(57)【要約】【課題】空気圧送工法を利用して液状物と固形物の混合物及び高分子系改質剤を混練することにより空気圧送管内で液状物と固形物の混合物の改質を行うことができる空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法及び装置を提供する。【解決手段】空気圧送管の内部に液状物と固形物の混合物を送り込む処理と、空気圧送管の内部に圧縮空気を注入して、空気圧送管の内部を混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理する処理とを有する。混合物を空気圧送する空気圧送管の内部に高分子系改質剤を注入し、空気圧送中に、混合物と高分子系改質剤を混練して混合物を改質する処理を有する。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧送管の内部に液状物と固形物の混合物を送り込む処理と、
前記空気圧送管の内部に圧縮空気を注入して、前記空気圧送管の内部を前記混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理する処理と
を有する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項２】
前記混合物を空気圧送する前記空気圧送管の内部に高分子系改質剤を注入し、空気圧送中に、前記混合物と前記高分子系改質剤を混練して前記混合物を改質する処理を有する請求項１に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項３】
前記高分子系改質剤は、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したもの、或いはアクリルアミドとアクリル酸又はアクリル酸塩を共重合したもので、分子量が１００万以上のものである請求項２に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項４】
前記混合物を改質する処理は、前記混合物を圧送する距離に対する前記空気圧送管の内部の空気流量に基づいて行われる請求項２または３に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項５】
前記混合物を改質する処理は、前記空気圧送管の内部の空気流量と混合物送り量の混合比に基づいて行われる請求項２または３に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項６】
前記混合比を、前記空気流量の計測値と前記混合物送り量の計測値により管理する請求項５に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項７】
前記混合物を改質する処理は、前記圧縮空気の注入部の圧力における中央値、平均値、３〜４ｋｇ／ｃｍ2 以上の割合値に基づいて管理される請求項２または３に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項８】
前記混合物と前記高分子系改質剤を混練する際の前記高分子系改質剤の最適添加量を、前記混合物と前記高分子系改質剤を入れた小型瓶容器を手で振って内容物を攪拌し混合状態を確認するシャフリング試験に基づいて決定する請求項２から７のいずれかに記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項９】
前記混合物が空気圧送される距離を、前記空気圧送管の内部のプラグ流発生距離から圧送不可能距離までとする請求項１から８のいずれかに記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【請求項１０】
管体からなる空気圧送管と、
前記空気圧送管に接続され、前記空気圧送管に液状物と固形物の混合物を送り込む送泥ポンプと、
前記送泥ポンプの接続部下流側で前記空気圧送管に接続され、前記空気圧送管に高分子系改質剤を注入する注入機と、
前記注入機の接続部下流側で前記空気圧送管に接続され、前記混合物が前記空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように前記空気圧送管に圧縮空気を送り込む空気圧縮機と
を有する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理装置。
【請求項１１】
前記送泥ポンプに送られる前記混合物の流量を計測する流量計と、前記空気圧送管の管内圧力を計測する圧力計とを有し、前記流量計により計測された流量及び前記圧力計により計測された管内圧力に基づき、前記混合物が前記空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理する請求項１０に記載の空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法及び装置に関し、特に、軟弱な浚渫土と高分子系改質剤を空気圧送中に混合することによって浚渫土の改質を行う空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川や湖沼等の浚渫工事において発生する大量の軟弱な浚渫土は、内陸部に確保した処分地に投入することにより処理されている。この軟弱な浚渫土は、水と土砂等が混じり合って泥水のようになった状態、即ち、液状物と固形物の混合物となっており、処理に際しては、処分地の早期利用を図るためセメント固化処理工法を採用することが多くなってきている。
【０００３】
ところで、近年、その処分地が不足して十分確保することができなくなっている上に、確保できたとしても様々な対策を必要とすることから、セメント系の固化処理は敬遠される傾向にある。この処分地の不足は、港湾等の大規模浚渫や維持浚渫においても同様であり、海上空港等のように事前に大規模埋立地を確保する事業以外のものでは、浚渫計画が円滑に進まないことが多い。
【０００４】
一方、内陸土木工事等において発生する建設泥土については、泥水を使用する、例えば、地中連続壁工法や泥水（泥土）シールド工法等が多く用いられており、その泥土処理に多額の費用をかけている。この泥土処理には、自然脱水或いは強制脱水等による物理的方法と、セメント系固化や石灰系固化或いは高分子系固化による化学的方法がある。
【０００５】
物理的方法は、主に脱水・減溶化を目的にしており、水切りや天日乾燥による自然脱水では仮置場等の比較的広い用地を必要とし、底面脱水や機械脱水による強制脱水では凝集剤等の脱水促進剤を使用することが多く化学的方法との中間的な方法とも言え、都市部で中小規模の場合に用いられている。化学的方法は、泥土そのものを固化するものであって直接的には減溶化を目的にしていない。セメント系や石灰系の固化材を用いた処理においては、上述した浚渫土の処理の場合と同様な問題が指摘されているが、高分子系の固化材を用いた処理については、固化材は中性であり処理土が低強度となることから、同様な問題を発生させることはない。
【０００６】
このように、建設泥土の場合、土質条件、利用目的、処分地の有無、環境への影響等を考慮して処理方法が選択されるが、浚渫土の場合、建設残土とは異なり大量を連続して処理することが求められるので、建設泥土の場合と同様な処理方法では対応できない。特に、高分子系の固化材を用いた処理については、現在、バックホウ撹拌による方法と二軸式パドルミキサ撹拌による方法が用いられているが、これらの処理方法は規模が小さい場合或いはバッチ形式の場合に対応するものであって、大量の浚渫土を連続して処理することはできない。
【０００７】
そこで、高分子系の固化材を使用して大量の軟弱な浚渫土を連続的に固化処理する浚渫土の固化処理方法について考察する。なお、高分子系固化材は、セメントと異なり処理土の強度発現が低いことから、セメント系の固化処理と区別するため、高分子系改質剤と称するものとする。
【０００８】
（高分子系改質剤）
高分子系改質剤は、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したもの、或いはアクリルアミドとアクリル酸又はアクリル酸塩を共重合したもので、分子量が１００万以上のものとする。このような高分子系改質剤として、例えば、クリサットＣ−３３３Ｌ（商品名、栗田工業株式会社製）がある。これは、中性の水溶性高分子であって合成系（液体）であり、この他に天然系（粉末）のクリサットＣ−１０１（商品名、栗田工業株式会社製）があり、シールド泥土の固化用として一般的に用いられている。
【０００９】
この高分子系改質剤を浚渫土等の泥土に添加混合すると、塑性化し自立するようになる。これは、先ず、添加・混合の外的作用により、土粒子表面に水溶性高分子が吸着し、吸着した水溶性高分子は、自由水を吸収しながら溶解し、高い粘性を示すようになって、次に、混練・撹拌の外的作用により、土粒子相互を架橋・吸着し、凝集・団粒化を繰り返して、その後、泥土全体に団粒化構造を形成することにより自由水を固定し、液体状の泥土を塑性化し自立させる、と説明されている。
【００１０】
（高分子系改質剤による改質）
高分子系改質剤による改質の一般的特徴として以下の点が上げられる。
１．添加量が少ない（２〜５ｋｇ／ｍ3 ）。２．改質時間が短い（３０秒から１８０秒）。３．少量・短時間で改質するため泥土のある場所（現場）での処理が可能（養生時間不要）。４．処理直後のダンプ運搬が可能。５．振動を受けても再流動化や浮水が発生しない。６．荷台や容器等に付着し難い。７．降雨等による再流動化が生じない。８．処理土は中性であるため植物の発芽・生育性がよい。９．処理土は一般残土（普通土）として利用できる。１０．砂分が多く含水比が少ない処理土の場合、コーン指数ｑｕ＝２００ｋＮ／ｍ2 以上の強度が得られる。１１．シルト・粘土分が多く含水比が多い処理土の場合、コーン指数ｑｕ＝２００ｋＮ／ｍ2 以上の強度が得られない。１２．石灰・セメントを併用することで強度を得ることができる。１３．処理直後に強度が得られない場合でも比較的短期間に自然乾燥し強度が得られる。
【００１１】
（高分子系改質剤の混練）
泥土に高分子系改質剤を添加し混練する場合、バックホウ撹拌による方法と二軸式パドルミキサ撹拌による方法が用いられているが、各攪拌方法の特徴として、以下の点が上げられる。先ず、バックホウ混練の場合、１．費用が安価である、２．装置構成が簡易である、３．機動性を発揮できる、４．改質品質にばらつきが多い、５．改質剤の添加率（ロス率）が多い、６．バッチ処理に近く連続処理ではない、７．混練時間は比較的長い、８．大量処理には不向きである。
【００１２】
次に、二軸式パドルミキサの場合、１．連続的処理が可能である、２．システム管理が容易である、３．品質にばらつきが少ない、４．改質剤の添加率（ロス率）が少ない、５．粉体・液体双方の添加が可能である、６．大量の処理には不向きである、７．装置構成が簡易ではない、８．改質時間が比較的長いもの（シルト・粘土主体又は含水比が大きいもの）には不向きである、９．礫混じり泥土やゴミ混じり泥土には不向きである。
【００１３】
上述したように、軟弱な浚渫土の混練にバックホウ撹拌或いは二軸式パドルミキサ撹拌を用いた場合、大量の処理や連続した処理に向かず、礫やゴミが混じったり品質がばらついたりすることへの対策等も必要となる。このため、高分子系の固化材を使用して大量の軟弱な浚渫土を連続的に固化処理することができる、新たな混練方法が望まれる。
