JP2023028442A - Soil pavement material - Google Patents

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JP2023028442A JP2021134141A JP2021134141A JP2023028442A JP 2023028442 A JP2023028442 A JP 2023028442A JP 2021134141 A JP2021134141 A JP 2021134141A JP 2021134141 A JP2021134141 A JP 2021134141A JP 2023028442 A JP2023028442 A JP 2023028442A
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誠 齋藤
Makoto Saito
崇 佐々木
Takashi Sasaki
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Abstract

To provide a soil pavement material that excels in quick curability, resistance to frost damage, weeding capacity, and cracking resistance; becomes dense by natural carbonation; and has high strength and weeding effect.SOLUTION: A soil pavement material contains an admixture containing at least one non-hydraulic compound selected from the group consisting of γ-2CaO SiO2, 3CaO 2SiO2, α-CaO SiO2, and calcium magnesium silicate, calcium aluminate with a vitrification rate of 70% or more, a CaO/Al2O3 molar ratio of 1.0-2.7, and an impurity content of 15 mass% or less, a gypsum, and the soil. The non-hydraulic compound contains Li. In the non-hydraulic compound, the content of the Li is 0.001-1.0 mass% in terms of oxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、土壌舗装材料に関する。 The present invention relates to soil paving materials.

土壌舗装は、天然の土壌が持つ弾力性や保水性を残し、衝撃の吸収や路面温度の安定化や防草性に寄与する舗装である。土壌舗装は、路面温度の上昇を抑える効果が高く、ヒートアイランド現象の対策として注目されている。また、土壌舗装は、周囲の自然環境に調和しやすいため、公園や遊歩道、河川の土手、田畑の畦畔、鉄道、電気設備施設の周辺、道路、歴史的建造物の周囲など景観を重視する用途や雑草の生育を抑制する用途でも採用されている。 Soil pavement retains the elasticity and water retention properties of natural soil, and contributes to shock absorption, road surface temperature stabilization, and weed control. Soil pavement is highly effective in suppressing the rise in road surface temperature, and is attracting attention as a countermeasure against the heat island phenomenon. In addition, since soil pavement is easy to harmonize with the surrounding natural environment, emphasis is placed on landscapes such as parks, promenades, river banks, ridges of fields, railways, around electrical facilities, roads, and around historical buildings. It is also used for applications and for suppressing the growth of weeds.

従来、土壌舗装の材料としては、生石灰系、セメント系又はマグネシア系の固化剤を土壌に対して添加したものが知られている。 Conventionally, soil pavement materials are known in which quicklime-based, cement-based or magnesia-based solidifying agents are added to the soil.

セメントに土質材料を一定量加え、均一に混合した後、特定の無機硬化剤を含有する添加水を配合した舗装用組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、真砂土に対してセメント及び炭酸カルシウムと珪石粉を主成分とする透水性土壌硬化混和剤を混練して舗装基礎上に敷設することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。天然土、セメント及び少量の硬化剤を水練りする舗装組成物において、硬化剤として塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムを含むものを用いてなる天然土舗装組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 A pavement composition has been proposed in which a certain amount of soil material is added to cement, mixed uniformly, and then added water containing a specific inorganic hardening agent is blended (see, for example, Patent Document 1). Further, it has been proposed to knead a water-permeable soil-hardening admixture mainly composed of cement, calcium carbonate and silica powder with masago soil and lay it on a pavement foundation (see, for example, Patent Document 2). A natural soil pavement composition has been proposed which contains magnesium chloride, aluminum chloride, calcium chloride, potassium chloride and sodium chloride as a hardening agent in the pavement composition which is water kneaded with natural soil, cement and a small amount of hardening agent. (See Patent Document 3, for example).

これらのセメント系又は生石灰系を用いた土壌舗装材料による舗装は、硬化に時間を要するため、早期開放ができない問題があり、特に低温時には固まらず、初期凍害をうけてしまうという問題がある。 Pavement using these cement-based or quicklime-based soil pavement materials takes time to harden, so there is a problem that early opening is not possible, especially at low temperatures, it does not harden and suffers initial frost damage.

また、マグネシア系の固化剤を土壌に対して添加するものが提案されている。酸化マグネシウムと異種金属塩とを含有する土壌舗装材料(例えば、特許文献4参照)や、平均ペリクレース結晶子径が330~430Åの酸化マグネシウムと、土壌とを予め混合した舗装材料(例えば、特許文献5参照)、さらに、マグネシア系固化剤、セメント混和用ポリマー及び水を含有する透水性舗装材組成物混合物(例えば、特許文献6参照)などの土壌改良剤がある。
これらのマグネシアを含有する固化剤(硬化剤)を用いた土壌舗装材料による舗装は、硬化時間が長く、低温時には固まらず、凍害を受けてしまうという問題があった。
Also, it has been proposed to add a magnesia-based solidification agent to the soil. Soil paving materials containing magnesium oxide and dissimilar metal salts (see, for example, Patent Document 4), and paving materials in which magnesium oxide having an average periclase crystallite diameter of 330 to 430 Å and soil are premixed (for example, Patent Documents 5), and soil conditioners such as water-permeable pavement composition mixtures containing magnesia-based solidifying agents, cement-mixing polymers, and water (see, for example, Patent Document 6).
Pavement using a soil pavement material using such a solidifying agent (hardening agent) containing magnesia has the problem that it takes a long time to harden, does not harden at low temperatures, and suffers from frost damage.

また、カルシウムアルミネート系スラグを用いた土系固化材が提案されている(特許文献7)。このカルシウムアルミネート系スラグは、不純物が多く、さらにガラス化率が低いことから、CaO/Alモル比を高くし反応活性を上げているが、セメント系や生石灰系やマグネシアを含有する固化剤と同様、硬化時間が長く、低温時には固まらず、凍害を受けてしまうといった問題があった。 A soil solidification material using calcium aluminate slag has also been proposed (Patent Document 7). Since this calcium aluminate-based slag has many impurities and a low vitrification rate, the CaO/Al 2 O 3 molar ratio is increased to increase the reaction activity, but it contains cement, quicklime, and magnesia. Like solidifying agents, it takes a long time to harden, does not harden at low temperatures, and suffers from frost damage.

