JP3090301B2 - 地盤改良用無粉塵固化材 - Google Patents

地盤改良用無粉塵固化材

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JP3090301B2 JP06190798A JP19079894A JP3090301B2 JP 3090301 B2 JP3090301 B2 JP 3090301B2 JP 06190798 A JP06190798 A JP 06190798A JP 19079894 A JP19079894 A JP 19079894A JP 3090301 B2 JP3090301 B2 JP 3090301B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤等の土質改良
工法に用いる無粉塵固化材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば軟弱地盤等の土質改良
では、軟弱地盤の表面に粉状のセメント系固化材を散布
し、路上混合式スタビライザーでセメント系固化材と土
壌とを十分攪拌・混合し、その上をローラーで転圧して
締め固めた後、土中の水分とセメント系固化材が反応固
化して軟弱地盤を強化する等の方法がとられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の方法では、粉状のセメント系固化材の散布時に
落下による衝撃や風等の影響で固化材がかなり飛散す
る。また、固化材と土壌との攪拌・混合時においても粉
状の固化材が相当量飛散する。この粉状のセメント系固
化材の飛散による発塵は、周囲に煙の如く立ち込め作業
環境を悪化させると共に周辺住民に被害を及ぼしてい
た。
【0004】このような粉状のセメント系固化材が有す
る欠点を除去するため、固化材をスラリー状或いは塊状
にして散布する等の方法がとられていた。しかし、これ
らの方法では、散布時での飛散による発塵はないもの
の、スラリー状の散布では一般に含水量の多い軟弱地盤
の土質改良を行うため、多量の水をさらに加えることは
固化性能を低下させることとなる。さらに、地盤強化の
目的を達成させるための固化材所要量が大幅に増大す
る。
【0005】一方、固化材の塊状化は、路上混合式スタ
ビライザーのキャタピラが通過する際に崩れた固化材を
巻き上げたり、シャンクの回転による攪拌・混合時にお
いても完全に固化材の飛散を防止することはできない。
アルコール系化合物が発塵防止のために使用されること
もあるが、アルコール系化合物単味は危険物であり取扱
いが難しく、また、粘性が高く噴霧が困難になるため十
分な発塵防止効果が期待できない等の課題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、濃度5〜70
重量%のアルコール系化合物の水溶液を、粉状のセメン
ト系固化材に対して均一に1〜10重量%添加・混合し
て得られる無粉塵固化材であり、このような構成を採用
することにより好適に上記課題を解決した。
【0007】本発明においては、上記した如く粉状のセ
メント系固化材に所定量のアルコール系化合物の水溶液
を均一に添加・混合することにより、固化材表面にアル
コール系化合物の水溶液を付着させ、粉体同士を連結す
る液体架橋を形成して粉体の表面を濡らし湿った状態と
し、その濡れ及び凝集効果で飛散による発塵を防止す
る。この液体架橋の形成には、例えば、最も安価な水に
よっても可能であるが、セメント系固化材に水を加える
ことは、製造後の保管中に水との反応で固化してしまい
固化材としての役目を果たさなくなる。よって、添加す
る液体は固化材とほとんど水和反応しないことが必要条
件となる。
【0008】このようなことから、本発明では、最も安
価な水と反応せず、且つ蒸気圧が低く揮発しにくく、セ
メント系固化材の品質を長期間安定維持することができ
るアルコール系化合物に着目し、これらを混合したアル
コール系化合物の水溶液を用いた。粉状のセメント系固
化材にアルコール系化合物の水溶液を均一に添加・混合
させる方法としては、高速混合機で攪拌されている固化
材中に水溶液を噴霧するか、または別の粉体に予めアル
コール系化合物の水溶液を混合しておき、その粉体と固
化材とを均一に混合する等の方法がありその作業は簡便
である。
【0009】ここで、上記本発明においてセメント系固
化材に添加・混合するアルコール系化合物の水溶液濃度
及びその添加量は、それぞれ5〜70重量%及び1〜1
0重量%であるが、濃度については5重量%以下ではア
ルコール系化合物の含有量が少く、固化材との水和反応
抑制作用が小さくなり過ぎて、長期間粉状の状態が維持
できなくなる。また70重量%を越えると、アルコール
系化合物の濃度が高くなり水溶液の粘性が増して噴霧に
よる添加が困難となる。一方、添加量については、1重
量%以下では粉体間の液体架橋の形成が難しく、濡れ・
凝集効果も発揮できず固化材の飛散による発塵を防止す
ることができない。また10重量%を越えると、粉体の
湿り具合が大きくなり過ぎて粉体としての流動性を損な
い、軟弱地盤等への散布や土壌との均一な攪拌・混合が
できなくなる。したがって、アルコール系化合物の水溶
