粘土系難透水性材料の圧縮成形方法

【課題】ブロックと型枠との間に摩擦力が生じるのを防止し、ブロック表面や角部に剪断破壊が生じない粘土系難透水性材料の圧縮成形方法を提供する。
【解決手段】下部型枠板２２の上端部に伸縮性膜材が被せられ、伸縮性膜材の上端部２ａで固定されている。圧縮装置１４を作動させることによって、粘土材料３をプレスして粘土ブロックが成形される。伸縮性膜材は、粘土ブロックと下部型枠板２２との間に挟在している。従って、下部型枠板２２と粘土ブロック表面との間に表面摩擦力が生じないので、粘土ブロックに剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等を防止できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘土系難透水性材料の圧縮成形方法、特に、産業廃棄物や放射性廃棄物の遮水工に用いるブロックを、プレス用型枠の内側とブロックとの境界面に伸縮性膜材料を挟在させてプレス成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業廃棄物や放射性廃棄物を地中に埋設して処分する場合において、地下水に毒性物質を漏出させない遮水工に、ベントナイト或いはベントナイトと骨材を混練した高密度な粘土系材料から成る遮水材が使われている。遮水材としては、難透水性が求められており、特に、放射性廃棄物の埋設処分施設では、透水係数が１Ｅ-１３ｍ／秒程度の難透水性を要求される。そのため、高性能な粘土（例えば、ベントナイトを乾燥密度で１６００ｋｇ／ｍ³以上にプレス加工したもの）で取り囲んで埋設することが現実的である。
【０００３】
放射性廃棄物の埋設処分施設では、事前に高い密度に成形した粘土系遮水材をブロック形状に形成して、原位置に積み上げることで遮水層を構築する方法も提案されている。すなわち、粘土系土質材料をプレスすることで高密度な成形体ブロックを形成し、分割した寸法形状のブロックに予め成形することで、円筒型廃棄物の周囲に組み合わせて設置する例も報告されている。（例えば、非特許文献１を参照）また、ブロック成形体は、例えば、四角柱、立方体や円筒などの形状に成形されている。
【０００４】
【非特許文献１】核燃料サイクル開発機構、「わが国における高レベル放射性廃棄物地層処分の技術的信頼性総論レポート」平成１１年１１月２６日発行、ｐ．ＩＶ−５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、四角柱或いは立方体形状のブロックをプレス成形する場合、外型枠をスライドしてブロックを引き出す工程において、ブロック表面に表面摩擦力による剪断破壊が生じ、ひび割れの発生や角部の欠損が生じるという問題点があった。また、円筒形状のブロックでは、そのような問題は生じないが、施設の遮水領域に敷き詰めることができないため、円柱ブロックを四角柱や立方体形状に切断加工するという無駄な作業が必要となり、材料の損失を伴うという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の課題を解決するためになされたものであって、ブロックと型枠との間に摩擦力が生じるのを防止し、ブロック表面や角部に剪断破壊が生じない粘土系難透水性材料の圧縮成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法にあっては、粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、前記型枠内に前記粘土系難透水性材料を投入し、前記型枠の内側側面と、前記粘土ブロックの側面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法にあっては、粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、前記型枠内に前記粘土系難透水性材料を投入し、前記型枠の内側側面及び底面と、前記粘土ブロックの側面及び底面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法にあっては、粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、前記型枠内に配置した前記伸縮性膜材に対して前記粘土系難透水性材料を投入し、前記型枠の内側側面及び底面と、前記粘土ブロックの側面及び底面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法にあっては、前記粘土ブロックと前記伸縮性膜材とが密着した状態で、前記粘土ブロック及び前記伸縮性膜材を前記圧縮成形装置から取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法によれば、型枠の内側側面及び底面と圧縮成形された粘土ブロックの側面及び底面との間に伸縮性膜材が挟在しているので、型枠と粘土ブロックとの間で表面摩擦力が生じず、粘土ブロックに剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等が起こるのを防止でき、型枠から粘土ブロックを分離し易いという効果を奏する。