JPH10211615A

JPH10211615A - セメント分の回収方法

Info

Publication number: JPH10211615A
Application number: JP9018314A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kurita; 一郎栗田; Makoto Kojo; 誠古城
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】セメントを含む排泥水を、セメント分を豊富に
含む回収材と回収材以外の部分とに選択的に分離し、分
離した回収材をセメント配合工程に循環使用する事によ
って環境保全を図る。【解決手段】排泥水中の実質的にセメント分を豊富に含
む粒子径が１０〜１００μｍの範囲の粒子を９０％以上
含む粒子部分を、サイクロンで遠心力を利用して選択的
に分離・回収し、回収材はセメント調合工程に循環して
使用する。また回収材以外の水を多く含む部分は、凝集
脱水して、排土と分離水とに固液分離して、分離水は循
環使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセメントを含有する
排泥水中から、セメントを豊富に含む粒子部分を選択的
に分離回収する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が対象とする用途分野は、セメン
トを使用する地盤改良等の建設作業所、コンクリート２
次製品工場、生コンクリート工場などにおいて発生す
る、セメント、土砂、水の混ざった排泥水（以下、単に
排泥水という）である。この排泥水は、セメントに起因
して強いアルカリ性を示すために、多くの場合、産業廃
棄物としてバキュームカーで吸引して運搬処分されてい
るが、この排泥水の廃棄量は年間５００万Ｔ以上に達し
ている。

【０００３】これらの排泥水の中でも特に地盤改良にお
いては、湧出する排泥水の量は、注入されたグラウト量
の１．２〜１．５倍になる事から、その対策が望まれて
いた。

【０００４】この地盤改良の排泥水対策として、セメン
ト分を再利用するためのいくつかの試みが発表されてい
る。例えば、地盤改良の排泥水をそのままの性状で再利
用る手法或いは排泥水中の粗砂・砂利分を篩いで分離
し、残りの土砂、セメント分を沈降等の重力分離して上
澄み水を捨てて得られる沈澱物のすべてをグラウトとし
て再利用する手法等がそれである。前者においては、前
述したように排泥水発生量の比率が高いために、排泥水
の量はネズミ算的に増えるので、基本的な解決にならな
い。また後者の手法においては、高濃度排泥水の場合は
短時間では沈降分離しないこと、また長時間にわたって
静置すると排泥水が固化するか或いはセメントの凝結能
力が失われてしまうこと、更に何よりも、再利用物中に
セメント分以外の土砂分を圧倒的に多く取り込みすぎる
ので、セメント分の回収手法としては不適である。この
ような理由で、地盤改良の排泥水中のセメントの有効利
用対策は、未だに実用化していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のような排泥水の
多くは、首都圏、近畿圏などの大都市にて集中的に大量
発生するために、排泥水搬出による交通渋滞を招くほ
か、産業廃棄物の最終処理場は年々狭隘化しており、こ
の排泥水中のセメント分の有効利用は、廃棄費用の低減
と環境保全の両面から早急な開発が必要である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、セメント分を含有する排泥水より、セメントを豊富
に含む粒子部分を、迅速に且つ選択的に分離回収し得る
方法を提供することにある。

【０００７】本発明者らは、上記目的を達成すべく研究
を重ねた結果、セメントを含む排泥水中の固形分の粒度
分布（数ｍｍからサブμｍにわたる広い粒度分布の粒子
よりなる）において、ある特定の粒度分布の範囲におい
てセメント分が高濃度で含有されている知見を得、かか
る知見に基づいて、該範囲の粒子径を選択的に分離する
ことにより、上記の目的を達成し得ることを見い出し、
本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明は、セメント分を含有する排
泥水中から、粒子径が１０〜１００μｍの粒子を主に有
する粒子部分を分離回収する事を特徴とするセメント分
の回収方法である。

【０００９】本発明を適用できるセメントを含む排泥水
は、前記のようなセメントを使用する各種の現場から発
生する各様の組成と固形分の濃度を有する排泥水であ
る。例えば、セメントを使用する建設作業所、コンクリ
ート２次製品工場、生コンクリート工場などである。本
発明は、就中、高濃度泥水、特に、軟弱地盤改良にとも
なって発生する高濃度排泥水、具体的には、セメント、
高炉セメントなどの強度発現剤を調合水に分散させたミ
ルク状の注入材（以下、グラウトという）を、地盤中に
加圧注入する軟弱地盤改良工法において、グラウト注入
にともなって地盤中から湧出するセメントを含む排泥水
に対して特に有効である。

【００１０】本発明はこれらのセメント分を含有する排
泥水中から、粒子径が１０〜１００μｍの粒子を主に有
する粒子部分（以下、回収材ともいう）を分離回収する
ことを特徴とするものである。すなわち、分離される粒
子部分が上記粒子径の範囲以外の粒子を多く含む場合
は、セメント分以外の土砂等の粒子部分が多く混入し、
本発明の目的を達成することができない。

