(57)【要約】【課題】  養鶏場から毎日大量に排出される鶏糞の適正処分を可能とし、さらに大量に有効活用できるようにするため、鶏糞灰を道路材料として再資源化するものである。【解決手段】  鶏糞灰を酸化鉄の微粉末及び石灰と混ぜて土質安定材として、又は鶏糞灰をセメントで固化したものを破砕して粒度調整材料として、若しくは前記粒度調整材料と自然土と前記土質安定材を混ぜて粒調処理材として、活用する。また鶏糞灰と酸化鉄の微粉末と石灰を混ぜて土質安定材とし、あるいは鶏糞灰とセメントを混合し適量の水を加えて固化させたセメント固化物を破砕した粒状骨材を自然土の粒度調整材料とし、この粒度調整材料と自然土の混合物に鶏糞灰，酸化鉄の微粉末及び消石灰を混合して粒調処理材とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鶏糞灰を酸化鉄の微粉末及び石灰と混ぜて土質安定材として、又は鶏糞灰をセメントで固化したものを破砕して粒度調整材料として、若しくは前記粒度調整材料と自然土と前記土質安定材を混ぜて粒調処理材として、活用することを特徴とする鶏糞灰の活用法。
【請求項２】
鶏糞灰と酸化鉄の微粉末と石灰を混ぜたことを特徴とする鶏糞灰を原料に含む土質安定材。
【請求項３】
鶏糞灰とセメントを混合し適量の水を加えて固化させたことを特徴とする鶏糞灰を原料に含むセメント固化物。
【請求項４】
請求項３のセメント固化物を破砕した粒状骨材を自然土の粒度調整材料とし、この粒度調整材料と自然土の混合物に鶏糞灰，酸化鉄の微粉末及び消石灰を混合して粒調処理材としたことを特徴とする鶏糞灰のセメント固化物を粒度調整材料に用いた粒調処理材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鶏糞を焼却処分することにより発生する鶏糞灰の利用方法に関するものであり、鶏糞灰を道路材料として再資源化するものである。
【０００２】
養鶏場においては毎日大量の鶏糞が発生するが、平成１１年１１月に定められた「家畜排泄物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律（家畜排泄物法）」により、家畜糞尿の野積みや素堀りが違法となった。
【背景技術】
【０００３】
従来より、鶏糞は乾燥処理した乾燥鶏糞肥料や、発酵処理した発酵鶏糞肥料としては広く利用されている。しかし、乾燥処理や発酵処理しただけでは全国の養鶏場から毎日大量に排泄される鶏糞の適正処理には到底追いつかない。
【０００４】
そこで、鶏糞を大量に処分するために鶏糞を焼却処分する方法が提案されている。また、焼却時に発生する廃熱の有効利用についても提案されている。しかし、焼却処分したとしても焼却施設から排出される鶏糞灰の量は未だ多く、それを単に捨てていたのでは処分費用も嵩み、また資源の有効利用の面からいってももったいない。その対策として、焼却処分した鶏糞灰を肥料として利用したり、あるいは融雪材として利用することも提案されている。
【０００５】
一方、路盤等の地盤安定処理として石灰やセメントを添加した安定処理土は広くその効果が認められているが、本出願の出願人はこの効果を更に高めた、石灰（生石灰、消石灰及び石灰石粉末）に製鉄時に副生する酸化鉄の微粉末を混合した土質安定材（以下「Ｆｅ石灰」と称することがある。）を開発し、またこれに自然土等を混合した処理土（以下「Ｆｅ石灰処理土」と称することがある。）でもって軟弱地盤の改良を行う研究を長年行ってきた。
【０００６】
そして出願人が開発したものとしては、酸化鉄を主成分とする微粉のＦｅ系酸化混合物に下水汚泥焼却灰と消石灰を混合した土質安定材や、下水汚泥焼却灰のセメント固化物を破砕した粒状骨材と自然土の混合物にＦｅ石灰を混合した粒調処理材や、酸化鉄を主成分とする微粉のＦｅ系酸化混合物に廃石膏ボード粉末と消石灰を混合した土質安定材等がある。
【特許文献１】特許第３０３５７６５号
【特許文献２】特許第３２０８５３７号
【特許文献３】特開２００２−２６６３２８
【特許文献４】特開２００３−２３８２７７
【特許文献５】特開平８−２８５２５８号
