(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留容器に投入される一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混入させる軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法であって、
事前混入容器を用いて前記一定量の軟弱土を所定量毎に分けて計量し、該計量した所定量の軟弱土毎に前記所定の比率をもって製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土をその上に製鋼スラグが滞留した状態で前記事前混入容器より順次前記貯留容器に投入することにより前記一定量の軟弱土中に製鋼スラグを分散して混入させることを特徴としてなる軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法。
【請求項２】
前記事前混入容器にバックホウのバケットを使用する請求項１に記載の軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼の精製過程で副産物として生じる製鋼スラグを混合させて軟弱土の強度を改良するに際し、混合手段による混合の前に一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混入する軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浚渫土等の軟弱土に鉄鋼精製の過程で副産物として生じる製鋼スラグを混入させ、それを更に混合手段により混合させることにより軟弱土を強度改良し、それを港湾での埋立て材等の土木材料として使用する方法が提案されている（例えば、特許文献１、段落００３５を参照）。
【０００３】
この軟弱土に製鋼スラグを混入するには、ポンプやホッパ等を使用して一定量の軟弱土を順次ベルトコンベア上に切り出し、その搬送途中で切り出された軟弱土毎にフィーダより定量の製鋼スラグを供給して連続的に軟弱土に対し製鋼スラグを混入する方法（従来工法１）や、機械式ミキサ等の攪拌装置に投入された一定量の軟弱土に対し所定の比率により製鋼スラグを添加し、それを攪拌装置により攪拌して強制的に混ぜることにより一定量毎に軟弱土に製鋼スラグを混入する方法（従来工法２）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の如き従来工法１では、浚渫土等の軟弱土に製鋼スラグを混入する作業を連続的に行えて大規模施工に適している一方、軟弱土に対する製鋼スラグの混入作業のために専用のリクレーマ船（揚土船）等の設備を必要とし、作業船の船団構成も大がかりとなり、その分施工費用が嵩むという問題があり、また、ベルトコンベアを使用する為、含水比の高い軟弱土には適応が困難であるという問題があった。
【０００６】
一方、上述の如き従来工法２では、軟弱土に好適に製鋼スラグが混入された高品質のスラグ混入土が得られる一方、作業効率が攪拌装置の能力に依存するために大規模施工の場合にはそれに対応した大型若しくは複数台の攪拌装置を使用せざるを得ずその分費用が嵩むという問題があった。
【０００７】
また、上述の如き事前の混入処理を経ずに軟弱土１００と製鋼スラグ１０１とを、所定の比率で混合手段である空気圧送装置のホッパ等の貯留容器１０２に直接投入すると、十分に混合されていないために、図６に示すように、軟弱土１００中の製鋼スラグ１０１の分布に偏りが生じ、貯留容器１０２内等で製鋼スラグ１０１が詰って閉塞を引き起こす虞があるとともに、埋立て材等の土木材料としての品質の低下を招く虞があった。
【０００８】
そこで本発明は、このような従来の問題に鑑み、大規模施工に対応可能で安価且つバランスよく軟弱土に製鋼スラグを混入することができる軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、貯留容器に投入される一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混入させる軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法であって、事前混入容器を用いて前記一定量の軟弱土を所定量毎に分けて計量し、該計量した所定量の軟弱土毎に前記所定の比率をもって製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土をその上に製鋼スラグが滞留した状態で前記事前混入容器より順次前記貯留容器に投入することにより前記一定量の軟弱土中に製鋼スラグを分散して混入させることにある。