【００１１】本発明において、粒子径が１０〜１００μ
ｍの粒子を主に有する粒子部分としては、かかる範囲の
粒子径を有する粒子の割合が、９０重量％以上、特に９
５重量％以上有するものが一般的に該当する。

【００１２】上記特定の粒子を分離する方法は、有効な
分級効果を保証する公知の手法が特に制限無く採用され
るが、特に液体サイクロンが有効である。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明の適用例の１つとし
て、前記の地盤改良工法において発生するセメント分を
含有する排泥水に本発明を適用する態様を例に挙げて更
に詳細に説明する。

【００１４】また、セメントの粒度分布のうち、主とし
て１０〜１００μｍの粒子径範囲に相当する粒子部分を
回収する態様と共に、回収したセメント分をグラウト調
製に再使用する手法についてもその実施態様を説明す
る。

【００１５】上記地盤改良工法としては、深層混合工法
やソイルミキシング連続壁工法を含み各種の工法が実用
化されている。なかでも代表的なジェットグラウト工法
は、グラウト調合工程、削孔工程、注入工程からなって
いる。

【００１６】グラウト調合工程では、セメント等の硬化
発現材と分散剤、水を調合してグラウトを造る（以下、
正規のセメントを使用して調合したグラウトと、回収材
を使用して調合したグラウトを区別して表現する場合
は、前者をバージングラウト、後者をリサイクルグラウ
トという）。続く削孔工程では、水を送入して地盤を削
孔しながら注入管を目的深度まで挿入する。更に、注入
工程では、注入管をゆっくり回転させながら、注入管の
それぞれの管路から水と空気を高圧で噴射して地盤中の
土砂を切削し、その切削してスラリー状となった土砂を
地上に噴出させながら注入管の別の管路からグラウトを
切削部に送入して行き、最終的に柱状のグラウト体を造
成する。このようにして造成された柱状のグラウト体
は、一定時間経過後にはグラウトが水和硬化して柱状の
硬化体となる。

【００１７】本工法はこのような硬化体を複数列、連接
して施工する事によって、連続した一定強度の基礎構造
物、止水壁体や杭体を地盤中に築造し軟弱地盤を改良す
る工法である。

【００１８】この注入工程において、セメント分を含む
スラリー状の土砂（以下、排泥水という）がグラウト注
入量の約１．５倍も湧出してくる。

【００１９】排泥水中のセメント分の分離回収は、該排
泥水の性状により影響される。該排泥水の性状は、地盤
条件と施工方法に依って様々に変化してくる。例えば、
砂質土地盤の施工時には、排泥水中のセメント粒子の粒
度分布に対して、数ｍｍから約１０μｍの土砂が混入し
ている。また、日本の大都市部に多く存在する軟弱地盤
を構成する粘性土地盤の施工時においては、セメント粒
子径と土砂粒子径が細かい（サブμｍ〜数１０μｍ）。

【００２０】本発明においては、いずれの場合において
も、得られる排泥水中より前記した特定の粒子径範囲で
分級を行えば、あらゆる地盤に対しても排泥水中からセ
メント分を高濃度で分離回収することが可能となる。

【００２１】工法は、先ず、グラウトの送入により湧出
した排泥水より２ｍｍ以上の粗粒部分を、前処理工程で
篩いやサイクロン等でカットした後に、分級工程に送
る。この前処理工程は、粗粒子によるサイクロンの出口
の閉塞の防止に有効であるが、それと共に排泥水の比重
低下による分級精度と分級処理量の増大に効果がある。

【００２２】分級工程において、分級機は特に制限され
ないが、本発明者らは種々の分級機を試験した結果、排
泥水中から粒子径が１０〜１００μｍの特定範囲の粒子
を主として含む粒子部分を選択的に分級するには、分級
精度、処理能力、保守管理の容易さ、経済性において、
液体サイクロン（以下、単にサイクロンという）が最も
効果的であることを見い出した。

【００２３】サイクロンの原理は、溶媒中における固体
粒子部分の粒子径の差を利用し、強制的に沈降速度に差
を与えて分級するものである。その構造は、図１のよう
である。原液１０１はポンプで加圧してサイクロン本体
の上部円筒部１０２から切線方向に吹き込んで、遠心回
転を与える。液中の粗粒部分は遠心力で周壁部に押しつ
けられて壁にそって回転しながら円錐部分１０３に進
み、下流出口１０５から排出される。

【００２４】一方、細粒よりなる液はサイクロン中央付
近の渦部を上昇していき、上流出口１０４から排出され
る。この時、ポンプ吐出圧力と上流／下流の流量分配比
を変えて筒内の流速分布を調整する事に依って、目的と
する粒子径に分級するものである。