【特許文献６】特願２００２−３７１２５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、焼却処分した鶏糞灰を肥料等に再利用するとしても、実際に利用される量は排出される鶏糞の量と比較して極僅かである。鶏糞灰を有効活用しながら大量処分を可能とするためには、大量消費が見込める分野での利用を目的として再資源化する必要がある。したがって、鶏糞灰を再資源化するためには、例えば大量利用が期待できる道路材料等に活用できれば理想的なものといえる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
鶏糞灰の主成分はその鶏が摂取してきた飼料によっても異なるが、おおよそ水酸化カルシウム２８％，リン酸石灰２６％，カリウム１６％，その他３０％であり、水酸化カルシウムとリン酸石灰を多量に含んでいるところにその特徴がある。このリン酸石灰分に着目して、これを適切に利用することにより本出願人が長く研究開発しているＦｅ石灰を利用した土質安定材等に適用できる可能性がある。
【０００９】
また、鶏糞灰は焼却温度や焼却条件によりその成分は多少変動するが、本発明においては従来の鶏糞灰を肥料等に利用しようとするものと比べ、石灰分を利用できればよいので各種条件下で焼却した鶏糞灰が利用可能である。以下の説明においては、鶏糞ボイラー発電施設で８００℃〜１０００℃の温度で焼却したものを利用しているが、もっと低い温度（例えば４００℃〜８００℃）で焼却したものでも利用可能である。
【００１０】
そこで、この発明にかかる鶏糞灰の活用法は上記課題を解決するために、鶏糞灰を酸化鉄の微粉末及び石灰と混ぜて土質安定材として、又は鶏糞灰をセメントで固化したものを破砕して粒度調整材料として、若しくは前記粒度調整材料と自然土と前記土質安定材を混ぜて粒調処理材として、活用するようにしたものである。
【００１１】
また、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含む土質安定材は、鶏糞灰と酸化鉄の微粉末と石灰を混ぜたものである。
【００１２】
一方、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含むセメント固化物は、鶏糞灰とセメントを混合し適量の水を加えて固化させたものである。
【００１３】
さらに、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含む粒調処理材は、前記セメント固化物を破砕した粒状骨材を自然土の粒度調整材料とし、この粒度調整材料と自然土の混合物に鶏糞灰，酸化鉄の微粉末及び消石灰を混合して粒調処理材としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、この発明にかかる鶏糞灰の活用法は、鶏糞灰を酸化鉄の微粉末及び石灰と混ぜて土質安定材として、又は鶏糞灰をセメントで固化したものを破砕して粒度調整材料として、若しくは前記粒度調整材料と自然土と前記土質安定材を混ぜて粒調処理材として、活用するようにしたので、鶏糞灰を大量に道路材料として再資源化して利用することができる。
【００１５】
また、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含む土質安定材は、鶏糞灰と酸化鉄の微粉末と石灰を混ぜたので、処分のために単に再資源として利用するのではなく、性能的に酸化鉄の微粉末と石灰を混ぜただけのものより優秀な土質安定材となる。
【００１６】
一方、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含むセメント固化物は、鶏糞灰とセメントを混合し適量の水を加えて固化させたので、これを破砕することにより砕石のクラッシャランに代えて自然土の粒度調整材料として使用することが可能となり、大量消費が期待できる。
【００１７】
さらに、この発明にかかる鶏糞灰を原料に含む粒調処理材は、前記セメント固化物を破砕した粒状骨材を自然土の粒度調整材料とし、この粒度調整材料と自然土の混合物に鶏糞灰，酸化鉄の微粉末及び消石灰を混合して粒調処理材としたので、処分のために単に再資源として利用するのではなく、性能的にも通常のクラッシャランを使用したものより強度的に優秀な粒調処理材となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、Ｆｅ石灰に鶏糞灰を混合した場合の試験結果について説明考察する。
【００１９】