また、粘土ブロックと伸縮性膜材とが密着した状態で圧縮成形装置から取り出されるので、粘土ブロックの乾燥を防止できるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる粘土系難透水性材料の圧縮成形方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１〜図３、図５、図７〜図１０は、本発明の実施の形態１による粘土系難透水性材料の圧縮成形方法を実施するための粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図であり、図４及び図６はその概略側断面図である。これらの図１〜図１０において、粘土ブロック圧縮成形装置１は、上部型枠部１０と下部型枠部２０とから構成されている。
【００１４】
上部型枠部１０は、粘土系難透水性材料からなる粘土材料３を四角柱或いは立方体形状のブロックに成形する４枚の上部型枠板１２と、粘土材料をプレスする圧縮装置１４とを備えている。下部型枠部２０は、上部型枠板１２と連係して、粘土材料を四角柱或いは立方体形状のブロックに成形する４枚の下部型枠板２２と、プレス成形されたブロックを排出するブロック排出装置、例えばブロック水平押出装置２４とを備えている。
【００１５】
また、図２に示すように、下部型枠板２２の上端部には、伸縮性膜材２が被せられ、伸縮性膜材２の上端部２ａで固定されている。伸縮性膜材２としては、合成ゴム材料例えばネオプレンゴムや天然ゴムなど、種々の伸縮性材料から作製された膜材を使用することができる。なお、図１〜図３、図５、図７〜図１０において、圧縮装置１４及びブロック水平押出装置２４における駆動機構及び底板２６の図示は、省略している。
【００１６】
上述のように構成された粘土ブロック圧縮成形装置１により粘土材料３を圧縮成形するには、まず、図３に示すように、上部型枠板１２を下部型枠板２２に押し付けた状態で、上部型枠板１２内に粘土材料３を投入する。この時、図４に断面で示すように、粘土材料３は上部型枠板１２及び下部型枠板２２で作られる空間内に収容され、下部型枠板２２内の粘土材料３は伸縮性膜材２で覆われている。
【００１７】
次に、図５に示すように、圧縮装置１４を作動させることによって、粘土材料３をプレスして粘土ブロック４が成形される。この時、図６に断面で示すように、伸縮性膜材２は、粘土ブロック４と下部型枠板２２との間に挟在し、粘土ブロック４の側面と底面とを被っている。
【００１８】
プレス成形された粘土ブロック４と伸縮性膜材２とを上部型枠板１２及び下部型枠板２２から抜き出すには、図７に示すように、粘土ブロック４をプレス成形した状態から、上部型枠板１２及び圧縮装置１４を鉛直上方に引き上げる。次に、図８に示すように、伸縮性膜材２の上端部２ａを下部型枠板２２から外すことにより、伸縮性膜材２は粘土ブロック４を包み込む状態になる。そして、粘土ブロック４を押し出す方向の下部型枠板２２ａを鉛直上方に引き上げ、下部型枠板２２ａの側部垂直方向に位置する下部型枠板２２ｂを取り外す。
【００１９】
この時、粘土ブロック４は伸縮性膜材２で覆われているため、下部型枠板２２と粘土ブロック４表面との間に表面摩擦力が生じない。従って、下部型枠板２２ａ及び下部型枠板２２ｂを取り外す際に、粘土ブロック４に剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等を防止できる。また、下部型枠板２２を粘土ブロック４から分離し易くなる。
【００２０】
こうして、上部型枠板１２及び下部型枠板２２の脱型が終了したら、図９及び図１０に示すように、ブロック水平押出装置２４を作動させ、伸縮性膜材２で覆われた粘土ブロック４を粘土ブロック圧縮成形装置１から排出する。排出された粘土ブロック４は、伸縮性膜材２が密着しているため、粘土ブロック４の乾燥を防止することができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図１１〜図１３、図１５、図１７〜図１８は、本発明の実施の形態２による粘土系難透水性材料の圧縮成形方法を実施するための粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図であり、図１４及び図１６はその概略側断面図である。図１１〜図１８において、粘土ブロック圧縮成形装置１は、上部型枠部１０と下部型枠部２０とから構成されており、上部型枠部１０及び下部型枠部２０を構成する部材は、実施の形態１と同様であり、重複した説明は省略する。
【００２２】
