JPH011812A - 固化補強構造物およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地表面が地表水と接触する部分を保護・安定化
するための固化補強構造物、特に透水性シートよりなる
型袋内で成形固化した地表補強構造物およびその製造法
に関する。

（従来の技術） 従来、河川、運河、用水路、湖沼、ダム、貯水池、港湾
などの護岸、法面保護、洗掘防止などに適用するために
、高強度の可撓性多孔袋、例えば合成繊維布帛よりなる
型袋内にセメントコンクリ−トを打設・硬化させた補強
構造物をもって地表を被覆することが、例えば特公昭４
６−２５３４５号、実公昭５４−３２８０４号各公報な
どにより公知であり、広く実用化されている。ところが
このような公知の施工法においては大量のセメントを必
要とするのみならず、特に峻険な山岳地帯の湖沼やダム
等に適用する場合、その輸送費は厖大な額となり、また
時間的制約および走行道路整備を必要とするミキサー車
の使用は不可能であることが多い。

一方、従来建設されたダムや貯水池等は、長期間に亘っ
て水底に堆積した枯死植物、動物死骸を含む有機物ある
いは侵蝕・風化した地殻無機物等よりなるスラッジ、す
なわちヘドロが沈積しており、渇水期あるいは取水量の
増大によって水位が低下すると、ヘドロは浮上懸垂する
ため水質の汚濁が甚だしくなり、この水を利用する発電
所などの機械装置類に支障を及ぼしまたは用水浄化設備
に負荷の増大を来すなどの不都合を生ずる。従って取水
量はおのずから上澄部分のみに制限されることとなり、
貯水容量に比し取水可能容量は著しく小さくなる。この
ような不都合を解消し取水量を増大する目的で、ヘドロ
の浚渫が行なわれるが、浚渫された大量のヘドロは処分
を誤ると環境保全上の問題を惹き起こすため、真人な費
用を掛けて埋設などの対策・処分に腐心している現状に
ある。

同様の事象はオイルショック以来増加した粉炭ボイラー
より発生するフライアッシュなどの産業廃棄物について
も見られ、その処理は発電所などが新たに抱える重大な
問題点となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上述せる従来技術に付帯する種々の問題点を解
決するためになされたものであり、その主要な目的は、
水底面、法面なと、地表面と地表水との接触界面に安価
且つ容易な工法を以って被覆・構築された固化補強構造
物を提供するにある。

他の重要な目的はヘドロまたはフライアッシュなどの産
業廃棄物の有効利用を図るとともに、地表面の風化、侵
蝕、洗掘並びに地表水の汚濁を防止し、環境保全に資す
るにある。

また別の目的はヘドロの浮上・懸垂による汚濁が無く、
取水容量の大なるダムまたは貯水池などを交通不便な山
間僻地においても容易に建設せんとするにある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は、透水性シートよりなる型袋中に、ヘドロ
または産業廃棄物由来の微粉粒状固形分とエトリンガイ
ト相を主成分とする無機質水和物マトリックスとが混合
充填され緻密に固化成形されてなることを特徴とする固
化補強構造物によって達成される。

上記本発明構造物は固化成形後の２８日強度が、一軸圧
縮強度において好ましくは少なくとも２５０トン／　ｍ
　２の値を示す。

また、地表水と接触する地表面を被覆して保護・安定化
すべき固化補強構造物を施工するに当り、本発明方法は
、水底より浚渫したヘドロの濃縮泥漿または微粉状産業
廃棄物の水性泥漿に固化材を添加混合し、これを予め施
工面上に展設した型袋内に注入充填して固化せしめるこ
とを特徴とする。

上記固化材として最も好適なものは、少な（とも１０重
量％の３ＣａＯ・Ａｈ０３成分と、少なくとも約２０重
量％のＣａ５Ｏａ・２１ＬｚＯ成分とを含んでなり、残
部は３ＣａＯ−３ｉＯ□および２ＣａＯ・ＳｉＯ□を主
成分とする珪酸カルシウム系水硬性組成物である。

