(57)【要約】【課題】粒状物と土砂とを混合させた混合物における混合度合いを簡単に且つ確実に評価できる評価方法を提供する。【解決手段】土砂と石炭灰造粒物とを混合させる。混合させた両者の質量からトータル混合比率を算出する。次に混合物からサンプルを採取し、両者の粒径差の有無によって水中での篩い分けと水中での比重差分別とを使い分けて、サンプル中の石炭灰造粒物を土砂から分別する。そして石炭灰造粒物の混合比率を算出する。それから混合物の別の場所からサンプルを再び採取し石炭灰造粒物の混合比率を算出し、合計５箇所からサンプル採取し、混合比率を算出する。５つの混合比率のばらつきを標準偏差で表現して均一混合度合いを評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物と土砂とを混合させた混合物における粒状物と土砂との均一混合度合いの評価方法であって、
混合させた前記粒状物および前記土砂の質量よりトータル混合比率を算出するステップと、
前記混合物の複数箇所からそれぞれサンプルを採取するステップと、
各前記サンプルにおける前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定するステップＡと、
各前記サンプルの混合比率から、平均混合比率と当該平均混合比率からのばらつき度合いとを算出するステップと、
前記トータル混合比率と前記平均混合比率との差、及び前記ばらつき度合いから均一混合度合いの判定をするステップと
を含む、均一混合度合いの評価方法。
【請求項２】
前記サンプルは前記混合物の５箇所以上から採取されることを特徴とする請求項１に記載の均一混合度合いの評価方法。
【請求項３】
前記粒状物は、石炭灰をセメントで固めた石炭灰造粒物であることを特徴とする請求項１または２に記載の均一混合度合いの評価方法。
【請求項４】
前記ステップＡにおいては、篩い分けによって前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定することを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の均一混合度合いの評価方法。
【請求項５】
前記ステップＡにおいては、水中において比重差を利用して分別を行って前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定することを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の均一混合度合いの評価方法。
【請求項６】
前記篩い分けは水中において行うことを特徴とする請求項４に記載の均一混合度合いの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均一混合度合いの評価方法に関し、特に粒状物と土砂とを混合させた混合物における粒状物と土砂との均一混合度合いの評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前より、海底の軟弱地盤の上に敷砂・覆砂を施して、ヘドロ層のような軟弱な地層を封じ込めて改善浄化する工事が行われてきた。また、最近では、失われた自然環境を取り戻すために、海底に土砂を入れて干潟を造成する干潟造成工事が行われるようになってきたが、この場合環境保護の観点から、造成土砂の大半は港に溜まった土砂を浚渫した維持浚渫土砂が用いられる。けれども、維持浚渫土砂は粘土成分（シルト分）が多いので、海草が育ちにくい。そのため維持浚渫土砂の表面には海砂が撒かれ海草が育ちやすいようにしている。
【０００３】
けれども瀬戸内海をはじめとする日本の近海では、海砂の採取が大規模に行われたため、海砂採取を禁じられているところが多い。従って、砂の代わりになる砂代替の粒状物、例えば石炭灰造粒物を土砂と混合させて干潟造成に用いることを本願発明者らは考えた。土砂を混合させるのは、粒状物だけではアマモなどの海草やアサリなどの貝類の育ちが悪いためである。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ａ ５３０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、干潟造成工事を行う場所で土砂と砂代替の粒状物とを混合させる場合に全体に均一に混合しているかどうかを調べる方法はこれまで知られておらず、現状では混合物の見た目や手触りなどで混合度合いを判定しているが、この判定は不正確であり、信頼性に欠ける。生コンクリートの場合は、非特許文献１に記載されているように、混合物の要求品質である強度やスランプの値によって混合度合いを評価することができるが、土砂と粒状物との混合物の混合度合いの評価には強度やスランプという評価指標を用いることはできない。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粒状物と土砂とを混合させた混合物における混合度合いを簡単に且つ確実に評価できる評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の均一度合いの評価方法は、粒状物と土砂とを混合させた混合物における粒状物と土砂との均一混合度合いの評価方法であって、混合させた前記粒状物および前記土砂の質量よりトータル混合比率を算出するステップと、前記混合物の複数箇所からそれぞれサンプルを採取するステップと、各前記サンプルにおける前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定するステップＡと、各前記サンプルの混合比率から、平均混合比率と当該平均混合比率からのばらつき度合いとを算出するステップと、前記トータル混合比率と前記平均混合比率との差、及び前記ばらつき度合いから均一混合度合いの判定をするステップとを含む。ここで土砂とは土のみおよび砂のみの場合を含む。