実施の形態２では、伸縮性膜材２として筒状の伸縮性膜材２を用意し、図１２に示すように、伸縮性膜材２の上端部２ａを下部型枠板２２の上端部に被せ、伸縮性膜材２の下端部２ｂを下部型枠板２２の下端部に固定する。なお、実施の形態１と同様に、図１１〜図１３、図１５、図１７〜図１８において、圧縮装置１４及びブロック水平押出装置２４における駆動機構及び底板２６の図示は、省略している。
【００２３】
上述のように構成された粘土ブロック圧縮成形装置１により粘土材料３を圧縮成形するには、まず、図１３に示すように、上部型枠板１２を下部型枠板２２に押し付けた状態で、上部型枠板１２内に粘土材料３を投入する。この時、図１４に断面で示すように、粘土材料３は上部型枠板１２及び下部型枠板２２で作られる空間内に収容され、下部型枠板２２内の粘土材料３は伸縮性膜材２で覆われている。また、伸縮性膜材２の上端部２ａは下部型枠板２２の上端部を被い、伸縮性膜材２の下端部２ｂは下部型枠板２２の下端部を被っている。
【００２４】
次に、図１５に示すように、圧縮装置１４を作動させることによって、粘土材料３をプレスして粘土ブロック４が成形される。この時、図１６に断面で示すように、伸縮性膜材２は、粘土ブロック４と下部型枠板２２との間に挟在し、粘土ブロック４の側面を被っている。
【００２５】
プレス成形された粘土ブロック４と伸縮性膜材２とを上部型枠板１２及び下部型枠板２２から抜き出すには、図１７に示すように、粘土ブロック４をプレス成形した状態から、上部型枠板１２及び圧縮装置１４を鉛直上方に引き上げる。次に、図１８に示すように、伸縮性膜材２の上端部２ａ及び下端部２ｂを下部型枠板２２から外すことにより、伸縮性膜材２は粘土ブロック４を包み込む状態になる。そして、粘土ブロック４を押し出す方向の下部型枠板２２ａを鉛直上方に引き上げ、下部型枠板２２ａの側部垂直方向に位置する下部型枠板２２ｂを取り外す。
【００２６】
この時、粘土ブロック４は伸縮性膜材２で覆われているため、下部型枠板２２と粘土ブロック４表面との間に表面摩擦力が生じない。従って、下部型枠板２２ａ及び下部型枠板２２ｂを取り外す際に、粘土ブロック４に剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等を防止できる。また、下部型枠板２２を粘土ブロック４から分離し易くなる。
【００２７】
こうして、上部型枠板１２及び下部型枠板２２の脱型が終了したら、実施の形態１と同様に、図９及び図１０に示すブロック水平押出装置２４を作動させ、伸縮性膜材２で覆われた粘土ブロック４を粘土ブロック圧縮成形装置１から排出する。排出された粘土ブロック４は、伸縮性膜材２が密着しているため、粘土ブロック４の乾燥を防止することができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図１９〜図２１、図２３、図２５〜図２６は、本発明の実施の形態３による粘土系難透水性材料の圧縮成形方法を実施するための粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図であり、図２２及び図２４はその概略側断面図である。図１９〜図２６において、粘土ブロック圧縮成形装置１は、上部型枠部１０と下部型枠部２０とから構成されており、上部型枠部１０及び下部型枠部２０を構成する部材は、実施の形態１と同様であり、重複した説明は省略する。
【００２９】
実施の形態３では、図２０に示すように、上部型枠板１２の下端部を覆うように伸縮性膜材２を被せ、伸縮性膜材２の上端部２ａを上部型枠板１２の下端部に固定する。なお、実施の形態１と同様に、図１９〜図２１、図２３、図２５〜図２６において、圧縮装置１４及びブロック水平押出装置２４における駆動機構及び底板２６の図示は、省略している。
【００３０】
上述のように構成された粘土ブロック圧縮成形装置１により粘土材料３を圧縮成形するには、まず、図２１に示すように、上部型枠板１２を下部型枠板２２に押し付けた状態で、上部型枠板１２内に粘土材料３を投入する。この時、図２２に断面で示すように、粘土材料３は上部型枠板１２及び下部型枠板２２で作られる空間内に収容され、下部型枠板２２内の粘土材料３は伸縮性膜材２で覆われている。また、伸縮性膜材２の上端部２ａは上部型枠板１２の下端部を被っている。
【００３１】
次に、図２３に示すように、圧縮装置１４を作動させることによって、粘土材料３をプレスして粘土ブロック４が成形される。この時、図２４に断面で示すように、伸縮性膜材２は、粘土ブロック４と下部型枠板２２との間に挟在し、粘土ブロック４の側面と底面とを被っている。
【００３２】
プレス成形された粘土ブロック４と伸縮性膜材２とを上部型枠板１２及び下部型枠板２２から抜き出すには、図２５に示すように、粘土ブロック４をプレス成形した状態から、上部型枠板１２及び圧縮装置１４を鉛直上方に引き上げる。この時、伸縮性膜材２の上端部２ａは上部型枠板１２に固定されているが、上部型枠板１２の引き上げにより伸縮性膜材２は容易に上部型枠板１２から外れ、伸縮性膜材２は粘土ブロック４を包み込む状態になる。そして、図２６に示すように、粘土ブロック４を押し出す方向の下部型枠板２２ａを鉛直上方に引き上げ、下部型枠板２２ａの側部垂直方向に位置する下部型枠板２２ｂを取り外す。