また上記本発明方法において、前記泥漿は好ましくは固
形分重量基準で約１００〜１５０％の水分を含有し、且
つ固化材は好ましくは泥漿１１ｎ３当り約２００〜３５
０　ｋｇの割合で添加される。

ここで、地表水と接触する地表面とは、地表水、すなわ
ち、河川、湖沼、ダム、貯水池、港湾、海岸など地表面
に存在する水と常時接触している水底面、法面などを含
む大地表面、および降雨、融雪などの異常増水、冠水に
より侵蝕・洗掘される可能性のある大地表面を包含する
ものとする。

以下、本発明方法を、その出発材料がスラッジすなわち
ヘドロである場合について、添付図面を参照しつつさら
に詳述する。

図は、本発明方法における工程の具体例を示す概要説明
図である。

本発明方法は基本的には、 第−工程・・・ヘドロ浚渫 第二工程・・・ヘドロ濃縮 第三工程・・・固化付混合 第四工程・・・型袋内注入 第五工程・・・固化成形 を上記順序で逐次実施することよりなる。

図において、先ず第一工程は、河川、湖沼、池、ダム、
港湾などの水底に沈積しているヘドロ１を、浚渫船、水
中排砂ロボット、バキュームポンプ、クラムシェルなど
公知慣用の手段をもって浚渫する。図は、水中排砂ロボ
ット２の使用例を示す。

浚渫したヘドロは通常、自動篩、好ましくは多段篩３を
通して、礫状物、粗大塵芥などを篩別しつつ沈澱槽４へ
供給し第二工程を施す。

第二工程では、例えば水平回転撹拌機５を中心に備えた
円筒槽よりなる沈澱槽４中で撹拌機５を緩回転しつつ機
械的に凝集沈澱し、濃縮されたヘドロを逐次取り出し余
剰水を放流する。槽中に適宜な凝集沈降剤を混入してヘ
ドロ中固形分の沈澱を促進することもできる。浚渫ヘド
ロは一般に含水率が高いので第二工程で、ヘドロの含水
率を固形分重量基準で約１００〜１５０％まで減らし、
泥漿状に濃縮することがよい。含水率の低下によってヘ
ドロの容積も減少し、次工程における固化材添加量を低
く抑えることができ、経済的に有利である。

次いで第三工程において、泥漿状のヘドロに固化材６を
混合する。固化材としては各種セメント類その他が知ら
れているが本発明者の提案になるフライアッシュ５０〜
８０％、石灰１５〜４０％およびアルミニウム塩５〜１
０％よりなる組成物（特開昭６０−５４７９９号）は本
発明の目的を達成する上で有利に適用し得る。特に好適
な固化材は、少なくとも約１０重世％、好ましくは少な
くとも約１３．５重量％の３ＣａＯ・へ１□０．成分と
、少なくとも約２０重量％、好ましくは少なくとも約２
６重量％のＣａ５Ｏａ・２Ｈ２Ｏ成分とを含んでなり、
残部は３ＣａＯ・ＳｉＯ□および２ＣａＯ・ＳｉＯ□を
主成分となし、また少量のＦｅｚＯ＝を含むことができ
る珪酸カルシウム系組成物である。かかる組成物はヘド
ロ中の水分と反応して水和物を形成しつつ固化する、い
わゆる水硬性を有するとともに、上記アルミン酸カルシ
ウムおよび硫酸カルシウム成分は、全固化付重量の少な
くとも約５０％、好ましくは少なくとも約６０％にも及
ぶエトリンガイト相、すなわち３ＣａＯ・＾１ｚｏｓ　
’　３ＣａＳＯ４’　３２１１□０を生成し、著しく優
れた奪水能を具える。

かかる固化材は水中においても固化作用を発揮するが、
更に急速な水中硬化を保証するために、例えば少量の塩
化カルシウム、または１１ＣａＯ・７Ａ１ｚ（ｈ・Ｃａ
Ｆ２などを加えた急速固化材を用いることもできる。

