JP2002511381A - 土の工学的性質を改良するための化学薬品 - Google Patents

土の工学的性質を改良するための化学薬品

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Abstract

(57)【要約】 セメント質ポザラン（５から６０重量％）、硫酸カルシウム（２０から８０重量％）、カルシウムの酸化物（１５から５０重量％）および酸化ケイ素（１から３０重量％）の混合物を含む、土の工学的性質を改良するための化学薬品を提供する。この化学薬品は、モノフィランメント繊維を含んでもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土の工学的性質を改良するための化学薬品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工学では多くの場合、現場の土の工学的性質を建設作業に使用する前に改
良しておくことが不可欠である。これは、地盤を適切に安定処理しておかないと
使用中に道路の沈下および／または亀裂が起こりうる道路建設ではとりわけ重要
である。
【０００３】 土質を改良する最も簡単な方法はそれを締固めることである。しかし土は砂質
のものから粘土質のものまで様々であるので、単に土を締固めるだけでは必ずし
もその上に建設されるものを支えるほど十分にその工学的性質が改良されるとは
限らない。そのため、土に化学薬品を混ぜ込んでそれを改良することが提案され
、ポリマーに基づく多くの安定剤が使用されてきた。これらは土質を首尾よく改
良するが、それは比較的短期間しか持続しない。そのポリマーは最終的には土か
ら浸出されて、その効果を失う。
【０００４】 本発明の化学薬品は特に建設物を支持することになる区域を安定処理しようと
するものであるが、これを土と混合し、得られた混合物を型に圧入して、低価格
住宅建設用の建築部材を形成させることもできる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、土の工学的性質を改良するための化学薬品であって、 ５から６０重量％のセメント質ポザラン（pozzalan）と、 ２０から８０重量％の硫酸カルシウムと、および １５から５０重量％のカルシウムの酸化物とを含むものが提供される。
【０００６】 土の工学的性質を改善するための化学薬品は、 １５から３５重量％のセメント質ポザランと、 ４０から６０重量％の硫酸カルシウムと、および ２０から４０重量％のカルシウムの酸化物とを含むことが好ましい。
【０００７】 さらにもう一つの好ましい形態として、本化学薬品は、 ２５から３０重量％のセメント質ポザランと、 ３０から４０重量％の硫酸カルシウムと、および ２５から３５重量％のカルシウムの酸化物とを含む。
【０００８】 好ましいポザランは（好ましくは等重量の）普通ポルトランドセメントと混合
された高炉スラグである。高炉スラグは一般にスラグメント（slagment）と呼ば
れる。
【０００９】 本化学薬品は普通ポルトランドセメント（当業界ではＯＰＣと呼ばれる）、耐
硫酸塩セメント、ポルトランドセメント１５ＳＬ、ポルトランドセメント１５Ｆ
Ａ、普通ポルトランドセメントとフライアッシュの混合物、およびメーソンリー
セメントから選択される追加のポザランを含んでもよい。
【００１０】 本化学薬品は補強繊維（例えば合成プラスチック材料の繊維）を含んでもよい
。好ましい繊維はポリプロピレンのモノフィラメントである。
【００１１】 化学薬品各１００キログラムに１キログラムから１０キログラムの繊維を添加
できる。
【００１２】 カルシウムの酸化物は酸化カルシウム（ＣａＯ）または水酸化カルシウム（Ｃ
ａ（ＯＨ）2）の形をとりうる。硫酸カルシウムは天然石こうまたは半水石こう
（ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏ）でありうる。
【００１３】 一形態として、本化学薬品は１から３０重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含
む。
【００１４】 道路表面の性質を改良する用途にとりわけ適した化学薬品の具体的一形態は以
下を含む。
【００１５】 天然石こう（ＣａＳＯ4） ３５重量％ ケイ砂 １２重量％ 酸化カルシウムまたは水酸化カルシウム ２５重量％ ポルトランド高炉セメント ２８重量％ 本発明のさらにもう一つの局面によれば、土の工学的性質を改良する方法であ
って、土を破砕または粉砕するためにその土を掘り起こし、その土に上述の化学
薬品を添加し、その土と化学薬品を混合した後、その土を締固めることからなる
方法が提供される。
【００１６】 本発明のさらにもう一つの局面によれば、土から建築用ブロックを製造する方
