JP4225560B2 - 土壌固化材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌固化材に関し、特に、固化処理した土壌の強度が良好で、且つアルカリ性を抑えることのできる土壌固化材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
軟弱土壌の土質改良には、土壌固化材を使用する固化処理が施される。また、軟弱土壌地域の改良利用ではなく、その地域の土木工事等に伴って発生する浚渫土を搬出する場合にも、土壌固化材を使用して固化処理を施した後、その搬出を行うことが成されている。
【０００３】
上記したようないずれの目的の場合においても、土壌固化材には、固化後の土壌が目的に合った十分な強度を有していること、適度な固化速度を有していること、更には固化処理した土壌が環境に悪影響を及ぼすものではないこと等の特性が要求される。
【０００４】
ここで、従来、上記軟弱土壌等の固化処理に使用させている土壌固化材としては、主に含まれている水硬性成分によって、セメント系、石灰系、更には近年においては酸化マグネシウム系のものが存在する。
【０００５】
しかし、セメント系及び石灰系固化材にあっては、該固化材の主成分であるセメント、生石灰、消石灰等はそれ自体が強アルカリであるため、該固化材を使用して固化処理した土壌は高いｐＨ値（ｐＨ１２〜１３）を示し、この改良土壌に雨水や地下水等が浸透することにより生じる浸出水が周辺環境や植生に悪影響、即ちアルカリ公害を引き起こす憂いがあった。
【０００６】
また、酸化マグネシウム系の固化材は、酸化マグネシウムがｐＨ値の低い材料であるため、酸化マグネシウム系固化材を用いた改良土壌のｐＨ値は、上記したセメント系或いは石灰系固化材を用いた場合に比して１〜３低下し、アルカリ公害を引き起こす憂いが少ないものとはなるが、酸化マグネシウムは、反応速度が遅いために初期強度の発現が悪く、また土質や温度による強度低下も著しいことから、酸化マグネシウム系固化材は、種々のものが提案されている（例えば、特開２０００−２３９６６０、特開２０００−１０９８３０等）が、発現強度の点いおいて未だ課題を有しているものであった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、発現強度に優れていると共に、低アルカリの改良土壌が得られる土壌固化材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水硬性を有し、且つ低アルカリ型の材料である酸化マグネシウムに、特定の材料を添加混同すると、発現強度に優れていると共に、低アルカリの改良土壌が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、純度８０％以上、且つブレーン値２０００ｃｍ ² ／ｇ以上の軽質酸化マグネシウム１００重量部と、硫酸カルシウム又は硫酸マグネシウム５〜２０重量部とからのみ成ることを特徴とする土壌固化材である（請求項１）
【００１０】
ここで、上記酸化マグネシウムと硫酸塩である硫酸カルシウム又は硫酸マグネシウムとの割合を、酸化マグネシウム１００重量部に対し、硫酸塩５〜２０重量部としたのは、酸化マグネシウムに対する硫酸塩の割合が、上記した範囲を逸脱する場合には、いずれも改良土壌の発現強度が低くなるためである。
【００１１】
また、上記本発明において使用する酸化マグネシウムは、軽質酸化マグネシウムとした。
これは、酸化マグネシウムは、主として炭酸マグネシウム、或いは水酸化マグネシウムを焼成することにより製造され、その焼成温度により軽質酸化マグネシウム（軽焼マグネシウム）と重質酸化マグネシウム（硬焼マグネシウム）の２種に大別されるが、後者の重質酸化マグネシウムは、水和活性に乏しく、目的強度への到達に長時間を要するためである。
また、使用する酸化マグネシウムは、純度が高く（例えば、純度８０％以上）、且つ粒度が細かい（例えば、ブレーン値２０００ｃｍ2 ／ｇ以上）ものが水和反応が良好に行われるために、純度８０％以上、且つブレーン値２０００ｃｍ ² ／ｇ以上のものを使用する。
【００１２】
更に、上記本発明において使用する硫酸塩は、硫酸カルシウム又は硫酸マグネシウムとした。
これは、硫酸塩と結合している陽イオンが、強塩基の塩、例えばカリウム、ナトリウム等である場合には、これらの硫酸塩（例えば、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム）を添加すると、酸化マグネシウムの水和反応を阻害し、逆に発現強度を低下させてしまう場合がある。
これに対し、弱塩基である硫酸カルシウム、硫酸マグネシウムは、酸化マグネシウムの水和促進剤として確実に作用し、強度的に十分な改良土壌が得られる。
なお、硫酸カルシウムの中でも、硫酸カルシウム０．５水和物（半水石こう）は、初期に硫酸カルシウム０．５水和物の水和反応が生じるため、速硬型の土壌固化材とする場合には好ましい。
【００１３】
上記した本発明に係る土壌固化材は、軽質酸化マグネシウム１００重量部と、硫酸カルシウム又は硫酸マグネシウム５〜２０重量部とからのみ成るものであり、これらの成分のみを有する土壌固化材であっても、十分にその性能を発揮する。
【００１４】
また、上記した本発明に係る土壌固化材は、単なる各成分の混合物であるため、その調製にあたっては、ミキサー等の公知の混合機を用いて公知の方法で調製すれば良く、また、場合によっては各成分を個々に対象土壌に添加しても良い。
【００１５】
更に、上記した本発明に係る土壌固化材を使用し、土壌の改良を行うにあたっては、水を加えてスラリー状としたものを対象土壌に添加混合するスラリー添加の方法が良く、また、その際の対象土壌に対する本発明に係る土壌固化材の添加量は、対象土壌の性状や施工条件、更には要求される改良土壌の強度にもよるが、一般に対象土壌１ｍ³に対して、５０〜３００ｋｇ添加すれば良い。
【００１６】
【試験例】
以下、上述した本発明に係る土壌固化材を見出した試験例につき説明する。
【００１７】
〔使用原料〕
酸化マグネシウム：軽質酸化マグネシウム（関東化学社製、試薬１級）
硫酸塩：二水石こう（関東化学社製、試薬１級）
無水石こう（第一セメント社製、工業製品）
半水石こう（関東化学社製、試薬１級）
硫酸マグネシウム（関東化学社製、試薬１級）
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
【００１８】
〔固化材の調製〕
上記原料を、表１に示す割合で各々ヘンシェルミキサーによって３分間混合し、固化材を調製した。
【表１】

