(57)【要約】【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、それでいて、マンホールとしての強度を有し、また、マンホールを製造する際に使用するコンクリートが好適なワーカビリティを有するマンホールの提供。【解決手段】マンホール１を複数のブロックを上下に重ねて構成し、前記各ブロックを、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により形成した。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
全体が縦向き筒状をなし、該筒状の上端に施蓋可能な開口部を有するとともに底部に管路が連通可能なマンホールであって、
前記縦向き筒状を輪切り状にした複数のブロックを上下に重ねて構成し、該各ブロックを、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により形成していることを特徴としてなるマンホール。
【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マンホールに関する。
【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】
また、マンホールとして、プレキャストコンクリート部材を使用した組み立て式のものがある。このようなマンホールは、組み立て式であるため、容易に施工ができる。また、コンクリート製であるため、強度に優れる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
更に、マンホール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。
【０００６】
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、また、マンホールとして必要な強度を有するマンホール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】
【０００７】
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本考案に係るマンホールの特徴は、全体が縦向き筒状をなし、該筒状の上端に施蓋可能な開口部を有するとともに底部に管路が連通可能なマンホールであって、前記縦向き筒状を輪切り状にした複数のブロックを上下に重ねて構成し、前記各ブロックを、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により形成していることにある。
【考案の効果】
【０００８】
上述のように、本考案に係るマンホールは、全体が縦向き筒状をなし、該筒状の上端に施蓋可能な開口部を有するとともに底部に管路が連通可能なマンホールであって、前記縦向き筒状を輪切り状にした複数のブロックを上下に重ねて構成し、該各ブロックを、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により形成していることにより、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、マンホール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、マンホールとして充分に使用に耐え得る強度が得られる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本考案の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１〜図５は、本考案に係るマンホールの実施の一例を示しており、図中、符号１はマンホールを示しており、このマンホール１は、略断面円形の縦筒状に形成されている。
【００１１】
マンホール１は、マンホール１を輪切り状にした複数のブロックを上下に重ねて構成されている。そして、上部に、マンホール１の蓋Ａが設置される受け枠２を有し、底部に、管路Ｂが連通されている管路取付ブロック３を有している。また、受け枠２と管路取付ブロック３の間には、上側の開口部より下側の開口部の径が大きいテーパブロック４と、普通の円筒状のノーマルブロック５を有している。そして、このマンホールの内面には、ステップ６，６……上下に並べて設置されており、人がマンホール内を昇降できるようになっている。
【００１２】
受け枠２は、調整パッキン１１，１１……と調整リング１２を介し、ボルト１３，１３……によってテーパブロック４に固定されている。また、テーパブロック４の下側には、ノーマルブロック５が連結され、更にその下には、管路取付ブロック３が設置されている。
【００１３】
受け枠２は、リング状に形成されており、内側に、マンホール１の蓋Ａが設置されるリング状の段部を有する。また、受け枠２の底部はリング状に形成され、ボルト１３，１３……が挿通されるボルト挿通孔２ａ，２ａ……が形成されている。
【００１４】
この受け枠２の下側には、調整パッキン１１，１１……を介して調整リング１２が設置されている。この調整リング１２は、短円筒状に形成され、受け枠２と同軸配置に設置されている。そして、その円周部分には、受け枠２のボルト挿通孔２ａに対応する位置にボルト挿通孔１２ａが形成されている。この調整リング１２及び調整パッキン１１，１１……は、マンホール１の高さの微調整をするために設置される。
【００１５】
また、受け枠２と調整リング１２の間に設置されている調整パッキン１１，１１……は、リング状に形成されており、調整リング１２と同様にボルト挿通孔１１ａが形成されている。また、調整パッキン１１，１１……は、調整リング１２のリングの外側約半分と重なるリング状に形成されており、受け枠２と、調整リング１２と、調整パッキン１１，１１……に囲まれた内側約半分の空間には、図４に示すように、モルタル１４が充填されている。
【００１６】
受け枠２は、調整リング１２と調整パッキン１１，１１……を介して、テーパブロック４に固定されている。このテーパブロック４は、略円筒状に形成されているとともに、その円筒の側面の一部がテーパ状に形成されている。そして、このテーパブロック４の上部には、テーパブロック４の上端面に開口するように有底円筒状のコネクタ１５，１５……が埋め込まれている。
【００１７】
このコネクタ１５，１５……は、図４に示すように、受け枠２に備えられたボルト挿入孔２ａ，２ａ……に対応する位置に設置され、受け枠２と調整パッキン１１，１１……と調整リング１２を貫通したボルト１３，１３……が螺嵌されている。
【００１８】
また、このテーパブロック４の内面には、人が昇降するためのステップ６，６……が設置されている。このステップ６，６……は、略コ字型に形成され、テーパブロック４の内面に突出するように設置されている。
【００１９】
また、テーパブロック４の内面側下部には、連結ボックス１６，１６……が設けられている。この連結ボックス１６，１６……は、四角箱状に形成され、テーパブロック４の下部に、テーパブロック４の内面側に開口するように設置されている。また、この連結ボックス１６，１６……の側面の１つがテーパブロック４の底面に露出している。
【００２０】
このテーパブロック４の底面に露出している連結ボックス１６，１６……の面には、ボルト挿入孔１６ａが形成されており、図５に示すように、このボルト挿入孔１６ａに連結用ボルト１７を挿入し、その連結用ボルト１７をノーマルブロック５に固定することによって、テーパブロック４とノーマルブロック５が固定されている。
