(57)【要約】      （修正有）【課題】経常的に発生する焼却灰の処理の途を広げて廃棄処分量を減少させるとともに、廃棄物の有効利用を図ることができ、且つ、環境破壊を防ぎ、加えてヒューム管として必要な強度及び内面の平滑度を有するヒューム管の提供。【解決手段】管本体部２の一端側に、管本体部２の他端側が嵌合される形状に形成されたリング状の嵌合凹部３を有し、管本体部２と、嵌合凹部３の内、少なくとも管本体部２が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜 ３％、塩化物 １００ｍｇ／ｋｇ以下、ブレーン値 ８０００ｃｍ２／ｇ以上、を含む下水汚泥焼却灰をセメント量に対して１５％以内の量を混入したコンクリートを使用する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円筒状をした管本体部の一端側に、該管本体部の他端側が嵌合できる形状のリング状をした嵌合凹部を、該管本体部と同軸配置に備え、
前記管本体部は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜３％、塩化物１００ｍｇ／ｋｇ以下、ブレーン値８０００ｃｍ２／ｇ以上、を含む下水汚泥焼却灰をセメント量に対して１５％以内の量を混入したコンクリートを使用して形成されているヒューム管。
【請求項２】
前記嵌合凹部は、前記管本体部と同材質にて一体成形されている請求項１に記載のヒューム管。
【請求項３】
前記管本体部の一端側に、筒状をした継ぎ手部材を一体に備えることにより前記嵌合凹部としている請求項１に記載のヒューム管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、下水処理場にて常時発生する下水汚泥を焼却した焼却灰を原料の一部として含むヒューム管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水処理施設では、経常的に下水から除去した有機質を多量に含む下水汚泥が発生する。この下水汚泥は、多くの場合焼却処理され、これによって発生する焼却灰は、従来産業廃棄物として埋め立て処理されている。
【０００３】
一方ヒューム管は、遠心成形用の筒状成形型内に網鉄筋を配筋し、これを回転させつつコンクリートを注入し、遠心力によってコンクリートを成形型内面に張り付けた状態で内面を仕上げて成形されており、その主原料は砂等の細骨材、砕石等の粗骨材、セメント及び水である。また、ヒューム管は、その用途に応じた強度が保たれる必要があり、管径に応じて強度が規格化されている。
【０００４】
更に、ヒューム管の内面は水をスムーズに流すために平滑度が求められる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した下水処理施設では、これが稼働している限り下水汚泥が発生し、これを焼却した灰は、下水処理場が稼働する限り、永久に発生し続けるものであり、その焼却灰の処理を埋め立てのみに頼っていたのでは、何れは埋め立て処理施設が行き詰まり、下水処理が成り立たなくなってしまう。
【０００６】
更に、ヒューム管を製造するための骨材は天然に産出するものを使用しており、これらの採取は専ら河川の採掘か山の掘削に頼っており、近年、環境破壊につながる問題として大きな社会問題となっている。
【０００７】
本考案は、このような状況に鑑み、経常的に発生する焼却灰の処理の途を広げて廃棄処分量を減少させるとともに、廃棄物の有効利用を図ることができ、且つ、環境破壊を防ぎ、加えてヒューム管として必要な強度及び内面の平滑度を有するヒューム管の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の考案の特徴は、円筒状をした管本体部の一端側に、該管本体部の他端側が嵌合できる形状のリング状をした嵌合凹部を、該管本体部と同軸配置に備え、前記管本体部は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜３％、塩化物１００ｍｇ／ｋｇ以下、ブレーン値８０００ｃｍ２／ｇ以上、を含む下水汚泥焼却灰をセメント量に対して１５％以内の量を混入したコンクリートを使用して形成されていることにある。
【０００９】
