JP2015209522A - 土質改良材 - Google Patents
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Abstract
【課題】泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができる土質改良材を提供する。【解決手段】少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、３０〜７０質量％、前記消石灰の含有率が、３０〜７０質量％の範囲内であることを特徴とする土質改良材。【選択図】なし
Description
本発明は、泥土を搬出、運搬等する際のハンドリング性を向上させることが可能な無機材料系の土質改良材に関する。
河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土等（以下、底泥、建設泥土等を「泥土」と記す場合がある）は、多量の水分を含有し、流動性が高過ぎるため、そのままでは搬出や運搬等のハンドリングが困難である。従って、泥土に何らかの添加剤を添加し、ある程度固化させ、そのハンドリング性を改善することが試みられている。
泥土のハンドリング性を改善する目的で用いられる添加剤としては、例えば生石灰、または生石灰にセメント等が添加された石灰セメント等が知られている。また、消石灰、水酸化アルミニウムおよびフライアッシュよりなる土質安定剤が提案されている（特許文献１参照）。更に、マグネシアを主成分とする粉末と、非晶質水酸化アルミニウムを主成分とする粉末を混合して得られる固化材組成物が提案されている（特許文献２参照）。
しかし、生石灰は、加水により発熱する危険性があることに加え、現場で貯蔵する際には消防署への届け出が必要となる等、取り扱い性の面で問題があった。また、石灰セメントは、水和反応に時間がかかるため、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができない（則ち、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分である）という問題があった。
また、特許文献１に記載の土質安定剤は、石灰セメントと同様に、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分であるという問題があった。これは、フライアッシュと消石灰のポゾラン反応の進行が遅く、固化物の生成に時間がかかるためと考えられた。則ち、特許文献１に記載の土質安定剤は、フライアッシュにより泥土中の水分を吸水させ、泥土のハンドリング性を若干向上させるという効果は期待することができるものの、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させるという目的には不十分なものであった。
また、特許文献２に記載の固化材組成物も、石灰セメントと同様に、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分であるという問題があった。これは、マグネシアと非晶質水酸化アルミニウムとの反応では強度の高い固化物が生成されないためと考えられた。則ち、特許文献２に記載の固化材組成物は、マグネシアに泥土中の水分を吸水させ、泥土のハンドリング性を若干向上させるという効果は期待することができるものの、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させるという目的には不十分なものであった。
本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたものである。則ち、本発明は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好な土質改良材を提供するものである。
本発明者は前記課題について鋭意検討を行った。その結果、水和活性の高い非晶質水酸化アルミニウムと、生石灰に比して反応性が低いと考えられる消石灰を組み合わせることで、意外にも非晶質水酸化アルミニウムと、生石灰を組み合わせた場合よりも高い効果が得られ、前記課題を解決可能であることに想到し、本発明を完成するに至った。
則ち、本発明によれば、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、３０〜７０質量％、前記消石灰の含有率が、３０〜７０質量％の範囲内であることを特徴とする土質改良材；が提供される。
本発明の土質改良材は、前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比が、４０：６０〜５０：５０の範囲内であること；
更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも１種の石膏を含有し、前記石膏の含有率が、４０質量％以下の範囲内であること；
前記石膏が、前記無水石膏であること；
更に、硫酸バンドを含有し、前記硫酸バンドの含有率が、１〜８質量％の範囲内であること；
更に、芒硝を含有し、前記芒硝の含有率が、１〜５質量％の範囲内であること；が好ましい。
更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも１種の石膏を含有し、前記石膏の含有率が、４０質量％以下の範囲内であること；
前記石膏が、前記無水石膏であること；
更に、硫酸バンドを含有し、前記硫酸バンドの含有率が、１〜８質量％の範囲内であること；
更に、芒硝を含有し、前記芒硝の含有率が、１〜５質量％の範囲内であること；が好ましい。
本発明の土質改良材は、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができる。則ち、処理済み泥土の初期ハンドリング性を良好なものとすることができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施形態に限定されず、その発明特定事項を有する全ての対象を含むものである。
［１］構成成分：