【００１９】
〔土壌の改良〕
関東ローム（多摩産、土の湿潤密度：１．４０g/cm^３、土の含水比：１４０％、土のｐＨ：６．９）１リットルに対し、上記調製した固化材を各々１５０ｇ添加し、ホバートミキサーによって２分間混合した。
混合後の土壌を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱型枠に充填し、１日後に脱型し、その後２０℃で７日間湿空養生した。
【００２０】
〔改良土壌の評価〕
▲１▼ 圧縮強度 ：養生後の各改良土壌に対し、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準じて、材令７日の一軸圧縮強度を測定した。
▲２▼ ｐＨ値 ：上記一軸圧縮試験を終えた各改良土壌を用い、ＪＧＳ「土懸濁液のｐＨ試験方法」に準じて、各改良土壌のｐＨ値を測定した。
各測定結果を、表２に示す。
【表２】

【００２１】
表２から、固化材としてセメント（普通ポルトランドセメント）を用いた場合には、改良土壌のｐＨ値は１３程度と高い数値を示したが、酸化マグネシウムを主成分とする固化材を用いた場合には、改良土壌のｐＨ値が１０前後と成ることが判明した。
また、酸化マグネシウム単独では、改良土壌の強度が十分には得られないが、硫酸塩を添加することにより、改良土壌の強度増加が顕著に見られ、またｐＨ値も酸化マグネシウム単独の場合と同等若しくはそれ以下と成ることが判明した。上記のことから、酸化マグネシウムと硫酸塩とを主成分とする固化材は、発現強度に優れていると共に、低アルカリの改良土壌が得られることが判明した。
なお、硫酸塩の酸化マグネシウムへの添加量としては、酸化マグネシウム１００重量部に対し、硫酸塩０．５〜３０重量部が適当であり、より好ましくは、硫酸塩５〜２０重量部であることも判明した。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明した本発明に係る土壌固化材によれば、ｐＨ値の低い改良土壌が得られ、従来のセメント系或いは石灰系固化材においては懸念されていたアルカリ公害を引き起こす可能性が低く、且つ従来の酸化マグネシウム系固化材に比して発現強度に優れているため、土壌の固化処理材として利用価値が高いものとなる効果がある。

Claims (2)

1. 純度８０％以上、且つブレーン値２０００ｃｍ ² ／ｇ以上の軽質酸化マグネシウム１００重量部と、硫酸カルシウム又は硫酸マグネシウム５〜２０重量部とからのみ成ることを特徴とする、土壌固化材。
2. 水を加えてスラリー状とした土壌固化材を対象土壌に添加混合することを特徴とする、請求項１記載の土壌固化材。