高含水泥土の再資源化を目指 した軽量繊維質固化処理土の

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研 究 論 文

高含水泥土の再資源化を目指 した軽量繊維質固化処理土の 生成 に関する研究

高 橋 弘

,

, ***

大 谷 雅 之 ,**** 石 井 知 征 *****

St udyont heRe c yc l i ngSys t e m ofLi ght we i ghtFi be r ‑ St abi l i z e dLandf i l lMat e r i al s f r om Hi gh‑ Wat e rCont e ntCons t r uc t i onSl udge

Hi r os hiTAXAHAS H I† ,Mas at oMoRI † † ,Kouj iKuMAKURA† † † Mas ayukiOHT ANI † HIandTomoyukil s HI I † I † † †

Cons t r uc t i ons l udgei st het ypi c alhi ghwat e r ‑ c ont e ntmudandi spr oduc e dmor et han1 0 mi l l i ont onpe rye arf r om t hec ons t r uc t i ons i t e si nJapan. Howe v e r,t her e c yc l i ngr at eoft he c ons t r uc t i ons l udgei se xt r e me l yl ow. The r e f or e ,Wehav eal r e adyde ve l ope dane w r e c yc l i ng s ys t e m ofhi ghwat e r ‑ c ont e ntmudbyus i ngt hepa pe rde br i sandpol yme ri nor de rt oi nc r e as et he r e c yc l i ngr at eoft hec ons t r uc t i ons l udge . Byus i ngt hi ss ys t e m, 2 0 0 ‑ 5 0 0 % wat e rc o nt e ntmudhas be e nmodi f i e dt ot hel andf i l lmat e r i al sby2 0mi nut e smi xi ngpr oc e s s . Themodi f i e dmudhas s e ve r alf e at ur e sandoneoft hef e at ur e soft hemodi f i e dmudi sl i ght we i ght . Thef i e l dswhe

e l i ght we i ghtl andf i l lmat e r i al sar ee f f e c t i v e l yappl i e dwi l lbeasf ol l ows :

1 )Thel ar ges c al er e c l ai me dwor ks :

2 )At r e e ‑ pl ant i ngont her oof t opt opr e v e nthe ati s l and:

3 ) Me as ur e swor ksf orl ands l i de s :

I nt hi spape r,ac onc e ptofpr oduc i ngt hel i ght we i ghtl andf i l lmat e r i al sf r om t hec ons t r uc t i on s l udgei sde s c r i be d. I nor de rt ous et hemo di f i e dmuda

t hel i ght we i ghtl andf i l lmat e r i al s ,i ti s ve r yi mpor t antt oknowt hede ns i t yoft hemodi f i e dmud. Fur t he r mo r e ,t hee s t i mat i ono fwat e r c o nt e nti sal s oi mpor t antt ous et hemodi f i e dmudasv e ge t at i ons oi l s . The r e f or e ,t he or e t i c al c ons i de r at i onswe r ec ar r i e doutandt hemode l st oe s t i mat et hede ns i t yandwat e rc ont e ntof modi f i e dmudbyus i ngabover e c yc l i ngs ys t e m we r ede ve l o pe d. I nor de rt oe xami net heac c ur ac y oft hemode l ,t hes pe c i me nwe r emadebyus i ngt hei mi t at i onmudandac t ualc ons t r uc t i ons l udge , a ndt hede ns i t yandwat e rc o nt e nto ft hemodi f i e dmudwe r eme as ur e d. I twasc onf i r me dt hat t he s emode l sar eal mos tr e as o nabl ebyc o mpar i ngt hee s t i mat e dval ue sandac t ualone soft he modi f i e dmud. Byus i ngt he s emode l s,t hepr o duc t i ono fl i ght we i ghtl andf i l lma t e r i al swhi c h s at i s f yt hene c e s s ar ys t r e ngt handde ns i t yf ort hec ons t r uc t i onwor kwi l lbepos s i bl ebyadj us t i ng t hewat e rc ont e nto fi ni t i alc o ns t r uc t i ons l udge .

