JP2000281396A - 固化材 - Google Patents

固化材

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JP2000281396A
JP2000281396A JP11090891A JP9089199A JP2000281396A JP 2000281396 A JP2000281396 A JP 2000281396A JP 11090891 A JP11090891 A JP 11090891A JP 9089199 A JP9089199 A JP 9089199A JP 2000281396 A JP2000281396 A JP 2000281396A
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Japan
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weight
soil
hydraulic composition
gypsum
solidifying
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JP11090891A
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English (en)
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Masayuki Hashimoto
真幸 橋本
Koichi Uchida
晃一 内田
Keiji Omori
啓至 大森
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高含水土及び高有機質土等の軟弱土の固化処
理に適すると共に、原料として廃棄物を大量に使用でき
る固化材の提供。 【解決手段】 都市ゴミ焼却灰及び/又は下水汚泥焼却
灰を原料としてなる焼成物であってC3Aを10〜25重
量%、C4AFを10〜20重量%かつC3AとC4AFの合計重
量で35重量%以下、塩素を0.1重量%以下、及びC2
S、C3Sの少なくとも一種以上を含む焼成物、並びに二水
石膏及び/又は半水石膏を主体として含有する水硬性組
成物を含む固化材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良用の固化
材に関するものであり、特に高含水土及び高有機質土等
の固化処理に使用する固化材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、河川、湖沼又は海底などに堆
積したヘドロ・腐植土等の高含水土や高有機質土は固化
材を用いて固化処理した後、路盤・路床の形成等に用い
られる。しかし、高炉セメント又は普通ポルトランドセ
メントを主体とする汎用型固化材で固化処理した土は、
目標とする強度が得にくく、実用的な強度を得ようとす
ると固化材の添加量が過大となって処理費用が高くな
る。また、土の種類によっては、多量に固化材を用いて
も目標強度を得ることが困難な場合もある。
【0003】そこで、本発明者は、特願平9−3223
64号公報において、高含水土及び高有機質土等の固化
処理のために、都市ゴミ焼却灰等の廃棄物を原料として
製造したカルシウムクロロアルミネート及びアルミン酸
カルシウムの少なくとも一方を含有するセメントを用い
た固化材を提案した。しかし、当該固化材中の速硬成分
であるカルシウムクロロアルミネート及びアルミン酸カ
ルシウム(以下、アルミニウムを含有する鉱物を「アル
ミネート」という)の少なくとも一方を含有するセメン
ト(本発明でいう「水硬性組成物」に相当する)の配合
量が40重量%を超えると、当該固化材のスラリーは硬
化が速く短時間で粘性が高くなり可使時間の確保が困難
な場合があった。もっとも、当該セメント中のアルミネ
ートの含有量を減らして可使時間を確保することもでき
るが、かかるアルミネートは主として都市ゴミ焼却灰中
のアルミ源から由来するため、これでは原料中に占める
都市ゴミ焼却灰の使用量が減ってしまい、都市ゴミ焼却
灰等の廃棄物の大量利用の観点から好ましくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、本発
明は、高含水土及び高有機質土等の軟弱土の固化処理に
適すると共に、原料として廃棄物を大量に利用できる固
化材を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意研究した結果、都市ゴミ焼却灰等の廃棄物
から製造された焼成物に含まれる鉱物が特定の種類及び
割合であって、かつ、副材である石膏類を所定の割合に
添加してなる固化材は、高含水土及び高有機質土等に使
用した場合でも、上記の汎用型固化材より高い強度が得
られることを見出した。また、本固化材は、廃棄物から
製造された焼成物を含む水硬性組成物の含有量を100
%まで増量できるので、上記公報において提案した固化
材と比べ、廃棄物の大量利用の観点からも優れている。
【0006】即ち、本発明は(1)都市ゴミ焼却灰及び
/又は下水汚泥焼却灰を原料としてなる焼成物であって
C3Aを10〜25重量%、C4AFを10〜20重量%かつC
