(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄泥水または産業廃棄物の汚泥を固形物として取り扱うことができる程度まで脱水した脱水ケーキを、これが固結している場合には、機械によるミキシング可能な程度まで、水分を添加して粘土・シルト粒子の流動性を高くし、植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維を混合してミキサー等により粒状化するまで攪拌したことを特徴とする法面吹き付け材料の製造方法。
【請求項２】
短繊維の他に高分子吸収剤を混合する請求項１記載の法面吹き付け材料の製造方法。
【請求項３】
種子、肥料及び接合剤のいずれか或いは全てを混合してなる請求項１または請求項２記載の法面吹き付け材料の製造方法。
【請求項４】
廃棄泥水または産業廃棄物の汚泥を固形物として取り扱うことができる程度まで脱水した脱水ケーキを、これが固結している場合には、機械によるミキシング可能な程度まで、水分を添加して粘土・シルト粒子の流動性を高くし、植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維を混合して、または、短繊維の他に高分子吸収剤を混合してミキサー等により粒状化するまで攪拌した法面吹き付け材料を、ミキサー等より排出し、ベルトコンベア等の運搬手段により吹き付け装置に供給し、該吹き付け装置より材料ホースを介して所定の法面に吹き付けてなることを特徴とする空気圧送法面吹き付け工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面を形成する施工において使用される改良した法面吹き付け材料及びその材料を用いた法面吹き付け工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
法面緑化基盤材料としてよく用いられるものに客土があるがこの場合、土に含まれる礫含有率４０％以下、粘土・シルト等の粒径０．０７５mm以下の細粒分含有率が２０％以上のいわゆる粘性土（表土) を法面緑化基盤材料の対象とし、細粒分に凝集反応する団粒剤を適量添加し改良した土( スラリー状の物性も含む) ものであり、これをポンプ式や高速ベルトコンベア式で法面へ吹き付け撒き出しで付着させている。
【０００３】
しかし、客土の場合、礫含有率４０％以下、粘土・シルト等の細粒分含有率が２０％以上のいわゆる粘性土( 表土) しか吹き付け材料としての対象にならないため、その採取には大きな制限を受けている。また、材料特性や施工装置による制限もあり、ポンプ式ではスラリー状にした土しか施工出来ないので、厚く造成することが困難で、法面上の造成厚さは３cm以下と薄く成り、浸食の影響を受け易い。
【０００４】
さらに、植物の基盤として長期間保持出来ないので、植物の生育のためには法面地山が植物の根が侵入出来る比較的軟らかい土質である必要があり、使用に当たってはそれらの大きな制限を受けていた。また、高速ベルトコンベア式では、機械装置の重量が１トン以上と成り、機械化施工しか出来ない現状では、法面の規模や施工可能な高さ（直高約７ｍ）に制限があり、施工対象と成る場所が限定されている。
【０００５】
一方、場所打ち杭、地下連続壁、泥水シールド工事、泥水推進工事等において広く採用されている泥水掘削工法では自然泥水、ベントナイト泥水、ポリマー泥水等の各種泥水が掘削孔の安定液として、掘削土の輸送流体として、生コンクリート打設時の生コンクリートの置換流体として使用されており、さらには掘削機の冷却、地下水の噴出防止等としても利用されていて、泥水掘削工法の施工中に掘削土質によって土粒子が蓄積して比重が上昇し使用に耐えられなくなった泥水は一部を廃棄して新液で調整する方法が行われている。
【０００６】
また、各種建設工事を行う際には、地表水、地下水、雨水等に土砂、セメント等が混入して産業用廃水としての濁水が発生する。例えば、トンネル工事に伴う濁水、ダム工事の骨材プラントから発生する骨材製造に伴う洗浄水、造成工事中の雨水に伴う濁水、浚渫及び埋立て工事に伴う濁水、バッチャープラントにおける廃棄水、コンクリート打設に伴う濁水、グラウト、ボーリング等に伴う濁水、建設機械から漏出する含油排水、水替に伴う含鉄排水等である。
