JP3756262B2

JP3756262B2 - 遅延性生石灰の製造法、及び土質改良剤の製造法

Info

Publication number: JP3756262B2
Application number: JP24264596A
Authority: JP
Inventors: 恒史山口; 信杉山; 勝正永渕
Original assignee: Ube Material Industries Ltd
Current assignee: Ube Material Industries Ltd
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1060431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な遅延性生石灰の製造法、そしてその遅延性生石灰を利用する土質改良剤の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石灰類、すなわち消石灰や生石灰を土質改良の目的で土壌に混合する技術は従来より知られている。このうち、消石灰は、我が国に多い高含水比粘土類の土質改良には余り有効でないため、我が国では土質改良の目的で、生石灰が多く用いられている。
生石灰を用いる代表的な土質改良操作は、改良対象の土壌を一旦別の場所あるいは混合装置に移し、これに少量の生石灰を添加混合し後、その混合物を改めて土壌を埋め戻す方法である。この操作において重要なことは、土壌と生石灰の混合中には生石灰の反応が殆ど進行することなく、一方、混合土壌を埋め戻した後には、生石灰の反応が速やかに進行し、比較的短時間のうちに、土壌が高い圧縮強度を示すようになることである。
【０００３】
前記のように、我が国の土壌は水分含有量が高い。このため、上記の操作により土壌と生石灰とを混合すると、その生石灰と土壌中の水が速やかに反応（水和反応）するため、混合中に土壌の硬化が進行し易いという問題がある。
このような土壌と生石灰との早すぎる水和反応（消化）を防止するための方法は既にいくつか提案されている。
例えば、特開昭４９−４０２９９号公報、そして特開昭５１−２９３９７号公報に記載の発明では、重油、アスファルト、タール、ピッチ、ポリエチレンワックス、パラフィン、トルエン、脂肪酸、ポリビニールアルコール等の被覆形成物中に、塊状、粒状、粉状、または造粒生石灰を浸漬させて、その被覆形成物を生石灰内部に浸透させるか、表面皮膜を作るなどの方法により、生石灰の水和反応の遅延化を図っている。
【０００４】
また、特開昭５７−１００６０号公報には、ホスホノアルカンカルボン酸、ホスホノアルケンカルボン酸、それらの塩、糖りん酸およびその塩のうちの少なくとも一種を主剤とする生石灰の消化遅延剤が記載されている。
さらに、特開昭５７−１１９８５１号公報には、水溶性ないし水分散性のリン酸エステルを酸化カルシウムや酸化マグネシウムの水和反応の遅延剤として用いることの記載がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような公知の被覆方法によった遅延化生石灰は、その水和反応の遅延化作用は優れているが、内部の生石灰が土壌中の水分と接触しにくいため、相当時間経過後も充分な水和反応が起こりにくく、従って、土壌として埋め戻した後も充分な圧縮強度が発現しにくいという問題がある。
また、被覆剤として重油やアスファルト、パラフィンワックスなどの鉱物性疎水材料を用いた場合には、それらの被覆剤が土壌中に長期間残留するため、土壌の汚染につながりやすいという問題もある。
あるいは、ホスホノアルカンカルボン酸などの被覆剤は、改めて合成する必要があるため、土壌処理コストの上昇に結び付くという問題もある。
【０００６】
従って、本発明は、これまでに知られている遅延性生石灰よりも、製造が容易で、水和反応遅延性が高く、一方で所定時間の経過後には、高い圧縮強度を示す遅延性生石灰を提供することを主な目的とする。
【０００７】
また、本発明は、土壌に添加混合した場合、その土壌中に長期間残留することなく、容易に分解する材料で処理された土質改良剤として有用性の高い遅延性生石灰を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、土壌に添加混合した場合、その土壌中に残留した場合でも環境汚染を引き起こしにくい遅延性生石灰を主成分として含む土質改良剤を提供することも、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉末状もしくは粒子状の生石灰と、その生石灰に対して０．１〜５重量％の範囲の量の脂肪酸もしくはその誘導体とを混合した後、その混合物に、含有されている生石灰に対して１〜１０重量％の範囲の量の水を添加し、この水分含有混合物を７０℃以上の温度で混合することを特徴とする生石灰表面が部分的に露出されている状態で脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されてなる、粉末状もしくは粒子状の土質改良剤用遅延性生石灰の製造法にある。
【０００９】
本発明は、下記の土質改良剤の製造法にもある。
【００１０】