特開平6-10305号公報JP-A-6-10305 特開平6-306814号公報JP-A-6-306814 特開平9-87621号公報JP-A-9-87621 特開2005-154735号公報JP 2005-154735 A 特開2014-51849号公報JP 2014-51849 A 特開2005-290679号公報JP-A-2005-290679 特許第5561921号公報Japanese Patent No. 5561921 特開2001-342461号公報JP-A-2001-342461 特開2018-96028号公報JP-A-2018-96028

そこで、本発明は、速硬性、凍害への抵抗性、防草性、耐ひび割れに優れ、かつ、自然炭酸化で緻密となり、高い強度及び防草効果を有する土壌舗装材料を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a soil paving material that is excellent in quick-hardening property, resistance to frost damage, weed control, and crack resistance, becomes dense by natural carbonation, and has high strength and weed control effect. and

本発明者らは鋭意研究を行った結果、特定の量のLiを含有する特定の非水硬性材料を含む混和材を含有させることで、速硬性、凍害への抵抗性、防草性、耐ひび割れに優れ、かつ、自然炭酸化で緻密となり、さらなる強度、防草効果を向上することで、上記課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は下記の通りである。
[1]γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む混和材と、ガラス化率が70%以上、CaO/Alモル比が1.0~2.7、不純物含有量が15質量%以下であるカルシウムアルミネートと、石膏と、土壌とを含む、土壌舗装材料であって、前記非水硬性化合物中にLiを含有し、前記非水硬性化合物中におけるLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である、土壌舗装材料。
[2]セメントを含有する、[1]に記載の土壌舗装材料。
[3]前記非水硬性化合物中の硫黄の含有率が酸化物換算で1.0質量%以下である、[1]又は[2]に記載の土壌舗装材料。
[4]化学成分として、前記混和材100質量部中、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~55質量部、Alを0~10質量部含む、[1]~[3]に記載の土壌舗装材料。
[5]前記混和材中の前記非水硬性化合物の含有率が65%以上である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の土壌舗装材料。
[6]前記非水硬性化合物がγ-2CaO・SiOである、[1]~[5]のいずれか1項に記載の土壌舗装材料。
As a result of intensive research, the present inventors have found that by containing an admixture containing a specific non-hydraulic material containing a specific amount of Li, rapid hardening, resistance to frost damage, weed control, and resistance The present inventors have found that the above problems can be solved by improving crack resistance, becoming dense due to natural carbonation, and further improving the strength and weed control effect. That is, the present invention is as follows.
[1] an admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 and calcium magnesium silicate; and glass A soil pavement material containing calcium aluminate having a conversion ratio of 70% or more, a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 to 2.7, and an impurity content of 15% by mass or less, gypsum, and soil. A soil paving material, wherein the non-hydraulic compound contains Li, and the content of Li in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide.
[2] The soil paving material according to [1], containing cement.
[3] The soil paving material according to [1] or [2], wherein the sulfur content in the non-hydraulic compound is 1.0% by mass or less in terms of oxide.
[4] As chemical components, 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, 29 to 55 parts by mass of SiO 2 and Al 2 O 3 in 100 parts by mass of the admixture. The soil paving material according to [1] to [3], containing 0 to 10 parts by mass.
[5] The soil paving material according to any one of [1] to [4], wherein the content of the non-hydraulic compound in the admixture is 65% or more.
[6] The soil paving material according to any one of [1] to [5], wherein the non-hydraulic compound is γ-2CaO·SiO 2 .

本発明によれば、速硬性、凍害への抵抗性、防草性、耐ひび割れに優れ、かつ、自然炭酸化で緻密となり、高い強度及び防草効果を有する土壌舗装材料を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to provide a soil paving material that is excellent in quick-hardening property, resistance to frost damage, weed control, and crack resistance, becomes dense by natural carbonation, and has high strength and weed control effect. .

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明で使用する部や%は、特に規定しない限り質量基準である。
The present invention will be described in detail below.
Parts and percentages used in the present invention are based on mass unless otherwise specified.

本発明の土壌舗装材料は、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む混和材と、ガラス化率が70%以上、CaO/Alモル比が1.0~2.7、不純物含有量が15質量%以下であるカルシウムアルミネートと、石膏と、土壌とを含む。本発明の土壌舗装材料は、非水硬性化合物中にLiを含有し、Liの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である。 The soil paving material of the present invention contains one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 and calcium magnesium silicate. An admixture, a calcium aluminate having a vitrification rate of 70% or more, a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 to 2.7, and an impurity content of 15% by mass or less, gypsum, and soil. include. The soil paving material of the present invention contains Li in the non-hydraulic compound, and the content of Li is 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide.

混和材は、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む。混和材は、土壌舗装材料に添加されることで、主に防草性、耐ひび割れ性に寄与する。 The admixture contains one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO.SiO 2 , 3CaO.2SiO 2 , α-CaO.SiO 2 and calcium magnesium silicate. The admixture, when added to the soil paving material, mainly contributes to weed control and crack resistance.

混和材は、さらに非水硬性化合物中にLiを含有し、非水硬性化合物中におけるLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である。非水硬性化合物中におけるLiの含有率が0.001質量%未満又は1.0%質量超であると、炭酸(塩)化によってより緻密な硬化状態が得られにくくなり、高い強度及び防草効果が得られにくくなる。
非水硬性化合物中におけるLiの含有率は、酸化物換算で0.005~1.0質量%であることが好ましく、0.010~0.90質量%であることがより好ましく、0.015~0.80質量%であることがさらに好ましい。非水硬性化合物中におけるLiの含有率が上記範囲内であることで、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)の炭酸化のうち、炭酸カルシウムの1種であるバテライトの生成が促進されると推定され、さらなる強度増進、防草効果の向上となりやすくなると考えられる。
ここで、「非水硬性化合物中にLiを含有」しているとは、非水硬性化合物中に化学組成としてLiOを含む(ICP発光分光分析で存在を確認できる)が、X線回折測定ではLiOが同定されない(LiOの明確なピークが見られない)状態をいい、単に、非水硬性化合物とLi化合物とが物理的に混合された状態ではないことをいう。このような状態は、それぞれの原料を混合して1,000℃以上の高温での熱処理をすることで得られる。以下、各成分等について説明する。
なお、酸化物換算のLiの含有率は、実施例に記載の方法にて測定することができる。
The admixture further contains Li in the non-hydraulic compound, and the content of Li in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide. If the content of Li in the non-hydraulic compound is less than 0.001% by mass or more than 1.0% by mass, it becomes difficult to obtain a denser cured state by carbonation (salting), resulting in high strength and weed control. less effective.
The content of Li in the non-hydraulic compound is preferably 0.005 to 1.0% by mass in terms of oxide, more preferably 0.010 to 0.90% by mass, and 0.015 More preferably, it is up to 0.80% by mass. When the content of Li in the non-hydraulic compound is within the above range, the formation of vaterite, which is a type of calcium carbonate, is promoted in the carbonation of CSH (calcium silicate hydrate). It is estimated that it will be more likely to increase the strength and improve the weed control effect.
Here, "contains Li in the non-hydraulic compound" means that the non-hydraulic compound contains Li 2 O as a chemical composition (existence can be confirmed by ICP emission spectrometry), but X-ray diffraction It refers to a state in which Li 2 O is not identified by measurement (a clear peak of Li 2 O is not observed), and simply refers to a state in which a non-hydraulic compound and a Li compound are not physically mixed. Such a state can be obtained by mixing each raw material and heat-treating it at a high temperature of 1,000° C. or more. Each component and the like will be described below.
The content of Li in terms of oxide can be measured by the method described in Examples.

非水硬性化合物は1種でも2種以上でもよい。なお、非水硬性化合物が2種以上である場合、非水硬性化合物中のLiの含有率とは、2種以上の非水硬性化合物の合計に対するLiの酸化物換算での含有率をいう。 1 type or 2 types or more may be sufficient as a non-hydraulic compound. When two or more non-hydraulic compounds are used, the content of Li in the non-hydraulic compound means the content of Li in terms of oxide with respect to the total of two or more non-hydraulic compounds.

