(57)【要約】【課題】  石炭灰を主原料として、少ない工程で安価な地盤材料を得る。【解決手段】  撹拌槽１１内に平行に配設され逆方向に回転する二本の回転軸１２と、回転軸１２に設けられたアーム１３と、アーム１３ａの先端に設けられ撹拌対象材料を内壁１１ａに押し当てて擦り潰す第一の羽根１４と、アーム１３ｂの先端に設けられ内壁１１ａに付着した撹拌対象材料を掻き取る第二の羽根１５と、を備える撹拌装置１０を用い、石炭灰や溶融スラグなどの処理対象材料とセメントなどの水硬性無機材料とを含む造粒対象材料を撹拌し、石炭灰とセメントとが混合した後に、水を添加すると共に二本の回転軸の回転速度を上昇させ、所定時間経過後に撹拌を停止して粒状の地盤材料を得る。セメントは、石炭灰１００重量部に対し３〜３０質量部の範囲で含まれると良い。また、水は、６〜３０質量部の範囲で添加すれば好適である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む造粒対象材料を水硬性無機材料により硬化させて造粒する造粒装置であって、
水を添加することにより固化が進行した固化進行材料を、槽の内壁に押し当てて擦り潰す第一の羽根と、
第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取る第二の羽根とを有し、
第一の羽根及び第二の羽根は、水を添加する前には前記水硬性無機材料と前記処理対象材料とを混合させる混合装置として機能することを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む造粒対象材料を前記水硬性無機材料により硬化させて造粒する造粒装置であって、
前記造粒対象材料を入れる攪拌槽と、
該攪拌槽内に配設された回転軸と、
該回転軸に所定間隔で配設された放射状に延びる複数のアームと、
該アームの先端に設けられた第一の羽根及び第二の羽根とを備え、
第一の羽根及び第二の羽根は、攪拌槽に投入された前記造粒対象材料を前記回転軸を回転させることにより前記アーム及び回転軸と共に前記水硬性無機材料と前記処理対象材料とを攪拌させて均一化させる混合装置であるとともに、
第一の羽根は、前記造粒対象材料に水を加えることにより硬化が進行した固化進行材料を前記回転軸を回転させることにより槽の内壁に押し当てて擦り潰す擦り潰し羽根であり、第二の羽根は、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を回転軸を回転させることにより掻き取る掻き取り羽根であることを特徴とする造粒装置。
【請求項３】
前記回転軸は複数本が互いに平行に近接して相互に逆方向に回転するように配設され、
隣接する回転軸に配設された第一の羽根及び第二の羽根のそれぞれの先端の回転軌跡は相互に重なるが互いの先端は干渉しないことを特徴とする請求項２記載の造粒装置。
【請求項４】
前記回転軸を回転させる駆動部の負荷トルクを検出する負荷トルク検出装置を備えることを特徴とする請求項２記載の造粒装置。
【請求項５】
水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む材料から処理対象材料を水硬性無機材料により硬化させつつ造粒して地盤材料を製造する地盤材料の製造方法において、
前記水硬性無機材料及び前記処理対象材料を混合する混合工程、
混合後に水を添加することにより増粘され、固化が進行しつつある固化進行材料を、槽の内壁に押し当てて擦り潰しつつ、槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取ることにより造粒する硬化造粒工程を順次行うことを特徴とする地盤材料の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の地盤材料の製造方法において、
請求項２乃至４のいずれかに記載の造粒装置を用い、前記混合工程から前記硬化造粒工程への移行は、水を添加すると共に、前記回転軸の回転速度を上昇して行なうことを特徴とする請求項５記載の地盤材料の製造方法。
【請求項７】
前記水硬性無機材料はセメントであり、前記処理対象材料は石炭灰であることを特徴とする請求項５記載の地盤材料の製造方法。
【請求項８】
前記水硬性無機材料はセメントであり、前記処理対象材料は溶融スラグであることを特徴とする請求項５記載の地盤材料の製造方法。
【請求項９】
前記水硬性無機材料はセメントであり、前記処理対象材料は石炭灰及び溶融スラグであることを特徴とする請求項５記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１０】
前記水硬性無機材料はセメントであり、前記処理対象材料は石炭灰及び平均粒子径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の無機砂状体であることを特徴とする請求項５記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１１】
撹拌対象材料を入れる撹拌槽と、該撹拌槽内に平行に配設され逆方向に回転する二本の回転軸と、前記回転軸の各々に所定間隔で配設され放射状に延びる複数のアームと、該複数のアームのうち一部のアームの先端に設けられ前記撹拌対象材料を前記撹拌槽の内壁に押し当てて擦り潰す第一の羽根と、前記複数のアームのうち残部のアームの先端に設けられ前記撹拌槽の内壁に付着した前記撹拌対象材料を掻き取る第二の羽根と、を備える撹拌装置を用い、石炭灰とセメントとを含む造粒対象材料を撹拌し、
前記石炭灰と前記セメントとが混合した後に、水を添加すると共に前記二本の回転軸の回転速度を上昇させ、
所定時間経過後に撹拌を停止して粒状の地盤材料を得ることを特徴とする地盤材料の製造方法。
【請求項１２】
前記造粒対象材料は、前記石炭灰１００質量部に対し、前記セメントを３質量部以上３０質量部以下の範囲で含むことを特徴とする請求項７又は１１に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１３】
前記造粒対象材料は、前記溶融スラグ１００質量部に対し、前記セメントを３質量部以上３０質量部以下の範囲で含むことを特徴とする請求項８に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１４】
前記造粒対象材料は、前記石炭灰１００質量部に対し、０質量部以上５００質量部以下の範囲の溶融スラグ及び３質量部以上３０質量部以下の範囲のセメントを含むことを特徴とする請求項９又は１１に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１５】
前記造粒対象材料に、前記石炭灰及び／又は前記溶融スラグの合計質量１００質量部に対し、前記水を６質量部以上３０質量部以下の範囲で添加することを特徴とする請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１６】