【０００７】
前記サンプルは前記混合物の５箇所以上から採取されることが好ましい。
【０００８】
前記粒状物は、石炭灰をセメントで固めた石炭灰造粒物であることが好ましい。
【０００９】
前記ステップＡにおいては、篩い分けによって前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定することが好ましい。
【００１０】
前記篩い分けは水中において行うことが好ましい。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記ステップＡにおいては、水中において比重差を利用して分別を行って前記粒状物と前記土砂との混合比率を測定する。
【発明の効果】
【００１２】
混合物の複数箇所からサンプルを採取してそれぞれ混合比率を測定し、トータル混合比率、平均混合比率、ばらつき度合いから均一混合度合いを評価するので簡単且つ確実に混合度合いを評価することができ、工事現場など混合物を実際に混合させる場所でも容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
背景技術の欄で説明したように、干潟造成工事では土砂と砂代替の粒状物とで海底の地盤を形成するため、この粒状物は海底の環境を汚染しないものが必要である。そこで本願発明者らは、石炭灰をセメントで固めて粒状物とした石炭灰造粒物を用いることを考えた。石炭灰造粒物は、火力発電所から発生するフライアッシュを用いたリサイクル製品であり、赤潮の原因となるリン、窒素等の富栄養化物質を吸着する、といった利点を有している。
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施形態１）
実施形態１では、シルト分を含む浚渫土と石炭灰造粒物との混合物の混合度合いを判定する。図１に本実施形態の均一度合い評価方法のフローチャートを示す。
【００１６】
本実施形態では、石炭灰造粒物は、石炭灰約８５％、セメント約１５％の割合で混合して固めたものであり、直径をおよそ５ｍｍ以下に設定している。なお、石炭灰造粒物は搬送時等に砕けて径が小さくなってしまう場合があるが、大部分は元の径のままである。また、比重がほぼ２．３であり土砂の比重２．８６〜２．８９よりも小さく、砂に比べてアンモニア性窒素やリン酸など、富栄養化物質を多く吸着する吸着能を有している。
【００１７】
本実施形態で用いる浚渫土は、シルト分を含んでおり、径が０．８５ｍｍ以上の粒は５％以下である。
【００１８】
浚渫土と石炭灰造粒物とを混合させる前に、粒度試験（ＪＩＳ Ａ １２０４）、含水比試験（ＪＩＳ Ａ １２０３）、土粒子密度試験（ＪＩＳ Ａ  １２０２：１９９９）、空隙率と飽和度試験を行って、分離に用いる篩いの選定を行う。これらは図１には示していない。
【００１９】
粒度試験の結果を図５に示す。図５からは、０．８５ｍｍの篩目を有する篩で篩い分けることによってほぼ石炭灰造粒物のみを選別できることがわかる。従って、以下のフローでは０．８５ｍｍの篩を用いる。また本実施形態においては、浚渫土を０．８５ｍｍの篩で篩い分けして残る大きなものは貝殻であるので、篩に残った浚渫土残留物と石炭灰造粒物との区別は容易に行うことができる。
【００２０】
含水比試験の結果、石炭灰造粒物は３４．６８％、浚渫土は７３．５２％という含水比であった。また土粒子密度試験の結果、石炭灰造粒物の密度は２．３２０ｇ／ｃｍ3であった。
【００２１】
空隙率と飽和度試験を行う理由は、石炭灰造粒物は空隙がある材料であるため、空隙の飽和度が低い場合は混合攪拌により吸水して含水比が変化してしまう可能性があるからである。この試験の結果、石炭灰造粒物の空隙率は４０．４％、空隙飽和度は９５．１％であり、空隙はほぼ水で飽和された状態であることがわかった。
【００２２】
以上の事前の試験を行った後、図１に示すように土砂（浚渫土）と石炭灰造粒物とを混合させた。ここでは、両者を同量ずつ混合したので、質量で５０：５０の混合比となった。つまり、石炭灰造粒物のトータル混合比率Ｔｍ（％）は５０である。
【００２３】
次に図３に示す混合物１０のＡ１の位置から２００ｃｃをサンプルとして採取した。
【００２４】
粒径差があるか否かは、事前の粒度試験により本実施形態では粒径差有りと判明しているので、次に０．８５ｍｍの篩を用いて水中での篩い分けを行う。
【００２５】
水中で篩い分けを行う理由は、土砂にシルト分が含まれているからである。つまり、シルト分がバインダーとなって砂同士を結びつけて大きな粒にしているため、このまま篩い分けを行うと多くの土砂が篩の上に残ってしまい石炭灰造粒物と分別することができないので、水によりシルト分を洗い流すためである。
