JP3007905B2 - 土壌改良方法 - Google Patents

土壌改良方法

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JP3007905B2
JP3007905B2 JP10203789A JP20378998A JP3007905B2 JP 3007905 B2 JP3007905 B2 JP 3007905B2 JP 10203789 A JP10203789 A JP 10203789A JP 20378998 A JP20378998 A JP 20378998A JP 3007905 B2 JP3007905 B2 JP 3007905B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粘土鉱物を含有す
る、れき、砂、シルト等の土壌を対象として用いられる
土壌改良方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、一般の土壌、即ち、砂、れき、シ
ルト等を対象とする土壌の固化、残土処理等にポルトラ
ンドセメントを主体としたものが用いられている(セメ
ントコンクリートNo.594、p99、1996参
照)。これに対してコストの低減、固化における発熱量
の低減等の目的から、ポルトランドセメントに高炉水さ
い等のスラグを配合したもの(高炉セメント)も用いら
れている。これはポルトランドセメントの水和に誘発さ
れて徐々に進行するスラグの水和によってもたらされる
強度の増加を目的としたものである。一方、これらのポ
ルトランドセメントあるいはそれにスラグを配合したも
のとは別に、スラグを主成分とし、これに水酸化アルカ
リを配合したスラグ−アルカリセメントも使用例は少な
いが実用性のある土壌改良剤として有効である。このも
のは、例えばスラグに対して、1/20〜1/4の重量
のアルカリ金属水酸化物の水溶液を混合して用いるもの
で、既に各種の土木、建築の施工分野で利用されてい
る。しかしながら、上記のスラグ−アルカリセメント
は、通常の土壌に対して短時間で強度が発現され、経済
的な長所もあり、その用途の伸びが期待されている。し
かし対象とする土壌中に特別な粘土鉱物が含まれている
と、このセメントは固化不良を起こして、土壌改良剤と
しての機能を発揮しないことが確認された。即ち、固化
が遅延されたり、満足できる固化強度が得られなかった
りした。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スラグ−ア
ルカリセメントからなる土壌改良剤を用いる土壌改良方
において、固化不良を生じない土壌改良剤を用いる土
壌改良方法を提供することをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために、先ず通常の土壌からなる被固化物に
対してスラグ−アルカリセメントを添加して、そのセメ
ントが硬化する過程を鋭意研究した結果、被固化物中に
アロフェン(Al23・(1〜2)SiO2・nH
2O)、水和ハロイサイト(Al23・2SiO2・4H
2O)、モンモリロナイト(Al23・4SiO2・6H
2O)等の粘土鉱物が存在すると、上記のセメントの構
成成分である水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化
物とこれらの粘土鉱物との反応により、Al23、Si
2成分が常に溶出する状況が生じ、特にAl23成分
が上記セメントの硬化反応を阻害し、土壌の固化不良を
起こすことを見出した。更に研究を進めた結果、この硬
化阻害成分であるAl23を効率的にかつ迅速に捕捉
し、通常の硬化反応を起こさせる添加剤として、水酸化
カルシウム、水酸化カルシウム形成性カルシウム化合物
及びトリエタノールアミンを見出して、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明によれば、アロフェン、水和
ハロサイト及びモンモリロナイトの中から選ばれる少な
くとも1種の粘土鉱物を含有する土壌に対し、(i)ス
ラグ、(ii)アルカリ金属水酸化物及び(iii)水酸化カ
ルシウム、水酸化カルシウム形成性カルシウム化合物及
びトリエタノールアミンの中から選ばれる少なくとも1
種の添加剤を添加し、水の存在下で混合することを特徴
とする土壌改良方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本明細書で言う土壌改良剤とは、
土壌の強度を増加させたり、土壌粒子を凝集固化させた
り、土壌の安定性と遮水性を確保することを意味するも
のである。また、本明細書で言う土壌には、通常の土の
他、れき、砂、シルト等の無機質粒子からなる土壌、汚
泥等の多含水土壌等が包含される。本明細書で言う水酸
化カルシウム形成性カルシウム化合物は、水やアルカリ
水との反応により、水酸化カルシウムを形成するカルシ
ウム化合物を意味するもので、具体的には、酸化カルシ
ウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等が挙げられ
る。
【0006】本発明で用いる水酸化カルシウムは、懸濁
