産業廃棄物であるカキ殻の土木材としての特性

【13】
全地連「技術ｅ-フォーラム2005」仙台
産業廃棄物であるカキ殻の土木材としての特性
（株）菊池技研コンサルタント
1. はじめに
○久保田
鈴
木
高
橋
光
喜
真
理
司
試験は砂置換法で行った。密度は表-2に示すように転圧
岩手県では年間約１万トンのカキ殻が生産され，その
の回数が増えるほど乾燥密度が高くなる。締固まり度は
ほとんどが産業廃棄物として野積みされており，有効な
１回転圧で管理基準（最大乾燥密度1.06の90（％）程度）
リサイクル方法の確立が急がれている。
γd＝1.0（g/cm3）に締固まり，路床に十分な90(％)以上
本試験は, カキ殻材を活用するにあたり，カキ殻の土
の密度が得られ，締固まり易い材料である
表-1
木材料としての特性を把握することを目的として実施し
含水比
試験は一般の土質材料試験を適用し，締固め特性，Ｃ
2. カキ殻材の特性
試験に用いたカキ殻は，野積みされている一般的なも
のを使用した。締固め試験は JIS 規格で定められた B-b
（g/cm ）
（g/cm ）
1.266
0.972
91.3
3回転圧
31.7
1.405
1.068
100.3
5回転圧
30.5
1.456
1.115
104.7
7回転圧
29.8
1.569
1.209
113.5
（％）
(2) 粒度特性
カキ殻材は脆く締固めに伴なって粉砕されて細粒化す
るため，粒度変化の状況を確認した。
試験対象とした試料は，突固め用ランマーで粉砕した。
試験結果は図-2のとおりである。細粒化の状態は，
(1) 締固め特性
①
①室内試験結果
平均粒径Ｄ50 を基準した変化
20(mm) →
10(mm) →5(mm) →4(mm)→ 2(mm)
カキ殻材の締固め密度は，図-1に示すように，乾燥密
②
度ρd＝1.03～1.06（g/cm3）の範囲でばらつき，曲線は
らつきは３％程度と小さいため，同じ締固めエネルギー
では含水比に関係なくほぼ一定の密度が得られるという
いる。
100
ことが言える。最大乾燥密度γd＝1.06（g/cm ），管理基
90
3
準は路体並み密度ρ80＝0.90（g/cm ），路床並み密度ρ85
80
3
＝0.95（g/cm ）である。
無粉砕
17回 突 固
42回 突 固
67回 突 固
92回 突 固
通過質量百分率（％）
70
1.10
1.09
1.08
25(%) →45
となっており，突固め回数が増えるごとに細粒化して
3
乾燥密度-含水比曲線
粒径 10(mm) を基準とした変化
(%) →65(%) →70(%) →80(%)
一般土砂で示すような凸型を示さない。しかし，そのば
60
50
40
30
1.07
20
1.06
10
3
）
締固め度
3
30.3
ＣＢＲ試験，設計ＣＢＲ試験を準用し，17回，42回，67
回，92回の４種類とした。
乾燥密度
3
（％）
法を採用した。締固め特性およびＣＢＲ，透水性の把握
のため，突固め回数を変化させて試験した。回数は修正
最適含水比Ｗ＝30.4（％）
湿潤密度
1回転圧
ＢＲ値および透水性，細粒化の程度を確認した。
乾燥密度ρd（g/cm
現場密度試験結果
最大乾燥密度γｄ＝1.065（g/cm3）
たものである。
1.05
0
1.04
1
10
粒 径 （ mm）
1.03
図-2
1.02
カキ殻材の粉砕状況
1.01
1.00
(2) 締固め密度と CBR、透水係数の関係
0.99
0.98
10
15
20
25
30
35
40
45
含水比（％）
図-1
締固め試験結果
②現場密度特性
現場での転圧は，重機(バックホー12t)で行った。密度
図-3に示すように，密度およびＣＢＲ値は突固めの回
数が増えるほど高い値を示す。
透水係数は，突固め回数が多くなるほど(密度が高くな
るほど)透水性は悪くなっていくが，ｋ＝1×10－２～10－４
と良好な透水性を示す。
100
