特許 6851882 カルシア改質土の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6851882

(24)【登録日】2021年3月12日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】カルシア改質土の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 17/02 20060101AFI20210322BHJP

   E02F 7/00 20060101ALI20210322BHJP

   C09K 17/06 20060101ALI20210322BHJP

   C09K 103/00 20060101ALN20210322BHJP

【ＦＩ】

   C09K17/02 P

   E02F7/00 D

   C09K17/06 P

   C09K103:00

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-74139(P2017-74139)

(22)【出願日】2017年4月4日

(65)【公開番号】特開2018-177841(P2018-177841A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】赤司 有三

(72)【発明者】

【氏名】太田 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】山越 陽介

(72)【発明者】

【氏名】野村 明弘

(72)【発明者】

【氏名】田中 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】桑原 拓馬

【審査官】 横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１８０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３１６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１９５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７３２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５６５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６５２３１０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ１７／００−１７／５２

Ｃ０９Ｋ１０３／００

Ｅ０２Ｆ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

浚渫土とカルシア改質材とを混合して、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土を製造するカルシア改質土の製造方法であって、
カルシア改質土に含まれる水分とカルシア改質材との質量比率を水カルシア比とし、現場で使用する浚渫土および所定の仕様のカルシア改質材で作製したカルシア改質土について一軸圧縮試験を行うことにより、前記水カルシア比と、カルシア改質土の一軸圧縮強さとの相関関係を予め把握しておき、この相関関係と、所望の一軸圧縮強さとに基づいて、この所望の一軸圧縮強さを得るために必要な前記水カルシア比の許容範囲を決定し、混合する浚渫土および前記所定の仕様のカルシア改質材に含まれている水分とこのカルシア改質材との質量比率を現場水カルシア比とし、この現場水カルシア比を前記許容範囲内にしてカルシア改質土を製造するに際して、前記混合する浚渫土の単位体積当たりの水分の質量を、その浚渫土の湿潤密度、土粒子密度および水密度に基づいて算出し、前記土粒子密度および水密度には予め把握されている範囲内での所定値を用い、算出した前記混合する浚渫土の単位体積当たりの水分の質量と前記許容範囲の水カルシア比とに基づいて、前記混合する浚渫土の単位体積当たりの前記所定の仕様のカルシア改質材の混合質量を算出し、算出した前記混合質量とこのカルシア改質材の表乾密度とに基づいて、製造するカルシア改質土の単位体積当たりのこのカルシア改質材の体積混合比率を算出して、前記表乾密度には予め把握している値を使用し、現場では算出した前記体積混合比率で前記浚渫土とこのカルシア改質材とを混合することを特徴とするカルシア改質土の製造方法。

【請求項2】

前記水カルシア比毎に、前記体積混合比率と、前記混合する浚渫土の湿潤密度との相関関係を予め把握しておき、この相関関係と、前記混合する浚渫土の湿潤密度と、前記許容範囲の水カルシア比とに基づいて、現場で前記浚渫土と前記所定の仕様のカルシア改質材とを混合する際に用いる前記体積混合比率を決定する請求項１に記載のカルシア改質土の製造方法。

【請求項3】

製造したカルシア改質土の湿潤密度を測定し、この測定した湿潤密度と予め把握している混合した前記浚渫土の湿潤密度および前記所定の仕様のカルシア改質材の表乾密度とに基づいて、製造したカルシア改質土の単位体積当たりの前記カルシア改質材の体積混合比率を算出し、算出したこの体積混合比率と、このカルシア改質土を製造した際の前記カルシア改質土の単位体積当たりの前記カルシア改質材の体積混合比率とを比較して、前記カルシア改質土を製造する過程での不具合の有無を把握する請求項１または２に記載のカルシア改質土の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浚渫土と製鋼スラグから形成されたカルシア改質材の混合物であるカルシア改質土の製造方法に関し、さらに詳しくは、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土をより確実に製造することができるカルシア改質土の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

