土改良方法及び装置

トップ :: E 固定構造物 :: E02 水工;基礎;土砂の移送

【発明の名称】	土改良方法及び装置
【発明者】	【氏名】浜田憲一
【要約】	【課題】土改良剤の土への混練不足が少なく簡易に混練できる土改良装置を得ることにある。【解決手段】前処理装置11、第１フィーダ14、混練装置12、第２フィーダ15、石灰混合装置13を具備する。前処理装置11は原料土をその土成分からなる改良対象土と原料土中の異物とに分別する。改良対象土が第１フィーダ14を介して装置11により供給される混練装置12は、改良対象土にこの土が含む遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する土改良剤を混練して改良対象土を造粒する。この混練の際、ポリアクリルアミド溶液等の溶液タイプの土改良剤を用いて、少ない混練パワーでの混練を実現し、かつ、混練不足を少なくする。造粒化された改良対象土が第２フィーダ15を介して混練装置12から供給される石灰混合装置13は、改良対象土に生石灰を混合し、流動性及び強度を備えた改良土を得る。

【特許請求の範囲】
【請求項１】原料土をその土成分からなる改良対象土と前記原料土中の異物とに分別する前処理工程と、前記改良対象土及びこの土が含んでいる遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する溶液タイプの土改良剤を混練して前記改良対象土を造粒する混練工程と、この混練工程で造粒された前記改良対象土に石灰を混合して改良土を得る石灰混合工程と、を具備することを特徴とする土改良方法。
【請求項２】前記混練工程が強度増加材を加えて前記改良対象土及び溶液タイプの土改良剤を混練することを特徴とする請求項１に記載の土改良方法。
【請求項３】前記強度増加材にセメント又は生石灰の内の少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項２に記載の土改良方法。
【請求項４】前記混練工程が混練助材を加えて前記改良対象土及び溶液タイプの土改良剤を混練することを特徴とする請求項１に記載の土改良方法。
【請求項５】前記混練助材に木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項４に記載の土改良方法。
【請求項６】原料土をその土成分からなる改良対象土と前記原料土中の異物とに分別する前処理装置と、前記改良対象土を搬出する第１フィーダと、この第１フィーダにより供給された改良対象土及びこの土が含んでいる遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する溶液タイプの土改良剤を混練して前記改良対象土を造粒する混練装置と、この混練装置で造粒化された改良対象土を搬出する第２フィーダと、この第２フィーダにより供給された前記改良対象土に石灰を混合して改良土を得る石灰混合装置と、を具備することを特徴とする土改良装置。
【請求項７】混練される前記改良対象土に対してセメント又は生石灰の内の少なくとも一方を投入する強度増加材投入機を備えることを特徴とする請求項６に記載の土改良装置。
【請求項８】混練される前記改良対象土に対して木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を投入する混練助材投入機を備えることを特徴とする請求項６に記載の土改良装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル建設、道路工事等の土木建設工事に伴って発生するいわゆる建設残土を改良して、埋め戻し用の山砂、川砂等の代りに再利用すること等に使用される改良土を得る土改良方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】建設残土を改良し埋め戻し用として使用する改良土を得る技術として、特開平１０－８５５７６号公報の図８に示す土改良システムが知られている。
【０００３】このシステムでは、建設残土をベルトフィーダを介してスクリーンに供給し、このスクリーンにより大塊とそれ以外の建設残土とに篩分けし、篩分けられた建設残土を混合機に投入する。この投入とともに、混合機には粉末タイプの高分子系土改良剤（三菱化成株式会社製の商品名「ソイルハード」）が投入される。この土改良剤と建設残土とを混合機で混合することにより、建設残土に含まれる遊離水を土粒子の表面に固定して、建設残土を粒状化、すなわち、造粒する。この後、造粒化された建設残土を生石灰とともにミキサーに投入して、このミキサーで建設残土と生石灰とを混合させながら、この生石灰と前記土粒子表面に固定された水とを反応させる。それにより、建設残土を流動性及び強度を備えた砂状の改良土に改良できる。