まず、試験で使用した鶏糞灰の化学成分を表１に示す。また、鶏糞灰の粒度試験結果を図１に示す。なお、本試験で使用した鶏糞灰は、鶏糞を燃料として利用した鶏糞ボイラー発電施設の焼却灰であり、ブロイラーの鶏糞を９０％，レイヤーの鶏糞を１０％の比率で混合したものを約８００℃〜１０００℃で焼却したものである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１より、鶏糞灰は他の一般的な焼却灰（例えば下水汚泥焼却灰等）と比較して、リン酸や酸化カリウムの含有量が高いことが特徴的であることが確認できる。これは鶏の養殖および飼育時の飼料に含まれている成分が影響していることが考えられる。リン酸（特にリン酸一石灰）やカリウムは、骨や歯を形成するものであり、動物にとって非常に重要な成分である。したがって、鶏等を飼育する際、鶏の骨格および卵殻質形成のために、飼料にリン酸およびカリウムを混合することによって、良好な発育が得られるといわれている。その結果、鶏より排出される糞尿にリン酸や酸化カリウムが多く含まれているので、焼却後の灰も高い含有率を示す結果になっていると思われる。
【００２２】
なお分析上、リン酸石灰を特定して含有量試験を行うことが困難であったため、項目をリン酸として示しているが、飼料に混合する物質がリン酸石灰であることから、その多くがリン酸石灰という形態であることが推測できる。リン酸石灰（Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ）は水溶性であるため、水に触れると加水分解しＣａ2+とＨ2 ＰＯ4-にイオン化するため、安定処理材として適用する場合には、土中の陽イオンとの結合が容易となることから、強度発現に有効であると考えられる。
【００２３】
イオン化したＣａ2+は、まさ土などに含まれる粘土分の表面が負に帯電していることから、それらに吸着され、粘土粒子表面の帯電状態が変化する。その結果、粘土粒子間相互間の反発が減少して粘土粒子が団粒化することで処理土の強度が増加する。また、まさ土に含まれている長石やカオリナイトといった粘土鉱物を形成しているシリカやアルミナは、石灰によってアルカリ雰囲気となった処理土内で溶解し、Ｃａ2+と反応してケイ酸石灰水和物やアルミン酸石灰水和物を生成するとともに、イオン化しているリン酸イオンと反応して、リン酸アルミニウムやＦｅ石灰に含まれる酸化鉄と反応してリン酸鉄を生成することによって、処理土の強度増加を促進する。
【００２４】
また、図１より鶏糞灰の粒径は０．５〜１００μｍの範囲であることが確認できるとともに、粒径が２．０μｍと３０μｍにピークが見られる。一般的な普通ポルトランドセメントが、３．０〜３０μｍの粒子を主としていることを考慮すると、それとほぼ同様であると判断できるとともに、土に混合する場合でも問題となる粒度特性ではないことが確認された。
【００２５】
そこで先ず、鶏糞灰をＦｅ石灰安定材の一原料として使用するに際し、可否判定を行う目的で予備試験を行った。この試験では従来のＦｅ石灰と同様に、まさ土を処理対象土とし添加率を７％とした。鶏糞灰の混入率は、消石灰の置換率で１０％，２０％とした。また、比較のため下水汚泥焼却灰と廃石膏ボード粉末を混入したものについても試験を行った。試験手順は、JIS A 1211のＣＢＲ試験法に基づき、１５ｃｍモールドを用いて４．５ｋｇランマーで５層２０回の突き固めにより供試体を作製し、２３℃に温度管理された水槽において４日及び１４日間の水浸養生の後試験を行った。試験結果を表２及び図２に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
結果より、いずれの安定処理土もＣＢＲ≧１００％（４日水浸養生）であった。鶏糞灰を見ると、４日及び１４日養生においても、他の安定処理土と同等若しくはそれ以上のＣＢＲ強度を示しており、適用性は十分に高いものと判断できる。
【００２８】
次に、Ｆｅ石灰安定材に対して鶏糞灰の添加率を変えて混合した場合についての試験を行った。Ｆｅ石灰安定材のうちＦｅ分は２５％のままとして、石灰分を鶏糞灰で２０％，４０％，６０％，８０，１００％の割合で置換し、対象土に対する添加率はＦｅ石灰の標準的な使用率である７％とした。なお、供試体は前記と同様の方法により作製した。試験条件及び試験結果を表３及び図３に示す。また、鶏糞灰混入量とＣＢＲの関係を図４に示す。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
