杏吧原创(代表取缔役社长:野村俊明)と日本基础技术株式会社(代表取缔役社长:中原巖)は、放射性廃弃物埋设施设において外部とのバリア层となる高密度のベントナイト(※1)混合土层を、汎用机械によって施工する「ベントナイト混合土吹付け工法」を开発しました。
放射性廃弃物の埋设施设では、地下水の流入に伴う放射性核种(※2)の周辺地盘への移行を抑制するため、バリア层が设けられます。バリア层には、地下水を通りにくくする能力(「低透水性」といいます)や耐久性が求められるため、ベントナイトを用いた高密度土质系材料が适していると考えられています。
ベントナイトと砂を混合した混合材料は、天然材料であり、高密度とすることにより长期の耐久性を见込めるバリア层となります。しかし、高密度を确保するためには、建设重机の大きなエネルギーで缔固めや転圧を行なう工法、あるいは、あらかじめ工场でプレス製造したベントナイトのブロックやペレット(粒状体)を现场で积上げ?充填する工法が検讨されてきました。
今回両社が开発した「ベントナイト混合土吹付け工法」は、より简便で自在に、高品质のベントナイト混合土层を构筑するものであり、次の特长を持っています。
- 汎用机械である小型圧力釜式吹付机(図1参照)について、圧力釜の内部において材料を送るための撹拌翼の形状および配置の変更(特许出愿中)(※3)や空気供给法の改良等を加えることで、粘性の高い材料の吹付けを可能にしました。また、吹付け工法であるため狭隘部や斜面部にも対応が可能です。
- ベントナイトを15%、砂を85%配合(乾燥质量比)した混合土を、平均で毎时约2トンの速さで吹付けることにより、高密度(湿润密度で2.0トン/尘3程度)かつ低透水性(透水係数10-8m/秒以下)のバリア层を构筑することができます。(図2~図4参照)。
- 吹付けた混合土のリバウンド率(定着せずに跳ね返る率)を概ね15%以下に抑え、施工の効率化を図っています。
本工法によって、従来は缔固めや転圧が困难であった埋设施设の法面(のりめん)の斜面部や地下空洞内の狭隘部(図5参照)でも、ベントナイト混合土层の施工が容易になりました。
また、现在国が计画中の「除染廃弃物の中间贮蔵施设」では、难透水性土壌层の设置が検讨されていますが、本工法は、斜面部における难透水性土壌层の施工にも适用が可能です。
今后両社は、本工法の実用化に向けて引き続き改良を重ね、バリア层の一层の高品质(密度の向上および密度のばらつきの低减)や施工の効率化を図ってまいります。
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ベントナイト
海底?湖底に堆积した火山灰や溶岩が変质してできた粘土の一种。水を吸うと体积が数倍に膨らむのが特徴。地下水を通りにくくする性质や水に溶けたイオンを吸着する性质を持つ。 -
放射性核种
放射線を出す性質を持つ核種(原子核)。人工的に生み出された放射性核种と、天然に存在する放射性核种とがある。 -
特许名称「ベントナイト系材料の吹き付け装置」。2012年6月に特许愿提出済み。
図1:吹付机本体
図2:吹付け状况(1)
図3:吹付け状况(2) ロボットによる吹付状况
図4:吹付け状况(3) 适用性検讨状况
出所:松本江基、笠博义、木村诚、石滨裕幸、荻原绩、千々松正和、新井英夫、箕轮英中、吹付け工法による急勾配法面へのベントナイト混合土层の施工、第68回年次学术讲演会讲演概要集、土木学会、Ⅶ-094、辫辫.187~188、2013.9
図5:トンネル内での埋め戻し材の施工(イメージ)