【０００７】
そして、廃棄泥水または産業廃棄物の汚泥は、環境破壊を防止する観点からも廃棄する前に適正な処理を行う必要があり、又産業用廃水として濁水も水質汚濁を防止する観点からの処理が必要である。このような処理の一貫として廃棄泥水は産業廃棄物の「汚泥」を脱水固化して固形物として取り扱うことができる程度まで脱水された脱水ケーキは、これをリサイクルすることが望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、完全に、脱水されたケーキは、非常に細かい粘土・シルトの均一な粒子が、圧縮され風化した軟岩程度の硬さを持つプレートとなっている場合がある。また、ある程度、含水していれば、細工粘土程度の柔軟性を有している場合もある。いずれにしても、空気量の混入が少ない状態で、そのままでは、材料ホース内で粘土・シルトが付着や結合し閉塞状態を起こすため、吹き付け材料として使用できる用途は少ない。
【０００９】
また、粉砕化した場合、非常に粒子が細かいため、吹き付け材料として使用するには、リバウンド飛散や耐浸食性に問題がある。
【００１０】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、脱水ケーキを吹き付け可能な材料として利用できる法面吹き付け材料の製造方法を提供すること、また、当該製造方法により製造した法面吹き付け材料を使用することにより圧送する際に材料ホースに付着することなく、速やかに法面に吹き付けすることのできる空気圧送法面の吹き付け工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、法面吹き付け材料の製造方法としては、第１に、廃棄泥水または産業廃棄物の汚泥を固形物として取り扱うことができる程度まで脱水した脱水ケーキを、これが固結している場合には、機械によるミキシング可能な程度まで、水分を添加して粘土・シルト粒子の流動性を高くし、植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維を混合してミキサー等により粒状化するまで攪拌したことを要旨とするものである。
【００１２】
第２に、短繊維の他に高分子吸収剤を混合すること、第３に、種子、肥料及び接合剤のいずれか或いは全てを混合してなることを要旨とするものである。
【００１３】
空気圧送法面の吹き付け工法としては、廃棄泥水または産業廃棄物の汚泥を固形物として取り扱うことができる程度まで脱水した脱水ケーキを、これが固結している場合には、機械によるミキシング可能な程度まで、水分を添加して粘土・シルト粒子の流動性を高くし、植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維を混合して、または、短繊維の他に高分子吸収剤を混合してミキサー等により粒状化するまで攪拌した法面吹き付け材料を、ミキサー等より排出し、ベルトコンベア等の運搬手段により吹き付け装置に供給し、該吹き付け装置より材料ホースを介して所定の法面に吹き付けてなることを要旨とするものである。
【００１４】
請求項２および請求項４記載の本発明によれば、脱水ケーキが、図２に示すように固結している場合、機械によるミキシング可能な程度まで、水分βを添加して粘土・シルト粒子αの流動性を高くする。（脱水ケーキの含水比によっては、水分の添加が必要ない場合もある。）
【００１５】
粘土・シルトの粒子が非常に細かく均一であるため、高分子吸収剤９を加えることで吸水剤の周辺に吸着吸水した単位粒子を形成する。
【００１６】
その後、植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維８を改良剤として加えることにより、図４に示すようにこの改良剤が単位粒子の間の隙間に入り込み、単位粒子間をつなぐ水分を吸収する。また、２次効果として、結合体間に隙間が出来ることから改良前に比べ、空気が多く混入される。
【００１７】
また、請求項１記載の本発明によれば、改良剤のみでも大量に使用すれば、改良剤の１部に粒子が付着し単位粒子を形成し、その後、単位粒子の周辺に改良剤が入り込み、同様の効果を発揮する改良が可能となる。
