不良質残土を含んだ掘削土の改質プラント

【課題】従来の道路建設の掘削土は指定廃棄処理場に廃棄されていた。又道路材料の採取による自然破壊や資源枯渇は深刻な状態にある。本発明の目的は、掘削土（建設残土）と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を道路の路盤材や管保護材として再生加工することによって廃棄物処理場不足の問題と環境問題を解決することにある。
【解決手段】本発明は、掘削土に、建設廃棄物のコンクリート塊またはアスファルト塊あるいはコンクリート塊とアスファルト塊の混合物を加えて破砕して、これに石灰を加えてふるいにかけその粒径が４０ｍｍ〜３０ｍｍのものと、その粒径が３０ｍｍ〜２０ｍｍのものと、その粒径が２０ｍｍ〜７ｍｍ、その粒径が７ｍｍ以下のものにふるい分けてこれを所定の比率で混合調整することにより路盤材や管保護材に再生するようにしたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不良質残土を含んだ掘削土を改質して路盤材や管巻材等の資材を製造する掘削残土の改質プラントに関するものである。
本発明により、不良質残土として破棄されていた水分を多量に含んだ粘土質の掘削土等を路盤材や管保護材の資材として再生することが出来る。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般舗装道路の舗装は、一般道路土工で築造された路床の上に路盤、表層の順に構成されており、路床は、路盤の下１ｍの土の部分をいい、舗装の厚さを決める基礎となっている。路盤は、交通加重を分散させ、路床に伝える重要な役割を取りもつ部分で、加重負担に応じて力学的に釣り合いの取れた構成とするために、通常は上層路盤と下層路盤に分けられている。又、表層は舗装の最上部で交通加重による摩擦とせん断に抵抗するために、耐久性に富んだ加熱混合物のアスファルトが多く使用されている。
ガス、水道、下水道等の建設工事によって舗装道路を掘削する場合は、表層の部分から路床部分まで掘削される。
舗装道路を掘削した残土には、砂、粘土、礫、コンクリートがら、アスファルトがら等が含まれており、そのまま埋戻ししても十分な締め固めが出来ず地盤沈下等を引き起す原因となるために路盤の埋戻し材としては使えなかった。
【０００３】
ガス、水道、下水道等の建設工事は交通の障害を最小限にするため速やかに、確実に復旧する必要がある。このために、従来の復旧工事の道路用材料としてはバージン砕石を主材とし、一部では表層のコンクリート塊、アスファルト塊を破砕加工して指定粒度のものをそれぞれ単体の骨材や路床材として再利用されていたが、上層や下層の路盤材、ガス、水道、下水道を保護する管巻材にはその圧縮強さや粒度に厳しい品質の規定があるために再利用することが出来なかった。このため、一連の工事によって掘り出された路盤と路床の土砂は良質のもの以外は廃棄し、路盤材や管保護材にはバージン砕石や砂を使用して埋め戻す「土砂入替工法」が従来から行なわれている。
最近、これらの残土を加工して再度路盤の埋戻し材として使用するための各種の試みが行われており、良質な残土は路盤の埋戻し材に再生されて活用されるようになってきた。
しかし、残土には掘削場所により水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土(国土交通省令の土質区分基準の代.４種及び泥土)が発生するが、この不良質残土は再生が困難なために破棄されている。この不良質残土の発生する割合は、工事を行う場所により異なるが、掘削土全体の４乃至６割を占める大きな量である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２４８５３号公報，
【特許文献２】特開２０００−５０４７４号公報，
【特許文献３】特開２０００−３５８１０１号公報，
【特許文献４】特開２００１−２５１４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の舗装道路の復旧工事の工法の場合には、路盤材を主体とした埋戻用の土砂採取、掘削土砂の廃棄処分、掘削土砂の運搬コスト等の様々な問題が発生している。
即ち、路盤材料用の土砂採取は自然環境を破壊し、貴重な天然資源を枯渇させてしまうために自然破壊や資源枯渇は深刻な状態にある。又、採取場の距離も遠く、ダンプの往路が空車となることから非効率であるだけでなく、運搬車両の排出する二酸化炭素も増加し環境破壊の原因になっている。
更に、従来の建設廃棄物の単体の再利用では路盤材として利用されることが無く、又未利用物や掘削土（建設残土）の水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土は産業廃棄物として指定廃棄物処理場に廃棄されているために、廃棄物の廃棄場所は年々減少しており、また遠方になってきていることやダンプの帰路が空車となることから、土砂の投棄は非効率・不経済なだけでなく環境破壊の原因になっている。
本発明の目的は、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、を道路の路盤材等として再生加工することによって再利用率を飛躍的に高めその副次的効果として指定廃棄物処理場不足の問題を解決するとともに、環境破壊の原因を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前処理の必要な不良質残土を７０mmの大きさ以上の物と以下のものにふるい分ける楕円状ディスクスクリーン、楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以上の不良質残土を貯蔵して後述の掘削土処理プラントのアスコンガラホッパー等の原料に混入するために保持する第一の養生ストック、楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土に安定処理材として加える改良材を保持する改良材サイロ、改良材サイロから送り出す改良材の量を調節するロータリー式定量供給機、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土とサイロから送り出される