前記造粒対象材料に、消石灰、腐食酸、及びキレート剤のいずれか一つからなる重金属溶出抑制剤を添加することを特徴とする請求項７乃至１５のいずれか１項に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１７】
前記キレート剤は、高分子液体重金属固定剤であることを特徴とする請求項１６に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１８】
前記造粒対象材料に、キレート剤及び、石膏、スラグ又は硫酸アルミニウムのいずれか一つ、又は二以上の混合物を添加することを特徴とする請求項７乃至１５のいずれか１項に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項１９】
前記所定時間を、前記回転軸を回転させるモータの負荷トルクの急減を基準として決定することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項２０】
請求項５乃至１９のいずれか１項により得られた均等係数Ｕｃが４〜１２の範囲内にあり、かつ、一軸圧縮強度が１４００〜８５００ｋＮ／ｍ2の範囲内にある地盤材料用造粒物。
【請求項２１】
請求項２０に記載の地盤材料用造粒物を重機により転圧して締め固めた後、再び掘り起こして再利用をすることを特徴とする地盤材料の再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は造粒装置及びそれを用いた地盤材料の製造方法に関し、より詳しくは石炭灰や溶融スラグなどの副生物又は廃棄材料等を主要な原料として水硬性無機材料により造粒する造粒装置及びそれを用いた地盤材料の製造方法並びにそれにより得られた地盤材料及びその再利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電所における火力発電に際しては、石炭灰（フライアッシュ）が副生する。この石炭灰は日本国内だけでも多量に発生するため、従来から、リサイクル資源として有効利用することが検討されている。
【０００３】
また、都市ゴミや産業廃棄物を焼却して得られる焼却灰は、廃棄物として処理されていたが、近年、これらの焼却を高温度で行うことにより重金属等の溶出の少ない溶融スラグとすることによりリサイクル資源としての有効利用することが実用化され、その一部は、アスファルト混合物用細骨材やコンクリート用細骨材などの細骨材として利用されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、盛土、護岸背面やＬ型擁壁等の構造物の裏込や埋め戻し、河川築堤、土地造成、路床、路体、及び排水工等に用いられる路盤材を含む地盤材料としては、砂、礫質土、粘性土などの自然材料、又は再生砕石などのリサイクル材が用いられてきた。しかし、良質な自然材料が少なくなってきている現在、砂の代替材が求められていた。
【０００５】
これらのことから、石炭灰を地盤材料として利用する試みがなされてきている。例えば、石炭灰から砂礫土を製造する方法として、石炭灰に水を混合した後、重力式混合筒を用いてセメントと混合、粉砕する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながらこのような一次硬化物を破砕する方法では、砂礫土の製造に粉砕工程が必要となる。しかも、落下により粉砕させた材料は粒度が不均一でふるい分け工程が必要と考えられ、実際には三工程以上を経なければならない、という問題があった。更には、六価クロム等の重金属やフッ素、ホウ素に対する対策が確立していないという問題があった。
【０００７】
また、石炭灰に対して質量で２〜３０％以下のセメント粉末を混合し、散水しながら石炭灰を添加しつつ造粒物を製造し、この造粒物を一定期間養生した後、そのまま、或いは粉砕して分級しふるい分けすることで、粒径５０ｍｍ以下の造粒物である石炭灰固化物を得る方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
しかし、この方法によれば、混合工程だけでは均質な粒径の造粒物を得ることができない、という問題があった。すなわち、５０ｍｍ以下の固化物を得るためには粉砕・ふるい分け工程が不可欠であり、製造コストが増大してしまっているという問題があった。更に、石炭灰に重金属等が含まれていた場合、その溶出を抑制することはできなかった。
【０００９】
また、石炭灰にセメントと石膏、および保水材である粘土やベントナイトを添加して、石炭灰８５〜９３質量部（重量部）に対して硬化材７〜１５質量部と、保水材２〜３質量部と、水２０〜２５質量部とを加えて高速攪拌したものを常温養生して固化造粒物を製造する方法も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
しかし、この方法では、保水材を添加しなければ均質な粒度の造粒物を製造することができない、という問題があった。更に、石炭灰に高濃度の重金属等が含まれていた場合、地下水環境下においてその溶出を土壌環境基準以下に抑制することはできなかった。
【００１１】
これら従来の石炭灰を主原料として地盤材料を製造する方法においては、複数の要因から多数工程が必要となっていたと考えられる。すなわち、石炭灰を主原料とする地盤材料の製造方法には、混練機の選定、各添加剤の添加のタイミング、撹拌速度の調整、各材料の配合割合等、多数の要因が存在し、実質的に一工程で地盤材料を製造することができる製法は実現されていなかった。
【００１２】
また、建設汚泥を脱水処理して得られた脱水ケーキ、セメント、水、及び鉱滓を混練機に供給して得られた造粒物を水中にて養生した後に乾燥し、更に乾燥後の造粒物を破砕・分級することで再生砂として利用する建設汚泥のリサイクル方法も知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１３】
この方法では、特殊な混練機を用いて造粒物を得ているが、水中での養生工程後に破砕工程、ふるい分け工程が必要となってしまう、という問題があった。しかも、この方法では建設汚泥のリサイクル方法のみ開示しており、石炭灰や溶融スラグのような粉状又は砂礫状の処理対象材料を用いておらず、より少ない工程で石炭灰や溶融スラグなどの処理対象材料から地盤材料を得る好適な方法は知られていなかった。
【００１４】
一方、溶融スラグは、高温溶融過程でダイオキシンやＰＣＢ等は分解され、主要成分としてのシリカが形成する網目構造の中に残った重金属類を包み込むので、溶出防止効果の高いリサイクル資源として有効利用が図られているが、その具体的な用途は重金属等の含有量及び溶出量が一定の基準以下である溶融スラグに限って細骨材としての用途に使用できるというのが実情である。
【特許文献１】特開２００２−２０５０４１号公報（第５−６頁、図１）
【特許文献２】特開平８−１１３７７７号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献３】特開２０００−１５４５２６号公報（第２−４頁）
【特許文献４】特開２００３−６２５９７号公報（第３−４頁、図３）
