(57)【要約】【課題】比重の大きく異なる比重が小さい軽量化剤と、比重が大きい軽量化剤及び土砂と固化材とを効率よく混合して埋め立て等も用いる軽量処理土を製造する縦回転軸型の軽量処理土の混合機を提供する。【解決手段】軽量化剤と土砂と固化材を混合する縦回転軸混合機であって、縦回転軸に回転アームが取り付けられ、該回転アームは垂直方向であるが中央部が回転アーム回転軸から外側に張り出すように「く」の字型とするとともに、該回転アームには間隔を設けて上下に攪拌翼を設けたことを軽量処理土の縦回転軸型混合機である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量化剤と土砂と固化材を混合する縦回転軸混合機であって、縦回転軸に回転アームが取り付けられ、該回転アームは垂直方向であるが中央部が回転アーム回転軸から外側に張り出すように「く」の字型とするとともに、該回転アームには間隔をあけて上下に攪拌翼を設けたことを特徴とする軽量処理土の縦回転軸型混合機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気泡等の軽量化剤と浚渫土などの土砂と固化材を混合する軽量盛土工法に用いる軽量処理土の縦回転軸混合機に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、港湾・海洋環境での埋め立て、護岸の裏込め、盛土工事に開発され軽量処理土を用いた軽量土工法が知られている。その内、ＳＧＭ（Ｓｕｐｅｒ  Ｇｅｏ−Ｍａｔｅｒｉａｌ）工法は、液性限界以上に調整してスラリー化させた粘性土等の土砂に、セメント等の固化材および気泡・発泡ビーズ等の軽量化剤を添加・混合して、単位体積重量１０〜１２ｋＮ／ｍ３の盛土自体を軽量処理土として使用するものである。
この軽量処理土は、セメントモルタルに気泡・発泡ビーズ発生装置で発生させた気泡や発泡ビーズを、スクリューミキサーなどで混合して生産するものが知られている。（特許文献１，２）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１７３０６号公報
【特許文献２】
特開平１１−３４３０２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の軽量処理土の製造方法では、混合機としてスクリューミキサーを使用しているが、気泡・発泡ビーズ等の軽量化剤と土砂やセメント等の固化材との比重の差が大きく、長時間かけて稼働しないと均一に混合しないという問題点があった。
また、水平二軸式コンクリートミキサーを使用することも考えられるが、攪拌翼が上から下に回転する時に、気泡・発泡ビーズ等の軽量化剤が攪拌翼の側から逃げて十分に混合しないという事実も判明した。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、比重の極めて小さい軽量化剤と、比重の大きい土砂及び固化材との比重の大きく異なる材料を、効率よく混合する軽量盛土用の縦回転軸型の混合機を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、軽量化剤と土砂と固化材を混合する縦回転軸混合機であって、縦回転軸に回転アームが取り付けられ、該回転アームは垂直方向であるが中央部が回転アーム回転軸から外側に張り出すように「く」の字型とするとともに、該回転アームには間隔をあけて上下に攪拌翼を設けたことを特徴とする軽量処理土の縦回転軸型混合機である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施例に使用する、軽量処理土を生産する全体のシステムの概要を図１に沿って説明する。
まず、揚土工程として海底や河川の浚渫土（土砂）Ａを、ショベルカーａ等で移送して調泥槽ｂに投入し、調泥工程では含水量などを調整してサイロｃに貯留し、必要に応じて所定の量をポンプでプラネタリーパンミキサーｄに投入する。混練工程では、このプラネタリーパンミキサーｄは自転する縦回転軸に攪拌翼を設け、更にその縦回転軸自体が公転する型の混合機ｄであるが、このプラネタリーパンミキサーｄには土砂Ａの他に、気泡発生機ｅによってタンパク系の起泡剤により作られた気泡Ｂの所定量と、セメントサイロｆから固形剤としてセメントＣ等の所定量とを投入する。
所定割合の浚渫土（土砂）Ａと気泡ＢとセメントＣとを、混合機で所定時間稼働して均一に混合されたところで、移送工程では、圧送ポンプｇで陸上の打設ピット等に圧送する。
【０００７】