(γ-2CaO・SiO
γ-2CaO・SiOとは、2CaO・SiOで表される化合物のうちで、低温相として知られるものであり、高温相であるα-2CaO・SiOやα’-2CaO・SiO、β-2CaO・SiOとは全く異なるものである。これらはいずれも、2CaO・SiOで表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
(γ-2CaO-SiO 2 )
γ-2CaO.SiO 2 is a compound represented by 2CaO.SiO 2 and is known as a low temperature phase . It is completely different from β-2CaO·SiO 2 . All of these are represented by 2CaO.SiO 2 , but have different crystal structures and densities.

(3CaO・2SiO
3CaO・2SiOとは、偽ケイ灰石にCaOを含有する鉱物でランキナイトと呼ばれる。水和活性は無く化学的に安定な鉱物であるが、炭酸(塩)化促進効果が大きい。
( 3CaO.2SiO2 )
3CaO.2SiO 2 is a mineral containing CaO in pseudowollastonite and is called rankinite. Although it is a chemically stable mineral with no hydration activity, it has a large effect of promoting carbonation (salting).

(α-CaO・SiO
α-CaO・SiO(α型ワラストナイト)とは、CaO・SiOで表される化合物のうちで、高温相として知られるものであり、低温相であるβ-CaO・SiOとは全く異なるものである。これらはいずれも、CaO・SiOで表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
(α-CaO.SiO 2 )
α-CaO·SiO 2 (α-type wollastonite) is a compound represented by CaO·SiO 2 and is known as a high-temperature phase. β-CaO·SiO 2 is a low-temperature phase. They are completely different. All of these are represented by CaO.SiO 2 , but have different crystal structures and densities.

天然に産出するワラストナイトは低温相のβ-CaO・SiOである。β-CaO・SiOは針状結晶を有し、ワラストナイト繊維等のような無機繊維質物質として利用されてはいるが、本実施形態に係るα-CaO・SiOのような炭酸(塩)化促進効果はない。 Naturally occurring wollastonite is the low temperature phase β-CaO.SiO 2 . β-CaO SiO 2 has needle- like crystals and is used as an inorganic fibrous material such as wollastonite fiber. There is no salinization promoting effect.

(カルシウムマグネシウムシリケート)
カルシウムマグネシウムシリケートとは、CaO-MgO-SiO系化合物を総称するものであるが、本実施形態では、3CaO・MgO・2SiO(CMS)で表されるメルヴィナイト(Merwinite)であることが好ましく、メルヴィナイトによれば大きい炭酸(塩)化促進効果が達成される。
(calcium magnesium silicate)
Calcium magnesium silicate is a general term for CaO--MgO-- SiO.sub.2 -based compounds, and in the present embodiment, it is Merwinite represented by 3CaO.MgO.2SiO.sub.2 ( C.sub.3MS.sub.2 ) . Mervinite achieves a large carbonation (salt) promoting effect.

上記の非水硬性化合物の中でも、特にγ-2CaO・SiOは、製造時にダスティングと呼ばれる粉化現象をともなうため他化合物に比べて粉砕に要するエネルギーが少ないこと、長期にわたって炭酸(塩)化促進効果が大きいこと、一方、低水結合材比で高炉セメントと組み合わせた場合には中性化抑制効果が非常に大きい点で好ましい。 Among the above non-hydraulic compounds, especially γ-2CaO SiO 2 is accompanied by a pulverization phenomenon called dusting during production, so it requires less energy for pulverization than other compounds, and carbonation (salification) occurs over a long period of time. It is preferable in that it has a large acceleration effect and, on the other hand, has a very large neutralization suppressing effect when combined with blast-furnace cement at a low water binder ratio.

本実施形態に係る非水硬性化合物は、CaO原料、SiO原料、MgO原料及びLi原料を所定のモル比で配合して熱処理することによって得られる。CaO原料としては、例えば、石灰石などの炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、アセチレン副生消石灰などの副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、などが挙げられる。SiO原料としては、例えば、ケイ石や粘土、さらには、シリカフュームやフライアッシュに代表されるような産業副産物として発生する様々なシリカ質ダストなどが挙げられる。MgO原料としては、例えば、水酸化マグネシウムや塩基性炭酸カルシウム、ドロマイトなどを挙げることができる。また、Li原料としては、炭酸リチウムなどを挙げることができる。なお、CaO原料、SiO原料、MgO原料にLiが含まれる場合は、Li原料を新たに加える必要はない。熱処理時の非エネルギー由来CO排出量の削減からも、副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰など、CaOを含む産業副産物から選ばれる1種又は2種以上を利用できる。中でも他の産業副産物に比べて不純物量が少ない副生消石灰の使用がさらに好ましい。 The non-hydraulic compound according to the present embodiment is obtained by blending CaO raw material, SiO 2 raw material, MgO raw material and Li raw material in a predetermined molar ratio and heat-treating the mixture. CaO raw materials include, for example, calcium carbonate such as limestone, calcium hydroxide such as slaked lime, by-product slaked lime such as acetylene by-product slaked lime, fine powder generated from waste concrete mass, and the like. Examples of SiO 2 raw materials include silica stone, clay, and various siliceous dusts generated as industrial by-products such as silica fume and fly ash. Examples of MgO raw materials include magnesium hydroxide, basic calcium carbonate, and dolomite. Moreover, lithium carbonate etc. can be mentioned as a Li raw material. If the CaO raw material, SiO 2 raw material, or MgO raw material contains Li, it is not necessary to newly add the Li raw material. From the reduction of non-energy-derived CO 2 emissions during heat treatment, one selected from industrial by-products containing CaO, such as by-product slaked lime, fine powder generated from waste concrete mass, municipal garbage incineration ash and sewage sludge incineration ash, or Two or more types can be used. Among them, it is more preferable to use by-product slaked lime, which contains less impurities than other industrial by-products.

副生消石灰としては、カルシウムカーバイド法によるアセチレンガスの製造工程で副生される副生消石灰(アセチレンガス製造方法の違いで、湿式品と乾式品がある)、カルシウムカーバイド電気炉の湿式集塵工程で捕獲されるダスト中に含まれる副生消石灰といったアセチレン副生消石灰等が挙げられる。副生消石灰は、例えば、水酸化カルシウムが65~95%(好ましくは、70~90%)で、その他に、炭酸カルシウムを1~10%、酸化鉄を0.1~6.0%(好ましくは、0.1~3.0%)含む。これらの割合は蛍光X線測定、及び示差熱重量分析(TG-DTA)で求まる質量減量分(Ca(OH):405℃~515℃付近、CaCO:650℃~765℃付近)にて確認することができる。レーザー回折・散乱法で測定する体積平均粒子径は、50~100μm程度である。さらに、JIS K 0068「化学製品の水分測定方法」中、乾燥減量法で測定される水分率は、10%以下であることが好ましい。また、CaS、A1、及びCaC・CaSなどイオウ化合物を含んでもよいが、2%以下であることが好ましい。 As by-product slaked lime, by-product slaked lime produced in the acetylene gas production process by the calcium carbide method (there are wet and dry products depending on the acetylene gas production method), and the wet dust collection process of the calcium carbide electric furnace. Examples include acetylene by-product slaked lime such as by-product slaked lime contained in the dust captured by. The by-product slaked lime contains, for example, 65 to 95% (preferably 70 to 90%) calcium hydroxide, 1 to 10% calcium carbonate, and 0.1 to 6.0% iron oxide (preferably contains 0.1 to 3.0%). These ratios are determined by fluorescent X-ray measurement and differential thermogravimetric analysis (TG-DTA) for weight loss (Ca(OH) 2 : around 405°C to 515°C, CaCO 3 : around 650°C to 765°C). can be confirmed. The volume average particle diameter measured by laser diffraction/scattering method is about 50 to 100 μm. Furthermore, in JIS K 0068 "Method for measuring water content of chemical products", the moisture content measured by the loss-on-drying method is preferably 10% or less. Further, sulfur compounds such as CaS, Al 2 S 3 and CaC 2 ·CaS may be contained, but the content is preferably 2% or less.