本発明の土質改良材は、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、目的に応じて、更に、石膏、硫酸バンド、芒硝等を含有していてもよい。以下、構成成分毎に説明する。
本発明の土質改良材は、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、目的に応じて、更に、石膏、硫酸バンド、芒硝等を含有していてもよい。以下、構成成分毎に説明する。
［１−１］非晶質水酸化アルミニウム：
「非晶質水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）」とは、結晶性を有しない無定形の水酸化アルミニウムを意味する。
「非晶質水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）」とは、結晶性を有しない無定形の水酸化アルミニウムを意味する。
非晶質水酸化アルミニウムは水和活性が高く、反応性が低い消石灰と接触した場合でも直ちにカルシウムアルミネート水和物（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・６Ｈ2Ｏ）を生成する。カルシウムアルミネート水和物はセメント水和生成物にも含まれる物質であり、泥土の初期ハンドリング性を向上させ、処理済み泥土に対し地盤として再利用することが可能な強度を付与することができる。また、カルシウムアルミネート水和物は、水と接触しても再溶解しないため、処理済み泥土が再泥化してハンドリング性が低下することはなく、再溶解に伴う再析出もないので処理済み泥土の強度が低下する事態を防止することができる。則ち、処理済み泥土を処理場で野積みしておくような場合に、処理済み泥土が雨水に曝されたとしても、そのハンドリング性や強度が低下することがない。
非晶質水酸化アルミニウムの種類は特に限定されない。例えば、アルミニウム製品を表面処理（アルマイト処理）する際に発生するアルミスラッジを乾燥粉砕することにより得られた非晶質水酸化アルミニウムを好適に用いることができる。
前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率は、３０〜７０質量％の範囲内である。前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、３０質量％以上、更に好ましくは４０質量％以上とすることにより、非晶質水酸化アルミニウムの添加効果を得ることができる。一方、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下とすることにより、消石灰を適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。
また、土質改良材が、硫酸バンドや芒硝を含有する場合は、これらの物質が消石灰を消費するため、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、３３〜４９質量％の範囲内とすることが好ましく、３６〜４４質量％とすることが更に好ましい。
［１−２］消石灰：
消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）は、非晶質水酸化アルミニウム、及び水と接触すると直ちにカルシウムアルミネート水和物を生成する。一方、消石灰に代えて、生石灰（ＣａＯ）を用いた場合には、泥土の初期ハンドリング性を十分に向上させることができない。
消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）は、非晶質水酸化アルミニウム、及び水と接触すると直ちにカルシウムアルミネート水和物を生成する。一方、消石灰に代えて、生石灰（ＣａＯ）を用いた場合には、泥土の初期ハンドリング性を十分に向上させることができない。
前記消石灰の含有率は、３０〜７０質量％の範囲内である。前記消石灰の含有率を、３０質量％以上、更に好ましくは４０質量％以上とすることにより、消石灰の添加効果を得ることができる。一方、前記消石灰の含有率を、７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウムを適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。
また、土質改良材が、硫酸バンドや芒硝を含有する場合は、これらの物質が消石灰を消費するため、前記消石灰の含有率を、５０〜６０質量％の範囲内とすることが好ましく、５３〜５７質量％とすることが更に好ましい。
前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比は、４０：６０〜５０：５０の範囲内であることが好ましい。カルシウムアルミネート水和物（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・６Ｈ2Ｏ）は、非晶質水酸化アルミニウム４１．３質量％と消石灰５８．７質量％を混合することにより生成する（理論値）。従って、カルシウムアルミネートを生成させるためには、前記質量比とすることが好ましい。なお、消石灰は硫酸バンド、芒硝、泥土等と反応するため、消石灰がやや過剰となる質量比とすることが好ましい。
［１−３］石膏：
本明細書において、「石膏」とは、二水石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）、及び無水石膏（ＣａＳＯ4）からなる群より選択された少なくとも１種の石膏化合物（ＣａＳＯ4・ｎＨ2Ｏ、ｎ＝０〜２）を意味する。
本明細書において、「石膏」とは、二水石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）、及び無水石膏（ＣａＳＯ4）からなる群より選択された少なくとも１種の石膏化合物（ＣａＳＯ4・ｎＨ2Ｏ、ｎ＝０〜２）を意味する。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも１種の石膏を含有していることが好ましい。石膏は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰と相俟って、エトリンガイト、モノサルフェート等のカルシウムサルホアルミネート水和物を生成するため、処理済み泥土の強度を更に向上させる効果を奏する。このため、泥土を搬出した後、地盤として再利用する際に、再度、固化処理等を行う必要がなく、前記固化処理の工程を省略することができるという利点を有する。