【００２５】本発明において、従来の仕様のサイクロン
が制限なく用いることができるが、上部円筒部１０２の
内径ａ：上部円筒部１０２の長さｂ：上部円筒に続く円
錐部分１０３の長さｃの比率が、ａ：ｂ：ｃ＝１００：
６０〜１２０：１２０〜４００、円錐部分の傾斜角度が
３〜２０度の仕様のサイクロンが好適に用いられる。ま
た、大きさは、円筒部１０２内径２５〜５００ｍｍ、長
さ（１０２、１０３を加えた長さ）約２００〜２３００
ｍｍが一般的である。

【００２６】円筒内径及び長さがこれより小さい場合、
分級精度は上がるもののサイクロン１つ当たりの処理能
力が小さいので多量のサイクロンを必要し構造が複雑と
なるので好ましくない。また、該内径及び長さが大きい
場合、分級精度が悪くなるので好ましくない。また、
ａ：ｂ：ｃ比または円錐部の傾斜角度は分級工程での排
泥水に対する遠心力、流量分配比に影響を及ぼす。した
がって、該比率または角度のものを用いることが好まし
い。

【００２７】更に、前記サイクロンを使用する本発明の
この他の好ましい実施態様としては、分配率の異なる複
数のサイクロンを、直列に複数組み合わせて実施する態
様が挙げられる。これによって、従来の装置では分級が
困難であった排泥水中から１００μｍ以上の粒子部分
と、１０μｍ以下の粘土コロイドの細かい粒子部分とを
更に有効に分離して、主として１０〜１００μｍの実質
的にセメント分よりなる回収材を得る事が出来る。

【００２８】本発明の回収工程を実施する場合におい
て、建設現場の内容、工種、施工する地盤の土質変化に
よって、排泥水中の固形分量、その粒度分布およびセメ
ント含有量が変わってくる。本発明者らの調査では、前
記地盤改良工法の排泥水の例では、施工条件により比重
は１．３〜１．６、固形分は３５〜７０％の変動があ
る。しかも同じ施工現場でも、土質変化により固形分の
粒度分布は、１μｍ〜数ｍｍの間で様々な形があり、ま
た固形分中のセメント含有量は２０〜９０％の範囲で変
わっていた。

【００２９】本発明においては、これらの排泥水変動に
おいても、１００μｍ越える粒子部分と１０μｍ未満の
粒子部分の大部分を切り捨ててやることによって、確率
良くセメント分を回収することができる。即ち、同じ地
盤改良工法でもソイルミキシング地中連続壁（ＳＭＷ）
工法のような攪拌工法では、本工法よりも更に比重の高
い排泥水が出てくる。また、セメント２次製品工場や生
コンクリート工場からは、比重１．１程度の薄い排泥水
が出てくるが、何れにしてもサイクロンによって上記粒
子部分を切り捨てて、類似した組成の回収材を得ること
ができるという利点がある。

【００３０】次に、ジェットグラウト工法の例での、本
発明のより好ましい実施態様を述べれば、次の通りであ
る。

【００３１】まず、バージングラウトの注入で発生した
排泥水を前処理工程（篩い、サイクロンなど）におい
て、排泥水中の約２ｍｍ以上の粗粒をカットオフするこ
とにより、排泥水をサイクロンに導入する前に、予め比
重を下げておく。ここで比重低下させた後に以下の工程
でセメント分の回収を実施する事が、サイクロンの分級
能力の向上の上で有効である。

【００３２】ここでカットした排泥水の篩い上の粗粒部
分は、排土ラインに送り込むが、必要に応じて後述する
固液分離工程に導入しても良い。篩い下の部分は、分離
工程に送り、まず１次ポンプで加圧して１次サイクロン
に送入する。ここでは、頂部からの約１００μｍ以下の
セメント分を含む粒子部分（上流）と、底部からの１０
０μｍを越えるセメント分が少ない粒子部分（下流）と
に分級される。

【００３３】この粗粒部分の分離においては、サイクロ
ンの操業条件（送入圧力、上・下流の流量の分配比率）
が重要である。サイクロンの操業条件は、サイクロンの
上部の円筒部分の管径と、円錐部分の傾斜角と長さの関
係、上・下流の抜き出し部分の管径などに依って変化す
るので、一概に特定する事は出来ない。

【００３４】本発明では、１００μｍを越える粗い粒子
部分の分級に使用する１次サイクロン（仕様例：円筒部
内径約７５〜３００ｍｍ＊長さ約５００〜１，６００ｍ
ｍ）においては、送入圧１〜４ｋｇｆ／ｃｍ²、上流／
下流の流量分配比８５〜９０／２０〜５が好ましく採用
される。

