JP2005350556A - 固化材組成物及び処理対象土の固化処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 黒ぼくなどの火山灰質有機質土の固化処理において、固化強度の改善された固化材組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】 固化材組成物は、生石灰または石灰系固化材と、塩素バイパスダストを含有し、該固化材組成物中の、塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム量)×１００〕は０．１５〜２５％である。また、石灰系固化材は、生石灰４８〜８５質量％、セメント０〜４０質量％、せっこう５〜１５質量％を含有する。
【選択図】 なし。
【解決手段】 固化材組成物は、生石灰または石灰系固化材と、塩素バイパスダストを含有し、該固化材組成物中の、塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム量)×１００〕は０．１５〜２５％である。また、石灰系固化材は、生石灰４８〜８５質量％、セメント０〜４０質量％、せっこう５〜１５質量％を含有する。
【選択図】 なし。
Description
本発明は、黒ぼくなどの火山灰質有機質土に対する固化強度の改善された固化材組成物及び処理対象土の固化処理方法に関する。
石灰系固化材は黒ぼくなどの火山灰質高有機質土のハンドリング性の改善、支持力の強化や不透水性付与等、土質の改良のために使用される生石灰または消石灰を主材とする固化材である。石灰系固化材には固化処理の対象となる黒ぼくなどの火山灰質高有機質土の性状・土質によって硬化促進剤等の添加材が配合されるが、そのような添加材の一種にセメントやせっこうがある。セメントはカルシウムシリケート水和物を生成し、石灰と土とのポゾラン反応を補い、せっこうは、石灰の存在下で土中のアルミナ分、またはセメントのアルミネート相と反応して針状結晶であるエトリンガイトを生成し、石灰単味では固化し難い軟弱土を効率的に固化すると考えられている。
ところで、これらの石灰系固化材のほかに、セメントをベースとするセメント系固化材がある。両者にはそれぞれ特徴があり、対象土や改良目的によって使い分けられている。例えば、黒ぼくと呼ばれる火山灰質有機質土は、石灰系固化材の効果がセメント系固化材に比較して大きいことが知られている。
しかし、これらの石灰系固化材で固化処理したとしても、黒ぼくなどの火山灰質有機質土では、十分な強度が得られない場合があるか、または、所用強度を得るために必要な固化材添加量が多くなり、経済的でないなどの課題があった。
しかし、これらの石灰系固化材で固化処理したとしても、黒ぼくなどの火山灰質有機質土では、十分な強度が得られない場合があるか、または、所用強度を得るために必要な固化材添加量が多くなり、経済的でないなどの課題があった。
一方、キルン投入直前のセメント仮焼原料を、排ガスと合わせて抜出すことによって、コーチングトラブルの防止やセメントの塩素の低減が行われている。この抽気された塩素を多く含む塩素バイパスダストの有効利用方法として、例えば、特許文献１には、高炉スラグまたはフライアッシュの1種以上を含むセメントの強度増進材として利用する方法が開示されている。
本発明は、黒ぼくなどの火山灰質有機質土の固化処理において、固化強度の改善された固化材組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、生石灰または石灰系固化材と塩素バイパスダストを、これら組成物中の遊離酸化カルシウム量と塩素量に着目し、適量組み合わせることにより上記目的を達成することができることを知見した。
即ち、本発明は、生石灰または石灰系固化材と、塩素バイパスダストを含有する固化材組成物であって、該固化材組成物中の塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム量)×１００〕が０．１５〜２５％である固化材組成物に関する。
また、本発明は、前記石灰系固化材が、生石灰を４８〜８５質量％、セメントを０〜４０質量％、せっこうを５〜１５質量％含有する固化材組成物に関する。
また、本発明は、処理対象土１ｍ３に対し、固化材組成物を１００〜５００ｋｇ混合する処理対象土の固化処理方法に関する。
即ち、本発明は、生石灰または石灰系固化材と、塩素バイパスダストを含有する固化材組成物であって、該固化材組成物中の塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム量)×１００〕が０．１５〜２５％である固化材組成物に関する。
また、本発明は、前記石灰系固化材が、生石灰を４８〜８５質量％、セメントを０〜４０質量％、せっこうを５〜１５質量％含有する固化材組成物に関する。