浚渫土を強度改良する改質材として、鉄鋼精製の過程で副産物として生じる製鋼スラグから形成されたカルシア改質材が使用されている。浚渫土にカルシア改質材を混合して製造されたカルシア改質土は、浅場や干潟、藻場などの造成材料として活用される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

従来、浚渫土とカルシア改質材とを概略的な目安の体積混合比（例えば、泥土：カルシア改質材＝７：３）で混合することにより、カルシア改質土を製造している。しかしながら、このような体積混合比を浚渫土の性状が異なる場合にも適用しているため、製造されたカルシア改質土の強度（一軸圧縮強さ）にバラツキが生じている。そのため、より品質の安定したカルシア改質土を製造するには改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１７３２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土をより確実に製造することができるカルシア改質土の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明のカルシア改質土の製造方法は、浚渫土とカルシア改質材とを混合して、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土を製造するカルシア改質土の製造方法であって、カルシア改質土に含まれる水分とカルシア改質材との質量比率を水カルシア比とし、現場で使用する浚渫土および所定の仕様のカルシア改質材で作製したカルシア改質土について一軸圧縮試験を行うことにより、前記水カルシア比と、カルシア改質土の一軸圧縮強さとの相関関係を予め把握しておき、この相関関係と、所望の一軸圧縮強さとに基づいて、この所望の一軸圧縮強さを得るために必要な前記水カルシア比の許容範囲を決定し、混合する浚渫土および前記所定の仕様のカルシア改質材に含まれている水分とこのカルシア改質材との質量比率を現場水カルシア比とし、この現場水カルシア比を前記許容範囲内にしてカルシア改質土を製造するに際して、前記混合する浚渫土の単位体積当たりの水分の質量を、その浚渫土の湿潤密度、土粒子密度および水密度に基づいて算出し、前記土粒子密度および水密度には予め把握されている範囲内での所定値を用い、算出した前記混合する浚渫土の単位体積当たりの水分の質量と前記許容範囲の水カルシア比とに基づいて、前記混合する浚渫土の単位体積当たりの前記所定の仕様のカルシア改質材の混合質量を算出し、算出した前記混合質量とこのカルシア改質材の表乾密度とに基づいて、製造するカルシア改質土の単位体積当たりのこのカルシア改質材の体積混合比率を算出して、前記表乾密度には予め把握している値を使用し、現場では算出した前記体積混合比率で前記浚渫土とこのカルシア改質材とを混合することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、水カルシア比とカルシア改質土の一軸圧縮強さとの相関関係を予め把握しておくことで、その相関関係と所望の一軸圧縮強さとに基づいて、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土を製造するのに必要な水カルシア比の許容範囲を精度よく決定できる。そして、現場カルシア比を決定した許容範囲内にして浚渫土とカルシア改質材とを混合することで、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土をより確実に製造することができる。これにより、品質のバラツキを小さくしてカルシア改質土を製造することが可能となる。前記混合する浚渫土の単位体積当たりの水分の質量は、例えば、その浚渫土の湿潤密度、土粒子密度および水密度に基づいて算出する。

【0008】

前記水カルシア比毎に、前記現場水カルシア比を前記許容範囲内にするために必要となる前記カルシア改質土の単位体積当たりの前記カルシア改質材の体積混合比率と、前記混合する浚渫土の湿潤密度との相関関係を予め把握しておき、この相関関係と、前記混合する浚渫土の湿潤密度とに基づいて決定した前記体積混合比率で前記浚渫土と前記カルシア改質材とを混合することもできる。水カルシア比毎に、カルシア改質材の体積混合比率と、混合する浚渫土の湿潤密度との相関関係を予め把握しておくと、所望の一軸圧縮強さに基づいて水カルシア比の許容範囲を決定し、混合する浚渫土の湿潤密度を測定するだけで、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土を製造するのに必要なカルシア改質材の体積混合比率を決定できる。作業が簡便化するので、カルシア改質土の製造効率を大幅に向上させることができる。