改良材を混合する混合機、混合機により改良材が混合され土質が改良された７０mm以下の不良質残土を貯蔵し後述の掘削土処理プラントの掘削土として混入するために保持する第二の養生ストック、建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、前記第一の養生ストックに貯蔵されている７０mm以上の不良質残土が原料として投入されるアスコンガラホッパー、アスコンガラホッパーに貯蔵されている原料を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行うグリズリー型篩分定量供給機、グリズリー型篩分定量供給機より送り出される一定の大きさ以上の原料を破砕する圧縮式一次破砕機、良質の掘削残土と前記第二の養生ストックに貯蔵されている７０mm以下の不良質残土が投入される良質の掘削残土ホッパー、掘削残土ホッパーの掘削残土を送り出すパンコンベア式定量供給機、パンコンベア式定量供給機より送り出される掘削土を粒径8０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分けるグリズリー型振動篩、石灰を貯蔵する石灰サイロ、石灰サイロから石灰を送り出すロータリー式定量供給機、グリズリー型振動篩によりふるい分けられた粒径8０ｍｍ以下の良質の掘削残土と、グリズリー型篩分定量供給機によりふるい分けられた一定の大きさ以下の原料と、一次破砕機により破砕された原料に、石灰サイロの石灰が加えられた物の中の鉄片などの磁性金属類を除去する磁選機、磁選機より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を粒径４０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける振動篩機、振動篩機によりふるい分けられた粒径４０ｍｍ以上の掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を再度破砕し粒径４０ｍｍ以下にする衝撃式二次破砕機、振動篩機によりふるい分けられた掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものを中間原料として保持する中間原料ホッパー、中間原料ホッパーに保持されている中間原料を送り出すベルト式定量供給機、上段に３０ｍｍの網目のフルイを持ち、中段に２０ｍｍの網目のフルイをもち、下段に７ｍｍの網目のフルイを持った多段式振動篩機、多段式振動篩機の３０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持するストックヤード、多段式振動篩機の２０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第一の中間ホッパー、多段式振動篩機の７ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第二の中間ホッパー、多段式振動篩機の７ｍｍの網目のフルイを通過した中間原料を保持する第三の中間ホッパー、多段式振動篩機の２０ｍｍの網目を通過した中間原料を第二の中間ホッパーとストックヤードに振り分けて送り出すベルト式定量供給機、多段式振動篩機の７ｍｍの網目を通過した中間原料を第三の中間ホッパーとストックヤードに振り分けて送り出すベルト式定量供給機、石灰を貯蔵する石灰サイロ、石灰サイロから石灰を送り出すロータリー式定量供給機、第一の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第一のベルト式定量供給機、第二の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第二のベルト式定量供給機、第三の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第三のベルト式定量供給機、第一のベルト式定量供給機と第二のベルト式定量供給機と第三のベルト式定量供給機とから送り出される中間原料と、ロータリー式定量供給機から送り出される石灰を混合する混合機、を具備した掘削土をリサイクルして道路用路盤材を得るようにした不良質残土を含んだ掘削土の改質プラントを実現したものである。
本発明により、不良質残土を含んだ掘削土を路盤材や管保護材に改良して再利用可能になるので資源の有効活用と環境破壊防止が出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、環境破壊の原因となっている不良質残土を含んだ掘削土を、従来の砕石等の路盤材料用埋戻材や管保護材に改良してリサイクル可能にしたために、廃棄物が資源として有効活用され、骨材採取による自然破壊、資源の枯渇防止に寄与し又、深刻な廃棄物処理場の不足を補う効果がある。これに加えて、掘削土砂の運搬コスト等が節約されるために、現在の道路改修にともなって発生している様々な問題を同時に解決することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の不良質残土を含んだ掘削土の改質プラントの不良質残土の前処理工程の部分の構成を示す図である。
図１において、２は不良質残土ホッパーである。不良質残土ホッパー２には、水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土(国土交通省令の土質区分基準の第４種及び泥土)が投入される。
１は楕円状ディスクスクリーンである。楕円状ディスクスクリーン１は石が混ざった水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土を輸送しながら７０mmの大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行う。
２は、楕円状ディスクスクリーン１でふるい分けられた７０mm以下の不良質残土が投入されるホッパーである。
S１は、楕円状ディスクスクリーン１でふるい分けられた７０mm以上の不良質残土を一時的にストックするストックヤードである。
【０００９】
６は楕円状ディスクスクリーン１でふるい分けられた７０mm以上の不良質残土に１~１５%の改良材を添加して攪拌する攪拌槽である。