【０００４】この土改良システムで改良すべき建設残土の状態は様々であり、含水比が高い場合や粘性が高い場合もある。そして、含水比が高い建設残土は、粘性土と同様に粘着性が大であり、このような建設残土と土改良剤とを混合機で混練する際には、粉末タイプの土改良剤の建設残土への混じり込みが円滑ではないため、この土改良剤を建設残土に万遍なく混練させるのに混練機に非常に大きな出力を必要とする。そのため、混練機のコスト及び運転コストが高くならざるを得ない。しかも、混練機の出力を強力にしても、なお十分な混練力を得ることが難しいため、建設残土と土改良剤との混練不足に基づき、所望の改良土が得られなかったり、或は、歩留まりが低くなることがある。
【０００５】そこで、こうした点を改善するための対策として混練機を複数台使用する場合がある。しかし、この場合には、設置スペースを多く必要とする他、混練のための設備費が嵩みかつ土改良剤をより多く使用し、かつ、所望の混練を行うための時間も長く必要とする。そのため、こうした不具合を招くことなく、簡易に混練を行えるようにすることが望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする課題は、土改良剤の土への混練不足が少なく簡易に混練できる土改良方法及び装置を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するための発明方法は、原料土をその土成分からなる改良対象土と前記原料土中の異物とに分別する前処理工程と、前記改良対象土及びこの土が含んでいる遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する溶液タイプの土改良剤を混練して前記改良対象土を造粒する混練工程と、この混練工程で造粒された前記改良対象土に石灰を混合して改良土を得る石灰混合工程と、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】この発明方法を実施するにあたり、前記混練工程が強度増加材を加えて前記改良対象土及び溶液タイプの土改良剤を混練するとよい。強度増加材には、セメント又は生石灰の内の少なくとも一方を用いることができる。
【０００９】同様に、前記発明方法を実施するにあたり、前記混練工程が混練助材を加えて前記改良対象土及び溶液タイプの土改良剤を混練するとよい。混練助材には木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を用いることができる。
【００１０】又、前記課題を解決するための発明装置は、原料土をその土成分からなる改良対象土と前記原料土中の異物とに分別する前処理装置と、前記改良対象土を搬出する第１フィーダと、この第１フィーダにより供給された改良対象土及びこの土が含んでいる遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する溶液タイプの土改良剤を混練して前記改良対象土を造粒する混練装置と、この混練装置で造粒化された改良対象土を搬出する第２フィーダと、この第２フィーダにより供給された前記改良対象土に石灰を混合して改良土を得る石灰混合装置と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】この発明装置を実施するにあたり、混練される前記改良対象土に対してセメント又は生石灰の内の少なくとも一方を投入する強度増加材投入機を備えるとよい。
【００１２】同様に、前記発明装置を実施するにあたり、混練される前記改良対象土に対して木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を投入する混練助材投入機を備えるとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図１～図６を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】本実施形態に係る土改良方法は、その工程を示す図１のブロック図のように前処理工程１と、混練工程２と、石灰混合工程３と具備している。
【００１５】前処理工程１は、いわゆる建設残土等の原料土を、この土中に混入されている所定大きさ以上の異物と、前記原料土の土成分である改良対象土とに分別する工程である。この工程１では、好ましい例として改良対象土が含んでいる遊離水を吸収する高分子系土改良剤を原料土に混合して、改良対象土を粒状化しつつ前記分別を行う。土改良剤には粉末タイプ又は溶液タイプのものを用いることができる。
【００１６】混練工程２には前処理工程１で粒状化された改良対象土が供給される。この混練工程２は、供給された改良対象土が含んでいる遊離水を吸収して土粒子表面に固定化する土改良剤を混練して改良対象土を造粒する工程である。土改良剤には、溶液タイプの高分子系土改良剤を用いる。
【００１７】前記粉末タイプの土改良剤の例としては、例えば三菱化成株式会社製の商品名「ソイルハード」を挙げることができ、又、溶液タイプの土改良剤の例としては、水又は低級アルコール或はオイルを溶媒としたポリアクリルアミド溶液を挙げることができる。
