JP3367010B2 - 土質安定処理用組成物 - Google Patents

土質安定処理用組成物

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JP3367010B2
JP3367010B2 JP30135795A JP30135795A JP3367010B2 JP 3367010 B2 JP3367010 B2 JP 3367010B2 JP 30135795 A JP30135795 A JP 30135795A JP 30135795 A JP30135795 A JP 30135795A JP 3367010 B2 JP3367010 B2 JP 3367010B2
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soil
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輝男 浦野
健 渡辺
寛 宮路
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村樫石灰工業株式会社
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軟弱地盤の土質安定処理
に用いられる組成物に関する。特に高含水比の軟弱土、
重金属を含む汚泥、ヘドロ等の固化に効果的で初期強度
の発現が良好な土質安定処理用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より軟弱地盤の土質安定処理に用い
られているセメント系固化材は、シルト、砂質系等に用
いられるのが一般的である。またヘドロ固化処理にはポ
ルトランドセメントが多く用いられているが、有機質土
壌ではポルトランドセメントの水和反応が遅延するので
石灰、石膏等を添加している。一方、高含水比汚泥に対
しては脱水を目的として有機質高分子系の材料や、無機
質系ではアウイン系焼成物(3CaO・3Al
・CaSO )に石灰、石膏を添加してなる組成物を
使用している。さらに、速効性が要求される場合、カル
シウムアルミネート系化合物3CaO・Al
ジェットセメント(11CaO・7Al ・Ca
)も使用される。3CaO・Al やアウ
イン系焼成物やジェットセメントは高温固相反応のため
1100〜1400℃で焼成する必要があり、エネルギ
ーコストの点で高価にならざるを得ない。またアウイン
系組成物を主成分とする特殊セメントはアルミナ成分と
して純度が高く高価なボーキサイト及び石灰、石膏等を
原料として製造されているため、原料コストの点で必然
的に高価なものにならざるを得ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アウイン系
焼成物よりもはるかに低温で生成することができ、普通
セメントや生石灰、消石灰よりも初期強度に優れた安価
な土質安定処理用組成物を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる土質安
定処理用組成物は、カルシウムサルホアルミネート系水
和物の加熱脱水物を含有するものであり、具体的にはト
リカルシウムモノサルフォアルミネートハイドレート
(3CaO・Al ・CaSO ・10〜18
O:以下モノサルフェートと言う)の加熱脱水物
が挙げられる。この加熱脱水物は、単独で使用すること
はもとより、公知の土質安定処理用組成物である生石
灰、消石灰、高炉水砕スラグ、ポルトランドセメント、
アルミナセメントのうちの一種以上との混合物として使
用することができる。
【0005】まず出発物質であるカルシウムサルホアル
ミネート系水和物の合成について説明し、次いでその加
熱脱水反応について説明する。
【0006】モノサルフェートの合成は、Al(OH)
とCaOまたはCa(OH)及びCaSO にH
Oを加え混合することにより簡単に合成することが
できる。反応方法は次の通りである。 2Al(OH) +3CaO+CaSO +9H O→ 3CaO・Al ・CaSO ・10〜18H O 又は、 2Al(OH) +3Ca(OH) +CaSO +6H O→ 3CaO・Al ・CaSO ・10〜18H O である。なお合成に際し、H OにCl 又はCO
が含有すると複塩を生成する。また、3CaO・Al
・6H Oを使用して次の通りに合成するこ