法であって、その土を破砕し、それを化学薬品と混合し、混合された土と化学薬
品を型に圧入し、その混合された土と化学薬品を固まらせ硬化させることからな
る方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施例１ 本発明の化学薬品は、コンクリート舗装、タール舗装、煉瓦舗装または瀝青表
面舗装材で瀝青舗装される砂利道または未舗装道路の土質を改良するために、以
下に記述する方法で使用できる。しかしその道路は、改良後にタール舗装やコン
クリート舗装を行なわないで使用することも可能であり、その場合、改良された
土は、その上を交通が往来する表面を形成する。
【００１８】 既存の砂利道を安定処理が必要な深さまで掘り起こす。掘り起こしによって既
存の路面層を破壊し粉砕した後、現場の土をグレーダーや回転式耕耘機を使って
十分に混合する。
【００１９】 次に、下記の成分を持つ化学薬品が、実験室テストによって決定された所定の
適用量で、掘り返した表面に層として広げられる。そのようなテストについては
、実施例２などを参照して後述する。
【００２０】 天然石こう（ＣａＳＯ4） ３５重量％ ケイ砂 １２重量％ 酸化カルシウム（ＣａＯ）または ２５重量％ 水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2） ポルトランド高炉セメント ２８重量％ 天然石こうとケイ砂はプレミックスとして入手できる。その混合物は「クリー
トストーン（Cretestone）」という商品名で販売されている。使用されるクリー
トストーンの総量は４７重量％である。ポルトランド高炉セメントは、破砕され
て等重量のＯＰＣ（普通ポルトランドセメント）と混合されたスラグメント（高
炉から得られる鉱滓）を含む。上記の混合物１００キログラムにつき１キログラ
ムの補強繊維を加えることができる。使用できる他の製品はＣＢプラスター（CB
Plaster）とハイドロストーン（Hydrostone）であり、これらはそれぞれに天然
石こうとケイ砂を含有している。
【００２１】 添加する薬品の量は土壌型の性質に伴って変動し、またその土壌型にとって最
も経済的な適用量の関数としても変動するが、一般的には改良しようとする土の
２重量％から１０重量％の範囲にある。
【００２２】 次いで、掘り返した層に化学薬品を均一な層が得られるまで十分に混ぜ込む。
実験により、回転式耕耘機が最も満足できる形で化学薬品を土と完全に混合する
ことが示された。
【００２３】 ここで水が添加され、混合物全体に均等に分布されるまで、また実験室で事前
に決定された安定処理土のＯＭＣ（最適含水比）に達するまで混合される。
【００２４】 次に、安定処理された層を、道路コンパクターを使って、指定された層密度に
達するまで締固める。最後に、安定処理された層を最終的な路面の高さまで地な
らしし、平坦な表層が得られるまで締固める。
【００２５】 使用された化学薬品は薬品の固化後に土から浸出しないことが、実験によって
示された。
【００２６】 実施例２ 土をマレーシアで試験した。その土はＡ２−６に分類されるシルト質（粘土質
）の砂だった。これを標準的な一軸圧縮強さ（ＵＣＳ）試験とカリフォルニア支
持力比（ＣＢＲ）試験で試験した。使用した化学薬品は実施例１に記述したもの
である。
【００２７】 この土壌サンプルは次の特徴を持っていた： 塑性指数 １２（＜０．４２５ｍｍの材料で） ＭＤＤ（最大乾燥密度） ２０３９Ｋｇ／ｍ3 ＯＭＣ（最適含水比） ９．２％
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】 この試験から、処理された材料の強度は元の強度と比較して３から４倍に増加
したと結論できる。
【００３１】 実施例３ ２つの試料がイスラエル規格協会（Standard Institute of Israel）によって
イスラエルで試験された。試料１は軟石灰岩礫だった。試料２は緑炭酸粘土（gr
een carbonated clay）だった。図１の表に、これら２つの試料の性質を示す。
【００３２】 試験は直径３５ｍｍ、高さ８０ｍｍの試料シリンダーで行なった。測定と試料
の調製方法は、ＡＳＴＭＤ２８５０−８７「三軸圧縮での粘着性土壌の非圧密非
排水圧縮強さの標準試験法（Standard Test Method for Unconsolidated, Undra
ined Compressive Strength of Cohesive Soils in Triaxial Compression）」
に従って選択した。
【００３３】 図２と図３は、それぞれ試料１と試料２に対する実施例１の化学薬品の効果を
示している。すなわち、図２は、圧縮強さに対するＲＢＩ濃度の効果（単位：Ｍ
ｐａ）（軟石灰岩）、図３は、圧縮強さに対するＲＢＩ濃度の効果（単位：Ｍｐ