【００１８】石灰混合工程３には混練工程２で造粒された改良対象土が供給される。この石灰混合工程３は供給された改良対象土と生石灰とを混合して、流動性及び強度を備えた砂状の改良土を得るとともに、例えば改良土を、所定粒度以下の製品とそれ以外の最終異物とに分級する工程である。なお、本発明において、改良土の分級工程は、石灰混合工程３の次工程としてもよく、又、省略することもできる。
【００１９】次に、土改良方法を実行する土改良装置の一例を図２～図５を参照して説明する。
【００２０】図２（Ａ）（Ｂ）に示すように前処理工程１を実行する前処理装置１１と、混練工程２を実行する混練装置１２と、石灰混合工程３を実行する石灰混合装置１３とは、互いに間隔を置いて直線状に並べて設置されている。
【００２１】前処理装置１１及び混練装置１２はこれらにわたって斜めに配置された第１フィーダ１４を介して接続され、同様に混練装置１２及び石灰混合装置１３はこれらにわたって斜めに配置された第２フィーダ１５を介して接続されている。両フィーダ１４、１５にはいずれも例えばベルトコンベアが使用されている。第１フィーダ１４の下端部は前記改良対象土を受取るように前処理装置１１の下端部に配置され、かつ、上端部は混練装置１２に対してその上方から改良対象土を供給するように混練装置１２の上側に配置されている。同様に、第２フィーダ１５の下端部は、混練により造粒化された前記改良対象土を受取るように混練装置１２の下端部に配置され、かつ、上端部は石灰混合装置１３に対してその上方から造粒化された改良対象土を供給するように石灰混合装置１３の上側に配置されている。
【００２２】図２中１６は前処理装置１１及び混練装置１２との間に配置されて第１フィーダ１４が貫通する磁選機であり、これは、第１フィーダ１４により搬送される改良対象土中に含まれる鉄系金属を磁力によって除去するために使用されている。
【００２３】図３に示す前処理装置１１は、前処理装置本体２１と、ホッパ２２と、改良剤添加手段としての改良剤投入器２３と、攪拌体２４と、異物排出部２５と、対象土排出部２６とを備える２軸式のもので、本実施形態では建設残土等の原料土を、土成分からなる改良対象土と形状が所定の大きさよりも大きい異物（大土塊、大石、木片、金属片等のいわゆるガラ）とを分別するいわゆるガラ分別機を兼ねて構成されている。
【００２４】前処理装置本体２１は、内部に投入された原料土が攪拌される断面略ω形状をなす処理胴部２１ａ、及びこの胴部２１ａの下面以外の大部分を覆うカバー部を有しており、カバー部のうち、胴部２１ａの上面を覆う部分は、必要により開閉できる蓋をなしている。この前処理装置本体２１の長手方向の一端部は、上向きのホッパ２２が取付けられた入口をなしていて、ホッパ２２を通して原料土が処理胴部２１ａ内に投入される。
【００２５】この投入のために、前処理装置本体２１の前記入口側上方には、土投入ホッパ２７とこの下側にほぼ水平状に配置されたベルトコンベヤ２８とからなる土投入装置２９が配置されている。ベルトコンベヤ２８の搬送終端部はホッパ２２に対向して配置されている。バックホー等の重機により土投入ホッパ２７にその上側から投入された原料土Ａは、ベルトコンベヤ２８の図３中矢印方向への回転による搬送作用で、土投入ホッパ２７の出口２７ａから一定量ずつ搬出されてベルトコンベヤ２８の搬送端から落下してホッパ２２に投入される。
【００２６】なお、ホッパ２２には前記土投入装置２９の代りにバックホー等の重機により直接原料土を投入してもよいが、前記土投入装置２９を用いることは前処理装置２１での処理能力に合わせて原料土を定量づつ連続的に投入でき、それにより、攪拌体２４の駆動に対する負荷の変動を抑制できる点で優れている。
【００２７】改良剤投入器２３はホッパ２２に対向してその上方に配置されている。前記原料土Ａのホッパ２２への投入時に、改良剤投入器２３は、その内部の土改良剤２３ａを適量づつホッパ２２から処理胴部２１ａ内に投入する。
【００２８】処理胴部２１ａの底壁の内、略半分を占めるホッパ２２側の底壁部は孔無し構造、いわゆる盲壁となっている。又、ホッパ２２とは反対側の端に位置して処理胴部２１ａの底壁には、出口としての異物排出部２５が設けられている。この排出部２５はシュート状をなして下向きに突出されており、その下方には異物搬出用ベルトコンベヤ３０が配置されている。
【００２９】処理胴部２１ａの底壁の残りの部分、つまり、前記盲壁と異物排出部２５との間の壁部分は対象土排出部２６として形成されている。この対象土排出部２６は、前記底壁部分に所定のピッチ（例えば２０mm）で設けた孔又は桟或は格子等により形成されており、そのピッチ以上の大きさの異物の通過を妨げるとともに、前記ピッチ以下の大きさの異物とともに改良対象土の下方への通過を許して、これら異物と改良対象土とを分別する。なお、図３中３１は対象土排出部２５の下方に対向して前処理装置本体２１の下面に取付けた下向きのシュートであり、このシュート３１の下側には前記第１フィーダ１４の下端部が配置されている。なお、図３中３２は仕切り板である。
