JP2015067644A - セメント系固化材用添加材、添加材含有固化材、および改良土の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、砂質土を対象土とするセメント系固化材またはセメントに用いる添加材であって、ふるいの通過質量百分率が、呼び寸法600μmのふるいで100%、呼び寸法150μmのふるいで90%以上、および呼び寸法75μmのふるいで70%以上である石灰石粉末からなるセメント系固化材用添加材である。また、本発明は、前記セメント系固化材または前記セメント100質量部に対し、前記セメント系固化材用添加材を1〜20質量部含む添加材含有固化材である。さらに、本発明は、砂質土1m3あたり前記添加材含有固化材を100〜500kg添加して混合する改良土の製造方法である。
【選択図】図1
Description
しかし、粘土鉱物の含有量は土壌により異なるため、必要とされる石膏量も変動する。石膏が少ない場合は強度発現性が低く、過多の場合は改良土中に残った未反応の石膏が、雨水等と反応して改良土が膨張する等の問題が生じる。そのような現場におけるトラブルを未然に防止するため、室内配合試験を行って最適配合を確認するが、ほとんどの場合、そこで定める配合は所定の組成を有する固化材の土壌に対する配合量であり、セメントや助材の最適配合を決めるものではない。
一方、セメントや助材の最適配合を室内配合試験で決めた場合には、工事物件毎に固化材をオーダーメイドで製造することになり、固化材の製造現場に大きな負担を生じさせる。
したがって、改良土の品質に影響しない固化材用添加材があれば、所定の組成を有する固化材に後添加することにより固化材の組成を変更することが可能になり、固化材のオーダーメイドによる製造に近づけることができる。さらに、固化材よりも廉価な添加材であれば、固化材のコストダウンも可能となる。
[1]砂質土を対象土とする固化材またはセメントに用いる添加材であって、ふるいの通過質量百分率が、呼び寸法600μmのふるいで100%、呼び寸法150μmのふるいで90%以上、および呼び寸法75μmのふるいで70%以上である石灰石粉末からなる固化材用添加材。
[2]前記固化材または前記セメント100質量部に対し、前記固化材用添加材を1〜20質量部含む添加材含有固化材。
[3]前記添加材含有固化材が、高炉スラグ粉末を20〜70質量%含む、前記[2]に記載の添加材含有固化材。
[4]前記添加材含有固化材が、さらに石膏粉末を12質量%以下含む、前記[2]または[3]に記載の添加材含有固化材。
[5]砂質土1m3あたり前記添加材含有固化材を100〜500kg添加して混合する改良土の製造方法。
1.固化材用添加材
該添加材は、前記のとおり、砂質土を対象土とする固化材またはセメントに用いる添加材であって、ふるいの通過質量百分率が、呼び寸法600μmのふるいで100%、呼び寸法150μmのふるいで90%以上、および呼び寸法75μmのふるいで70%以上である石灰石粉末からなる。ふるいの通過質量百分率が前記範囲であれば、固化材やセメントの強度発現性の向上効果が高い。なお、前記ふるいの通過質量百分率は、呼び寸法150μmのふるい、および呼び寸法75μmのふるいで、それぞれ、好ましくは95%以上および80%以上、より好ましくは100%および85%以上であり、さらに好ましくは呼び寸法75μmのふるいで90%以上、特に好ましくは95%以上である。
前記石灰石粉末中の炭酸カルシウムの含有率は、好ましくは90質量%以上である。該値が90質量%未満では、固化材の強度発現性の向上効果が低い。なお、該値は、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは97質量%以上である。
後掲の図1に示すように、本発明の添加材を添加した固化材やセメントは、砂質土を対象土として用いた場合に、得られた改良土の強度が高い。
本発明の添加材含有固化材は、前記固化材または前記セメント100質量部に対し、前記固化材用添加材を1〜20質量部含むものである。該値が前記範囲内にあれば固化材の強度発現性が高い。なお、該値は好ましくは2〜15質量部、より好ましくは2〜12質量部である。
前記固化材は、特に制限されず、市販の固化材が挙げられる。また、前記セメントは、特に制限されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、高炉セメントを含む高炉スラグ含有セメント、フライアッシュセメントを含む石炭灰含有セメント、およびシリカセメント等の混合セメント、並びに、エコセメント等から選ばれる1種以上が挙げられる。
前記高炉スラグ粉末は、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷し破砕して得られる水砕スラグの粉砕物が挙げられ、より好ましくはJIS A 6206に規定する高炉水砕スラグである。
また、前記高炉スラグ粉末の塩基度は、好ましくは1.6以上である。該値が1.6未満では、固化材の強度発現性が低下する場合がある。該値は、より好ましくは1.8以上、さらに好ましくは1.9以上である。また、該値の上限は入手しやすさから3.0である。なお、塩基度は下記式を用いて算出する。