【非特許文献１】平成１５年４月１日東京都環境局「東京都溶融スラグ資源化指針」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする課題のひとつは、石炭灰から実用的な地盤材料を製造しようとすると複数工程により製造しなければならず、製造コストが増大してしまう、という点である。
【００１６】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、石炭灰や溶融スラグに重金属が含まれていた場合、その溶出を抑えることができない点である。
【００１７】
そこで、本発明の第一の目的は、石炭灰や溶融スラグなどのリサイクル資源の形態を変化させることによりリサイクル資源の有効利用を図ることである。また、本発明の他の目的は、より少ない工程で安価に、且つ実用的な品質を有する地盤材料を製造することができる造粒装置及びそれを用いた地盤材料の製造方法の提供をすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一般に、埋め戻し材や路盤材で代表される地盤材料としては、十分なＣＢＲ値等を満たすことである。このため、地盤材料としては、粒度が良い（良配合である）こと、及び一軸圧縮強度などの適切な強度を有することが必要である。しかしながら、石炭灰では、液性限界と組成限界の差がほとんど無いので、セメントなどの水硬性無機材料を用いても一段階で良配合に造粒することが困難である。また、同様な理由により必要な強度を有する造粒物を得ることが困難であるとされていた。
【００１９】
本発明者等は、上述の課題に対して一装置内で材料の混合から造粒までが行える装置について検討したところ、水を添加することにより増粘して硬化が進行した固化進行材料を、槽の内壁に押し当てて磨り潰す第一の羽根と、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取る第二の羽根とを有する造粒装置により、第一の羽根及び第二の羽根を利用して材料の混合を行えば、上述の課題を解決できることを見出した。
【００２０】
すなわち、本発明は、水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む造粒対象材料を水硬性無機材料により硬化させて造粒する造粒装置であって、水を添加することにより固化が進行した固化進行材料を、槽の内壁に押し当てて擦り潰す第一の羽根と、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取る第二の羽根とを有し、第一の羽根及び第二の羽根は、水を添加する前には前記水硬性無機材料と前記処理対象材料とを混合させる混合装置として機能することを特徴とする造粒装置である。
【００２１】
また、本発明は、水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む造粒対象材料を前記水硬性無機材料により硬化させて造粒する造粒装置であって、前記造粒対象材料を入れる攪拌槽と、該攪拌槽内に配設された回転軸と、該回転軸に所定間隔で配設された放射状に延びる複数のアームと、該アームの先端に設けられた第一の羽根及び第二の羽根とを備え、第一の羽根及び第二の羽根は、攪拌槽に投入された前記造粒対象材料を前記回転軸を回転させることにより前記アーム及び回転軸と共に前記水硬性無機材料と前記処理対象材料とを攪拌させて均一化させる混合装置であるとともに、第一の羽根は、前記造粒対象材料に水を加えることにより硬化が進行した固化進行材料を前記回転軸を回転させることにより槽の内壁に押し当てて擦り潰す擦り潰し羽根であり、第二の羽根は、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を回転軸を回転させることにより掻き取る掻き取り羽根であることを特徴とする造粒装置である。
【００２２】
この回転軸は複数本が互いに平行に近接して相互に逆方向に回転するように配設されていることが好ましい。ここで、近接しているとは、隣接する回転軸に配設された第一の羽根及び第二の羽根の先端の回転軌跡は相互に重なる程度であり、この場合、相互の先端が互いに干渉しないことは必要である。
【００２３】
また、この回転軸を回転させる駆動部の負荷トルクを検出する負荷トルク検出装置を接続すれば、造粒の進行状況又は造粒の終了状況を容易に把握することができる。
【００２４】
このような造粒装置によれば、水硬性無機材料及び処理対象材料が混合される混合工程、混合後に水を添加することにより増粘され、固化が進行しつつある固化進行材料を、第一の羽根により槽の内壁に押し当てて擦り潰しつつ、第二の羽根により槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取ることにより造粒する硬化造粒工程を順次行うことにより良配合な地盤材料を製造することができる。
【００２５】
このような処理対象材料としては、石炭灰や溶融スラグなどのような粉状又は砂礫状の処理対象材料が例示され、水硬性無機材料としてはセメントが例示される。
また、処理対象材料は石炭灰に対して平均粒子径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の無機砂状体を配合することにより、粗砂状の造粒物を製造することができる。
【００２６】
このような無機砂状体としては、溶融スラグ等の各種スラグ、マサ土、クリンカーアッシュを好ましい材料の一例として例示することができる。
【００２７】
ここで、この造粒対象材料は、水硬性材料としてセメントを選択する場合には、例えば、石炭灰１００質量部に対し、０質量部以上５００質量部以下の範囲の溶融スラグ及び３質量部以上３０質量部以下の範囲のセメントを含むことにより、圧縮強度の高い地盤材料を得ることができる。ここで、配合される水量は、各石炭灰と溶融スラグの配合組成により適宜調整される。例えば、石炭灰の量が溶融スラグの配合に対して多くなる場合には水量が増加され、石炭灰の量が溶融スラグの配合に対して少なくなる場合には配合する水分量は相対的に減少して配合される。これにより、石炭灰と溶融スラグという複数種類の副生物又は廃棄物を原料として地盤材料を製造する際に、副生された生成物の量に応じて地盤材料の配合組成を変化させても良配合な地盤材料を得ることが可能となる。このような特性は、廃棄物の需給体制が変化した場合にも対応できるという実用的な効果を発揮する。
【００２８】
いずれの場合にも、得られた粒状物は、堆積させても造粒物同士が接着しにくく、一体の大きな塊となりにくい。また、均等係数Ｕｃ（＝Ｕ６０／Ｕ１０）が４〜１２の範囲内にあり、締め固めし易い良配合な粒度分布を有している。また、一軸圧縮強度も１４００〜８５００ｋＮ／ｍ2の範囲内にあるので、重機などによる転圧が可能であり、締め固めを行える。
【００２９】
さらには、一度締め固めた後に掘り起こしても圧縮強度や粒径分布等が殆ど変化しないので、一度利用した地盤材料を他の必要な箇所の地盤材料として再利用することもできるという、循環型社会に応じた利用を図ることができる。
【００３０】
