表 1 浚渫土及びカルシア系改質材の物性値粒度組成

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(1)土木学会第67回年次学術講演会(平成24年9月). Ⅵ‑296. カルシア改質土の全開バージ直投時における濁り発生抑制効果(その 3：水中投入時の濁り調査結果) 新日本製鐵㈱正会員 ○山越陽介赤司有三中川雅夫東亜建設工業㈱正会員御手洗義夫永留健五十嵐ひろ子非会員高石謙介森川正仁 1.目的近年，港湾工事における航路や泊地の浚渫に伴って大量の浚渫土砂が発生し，港湾事業や海域改善事業での積極的な有効利用が求められている．浅場・干潟造成材，深掘跡の埋戻材等の海域利用用途に対して，浚渫土単独での利用は投入時の濁り発生による現場周辺漁業への影響が懸念されるため，トレミー管等を用いて打設を行う必要がありコスト高となる．一方，カルシア改質土は，転炉系製鋼スラグを原料として成分管理と粒度調整を施した材料（カルシア系改質材）を浚渫土に混合することで，浚渫土の物理的，化学的性質を改善した材料１）である．本報では，君津製鉄所西護岸沖浅場造成工事 2)において，水槽実験と実海域実験を通じてカルシア改質土の濁り抑制効果を定量的に検証したため報告する． 2.実験材料実験で使用したカルシア系改質材と浚渫土の特性を表 1 に示す．カルシア系改質材の粒度は JIS A 5015 で規定されている CS-20 とし，浚渫土は東京湾内で採取したものを使用した．. 500mm. 500mm. 表 1 浚渫土及びカルシア系改質材の物性値粒度組成（%）. 種類. 土粒子密度（g/cm3）. 湿潤密度（g/cm3）. 表乾密度（g/cm3）. 礫. 砂. シルト. 粘土. 含水比 (%). 浚渫土. 2.685. 1.320. -. -. -. -. -. 154.2. カルシア系改質材. 3.269. -. 2.995. 68.6. 25.9. 5.5. 2000mm. -. 3.水槽実験による検証水槽実験は図 1 に示すように天端が開口となっている水槽を用いて室内で実施した．開口上部から試料を投入後 1 分経過時の水槽内の様子を撮影した画像の RGB 値を濁度値に変換し，全濁り発生量を算出した．なお，事前に水槽内に濁度計を設置して画像の RGB 値と実測の濁度値の相関を確認している．実験結果を表 2 に示す．実験ケースは，. 図 1 水槽試験状況. 浚渫土単体とカルシア改質土で実施し，カルシア改質土の配合は，事前検討結果 3)から改質材混合量 30%Vol のものとした．土砂の落下速度を計測したところ，浚渫土単体の 0.49m/s に対し，カルシア改質土は 0.83m/s と大きくなっていることがわかった．これは，湿潤密度が浚渫土単体の 1.32g/cm3 に対し，カルシア改質土は 1.71 g/cm3 と大きいためだと考えられるが，これによる水中抵抗の増加に伴う土塊の分離・分裂は確認されなかった．落下中の投入量当たりの濁りの発生量を算出したところ，浚渫土単体の 5.29g/m/kg-wet に対し，カルシア改質土は 1.38g/m/kg-wet と 3 割程度に抑制されていることが確認された．これは投入前のシリンダーフロー試験で浚渫土単体の 14.3cm に対し，カルシア改質土は 8.8cm と粘性が大きく土塊の分離・分裂が生じにくくなっていたことが要因と考えられる．同様に，着底時の濁りも算出したところ，浚渫土単. 表 2 水槽試験結果浚渫土単体. カルシア改質土. カルシア系改質材混合率. 0%. 30%. 土砂のシリンダーフロー値（cm）. 14.3. 8.8. 1.32. 1.71. 0.49. 0.83. 5.29. 1.38. 2.16. 0.60. 24.8. 6.7. 3. 湿潤密度（g/cm ）. 体の 2.16g/kg-wet に対し，カルシア改質土は 0.60g/kg-wet と 3 割程度に抑制されていた．そのため，落下中の濁りと着底時の濁りを合計した全濁り発生量は浚渫土の 24.8g に対し，カルシア改実験状況. 質土では 6.7g と改質前の 3 割程度に抑制されていることが確認された． 4.実海域実験による検証本工事において，図 2 に示すように，土砂投入地点を中心とした半径 100m の円内に観測地点を複数設置し，多項目水質計により土砂投入時の海面から海底付近まで深度方向の SS 濃度の測定を実施した，測定結果を表 3 に示す．投入ケースは，水槽実. 落下速度（m/s ）投入量当たりの濁り発生量. 落下中の濁り（g/m/kg-wet）着底後の濁り（g/kg-wet）. 濁りの全発生量（g）. キーワード製鋼スラグ，浚渫土，カルシア改質土，全開バージ，濁り抑制，浅場連絡先. 〒293-0021 千葉県富津市新富 20-1 新日本製鐵㈱設備・保全技術センター TEL0439-80-2189. 新日本製鐵㈱正会員 ○ 山越陽介赤司有三. ‑591‑.

