(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰８５〜９３重量部に、硬化材７〜１５重量部と、保水材２〜３重量部と、水２０〜２５重量部を加えて、円筒混合ドラムの主軸に設けた攪拌羽根と、独立駆動チョッパーとからなる高速回転ミキサに投入し、前記攪拌羽根を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、独立駆動チョッパーを１５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて２ｍｍ〜１０ｍｍの球形の造粒物を形成した後、該造粒物を常温養生して圧潰強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の固化造粒物とすることを特徴とする地盤改良材の製造方法。
【請求項２】
石炭灰８５〜９３重量部に、セメント７〜１５重量部と、二水石膏７〜１０重量部と、保水材２〜３重量部と、水２０〜２５重量部を加えて、円筒混合ドラムの主軸に設けた攪拌羽根と、独立駆動チョッパーとからなる高速回転ミキサに投入し、前記攪拌羽根を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、独立駆動チョッパーを１５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて２ｍｍ〜１０ｍｍの球形の造粒物を形成した後、該造粒物を常温養生して圧潰強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の固化造粒物とすることを特徴とする地盤改良材の製造方法。
【請求項３】
硬化材はセメントであることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良材の製造方法。
【請求項４】
保水材はベントナイトまたは粘性土であることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良材の製造方法。
【請求項５】
常温養生は２０℃の温度で２８日間乾燥させることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良材の製造方法。
【請求項６】
石炭灰は火力発電所のボイラーから排出されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良材の製造方法。
【請求項７】
石炭灰は単位体積重量が１．０４ｇ／ｃｍ３のものであることを特徴とする請求項６に記載の地盤改良材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤改良材、すなわち石炭灰を利用したドレーン材などとしての地盤改良材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物としての石炭灰の発生量は年間約７２０万トンであり、この量は年々増え続けており、数年先には１，２００万トンにも達すると予想されている。この石炭灰のうち有効利用量は約７０％であり、残りの３０％は灰処分場に埋立処分されている。また分野別の有効利用状況は、セメント分野が全体の６５％を占めているが、将来にわたって現在の数量が利用されるとは考えられない。また近年、埋立処分については環境保全の観点から新規確保が困難になってきており、新たな有効利用法の開発が急務になってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、土木分野においては海砂の採取が規制されつつあることから、サンドコンパクション工法などの地盤改良に必要な良質砂の枯渇が指摘されており、品質の悪化、改良コストの高騰にもなっている。
【０００４】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サンドドレーン工法などに使用されるドレーン材などとしての地盤改良材およびその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明が、石炭灰８５〜９３重量部に、硬化材７〜１５重量部と、保水材２〜３重量部と、水２０〜２５重量部を加えて、円筒混合ドラムの主軸に設けた攪拌羽根と、独立駆動チョッパーとからなる高速回転ミキサに投入し、前記攪拌羽根を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、独立駆動チョッパーを１５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて２ｍｍ〜１０ｍｍの球形の造粒物を形成した後、該造粒物を常温養生して圧潰強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の固化造粒物とすることを特徴とする。
また請求項２の発明が、石炭灰８５〜９３重量部に、セメント７〜１５重量部と、二水石膏７〜１０重量部と、保水材２〜３重量部と、水２０〜２５重量部を加えて、円筒混合ドラムの主軸に設けた攪拌羽根と、独立駆動チョッパーとからなる高速回転ミキサに投入し、前記攪拌羽根を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、独立駆動チョッパーを１５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて２ｍｍ〜１０ｍｍの球形の造粒物を形成した後、該造粒物を常温養生して圧潰強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の固化造粒物とすることを特徴とする。
また請求項３の発明が、請求項１において、硬化材はセメントであることを特徴とする。
また請求項４の発明が、請求項１または２において、保水材はベントナイトまたは粘性土であることを特徴とする。
また請求項５の発明が、請求項１または２において、常温養生は２０℃の温度で２８日間乾燥させることを特徴とする。
また請求項６の発明が、請求項１または２において、石炭灰は火力発電所のボイラーから排出されたものであることを特徴とする。