【００３５】粗粒分離で発生する１次サイクロン底部か
らの１００μｍを越えるセメント分の少ない粒子部分
（下流）は、排土ラインで後述する固液分離工程に送
る。またサイクロン頂部からの約１００μｍ以下のセメ
ント分を含む粒子部分（上流）は、２次ポンプで加圧し
て２次サイクロンに送入する。ここでは、底部からの１
０μｍ以上の実質的にセメント部分を豊富に含む回収材
部分（下流）と、頂部からの１０μｍ未満のセメント部
分の少ない微細な粒子部分と多量の水よりなる部分（上
流）に分級できる。前者は回収材としてグラウト調合工
程に循環し、後者は前記排土ラインにて後述の固液分離
工程に導入する。

【００３６】１０μｍを境とする微細粒子部分の分級で
使用する２次サイクロン（仕様例：円筒部内径約３０〜
２５０ｍｍ＊長さ約２００〜１．３００ｍｍ）において
は、送入圧１〜５ｋｇｆ／ｃｍ²、上流／下流の流量分
配比８０〜９５／２０〜５が好ましく採用される。

【００３７】これらのサイクロン処理においては、これ
らのサイクロンを単数で使用しても良いし、処理量に応
じてまたは分級精度の向上のために複数で、直列または
並列で使用してもよい。特に、前記の内胴の傾斜角が小
さいサイクロンを複数直列で使用することに依って、微
細部分を有効に切り捨てることが出来る。

【００３８】本発明において、セメントは調合後直ちに
水和反応が始まるので、一定時間を超過するとセメント
の凝結能力が低下し、再利用が困難となる。本発明者ら
は多くのテスト結果から、凝結能力が低下しはじめる時
間は、セメント調合後約１０時間の時点である事を突き
とめた。従って、セメント分の有効利用のためには、こ
の分級処理を約１０時間以内、好ましくは６時間以内の
出来るだけ速やかな時間内に実施する事が好ましい。

【００３９】また、セメントの凝結活性を保持するため
に、必要に応じて、排泥水中にセメント凝結遅延剤を添
加して実施する方法も有効である。この凝結遅延剤とし
ては、公知のアルカリ金属燐酸塩、オキシカルボン酸
塩、グルコン酸塩などが単独または複数で区別する事無
く使用される。

【００４０】凝結遅延剤を使用した場合は、回収材を循
環する調合工程において、必要に応じて凝結促進剤を添
加する事も有り得る。この凝結促進剤としては、公知の
アルカリ金属塩類、アルカリ土類金属塩類、亜硝酸塩、
アルミニウム塩類などが単独または複数で区別する事無
く使用される。

【００４１】これらの手法に依って、排泥水中からセメ
ント分を中心として若干の細砂と水を含む回収材を選択
的に分級する事が出来る。

【００４２】次に、回収材の再利用について述べる。

【００４３】前記の分離工程で得られた回収材は、これ
を再利用するためのリサイクルグラウト配合工程に循環
され、グラウト配合材料と混合されるが、地盤改良の目
的たる一定仕様のグラウト硬化体を造成するためには、
一定のグラウト配合基準を保持する事が好ましい。その
ためには十分な凝結能力を有する回収材を使用して、回
収材中のセメント量と水量を必要に応じて測定して、不
足するセメント量と水量だけを新たに添加し、グラウト
配合工程で混合してやれば良い。

【００４４】セメント分の測定方法としては、一般的な
分析機器を使用して回収材中のカルシウム分を測定し
て、予め定量して有るセメント／カルシウム比率に基づ
いてセメント分を算出する事が出来る。

【００４５】上記セメント分の測定において、カルシウ
ム分は直接測定することが可能であるが、該測定の十分
な精度が得られないか、測定に時間がかかるときは、予
めグラウト配合時に測定の容易な難溶性化合物をトレー
サーとして一定割合ほど配合して調製したグラウトを地
盤中に注入し、地盤中から湧出した排泥水中から回収し
た粒子部分中の該化合物量を定量する方法が好ましい。

【００４６】上記方法に依って、回収材中のセメント分
の含有量を測定した後に、その計算値に基づいて、グラ
ウト調製に新規に配合するセメントと調合水の量を調節
する事が有効である。

【００４７】この場合のトレーサーとしての難溶性化合
物は、マグネシウム（炭酸マグネシウム、マグネシアな
ど）、チタン（酸化チタンなど）、バリウム（硫酸バリ
ウムなど）などの塩類で、セメントや地盤中に実質的に
存在していない物質で且つ分析の容易な物なら何でも区
別することなく使用できる。これらの添加量は、セメン
ト配合量の数％以内でも有効である。

【００４８】また、前記の化学分析に一般的に使用され
るような分析機器が本発明の施工現場にて使用し難いと
きには、簡易な中和滴定法を採用する事ができる。即
ち、回収材を水洗して可溶性のアルカリ分を除去して、
残った粒子部分を濾過し、その残さに純水を加えて、ア
ルカリ領域において不溶性のアルカリ分を中和滴定し
て、そのアルカリ度を測定する事により有効セメントを
定量するか、または中和滴定の前に該粒子部分を過剰の
酸で処理したのちにアルカリで逆滴定する事に依って、
そのアルカリ度を測定する事により回収材中の有効セメ
ント量を算出する事ができる。この手法は、水可溶性の
アルカリ金属塩以外のアルカリ化合物だけがセメントの
ポゾラン反応に寄与する事に着目した、簡易で正確な測
定手法である。