【００１４】
（大量連続処理可能な混練方法の提案）
ところで、浚渫土を固化処理するものとして管中混合固化処理方法がある。この処理方法は、圧縮空気を利用してセメントスラリーと浚渫土を混練するものであり、空気圧送工法を利用した大量連続処理に最適なものとして普及している。そこで、この空気圧送工法を利用した混練方法が高分子系改質剤の混練に適用できるかどうかを検討した。
【００１５】
（空気圧送の原理）
空気圧送工法は、泥土だけの圧送、所謂ポンプ圧送での圧力損失を、圧縮空気の注入により相対的に管内の浚渫土の割合を少なくし併せてプラグ流を形成することで、低減するものである。この空気圧送工法は、圧縮空気の膨張エネルギを利用するものでありそれが移動しながら膨張していくことから、圧送元ポンプ等によるエネルギ注入に比べてエネルギ効率が良いと言われている。空気圧送の基礎パラメータとしては，圧縮空気流量、圧送管径、圧送圧力等があり、これらによって圧送能力が支配されるため、泥水状の軟弱な浚渫土等を空気圧送する場合、パラメータを十分考慮した上で施工される。
【００１６】
（管中混合固化処理工法）
管中混合固化処理工法は、空気圧送を利用して固化材の混練を行うものであり、空気圧送中のプラグ流による乱流或いは強制的に発生させた乱流を利用して、機械的な撹拌力によらずに輸送手段として使用している圧縮空気のみから混練のエネルギを得るものである。具体的には、プラグ流のみでの混練、曲管の組合せによる混練、拡大管による注入混練、管内羽根による混練等（特許文献１，２，３参照）が提案されている。
【００１７】
この空気圧送による浚渫土の輸送は、圧縮空気の膨張エネルギと圧縮空気による浚渫土摩擦抵抗の低減で成り立っていることから、管内圧力を制御することが最も重要である。これは、管中混合固化処理工法についても同様である。言い換えれば、空気圧送を行う場合、閉塞を発生させないように管理運営することが必要である。そのため、空気圧送を計画する際は、管内圧力を念頭に、輸送物の性質（粘性・比重等）に基づき空気圧送距離、管径、空気流量、輸送物量等を決定している。
【特許文献１】特許３４１０５３３号公報
【特許文献２】特開２００１−０７０９９１号公報
【特許文献３】特許２９５０８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、空気圧送工法を利用した混練方法により高分子系改質剤と浚渫土を混練する場合、改質に伴って輸送物体の粘性・摩擦係数等が増大して行き液状物から塑性状態を経て固形物へと変化する。このように輸送物体の状態が変化するのは、空気圧送における管理の主体である空気注入圧力管理の点では全く好ましくないものであり、短距離でも閉塞状況が発生する可能性が大きいと考えられる。
【００１９】
また、空気圧送時に発生するプラグ流や混練装置により、添加された高分子系改質剤を混合することができたとしても、その後は、閉塞状態となって混練撹拌が達成できない可能性が大きいと思われる。圧送管内が閉塞状態になると、圧縮空気注入部の圧力の増大、輸送物の搬送速度の低下、プラグ流の崩壊等が発生するため、高分子系改質剤を使用した空気圧送方法による浚渫土の改質を行う場合、圧送管内に閉塞状態を発生させないことが重要である。
【００２０】
一般的な空気圧送方法において搬送対象となるのは、流体か粉体或いはカプセル収納されたものなので、空気圧送工法を利用して高分子系改質剤と浚渫土を混練することにより管内で改質を行うことができた場合、塑性状態で或いは固形物状態で搬送物を空気圧送することになり、画期的なことであると考える。
【００２１】
この発明の目的は、空気圧送工法を利用して液状物と固形物の混合物及び高分子系改質剤を混練することにより空気圧送管内で液状物と固形物の混合物の改質を行うことができる空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、この発明に係る空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法は、空気圧送管の内部に液状物と固形物の混合物を送り込む処理と、空気圧送管の内部に圧縮空気を注入して、空気圧送管の内部を混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理する処理とを有している。
【００２３】
上記構成を有することにより、空気圧送管の内部に送り込まれた液状物と固形物の混合物は、空気圧送管の内部に圧縮空気が注入されて必要な調整管理が行われることで、空気圧送管の内部を混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送される。
【００２４】
また、この発明に係る空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理装置は、管体からなる空気圧送管と、空気圧送管に接続され、空気圧送管に液状物と固形物の混合物を送り込む送泥ポンプと、送泥ポンプの接続部下流側で空気圧送管に接続され、空気圧送管に高分子系改質剤を注入する注入機と、注入機の接続部下流側で空気圧送管に接続され、混合物が空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように空気圧送管に圧縮空気を送り込む空気圧縮機とを有している。
【００２５】
上記構成を有することにより、送泥ポンプから空気圧送管に液状物と固形物の混合物が送り込れ、注入機から送泥ポンプの接続部下流側で空気圧送管に高分子系改質剤が注入され、空気圧縮機から注入機の接続部下流側で空気圧送管に混合物が空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように圧縮空気が送り込まれる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、この発明によれば、液状物と固形物の混合物は、空気圧送管の内部に送り込まれた後、空気圧送管の内部に圧縮空気が注入され、必要な調整管理によって、空気圧送管の内部を混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるので、空気圧送工法を利用して液状物と固形物の混合物及び高分子系改質剤を混練することにより空気圧送管内で液状物と固形物の混合物の改質を行うことができる。
【００２７】
また、この発明に係る空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理装置により、上記空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
（高分子系改質剤の混練実験）
河川や湖沼或いは港湾等の水底の土砂を堀り取る浚渫工事において発生する大量の軟弱な浚渫土は、水分と土砂等が混じり合って泥水のようになっている。このような水分と土砂等が混じり合って泥水のような状態にあるものを、ここでは、液状物と固形物の混合物と捉え、高分子系改質剤による新しい改質方法の対象とする。なお、液状物と固形物の混合物としては、軟弱な浚渫土の他、例えば、泥水シールド泥水（泥土）やリバース工法等における場所打ち坑泥水等の建設泥土（泥水）、連続壁泥水やベノト坑工法における場所打ち坑泥水や地盤改良排泥等の建設セメント混入泥土（泥水）、或いは調整池ヘドロ処理等で生ずる一般建設泥土等がある。
【００３０】
このような液状物と固形物の混合物に対する、高分子系改質剤による新しい改質方法を開発するに当たり、高分子系改質剤の基礎的な改質特徴を調査することを目的とした机上実験、混練可能性を確認することを目的とした空気圧送方法による高分子系改質剤混練基礎実験、圧送距離と空気流量の品質影響調査を目的とした空気圧送方法による高分子系改質剤混練本実験を行った。
【００３１】
１．高分子系改質剤の机上実験
（１）調査項目と試験条件
模擬土に高分子系改質剤を添加してモルタルミキサを使用して攪拌し、最適添加量、添加量変化と改質効果の関係、撹拌時間と改質効果の関係について調査した。添加量変化と改質効果の関係は添加量を０〜６ｋｇ／ｍ3 の範囲で変化させ、添加量変化に対する改質効果は添加量を０．５ｋｇ／ｍ3 刻みで変化させ、攪拌時間と改質効果の関係は攪拌時間を０〜３００秒の間で変化させ、それぞれ試験を行った。それぞれの改質効果は、落下回数が０回（ｎ０）と５０回（ｎ５０）におけるテーブルフロー（平面上の試料の広がり）値とした。
【００３２】
（２）最適添加量の評価基準
最適添加量を判定する基準として、１．テーブルフロー値が最も低い（１００ｍｍに近い値）、２．落下回数を５０回とした（ｎ５０）場合のテーブルフロー値と落下させない（ｎ０）場合の初期テーブルフロー値の差が最小となる、３．模擬土が団粒化する、４．模擬土が粘らない（過剰に添加されていない）、の４つを設けた。
【００３３】
（３）テーブルフロー試験
改質効果を確認するため、「ＪＩＳ  Ｒ５２０１：セメントの物理試験方法」に準拠したテーブルフロー試験を採用した。なお、ＪＩＳでは、落下回数を１５回としているが、改質の変化を明確にするため落下回数を５０回とした。なお、評価基準は、使用した高分子系改質剤（クリサットＣ−３３３Ｌ）の製造元である栗田工業株式会社のものに従った。テーブルフロー値（ｍｍ）とそのときの外観・感触及び評価は次のようになる。
テーブルフロー値１０５未満で小さな塊状からパサパサな砂粒状となった場合は◎、テーブルフロー値１０５〜１１５で塊状からボロボロの小さな塊状となった場合は○、テーブルフロー値１１５〜１２５で塊状となった場合は○或いは△、テーブルフロー値１２５〜１３５でやや柔らかな塊状（団子状）となった場合は△、テーブルフロー値１３５を越えて変化無しからベタベタの餅状となった場合は×。
【００３４】
（４）模擬土
安定した試験結果を得るため、机上実験用の模擬土を作成した。模擬土の配合は、１ｍ3 につき、硅砂：２４４ｋｇ、シルト（トチクレー（商品名））：７３１ｋｇ、水：６５０ｋｇとし、目標テーブルフロー値を３５０ｍｍ、目標密度を１．６２５ｇ／ｃｍ3 とした。つまり、模擬土は、軟弱な浚渫土のように、水と土砂等が混じり合って泥水のようになった状態、即ち、液状物と固形物の混合物となっている。
【００３５】
（５）最適添加量の試験
図１は、テーブルフロー試験の結果をグラフで示す説明図である。図中、テーブルフロー値３００ｍｍは、天板からこぼれ落ちた状態であり３００ｍｍ以上の広がりを示す。図１に示すように、添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）５．０の値が落下回数０回（ｎ０）で約１００ｍｍ、落下回数５０回（ｎ５０）で約１１９ｍｍ、その差が約１９ｍｍで、添加中最もよい評価であった。また、添加量５．５，６．０では、模擬泥土が糸を引く状態になっており、過剰添加であると思われた。また、この過剰添加は、落下回数０回では影響しないが落下回数が５０回では影響し大きくなる傾向があることが分かった。これらの結果から、この模擬土に対する最適添加量を５．０ｋｇ／ｍ3 とした。
【００３６】
（６）添加量と改質効果の関係
図２は、添加量とテーブルフロー値の関係をグラフで示す説明図である。図２に示すように、添加量を０．５ｋｇ／ｍ3 刻みで変化させ、テーブルフロー試験を落下回数０回（ｎ０）と落下回数５０回（ｎ５０）で行い、改質効果をより明確に判定できると思われるその差（ｎ５０−ｎ０）をグラフ化した。