【００１８】
いずれの場合も、メカニズム上は、空気圧送可能な、水分と空気に富む, 浸食に強い、法面緑化吹き付け材料として生まれ変わる。
【００１９】
改良した脱水ケーキは、あくまで無機物であるため、植物の良好な育成を考慮する必要がある。そこで、植物の養分供給として、短期の範囲では肥料の施肥や、長期的な範囲ではバーク堆肥やピートモスの混合による土壌改良を行う必要がある。請求項３記載の本発明によれば、種子、肥料及び接合剤のいずれか或いは全てを混合するが、概ね、肥料では、即効性肥料６ｋｇ／ｍ３  、遅効性肥料６ｋｇ／ｍ３  程度が必要である。バーク堆肥やピートモスの混合については、１０〜３０％が有効である。また、改良剤は、植物を原料とするため、１年程度の間に有機分解され、植物の養分へと変化する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の法面吹き付け材料の製造方法およびその材料を使用した空気圧送法面吹き付け工法の１実施形態を示す説明図で、図中１は脱水ケーキを示す。
【００２１】
脱水ケーキ１の製作には種々の方法があるが、使用泥水は泥水分離機に供給され、泥水分離機を構成するケーシング内で回転するバスケットの遠心作用によって使用泥水中のスライム等の土粒子が圧密され、圧密されたフロックとかスライム等の土粒子はケーキ処理槽に送り込まれ、脱水ケーキに成形される。
【００２２】
脱水ケーキ１をタイヤショベル２等により材料貯蔵ホッパー３内に貯蔵し、適量をベルトコンベア４より計量器５へ移送する。計量器５より脱水ケーキ１の所定量を排出し、それをベルトコンベア６よりミキサー等の攪拌装置７へ移送する。
【００２３】
当該攪拌装置７に於いて、脱水ケーキ１に短繊維８及び必要に応じて高分子吸収剤９並びに水１０を混合し、粒状化するまで攪拌する。上記攪拌装置７により改良された現地発生土１は材料貯蔵ホッパー１１に一時的に貯え、該材料貯蔵ホッパー１１より吹き付け量に応じてベルトコンベア１２より乾式吹き付け機１３或いは湿式吹き付け機１４等より材料ホース１５により所定場所へ移送する。材料ホース１５より移送された現地発生土１を施工法面１６に吹き付ける。
【００２４】
前記短繊維８には、適宜植物のセルロースを粉末状或いは０．５cm以下に破砕して短繊維を形成する。短繊維は植物のセルロースを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維を使用するが、植物性繊維は綿等で布地に使用されずに廃棄されるものや切地や古着等のものを粉末状或いは０．５cm以下に破砕して使用することができる。また、古紙等を粉末状或いは０．５cm以下に破砕して短繊維として使用することも可能である。
【００２５】
さらに、絹やウール製品に使用されずに廃棄される動物性繊維や絹製、ウール製等の切地や古着、絹布、毛布等の使い古したもの等を粉末状或いは０．５cm以下に破砕して使用することもできる。
【００２６】
また、ポリエステル等の合成繊維製の古着や布地等を粉末状或いは０．５cm以下に破砕して使用することも可能である。
【００２７】
脱水ケーキ１に短繊維８を混入して攪拌するが、短繊維８の混入により、脱水ケーキ１の細粒分の小間隙に含まれる水分の吸水機能、締まり力の低下等の結合阻害機能或いは空隙量増加機能等を物理的に変化させることが可能となる。
【００２８】
また、脱水ケーキ１の含水比が高ければ細粒分間に含まれる以上の水を高分子吸収剤９で吸水すれば良い。また、細粒分含有率が高ければ、植物のセルロースを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維８が物理的に細粒分間に行き渡るように添加量を増加させれば良い。
【００２９】
前記方法によって製造された本発明の法面吹き付け材料は、ベルトコンベア等の搬送手段によって吹き付け装置に供給される。液状化した脱水ケーキ１に、粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維８と細粒分間に含まれる以上の水分を吸水するための高分子吸収剤９で、瞬時に水分を吸水するのみで吹き付け材としての施工が可能と成る。