既述の1,000℃以上の高温での熱処理は、特に限定されるものではないが、例えば、ロータリーキルンや電気炉などによって行うことができる。その熱処理温度は、一義的に定められるものではないが、通常、1,000~1,800℃程度の範囲で行われ、1,200~1,600℃程度の範囲で行われることが多い。 The above heat treatment at a high temperature of 1,000° C. or higher is not particularly limited, but can be performed, for example, by using a rotary kiln or an electric furnace. Although the heat treatment temperature is not uniquely determined, it is usually performed in the range of about 1,000 to 1,800.degree. C., and often in the range of about 1,200 to 1,600.degree.

本実施形態は、既述の非水硬性化合物を含む産業副産物を用いることもできる。この際には不純物が共存する。このような産業副産物として、製鋼スラグ等が挙げられる。 This embodiment can also use industrial by-products containing the non-hydraulic compounds previously described. In this case, impurities coexist. Such industrial by-products include steelmaking slag and the like.

CaO原料、SiO原料、MgO原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物の具体例としては、例えば、Al、Fe、TiO、MnO、NaO、KO、S、P、F、B、塩素などが挙げられる。また、共存する化合物としては、遊離酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、カルシウムフェライトやカルシウムアルミノフェライト、カルシウムフォスフェート、カルシウムボレート、マグネシウムシリケート、リューサイト(KO、NaO)・Al・SiO、スピネルMgO・Al、マグネタイトFe、前述のCaS、A1、及びCaC・CaSなどイオウ化合物などが挙げられる。 The CaO raw material, the SiO 2 raw material, and the MgO raw material may contain impurities, but they pose no particular problem as long as they do not impair the effects of the present invention. Specific examples of impurities include Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , MnO, Na 2 O, K 2 O, S, P 2 O 5 , F, B 2 O 3 and chlorine. be done. Coexisting compounds include free calcium oxide, calcium hydroxide, calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium phosphate, calcium borate, magnesium silicate, leucite (K 2 O, Na 2 O).Al 2 O 3 .SiO 2 , spinel MgO.Al 2 O 3 , magnetite Fe 3 O 4 , and sulfur compounds such as CaS, Al 2 S 3 and CaC 2 .CaS mentioned above.

これらの不純物のうち、非水硬性化合物中のS(硫黄)の含有率は酸化物(SO)換算で1.0%以下であることが好ましく、0.7%以下であることがより好ましく、さらに0.5%以下であることが好ましい。1.0%以下であることで、十分な炭酸(塩)化促進効果が得られ、また、凝結や硬化性状を適切な範囲にすることができる。酸化物(SO)換算でのSの含有率は、蛍光X線測定により測定することができる。なお、非水硬性化合物中のS(硫黄)は、酸化物換算で2%程度であれば存在していてもよい。 Among these impurities, the content of S (sulfur) in the non-hydraulic compound is preferably 1.0% or less, more preferably 0.7% or less in terms of oxide (SO 3 ). , and more preferably 0.5% or less. When the content is 1.0% or less, a sufficient effect of promoting carbonation (salting) can be obtained, and the setting and curing properties can be kept within an appropriate range. The content of S in terms of oxide (SO 3 ) can be measured by fluorescent X-ray measurement. Note that S (sulfur) in the non-hydraulic compound may be present as long as it is about 2% in terms of oxide.

混和材中の非水硬性化合物の含有率(複数種含む場合は合計量に占める含有率)は、65%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることがさらに好ましい。なお、γ-2CaO・SiO以外の水硬性の2CaO・SiOが混在していることも可能であり、最大35%まで混在可能である。 The content of the non-hydraulic compound in the admixture (the content of the total amount when multiple types are included) is preferably 65% or more, more preferably 70% or more, and 75% or more. is more preferred. Hydraulic 2CaO.SiO 2 other than γ-2CaO.SiO 2 can be mixed, and can be mixed up to a maximum of 35%.

混和材におけるγ-2CaO・SiOの含有率は、35%以上が好ましく、45%以上がより好ましい。また、γ-2CaO・SiOの含有率の上限値は特に限定されない。製鋼スラグの中では、γ-2CaO・SiO含有率が多い電気炉還元期スラグ又はステンレススラグが好ましい。 The content of γ-2CaO·SiO 2 in the admixture is preferably 35% or more, more preferably 45% or more. Also, the upper limit of the content of γ-2CaO·SiO 2 is not particularly limited. Among steelmaking slags, electric furnace reduction slag or stainless steel slag having a high γ-2CaO·SiO 2 content is preferred.

また、混和材においてはその効果をより発現しやすくする観点から、化学成分として、混和材100質量部中、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~55質量部、Alを0~10質量部含むことが好ましい。LiOの含有量は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、CaO、SiO、Alは蛍光X線により測定することができる。
化学成分としては、混和材100質量部中、LiOを0.002~0.5質量部、CaOを60~70質量部、SiOを29~45質量部、Alを0.5~5質量部含むことがより好ましい。
さらに、化学成分として、混和材100質量部中、LiO、CaO、SiO、及びAlの合計は、90質量部以上であることが好ましく、95~100質量部であることがより好ましい。
In addition, from the viewpoint of making the effect more likely to be expressed in the admixture, the chemical components are 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, in 100 parts by mass of the admixture. It preferably contains 29 to 55 parts by weight of SiO 2 and 0 to 10 parts by weight of Al 2 O 3 . The Li 2 O content can be measured by the method described in Examples below. Also, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 can be measured by fluorescent X-rays.
As chemical components, 0.002 to 0.5 parts by mass of Li 2 O, 60 to 70 parts by mass of CaO, 29 to 45 parts by mass of SiO 2 and 0.0 parts by mass of Al 2 O 3 are added to 100 parts by mass of the admixture. It is more preferable to contain 5 to 5 parts by mass.
Furthermore, as chemical components, the total of Li 2 O, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 in 100 parts by mass of the admixture is preferably 90 parts by mass or more, and is preferably 95 to 100 parts by mass. more preferred.

混和材中の非水硬性化合物を定量する方法として、粉末X線回折法によるリートベルト法等が挙げられる。 As a method for quantifying the non-hydraulic compound in the admixture, there is a Rietveld method using powder X-ray diffractometry.