【００３３】
この時、粘土ブロック４は伸縮性膜材２で覆われているため、下部型枠板２２と粘土ブロック４表面との間に表面摩擦力が生じない。従って、下部型枠板２２ａ及び下部型枠板２２ｂを取り外す際に、粘土ブロック４に剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等を防止できる。また、下部型枠板２２を粘土ブロック４から分離し易くなる。
【００３４】
こうして、上部型枠板１２及び下部型枠板２２の脱型が終了したら、実施の形態１と同様に、図９及び図１０に示すブロック水平押出装置２４を作動させ、伸縮性膜材２で覆われた粘土ブロック４を粘土ブロック圧縮成形装置１から排出する。排出された粘土ブロック４は、伸縮性膜材２が密着しているため、粘土ブロック４の乾燥を防止することができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態１〜実施の形態３では、伸縮性膜材２の中に粘土材料３を圧縮成形した後の脱型の方法として、下部型枠板２２を分離脱型する方法を示したが、脱型方法は、これに限定されるものではない。例えば、下部型枠は四面が剛結し、伸縮性膜材と圧縮成形した粘土ブロックを一緒に下方もしくは上方へ押し出して脱型することも可能である。また、伸縮性膜材２と下部型枠板２２との間の摩擦力は、必要に応じて潤滑剤例えば油、粉体を前もって挟在させることで、よりスムースに押出すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる粘土系難透水性材料の圧縮成形方法は、型枠の内側側面と圧縮成形された粘土ブロックの側面との間に伸縮性膜材が挟在しているので、型枠と粘土ブロックとの間で表面摩擦力が生じず、粘土ブロックに剪断破壊やひび割れ、角部の欠損等が起こるのを防止でき、型枠から粘土ブロックを分離し易いので、一般廃棄物を地中に埋設処分する施設の遮水材に有用であり、特に、放射性廃棄物を地中に埋設処分する施設の遮水材に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態２による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略側断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態３による粘土ブロック圧縮成形装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１粘土ブロック圧縮成形装置
２伸縮性膜材
２ａ上端部
２ｂ下端部
３粘土材料
４粘土ブロック
１０上部型枠部
１２上部型枠板
１４圧縮装置
２０下部型枠部
２２，２２ａ，２２ｂ下部型枠板
２４ブロック水平押出装置
２６底板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、
圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、
前記型枠内に前記粘土系難透水性材料を投入し、
前記型枠の内側側面と、前記粘土ブロックの側面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする粘土系難透水性材料の圧縮成形方法。
【請求項２】
粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、
圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、
前記型枠内に前記粘土系難透水性材料を投入し、
前記型枠の内側側面及び底面と、前記粘土ブロックの側面及び底面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする粘土系難透水性材料の圧縮成形方法。
【請求項３】
粘土系難透水性材料を粘土ブロックに圧縮成形する粘土系難透水性材料の圧縮成形方法であって、
圧縮成形装置の型枠内に伸縮性膜材を配置し、
前記型枠内に配置した前記伸縮性膜材に対して前記粘土系難透水性材料を投入し、
前記型枠の内側側面及び底面と、前記粘土ブロックの側面及び底面との間に前記伸縮性膜材が挟在するように、前記圧縮成形装置で前記粘土系難透水性材料を圧縮成形することを特徴とする粘土系難透水性材料の圧縮成形方法。
【請求項４】
前記粘土ブロックと前記伸縮性膜材とが密着した状態で、前記粘土ブロック及び前記伸縮性膜材を前記圧縮成形装置から取り出すことを特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載の粘土系難透水性材料の圧縮成形方法。

【図１】