(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子の石炭灰に重量で２[％]以上３０[％]以下のセメントを主体とした結合物と必要に応じて水を混合したものを造粒機に投入し、
総重量で１５[％]乃至２５[％]となるように水を添加しながら所定の粒状に形成された粒径５０[ｍｍ]以下の粒状体又は該粒状体を破砕してなる石炭灰固化物を、０．２乃至１．０ＥＣ（１．０ＥＣ＝５．６ｃｍｋｇｆ／ｃｍ3）で締め固めて裏込め又は盛土或いはドレーンを構築し、
透水係数を１０-3[ｃｍ／ｓｅｃ]以上としたことを特徴とする、
石炭灰固化物の利用方法。
【請求項２】
微粒子の石炭灰に重量で２[％]以上３０[％]以下のセメントを主体とした結合物と必要に応じて水を混合したものを造粒機に投入し、
総重量で１５[％]乃至２５[％]となるように水を添加しながら所定の粒状に形成された粒径５０[ｍｍ]以下の粒状体又は該粒状体を破砕してなる石炭灰固化物を、０．２乃至１．０ＥＣ（１．０ＥＣ＝５．６ｃｍｋｇｆ／ｃｍ3）で締め固めて裏込め又は盛土をおこない、
内部摩擦角Φを３１〜４３度、粘着力ｃを０．０７〜０．４０（ｔｆ／ｍ２）としたことを特徴とする、
石炭灰固化物の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、産業廃棄物の石炭灰を有効利用して擁壁の裏込め材，盛土材，地質改良用砂代替材等の土質材料として使用する石炭灰固化物の利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地盤や路盤の材料として使用される砂および砕石や砂利等のレキ材が不足しているため代替材料が要望されている。一方、主に電力産業から生まれる石炭灰はそのほとんどが埋立処分され、処分地の確保が困難になりつつある。また、埋立て材としてそのまま使用すると透水性が非常に悪く種々の弊害が生じている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の現状から産業廃棄物である前記石炭灰を有効利用することが出来れば埋立用地の確保の問題点や砕石，砂，砂利等の採掘に伴う環境破壊等の問題点が解決される。しかしながら、地盤および路盤の土質材料の代替品として利用する場合には製造が容易でコストが安いことは勿論必要であるが、土質材料としての十分な圧縮強度や透水性を有し、かつ取り扱い易いことが必要である。なお、従来でも石炭灰にセメントを混合した石炭灰固化物があったが、造粉物の強度や透水性に問題があり、軽量コンクリートの骨材や路盤材の一部にのみ用いられていたに過ぎない。
【０００４】
本発明は、以上の従来の困難な事情を解決するために創案されたものであり、一般に使用されているドラム式や皿型の造粒機によって高能率で製作され、砕石，砂，砂利等の土質材料に必要な強度，透水性を十分に有し、軽量で取り扱いも容易であり、従って裏込め材として使用した時に土圧を軽減できる石炭灰固化物の利用方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、目的を達成するために、微粒子の石炭灰に重量で２［％］以上３０［％］以下のセメントを主体とした結合物と必要に応じて水を混合したものを造粒機に投入し水を添加しながら所定の造粒よって形成された粒径５０［ｍｍ］以下の粒状体又は該粒状体を破砕してなる石炭灰固化物を土質材料の代替品として使用するようにした石炭灰固化物の利用方法を特徴とするものである。なお、初期強度を必要とする場合には石膏を１［％］以上１０［％］以下を併用する。セメント粉末等が２［％］未満ではペレットの強度が不十分であり、３０［％］を超えると造粒されたペレットの穴が少なくなり、透水性，保水性が低下する。造粒機投入前に水を混合するのは発塵防止のためである。具体的に、前記石炭灰固化物は裏込め材又は盛土材或いはドレーン材乃至コンパクション材として使用される。なお、造粒機としてはドラム型又は皿型の物を使用する。
【０００６】
【作用】