S２は、攪拌槽６で改良材を添加された７０mm以上の不良質残土をストックするストックヤードである。
３はホッパー２の不良質残土を輸送するベルト式定量供給機である。
４は改良材を貯蔵する改良材サイロである。
４１は、改良材サイロ４から改良材を送り出すロータリー式定量供給機である。ロータリー式定量供給機４１は改良材サイロ４から送り出す改良材の量をその回転数を変えることにより調節出来る。
５は、ロータリー式定量供給機４１から送り出される改良材と、ベルト式定量供給機３より送り出される不良質残土ホッパー２の不良質残土とを混合する混合機である。
S３は、混合機５で改良材が混合された７０mm以下の不良質残土をストックするストックヤードである。
【００１０】
このような構成の不良質残土の前処理部分の動作を説明すると次の通りである。
石が混ざった水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土は、楕円状ディスクスクリーン１により７０mmの大きさ以上の物と以下のものにふるい分けられる。楕円状ディスクスクリーン１によりふるい分けられた７０mm以上の不良質残土は、水分の除かれた石が主体の掘削土であるので、ストックヤードS１に一次貯蔵された後、攪拌槽６に投入され改良材を添加されて７０mm以上の不良質残土をストックするストックヤードS２に一次貯蔵され、後述の掘削土処理プラントのコンクリート塊、アスファルト塊等の原料に加えて処理される。
ベルト式定量供給機３より送り出される７０mm以下の不良質残土は、水分を多く含んだ粘土質の土が主体であるので、安定処理材としてサイロ４の改良材が加えられ、混合機５により混合され土質が改良される。不良質残土の特性により加えられる改良材の量が調整されるが、改良材の混合比率は、サイロ４から送り出す改良材の量をロータリー式定量供給機４１の回転数を変えることにより調節される。
混合機５により改良材が混合され土質が改良された７０mm以下の不良質残土は、養生ストックS３に貯蔵され後述の掘削土処理プラントの掘削土の原料に加えて処理される。
【００１１】
図２は、本発明の不良質残土を含んだ掘削残土の改質プラントの掘削残土を上層路盤材、下層路盤材、路床材等に再生する処理プラント部分の構成を示す図である。
図２おいて、７はアスコンガラホッパーである。アスコンガラホッパー７には建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、前記図１の養生ストックS２に貯蔵されている７０mm以上の不良質残土が投入される。
８はグリズリー型篩分定量供給機である。グリズリー型篩分定量供給機８はアスコンガラホッパー７に貯蔵されている建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、７０mm以上の不良質残土を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行う。
９は圧縮式一次破砕機のジョークラッシャーである。圧縮式一次破砕機９はグリズリー型篩分定量供給機８より送り出される一定の大きさ以上の建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊等を破砕する。
１１は良質の掘削残土のホッパーである。ホッパー１１には、良質の掘削残土(国土交通省令の土質区分基準の第３種以上)と前記図１の養生ストックS３に貯蔵されている７０mm以下の不良質残土が投入される。
【００１２】
１２は、ホッパー11の掘削残土を送り出すパンコンベア式定量供給機である。
１３はグリズリー型振動篩である。
グリズリー型振動篩１３は、パンコンベア式定量供給機１２より送り出される掘削土を粒径8０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける。１０は石灰を貯蔵する石灰サイロである。
１０１は、石灰サイロ１０から石灰を送り出すロータリー式定量供給機である。ロータリー式定量供給機１０１は石灰サイロ10から送り出す石灰の量をその回転数を変えることにより調節出来る。
１４は磁選機である。磁選機１４は、グリズリー型振動篩１３によりふるい分けられた粒径8０ｍｍ以下の良質の掘削残土と、グリズリー型篩分定量供給機８によりふるい分けられた一定の大きさ以下の建設廃棄物のコンクリート塊等と、一次破砕機９により破砕された建設廃棄物のコンクリート塊等と、石灰サイロ１０の石灰が加えられた物の中の鉄片などの磁性金属類を除去する。
１５は、振動篩機である。振動篩機１５は、磁選機１４より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物と石灰の混合物を粒径４０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける。
【００１３】
１６は衝撃式二次破砕機のスーパーインペラーである。衝撃式二次破砕機１６は、振動篩機１５によりふるい分けられた粒径４０ｍｍ以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等を再度破砕し粒径４０ｍｍ以下にする。
１７は中間原料ホッパーである。中間原料ホッパー１７には、振動篩機１５によりふるい分けられた掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものだけが路床材や後述の管巻材の中間材料として保持される。
１８と１９は夫々中間原料ホッパー１７に保持されている中間原料を送り出すベルト式定量供給機である。
２０は多段式振動篩機である。多段式振動篩機２０は、上段に３０ｍｍの網目のフルイを持ち、中段に２０ｍｍの網目のフルイをもち、下段に７ｍｍの網目のフルイを持った多段式振動篩機である。
S８は多段式振動篩機２０の３０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持するストックヤード、２３は多段式振動篩機２０の２０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第一の中間ホッパー、２４は多段式振動篩機２０の７ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第二の中間ホッパー、２５は多段式振動篩機２０の７ｍｍの網目のフルイを通過した中間原料を保持する第三の中間ホッパーである。