、また、本発明の一つは、撹拌対象材料を入れる撹拌槽と、該撹拌槽内に平行に配設され逆方向に回転する二本の回転軸と、前記回転軸の各々に所定間隔で配設され放射状に延びる複数のアームと、該複数のアームのうち一部のアームの先端に設けられ前記撹拌対象材料を前記撹拌槽の内壁に押し当てて擦り潰す第一の羽根と、前記複数のアームのうち残部のアームの先端に設けられ前記撹拌槽の内壁に付着した前記撹拌対象材料を掻き取る第二の羽根と、を備える撹拌装置を用い、石炭灰とセメントとを含む造粒対象材料を撹拌し、前記石炭灰と前記セメントとが混合した後に、水を添加すると共に前記二本の回転軸の回転速度を上昇させ、所定時間経過後に撹拌を停止して粒状の地盤材料を得ることを特徴とする地盤材料の製造方法である。
【００３１】
前記撹拌装置を用いた本発明によれば、前記撹拌槽内に入れた前記造粒対象材料を撹拌し、前記石炭灰と前記セメントとが混合した後に、水を添加すると共に前記二本の回転軸の回転速度を上昇させ、所定時間経過後に撹拌を停止するだけで地盤材料として使用可能な均一性を有する造粒物を得ることができる。しかも、この造粒物は堆積させても造粒物同士が接着しにくく、一体の大きな塊となりにくい。
【００３２】
すなわち、この地盤材料の製造方法によれば、得られた造粒物を水中で養生する工程や、造粒物のふるい分け工程を必要とせず、実質的に一工程で地盤材料を得ることができる。
【００３３】
これにより、本発明の地盤材料の製造装置又は製造方法によれば、造粒物の破砕工程、ふるい分け工程を必要とせず、実質的に簡略化された工程で、かつ実用的な品質を有する地盤材料を得ることができる。
【００３４】
また、本発明の他の一つは、前記造粒対象材料は、前記石炭灰１００質量部に対し、前記セメントを３質量部以上３０質量部以下の範囲で含むことを特徴としている。
【００３５】
また、本発明の他の一つは、前記造粒対象材料に、前記石炭灰１００質量部に対し、前記水を６質量部以上３０質量部以下の範囲で添加することを特徴としている。
【００３６】
また、本発明の他の一つは、前記造粒対象材料に、消石灰、腐食酸、及びキレート剤のいずれか一つからなる重金属溶出抑制剤を添加することを特徴としている。
【００３７】
また、本発明の他の一つは、前記キレート剤は、高分子液体重金属固定剤であることを特徴としている。
【００３８】
また、本発明の他の一つは、前記造粒対象材料に、石膏、スラグ、及び硫酸アルミニウムのいずれか一つ、又は二以上の混合物を添加することを特徴としている。
【００３９】
また、本発明の他の一つは、前記所定時間を、前記回転軸を回転させるモータの負荷トルクの急減を基準として決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の地盤材料の製造方法によれば、石炭灰や溶融スラグなどの資源回収物等から、より少ない工程で安価に、且つ実用的な品質を有する地盤材料を製造することができ、石炭灰や溶融スラグなどの資源回収物から一層利用価値の高い資源回収物としての地盤材料を製造することにより、これらの資源回収物の有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施の形態を説明する。
【００４２】
本発明の地盤材料の製造方法では、水硬化性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料を含む造粒対象材料を水硬性無機材料により硬化させて造粒する造粒装置が用いられる。このような造粒装置としては、水を添加することにより固化が進行した固化進行材料を、槽の内壁に押し当てて擦り潰す第一の羽根と、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を掻き取る第二の羽根とを有し、第一の羽根及び第二の羽根は、水を添加する前には前記水硬性無機材料と前記処理対象材料とを混合させる混合装置として機能することを特徴とする造粒装置である。
【００４３】
このような造粒装置は、例えば、造粒対象材料を入れる攪拌槽と、攪拌槽内に配設された回転軸と、回転軸に所定間隔で配設された放射状に延びるアームと、アームの先端に設けられた第一の羽根及び第二の羽根とを備え、第一の羽根及び第二の羽根は、攪拌槽に投入された造粒対象材料を回転軸を回転させることによりアーム及び回転軸と共に水硬性無機材料と処理対象材料とを攪拌させて均一化させる混合装置である。
【００４４】
また、第一の羽根は、造粒対象材料に水を加えることにより硬化が進行した固化進行材料を回転軸を回転させることにより槽の内壁に押し当てて擦り潰す擦り潰し羽根であり、第二の羽根は、第一の羽根の作用により槽の内壁に付着した固化進行材料を回転軸を回転させることにより掻き取る掻き取り羽根である。
【００４５】
このような機能を有する造粒装置の一例は、図１に示すような撹拌装置１０である。  この撹拌装置１０は特開２０００−２３８０３０号公報に示された解砕混合ミキサと同一又は均等な構造を有するが、その使用方法は全く異なる。
【００４６】
この攪拌装置（造粒装置）１０は撹拌対象材料を入れる撹拌槽１１と、撹拌槽１１内に平行に配設された二本の回転軸１２、１２と、回転軸１２、１２の各々に所定間隔で配設され放射状に延びる複数のアーム１３、１３・・と、を備えている。回転軸１２、１２は、矢印１２ａ、矢印１２ｂに示したように、互いに逆方向に回転するようになっている。
【００４７】
また、複数のアーム１３、１３・・は、その一部のアーム１３ａの先端に、前記撹拌対象材料を撹拌槽１１の内壁１１ａに押し当てて擦り潰す第一の羽根１４を備えている。また、複数のアーム１３、１３・・のうち、残部のアーム１３ｂの先端には、撹拌槽１１の内壁１１ａに付着した前記撹拌対象材料を掻き取る第二の羽根１５を備えている。
【００４８】
本発明では、このような構成を有する撹拌装置１０を選定したことが製造工程を削減することの一つの要因となっている。すなわち、他の撹拌装置を用いた場合には地盤材料としての良配合な粒度分布を有する造粒物を得るための地盤材料製造工程としての硬化造粒工程の削減は困難である。例えば、一般に用いられている二軸パドルミキサーやボールミキサー等では、良配合な粒度分布を有する造粒ができず大きな塊或いはペースト状になってしまったり、練りこみ不足で十分な密度と強度の造粒ができなかったりしてしまう。
【００４９】
そして、本発明の地盤材料の製造方法は、この撹拌装置１０を用い、石炭灰や溶融スラグで代表される紛状又は砂礫状の処理対象材料とセメントで代表される水硬性無機材料とを含む造粒対象材料を撹拌し、前記処理対象材料と水硬性無機材料とが混合した後に、水を添加して回転軸１２，１２を回転させることにより、第一の羽根１４により固化が進行しつつある固化進行材料を、内壁１１ａに押し当てつつ磨り潰す。また、この磨り潰し操作により内壁１１ａに付着した固化進行材料は、第二の羽根１５により掻き取られる。
【００５０】
この磨り潰しと掻き取りとを交互に行うことにより固化進行材料は、密度を上げて適切な強度を得ることができる。また、この磨り潰しと掻き取りとを交互に行うことにより粒径分布を広くすることができる。
【００５１】