液濃度及び添加量は、それぞれ10〜50重量%及び2
〜7重量%である。
【0010】本発明において対象となる上記セメント系
固化材としては、軟弱地盤の土譲と混合すると土中の水
分及び土壌と反応固化し、軟弱地盤を強化するものであ
ればどのようなものでもよい。例えば、各種ポルトラン
ドセメント、各種混合セメント、アルミナセメント等の
特殊セメントであり、これらにスラグ、ポゾラン、せっ
こう、石灰等を混入したセメント系固化材及び市販のセ
メント系固化材も対象となる。
【0011】本発明において使用する上記アルコール系
化合物としては、特許請求の範囲の請求項2に記載する
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、プロパノール、プロピレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、ポリビニールアルコール
或いはグリセリンから選ばれた1種または2種以上が挙
げられるが、水溶液としての固化材への混合性が良く、
固化材の水和反応抑制作用も優れ、また無臭で揮発し難
く安価である点から、ポリエチレングリコールの使用が
好ましい。ポリエチレングリコールは、水への溶解度が
高く、水溶液としての粘性も低い分子量200〜400
0のものが好ましい。
【0012】
【作用】セメント系固化材の飛散による発塵を抑制する
には、前述のように、固化材表面に液体を付着させ、粉
体同士を連結する液体架橋を形成してその濡れ及び凝集
効果を利用する。この液体に水を用いれば、前述のよう
に、製造後の保管中に固化材との水和反応により固化し
てしまい、固化材としての役目を果たさなくなる。
【0013】一方、アルコール系化合物単味では、高粘
性を有する液体あるいは固体であるため、常温での固化
材への噴霧等による均一な添加・混合や液体による濡れ
及び凝集効果が期待できず発塵の抑制は困難となる。し
たがって、アルコール系化合物単味を低粘性液体とする
ため、加熱や他の有機溶媒に溶解する等の方法も考えら
れるが、そのための設備や他の有機溶媒が必要となり価
格もかなり上昇する。さらに、アルコール系化合物は単
味であっても危険物であるのでこれらの処理を加えるこ
とは一層危険性を増すことになる。また、アルコール系
化合物単味をセメント系固化材に均一に添加・混合でき
たとしても、これらの有機物を多く含有する固化材を土
壌に散布・混合すれば周辺環境への汚染につながりかね
ない。さらに、後述の比較例に示すように、改良土の固
化特性をかなり低下させる。
【0014】本発明のアルコール系化合物の水溶液の使
用は、アルコール系化合物単味に多量の水を加えるた
め、常温で低粘性の液体が得られ、噴霧による固化材へ
の均一な添加・混合が可能となる。そのため、アルコー
ル系化合物単味の使用時と比べて、発塵の抑制効果が著
しく向上する。また、多量の水を加えたにもかかわら
ず、水溶液中の水はアルコール系化合物によって固化材
との水和反応が阻害され水和を抑制し、これらのアルコ
ール系化合物は蒸気圧が低く揮発し難いことから、この
抑制作用を長期間維持する。
【0015】本発明においてはアルコール系化合物の水
溶液を使用しているので、後述の実施例に示すように、
製造直後と長期保管後との固化材の固化特性に殆ど差が
なく、固化材は長期間の発塵抑制効果を示し、固化特性
も優れている。アルコール系化合物の水溶液は、多量の
水が加えられているので価格は低減し、危険物からも除
外される。アルコール系化合物単味を低粘性液体にする
ためのように、加熱や他の有機溶媒に溶解する設備は不
要であり、処理の危険性もない。したがって、原料価格
の大幅低減と同時に安全で環境汚染のない廉価な無粉塵
固化材の製造が実現できる。
【0016】
【実施例】実施例1〜10及び比較例1〜6 以下、本発明を実施例を示して詳細に説明する。セメン
ト系固化材(宇部興産(株)製、商品名UKC−H、以
下同じ)に、ポリエチレングリコール(分子量100
0)の水溶液を表1に示した種々の濃度及び添加量で均
一に添加・混合した試料を調製した。この試料を縦35
cm、横35cm、高さ60cmの角形透明プラスチッ
ク容器の頂部投入口より100g投入し、その際の発塵
量を高さ45cmの位置に設置した光散乱式デジタル発
塵計により測定した。測定値は15分間の積算カウント
量で表し表1に示した。なお、ポリエチレングリコール
水溶液の種々の濃度における噴霧状態及び調製した各試
料をポリ袋の中で混ぜることにより評価した粉体として
の流動性も合わせて表1に記載した。
【0017】表1に示した結果より、ポリエチレングリ
コール水溶液の噴霧状態は、濃度が80重量%以上にな
ると悪くなる。発塵量は水溶液の添加量を5重量%一定
とした場合、濃度が5重量%以上であれば試料調製14
日後においても低く抑えられる。また、ポリエチレング
リコールの水溶液濃度を30重量%一定とした場合、添
加量が1重量%以上であれば、試料調製14日後におい
ても発塵量を低く抑えることができる。ただし、添加量
が12重量%以上になると粉体がべとついた状態とな
り、粉体としての流動性を著しく損うことが判明した。
【0018】
【表1】
【0019】実施例11及び比較例7〜10 セメント系固化材に、ポリエチレングリコール(分子量