上記試験結果より、置換率２０％と４０％のものは、４日水浸，１４日水浸，２８日水浸のいずれにおいても、通常のＦｅ石灰安定材を用いた場合（添加率０％）よりも高い強度が確認された。よって、鶏糞灰はＦｅ石灰安定材の石灰分について２０〜４０％の量を鶏糞灰で置換することができることが確認された。なお、置換率６０％のものは図３と図４から看てとれるように時間の経過とともに強度の増加が鈍る傾向があり、長期強度が確保できないことが想定されるが、大きな強度を必要としない使用箇所においては置換率６０％も適用可能であることが想定される。
【００３１】
次に、鶏糞灰をＦｅ石灰安定材に混合したことによりどれだけ強度が高まっているかの効果を確認するために、Ｆｅ石灰安定材から鶏糞灰の配合量を除いた場合の強度を試験した。試験結果を表４及び図５に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
上記試験結果より、鶏糞灰を配合したものは鶏糞灰を配合しなかったものと比べ極めて強度が高くなっていることがわかる。例えば、置換率４０％のものでは鶏糞灰を配合したもののＣＢＲは２１６％であるのに対し鶏糞灰を配合しないものでは１２５．２％である。そして、図５から明らかなように、鶏糞灰を配合しなかった場合は、消石灰の配合率が低下するにしたがいＣＢＲ強度はしだいに低下する。よって、鶏糞灰をＦｅ石灰安定材に混合して使用することは極めて効果を有することが確認された。
【００３４】
次に、鶏糞灰をＦｅ石灰安定材に混合した場合、処理対象土の含水比によりどれだけ強度に影響があるかを確認するために、含水比に対する強度確認試験を行った。試験結果を表５及び図６に示す。
【００３５】
【表５】
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【００３６】
試験結果より、同じ含水比なら鶏糞灰を混合していない標準Ｆｅ石灰より、鶏糞灰を混合したＦｅ石灰の方が高いＣＢＲ強度を示している。そして、標準Ｆｅ石灰ではＣＢＲ１００％以下となってしまう含水比１８．７％の状態でも、鶏糞灰を配合したＦｅ石灰はＣＢＲ１２６．６％と未だ実用に耐え得る強度を有している。したがって、処理対象土の含水比が高い場合にも鶏糞を添加することが非常に有効であることが確認された。
【００３７】
次に、鶏糞灰にセメントを混合して固化したセメント固化物について、セメントの混合量を変更して行った一軸圧縮強度の試験結果を表６と図７に示す。なお表６中、Ｃはセメント、Ｗは水、Ｋは鶏糞灰である。
【００３８】
【表６】
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【００３９】
結果よりセメント量が多くなるほど一軸圧縮強度が大きくなることがわかる。セメント量を９０％とすると一軸圧縮強度は約５８Ｎ／ｍｍ2 となり、またセメント量を７０％とすると一軸圧縮強度は約２３．６Ｎ／ｍｍ2 となる。一方、セメント量を３０％とすると一軸圧縮強度は約１０．７Ｎ／ｍｍ2 となる。
【００４０】
しかし、本発明の目的は日々大量に発生しその適正処分が求められている鶏糞について、それを焼却処分することにより発生する鶏糞灰の有効活用が目的である。また、本発明ではＦｅ石灰を土質安定材として使用するので骨材は低強度のものでよい。この見地から供用に対する骨材としての強度を満足する１０Ｎ／ｍｍ2 を基準とすると、セメント３０％に対し鶏糞灰を７０％混合することが可能であることが確認できた。なお、セメント固化物の一軸圧縮強度１０Ｎ／ｍｍ2 は、Ｆｅ石灰処理土の一軸圧縮強さが過去の施工実績により６Ｎ／ｍｍ2 であることから、安全率１．５倍を考慮したものである。
【００４１】
次に、本発明のセメント固化物の粒度調整材料としての適応性を確認するために、ＪＩＳ規格の砕石粒度Ｃ−３０のクラシャランを用いた粒度調整処理材を標準とする比較実験を行い、その強度を確認した。なお、試験は自然土については同じ土取場で産したまさ土を使用し、骨材はＣ−３０，ＲＣ−３０，アスコン廃材，本発明の鶏糞灰のセメント固化物の４種類とし、まさ土と骨材の混合比率は６０対４０とし、また骨材粒度もＣ−３０の粒度に合わして同一とし、Ｆｅ石灰の添加率はいずれも６％とした。結果を、表７及び図８に示す。
【００４２】
【表７】