また、本発明は、処理対象土１ｍ３に対し、固化材組成物を１００〜５００ｋｇ混合する処理対象土の固化処理方法に関する。
本発明によれば、既存の石灰系固化材と塩素バイパスダストを適正量混合することによって、既存の石灰系固化材よりも高い固化強度を得ることができる。また、処理コストの高い生石灰単味と同等か、それ以上の固化強度を得ることが可能である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いる生石灰としては、石灰石を低温（９００〜１１００℃）で焼成した、軟焼生石灰や高温（１１００〜１４００℃）で焼成した硬焼生石灰を、粒状や粉状に解砕もしくは粉砕したものが好適に用いられる。特に、軟焼生石灰を３ｍｍ以下の粒状に解砕したものが、適度な反応性を示し好適に使用できる。
本発明に用いる生石灰としては、石灰石を低温（９００〜１１００℃）で焼成した、軟焼生石灰や高温（１１００〜１４００℃）で焼成した硬焼生石灰を、粒状や粉状に解砕もしくは粉砕したものが好適に用いられる。特に、軟焼生石灰を３ｍｍ以下の粒状に解砕したものが、適度な反応性を示し好適に使用できる。
本発明で用いる塩素バイパスダストとしては、塩素バイパス装置により、セメントキルンより排ガスと合わせて抽出されたものが好適に使用できる。この塩素バイパスダストは一般に集塵機等で捕集されたKCｌ等の塩化アルカリとセメント原料の仮焼物を含む固形物よりなり、抽出条件により、塩素含有量やセメント仮焼原料の割合が異なる。
このような塩素バイパスダストは生石灰または消石灰と混合する。固化材組成物中の塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム)×１００〕は０．１５〜２５質量％、好ましくは０.４０〜１５質量％である。０．１５質量％以下では十分な固化強度が得られず、２５質量％以上とした場合、相対的にその他の固化材成分が少なくなり、固化強度が低下する。なお、固化処理時の発熱が問題となる場合、生石灰に代えて、消石灰を用いることもできる。この場合、消石灰量を生石灰量に換算して、塩素含有量が上記、適正範囲となるように調製する。
また、生石灰の代わりに石灰系固化材を使用しても良い。石灰系固化材は生石灰を主成分とし、補助成分として、セメント、高炉スラグおよびせっこうなどを配合したものである。特に、生石灰４８〜８５質量％、好ましくは５４〜６０質量％、セメント０〜４０質量％、好ましくは２０〜３０質量％、せっこう５〜１５質量％、好ましくは８〜１０質量％とすることにより、黒ぼくなどの火山灰質有機質土の固化処理において、さらに優れた固化強度を示す。
上記セメントは、JIS規格のポルトランドセメントならびに、ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石、シリカフューム等の混合材を１種或いは１種以上混合して製造される混合セメントを挙げることができる。ポルトランドセメントとしては普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメントが特に好ましい。なお、セメントは任意的な成分である。
上記高炉スラグは、JIS規格で規定される高炉セメントとして、セメント中にあらかじめ含まれていても良いし、あるいは、セメントに混合材として、別途、添加しても良い。
本発明に用いるせっこうとしては、天然せっこうや排煙脱硫処理によって副成する副産せっこう、天然無水せっこう、ふっ酸の製造過程で副産するふっ酸せっこう等を挙げることができる。これらのせっこうは固化材中の配合割合が５〜１５質量％となるように配合する。せっこう量が５％以下では、十分な固化強度が得られず、１５質量％以上とした場合、それ以上の効果が見込めないか、あるいは、固化処理土が膨張破壊する恐れがある。
このようにして製造された固化材組成物と、処理対象土である黒ぼくなどの火山灰質高有機質土は、処理対象土の含水比や土質、有機物の含有量等によって異なるが、通常は対象土１ｍ３あたり１００〜５００ｋｇ、好ましくは１５０〜２５０ｋｇの範囲で混合して固化処理する。１００〜５００ｋｇの範囲であれば、十分な固化強度が得られる。
固化材組成物と処理対象土との混合は、バックホウ、スタビライザー、プラントミキサーなどの公知の装置により行うことができる。
固化材組成物と処理対象土との混合は、バックホウ、スタビライザー、プラントミキサーなどの公知の装置により行うことができる。
以下、実施例を用いて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
[固化材組成物の調製]