落下回数５０回と落下回数０回の差が小さい方がより改質効果が大きいと考えられることから、その値に注目すると、添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）３．０〜４．０間は上昇し、４．５から５．０間で低下しほほ同様な値（テーブルフロー値が約２２ｍｍと約１９ｍｍ）を経て、添加量５．５以降上昇する。従って、この模擬土の場合、最適添加量は５．０ｋｇ／ｍ3 であることが分かる。
【００３７】
（７）撹拌時間と改質効果の関係
図３は、攪拌時間に対するテーブルフロー値をグラフで示し、（ａ）は落下回数０回における説明図、（ｂ）は落下回数５０回における説明図、（ｃ）は落下回数５０回と０回における差の説明図である。ここでは、最適添加量（５．０ｋｇ／ｍ3 ）及びその付近（４．０，６．０ｋｇ／ｍ3 ）の添加量における、攪拌時間と改質効果についての関係を調査した。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、テーブルフロー値が１００になる時間、即ち、改質時間は、添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）が４で約２２５秒、５で約１８０秒、６で約６０となり、添加量が５では最適添加量試験と同じ１８０秒、４では最適添加量の１．２５倍、６では最適添加量の０．３３倍の時間が掛かることが分かった。過剰添加の場合、改質速度は急速に早まるが、過少添加の場合、過剰添加ほど速度変化は大きくない。この現象は、落下回数５０回の場合も同様となった。
【００３９】
また、図３（ｂ）に示すように、改質後、更に撹拌すると、落下回数５０回の場合は、改質効果が減少していくことが分かった。この現象は、落下回数０回の場合では、見られないが、図３（ｃ）に示すように、落下回数５０回と０回における差で見た場合、更に明瞭に示される。つまり、最適添加量の５ｋｇ／ｍ3 では最適撹拌時間の範囲が広く、その他の場合と際立った違いを示している。
【００４０】
これらの試験から次のことが分かった。
・泥土にはそれぞれ最適添加量が存在する。
・添加量によりそれぞれ最適撹拌時間が存在する。
・過剰添加或いは過少添加でも撹拌時間の調節で同様な効果を発揮することができる（±１．０ｋｇ／ｍ3 の範囲内。但し、最適撹拌時間の場合）。
・最適撹拌時間を超える過剰撹拌を行った場合は改質効果が低下する。
・最適添加量の最適撹拌時間は範囲が広く３０秒程度の幅がある。
【００４１】
（８）シャフリング試験
空気圧送中の浚渫土に高分子系改質剤を添加して改質する方法を開発するため、空気圧送の混練に機能が似ているシャフリング試験を行い、空気圧送による混練の可能性実験を行った。シャフリング試験は、例えばポリエチレン製の小型瓶容器に模擬土と高分子系改質剤を入れた後、小型瓶容器を手で振って内容物を攪拌し、模擬土と高分子系改質剤の混合状態を確認するものである。攪拌は、０秒（攪拌しない）、１０秒、２０秒、３０秒、１２０秒の５回行い、それぞれについて落下回数０回と落下回数５０回のテーブルフロー試験を行った。
【００４２】
図４は、シャフリング時間とテーブルフロー値の関係をグラフで示し、（ａ）は落下回数０回（ｎ０）の説明図、（ｂ）は落下回数５０回（ｎ５０）の説明図、（ｃ）は落下回数５０回と０回における差（ｎ５０−ｎ０）の説明図である。このシャフリング試験において、高分子系改質剤の添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）を、２．０、４．０、５．０、６．０の各量としたが、２．０では全く改質しなかった。
【００４３】
図４に示すように、シャッフリング試験の結果、次のことが分かった。
・落下回数０回におけるシャフリングによる改質は、何れの場合もシャフリング時間約２０秒で最も良く、その後は殆ど変化しなかった（（ａ）参照）。
・落下回数５０回におけるシャフリングによる改質は、添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）が６．０の場合、シャフリング時間約２０秒で最も良く、４．０，５．０の場合、シャフリング時間約３０秒で最も良いが、シャフリング時間約２０秒でのテーブルフロー値の差は少ないので何れの場合でもほぼ同様であると言える（（ｂ）参照）。
・落下回数５０回と０回における差（ｎ５０−ｎ０）で見たシャフリングによる改質は、添加量が４．０，５．０の場合、シャフリング時間約３０秒で最も良く、添加量が６．０の場合、シャフリング時間約２０秒で最も良い。
・全ての場合、テーブルフロー値は、モルタルミキサによる場合より低下している。
・最適添加量は、モルタルミキサによる場合と同じく、５．０ｋｇ／ｍ3 であった。
【００４４】
これらのことから、次のように推定することができる。
・モルタルミキサによる改質時間は、添加量によって異なっていたが、シャフリングによる改質時間は、添加量に拘わらずほぼ同じである。このため、空気圧送で混練する場合、添加量の増減によって圧送距離を変更する必要が無いと思われる。
・シャフリング試験においては、シャフリング時間約２０秒から３０秒で改質が完了し、モルタルミキサによる改質時間（５．０ｋｇ／ｍ3 で約１８０秒）よりかなり反応が速い。このため、圧送距離は短くて良いと考えられる。
・シャフリングによる改質後に改質変化が無いので、空気圧送ではモルタルミキサによる改質品質まで到達しないことも考えられる。
・シャフリング試験においても最適添加量を求めることができる。
【００４５】
（９）含水比と改質効果
図５は、含水比を変化させた複数の模擬土の各構成を表にして示す説明図である。図５に示すように、４種類の模擬土（配合Ｎｏ．１〜４）は、それぞれ細骨材とシルトの配合割合を一定として、水の単位体積当たりの重量を変化させて配合されており、含水比が４４．７〜７１．２％になっている。これら各模擬土には、含水比によりそれぞれの目標とするテーブルフロー値を設定した。このように、改質における含水比と添加量の関係を調査するため、含水比が異なる模擬土を作成し、それぞれの最適添加量を測定した。なお、配合Ｎｏ．４は、既存の模擬土（上述した机上実験用の模擬土）の配合割合である。
【００４６】
図６は、含水比変化による最適添加量試験における攪拌時間とテーブルフロー値の関係をグラフで示し、（ａ）は配合Ｎｏ．１の試験結果の説明図、（ｂ）は配合Ｎｏ．２の試験結果の説明図、（ｃ）は配合Ｎｏ．３の試験結果の説明図である。図６に示すように、含水比４４．７％の配合Ｎｏ．１における高分子系改質剤の添加量（ｋｇ／ｍ3 、以下省略）が０，１，２，３の場合（（ａ）参照）、含水比５２．７％の配合Ｎｏ．２における高分子系改質剤の添加量が０，２，３，４の場合（（ｂ）参照）、含水比６２．３％の配合Ｎｏ．３における高分子系改質剤の添加量が０，３，４，５の場合（（ｃ）参照）についての最適添加量試験結果を得た。
【００４７】
図７は、図６の各配合Ｎｏ．毎の最適添加量を表にして示す説明図であり、図８は、図７の含水比と最適添加量の関係をグラフにして示す説明図である。図７及び図８に示すように、含水比が低下（７１．２〜４４．７％）すると高分子系改質剤の最適添加量も低下（５〜３ｋｇ／ｍ3 ）する傾向があることが分かった。但し、含水比６０％以上になると、最適添加量は最高５ｋｇ／ｍ3 程度の一定値になる傾向を示した。
【００４８】
２．空気圧送方法による高分子系改質剤混練基礎実験
空気圧送による圧送管内での浚渫土（液状物と固形物の混合物）と高分子系改質剤との混練方法を開発するに当たり、混練による改質の可能性を確認するための基礎的な実験を行った。
【００４９】
（１）実験概要
基礎実験は、水と土砂等が混じり合って泥水のようになった浚渫土を想定した模擬土をミキサーで０．５ｍ3 作成し、模擬土の送り量、即ち、送泥量（混合物送り量）を６０Ｌ／ｍｉｎで、高分子系改質剤投入量を０．３Ｌ／ｍｉｎでそれぞれ一定とした。高分子系改質剤は、クリサットＣ−３３３Ｌ（液体）を使用した。この基礎実験は、改質の可能性を確認するためのものであり閉塞を発生させない圧送距離の選定が必要であることから、圧送距離を比較的短い２６ｍと７６ｍにした。また、撹拌力の影響調査のため、注入空気流量を１００ＮＬ／ｍｉｎと２００ＮＬ／ｍｉｎにした。
よって、実験は、送泥量（Ｌ／ｍｉｎ、以下省略）６０、添加量（Ｌ／ｍｉｎ、以下省略）０．３を共通として、圧送距離（ｍ、以下省略）が２６で空気流量が１００の実験例１、圧送距離が２６で空気流量が２００の実験例２、圧送距離が７６で空気流量が１００の実験例３、圧送距離が７６で空気流量が２００の実験例４の４例となる。
【００５０】
実験設備は、鋼管（φ４０ｍｍ）、ミキサ（０．５ｍ3 用）、アジテータ（１．０ｍ3 用）、及びスクイズポンプを使用して構成した。実験の評価は、目視観察、テーブルフロー値（「ＪＨＳ  Ａ  ３１３」テーブルフロー試験に準拠）、密度、管内圧力（圧縮空気注入部・吐出部）の各項目のデータを採取して行った。模擬土は、「１．高分子系改質剤の机上実験」で用いたものと同様の配合とした。
【００５１】
（２）実験結果
先ず、基礎実験における改質度を調査するため、模擬土のテーブルフロー値及び密度を計測して性状を調べた。図９は、基礎実験における各実験例のテーブルフロー値及び密度、バラツキの度合を表で示す説明図である。
【００５２】
次に、高分子系改質剤の添加前後における管内圧力の変化を計測した。図１０は、基礎実験における各実験例の管内圧力変化をグラフで示し、（ａ）は注入部の説明図、（ｂ）は吐出部の説明図である。図１０に示すように、実験の結果、実験例の全てで、管内圧力は高分子系改質剤の添加前より添加後の方が増加しており、何らかの改質が進んでいるものと推定できる。特に、実験例４は、圧力増加が著しく最も改質が進んでいると思われる。
【００５３】
次に、高分子系改質剤の改質効果を確認するため、吐出状態を目視調査した。図１１は、基礎実験における各実験例の吐出状態の目視調査結果を表で示す説明図である。図１１に示すように、目視の結果、実験例４以外の各実験例では、高分子系改質剤が十分分散せず改質剤の塊が見られることから混練が不十分であることが分かった。
【００５４】
次に、高分子系改質剤添加後のテーブルフロー値を計測した。図１２は、基礎実験における各実験例の高分子系改質剤添加後のテーブルフロー値をグラフで示す説明図である。図１２に示すように、全ての実験例で、テーブルフロー値は高分子系改質剤添加後の方が添加前より小さくなっており、改質が進んでいることが分かった。
【００５５】
次に、高分子系改質剤添加前後の密度を計測した。図１３は、基礎実験における各実験例の高分子系改質剤添加前後の密度計測結果を表で示す説明図である。図１３に示すように、高分子改質剤を添加した前と添加した後で密度の変化は無かった。但し、実験例４については、改質が進んでいるため他と同様な方法で密度を測定することができなかった。
【００５６】
次に、改質状況の指標の１つとして、改質効果度（模擬土テーブルフロー値／改質土テーブルフロー値）について考察した。図１４は、基礎実験における各実験例の改質効果度の計測結果を表で示す説明図である。図１４に示すように、空気流量が多いほど改質度が良い傾向にあることが分かる。また、圧送距離が長いほど改質効果があると思われる。
【００５７】
（３）基礎実験のまとめ