微粒子の石炭灰に適量のセメント粉末と必要に応じて水を混ぜたものを回転するドラム式の造粒機に投入する。この原料粉体は造粒機内で回転されながらドラム内に散水される水と接触し小粒状の球形体になり、かつ原料粉体が付着し次第に粒径を増し所定の粒径の球形体が造粒される。この球形体を養生硬化し、そのまま又は破砕して５０［ｍｍ］以下に分級し石炭灰固化物９が製作される。この石炭灰固化物は砂やレキ材に較べて単位体積重量が小さく、かつ圧縮強度や透水性についても砂やレキ材と同等又はそれ以上の値を有するため、地盤および路盤の土質材料の代替品として使用され、例えば裏込め材として使用すれば土圧が小さく設計上有利である。更に盛土材およびドレーン材等として十分に利用される。本発明の石炭灰固化物は換言すれば、裏込め土圧が小さいのでコンクリート擁壁の厚みを薄く軽減することも出来る。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明に係わる石炭灰固化物の造粒方法を説明するための造粒工程図、図２は本発明品と従来品の粒径と通過質量百分率との関係を示す線図、図３は本発明品と従来品の透水性を示す相関図、図４は土圧を測定するため擁壁の形式を示す断面図、図５は本発明品と従来品の擁壁の高さと土圧と関係を示す線図、図６乃至図１２は本発明品の利用方法の具体例を示す断面図である。
【０００８】
まず、図１により石炭灰固化物を転動造粒する造粒工程を説明する。まず、粒子サイズが１［ｍｍ］以下の石炭灰１と重量で２［％］以上３０［％］以下のセメント粉末２とを混合し原料粉末３を作る。これを例えばドラム式造粒機のドラム内に供給する。原料粉末は散水４により生成し含水率の高い小粒の粒子が形成される。これに原料粉末３が付着し粒径が増大し、造粒機のドラム内で転動しながら圧縮され適宜粒径の造粒物６が形成される。この造粒物６を一定期間養生７により養生硬化した後、ペレットのまま又は破砕１０とし分級８でふるい分けし粒径５０［ｍｍ］以下のものに分級する。前記範囲外のものは戻され、原料粉末３と混合して再使用される。前記範囲に分級された造粒物６が石炭灰固化物９となる。
【０００９】
前記説明において、散水４の比率が明確になっていないが、造粒物を得るための適正な水量である１５［％］乃至２５［％］を散布する。これは同時にセメントの理論水和必要量を満足すると共にペレット強度を保持し得る水セメント比を有するに必要な水量である。石炭灰１に混合するセメント粉末２の重量を２［％］から３０［％］としたのは２［％］以下では固まりが不十分となり、３０［％］以上では造粒物のペレット９の孔（間隙比）が少なくなり過ぎて透水性が小さくなるためである。また、石炭灰固化物の粒径を５０［ｍｍ］以下としたのは、透水性と締め固め性を考慮して定めたものである。
【００１０】
前記したように、微粒子の石炭灰１と重量で２［％］以上３０［％］以下のセメント粉末２を混合した原料粉末３を造粒機内に投入する。これにより小粒の球形体が出来る。この球形体が散水され、含水率が高くなり、原料粉末３がこの球形体に付着し粒径が増大する。球形体はドラム内で回転することにより圧縮され、適当な硬度に固められ造粒物６となり造粒機の出口フードから排出され養生手段１６側に送られる。以上により、前記の石炭灰固化物９が形成される。
【００１１】
次に、本実施例の石炭灰固化物の物性について説明する。表１は以下の説明に使用される本実施例の石炭灰固化物と砕石との粒度調整方法，セメント配合率および用途を示した表である。
【００１２】
【表１】
0003574905.tif 000002
【００１３】
表１において石炭灰固化物はＮＯ１−１，ＮＯ１−２，ＮＯ２−１，ＮＯ２−２，ＮＯ３−１，ＮＯ３−２の６種類のものからなる。これ等は粒度調整とセメント配合率の差により区別される。一方、ＮＯ４，ＮＯ５は石炭灰固化物に対する比較のために用意した試料でありＮＯ４は切り込み砕石を示し、ＮＯ５は混合砕石からなり粒度調整されたものである。ＮＯ１とＮＯ４は裏込め材としての性能を、ＮＯ２とＮＯ３とＮＯ５はドレーン材としての性能を室内試験によって評価したものである。
【００１４】
図２は表１の材料の粒度分布を示したものである。横軸に粒径［ｍｍ］を示し、縦軸に通過質量百分率［％］を示した。なお、ＮＯ４はＮＯ１に粒度分布を合わせるように、また、ＮＯ５はＮＯ２に粒度分布を合わせるように粒度調整を行った。
【００１５】
【表２】
0003574905.tif 000003
【００１６】
表２は三軸試験結果における単位体積重量γと、内部摩擦角φと、粘着力ｃを通常の土圧の算定に用いる土質定数として示したものである。０．２乃至１．２ＥＣ（１．０ＥＣ＝５．６ｃｍｋｇｆ／ｃｍ３）で締め固めされた石炭灰固化物のＮＯ１−１とＮＯ１−２とＮＯ４の砕石と盛土とが比較されて示されている。なお、突固めによる土の締め固め試験方法は土質工学会基準ＪＳＦ  Ｍ  １１１−１９９０のＰ２０１に示され、土の圧密排水（ＣＤ）三軸圧縮試験方法はＪＳＦ  Ｔ  ５２４−１９９０のＰ３７３にそれぞれ掲載されている。表２に示すように、単位体積重量γは本実施例の造粒石炭灰は従来の砂や砕石に較べて小さく取り扱い易いことが分かる。また、内部摩擦角φは本実施例の造粒石炭灰はセメント配合率に関係なく盛土材に用いられるレキ材や砂と同等以上の値を示している。
