JP3367010B2 - 土質安定処理用組成物 - Google Patents
土質安定処理用組成物Info
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Description
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。
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・3Al2 O3
・CaSO4 )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・Al2 O3 や
ジェットセメント(11CaO・7Al2O3 ・Ca
F2 )も使用される。3CaO・Al2 O3 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。
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。
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・Al2 O3 ・CaSO4 ・10〜18
H2 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。
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。
3 とCaOまたはCa(OH)2及びCaSO4 にH
2 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)3 +3CaO+CaSO4 +9H2 O→ 3CaO・Al2 O3 ・CaSO4 ・10〜18H2 O 又は、 2Al(OH)3 +3Ca(OH)2 +CaSO4 +6H2 O→ 3CaO・Al2 O3 ・CaSO4 ・10〜18H2 O である。なお合成に際し、H2 OにCl2 又はCO2
が含有すると複塩を生成する。また、3CaO・Al
2 O3 ・6H2 Oを使用して次の通りに合成するこ
とも可能である。 3CaO・Al2 O3 ・6H2 O+CaSO4 +6H2 O→ 3CaO・Al2 O3 ・CaSO4 ・10〜18H2 O である。なお、3CaO・Al2 O3 ・6H2 O
は、Al(OH)3 とCaO又はCa(OH)2 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)3 +3CaO+3H2 O→3CaO・
Al2 O3 ・6H2O 又は、 2Al(OH)3 +3Ca(OH)2 →3CaO・A
l2 O3 ・6H2O である。3CaO・Al2 O3 ・6H2 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・
Al2 O3 ・8H2 O、又は4CaO・Al2 O3
・19H2 Oでもモノサルフェートの合成は可能であ
る。
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。
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。
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。
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C3 A・CaX・nH2
O又はC3 A・CaY2 ・nH2 Oのようなモノサ
ルフェート型の複塩が生成する。XはCO3 2− 、S
O3 2− 、SO4 2− のような2価陰イオン、YはO
H− 、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。
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。
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。
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。
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・Al2 O3 ・
CaSO4 ・12H2 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・Al2 O
3 ・CaSO4 ・12H2O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 3 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。
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。
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。
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。
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。
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/m3
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。
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。
Claims (3)
- 【請求項1】 カルシウムサルホアルミネート系水和物
の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 2 O 3 ・CaSO 4 ・10〜
18H 2 O)の加熱脱水物を含有する土質安定処理用
組成物。 - 【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 2 O 3 ・CaSO 4
・10〜18H 2 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。 - 【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 2 O 3 ・CaSO 4
・10〜18H 2 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30135795A JP3367010B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 土質安定処理用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30135795A JP3367010B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 土質安定処理用組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09143466A JPH09143466A (ja) | 1997-06-03 |
JP3367010B2 true JP3367010B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=17895901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30135795A Expired - Lifetime JP3367010B2 (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 土質安定処理用組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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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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-
1995
- 1995-11-20 JP JP30135795A patent/JP3367010B2/ja not_active Expired - Lifetime
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