混和材のブレーン比表面積は特に限定されるものではないが、1,500cm/g以上が好ましく、また上限は8,000cm/g以下が好ましい。なかでも、2,000~6,000cm/gがより好ましく、4,000~6,000cm/gがさらに好ましい。ブレーン比表面積が上記下限値以上であることで、良好な材料分離抵抗性が得られ、炭酸(塩)化促進効果が十分になる。また、ブレーン比表面積が上記上限値以下であることで粉砕する際の粉砕動力が大きくならず経済的であり、また、風化が抑制され品質の経時的な劣化を抑えることができる。 Although the Blaine specific surface area of the admixture is not particularly limited, it is preferably 1,500 cm 2 /g or more, and the upper limit is preferably 8,000 cm 2 /g or less. Among them, 2,000 to 6,000 cm 2 /g is more preferable, and 4,000 to 6,000 cm 2 /g is even more preferable. When the Blaine specific surface area is at least the above lower limit, good material separation resistance is obtained, and the effect of promoting carbonation (salting) is sufficient. In addition, when the Blaine specific surface area is equal to or less than the above upper limit, the power required for pulverization is not increased, which is economical, and weathering is suppressed, so that deterioration of quality over time can be suppressed.

混和材の使用量は、カルシウムアルミネートと石膏の合計100質量部に対して、1~300質量部が好ましく、3~275質量部がより好ましく、5~250質量部がさらに好ましい。混和材の使用量が上記範囲内であることで、強度及び防草効果を向上させることができる。 The amount of the admixture used is preferably 1 to 300 parts by mass, more preferably 3 to 275 parts by mass, and even more preferably 5 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of calcium aluminate and gypsum in total. When the amount of the admixture used is within the above range, the strength and the weed control effect can be improved.

本発明に使用するカルシウムアルミネートは、カルシア原料とアルミナ原料などを混合して、キルンで焼成し、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られるCaOとAlとを主成分とする水和活性を有する物質の総称であり、結晶質、非晶質のいずれも使用可能である。硬化時間が早く、初期強度発現性が高い材料である。
本発明のカルシウムアルミネートは、CaOとAlとのモル比(CaO/Alモル比)は、1.0~2.7が好ましく、1.5~2.6がより好ましく、2.0~2.5がさらに好ましい。モル比が上記範囲内であることで、硬化時間をより短縮して初期強度発現性を高めることができる。
The calcium aluminate used in the present invention is mainly composed of CaO and Al 2 O 3 obtained by mixing a calcia raw material and an alumina raw material and firing it in a kiln, or melting it in an electric furnace and cooling it. It is a general term for substances having hydration activity, and both crystalline and amorphous can be used. It is a material that cures quickly and exhibits high initial strength.
In the calcium aluminate of the present invention, the molar ratio between CaO and Al 2 O 3 (CaO/Al 2 O 3 molar ratio) is preferably 1.0 to 2.7, more preferably 1.5 to 2.6. , 2.0 to 2.5 are more preferred. When the molar ratio is within the above range, the curing time can be further shortened and the initial strength development can be enhanced.

本発明では、カルシウムアルミネート中に含まれるCaOやAl以外の不純物含有量が15質量%以下であることが初期強度発現性の点から好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。不純物含有量が15質量%を超えると硬化時間が長くなり、低温時に固まらない場合がある。不純物の代表的なものとして酸化ケイ素が挙げられ、その他、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等がある。 In the present invention, the content of impurities other than CaO and Al 2 O 3 contained in calcium aluminate is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of early strength development. . If the content of impurities exceeds 15% by mass, the curing time becomes long, and the composition may not be cured at low temperatures. Typical impurities include silicon oxide, and also alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, titanium oxide, iron oxide, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal sulfates.

カルシウムアルミネートのガラス化率は、反応性の点で70%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。ガラス化率が70%未満であると初期強度発現性が低下する場合がある。ガラス化率は粉末X線回折法により測定する。加熱前のサンプルについて、結晶鉱物のメインピーク面積Sを測定し、その後1,000℃で2時間加熱後、1℃/分の冷却速度で徐冷する。徐冷後のサンプルについて、結晶鉱物のメインピーク面積Sを求め、次の式によりガラス化率χを算出する。
ガラス化率χ(%)=100×(1-S/S
The vitrification rate of calcium aluminate is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, in terms of reactivity. If the vitrification rate is less than 70%, the initial strength development property may deteriorate. A vitrification rate is measured by a powder X-ray diffraction method. The sample before heating is measured for the main peak area S of the crystalline mineral, then heated at 1,000° C. for 2 hours and then slowly cooled at a cooling rate of 1° C./min. For the sample after slow cooling, the main peak area S0 of the crystal mineral is determined, and the vitrification rate χ is calculated by the following formula.
Vitrification rate χ (%) = 100 × (1-S/S 0 )

カルシウムアルミネートの粒度は、初期強度発現性の観点から、ブレーン比表面積値2,500cm/g以上が好ましく、5,000cm/g以上がより好ましい。カルシウムアルミネートの粒度が上記下限値以上であることで、硬化時間が短くなり初期強度発現性が向上する。 The particle size of calcium aluminate is preferably 2,500 cm 2 /g or more, more preferably 5,000 cm 2 /g or more, from the viewpoint of early strength development. When the particle size of the calcium aluminate is at least the above lower limit, the hardening time is shortened and the initial strength development is improved.

本発明に使用する石膏としては、半水石膏と無水石膏が使用でき、強度発現性の面では無水石膏が好ましく、弗酸副生無水石膏や天然無水石膏が使用できる。石膏は、水に浸漬させたときのpHが8以下の弱アルカリから酸性のものが好ましい。pHが高い場合、石膏成分の溶解度が高くなり、初期の強度発現性を阻害する場合がある。ここでいうpHは、石膏とイオン交換水の質量比が1/100のスラリーの20℃におけるpHであり、イオン交換電極等を用いて測定する。 As the gypsum used in the present invention, hemihydrate gypsum and anhydrite can be used. Anhydrous gypsum is preferable in terms of strength development, and hydrofluoric acid by-product anhydrite and natural anhydrite can be used. The gypsum is preferably weakly alkaline or acidic with a pH of 8 or less when immersed in water. When the pH is high, the solubility of the gypsum component increases, which may impede initial strength development. The pH referred to here is the pH at 20° C. of a slurry having a mass ratio of gypsum to ion-exchanged water of 1/100, and is measured using an ion-exchange electrode or the like.

石膏の粒度は、初期強度発現性と、適正な作業時間が得られる観点から、ブレーン比表面積値で3,000cm/g以上が好ましく、5,000cm/g以上がより好ましい。 The particle size of the gypsum is preferably 3,000 cm 2 /g or more, more preferably 5,000 cm 2 /g or more in terms of Blaine specific surface area, from the viewpoints of early strength development and proper working time.

石膏の使用量は、特に限定されるものではないが、カルシウムアルミネート100質量部に対して、50~250質量部であることが好ましく、60~225質量部であることがより好ましく、70~200質量部であることがさらに好ましい。石膏の使用量が上記下限値以上であることで、作業時間を十分に取ることができ、強度発現性を向上させることができる。また、石膏の使用量が上記上限値以下であることで、初期強度が得られやすくなる。 The amount of gypsum used is not particularly limited, but it is preferably 50 to 250 parts by mass, more preferably 60 to 225 parts by mass, more preferably 70 to 250 parts by mass, based on 100 parts by mass of calcium aluminate. It is more preferably 200 parts by mass. When the amount of gypsum used is equal to or greater than the above lower limit, it is possible to take a sufficient working time and improve the strength development. Further, when the amount of gypsum used is equal to or less than the above upper limit, it becomes easier to obtain initial strength.