【００１７】
図３は締め固めエネルギ０．２乃至１．０ＥＣで作成された供試体（表１に示す）の透水試験の結果を示すものであり、横軸に透水係数Ｋ１５（ｃｍ／ｓｅｃ）を示し、縦軸に間隙比ｅを示したものである。なお、土の透水試験方法はＪＳＦ  Ｔ  ３１１−１９９０のＰ２７１に示されている。図示のように、セメント配合率が１０［％］のＮＯ２−２，ＮＯ３−２では締め固めエネルギが１．０ＥＣであっても透水係数が１０−３［ｃｍ／ｓｅｃ］を有することが示されている。従って、セメント粉末の混合比が２［％］以上３０［％］以下のものでは締め固めエネルギを適宜に設定することにより土質材料として必要な透水性を得ることが出来る。
【００１８】
図４は本実施例の造粒石炭灰ＮＯ１（表１）と粗骨材，砕石，砂利等のＧｒａｖｅｌとＳａｎｄ（砂）との土圧（Ｅａｒｔｈ  Ｐｖｅｓｓｕｒｅ）を比較するために想定した擁壁１１の形式を示し、図示のように擁壁１１は図４に示す寸法の台形状のものからなり供試体１２が密接する。図５は横軸に擁壁３０の高さ（Ｗａｌｌ  Ｈｅｉｇｈｔ）をとり、縦軸に土圧（Ｅａｒｔｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を示したものである。図示のように本実施例の造粒石炭灰はＳａｎｄ，Ｇｒａｖｅｌ等をすべて下廻り、土圧低減効果があることが分かる。
【００１９】
以上のように本実施例の造粒石炭灰（石炭灰固化物）は単位体積重量も小さく、耐すべり性を表示する内部摩擦角も従来品と殆ど変りなく、透水率も同等であり土圧低減効果もあることから裏込め材や盛土材やドレーン材に適用される。図６乃至図１２はその具体例を示すものである。
【００２０】
図６は裏込め材１３に本実施例を使用したものである。図７は道路の盛土１４として、図８は鉄道盛土１５として適用される。図９は家屋や高層ビル，工場等の設置される造成地盛土１６に適用したものであり、図１０は河川堤防１７として、図１１は海岸堤防１８としてそれぞれ適用したものである。また、図１２はサンドドレーン１９に本実施例を適用した状態を示すものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような顕著な効果を奏する。
１）適正な強度と所定の透水係数を得ることが出来るため、裏込め材，盛土，ドレーン材乃至コンパクション材として広範囲に使用され、廃棄物を有効に利用することが出来る。
２）本発明の石炭灰固化物は一般の造粒機により簡単に製作されるため安価に実施出来る。
３）単位体積重量が小さく粉体でないため取り扱い易い。
４）産業廃棄物である石炭灰が大量に使用されるため捨て場も不要となり環境破壊の防止に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる石炭灰固化物の造粒方法を説明するための造粒工程図。
【図２】本発明品と従来品の粒径加積曲線を示す線図。
【図３】本発明品と従来品の透水性を示す相関図。
【図４】土圧測定用の擁壁の形式を示す断面図。
【図５】本発明品と従来品の土圧特性を示す線図。
【図６】裏込め材としての使用例を示す断面図。
【図７】道路盛土としての使用例を示す断面図。
【図８】鉄道盛土としての使用例を示す断面図。
【図９】造成地盛土としての使用例を示す断面図。
【図１０】河川堤防としての使用例を示す断面図。
【図１１】海岸堤防としての使用例を示す断面図。
【図１２】サンドドレーンとしての使用例を示す断面図。
【符号の説明】
１    石炭灰
２    セメント粉末
３    原料粉末
４    散水
６    造粒物
７    分級
８    養生
９    ペレット
１０  破砕
１１  擁壁
１２  供試体
１３  裏込め材
１４  道路盛土
１５  鉄道盛土
１６  造成地盛土
１７  河川堤防
１８  海岸堤防
１９  サンドドレーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003574905.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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