基礎実験の目的は、浚渫土の空気圧送中に高分子系改質剤を添加し、空気圧送中に発生するプラグ流の混練作用で改質可能かどうかを確認することであった。プラグ流の混練作用により、空気圧送中の浚渫土と高分子系改質剤は混ぜ合わされた上に強制的にこねられる状態になり、このような状態を経て浚渫土に高分子系改質剤が効果的に作用し改質が行われると考えられる。目視調査では、空気流量が１００ＮＬ／ｍｉｎの場合と距離が２６ｍで空気流量が２００ＮＬ／ｍｉｎの場合に、吐出部からクリサットの塊が発見され、混練が不十分であることが分かった。しかし、距離が７６ｍで空気流量が２００ＮＬ／ｍｉｎ（実験例４）の場合は、クリサットの塊がなく目視による改質状況が最も良い状態であった。
【００５８】
管内圧力では、注入部及び吐出部の全ての場合で改質剤添加後の方が改質剤添加前より高くなっており、加えて、目視調査で最も良い評価であった実験例４は管内圧力が最も高くなっていることから、管内圧力が改質品質に影響を与えている可能性があることが分かった。一方、改質度合いが進むに連れて管内圧力が高くなることから、良質な改質を求めると閉塞の危険性があることが分かった。また、テーブルフロー値及び改質効果度では、空気流量が多い程、圧送距離が長い程、改質が進む傾向があることが分かった。このことから、空気流量及び圧送距離が、改質度合いを左右する重要な要素であることが分かった。
【００５９】
このように、浚渫土の空気圧送中に高分子系改質剤を添加し、プラグ流の混練作用で改質可能かどうかを確認する基礎実験によって得られた各結果から、空気圧送工法における高分子系改質剤による浚渫土の改質工法は、大きな可能性があると判断した。
【００６０】
（空気圧送方法による高分子系改質剤混練本実験）
上述したように、高分子改質剤の改質机上実験により高分子系改質剤の特徴を確認し、基礎実験により空気圧送による改質の可能性を確認した。その結果、改質品質には圧縮空気量と圧送距離が密接に関係していると考えられる。従って、実施工への適応性を調査することを目的とする本実験は、その品質に関係する要素の解明を主体に考え、５例の圧縮空気量と３例の圧送距離を組み合わせて行った。
【００６１】
１．実験概要
（１）実験方法
実験は、一定した品質に作成した模擬土を送泥用ポンプで管内に圧送し、管内に定量の高分子系改質剤を注入した後、管内に圧縮空気を注入して空気圧送を行い、吐出口より排出された改質土を改質効果評価試験用の試料として採取することにより行う。模擬土は、上述した基礎実験に用いたものと同様の配合とした。
【００６２】
（２）実験に用いた空気圧送装置
図１５は、空気圧送方法による高分子系改質剤混練本実験を行うための空気圧送装置の配置構成を示す説明図である。図１５に示すように、空気圧送装置１０は、第１圧送管１１、第２圧送管１２、及び第１圧送管１１と第２圧送管１２を連結する圧送ホース１３からなる空気圧送路、及び空気圧送路における空気圧送状態に関する種々のデータを管理すると共にそれらのデータの演算処理を行うパーソナルコンピュータ（パソコン）を格納したユニットハウス１４を有している。なお、第１圧送管１１と第２圧送管１２には、内径が４０ｍｍ（φ４０）の管体を使用した。
【００６３】
模擬土を作り出す作泥用のミキサ１５は、送泥管１６ａによって、例えばスクイズポンプからなる送泥ポンプ１７に、送泥ポンプ１７は送泥管１６ｂによって第１圧送管１１に、それぞれ接続されており、ミキサ１５によって作り出された模擬土は、図示しないアジテータ（撹拌装置）を経て送泥ポンプ１７に送られ、送泥ポンプ１７によって第１圧送管１１に送り出される。送泥管１６ｂには、送泥ポンプ１７側にミニ注入機１８の送出管が、第１圧送管１１側に空気圧縮機１９の送出管が、それぞれ接続されており、ミニ注入機１８から高分子系改質剤が注入され、空気圧縮機１９から圧縮空気が送り込まれる。
【００６４】
送泥管１６ｂを経て第１圧送管１１に送られた模擬土と高分子系改質剤は、第１圧送管１１、圧送ホース１３、第２圧送管１２の内部を空気圧送され、第２圧送管１２の吐出口１２ａから第１排泥槽２０に、改質土として排出される。第１排泥槽２０には、例えばスクイズポンプからなる排泥ポンプ２１が接続されており、第１排泥槽２０に排出された改質土は、排泥ポンプ２１によって排泥ホース２２ａを介し仮置き場（図示しない）へ送られる。
【００６５】
第２圧送管１２には切替バルブ２３が設けられており、この切替バルブ２３によって、安定した空気圧送状態になるまで循環させることができ、空気流量や圧力等が安定した後、高分子系改質剤を注入することができるシステムとなっている。第２圧送管１２から第２排泥槽２４に排出された模擬土は、排泥ポンプ２１によって排泥ホース２２ｂを介しミキサ１５に戻される。また、送泥管１６ａには、送泥ポンプ１７に送り込まれる模擬土の流量を計測する流量計２５が、第１圧送管１１の送泥管１６ｂとの接続部近傍には圧力計Ｐ０が、第１圧送管１１の圧送ホース１３との接続部近傍には圧力計Ｐ１が、第２圧送管１２の圧送ホース１３との接続部近傍には圧力計Ｐ２が、それぞれ装着されている。
【００６６】
即ち、空気圧送装置１０は、管体からなる空気圧送管（第１圧送管１１、第２圧送管１２、圧送ホース１３）と、空気圧送管に接続され、空気圧送管に液状物と固形物の混合物（模擬土）を送り込む送泥ポンプ１７と、送泥ポンプ１７の接続部下流側で空気圧送管に接続され、空気圧送管に高分子系改質剤を注入する注入機１８と、注入機１８の接続部下流側で空気圧送管に接続され、混合物が空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように空気圧送管に圧縮空気を送り込む空気圧縮機１９とを有する。
【００６７】
また、空気圧送装置１０は、送泥ポンプ１７に混合物を送り込む送泥管１６ａに装着され、送泥ポンプ１７に送られる混合物の流量を計測する流量計と、空気圧送管の空気圧縮機１９の接続部下流側に装着され、空気圧送管の圧縮空気注入部及び空気圧送管の圧送出口である吐出部近傍を含む、空気圧送管の複数箇所の管内圧力を計測する複数の圧力計Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２とを有する。これら流量計２５及び圧力計Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２により得られた各種データは、ユニットハウス１４のパーソナルコンピュータに送られ、必要な演算処理が行われる。この演算処理により、混合物が空気圧送管の内部を塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理するための各種データを得ることができる。なお、圧力計Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２は、必要に応じ、１個でも４個以上でも良い。
【００６８】
（３）試験項目
改質土の改質効果を確認するため、「ＪＩＳ  Ｒ５２０１：セメントの物理試験方法」に準拠したテーブルフロー試験を採用した。この際、落下回数０回（Ｒ０）と落下回数５０回（Ｒ５０）でのテーブルフロー値を比較して、それらの比較値Ｒ（Ｒ＝Ｒ５０−Ｒ０）を求めた。なお、上述した「１．高分子系改質剤の机上実験」で得られた最適添加量における比較値ＲをＲａ（Ｒａ＝Ｒａ０−Ｒａ５０）として、Ｒに対するＲａの割合Ｋ（Ｋ＝Ｒａ／Ｒ，Ｋ０＝Ｒａ０／Ｒ０，Ｋ５０＝Ｒａ５０／Ｒ５０）を評価項目とした。
【００６９】
管内の圧力変化については、圧縮空気注入部及び吐出口の手前約４ｍの位置に圧力計を設置し、１秒に１回の頻度で記録した。バルブ操作による空気流量の設定及び設定値の維持管理のため空気流量を、また、スクイズポンプの回転数操作による模擬土流量の設定及び設定値の維持管理のため送泥量を、それぞれ１秒に１回の頻度で記録した。
【００７０】
（４）実験例
上述したように、送泥量を６０Ｌ／ｍｉｎで一定とし、高分子系改質剤の添加量を０．３Ｌ／ｍｉｎで一定とした基礎実験では、空気流量の増加に伴って改質度合いが良くなる傾向を示した。そこで、本実験では、空気流量に注目し空気流量の実験範囲を拡大するため、基礎実験に比べて、より少ない送泥量４０Ｌ／ｍｉｎと高分子系改質剤の添加量０．２Ｌ／ｍｉｎに設定した。これは、空気流量と送泥量との比を考慮したためである。高分子系改質剤は、基礎実験と同様にクリサットＣ−３３３Ｌ（液体）を使用した。なお、高分子系改質剤の添加量０．２Ｌ／ｍｉｎは、机上試験において得られた最適添加量５ｋｇ／ｍ3 から求めた（５ｋｇ／ｍ3 ×４０Ｌ／ｍｉｎ＝０．２Ｌ／ｍｉｎ）。
【００７１】
基礎実験では、圧送距離（ｍ、以下省略）２６と７６で実験したが、圧送距離２６では改質が不十分であることが分かったので、本実験では、圧送距離を７５、１００、１５０の３種類とした。また、基礎実験では、注入空気流量と改質度合いが密接に関係すると考えられたので、本実験では、注入する空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）を１００、１５０、２００、２５０、３００の５種類とした。従って、本実験は計１５例となる。なお、参考として、圧送距離２００で空気流量１００の１例、圧送距離５０で、空気流量３００，４００，５００の３例も、同時に実施した。図１６は、本実験における実験例１〜１９の各要素を一覧表にした説明図である。
【００７２】
２．実験結果Ｉ（テーブルフロー試験結果）
（１）Ｋ０値（Ｒａ０／Ｒ０）
このＫ０値は、落下回数０回におけるテーブルフロー値を机上実験と本実験で比較したものであり、１．０以上であれば、机上実験レベルと同程度或いはそれ以上の品質が得られたと考える。図１７は、空気流量とＫ０値の関係をグラフで示す説明図である。ここでは、各圧送距離（Ｌ＝５０，７５，１００，１５０，２００ｍ）毎に空気流量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）とＫ０値の関係（Ｑａ−Ｋ０）が示される。
【００７３】
図１７から、以下のことが判明した。なお、改質判定として、Ｋ０が０．９５以上と仮に設定する（Ｒａ０＝１００であるから、Ｒ０＝１０５以内を良いとした）。
・空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００では、Ｋ０が全て０．８以下であり改質できていない。
・空気流量１５０では、圧送距離（ｍ、以下省略）１５０は改質している（Ｋ０が０．９７）が、その他は改質していない。
・空気流量２００では、圧送距離が１５０と７５は改質しているが、１００は改質していない。
・空気流量２５０以上では、全て改質している。
・圧送距離７５より１００の方が改質度合いが悪い。
・参考例の圧送距離５０については、空気流量３００以上で全て改質している。
・参考例の圧送距離２００については、閉塞してしまい正確なデータは採取できなかった。
【００７４】
上記結果から、次のように推定することができる。
・改質効果は、空気流量２００以上で発揮する。
・テーブルフロー試験は、高分子系改質剤による評価試験方法としては誤差を考慮する必要がある。
・圧送距離と改質との関係はＫ０値を得る試験では求められない。
【００７５】
（２）Ｋ５０値（Ｒａ５０／Ｒ５０）