【００３０】前処理装置１１が２軸式であるために前記攪拌体２４は２本使用されているが、その内の１本の攪拌体２４について代表して説明する。図３に示すように前記処理胴部２１ａを軸方向に貫通する主軸３５が、前処理装置本体２１の長手方向両端部外側に設けられた軸受３６に亘って回転自在に支持されており、この主軸３５には、スクリュ羽根３７と、送り羽根３８と、多数の攪拌羽根３９等の攪拌要素が夫々取付けられている。
【００３１】スクリュ羽根３７は、前処理装置本体２１の入口部に位置してホッパ２２の下側に対向して主軸３５の一端部に固定されており、ホッパ２２に投入された原料土Ａを異物排出部２５方向に搬送するために設けられている。送り羽根３８は、異物排出部２５と対象土排出部２６の境界部分に対向して主軸３５の他端部に固定されており、前処理装置本体２１の出口側に達したガラを異物排出部２５に向けて送り出すために設けられている。
【００３２】各攪拌羽根３９は、スクリュ羽根３７と送り羽根３８との間に位置して夫々主軸３５に固定されている。これら攪拌羽根３９は二枚を一組として主軸３５の周方向に１８０°隔てて取付けられているとともに、主軸３５の軸方向に隣接する各組みの攪拌羽根は互いに９０°ずれて取付けられている。これらの攪拌羽根３９は、処理胴部２１ａ内を移動する原料土Ａを攪拌するために設けられている。
【００３３】図３に示すように前処理装置本体２１の一端部外側には、駆動部支持ベース４１が水平状に突出されており、このベース４１上には、一対の減速機付き電動機４２（一方のみ図示）が両攪拌体２４の各主軸３５に個別に対応して設置されている。これら電動機４２の出力軸４２ａに夫々固定されたプーリ４３と主軸３５の一端部に固定されたプーリ４４とには無端ベルト４５が巻き掛けられている。
【００３４】これにより、減速機付き電動機４２の回転に従いプーリ４３、無端ベルト４５、及びプーリ４４を介して主軸３５が回転駆動される。なお、一対の減速機付き電動機４２の回転方向は異なり、それに伴い２本の攪拌体２４は、互いの間に位置される原料土を各攪拌羽根３９がかき上げるとともに、その両側に位置される原料土を各攪拌羽根３９で下方へかき込むように互いに逆方向に回転駆動されるようになっている。
【００３５】又、図３中４７は前処理装置本体２１の出口側をその下側から支持して設けた枢支部、４８は前処理装置本体２１の入口側をその下側から支持して設けたジャッキ等の昇降器であり、４７ａ、４８ａは夫々枢軸を示している。このような支持装置の昇降器４８の上昇動作によって、前処理装置本体２１を枢支部４７を支点として前傾させ、それにより、原料土Ａの状態や土質等に適合させて処理胴部２１ａ内での原料土の流動性を自由に調整できる。
【００３６】前記混練装置１２は、図４及び図５に示すように前処理装置１１と略同様な構成の２軸式の混練装置本体５１と、ホッパ５２と、改良剤添加手段としての改良剤投入器５３と、攪拌体５４と、排出部５５と、強度増加材投入手段としての強度増加材投入機５６と、混練助材投入手段としての混練助材投入機５７とを備えている。
【００３７】混練装置本体５１は、内部に投入された前記改良対象土が攪拌される断面略ω形状をなす処理胴部５１ａ、及びこの胴部５１ａの下面以外の大部分を覆うカバー部を有しており、カバー部のうち、胴部５１ａの上面を覆う部分は、必要により開閉できる蓋５１ｂとなっている。この混練装置本体５１の長手方向の一端部は、上向きのホッパ５２が取付けられた入口をなしていて、ホッパ５２を通して第１フィーダ１４により搬送される改良対象土が処理胴部５１ａ内に投入される。
【００３８】処理胴部５１ａの底壁全体は孔無し構造、いわゆる盲壁となっている。又、ホッパ５２とは反対側の端に位置して処理胴部５１ａの底壁には、出口としての排出部５５が設けられている。この排出部５５はシュート状をなして下向きに突出されており、その下方には第２フィーダ１５の下端部が配置されている。
【００３９】前記攪拌体５４は２本使用されているが、その内の１本の攪拌体５４について代表して説明する。図４に示すように前記処理胴部５１ａを軸方向に貫通する主軸６１が、混練装置本体５１の長手方向両端部外側に設けられた軸受６２に亘って回転自在に支持されており、この主軸６１には、スクリュ羽根６３と、送り羽根６４と、多数の攪拌羽根６５等の攪拌要素が夫々取付けられている。
【００４０】スクリュ羽根６３は、混練装置本体５１の入口部に位置してホッパ５２の下側に対向して主軸６１の一端部に固定されており、ホッパ５２に投入された改良対象土を排出部５５方向に搬送するために設けられている。送り羽根６４は、排出部５５側に寄せて主軸６１の他端部に固定されており、排出部５５側に達した改良対象土を排出部５５に向けて送り出すために設けられている。
【００４１】各攪拌羽根６５は、スクリュ羽根６３と送り羽根６４との間に位置して夫々主軸６１に固定されている。これら攪拌羽根６５は二枚を一組として主軸６１の周方向に１８０°隔てて取付けられているとともに、主軸６１の軸方向に隣接する各組みの攪拌羽根は互いに９０°ずれて取付けられている。これらの攪拌羽根６５は、処理胴部５１ａ内を移動する改良対象土を攪拌するために設けられている。
