(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル工事における発破、ＴＢＭまたは自由断面掘削機により発生するずりを対象とし、得ようとする骨材の目的最大粒径以下の分と目的最大粒径よりも大粒径の補充分とこの補充分より大粒径の分を含むずりを篩い分けし、前記目的最大粒径以下の分及び目的最大粒径よりも大粒径の補充分からなる処理対象分を取り出す前処理工程と、
前記取り出した処理対象分を破砕する破砕処理工程と、
前記破砕により得た破砕岩石を篩い分けし、前記目的最大粒径以下の破砕岩石を得る後処理工程と、
前記後処理工程により得た前記目的最大粒径以下の破砕岩石の一部を、前記前処理工程または破砕処理工程に戻す工程と、
前記後処理工程における篩い分けしたもののうち前記前処理工程または破砕処理工程に戻す分以外の残部を、当該トンネル工事における吹付コンクリート・覆工コンクリートに用いる骨材として得る工程と、
を含むことを特徴とするトンネル工事で排出される岩石からの骨材製造方法。
【請求項２】
前記目的最大粒径は１０〜５０ｍｍであり、前記補充分は前記目的最大粒径の１．５〜５倍の粒径を有するものである、請求項１記載のトンネル工事で排出される岩石からの骨材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事で排出される岩石（以下、トンネル工事排出岩石ともいう）をコンクリート骨材として有効利用する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル掘削により発生するずりは、盛土材料として利用する場合が大半を占めており、場内で消化しきれない場合は、場外の造成ヤードや残土処分場ヘダンプトラックで運搬し、廃棄処分していた。しかし、ダンプトラックによる残土運搬は、沿道の振動・騒音・粉塵などの問題のほか、建設作業における二酸化炭素発生量の増大を招くという問題もあり好ましいものではない。
【０００３】
かかる問題を解決するために、ずりの場内利用を積極的に図ることが望まれており、破砕機を使用してずりを単粒状に破砕し、仮設道路などの路盤材として使用することも行われている。
【０００４】
しかしながら、トンネルずり（トンネル工事排出岩石）を破砕して仮設道路の路盤材として利用するといっても、その利用量は少なく、他の有効利用の方法もない。このため、トンネル工事排出岩石の用途拡大が望まれているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の主たる課題は、トンネル工事排出岩石の用途の拡大を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
トンネル工事における発破、ＴＢＭまたは自由断面掘削機により発生するずりを対象とし、得ようとする骨材の目的最大粒径以下の分と目的最大粒径よりも大粒径の補充分とこの補充分より大粒径の分を含むずりを篩い分けし、前記目的最大粒径以下の分及び目的最大粒径よりも大粒径の補充分からなる処理対象分を取り出す前処理工程と、
前記取り出した処理対象分を破砕する破砕処理工程と、
前記破砕により得た破砕岩石を篩い分けし、前記目的最大粒径以下の破砕岩石を得る後処理工程と、
前記後処理工程により得た前記目的最大粒径以下の破砕岩石の一部を、前記前処理工程または破砕処理工程に戻す工程と、
前記後処理工程における篩い分けしたもののうち前記前処理工程または破砕処理工程に戻す分以外の残部を、当該トンネル工事における吹付コンクリート・覆工コンクリートに用いる骨材として得る工程と、
を含むことを特徴とするトンネル工事で排出される岩石からの骨材製造方法。
【０００７】
（作用効果）
本発明者らは鋭意研究の結果、発破やＴＢＭ、自由断面掘削機等により発生するずり等の、トンネル工事排出岩石の粒度分布が、粒径範囲こそ異なるものの一般的な骨材の粒度分布と良く似た傾向があるという知見を得た。図１は各種岩石（トンネルずり）の粒度分布を表し、図２〜図４は、一般的なコンクリートの粗骨材として使用される砕石（粒径の大きさの範囲：４０ｍｍ〜５ｍｍ、および粒径の大きさの範囲：２５ｍｍ〜５ｍｍ）、ならびに細骨材として使用される砕砂（粒径の大きさの範囲：５ｍｍ〜０ｍｍ）の粒度分布をそれぞれ表しているが、前者と後者とは曲線形状が類似している（図１および図４のグラフのみ横軸が対数スケールとなっているが、この相違を考慮すれば類似する）。