【００１０】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記事前混入容器にバックホウのバケットを使用することにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法は、上述したように、貯留容器に投入される一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグを混入させる軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法であって、事前混入容器を用いて前記一定量の軟弱土を所定量毎に分けて計量し、該計量した所定量の軟弱土毎に前記所定の比率をもって製鋼スラグを添加し、該製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土をその上に製鋼スラグが滞留した状態で前記事前混入容器より順次前記貯留容器に投入することにより前記一定量の軟弱土中に製鋼スラグを分散して混入させることにより、リクレーマ船や機械式ミキサ等の事前混入設備を用いずに軟弱土中の製鋼スラグの分布を均一化させることができ、大規模施工においても効率よく且つ安価に軟弱土に対し製鋼スラグを混入することができ、混合手段による軟弱土と製鋼スラグとの混合を円滑に且つ安定した状態で行うことができるようにする。また、含水比の高い軟弱土にも適応することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記事前混入容器にバックホウのバケットを使用することにより、貯留容器への投入作業の際の落下エネルギによる混合作用により軟弱土に対し製鋼スラグを好適に混入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法の各工程の状態の概略を示す側面図であって、（ａ）は軟弱土計量工程、（ｂ）は製鋼スラグ添加工程、（ｃ）は貯留容器への投入工程を示す。
【図２】本発明方法により製鋼スラグが混入された軟弱土の状態の概略を示す断面図である。
【図３】本発明方法の効果確認試験におけるケース１の軟弱土投入方法の概略を示す側面図である。
【図４】同上のケース２〜ケース４の軟弱土投入方法の概略を示す側面図である。
【図５】同上のケース５及びケース６の軟弱土投入方法の概略を示す側面図である。
【図６】貯留容器に軟弱土と製鋼スラグとを交互に直接投入した場合の軟弱土中の製鋼スラグの分布状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法の実施の態様を図１〜図２に示した実施例に基づいて説明する。尚、図１は本発明方法の施工手順の一例を示し、図中符号１は浚渫土等の軟弱土を運搬する土運船、符号２は製鋼スラグを運搬するスラグ運船、符号３は空気圧送装置４を備えた空気圧送船である。
【００１５】
空気圧送装置４は、軟弱土と製鋼スラグとを混合する混合手段の一例であって、土運船１より揚土された一定量の軟弱土５に所定の比率で製鋼スラグ８を混入させたスラグ混入土をホッパ等の貯留容器６に一時的に貯留させ、その貯留容器６に貯留されたスラグ混入土を搬送管７に順次供給するとともに、空気圧送管より連続的に高圧縮空気を搬送管７内に送り込むことにより貯留容器６から搬送管７内に送り込まれたスラグ混入土を空気部分で挟んだ多数の塊状のプラグとして移動させ、搬送管７内で発生するプラグ流による乱流効果によって軟弱土と製鋼スラグとを空気圧送中に攪拌混合し、その混合材料を連続的にトレミー管等に供給するようになっている。
【００１６】
軟弱土５に対する製鋼スラグ８の混入は、軟弱土５を土運船１より揚土し、それを貯留容器６に投入する過程、即ち混合手段による混合の事前段階において行われ、貯留容器６に投入される一定量の軟弱土に所定の比率で製鋼スラグ８を混入し、スラグ混入土の体積に対する製鋼スラグの体積の割合が２０〜３５体積％となるようにしている。
【００１７】
尚、軟弱土５は、搬送管７内を移動するために充分な流動性を有することを要し、必要に応じて土運船１内の揚土部分に注水し含水比を調整する。
【００１８】
本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグ混入方法は、先ず、図１（ａ）に示すように、事前混入容器９を用いて一定量の軟弱土を所定量毎に分けて計量し、次に、図１（ｂ）に示すように、その計量した所定量の軟弱土５ａ毎に所定の比率で製鋼スラグ８ａを添加し、そして、図１（ｃ）に示すように、事前混入容器９よりその製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土１０を貯留容器６に投入し、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す作業を貯留容器６内の軟弱土５が一定量に達するまで繰り返し、製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土１０を複数回に分けて順次貯留容器６に投入することにより一定量の軟弱土５に所定の比率で製鋼スラグ８を混入するようになっている。
【００１９】