すなわち、本発明はまた、粉末状又は粒子状の生石灰と、その生石灰に対して０．１〜５重量％の範囲の量の脂肪酸もしくはその誘導体とを混合した後、その混合物に、含有されている生石灰に対して１〜１０重量％の範囲の量の水及び生石灰に対して０．２〜５重量％の範囲の量のポリテトラフルオロエチレンを添加し、この水分含有混合物を７０℃以上の温度で混合することを特徴とする、生石灰表面が部分的に露出されている状態で脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されてなる粉末状もしくは粒子状の遅延性生石灰を主成分とし、その生石灰に対して０．２〜５重量％の範囲の量のポリテトラフルオロエチレンを含む土質改良剤の製造法にもある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の製造法により得られる遅延性生石灰は、上記のように、生石灰表面が部分的に露出されている状態で脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されてなる粉末状もしくは粒子状の遅延性生石灰にあり、そのまま土質改良剤として用いることができる。また、土壌処理時の発塵を抑制したい場合には、この遅延性生石灰に少量のポリテトラフルオロエチレンを添加混合して土質改良剤とすることもできる。
【００１２】
本発明で被覆対象とされる生石灰としては、従来から土質改良剤として用いられている、平均粒子径が１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下の粉末状あるいは粒子状の生石灰を利用することができる。
【００１３】
本発明で生石灰を被覆するために用いる被覆材料は、脂肪酸もしくはその誘導体である。脂肪酸は、動物もしくは植物から直接、あるいは植物もしくは動物に含まれる油脂の加水分解などの方法により容易に得ることができ、自然環境において容易に分解する。このため、土壌処理に用いた場合には、速やかに分解しやすく、また仮に土壌中に残留していても土壌の汚染を引き起こしにくい。
脂肪酸としては、炭素数８〜２２程度の直鎖もしくは分岐鎖の、飽和もしくは不飽和の脂肪酸が用いられる。その例としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、リノレイン酸などを挙げることができる。
脂肪酸の誘導体としては、脂肪酸のエスエル、特にトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドなどの油脂、そして脂肪酸アミドなどを挙げることができる。これらの脂肪酸誘導体は、そのもの自体が動物あるいは植物から取り出されるか、あるいはそれらから容易に製造することができる。それらのなかでも好ましいのは、大豆油、コーン油、米糠油、ひまし油などの植物油である。
【００１４】
本発明の製造法により得られる粒子状もしくは粉末状の遅延性生石灰は、その粒子表面の全面が脂肪酸あるいはその誘導体に被覆されているのでは無く、生石灰表面が部分的に露出した状態で部分的に被覆されていることを特徴とする。すなわち、このような部分被覆により、生石灰の遅延性（反応遅延性）を適度なレベルに調整することが可能となる。例えば、土壌との混合操作が短時間で済むような場合には、被覆材料を少量として、生石灰の表面露出量を多くして、比較的早期に水和反応が進行するようにすればよく、一方、土壌との混合操作が比較的長時間かかるような場合には、被覆材料による被覆量を多めにして、水和反応の進行あるいは開始を遅らせることが可能となる。ただし、いずれにしても生石灰の露出表面を有している必要があり、この露出表面の存在のために、土壌との混合の後に地面に埋め戻した後は、速やかに水和反応による硬化が進行し、充分な圧縮強度を示すようになる。
【００１５】
脂肪酸もしくはその誘導体で部分的に被覆した生石灰粒子（あるいは粉末）を得るためには、従来から利用されている生石灰粒子の被覆剤もしくは被覆剤溶液への浸漬操作は不適当である。このため、本発明では遅延性生石灰を、次のような方法で製造する。
【００１６】
先ず、粉末状もしくは粒子状の生石灰と、その生石灰に対して０．１〜５重量％（好ましくは、０．２〜３重量％、さらに好ましくは０．５〜２重量％）の範囲の量の脂肪酸もしくはその誘導体とをそれぞれ秤量し、ついでそれらをよく混合（一次混合）する。そして、その一次混合物に対して、その中に含有されている生石灰に対して１〜１０重量％（好ましくは、２〜５重量％）の範囲の量の水を添加し、この水分含有混合物を７０℃以上（好ましくは、８０〜１２０℃）の温度で混合（二次混合）する方法。この二次混合に際しての少量の水の添加は、生石灰粒子表面と水とを反応（水和反応）させて水和熱を発生させ、この水和熱により、生石灰混合物中で脂肪酸もしくはその誘導体の流動性を上げて、生石灰粒子の表面に均一に点在（あるいは島状に分布）させることを目的として行なわれる。なお、必要に応じて補助的な加熱を行なっても良いことは勿論である。
生石灰と、脂肪酸もしくはその誘導体との混合は、例えば、パドル方式、スクリュー方式、あるいは円錐型スクリュー方式の混合機、または撹拌型混合機などの公知の混合機を利用して実施することができる。
【００１７】