3AとC4AFの合計重量で35重量%以下、塩素を0.1重
量%以下、及びC2S、C3Sの少なくとも一種以上を含む焼
成物、並びに二水石膏及び/又は半水石膏を主体として
含有する水硬性組成物を含む固化材を提供する。また、
(2)上記(1)に記載の水硬性組成物10〜100重
量%、無水石膏0〜25重量%及び普通ポルトランドセ
メント又は混合セメントを0〜90重量%含有する
(1)に記載の固化材を提供するものである。尚、C3A
とは3CaO・Al2O3、C4AFとは4CaO・Al2O3・Fe2O3、C2S
とは2CaO・SiO2、C3Sとは3CaO・SiO2をそれぞれ意味す
る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で使用する焼成物は、都市
ゴミ焼却灰及び/又は下水汚泥焼却灰を原料としてなる
焼成物であって、C3Aを10〜25重量%、C4AFを10
〜20重量%かつC3AとC4AFの合計重量で35重量%以
下、塩素を0.1重量以下、及びC2S、C3Sの少なくとも
一種以上を含むものである。尚、ここで使用する原料
は、上記の他、貝殻類、下水汚泥に生石灰を混合した下
水汚泥乾粉その他の一般廃棄物や産業廃棄物、更には普
通のセメント原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ
灰、ボーキサイト、鉄等と混合して成分調整した原料で
あってもよい。かかる原料を調合して、1200〜14
50℃で焼成して焼成物を製造する。
【0008】焼成物中のC3Aが25重量%を超えるか、
又はC4AFが20重量%を超えると、焼成物がキルン内で
溶融してしまい製造上好ましくなく、また、C3AとC4AF
の合計重量で35重量%を超えると長期強度の発現に主
として寄与するC3S(エーライト)の生成量が相対的に
少なくなり長期強度の発現性が十分でない。また、C3A
又はC4AF(アルミネート)が10重量%未満では、速硬
性が低下して短期強度が十分に得られない。
【0009】本発明で使用する水硬性組成物は、上記の
焼成物に二水石膏及び/又は半水石膏を混合して粉砕す
るか、又は、該焼成物を粉砕後に二水石膏及び/又は半
水石膏を混合して得られる。二水石膏及び/又は半水石
膏の混合量は、焼成物100重量部に対しSO3換算で
1.5〜6重量部でよい。
【0010】また、本固化材は、当該水硬性組成物10
〜100重量%、無水石膏0〜25重量%及び普通ポル
トランドセメント又は混合セメント0〜90重量%含有
するが、好ましくは当該水硬性組成物40〜60重量
%、無水石膏5〜15重量%及び普通ポルトランドセメ
ント又は混合セメント25〜55重量%、更に好ましく
は、当該水硬性組成物30〜60重量%、無水石膏5〜
10重量%及び普通ポルトランドセメント又は混合セメ
ント30〜55重量%含有するものである。水硬性組成
物の含有量が10重量%未満では、速硬成分であるアル
ミネートの含有量が少なくなり固化材の強度発現性が低
く好ましくない。また、無水石膏の含有量が25重量%
を超えると、固化材を使用した改良土が膨張して地盤、
路盤等の平滑性が確保できない。更に、普通ポルトラン
ドセメント又は混合セメントの含有量が90重量%を超
えると、固化材の初期強度発現性が低下し、当該セメン
トを単独に使用した場合とほとんど変わらなくなり好ま
しくない。
【0011】尚、本固化材には、流動性、耐久性等の諸
物性の改善のため、フライアッシュ、石炭灰、スラグ等
の混和材や減水剤、AE減水剤等の混和剤を使用するこ
とができる。
【0012】以下に、本固化材の使用の態様を示す。固
化材の添加量は、対象土の性状や施工条件、固化体強度
の要求性能にもよるが、一般に対象土1m3に対して5
0〜300kgでよい。また、固化材の使用方法は、対
象土に固化材を粉体のまま添加・混合するドライ添加
と、水を加えてスラリーとして添加・混合するスラリー
添加が可能である。スラリー添加の場合の水・固化材比
は、固化材の添加量や施工条件等によるが、一般に80
%〜120%程度が好ましい。
【0013】
【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に示
すが、これらの実施例は本発明を限定するものではな
い。
【0014】水硬性組成物(A)の製造 表1に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰(灰a)32.6重
量%、石灰石粉63.25重量%、鉄原料2.7重量
%、ソーダ灰(炭酸ナトリウム99.6重量%含有;セ
ントラル硝子社製)1.45重量%を配合して成分調整
した原料を、ロータリーキルンを用いて1300〜14
50℃で焼成した。得られた焼成物(a)は縦型ミルで
粉砕した後、半水石膏をSO3換算で2.1重量%外割
で添加・混合して水硬性組成物(A)を製造した。水硬
性組成物(A)の粉末度はブレーン比表面積で3900
cm2/gであった。尚、製造した焼成物(a)の鉱物
組成を表2に示す。
【0015】水硬性組成物(B)の製造 表1に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰(灰b)16.1重
量%、石灰石粉69.3重量%、粘土10.8重量%、
鉄原料3.2重量%、ソーダ灰(炭酸ナトリウム99.