本発明で使用する土壌は、砂利、砂、礫、粘土のいずれか1種又は2種以上を含むもので特に限定されるものではない。山砂、川砂、海砂等のサンド質土壌やシルト質土壌、クレイ質土壌、工事から発生する残土、軽量骨材、再生骨材、路盤材や防草処理を行う箇所の土をそのまま用いることなどいずれも使用できる。一般には、天然土である真砂土や赤玉土や鹿沼土や乾燥砂は品質が安定しており、より好ましい。 The soil used in the present invention contains one or more of gravel, sand, gravel and clay, and is not particularly limited. Sandy soil such as mountain sand, river sand, sea sand, silty soil, clay soil, surplus soil generated from construction, lightweight aggregate, recycled aggregate, roadbed material, and soil where weed control is applied as it is etc. can be used. In general, Masago soil, Akadama soil, Kanuma soil, and dry sand, which are natural soils, are stable in quality and are more preferable.

本発明の土壌舗装材料において、土壌の使用量は、特に限定されるものではないが、カルシウムアルミネートと石膏合計100質量部に対して、100~3,000質量部が好ましく、100~2,000質量部がより好ましい。土壌の使用量が上記下限値より多いことで、強度発現性が高くなる。一方、土壌の使用量が上記上限値より少ないことで、凍害融解抵抗性に優れ、かつ、経済的に好ましい。 In the soil paving material of the present invention, the amount of soil used is not particularly limited, but is preferably 100 to 3,000 parts by mass, preferably 100 to 2,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of calcium aluminate and gypsum combined. 000 parts by mass is more preferable. When the amount of soil used is greater than the above lower limit, the strength development is enhanced. On the other hand, when the amount of soil used is less than the above upper limit, the freeze damage and thaw resistance is excellent, and it is economically preferable.

本発明の土壌舗装材料は、セメントを含有することが可能である。セメントを含有することで、強度発現性が高くなる。
本発明に使用するセメントとは、特に限定されるものではなく、例えば、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や石膏や高炉徐冷スラグ微粉末等を混合したフィラーセメント、ならびに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント(エコセメント)等のポルトランドセメント、ならびに、市販されているセメント系固化材、市販されている微粒子セメント等が挙げられる。各種セメントや各種混合セメントを微粉末化して使用することも可能である。また、通常セメントに使用されている成分(例えば石膏等)の量を増減して使用することも可能である。
これらセメントは、単独あるいは2種以上併用して使用することも可能である。中でも普通セメントは流通面で好ましい。
The soil paving material of the present invention can contain cement. Containing cement increases the strength development.
The cement used in the present invention is not particularly limited. or various mixed cements mixed with silica, filler cements mixed with limestone powder, gypsum, ground granulated blast furnace slow-cooled slag, etc.; Portland cement such as cement), commercially available cement-based solidifying materials, commercially available fine particle cement, and the like. Various cements and various mixed cements can be pulverized and used. Moreover, it is also possible to increase or decrease the amount of components (for example, gypsum, etc.) normally used in cement.
These cements can be used alone or in combination of two or more. Among them, ordinary cement is preferable in terms of distribution.

セメントの使用量は、特に限定されるものではないが、カルシウムアルミネートと石膏の合計100質量部に対して、50~1,000質量部が好ましく、75~750質量部がより好ましく、100~500質量部がさらに好ましい。セメントの使用量が上記範囲内であることで、速硬性を有しつつ、強度発現性が高くなる。 The amount of cement used is not particularly limited, but is preferably 50 to 1,000 parts by mass, more preferably 75 to 750 parts by mass, more preferably 100 to 500 parts by mass is more preferable. When the amount of cement used is within the above range, strength development is enhanced while having rapid hardening properties.

水の使用量は、本発明の土壌舗装材料100質量部に対して、5~100質量部が好ましく、10~95質量部がより好ましく、15~90質量部がさらに好ましい。水の使用量が上記下限値以上であることで、混合が良好となる。また、水の使用量が上記上限値以下であることで、十分な強度が得られる。 The amount of water used is preferably 5 to 100 parts by mass, more preferably 10 to 95 parts by mass, even more preferably 15 to 90 parts by mass, per 100 parts by mass of the soil paving material of the present invention. Mixing becomes favorable because the usage-amount of water is more than the said lower limit. Moreover, sufficient strength can be obtained because the amount of water used is equal to or less than the above upper limit.

本発明では、凝結調整剤を本発明の効果に影響しない範囲で使用することが可能である。凝結調整剤は、カルシウムアルミネートの凝結を促進、遅延するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、水酸化アルカリ、アルカリ金属塩化物塩、アルカリ金属炭酸塩、オキシカルボン酸又はその塩、リン酸又はその塩、デキストリン、ショ糖、ポリアクリル酸又はその塩、減水剤、高性能減水剤などを1種又は2種以上、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。 In the present invention, it is possible to use a setting modifier within a range that does not affect the effects of the present invention. The setting modifier is not particularly limited as long as it accelerates or delays the setting of calcium aluminate. Specifically, alkali hydroxide, alkali metal chloride salt, alkali metal carbonate, oxycarboxylic acid or its salt, phosphoric acid or its salt, dextrin, sucrose, polyacrylic acid or its salt, water reducing agent, high performance One or more water reducing agents can be used as long as the object of the present invention is not substantially impaired.

本発明では、酸化マグネシウムなどの低pHの固化材、ウッドチップ、もみ殻などの嵩をあげる増量材、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、石灰石微粉末などの混和材料、発泡剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、減水剤、流動化剤、ポリマー、中空微粒子、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、着色剤、ゴムチップなどを1種又は2種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。 In the present invention, a low pH solidifying material such as magnesium oxide, a bulking material such as wood chips and rice husks, an admixture such as calcium hydroxide, calcium chloride, and fine limestone powder, a foaming agent, an antifoaming agent, and a bulking agent. One or more of a viscosity agent, an antirust agent, an antifreeze agent, a water reducing agent, a fluidizing agent, a polymer, hollow fine particles, an anion exchanger such as hydrotalcite, a coloring agent, rubber chips, etc. It can be used as long as it does not interfere substantially.

本発明に係る土壌舗装材料を施工するには、各土壌舗装材料が均一に混合されれば、特に施工方法が限定されるものではない。土壌舗装材料を敷き詰めてジョウロや散水機で散水して被覆する方法、または、事前に水と練混ぜた土壌舗装材料を被覆する方法があり、草刈してその後に除草剤を散布してから被覆するとより好ましい。さらに本発明土壌舗装材料の土壌を除いたものを地面に敷設し、地面の土と混合攪拌させて被覆することも可能である。
なお、土壌舗装を行うには、施工個所の基礎地盤上に該土壌舗装材料を投入し、レーキ等を使用して均一に敷設を行うのが好ましい。この際転圧が有効に及ぼされるように、施工個所の周囲を境界ブロックや木枠等で予め囲っておいて、外部にまで土壌舗装材料が流出、拡散するのを防止するのが望ましい。
In order to construct the soil pavement material according to the present invention, the construction method is not particularly limited as long as each soil pavement material is uniformly mixed. There is a method of spreading the soil pavement material and sprinkling it with a watering can or sprinkler, or a method of covering the soil pavement material that has been mixed with water in advance. is more preferable. Furthermore, it is also possible to coat the soil pavement material of the present invention by removing the soil, laying it on the ground, and mixing and stirring it with the soil on the ground.
In addition, in order to pave the soil, it is preferable to put the soil pavement material on the foundation ground of the construction site and spread it uniformly using a rake or the like. At this time, it is desirable to surround the construction site with boundary blocks, wooden frames, etc. in advance so that the rolling compaction can be effectively exerted to prevent the soil paving material from flowing out and spreading to the outside.