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【００４３】
結果より、アスコン廃材を用いた場合はＣ−３０を用いた場合より強度が低く、長期の供用に耐え得る路盤材として採用できないことがわかる。一方、鶏糞灰のセメント固化物を破砕したものを骨材とする場合は、４日でＣ−３０の約２０％増，２８日でも約２０％増の強度を確保している。したがって、粒調処理材の骨材として採用可能であることが確認された。
【００４４】
次に本発明の実施例について説明する。先ず、鶏糞灰を原料に含む土質安定材及びその製造方法について説明する。
【実施例１】
【００４５】
製鉄時に発生する微粉酸化鉄２５重量％と消石灰６０重量％を混合したものに、鶏糞ボイラー発電施設で発生した鶏糞灰１５重量％を混合して土質安定材を製造した。そして、この土質安定材は７重量％程度をまさ土に添加混合することにより土を安定処理できた。
【実施例２】
【００４６】
製鉄時に発生する微粉酸化鉄２５重量％と消石灰５５重量％を混合したものに、鶏糞ボイラー発電施設で発生した鶏糞灰を粉砕機により粉砕し、７５μｍのふるいを用いてふるい分けを行った鶏糞灰粉末２０重量％を混合して土質安定材を製造した。そして、この土質安定材は８重量％程度をシラスに添加混合することにより土を安定処理できた。
【００４７】
次に、鶏糞灰を原料に含むセメント固化物及びの製造方法について説明する。
【実施例３】
【００４８】
鶏糞ボイラー発電施設で発生した鶏糞灰７０重量％と普通ポルトランドセメント３０重量％と約５１０ｋｇ／ｍ3 の水を混ぜ固化させて、セメント固化物を製造した。このセメント固化物の一軸圧縮強さを材令２８日で測定したところ約１０Ｎ／ｍｍ2 であった。このセメント固化物は比重約２．２で吸水率約２０％であり、通常の骨材として用いられる天然山砕と比べると比重は約０．８倍と軽く、また吸水率は約７倍と大きいものである。
【００４９】
次に、鶏糞灰のセメント固化物を自然土の粒度調整材料に用いた粒調処理材及びの製造方法
【実施例４】
【００５０】
実施例３で製造したセメント固化物を機械破砕し粒状骨材とする。そして、この粒状骨材の粒度範囲を粗骨材（Ｃ−３０）の範囲となるように粒度調整し粒度調整材料を製造した。この粒度調整材料をまさ土に混合して粒度を調整し、その用土に土質安定材を混合して粒調処理材を製造した。なお、まさ土と粒度調整材料の混合比は、最適な密度の締固めができ、路盤材としての初期耐荷力が得られ、骨材どうしが噛み合わない程度の混合比である乾燥重量比６：４の割合で混合した。そして、混合したものに対して、実施例１の土質安定材を６重量％混合し、転圧して締固め、粒調処理材とした。この粒調処理材のＣＢＲ値を測定したところ、材令４日で約２００％、材令２８日で約３７０％となり、天然山砕やコンクリート再生骨材を粒度調整材料としたものと比較すると、材令４日で約１．１倍〜１．３倍、材令２８日では約１．２倍の強度増加となった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上述べたように、本発明によれば毎日大量に排出される鶏糞灰の再資源化を図ることができ、しかも大量利用が期待できる道路材料として利用できる。さらに、従来のＦｅ石灰安定材と比べても鶏糞灰を混合することによりＣＢＲ強度が高まり、また高い含水比の自然土やシラスでも利用可能でありその有用性は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】鶏糞灰の粒度試験結果を示すグラフである。
【図２】予備試験結果を示すグラフである。
【図３】鶏糞灰の強度確認結果を示すグラフである。
【図４】鶏糞灰混合率とＣＢＲの関係を示すグラフである。
【図５】Ｆｅ石灰安定材から鶏糞灰の配合を除いた場合のＣＢＲを示すグラフである。
【図６】処理対象土の含水比に対する強度試験結果を示すグラフである。
【図７】鶏糞灰配合率と圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図８】鶏糞灰のセメント固化物とその他の骨材との比較実験結果を示すグラフである。
【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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