【００４９】また回収材中の水分量は、重量法（蒸発
法）等で簡単に測定できる。こうして回収材中のセメン
ト分と水量を測定して、不足するセメント量、水量を新
たに添加して、回収材によるグラウトを調合する。この
調合においては、一般的な調合装置を使用して、全自動
または手動で実施する事ができる。

【００５０】次に、前記１次、２次サイクロンからでて
くる、回収材以外の部分、即ち、１００μｍを越える粗
粒部分とと１０μｍ未満の細かい粒度部分（大量の水を
含んでいる。以下、廃液という）の処理方法と有効利用
について述べる。

【００５１】本発明はセメント分の回収だけに限定して
現場適用する事もできるが、前記の粒度部分の脱水処理
工程（廃棄物の固液分離工程と分離水の循環工程よりな
る）と組み合わせて適用する事に依って、より高度な排
泥水処理の理想的な一貫処理プロセスとなる。

【００５２】１次サイクロンによって分離された１００
μｍを越える粒度部分は、実質的に少量の水分しか含ま
ないので、そのまま排土ラインから排出する事もできる
が、必要に応じて２次サイクロンから出てくる廃液と共
に脱水処理する事も有効である。

【００５３】廃液の脱水は、廃液そのものを脱水機にて
処理しても良いが、廃液中の固形分の粒子が細かいため
に分離性が悪くて、特に澄明な分離水が得られない欠点
がある。このような場合には、凝集脱水法が好ましく採
用される。この手法は、まず予め調合した凝集剤溶液と
廃液を混合・反応させて、大きくて硬いフロックを形成
させて、これを脱水機に導入して有効に固液分離する手
法である。

【００５４】凝集剤溶液としては、高分子系、無機系な
どの公知の物が単独または複数で使用できる。しかし、
アニオン性高分子凝集剤とアルカリ金属塩の複合物が好
ましく、更には、アクリルアミド系の高分子量有機物と
アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩などの水可溶
性無機塩類より成る凝集溶液組成物が好ましく使用出来
る。即ち、この複合物は、強固なフロックを形成でき、
脱水物の剥離性が良く、かつ澄明度の高い分離水を得る
事ができるという得難い利点を有している。

【００５５】ここで凝集剤溶液と廃液を混合する方法と
しては、凝集反応槽を使用してもよいが、廃液を移液す
る配管中に凝集剤溶液を直接に注入してやってもよい。

【００５６】脱水機としてはフィルタープレス、ベルト
プレス、スクリュウプレスなどの濾過・圧搾手法のほか
に、遠心力を利用する手法も採用できる。遠心力を伴う
分離機とは、フロックに遠心力を与えて構成物質の密度
差によって分離する原理に基づくものであれば特に限定
されないが、デカンター、竪型タイプ遠心分離機などが
好適に使用される。

【００５７】また、上記の凝集反応後の固液分離を分離
機に依って実施する場合、何らかの工程トラブルによる
装置の停止が長時間になると、廃水や固形分が脱水機等
の内部で凝結して、脱水機等を閉塞、破壊する。特に高
価な遠心脱水機の場合は、極めて重要な障害となるの
で、これへの対応策として、固液分離処理する廃水中に
セメント用凝結遅延剤を添加した後に固液分離を実施す
る事が有効である。この遅延剤としては、前記の物質が
使用できる。

【００５８】このようにして廃液を固形分と分離水とに
固液分離して、分離水はグラウト調合水、凝集剤溶液用
調合水、その他の現場用水に循環使用し、固形分だけを
場外に排出する。

【００５９】次に、本発明を以上の方法を実際に適用す
る態様を図２によって更に具体的に説明する。

【００６０】図２は、ジェットグラウト工法に関するも
のであり、先ず、バージングラウトを使用したグラウト
注入工事１で発生した排泥水（イ）は、その中の粗砂分
を一般的なマッドスクリーン、トロンメル等の篩い２
で、スライム（ロ）と粗粒とに分離し、粗粒は排出ライ
ン１９から排出される。スライム（ロ）は１次ポンプ３
で加圧して２．３ｋｇｆ／ｃｍ²で１次サイクロン４に
送入する。このサイクロン４の上流／下流の流量分配比
率は８５／１５に設定し、比較的粗い粒子部分（ハ）を
底部からぬいて排出ライン１９から排出する。サイクロ
ン４の頂部からでた１００μｍ以下のスライム（ニ）
を、２次ポンプ５で送入圧１．６ｋｇｆ／ｃｍ²で２次
サイクロン６に送入する。このサイクロン６の上流／下
流の流量分配比率は８９／１１とする。サイクロン６の
底部（下流）から目的とする回収材７を回収し、頂部
（上流）から多量の水分と極細粒の粒子よりなるスライ
ム（ホ）を分離する。

