(57)【要約】【課題】各所で発生する灰を有効利用して埋立処分問題を解決することができ、強度的に優れ、安定した下地層を得ることができる保管性や作業性に優れた土木工事用粒状下地材およびその製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】骨材と、骨材表面に付着している酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水との混合物を乾燥固化させた固化物とからなる粒状体を少なくとも含むことを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材と、骨材表面に付着している酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水との混合物を乾燥固化させた固化物とからなる粒状体を少なくとも含む土木工事用粒状下地材。
【請求項２】
酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水との混合物を乾燥固化させた固化物のみの粒状体も含む請求項１に記載の土木工事用粒状下地材。
【請求項３】
酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水と骨材とを混合し、この混合物を間欠的にまたは連続して撹拌しつつ乾燥させることを特徴とする土木工事用粒状下地材の製造方法。
【請求項４】
焼却炉で酸化カルシウムを１５重量％以上含有する焼却灰を得る工程と、
焼却炉で得られた焼却灰と、水と、骨材とともに混合装置に投入し、混合する工程と、
混合装置で混合された混合物をロータリーキルンに投入し、ロータリーキルン中で撹拌しつつ乾燥させる工程とを連続的に行う請求項３に記載の土木工事用粒状下地材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事用粒状下地材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭等で排出されるゴミなどは、一般に、各自治体等のゴミ焼却場などで焼却される。そして、この焼却によって発生した焼却灰は、埋め立て処分場で埋め立て処理されている。
しかしながら、埋め立て処分地のスペースにも限界があり、焼却灰を埋め立てることなく、有効利用する方法が望まれている。また、灰のみでは埋め立てたりする際、飛灰により周辺環境を汚染する恐れもある。
【０００３】
そこで、本発明の発明者は、灰と水と骨材とを混合した状態で路盤材として用いることを既に提案している（特願２００２−１８９６９２号）。
すなわち、上記路盤材の場合、灰に水が含んでいるので飛灰がなく、また、施工後灰が経時的に固化するため、従来の粒度調整砕石などの路盤材を用いた路盤より強度的に優れた路盤を形成することができる。また、固化してもモルタル化していないので、補修時等に掘削を容易に行えるとともに、埋め戻し等に再利用も可能である。
【０００４】
しかし、上記路盤材の場合、施工前に水と灰と骨材とを混合しなければならないため、粒度調整砕石などのような粒状の路盤材に比べ、雨等に弱く保管性に問題があるとともに、粘性があるため、ローラーやとんぼによる均し作業が難しいなど作業性に問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような事情に鑑みて、各所で発生する灰を有効利用して埋立処分問題を解決することができ、強度的に優れ、安定した下地層を得ることができる保管性や作業性に優れた土木工事用粒状下地材およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の土木工事用粒状下地材（以下、「請求項１の下地材」と記す）は、骨材と、骨材表面に付着している酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水との混合物を乾燥固化させた固化物とからなる粒状体を少なくとも含むことを特徴としている。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の土木工事用粒状下地材（以下、「請求項２の下地材」と記す）は、請求項１の下地材において、酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水との混合物を乾燥固化させた固化物のみの粒状体も含むことを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の土木工事用粒状下地材の製造方法（以下、「請求項３の製造方法」と記す）は、酸化カルシウムを１５重量％以上含有する灰と水と骨材とを混合し、この混合物を間欠的にまたは連続して撹拌しつつ乾燥させることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の土木工事用粒状下地材の製造方法（以下、「請求項４の製造方法」と記す）は、請求項３の製造方法において、  焼却炉で酸化カルシウムを１５重量％以上含有する焼却灰を得る工程と、焼却炉で得られた焼却灰と、水と、骨材とともに混合装置に投入し、混合する工程と、混合装置で混合された混合物をロータリーキルンに投入し、ロータリーキルン中で撹拌しつつ乾燥させる工程とを連続的に行うようにした。
【００１０】
本発明において、骨材としては、特に限定されないが、たとえば、砂利、コンクリートの破砕物、アスファルトの破砕物、再生クラッシャーラン等のリサイクル品、溶融スラグなど粗骨材や、砂、溶融スラグ等の細骨材が挙げられ、その用途に応じて適宜決定され、複数の骨材が混合されていても構わないが、リサイクル品や溶融スラグなどを使用すると、リサイクル率が略１００％となり、環境面および資源保護の点で最も好ましい。