K

yWo T r d s:Re c yc l i ngSys t e m, Hi gh‑ wat e rc ont e nt ,Cons t r uc t i o ns l udge , Li ght we i ghtf i be r ‑ c e me nt s t abi l i z e dmud,Pape rde br i s

平成

1 5

4 月 1 5

*東北大学大学院環境科学研究科環境科学専攻

〒

9 8 0 ‑ 8 5 7 9

0 4

**森環境技術研究所

〒9 9 6 ‑ 0 0 7

7 ‑3 6

***八千代 エ ンジ二ヤ リング (樵)東京事業部

〒1 5 3 ‑ 8 6 3 9

1 ‑1 0 ‑2 3

* * * *

〒 1 5 2 ‑ 0 0 2 1

2 ‑l l ‑1 6

*****山形県最上総合支庁

〒9 9 6 ‑ 0 0 0 2

2 0 3 4

†°e p to fEn v i r o n me n t a ls t u d i e s ,Gr a d ua t eS c h o o lo fEn v i r o n‑

me n t a ls t u d l e S , To h o k uUn i v e r s i t y0 4Ao b a , Ar a ma k l , Ao b a ‑ k u , S e n d a 19 8 0 ‑ 8 5 7 9

†千MORII n s t l t u t ef o rEn v i r o n me n tTe c h n o l o g yCo . , Lt d 7 ‑ 3 60d a s h l ma C h o , S h l n J O9 9 6 ‑ 0 0 7 1

†千千Ya c h i y oEn g i n e e r l n gCoLt d .

1 ‑ 1 0 ‑ 2 3Na k a me g u r o , Me g u r o ‑ k u, To k yo1 5 3 ‑ 8 6 3 9

††††To k y oS o i l Re s e a r c hCo . Lt d .

2 ‑ l l ‑ 1 6Hi g a s h i g a o k a , Me g u r o ‑ k u, To k yo1 5 2 ‑ 0 0 2 1

†T†T†Mo g a mlAr e a Ge n e r a lBr a n c h Ad mi n l S t r a t i o n,Ya ma g a t a Pr e f e c t u r e2 0 3 40u ml C h l u e , Ka n a z a wa , S h i n j o9 9 6 ‑ 0 0 0 2

素材物性学雑誌

1 .

建設汚泥 は,建設工事 に伴 って発生す る掘削汚泥や微細 な泥 状土 などであ り,そのままでは盛土などに直接流用で きない｡

従 って,年間 1 , 0 0 0 万 トン以上 の建設汚泥が排 出されているに もかかわ らず,建設汚泥の リサイクル率 は低 く, ごく一部再利 用 されるものを除 き,大部分 は産業廃棄物である ｢ 汚泥｣ とし て中間処理施設で脱水処理を施すか,あるいは直接最終処分場 に持 ち込 まれている｡ しか しなが ら,処分場 の不足 ･遠隔化 は 深刻 な問題であ り,輸送 コス トの負担か ら建設汚泥の不法投棄 が後 を絶 たず, セメン ト系固化材が既 に含 まれている白硬性汚 泥の場合,汚泥が不法投棄場所で固化 して しまうなど大 きな問 題 となってお り,建設汚泥の有効利用が望 まれているのが現状 である｡

建設汚泥の処理法 としてほ,乾燥処理,脱水処理,固化処理

第

1 6

1

( 2 0 0 3

6

i

2 2

弘･森 雅人 ･熊倉宏治 ･大谷雅之 ･石井知征

などの方法が提案 されている1 ) ｡ しか し,乾燥処理では大 きな 仮置 き場が必要であ り,処理 に時間がかかる問題がある｡ また 脱水処理では,大型の圧縮 プ レスが必要であ り,建設現場で簡 単 に汚泥を処理す るのは難 しい｡ さらに脱水 ケーキを如何 に処 分す るか とい う問題が残 る｡固化処理 は,セメン ト系固化材 な どによ り固化処理す ることによって盛土材料 として リサイクル す る方法であ り,既 に流動化処理土工法 な どが提案 されてい る

