JP4108883B2 - 土質改良材および土質改良方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は土質改良材および該土質改良材を使用した土質改良方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
建設現場から出る建設発生土は、今までは産業廃棄物扱いとされてきたが、近年諸事情から、土質を改良することで良質再生土として、道路の盛土、地下配設物の埋め戻し、堤防、宅地等の造成に再度利用されるようになってきた。
建設発生土は建設省により、第１種建設発生土から第４種建設発生土と泥土に区分され、土質区分により用途も限定されている。
一方最近、深刻な環境汚染を惹起するアスベストを補強材として使用しているセメント板に代えて、環境に悪影響を及ぼさない木片、パルプ、有機繊維等を補強材として使用した木質セメント板が外壁材等の建築板として多用されている。
このような木質セメント板の製造工程において端切れ等の廃材が排出され、また建物の建築現場、改修現場、取壊し現場等からも該木質セメント板の廃材が多量に排出される。
【０００３】
【従来の技術】
上記建設発生土を再度利用する場合には、発注者の提示する規格あるいは土質によって、該建設発生土の土質を改良する必要がある。該土質改良は土壌に土質改良材を混合することによって行われるが、従来このような土質改良材としては石灰系、水ガラス、セメント系等が提供されている。
一方従来、製造工程内において排出されている木質セメント板の廃材は粉砕して木質セメント板の原料に増量材として添加することによって再利用する方法が提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の土質改良材によって土質を改良した土壌にあっては、該土質改良材が高アルカリ物質であるために地下水にアルカリが溶出したり、降雨時に高いｐＨの雨水が流れ出したりして近隣に田畑があると植生に悪影響をもたらす等の問題が起る場合がある。一方該木質セメント板の廃材粉砕物は硬化性に乏しいため、木質セメント板の原料に多量に添加すると製品強度を低下させたり、寸法安定性、耐凍性等の耐久性を劣化させるので、該廃材粉砕物の多量の再利用は期待出来なかった。
このような事情から、建物の建築現場、改修現場、取壊し現場等から排出される廃材は回収再利用される道もなく、産業廃棄物として処理されるしか方法がなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したように多量に発生している建設発生土を改良して再利用等を向上させることを目的とし、更に上記木質セメント板の廃材を有効に再利用することをも目的とするものであり、セメント系材料と、ケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料と、木質系材料とを含有する混合物からなる土質改良材およびセメント系材料と、ケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料と、木質系材料とを含有する混合物の硬化物を粉砕して粉砕物とした土質改良材を提供することを骨子とする。
そして該硬化物は木質セメント板の廃材であることが望ましい。
また、本発明にあっては、上記硬化物の粉砕物には更にセメント系材料、ケイ酸質材料、ポゾラン質材料からなる組から選ばれた一種または二種以上の材料を添加混合してもよい。そして該粉砕物の粒径は２．０mm以下であることが望ましい。
木質セメント板廃材を硬化物として使用する場合には、該粉砕物にはアスベストが含有されていない。
本発明の土質改良材には木質材料が含有されているが、該木質系材料は全体の３５重量％以下の量で含まれていることが望ましい。
更に本発明においては、上記土質改良材を建設発生土に７．５重量％以下の量で添加することを特徴とする土質改良方法が提供される。該方法において、対象とする建設発生土は第４種以上であることが望ましい。
本発明を以下に詳細に説明する。
【０００６】
本発明に使用されるセメント系材料としては、例えばポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等がある。
【０００７】
本発明に使用されるケイ酸質材料としては、例えばシリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、水ガラス、シリカヒューム、マイカ、ケイ藻土、ドロマイト、フライアッシュ等がある。
【０００８】
本発明に使用されるポゾラン質材料としては、例えば高炉スラグ、軽炉スラグ、フライアッシュ、ケイ藻土、白土等がある。
【０００９】