【００１４】
２１は多段式振動篩機２０の２０ｍｍの網目を通過した中間原料を第二の中間ホッパー２４とストックヤードS６に振り分けて送り出すベルト式定量供給機である。
２２は多段式振動篩機２０の７ｍｍの網目を通過した中間原料を第三の中間ホッパー２５とストックヤードS５に振り分けて送り出すベルト式定量供給機である。
２９は石灰を貯蔵する石灰サイロである。
２９１は、石灰サイロ２９から石灰を送り出すロータリー式定量供給機である。ロータリー式定量供給機２９１は石灰サイロ２９から送り出す石灰の量をその回転数を変えることにより調節出来る。
２６は、第一の中間ホッパー２３に保持された中間原料を送り出す第一のベルト式定量供給機である。２７は、第二の中間ホッパー２４に保持された中間原料を送り出す第二のベルト式定量供給機である。２８は、第三の中間ホッパー２５に保持された中間原料を送り出す第三のベルト式定量供給機である。
３０は、第一のベルト式定量供給機２６と第二のベルト式定量供給機２７と第三のベルト式定量供給機２８とから送り出される中間原料と、ロータリー式定量供給機２９１から送り出される石灰を混合する混合機である。
31は、水分調整機である。
S７は製造された上層路盤材料を保持するストックヤードである。
【００１５】
このように構成された本発明の不良質残土を含んだ掘削残土の改質プラントの動作を説明すると次の通りである。
アスコンガラホッパー７には建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、前記図１の養生ストックS２に貯蔵されている７０mm以上の不良質残土が投入される。
アスコンガラホッパー７のコンクリート塊、アスファルト塊との比率は任意で、必ずしも両方を加える必要はなく、いずれか一方だけを使用することも出来る。
アスコンガラホッパー７に貯蔵されている建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、７０mm以上の不良質残土はグリズリー型篩分定量供給機８により輸送されながら一定の大きさ以上のものと以下のものにふるい分けられ、一定の大きさ以下のものは磁選機１４に加えられる。
グリズリー型篩分定量供給機８より送り出される一定の大きさ以上の建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊等は圧縮式一次破砕機９に加えられて破砕された後に磁選機１４に加えられる。
良質残土ホッパー１１に投入された、良質の掘削残土(国土交通省令の土質区分基準の第３種以上)は、パンコンベア式定量供給機１２によりグリズリー型振動篩１３送り出されその粒径が8０ｍｍ以下のものと以上のものにふるい分けられ、8０ｍｍ以下のものは磁選機８に加えられ、8０ｍｍ以上のものはストックS４に貯蔵された後アスコンガラホッパー７に投入される。
【００１６】
石灰サイロ１０の石灰はロータリー式定量供給機１０１により磁選機１４に加えられる。
磁選機１４に加えられる石灰の量はロータリー式定量供給機１０１の回転数を変えることにより調節される。石灰は掘削土の特性により加えられる石灰の量が調整され、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の３％程度であるが、良質の掘削土の場合には少なく、質が悪い場合には多くして、５％以下の混合比率で調整される。
磁選機１４は、グリズリー型振動篩１３によりふるい分けられた粒径8０ｍｍ以下の良質の掘削残土と、グリズリー型篩分定量供給機８によりふるい分けられた一定の大きさ以下の建設廃棄物のコンクリート塊等と、一次破砕機9により破砕された建設廃棄物のコンクリート塊等と、石灰サイロ１０の石灰が加えられた物の中の鉄片などの磁性金属類を除去して振動篩機１５に加える。
振動篩機１５は、鉄片などの金属類が除去された掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の破砕物と石灰の混合物を粒径４０ｍｍ以上のものと以下のものとに篩い分け、４０ｍｍ以下のもは中間ホッパー１７に投入し、４０ｍｍ以上のものは衝撃式二次破砕機１６に加える。衝撃式二次破砕機１６は粒径４０ｍｍ以上のものを破砕し再度振動篩機１５にもどす。
中間原料ホッパー１７に保持されている粒径４０ｍｍ以下の中間原料は、ベルト式定量供給機１８により多段式振動篩機２０に送り出され、又ベルト式定量供給機１９により路床材のストックヤードS５に送り出される。
【００１７】
多段式振動篩機２０は、ベルト式定量供給機１８により送り出される中間原料ホッパー１７に保持されている粒径４０ｍｍ以下の中間原料を４種類の中間原料にふるい分ける。
多段式振動篩機２０は３０ｍｍの網目のフルイに残った４０-３０ｍｍの粒径の中間原料をストックヤードS８に送り出し、２０ｍｍの網目のフルイに残った３０-２０ｍｍの粒径の中間原料を第一の中間ホッパー２３に投入し、７ｍｍの網目のフルイに残った２０-７ｍｍの粒径の中間原料を第二の中間ホッパー２４とストックヤードS６とに振り分けて送り出すベルト式定量供給機に投入し、７ｍｍの網目のフルイを通過した７ｍｍ以下の粒径の中間原料を第三の中間ホッパー２５と路床材のストックヤードS５とに振り分けて送り出すベルト式定量供給機に投入する。
第一の中間ホッパー２３に保持された３０-２０ｍｍの粒径の中間原料中間原料は第一のベルト式定量供給機２６により混合機３０に加えられ、第二の中間ホッパー２４に保持された２０-７ｍｍの粒径の中間原料は第二のベルト式定量供給機２７により混合機３０に加えられ、第三の中間ホッパー２５に保持された７ｍｍ以下の粒径の中間原料は第三のベルト式定量供給機２８により混合機３０に加えられる。
上記の３種類にふるい分けられた中間原料は、第一乃至第三のベルト式定量供給機２６-29の速度を調整することにより所定の比率で混合される。
石灰サイロ２９よりロータリー式定量供給機２９１によりから送り出される石灰は混合機３０に加えられる。