固化材組成物は生石灰に所定量のセメント、せっこうおよび塩素バイパスダストとを卓上の混合機で2分間混合して調製した。塩素バイパスダストは塩素含有量が３．４４質量％（ダスト１）と３４．２９質量％（ダスト２）の２種類を用いた。以下に使用材料を示す。また、塩素バイパスダストの化学組成を表１に示す。
・生石灰：CaO=98.13質量%，0−3mm品，宇部マテリアルズ（株）製
・セメント：普通ポルトランドセメント，宇部三菱セメント（株）製
・せっこう：ふっ酸せっこう，CaSO4=96.5質量%，セントラル硝子（株）製
・塩素バイパスダスト：ダスト１、ダスト２、宇部興産（株）製
[固化材組成物の調製]
固化材組成物は生石灰に所定量のセメント、せっこうおよび塩素バイパスダストとを卓上の混合機で2分間混合して調製した。塩素バイパスダストは塩素含有量が３．４４質量％（ダスト１）と３４．２９質量％（ダスト２）の２種類を用いた。以下に使用材料を示す。また、塩素バイパスダストの化学組成を表１に示す。
・生石灰：CaO=98.13質量%，0−3mm品，宇部マテリアルズ（株）製
・セメント：普通ポルトランドセメント，宇部三菱セメント（株）製
・せっこう：ふっ酸せっこう，CaSO4=96.5質量%，セントラル硝子（株）製
・塩素バイパスダスト：ダスト１、ダスト２、宇部興産（株）製
[一軸圧縮試験]
下記２種類の処理対象土に２００ｋｇ/ｍ３の固化材組成物を添加し、ホバートミキサーで5分間混練し、φ5×10cmの供試体を調製した。7日間20℃で密閉養生した後、一軸圧縮強さをJIS A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定した。
・対象土：
・黒ぼく（１）：含水比88.1質量％、湿潤密度1.46g/cm3
・黒ぼく（２）：含水比110.0質量％、湿潤密度1.39g/cm3
下記２種類の処理対象土に２００ｋｇ/ｍ３の固化材組成物を添加し、ホバートミキサーで5分間混練し、φ5×10cmの供試体を調製した。7日間20℃で密閉養生した後、一軸圧縮強さをJIS A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定した。
・対象土：
・黒ぼく（１）：含水比88.1質量％、湿潤密度1.46g/cm3
・黒ぼく（２）：含水比110.0質量％、湿潤密度1.39g/cm3
[実施例1〜8、比較例1〜3]
対象土として黒ぼく（１）を用いた場合の一軸圧縮試験結果を表２に示す。
塩素量/遊離酸化カルシウム量が適正量となるように塩素バイパスダストを添加した場合（実施例１〜8）は、既存の石灰系固化材を使用した場合（比較例1）、塩素バイパスダストを過剰に添加した場合（比較例2）、処理コストの高い生石灰単味を使用した場合（比較例3）の何れの場合に比べても高い強度が得られた。
対象土として黒ぼく（１）を用いた場合の一軸圧縮試験結果を表２に示す。
塩素量/遊離酸化カルシウム量が適正量となるように塩素バイパスダストを添加した場合（実施例１〜8）は、既存の石灰系固化材を使用した場合（比較例1）、塩素バイパスダストを過剰に添加した場合（比較例2）、処理コストの高い生石灰単味を使用した場合（比較例3）の何れの場合に比べても高い強度が得られた。
[実施例９〜１３、比較例４〜６]
対象土として黒ぼく（２）を用いた場合の一軸圧縮試験結果を表３に示す。
塩素量/遊離酸化カルシウム量が適正量となるように塩素バイパスダストを添加した場合（実施例9〜13）は、既存の石灰系固化材を使用した場合（比較例4）、塩素バイパスダストを過剰に添加した場合（比較例5）、処理コストの高い生石灰単味を使用した場合（比較例6）の何れの場合に比べても高い強度が得られた。
対象土として黒ぼく（２）を用いた場合の一軸圧縮試験結果を表３に示す。
塩素量/遊離酸化カルシウム量が適正量となるように塩素バイパスダストを添加した場合（実施例9〜13）は、既存の石灰系固化材を使用した場合（比較例4）、塩素バイパスダストを過剰に添加した場合（比較例5）、処理コストの高い生石灰単味を使用した場合（比較例6）の何れの場合に比べても高い強度が得られた。
Claims (3)
- 生石灰または石灰系固化材と、塩素バイパスダストを含有する固化材組成物であって、該固化材組成物中の塩素量の遊離酸化カルシウム量に対する質量百分率〔(塩素量／遊離酸化カルシウム量)×１００〕が０．１５〜２５％であることを特徴とする固化材組成物。
- 前記石灰系固化材は、生石灰を４８〜８５質量％、セメントを０〜４０質量％、せっこうを５〜１５質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の固化材組成物。
- 処理対象土１ｍ３に対し、請求項１又は２に記載の固化材組成物を１００〜５００ｋｇ混合することを特徴とする処理対象土の固化処理方法。
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