本発明に使用される木質材料としては、例えば木粉、木毛、木片、木質繊維、木質パルプ、木質繊維束、ストランド等がある。
【００１０】
本発明の土質改良材には更にシラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン等の無機質発泡体、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム等の無機質混和剤やポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、アセテート繊維等の有機繊維質、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、ロックウール等の無機繊維質等が添加されてもよい。
【００１１】
本発明の土質改良材において、上記セメント系材料とケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料との混合比率は通常３０：７０〜７０：３０重量比、望ましくは４０：６０〜６０：４０重量比とされ、また木質材料は改良材全体の３５重量％以下、望ましくは３０重量％以下の量とされる。
本発明の土質改良材としては、更に上記材料の混合物の硬化物を粉砕した粉砕物も使用される。このような硬化物として望ましいものは、外壁材等の建築板として使用されているアスベストを含んでいない木質セメント板であり、特に該木質セメント板の廃材が望ましい。該廃材は例えば該木質セメント板の製造工程、建物の建築現場、改修現場、取壊し現場等から排出される。
【００１２】
本発明の木質セメント板は、上記原料の混合物を型板や搬送板等の基板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを水分存在下に圧締養生硬化せしめる半乾式法あるいは乾式法、上記原料の混合物を水に分散させたスラリーを抄造脱水してマットをフォーミングし、該マットを圧締養生硬化せしめる湿式法、原料と水を混練しその混合物を押出成型する押出成型法等によって製造され、通常該木質セメント板中に上記補強材は３５重量％以下、望ましくは３０重量％以下の量で含まれ、該木質セメント板の絶乾比重は通常０．７〜１．４である。
【００１３】
該木質セメント板の廃材は上記したように製造工程や建築現場等から排出されるが、該廃材はハンマーミル、竪型ローラミル等で通常２mm以下好ましくは１mm以下の粒径に粉砕される。該廃材粉砕物の望ましい粒度分布は２００メッシュ以下の粒径のもの２０〜３０重量％、３６メッシュ〜２００メッシュの範囲の粒径のもの４０〜６０重量％、３６メッシュ以上の粒径のもの２０〜３０重量％である。
【００１４】
本発明の土質改良材は発生土に対して７．５重量％以下、望ましくは５重量％以下の量で混合されるが、発生土の含水率および所望のＣＢＲ値によって添加量を決定する。本発明の対象となる建築発生土は主として第４種以上である。
【００１５】
本発明の土質改良材で安定処理された発生土は、例えば道路側部に下水管、光ファイバー、通信線、電線等の保護管等を配設する場合において、配管溝を掘設し、該配管溝内に各種管を配設してから埋め戻すための埋め戻し用土として再利用される。本発明の土質改良材を該配管溝を掘設した時の発生する発生土に混合すると、該発生土を上記埋め戻し用の土として使用することが出来るようになる。
該配管溝は上記土で埋め戻した上に砕石層を形成し、その上にアスファルト等の舗装を施して路盤を形成する。
【００１６】
また、本発明の土質改良材は、建築発生土に適切な量を混合することにより、道路の路体盛土、路床盛土、路盤盛土に使用することが出来る。
例えば，ＣＢＲ値が６の建築発生土に、該土質改良材を３重量％添加混合すると，ＣＢＲ値は３５となり、路盤下層の材料規定の値を満たし、該土質改良材を１．０重量％添加すると、ＣＢＲ値は２２となり、路床上部の材料規定値を満たすことが出来る。
その他、道路以外にも、土木構造物・水面埋立の裏込め材や、高規定堤防・一般堤防の盛土、宅地造成・公園緑地造成の盛土にも使用することが出来る。
【００１７】
【作用・効果】
本発明の土質改良材には主成分として、セメント系材料、ケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料、そして木質系材料が含まれる。
このような成分を含む土質改良材を添加することによって、建設発生土の含水比が低下し、土粒子周囲のイオン交換が行われ、土粒子の団粒化によって土質物性が改善され、そして該発生土に含まれる水存在下において、セメント系材料とケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料との硬化反応によって発生土が硬化し強化される。
【００１８】