【００２１】
ノーマルブロック５は、テーパブロック４の下側端面と同形状の上側端面を有する円筒状に形成されている。また、ノーマルブロック５には、有底円筒状のコネクタ１８，１８……が埋め込まれており、そのコネクタ１８，１８……の開口部がノーマルブロック５の上端面に開口している。
【００２２】
このコネクタ１８，１８……は、図５に示すように、内側に雌ネジが切られており、テーパブロック４の連結ボックス１６，１６……に形成されたボルト挿入孔１６ａに対応する位置に設置され、そのボルト挿入孔１６ａを挿通させた連結用ボルト１７がコネクタ１８に螺嵌されている。
【００２３】
ボルト挿入孔１６ａは、連結用ボルト１７全体が挿通可能な大きさに形成されており、連結の際には、予めコネクタ１８に螺嵌された連結用ボルト１７をボルト挿入孔１６ａに挿入して、ワッシャー等を介してボルトを締め付けて固定している。
【００２４】
ノーマルブロック５の内面には、テーパブロック４と同様に、ステップ６が設けられている。  また、ノーマルブロック５の下部には、テーパブロック４と同様に、連結ボックス１６，１６……が備えられている。そして、ノーマルブロック５の下側には、管路取付ブロック３が連結されている。
【００２５】
この管路取付ブロック３は、ノーマルブロック５と同径の円筒状に形成され、側面には、管路Ｂが取り付けられている。そして、管路取付ブロック３の底部には、その管路Ｂと連続する半円形状の溝１９を有している。この溝１９は、管路取付ブロック３の底部に充填するように打設したコンクリートによって形成されている。また、溝１９の両側は、管路取付ブロック３の側壁に向かって上向きに傾斜するように形成されている。
【００２６】
また、管路取付ブロック３の上部には、ノーマルブロック５と同様に、コネクタ１８を備え、下側端面には、連結ボックス１６，１６……を備えている。また、同様にステップ６，６……も備えており、ステップ６，６……は、テーパブロック４、ノーマルブロック５、管路取付ブロック３に渡り一定間隔をおいて設置され、人が昇降できるようになっている。
【００２７】
この管路取付ブロック３は、円盤状の底版２１の上に設置されている。底版２１は、管路取付ブロック３の径よりも少し大きな径の円盤状に形成されており、その上部にはノーマルブロックと同様に、コネクタ１８が埋設されている。
【００２８】
また、底版２１は、栗石や砕石等の石を敷き詰め、その上にモルタルを層状に敷いてなる基盤２２上に設置されている。
【００２９】
尚、このマンホール１は、受け枠２と管路取付ブロック３を有していれば良く、その間のブロックは、無くとも良い。また、マンホール１の形状としては、縦筒状かつ、ステップ６が設けられている部分が鉛直状に形成されていればよい。
【００３０】
このように構成されているマンホール１の調整リング１２、テーパブロック４、ノーマルブロック５及び管路取付ブロック３は、焼却灰を混入したコンクリートを使用して形成されている。
【００３１】
次に、その焼却灰を混入したコンクリートについて説明する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
第１表
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【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。もし、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、焼却灰を混入したコンクリートでマンホールのブロックを遠心成形した場合、その内面は、通常のコンクリートに比べ平滑な内面となる。これは、遠心力成形した際に、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）。
【００４６】
第２表
0003137732.tif 000004
【００４７】
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。
【００４８】
第３表
0003137732.tif 000005
【００４９】
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６図に示す如くである。
【００５０】
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。
【００５１】
第４表
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【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
尚、表中Ｓ／ａは細骨材粗骨材比である。
【００５８】
第５表
0003137732.tif 000007
【００５９】
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。
【００６０】
第６表
0003137732.tif 000008
【００６１】
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７図に示す如くである。
【００６２】
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。
【００６３】
第７表
0003137732.tif 000009
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、マンホール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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本考案におけるマンホールを示している正断面図である。
【図２】同上の側断面図である。
【図３】同上のＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】同上の受け枠の連結構造を示す部分拡大図である。
【図５】同上のブロックの連結構造を示す部分拡大図である。
【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。
【図７】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。
【符号の説明】
【００７１】
Ａ  蓋  
Ｂ  管路
１  マンホール
２  受け枠
２ａ  ボルト挿入孔
３  管路取付ブロック
４  テーパブロック
５  ノーマルブロック
６  ステップ
１１  調整パッキン
１１ａ  ボルト挿入孔
１２  調整リング
１２ａ  ボルト挿入孔
１３  ボルト
１４  モルタル
１５  コネクタ
１６  連結ボックス
１６ａ  ボルト挿入孔
１７  連結用ボルト
１８  コネクタ
１９  溝
２１  底版
２２  基盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003137732.tif 000013
【図５】
0003137732.tif 000014
【図６】
0003137732.tif 000015
【図７】
0003137732.tif 000016