次に、プラネタリーパンミキサーｄの詳細を説明すると、図２は従来のプラネタリーパンミキサーｄで、全体の枠体１は円筒状であって、円筒状の枠体１の傘状の上面部１１の中心位置には駆動モータ２が設けられ、駆動モータ２は各攪拌体３を回転駆動するが、まず、駆動モータ２は公転する公転円盤３１を回動させ、この公転円盤３１の円周近傍には、駆動モータ２の回転が太陽歯車によって伝導され自転する三つの回転部材３２が取り付けられ、各回転部材３２には一対の回転アーム３３が取付部材３２２によって取り付けられ、回転アーム３３は、回転軸３２１を中心にして回転する。なお、従来の混合機と同じ構成の符号は、本実施例においても同じ符号を使用してある。
この回転アーム３３は、図３、図５に示されるように、ほぼ垂直方向ではあるが、回転アーム３３が回転軸３２１の軸線とα（２５度から５０度）の角度を有して回転部材３２の末端の一対の取付部材３２２に固定され、回転アーム３３は攪拌体の回転軸から中央部３３１が攪拌体３の回転軸から外側に張り出すように約１２０度の角度の「く」の字型をしており、この回転アーム３３の「く」の字の上部斜行部には上部攪拌翼４、下部斜行部には下部攪拌翼５とが設けられ、上部攪拌翼４と下部攪拌翼５の端部とは間隔Ｘを有している。
【０００８】
なお、「く」の角度は、本実施例では約１２０度としたが９０度から１６０度の範囲が良い。これは９０度以下でも１６０度以上でも後述するように攪拌作用が小さくなるからである。また、回転部材３２には一対の回転アーム３３が配置されているが、各回転アーム３３にはそれぞれ一対の上部攪拌翼４と下部攪拌翼５が回転軸を中心として面対称に配設されている。
上部攪拌翼４は、回転アーム３３の上部の斜行部３３２に取付部材４１によって上下方向に調節可能な所定位置に固定され、図４に示すように、上部攪拌翼４の面積は実施例１として横幅４０ｃｍで縦幅２０ｃｍの小型のものと、実施例２として横幅５０ｃｍで縦幅３５ｃｍの大型のものとがある。
下部攪拌翼５は従来の攪拌翼と同じものでよく、断面で底部が厚いスクレーパー状のもので上部攪拌翼４よりは面積が大きいものである。
そして、枠体１の傘状の上面部１１には、浚渫土（土砂）Ａと気泡ＢとセメントＣとの各投入口（図示せず）が設けられ、枠体１の底面１２の一部にはスクレーピングプレード１３が設けられ、掻き落されて排出部１４から製品である軽量処理土が排出される。
【０００９】
［作用］
本実施例は以上のような構成であるので、その作用を図６に沿って説明する。
まず、投入された混合すべき材料は、枠体１の内部で浚渫土（土砂）ＡとセメントＣとが不均一の状態で下部層を形成し、軽量化剤は軽量材と空気の気泡から形成された非常に比重が小さく軽いものであるので、軽量材で形成された気泡Ｂは上部層を形成し、下層部と上層部とは分離状態にある。そこで、プラネタリーパンミキサーｄを稼働させ、攪拌し混練するが、プラネタリーパンミキサーｄの一対の上部攪拌翼４と下部攪拌翼５とが自転と公転するが、一対の攪拌翼は被混合材を掻き分けて回転しながら螺旋状に進行し、一対の攪拌翼は外側に張り出すよう「く」の字型に配置され、回転アーム３３には回転軸を中心として面対称に配設されているので、攪拌翼の「く」の字の内側の被混合材は外側に押し出されるように移動する。すなわち、比重の小さい軽量化剤である気泡Ｂは上部攪拌翼４の面に沿って下方（Ｙ）に、比重の大きい浚渫土（土砂）ＡとセメントＣは下部攪拌翼５の面に沿って上方（Ｚ）に強制的に移動する。
このとき、浚渫土（土砂）ＡとセメントＣの下部層と気泡（軽量材と空気）Ｂの上部層とは、外側に張り出すよう「く」の字型に攪拌翼に沿って、中央方向に斜行し上部攪拌翼４と下部攪拌翼５とが間隔Ｘから外側に絞り出され、強制的に下部層と上部層とを一体に混合させる。
中央の間隔Ｘに強制的に下部層と上部層とを更に効果的に混合させるために、図７に示すように、上部攪拌翼４と下部攪拌翼５自体を自転する回転進行方向に対して、絞り作用を生ずるように斜行させても良い。なお、この場合に各回転軸３２１自体も、前述した実施例と同様に公転している。
【００１０】
次に、上記の実施例による実験結果を説明するが、浚渫土（土砂）Ａである含水比調整土と、セメントＣである固化材と、気泡（空気）Ｂ及び気泡を形成する軽量材との目標密度０．８０ｇ／ｃｍ３のＳＧＭ軽量処理土を製造する場合、本実施例での体積比の大凡の配合割合は含水比調整土４９％、固化材４％、軽量材２％、空気４５％のものを使用した。
上記の配合としたものを、図８の表１に沿って説明すると、ケース１からケース４として実験し、処理量は使用したミキサーの標準処理量の範囲内で、各ケースでの処理量を同一とした。
混合が均一になったと判断する混練り完了時間は、密度−ミキサー運転時間を測定し、密度測定値の差が小さく、目標密度に近づいた時間を完了時間とし、この完了時間は１試料に付き四回密度試験を行った平均値とし、図８の表１にその結果を示すが、混練り完了時間については、ケース１の攪拌翼が無い場合の所用時間を１として、ケース２〜ケース４はその比率で表した所用時間比である。