このことは、骨材が砕石であることを考慮すれば、岩石の破砕物は、その破砕手段の如何に関わらず、ある一定の傾向の粒度分布を有することを示している。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づくものであり、その主要ポイントは、分布形状は目的の分布と似ているが粒径範囲がズレた粒度分布を有するトンネル工事排出岩石を、破砕を含む特定の処理により目的粒径範囲の粒子を増加させ、目的分布に近い又は一致した骨材を製造するところにある。この特定の処理は、原料岩石と破砕岩石との間の粒度分布の変化で見ると、あたかも粒度分布をスライドさせて目的粒径範囲に近づける又は一致させるように見えるものである。
【０００９】
より詳細に説明すると、本発明では、先ず前処理として、目的最大粒径以下の分のみならず、目的最大粒径よりも大粒径の補充分をも処理対象分として篩い分けする。この処理対象分は、分布形状および分布幅は目的の分布と似ているが、粒径範囲は目的の分布からズレている。本発明では、かかる処理対象分を破砕処理する。かくして粒径範囲が目的粒度分布に近づけられた破砕岩石が得られる。またこの際、そのままでは骨材として使用困難な特異な形状、例えばＴＢＭで得られるような扁平形状のずりが、骨材としての利用に適した形状に整えられる（以下、整粒ともいう）。そして、かかる破砕岩石のうち、目的最大粒径以下の分を篩い分けすることにより、目的粒度分布と同等の骨材が得られるのである。
【００１０】
かくして、本発明によれば、トンネルずり等のトンネル工事排出岩石を骨材として有効利用できるようになり、例えばトンネル工事の場合、場内で吹付コンクリートやトンネル内面の覆工コンクリート用骨材として用いることができるようになる。
【００１１】
【００１２】
さらに、多くの場合、上記前処理、破砕処理および後処理だけでは細粒分が不足するおそれがあるが、本発明では、後処理工程により得た目的最大粒径以下の破砕岩石の一部を、前処理工程または破砕処理工程に戻すようにすることによって、細粒分を補うことができる。
【００１３】
＜請求項２記載の発明＞
前記目的最大粒径は１０〜５０ｍｍであり、前記補充分は前記目的最大粒径の１．５〜５倍の粒径を有するものである、請求項１記載のトンネル工事で排出される岩石からの骨材製造方法。
【００１４】
（作用効果）
かかる数値範囲で本発明の処理を行うことにより、トンネル工事で通常排出される岩石（特に発破やＴＢＭにより発生するトンネルずり）の殆どに対応できる。
【００１５】
【００１６】
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、本発明によれば、トンネル工事で排出される岩石を骨材として有効利用できるようになり、用途の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について詳説する。
先ず、原料について説明する。本発明ではトンネル工事で排出される岩石を原料として使用する。
【００１９】
また、原料岩石の材質は骨材として使用しうるものであれば特に限定されず、表１に示されるもののうち玄武岩、安山岩、硬質砂岩、硬質石灰岩またはこれに準ずる石質を有する岩石を好適に用いることができる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
次に、本発明に係る装置及び方法例について、トンネルずりの場合を例に取り説明する。図５は、本発明に係る骨材製造装置例１を示している。符号２は、前段篩装置を示しており、原料ずりは未処理の状態でこの前段篩装置２に投入される。
【００２２】
前段篩装置２としては、目的最大粒径以下の分と目的最大粒径よりも大粒径の補充分とからなる処理対象分が通過し、且つそれよりも大粒径の分が通過しない篩目を有するものが用いられる。前段篩装置２としては、一般的な振動篩装置を好適に使用できる（後述の後段篩装置も同様）。目的最大粒径は目的とする骨材の最大粒径を意味し、適宜定めることができるが、例えば一般的なコンクリートに用いる細骨材のみを製造する場合には１０ｍｍとし、細骨材分および粗骨材分の両者を含む骨材を製造する場合には５０ｍｍとすることができる。補充分の最大粒径は、原料ずりの種類、後述のクラッシャの特性、装置全体の構成等、種々の要因により変化する、あるいは適宜設定できるため一概には言えないが、本実施形態の装置構成では、概ね目的最大粒径の１．５〜５倍程度、特に１．５〜３．５倍程度とするのが好ましい。補充分の最大粒径は、後述のクラッシャ３の規模や性能等にも左右されるが、例えば１００〜２００ｍｍの範囲内で適宜定めることができる。なお、この補充分の最大粒径が目的最大粒径の１．５倍未満になると、所望の粒度分布および量を確保し難くなり、また５倍を超えるとクラッシャが大きくなり、装置コストや設置スペースの確保が困難になる。