前記石膏は、石膏自体の化学的安定性の観点からは、二水石膏又は無水石膏が好ましく、土質改良材の製造コストの観点からは、焼成工程が不要な二水石膏が好ましい。
また、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる観点からは、前記石膏は、無水石膏であることが好ましい。石膏は、セメントに添加すると、セメント中のカルシウムアルミネートと即時に反応し、カルシウムアルミネートの表面にエトリンガイトの被膜を形成する。このため、石膏は、カルシウムアルミネートの水和反応を一時的に抑制する効果があり、セメントの瞬結防止材として用いられている。本発明者らは、本発明の土質改良材においても、前記セメントの場合と同様の機構で、石膏が非晶質水酸化アルミニウムの表面にエトリンガイトの被膜を形成し、カルシウムアルミネートの生成を一時的に抑制するものと推定している。エトリンガイトの被膜は、いずれエトリンガイト自体の結晶圧で破壊され、非晶質水酸化アルミニウムと水との水和反応が再開される。しかし、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を向上させる観点からは、エトリンガイトの生成によってカルシウムアルミネートの生成が抑制されないことが望ましい。エトリンガイトの生成を抑制するためには、水に対する溶解速度が遅い石膏を用いることが好ましい。そのような観点からは、無水石膏が特に好ましい。
石膏の原料としては、天然物（バサニ石＜bassanite＞等）、副生石膏、廃石膏のいずれも用いることができる。但し、製造コスト、リサイクル促進、環境保護等の観点から、原料石膏の一部又は全部が、廃石膏であることが好ましい。廃石膏としては、例えば廃石膏ボードに由来する二水石膏等を用いることができる。
前記石膏の含有率は、４０質量％以下の範囲内であることが好ましい。前記石膏の含有率を、４０質量％以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。本発明の土質改良材において石膏は必須成分ではないため、石膏の含有率の下限は特に限定されない。但し、前記石膏の含有率を、１５質量％以上、更には３０質量％以上とすることにより、処理済み泥土の強度を向上させる効果を得ることができる。
［１−４］硫酸バンド：
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、硫酸バンド（Ａｌ2（ＳＯ4）3）を含有することが好ましい。硫酸バンドは水溶性が高いことに加えて、消石灰との反応性が高く、消石灰と優先的に反応する（非晶質水酸化アルミニウムとは反応しない）。従って、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを瞬時に生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を迅速に向上させる効果が高い点において好ましい。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、硫酸バンド（Ａｌ2（ＳＯ4）3）を含有することが好ましい。硫酸バンドは水溶性が高いことに加えて、消石灰との反応性が高く、消石灰と優先的に反応する（非晶質水酸化アルミニウムとは反応しない）。従って、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを瞬時に生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を迅速に向上させる効果が高い点において好ましい。
前記硫酸バンドの含有率は、１〜８質量％の範囲内であることが好ましい。前記硫酸バンドの含有率を、１質量％以上とすることにより、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を得ることができる。一方、前記硫酸バンドの含有率を、８質量％以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、本発明の効果を得ることができる。
［１−５］芒硝：
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、芒硝（Ｎａ2ＳＯ4）を含有することが好ましい。芒硝は水溶性が高く、石灰、及び非晶質水酸化アルミニウムと瞬時に反応し、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果が高い点において好ましい。また、芒硝は、水和反応の際に水酸化ナトリウムを生成し、この水酸化ナトリウムがカルシウムアルミネート水和物の生成を促進する点においても好ましい。なお、前記芒硝は、前記硫酸バンドと併用することも好ましい。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、芒硝（Ｎａ2ＳＯ4）を含有することが好ましい。芒硝は水溶性が高く、石灰、及び非晶質水酸化アルミニウムと瞬時に反応し、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果が高い点において好ましい。また、芒硝は、水和反応の際に水酸化ナトリウムを生成し、この水酸化ナトリウムがカルシウムアルミネート水和物の生成を促進する点においても好ましい。なお、前記芒硝は、前記硫酸バンドと併用することも好ましい。
前記芒硝の含有率は、１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。前記芒硝の含有率を、１質量％以上とすることにより、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を得ることができる。一方、前記芒硝の含有率を、５質量％以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、本発明の効果を得ることができる。