本発明の製造法により得られる粒子状もしくは粉末状の遅延性生石灰は、所望により、公知のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの発塵抑制剤を添加して、土質改良剤としてもよい。すなわち、微粒子状の生石灰粉末は、発塵し易いことから、その発塵を抑制するために上記のポリテトラフルオロエチレンのような発塵抑制剤を少量添加することが知られており、本発明の製造法により得られる遅延性生石灰を主成分とする土質改良剤においても、そのような発塵抑制剤を併用することが有利である。特に、ポリテトラフルオロエチレンは、その少量を生石灰粉末と混合した状態で加熱し、フィブリル化させることによって、生石灰粉末の発塵を効果的に抑制することが知られている。従って、本発明においても、ポリテトラフルオロエチレンをフィブリル化して用いることが有利である。そして、本発明の土質改良剤の製造に際しては、二次混合の前の水の添加時にポリテトラフルオロエチレンを添加して、生石灰の発熱を利用してポリテトラフルオロエチレンのフィブリル化を起こさせることが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンは、生石灰量に対して０．２〜５重量％の量で用いることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
［実施例１］
生石灰（平均粒子径：１ｍｍ以下）４００ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで４ｋｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１２ｋｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１１０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が１重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
【００１９】
［実施例２］
生石灰（平均粒子径：１ｍｍ以下）４００ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで８ｋｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１２ｋｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１１０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が２重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
【００２０】
［実施例３］
生石灰（平均粒子径：１ｍｍ以下）４００ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで１６ｋｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１２ｋｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１１０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が４重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
【００２１】
［実施例４］
生石灰（平均粒子径：１ｍｍ以下）４００ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで１６ｋｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１２ｋｇの水と０．１２ｋｇのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１１０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が４重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰とフィブリル化したＰＴＦＥを含む組成物を得た。
【００２２】
［実施例５］
生石灰（微粒子粉末）５ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで２５ｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１５０ｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１００℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が０．５重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
【００２３】
［実施例６］