混合機３０により所定の比率で混合された中間原料と石灰の混合物に、水分調整機31により水を噴霧し混合物の含水率を、含水比ωが５〜１３％，湿潤密度ρtが１．８〜２．１の範囲に調整することにより上層路盤材を得るようにしている。
【００１８】
第一の中間ホッパー２３に保持された中間原料と第二の中間ホッパー２４に保持された中間原料と第三の中間ホッパー２５に保持された中間原料との混合の比率は、それぞれ第一のベルト式定量供給機２６、第二のベルト式定量供給機２７、第三のベルト式定量供給機２８の速度を調整することにより調整される。この混合比率は、下記に示した社団法人日本道路協会が定めた舗装設計施工指針に規定する石灰安定処理に用いる骨材の望ましい品質（上層路盤）に定める粒度分布に入るように制御される。
第一のベルト式定量供給機２６と第二のベルト式定量供給機２７と第三のベルト式定量供給機２８とから送り出される中間原料と、ロータリー式定量供給機２９１から送り出される石灰は混合機３０により混合され路盤材料が製造されストックS７に保持される。
本発明のプラントにより生産される路盤材料の成分は、次のようなものである。
コンクリート塊破砕材０％〜25％
アスファルト塊破砕材０％〜25％
建設残土７０％〜９７％
安定処理材の石灰５％以下
含水率含水比ωが５〜１３％，湿潤密度ρtが１．８〜２．１
【００１９】
本発明の路盤材製造プラントにより生産される路盤材には安定処理材としての石灰が添加されているために、
＊水和反応により、石灰と水が反応してその水和反応熱によリ水分が蒸発し、改良土の含水比が下がる。
＊ポゾラン反応により、石灰が土砂中のアルミナやケイ素と反応し、アルミン酸カルシウム、ケイ酸カルシウムなどの化合物となり、土砂を団結化する。
＊炭酸化反応により、石灰の一部が炭酸ガスと反応し、炭酸カルシウムとなり土の強度を増加させる。
＊イオン交換反応により、細かい粘土粒子を団粒化し土を締め固めやすいものにする。
という各種の効果が得られるため上層路盤材としての特性が大幅に改善される。
本発明のプラントにより生産された上層路盤材は、粒度がそろっており、その含水率が一定であるために、転圧が容易で締め固めが行い易くすぐれた力学的強度が大きいという特性があるため、これを使用することにより材料費、施工費の低減が実現出来る。
【００２０】
通常、掘削土を処理した結果中間原料ホッパー１７に蓄積して保持される粒径４０ｍｍ以下の中間原料を上記の４種類の粒度にふるい分けると、粒径が３０-２０ｍｍの粒径のものに比べて、粒径が２０ｍｍ以下の中間原料の比率が多くなる。
上層路盤材料にはその品質を安定にするために、粒径が３０-２０ｍｍの粒径の中間原料と、粒径が２０-７ｍｍと粒径が７ｍｍ以下の中間原料を所定の比率で混合して製造されるため、粒径が２０ｍｍ以下の中間原料があまることが多い。
路盤材料の製造に使用されない４０-３０ｍｍの中間原料と２０ｍｍ以下の中間原料は、ストックヤードS５、S６、S８に保管され粒度分布に厳しい制約の少ない路床材あるいは管巻材料等の製造に使用される。
下層路盤材料を専用に製造するためには、上記のプラントの多段式振動篩機２０の３０ｍｍの網目のフルイをはずして４０-３０ｍｍの粒径の中間原料も第一の中間ホッパー２３に投入することにより実施される。
【００２１】
図３は図２のプラントにより生産されストックヤードS５に保管されている中間原料を使用して管保護材を製造するプラントの構成を示す説明図である。
図３において、３２,３５,３９,４１は夫々第一、第二、第三、第四の材料ホッパーである。３３,３６は夫々第一、第二の材料ホッパー３２,３５の材料を送出するトラフ型定量供給機、４０,４２は夫々第三、第四の材料ホッパー３９,４１の材料を送出するベルト式定量供給機である。
３４,３８は、夫々７ｍｍの網目を持った振動篩機である。振動篩機３４,３８はふるい分ける原料の流れ方向に横線が入らないハープスクリーンの網を採用した網に原料が付着する面が少ない構成とし、動作空気圧５-１０Ｋｇ/ｃｍ^２の圧縮空気により網の緊張を緩めて付着物を除去するクリーニング゛システムを備えている。
振動篩機３４,３８は、ストックヤードS５にストックされていた４０ｍｍ以下の石灰と、掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の混合物を粒径７ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける。
３７は衝撃式高速破砕機である。衝撃式高速破砕機３７は、高速回転するロータにつけられた衝撃刃と反発板の間の繰り返し衝撃により破砕を行うもので、７ｍｍ程度に破砕する機能を持っている。
衝撃式高速破砕機３７は、振動篩機３４によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以上の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等を破砕し粒径７ｍｍ以下にする。
４３は、第三、第四の材料ホッパー３９,４１に保持されている振動篩機３４,３８によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以下の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊等の材料を混合する混合機である。S９は製造された管保護材料を保管するストックヤード、S１０は管保護材料に混入されない第三の材料を保管するストックヤードである。
【００２２】
このように構成された管保護材の製造プラントの動作を説明すると次の通りである。
ストックヤードS５に保管されている粒径４０ｍｍ以下の中間材料は第一の材料ホッパー３２に投入され、トラフ型定量供給機３３により振動篩機３４に送り込まれる。
振動篩機３４の網目を７ｍｍに設定した理由は次の通りである。
従来の管保護材として使用されている天然の砂は、その粒径がほぼ２.０−０.５ｍｍであるため透水性が高く、施工性も良いが強度はほとんど無い。
一方、掘削土はその大部分が土であるためその粒径が砂に比べて細かい細粒分が多いが、細粒分が多いと水を含んだ場合に流動性が増してドロドロになってしまい施工性や耐水性が悪く管保護材としての機能も不十分になる。このため、管保護材に出来るだけ粒度の大きな粒子を含ませるために、掘削土に建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を加えている。