また、請求項２に記載の考案の特徴は、前記嵌合凹部は、前記管本体部と同材質にて一体成形されていることにある。
【００１０】
また、請求項３に記載の考案の特徴は、前記管本体部の一端側に、筒状をした継ぎ手部材を一体に備えることにより前記嵌合凹部としていることにある。
【考案の効果】
【００１１】
上述のように、本考案に係るヒューム管は、円筒状をした管本体部の一端側に、該管本体部の他端側が嵌合できる形状のリング状をした嵌合凹部を、該管本体部と同軸配置に備え、前記管本体部は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜３％、塩化物１００ｍｇ／ｋｇ以下、ブレーン値８０００ｃｍ２／ｇ以上、を含む下水汚泥焼却灰をセメント量に対して１５％以内の量を混入したコンクリートを使用して形成されていることにより、従来埋め立て処理されていた下水汚泥の焼却灰を再利用することができることとなり、焼却灰の廃棄処分量を少なくでき、自然の骨材の採取より発生する環境破壊を防ぐことができる。また、ヒューム管製造時のワーカビリティ及び品質が許容可能な範囲となるとともに、内面の平滑度が良く、ヒューム管として充分に使用に耐え得る強度が得られる。
【００１２】
また、前記嵌合凹部は、前記管本体部と同材質にて一体成形されていることにより、容易に形成できる。
【００１３】
また、前記管本体部の一端側に、筒状をした継ぎ手部材を一体に備えることにより前記嵌合凹部としているので、好適な継ぎ手を有するヒューム管を容易に形成できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本考案の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１〜図２は、本考案に係るヒューム管の一例を示している。図中、符号１はヒューム管を示しており、このヒューム管１は、円筒状に形成された管本体部２を有している。この管本体部２の一端側には、嵌合凹部３が管本体部２と一体に形成されている。
【００１６】
この嵌合凹部３は、管本体部２の一端側端部内面の段状に形成された部分であり、管本体部２の他端側が嵌合できる形状となっている。
【００１７】
また、管本体部２の他端側は、外周面が段状であって、先端が細くなるように形成され、嵌合凹部３に嵌ることができる形状の嵌合凸部４となっている。
【００１８】
尚、嵌合凹部３の外径を、管本体部２の外径より大きく形成してもよい。
【００１９】
図３〜図４は、本考案に係るヒューム管の他の例を示している。この実施例におけるヒューム管１は、管本体部２の一端側に、筒状をした継ぎ手部材５が嵌め込まれており、この継ぎ手部材５によって、管本体部２の一端側に嵌合凹部３が形成されている。
【００２０】
この継ぎ手部材５は筒状に形成され、その筒状の継ぎ手部材５の先端側略半分が管本体部２と一体化されており、また、後端側略半分が、管本体部２の他方側端部と嵌合できる形状に形成されている。
【００２１】
また、継ぎ手部材５の前記先端側略半分においては、内周面に断面形状が波型の凹凸が形成されており、この内周面が、管本体部２の外周面に嵌合されている。また、継ぎ手部材５の前記後端側略半分には、リング状をしたパッキン６が嵌め込まれている。
【００２２】
管本体部２の他端側には、継ぎ手部材５の内側に挿入できる形状であって、リング状をした嵌合凸部４が一体成形されている。この嵌合凸部４は、内周は管本体部２の内周と等しく、外周は管本体部２の外周より小さく形成されている。
【００２３】
このように構成されているヒューム管１の継ぎ手部材５の内側に、図４に示すように、他のヒューム管７の嵌合凸部４を挿入させて嵌合させる。また、ヒューム管１の継ぎ手部材５と他のヒューム管７の嵌合凸部４の間には、パッキン６を圧縮させて介在させ、水密性を保持しつつヒューム管１と他のヒューム管７を連結させる。
【００２４】
尚、本考案に係るヒューム管においては、管本体部２の側面に、管の分岐が形成されているものであってもよい。また、管本体部２が、曲がっていてもよい。また、嵌合凸部４は、管本体部２の胴部分の内外径と等しく形成してもよい。
【００２５】
上述のヒューム管１は、少なくともその管本体部２が、焼却灰入りのコンクリートを使用して遠心成形されている。次に、この焼却灰入りのコンクリートについて説明する。
