(57)【要約】【課題】本発明の課題は、安定した品質の流動化処理材を提供することにある。【解決手段】建設排土に水を加えて混合したスラリーから粒径７５μｍ〜２mmの砂分を篩別し、残りのスラリーを遠心分離によって粒径１０〜７５μｍのシルト分を分離し、粒径１０μｍ以下の粘土分を採取し、該砂分とシルト分と粘土分またはシルト分と粘土分とを所定比率で配合し、更に水硬性材料と水とを添加してスラリーとした流動化処理材を提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設排土に水を加えて混合したスラリーから粒径７５μｍ〜２mmの砂分を篩別し、残りのスラリーを遠心分離によって粒径１０〜７５μｍのシルト分を分離し、粒径１０μｍ以下の粘土分を採取し、該砂分とシルト分と粘土分またはシルト分と粘土分とを所定比率で配合し、更に水硬性材料と水とを添加してスラリーとすることを特徴とする流動化処理材の製造方法。
【請求項２】
上記スラリーの固形分は３５〜７５質量％である請求項１に記載の流動化処理材の製造方法。
【請求項３】
上記スラリーの固形分中、砂分は０〜６５質量％、シルト分と粘土分とは合計で１２〜１００質量％、残余は水硬性無機材料である請求項１または２に記載の流動化処理材の製造方法。
【請求項４】
該水硬性無機材料は高炉スラグセメントおよび／または還元期スラグと、石膏とを主体とする請求項１または２または３に記載の流動化処理材の製造方法。
【請求項５】
該高炉スラグセメントおよび／または還元期スラグと、石膏との質量比は６：４〜８：２の範囲に設定されている請求項４に記載の流動化処理材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシールド工法に使用される裏込め材、ケーブル地中埋設に使用される埋め戻し材等に使用される流動化処理材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の流動化処理材としては、従来から建設現場において発生した泥水にセメント系あるいは石灰系の水硬性材料を添加し水に分散したスラリーが使用されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３８５５１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２００１−０１９９５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開平１０−１８２２１２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記泥水中の土壌成分には粗砂分、細砂分、シルト分、粘土分等が混合されており、これら成分の含有比率は上記土壌成分の土質によって左右され、一定の品質のものを得ることは困難である。また該泥水は通常貯泥水槽内に備蓄されており、泥水備蓄中に粗粒分が沈降分離し易く、粗粒分が分離すれば泥水中の固形分濃度が低下し、所定の泥水比重を保持することが困難であり、流動化処理材としての安定な品質を維持することは困難である。
更に泥水中には４０mm以上の砕石、木片、鉄屑等の異物が混入するおそれがあり、これらが混入すると泥水ポンプ圧送に重大な支障をきたす。また腐食土等の有機成分が混入する可能性もあり、有機成分の混入はセメント硬化阻害、混和材の作用の阻害の原因となる。
また更に上記流動化処理材の調合は建設現場で行われるため、調合に必要なプラントの設置場所を現場で確保しなければならず、またプラントから発生する騒音、振動等による周囲への悪影響も懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、建設排土に水を加えて混合したスラリーから粒径７５μｍ〜２mmの砂分を篩別し、残りのスラリーを遠心分離によって粒径１０〜７５μｍのシルト分を分離し、粒径１０μｍ以下の粘土分を採取し、該砂分とシルト分と粘土分またはシルト分と粘土分とを所定比率で配合し、更に水硬性材料と水とを添加してスラリーとする流動化処理材の製造方法を提供するものである。
上記スラリーの固形分は３５〜７５質量％であることが望ましく、また通常上記スラリーの固形分中、砂分は０〜６５質量％、シルト分と粘土分とは合計で１２〜１００質量％、残余は水硬性無機材料であり、該水硬性無機材料は高炉スラグセメントおよび／または還元期スラグと、石膏とを主体とするものであることが望ましく、該高炉スラグセメントおよび／または還元期スラグと、石膏との質量比は６：４〜８：２の範囲に設定されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００５】
〔作用〕
本発明では建設排土を粒径によって砂分、シルト分、粘土分に分級し、これらを要求される流動化処理材の性質に応じて所定比率で混合してスラリーとするから、品質の一定なそして砕石、木片、鉄屑等の異物が混入したり、有機成分が混入するおそれがなく、水硬性材料の硬化阻害、混和材の作用の阻害等のおそれがない。そして上記成分比率や水硬性材料の添加量の調節によって所望の設計強度が簡単に得られる。