［２］使用方法：
本発明の土質改良材は、泥土に添加することにより、使用することができる。
本発明の土質改良材は、泥土に添加することにより、使用することができる。
前記泥土の種類は、特に限定されない。例えば、河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土等を挙げることができる。より具体的には、粘土（粒径：０．００１ｍｍ以上、０．００５ｍｍ以下）、シルト（粒径：０．０７４ｍｍ以下）等を含む泥土であることが好ましい。
泥土に対する土質改良材の添加量も特に限定されない。但し、前記添加量は、泥土１ｍ3に対し、土質改良材を２０〜１００ｋｇの範囲内とすることが好ましい。前記添加量を、泥土１ｍ3に対し、２０ｋｇ以上、更に好ましくは３０ｋｇ以上とすることにより、土質改良材の添加効果を得ることができる。一方、前記添加量を、泥土１ｍ3に対し、１００ｋｇ以下、更に好ましくは５０ｋｇ以下とすることにより、泥土の処理コストを低減することができる。
泥土と土質改良材を混合する方法も特に限定されない。土木現場で使用される重機、例えば、バックホー等を用いて混合する方法が挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載における「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。また、シルト、粘土、珪砂等の自然材料は、同じ製品であっても、製造ロットによって、性状や品質が異なる場合がある。以下の実施例、比較例においては、対比する実施例、比較例（同一の表に記載された実施例、比較例）については、全て同一ロットの材料を使用して評価している。
（実施例１−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表１に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表１に示す。
模擬泥土としては、丸中シルト＃２５０に対し、含水比８０％となるように水を加えたスラリーを使用した（単位体積当たり質量：１．４５８ｋｇ／Ｌ）。このスラリーの８×８フローは２６．５ｃｍ×２６．０ｃｍであった。なお、８×８フロー試験は、内径８ｃｍ、高さ８ｃｍの円筒状の内部空間が形成された容器に、前記スラリーを充填し、前記容器を鉛直方向に静かに引き上げ、前記スラリーからなる円柱体の底部の広がりを測定することにより行った。
土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。非晶質水酸化アルミニウムとしては、アルミニウム製品を表面処理（アルマイト処理）する際に発生するアルミスラッジを乾燥粉砕することにより得られた非晶質水酸化アルミニウムを用いた。消石灰としては、商品名「消石灰 特号」、菱光石灰工業製を用いた。土質改良材の添加量は、模擬泥土１ｍ3に対して５０ｋｇとした。混合は、ホバートミキサーを用いて、模擬泥土と土質改良材の混合物を３０秒間撹拌することにより行った。
＜初期ハンドリング性＞
ＪＩＳ Ａ１１７１（ポリマーセメントモルタルの試験方法）に記載のスランプ試験に準拠して、スランプコーンに混合物を充填し、スランプコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。スランプコーンは、頂部内径５ｃｍ、底部内径１０ｃｍ、高さ１５ｃｍの円錐台状の内部空間が形成されたスランプコーンを用いた。
◎（極めて良好）：コーン頂部の下がりが１ｃｍ以下
○（良好）：コーン頂部の下がりが１ｃｍ超２ｃｍ以下
△（普通）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ超３ｃｍ以下
×（不良）：コーン頂部の下がりが３ｃｍ超
ＪＩＳ Ａ１１７１（ポリマーセメントモルタルの試験方法）に記載のスランプ試験に準拠して、スランプコーンに混合物を充填し、スランプコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。スランプコーンは、頂部内径５ｃｍ、底部内径１０ｃｍ、高さ１５ｃｍの円錐台状の内部空間が形成されたスランプコーンを用いた。
◎（極めて良好）：コーン頂部の下がりが１ｃｍ以下
○（良好）：コーン頂部の下がりが１ｃｍ超２ｃｍ以下
△（普通）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ超３ｃｍ以下
×（不良）：コーン頂部の下がりが３ｃｍ超
（比較例１−１〜１−３）
土質改良材の組成を表１に記載の組成に変更したことを除いては、実施例１−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表１に示す。
土質改良材の組成を表１に記載の組成に変更したことを除いては、実施例１−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表１に示す。
＜評価＞
表１に示すように、実施例１−１の土質改良材は処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。実施例１−１と比較例１−１のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムよりも非晶質水酸化アルミニウムの方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムが結晶性水酸化アルミニウムよりも水和活性が高いためと考えられた。実施例１−１と比較例１−２のデータを対比すると、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰よりも消石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰が生石灰よりも水和反応が速いためと考えられた。比較例１−１と比較例１−３のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰よりも生石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果が若干良好であることがわかる。これは、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰の吸水反応が初期ハンドリング性を向上させたためと考えられた。