木質セメント板のような上記材料の混合物の硬化物の場合には、粉砕により表面に未反応セメントクリンカーが露出し、該土質改良材を建設発生土と混合したとき、該発生土に含まれる水と該未反応セメントクリンカーとが反応して、発生土が硬化し強化される。
しかし、本発明の土質改良材にはセメント系材料と共にケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料が含まれているので、セメント系材料のアルカリは上記ケイ酸質材料やポゾラン質材料に取り込まれ、アルカリ溶出量はセメント系処理材単独使用の場合よりも格段に少なくなる。更に木質セメント板の廃材のような硬化物を使用する場合には、該土質改良材中に含まれているセメント系材料は大部分水和硬化が終了しているので、未硬化セメント系の処理材と比較するとアルカリ溶出量は非常に少なく、土に混合してもその周辺にアルカリ公害を及ぼす心配はない。
【００１９】
また、土質改良材中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンが、発生土中のシリカやアルミナ成分と反応して、ポゾラン反応により、ケイ酸カルシウム水和物や、アルミン酸カルシウム水和物などが生成されて被処理土壌を強化される。
また、最も特筆すべきことは本発明の土質改良材には、木質系材料が含有されていることである。
【００２０】
上記木質材料自体には補強効果があることはもちろんだが、一番の特徴は発生土の余剰水が一時的に木質系材料に吸収され、全体としての水分量は変わらないが、発生土のみの含水比は低くなり、発生土の初期硬化・強化そして締め固めが円滑に行われる。
更に地盤締め固めの後は該木質系材料が一時的に取り込んだ余剰水が徐々に吐き出され、本発明の土質改良材に含まれるセメント系材料あるいは硬化物の場合には上記未反応セメントクリンカーと反応して徐々に強度が増大する。
【００２１】
上記したように本発明の土質改良材を使用すれば、配管溝等を掘設したときに発生する発生土を直ちに埋め戻し用の改良土に使用することが可能になることはもちろん、本発明の土質改良材を適切な量で添加することにより、路体、路床、路盤等の盛土にも使用することが可能になることである。かくして本発明では建設発生土を処理する手間が省略出来再利用効率が向上する。
そして本発明の土質改良材では、木質セメント板廃材粉砕物を大量に使用することが出来るから、該廃材の再利用効率が大幅に向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
下記の組成の土質改良材を調製する。
ポルトランドセメント ４０重量％
ケイ石粉 ３５重量％
ケイソウ土 １０重量％
木粉 １５重量％
上記土質改良材を含水率１４．０％の建設発生土に１重量％混合したところ、混合後の含水率は１２．７％に低下した。このように改良した土壌の乾燥密度は１．８８４g/cm³ であり、設計ＣＢＲ値は３７、吸水膨張試験における吸水膨張率は０．０３％であり、路床上部に適応可との評価を得た。
〔実施例２〕
木質セメント板の廃材をハンマーミルで粗粉砕し、これを更に竪型ローラーミルで再粉砕し、篩分けして得られる粒径１．０mm以下の微砕粉とし、これを掘削した発生土と表１に示す割合で混合し、試験体を成形後４日水浸させ、貫入試験を行い圧縮強度を測定し、設計ＣＢＲ値を算出した。結果を表１に示す。
【００２３】
〔比較例〕
掘削残土のみの発生土で実施例と同様に圧縮強度をを測定し、設計ＣＢＲ値を算出した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１から明らかなように本発明の木質セメント板廃材の粉砕物を添加しない比較例は、路床下部の適応ＣＢＲ値しか得られないが、添加したものは添加量に応じてＣＢＲ値が向上し、路床上部の適応ＣＢＲ値が得られるように土質が改善された。

Claims (3)

1. セメント系材料と、ケイ酸質材料および／またはポゾラン質材料と、３５重量％以下の木質系材料とを含有し、アスベストを含有しない混合物の硬化物である木質セメント板の廃材を粉砕して得られた粉砕物からなる土質改良材であり、
   上記粉砕物の粒径は２．０ mm 以下であり、かつ、２００メッシュ以下の粒径を２０〜３０重量％、３６メッシュ〜２００メッシュの粒径を４０〜６０重量％、３６メッシュ以上の粒径を２０〜３０重量％含むこと
   を特徴とする土質改良材。
2. 請求項１に記載の粉砕物に、更にセメント系材料、ケイ酸質材料、ポゾラン質材料からなる組から選ばれた一種または二種以上の材料を含むことを特徴とする土質改良材。
3. 請求項１または２に記載の土質改良材を第４種以上の建設発生土に７．５重量％以下の量で添加することを特徴とする土質改良方法。