｡ この工法 は泥水 とセメ ン ト系固化材 を混合 し流動化 さ せ, まだ固ま らないコンク リー トのようにポ ンプなどで流 し込 んで,埋 め戻 しなどの施工を行 う方法であるが, この工法 によ り生成 される固化処理土 は,一軸圧縮試験 における破壊 ひずみ が通常土 よ り小 さ く,品質改良が十分 とは言 えず盛土材 として の用途 に適 さない場合が多々ある｡つまり,生成 され る固化処 理土 はコンク リー トや岩石のような強度特性 を示すため,周辺 地盤や既存盛土 と固化処理土 による新設の盛土の間に剛性の相 違が生 じ,互 いのな じみが悪 く,地震時のよ うに盛土や基礎地 盤が大 きな変形を受 ける時には,剛性 の高 い部分 に局部的な変 形集 中 によ る ク ラ ックや過 大 な土圧 の発 生 が懸念 されて い

る

一方,吸水性の高分子系改良剤 (ポ リマー)を用いて汚泥を 再資源化す る工法 も提案 されているが

, この工法が適用で き る含水比 の範囲 は 1 0 0% 程度 までであ り, それを超 え る含水比 の泥水 に対 しては,上述 した流動化処理土工法のように泥水 に セメ ン ト系固化材 を添加 し,水和反応 によ り含水比 を 1 0 0% 程 度 までに低下 させ る必要がある｡ しか し,高含水比泥土の場合, 含水比 を低下 させ るためには大量 のセメ ン ト系固化材を添加す

る必要があ り,その結果,上述 したような固化処理土 と同 じ特 性 を示す ことにな り,強度上 の問題点が発生 して しまうことに なる｡

そ こで著者 らは,十分な品質特性を有す る盛土材料 として汚 泥の再資源化をはかるために,ヘ ドロや汚泥 に繊維質物質であ る故紙破砕物 と高分子系改良剤を添加 し,高含水比泥土を再資 電 源化す る工法 ( 以下,繊維質固化処理土工法 と記す)の開発を 行 った6 ) ｡ この工法 で生成 され る土砂 ( 以下,繊維質固化処理 穀 土 と記す) は,土砂の内部 に繊維質を含むため破壊 ひずみが大 きく残留強度が大 きいという優れた性質を有する｡ また従来の 固化処理土の変形係数 は通常土の 2 倍 にも達す るが,繊維質固 化処理土の変形係数 は通常土の値 に近 く,従 って,繊維質固化 処理土を盛土材 として利用す る場合,周辺地盤 とな じみ易 く, 盛土材 として最適であることを既 に報告 した｡

ところで,本工法で生成 される土砂 は泥水 に故紙を混合 させ るため,最終的に生成 される繊維質固化処理土 は,通常土 に比 べて軽量であるとい うメ リッ トを有す る｡処理土 を軽量盛土材 ( 以下,軽量繊維質固化処理土 と記す) とい う見方 をす ると, 以下のよ うな適用箇所が考え られ る

｡

( 1 )大規模埋 め立て工事 における軽量盛土材 ( 2) ヒー トアイランド対策のための屋上緑化用土砂 ( 3)地すべ り危険地域 における地盤改良

大規模埋立て工事では,既 に発泡 ビーズ軽量混合土や気泡混 合土 などの軽量盛土材が使用 されている7 ) ｡ すなわち,大量 の 地盤材料の自重 による地盤沈下および多大の土圧を軽減 させ る ために,埋立て地の上層部 に軽量盛土材を使用 し,土圧の軽減 を図 っている｡ しか し,軽量盛土材の作成 には多大のコス トが