【００２３】
前段篩装置２に供給された原料ずりは、その処理対象分が篩を通過し、アンダー分（網下分）として取り出される。オーバー分（網上分）は他の用途に利用するか、廃棄することができる。かくして得られた処理対象分は、分布形状および分布幅は目的の分布と似ているが、粒径範囲は補充分の最大粒径以下であり、目的の分布からズレている。
【００２４】
次いで、得られた処理対象分はクラッシャ３に供給され破砕される。かかる粉砕により、粒径範囲が目的粒度分布に近づけられた又は一致された破砕ずりが得られる。またこの際、整粒もなされる。本発明に用いるクラッシャ３としては、インパクトクラッシャ、ジョークラッシャ等公知のものを用いることができる。クラッシャの運転条件は、試験を行う等により、破砕ずりの粒径範囲が目的粒度分布に可能な限り近くなる又は一致するように設定する。
【００２５】
そして、かくして得られた破砕ずりは後段篩装置４に供給される。図示形態では、この供給にベルトコンベア５を利用している。後段篩装置４では、かかる破砕ずりのうち、目的最大粒径（例えば前述のように細骨材のみの場合は１０ｍｍ、粗骨材まで含む場合は５０ｍｍ）以下の分が篩い分けされ、目的粒度分布と同等のずり骨材が分離される。
【００２６】
ただし、多くの場合、上記処理だけでは細粒分が不足する。そこで、本発明では、図示するように、後段篩装置４により分離した目的最大粒径以下の破砕ずりの一部を、図示のように原料ずりとともに前段篩装置２に再投入するか、あるいは図示しないが処理対象分とともにクラッシャ３に再投入する。この場合、目的最大粒径以下の粒径を有する再投入分が再度破砕処理されることにより、細粒分が増量される。なお、この場合、予め試験を行い、目的粒度分布が得られるような再投入量を予め求めておくのが望ましい。再投入量は、運転中常に一定にすることもできるし、必要に応じて（例えば原料ずりの石質が変わったとき等）変更することもできる。
【００２７】
かくして、ずりの粒度分布に特定の傾向があること、また破砕後の粒度分布に特定の傾向があることを巧みに利用することで、トンネルずりから場内または場外で再利用可能な骨材を簡易な方法で製造できるようになる。また、製造した骨材の再投入量により細粒分の調整も可能となり、簡易な方法で粒度調整が可能となる。また、装置が簡素なため、広い設置スペースを必要とせず、設置も容易で施工性に優れており、複雑なメンテナンスも不要である等の利点ももたらされる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、前述の各種工事現場で排出された岩石を現地でコンクリート骨材とし、そのまま現地のコンクリート工事に利用する形態、例えば、トンネル工事において発生する掘削ずりを骨材とし、これを当該トンネル工事における吹付コンクリート・覆工コンクリートに用いる形態等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】各種トンネルずりの粒度分布を示すグラフである。
【図２】粗骨材として用いられる砕石（粒径の大きさの範囲：４０ｍｍ〜５ｍｍ）の粒度分布を示すグラフである。
【図３】粗骨材として用いられる砕石（粒径の大きさの範囲：２５ｍｍ〜５ｍｍ）の粒度分布を示すグラフである。
【図４】細骨材として用いられる砕石（粒径の大きさの範囲：５ｍｍ〜０ｍｍ）の粒度分布を示すグラフである。
【図５】本発明に係る骨材製造装置のフロー図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…骨材製造装置、２…前段篩装置、３…クラッシャ、４…後段篩装置。
【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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