【0009】

製造したカルシア改質土の湿潤密度を測定し、この測定した湿潤密度と予め把握している混合した前記浚渫土の湿潤密度および前記カルシア改質材の表乾密度とに基づいて、製造したカルシア改質土の単位体積当たりの前記カルシア改質材の体積混合比率を算出し、算出したこの体積混合比率と、このカルシア改質土を製造した際の前記カルシア改質土の単位体積当たりの前記カルシア改質材の体積混合比率とを比較するとよい。製造したカルシア改質土の湿潤密度を測定して算出したカルシア改質材の体積混合比率と、製造した際のカルシア改質材の体積混合比率とを比較することで、カルシア改質土を製造する過程で不具合の有無を把握できる。これにより、製造したカルシア改質土の品質を厳しくチェックできるので品質の安定したカルシア改質土を製造するには益々有利になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】カルシア改質土の製造工程を例示する説明図である。

【図2】水カルシア比とカルシア改質土の一軸圧縮強さとの相関関係を例示するグラフ図である。

【図3】本発明のカルシア改質土の製造方法の一例を示すフロー図である。

【図4】水カルシア比毎の浚渫土の湿潤密度とカルシア改質材の体積混合比率との相関関係を例示するグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明のカルシア改質土の製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0012】

図１に例示するように、本発明では、浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを混合することにより、所望の一軸圧縮強さを有するカルシア改質土Ｐを製造する。この実施形態では、バックホウ１により浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを撹拌混合してカルシア改質土Ｐを製造している。

【0013】

浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとの混合は、バックホウ１ではなく、ミキサーなどの混合機等を使用して行うこともできる。また、浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃの他に必要に応じて他の部材を少量混合することもできる。カルシア改質材Ｃは、高炉で製造された銑鉄を転炉で精錬する工程で生成される製鋼スラグを成分管理、粒度調整した材料である。カルシア改質材の主成分は、石灰、二酸化珪素、酸化鉄である。

【0014】

本発明では、カルシア改質土Ｐに含まれる水分とカルシア改質材Ｃとの質量比率を水カルシア比Ｘａとする。また、現場において混合する浚渫土Ｓおよびカルシア改質材Ｃに含まれている水分とカルシア改質材Ｃとの質量比率を現場水カルシア比Ｘｂとする。この実施形態では、水カルシア比Ｘａおよび現場水カルシア比Ｘｂとして、カルシア改質土Ｐ（浚渫土Ｓおよびカルシア改質材Ｃ）に含まれる水分の質量をカルシア改質材Ｃの質量で除した値を採用している。

【0015】

尚、水カルシア比Ｘａおよび現場水カルシア比Ｘｂには、カルシア改質材Ｃの質量をカルシア改質土Ｐに含まれる水分の質量で除した値を採用することもできる。その場合には、以下で説明する水カルシア比Ｘａおよび現場水カルシア比Ｘｂをそれぞれ逆数として扱うことで同様の結果を得ることができる。

【0016】

本発明者らは、様々な性状の浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとの配合試験を重ねた結果、図２に示すように、カルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕと水カルシア比Ｘａとの間に高い相関関係があることを知得した。図２のグラフ縦軸はカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕを対数目盛で示し、グラフ横軸は水カルシア比Ｘａを示している。

【0017】

本発明では、このカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕと水カルシア比Ｘａとの相関関係を利用して、カルシア改質土Ｐの製造を行う。本発明の製造方法の手順は図３に例示するフロー図のとおりである。

【0018】

本発明では予め、現場で使用する浚渫土および所定の仕様のカルシア改質材Ｃで作製したカルシア改質土について、水カルシア比Ｘａとカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕとの相関関係を把握する。水カルシア比Ｘａとカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕとの相関関係は、浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとの配合試験（一軸圧縮試験）を行ない、図２に示すように、その試験結果をグラフ化することで把握できる。この水カルシア比Ｘａとカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕとの相関関係は、様々な現場において汎用的に使用できる。

【0019】

カルシア改質土Ｐを製造する際には、この予め把握しておいた相関関係と、カルシア改質土Ｐに望まれる一軸圧縮強さｑｕとに基づいて、この所望の一軸圧縮強さｑｕを得るために必要な水カルシア比Ｘａの許容範囲を決定する。