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かか る問題がある｡ そこで,従来 は廃棄 していた建設汚泥を安 価 に処理 し,かつ軽量盛土材 として処分す るシステムが確立 さ れれば,軽量盛土材を生成するための多大のコス トが削減 され, かっ建設汚泥 リサイクル率の大幅な向上が期待で きる｡

ところで,上記の工事 を実際に行 う場合,軽量盛土材が十分 機能す るために必要 とされる性能 ( 強度および密度)が軽量繊 維質固化処理土 に要求 される｡従 って,泥水を処理 し,軽量盛 土材を生成す る場合, どの程度の強度および密度 の土砂が生成 されるのかを予め推定す る必要があ り,場合 によっては要求 さ れ る性能 を満足 させ るために,実際の処理を行 う前 に泥水の含 水比 を調整す る必要 も生 じて くる｡ さらに屋上緑化のための植 生土壌 として使用す る場合 には,植物の生育 に必要 な水分量を どの程度含むか,すなわち生成 され る軽量繊維質固化処理土の 含水比の推定 も重要 な問題である｡強度 については,前報

で セメ ン ト系固化材の添加量 と処理土の強度 との関係 について検 討 したので,その結果を用 いれば,必要 とす る強度を発現 させ るための固化材の添加量を推定で きる｡そ こで,本研究では, 軽量繊維質固化処理土の含水比および密度を理論的に推定す る モデルを提案 し,実験値 と計算値を比較検討す ることによりモ デルの妥当性を検証す ることを目的 とす る｡

2 . 繊維質固化処理土工法 の原理

繊維質固化処理土工法の原理 は以下 に示すようである｡

①高含水比泥土 は,図 ‑1 ( a) に示 され るよ うに土粒子が 自 由水の中で自由に動 き回れる状態であるため,若干の降伏応 力を持 っているが,流体 としての挙動を示す｡ このため高含 水比泥土の運搬 はパ イプライ ンかバキュームカー等 によ らな ければな らない｡

② この状態の高含水比泥土 に吸水性の高い新聞の故紙のよ うな 繊維質物質 を混入す ると, 図 ‑1 ( b) に示す よ うに土粒子 の周 りの自由水が繊維質物質 に吸水 され,見かけの含水比が 低下す る｡繊維質物質の添加量 は含水比 に応 じて変化 させる｡

③ さらに高分子系改良剤 を添加 し,撹拝す ると,図 ‑1 ( C ) に 示すように水溶性高分子が溶解 し,土粒子の表面 に吸着する｡

土粒子問の架橋 ･吸着効果 により団粒化構造の中に自由水を 封 じ込め,流動性 を失わせ団粒状態 となる｡

Wa t e r ( a )

(C)

Fi gur e 1 Re c yc l i ng me c hani s m of l i ght we i ght f i be r ‑ s t abi l i z e dl andf i l lmat e r i al s

第1

6

1

( 2 0 03 年 6

高含水泥土 の再資源化 を 目指 した軽量繊維質固化処理土 の生成 に関す る研究

④最後 に助剤 を混合 し,撹拝機 によ り泥土 を摸拝 してせん断を 与え ると,土粒子が団粒化 して保水性 の高 い土砂が生成 され

る

処理土 を植生土壌 と して再利用す る場合, セメ ン ト系固化材 を混入す る必要 はないが,盛土材 として利用す るため, ある程 度の強度 を必要 とす る場合 は, 目的 とす る強度 に応 じて, さ ら

に必要量 のセメ ン ト系固化材 を添加す る｡

以上 の工程 によ り,高含水比泥土 が繊維質固化処理土 と して 再資源化 され る｡

3 . 軽 量 繊 維 質 固化 処 理 土 の含 水 比 お よび密 度 に関 す る 理論 的考察

3.1 含水比 に関する理論式

初期建設汚泥 を図 ‑2 のよ うに仮定す ると,汚泥 の初期含水 比 的 [ %] お よび初期密度 pE [ kg/m

は次式 の よ うに表 され る｡ ただ し ,Ⅴ[ m 3 ] および m[ kg] は, それぞれ体積 および 質量 を示 し,添字 の A ,W および Sは, それぞれ空気,水 お よび土粒子 を表す｡ また空気 の質量 mA はほぼ 0であるとす る｡