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泥濘化する。また，草類が繁茂するため走行性や景観が
突固め回数（回）
0
20
40
60
80
100
1 × 1 00
悪化する。
ⅲ.表層部が泥質化することによって透水性が悪くなり
1 0 - 11
透水係数（cm/ｓ）
水溜りとなる。
1 0 - 22
したがって，トラフィカビリティの改善など短期的改
1 0 - 33
善や道路盛土材や路盤材として長期的に使用する場合に
1 0 - 44
は，舗装をするなど表層を覆う必要がある。
1 0 - 55
③土壌改良材
軟弱な土砂にカキ殻材を混合し，
改良材として用いる。
1.4
3
乾燥密度（g/cm ）
また，表層部に敷き詰める(敷き砂利の代用)ことによっ
て，重機やダンプトラックの走行性(トラフィカビリテ
1.2
ィ)の改善が可能である。ただし，施工後の地耐力の確認
1
を原位置で平板載荷試験を行って確認する必要がある。
サンドマットに求められる透水性は，透水係数ｋ≧１×
0.8
10-3(cm/s)でありカキ殻材では重機転圧５回以下(バック
50
ホー12ｔでの目安)で得られる。
CBR（％）
40
④フィルター材として使用
30
カキ殻は，転圧の程度によって礫材～砂質土と同等の
20
透水性 (ｋ≧１×10-4(cm/s)) を有するため湧水対策用の
10
フィルター材や暗渠の代用として使用できる。
0
0
20
40
60
80
100
④
舗装材料として使用
カキ殻は透水性が高いため排水性がよく，透水舗装で
図-3
求められる透水係数(ｋ≧１×10-2(cm/s)) を確保できる。
密度と CBR，透水係数
そのため，透水性舗装の代用として有効である。ただし，
(3) 現場施工の概略値
試験結果から，重機(バックホー12ｔ)転圧を行ったと
きの密度等の概略値を表-2に示す。
表-2
細粒化の進まない場所に適している。
現場転圧回数と密度，ＣＢＲの関係(目安)
乾燥密度
４．今後の課題
締固め度
透水係数ｋ
ＣＢＲ（％）
（％）
(cm/sec)
重機転圧
回数
（g/cm3）
1.0
90
10
－
3回転圧
1.1
100
15
１×10-２
5回転圧
1.15
105
20
１×10-３
25
-４
1.2
115
１×10
今回の調査では細粒化の状況，締固め特性と密度およ
びＣＢＲ値を把握することができた。今後の課題として
1回転圧
7回転圧
細粒化するため，一般車両の駐車場や歩道，散策道など
以下が挙げられる。
①
盛土材として使用した場合の長期圧縮性
盛土材(路体や路床、サンドマットなど)として使用し
た場合，長期間の荷重に対しての圧縮の程度が問題とな
る。このため，盛土に使用した箇所の長期の沈下観測を
３．土木材としての適応性
実施する必要がある。
①盛土材
②
材料としての劣化度
少ない転圧回数でも高い密度に締固まり，強度もでや
長期間放置されるカキ殻材の劣化による強度低下や舗
すいため良質な材料であるといえる。また，単位体積重
装材として利用した材料の劣化による変状，盛土材とし
量は，γ＝1.4（g/cm ）(締固め度 100％のとき)と軽く，
て利用した場合の劣化による盛土の沈下などの問題があ
軽量盛土として有効である。
る。このため，スレーキング試験などの浸潤・乾燥繰り
②路盤材
返し試験などを実施する必要がある。
3
CBR 値は数回の転圧で20(％)以上と硬く，クラッシャ
ーランの代用が可能である。また，透水性が良いため凍
《引用・参考文献》
上抑制層としても有効である。しかし，細粒化するため
1) 地盤工学会編：土質試験の方法と解説，2000.3
表層部に敷き詰めたまま(敷き砂利の代用)では，
2) 地盤工学会編：地盤調査法，1995.9
ⅰ.表層の細粒化が進み強度が低下するため，わだち掘れ
や窪みが発生し走行性が悪くなる。
ⅱ.雨水や車両による泥の流入や持込で表層部の汚れや