液層に溶出してくるAl23成分を固体のカルシウム−
アルミネート水和物として捕捉するものであるが、この
水酸化カルシウムはアルカリ水溶液中での溶解量は水酸
基の共通イオン効果により極めて小さくなる(例えば室
温下での純水100g中には0.15g溶解するが、上
記セメントで苛性ソーダを用いるとき、4重量%のNa
OH水溶液中ではほぼ1/50に低下する)。このAl
23成分を液−液又は固−液反応によって、効率よくか
つ迅速にカルシウム−アルミネート水和物として捕捉す
るためには、水酸化カルシウムは微細な状態で上記セメ
ント中に均一に混合されていることが望まれる。このた
めにはスラグ又は水酸化アルカリ金属水溶液中に微細な
水酸化カルシウム粉末(平均粒径10μm以下、好まし
くは5μm以下)を添加して混合しておくのが好まし
い。より好ましい方法としては予め水酸化アルカリの水
溶液中に粉末の酸化カルシウム又は塩化カルシウムを添
加・撹拌することにより粒子径が0.1μm以下の乳濁
状水酸化カルシウムを生成させておくことである。例え
ば、下記に示す反応式により容易に酸化カルシウム又は
塩化カルシウムより乳濁状の水酸化カルシウムが得られ
る。 CaO + H2O → Ca(OH)2 (1) CaCl2 + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2NaCl (2) 水酸化カルシウム又は水酸化カルシウム形成性カルシウ
ム化合物のスラグ−アルカリセメントへの添加量は、被
固化体中の硬化を阻害するアロフェン等のアルミニウム
化合物の含有量、用いられる添加剤の種類、所望される
土壌強度等により異なるが、用いられるスラグに対して
3〜20重量%使用される。配合量の少ないときはその
添加効果があまり期待できず、一方、配合量を多くする
ことは経済的に不利になるだけでなく、水酸化カルシウ
ムや水酸化カルシウム形成性カルシウム化合物を用いる
場合に、アルカリ金属水酸化物の水溶液に均一に混合す
るのが困難になる。従って実際には5〜15重量%の範
囲で使用するのが好ましい。
【0007】本発明で用いるトリエタノールアミンは、
強アルカリ性の雰囲気下にアルミニウム・イオンと反応
して安定なキレート化合物を生成する。従ってこのもの
を予めアルカリ金属水酸化物の水溶液中に添加しておく
ことで、被固化物中にAl23成分を溶出させる粘土鉱
物が存在していても、懸濁液中で効率良く捕捉すること
ができるので、スラグ−アルカリセメントにより溶出性
成分の影響を心配することなく被固化物を固化すること
ができる。トリエタノールアミンを用いるときの配合量
も、既に示した水酸化カルシウムの場合と同様に、固化
を阻害する物質の被固化物中の含有量、得られる固化物
に所望される強度等により異なるが、スラグに対して3
〜20重量%の範囲で適宜選択することができる。
【0008】本発明では、トリエタノールアミンと水酸
化カルシウムを組み合わせて用いることは好ましく、こ
れにより、添加剤の使用量は同一でも単独に用いる場合
より固化物の7日目強度を2〜3割増大させることがで
きる。本発明の添加剤を添加する際に、スラグ−アルカ
リセメントに用いられるアルカリ金属水酸化物を更に1
〜2割程度増量するのも本発明で好ましい態様である。
【0009】本発明の土壌改良剤(以下、単に改良剤と
も言う)を用いて土壌の改良を行うには、土壌に対し
て、改良剤を添加し、水分存在下で混合する。この場
合、混合系の水分含量は、15〜40重量%、好ましく
は20〜30重量%に調節する。この水分量の調節は、
対象となる土壌中の水分量や、アルカリ金属水酸化物を
水溶液状で加える場合のその水分量、外部から添加水分
量等で行うことができる。
【0010】本発明でスラグアルカリセメントの構成成
分として用いるアルカリ金属水酸化物としては、通常、
水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が用いられる。ま
た、スラグとしては、スラグセメントや高炉セメントに
用いられている水硬性スラグが用いられる。このスラグ
の比表面積(ブレーン値:cm2/g)は、2000〜
16000cm2/g、好ましくは5000〜1400
0cm2/gである。スラグとアルカリ金属水酸化物の
使用割合は、スラグ100重量部当り、アルカリ金属水
酸化物5〜25重量部、好ましくは10〜20重量部の
割合である。
【0011】
【発明の効果】本発明の土壌改良剤の使用により、固化
の阻害成分としての前記アルミニウム化合物を含有する
土壌を固化阻害成分を含まない土壌と同様に固化するこ
とが可能となった。特に3〜7日目での固化物の強度を
高くすることが可能である。また、本発明において、ス
ラグ−アルカリセメントの改質に用いられる添加剤は、
水酸化カルシウムを始めとして安価なものであり、入手
も容易である。また配合量も少なく、製品価格に大きな
影響を与えるものではない。更に、従来、スラグ−アル
カリセメントでは固化が困難とされていた特殊な成分を
含む土壌に対しても、従来より用いられている固化方法
を変更することなく対応することが可能である。従って
土質に関係なく、スラグ−アルカリセメントを用いるこ