水道工事等の場合には、管の保護として管にポリエチレン製のスリーブを巻くことが多いが、管保護材の粒子の粒度が大きすぎるとスリーブを傷つけて破ってしまうことが判明した。更に、工事現場での施工においては、管の敷設が完了した後に管保護材を管の周囲に投入して転圧して踏み固める作業が行われるが、管保護材の粒度が大きすぎると管の下側面等に管保護材が充分に行き渡らず、管の保護機能を充分に果たさないだけでなく、管埋設場所の地盤沈下にも繋がる危険がある。
【００２３】
このような問題を解決するために、管保護材の粒子の最大粒度を変えて各種の試験を行った結果、管保護材の粒子の最大粒度は７ｍｍが良いことが判明したので、振動篩機３４の網目を７ｍｍに設定した。
振動篩機３４によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以下の混合物は、第三の材料ホッパー３９に保管される。
一方、振動篩機３４によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以上の混合物は、第二の材料ホッパー３５に投入され、トラフ型定量供給機３６により破砕機３７に送り込まれ破砕される。
破砕機３７により破砕された材料は振動篩機３８に加えられ、粒径７ｍｍ以下の混合物が選別される。
振動篩機３８によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以下の混合物は、第四の材料ホッパー４１に保持される。一方、振動篩機３８によりふるい分けられた粒径７ｍｍ以上の混合物は、再度第二の材料ホッパー３５とトラフ型定量供給機３６を介して破砕機３７に送り込まれ破砕される。
振動篩機３４,３8の７ｍｍの網目のふるいは、ハープスクリーンの網を採用した網に原料が付着する面が少ない構成であるが、目ずまりを防ぐために動作空気圧５-１０Ｋｇ/ｃｍ２の圧縮空気によるエアパージを行っている。
【００２４】
第三の材料ホッパー３９と第四の材料ホッパー４１に保持されている混合物は共に粒径７ｍｍ以下の材料であるが、第三の材料ホッパー３９に保持されている混合物には、原料の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊に混入されていた土が含まれている。これに対して、第四の材料ホッパー４１に保持されている混合物は、土の除かれた７ｍｍ以上掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊を粉砕して７ｍｍ以下にした材料であるため、土を含まない天然の砂に近い構成を持っている。
第三の材料ホッパー３９と第四の材料ホッパー４１に保持されている混合物は、夫々ベルト式定量供給機４０,４２を介して混合機43に加えられ所定の比率で混合され管保護材料が製造されストックヤードS９に保管される。
第三の材料ホッパー３９と第四の材料ホッパー４１の混合物の混合比率は、原料の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊の状況を見ながら管保護材料に混入される土が一定の割合になるように、重量比で１:１乃至３:１程度の割合の比率に設定される。
原料の掘削土と建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊に含まれている土の割合が多い場合には、管保護材料に混入されない第三の材料ホッパー３９の材料が残ることがあるが、土の割合が多い第三の材料ホッパー３９の材料は、ストックヤードS１０に保管しておき、ｐＨの値を調整して植物などを育成する培養土として使用することが出来る。
【００２５】
本発明の管保護材料生産プラントにより生産される管保護材の成分は、次のようなものである。
建設廃棄物のコンクリート塊０％〜２５％アスファルト塊０％〜２５％掘削土７０％〜９７％、安定処理材の石灰５％以下である。
尚、建設廃棄物のコンクリート塊には、屋根瓦等の混合物を使用することが出来る。
本発明の管保護材生産プラントにより生産される管保護材には安定処理材としての石灰が添加されているために、細かい粘土粒子を団粒化し土を締め固めやすいものにするという効果が得られるため管保護材としての特性が大幅に改善される。
本発明の管保護材料生産プラントにより生産された管保護材は、天然砂の粒径の２.０mmよりも大きな粒径の土砂と0.5mmよりも小さな粒径の土砂を含んでいるため転圧が容易で締め固めが行い易くすぐれた力学的強度が大きいという特性があるため、管の埋設の深さが６０ｃｍ程度でも路床部の強度が充分に保持でき、しかも最近水道工事等において管の保護として使用されるポリエチレン製のスリーブに対しても傷を付けることが無く安定に保護することができるため、これを使用することにより材料費、施工費の低減が実現出来る。
本発明の管保護材料生産プラントにより、不良質残土を含んだ掘削土を、従来の砂等の管保護材の埋戻材と同等品質に改良してリサイクル可能にしたために、廃棄物が管保護材として有効活用される。
【００２６】
本発明により、残土の指定廃棄物処理場に廃棄されていた水分を多量に含んだ粘土質の不良質残土を含んだ掘削土や、産業廃棄物として処理されていた建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、等を道路の路盤材等として再生加工することが可能なり、再利用率を飛躍的に高めことが出来る。
これにより、残土の廃棄のために指定残土処理場に運搬する必要が無くなり、又遠距離の採石場等から砕石等を採取する必要性が少なくなるため、ダンプ等の運搬車両が往路が空車となるこも減少するために、運搬車両の排出する二酸化炭素も削減出来る。
図4は、従来の道路建設資材の運搬システムにおける運搬車両の排出する二酸化炭素と、本発明の不良質残土を含んだ掘削土の改質プラントを採用した場合の運搬車両の排出する二酸化炭素の排出量を比較したものである。
図4では、道路建設業者の資材置場と本発明の土質改良プラントの距離を10km、資材置場と残土処分場と砕石場等の距離を夫々10kmと仮定した場合における、資材を搬入する運搬車両の排出する二酸化炭素の量を算定したものである。