また請求項７の発明が、請求項６において、石炭灰は単位体積重量が１．０４ｇ／ｃｍ３のものであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の地盤改良材は、石炭灰にセメントと保水材と水、または石炭灰にセメントと二水石膏と保水材と水とを加えて造粒した球状の固化造粒物である。前記石炭灰は下記の表１に示す材料特性を備えたものである。
【０００７】
【表１】
0003695968.tif 000002
【０００８】
このように従来の石炭灰とセメントのみの配合では、石炭灰の保水性が低いために安定した固化造粒物の製造が困難であったので、硬化材としてセメントまたはセメントと二水石膏、保水材としてはベントナイトまたは粘性土を使用することにより安定した固化造粒物の製造が可能となった。
【０００９】
この固化造粒物の粒度は２〜１０ｍｍの範囲で均一性を保持しており、シルト分以下に相当する粒度は含まれない。また圧潰強度は２８日強度で２０ｋｇｆ／ｃｍ2以上である。さらに固化造粒物を５層に分け、各層１１３回突固めた後の透水係数は砂と同程度である。
【００１０】
したがって、上記の地盤改良材をドレーン材またはコンパクション材または排水用敷砂として十分に使用することができる。
【００１１】
また、配合割合において石炭灰が８５重量部未満の場合は、高速回転ミキサの出口の造粒物貯蔵槽内で造粒物が付着して固まり取り扱いが困難になり、９３重量部を越えると強度が足りなくなる。また、硬化材が７重量部未満の場合は強度が足りなくなり、１５重量部を越えると高速回転ミキサの出口の造粒物貯蔵槽内で造粒物が付着して固まって取り扱いが困難になる。また、ベントナイトが２重量部未満の場合は造粒が不安定となり、３重量部を越えると高速回転ミキサの出口の造粒物貯蔵槽内で造粒物が付着して固まり取り扱いが困難になる。さらに、水が２０重量部未満の場合は目的とする形状にならず、２５重量部を越えると必要な強度に達しない。
【００１２】
したがって、前記の配合割合は固化造粒物の粒度、圧潰強度、透水係数の面から、石炭灰９０重量部に、セメント１０重量部と、保水材３重量部と、水２０重量部が最適となる。
【００１３】
また、上記のものに二水石膏を加えた地盤改良材は、二水石膏が７重量部未満の場合はセメントの量が増えるため非経済的となり、１０重量部を越えると次第に造粒が不安定になる。
【００１４】
したがって、前記の配合割合は固化造粒物の粒度、圧潰強度、透水係数の面から、石炭灰９３重量部に、セメント７重量部と、二水石膏１０重量部と、保水材２重量部と、水２１．２重量部が最適となる。
【００１５】
これらの混合造粒は、図１に示す高速回転ミキサ１で行われる。この高速回転ミキサ１は円筒混合ドラム２（以下ドラム）の主軸３に設けた攪拌羽根４と、独立駆動チョッパー（以下チョッパー）５とから構成され、前記攪拌羽根４を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、チョッパー５を１,５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて粒度が２〜１０ｍｍの球状の造粒物を形成する。
【００１６】
このように形成された造粒物をドラム２の中から取り出して、２０℃の温度で２８日間乾燥させると、圧潰強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ2以上の固化造粒物を得ることができる。
【００１７】
【実施例１】
火力発電所のボイラーから排出された石炭灰を使用して、石炭灰９０重量部と、普通ポルトランドセメント１０重量部と、ベントナイト３重量部と、水２１重量部とを前述の高速回転ミキサ１のドラム２内に投入して、攪拌羽根４を８３ｒｐｍで５〜６分間高速回転させるとともに、チョッパー５を１,５００ｒｐｍで５〜６分間高速回転させて球状の造粒物を形成する。そして、この造粒を２０℃で２８日間養生して固化造粒物を製造した。
【００１８】
【実施例２】
また、実施例１と同様の石炭灰を使用して、石炭灰８５重量部と、普通ポルトランドセメント１５重量部と、ベントナイト３重量部と、水２１重量部とを前述の高速回転ミキサ１のドラム５内に投入し、実施例１と同じ方法で固化造粒物を製造した。
【００１９】
【実施例３】
また、実施例１と同様の石炭灰を使用して、石炭灰９０重量部と、普通ポルトランドセメント１０重量部と、粘性土３重量部と、２１重量部とを前述の高速回転ミキサ１のドラム５内に投入し、実施例１と同じ方法で固化造粒物を製造した。
【００２０】
【実施例４】
また、実施例１と同様の石炭灰を使用して、石炭灰９３重量部と、普通ポルトランドセメント７重量部と、二水石膏１０重量部と、ベントナイト２重量部と、水２１,２重量部とを前述の高速回転ミキサ１のドラム５内に投入し、実施例１と同じ方法で固化造粒物を製造した。
【００２１】
表２は上記のように実施例１〜４の固化造粒物の物理特性、すなわち粒度、形状、スレーキング率、透水係数および圧潰強度を示したものである。
【００２２】
【表２】
0003695968.tif 000003
【００２３】
上記のように粒度は細粒分が少なく、ほとんど２〜１０ｍｍの範囲に分布し、平均粒径は５ｍｍである。またほぼ球形に形成されている。またスレーキング率の算定は２０ｍｍふるいの通過分で評価した結果、０,１１％ときわめて低い。また、透水係数は固化造粒物を５層に分け、各層１１３回突固めた後のものであり、砂と同程度である。さらに圧潰強度は２１,０ｋｇｆ／ｃｍ2であり、ドレーン材などとして満足するものである。このような結果から本願発明の下記の効果が達成できることを確認できた。
【００２４】
【発明の効果】
砂に代わってドレーン材、コンパクション材、排水用敷砂としての地盤改良材として十分に使用することができる。
【００２５】
砂に代わるドレーン材、コンパクション材、排水用敷砂としての地盤改良材を製造することができる。
【００２６】
粒径が均一な固化造粒物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速回転ミキサの斜視図である。
【符号の説明】
１  高速回転ミキサ
２  ドラム
３  主軸
４  攪拌羽根
５  チョッパー
【図１】
0003695968.tif 000004