【０００６】
水硬性無機材料を高炉スラグセメントおよび／または還元期スラグと、石膏とを主体とするものとすると早期強度、長期強度が向上する。
【０００７】
更に本発明の流動化処理材の製造は現場ではなく、所定の工場内に設置したプラントで行うことが出来、工場周囲への騒音、振動に対して配慮する必要のない場所を製造場所として選択することも可能である。したがって現場に製造プラントを設置する場所を確保する必要がない。
【０００８】
〔効果〕
本発明では所定の品質の流動化処理材が安定して得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図５土砂分級の一例を示す。
図に示す土砂処理装置(1) は前段に配置されているドラム洗浄機(2) と、後段に配置されている網筒式土砂分離機(3) とからなり、該ドラム洗浄機(2) と該網筒式土砂分離機(3) とは直列に結合されている。
【００１０】
該ドラム洗浄機(2) はドラム本体(4) と、該ドラム本体(4) の前端に導水路(5A)を介して接続されているホッパー(5) とからなり、該ドラム本体(4) は基台(6) のローラー(7,7) 上にガイドリング(8,8) を介して回転可能に乗架支持され、モーター(9) 、ベルト(10)、プーリー(11)を介して図３矢印方向に回転せしめられる。そして該ドラム本体(4) の内周壁からは複数枚の邪魔板(12)が突出されており、各邪魔板(12)はドラム本体(4) の回転方向に傾斜している。
【００１１】
該網筒式土砂分離機(3) は粗網内筒(13)と、該粗網内筒(13)の外側に配置されている細網外筒(14)とからなる網筒本体(15)と、該網筒本体(15)の前端から差出されている前筒(16)と、該網筒本体(15)の後端から差出されている後筒(17)とからなり、該前筒(16)はテーパー状の連絡筒(18)を介して前記ドラム洗浄機(2) に連絡し、該後筒(17)の後端および細網外筒(14)の後端からは砂分排出口(19,20) が夫々差出されている。
【００１２】
該前筒(16)はガイドリング(21)を介して基台(22)にローラー(23)上に回転可能に乗架支持されており、後端のプーリー(24)、ベルト(25)を介してモーター(26)によって該ドラム洗浄機(2) と同一方向に回転せしめられるが、該網筒式土砂分離機(3) は該ドラム洗浄機(2) と同一レベルに配置されており、かつ前端が上位、後端が下位になるように傾斜されている。該網筒式土砂分離機(3) の傾斜角度は３〜８°の範囲に設定されることが望ましい。なお該粗網内筒(13)の網目は例えば４５mm角、細網外筒(14)の網目は例えば２mm角に設定される。
【００１３】
上記装置において、モーター(9) およびモーター(26)を駆動してドラム洗浄機(2) のドラム本体(4) と網筒式土砂分離機(3) とを共に回転させ、ホッパー(5) に建設現場から発生した土砂（建設排土）を水と共に投入し、導水路(5A)を介してドラム洗浄機(2) 内に導入する。該ドラム洗浄機(2) においては土砂は水と共に図３矢印方向に回転するドラム本体(4) の邪魔板(12)によって強制的にもみほぐされ、したがって土砂に含まれる土壌が粘土質であっても、土塊は容易に粉砕される。該ドラム洗浄機(2) と該網筒式土砂分離機(3) との回転数は、該網筒式土砂分離機(3) の方が大きくなるように設定する。
【００１４】
上記ドラム洗浄機(2) によって水と共にもみほぐされた土砂は、次いで連絡筒(18)を介して網筒式土砂分離機(3) 内に導入される。該ドラム洗浄機(2) によって水と共にもみほぐされた土砂はスラリー状であり、ドラム洗浄機(2) と網筒式土砂分離機(3) とが同一レベルにあっても、ドラム洗浄機(2) のホッパー(5) から及ぼされるヘッド圧によって、該土砂は容易に網筒式土砂分離機(3) に流入する。
【００１５】
該網筒式土砂分離機(3) において、土砂は先ず粗網内筒(13)によって砕石、木片、鉄屑等の異物を分離され、次いで細網外筒(14)によって砂分を分離され、分離された異物および砂分は該網筒式土砂分離機(3) の傾斜によって該網筒式土砂分離機(3) の後端に達し砂利排出口(19,20) から排出される。また残りのスラリーは細網外筒(14)の外側へ排出される。
このようにして、本実施例の土砂処理装置(1) では土砂から異物と砂分とが区別されて回収される。
【００１６】
このようにしてスラリーから粒径７５μｍ以上２mm以下の砂分が篩別され、細網外筒(14)から外側に排出された残りのスラリーには、粒径１０〜７５μｍのシルト分と、粒径１０μｍ以下の粘土分とを含むので、該スラリーを図示しない遠心分離機中に導入し、遠心分離によってシルト分を分離する。
【００１７】
このようにして粒径１０μｍ以下の粘土分のみ含むスラリーが得られるので、所望なれば該スラリーを例えばフィルタープレス等を用いる濾過手段によって脱水し、更に所望なれば加熱して乾燥する。該スラリー中に含まれる有機物は濾過の際の濾液に溶解して排出除去される。