【００４２】図４に示すように混練装置本体５１の一端部外側には、駆動部支持ベース６６が水平状に突出されており、このベース６６上には、図５に示すように一対の減速機付き電動機６７が両攪拌体５４の各主軸６１に個別に対応して設置されている。これら電動機６７の出力軸６７ａに夫々固定されたプーリ６８と主軸６１の一端部に固定されたプーリ６９とには無端ベルト７０が巻き掛けられている。
【００４３】これにより、減速機付き電動機６７の回転に従いプーリ６８、無端ベルト７０、及びプーリ６９を介して主軸６１が回転駆動される。なお、一対の減速機付き電動機６７の回転方向は異なり、それに伴い２本の攪拌体６４は、互いの間に位置される改良対象土を各攪拌羽根６５がかき上げるとともに、その両側に位置される改良対象土を各攪拌羽根６５で下方へかき込むように互いに逆方向に回転駆動されるようになっている。
【００４４】又、図４中７１は混練装置本体５１の出口側をその下側から支持して設けた枢支部、７２は混練装置本体５１の入口側をその下側から支持して設けたジャッキ等の昇降器であり、７１ａ、７２ａは夫々枢軸を示している。このような支持装置の昇降器７２の上昇動作によって、混練装置本体５１を枢支部７１を支点として前傾させ、それにより、改良対象土の状態や土質等に適合させて処理胴部５１ａ内での排出部５５方向への改良対象土の流動性を自由に調整できる。
【００４５】図４に示すように前記改良剤投入器５３はホッパ５２に対向してその上方に配置されている。この投入器５３は溶液タイプの土改良剤５３ａを、前記改良対象土のホッパ５２への投入時に、適量づつホッパ５２から処理胴部５１ａ内に投入する。溶液タイプの土改良剤５３ａには既述のようにポリアクリルアミド溶液が使用される。この溶液には、溶媒としてオイル又は低級アルコールを用いたものが好ましいが、溶媒が水であってもよく、この場合に土改良剤５３ａの標準投入量が改良対象土の量の0.1％程度とごく僅かであるので、その溶媒量は更に微量であり、溶媒としての水が改良対象土の含水率を高めることは実質的に無視できる。
【００４６】図４に示すように混練装置本体５１の前記入口側上方には、増加材投入ホッパ８１とこの下側にほぼ水平状に配置されたベルトコンベヤ８２とからなる混練助材投入機５７が配置されている。ベルトコンベヤ８２の搬送終端部は前記ホッパ５２に対向して配置されている。バックホー等の重機により増加材投入ホッパ８２にその上側から投入された混練助材Ｃは、ベルトコンベヤ８２の図４中矢印方向への回転による搬送作用で、増加材投入ホッパ８１の出口８１ａから一定量ずつ搬出されてベルトコンベヤ８２の搬送端から落下してホッパ５２に投入される。
【００４７】この混練助材投入機５７により処理胴部５１ａに投入される混練助材Ｃには、砕石等の小石又は木材チップ等が使用される。そして、混練助材投入機５７は、木材チップだけ、又は小石だけ、或はこれら両者を共に投入する。混練助材Ｃは、前記溶液タイプの土改良剤５３ａとは反応しないでの、その投入の時期は、土改良剤５３ａの投入と同時でもその前後にずらしてもよい。
【００４８】なお、混練助材投入機５７の代りにバックホー等の重機により混練助材Ｃを直接ホッパ５２に投入してもよいが、前記投入機５７を用いることは混練装置１２での処理能力に合わせて混練助材Ｃを定量づつ連続的に投入でき、それにより、攪拌体５４の駆動に対する負荷の変動を抑制できる点で優れている。
【００４９】この混練助材投入機５７は、土の改良目的に応じて混練能力をより高める必要がある場合に使用されるものであり、この目的以外の土改良をする場合には休止状態として待機させ、又は省略しても差し支えない。
【００５０】図４に示すように混練装置本体５１の前記入口側上方には、前記強度増加材投入機５６がホッパ５２に対向して配置されている。この強度増加材投入機５６により処理胴部５１ａに投入される強度増加材Ｂには、セメントや生石灰等が使用され、強度増加材投入機５６は、セメントだけ、又は生石灰だけ、或はこれら両者を共に投入する。この投入は、前記溶液タイプの土改良剤５３ａの投入とは時期をずらして、例えば土改良剤５３ａの投入に先立って実行される。それにより、同時投入の場合のように土改良剤５３ａと強度増加材Ｂとが反応して、土改良剤５３ａによる土改良機能が低下することを防止することができる。
【００５１】強度増加材投入機５６は、土の改良目的、つまり、改良土に強度が必要な場合において使用されるものであり、この目的以外の土改良をする場合には休止状態として待機させ、又は省略しても差し支えない。
【００５２】なお、前記強度増加材投入機５６の代りにバックホー等の重機により強度増加材Ｂを直接ホッパ５２に投入してもよいが、前記投入機５６を用いることは混練装置１２での処理能力に合わせて強度増加材Ｂを定量づつ連続的に投入でき、それにより、攪拌体５４の駆動に対する負荷の変動を抑制できる点で優れている。
【００５３】前記石灰混合器１３は、生石灰を蓄えた石灰タンク９１、このタンク９１から生石灰を搬出する石灰搬送器９２、搬送された生石灰を所定量づつ供給する石灰定量供給フィーダ９３、及び混合機９４とを備えて形成されている。石灰定量供給フィーダ９３は、第２フィーダ１５の中間において、このフィーダ１５により搬送される改良対象土に生石灰を適量づつ供給するのに使用されている。