【００６１】なお、サイクロン４の底部から抜きだした
粗粒子部分（ハ）は、含水率が十分に低い場合はそのま
ま場外に排出する。しかし、（ハ）に付着した水分が多
くてそのままでは場外排出に不適な場合には、スライム
（ホ）にこれを合流添加し、まとめて固液分離（凝集脱
水）しても良い。

【００６２】前記工程で得た回収材７は、分析工程８に
おいてセメント分と水分を分析して、リサイクルグラウ
ト調合工程９のミキサーにリサイクルする。リサイクル
グラウト調合工程９において、分析工程８のデータに基
づいて、不足する水分量は後述する分離水１６から供給
し、分散剤１０を新規に加えたのちに、不足するセメン
ト量に対応する新規のセメント１１を添加して、混合す
る。リサイクルグラウト調合工程９で製造したリサイク
ルグラウトは、グラウトマシン１２を経由して、再び地
盤中に注入する。

【００６３】次に、多量の水と１０μｍ未満の粒子径を
含むスライム（ホ）の固液分離工程について述べる。

【００６４】前記のサイクロン６の頂部からでたスライ
ム（ホ）は、必要に応じて凝集剤溶液１３を添加して、
微細粒子を凝集物１４に巨大に成長させた後に固液分離
機１５に送入する。１５では、実質的に粒子を含まない
水（分離水）１６と、微細粒子と少量の付着水より成る
固形分１７とに分離する。

【００６５】水（分離水）１６は前記リサイクルグラウ
ト調合工程９や凝集剤溶液１３用の調合水に再利用し、
固形分１７は排土ライン１８を経てダンプ車で場外に搬
出１９する。

【００６６】

【発明の効果】本発明の実施により、排泥水中のセメン
ト分の大部分を、産業廃棄物として排出することなく、
工事の工程内に再循環利用することができ、環境保全を
図ることが可能となった。

【００６７】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は本
例に限定されるものではない。実施例１近接構造物の防護工として、細砂層の軟弱地盤にジェッ
トグラウト工法を施工するに当たり本発明を実施した。

【００６８】まずＧＬ−２８ｍまで削孔液を流して注入
管を挿入して、空気・水を約２００気圧で噴射し、管を
ゆっくり回転（５rpm）させて地盤を切りながら、所定
の改良範囲までグラウト注入をしながら注入管を引き上
げ（引き上げ速度５ｃｍ／分）ていった。

【００６９】この時に注入したバージングラウトの配合
は、１ｍ³当たりセメント（（株）トクヤマ製、普通ポ
ルトランドセメント）７６０Ｋｇ、分散剤（花王（株）
製、マイテイー１５０）１２Ｋｇ、真水７５０Ｋｇとし
た。

【００７０】グラウト注入におけるグラウトの注入量と
排泥水発生量の割合は、注入グラウト１ｍ³当たり、排
泥水１．４ｍ³であった。

【００７１】この時に地上に湧出して来た排泥水の性状
は、比重１．４０、乾燥固型分４１％（乾燥固型分中の
セメント量は５６％、残りはシルト混じりの細砂）、水
分５９％であった。またその粒度分布は、図３のようで
あった。

【００７２】この排泥水をまず、目開き２ｍｍの振動篩
いにかけて、粗粒子部分をカットした後に、分級工程に
導入した。

【００７３】分級工程で使用したサイクロンと代表的な
操業条件は、次のとおりである。

【００７４】１次サイクロン＝円筒部内径（ａ）１５０
ｍｍ＊長さ（ｂ＋ｃ）約９００ｍｍ、円錐部の傾斜角６
度、上部抜き出し部分の内径３８ｍｍ、下部抜き出し部
分の内径２０ｍｍ。送入圧＝１．８ｋｇｆ／ｃｍ²、分
配比率（上流／下流）＝８５／１５。

【００７５】２次サイクロン＝円筒部内径７５ｍｍ＊長
さ約５００ｍｍ、円錐部の傾斜角４度、上部抜き出し部
分の内径２０ｍｍ、下部抜き出し部分の内径１６ｍｍ。

【００７６】送入圧＝２．１ｋｇｆ／ｃｍ²、分配比率
＝８９／１１。なお、２次サイクロンは、３本を並列で
使用した。

【００７７】分級工程において１次サイクロンに導入し
たスライムは、粒子径１００μｍを越える粒子を分離し
て１次サイクロン上部より抜き出した後、続いて加圧ポ
ンプを経由して２次サイクロンに導入し、粒子径１０μ
ｍ未満の粒子を分離し、２次サイクロン下部より回収材
を抜き出した。１次サイクロン上部より抜き出したスラ
イムは、湧出したスライム１ｍ³に対して０．８５ｍ³あ
り、該抜き出しスライムの性状は、比重１．３５、乾燥
固形分３８．９％（乾燥固形分中のセメント含有量６０
％）であった。また、２次サイクロン下部より抜き出し
た回収材は、湧出したスライム１ｍ³に対して０．２８
ｍ³であり、該回収材の性状は、比重１．８１、乾燥固
形分６６．６％（乾燥固形分中のセメント含有量７０
％）であった。