【0020】

例えば、所望の一軸圧縮強さｑｕが２４ｋＮ／ｍ^２である場合には、図２を参照して、一軸圧縮強さｑｕが２４ｋＮ／ｍ^２を満足するような水カルシア比Ｘａの許容範囲を決定する。この実施形態の場合には、水カルシア比Ｘａの許容範囲を例えば、４５％〜５０％と決定する。

【0021】

そして、カルシア改質土Ｐを製造する現場では、現場水カルシア比Ｘｂを、決定した水カルシア比Ｘａの許容範囲内にしてカルシア改質土Ｐを製造する。この実施形態の場合には、現場水カルシア比Ｘｂが４５％〜５０％になるように浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを混合する。

【0022】

現場水カルシア比Ｘｂを決定した許容範囲内にするために必要となる、カルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍは、以下の手順で算出することができる。

【0023】

まず、浚渫土Ｓが飽和（間隙が水で飽和）しているとし、混合する浚渫土Ｓの単位体積あたりの質量を示す湿潤密度ρｍ（ｇ／ｃｍ^３）を測定し、この測定した浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍと、浚渫土Ｓの土粒子密度ρｓ（ｇ／ｃｍ^３）と、浚渫土Ｓが含む水（海水）の密度ρｗ（ｇ／ｃｍ^３）とを下記（１）式に代入することにより、混合する浚渫土Ｓの含水比Ｗｍ（％）を算出する。

含水比は土粒子の質量に対する水の質量の割合である。

【0024】

尚、浚渫土Ｓの土粒子密度ρｓは、浚渫された場所や土の種類によらず概ね２．６０ｇ／ｃｍ³〜２．７０ｇ／ｃｍ³であるので、浚渫土Ｓの土粒子密度ρｓは例えば、２．６５ｇ／ｃｍ³として計算することができる。同様に、浚渫土Ｓが含む水の密度ρｗは概ね１．０２ｇ／ｃｍ³〜１．０４ｇ／ｃｍ³であるので、水の密度ρｗは例えば、１．０３ｇ／ｃｍ３として計算することができる。

【0025】

次いで、（１）式で算出した浚渫土Ｓの含水比率Ｗｍを下記（２）式に代入することにより、浚渫土Ｓの単位体積当たりの水分の質量Ｗｗ（ｔ／ｍ^３）を算出する。

【0026】

そして、（２）式で算出した浚渫土Ｓの単位体積当たりの水分の質量Ｗｗと水カルシア比Ｘａとを下記（３）式に代入することにより、単位体積当りの浚渫土Ｓに対するカルシア改質材Ｃの混合質量Ｗｃ（ｔ／ｍ^３）を算出する。

【0027】

次いで、（３）式で算出した単位体積当りの浚渫土Ｓに対するカルシア改質材Ｃの混合質量Ｗｃとカルシア改質材Ｃの表乾密度ρｃ（ｔ／ｍ^３）とを下記（４）式に代入することにより、カルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍ（％）を算出する。

尚、カルシア改質材Ｃの表乾密度ρｃは予め把握しておくことができるので、現場において測定する必要はない。

【0028】

上述した手順で、決定した水カルシア比Ｘａの許容範囲の上限（例えば、５０％）と下限（例えば、４５％）についてそれぞれカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍを算出することで、現場水カルシア比Ｘｂを許容範囲内にするために必要となるカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍの許容範囲を算出することができる。現場では、カルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍが、この算出した許容範囲内になるように浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを混合する。

【0029】

このように本発明では、水カルシア比Ｘａとカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕとの相関関係を予め把握しておくことで、その相関関係と所望の一軸圧縮強さｑｕとに基づいて、所望の一軸圧縮強さｑｕを有するカルシア改質土Ｐを製造するのに必要な水カルシア比Ｘａの許容範囲を精度よく決定できる。そして、現場カルシア比Ｘｂを決定した許容範囲内して浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを混合することで、所望の一軸圧縮強さｑｕを有するカルシア改質土Ｐをより確実に製造することができる。これにより、品質のバラツキを小さくしてカルシア改質土Ｐを製造することが可能となる。