とも可能である。 3CaO・Al ・6H O+CaSO +6H O→ 3CaO・Al ・CaSO ・10〜18H O である。なお、3CaO・Al ・6H
は、Al(OH) とCaO又はCa(OH) に水
を加えて混合することにより簡単に合成できる。反応式
は、 2Al(OH) +3CaO+3H O→3CaO・
Al ・6HO 又は、 2Al(OH) +3Ca(OH) →3CaO・A
・6HO である。3CaO・Al ・6H Oは溶解度
の低い安定相で、その途中の準安定相である2CaO・
Al ・8H O、又は4CaO・Al
・19H Oでもモノサルフェートの合成は可能であ
る。
【0007】アルミナ源として使用する水酸化アルミニ
ウムは、アルミニウムを水酸化アルミニウムの形で含有
するものであれば特に限定はしないが、安価で大量に入
手できることからアルミスラッジが最適である。アルミ
スラッジは、主としてアルミニウム製品の表面処理工程
で出来る廃液や排水を放流するため中和すると溶存アル
ミニウムが加水分解してコロイド状の水酸化アルミニウ
ムとなって白濁するので、これを沈降又は浮上分離し機
械的にしぼり脱水したものである。一部はセメントや硫
酸バンド等の原料として利用されてはいるが、不純物を
多少含んでいることや製造コストの面で問題が多く産業
廃棄物として埋め立て処分されているのが大半であり、
用途の開発が望まれている。
【0008】CaO又はCa(OH) 源としては、
通常市販されている生石灰、消石灰が原料として使用で
きる。石膏については二水石膏、半水石膏および無水石
膏のどれでも使用できる。
【0009】反応式に従って常温で反応させることも可
能であるが、50℃程度に加温した方が水和反応が速
い。またアルミスラッジは通常水分を20〜100%
(外比)含んだ状態で産出されるので、生石灰を添加に
よる発熱により反応促進することも可能である。更にス
ラリー状にしてから消石灰もしくは生石灰を添加し、反
応を早く完結させる方法も考えられる。
【0010】CaO−Al 系化合物は水和の際
いろんなカルシウム塩と結合して安定な複塩を作りやす
い性質を持っている。例えばC A・CaX・nH
O又はC A・CaY ・nH Oのようなモノサ
ルフェート型の複塩が生成する。XはCO 2− 、S
2− 、SO 2− のような2価陰イオン、YはO
、Cl などの1価陰イオンである。また水分子
のnは10〜18の形を持つ。このような複塩は出発原
料の純度、雰囲気によって副生するが、少量の混入であ
れば効果に影響はない。
【0011】次に反応して得られたカルシウムサルホア
ルミネート系水和物を主成分とする組成物の加熱脱水に
ついて述べる。カルシウムサルホアルミネート系水和物
であるモノサルフェートは180℃から非晶質になり、
400℃加熱処理まで非晶質を示す。また、500℃か
らは無水石膏が生成する。150〜500℃で加熱処理
したものを水和させると加熱処理前のモノサルフェート
に戻り、僅かではあるが二水石膏も生成する。200℃
以上の加熱処理物が再水和することにより土質安定処理
材としての性能を有するが、加熱脱水温度が200℃未
満の場合は水和の際の反応速度、初期強度の発現が遅い
ため、加熱脱水温度としては200℃以上が望ましい。
500℃以上に加熱する必要はない。
【0012】加熱脱水反応によって得られた組成物は、
このままの状態でも固化材としての使用は可能である。
しかし初期強度の発現を目的であるとする場合、脱水反
応によって得られた加熱脱水物に生石灰、消石灰、高炉
水砕スラグ、ボルトランドセメント、アルミナセメント
のうち一種以上を適量添加混合することによって軟弱
土、汚泥等の固化材としての強度発現が、セメントや石
灰系固化材より良好になる。この場合の添加量は、モノ
サルフェートの脱水物100重量部に対して生石灰、消
石灰、高炉水砕スラグ、ポルトランドセメント、アルミ
ナセメントの合計量が10〜200重量部程度が望まし
い。添加量が10重量部以下の場合には添加したものの
特性を発揮せず、添加量が200重量部以上になるとモ
ノサルフェート加熱脱水物の土質安定処理効果を発揮し
なくなる。更に、本発明の加熱脱水物にフライアッシ
ュ、石粉、下水汚泥焼却灰等を添加して脱水性の向上や
固化速度調整を図ることも可能である。
【0013】以下、実施例により本発明の加熱脱水物の
具体例及びその効果を説明するが、本発明は下記の実施
例に限定されるものではない。
【0014】
【表1】
【0015】
【実施例1】 表1に示す組成のアルミスラッジ10.