400)の単味及び水溶液(濃度3重量%、30重量
%、80重量%)を3重量%均一に添加・混合し、2日
及び10日間保存した試料を調製した。これらの試料を
前述実施例1による方法で発塵量を測定した。結果を表
2に示す。
【0020】
【表2】
【0021】表2に示した結果より、発塵量はポリエチ
レングリコール単味が最も多く、水溶液とした方が低く
押えることができる。水溶液の濃度は30重量%が最も
発塵量が少く、3重量%では逆に増加する。水のみでは
さらに発塵量は増加し、試料調製10日後の発塵量は極
めて多く、発塵の抑制を長期間維持することはできな
い。
【0022】実施例12〜18 セメント系固化材にエチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、プロパノール、プ
ロピレングリコール、ポリビニールアルコール及びグリ
セリンの水溶液(濃度30重量%)を5重量%均一に添
加・混合し、14日間保存した試料を調製した。これら
の試料を前述実施例1による方法で発塵量を測定した。
結果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】表3に示した結果より、発塵量はアルコー
ル系化合物の種類により若干異なるが、いずれも前述実
施例3のポリエチレングリコールと比べやや多い程度で
あり、試料調製14日後においても低く押えることがで
きる。
【0025】実施例19〜26及び比較例11〜14 セメント系固化材及びポリエチレングリコール(分子量
1000)を用い、ポリエチレングリコールの水溶液を
表4に示した種々の濃度及び添加量でセメント系固化材
に均一に添加・混合した後、14日間保存した試料を調
製した。これらの試料とポリエチレングリコールの水溶
液を添加しない試料(無添加)とを、それぞれ室内にお
いて砂質土に80kg/m3 及び粘性土に130kg/
3 の割合で混合し、JIS A 1216「土の一軸
圧縮試験方法」により固化性能の差を測定した。結果を
表4に示す。
【0026】表4に示した結果より、実施例の範囲では
固化性能は対象土より若干異なるものの、いずれの対象
土においても水溶液の添加量が多くなると固化性能はや
や低下する。ただし、この程度の低下では実用上問題と
ならない。なお、比較例でのポリエチレングリコール単
味(水溶液濃度100重量%)では固化性能はかなり低
下する。
【0027】
【表4】
【0028】実施例27 軟弱地盤の土質改良を行う工事現場において、セメント
系固化材にポリエチレングリコール(分子量1000)
の水溶液を、濃度50重量%及び添加量5重量%として
均一に添加・混合したものと、添加・混合しなかったも
のとを実際に散布し土壌と混合してその際の発塵状況を
目視により観察した。即ち、それぞれの固化材を1tバ
ックに収納したフレコンとし、それをクレーンにより吊
り上げフレコンの底を開くことにより散布した。また、
散布した固化材を人力により敷均し、路上混合式スタビ
ライザーで固化材と土壌とを攪拌・混合した。
【0029】この結果、ポリエチレングリコールの水溶
液を添加・混合しなかったものは、散布時及び攪拌・混
合時とも粉状のセメント系固化材が工事現場の周囲に煙
りの如く立ち込めた。これに対して、水溶液を添加・混
合したものは散布時及び攪拌・混合時ともその舞い上が
りがほとんどなく、両者の発塵量には明らかな差異が認
められた。
【0030】
【発明の効果】以上、実施例を示して詳細に説明したよ
うに、本発明に係る地盤改良用無粉塵固化材は、粉状の
セメント系固化材にアルコール系化合物の水溶液を均一
に添加・混合するのみで、極めて簡単かつ効率よく廉価
な無粉塵固化材が得られる。また、固化材の性能を損わ
ず、従来と同様に粉状のままで使用することができる。
さらに、本発明の無粉塵固化材は、工事現場の作業環境
を著しく好転・改善するため、従来のような作業環境へ
の対策も不要であり、且つ都市や住宅地においても従来
の地盤改良工法が適用でき、飛散及び発塵がないため固
化材の損失も少なくなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C09K 103:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 17/00 - 17/50 E02D 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 濃度5〜70重量%のア
    ルコール系化合物の水溶液を、セメント系固化材に対し
    て1〜10重量%均一に添加・混合した地盤改良用無粉
    塵固化材。
  2. 【請求項2】 アルコール系化合物がエチレング
    リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
    ール、プロパノール、プロピレングリコール、ポリエチ
    レングリコール、ポリビニールアルコール或いはグリセ
    リンから選ばれた1種または2種以上であることを特徴
    とする請求項1に記載の地盤改良用無粉塵固化材。
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