このＫ５０値は、落下回数５０回におけるテーブルフロー値を机上実験と本実験で比較したものであり、１．０以上であれば、机上実験レベルと同程度或いはそれ以上の品質が得られたと考える。図１８は、空気流量とＫ５０値の関係をグラフで示す説明図である。ここでは、各圧送距離（Ｌ＝５０，７５，１００，１５０，２００ｍ）毎に空気流量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）とＫ５０値の関係（Ｑａ−Ｋ５０）が示される。
【００７６】
図１８から、以下のことが判明した。なお、改質判定として、Ｋ５０が０．９５以上と仮に設定する。
・空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００では、Ｋ５０が全て０．6以下であり全く改質できていない。
・空気流量１５０では、圧送距離（ｍ、以下省略）１５０は改質している（Ｋ５０が１．０３）が、圧送距離１００、７５共に改質していない（Ｋ５０が０．８０以下）。
・空気流量２００では、圧送距離１００でＫ５０が０．９５以下（０．９４）であるが、誤差範囲内と考えられ全て改質していると判断できる。
・空気流量２５０では、圧送距離１５０でＫ５０が０．９１となり改質していない。その他は改質している。
・圧送距離７５より１００の方が改質度合いが悪い。
・参考例の圧送距離５０については、空気流量３００以上で全て改質している。
【００７７】
上記結果から、次のように推定することができる。
・改質効果は、空気流量２００と３００で発揮しているが、２５０では圧送距離１５０で改質しておらず、一概に、空気流量２００以上が良いとは言えない。
・圧送距離が長くなると、ある空気流量以上では改質に変動を生ずる可能性がある。
・圧送距離１００以下では、空気流量２５０で改質効果を発揮する。
【００７８】
（３）Ｋ値（（Ｒａ５０−Ｒａ０）／（Ｒ５０−Ｒ０））
このＫ値は、机上実験の落下回数０回と落下回数５０回におけるテーブルフロー値の差を、机上実験と本実験で比較したものであり、１．０以上であれば、机上実験レベルと同程度或いはそれ以上の品質が得られたと考える。図１９は、空気流量とＫ値の関係をグラフで示す説明図である。ここでは、各圧送距離（Ｌ＝５０，７５，１００，１５０，２００）毎に空気流量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）とＫ値の関係（Ｑａ−Ｋ）が示される。
【００７９】
図１９から、以下のことが判明した。なお、改質判定として、Ｋが０．９５以上と仮に設定する。
・空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００では、Ｋが全て０．３以下であり全く改質できていない。
・空気流量１５０では、圧送距離（ｍ、以下省略）１５０でＫが１．４6と机上実験の場合より改質できているが、圧送距離１００、７５共にＫが０．５以下で改質していない。
・空気流量２００では、圧送距離１５０でＫが１．４6と改質しているが、その他はＫが０．９５、０．９０であり、圧送距離１５０ほど改質していない。
・空気流量２５０では圧送距離が長いほど改質していない。特に、圧送距離１５０ではＫが０．７３と改質していない。
・空気流量３００では全て改質しているが、空気流量２５０と同様に圧送距離が長いほど改質しない。
・参考例の圧送距離５０については、空気流量３００以上で全て改質しており、全て他のケースより高い値を示している。
【００８０】
上記結果から、次のように推定することができる。
・空気流量３００では、圧送距離に関係なく全て改質する。
・空気流量２００の改質度合の順位と空気流量３００のその順位は逆転することから、最適な空気流量と最適な圧送距離とは密接な関係がある。
・Ｋ値を評価することにより、改質度合いが明確に現れる。
【００８１】
（４）テーブルフロー試験結果のまとめ
テーブルフロー試験を行う場合、試験資料をつき棒で軽く押して試験器具に均等に詰めるが、つき棒で押すときの強弱によりテーブルフロー値に影響を及ぼす可能性がある。従って、今回の試験結果にも影響を与えている可能性がある。そこで、影響を極力少なくするため、Ｋ値、Ｋ５０値、Ｋ０値を合計したものを評価する。
【００８２】
図２０は、テーブルフロー試験結果のＫ値、Ｋ５０値、Ｋ０値を合計したものを表で示す説明図である。図２０の各圧送距離毎の計欄において２．８以上を改質の範囲として評価する。但し、圧送距離１５０ｍで空気流量２５０ＮＬ／ｍｉｎが２．５９であるため、圧送距離１５０ｍの場合は空気流量３００ＮＬ／ｍｉｎを評価しない。
【００８３】
図２１は、図２０に基づき各圧送距離毎に改質範囲の上限値、中位値、下限値を表で示す説明図であり、図２２は、図２１に基づき改質効果範囲の圧送距離と空気流量の関係をグラフで示す説明図である。
【００８４】
３．実験結果II（管内圧力等）
空気圧送中の状況変化を把握するため、管内圧力（圧力計Ｐ０、圧力計Ｐ２）、空気流量Ｑａ、模擬土流量Ｑｗを常時計測し記録した。それに基づき、テーブルフロー値による改質結果と管内の状況変化との関連性について検討する。
【００８５】
（１）圧送距離７５ｍ
図２３は、圧送距離７５ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【００８６】
図２３に示すように、圧送距離７５ｍでのテーブルフロー試験結果から、経過時間Ｔｉｍｅ（ｓ）に対する管内圧力Ｐ（ＭＰａ）に基づいて管内状況を推察してみれば、空気流量Ｑ（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）２００以上で良い評価であり、特に、空気流量Ｑ２５０，３００の評価が良い。そして、空気流量Ｑ２００以上での圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）圧力は、最初が最も高くその後急激に降下する。空気流量Ｑ２００以上での圧縮空気注入部の圧力は、ほぼ０．２ＭＰａ以上である。空気流量Ｑ２００以上とそれ未満での圧縮空気注入部の圧力分布は、分布形状が異なる。
【００８７】
（２）圧送距離１００ｍ
図２４は、圧送距離１００ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【００８８】
図２４に示すように、圧送距離１００ｍでのテーブルフロー試験結果から、経過時間Ｔｉｍｅ（ｓ）に対する管内圧力Ｐ（ＭＰａ）に基づいて管内状況を推察してみれば、空気流量Ｑ（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）３００で比較的良い評価であり、空気流量Ｑ１００，１５０は評価が悪い。そして、空気流量Ｑ２００以上での圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）圧力は、最初が最も高くその後急激に降下する。空気流量Ｑ２００以上での圧縮空気注入部の圧力は、ほぼ０．２ＭＰａ以上であり、特に、空気流量Ｑ２５０，３００での圧縮空気注入部の圧力は、０．４ＭＰａ程度である。空気流量Ｑ２００以上とそれ未満での圧縮空気注入部の圧力分布は、分布形状が異なる。空気流量Ｑ２５０，３００での圧縮空気注入部の圧力分布は、分布形状が似ており、圧力上昇による空気流量の低下現象が見られる。
【００８９】
（３）圧送距離１５０ｍ
図２５は、圧送距離１５０ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【００９０】
図２５に示すように、圧送距離１５０ｍでのテーブルフロー試験結果から、経過時間Ｔｉｍｅ（ｓ）に対する管内圧力Ｐ（ＭＰａ）に基づいて管内状況を推察してみれば、空気流量Ｑ（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１５０，２００，３００で比較的良い評価であり、空気流量Ｑ１００，２５０の評価が悪い。そして、空気流量Ｑ２００以上での圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）圧力は、最初が最も高くその後急激に降下する。空気流量Ｑ１５０，２００での圧縮空気注入部の圧力は、０．４ＭＰａ以上で安定している。空気流量Ｑ２００以上での空気流量は、圧力上昇により低下しており、特に、空気流量Ｑ２５０，３００では、空気流量の変動が激しい。空気流量Ｑ１００とそれを越える空気流量Ｑでの圧縮空気注入部の圧力分布は、分布形状が異なる。
【００９１】
（４）圧送距離２００ｍ
図２６は、圧送距離２００ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示す空気流量１００ＮＬ／ｍｉｎの説明図である。図２６に示すように、管内圧力の上昇によって閉塞状態となり実験は不可能であった。閉塞後の吐出物の状況は、改質したものと改質していないものにはっきり分かれていた。そして、管内圧力Ｐ（ＭＰａ）は上昇を続けて行き大きな変動が無く、管内圧力が０．４ＭＰａ付近から徐々に圧縮空気が注入できなくなり、更に管内圧力が上昇した。
【００９２】
（５）圧送距離５０ｍ
図２７は、圧送距離５０ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）３００の説明図、（ｂ）は空気流量４００の説明図、（ｃ）は空気流量５００の説明図である。図２７に示すように、経過時間Ｔｉｍｅ（ｓ）に対する管内圧力Ｐ（ＭＰａ）に基づいて管内状況を推察してみれば、空気流量Ｑ（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）３００，４００，５００の何れの場合でも、同様な圧力分布形状であり、何れの場合も脈動がある。空気流量Ｑ５００では、空気流量の変動が発生している。
【００９３】
（６）管内圧力等情報のまとめ
ここでは、上述した各圧送距離における経過時間と管内圧力の関係をグラフで示す説明図（図２３〜図２７）に対する、外観的な視点から考察する。
・各圧送距離（５０ｍ、７５ｍ、１００ｍ、１５０ｍ、２００ｍ）において、空気流量Ｑ（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００，１５０の場合は、共通して圧縮空気注入部にある圧力計Ｐ０の圧力が常に安定して０．２ＭＰａ以下であり、また、大きな脈動或いは変動が無く、この圧力状態が改質していない状況を示すものと考えられる（図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２４（ａ）、図２４（ｂ）参照）。
・圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力の上昇により、予定した空気流量の注入が困難になって空気流量の低下現象が見られる場合がある。この場合、圧送管内では閉塞現象が発生しており、吐出後の改質にばらつきが大きく、安定した改質品質は得られない（図２５（ｄ）、図２５（ｅ）、図２６、図２７（ｃ）（初期の空気流量低下を除く）参照）。
・実験開始直後の圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力変動を除いた場合、圧縮空気注入部の圧力変動が比較的少なく、０．２ＭＰａ以上の場合が安定した改質品質が得られると考えられる（図２３（ｃ）、図２３（ｄ）、図２３（ｅ）、図２４（ｄ）、図２５（ｂ）、図２５（ｃ）参照）。
【００９４】