固化材の添加量は、ヘドロの含有率によって相違するが
、通常含水率１００〜１５０重量％の濃縮ヘドロの場合
、ヘドロ−立方米当り約２００〜３５０　ｋｇが適当で
ある。

固化材の添加は、ニーダ−、モルタルミキサーなどの機
械的ミキサー７、送泥パイプラインに設けたスタティッ
クミキサー、あるいはバックホーで現場混合したものを
取出す方法など、公知・慣用の適宜な手段で行なうこと
ができる。上記固化材に加えて他の水硬性材料を補助的
に併用することは当然差支えない。

かくしてヘドロと固化材とを混合した後、比較的短時間
内、すなわち通常約２時間以内、好ましくは約１時間以
内に第四工程に移行する。

第四工程における型袋８は、柔軟にして高強度の透水性
シート材料、例えば合成繊維布帛を以て構成した袋状物
が適用される。かかる型袋は実公昭５４−３２８０４号
、特公昭４６−２５３４５号、特公昭４Ｂ−１０５７４
号公報などにより公知である。型袋８は予め、河川、湖
沼等の堤防法面、底面等の施工箇所を被覆するように施
工面上、あるいは水面上方に展設しておき、前記混合物
をポンプ９をもって型袋の端部注入口よりその内部へ注
入充填する。型袋が水面上方に展張されている場合は、
充填するにつれてヘドロ固化付混合物の重量により沈降
して水底を被覆する構造物の層が形成される。型袋内に
万遍なく行き亘り充填されたところで第四工程を完了す
る。

最終の第五工程は、固化材がヘドロから奪った水と反応
し水和物を形成し硬化する工程である。

前述の通り、本発明方法においては、固化材が水和率の
頗る高いエトリンガイトを生成するため、量水能が著し
く大きく、ヘドロに含まれた微粉粒状固形分を緻密に締
め固めるための適宜な潤滑作用と粒子の接近とに必要と
される適宜な水量に調節するという固化機能を発揮する
。斯くして成形された固化構造物はヘドロに由来する微
粉粒状固形分がエトリンガイト相を主成分として含有す
る珪酸カルシウム系無機質水和物マトリックス中に均一
に分散混合充填され、緻密に固化したバルク状をなし、
その２８日強度はＪＩＳ規格制定試験法による一軸圧縮
強度において、少なくとも２５０トン／Ｉｒ１２、好適
な態様においては３５０トン／　ｍ　ｔにも達する驚（
べき値を示す。

以上の説明はヘドロについて述べたが、フライアッシュ
などの微粉粒状産業廃棄物に加水し水性泥漿状となした
ものに前記固化材を混合し、あるいは両者を粉体状で混
合した後に加水混捏したものでも同様の固化補強構造物
を構築することができる。

（作　用） 本発明方法の要点とそれによる固化補強構造物の特長は
、従来この種の構造物においてはポルトランドセメント
などの通常の土木建築用セメントコンクリートを用いて
いたのに対して、本発明では施工現場で浚渫されるヘド
ロ由来の固形分または産業廃棄物を利用し、少量の固化
材を適用した点にある。

上記固化材の司る卓越した固化機能に関する機作は未だ
充分に詳らかではない部分も多いが、普通ポルトランド
セメントの水硬機作と対比して理論的には概ね次のよう
に説明し得よう。

泥漿中の微粒子状固形分を固化するには、既述の如く、
水の量が、粒子を密に締め固める潤滑作用を発揮し且つ
粒子間を接近させるに必要な範囲に調節されなければな
らない。そのために固化材は余剰水に対する量水機能を
具えることを要するとされている。