【００２６】
水中での篩い分け動作を具体的に示すと、まず篩の上でサンプルを水洗いし、次に篩を上下及び左右に揺すってサンプルが絶えず篩面を均等に運動するようにし、洗い水が濁らないようになるまで揺する。篩目に詰まった粒は破砕しないように押し戻し、篩上に留まったものとする。
【００２７】
それから混合比率を算出するため、篩に残ったサンプルを電子レンジで加熱して乾燥させる。乾燥は質量が一定になるまで行う。篩に残ったサンプルは、ほとんどの部分が石炭灰造粒物であるが、一部土砂も存在する。しかし、この土砂は上述のように貝殻であるので、容易に石炭灰造粒物と分別を行うことができる。従って、篩に残った石炭灰造粒物の乾燥後の質量を測定する。
【００２８】
石炭灰造粒物の混合比率εａ（％）は、次式で計算することができる。
【００２９】
εａ＝｛ｍｃ×（１＋Ｗｈｉ／１００）｝／（Ｍｈｉ×ｍ）
ここで、ｍｃは篩に残った石炭灰造粒物の乾燥質量（ｇ）、Ｗｈｉは石炭灰造粒物の含水比（％）、Ｍｈｉは粒度試験から求められる、０．８５ｍｍの篩を用いて石炭灰造粒物のみを篩い分けしたときに篩に残る石炭灰造粒物の残留割合（％）、ｍは水中での篩い分けを行う前のサンプル質量（ｇ）である。
【００３０】
一方、粒径差が無い場合は、篩による分別を行っても篩には土砂と石炭灰造粒物の両方が残ってしまって混合比率を求めることができない。本実施形態の場合、土砂と石炭灰造粒物とは比重差が大きいので、比重差を利用した分別を行って土砂と石炭灰造粒物とを分別する。
【００３１】
本実施形態では、比重差を利用した分別は水中での分別法を採用した。具体的な方法を説明する。なお、この比重差を利用した分別を行う前に、シルト分を水洗して洗い流す。
【００３２】
まず、皿状の容器にサンプルを入れ、さらに水を入れる。容器を揺すると相対的に比重の小さい石炭灰造粒物が浮遊して土砂が沈むので、容器を揺すりながら傾けて石炭灰造粒物のみを水とともに容器の外に流し出す。この時、土砂は流れ出ないように、揺すり具合や傾け度合いを調節する。流し出した石炭灰造粒物は、別の受け皿に受けておく。容器に水を補充して、容器内の石炭灰造粒物を全て流し出すまで、上記の操作を繰り返す。
【００３３】
このようにして分別した石炭灰造粒物を、混合比率を算出するために電子レンジで加熱して乾燥させる。それから乾燥した石炭灰造粒物の質量を測定する。
【００３４】
石炭灰造粒物の混合比率εｂ（％）は、次式で計算することができる。
【００３５】
εｂ＝｛ｍｄ×（１＋Ｗｈｉ／１００）｝×１００／ｍ
ここで、ｍｄは分別した石炭灰造粒物の乾燥質量（ｇ）、Ｗｈｉは石炭灰造粒物の含水比（％）、ｍは水中での分別を行う前のサンプル質量（ｇ）である。
【００３６】
以上のようにして混合比率を算出したら、次に図３のＡ２の位置から１００ｇのサンプルを採取して、Ａ１の位置から採取したサンプルと同様の手順で混合比率を算出する。この後、同様にしてＡ３，Ａ４，Ａ５の位置からサンプルを採取して混合比率を算出する。
【００３７】
Ａ１〜Ａ５の位置における石炭灰造粒物の混合比率ε１〜ε５（％）を算出したら、これらの値を用いて均一に混合されているか否かの判定、即ち均一混合度合いの評価を行う。
【００３８】
この評価は、トータル混合比率Ｔｍ（％）と平均混合比率εave（％）＝（ε１＋ε２＋…＋ε５）／５と、標準偏差で表したε１〜ε５のばらつき度合いσ＝〔｛（ε１−εave）2＋（ε２−εave）2＋（ε３−εave）2＋（ε４−εave）2＋（ε５−εave）2｝／５〕0.5とを用いて行う。即ち、｜Ｔｍ−εave｜が小さいほど均一に混合されているし、σが小さいほど偏り無く均一に混合されていると判定できる。具体的には、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦１５かつ０≦σ≦７．１、および、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦１０かつ７．２≦σ≦１０．６、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦５且つ１０．７≦σ≦１４．１を偏りはあるが実用上問題のない混合状態レベルとしている。なお、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦１５かつ０≦σ≦３．５、および、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦１０かつ３．６≦σ≦７．１、および、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦５かつ７．２≦σ≦１０．６の範囲は、偏りのない実用上良好な混合状態であり、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦１０かつ０≦σ≦３．５、および、０≦｜Ｔｍ−εave｜≦５かつ３．６≦σ≦７．１の範囲は、均一に近い混合状態ということができる。
【００３９】