W｡

^{=竺 ±} 竺 ×1 0 0 T l 1 . .

ma

m w +

P

l= ⁽¹ ･

vv

ps Sr

ただ し ,S r[ %] は飽和度 を示 し,次式で定義 され る｡

S , =旦 ×1 0 0

Vv

し い

( 2 )

( 3 )

建設汚泥 中に空気が含 まれず,土粒子 と水 だけか ら構成 され る 場合,飽和度 は 1 0 0 % とな る｡

いま, セメ ン ト系固化材 の添加量 を α[ kg/m 3 ] とす ると, 実 際の投入量 は a( Vv

S

[ kg] とな り, セメ ン ト系 固化材 の 体積 は, その真密度 をβ′ [ kg/m3 ] とす ると次式で表 され る

a( vv +

( 4)

同様 に,故紙 の添加量 をβ[ kg/m3 ] ,高分子系改良剤 の添加量 を γ[ kg/m3 ] ,助剤 の添加量 を ∂[ kg/m

とす ると,実 際 の 投入量 はそれぞれβ( vv +v s ) [ kg]

γ( V v +

s

[ kg] お よび 6

Fi gur e2 Sc he mat i cdi agr am ofi ni t i alc ons t r uc t i ons l udge

素材物性学雑誌

2 3

(vv +

s

[ kg] とな り, それぞれの体積 は,次式 のよ うに与 え られ る｡

ただ し , β｡[ kg/m

, pp[ kg/m

および pL[ kg/m

は, そ れぞれ故紙,高分子系改良剤 および助剤 の真密度 を表す｡

セメ ン ト系 固化材 はその質量 の h[ %] の水 と化学 的 に結合 し,故紙 には C[ %]の水 を含んでいると仮定す る｡ また,高分 子系改良剤 は粉末であるが全て水 に溶 けて しま うため, その質 量 は水分 と同等 に扱 い, さ らに助剤 は液体であるので, これ も 水分 と して扱 うことにす る｡含水比 W[ %] は,水分 の質量 を 固形物 の質量で除 した値 として定義 され るため,軽量繊維質固 化処理土 の含水比 ∽ は次式 のよ うに表 され る｡

mq +m w

a (

" 5

β ( 帆+托) 志

(

(

m o +

V

(

i

義

崇 I X･

γ +6

荒 ･(1･志 )a

･ ( 1 ‑ ;

こ こで,

i ‑ ( 1 ･ =) ;l l

×1 0 0 ( 8 )

( 9)

なる関係 を用 いると,軽量繊維質固化処理土 の理論上 の含水比 は次式で示 され る｡

∴ 了

‑憲 .

+γ+6

β′

( r J L .

1 0 0

･(1+蕊 )α･ (1

‑ 孟 )β

×1 0 0 ( 1 0 )

3 .2 密度 に関する理論式

セメ ン ト系固化剤 の水和 に伴 う収縮 はない と仮定す ると, セ メ ン ト系固化剤および故紙等 の添加後 の全体積および全質量 は, 各 々の体積 および質量 を足 した ものに等 しくな る｡ ただ し,故 紙 の体積 は摸拝後 の体積増加率

を用 いて計算 す る もの とす る｡汚泥 に故紙 を混合 させ る場合,混合体 の質量 は両者 の和 に なるが,故紙が汚泥 中の自由水 を吸水す るため,混合体 の体積 は両者 の和 にはな らない｡つ ま り,体積増加率 とは故紙 を汚泥 に混合す る際,混合前 の故紙 の体積 の何 %が実際に混合体の体