普通ポルトランドセメントは第１表に示す如き組成を有
し約２４％の水和率を示す。

普通ポルトランドセメントが硬化する典型的な反応は式
、 ３ＣａＯ−Ｓｉｎｇ　＋　３ＨｚＯ →１．５ＣａＯ・５ｉＯｚ　・１．５１ＬｚＯ（トバモ
ライト）＋　１．５　（ＣａＯ−ＨｚＯ） で表わされるように、水和反応に関与する水の量の殆ど
は珪酸カルシウムがトバモライトを生成する反応に費さ
れる。トバモライトの水和率が約１６％程度であるのに
対してエトリンガイトのそれは約４６％にも及ぶが、普
通ポルトランドセメントの硫酸カルシウムは４％以内で
あるから、それから生成し得るエトリンガイドの量は９
．７％が限界である。

一方本発明方法に適用される固化材の代表的化学組成を
第２表に示す。

かかる固化材におけるエトリンガイトの生成は式、 ３ＣａＯ・Ａｌｔｏｓ　＋　２６ＨｚＯ＋　３ＣａＳＯ
４・６）１ｚＯ−＞３ＣａＯ’　Ａ１ｔＯ３’　３Ｃａ
ＳＯ４’　３２ＨｚＯで表わされ、分子量計算によれば
、固化材１００ｇ中の３ＣａＯ・＾ｌｚＯ：＋　１７．
１ｇ　とＣａ５Ｏ４Ｈ２８２０３２，７ｇとから、エト
リンガイ）７９．５ｇが理論的に生成する。

第２表の組成においては硫酸カルシウム２水和物含量は
２６．０％であるから、この場合のエトリンガイト生成
量は硫酸カルシウム量によって制約され、約６３ｇとな
る。従ってこの場合でもポルトランドセメントの６．５
倍に相当するエトリンガイトが生成し驚くべき量の水が
固定されることとなる。

かかる量水能が泥漿中の水分量を適宜に調節し微粒子状
固形分の緻密化に有効に作用し強靭な固化補強構造物形
成の機能を司るものと思われる。

（実施例） 次いで本発明を実施例について説明する。実施例中、％
はすべで重量パーセントを示す。

実施例１ ８４０テニールのナイロンフィラメント糸ヲ用イ経緯密
度２．５４ｃｍ当り２４本×２０本の平織布を織成した
。幅９６．５ｃｍの上記織布の長さ２００　ｃｍに裁断
したちの２枚を積層し、短辺の２０ｃｍを注入口のため
に残して周辺縁を縫着し袋状とした。このものを幅方向
に４等分、長さ方向に５等分した仮想線の各交点におい
て、長さ約１０ｃｍのナイロンガツトを厚さ方向に挿通
し、ガツトの両端にプラスチック製係止片を結付けて積
層布の厚さ方向の離間を規制することにより型袋を作成
した。この型袋を沼津の法面に展設して準備した。

一方沼底から泥土を含むヘドロを浚渫し、３段自動篩に
より粗大砂礫、塵芥などを篩別しつつ１１Ｗ″容量の有
底円筒形シックナーに供給した。シックナーはその中央
に垂直な回転軸を有する翼壁撹拌機と、その上部に溢流
口と下部に濃縮泥漿排出口とを具えたものである。この
際ヘドロの供給量を１５１／分、撹拌機の回転数を６　
Ｒ，Ｐ、Ｍ、とじた。

シックナーの槽底に沈澱したヘドロ泥漿を排出口より取
り出しモルタルミキサーに供給した。泥漿は平均粒径約
８０μｍ、固形分含量４３％（固形分基準水分量１３２
．６％）であった。モルタルミキサーにはさらに第２表
に示す化学組成を有する固化材（オートセット＃３２０
０．大阪市、株式会社オートセット製）を泥漿１立方米
当り２３０　ｋｇの割合で添加し、撹拌混合した。得ら
れた混合物を混合後３０分〜４５分の間にポンプにより
前記型袋の上縁に位置する注入口より注入し、型袋全体
に隅無く行き亘るように圧入した。