本実施形態では、シルト分を含む土砂と土砂よりも比重の小さい粒状物である石炭灰造粒物との混合物を、水中での篩分けあるいは水中での比重差を利用した分別で確実に分別することができるので、混合度合いの評価を正確かつ確実に行うことができる。
【００４０】
また、混合物の５箇所からサンプルを採取して、それぞれ混合比率を測定してそれを用いて全体の均一混合度合いを評価しているので、評価自体のばらつきが小さく、確実な評価を行うことができる。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２では、シルト分を含まない土砂と石炭灰造粒物との混合物の混合度合いを判定する。図２に本実施形態の均一度合い評価方法のフローチャートを示す。
【００４２】
本実施形態で用いた石炭灰造粒物は、実施形態１で用いたものと同じである。又、事前の粒度試験（ＪＩＳ Ａ １２０４）、含水比試験（ＪＩＳ Ａ １２０３）、土粒子密度試験（ＪＩＳ Ａ  １２０２：１９９９）、空隙率と飽和度試験、および分離に用いる篩いの選定も実施形態１と同じである。
【００４３】
本実施形態は、実施形態１と違う点がシルト分を含んでいない点のみであるので、この相違点を主に説明する。
【００４４】
本実施形態では、シルト分を含んでいないため、砂の粒は互いに分離している。従って分別に先立って水洗する必要がない。このため、サンプル採取した後、粒径差がある場合は通常の篩い分けを行い、粒径差が無い場合はすぐに水中での比重差分別を行う。サンプルの採取方法や、このサンプルの混合比率を用いた均一混合度合いの評価判定は、実施形態１と同じである。
【００４５】
本実施形態では、シルト分を含まない土砂と土砂よりも比重の小さい粒状物である石炭灰造粒物との混合物を、篩分けあるいは水中での比重差を利用した分別で確実に分別することができるので、混合度合いの評価を正確かつ確実に行うことができる。
【００４６】
また、混合物の５箇所からサンプルを採取して、それぞれ混合比率を測定してそれを用いて全体の均一混合度合いを評価しているので、評価自体のばらつきが小さく、確実な評価を行うことができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
上記の実施形態は本発明の例示であって、本発明はこれらの例に限定されない。
【００４８】
土砂と混合される粒状物は石炭灰造粒物に限定されない。岩石やコンクリートの破砕物や、プラスチック粒、木質材料の粒などでもよい。あるいは鹿沼土などでも構わない。このような一般的な２つの材料を混合する場合の評価方法を図４に示す。
【００４９】
材料Ａと材料Ｂとの組み合わせによっては、混合物の目標混合比率をある種の品質・特性（例えば強度）で評価することができるので、そのような品質が明確な場合は、品質の試験を行って混合比率を算出する。このような品質が不明確な場合は、実施形態１，２のように粒径差がある場合は篩い分けを行い、粒径差が無い場合で比重差がある場合は、水中での比重差分別を行う。比重差も無い場合は、その他の性質の違い、例えば電気的、磁気的、光学的などの違いを利用した方法で分別を行う。こうして分別を行ったら各サンプルの混合率を算出して、実施形態１と同じようにして、トータル混合比率、平均混合比率及びばらつき度合いを用いて均一混合度合いの評価を行い、目標とする混合度合いを満足するか否かで合否を判定する。
【００５０】
サンプルの採取数は、実施形態１，２では５としたが、６以上であってもよいし、３または４であっても構わないが、採取数が５以上であると混合度合いの評価が正確になるので好ましい。但し多すぎると評価時間が長くなり、迅速な評価ができなくなるので注意が必要である。また、サンプルの採取場所は図３に示された箇所に限定されないが、サンプル数に応じてできる限り互いに離れた場所であることが好ましい。
【００５１】
｜Ｔｍ−εave｜とσとで表される均一混合度合いの良好判定は、実施形態１に示された数値範囲に限定されない。粒状物のトータル混合比率を例えば１０％とすると、｜Ｔｍ−εave｜が１０％では均一混合ということができないので、｜Ｔｍ−εave｜≦３の範囲を均一混合の範囲とするように基準を作成する。このように、実施のトータル混合比率や混合物の使用目的などにより、判定基準を変更しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明に係る均一度合いの評価方法を用いると、正確且つ確実に評価を行うことができるので、干潟造成工事やその他の土木工事等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１に係る混合物均一度合いの評価方法のフローチャートである。
【図２】実施形態２に係る混合物均一度合いの評価方法のフローチャートである。
【図３】混合物からのサンプルを採取する場所を示す図である。
【図４】別の実施形態の混合物均一度合いの評価方法のフローチャートである。
【図５】実施形態１に係る粒度試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０      混合物
【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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