とが可能となり、工程に関係なく採用することができ
る。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって必ずしも限定
されるものではない。なお、以下において示す部は重量
部である。
【0013】比較例1 珪砂(豊浦砂5号)90部に、アロフェン、水和ハロイ
サイト、モンモリロナイト等を構成成分として含有する
粘土50部(遊離水を30wt%を含有)を添加して得
られた被固化物に対して、スラグ12部、10重量%の
苛性ソーダ水溶液12部、水20部からなる改良剤懸濁
液を添加し、均一になるように撹拌してから、型枠に流
し込んで、円板状供試体(直径50mm×高さ100m
m)を成形した。この供試体を25℃±1℃の高温室で
湿潤下に養生した。このものを試料Mと呼ぶ。
【0014】実施例1 比較例1において、結晶性水酸カルシウム微粉末(平均
粒子径3μm)1.7部を改良剤懸濁液に添加した以外
は同様にして実験を行って試料Aを作製した。
【0015】実施例2 比較例1において、改良剤懸濁液に塩化カルシウム2水
和物3部を添加するとともに、苛性ソーダ水溶液の使用
量を2.4倍量にした以外は同様にして実験を行って試
料Bを作製した。
【0016】実施例3 比較例1において、改良剤懸濁液に生石灰粉末1.2部
を添加するとともに、水の使用量を21部に変更した以
外は同様にして実験を行って試料Cを作製した。
【0017】実施例4 比較例1において、トリエタノールアミン1.2部を改
良剤懸濁液に添加した以外は同様にして実験を行って試
料Dを作製した。
【0018】実施例5 比較例1において、生石灰粉末1.2部、トリエタノー
ルアミン1.2部を改良剤懸濁液に添加するとともに、
水の使用量を21部に変更した以外は同様にして実験を
行って試料Eを作製した。
【0019】前記した比較例1で得た試料M及び実施例
1〜5で得た試料A〜Eについて、それを所定日数養生
後に脱型して、1軸圧縮強度をラスコ株式会社製のモデ
ルKC−405を用いて測定したところ、試料AからE
までの供試体は7日養生後で20kgf/cm2以上で
あったが、試料Mは15日養生後でも全く強度発現は見
られなかった。
【0020】比較例2 比較例1で用いた同じ砂90部に対して、関東ローム
(砂、シルト、粘土の混合物:遊離水約20wt%含
有)50部を添加して被固化体を調製した。ロームには
可成りの量のアロフェン、水和ハロイサイトの存在が確
認された。この被固化物に対して、比較例1で用いたの
と同じスラグ12部、10重量%の苛性ソーダ水溶液1
2部、水23部を均一に混合して比較例1と同様にして
改良剤懸濁液を添加して、均一に撹拌して供試体を作っ
た。このものを試料M2とする。
【0021】実施例6 比較例2において、結晶性水酸カルシウム微粉末(平均
粒子径3μm)1.7部を改良剤懸濁液に添加した以外
は同様にして実験を行って試料Fを作製した。
【0022】実施例7 比較例2において、生石灰粉末1.2部を改良剤懸濁液
に添加するとともに、水の使用量を24部に変更した以
外は同様にして実験を行って試料Gを作製した。
【0023】実施例8 比較例2において、トリエタノールアミン1.2部を改
良剤懸濁液に添加するとともに、水の使用量を24部に
変更した以外は同様にして実験を行って試料Hを作製し
た。
【0024】試料FからHを、所定日数養生後に脱型し
て、前記と同様にして1軸圧縮強度を測定したところ、
試料FからHまでの供試体は7日養生後で20kgf/
cm 2以上であったが、試料M2は15日養生後でも全く
強度の発現は見られなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 原 健司 (56)参考文献 特開 平4−293993(JP,A) 特開 平1−20290(JP,A) 特開 昭49−29321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 17/48 C09K 17/02 C09K 17/06 C09K 17/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アロフェン、水和ハロサイト及びモンモ
    リロナイトの中から選ばれる少なくとも1種の粘土鉱物
    を含有する土壌に対し、(i)スラグ、(ii)アルカリ
    金属水酸化物及び(iii)水酸化カルシウム、水酸化カル
    シウム形成性カルシウム化合物及びトリエタノールアミ
    ンの中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を添加し、
    水の存在下で混合することを特徴とする土壌改良方法。
  2. 【請求項2】 該アルカリ金属水酸化物を水溶液状で用
    い、該水溶液に水酸化カルシウム、水酸化カルシウム形
    成性カルシウム化合物及びトリエタノールアミンの中か
    ら選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有させる請求項
    1の方法。
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