【００７８】ここで、１次サイクロンの上部抜き出しス
ライムと、２次サイクロンの下部抜き出しスライム（回
収材）の粒度測定結果を、それぞれ図４、図５に示し
た。

【００７９】また、湧出した排泥水、回収材および固液
分離した排出土に含まれるセメント分と水分の分析結果
及び回収材中の粒子径１０〜１００μｍの粒子の割合を
表１に示した。

【００８０】表１から明らかなように、実質的に十分な
セメント分を含む回収材を得ることが出来ている。

【００８１】前記の回収材を使用したリサイクルグラウ
ト調合は、次の通り実施した。

【００８２】スラリーポンプで回収材５１０Ｋｇ（セメ
ント分２３３Ｋｇ、セメント以外の固形分１２０Ｋｇ、
水分１５７Ｋｇよりなる）を調合ミキサーに入れ、不足
する水分５０３Ｋｇを分離水から補給し、攪拌しながら
分散剤１２Ｋｇを添加し、不足するセメント５２７Ｋｇ
を新たに添加して、均一に混合し、リサイクルグラウト
を得た。

【００８３】最初のバージングラウトの調合から、リサ
イクルグラウトの調合までの所要時間は、２時間以内に
実施した。

【００８４】この回収材を添加したリサイクルグラウト
とバージングラウトとの硬化体特性の確認のために、ブ
リーデイング性（２４時間後）、一軸圧縮強度（供試体
サイズ５０ｍｍφ×１００ｍｍＨ、材令７、２８、９１
日、湿空養生）の試験結果を、表２に示した。表２よ
り、品質管理上、全く問題の無いグラウト硬化体が得ら
れていることがわかった。

【００８５】排泥水の発生量に対する排土の減容比率
は、表３に示した。

【００８６】実施例２粘性土層の軟弱地盤でのジェットグラウト工法におい
て、本発明を実施した。

【００８７】グラウト工法の施工条件およびバージング
ラウト配合は、実施例１と同様に実施した。

【００８８】グラウト注入における排泥水発生量の割合
は、注入グラウト１ｍ³当たり、排泥水１．５ｍ³であっ
た。この排泥水の性状は、比重１．４３、乾燥固型分４
５％（乾燥固型分中のセメント分は６８％、残りはシル
ト分）、水分５５％であった。またその粒度分布は、図
６のようであった。

【００８９】この時に使用したサイクロンは実施例１と
同一で、操業条件は、次のとおりである。

【００９０】１次サイクロンへの送入圧＝１．８ｋｇｆ
／ｃｍ²、分配比率＝８５／１５２次サイクロンへの送入圧＝２．１ｋｇｆ／ｃｍ²、分
配比率＝８９／１１２次サイクロンは、３本を並列で使用した。

【００９１】分級工程において１次サイクロンに導入し
たスライムは、粒子径１００μｍを越える粒子を分離し
て１次サイクロン上部より抜き出した後、続いて加圧ポ
ンプを経由して２次サイクロンに導入し、粒子径１０μ
ｍ未満の粒子を分離し、２次サイクロン下部より回収材
を抜き出した。１次サイクロン上部より抜き出したスラ
イムは、湧出したスライム１ｍ³に対して０．８５ｍ³あ
り、該抜き出しスライムの性状は、比重１．３７、乾燥
固形分４０．４％（乾燥固形分中のセメント含有量６５
％）であった。また、２次サイクロン下部より抜き出し
た回収材は、湧出したスライム１ｍ³に対して０．２８
ｍ³であり、該回収材の性状は、比重１．８０、乾燥固
形分６６．１％（乾燥固形分中のセメント含有量７３
％）であった。

【００９２】ここで、１次サイクロンの上流抜き出しス
ライムと、２次サイクロンの下流抜き出しスライム（回
収材）の粒度測定結果を、それぞれ図７、図８に示し
た。

【００９３】また、湧出した排泥水、回収材および固液
分離した排出土に含まれるセメント分と水分の分析結果
及び回収材中の粒子径１０〜１００μｍの粒子の割合を
表１に併せて示した。