上記のようにして土壌舗装材料の均一な敷設を行った後は、施工個所周縁部をハンド振動機等で強く締め固め、次いでプレート・ローラー等を用いて全面的に締め固めを充分に行うのが望ましい。 After uniformly laying the soil paving material as described above, firmly compact the perimeter of the construction site with a hand vibrator or the like, then use a plate roller or the like to fully compact the entire surface. is desirable.

このような本件発明に係る土壌舗装材料は、例えば公園や遊歩道、河川の土手、田畑の畦畔、鉄道、電気設備施設の周辺、道路、歴史的建造物の周囲など景観を重視する箇所に好適に適用される。 Such a soil paving material according to the present invention is suitable for places where scenery is important, such as parks, promenades, river banks, ridges of fields, railways, around electrical facilities, roads, and around historical buildings. Applies to

以下、本発明の実験例に基づいて説明する。 Experimental examples of the present invention will be described below.

[実験例1]
表1に示すカルシウムアルミネート100質量部に対して、石膏を100質量部、凝結調整剤1質量部、土壌1,000質量部を含有し、混和材をカルシウムアルミネート100質量部に対して表1に示す質量部を含有するように調製し、土壌舗装材料を得た。また、セメントを含有するものにおいては、カルシウムアルミネートと石膏の合計100質量部に対して、表1に示す割合でセメントを混合して土壌舗装材料を調製した。得られた土壌舗装材料を型枠に敷設後、土壌舗装材料100質量部に対して水を20質量部散水して土壌舗装材料を施工し、硬化時間、初期凍害抵抗性、圧縮強度の測定、および、防草試験・ひび割れ試験を行った。結果を表1に示す。
なお、カルシウムアルミネートのブレーン比表面積は、5,000cm/gとなるように調整した。また、カルシウムアルミネートのガラス化率、CaOとAlとのモル比、不純物含有量を表1に示すように調整した。不純物は主に酸化ケイ素である。
[Experimental example 1]
For 100 parts by mass of calcium aluminate shown in Table 1, 100 parts by mass of gypsum, 1 part by mass of setting modifier, 1,000 parts by mass of soil, and an admixture per 100 parts by mass of calcium aluminate A soil pavement material was obtained by preparing to contain the parts by mass shown in 1. In addition, for those containing cement, a soil pavement material was prepared by mixing cement at a ratio shown in Table 1 with a total of 100 parts by mass of calcium aluminate and gypsum. After laying the obtained soil pavement material in a formwork, 20 parts by mass of water is sprinkled with respect to 100 parts by mass of the soil pavement material to construct the soil pavement material, and the hardening time, initial frost damage resistance, and compressive strength are measured. In addition, a weed control test and a crack test were conducted. Table 1 shows the results.
The Blaine specific surface area of calcium aluminate was adjusted to 5,000 cm 2 /g. Also, the vitrification ratio of calcium aluminate, the molar ratio of CaO to Al 2 O 3 and the content of impurities were adjusted as shown in Table 1. Impurities are mainly silicon oxide.

<使用材料>
・セメント:普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積3,350cm/g
・石膏:天然無水石膏、ブレーン比表面積5,000cm/g
・土壌:新潟県産川砂乾燥品、1.2mm篩下
・凝結調整剤:無水クエン酸、磐田化学工業社製
・水:水道水
・砂:(一社)セメント協会製標準砂
・混和剤A:Li含有γ-2CaO・SiO。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(LiO)換算で0.0005~1.1%(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gの混和材Aを作製した。
なお、各混和材における酸化物換算のLi含有量は、ICP発光分光分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、VISTA-PRO)によって測定した。そして、SPEX社XSTC-22 ICP用混合液を希釈して用いた絶対検量線法から、仕込み量と同量のLi含有量であることを確認している。なお、測定条件は下記のとおりである。
・Li測定波長:670.783nm
・BG補正:フィッティングカーブ法
・検量線用標準溶液:SPEX社XSTC-22 ICP用混合液を希釈して使用
検量線範囲:0-5mg/L(0mg/L,0.1mg/L,0.5mg/L,1mg/
L,5mg/Lの5点検量線)
・絶対検量線法で定量
・混和材B:Li含有α-CaO・SiO。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とを1:1のモル比で混合し、さらに混合物に対してLiの含有量が酸化物(LiO)換算で0.1%(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,500℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gの混和材Bを作製した。
・混和剤C:β-2CaO・SiO。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、粉砕してXRDでγ-2CaO・SiOのピークが確認されなくなるまで同様の熱処理を繰り返した。β-2CaO・SiOのみのピークが確認された後、ブレーン比表面積が4,000cm/gの混和剤Cを作製した。
<Materials used>
・Cement: Ordinary Portland cement, Blaine specific surface area 3,350 cm 2 /g
・Gypsum: Natural anhydrous gypsum, Blaine specific surface area 5,000 cm 2 /g
・Soil: dried river sand from Niigata Prefecture, 1.2 mm sieve ・Caking regulator: Anhydrous citric acid, manufactured by Iwata Chemical Industry Co., Ltd.
・Water: Tap water ・Sand: Standard sand manufactured by Japan Cement Association ・Admixture A: Li-containing γ-2CaO·SiO 2 . First grade calcium carbonate and first grade silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 2:1, and the content of Li in the mixture is 0.0005 to 1.1 in terms of oxide (Li 2 O). % (internal substitution), heat-treated at 1,400° C. for 2 hours, allowed to stand to room temperature, and prepared an admixture A having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g. was made.
The oxide-equivalent Li content in each admixture was measured by an ICP emission spectrometer (VISTA-PRO, manufactured by Hitachi High-Tech Science). Then, from the absolute calibration curve method using a diluted SPEX company XSTC-22 ICP mixed solution, it was confirmed that the Li content was the same as the charged amount. In addition, the measurement conditions are as follows.
・ Li measurement wavelength: 670.783 nm
・ BG correction: fitting curve method ・ Standard solution for calibration curve: SPEX XSTC-22 ICP mixed solution diluted and used Calibration curve range: 0-5 mg / L (0 mg / L, 0.1 mg / L, 0. 5 mg/L, 1 mg/
L, 5 mg / L 5-point calibration curve)
· Quantitatively determined by the absolute calibration curve method · Admixture B: Li-containing α-CaO·SiO 2 . Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 1:1, and the content of Li in the mixture is 0.1% in terms of oxide (Li 2 O) (of which First-grade reagent lithium carbonate was mixed so as to have a split substitution), heat-treated at 1,500° C. for 2 hours, and left to stand at room temperature to prepare an admixture B having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g. .
Admixture C: β-2CaO.SiO 2 . Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 2:1, heat-treated at 1,400° C. for 2 hours, allowed to stand at room temperature, pulverized and analyzed by XRD to obtain γ-2CaO SiO. The same heat treatment was repeated until the peak of 2 was no longer confirmed. After confirming the peak of only β-2CaO·SiO 2 , an admixture C having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g was prepared.