この算定には、社団法人ロジスティクスシステム協会、ロジスティクス環境会議の環境パーフォーマンス評価手法検討委員会の計算式を使用し、係数の0.178は、平成14年度版国土交通白書のデータを使用した。
図4より明らかなように、道路建設業者の資材置場と本発明の土質改良プラントと残土処分場と砕石場等の距離を等距離に仮定した場合でも、本発明の土質改良プラントを採用した場合には、従来のシステムに比較して運搬車両の排出する二酸化炭素の排出量を33.3%削減することが可能になることが示されている。
以上の説明より明らかなように、本発明により道路建設の骨材採取による自然破壊、資源の枯渇防止に寄与し又、深刻な廃棄物処理場の不足を補う効果がある。これに加えて、掘削土砂の運搬コスト等が節約されるために、現在の道路改修にともなって発生している様々な環境破壊の原因問題を同時に解決することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は道路、水道建設、下水道などの建設産業で利用可能である。

【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の不良質残土を含んだ掘削土の改質プラントの不良質残土の前処理工程の部分の構成を示す図である。
【図２】本発明の不良質残土を含んだ掘削残土の改質プラントの掘削残土を路盤材に再生する処理部分の構成を示す図である。
【図３】図２のプラントにより生産された中間原料を使用して管保護材を製造するプラントの構成を示す説明図である。
【図４】従来の道路建設資材の運搬システムと、本発明の不良質残土を含んだ掘削土の改質プラントを採用した場合の運搬車両の排出する二酸化炭素の排出量を比較したものである。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・楕円状ディスクスクリーン
２・・・不良質残土が投入されるホッパー
S１・・・７０mm以上の不良質残土を一時的にストックするストックヤード
６・・・攪拌槽
S２・・・改良材を添加された７０mm以上の不良質残土のストックヤード
３・・・ベルト式定量供給機
４・・・改良材サイロ
４１・・・改良材を送り出すロータリー式定量供給機
５・・・混合機
S３・・・改良材が混合された７０mm以下の不良質残土のストックヤード
７・・・アスコンガラホッパー
８・・・グリズリー型篩分定量供給機
９・・・圧縮式一次破砕機
１１・・・良質の掘削残土のホッパー
１２・・・パンコンベア式定量供給機
１３・・・グリズリー型振動篩
１０・・・石灰を貯蔵する石灰サイロ
１０１・・・ロータリー式定量供給機
１４・・・磁選機
１５・・・振動篩機
１６・・・衝撃式二次破砕機
１７・・・中間原料ホッパー
１８、１９・・・ベルト式定量供給機
２０・・・多段式振動篩機
S８・・・３０ｍｍのフルイに残った中間原料を保持するストックヤード
２３・・・２０ｍｍのフルイに残った中間原料を保持する第一の中間ホッパー
２４・・・７ｍｍのフルイに残った中間原料を保持する第二の中間ホッパー
２５・・・７ｍｍのフルイを通過した中間原料を保持する第三の中間ホッパー
２１、２２・・・ベルト式定量供給機
２９・・・石灰を貯蔵する石灰サイロ
２９１・・・ロータリー式定量供給機
２６、２７,２８・・・ベルト式定量供給機
３０・・・混合機
31・・・水分調整機
S７・・・製造された路盤材料を保持するストックヤード
３２,３５,３９,４１・・・材料ホッパー
３３,３６・・・トラフ型定量供給機
４０,４２・・・ベルト式定量供給機
３４,３８・・・振動篩機
３７・・・衝撃式高速破砕機
４３・・・混合機
S９・・・製造された管保護材料を保管するストックヤード
S１０・・・管保護材料に混入されない第三の材料を保管するストックヤード

【特許請求の範囲】
【請求項１】
前処理の必要な不良質残土を７０mmの大きさ以上の物と以下のものにふるい分ける楕円状ディスクスクリーン、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以上の不良質残土を貯蔵して後述の掘削土処理プラントのアスコンガラホッパー等の原料に混入するために保持する第一の養生ストック、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土に安定処理材として加える改良材を保持する改良材サイロ、
改良材サイロから送り出す改良材の量を調節するロータリー式定量供給機、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土とサイロから送り出される改良材を混合する混合機、
混合機により改良材が混合され土質が改良された７０mm以下の不良質残土を貯蔵し後述の掘削土処理プラントの掘削土として混入するために保持する第二の養生ストック、
建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、前記第一の養生ストックに貯蔵されている７０mm以上の不良質残土が原料として投入されるアスコンガラホッパー、
アスコンガラホッパーに貯蔵されている原料を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行うグリズリー型篩分定量供給機、
グリズリー型篩分定量供給機より送り出される一定の大きさ以上の原料を破砕する圧縮式一次破砕機、
良質の掘削残土と前記第二の養生ストックに貯蔵されている７０mm以下の不良質残土が投入される良質の掘削残土ホッパー、
掘削残土ホッパーの掘削残土を送り出すパンコンベア式定量供給機、
パンコンベア式定量供給機より送り出される掘削土を粒径8０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分けるグリズリー型振動篩、
石灰を貯蔵する石灰サイロ、
石灰サイロから石灰を送り出すロータリー式定量供給機、
グリズリー型振動篩によりふるい分けられた粒径8０ｍｍ以下の良質の掘削残土と、グリズリー型篩分定量供給機によりふるい分けられた一定の大きさ以下の原料と、一次破砕機により破砕された原料に、石灰サイロの石灰が加えられた物の中の鉄片などの磁性金属類を除去する磁選機、