ａ）（炭酸粘土）をそれぞれ示す。また、図４と図５は、試料１と試料２に関す
るＣＢＲ試験の結果を示している。本発明化学薬品の割合が増加するにつれて、
試料の性質が著しく強化されることがわかるだろう。ＲＢＩという用語は、実施
例１に記載の組成を持つ化学薬品を意味する。
【００３４】 実施例４ 煉瓦またはブロックなどの建築部材の生産に使用する場合は、実施例１の化学
薬品を土と混合する。例えば、建物の基礎を形成させるために取り除いた土と混
合できる。次にその混合物を型に入れ、その型に圧入する。混合物が十分に固化
したら、その建築部材を型から取り出し、建築用途に使用する前に固化させる。
【００３５】 実施例５ 次の性質を持つスリランカ産の砂利を試験した。
【００３６】
【表３】
【００３７】 その試料を６重量％の実施例１の化学薬品と混合した後、次のＣＢＲ試験成績
が得られた。
【００３８】
【表４】
【００３９】 ６％化学薬品で安定処理した場合、１００％標準密度でのＣＢＲ値は２４から
２１３に、すなわち安定処理前のＣＢＲ値と比較して８から９倍に著しく増加し
たと推論できる。これは、化学薬品で安定処理するとＣＢＲ強度の著しい増加が
起こることを示している。
【００４０】 実施例６ この試験ではその中に砂利が分散していて下記の性質を持つシルト質粘土質砂
を使用した。
【００４１】
【表５】
【００４２】 ＡＡＳＨＴＯ分類によればこの土はＡ．１−ｂに分類された。
【００４３】 試験のためにこの土と混合した化学薬品は次の組成を持っていた。
【００４４】 石こう（ＣａＳＯ4） ３３重量％ 生石灰（ＣａＯ） ２７重量％ ＯＰＣ／スラグメント ２７重量％ ケイ砂 １３重量％ ＣＢＲ試験により、次の成績が得られた。
【００４５】
【表６】
【００４６】 土の支持強度は著しく増加した。処理した道路の維持費が著しく減少した。雨
天時のポットホールの形成と表面からの砂利の損失が減った。
【００４７】 実施例７ 褐色花崗岩礫の試料をナタール州クワズールー地方の道路から得た。その試料
は下記の性質を持ち、やはりＡ．１−ｂに分類された。
【００４８】
【表７】
【００４９】 使用した化学薬品の組成は次のとおりである。
【００５０】 ＣＢプラスター（ＣａＳＯ4） ６０重量％ 消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2） １５重量％ 等量のスラグメントとＯＰＣ ２７重量％。 ＣＢＲ試験では次の成績が得られた。
【００５１】
【表８】
【００５２】 処理した試料の支持強度ＣＢＲは未処理の試料と比較して劇的に増加した。最
終産物は硬く、路面として十分に役立った。しかし出願人が望むほどには耐久性
がなく、高価な石こうの割合が高いので一般に使用するに高価すぎた。この化学
薬品は、処理された土が瀝青やコンクリートなどによって覆われる下層である場
合は、十分に使用できるだろう。
【００５３】 実施例７ 砕石骨材と土からなり砂岩または花崗岩系だと考えられるものを、住宅地域の
枝道から採取した。その道路は表面排水が不十分なためにポットホール、コルゲ
ーションおよび侵食を示していた。ＡＡＳＨＴＯ分類はやはりＡ．１−ｂだった
。この土の性質は次のとおりだった。
【００５４】
【表９】
【００５５】
【表１０】
【００５６】 試料の処理に使用した薬品の組成は次のとおりだった。
【００５７】 石こう（ＣａＳＯ4） ６０重量％ 石灰（Ｃａ（ＯＨ）2） ２０重量％ スラグメント／ＯＰＣ ２０重量％ この薬品はケイ砂を含んでいなかったことがわかるだろう。
【００５８】 得られた路面は硬く耐久性があったが、この製品は石こう含量が高いので一般
に使用するには高価すぎた。
【００５９】 実施例７ Ａ．３に分類される細砂で試験を行なった。使用した薬品の化学組成は次のと
おりだった： 石こう（ＣａＳＯ4） ４５重量％ 石灰（Ｃａ（ＯＨ）2） ５０重量％ セメント（ＯＰＣ）と高炉スラグ ５重量％ ＣＢＲ試験は処理前の砂で３０の測定値を、また５重量％の化学薬品で処理し
た後の砂では１７８の測定値を与えた。しかし最終産物は、交通の往来によって
過剰な圧力がかかると崩壊した。これは、このように表層として使用するには弱
すぎるが、大きな負荷がかからない区域で下層として使用するには十分である。
【００６０】 土は、砂質であれ粘土質であれ、ポザラン、硫酸カルシウムおよびカルシウム
の酸化物の混合物による処理に反応して、改善されたＣＢＲ値を示した。本発明
化学薬品の一部、とりわけ硫酸カルシウムの割合が高いものは、道路の最上層ま
たは下層になる予定の土の工学的性質を改良するために汎用するには高価すぎる
。しかしそれらは、諸性質の実質的な改良が必要な、より小さい区域を処理する
ために使用できる。また、他の化学薬品はＣＢＲ値を改良するが、処理された土
は路面に必要な耐久性を持たない。これらの薬品で処理された土は、その上に煉