表１に示すように、実施例１−１の土質改良材は処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。実施例１−１と比較例１−１のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムよりも非晶質水酸化アルミニウムの方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムが結晶性水酸化アルミニウムよりも水和活性が高いためと考えられた。実施例１−１と比較例１−２のデータを対比すると、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰よりも消石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰が生石灰よりも水和反応が速いためと考えられた。比較例１−１と比較例１−３のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰よりも生石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果が若干良好であることがわかる。これは、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰の吸水反応が初期ハンドリング性を向上させたためと考えられた。
（実施例２−１）
実泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。
実泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。
実泥土としては、ローム質土に対し、含水比１８７．３７％となるように水を加えたものを使用した（単位体積当たり質量：１．３７８ｔ／ｍ3）。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、実泥土１ｍ3に対して１００ｋｇとした。混合は、ホバートミキサーを用いて、実泥土と土質改良材の混合物を３０秒間撹拌することにより行った。
（実施例２−２、比較例２−１、及び２−２）
実泥土の種類、土質改良材の組成、及び土質改良材の添加量を表２に記載のように変更したことを除いては、実施例２−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表２に示す。なお、比較例２−１では、実泥土として、実施例２−１で使用したのと同じローム質土を使用した。実施例２−２、比較例２−２では、実泥土として、有機質混じり土に対し、含水比４２．０８％となるように水を加えたものを使用した（単位体積当たり質量：１．６０３ｔ／ｍ3）。
実泥土の種類、土質改良材の組成、及び土質改良材の添加量を表２に記載のように変更したことを除いては、実施例２−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表２に示す。なお、比較例２−１では、実泥土として、実施例２−１で使用したのと同じローム質土を使用した。実施例２−２、比較例２−２では、実泥土として、有機質混じり土に対し、含水比４２．０８％となるように水を加えたものを使用した（単位体積当たり質量：１．６０３ｔ／ｍ3）。
＜初期ハンドリング性＞
初期ハンドリング性は、混合直後の処理済み泥土の外観を目視し、以下の基準により評価した。なお、表中の「処理済み泥土の外観」において、「硬い」とは、処理済み泥土が固化しており、突き固め可能な程度な硬さを有していることを意味し、「軟らかい」とは、処理済み泥土が固化しているように見えるが、突き固めをするには硬さが不十分であることを意味し、「極めて軟らかい」とは、処理済み泥土が十分に固化しておらず、一見して突き固めが不能であると判別することができる状態を意味する。
○（良好）：処理済み泥土が、外観上、対応する比較例（非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加）よりも硬い（固化している）
×（不良）：処理済み泥土が、外観上、対応する比較例（非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加）よりも軟らかい（流動性が高い）
初期ハンドリング性は、混合直後の処理済み泥土の外観を目視し、以下の基準により評価した。なお、表中の「処理済み泥土の外観」において、「硬い」とは、処理済み泥土が固化しており、突き固め可能な程度な硬さを有していることを意味し、「軟らかい」とは、処理済み泥土が固化しているように見えるが、突き固めをするには硬さが不十分であることを意味し、「極めて軟らかい」とは、処理済み泥土が十分に固化しておらず、一見して突き固めが不能であると判別することができる状態を意味する。
○（良好）：処理済み泥土が、外観上、対応する比較例（非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加）よりも硬い（固化している）
×（不良）：処理済み泥土が、外観上、対応する比較例（非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加）よりも軟らかい（流動性が高い）
＜強度＞
強度は、処理済み泥土を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱体とし、前記円柱体を密封した状態で７日間又は２８日間養生し、養生後、一軸圧縮試験機を用いて、一軸圧縮強さ（材齢７日、２８日）を測定した。
強度は、処理済み泥土を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱体とし、前記円柱体を密封した状態で７日間又は２８日間養生し、養生後、一軸圧縮試験機を用いて、一軸圧縮強さ（材齢７日、２８日）を測定した。
＜評価＞