【００３０】
これにより吸水された水分は外部に流出しにくく、さらに、粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維８が微粒分の間で結合防止効果を発揮して、水分を多く含むが空隙率が高く、且つ締まり力の無い乾燥したパラパラ崩れ易い空気圧送式の吹き付けに適した材料に数秒で変化する。
【００３１】
前記法面吹き付け材料は、空気圧送方式による吹き付け時に於いても、乾式吹き付け機、湿式吹き付け機等の種類によらず、材料ホース内で当該材料による付着で該材料ホースが閉塞されること無く連続搬送が可能と成る。
【００３２】
また、前記法面吹き付け材料に種子、肥料及び接合剤のいずれか或いは全てを混合することにより、その後の法面の環境対策のための手段を同時に達成させておくことが可能である。
【００３３】
以下、本発明の効果を確認するために行った試験結果を説明する。
任意で決定した２種類の配合で、脱水ケーキ改良試験を行い、改良後の見かけ状態( 水分状態) の観察やフローテーブルを用いた崩れ率測定（結合力低下) を行い、吹付可能な配合を確認した。
【００３４】
改良方法は、
▲１▼脱水ケーキに水を加え、含水比を調整し液状化する。
▲２▼植物性繊維又は合成繊維のいずれかを粉末状或いは０．５cm以下に破砕した短繊維による改良剤, 吸水剤を加え、攪拌し改良する。
配合については、下記表１に示す。
【００３５】
【表１】
0003914007.tif 000002
【００３６】
改良後の脱水ケーキについて、見かけ水分状態を目視により判断する。
▲１▼▲２▼ともに水分が完全に吸収されているため、改良した脱水ケーキが元の脱水状態に近い灰色をしている。
【００３７】
改良した脱水ケーキの結合力の低さを測定する事を目的に、フローテーブルを用いて、一定衝撃力による改良した脱水ケーキの崩れ量を測定する。試験方法を以下に述べる。
▲１▼フローテーブル上のスランプコーンに圧密を加えず、容積分まで改良した脱水ケーキを入れる。
▲２▼15秒間に15回上下落下運動を行い、圧密を加える。
▲３▼スランプコーンを抜き取り、再度15秒間に15回上下落下運動を行い、改良した脱水ケーキの塊を崩す。
▲４▼改良した脱水ケーキの崩れた部分と塊として残った部分の重量を測定する。
空気圧送可能な状態まで、改良した脱水ケーキの結合力が低下したかの判断指標として、前記の試験により全体重量の約30% 以上が崩れる程度の結合力が最適である。
【００３８】
配合パターン▲１▼は下記表２に示すように全体重量の30% 以上が崩れる、吹付可能な結合力である。
【表２】
0003914007.tif 000003
配合パターン▲２▼は、下記表３に示すように全体重量の30% 以上が崩れる、吹付可能な結合力である。
【表３】
0003914007.tif 000004
【００３９】
改良後の見かけ状態（水分状態）の観察やフローテーブルを用いた崩れ率測定（結合力低下）から、配合パターン▲１▼▲２▼ともに脱水ケーキを空気圧送可能な状態へ改良可能な配合と判断される。特に、改良剤のコストの問題から改良剤の使用量が少ない、▲２▼の配合パターンが最適と判断される。
【００４０】
脱水ケーキの改良には、水, 改良剤, 吸水剤を添加する。それぞれ添加されたものの体積は、質量保存の法則より改良前の脱水ケーキより、改良後の脱水ケーキが増加する。また、微粒子間の結合力が低下することで、混入する空気量が改良前に比べ増加する。以上から、単位体積当りの脱水ケーキが、改良により増加する体積量を測定した。なお、配合は、配合パターン▲２▼の場合とする。
【００４１】
測定方法は下記の通りである。
▲１▼使用する各材料の体積を計算する。
▲２▼使用する各材料の圧密を加えないカサ体積を実測する。
▲３▼改良を行う。
▲４▼圧密を加えない状態で、改良した脱水ケーキのカサ体積を測定する。
▲５▼改良した脱水ケーキに、人力で圧密を加えて、体積を測定する。
▲６▼圧密後の改良した脱水ケーキの三相分布を測定する。
【００４２】