【００１８】
このようにして粒径７５μｍ〜２mmの砂分、粒径１０〜７５μｍのシルト分、粒径１０μｍ以下の粘土分が流動化処理材の材料として建設排土から採取される。
【００１９】
本発明の流動化処理材を調製するには、通常砂分０〜６５質量％、シルト分と粘土分とは合計で１２〜１００質量％、残余は水硬性無機材料とする。該シルト分と粘土分との比率は要求される流動化処理材の品質によって１００：０〜０：１００質量比の範囲で調節される。一般にはブリージングや収縮を抑制する必要がある場合には粘土の比率を高くする。
【００２０】
上記水硬性材料としては、例えばポルトランドセメント、ジェットセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等のセメント類、上記セメント類の一部に代えてケイ石粉、シリカ粉、シリカヒューム、シラスバルーン、パーライト、マイカ、ケイ藻土、ドロマイト、石膏、ウォラストナイト、フライアッシュ、高炉スラグ、石炭灰、ガラス粉、ケイ質粘土、アルミナ、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が使用される。
また上記水硬性材料には更に塩化カルシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、水ガラス等のセメント硬化促進剤等が使用されるが、望ましい水硬性材料としては、製鉄過程で排出される還元期スラグと、石膏とを主体とする混合物または高炉スラグセメントである。
【００２１】
上記還元期スラグは望ましくはγ−２ＣａＯＳｉＯ2 および／または３ＣａＯ２ＳｉＯ2 １０〜８０質量部、１２ＣａＯ７Ａｌ2 Ｏ3 とＣａＦ2 との固溶体９０〜２０質量部からなり、更にガラス成分、３ＣａＯＡｌ2 Ｏ3 、２ＣａＯＡｌ2 Ｏ3 ＳｉＯ2 、３ＣａＯＳｉＯ2 ＣａＦ2 、あるいはその他の酸化物、フッ化物、鉄分等が数質量％程度含まれているものも使用出来る。
上記組成の還元期スラグは流動化処理材の硬化物に充分な強度を与えかつ亀裂の発生を防止することが出来る。
【００２２】
通常上記水硬性材料としては高炉スラグセメントまたは還元期スラグスラリーと石膏との混合物は６：４〜８：２の質量比の範囲で使用され、上記混合物に上記砂分、シルト分、粘土分の所定量を添加してスラリーとする。
上記水硬性材料は通常スラリー１ｍ3 中に４０〜４００kg、上記砂分、シルト分、粘土分通常スラリー１ｍ3 中に乾燥状態換算で３００〜１３５０kg添加される。
【００２３】
上記成分以外、スラリーには、界面活性剤等の流動化剤（減水剤）、ベントナイト、コロイダルシリカ等の無機増粘剤、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の有機増粘剤、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、シュウ酸等の有機酸やアルブミン、カゼイン等のタンパク質等の硬化遅延剤を添加してもよい。
以下に本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００２４】
シールド工法実施現場から発生した泥水をタンクローリーによって流動化処理材製造工場に搬送し、図１〜図５に示す装置にて異物、有機物等を除去し、粒径７５μｍ〜２mmの砂分、粒径１０〜７５μｍのシルト分、粒径１０μｍ以下の粘土分に分級する。
このようにして採取された砂分、シルト分、粘土分を流動化処理材の材料として使用し、下記の配合の流動化処理材を調製した。
【００２５】
【表１】
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実施例１の組成と実施例２の組成とを混合し、混合後室温に放置して混合物の硬化状況を調べた結果を表２および図６に示す。
【００２６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の流動化処理材は安定した品質を示し、シールド工法における裏込め材やケーブル埋設の際の埋め戻し材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
図１〜図５は土砂分級の一例を示すものである。
【図１】平面図
【図２】側面図
【図３】図１に於けるＡ−Ａ断面図
【図４】図１に於けるＢ−Ｂ断面図
【図５】網筒式土砂分離機の側断面図
【図６】混合物の一軸圧縮強度の経時変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００２９】
1         土砂処理装置
2         ドラム洗浄機
3         網筒式土砂分離機
4         ドラム本体
12        邪魔板
13        粗網内筒
14        細網外筒
【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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