【００２６】
一般に、下水に含まれる汚泥の成分は全国的に略同様な成分からなっているが、これを下水から分離する工程の違い、即ち使用する添加物の違いや、下水から沈降分離した汚泥をケーキ化する際の脱水処理方法の違いによって、これを焼却した後に残る焼却灰の成分が異なる。本考案で使用する焼却灰は、下水処理材に石灰や塩化第二鉄を使用せずに、高分子凝集剤を使用して得られた汚泥を焼却処理した際に発生するものを使用する。
【００２７】
本考案で使用する焼却灰の例として東京都の処理場で発生した焼却灰Ａ及びＢの成分分析結果は第１表の通りであった。
【００２８】
第１表
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【００２９】
フレッシュなコンクリートを用いて構造物を製作する時、常に製造者の念頭にあることは、１．所定（目的）の強さを保つこと２．製作された構造物のコンクリートが永久に変質しないこと３．製作する時のコンクリートの作業性（ワーカビリティ）が適性値であること４．製作された構造物の外観がきれいであることである。
【００３０】
いずれも重要な要素であるが、このうちワーカビリティについては特に重要であり、ワーカビリティを良くする（フレッシュコンクリートの流動性を高める）ために水の添加を多くすることは品質の低下と耐久性の低下につながり、厳密に管理されなければならない。
【００３１】
従って、コンクリートを製作する時の材料と配合設計時には、これに多くの配慮をする。例え、強度等を満足する材料であってもワーカビリティを損なう性質を保有している材料はコンクリート材料として不適な材料である。ワーカビリティを損なう材料としての骨材としては、吸水率の良い材料が代表例としてある。
【００３２】
本考案に使用した焼却灰以外に、下水汚泥処理材として石灰を用いた焼却灰があるが、これは焼却灰の成分に水酸化カルシウムが多量に含まれ吸水率が高く、フレッシュコンクリートのワーカビリティを損ない、本考案に使用した焼却灰と同量の焼却灰を用いて同じワーカビリティを得るためには水量を多く使用しなければならず、当然、強度、耐久性について劣るコンクリートとなる。
【００３３】
一般的にコンクリートを扱う技術者は、日常的にコンクリート中の水セメント比を小さくし、水量を減らし、いかに良質のコンクリートを製作するかに腐心する。
【００３４】
また、焼却灰を混入したコンクリートで製造したヒューム管の内面は、通常のコンクリートに比べ平滑な内面となる。これは、遠心力成形した場合に、コンクリート中の微粒子が、比重の違いにより内面におしだされ、遠心力によって貼り付いているものである。これは通常セメントはブレーン値が４０００ｃｍ２／ｇ又は高炉スラブのブレーン値が４０００〜６０００ｃｍ２／ｇに対し、焼却灰のブレーン値が８０００ｃｍ２／ｇ以上ある物質のためである。
【００３５】
次に表１に示した焼却灰を用いてコンクリート中の焼却灰の混入率を変化させた試験例を示す。
【００３６】
以下に述べる試験例において使用した材料は次ぎの通りである。
セメントＣ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製ρｃ＝３．１６）
細骨材Ｓ１：砕砂（埼玉県児玉郡上里町産ρs1＝２．６０，Ｆ．Ｍ＝２．９６）
細骨材Ｓ２：天然砂（埼玉県児玉郡上里町産ρs2＝２．６４，Ｆ．Ｍ＝３．０９）
粗骨材Ｇ：砕石６号（埼玉県児玉郡上里町産ρＧ＝２．７０，Ｆ．Ｍ＝５．９１）
膨張材ＧＰ：ジプカル（太平洋セメント社製ρGP＝３．００）
減水剤Ｍ１５０ＲＸ：マイティー１５０ＲＸ（高性能減水剤）（花王社製）
焼却灰Ｂ：東京都新河岸処理場産（東京都下水道局ρashB＝２．６０）
上記焼却灰を骨材に代えて添加した場合に、モルタルのワーカビリティに与える影響について試験した。
【００３７】
一定のモルタルワーカビリティを得るための水セメント比について試験を行った結果、セメントに対する添加率（以下単に添加率と記す）５，７，１０及び２０％の各割合で焼却灰を添加し場合に、フロー値が一定（目標フロー値：２１０ｍｍ±２０ｍｍ）となるためのモルタル配合は第２表の如くであった。
【００３８】
尚、表中Ｗ／Ｓは水セメント比、Ｓ／Ｃは骨材セメント比、Ｗは水である（以下同じ）。
【００３９】
第２表
0003137731.tif 000004