【００１１】
本発明の土木工事用粒状下地材の用途は、特に限定されないが、土木構造物の表面材の下側に配置されるものを意味し、たとえば、舗装道路の下地である路盤を形成する路盤材、擁壁などの背面に配設され裏込め材、堀込配管施工時に配管を埋め戻す際に、配管回りに配設される埋め戻し材（「巻き立て材」あるいは「クッション材」とも言う）などが挙げられる。
また、この土木工事用粒状下地材を路盤材として用いる場合、たとえば、アスファルト舗装の下層路盤、コンクリート舗装の路盤、駐車場の路盤、グラウンドの路盤、アスファルト舗装の上層路盤を形成することができるが、特に上層路盤形成用として好適に使用される。さらに、セメントを配合すれば、耐水性のある排水性舗装の路盤を形成することもできる。
【００１２】
本発明において、灰は、酸化カルシウムを１５重量％以上含んでいることが必須であり、２０重量％以上含んでいることが好ましいが、その理由は、酸化カルシウムを含有していると、酸化カルシウムの働きにより、経時的にこの下地材によって形成された下地層の強度が高まるが、酸化カルシウムの含有量が１５重量％未満であると、その効果が不十分となるためである。
灰としては、上記のように、酸化カルシウムを１５重量％以上含んでいるものであれば、特に限定されないが、特開２００１−１３２９３０号公報に記載の方法等によってダイオキシンや重金属等を分解や除去し、無害化処理された灰（以下、「焙焼炉灰」と記す）を用いることが好ましい。
【００１３】
混合物を得る際に配合される水の量は、骨材の種類や季節（外気温度）によっても異なるが、混合物を生コンのようなドロドロにするものではなく、固化に必要な最小限の含水率にすることが好ましい。
因みに、粒度調整を行ってある砕石を骨材として用いる場合、１５ｃｍ以下の骨材では、冬期で混合物全体の７〜１２重量％、夏期で混合物全体の９〜１２重量％の含水率が好ましく、２０〜４０ｃｍの骨材では、冬期で混合物全体の１０〜１３重量％、夏期で混合物全体の１２〜１５重量％の含水率が好ましい。
また、固化物は、骨材の全周を覆っている必要はなく、骨材の一部が外部に露出していても構わない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳しく説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明にかかる土木工事用粒状下地材の１つの実施の形態をあらわし、図２は本発明にかかる土木工事用粒状下地材の製造方法の１つの実施の形態をあらわしている。
【００１５】
図１に示すように、この土木工事用粒状下地材１は、焙焼炉灰等の酸化カルシウム（石灰）を１５％以上含む灰が固化することによって形成されている固化物２２が、この骨材２１の周りを覆うように骨材２１に付着した第１の粒状体２と、固化物のみからなる第２の粒状体３とから構成されている。
この土木工事用粒状下地材１は、図２に示すように、特開２００１−１３２９３０号公報に記載の焙焼炉で得られた酸化カルシウム（石灰）を１５％以上含む焙焼炉灰２３を、砂利等の骨材２１と全体の５〜７重量％の水２４とともに、混合装置４に供給し、混合装置４中で均一混合し、得られた混合物５を混合装置４の下方に設けられたスクリューコンベヤ６によって、ロータリーキルン７内に連続的に投入し、ロータリーキルン７内で攪拌混合しながら、強制乾燥することによって得られる。なお、ロータリーキルン７内では、内部に設けられた羽根等によって、混合物５を壁面に押しつけながら乾燥させることが好ましい。また、強制乾燥の方法は、ロータリーキルン７内の雰囲気を加熱したり、ローラリーキルン７内に風を吹き込むなどをとることができる。
【００１６】
上記のようにして得られた土木工事用粒状下地材１は、第１の粒状体２および第２の粒状体３のいずれもが灰が固化した状態になっているので、保管が容易であり、大量に作って在庫として保管することができる。また、一旦固化して粒状になっているので、雨等がかかっても問題がない。
したがって、従来の粒度調整砕石などと同様に施工することができ、緊急性を要する箇所の現場施工にも適しているとともに、灰が固化した状態になっているので、飛灰等の問題もなく、また軽量で施工性に優れている。
【００１７】
また、この土木工事用粒状下地材１は、骨材を灰の固化物２２で覆った第１の粒状体２及び灰の固化物だけで粒状になった第２の粒状体３からなるので、たとえば、路盤形成部に敷設し、ローラー、振動コンパクター、ランマー等の押し固め機器を用いて押し固めることによって、粒度調整砕石などに比べ、優れた路盤強度が得られる。
すなわち、振動、点圧などによって各粒状体２、３がぶつかり合い、第２の粒状体３がつぶれたり、第１の粒状体２の骨材２１を覆った固化物２２がつぶれたりして、密着、重なり合いによりお互いがかみ合い、優れた強度（支持力）の路盤がただちに得られ、緊急性を要する施工現場（たとえば、緊急な舗装工事や片側交互通行などによる施工直後に車を通す時など）の作業などにも適している。
【００１８】
そして、基本的には散水しなくても十分強度（支持力）が確保できるが、施工前に水を土木工事用粒状下地材１に補給するか、施工中あるいは施工後、施工面に水を散水するようにすれば、灰が、その後固化するので経時的にも強度（支持力）が高まる。
さらに、従来の粒状路盤施工におけるグレーダー施工だけでなく、フィニッシャー等による施工も可能になり、不陸性能に優れているので、機械施工における平坦性に富み、人力施工にも適している。
【００１９】
また、透水性を備えているので、セメントを配合し転圧するだけで、路盤表面排水層として用いることができ、ヒートアイランド等の防止を図ることもできる勿論、廃棄されるべき灰が原料として用いられているので、灰の埋立処分が不要になり、灰の処分コストを低減できる。