図２８は、実験結果IIに基づく圧力変動による評価を表で示す説明図であり、図２９は、図２０（テーブルフロー試験結果）における各圧送距離毎の計欄のみを取り出して図２８に対応させた表で示す説明図である。図２８に示すように、圧送距離１００ｍの評価範囲は、圧送距離が７５ｍや１５０ｍの評価範囲と比べ狭い。また、圧力変動による評価（図２８参照）がテーブルフロー試験結果（図２９参照）と同様な傾向を示すことから、圧力変動は改質に影響を与えていると推定される。
【００９５】
４．空気圧送路における圧縮空気注入部と吐出部の圧力発生度数分布
（１）圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）及び吐出部（Ｐ２）の圧力発生度数分布
図３０は、空気圧送路における圧縮空気注入部の圧力分布をグラフで示し、（ａ）は圧送距離（ｍ、以下省略）７５の説明図、（ｂ）は圧送距離１００の説明図、（ｃ）は圧送距離１５０の説明図、（ｄ）は圧送距離５０の説明図である。ここでは、最も安定していると思われる実験終了前６０秒間における圧縮空気注入部の空気圧力（ＭＰａ）と度数の関係を示しており、（ａ）は実験例１〜５（図１６参照、以下省略）、（ｂ）は実験例６〜１０、（ｃ）は実験例１１〜１５、（ｄ）は実験例１７〜１９の各場合である。
【００９６】
図３１は、空気圧送路における吐出部の圧力分布をグラフで示し、（ａ）は圧送距離（ｍ、以下省略）７５の説明図、（ｂ）は圧送距離１００の説明図、（ｃ）は圧送距離１５０の説明図、（ｄ）は圧送距離５０の説明図である。ここでも、図３０と同様に、実験終了前６０秒間における空気圧力（ＭＰａ）と度数の関係を示しており、（ａ）は実験例１〜５（図１６参照、以下省略）、（ｂ）は実験例６〜１０、（ｃ）は実験例１１〜１５、（ｄ）は実験例１７〜１９の各場合である。
【００９７】
（２）圧力分布の考察
図３０及び図３１に示す、圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）及び吐出部（圧力計Ｐ２）の圧力発生度数分布から、以下のことが分かる。
・圧送距離（ｍ、以下省略）７５における圧縮空気注入部の圧力は、空気流量の増加に伴い大きくなる。圧力のばらつきは、空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１５０が最も少なく、少ない順に、空気流量１５０、１００、２００、３００、２５０となっている。
・圧送距離１００における圧縮空気注入部の圧力は、空気流量の増加に伴い大きくなるが、空気流量１００、１５０とそれ以外の２つのグループに分けられ、各グループは明確に異なった形状を示している。圧力のばらつきは、空気流量２００で最も大きく、その他とは異なった形状を示している。
・圧送距離１５０における圧縮空気注入部の圧力は、空気流量の増加に伴って大きくなっておらず、圧力が大きくなるのは、空気流量１００、２５０、１５０、２００、３００の順になっている。また、圧力がばらつくのは、空気流量１００、２５０、２００、３００、１５０の順になっている。
・圧送距離５０における圧縮空気注入部の圧力については、空気流量の増加に伴う圧力の上昇は見られない。空気流量３００、４００はほぼ同様な圧力分布形状を示しているが、空気流量５００はばらつき幅が大きく異なった形状を示している。
・圧送距離７５における吐出部圧力は、空気流量の増加に伴い圧力増加とばらつきが大きくなるが、空気流量３００のみ特殊な圧力分布形状を示している。
・圧送距離１００における吐出部圧力の分布は、空気流量１００、１５０と空気流量２００、２５０、３００の２つのグループに分けられる。各グループは、圧力の上昇及びばらつきが明確に異なっており、特に、後者のグループはほほ同様な形状を示している。
・圧送距離１５０における吐出部圧力は、空気流量１５０、２００、３００が同様の圧力分布形状を示し、この圧力分布形状は空気流量１００、２５０のものとは異なっている。
・圧送距離５０における吐出部圧力は、空気流量３００、４００が同様な形状を示し、空気流量５００は他と異なる形状を示している。
【００９８】
（３）圧力分布のまとめ
上述したように、実験終了前の比較的安定している６０秒間の圧縮空気注入部及び吐出部における管内圧力の発生度数分布図を作成して考察したが、圧縮空気注入部及び吐出部とも発生度数が分散している方が改質している傾向にあると推定し、圧縮空気注入部については発生度数２５以下、吐出部については発生度数１５以下をそれぞれ評価した。図３２は、管内圧力のばらつきによる改質範囲推定結果を表にした説明図である。図３２から、以下のことが判明した。
・管内圧力の大きさと改質との相関関係は、度数分布では明確でない。
・管内圧力のばらつき分布と改質との相関関係は、空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ）１００〜１５０を境に明確であるが、それ以上は明確でない。
【００９９】
５．勾配測定結果
（１）改質土の勾配測定
空気圧送後は、試料全量を採取できる第１排泥槽２０で受け、第２圧送管１２の吐出口１２ａから吐出されてできる改質土の勾配を測定した。この勾配は、自然勾配であり人為的な操作が加わらないので、テーブルフロー試験より誤差が少なくなる可能性がある。図３３は、吐出された改質土が形成する勾配の測定結果をグラフで示し、（ａ）は平均値の説明図、（ｂ）は最大値の説明図である。ここでは、圧送距離（ｍ）５０、７５、１００、１５０のそれぞれについて空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ）に対する勾配角度を示している。
【０１００】
図３３に示す改質土の勾配から、以下のことが判明した。
・圧送距離（ｍ、以下省略）５０では、空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）５００の勾配が小さくなっている。
・圧送距離７５では、空気流量２５０、３００における勾配は同様である。
・圧送距離１００では、空気流量が多いほど勾配は大きくなっている。
・圧送距離１５０は、空気流量２５０が最も勾配が大きく、空気流量３００は小さくなる傾向がある。
・圧送距離１００を除き、空気流量が多いと勾配が小さくなる傾向がある。
【０１０１】
（２）勾配測定結果のまとめ
図３４は、図３３の測定結果から勾配による改質範囲の推定結果を表で示す説明図である。図３４においては、勾配測定結果から改質基準を仮に最大値で勾配４０度以上として○、勾配３０〜４０度未満を△とし、同様に、平均値で勾配２５度以上として○、勾配２０〜２５度未満を△とした。この結果、以下のことが分かった。
・この勾配による改質範囲の推定結果は、データのばらつきが少なく改質範囲を推定するものとして的確性を有する。
・空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ）２５０〜４００の範囲に、最適空気流量が存在する。
・勾配測定値の評価結果は、テーブルフロー試験結果及び管内圧力測定結果とほぼ同様な傾向を示す。
【０１０２】
（改質の影響因子）
空気圧送中の軟弱な浚渫土に高分子系改質剤を添加注入して、圧送中に浚渫土を改質するためには、空気流量と圧送距離が影響因子として重要な働きをするのではないかと考えて実験を進めた。そして、実験で得られたテーブルフロー試験結果、管内圧力結果、改質後勾配結果等の分析から、以下のことが分かった。
・空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ）２００以下では改質しない。
・空気流量の増加による改質効果は明瞭に判断できる。
・圧送距離による改質効果は空気流量ほど明確に判定できない。
・圧送管の管内圧力による改質効果は明確でない。
【０１０３】
これらをまとめると、空気流量についてはその影響因子が明確になったが、圧送距離については確証を得るところまで達していないということである。そこで、その影響するであろう各種の因子を想定し、それぞれの有意差を求めて改質に対する影響因子を検討した。テーブルフロー試験については、Ｋ値、Ｋ０値、Ｋ５０値、Ｒ値を因子と想定した。また、管内空気圧に注目して、実験終了前の６０秒間の圧力データを採取し、圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）及び吐出部４ｍ前（圧力計Ｐ２）における圧力の中央値、平均値、歪度、標準偏差、及び圧力（ＭＰａ）０．０４以上・０．１以上・０．１6以上・０．２２以上の各割合を、それぞれ算出した。これらの値が、各実験例において有意な差があるかどうかを分散分析法である２元配置法で解析した。
【０１０４】
１．空気流量による統計値Ｆ
図３５は、空気量の有意差を比較してグラフで示す説明図である。図３５に示すのは、空気流量に関する影響因子として、テーブルフロー試験結果（Ｆｏｂｓ）、吐出部圧力（Ｐ２Ｆｏｂｓ）、圧縮空気注入部の圧力（Ｐ０Ｆｏｂｓ）の３種類を抽出しその統計値Ｆを計算したものである。
【０１０５】
２．圧送距離による統計値Ｆ
図３６は、圧送距離の有意差を比較してグラフで示す説明図である。図３６に示すのは、圧送距離に関する影響因子として、図３５と同様に、テーブルフロー試験結果（Ｆｏｂｓ）、吐出部圧力（Ｐ２Ｆｏｂｓ）、圧縮空気注入部の圧力（Ｐ０Ｆｏｂｓ）の３種類を抽出しその統計値Ｆを計算したものである。
【０１０６】
３．改質の影響因子
（１）空気流量の影響因子
空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ）が１００から３００に変化するとき、どのような因子が影響するか、即ち、空気流量が変化しても選定因子が等しいか違いがあるかを検定する。検定は、有意水準５％と１％で評価する。
・Ｆ値（Ｆｏｂｓ）＜有意水準５％（Ｆ０．０５）
→データのばらつきは違うとは言い切れない。
・有意水準１％（Ｆ０．０１）＞Ｆ値（Ｆｏｂｓ）≧有意水準５％（Ｆ０．０５）
→ばらつきは違うようだ。
・有意水準１％（Ｆ０．０１）≦Ｆ値（Ｆｏｂｓ）
→ばらつきは違うと言い切れる。
【０１０７】
この評価基準から、図３５において影響因子として言い切れるのは次の因子である。影響の大きい順に、１．テーブルフロー試験のＫ０値（突出している）、２．テーブルフロー試験のＫ５０値、３．テーブルフロー試験のＲ値。つまり、これらの影響因子以外の抽出因子は、影響因子とは言い切れなく、空気流量の増減による改質管理をする場合、テーブルフロー試験のＫ０値が最も優れていると言える。一方、空気流量は管内圧力に影響を与えることが少ないと言える。
【０１０８】
（２）圧送距離の影響因子
圧送距離が７５ｍから１５０ｍへ変化するとき、どのような因子が影響するか。これについても同様に、上記評価基準から、図３６において影響因子として言い切れるのは次の因子である。影響の大きい順に、１．圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力の平均値（突出している）、２．注入部圧力の中央値（突出している）、３．圧縮空気注入部の圧力０．３ＭＰａ以上、４．圧縮空気注入部の圧力０．４ＭＰａ以上、５．テーブルフロー値のＫ０、６．圧縮空気注入部の圧力０．５ＭＰａ以上。
【０１０９】
つまり、圧送距離の影響因子として、吐出部の圧力変動はそれほど関係しないが圧縮空気注入部の圧力は非常に大きく関係することが分かる。一方、改質の評価であるテーブルフロー値には、圧送距離が空気流量ほど影響を与えてはいないことが分かる。但し、Ｋ０については、有意差５％が認められる。従って、圧送距離の因子を通して、テーブルフロー値と注入部の平均圧力が何らかの関連を有していると思われる。