第1

6

1

( 20 03 年 6 月)

高含水泥土 の再資源化 を 目指 した軽量繊維質 酎 ヒ処理土 の生成 に関す る研究 25

4 .3 実験値 と計算値 との比較検討

供試体作成後,供試体の含水比および密度 を計測 した｡密度 は供試体の体積および質量 を計測す ることによ り算 出 した｡ ま た含水比 は,供試体 をときほぐし,水分を蒸発 させて固形物を 乾燥 させ,乾燥後の固形物 の質量 を計測す ることによ り算出 し

た ｡

初 めに,模擬泥水 に対す る結果を示す｡図 ‑4 は模擬泥水を 用 いて生成 した軽量繊維質固化処理土の含水比の実験値 と計算 値の比較 を示 した ものである｡図中の点 は実験値を示 し,実線 は計算値 を示す｡ただ し,計算の際に使用 したセメ ン ト系固化 材,故紙,高分子改良材および助剤の密度 は表‑2に示す通 り である｡ またセメ ン ト系固化材が水 と化学 的 に結合す る割合 h[ % ] は , ｢ 海上工事 における深層混合処理工法技術 マニュア

｣ を参考 に

と仮定 し, また故紙 に含 まれる水分量 Cは

として計算 した｡図に示すように,実験値 と計算値 とはほ ぼ一致 していることが分かる｡ またセメ ント系固化材の添加量 を増加 させ るにつれ,水 との化学的結合の割合が増加 し,処理 土の含水比 は徐 々に減少す ることが分か る｡なお,実験値 は同

じ条件で供試体を 3 本作成 し,その平均値を示す｡

密度 に対す る実験値 と計算値 との比較検討 であるが, ( ll ) 式 よ り処理土 の密度 を計算す る際,故紙 の体積増加率

の値

00人U0505[%]

m

B J a

Ⅰ m j t a t i o nM u d

■ ∽=150%

t ^t

●● ^{‑ ‑}

0 50 100 150

a d d i t i o nr a t eo fc e me n tα[ k g / m 3]

Fi gur e4 Compar i s onbe t we e ne xpe r i me nt alr e s ul t sand c al c ul at e d one sf or wat e r c ont e nt ( I mi t at i on Mud)

000050433

[

c

Initatio

nM u d ‑ ̲ ̲■ ■ 一一■ ‑ I

‑

‑ l■

● ∽=105%

■ ∽=150%

0

addi t i onr a t eofc emen tα【 k g /m 3 ]

Fi gur e 5 Compar i s onbe t we e n e xpe r i me nt alr e s ul t sand c al c ul at e d one s f or de ns i t y of f i be r ‑ c e me nt s t abi l i z e dmud( I mi t at i onMud)

素材物性学雑誌

Tabl e2 De ns i t yofs e v e r aladdi t i onalmat e r i al s M a t e r i a l D e n s j t y l k g / 爪 3 ] P a p erD e b r i s

̲^Ce

n 治n t

P o w d e rP o l y

を知 る必要がある｡ この値 は実験的に検討 した｡すなわち ,8 0 ml の汚泥 に故紙 を添加 し,理論的な増加量 ( 添加 した故紙 の 質量を故紙 の真密度で除す ことによ り算出) に対す る実際の増 加量 を求 め,体積増加率 k を算 出 した｡ その結果 を表 ‑3 に示 す｡ データにば らつ きが見 られ るが,平均値 として

が得 ら れたので,体積増加率

の値 は

とした｡ この値を用 いて密 度を計算 した結果 と実験値 との比較 を図 ‑5 に示す｡図に示す よ うに両者 はほぼ一致 してお り, またセメ ン ト系固化材の添加 量が同 じ場合,含水比が大 きくなるほど最終的に出来上がる軽 量繊維質固化処理土の密度が小 さ くなることが分かる｡ なお, 義‑3 に示 されている体積増加率 k のば らつ きが密度の値 に及 ぼす影響 は