好ましい実施例では、図１に示すように、複数の回転軸１２，１２が互いに平行に近接されて相互に逆方向に回転することである。ここで、近接して配設されるとは、隣接する回転軸に配設された第一の羽根及び第二の羽根の先端の回転軌跡が相互に重なる程度である。これにより、掻き取られた造粒物は、隣接する回転軸間に配設された羽根間で破砕される。この結果、大きな粒状物の生成が抑制されて地盤材料としての良配合な粒径分布を与える。
【００５２】
ここで、地盤材料としての良配合な粒径分布とは、均等係数Ｕｃ（＝Ｕ６０／Ｕ１０）の値で評価される。この均等係数の値が大きければ大きいほど大小の土がまざっていて、締め固めをする際によく締まるので、粒度がよい（良配合である）といえ、本発明に従えばこの均等係数が４〜１２の範囲内の造粒物を得ることができ、好ましい実施態様では９〜１２の範囲内とすることもできる。ここで、Ｕ６０とは、ふるいの通過率が６０％のときの粒径であり、また、Ｕ１０とは、ふるいの通過率が１０％のときの粒径である。
【００５３】
また、本発明に従えば、例えば、砂礫状の造粒対象材料である溶融スラグやクリンカーアッシュを造粒対象材料とするときに、その均等係数を一層大きくすることができる。例えば、均等係数が４〜６にある溶融スラグを造粒対象材料としても用いることにより均等係数が６〜１２の範囲内にある造粒物を得ることができる。この場合、均等係数を１〜６の範囲内で上昇させることができる。
【００５４】
このような良配合の造粒物を簡易に得るためには、水を添加すると共に二本の回転軸の回転速度を上昇させることがよい。これにより、材料は、回転軸等への付着が軽減されて、配合組成に従った均一組成の造粒物を得ることができる。所定時間経過後に撹拌を停止し、これにより粒状の地盤材料を得る。
【００５５】
本発明で用いられる造粒対象材料としては、水硬性無機材料及び粉状又は砂礫状の処理対象材料が含まれる。このような処理対象材料としては、例えば、石炭灰、溶融スラグなどの廃棄物から得られたリサイクル資源等が好ましい材料として例示されるが、これに限定されずに、クリンカーアッシュ、高炉水サイ、高炉スラグなどの廃材の他、ポラゾン（白土、火山灰）、マサ土であってもよい。
【００５６】
ここで、石炭灰とは、石炭火力発電所において微粉炭が燃焼ボイラで焼成された後に生じる灰であり、灰分が排煙処理システム内の電気集塵器により捕集されるフライアッシュやボイラ内で燃焼によって生じた石炭灰の粒子が相互に凝集し、ボイラの底部の水槽に落下堆積したクリンカアッシュが包含される。通常、このフライアッシュとクリンカアッシュの発生割合は概ね９：１程度である。
【００５７】
この石炭灰の主成分は、シリカ（ＳｉＯ2）及びアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）である。石炭灰の詳細な組成は用いる石炭により異なるが、本発明では、一般に石炭火力発電所から副生される石炭灰であれば、特に限定されることなく用いることができる。例えば、ＪＩＳに規定された各種のフライアッシュに限らず、広く用いることができる。
【００５８】
例えば、これらのフライアッシュは、通常、１μｍ〜１００μｍ程度の範囲内の粒子径を有する粉状体であり、その比重は２．０〜２．４の範囲内にある。このような石炭灰のブレーン比表面積は、通常、２，４００ｃｍ2／ｇ〜４，７００ｃｍ2／ｇの範囲内である。しかしながら、本発明においては、発明の目的に従う範囲内でこれらのフライアッシュに限定されずに、広く用いることができる。
【００５９】
また、クリンカアッシュは、通常、破砕機で破砕された状態で入手され、細礫と粗砂とを中心とした砂礫状の粒子である。
【００６０】
また本発明に用いられる溶融スラグは、通常、７５μｍ〜５ｍｍ程度の範囲内の粒子径を有する砂礫状の粒子であり、例えば、都市ゴミ、産業廃棄物等の廃棄物を高温度で燃焼させて得られた溶融残渣である。この溶融残渣（溶融物）は、通常、冷却固化される過程で、適度に粉砕、磨砕されて砂礫状で入手される。その粒子径は特には限定されないが、例えば、その均等係数は４〜６程度の範囲内にある。
【００６１】
このような溶融スラグは、一般には高温度で溶融される段階で重金属等が溶出しずらい形態で捕捉され、重金属含有量及び溶出量が所定の数値以下であるものは、アスファルト混合物用細骨材やコンクリート用細骨材として利用されている。ここで、本発明において利用される溶融スラグは、これらの細骨材に限らず、例えば、重金属含有量が多い溶融スラグを用いることができる。
【００６２】
ここで、本発明においては、リサイクル資源の有効利用が一つの目的であるが、造粒が目的であれば、処理対象材料は、これらの石炭灰や溶融スラグに限定されずに広く紛状又は砂礫状の処理対象材料を用いることができる。例えば、マサ土を良配合とする目的でマサ土を処理対象材料としてもよい。
【００６３】
本発明の好ましい態様の一つは、処理対象材料として、フィライアッシュの１００質量部に対して０質量部〜５００質量部の範囲内の任意の量の溶融スラグを配合して用いることである。これにより、フライアッシュに含まれる重金属の含有量が多い場合でも、造粒物中の重金属含有量を相対的に抑えることができる。
【００６４】
また、本発明の他の好ましい態様の一つは、フライアッシュと溶融スラグの配合割合を任意に設定することができることである。フライアッシュと溶融スラグの配合割合を任意に設定しても、水量を調整することで、良配合な粒状の人工地盤材料が製造可能となる。このように構成できるので、本発明に従えば、処理対象材料の優先順位により任意の配合でフライアッシュ及び溶融スラグを用いることができる。
【００６５】
また、本発明で用いられる水硬性無機材料としては、高炉セメントやポルトランドセメントなどのセメントが好適であるが、これに限らず、アルミナセメント、マグネシアセメント等、水と混練したときに硬化性を示す無機物質（水硬性無機材料）であれば適宜採用することができる。
【００６６】
このセメントは、処理対象材料が固化して適度な強度を有するような範囲で設定されるが、必要最小量で決定されるのが好ましい。このセメントの配合量は、通常処理対象材料（例えば、石炭灰）１００質量部に対して、３質量部以上３０質量部以下、好ましくは３質量部以上８質量部以下の範囲で配合することが望ましい。この範囲内で調整することにより、得られる造粒物（地盤材料）の一軸圧縮強度を１４００〜８５００ｋＮ／ｍ2の範囲とすることができる。
【００６７】
そして、処理対象材料とセメントからなる造粒対象材料を撹拌槽１１内で撹拌し、これにより、処理対象材料とセメントとを混合する。
【００６８】
ここで、処理対象材料として石炭灰を用いる場合には、火力発電で使用された石炭の種類等によっては、六価クロム等の重金属やホウ素、フッ素等の有害と考えられる物質が、製造した造粒物（地盤材料）に含まれることが考えられる。また、処理対象材料として溶融スラグを用いる場合にも同様に、有害物質が含まれることが考えられる。このため、本発明の地盤材料の製造方法では、造粒対象材料に、消石灰、腐植酸、及びキレート剤のいずれか一つからなる重金属溶出抑制剤を添加することができる。ここで、腐植酸とは、土中の腐食菌の酸をいい、例えばフミン酸等がある。また、消石灰の他に、活性炭、牛骨アパタイト、木搾酢等、適宜選択して用いることができる。