【０１１０】
図３７は、圧送距離別の空気流量に対する注入部圧力の平均値をグラフで示す説明図である。図３７から、次のことが分かる。
・圧送距離（ｍ、以下省略）７５と１００では、空気流量の増加と共に平均圧力の上昇が見られる。
・圧送距離１００と１５０では、空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）２００以上の平均圧力の上昇が少ない。
・圧送距離１５０の空気流量２５０では、平均圧力の低下が見られる。この現象はテーブルフロー試験結果と同様である。
・圧送距離５０では、空気流量の上昇に伴う平均圧力の上昇は見られない。
【０１１１】
また、次のことが推定される。
・平均圧力は、空気流量の増加と共に当初直線的に増加するが、あるところから増加率が下がる。
・平均圧力の上昇は、何れかの空気流量の時点で最高圧力が存在する。
・平均圧力は、最高圧力後の空気流量増加では変動が大きくなり不安定となる。
【０１１２】
以上から、改質の品質管理を行うために平均圧力を使用する場合、平均圧力の増加率が小さくなる変化点から最高点まで管理すれば良いと推定される。具体的には、圧送距離１００ｍで平均圧力０．３５ＭＰａ以上、圧送距離１５０ｍで平均圧力０．５ＭＰａ以上が変化点であり、圧送距離５０ｍと７５ｍの平均圧力は明確になっていないが、他のデータから推定するとおおよそ０．２ＭＰａと考えられる。図３８は、各空気流量毎に平均圧力による改質範囲の推定結果を表で示す説明図である。
【０１１３】
（実験結果のまとめ）
上述したように、高分子系改質剤の空気圧送中の混練による改質実験により各種データを採取し、それぞれを詳細に解析した。その結果、改質条件や改質範囲に使用できるものとそうでないものがあった。そこで、使用できるものとしてテーブルフロー試験、圧力変動、勾配平均、平均圧力のデータを採用し、それらについての評価をまとめた。図３９は、高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離毎に評価できるものに○を付した表で示す説明図であり、図４０は、空気圧送による高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離と空気流量の関係をグラフで示す説明図である。この図４０は、図３９に基づいて図２２を一部訂正して作成したものである。
【０１１４】
（圧縮空気注入部の管内圧力と圧送距離及び空気流量の関係）
これまで述べたように、空気圧送中に浚渫土と高分子系改質剤を混練して浚渫土の改質を行う方法を開発するため、空気流量と圧送距離の関係を中心に実験し実験結果について解析した。解析を進めていく中で圧送距離と圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力が密接な関係があることが分かった。従って、この方法を実施するためには、空気流量、圧送距離、圧縮空気注入部の圧力の設定・管理が必要である。特に、圧縮空気注入部の圧力は、実施する場合の管理項目として重要な要素である。そこで、圧縮空気注入部の圧力と圧送距離及び空気流量との関係を推定する。
【０１１５】
１．圧縮空気注入部の管内圧力と圧送距離
図４１は、圧縮空気注入部の管内圧力の平均値と圧送距離及び空気流量の関係を表で示す説明図である。図４１は、図３７に基づいて得られたものであり、この図４１から、管内圧力の上昇に伴う空気流量の大幅な低下が見られる実験例を除いてグラフ化し、圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力平均値管理範囲とする。除かれる実験例は、圧送距離（ｍ、以下省略）５０−空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）５００、圧送距離１００−空気流量３００、圧送距離１５０−空気流量２５０，３００である。図４２は、図４１に基づく圧縮空気注入部の圧力平均値管理範囲をグラフで示す説明図である。
【０１１６】
（設備計画と品質管理）
実際に、空気圧送中の浚渫土に高分子系改質剤を添加して浚渫土の改質を行う場合、要求する改質品質、浚渫土の性状、諸設備の計画設置、管理方法等、様々な項目を確認し決定しなければならない。今回の実験では、管径、模擬土の配合割合と送泥量、高分子系改質剤の添加量を一定とし、空気流量と圧送距離を変化させた。実際に改質処理を行う作業現地では、一定としたこれらの項目が変化することになるが、最適な改質が可能となる条件の組み合わせを見出すことは、その組合せ数が膨大なものとなって非常に困難となる。従って、ここでは、現地での改質処理が容易にできるように簡略した処理の手順、手法を検討する。
【０１１７】
（１）改質の条件
浚渫土の改質処理を行う場合、浚渫土の土性値（含水比、比重、粘性、粒度分布、テーブルフロー値）、高分子系改質剤の添加量、浚渫土の送泥量、圧送管径、管材質（管内抵抗）、空気流量（混合比）、圧送距離（混練時間）、管内圧力等、多くの条件がある。
【０１１８】
（２）事前調査事項
改質処理を行うに際し事前に調査する事項は数多くあるが、ここでは、改質品質に関係する事項のみとする。上述した改質の条件の中では、浚渫土の土性値（含水比、比重、粘性、粒度分布、テーブルフロー値）」及び「高分子系改質剤の添加量」がそれに当たる。即ち、事前に机上実験を行うことによって最適な高分子系改質剤添加量を求めるものである。そのため、浚渫土の性質を調査した結果、場合によっては浚渫土の調整を必要とすることもある。
【０１１９】
（３）設備計画
改質処理を行うための改質設備の能力は、改質する浚渫土を供給する浚渫能力に基づき計画され、上述した改質条件の中の「浚渫土の送泥量」、「圧送管径」及び「管材質（管内抵抗）」によって決定される。これら送泥量、管径及び管材質は、改質計画に基づき決定されるというよりは、浚渫能力或いは圧送能力に伴って決まってしまう場合が多く、改質計画時の決定項目というより付与条件となる場合が多い。
【０１２０】
一方、空気圧送中の浚渫土に高分子系改質剤を添加して浚渫土の改質を行うに際しての主要テーマである、空気流量と圧送距離については、改質計画時に決定しなければならないものであるため、今回の実験によってその決定条件を突き止めた。しかしながら、これら２つの決定条件については、一定の送泥量、管径、管材質のみの実験で検討したものであるので、その他の条件が設定された場合にこれらの決定条件を直接的に使用することはできない。
【０１２１】
圧送距離については、異なった条件が設定された場合にも適用できるようにするため次のように考える。１．机上実験で分かったように、改質には一定の混練時間が必要であることから、圧送距離がその混練時間にあたると考えて良い（圧送距離が混練時間に相当する）。２．混練はプラグ流がもたらす乱流効果によって行われるため、最低でもプラグ流発生位置を越える長さの圧送距離が必要である（下限圧送距離がある）。３．圧送距離が必要以上の長さである場合、閉塞を発生させてしまい改質しない（上限圧送距離がある）。圧送距離を混練時間と置き換えて考えることにより机上実験での混練時間を求めると、おおよその圧送距離を求めることができる。また、今回の実験により求めた圧送距離に関するデータは、諸設備が実物大に大きく変化しても大幅な変更は必要無いと言える。
【０１２２】
空気流量を決定する圧縮空気の注入量は、送泥量、管径、圧送距離等に影響されるものであり、次のように考える。１．プラブ流による混練効果を期待するのであるから、注入する空気量は、プラグ流を発生させる空気量以上、且つ、噴霧流等にならない空気量以下にする必要がある（空気流量に下限と上限が存在する）。２．一般的な空気圧送では、管径、圧送距離等により経験的に空気流量が設定されており、その設定方法に準じて空気流量を設定する。３．実験結果では、圧送距離と空気流量の関係を検討したが、この空気流量を送泥量と空気流量の混合比に置き換えることで、管径に関係なく条件設定が可能になる。なお、混合比は次式により得ることができる。ここで、送泥量は混合物の送り量であり、送泥比重は送られる混合物の比重である。
混合比＝（送泥量×送泥比重）／（空気流量×空気比重）
【０１２３】
今回の実験において、送泥比重＝１．6５２５、空気比重＝０．００１２９３とすると、上記式から、実験における空気圧送路の空気流量を求めることができる。図４３は、実験における空気圧送路の空気流量と混合比の関係を表で示す説明図であり、図４４は、空気圧送による高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離と混合比の関係をグラフで示す説明図である。この図４４は、図４０の空気流量を混合比に置き換えて示したものである。
【０１２４】
（４）改質作業中の管理項目
空気圧送により浚渫土の改質を行う際は、実験で行った調査項目を管理することが望ましい。即ち、１．送泥の土性値、２．空気流量、３．送泥量、４．高分子系改質剤の添加量、５．管内圧力、６．改質後の品質、７．その他、の各項目である。これらの項目の中でも、空気圧送中における管内圧力の管理が重要である。つまり、図４２に示す、圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の圧力平均値管理範囲内で管理することが望ましい。
【０１２５】
（セメントと高分子系改質剤の用途の違い）
上述したように、軟弱な浚渫土の改質方法として高分子系改質剤を使用した空気圧送方法について検討した。同様な方法として、セメントを利用した管中混合固化処理方法があるが、今回開発した空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法との違いについて確認する。
【０１２６】
（１）各処理方法の違いについて
セメントを利用した管中混合固化処理工法と高分子系改質剤を使用した空気圧送方法は、その処理方法や利用目的等において全く異なっている。セメントを利用した管中混合固化処理工法は、１．運搬可能（養生必要）、２．浚渫土による早期土地化、３．捨て石護岸の逸泥防止、４．建設軟弱残土の処理、５．盛土材、６．地盤強度の増強、７．トラフカビリティの確保、８．耐震（液状化防止）地盤、９．難透水地盤、１０．有害物質の封じ込め、１１．悪臭の軽減、１２．その他、に利用することができる。一方、高分子系改質剤を使用した空気圧送方法は、１．瞬時運搬可能（養生無し）、２．浚渫土による護岸等低減化、３．捨て石護岸の逸泥防止（セメント要）、４．建設軟弱残土の処理、５．路盤材（セメント要）、６．廃棄物護岸遮水材（セメント要）、７．自然脱水促進、８．機械脱水促進、９．泥水処理（シールド・連壁・場所打ち杭・噴射攪拌地盤改良）、１０．造粒化工法（セメント要）、１１．農地基盤整備、１２．植栽保護、１３．飛砂防止、１４．その他、に利用することができる。
【０１２７】
（２）空気圧送による混練方法