程度であった｡

次 に,実際の建設汚泥を用 いて生成 した軽量繊維質固化処理 土 に対す る結果を示す｡ 図‑6 に含水比の実験値 と計算値 の比

00

lU 0

5

[%]

3

8 J Oleき _{C o n s t r u c t i o nS l u d g e}

0

a d d i t i o nr a t eo fc e me n tα[ k g / m

Fi gur e 6 Compar i s o nbe t we e ne xpe r i me nt alr e s ul t sand c al c ul at e d one s f or wat e r c ont e nt of f i be r ̲ c e me nts t abi l i z e dmud( Cons t r uc t i onSl udge )

∞500050005544332

[c

1

P

0 50 100 150 200 250 300 350 400

a d d i t i o nr a t eo fc e me n tα[ k g / r n3 】

Fi gur e 7 Compar i s onbe t we e ne xpe r i me nt alr e s ul t sand c al c ul at e done sf orde ns i t yoff i be r ‑ c e me nts t abi ‑ 1 i z e dmud( Cons t r uc t i onSl udge )

第16巻 第1号 (2003年6月)

26

弘･森 雅人 ･熊倉宏治 ･大谷雅之 ･石井知征

Tabl e3 Exper i me nt alre s ul t sf orrat eofi nc re as edvol ume ofpape rde bri s

A d d l t i o nR a t e T h e or e t i c a l R u nN o. A c t u a 一 R a t eo f o fP a p erD e b r i s Ⅰ n cr e a s e d 王 n c r e a s e d I n cr e a s e β【 k g / m 3 ] V o

u m

A【 m H V o l u r r x !B 【 m 1 】 B / A [ ‑】

5 0 5. 7 1 4 1 3. 0 0. 5 2 5 2 2. 0 0. 3 5 0 6 0 6. 8 5 7 1 3. 0 0. 4 3 7 2 3. 0 0. 4 3 8 7 0 8. 0 1 5. 0 0. 6 2 5 2 4. 0 0. 5 8 0 9. 1 4 3 1 6. 0 0ー 6 5 6

2 5. 0 0. 5 4 7

較 を, また図 ‑7に密度 の実験値 と計算値の比較 を示す｡建設 汚 泥 の場 合 は, セ メ ン ト系 固化 材 の添 加 量 を 1 00, 200, 300[ kg/m

] の 3 通 りに設定 し,添加量が大 きく,従 って強度 の高い処理土 を生成 したが,図に示すように含水比および密度 ともに実験値 と計算値 とはほぼ一致 してお り,本研究で提案 し たモデルは,実際の建設汚泥 に対 して も適用可能であると推察 され る｡

図 ‑4 ない し図 ‑7に示 され るよ うに,本研究で提案 した計 算式 によ り軽量繊維質固化処理土の含水比および密度をほぼ推 定す ることが可能 となった｡ また前報で,繊維質固化処理土の

‑軸圧縮強度 とセメ ン ト系固化材 との関係を示 した｡従 って, 実際の工事現場で軽量繊維質固化処理土を使用す る場合,必要 とされる強度および密度が決 まれば,セメ ン ト系固化材の必要 添加量を推定 し,かつ初期汚泥の含水比を調整することにより,

目的 とす る強度および密度を有す る軽量繊維質固化処理土を生 成できる可能性が示 された｡ ただ し,供試体の生成 にかな りの 長時間を有す ることか ら,本実験で示 されたデータ量 は十分 と は言 い切れず, また実際の建設汚泥を用 いた供試体 も 1 種類で しかないので,統計的な考察をす るまでには至 っていない｡今 後 は,種々の汚泥のサ ンプ リングを行 い,本 モデルの検証を進 めて行 きたいと考えている｡

5.