磁選機より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を粒径４０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける振動篩機、
振動篩機によりふるい分けられた粒径４０ｍｍ以上の掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を再度破砕し粒径４０ｍｍ以下にする衝撃式二次破砕機、
振動篩機によりふるい分けられた掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものを中間原料として保持する中間原料ホッパー、
中間原料ホッパーに保持されている中間原料を送り出すベルト式定量供給機、
上段に３０ｍｍの網目のフルイを持ち、中段に２０ｍｍの網目のフルイをもち、下段に７ｍｍの網目のフルイを持った多段式振動篩機、
多段式振動篩機の３０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持するストックヤード、
多段式振動篩機の２０ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第一の中間ホッパー、
多段式振動篩機の７ｍｍの網目のフルイに残った中間原料を保持する第二の中間ホッパー、
多段式振動篩機の７ｍｍの網目のフルイを通過した中間原料を保持する第三の中間ホッパー、
多段式振動篩機の２０ｍｍの網目を通過した中間原料を第二の中間ホッパーとストックヤードに振り分けて送り出すベルト式定量供給機、
多段式振動篩機の７ｍｍの網目を通過した中間原料を第三の中間ホッパーとストックヤードに振り分けて送り出すベルト式定量供給機、
石灰を貯蔵する石灰サイロ、
石灰サイロから石灰を送り出すロータリー式定量供給機、
第一の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第一のベルト式定量供給機、
第二の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第二のベルト式定量供給機、
第三の中間ホッパーに保持された中間原料を送り出す第三のベルト式定量供給機、
第一のベルト式定量供給機と第二のベルト式定量供給機と第三のベルト式定量供給機とから送り出される中間原料と、ロータリー式定量供給機から送り出される石灰を混合する混合機、
を具備した掘削土をリサイクルして道路用路盤材を得るようにした不良質残土を含んだ掘削土の改質プラント。
【請求項２】
前処理の必要な不良質残土を７０mmの大きさ以上の物と以下のものにふるい分ける楕円状ディスクスクリーン、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以上の不良質残土を貯蔵して後述の掘削土処理プラントのアスコンガラホッパー等の原料に混入するために保持する第一の養生ストック、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土に安定処理材として加える改良材を保持する改良材サイロ、
改良材サイロから送り出す改良材の量を調節するロータリー式定量供給機、
楕円状ディスクスクリーンによりふるい分けられた７０mm以下の不良質残土とサイロから送り出される改良材を混合する混合機、
混合機により改良材が混合され土質が改良された７０mm以下の不良質残土を貯蔵し後述の掘削土処理プラントの掘削土として混入するために保持する第二の養生ストック、
建設廃棄物のコンクリート塊、アスファルト塊、前記第一の養生ストックに貯蔵されている７０mm以上の不良質残土が原料として投入されるアスコンガラホッパー、
アスコンガラホッパーに貯蔵されている原料を輸送しながら一定の大きさ以上の物と以下のものにふるい分けを行うグリズリー型篩分定量供給機、
グリズリー型篩分定量供給機より送り出される一定の大きさ以上の原料を破砕する圧縮式一次破砕機、
良質の掘削残土と前記第二の養生ストックに貯蔵されている７０mm以下の不良質残土が投入される良質の掘削残土ホッパー、
掘削残土ホッパーの掘削残土を送り出すパンコンベア式定量供給機、
パンコンベア式定量供給機より送り出される掘削土を粒径8０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分けるグリズリー型振動篩、
石灰を貯蔵する石灰サイロ、
石灰サイロから石灰を送り出すロータリー式定量供給機、
グリズリー型振動篩によりふるい分けられた粒径8０ｍｍ以下の良質の掘削残土と、グリズリー型篩分定量供給機によりふるい分けられた一定の大きさ以下の原料と、一次破砕機により破砕された原料に、石灰サイロの石灰が加えられた物の中の鉄片などの磁性金属類を除去する磁選機、
磁選機より送り出される鉄片などの金属類が除去された掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を粒径４０ｍｍ以下のものと以上の物にふるい分ける振動篩機、
振動篩機によりふるい分けられた粒径４０ｍｍ以上の掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物を再度破砕し粒径４０ｍｍ以下にする衝撃式二次破砕機、
振動篩機によりふるい分けられた掘削土と原料と原料の破砕物と石灰の混合物の粒径４０ｍｍ以下のものを中間原料として保持する中間原料ホッパー、
中間原料ホッパーの中間原料をふるい分けてその粒径が７ｍｍ以上の原料と７ｍｍ以下の原料の二種類の原料にふるい分けを行う７ｍｍの網目を持った振動篩機、
振動篩機により篩い分けられた粒径が７ｍｍ以下の原料が投入される第三の材料ホッパー、
前記の振動篩機によりふるい分けられた７ｍｍ以上の原料を再度破砕し７ｍｍの網目を持った振動篩機に加える二次衝撃式破砕機、
７ｍｍ以上の原料を再度破砕した原料が投入される第四の材料ホッパー、
第三の材料ホッパーと第四の材料ホッパーに保持されている材料を夫々所定の比率で送り出すベルト式定量供給機、
ベルト式定量供給機により送り出される材料を混合する混合機、
とを具備し、粒径が７ｍｍ以下の原料を管保護材として得るようにした不良質残土を含んだ掘削土の改質プラント。

【図１】