事前混入容器９には、例えば、バックホウ１１のバケットを使用し、土運船１内の軟弱土５をバケット９で掬うことにより所定量、即ち一回当たりの最適な軟弱土５の投入量を計量するようになっている。
【００２０】
この事前混入容器（バケット）９の容積、即ち投入される軟弱土５ａの所定量は、事前に実験で求めた貯留容器６の容積に対する最適な所定量の比率に基づき決定され、その比率は、（所定量／貯留容器容積）＝０．０３〜０．０７となっている。
【００２１】
一方、この事前混入容器９を用いて計量された所定量の軟弱土５ａに所定の比率で製鋼スラグ８ａを添加するには、計量手段により所定量の軟弱土５ａに対する所定の添加量を計量し、計量された分を事前混入容器９内の軟弱土５ａ上に投入する。
【００２２】
計量手段には、所定の比率に対応した量毎に排出可能な計量ホッパやフィーダを用いてもよく、また、事前混入容器９に対する容積比が所定の比率と同じ比率である計量容器１２を用いて計量するようにしてもよい。尚、計量容器１２としてバックホウ１３のバケットを使用でき、その場合、スラグ運船２内の製鋼スラグ８をバケット１２で掬って計量し、それを直接事前混入容器９に投入することができる。  
【００２３】
このように、事前混入容器９を用いて計量された所定量の軟弱土５ａ毎に所定の比率で製鋼スラグ８ａを添加し、その事前混入容器９を貯留容器６上で傾けると、軟弱土５ａ上に製鋼スラグ８ａが滞留した状態で貯留容器６内に落下し、その落下エネルギによる混合作用により製鋼スラグ８ａが軟弱土５ａ内に分散する。
【００２４】
そして、図１（ａ）〜図１（ｃ）の作業を繰り返すことにより、図２（ａ）に示すように、貯留容器６内に軟弱土５ａに所定の比率で製鋼スラグ８ａが分散して混入された塊が順次堆積されることにより、図２（ｂ）に示すように、一定量の軟弱土５内に製鋼スラグ８が所定の比率で且つ製鋼スラグ８が分散して分布した状態に混入される。
【００２５】
このように製鋼スラグ８が一定量の軟弱土５中に分散して分布することにより、スラグ混入土が好適な流動性を発揮することができ、混合手段を構成するホッパやフィーダ等の貯留容器６内や空気圧送装置４の搬送管７内で詰まることがなく搬送管等の閉塞が生じ難くなり、混合手段による軟弱土５と製鋼スラグ８との混合を円滑に行うことができる。
【００２６】
また、貯留容器６に貯留された一定量の軟弱土５中に製鋼スラグ８が分散して分布することにより、空気圧送装置４等の混合手段による軟弱土５と製鋼スラグ８との混合に際し、混合手段に軟弱土と製鋼スラグとの配合バランスが安定したスラグ混入土が供給されるので高品質の混合材料とすることができる。
【００２７】
更には、上述の従来例のようにリクレーマ船や攪拌装置等の専用の事前混合設備を必要とせず、土運船１より揚土し、それを貯留容器６に投入する過程において製鋼スラグの混入を行えるので施工効率が良く、施工費用が抑えられる。
【００２８】
尚、上述の実施例では、本発明方法を空気圧送船による空気圧送工法に利用した例について説明したが、本発明方法は、他の混合手段を用いる場合の軟弱土に対する製鋼スラグ混入にも適用することができる。
【００２９】
次に、本発明に係る軟弱土に対する製鋼スラグの混入方法の効果を確認するために行った実験について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
【００３０】
本実験は、貯留容器６として空気圧送船３に搭載された空気圧送装置４を構成するホッパを想定し、貯留容器６への軟弱土及び製鋼スラグの投入方法又は貯留容器容積（一定量の軟弱土）に対する事前混入容器容積の比率の異なる各ケース（ケース１〜ケース６）についてスラグ混入土の状態を評価することにより行う。
（１）実験装置
貯留容器（ホッパ）の容積は、実際に使用される空気圧送装置のホッパの約１／１００の縮尺とし、１．７２立方メートルとした。
（２）実験材料
以下の（イ）（ロ）に示す軟弱土及び製鋼スラグを使用し、（ハ）に示す比率のスラグ混入土を生成する。
（イ）軟弱土
湿潤密度１．６１ｇ／立方センチメートル、含水比５３．４％、液性限界５３．９％
（ロ）製鋼スラグ
粒径２５ｍｍ以下、表乾密度２．９５ｇ／立方センチメートル
（ハ）スラグ混入土
軟弱土：製鋼スラグ＝７５：２５（体積比）
（３）実験方法
表1に示す条件で貯留容器（ホッパ）に一定量の軟弱土及び製鋼スラグを投入した後、ホッパの排出口よりスラグ混入土を排出させ、ケース毎にスラグ混入土の排出状態を目視により確認するとともに、排出されたスラグ混入土を各ケースに関し排出時期（前半、中間、後半）毎に１０Ｌの検体を４回（計１２検体）採取し、各検体の湿潤密度を測定するとともに、各検体の軟弱土中の製鋼スラグを２ｍｍ篩を用いて洗い出した後に乾燥させてその重量を計測する。
【００３１】
【表１】
0005954655.tif 000002
【００３２】