生石灰（微粒子粉末）１０ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで１５ｇのステアリン酸を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に３００ｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時において水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１２０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う、表面が０．１５重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
【００２４】
［生石灰の遅延性の評価］
（１）遅延性の評価方法
未処理の生石灰、および実施例１、３〜６でステアリン酸部分被覆処理した生石灰の水和遅延性を、生石灰試料２５ｇを３０℃の水５００ｍＬ中に懸濁させて測定試料を調製し、この測定試料の作成後、連続攪拌を続けながら一定時間毎に、４規定塩酸で滴定して、塩酸消費量を測定し、記録した。
（２）遅延性の評価結果
各生石灰試料の塩酸消費量の測定結果を図１にグラフで示す。この図１のグラフから、本発明の製造法により得られた遅延性生石灰の遅延挙動は明らかである。
【００２５】
［生石灰添加土壌の時間経過後の圧縮強度の発現の評価］
（１）粘性土
自然含水比１２０％、湿潤密度１．３０ｋｇ／Ｌの自然土に、未処理生石灰および実施例３で調製したステアリン酸部分被覆生石灰を、それぞれ５０ｋｇ／ｍ³ 、１００ｋｇ／ｍ³ 、１５０ｋｇ／ｍ³ 添加混合し、直径５ｃｍのモールドを利用して供試体を作製し、それらを恒温恒湿室（２０℃、８０％ＲＨ）に７日間保存して、養生させ、その後、一軸圧縮強度を測定した。その結果を下記の第１表に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
上記の結果から、本発明の製造法により得られた遅延性生石灰は、無処理生石灰に比較しても、より優れた圧縮強度付与効果を示すことが分かる。
【００２８】
（２）砂質土
自然含水比２８％、湿潤密度１．７９ｋｇ／Ｌの自然土に、未処理生石灰および実施例４で調製したステアリン酸部分被覆生石灰を、それぞれ４０ｋｇ／ｍ³ 、８０ｋｇ／ｍ³ 、１２０ｋｇ／ｍ³ 添加混合し、直径１５ｃｍのモールドを利用して供試体を作製し、それらを恒温恒湿室（２０℃、８０％ＲＨ）に７日間保存して、養生させ、その後、ＣＢＲ値を測定した。その結果を下記の第２表に示す。
【００２９】
【表２】

【００３０】
上記の結果からも、本発明の製造法により得られた遅延性生石灰は、無処理生石灰に比較しても、より優れた圧縮強度付与効果を示すことが分かる。
【００３１】
［実施例７］
生石灰（平均粒子径：１ｍｍ以下）４００ｋｇを秤量し、混合機に投入し、次いで４ｋｇの大豆油を添加し、２分間かけて一次混合を行なった。この一次混合物に１２ｋｇの水を加えて二次混合した。この二次混合時に水和反応による発熱が見られ、混合物の温度は約１１０℃にまで上昇した。この二次混合を５分間実施して、本発明に従う表面が１重量％のステアリン酸で部分的に被覆された遅延性生石灰を得た。
この実施例７で得られた大豆油処理の遅延性生石灰を、前記の各種の評価試験に掛けて遅延性と発現する圧縮強度を測定したところ、同量のステアリン酸処理の場合と同様な結果が得られた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の製造法により得られる脂肪酸もしくはその誘導体で表面を部分的に被覆処理された生石灰粉末もしくは粒子は、土壌と混合した場合、優れた遅延性を示し、また処理後に発現する圧縮強度も、無処理の生石灰使用時よりも高くなる。さらに、本発明の遅延性生石灰の製造に用いる脂肪酸もしくはその誘導体は土壌中で容易に分解する点で有利であり、またそのまま残留した場合でも、土壌汚染を引き起こしにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造法により得られた遅延性生石灰の遅延効果を示すグラフである。

Claims

粉末状もしくは粒子状の生石灰と、その生石灰に対して０．１〜５重量％の範囲の量の脂肪酸もしくはその誘導体とを混合した後、その混合物に、含有されている生石灰に対して１〜１０重量％の範囲の量の水を添加し、この水分含有混合物を７０℃以上の温度で混合することを特徴とする生石灰表面が部分的に露出されている状態で脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されてなる粉末状もしくは粒子状の土質改良剤用遅延性生石灰の製造法。
粉末状又は粒子状の生石灰と、その生石灰に対して０．１〜５重量％の範囲の量の脂肪酸もしくはその誘導体とを混合した後、その混合物に、含有されている生石灰に対して１〜１０重量％の範囲の量の水及び生石灰に対して０．２〜５重量％の範囲の量のポリテトラフルオロエチレンを添加し、この水分含有混合物を７０℃以上の温度で混合することを特徴とする、生石灰表面が部分的に露出されている状態で脂肪酸もしくはその誘導体により被覆されてなる粉末状もしくは粒子状の遅延性生石灰を主成分とし、その生石灰に対して０．２〜５重量％の範囲の量のポリテトラフルオロエチレンを含む土質改良剤の製造法。