表２に示すように、実施例２−１、及び２−２のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、実施例２−１、及び２−２のサンプルは、各々に対応する比較例２−１、及び２−２のサンプルと比較して、強度が高かった。
表２に示すように、実施例２−１、及び２−２のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、実施例２−１、及び２−２のサンプルは、各々に対応する比較例２−１、及び２−２のサンプルと比較して、強度が高かった。
（実施例３−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表３に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表３に示す。
模擬泥土としては、丸中シルト＃２５０に対し、含水比７０％となるように水を加えたスラリーを使用した（単位体積当たり質量：１．４９８ｋｇ／Ｌ）。このスラリーの性状は、流動状とまでは言えないが、粘稠で、静置すると水が分離する程度の含水状態であった。このスラリーについて実施例１と同様のスランプ試験をした結果、コーン頂部の下がりは、１０．９ｃｍであった。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム３０％、消石灰７０％の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例１と同様にして、処理済み泥土を調製した。
＜初期ハンドリング性＞
実施例１−１と同様の評価方法により評価した。
実施例１−１と同様の評価方法により評価した。
（実施例３−２〜３−５、比較例３−１〜３−３）
土質改良材の組成を表３に記載の組成に変更したことを除いては、実施例３−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表３に示す。なお、比較例３−１、３−２では、生石灰として、生石灰＜２ｍｍアンダー品＞（村樫石灰製）を用いた。また、比較例３−３では、石灰セメントとして、商品名「ランドライムＥ」（村樫石灰製）を用いた。
土質改良材の組成を表３に記載の組成に変更したことを除いては、実施例３−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表３に示す。なお、比較例３−１、３−２では、生石灰として、生石灰＜２ｍｍアンダー品＞（村樫石灰製）を用いた。また、比較例３−３では、石灰セメントとして、商品名「ランドライムＥ」（村樫石灰製）を用いた。
＜評価＞
表３に示すように、実施例３−１〜３−５の土質改良材は、いずれも生石灰（比較例３−２）と同等以上の初期ハンドリング性を示した。特に、非晶質水酸化アルミニウムと消石灰の比率が４０：６０〜５０：５０の範囲内にある実施例３−２、３−３は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。
表３に示すように、実施例３−１〜３−５の土質改良材は、いずれも生石灰（比較例３−２）と同等以上の初期ハンドリング性を示した。特に、非晶質水酸化アルミニウムと消石灰の比率が４０：６０〜５０：５０の範囲内にある実施例３−２、３−３は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。
（実施例４−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表４に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表４に示す。
模擬泥土としては、土木用乾燥粘土（商品名「トチクレー」、関東化成製）と６号珪砂（３６〜８３メッシュ）の３０：７０混合物に対し、含水比２０％となるように水を加えた泥土を使用した。この泥土は湿潤密度が２．０２ｋｇ／Ｌであり、粘稠性が高く、扱いづらい泥土であった。この泥土について下記のスランプ試験をした結果、テーブルフローは、１４．６＊１４．９ｃｍであった。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、模擬泥土１ｍ3に対して２０ｋｇとした。それ以外の事項については、実施例１−１と同様にして、処理済み泥土を調製した。
＜初期ハンドリング性＞
ＪＩＳ Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に記載のモルタルフロー試験に準拠して、モルタルフロー試験機を用い、テーブルフローを測定した。具体的には、フローコーンに前記混合物を充填し、フローコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン底部の広がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。フローテーブルは、φ３０ｃｍ、フローコーンは、頂部内径７ｃｍ、底部内径１０ｃｍ、高さ６ｃｍの円錐台状の内部空間が形成されたフローコーンを用いた。なお、表中の「コーン引き抜き不能」は、コーンを引き抜くことができず、テーブルフローを測定することはできないが、処理済み泥土が十分に固化しており、初期ハンドリング性が極めて良好と評価するものとする。
○（良好）：テーブルフローが１２ｃｍ＊１２ｃｍ以下、又はコーン引き抜き不能
×（不良）：テーブルフローが１２ｃｍ＊１２ｃｍ超
ＪＩＳ Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に記載のモルタルフロー試験に準拠して、モルタルフロー試験機を用い、テーブルフローを測定した。具体的には、フローコーンに前記混合物を充填し、フローコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン底部の広がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。フローテーブルは、φ３０ｃｍ、フローコーンは、頂部内径７ｃｍ、底部内径１０ｃｍ、高さ６ｃｍの円錐台状の内部空間が形成されたフローコーンを用いた。なお、表中の「コーン引き抜き不能」は、コーンを引き抜くことができず、テーブルフローを測定することはできないが、処理済み泥土が十分に固化しており、初期ハンドリング性が極めて良好と評価するものとする。