【００６９】
更には、石膏、スラグ、及び硫酸アルミニウムのいずれか一つ、又は二以上の混合物を前記造粒対象材料に添加し、アルカリ度を下げてキレート剤の反応性を促進し、これによりキレート剤等の重金属溶出抑制効果を促進することもできる。
【００７０】
また、この目的で添加するスラグ、石膏の添加量は、石炭灰１００質量部に対して、それぞれ３質量部以上２０質量部以下、硫酸アルミニウムの添加量は１質量部以上７質量部以下、消石灰の添加量は１質量部以上７質量部以下の範囲内が好適である。なお腐食酸については、土壌と一緒に添加する場合もあるため、石炭灰１００質量部に対して、１質量部以上５００質量部以下の範囲内で添加することができる。
【００７１】
これらの重金属溶出抑制剤は、撹拌開始前の造粒対象材料に添加しておけば良く、これにより実質的に製造工程が増加することはない。
【００７２】
このようにすれば、得られた地盤材料の重金属溶出値が土壌環境基準値を超える虞がある場合でも、重金属の溶出を短期的・長期的に抑制することができる。これにより、重金属溶出が懸念される溶融スラグを処理対象材料として選択した場合にも、重金属溶出抑制効果のある地盤材料を製造することができる。
【００７３】
次に、処理対象材料とセメントとを混合させた後に、撹拌槽１１内に水を添加すると共に回転軸１２、１２の回転速度を上昇させる。これは、水を添加し始めた後は、処理対象材料とセメントとの混合の際の回転速度より高い回転速度で撹拌する方が、良配合な造粒物を得る観点から、また、適度な堅さを有する造粒物を形成する観点から有利と考えられるからである。
【００７４】
添加する水量は、造粒物の強度に影響を与えるが、通常、処理対象材料の合計１００質量部に対し、水を６質量部以上３０質量部以下の範囲から選択される。処理対象材料として実質的に石炭灰を主体にする場合には、水量は１５質量部以上３０質量部の範囲内から選択され、溶融スラグを石炭灰に対して０質量部から２００質量部の範囲内で添加する場合には、フライアッシュ１００質量部に対して、水量は１５質量部から３０質量部の範囲内から選択される。これらの水量は好ましくは通常１７質量部以上２５質量部以下の範囲から選択されて使用される。
【００７５】
次に、所定時間経過後に撹拌を停止して粒状の地盤材料を得る。この場合、撹拌を停止する所定時間は、回転軸１２、１２を回転させるモータ（図示せず）の負荷トルクの急減を基準として決定すれば良い。すなわち、撹拌中に水を添加するとモータへの負荷トルクが増加するが、造粒が完了した時点で負荷トルクが急減し、造粒された粒子が破砕され始める。このため、容易に造粒の完了を知ることができる。従って、モータの負荷トルクの急減を基準として撹拌を停止する所定時間を決定すれば、より均一な粒径、性状を有する地盤材料を製造することができる。
【００７６】
この製法では、モータの負荷トルクが急減した直後に撹拌を停止すれば、粒径が略２０ｍｍ以下の造粒物を得ることができる。
【００７７】
また、より小径の砂状造粒物を製造する場合には、モータの負荷トルクの急減後も撹拌を継続し、その後モータの負荷トルクが上昇を開始する時点まで攪拌すれば良い。このようにすれば、一旦造粒されたものが破砕され小径の砂状造粒物を製造することができる。またクリンカーアッシュやスラグ等を添加することで、これを核にした造粒物を製造することもできる。
【００７８】
また、本発明の地盤材料の製造方法により製造された造粒物（地盤材料）は、造粒物単独で或いは現地発生土や砕石などと混合して地盤材料として用いることができる。造粒物は、砂、砕石などと同等以上の締め固めを有し、路盤盛土等の土構造物としての基準を満たし、締め固めた後の長期強度は過大とならない。更に、重機による転圧後も粒径粒度はほとんど変化しないため、再利用することができる。
【００７９】
以上説明したように、本発明の製法によれば、撹拌槽１１内に入れた造粒対象材料を撹拌し、前記石炭灰と前記セメントとが混合した後に、水を添加すると共に二本の回転軸１２、１２の回転速度を上昇させ、所定時間経過後に撹拌を停止するだけで地盤材料として使用可能な均一性を有する造粒物を得ることができる。しかも、この造粒物は堆積させても造粒物同士が接着しにくく、一体の大きな塊となりにくい。
【００８０】
すなわち、この地盤材料の製造方法によれば、得られた造粒物を水中で養生する工程や破砕工程、造粒物のふるい分け工程を必要とせず、実質的に一工程で地盤材料を得ることができる。従って、石炭灰から、より少ない工程で安価に、且つ実用的な品質を有する地盤材料を製造することができ、石炭灰の有効利用を図ることができる。
[実施例]
【００８１】
以下、本発明について行った実施例を説明する。
【００８２】
本実施例では、石炭灰、セメント、水の配合割合の異なる試料１〜４について実験を行った。この試料１〜４についての配合割合を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2005169379.tif 000003
なお、表１に記載されているクリンカーアッシュは石炭灰の一種であり、粒径が３ｍｍ以下の石炭灰のことをいう。また、表１には、試料１、２、３及び４により得られた造粒物（すなわち本実施例により得られた地盤材料、以下それぞれ造粒物１、２、３及び４とする。）の体積（ｍ3）、平均かさ密度（ｔ／ｍ3）も記載した。
【実施例１】
【００８４】
本実施例１で使用した石炭灰及びクリンカーアッシュは、石炭火力発電所において捕集されたものである。また、セメントは、高炉セメントを用い、水は工業用水を用いた。
【００８５】
（１）使用装置
本実施例１では、図２に示す造粒プラント２０を用いた。
【００８６】
この造粒プラント２０は、前述の撹拌装置１０と、撹拌装置１０の重量を測定する計量器２１と、水を貯留した水タンク２２と、水タンク２２内の水を撹拌装置１０内に投入するためのポンプ２２ａと、添加した水の量を測定する流量計２２ｂと、セメントサイロ３０からのセメントを一時的に貯めておくセメント槽２３と、製造した造粒物（地盤材料）を排出するためのベルトコンベア２４、２４と、撹拌装置１０等に電力を供給するための発電機５０と、を備えている。
【００８７】
（２）製造方法
まず、フライアッシュサイロ４０内の石炭灰を撹拌装置１０に投入し、セメント槽２３内のセメントを撹拌装置１０に投入した。本実施例では、１バッチにつき、石炭灰を９０ｋｇ投入した。
【００８８】
そして、回転軸１２、１２を低速で回転させ、石炭灰とセメントとからなる造粒対象材料を撹拌した。
【００８９】
約１５秒間の撹拌により石炭灰とセメントとが混合した後に、水の添加を開始し、これとほぼ同時に回転軸１２、１２の回転速度を上昇させ、高速撹拌を行った。水は約３５秒間に渡って供給した。
【００９０】
高速撹拌開始後、所定時間経過後に撹拌を停止し、粒状の地盤材料を得た。ここで、この所定時間は、回転軸１２、１２を回転させるモータの負荷トルクの急減を基準として決定した。本実施例ではモータの負荷トルクが急減した直後に撹拌を停止した。試料１〜４のいずれにおいても、高速撹拌開始後、約１２０秒間経過後にモータ負荷トルクが急減した。
