JP3491046B2 - 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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JP3491046B2
JP3491046B2 JP23740996A JP23740996A JP3491046B2 JP 3491046 B2 JP3491046 B2 JP 3491046B2 JP 23740996 A JP23740996 A JP 23740996A JP 23740996 A JP23740996 A JP 23740996A JP 3491046 B2 JP3491046 B2 JP 3491046B2
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輝男 浦野
健 渡辺
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村樫石灰工業株式会社
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤の土質安
定処理に用いられる組成物、特に高含水比の軟弱土、汚
泥等の土の固化に効果のある安価な土質安定処理用組成
物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】土質安定処理に用いられる組成物とは、
軟弱地盤に添加することによって土粒子とイオン交換反
応、ポゾラン反応等を生じ、土の力学的及び水理学的性
質を改善するものであり、従来より関東ロームや粘性土
土壌には石灰系組成物、シルトや砂質系土壌にはセメン
ト系組成物が主として用いられている。さらに、高有機
質土や高含水比の汚泥には前記組成物では添加量が多く
必要になり、場合によっては実用に適さない状況になる
こともあるので、このような場合には、生石灰又はセメ
ントに高炉水砕スラグ、フライアッシュ等のポゾラン
材、石膏、硫酸ソーダ等のセメント水和の刺激材を混合
した複合系の組成物、もしくはアウイン系焼成物(3C
aO・3Al23 ・CaSO4 )又はアルミナセメン
ト系化合物等の強度増進材を主体とした特殊セメント系
組成物が使用されている。
【0003】しかしながら、アウイン系組成物又はアル
ミナセメント系化合物を主成分とする特殊セメント系組
成物は、アウイン系組成物やアルミナセメントが高温焼
成により製造されるため、必然的に高価にならざるを得
ない欠点を有している。また施工面においても、深層混
合工法や表層混合で湿式工法を採用する場合は、アウイ
ン系化合物は水の存在下で急結硬化性を呈するため、土
壌との混合中にゲル化を生じ作業性の悪化や混合不良の
状態となる。これらの欠陥を補うため凝結遅延剤を添加
する方法も採られているが、添加量の設定に複雑な操作
を必要とし、且つコストアップの要因となっている。
【0004】特開平7−275827号には3CaO・
Al23 ・6H2 O(C3 AH6と略記)を300〜
800℃で加熱分解して得られる12CaO・7Al2
3・H2 O(C127 Hと略記)とCa(OH)2
はCaOとよりなる生成物、或は更に石膏及び/又はポ
ルトランドセメントを添加した混合物を用いる掘削土の
埋め戻し処理方法が開示されているが、C127 Hを製
造するには300℃以上での焼成を必要とするので熱処
理コストが大となり経済的でない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価なアウ
イン系化合物やアルミナセメント系化合物を用いること
なく、高含水比の軟弱土、汚泥に対して通常のセメント
や生石灰、消石灰よりも土質安定効果のある安価な組成
物を提供することを目的とする。
【0006】
【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、3CaO・Al23 ・6H2
(C3 AH6 と略記)を200℃以上300℃未満の温
度で焼成して得られる非晶質生成物と生石灰の混合物で
あることを特徴とする。
【0007】前記のように、C3 AH6 は300℃以上
に加熱すると分解して12CaO・7Al23 ・H2
O(C127 H)と少量の遊離石灰が生成することは公
知である。C127 Hは水と反応すると再水和してC3
AH6 を生成し優れた土質安定効果を示すとされてい
る。しかし300℃以上に加熱するためには熱エネルギ
ーを多量に消費する。本発明者らは、C3 AH6 は20
0℃以上300℃未満の温度では非晶質相となり、この
非晶質C3 AH6 と生石灰の混合物が高含水比の軟弱土
や汚泥処理用の組成物として優れた強度発現効果を示す
ことを見いだして本発明を完成した。
【0008】先ず本発明において出発物質として用いる
3 AH6 の合成について説明し、次いでC3 AH6
熱分解反応について説明する。C3 AH6 は、Al(O
H)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・A
23 ・6H2 O 又は、 2Al(OH)3 +3Ca(OH)2 →3CaO・Al
23 ・6H2 O である。C3 AH6 は、300℃以上に加熱するとC12
7 HとCa(OH)2 に分解する。 7C3 AH6 →C127 H+9Ca(OH)2 +32H
