JP2005169379A - 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 - Google Patents
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Abstract
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
Description
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。
[実施例]
本実施例1では、図2に示す造粒プラント20を用いた。
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。
(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。
(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。
(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。
RI試験による締固め度測定結果を表5に示す。
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。
キャスポルによる推定CBRを表6に示す。
造粒物1の室内物理・力学試験結果を表7に示した。
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。
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。
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。
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。
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。
造粒物1及び造粒物4の透水試験結果を表11に示す。
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。
(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。
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。
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
Claims (21)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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