2021 Fiscal Year Research-status Report

Research on cohesiveness of soil and waste materials towards advanced separation of disaster waste

Research Project

Project/Area Number	21K19865
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	高井敦史京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (30598347)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	勝見武京都大学, 地球環境学堂, 教授 (60233764)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords	災害廃棄物処理 / 土砂混合廃棄物 / 分別土砂 / 粘着性・付着性 / 再資源化 / ふるい
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、種々の材料を混合して作製した模擬災害廃棄物を用いて、室内分別試験により土と廃棄物の付着性およびそのメカニズムを明らかにする。災害廃棄物の処理現場では、破砕工程と分級工程の組み合わせで処理システムが設計されることが多いが、本研究では分別精度への影響が大きいと考えられる分級工程に焦点を当て、1) 土砂分の細粒分含有率と含水比による影響、2) 土質材料の保水力による影響、3) 間隙水水質の影響、4) 分級方法の違いによる影響、の4点について検討する。令和3年度は、別の研究プロジェクトで実施した実機試験と室内試験を対比することを目的に、木チップと土砂を混合して作製した模擬可燃系混合物を主な対象とし、振動式と回転式のふるいを用いた検討を行った。ふるい試験には10mm～40mmのふるい目を用い、土砂分には保水性の異なる笠岡粘土とトチクレーの2種類を用いた。分別後の通過分と残留分に対してそれぞれ比重差選別を行うことで、各画分に含まれる土砂と木チップの質量比を算出した。実験の結果から、含水比が増加するにつれて土の団粒化が促進されるが、ある閾値を超えると土の流動性が高くなるため土砂分の剥離が進み、土砂のふるい通過分が増加に転じること、その傾向は実機試験と室内試験のいずれにおいても確認され、定性的には一致していたこと、改質材を用いることで土の剥離は促進されるが土に混入する微細な木片が増える傾向にあり利活用を阻害する可能性があること、ふるい目の大きさを小さくすることは精度の良い分別に有効であること、等を明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では、種々の材料を混合して作製した模擬災害廃棄物を用いて、室内分別試験により土と廃棄物の付着性およびそのメカニズムを明らかにするものである。2年間の研究期間で、1) 土砂分の細粒分含有率と含水比による影響、2) 土質材料の保水力による影響、3) 間隙水水質の影響、4) 分級方法の違いによる影響、の4点について検討する計画であり、令和3年度は1)、2)、4)について検討を行っており、順調に進展している。令和4年度はさらに知見を集積し、結果の一般化と評価指標の提案を目指す。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度は、間隙水の塩分含有率の影響に着目し、室内試験を継続して実施する。実際の災害で発生する津波由来の土砂分（津波堆積物）の間隙水の塩分濃度は、一般的な土砂分に比べ高い。塩分濃度の上昇は、粘土粒子の固結を促す一方、保水性は低下することが報告されており、廃棄物への付着現象も複雑であると予想される。そこで、海水程度の塩分濃度で含水比調整を行い、分別精度との関係を評価する。さらに、令和3年度に検討した検討項目についても継続して知見を積み上げ、令和4年度の成果と併せて土砂の特性と分別精度の関係を一般化する。
Causes of Carryover	令和3年度は現有の装置と材料でふるい試験を進めることができたが、効率性を考慮し化学分析等の詳細なメカニズムの検討は令和4年度に実施することとした。令和4年度は微視構造観察等の化学分析を予定しており、これらに充当する。