【００９４】排泥水、回収材中のセメント分の分析は、
塩酸可溶分のカルシウムのキレート滴定に依った。

【００９５】前記の回収材を使用したリサイクルグラウ
ト調合は、次の通り実施した。

【００９６】スラリーポンプで回収材４１０Ｋｇ（セメ
ント分１３０Ｋｇ、セメント以外の固形分８５Ｋｇ、水
分１９５Ｋｇよりなる）を調合ミキサーに入れ、不足す
る水分５５５Ｋｇを分離水から補給し、攪拌しながら分
散剤１２Ｋｇを添加し、不足するセメント６３０Ｋｇを
新たに添加して、均一に混合した。

【００９７】この回収材によるリサイクルグラウトとバ
ージングラウトとの硬化体特性の確認のために、ブリー
デイング性、一軸圧縮強度の試験結果を、表２に併せて
示した。

【００９８】次に、１０μｍ未満粒子径の固形分を含む
スライムの、固液分離工程について述べる。

【００９９】前記の２次サイクロンの頂部からでた廃液
には、固液分離機内での固結トラブルを回避するため
に、貯槽中で凝結遅延剤としてグルコン酸ソーダ０．５
ｗｔ％（廃液重量に対して）を添加した。また、ポンプ
輸送の配管中で凝集剤溶液を添加して、廃液中の微細粒
子を凝集フロックに成長させながら固液分離機に送入し
て、実質的に粒子を含まない水（分離水）と、微細粒子
と少量の付着水より成る固形分（排土）とに固液分離し
た。

【０１００】固液分離工程での凝集剤溶液としては、高
分子無機複合系を使用した。即ち、アニオン性ポリアク
リルアミド系高分子量有機物とアルカリ土類金属塩より
成る凝集溶液組成物であり、組成物中の高分子物の濃度
は０．１〜１ｗｔ％、金属塩の濃度は高分子物の量の
０．１〜３倍であるが、この実施例では高分子物、金属
塩ともに０．２ｗｔ％とした。

【０１０１】固液分離機は、遠心分離機（ＩＨＩ製、ス
クリューデカンターＨＳ５００ＭＷ）を使用した。

【０１０２】分離水は前記リサイクルグラウト調合や凝
集剤調合用の調合水に再利用した。固形分は排土ライン
を経て、ダンプ車で場外に搬出した。

【０１０３】排泥水の発生量に対する排土の減容比率
は、表３に示した。

【０１０４】比較例１実施例１の排泥水を用いてサイクロンによる分級を実施
せずそのまま回収材としてリサイクルグラウトを調製し
たところ、グラウトに材料分離が発生したのでリサイク
ルグラウトでの施工ができなかった。そこで、排泥水の
全量を凝集脱水して減容化を実施した。なお、回収材の
組成を表１に、リサイクルグラウトの物性を表２に、凝
集脱水による減容効果を表３にそれぞれ示した。

【０１０５】比較例２実施例２の排泥水を用いてサイクロンによる分級を実施
せずそのまま回収材としてリサイクルグラウトを調製し
たところ、グラウトの粘性が高くグラウトポンプでの圧
送が出来ずリサイクルグラウトでの施工ができなかっ
た。そこで、排泥水の全量を凝集脱水して減容化を実施
した。なお、回収材の組成を表１に、リサイクルグラウ
トの物性を表２に、凝集脱水による減容効果を表３にそ
れぞれ示した。

【０１０６】

【表１】

【０１０７】

【表２】

【０１０８】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するサイクロンの代表的な構造
図

【図２】本発明の方法を含む地盤改良工法の代表的な
態様を示すフローシート

【図３】実施例１における排泥水の粒度分布を示すチ
ャート

【図４】実施例１における１次サイクロンの上部抜き
出しスライムの粒度分布を示すチャート

【図５】実施例１における２次サイクロンの下部抜き
出しスライム（回収材）の粒度分布を示すチャート

【図６】実施例２における排泥水の粒度分布を示すチ
ャート

【図７】実施例２における１次サイクロンの上部抜き
出しスライムの粒度分布を示すチャート

【図８】実施例２における１次サイクロンの上部抜き
出しスライムの粒度分布を示すチャート

【符号の説明】

１グラウト注入２前処理（篩い）３１次ポンプ４１次サイクロン５２次ポンプ６２次サイクロン７回収材８分析（セメント分、水分の測定）９グラウト調合工程 10 分散剤 11 セメント 12 グラウトマシン 13 凝集剤溶液 14 凝集物 15 固液分離機 16 分離水 17 固形分 18 排土ライン 19 搬出 101 原液 102 上部円筒部 103 円錐部分 104 上流出口 105 下流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント分を含有する排泥水中から、粒
子径が１０〜１００μｍの粒子を主に有する粒子部分を
分離回収することを特徴とするセメント分の回収方法。
【請求項２】排泥水がセメントを含有するグラウトを
地盤中に注入する地盤改良工法において地盤中から湧出
するセメントを含む排泥水である請求項１記載のセメン
ト分の回収方法。