6重量%含有;セントラル硝子社製)0.6重量%を配
合して成分調整した原料を、ロータリーキルンを用いて
1200〜1350℃で焼成した。得られた焼成物
(b)に、半水石膏をSO3換算で2.2重量%外割で
添加し、縦型ミルで粉砕して水硬性組成物(B)を製造
した。水硬性組成物(B)の粉末度はブレーン比表面積
で4900cm2/gであった。尚、製造した焼成物
(b)の鉱物組成を表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】使用材料 上記の水硬性組成物(A)、水硬性組成物(B)及び表
3に示す材料を用いて、表4に示す配合の固化材を調整
した。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】試験方法及びその結果 (1)一軸圧縮強さ試験 JGS 0821「安定処理土の締固めをしない供試体作製方
法」に準拠して作製した供試体を、JIS A 1216「土の
一軸圧縮試験方法」に準じ材齢7日及び28日の一軸圧縮
強さを測定した。この結果を表5に示す。尚、本試験に
用いた対象土は、含水比45%のシルト質砂及び含水比30
0%の有機質土であり、固化材の添加量は、対象土1m3
たり、それぞれ70kg及び150kgである。また、材齢28
日の一軸圧縮強さの実用的な値は、盛土の安定性の確保
及び重機走行を考慮すると、対象土がシルト質砂の場合
は5kgf/cm2以上、有機質土の場合は7kgf/cm2以上であ
る。
【0022】
【表5】
【0023】表5に示すように、本発明に係る固化材
(実施例1〜14)は、高炉セメント(比較例1)又は
普通セメント(比較例2)と比べ、対象土がシルト質
砂、有機質土共に、材齢7日及び28日における一軸圧
縮強さは大きく、実用的な値(材齢28日で、対象土が
シルト質砂の場合は5kgf/cm2以上、有機質土の場合は
7kgf/cm2以上)を超えている。また、水硬性組成物の
含有量が40重量%を超える固化材(実施例1〜4、実
施例8〜11)でも、強度発現性に優れ使用可能であ
る。
【0024】(2)乾湿繰り返し試験(安定処理路盤の
耐久性を推定するための試験) JHS 213「セメント安定処理混合物の突固め試験方法」
に準拠して固化処理土を作成した。この固化処理土を用
いて、JHS 214「突固めたセメント安定処理混合物の乾
湿くり返し試験方法」に従い試験し、固化処理土の体積
変化率及び損失量を求めた。この結果を表6に示す。
尚、本試験に用いた対象土は含水比32%の粘質土であ
り、固化材の添加量は、対象土1m3当たり300kgである。
また、体積変化率及び損失量の実用的な値は、実際の改
良路床・路盤の長期安定性を考慮すると、それぞれ2%
以下及び14%以下である。
【0025】
【表6】
【0026】表6に示すように、本発明に係る固化材
(実施例1〜14)は、高炉セメント(比較例1)又は
普通セメント(比較例2)と比べ、改良土の体積変化率
及び損失量が低く、実用的な値(体積変化率で2%以
下、損失量で14%以下)を満たしているため、耐久性
の点でも実用性に優れていることが分かる。また、水硬
性組成物の含有量が40重量%を超える固化材(実施例
1〜4、実施例8〜11)でも耐久性に優れているた
め、本固化材の使用を通じて廃棄物の大量利用を図るこ
とができる。
【0027】
【発明の効果】本発明の固化材は以下の効果を有する。 高含水土及び高有機質土等に使用した場合でも、高い
強度が得られる。 固化処理した土は、耐久性に優れる。 廃棄物から製造された焼成物を含む水硬性組成物の含
有量は、本固化材中に100%まで増量できるので、廃
棄物の大量利用に適する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 17/08 E02D 3/12 17/10 B09B 3/00 ZAB E02D 3/12 303L // C09K 103:00 Fターム(参考) 2D040 AC00 AC05 CA01 CA03 CA04 CA05 CA10 CB01 CB03 4D004 AA36 BA02 BA10 CA15 CA30 CC13 4H026 CA01 CA02 CA04 CA06 CB02 CB05 CB07 CC02 CC06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 都市ゴミ焼却灰及び/又は下水汚泥焼却
    灰を原料としてなる焼成物であってC3Aを10〜25重
    量%、C4AFを10〜20重量%かつC3AとC4AFの合計重
    量で35重量%以下、塩素を0.1重量%以下、及びC2
    S、C3Sの少なくとも一種以上を含む焼成物、並びに二水
    石膏及び/又は半水石膏を主体として含有する水硬性組
    成物を含む固化材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の水硬性組成物10〜1
    00重量%、無水石膏0〜25重量%及び普通ポルトラ
    ンドセメント又は混合セメント0〜90重量%含有する
    請求項1に記載の固化材。
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