95kg、生石灰(CaO含有量92.3%)8.77
kg、無水石膏8.20kg及び水8.00kgを50
℃で5時間混合撹拌し、24時間室温(23℃)で放置
後、沈澱物を吸引濾過し50℃以下で乾燥して固形分3
0kgを得た。XRDにより3CaO・Al
CaSO ・12H O(モノサルフェート)である
ことを確認した。次いで生成した3CaO・Al
・CaSO ・12HOを電気炉中で400℃3
時間加熱し脱水物22.5kgを得た。これをはポット
ミルにより粉砕し600μmの網フルイを99.3%通
過、150μmの網フルイを75.0%通過する加熱脱
水物Bを得た。この加熱脱水物Bを含水比109%の関
東ロームに対して100kg/m の割合(1000
g/10L)で添加し、土質安定処理を行った。土質安
定処理の評価は「セメント系固化材による安定処理土の
試験方法」により、1日後、3日後、7日後の一軸圧縮
強度を測定した。結果を表2に示す。
【0016】
【表2】
【0017】なお、実施例1で生成したモノサルフェー
トについて、温度を変えて3時間加熱した脱水物及びそ
の再水和生成物を調べたた結果を表3に示す。モノサル
フェートは200℃で脱水して非晶質になるが、再水和
すればいずれも大部分は元のモノサルフェートに戻る。
【0018】
【表3】
【0019】
【比較例1〜3】表4に示した組成の、公知の土質安定
処理用組成物である消石灰(比較例1)又は無水石膏
(比較例2)を実施例1と同じ対象土に同じ量を添加し
て混合し安定処理を行い同様に一軸圧縮強度を測定した
結果を表2に示す。また実施例1の加熱脱水物の原料と
して使用しているアルミスラッジ、生石灰及び無水石膏
原料をモノサルフェート(比較例3)組成で配合したも
のをそのまま実施例1と同じ対象土に同じ量を添加して
混合し安定処理を行い同様に一軸圧縮強度を測定した結
果を表2に示す。
【0020】表2から明らかなように、消石灰(比較例
1)又は石膏(比較例2)を使用した場合、或は原料を
そのままモノサルフェート組成(比較例3)で使用した
場合と比較して、実施例1の加熱脱水物を使用した場合
は一軸圧縮強度が向上し優れた土質安定処理効果を示し
ている。
【0021】
【表4】
【0022】
【実施例2】実施例1の加熱脱水物B800gに表4に
示した組成の生石灰200gを添加混合した組成物を製
造し、実施例1と同様の対象土を用い同一添加割合で土
質安定処理試験を行った結果を表5に示す。
【0023】
【表5】
【0024】
【比較例4〜7】生石灰、高炉水砕スラグ、ポルトラン
ドセメント及びアルミナセメントと同一原料について対
象土に各々同一添加割合、すなわち100kg/m
の割合(1000g/10L)で添加して土質安定処理
試験を行った結果を表5に示す。
【0025】
【発明の効果】本発明品は、高含水比の軟弱土や汚泥に
対して、従来より使用されるセメントや生石灰、消石灰
よりも優れ安定処理効果が得られ、施工上組成物の添加
量の削減等経済的効果が期待できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // E02D 3/12 101 E02D 3/12 101 C09K 103:00 C09K 103:00 (56)参考文献 特開 昭61−87776(JP,A) 特開 昭60−173085(JP,A) 特開 昭60−156600(JP,A) 特開 昭55−37470(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 17/00 - 17/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルシウムサルホアルミネート系水和物
    うちトリカルシウムモノサルホアルミネートハイドレ
    ート(3CaO・Al ・CaSO ・10〜
    18H O)の加熱脱水物を含有する土質安定処理用
    組成物。
  2. 【請求項2】 トリカルシウムモノサルホアルミネート
    ハイドレート(3CaO・Al ・CaSO
    ・10〜18H O)の加熱脱水温度が200℃以上
    である請求項1に記載の土質安定処理用組成物。
  3. 【請求項3】 トリカルシウムモノサルフォアルミネー
    トハイドレート(3CaO・Al ・CaSO
    ・10〜18H O)の加熱脱水物及び生石灰、消石
    灰、高炉水砕スラグ、ポルトランドセメント、アルミナ
    セメントのうちの一種以上の混合物である土質安定処理
    用組成物。
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JP4431765B2 (ja) * 2001-12-31 2010-03-17 株式会社千石 主として産業廃棄物を利用したコンクリートおよびコンクリート製品の製造方法
CN101962256B (zh) * 2010-10-25 2011-12-14 南京华廷环保科技开发有限公司 一种蓝藻污泥的综合治理方法
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