むすび

著者 らは既 に建設汚泥 リサイクル率の向上および循環型社会 の構築を目指 して,故紙 と高分子系固化材を用いた繊維質固化 処理土工法を既 に提案 したが,生成 される処理土 は破壊 ひずみ が大 きく粘 り強い土砂であるばか りでな く,通常土 よりも軽い, いわゆる ｢ 軽量盛土材｣ としての利用価値がある｡軽量盛土材 を使用す る実際の工事現場では,工事 に必要 とす る性能 ( 強度 および密度)が軽量盛土材 に要求 される｡従 って,建設現場か ら発生す る建設汚泥を用 いて軽量繊維質固化処理土を生成す る ためには,生成 され る処理土の強度および密度を推定す る必要

があ り,場合 によっては要求 され る性能 ( 強度および密度)を 満足 させ るために,処理を施す前 に含水比を調整す る必要が生 じて くる｡ また処理土 を植生土壌 として使用す るためには,処 理土の含水比を推定す ることも重要である｡

そ こで,本研究では軽量繊維質固化処理土の含水比および密 度を推定す るモデルを提案 し,実験値 と計算値 との比較検討 を 行 うことによ り,モデルの妥当性を検証 した｡ その結果,両者 はほぼ一致す ることが確かめ られ,本モデルを用 いることによ り,実際の現場で要求 される性能を有す る軽量盛土材を生成す ることがで きる可能性 を示 し得 た｡今後 は,種々の汚泥をサ ン プ リングして供試体の作成 を行 い,含水比および密度のデータ 収集を行 うとともに, モデルの検証を進め,軽量繊維質固化処 理土の生成 ･活用 システムの構築 に寄与 したいと考えている｡

なお,本研究 は財団法人港湾空港建設技術サー ビスセ ンター 研究助成金 によったことを付記 し,謝意 を表す る｡

参考文献

1 ) 白井俊夫 :建設 リサイクルの取 り組み状況, ベース設計資 料,pp.59‑ 61 ( 2002) ,建設工業調査会.

2 ) ( 財)先端建設技術セ ンター編 :建設汚泥 リサイクル指針, pp.1 64‑ 1 65 ( 1 999) , ( 樵)大成出版社.

3)村田 修 :流動化処理土工法,土木学会誌,87 [ 4],pp.25‑

28 ( 2002).

4 ) 福島伸二 ら:固化処理 した池底泥土 の盛土材への適用性 の 研 究 , 土 木 学 会 論 文 集 , No.666/Ⅲ ‑ 53, pp.99‑ 11 6

( 2000).

5)三浦重義,川西順次,金光真作 :吸水性樹脂 による軟弱地 盤土改良 システム,京都大学環境衛生工学研究会第1 0 回 シ

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6 )森 雅人,高橋 弘,逢坂昭治,堀井清之,片岡 勲,石 井知征,小谷 謙二 :故紙破砕物 と高分子系改良剤 を用 い た新 しい高含水比泥土 リサイクル工法の提案 と繊維質固化 処理土 の強度特性,資源 ･素材学会誌,11 9[ 4‑ 5],pp.1 55‑

1 60 ( 2003) .

7)建設省 :建設発生土利用 のための開発工法概要, pp.1 ‑ 1 4 ( 1 995).

8)金成英夫,森 雅人,脇本広美,山崎 淳 :高含水比泥土 のセルロース系廃棄物 による固形化 と再利用,第38回下水 道研究発表会講演集,pp.254‑ 256 ( 200 1 ).

9 )小川伸吉,飽本一 己,関 真一,吉成寿男 :建設汚泥改良 土 の利用 に関す る基礎的研究 ( その 1 ) 一各種固化材 によ る強度特性の違 い‑,第30 回土質工学会研究発表会講演要 旨集,pp.222ト2222 ( 1 995).

1 0)前出 2 ).p.4 1 .

ll ) ( 財)沿岸開発技術研究 セ ンター :海上工事 にお ける深層

混合処理工法技術 マニュアル,pp.129‑ 1 30 ( 1 999).