今回、開発検討してきた高分子系改質剤を使用した空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法は、浚渫土を改質するための材料としてはセメントと高分子系改質剤の違いはあるが、混練により固化する方法としてはセメントによる管中混合固化処理工法と同じである。しかし、セメント混練の場合、混合管内での混練後も殆どその性状が変化することなく吐出されるのに対し、空気圧送による改質の場合、圧送管内で軟弱な浚渫土（液状物）から塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送され固形物として吐出される。このことは空気圧送における圧送管理に全く反するものであり、空気圧送による改質では、管内圧力を極力低く管理するのではなく比較的高く（閉塞圧力に近い管内圧力に）管理することが求められる。このように、空気圧送による改質方法は、一般的な空気圧送工法とは全く異なる実施計画と管理手法が求められる全く新しい方法と言える。
【０１２８】
（まとめ）
軟弱な浚渫土を改質するための、高分子系改質剤を使用した空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法の開発に当たり、上述した各種実験と実験結果の解析を進めた。この結果、以下に示す処理方法を用いて、軟弱な浚渫土を改質することができる。
【０１２９】
空気圧送管の内部に液状物と固形物の混合物を送り込む処理と、空気圧送管の内部に圧縮空気を注入して、空気圧送管の内部を混合物が塑性状態を経て固形物に変化しつつ空気圧送されるように調整管理する処理とを有する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物を空気圧送する空気圧送管の内部に高分子系改質剤を注入し、空気圧送中に、混合物と高分子系改質剤を混練して混合物を改質する処理を有する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、高分子系改質剤は、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したもの、或いはアクリルアミドとアクリル酸又はアクリル酸塩を共重合したもので、分子量が１００万以上のものである空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物を改質する処理は、混合物を圧送する距離に対する空気圧送管の内部の空気流量に基づいて行われる空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物を改質する処理は、空気圧送管の内部の空気流量と混合物送り量の混合比に基づいて行われる空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合比を、空気流量の計測値と混合物送り量の計測値により管理する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物を改質する処理は、圧縮空気の注入部の圧力における中央値、平均値、０．３〜０．４ＭＰａ以上の割合値に基づいて管理される空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物と高分子系改質剤を混練する際の高分子系改質剤の最適添加量を、混合物と高分子系改質剤を入れた小型瓶容器を手で振って内容物を攪拌し混合状態を確認するシャフリング試験に基づいて決定する空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。また、混合物が空気圧送される距離を、空気圧送管の内部のプラグ流発生距離から圧送不可能距離までとする空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法。
【０１３０】
今回のこの開発は、塑性状態の空気圧送という全く新しい事象を利用したものであり、全く新しい塑性状態での空気圧送工法を提案するものである。高分子系改質剤は、中性であることから植生や農作物及び魚類等に与える影響が少なく、浚渫土を改質した後の改質土が再泥化したり溶出したりすることも無く、その上、生分解性も備えている。つまり、高分子系改質剤を使用した空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法は、現在社会において求められている環境負荷がより少なく環境に優しいという特性を備えるものである。
【０１３１】
このように、この発明によれば、空気圧送による液状物と固形物の混合物の処理方法により、大量を連続して処理することが求められ建設泥土の場合と同様な処理方法では対応できない、例えば、河川や湖沼等の浚渫工事において発生する大量の軟弱な浚渫土を、空気圧送工法を利用して高分子系改質剤と混練することにより管内で改質することができ、環境負荷がより少なく環境に優しい改質土とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】テーブルフロー試験の結果をグラフで示す説明図である。
【図２】添加量とテーブルフロー値の関係をグラフで示す説明図である。
【図３】攪拌時間に対するテーブルフロー値をグラフで示し、（ａ）は落下回数０回における説明図、（ｂ）は落下回数５０回における説明図、（ｃ）は落下回数５０回と０回における差の説明図である。
【図４】シャフリング時間とテーブルフロー値の関係をグラフで示し、（ａ）は落下回数０回（ｎ０）の説明図、（ｂ）は落下回数５０回（ｎ５０）の説明図、（ｃ）は落下回数５０回と０回における差（ｎ５０−ｎ０）の説明図である。
【図５】含水比を変化させた複数の模擬土の各構成を表にして示す説明図である。
【図６】含水比変化による最適添加量試験における攪拌時間とテーブルフロー値の関係をグラフで示し、（ａ）は配合Ｎｏ．１の試験結果の説明図、（ｂ）は配合Ｎｏ．２の試験結果の説明図、（ｃ）は配合Ｎｏ．３の試験結果の説明図である。
【図７】図６の各配合Ｎｏ．毎の最適添加量を表にして示す説明図である。
【図８】図７の含水比と最適添加量の関係をグラフにして示す説明図である。
【図９】図９は、基礎実験における各実験例のテーブルフロー値及び密度、バラツキの度合を表で示す説明図である。
【図１０】基礎実験における各実験例の管内圧力変化をグラフで示し、（ａ）は注入部の説明図、（ｂ）は吐出部の説明図である。
【図１１】基礎実験における各実験例の吐出状態の目視調査結果を表で示す説明図である。
【図１２】基礎実験における各実験例の高分子系改質剤添加後のテーブルフロー値をグラフで示す説明図である。
【図１３】基礎実験における各実験例の高分子系改質剤添加前後の密度計測結果を表で示す説明図である。
【図１４】基礎実験における各実験例の改質効果度の計測結果を表で示す説明図である。
【図１５】空気圧送方法による高分子系改質剤混練本実験を行うための空気圧送装置の配置構成を示す説明図である。
【図１６】本実験における実験例１〜１９の各要素を一覧表にした説明図である。
【図１７】空気流量とＫ０値の関係をグラフで示す説明図である。
【図１８】空気流量とＫ５０値の関係をグラフで示す説明図である。
【図１９】空気流量とＫ値の関係をグラフで示す説明図である。
【図２０】テーブルフロー試験結果のＫ値、Ｋ５０値、Ｋ０値を合計したものを表で示す説明図である。
【図２１】図２０に基づき各圧送距離毎に改質範囲の上限値、中位値、下限値を表で示す説明図である。
【図２２】図２１に基づき改質効果範囲の圧送距離と空気流量の関係をグラフで示す説明図である。
【図２３】圧送距離７５ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【図２４】圧送距離１００ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【図２５】圧送距離１５０ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）１００の説明図、（ｂ）は空気流量１５０の説明図、（ｃ）は空気流量２００の説明図、（ｄ）は空気流量２５０の説明図、（ｅ）は空気流量３００の説明図である。
【図２６】圧送距離２００ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示す空気流量１００ＮＬ／ｍｉｎの説明図である。
【図２７】圧送距離５０ｍにおける経過時間と管内圧力の関係をグラフで示し、（ａ）は空気流量（ＮＬ／ｍｉｎ、以下省略）３００の説明図、（ｂ）は空気流量４００の説明図、（ｃ）は空気流量５００の説明図である。
【図２８】実験結果IIに基づく圧力変動による評価を表で示す説明図である。
【図２９】図２０（テーブルフロー試験結果）における各圧送距離毎の計欄のみを取り出して図２８に対応させた表で示す説明図である。
【図３０】空気圧送路における圧縮空気注入部の圧力分布をグラフで示し、（ａ）は圧送距離（ｍ、以下省略）７５の説明図、（ｂ）は圧送距離１００の説明図、（ｃ）は圧送距離１５０の説明図、（ｄ）は圧送距離５０の説明図である。
【図３１】空気圧送路における吐出部の圧力分布をグラフで示し、（ａ）は圧送距離（ｍ、以下省略）７５の説明図、（ｂ）は圧送距離１００の説明図、（ｃ）は圧送距離１５０の説明図、（ｄ）は圧送距離５０の説明図である。
【図３２】管内圧力のばらつきによる改質範囲推定結果を表にした説明図である。
【図３３】吐出された改質土が形成する勾配の測定結果をグラフで示し、（ａ）は平均値の説明図、（ｂ）は最大値の説明図である。
【図３４】図３３の測定結果から勾配による改質範囲の推定結果を表で示す説明図である。
【図３５】空気量の有意差を比較してグラフで示す説明図である。
【図３６】圧送距離の有意差を比較してグラフで示す説明図である。
【図３７】圧送距離別の空気流量に対する注入部圧力の平均値をグラフで示す説明図である。
【図３８】図３８は、各空気流量毎に平均圧力による改質範囲の推定結果を表で示す説明図である。
【図３９】高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離毎に評価できるものに○を付した表で示す説明図である。
【図４０】空気圧送による高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離と空気流量の関係をグラフで示す説明図である。
【図４１】圧縮空気注入部（圧力計Ｐ０）の管内圧力の平均値と圧送距離及び空気流量の関係を表で示す説明図である。
【図４２】図４１に基づく圧縮空気注入部の圧力平均値管理範囲をグラフで示す説明図である。
【図４３】実験における空気圧送路の空気流量と混合比の関係を表で示す説明図である。
【図４４】空気圧送による高分子系改質剤の適用範囲について圧送距離と混合比の関係をグラフで示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  空気圧送装置
１１  第１圧送管
１２  第２圧送管
１２ａ  吐出口
１３  圧送ホース
１４  ユニットハウス
１５  ミキサ
１６ａ  送泥管
１６ｂ  送泥管
１７  送泥ポンプ
１８  ミニ注入機
１９  空気圧縮機
２０  第１排泥槽
２１  排泥ポンプ
２２ａ  排泥ホース
２２ｂ  排泥ホース
２３  切替バルブ
２４  第２排泥槽
２５  流量計
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２  圧力計
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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