【００４０】
また、同様に一定のワーカビリティを得るための減水剤の影響について試験を行った結果、フロー値（目標フロー値：２１０ｍｍ±２０ｍｍ）及び水セメント比を一定とした場合のモルタル配合は第３表の如くであった。
【００４１】
第３表
0003137731.tif 000005
【００４２】
上記各試験結果から、モルタルにおける焼却灰使用率と水セメント比及び減水剤添加率との関係は第５図に示す如くである。
【００４３】
上記第１表及び第２表に示した配合における練混ぜ時間について試験した結果は第４表の如くであった。
【００４４】
第４表
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【００４５】
尚、上記練混ぜ試験におけるモルタルの練混ぜは、１０リッターモルタルミキサーを使用し、練鉢内にセメント、砂、焼却灰、水及び減水剤を一度に投入し、３０秒間練混ぜてから一旦機械を停止させ、パドルと練鉢の周りについたモルタルを掻き落し、その後６０秒間練混ぜてからフロー値を測定した。また、モルタルの練混ぜ状況によって最終練混ぜ時間を延長した。
【００４６】
配合Ｎｏ．１−０〜Ｎｏ．２−１５についてはフロー値は許容範囲に収まったが、配合Ｎｏ．２−２０（焼却灰利用率２０％）では減水剤を増加したにもかかわらず所定のワーカビリティは得られなかった。
【００４７】
また、減水剤を増加させた配合では焼却灰利用率が１０％を超えると所要練混ぜ時間が増加した。
【００４８】
上記焼却灰を骨材に代えて添加した場合に、コンクリートのワーカビリティに与える影響について試験した。
【００４９】
一定のセメントワーカビリティを得るための水セメント比について試験を行った結果、セメントに対する添加率５，７，１０及び２０％の各割合で焼却灰を添加し場合に、スランプが一定（目標スランプ：８ｃｍ±２ｃｍ）となるためのコンクリート配合は第５表の如くであった。
【００５０】
尚、表中Ｓ／ａは細骨材粗骨材比である。
【００５１】
第５表
0003137731.tif 000007
【００５２】
また、同様に一定のワーカビリティを得るための減水剤の影響について試験を行った結果、スランプ（目標スランプ：８ｃｍ±２ｃｍ）及び水セメント比を一定とした場合のコンクリート配合は第６表の如くであった。
【００５３】
第６表
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【００５４】
上記各試験結果から、コンクリートにおける焼却灰使用率と水セメント比及び減水剤添加率との関係は第６図に示す如くである。
【００５５】
上記第５表及び第６表に示した配合における練混ぜ時間及びコンクリートの練混ぜ状況について試験した結果は第７表の如くであった。
【００５６】
第７表
0003137731.tif 000009
【００５７】
尚、上記練混ぜ試験におけるコンクリートの練混ぜは、パン型強制練ミキサー（最大練混ぜ容量５５リッター）を用い練混ぜ量は４５リッターとした。該ミキサー内にセメント、砂、焼却灰を投入してから３０秒間空練りし、水及び減水剤を投入してから３０秒間練混ぜてモルタルとし、一旦ミキサーを停止して砂利を投入し、更に６０秒間練混ぜた。また、コンクリートの練混ぜ状況によって最終練混ぜ時間を延長した。
【００５８】
スランプを一定とするには、焼却灰使用率の増加とともに水セメント比及び減水剤の添加率は増加する傾向にあり、焼却灰使用率が１０％付近から急激に増加する。
【００５９】
以上の結果からモルタル及びコンクリート共、焼却灰の利用率が１０％を超えると所要のワーカビリティを得るために必要な減水剤の添加率は増加し、急激に増加し、なおかつコンクリートの粘性が増加するため作業性も悪化する。このため、焼却灰の使用に伴うワーカビリティを確保するためには、減水剤の増加よりも単位水量の増加によるのがよく、特に使用焼却灰率１５％以内、水セメント比４０〜４６％が好ましい。
【００６０】
焼却灰の利用がヒューム管の遠心成形性に与える影響について試験を行った。
【００６１】
上述したコンクリート配合Ｎｏ．ａ−０〜Ｎｏ．ａ−２０及びＮｏ．ｂ−０〜Ｎｏ．ｂ−２０について、所要高速締固め時間と、内面の締固まり性状について試験した結果、第８表の如くであった。
【００６２】
第８表
