの時間として、時間表示部１８Ａに表示するようにしている。この積算温度の差（Ｍ−ｍ）と所定の強度を得るための時間との関係は、あらかじめ実験により求められる。これにより、固化処理された脱水ケーキの受け入れ地８への盛土処分における重機７の計画的な運行，管理が可能となり、また、作業者に対しリアルタイムで作業指示を与えることが可能となる。
なお、本実施の形態においては、脱水ケーキ処理装置４において上記混合比（ａ／ｂ）がほぼ一定となるため、上記積算温度Ｍもほぼ一定としているが、所定の強度を得るために必要とされる積算温度Ｍの値は、固化材Ａと固化材Ｂとの混合比（ａ／ｂ）により変化するものであるので、脱水ケーキ処理装置４の固化材供給量制御手段Ｃ３で定められた混合比（ａ／ｂ）のデータを演算処理装置１５送り、それに応じて、積算温度Ｍの値を変化させることとしてもよい。特に、脱水ケーキに特殊な土が含まれる場合、例えば、脱水ケーキの含水率が大きい場合には、上記混合比（ａ／ｂ）が大きくなる（セメントが多くなる）ので、それに応じて、上記積算温度Ｍの値を変えて演算処理装置１５で処理させることが望ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の発明は、含水率及び粒度が計測された脱水ケーキと、少なくとも一方がセメント粉末を含む２種類の固化材を上記含水率及び粒度に基づいて設定された混合比で混合した混合物とを混合して固化処理した後の脱水ケーキの強度を管理する脱水ケーキの強度管理装置において、上記脱水ケーキの積算温度を計算する演算処理装置とを備えるとともに、上記混合比に基づいて上記脱水ケーキが所定の強度を得るための基準積算温度を設定する手段と、予め実験により求めた上記基準積算温度と積算温度との差と脱水ケーキが所定の強度を得るための必要時間との関係を記憶する手段と、上記演算処理装置で計算された積算温度と上記基準積算温度との差から当該脱水ケーキが運搬可能となるまでの時間を求める手段とを備え、固化材と混合して固化処理した後の脱水ケーキが運搬可能となるまでの時間を求めるようにしたので、強度測定器等で測定する手作業が不要となり、また、上記指示にもとづいてダンプトラック等の重機の運行，管理等を行うことにより、重機について不要な待ち時間を生じることなく、計画的な重機の管理が可能となる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、上記脱水ケーキの積算温度の大きさを表示する表示手段を備えたものであるので、表示手段により表示された積算温度にもとづいて、上記脱水ケーキの状態を具体的に知ることができ、脱水ケーキの状態に応じて、ダンプトラック等の重機の運行，管理及び作業者に対する適切な作業指示をリアルタイムに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る脱水ケーキの強度管理システムの概要図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係る脱水ケーキの強度管理装置の構成を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係る脱水ケーキの強度管理装置におけるタイマ装置のタイムチャートである。
【図４】  従来の濁水処理方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  混合機、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  ローター、２  脱水ケーキ供給装置、３  固化材供給装置、４  脱水ケーキの処理装置、５  積込ホッパ、６  強度管理装置、１２  温度計、１４  タイマ装置、１５  演算処理装置、１６  表示装置。
【図１】
0003670137.tif 000002
【図２】
0003670137.tif 000003
【図３】
0003670137.tif 000004
【図４】
0003670137.tif 000005