2 O↑ 500℃以上で更にCa(OH)2 がCaOになる。 C127 H+9Ca(OH)2 →C127 H+9CaO
+9H2 O↑
【0009】図1は、C3 AH6 及びその200℃、2
50℃、300℃、500℃における焼成生成物の粉末
X線回折図である。200℃又は250℃での焼成で
は、X線回折強度が弱まり一部ピークが消失し結晶性が
低下して非晶質になっていることが認められるが、C3
AH6 (〇印)のピーク以外は存在しない。300℃で
の焼成ではC3 AH6 (〇印)のピークは消滅し、C12
7 H(△印)及びCa(OH)2 (□印)のピークの
みが認められる。500℃での焼成ではCa(OH)2
(□印)のピークは消滅し、CaO(●印)のピークが
認められる。このように、C3 AH6 が分解してC12
7 Hになるのは300℃以上に加熱された場合である。
【0010】しかし本発明者らは、C3 AH6 を300
℃以上の高温で熱分解してC127Hにしなくても、C3
AH6 を200℃以上300℃未満の温度で焼成して
得られる非晶質生成物と生石灰の混合物は、高含水比の
軟弱土や汚泥処理用の組成物として優れた強度発現効果
を示すことを見いだした。
【0011】
【発明の実施の形態】Al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
含有してい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
面処理工程でできるアルミニウム塩類を多量に含有した
廃液を中和して排水する際に副生するスラッジであり、
多量の水酸化アルミニウムを多くはゲル状の形で含有し
ている。従って水酸化アルミニウム以外にも不純物が多
少含まれているため、一部はセメント等の窯業原料とし
て利用されているが、殆どは産業廃棄物として埋め立て
処分されているのが現状であり用途開発が望まれてい
る。また、CaO又はCa(OH)2 源については、通
常市販されている生石灰又は消石灰が原料として使用で
きる。
【0012】両者の反応は、反応式に従って常温で反応
させることも可能であるが、反応を促進するため50〜
100℃程度に加温する方法が望ましい。また、アルミ
スラッジは通常水分を20〜100%(外比)含んだ状
態で廃棄されるので、生石灰を添加し脱水を兼ねた反応
をさせることも可能であるし、アルミスラッジに更に水
分を添加し、スラリー状にしてから消石灰又は生石灰を
添加し、反応を早く完結させる方法も考えられる。この
ようにして得られたC3 AH6 を200℃以上300℃
未満の温度で焼成することにより、加熱温度及び加熱時
間に応じてC3AH6 は一部又は全部が非晶質となる。
本発明においては、これらをすべて非晶質生成物とい
う。
【0013】混合比は、C3 AH6 を200℃以上30
0℃未満の温度で焼成して得られる非晶質生成物100
重量部に対し生石灰10〜400重量部、(混合組成物
全量中、非晶質生成物91〜20重量%、生石灰9〜8
0重量%)、好ましくは30〜250重量部(混合組成
物全量中、非晶質生成物77〜29重量%、生石灰23
〜71重量%)が適当である。更に実際の使用において
は、本発明の土質安定処理用組成物に、さらにフライア
ッシュ、石粉水溶性高分子、高吸収性樹脂、下水汚泥焼
却灰等を添加して脱水性の向上や固化速度の調整をはか
ることも可能である。本発明の土質安定処理材の添加量
は対象土1立方メートル(m3 )当り20〜200kg
の範囲が適当である。
【0014】C3 AH6 を200℃以上300℃未満の
温度で焼成して得られる非晶質生成物と生石灰の混合物
を土質安定処理材として使用した場合(下記実施例1参
照)は、この非晶質生成物単独使用(比較例1参照)又
は生石灰単独使用(比較例4参照)の場合はもとより、
非晶質生成物と消石灰の混合物(比較例2参照)、非晶
質生成物と普通ポルトランドセメントの混合物(比較例
3参照)、C3 AH6を350℃で焼成して得られるC
127 HとCa(OH)2 の混合物を使用(比較例6参
照)、C3 AH6 を使用(比較例7参照)、或はC3
6 と生石灰の混合物を使用(比較例7参照)した場合
に比べて一軸圧縮強度が向上して、優れた土質安定処理
効果を示す。
【0015】以下実施例によって本発明組成物の具体例
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。
【0016】
【実施例1】アジテーター付きステンレス反応器(容量
30L)に、表1に示した成分のアルミスラッジ7.6
3kg、生石灰(CaO含有量92.3%)6.14k
g及び清水20Lを入れ50℃で24時間撹拌しながら
反応させた。反応後の組成物を粉末X線回折により調査
したところ、C3 AH6 の生成を確認した。反応物を脱
水した後、電気炉中で250℃、10時間加熱した。得
られた物質をディスクミルにより粉砕し1mm篩全通、
0.6mm篩74.8%通過、0.15mm篩56.3
%通過の粒度に調整した。この粒度調整品600gに生
石灰(原料に用いた生石灰)400gを混合した組成物
を製造した。これを含水比109%の関東ロームに対し
て100kg/m3 の割合で添加し土質安定処理を行っ
た。土質安定処理の評価は「セメント系組成物による安
定処理土の試験方法」により1日後、3日後、及び7日
後の一軸圧縮強度を測定した。結果を表2に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【比較例1】実施例1の粒度調整品のみを使用し実施例