型袋内で成形された混合物中の固化材は急速に水和硬化
し、−週間の養生期間を経て極めて強固な構造物を形成
した。構造物の２８日強度を測定したところ一軸圧縮強
度において３１５トン／　ｍ　ｔであった。

実施例２ ヘドロ泥漿に代えて発電所のボイラーより排出されたフ
ライアッシュの水性泥漿（固形分含１４８％、固形分基
準水分１１１ｅＢ、３％）を用いる他はすべて前記実施
例１と同様にして用水路法面保護用構造物の模型を製造
した。得られた構造物の２８日強度（一軸圧縮強度）は
３０５トン／　ｍ　ｔであった。

（発明の効果） 本発明は上述の如き構成になるもので、地表水に接触す
る地表界面の保護・安定化用被覆構造物をポルトランド
セメントを一切使用する要なく、ヘドロあるいはフライ
アッシュで代表される産業廃棄物など元来無価値の材料
を主原料となし得るから極めて安価に構築することがで
きるとともに、従来浚渫ヘドロあるいは産業廃棄物の処
理に要した費用の節約が達成されるなどその経済的効果
は大きい。特に峻険な山岳地帯や交通不便な僻地に建設
されることが多いダムや貯水池などの護岸、擁壁の施工
に際しては、湖底より浚渫したヘドロを直接主原材料と
して使用し得るから、原材料輸送上の困難は殆ど解消す
るとともに、豪雨、地震等にも良く耐える強固な永久的
補強構造物で保護された人造湖ないしは補強天然湖を頗
る安価且つ容易に構築することができる。さらにヘドロ
を浚渫したうえ、底面まで固化構造物の層で被覆した湖
沼類は、ヘドロの浮上懸垂による水質汚濁が無いため、
取水可能容量が著しく増大し、渇水期の水不足解消に役
立つという効果がある。さらにまた、本発明方法により
浚渫ヘドロまたはフライアッシュなどの産業廃棄物によ
る環境汚染が防止されるとともに、従来天災の一種と看
做されていた岸壁の風化、侵蝕、崩壊、洗掘、用水汚濁
などが防止され、環境保全に大きく資することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の工程を示す概要説明図である。 １・・・ヘドロ　　　　　　２・・・水中排砂ロボット
３・・・多段篩　　　　　　４・・・沈澱槽５・・・撹
拌機　　　　　　６・・・固化材７・・・ミキサー　　
　　　８・・・型袋９・・・ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透水性シートよりなる型袋中に、ヘドロまたは産業
   廃棄物由来の微粉粒状固形分とエトリンガイト相を主成
   分とする無機質水和物マトリックスとが混合充填され緻
   密に固化成形されてなることを特徴とする固化補強構造
   物。 ２、２８日強度が、一軸圧縮強度において少なくとも２
   ５０トン／ｍ＾２である特許請求の範囲第１項記載の固
   化補強構造物。 ３、地表水と接触する地表面を被覆して保護・安定化す
   べき固化補強構造物を施工するに当り、水底より浚渫し
   たヘドロの濃縮泥漿または微粉状産業廃棄物の水性泥漿
   に固化材を添加混合し、これを予め施工面上に展設した
   型袋内に注入充填して固化せしめることを特徴とする固
   化補強構造物の製造法。 ４、固化材が少なくとも１０重量％の３ＣａＯ・Ａｌ＿
   ２Ｏ成分と、少なくとも約２０重量％のＣａＳＯ＿４・
   ２Ｈ＿２Ｏ成分とを含んでなり、残部は３ＣａＯ・Ｓｉ
   Ｏ＿２および２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２を主成分とする珪酸
   カルシウム系水硬性組成物である特許請求の範囲第３項
   記載の固化補強構造物の製造法。 ５、前記泥漿が固形分重量基準で約１００〜１５０％の
   水分を含有し、且つ固化材が泥漿１ｍ＾３当り約２００
   〜３５０ｋｇ添加される特許請求の範囲第４項記載の固
   化補強構造物の製造法。