以上の測定を行い、圧密後体積から、空気量である気相を削除した、固体体積の固相と水分体積である液相の合計体積と、計算上の改良した脱水ケーキの体積を比較したものを下記表４に示す。
【００４３】
【表４】
0003914007.tif 000005
【００４４】
圧密後の三相分布(0.005ｍ３)を下記表５に示す。
【表５】
0003914007.tif 000006
【００４５】
三相分布のデータより、固相と液相の合計体積は、0.0049m３である。計算上の体積は、0.0045m３である。８％程度の実測と計算上の体積の誤差はあるが、体積増加は、改良前が0.002m３  に対して、0.0045m３以上と判断される。さらに吹付施工時、空気量が最低でも10％以上混入すると予想されることから、0.005m３  程度まで、増量すると考えられる。
【００４６】
正確には、吹付試験により判断することを望まれるが、当面は、脱水ケーキ0.002m３  が改良により0,005m３  に増加すると仮定する。
【００４７】
脱水ケーキと改良脱水ケーキを緑化生育基盤材の材料として使用するが、植物に悪影響を与えないPHであるか確認するために試験を行った。測定方法はガラス電極式ph測定機を用いて、H２O, H２O２  の測定(JHS602)を行った結果を下記表６，７に示す。
【表６】
0003914007.tif 000007
0003914007.tif 000008
【表７】
0003914007.tif 000009
0003914007.tif 000010
現在、弱アルカリ性を示すが、植物生育に問題無い。今後、phは、徐々に中性方向に低下すると判断される。
【００４８】
試験結果より、判断された内容について、下記の箇条書きに示す。
・脱水ケーキを吹付可能な状態に改良する配合については、以下と判断される。
0003914007.tif 000011
・改良により脱水ケーキの体積は、2.5 倍に増加するものと判断される。
・脱水ケーキのphは、弱アルカリ性であるが、植物の生育に問題ないと判断される。
【００４９】
なお、以下に1m３  当りの緑化生育基盤材の配合を示す。
0003914007.tif 000012
0003914007.tif 000013
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように法面吹き付け材料の製造方法およびその材料を使用した空気圧送法面吹き付け工法は、脱水ケーキを吹き付け可能な材料として利用できるので、脱水ケーキの廃棄移動費やその処分費等を低減することが可能となるものである。
【００５１】
さらに、法面緑化基盤として使用する場合は、従来のバーク堆肥を大量に混合する材料コストに比較し、脱水ケーキを使用するため、材料コストを大幅に削減することが可能となる。さらに、地球環境の観点から建設発生土のリサイクルに大きく貢献することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の法面吹き付け材料の製造方法およびその材料を使用した空気圧送法面吹き付け工法の１実施形態を示す説明図である。
【図２】脱水ケーキの改良前の状態を示す説明図である。
【図３】脱水ケーキの改良前の調整の状態を示す説明図である。
【図４】脱水ケーキの改良後の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…脱水ケーキ                        ２…タイヤショベル
３…材料貯蔵ホッパー                  ４，６，１２…ベルトコンベア
５…計量器                            ７…攪拌装置
８…短繊維                            ９…高分子吸収剤
１０…水                              １１…材料貯蔵ホッパー
１３，１４…吹き付け機
１５…材料ホース                      １６…施工法面
【図１】
0003914007.tif 000014
【図２】
0003914007.tif 000015
【図３】
0003914007.tif 000016
【図４】
0003914007.tif 000017