比較例として、カルシウムアルミネートを含有しないモルタル(実験No.1-20)、マグネシア系固化材(実験No.1-21)を用いて土壌舗装材料を調整した。
マグネシア系固化材は、中国産マグネシウムを焼成した市販の酸化マグネシウムを使用した。
モルタルは、水セメント比50%、砂とセメントの割合を3/1として、JIS R 5201に記載のモルタルを調製した。
また、マグネシア系固化材又はモルタル100質量部に対して、土壌を600質量部、水を20質量部加えて、土壌舗装材料を調製した。
As comparative examples, soil paving materials were prepared using mortar containing no calcium aluminate (Experiment No. 1-20) and magnesia-based solidifying material (Experiment No. 1-21).
As the magnesia-based solidifying material, commercially available magnesium oxide obtained by sintering magnesium produced in China was used.
A mortar according to JIS R 5201 was prepared with a water-cement ratio of 50% and a sand/cement ratio of 3/1.
A soil paving material was prepared by adding 600 parts by mass of soil and 20 parts by mass of water to 100 parts by mass of magnesia-based solidifying material or mortar.

<測定方法>
・硬化時間:練混ぜた土壌舗装材を指で押してもへこまない時間を測定した。
・初期凍害抵抗性:20℃、相対湿度60%の環境下で、安定処理混合物の一軸圧縮試験方法(舗装試験法便覧、日本道路協会)に準拠し、供試体寸法を直径100mm、高さ127mmの円柱状とし、供試体は3層にわけて詰め、各層25回突き棒でつき、作製した。供試体を作製後、直ちに、-10℃の環境下で材齢7日まで養生した。その後、材齢28日まで20℃、相対湿度60%の環境下で気乾養生した後、圧縮強度を測定した。初期凍害抵抗性は、20℃、相対湿度60%の環境下で気乾養生した供試体の28日圧縮強度に対する、強度残存割合とした。
・圧縮強度:4cm×4cm×16cmの供試体を作製し、気乾養生にて自然炭酸化した。材齢1年における圧縮強度を測定した。
・防草試験、ひび割れ試験:30cm×40cmのトレーに田畑の土を15cm敷きならし、芝生の種であるトールフェスク、ケンタッキーブルーグラス、ペレニアルライグラスの混合品を40g/m撒き、その上に土壌舗装材料を基礎面上に均一に厚み3cmに敷設した後、土壌舗装材料100質量部に対して水を15質量部散水した。材齢1日後、1日間-10℃の恒温室に入れた後、1日間20℃の恒温室に入れ、これを10サイクル繰り返した後、屋外に置き、100日後の防草材表面からの生えた芝の本数、及び、ひび割れの本数を測定した。
<Measurement method>
- Hardening time: The time was measured before the kneaded soil pavement material was dented even when pressed with a finger.
・ Initial frost damage resistance: In an environment of 20 ° C and 60% relative humidity, the specimen size is 100 mm in diameter and 127 mm in height in accordance with the uniaxial compression test method for the stabilized mixture (Pavement Test Method Handbook, Japan Road Association). The specimen was packed in three layers, and each layer was punched 25 times with a ram. Immediately after the preparation of the specimen, it was cured in an environment of -10°C until the age of 7 days. Then, the compressive strength was measured after air-drying and curing in an environment of 20° C. and 60% relative humidity until the material age was 28 days. The initial frost damage resistance was defined as the ratio of remaining strength to the 28-day compressive strength of a specimen air-dried under an environment of 20°C and 60% relative humidity.
- Compressive strength: A test piece of 4 cm x 4 cm x 16 cm was prepared and naturally carbonized by air-drying. The compressive strength at the material age of 1 year was measured.
Weed control test, cracking test: Spread 15 cm of soil from a field on a 30 cm x 40 cm tray, sprinkle 40 g / m 2 of a mixture of tall fescue, Kentucky bluegrass, and perennial ryegrass, which are seeds of lawn, and soil on top. After laying the pavement material uniformly on the base surface to a thickness of 3 cm, 15 parts by mass of water was sprinkled with respect to 100 parts by mass of the soil pavement material. After 1 day of material age, place in a constant temperature room at -10 ° C for 1 day, then place in a constant temperature room at 20 ° C for 1 day, repeat this 10 cycles, place outdoors, and grow from the surface of the weed control material after 100 days. The number of turf and the number of cracks were measured.

Figure 2023028442000001
Figure 2023028442000001

表1より、実施例の土壌舗装材料が、優れた硬化特性、初期凍害抵抗性、自然炭酸化による高い圧縮強度、高いひび割れ抵抗性、高い防草効果を有することが分かる。 From Table 1, it can be seen that the soil paving materials of Examples have excellent hardening properties, initial frost damage resistance, high compressive strength due to natural carbonation, high crack resistance, and high weed control.

本発明の土壌舗装材料により、速硬性であることから施工後に早期開放でき、寒冷地や低温環境下でも安定した舗装ができ、さらに自然炭酸化で緻密となり、防草効果、ひび割れ抵抗性が向上するので、建築、土木分野などで広範に使用される。 The soil paving material of the present invention is quick-hardening, so it can be opened early after construction, stable pavement can be made even in cold regions and low-temperature environments, and it becomes dense due to natural carbonation, and the weed control effect and crack resistance are improved. Therefore, it is widely used in the construction and civil engineering fields.

Claims (6)

γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む混和材と、ガラス化率が70%以上、CaO/Alモル比が1.0~2.7、不純物含有量が15質量%以下であるカルシウムアルミネートと、石膏と、土壌とを含む、土壌舗装材料であって、
前記非水硬性化合物中にLiを含有し、前記非水硬性化合物中におけるLiの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%である、土壌舗装材料。
An admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate; A soil paving material containing calcium aluminate having a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 70% or more, a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 to 2.7, and an impurity content of 15% by mass or less, gypsum, and soil, ,
A soil paving material containing Li in the non-hydraulic compound, wherein the content of Li in the non-hydraulic compound is 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide.
セメントを含有する、請求項1に記載の土壌舗装材料。 2. A soil paving material according to claim 1, containing cement. 前記非水硬性化合物中の硫黄の含有率が酸化物換算で1.0質量%以下である、請求項1又は2に記載の土壌舗装材料。 The soil paving material according to claim 1 or 2, wherein the sulfur content in said non-hydraulic compound is 1.0% by mass or less in terms of oxide. 化学成分として、前記混和材100質量部中、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~55質量部、Alを0~10質量部含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の土壌舗装材料。 As chemical components, in 100 parts by mass of the admixture, 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, 29 to 55 parts by mass of SiO 2 , and 0 to 0 parts by mass of Al 2 O 3 The soil paving material according to any one of claims 1 to 3, containing 10 parts by mass. 前記混和材中の前記非水硬性化合物の含有率が65%以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の土壌舗装材料。 The soil paving material according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of said non-hydraulic compound in said admixture is 65% or more. 前記非水硬性化合物がγ-2CaO・SiOである、請求項1~5のいずれか1項に記載の土壌舗装材料。 The soil paving material according to any one of claims 1 to 5, wherein the non-hydraulic compound is γ-2CaO·SiO 2 .
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