(2) 土木学会第67回年次学術講演会(平成24年9月). Ⅵ‑296. 験と同様に浚渫土単体とカルシア改質土で実施し，カルシア改質土は改質材混合量 30%Vol のものとした．投入前のシ. 側線主流向. リンダーフロー値は浚渫土単体で 14.3cm，カルシア改質土 100m. で 8.7cm と水槽実験とほぼ同等の結果が得られた．土砂の海中投入直後から 70 分間水質測定を実施し，平面方向，深. 投入地点. 度方向の分布と発生量を加味して濁り分布平面図を作成した．投入直後の分布を見ると，浚渫土単体に比較してカルシア改質土は濁りが全体的に少ないことがわかる．これは水槽実験と同様の傾向である．また，濁り分布は浚渫土単体，カルシア改質土共に時間の経過につれて全体的に濁りが消失していくが，カルシア改質土の方が濁りの消失が早いことがわかる．これは，表 2 にも示したようにカルシア改質土は密度が大きいことから，濁りの沈降速度も速いためであると考えられる．投入後 70 分間に測定された実測 SS 濃度から式(1)を用いて濁りの総量を算定し，濁りの発生原. 全断面各地点・各水深帯での断面. -3. 単位として定義した．浚渫土単体の 21.2×10 t/㎥に対してカルシア改質土は 6.7×10-3t/㎥と 3 割程度に抑制されているこ. 図 2 現場水質調査方法. とがわかった．濁りの発生量（g）＝［各地点・各水深帯での濁り（g/m3）×断面に直交する流速（m/s）×各地点・各水深帯の断面積（m2）×観測時間（s）］. 式(1). 表 3 土砂投入時の濁り測定結果カルシア系改質材フロー値混合率（cm）（%）. 浚渫土単体. 0%. 投入直後～約30分後以内. 濁り分布平面図約30分後～約50分後以内. 約50分後～約70分後以内. 発生原単位（t/m 3 ）. 21.2×10 -3. 14.3. 28.0. カルシア改質土. 30%. 6.7×10 -3. 8.7. 5.まとめ 1）水槽実験と実海域実験のそれぞれの結果から，浚渫土にカルシア系改質材を混合することによって粘性が大きくなり落下中と着底後それぞれの濁り発生量を削減し，浚渫土単体と比較して海中投入時の濁り発生量を 3 割程度に削減できることがわかった． 2）水槽実験と実海域実験の濁り発生削減率はほぼ同等であり，今後実海域工事を実施する際には事前に施工材料を用いて水槽実験を実施することで事前確認が可能であることがわかった． ≪参考文献≫1)転炉系製鋼スラグ海域利用の手引社団法人日本鉄鋼連盟平成 20 年 9 月 2)永留ら:カルシア改質土の全開バージ直投時における濁り発生抑制効果(その 2：実施工における品質管理試験結果)，土木学会第 67 回年次学術講演開概要集第 VI 部門，2012(投稿中). 3)五十嵐ら：カルシア改質土の全開バージ直投時における濁り発生抑制効果(その 1：事前検討による環境影響評価)，土木学会第 67 回年次学術講演開概要集第 VI 部門， 2012(投稿中).. ‑592‑.

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表 1 浚渫土及びカルシア系改質材の物性値 粒度組成

表 1 浚渫土及びカルシア系改質材の物性値粒度組成