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【００６３】
この結果から、焼却灰の使用率の増加に伴って締固め時間が増加し、減水剤を用いてワーカビリティを改善させたもの程その傾向が強い。また、配合Ｎｏ．ａ−２０及びＮｏ．ｂ−１０〜ｂ−２０では締固め時間を増加させても内面の締固まり性は悪い。水セメント比を増加させてワーカビリティを改善させた配合にあっては、焼却灰使用率１５％以内がヒューム管として使用に耐えるものであるが、同使用率５〜７パーセントがより好ましいことが判明した。
【００６４】
焼却灰の使用がヒューム管強度に及ぼす影響について試験を行った。
【００６５】
前述したコンクリート配合Ｎｏ．ａ−０、Ｎｏ．ａ−５、Ｎｏ．ａ−１５の各配合毎に呼び径２５０、４００、７００及び９００のヒューム管を製造し、その強度を規格値と、及び通常のヒューム管の内面の平滑度と比較した結果、第９表の如くであった。尚、規格値とは弾性強度によって計算された通常のコンクリートでの強度である。
【００６６】
また、平滑度は目視の観測によった。
【００６７】
第９表
0003137731.tif 000011
【００６８】
この結果から、焼却灰の使用率がセメントに対して１５％以内であれば、ヒューム管の規定値を何れも上回り、焼却灰不使用のヒューム管と差異がなかった。
【００６９】
上述した各種の試験結果から、汚泥の処理工程において脱水ケーキ製造工程に高分子凝集剤を使用する方式により発生する焼却灰の場合、その成分は概ね次ぎの如くであり、且つ、内面を平滑にできる物質としてヒューム管製造時のワーカビリティ及び強度に影響を与えることなく使用しうる。
【００７０】
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）４０〜５５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）５〜１０％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）５〜１２％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１３〜２５％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５〜１０％、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）５〜１５％、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）０．５〜３％、塩化物１００ｍｇ／ｋｇ以下、ブレーン値８０００ｃｍ２／ｇ以上。
【００７１】
また、モルタル及びコンクリートのワーカビリティにより、焼却灰の使用率がセメントに対して１５％以内、水セメント比が３５％〜５０％であることが好ましい。
【００７２】
更に、ヒューム管の強度に与える影響は、焼却灰の使用率がセメントに対して１５％以内である場合には、充分に規定値を上回り、焼却灰不使用のものと変わりない強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本考案のヒューム管の一例を示す側断面図である。
【図２】同上の正面図である。
【図３】本考案のヒューム管の他の例を示す側断面図である。
【図４】同上のヒューム管の連結構造を示す部分拡大断面図である。
【図５】コンクリートにおける焼却灰使用率と水セメント比及び減水剤添加率との関係を示すグラフ。
【図６】モルタルにおける焼却灰使用率と水セメント比及び減水剤添加率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７４】
１  ヒューム管
２  管本体部
３  嵌合凹部
４  嵌合凸部
５  継ぎ手部材
６  パッキン
７  他のヒューム管
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003137731.tif 000014
【図４】
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【図５】
0003137731.tif 000016
【図６】
0003137731.tif 000017