瓦、コンクリート、瀝青などの層を適用する下層として適している。
【００６１】 化学薬品を生産するには、必要量のＣａＯとＣａＳＯ4を計量し、その混合物
が均一になるまで混合する。次に必要量のケイ砂をその混合物が均一になるまで
混合する。最後にそのＣａＯ、ＣａＳＯ4およびケイ砂混合物にセメント質ポザ
ランを混合する。
【００６２】 様々なタイプの石灰を使用できる。以下はその例である。
【００６３】
【表１１】
【００６４】 マグネシウム含量は重量５％未満にすべきであり、酸化カルシウム対酸化マグ
ネシウムの比率は１４対１より大きいべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例３における試料の性質を示す表である。
【図２】 試料１と試料２に対する実施例１の化学薬品の効果を示す線図である。
【図３】 試料１と試料２に対する実施例１の化学薬品の効果を示す線図である。
【図４】 試料１と試料２に対するＣＢＲ試験の結果を示す線図である。
【図５】 試料１と試料２に対するＣＢＲ試験の結果を示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 17/18 Ｃ０９Ｋ 17/18 Ｈ // Ｃ０９Ｋ 103:00 103:00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4G012 PA03 PA04 PA11 PA14 PA24 PB03 PC11 PD03 PE04 4H026 CA01 CA02 CA04 CB05 CB07 CB08 CC06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 土の工学的性質を改良するための化学薬品であって、前記薬
    品が、 ５から６０重量％のセメント質ポザラン（pozzalan）と、 ２０から８０重量％の硫酸カルシウムと、および １５から５０重量％のカルシウムの酸化物と を含む、土の工学的性質を改良するための化学薬品。
  2. 【請求項２】 １５から３５重量％のセメント質ポザランと、 ４０から６０重量％の硫酸カルシウムと、および ２０から４０重量％のカルシウムの酸化物と を含む、請求項１に記載の化学薬品。
  3. 【請求項３】 ２５から３０重量％のセメント質ポザランと、 ３０から４０重量％の硫酸カルシウムと、および ２５から３５重量％のカルシウムの酸化物と を含む、請求項１に記載の化学薬品。
  4. 【請求項４】 ポザランが高炉スラグセメントを含む、請求項１、２または
    ３のいずれか１項に記載の化学薬品。
  5. 【請求項５】 普通ポルトランドセメント、天然石こうおよび半水石こうか
    ら選択される追加のポザランをさらに含む、請求項４に記載の化学薬品。
  6. 【請求項６】 等重量の高炉スラグセメントと普通ポルトランドセメントを
    含む、請求項４または５に記載の化学薬品。
  7. 【請求項７】 補強繊維を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の化学薬
    品。
  8. 【請求項８】 上記繊維が合成プラスチック材料製である、請求項７に記載
    の化学薬品。
  9. 【請求項９】 化学薬品１００ｋｇにつき１キログラムから１０キログラム
    の繊維が加えられる、請求項７または８に記載の化学薬品。
  10. 【請求項１０】 カルシウムの酸化物が、酸化カルシウム（ＣａＯ）または
    水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）の形態である上記請求項のいずれか１項に
    記載の化学薬品。
  11. 【請求項１１】 １から３０重量％の酸化ケイ素を含む上記請求項のいずれ
    か１項に記載の化学薬品。
  12. 【請求項１２】 天然石こう３５重量％と、 ケイ砂１２重量％と、 酸化カルシウムまたは水酸化カルシウム２５重量％と、 ポルトランド高炉セメント２８重量％と を含む、請求項１に記載の化学薬品。
  13. 【請求項１３】 土の工学的性質を改良する方法であって、 土を破砕または粉砕するためにその土を掘り起こし、 その土に請求項１から１２のいずれか１項に記載の化学薬品を添加し、 その土と化学薬品を混合した後、その土を締固めることを含む方法。
  14. 【請求項１４】 土から建築用ブロックを製造する方法であって、 その土を破砕し、それを請求項１から１２のいずれか１項に記載の化学薬品と
    混合し、 混合された土と化学薬品を型に圧入し、 その混合された土と化学薬品を固まらせ硬化させることを含む方法。
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