○（良好）：テーブルフローが１２ｃｍ＊１２ｃｍ以下、又はコーン引き抜き不能
×（不良）：テーブルフローが１２ｃｍ＊１２ｃｍ超
＜強度＞
実施例２−１と同様の評価方法により評価した。
実施例２−１と同様の評価方法により評価した。
（実施例４−２〜４−２０、比較例４−１〜４−４）
土質改良材の組成、及び添加量を表４に記載の組成に変更したことを除いては、実施例４−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表４に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を用いた。
土質改良材の組成、及び添加量を表４に記載の組成に変更したことを除いては、実施例４−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表４に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を用いた。
＜評価＞
表４に示すように、実施例４−１〜４−２０のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、二水石膏を添加した実施例４−５〜４−２０のサンプルは、対応する実施例４−１〜４−４のサンプルと比較して、強度が高かった。一方、比較例４−１〜４−４のサンプルは、処理済み泥土が膨張性を有するエトリンガイト組成となるため、強度が低下したものと考えられた。この結果から、土質改良材に石膏を添加することで、処理済み泥土の強度を向上させることはできるが、石膏の含有率としては処理済み泥土がモノサルフェート組成となる４０質量％以下とすることが好ましいと言える（実施例４−１７〜４−２０）。
表４に示すように、実施例４−１〜４−２０のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、二水石膏を添加した実施例４−５〜４−２０のサンプルは、対応する実施例４−１〜４−４のサンプルと比較して、強度が高かった。一方、比較例４−１〜４−４のサンプルは、処理済み泥土が膨張性を有するエトリンガイト組成となるため、強度が低下したものと考えられた。この結果から、土質改良材に石膏を添加することで、処理済み泥土の強度を向上させることはできるが、石膏の含有率としては処理済み泥土がモノサルフェート組成となる４０質量％以下とすることが好ましいと言える（実施例４−１７〜４−２０）。
（実施例５−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表５に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表５に示す。
模擬泥土としては、実施例４−１と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、模擬泥土１ｍ3に対して３０ｋｇとした。それ以外の事項については、実施例４−１と同様にして、処理済み泥土を調製した。
＜初期ハンドリング性、強度＞
実施例４−１と同様の評価方法により評価した。
実施例４−１と同様の評価方法により評価した。
（実施例５−２〜５−７）
土質改良材の組成を表５に記載の組成に変更したことを除いては、実施例５−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表５に示す。なお、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
土質改良材の組成を表５に記載の組成に変更したことを除いては、実施例５−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表５に示す。なお、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
＜評価＞
表５に示すように、実施例５−１〜５−７のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、無水石膏を添加した実施例５−３、５−５、５−７のサンプルは、対応する実施例５−２、５−４、５−６のサンプルと比較して、強度が高かった。
表５に示すように、実施例５−１〜５−７のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、無水石膏を添加した実施例５−３、５−５、５−７のサンプルは、対応する実施例５−２、５−４、５−６のサンプルと比較して、強度が高かった。
（実施例６−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表６に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表６に示す。
模擬泥土としては、実施例３−１と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例１と同様にして、処理済み泥土を調製した。
＜初期ハンドリング性＞
実施例１−１と同様のスランプ試験によりコーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。
◎（極めて良好）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ以下
○（良好）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ超３ｃｍ以下
△（普通）：コーン頂部の下がりが３ｃｍ超５ｃｍ以下
×（不良）：コーン頂部の下がりが５ｃｍ超
実施例１−１と同様のスランプ試験によりコーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。
◎（極めて良好）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ以下
○（良好）：コーン頂部の下がりが２ｃｍ超３ｃｍ以下
△（普通）：コーン頂部の下がりが３ｃｍ超５ｃｍ以下
