JP4338419B2 - 地盤改良用発塵抑制型固化材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用に当たって、発塵が抑制された地盤改良用固化材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤の土質改良に、セメント系固化材や石灰系固化材が多用されている。特に、表層改良においては、粉末状固化材を処理対象土に直接添加・混合する方法が採られるが、これ等の固化材は一般に微粉体で構成されていることから、処理作業中に空気中に飛散し、作業環境の悪化を招くだけでなく、作業現場近隣の構築物や植物上に堆積したり、時には民家の中にまで侵入して、迷惑を及ぼす事が多いものであった。
当然、対応策が考えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、セメント系材料に発塵抑制材として１〜１０質量％の水を添加して低粉塵化した固化材が開示されており、発塵は確かに抑制されるが、セメントの水和反応により可使時間が数時間に限定される。それに対し、特許文献２には、セメントと消石灰と水とによって組成され、セメント量が消石灰より少ないことを特徴とするセメント系無発塵型硬化材が開示されている。この硬化材では、消石灰を添加して水の存在に因るセメントの硬化反応が抑制されているが、所謂湿潤消石灰に近い組成物であることから、適用土質の種類は限られる。また、水が多いため、固化強度は低いという欠点を有する。特許文献３には、発塵抑制剤として水に代わり、セメントに対する水硬性作用を有しないオイルやアルコールを使用する方法が開示されている。この方法は、発塵抑制、可使時間確保の点では確かに効果があるが、一般にこれらの液体は粘性が高く、固化材粉体の濡れ性が悪いことから、添加量を要する。このため材料コストが高価となるほか、環境への負荷も大きい。
また、特許文献４ではアルコール水溶液を用いる方法が開示されている。この方法は、廉価で安全性が高く発塵抑制性能に優れるが、水を用いるため、セメントとの水和反応により、大規模工事などで必要なより長期での可使時間が制限される場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３０５７８８号公報
【特許文献２】
特開平７−３３０３９３号公報
【特許文献３】
特許第２６２２９２０号公報
【特許文献４】
特開平８−０５３６６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、安価で、安全性が高く、長期の可使時間を有する固化特性に優れた発塵抑制型固化材及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、セメント系固化材に対して、アルコール系化合物１〜４質量％と、クエン酸又はグルコース０．１〜０．５質量％と、水０．５〜１．５質量％とを混合して水溶液を調製し、この水溶液を前記セメント系固化材に添加してなる地盤改良用発塵抑制型固化材が、安価で安全性が高く、大規模工事などで必要な長期の可使時間を有し、かつ、固化特性も十分な発塵抑制型固化材が得られることを見出し、本発明を完成した。
また、セメント系固化材が、セメント２０〜６０質量％、高炉スラグ２０〜６０質量％、せっこう５〜２０質量％よりなるものを選択することにより、より長時間の可使時間を有することを見出し本発明を完成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で使用されるセメント系固化材は、セメントに、せっこう、高炉スラグ、生石灰や消石灰等を添加して混合したものである。特に、上述のように、普通セメント２０〜６０質量％、高炉スラグ２０〜６０質量％、無水せっこう５〜２０質量％よりなる固化材は遅延剤の効果が長く持続し、可使時間が長くなるため有利である。
【０００８】
本発明で用いるアルコール系化合物としてはエチレングリコール，ジエチレングリコール，トリエチレングリコール，プロパノール，プロピレングリコール，ポリエチレングリコール，ポリビニルアルコール或いはグリセリンから選ばれた１種又は２種以上が好適に用いられる。特に、コストや性能の面でジエチレングリコールが好ましい。
【０００９】
固化材の可使時間は、大規模工事の場合、製品の安定供給上製造後の造り置き等から、好ましくは１４日以上、より好ましくは３０日程度であることが要求されることから、セメントの水和を抑え、可使時間を確保するため、凝結遅延剤が添加される。
本発明で用いる凝結遅延剤は、クエン酸又はグルコースである。これは比較的少量添加で効果があり、コストが安く、入手が容易であるからである。
【００１０】
これらのアルコールと凝結遅延剤は混合水溶液で固化材に添加し、アルコール系化合物１〜４質量％、凝結遅延剤０．１〜０．５質量％および水０．５〜１．５質量％とする。
それぞれの材料が少なすぎると、発塵抑制効果が十分に発現しないし、逆に、多すぎると、固化材の粉体としての取扱いが困難となるだけでなく、例えそれに至らずとも、固化強度の低下やコストアップに繋がるからである。
尚、本発明において可使時間とは、従来公知の発塵抑制型固化材と同等の発塵抑制作用を持続できる時間を指す。具体的には、固化材１００ｇをＡ４サイズのポリエチレン袋内で激しく振とうした時に粉塵が殆ど観察されない状態である。
【００１１】
ここで本発明の発塵抑制機構を以下に詳細に説明する。
セメント系固化材による飛散を抑制するには、固化材表面に液体を付着させ、粉体同士を連結する液体架橋を形成してその濡れおよび凝集効果を利用する。この液体に水を用いれば製造後の保管中に固化材との水和反応により固化してしまい役目を果たせなくなる。
【００１２】