【００９１】
そして、製造した地盤材料をベルトコンベア２４、２４で排出した。この排出には約４０秒間を要した。
【００９２】
すなわち、本実施例では、石炭灰を約９０ｋｇ投入した１バッチは投入開始から排出完了まで２１０秒であり、８時間稼動（１３７バッチ）で約１２トンの石炭灰から約１６トンの造粒物の製造が可能であった。試料１に関しては１５日間製造を行い造粒物１を約２３３，３８０ｋｇ得た。また、試料２〜４についてはそれぞれ１日間製造を行い、造粒物２を３，０８０ｋｇ、造粒物３を２，７２５ｋｇ、造粒物４を１，５２５ｋｇ得た。
【００９３】
（３）製造した地盤材料の特性検査
（ｉ）粒度分布及びかさ密度
図３に造粒物１〜４の粒度分布を示した。図３中、１日目、２日目・・・とあるのは、造粒物１の製造日毎の粒度分布を示したものである。
【００９４】
また、図４に造粒物１〜４のかさ密度を示した。
【００９５】
本実施例では１６トン／日と造粒物を大量に製造したが、図３に示したように、造粒物１の粒度分布は安定している。更に図４に示したように、かさ密度も１．０７±０．０５トン／ｍ3の範囲内で製造できていることから、本発明の地盤材料の製造方法によれば、均質な造粒管理が可能であることがわかる。
【００９６】
（ｉｉ）転圧試験
（ａ）試験方法
転圧試験は、２８日間養生した造粒物１について行った。ここでは、ケースＡとして造粒物１単独、ケースＢとして造粒物１とマサ土との混合物（体積比で、造粒物１：マサ土＝約７０：約３０、以下マサ土混合物という。）、及び、ケースＣとして造粒物１と粒径２０〜４０ｍｍの再生砕石との混合物（体積比で、造粒物１：再生砕石＝約５０：約５０、以下砕石混合物という。）の３ケースについて転圧試験を行った。なお、造粒物１とマサ土、ないし再生砕石との混合はバックホウを用いて行った。この転圧試験に用いた試験材料の組成割合について表２に示す。
【００９７】
【表２】
2005169379.tif 000004
転圧試験を行った盛土試験ヤードを図５に示す。盛土試験ヤ―ドは、１面が幅約１０ｍ×長さ約２０ｍをのものを２面用いた。また、一部分に上層を設けて上層・下層の二層構造とし、振動ローラ（４ｔ級）で転圧回数２回、４回、６回、８回、１２回について転圧状況を測定した。１面には、造粒材１を単独で用い（ケースＡ）、他の１面には各混合物を半分づつ用いた（ケースＢ、Ｃ）。
【００９８】
（ｂ）現場試験結果
（ア）下層路盤材の品質規格
下層の路盤材の品質規格を表３に示す。粒状路盤材やクラッシャランなど同じように使用する場合は修正CBR20%以上であり、路床材の場合はＣＢＲ3%以上である。
【００９９】
【表３】
2005169379.tif 000005
（イ）表面沈下量測定結果
表４に転圧時の表面沈下率を示す。
【０１００】
【表４】
2005169379.tif 000006
表４からわかるように、ケースＡ、Ｂ、Ｃ共に沈下率は約10〜25%の範囲内であり、一般の舗装材の沈下率約20%と同程度の値を示すことがわかる。造粒物１を単独で用いた場合（ケースＡ）の沈下率が転圧回数12回で約1７%となり、三種類の材料（造粒材１、マサ土混合物、砕石混合物）の中で最も小さな値を示した。
【０１０１】
（ウ）締固め度（ＲＩ試験）
RI試験による締固め度測定結果を表５に示す。
【０１０２】
【表５】
2005169379.tif 000007
表５より、すべての路盤材料について転圧回数２回以上で９０％以上の締固め度が得られているが、マサ土混合物と砕石混合物については100%を超える締固め度となっている。これは室内試験で求めた最大乾燥密度が砕石や土の場合、十分に締め固められず小さくなる傾向があること、砕石混合物ではRIは砕石の密度に影響されて密度が大きく、また含水比が小さくなる傾向があることの影響によるものと考えられる。
【０１０３】
（エ）簡易動的コーン貫入抵抗
簡易動的コーン貫入試験結果より、上層を８回以上転圧すると下層まで転圧されて貫入抵抗が増加する傾向があることが確認された。また簡易動的コーン貫入試験のNd値からの換算式によるコーン貫入抵抗は、すべての材料・測定地点でqc>1MN/m2であり、路盤・盛土材として十分な締固め特性を有していることが確認された。
【０１０４】
（オ）ＣＢＲ（キャスポルによる簡易支持力試験）
キャスポルによる推定CBRを表６に示す。
【０１０５】
【表６】
2005169379.tif 000008
表６より造粒材１、及び砕石混合物では転圧回数8回でCBR20%以上となったが、マサ土と混合した場合の上層のCBRは20%以下となった。
【０１０６】
この原因としては、すべての材料について転圧後、締固め度90%以上が確保されていたが、マサ土混合物の場合は含水比が過小か過大であり十分に転圧できなかった可能性や、マサ土が造粒材に比べて粒度差があり本来転圧性の良くない粒度組成となった可能性などが考えられる。
【０１０７】
（ｃ）室内試験結果
造粒物１の室内物理・力学試験結果を表７に示した。
【０１０８】
【表７】
2005169379.tif 000009
（ア）粒度試験
転圧前後で採取した造粒物１の粒度試験結果を図６に示す。図６より、転圧後に多少細粒分は増えるものの粒度分布は造粒時とほとんど変わらないことがわかり、再利用性が高いことがわかった。
【０１０９】
（イ）締固め試験
表８に突き固め特性を、表９に現場採取試料の乾燥密度・含水比、および室内試験での最大乾燥密度により求めた締固め度を示す。
【０１１０】
【表８】
2005169379.tif 000010
【０１１１】
【表９】
2005169379.tif 000011
表９より、マサ土混合物及び砕石混合物は現場採取試料の含水比のバラツキが大きいものの、締固め度は９５％以上であったことがわかる。
【０１１２】
（ウ）コーン試験
室内コーン試験結果を図７に示す。図７より、コーン指数は、マサ土混合物では含水比20%を、造粒物では含水比28%を超えた時点で急速に低下することがわかる。このことからマサ土混合物は含水比20%以上となると急速に転圧性が悪く、また強度も低下する可能性があることがわかる。
【０１１３】
（エ）一軸圧縮強度試験
室内で製造した各造粒物の一軸圧縮試験結果を図８に示す。図８より、造粒物１、マサ土混合物、及び砕石混合物は、土の実材料として十分な強度を有することがわかる。
【０１１４】
（オ）ＣＢＲ試験
ＣＢＲ試験結果を図９に示す。室内ＣＢＲ値は、すべて３５％以上の値となった。
【０１１５】
（カ）スレーキング試験
造粒物１及び造粒物４のスレ−キング試験結果を表１０に示す。
【０１１６】
【表１０】
2005169379.tif 000012
表１０より、スレ−キング率は１％以下であり、造粒物１及び４が安定した造粒物であることがわかった。
【０１１７】
（キ）透水試験
造粒物１及び造粒物４の透水試験結果を表１１に示す。
【０１１８】
【表１１】
2005169379.tif 000013
造粒物１及の透水性は10-4cm/ｓと低いが、造粒物４の透水係数は10-2〜10-3cm/ｓと高い透水性を持つ。なお造粒物２及び３も、造粒物４とほぼ同じ透水性を有していた。