【００５４】混合機９４は、例えば前記２軸式の混練装置１２において、その排出部５５側の底壁部分を網目状に形成するとともに、改良剤投入器５３、強度増加材投入機５６、混練助材投入機５７を省略した点を除いて前記混練装置１２と略同様な構成であり、重複を避けるために詳しい説明は省略する。前記網目状に形成された改良土排出部からはそのメッシュより小さい粒度の砂状改良土のみが通過でき、排出部からは前記改良土排出部を通過不能な大きさの土塊等が最終異物として通過できるようになっている。
【００５５】この混合機９４には第１～第３の搬送ベルトコンベヤ９５～９７が付設されている。第１搬送ベルトコンベヤ９５は、混合機９４の改良土排出部を通って排出される改良土を第２搬送ベルトコンベヤ９６に受け渡すために用いられている。第２搬送ベルトコンベヤ９６は、第１搬送ベルトコンベヤ９５側の端部を中心にして図２（Ａ）中θの範囲を回動可能であり、その回動によって、搬送する改良土を複数ヶ所例えば三ヵ所に山積みするために用いられている。図２（Ａ）（Ｂ）中Ｄは山積みされた改良土を示している。又、第３搬送ベルトコンベヤ９７は、混合機９４の異物用排出部を通って排出される所定粒度以上の最終異物を受取って山積みするために用いられている。図２（Ａ）中Ｅは山積みされた最終異物を示している。
【００５６】前記構成の土改良装置により含水比の高い建設残土等の原料土Ａを以下のように改良できる。
【００５７】土改良装置を駆動した状態で、その前処理装置本体２１の処理胴部２１ａ内には、土投入装置２９を介して原料土Ａがホッパ２２を通って供給されるとともに、この供給と同時に適量の土改良剤２３ａが改良剤投入器２３からホッパ２２を通って供給される。そのため、回転駆動されている攪拌体２４によって、原料土Ａ及び土改良剤２３ａが攪拌され混ぜられながら、異物排出部２５側に移送される。
【００５８】こうした移送において、対象土排出部２６のピッチより大きい原料土Ａ中の異物が、対象土排出部２６を下方に通過することなく異物排出部２５を通って前処理装置本体２１外に排出される一方で、原料土Ａ中の前記異物よりも小さい土成分が、改良すべき対象の土（改良対象土）として対象土排出部２６を下方に通り抜けて、第１フィーダ１４に受け渡される。
【００５９】この場合、既述のように処理胴部２１ａ内で攪拌される原料土Ａには「ソイルハード」等の土改良剤２３ａが添加されてかき混ぜられているので、この改良剤２３ａが原料土Ａの土粒子間の遊離水に溶け込んで、擬似吸着水として土粒子の表面に付着する。こうした土改良剤２３ａへの遊離水の吸収により、遊離水が土粒子同士を付着させようとする作用が低下するので、前記原料土Ａと土改良剤２３ａとの混合が進行するに従い、原料土Ａの土成分（改良対象土）が容易にばらけて粒状化される。すなわち、こうした粒状化により、改良対象土の性質を、べとつかないように変えることができる。
【００６０】そのため、前処理装置１１において原料土Ａと土改良剤２３ａとが反応する以前に、原料土Ａが接する入口部を除く前処理装置本体２１の内側部分、異物排出部２５、及び対象土排出部２６等にべとついた土が付着することを抑制できるとともに、以上のように粒状化され性質が変えられて対象土排出部２６を通り第１フィーダ１４に供給された改良対象土が、第１フィーダ１４及び混練装置１２の入口部等にべとついて付着することを抑制できる。なお、この場合に、溶液タイプの土改良剤２３ａを用いる場合には、前処理装置１１での動力負担を軽減できるとともに、原料土との混合が容易になり改良対象土の粒状化を促進し易い点で優れている。
【００６１】前記のように前処理装置１１において土をある程度粒状化することにより、土改良装置の機能保全のために運転中又は停止中に、改良対象土が接する前記各部分に付着した土を人為的に除去する作業の間隔や範囲を少なくできる。そして、このように付着残土の除去が簡易となるに伴い、土改良装置の稼働率を向上でき、改良土の生産性を向上できるとともに、付着残土の除去作業における作業上の安全面も向上できる。
【００６２】更に、原料土Ａを改良対象土と異物（ガラ）とに分別する前処理装置１１において、土改良剤２３ａの添加による既述の粒状化を行ったから、粒状化された土が異物から剥がれ易くなる。そのため、異物とともに廃棄される土の量が減る一方で、その分改良対象土の量が増えるので、原料土の再利用率を向上できるとともに、異物の廃棄に際しても付着残土が減った分だけ土の廃棄量を減らすことができる。
【００６３】又、第１フィーダ１４により混練装置１２に搬送された改良対象土は、この混練装置１２において投入される溶液タイプの土改良剤５３ａとを混合される。そのため、改良対象土の遊離水と土改良剤５３ａとの反応により、遊離水が土粒子の表面に固定されて、更に改良対象土の粒状化が促進され造粒される。