【００２０】
また、固化してもモルタル化していないので、補修時等に掘削を容易に行えるとともに、骨材を埋め戻し等に再利用も可能である。
【００２１】
一方、上記土木工事用粒状下地材１の製造方法は、焙焼炉にて得られた焙焼炉灰２３を骨材２１および水２４とともに、直ちに混合装置４に入れ混合し、得られた混合物４をロータリーキルン７に入れて加熱乾燥し、粒状にするようにしたので、焙焼炉灰２３が、外部に飛散したりすることがなく有効利用される。すなわち、灰という一般的にとらわれがちな扱いにくいという問題がまず解決できる。
【００２２】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、路盤材に使用されていたが、埋め戻し材、管巻きたて材、クッション材、粒状改良土としても好適に使用でき、また、灰そのものの水による影響がないので砂置換工法などに適している。また、粉分がなく、粒状であるため、透水性舗装やグラウンドなどの透水材としても好適である。
さらに、上記の実施の形態では、土木工事用粒状下地材１が第１の粒状体２と第２の粒状体３との混合体であったが、第１の粒状体２のみでも構わない。
【００２３】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例を詳しく説明する。
【００２４】
（実施例１）
材料全体に５重量％〜７重量％の割合で加水した状態で、以下表１に示す成分を有する焙焼炉灰と、骨材としての粒度調整砕石（Ｍ−３０）とを容量比で２．０：１．０の割合で撹拌混合し、混合物を得た。
この混合物を、筒状の容器に入れ、筒状の容器をその中心軸が略水平状態に保たれた状態で、１日に２〜３回程度中心軸周りに数回ずつ回転させながら、１ヶ月間自然乾燥させて本発明の土木工事用粒状下地材を得た。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
つぎに、再生クラッシャーラン（ＲＣ−４０）を用いて厚み２００ｍｍの下層路盤を形成したのち、この下層路盤の上に、上記のようにして得られた土木工事用粒状下地材を敷きつめ、散水しつつ振動コンパクターで押し固め、厚み１５０ｍｍの上層路盤を形成した。
そして、この上層路盤を形成した直後、２４時間後、３日後、１週間後、１ヶ月（４週間）後、３ヶ月後、６ヶ月後に、それぞれ上層路盤上に載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【００２７】
（比較例１）
実施例１の土木工事用粒状下地材に代えて、粒度調整砕石（Ｍ−３０）のみを用いて上層路盤を形成した以外は、実施例１と同様にして、上層路盤を形成した直後、２４時間後、３日後、１週間後、１ヶ月（４週間）後、３ヶ月後、６ヶ月後に、それぞれ上層路盤上に載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力係数を求めた。
【００２８】
（比較例２）
実施例１で得られた土木工事用粒状下地材に代えて、実施例１で得られた混合物を直接用いて上層路盤を形成した以外は、実施例１と同様にして、上層路盤を形成した直後、２４時間後、３日後、１週間後、１ヶ月（４週間）後、３ヶ月後、６ヶ月後に、それぞれ上層路盤上に載荷盤荷重をかけ沈下量をそれぞれ測定し、その結果から地盤反力を求めた。
【００２９】
上記実施例１および比較例１、２で測定した地盤反力の経時変化を図３に示した。
図３に示すように、本発明の土木工事用粒状下地材によれば、本発明の土木工事用粒状下地材は、粒度調整砕石のみの場合は勿論のこと、混合物を直接用いた場合に比べ、施工直後の地盤反力が大きく、緊急時の施工に適していることがわわかる。
【００３０】
しかも、混合物を直接用いた場合に比べれば劣るものの、地盤反力が経時的に向上することがよくわかる。すなわち、水分により、灰そのものには劣るものの再固化により経時的に強度が向上するものと思われる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかる土木工事用粒状下地材は、以上のように、従来埋め立て処分等されていた焼却灰等の灰を成分中に含んでいるので、灰のリサイクルを図ることができ、従来の灰の埋立処分地等が不要になるとともに、灰の処分コストを低減できる。
特に請求項２の下地材のようにすれば、押し固めによりより緻密で、強度的に優れた下地層を形成することができる。
【００３２】
また、本発明にかかる土木工事用粒状下地材の製造方法は、以上のように構成されているので、本発明の土木工事用粒状下地材を得ることができる。
そして、請求項４の製造方法のようにすれば、焙焼炉等で得られた灰を、外部に飛散させたりすることがなく有効利用できる。すなわち、灰という一般的にとらわれがちな扱いにくいという問題がまず解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明にかかる土木工事用粒状下地材の１つの実施の形態を模式的に説明する説明図である。
【図２】本発明にかかる土木工事用粒状下地材の製造方法の１つの実施の形態を模式的に説明する説明図である。
【図３】実施例１および比較例１、２の上層路盤の地盤反力の経時変化をあらわすグラフである。
【符号の説明】
１  土木工事用粒状下地材
２  第１の粒状体
２１  骨材
２２  固化物
２３  灰
２４  水
３  第２の粒状体（固化物のみ）
４  混合装置
７  ロータリーキルン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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