塩基度=〔(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2〕
ただし、式中の化学式は、高炉スラグ粉末中の該化学式が表す化合物の含有率(質量%)を表す。
該値が前記範囲内にあれば固化材の強度発現性が良好であると同時に、改良土の膨張の危険性は低い。なお、該値は好ましくは11質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
前記石膏粉末は、特に制限されず、二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、半水石膏、および無水石膏等から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でも、強度発現性が高い点で好ましくは無水石膏であり、天然品に限らず、石膏廃材から回収した二水石膏を加熱装置で加熱して得られる無水石膏も使用できる。
また、前記石膏粉末のブレーン比表面積は、好ましくは2000〜12000cm2/gである。該値が前記範囲を外れると、固化材の強度発現性が低下するおそれがある。なお、該値は、より好ましくは3000〜8000cm2/g、さらに好ましくは4000〜6000cm2/g、特に好ましくは4500〜5500cm2/gである。
該製造方法は、砂質土1m3あたり前記添加材含有固化材を100〜500kg添加して混合し、改良土を製造する方法である。前記添加量が100kg未満では改良土の強度が低く、500kgを超えると、改良土の強度は飽和する傾向にある。なお、該値は、好ましくは200〜400kg、より好ましくは250〜350kgである。
また、添加材含有固化材と砂質土の混合は、固化材をスラリーにして添加する方法と、粉体のままで添加する方法のいずれでもよい。
本発明の改良土の製造方法により製造した改良土の強度は、後掲の図1に示すように、養生温度が高いほど高くなり、特に、30℃の環境下では強度の伸びが著しく高くなる。
1.使用材料
(1)石灰石粉末(太平洋セメント社製)
ふるいの通過質量百分率は、呼び寸法600μmのふるいで100%、呼び寸法150μmのふるいで97.4%、および呼び寸法75μmのふるいで77.1%である。
炭酸カルシウムの含有率は99.3質量%である。
(2)普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
ブレーン比表面積3250cm2/g、石膏の含有率(SO3換算)2.1質量%。ただし、石灰石微粉末等の少量混合成分(セメント混合材)は含まない。
(3)高炉スラグ粉末(エスメント関東社製)
ブレーン比表面積4680cm2/g、SO3の含有率1.9質量%
(4)無水石膏(ナコード社製)
SO3の含有率54.8質量%
(5)高炉セメントB種(太平洋セメント社製)
(6)セメント系固化材(太平洋セメント社製)
表1に示す配合に従い、前記のセメント、高炉スラグ粉末、無水石膏粉末、および石灰石粉末を混合して固化材(実施例1〜6)を作製した。また、比較のための固化材として、高炉セメントB種(比較例1)と市販のセメント系固化材(比較例2)を用いた。
改良土の作製は、JGS 0821−2008「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」に準拠して行った。具体的には、対象土として表2に示す土壌を用いて、該土壌1m3あたり前記添加材含有固化材300kgを粉体の状態で添加した後、ソイルミキサで3分間混合した。得られた混合物は内径3.5cm、高さ7cmの型枠に詰め、20℃で封緘養生して改良土の供試体を作製した。また、改良土の強度の測定は、JIS A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して行った。その結果を表3に示す。
また、無水石膏を含まない添加材含有固化材(実施例1〜3)は、無水石膏を含む添加材含有固化材(実施例4〜6)と比べ、より高い強度発現性を示すことは、本発明特有の優れた効果といえる。
以上のことから、本発明の固化材用添加材は、砂質土を対象土とした場合、固化材の強度発現性の向上効果が各段に高く、その分、固化材中の石膏量を低減でき、また、改良土の膨張のリスク、および固化材のコストを減らすことができる。
Claims (5)
- 砂質土を対象土とするセメント系固化材またはセメントに用いる添加材であって、ふるいの通過質量百分率が、呼び寸法600μmのふるいで100%、呼び寸法150μmのふるいで90%以上、および呼び寸法75μmのふるいで70%以上である石灰石粉末からなるセメント系固化材用添加材。
- 前記セメント系固化材または前記セメント100質量部に対し、前記セメント系固化材用添加材を1〜20質量部含む添加材含有固化材。
- 前記添加材含有固化材が、高炉スラグ粉末を20〜70質量%含む、請求項2に記載の添加材含有固化材。
- 前記添加材含有固化材が、さらに石膏粉末を12質量%以下含む、請求項2または3に記載の添加材含有固化材。
- 砂質土1m3あたり前記添加材含有固化材を100〜500kg添加して混合する改良土の製造方法。
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