【００６４】この混練装置１２での造粒のメカニズムは図６（Ａ）～（Ｃ）に示されている。これらの図中Ｚは土粒子、Ｙは遊離水、Ｘは土改良材剤被膜、Ｗは擬似固定水を示している。土改良剤５３ａが添加される前の改良対象土は、図６（Ａ）に示すように土粒子Ｚ同士が遊離水Ｙにより結合された状態にあり、この改良対象土に土改良剤５３ａが添加されると、遊離水Ｙが土改良剤５３ａに吸水されるとともに、図６（Ｂ）に示すように遊離水Ｙ中に土改良剤５３ａが溶解して形成される土改良材剤被膜Ｘにより土粒子Ｚ郡が被覆される。そして、この状態で攪拌体５４により機械的に攪拌されることにより、図６（Ｃ）に示すように個々の土粒子Ｚが被膜内において合体して粒状化するとともに、その表面に遊離水が擬似固定水Ｗとして固定される。すなわち、このようにして改良対象土が粒状化土粒子Z1に変化される。
【００６５】以上のような混練装置１２での造粒においては既述のように土改良剤５３ａに溶液タイプのものを使用したので、粉末タイプの土改良剤に比較して、改良対象土への浸透が格段に速く行われ、それに伴い、投入された改良対象土を素早く粒状化土粒子Z1に変えることができる。
【００６６】そのため、混練装置１２において攪拌体５４を回転させて改良対象土を攪拌するのに必要とする減速機付き電動機６７の出力を小さくできるとともに、より多量の改良対象土を粒子化することができる。しかも、本実施形態では、混練装置１２に供給される改良対象土は前処理装置１１により既にある程度粒状化されているので、混練装置１２においては、より細かく砂状に粒状化する造粒が可能である。
【００６７】このように溶液タイプの土改良剤５３ａを使用し、その改良対象土への混じり込みを容易にし素早い造粒ができることにより、含水比や粘性が高い改良対象土を改良する場合においても、その土を攪拌する攪拌体５４を回転駆動するための減速機付き電動機６７の出力を小さくできる。そのため、混練装置１２のコスト及び運転コストを低く抑制できるとともに、前記電動機６７の出力が小さくても、混練不足となることがなく十分に混練することができるから、後述する石灰混合工程３を経ることによって、所望の改良土が得ることができ、かつ、その歩留まりも向上できるものである。しかも、混練不足を解消するために、混練装置を複数使用する必要もないため、設置スペースを多く必要としたり、混練のための設備費や土改良剤５３ａをより多く使用する必要もなく、所望の混練を短時間で簡易に行うことができる。
【００６８】又、前記混練工程２においては、必要により強度増加材投入機５６から強度増加材Ｂが処理胴部５１ａ内に投入され、同様に混練助材投入機５７から混練助材Ｃが処理胴部５１ａ内に投入される。
【００６９】前記土改良材５３ａの投入に先立って強度増加材投入機５６から強度増加材Ｂとしてセメント又は生石灰の内の少なくとも一方が投入された場合には、その強度増加材Ｂの吸水作用により、改良対象土の水分量を減らすことができるに伴い、土改良材５３ａの負担を減じ、それに応じて改良対象土への土改良材５３ａの投入量を減らすことができる。又、投入された強度増加材Ｂにより改良される土の強度を土粒子の内外から向上させることができる。すなわち、強度増加材Ｂが土粒子の内部に入り込んで後述のポゾラン反応により土粒子が強化されるとともに、土粒子の外面でのポゾラン反応に伴い土粒子の表面に強化膜を生成して土粒子が強化される。しかも、既述のように改良対象土の水分量を減らすことができるに伴い、改良対象土がよりばらけ易くなるので、攪拌体５４の回転に対する改良対象土の抵抗が少なくなり、混練能力を向上できる。
【００７０】又、土改良材５３ａの投入と例えば同時に混練助材投入機５７から混練助材Ｃが投入された場合には、攪拌体５４の回転に伴う混練能力を向上することができる。すなわち、混練助材Ｃとして木材チップを投入した場合には、このチップの吸水作用により、改良対象土の水分量を減らすことができるに伴い、改良対象土がよりばらけ易くなるので、攪拌体５４の回転に対する改良対象土の抵抗が少なくなり、混練能力を向上できる。しかも、既述の吸水に伴い土改良材５３ａの負担を減じ、それに応じて改良対象土への土改良材５３ａの投入量を減らすことができる。又、混練助材Ｃとして小石を投入した場合には、この小石が攪拌体５４の攪拌羽根６５等により処理胴部５１ａ内で弾かれることに伴い、この小石の動きによっても改良対象土を攪拌することができ、それにより混練能力を向上できる。
【００７１】前記混練装置１２での以上の造粒後に、その排出部５５から排出された砂状の改良対象土は、第２フィーダ１５に受け渡され、このフィーダ１５により搬送され石灰混合装置１３に供給される。そして、第２フィーダ１５での搬送途上において、このフィーダ１５上の砂状の改良対象土には石灰混合装置１３により適量の生石灰が供給されるから、石灰混合装置１３の混合機９４には、既述のように造粒化された改良対象土が生石灰とともに投入される。
【００７２】この混合機９４は投入された改良対象土と生石灰とを混合させる。それにより、改良対象土の土粒子の表面に生石灰が被覆され、この生石灰と土改良剤とがポゾラン反応し、この反応により強度が発現される。