【０１１９】
（ク）重金属等溶出試験
土壌環境基準を超える原灰に対し、造粒物２は基準値以下であった。また、造粒物１は、ホウ素のみが基準値より５０％高い値を示した。
【０１２０】
しかし、造粒物１単独で用いる場合でも石炭灰に対して消石灰を６％混合することで各種重金属の短期的および長期的な溶出を基準値以下に抑制できることが確認された。
【実施例２】
【０１２１】
本実施例２では、実施例１の石炭灰に対して大容量の溶融スラグを配合した場合の造粒への影響を調べるものである。
【０１２２】
実施例１と同一の石炭灰１００質量部に対して、「豊島廃棄物等処理事業」において生成された溶融スラグの１００質量部、実施例１と同一のセメント１０質量部及び水２５質量部〜３０質量部を用い（セメント添加率（％）：１０％、加水率：２８％）、実施例１と同一装置により同様にして造粒を行った。
【０１２３】
得られた造粒物（以下、造粒物５という。）の粒度分布は、図１０に示すとおりであり、またその均等係数Ｕｃ（Ｕ６０／Ｕ１０）の値は９〜１０である。溶融スラグの均等係数が４〜６であることに比較すれば、良配合な粒度分布を有する造粒物が得られ、地盤材料としても優れていることが理解される。
【０１２４】
石炭灰に代えて溶融スラグを１００％用いた場合にも同様な造粒物が得られたことから、本発明の造粒装置又は地盤材料の製造法に従えば、廃棄物としての石炭灰と廃棄物としての溶融スラグの需給体制が変化した場合にも容易にその需給状況に応じて一定の地盤材料を提供できることが理解される。
【０１２５】
（４）考察及びまとめ
（ｉ）本発明の造粒装置では一工程２１０秒で石炭灰を原材料とする砕石状〜砂状の低強度ならびに高強度造粒物、クリンカーアッシュを原材料とする粗砂状造粒物又は石炭灰と溶融スラグとの混合物を原材料として高強度造粒物を安定した品質で製造することができた。
【０１２６】
（ｉｉ）現場転圧時の沈下率は約10〜25%であり、一般の舗装材の沈下率20%と同程度の値を示した。
【０１２７】
（ｉｉｉ）RI試験による締固め度は造粒物１、またマサ土、再生砕石との混合物のすべてについて９０％以上を確保することができた。
【０１２８】
（ｉｖ）簡易動的コーン貫入値は上層を８回以上転圧するとその下の層まで転圧されて貫入抵抗が増加する傾向がある。また簡易動的コーン貫入試験から換算したqcはすべての材料・深度において1MN/m2以上であり路盤・盛土材として十分な締固め特性を有している。
【０１２９】
（ｖ）キャスポルによる推定CBRは造粒材１単独、また再生砕石と混合した場合には転圧回数8回でCBR20%以上となり下層路盤材としての規格を満足したが、マサ土と混合した場合の下層のCBRは20%以下となった。
【０１３０】
（ｖｉ）造粒物１の室内CBR値は約35％と路盤材として適した特性を持っている。
【０１３１】
（ｖｉｉ）粒度分布は転圧前後でほとんど変わらず、再利用性が高い。
【０１３２】
（ｖｉｉｉ）スレーキング率は１％以下であり、安定した造粒物である。
【０１３３】
（ｉｘ）造粒物１の透水性は10-4cm/cと低いがクリンカーアッシュの透水係数は10-2〜10-3cm/ｓと高い透水性を持つ。造粒物２もクリンカーアッシュとほぼ同じ透水性を有する。
【０１３４】
（ｘ）石炭灰造粒物の造粒粒度調整材としての効率的利用方法
石炭灰は単粒であるため造粒サイズが大きくなると、粒径にバラツキが生じる場合がある。本発明の地盤材料の製造方法では従来法に比べ造粒性は高いものの、石炭灰のみを造粒対象とする場合には細砂状と砕石状になりやすいという傾向がある。
【０１３５】
これに対して、クリンカーアッシュ(粒径３mm以下)を造粒対象に用いて造粒したところ粗砂状の粒度の造粒が可能となった。これは、クリンカーアッシュの粒が核となり粒の周辺にクリンカーアッシュやセメントの微粉を吸着して造粒したため、比較的、粗な粒が製造できたと考えられる。このことから、1〜3ｍｍの粒径をもつクリンカーアッシュ、スラグ、マサ土のいずれか一つ、又は二以上の混合物と、石炭灰とセメントとを混合すれば、クリンカーアッシュ、スラグ、マサ土を核とする均質な砂状の造粒が可能となることが示唆される。
【０１３６】
このことにより、本発明に従えば、粗砂状の造粒物を製造することを目的にクリンカーアッシュ、スラグ、マサ土を石炭灰の３〜４倍（質量）添加することで希釈効果により重金属の溶出を基準値以下に抑制できる可能性が生じる。
【０１３７】
また、本発明に従えば、特に低強度の造粒物に対しては消石灰添加により重金属の溶出を一層低減させることができると考えられる。またこの消石灰の代替品としてのサンゴ・ボーンセラなどの添加によっても重金属の溶出をより低減させることができると考えられる。
【０１３８】
また、本発明に従えば、高強度の造粒物に対しては他のキレート剤の可能性を探ることにより、重金属の溶出を基準値以下に抑制できる可能性が生じる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明に係る地盤材料の製造方法で用いる撹拌装置の断面図である。
【図２】本発明に係る地盤材料の製造方法の実施例で用いた造粒プラントを模式的に示した構成図である。
【図３】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物（造粒物）の粒度分布を示した図である。
【図４】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物のかさ密度を示した図である。
【図５】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物の転圧試験を行った試験ヤードを示す図である。
【図６】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物の転圧前後の粒度分布を示した図である。
【図７】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物の室内コーン試験結果を示した図である。
【図８】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物の一軸圧縮試験結果を示した図である。
【図９】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物のＣＢＲ試験結果を示した図である。
【図１０】本発明に係る地盤材料の製造方法で得られた粒状物（造粒物）の粒度分布を示した図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  撹拌装置
１１  撹拌槽
１１ａ  内壁
１２  回転軸
１３  ア−ム
１３ａ  一部のアーム
１３ｂ  残部のアーム
１４  第一の羽根
１５  第二の羽根
【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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