【0030】

上記の（１）式〜（４）式により、質量比率である現場水カルシア比Ｘｂ（水カルシア比Ｘａ）をカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍに置き換えると、カルシア改質材Ｃの計量作業が行い易くなるので、カルシア改質土Ｐの製造効率を向上させるには有利になる。

【0031】

上記の（１）式〜（４）式の変数は、水カルシア比Ｘａと、カルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍと、混合する浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍである。それ故、図４に示すように、上記の（１）式〜（４）式は、式を整理することで、水カルシア比Ｘａ毎のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍと混合する浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍとの相関関係としてグラフ化することもできる。

【0032】

図４のグラフ縦軸はカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍを示しており、グラフ横軸は浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍを示している。グラフ上の直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、それぞれ水カルシア比Ｘａを４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％とする場合のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍと浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍとの相関関係を示している。

【0033】

このように、水カルシア比Ｘａ毎に、カルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍと、混合する浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍとの相関関係を予め把握しておくと、所望の一軸圧縮強さｑｕに基づいて水カルシア比Ｘａの許容範囲を決定し、混合する浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍを測定するだけで、図４のグラフ図を参照して、所望の一軸圧縮強さｑｕを有するカルシア改質土Ｐを製造するのに必要なカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍを決定することが可能となる。

【0034】

また、水カルシア比Ｘａとカルシア改質土Ｐの一軸圧縮強さｑｕには高い相関関係があるので、一軸圧縮強さｑｕの異なるカルシア改質土Ｐを製造する場合にも、図４のグラフ図を参照してそれぞれの一軸圧縮強さｑｕに相当する水カルシア比Ｘａを選択することで、それぞれの一軸圧縮強さｑｕに合ったカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍを容易に決定することが可能となる。

【0035】

図２と図４に示すような２つのグラフ図を予め用意しておけば、現場においては、混合する浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍを測定するだけで、所望の一軸圧縮強さｑｕを有するカルシア改質土Ｐを製造するのに適したカルシア改質材Ｃの体積混合率Ａｍの許容範囲を容易に少ない工数で把握することが可能となる。それ故、作業が簡便化するので、カルシア改質土Ｐの製造効率を大幅に向上させることができる。

【0036】

浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとを混合した後には、製造したカルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｔと、カルシア改質土Ｐを製造した際のカルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍとを比較することで製造したカルシア改質土Ｐの品質を確認する。この工程は任意であるが実施することが好ましい。

【0037】

製造したカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｔは、製造したカルシア改質土Ｐの湿潤密度ρｔを測定し、この測定した湿潤密度ρｔと予め把握している混合した浚渫土Ｓの湿潤密度ρｍおよびカルシア改質材Ｃの表乾密度ρｃとに基づいて下記（５）式により、算出することができる。

【0038】

浚渫土Ｓとカルシア改質材Ｃとが決定した現場水カルシア比Ｘｂの許容範囲内で適切に混合された場合には、製造したカルシア改質土Ｐの単位体積当たりのカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｔは、製造した際のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍの許容範囲内の数値となる。一方で、製造後のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｔが、製造した際のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍの許容範囲を外れた数値となった場合には、計量作業や混合作業に不具合があり、製造したカルシア改質土Ｐが所望の一軸圧縮強さｑｕを満足していない可能性がある。

【0039】

このように、製造したカルシア改質土Ｐの湿潤密度ρｔを測定して算出したカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｔと、製造した際のカルシア改質材Ｃの体積混合比率Ａｍとを比較することで、カルシア改質土Ｐを製造する過程で不具合の有無を把握できる。これにより、製造したカルシア改質土Ｐの品質を厳しくチェックできるので品質の安定したカルシア改質土Ｐを製造するには益々有利になる。

【符号の説明】

【0040】

１ バックホウ
Ｓ 浚渫土
Ｃ カルシア改質材
Ｐ カルシア改質土

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】