1と同様な土質安定処理試験を行った。結果を表2に示
す。
【0019】
【比較例2】実施例1の粒度調整品600gに消石灰
(工業用消石灰JIS1号品)400gを添加混合した
組成物を製造し、これを使用して実施例1と同様な土質
安定処理試験を行った。結果を表2に示す。
【0020】
【比較例3】実施例1の粒度調整品600gに普通ポル
トランドセメント400gを添加混合した組成物を製造
し、これを使用して実施例1と同様な土質安定処理試験
を行った。結果を表2に示す。
【0021】
【比較例4,5】公知の土質安定処理用組成物である消
石灰(比較例4)、又は生石灰(比較例5)を実施例1
と同じ対象土に量を添加して混合し安定処理を行い安定
処理効果の比較を行った。結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【比較例6】実施例1と同様にして調製したC3 AH6
を脱水した後、電気炉で350℃で3時間加熱し熱分解
を行いC127 HとCa(OH)2 の混合物10.0k
gを得た。得られたC127 HとCa(OH)2 の混合
物をディスクミルにより粉砕し1mm篩全通、0.6m
m篩74.8%通過、0.15mm篩56.3%通過の
粒度に調整したものについて、実施例1と同様な土質安
定処理試験を行った。結果を表2に示す。
【0024】
【比較例7】実施例1と同様な方法で得られたC3 AH
6 を100℃で乾燥しただけで200℃以上での焼成を
行っていないものを用いて実施例1と同様な土質安定処
理試験を行った。結果を表2に示す。
【0025】
【比較例8】比較例7で使用したC3 AH6 600gに
生石灰(原料として用いた生石灰)400gを混合した
組成物を製造し、実施例1と同様な土質安定処理試験を
行った。結果を表2に示す。
【0026】
【実施例2】異なる対象土に使用した例を示す。実施例
1で得られた粒度調整品500gに生石灰(原料として
用いた生石灰)500gを混合した組成物を製造した。
これを含水比135%の火山灰質の建設汚泥に対して1
00kg/m3 の割合で添加し土質安定処理を行った。
土質安定処理の評価は実施例1と同様にして1日後、3
日後、及び7日後の一軸圧縮強度を測定した。結果を表
3に示す。
【0027】
【実施例3】実施例1で得られた粒度調整品900gに
生石灰(原料として用いた生石灰)100gを混合した
組成物を製造し、実施例2と同様な土質安定処理試験を
行った。結果を表3に示す。
【0028】
【実施例4】実施例1で得られた粒度調整品300gに
生石灰(原料として用いた生石灰)700gを混合した
組成物を製造し、実施例2と同様な土質安定処理試験を
行った。結果を表3に示す。
【0029】
【比較例9】実施例1で得られた粒度調整品のみを使用
し実施例2と同様な土質安定処理試験を行った。結果を
表3に示す。
【0030】
【比較例10】実施例1で得られた粒度調整品500g
に消石灰500gを添加混合した組成物を製造し、これ
を使用して実施例2と同様な土質安定処理試験を行っ
た。結果を表3に示す。
【0031】
【比較例11】実施例1で得られた粒度調整品500g
に普通ポルトランドセメント500gを添加混合した組
成物を製造し、これを使用して実施例2と同様な土質安
定処理試験を行った。結果を表3に示す。
【0032】
【表3】
【0033】表3から明らかなように、250℃焼成品
(粒度調整品)単独(比較例9)、250℃焼成品(粒
度調整品)と消石灰の5:5混合物(比較例10)、又
は250℃焼成品(粒度調整品)と普通ポルトランドセ
メント5:5の混合物(比較例11)を使用した場合に
比べて、250℃焼成品(粒度調整品)と生石灰の5:
5混合物(実施例2)では一軸圧縮強度が向上し、優れ
た土質安定効果を示している。又250℃焼成品(粒度
調整品)と生石灰の9:1混合物(実施例3)や250
℃焼成品(粒度調整品)と生石灰の3:7混合物(実施
例4)も優れた土質安定効果を示している。
【0034】
【発明の効果】高含水比の軟弱土や、汚泥に対して、従
来より使用されているセメントや生石灰、消石灰よりも
優れた安定処理効果がえられ、施工上組成物の添加量の
削減等の経済的効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】C3 AH6 及びその200℃、250℃、30
0℃、500℃における焼成生成物の粉末X線回折図で
ある。
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 17/06 C04B 28/06 C09K 17/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3CaO・Al23 ・6H2 Oを20
    0℃以上300℃未満の温度で焼成して得られる非晶質
    生成物と生石灰の混合物であることを特徴とする土質安
    定処理用組成物。
  2. 【請求項2】 3CaO・Al23 ・6H2 Oを20
    0℃以上300℃未満の温度で焼成して得られる非晶質
    生成物100重量部と生石灰10〜400重量部との混
    合物である請求項1に記載の土質安定処理用組成物。
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