一方、アルコール系化合物単味では高粘性を有する液体あるいは固体であるため固化材への噴霧等による均一な添加・混合や液体による濡れおよび凝集効果が期待できず製造直後の発塵の抑制は困難となる。したがって、アルコール系化合物単味を低粘性液体とするため、加熱や他の有機溶媒に溶解する等の方法も考えられるが、そのための設備や他の有機溶媒が必要となりコストが高くなる。さらに、アルコール系化合物は単味であっても危険物であるので、これらの処理を加えることは一層の危険性を増すことになる。
【００１３】
本発明のアルコール系化合物と遅延剤および水との混合物の使用は、アルコール系化合物に多量の水を加えるため、常温で低粘性の液体が得られ、噴霧による固化材への均一な添加・混合が可能となる。そのためアルコール系化合物単味の使用時に比べて、製造直後の発塵抑制効果が著しく向上する。また、多量の水を加えたにもかかわらず、水溶液中の水は遅延剤の効果により水和を抑制し、これらのアルコール系化合物は蒸気圧が低く揮発し難いことから、この抑制作用を長時間維持する。
【００１４】
本発明はアルコール系化合物の水溶液を使用しているため価格は低減し、危険物からも除外される。
【００１５】
本発明の固化材は、セメント系固化材粉末に、所定量のジエチレングリコール、水および凝結遅延剤粉末を添加・混合して調製する。
【００１６】
本発明の固化材は、従来公知の固化材同様、粉体状態で、処理対象物に添加混合して使用することができる。
以下では、具体例を示し、本発明を更に詳しく説明する。
【００１７】
【実施例】
（１）固化材材料
セメント系固化材は、宇部三菱セメント社製の一般軟弱土用固化材および高炉セメント９２重量部にフッ酸無水せっこうを８重量部混合した試製固化材を使用した。遅延剤は、和光純薬（株）製のクエン酸１水和物（１級）グルコース（１級）を用いた。水は水道水を使用した。
（２）固化材の調製方法
セメント系固化材に所定量のジエチレングリコール水溶液に遅延剤を溶解した水溶液を噴霧しながら、パドル翼式粉体混合機で５分間混合して発塵抑制型固化材を調製した。
（３）固化試験
試料土は、富山県産の粘性土（含水比５７．４％、シルト・粘土分７７％、湿潤密度１．６４４ｇ／ｃｍ^３）を用いた。この試料土に調製した発塵抑制型固化材を固化材乾分で１００ｋｇ／ｍ^３添加し、３分間混合し、ＪＧＳ ０８２１−２０００に準拠して径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの円柱供試体を作成した。
この供試体の一軸圧縮強さをＪＩＳ Ａ１２１６に準拠して測定した。
結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表１に示すように本発明の固化材は、ジエチレングリコール単味に比較して直後の発塵性状に優れ且、市販固化材と同等の材齢７日強度を維持しながら、３０日前後の可使時間を有していることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の固化材は、従来のアルコール系発塵抑制型固化材と同等以上の低発塵性および固化特性を有しながら、安価に製造できる。また、水を添加することによる問題点である可使時間も大規模工事への安定供給に問題ないレベルであり、極めて有益な固化材である。

Claims (10)

1. アルコール系化合物と凝結遅延剤と水とを混合して水溶液を調製し、前記水溶液をセメント系固化材に添加してなる地盤改良用発塵抑制型固化材であって、
   前記凝結遅延剤がクエン酸又はグルコースであって、
   前記水溶液が、前記セメント系固化材に対して、前記アルコール系化合物１〜４質量％と、クエン酸又はグルコース０．１〜０．５質量％と、水０．５〜１．５質量％とを混合して調製されることを特徴とする地盤改良用発塵抑制型固化材。
2. アルコール系化合物がジエチレングリコールである、請求項１記載の地盤改良用発塵抑制型固化材。
3. 水溶液が、セメント系固化材に対して、アルコール系化合物１〜４質量％と、クエン酸又はグルコース０．２〜０．５質量％と、水０．５〜１．５質量％とを混合して調製される請求項１又は２記載の地盤改良用発塵抑制型固化材。
4. ジエチレングリコールと、クエン酸又はグルコースと、水との合計量が１．７〜６質量％である請求項３記載の地盤改良用発塵抑制型固化材。
5. ジエチレングリコールと、クエン酸又はグルコースと、水との合計量が１．７〜４質量％である請求項４記載の地盤改良用発塵抑制型固化材。
6. セメント系固化材が、セメント２０〜６０質量％、高炉スラグ２０〜６０質量％、せっこう５〜２０質量％よりなることを特徴とする、請求項１ないし５いずれか１項に記載の地盤改良用発塵抑制型固化材。
7. アルコール系化合物と凝結遅延剤と水とを混合して水溶液を調製し、前記水溶液をセメント系固化材に添加して地盤改良用発塵抑制型固化材を製造する方法であって、
   前記凝結遅延剤がクエン酸又はグルコースであって、
   前記水溶液を、前記セメント系固化材に対して、前記アルコール系化合物１〜４質量％と、クエン酸又はグルコース０．１〜０．５質量％と、水０．５〜１．５質量％とを混合して調製することを特徴とする地盤改良用発塵抑制型固化材の製造方法。
8. アルコール系化合物がジエチレングリコールである、請求項７記載の地盤改良用発塵抑制型固化材の製造方法。
9. セメント系固化材が、セメント２０〜６０質量％、高炉スラグ２０〜６０質量％、せっこう５〜２０質量％よりなる請求項７又は８記載の地盤改良用発塵抑制型固化材の製造方法。
10. 水溶液のセメント系固化材への混合が、前記水溶液を噴霧しながら前記セメント系固化材と混合機で混合することにより行われる請求項７ないし９いずれか１項に記載の地盤改良用発塵抑制型固化材の製造方法。