×（不良）：コーン頂部の下がりが５ｃｍ超
＜強度＞
実施例２−１と同様の評価方法により評価した。
実施例２−１と同様の評価方法により評価した。
（実施例６−２〜６−１３）
土質改良材の組成を表６に記載の組成に変更したことを除いては、実施例６−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表６に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを、半水石膏１としては、石膏系固化材として市販されている半水石膏を、半水石膏２としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
土質改良材の組成を表６に記載の組成に変更したことを除いては、実施例６−１と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表６に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを、半水石膏１としては、石膏系固化材として市販されている半水石膏を、半水石膏２としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
＜評価＞
実施例６−１〜６−１３の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が概ね良好であった。石膏として、無水石膏を使用した実施例６−３、６−７、６−１１は、他の石膏を使用したものと比較して、初期ハンドリング性が良好であり、強度も高かった。
実施例６−１〜６−１３の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が概ね良好であった。石膏として、無水石膏を使用した実施例６−３、６−７、６−１１は、他の石膏を使用したものと比較して、初期ハンドリング性が良好であり、強度も高かった。
（実施例７−１）
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表７に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表７に示す。
模擬泥土としては、実施例３−１と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム５０％、消石灰５０％の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例１と同様にして、処理済み泥土を調製した。
＜初期ハンドリング性＞
実施例１−１と同様の評価方法により評価した。
実施例１−１と同様の評価方法により評価した。
＜評価＞
表７に示すように、実施例７−１〜７−２０の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。中でも、消石灰の含有率を５５％とした実施例７−８〜７−１０の土質改良材は、対応する実施例７−２〜７−４の土質改良材と比較して、初期ハンドリング性が向上した。この結果から、土質改良材に硫酸バンドを添加する場合には、非晶質水酸化アルミニウムに対し、消石灰が過剰の組成とすることが好ましいと言える。一方、比較例７−１、７−２の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不良であった。
表７に示すように、実施例７−１〜７−２０の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。中でも、消石灰の含有率を５５％とした実施例７−８〜７−１０の土質改良材は、対応する実施例７−２〜７−４の土質改良材と比較して、初期ハンドリング性が向上した。この結果から、土質改良材に硫酸バンドを添加する場合には、非晶質水酸化アルミニウムに対し、消石灰が過剰の組成とすることが好ましいと言える。一方、比較例７−１、７−２の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不良であった。
本発明の土質改良材は、例えば河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土のように、多量の水分を含有し、流動性が高過ぎるため、そのままでは搬出や運搬等のハンドリングが困難な泥土の土質改良に好適に用いることができる。
Claims (6)
- 少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、
前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、３０〜７０質量％、
前記消石灰の含有率が、３０〜７０質量％の範囲内であることを特徴とする土質改良材。 - 前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比が、４０：６０〜５０：５０の範囲内である請求項１に記載の土質改良材。
- 更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも１種の石膏を含有し、
前記石膏の含有率が、４０質量％以下の範囲内である請求項１又は２に記載の土質改良材。 - 前記石膏が、前記無水石膏である請求項３に記載の土質改良材。
- 更に、硫酸バンドを含有し、
前記硫酸バンドの含有率が、１〜８質量％の範囲内である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の土質改良材。 - 更に、芒硝を含有し、
前記芒硝の含有率が、１〜５質量％の範囲内である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の土質改良材。
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2014
- 2014-04-30 JP JP2014093344A patent/JP2015209522A/ja active Pending
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