また、ケース１からケース３の目標密度０．８０ｇ／ｃｍ３であるが、ケース４は目標密度１．１ｇ／ｃｍ３のＳＧＭ軽量処理土を製造する場合の所要時間である。
【００１１】
図８の表１において、ケース１では下部攪拌翼５を従来のまま配置し目標密度を０．８ｇ／ｃｍ３とし上部攪拌翼４が無いのもの、ケース２は下部攪拌翼５と目標密度はケース１と同じであるが上部攪拌翼４が小のもの、同様に、ケース３は上部攪拌翼４が大のもの、ケース４は下部攪拌翼５を従来のまま配置し目標密度を１．１ｇ／ｃｍ３とし上部攪拌翼４を大としたものである。
この表１によれば、目標密度を０．８ｇ／ｃｍ３とした場合は、上部攪拌翼４が小のものであってもケース２の完了所用時間はケース１の半分となり、ケース１の上部攪拌翼が無い場合に比べて２倍程度効率が向上し、ケース３の上部攪拌翼４が多少ではあるが大のものにあっては０．２５〜０．３と短縮し３倍程度効率が向上した。また、目標密度が１．１ｇ／ｃｍ３とすれば所用時間は格段と短縮した。
なお、上部攪拌翼４の設置位置、すなわち、回転アーム３３の上部の斜行部３３２に取付部材４１によって上下方向に調節可能な所定位置に固定されるが、その設置位置は比較的下部のほうが攪拌効果が大きいことも判明し、本実施例では比較的下部に固定した。
これは、上部攪拌翼４の固定位置が回転アーム３３の上部の斜行部３３２の余り下部だと、軽量材で形成された気泡Ｂを把握できなくなり攪拌効果は下り、更に、上部攪拌翼４が大きすぎると隙間Ｘが小さくなり逆に効率は低下するので、処理量等に応じて固定位置は適宜の変更すればよい。
【００１２】
以上のように、本実施例では、軽量化剤としての気泡（軽量材と空気）と浚渫土或いは土砂としての調整土と固化材としてのセメントを混合する縦回転軸混合機としてプラネタリーパンミキサーを使用し、プラネタリーパンミキサーの「く」の字型の回転アームの上部に下部攪拌翼に間隔を開けて上部攪拌翼を設けたことにより、材料が上下方向に移動することを促進し、比重の著しく異なる気泡と調整土とセメントを短時間に格段に効率よく均一に混合することができ、気泡が充分に混入して固化する軽量処理土が製造できる。
【００１３】
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、例えば、上部攪拌翼は進行方向に斜行させても、あるいは複数設けてもよく、要は、軽量化剤である気泡を底部に向かって強制的に移行させ、混合してから他に移行される縦回転軸形式の混合機であればよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、比重の著しく異なる材料である軽量材で形成される気泡などの軽量化剤と、浚渫土などの土砂及びセメントなどの固化材とを混合する軽量処理土の縦回転軸型混合機において、縦回転軸に回転アームが取り付けられ、該回転アームは中央部が外側に張り出すように「く」の字型とするとともに、該回転アームには間隔をあけて上下に攪拌翼を設けたから、比重の小さい軽量化剤と比重の大きい土砂・固化材とを強制的に上下方向に混合し、短時間に格段に効率よく均一に混合することができ、結果として均一の軽量処理土が効率よく生産できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に使用する軽量処理土を生産する全体のシステムの概要を示した図である。
【図２】図１のプラネタリーパンミキサーの従来型の部分断面の側面図である。
【図３】本発明の実施例のプラネタリーパンミキサーで、図３（ａ）はその半分の部分断面の側面図、図３（ｂ）は上部攪拌翼の説明図である。
【図４】図４（ａ）は実施例の小さい上部攪拌翼の正面寸法図、図４（ｂ）は実施例の大きい上部攪拌翼の正面寸法図である。
【図５】実施例の回転部材に取り付けられた一対の攪拌部材の斜視図である。
【図６】本発明の実施例の作用を説明する説明図である。
【図７】清掃手段である気密室の別の実施例の拡大断面図である。
【図８】混練り完了時間比の結果を表にした表１である。
【符号の説明】
ａ…ショベルカー、ｂ…調泥槽、ｃ…サイロ、ｄ…プラネタリーパンミキサー、
ｅ…気泡発生機、ｆ…セメントサイロ、ｇ…圧送ポンプ、
Ａ…浚渫土（土砂）、Ｂ…気泡（軽量化材）、Ｃ…セメント（固化剤）、
１…円筒状の枠体、１１…傘状の上面部、１２…底部、
１３…スクレーピングプレード、１４…排出部、２…駆動モータ、
３…攪拌体、３１…公転円盤、３２…回転部材、３２１…回転軸、３２２…取付部材、
３３…回転アーム、３３１…中央部、３３２…取付部材、
４…上部攪拌翼、４１…取付部材、５…下部攪拌翼
【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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