【００７３】この石灰混合装置１３での造粒のメカニズムは図６（Ｄ）（Ｅ）に示されている。これらの図中Z1は粒子化土粒子、Ｖは反応層、Ｔは表面硬化層を示している。図６（Ｃ）のように外周に擬似固定水Ｗが固定化された改良対象土に生石灰が添加されると、これら生石灰と擬似固定水Ｗとがポゾラン反応を起こして、前記土改良材５３ａが不溶化される。つまり、被覆した生石灰が擬似固定水Ｗの水と反応して消石灰となる反応を起こすため、図６（Ｄ）に示すように粒状化土粒子Z1の外周の水が消失してこの外周に反応層Ｖが形成される。そして、この反応層Ｖは時間の経過に伴い養生されて表面硬化層Ｔとなるから、図６（Ｅ）に示すように粒状化土粒子Z1はその外周の石灰分布が高い表面硬化層Ｔにより強度が増加される。すなわち、以上のようにして前記原料土から分別された改良対象土が、流動性及び強度を備えた砂状の改良土に改良される。
【００７４】なお、本発明は前記一実施形態には制約されない。例えば、前記一実施形態においては前処理装置において土改良材を投入したが、これは省略してもよい。
【００７５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００７６】土改良方法に係る発明によれば、原料土を改良するに際して、前処理工程において異物と分別された改良対象土を混練する際に添加され、この対象土が含んでいる遊離水を吸収し前記改良対象土を粒状化する土改良剤に、改良対象土への浸透性が高い溶液タイプの土改良剤を採用したから、改良対象土の粒状化が素早く行われるとともに、この溶液タイプの土改良剤と改良対象土とを混練するのに要する動力も小さくて済み、簡易に混練できる。そのため、混練不足となることがなく十分に混練できるから、次に石灰混合工程を経ることによって、所望の改良土を得ることができ、かつ、その歩留まりを向上できる。
【００７７】そして、前記混練工程において、強度増加材を加えて混練をする発明方法、及び前記強度増加材にセメント又は生石灰の内の少なくとも一方を用いて混練をする発明方法によれば、強度増加材が改良対象土中の水分を吸収することにより溶液タイプの土改良剤の使用量を少なくできるとともに、土粒子の表面に強化膜が生成されて土粒子が強化されるので、改良土の強度を向上することができる。
【００７８】又、前記混練工程において、混練助材を加えて混練をする発明方法、及び前記混練助材に木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を用いて混練をする発明方法によれば、混練される改良対象土がばらけ易く、混練に対する改良対象土の抵抗が少なくなるので、混練能力を向上することができる。
【００７９】又、前記土改良方法を実行する土改良装置に係る発明によれば、原料土を改良するに際して、前処理装置において異物と分別された改良対象土を混練装置で混練する際に添加され、この対象土が含んでいる遊離水を吸収し前記改良対象土を粒状化する土改良剤に、改良対象土への浸透性が高い溶液タイプの土改良剤を採用したから、改良対象土の粒状化が素早く行われるとともに、この溶液タイプの土改良剤と改良対象土とを混練するのに要する混練装置の動力も小さくて済み、簡易に混練できる。そのため、混練不足となることがなく十分に混練できるから、次に石灰混合装置を経ることによって、所望の改良土を得ることができ、かつ、その歩留まりを向上できる。
【００８０】そして、前記混練装置において、強度増加材投入機を備えて、この投入機から投入された強度増加材と改良対象土と溶液タイプの土改良剤とを混練をする発明装置、及びセメント又は生石灰の内の少なくとも一方を前記強度増加材として投入して混練をする発明装置によれば、強度増加材が改良対象土中の水分を吸収することにより溶液タイプの土改良剤の使用量を少なくできるとともに、土粒子の表面に強化膜が生成されて土粒子が強化されるので、改良土の強度を向上することができる。
【００８１】又、前記混練工程において、混練助材投入機を備えて、この投入機から投入された混練助材と改良対象土と溶液タイプの土改良剤とを混練をする発明装置、及び木材チップ又は小石の内の少なくとも一方を前記混練助材として投入して混練をする発明装置によれば、混練される改良対象土がばらけ易く、混練装置に対する改良対象土の抵抗が少なくなるので、混練能力を向上することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２０８【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
【出願日】	平成１２年５月２５日（２０００．５．２５）
【代理人】	【識別番号】１０００５８４７９【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦（外５名）
【公開番号】	特開２００１－３２９５６３（Ｐ２００１－３２９５６３Ａ）
【公開日】	平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０）
【出願番号】	特願２０００－１５４９０６（Ｐ２０００－１５４９０６）