ケース１は、図３に示すように、所定量（０．１立方メートル）の軟弱土５ａをバックホウのバケット９により計量し、貯留容器（ホッパ）６に投入する毎にホッパ２０により計量した所定量（０．０３３立方メートル）の製鋼スラグ８ａをベルトコンベア２１により貯留容器（ホッパ）６に投入した。尚、図中符号２２は排出されたスラグ混入土を運搬するためのベルトコンベア、符号２３は検体採取用の容器である（以下、同様の構成に同一符号を付して説明を省略する）。
【００３３】
ケース２〜ケース４は、図４に示すように、それぞれ所定量毎に軟弱土をバックホウのバケット９により計量し、その軟弱土５ａをホッパ６へ投入する作業と、計測手段であるバックホウ１３のバケット１２により所定量の製鋼スラグ８ａを計量し、その製鋼スラグ８ａをホッパ６へ投入する作業とを交互に行った。
【００３４】
ケース５及びケース６は、本発明方法によるものであって、事前混入容器（バックホウのバケット）８を用いて所定量の軟弱土５ａを計量し、計量した軟弱土５ａ毎に計量手段である他のバックホウ１３のバケット１２によって計量した所定量の製鋼スラグ８ａを添加し、事前混入容器９より製鋼スラグを添加した軟弱土１０を順次貯留容器（ホッパ）６へ投入した。
【００３５】
本実験の結果を表２、表３に示す。尚、スラグ混入土の標準湿潤密度及び標準製鋼スラグ含有量は、軟弱土の湿潤密度や製鋼スラグの混入比率等の諸条件に基づき製鋼スラグが軟弱土中に好適に混入された場合を想定して設定され、本実験条件下においては、標準湿潤密度２．０〜２．１ｇ／立方センチメートル、標準製鋼スラグ含有量０．８〜１．０ｋｇ／Ｌである。
【００３６】
ケース１では、前半に軟弱土が勢いよく排出され、後半に製鋼スラグが固まって排出された。また、各検体の湿潤密度が１．７〜１．８（ｇ／立方センチメートル）近辺に、製鋼スラグ含有量が０．２〜０．４ｋｇ／Ｌにそれぞれ集中して分布し、本実験条件下における標準湿潤密度２．０〜２．１ｇ／立方センチメートル及び標準製鋼スラグ含有量０．８〜１．０ｋｇ／Ｌより外れて分布している。このことより、製鋼スラグが軟弱土中に適正に混入されていない状態であることが分かる。
【００３７】
ケース２では、前半に軟弱土が勢いよく排出され、その後一部の軟弱土と製鋼スラグとが混じった状態で排出された後、最後に製鋼スラグのみが排出された。また、各検体の湿潤密度及び製鋼スラグ含有量が本実験条件下における標準湿潤密度２．０〜２．１ｇ／立方センチメートル及び標準製鋼スラグ含有量０．８〜１．０ｋｇ／Ｌより外れて分布しており、製鋼スラグが軟弱土中に適正に混入されていない状態にあることが分かる。
【００３８】
ケース３及びケース４では、最初に軟弱土が排出され、その後は製鋼スラグと軟弱土とが混ざった状態で排出されたが、製鋼スラグのみの状態で排出されることもあった。尚、ケース４、即ち一回当たりの投入量の少ない方が製鋼スラグと軟弱土とが別々に排出される量が少なかった。また、湿潤密度及び製鋼スラグの含有量は、検体毎にまちまちであり、軟弱土中に製鋼スラグが偏って分布しているのが分かる。
【００３９】
ケース５及びケース６では、全体に軟弱土中に製鋼スラグが分散して混入された状態で排出された。また、各検体の湿潤密度及び製鋼スラグ含有量も本実験条件下における標準湿潤密度２．０〜２．１ｇ／立方センチメートル及び標準製鋼スラグ含有量０．８〜１．０ｋｇ／Ｌを中心に適正に分布しており、軟弱土中に製鋼スラグが均等に分布し安定した混入状態であることが分かる。
【００４０】
以上の結果より、本発明方法に係るケース５及びケース６のように、事前混入容器９を用いて一定量の軟弱土を所定量毎に分けて計量し、その計量した所定量の軟弱土５ａ毎に所定の比率で製鋼スラグ８ａを添加し、その製鋼スラグが添加された所定量の軟弱土１０を順次貯留容器６に投入することにより軟弱土５に製鋼スラグ８を混入する方法が最適であることが分かった。
【００４１】
また、貯留容器の容積（１．７２立方メートル）に対し、事前混入容器の容積、即ち所定量が、（所定量／貯留容器容積）＝０．０３〜０．０７に合致する量であれば安定した混入状態が得られることが分かった。このことから、容積が１００立方メートルを超すような実際の空気圧送装置のホッパを貯留容器として用いた場合であっても、（所定量／ホッパ容積）＝０．０３〜０．０７となる事前混入容器を用いることにより軟弱土中に分散して分布した状態に製鋼スラグを混入することができると考えられる。
【００４２】
【表２】
0005954655.tif 000003
【００４３】
【表３】
0005954655.tif 000004
【符号の説明】
【００４４】
１  土運船
２  スラグ運船
３  空気圧送船
４  空気圧送装置
５  軟弱土
６  貯留容器（ホッパ）
７  搬送管
８  製鋼スラグ
９  事前混入容器（バケット）
１１  バックホウ
【図１】
0005954655.tif 000005
【図２】
0005954655.tif 000006
【図３】
0005954655.tif 000007
【図４】
0005954655.tif 000008
【図５】
0005954655.tif 000009
【図６】
0005954655.tif 000010