JP5362171B2 - Soil hardening material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnesium oxide-containing soil solidifier having a high soil solidifying capacity. <P>SOLUTION: The soil solidifier comprises 20 to 60 mass% magnesium oxide having an average periclase crystallite diameter in the range of 10 to 50 nm, a BET specific surface area in the range of 5 to 20 m<SP>2</SP>/g, an average particle diameter in the range of 1 to 5 &mu;m, a proportion of particles of a particle diameter of above 10 &mu;m in the range of below 10 vol.%, and an apparent density in the range of 0.3 to 0.8 g/cm<SP>3</SP>, 1 to 50 mass% sulfate of magnesium, calcium and/or aluminum, and 10 to 60 mass% calcium carbonate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、土壌固化材に関し、特に軟弱土壌の固化に有用な土壌固化材に関する。   The present invention relates to a soil solidifying material, and particularly to a soil solidifying material useful for solidifying soft soil.

酸化マグネシウムの用途の一つとして、軟弱土壌の固化材としての用途がある。酸化マグネシウムは、土壌固化材として同じく用いられる酸化カルシウムと比べて弱アルカリ性であることから、環境への負荷が少ないという利点がある。しかし、酸化マグネシウムは、固化反応速度が遅く、土壌の固化能力が酸化カルシウムと比べてやや劣るという問題がある。このため、酸化マグネシウムに、硫酸塩などを土壌固化の反応促進材として添加して土壌固化能力を高めることが検討されている。   One of the uses of magnesium oxide is as a solidifying material for soft soil. Magnesium oxide is less alkaline than calcium oxide, which is also used as a soil-solidifying material, and therefore has an advantage that the load on the environment is small. However, magnesium oxide has a problem that the solidification reaction rate is slow and the solidification ability of the soil is slightly inferior to calcium oxide. For this reason, adding a sulfate etc. to magnesium oxide as a soil-solidification reaction promoter has been studied to increase the soil-solidification ability.

特許文献1には、反応促進剤として硫酸塩を用いた酸化マグネシウム含有土壌固化材が開示されている。この特許文献には、硫酸塩の例として、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウムが挙げられている。   Patent Document 1 discloses a magnesium oxide-containing soil solidifying material using sulfate as a reaction accelerator. This patent document includes calcium sulfate and magnesium sulfate as examples of sulfates.

特許文献2には、反応促進剤として、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、有機酸のいずれか一種以上を用いた酸化マグネシウム含有土壌固化材が開示されている。この特許文献には、リン酸塩の例として過リン酸石灰、重過リン酸石灰、溶成リン肥、焼成リン肥が、硫酸塩の例として、無水石こう、二水石こう、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、カリミョウバン、ナトリウムミョウバンが、炭酸塩の例として、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、有機酸の例として、クエン酸、酒石酸、乳酸、シュウ酸がそれぞれ挙げられている。
特開2003−193050号公報 特開2003−193462号公報
Patent Document 2 discloses a magnesium oxide-containing soil solidifying material using at least one of phosphate, sulfate, carbonate, and organic acid as a reaction accelerator. In this patent document, as an example of phosphate, superphosphate lime, heavy superphosphate lime, dissolved phosphorus fertilizer, and calcined phosphorus fertilizer, sulfate examples include anhydrous gypsum, dihydrate gypsum, potassium sulfate, sulfuric acid Aluminum, ammonium sulfate, potassium alum, and sodium alum include sodium carbonate, sodium bicarbonate, and organic acids as examples of carbonates, citric acid, tartaric acid, lactic acid, and oxalic acid, respectively.
JP 2003-193050 A JP 2003-193462 A

酸化マグネシウムは、酸化カルシウムと比べて弱アルカリではあるが、固化処理後の環境への負荷を考慮すると、土壌固化のために添加する酸化マグネシウムの量は少ない方が好ましい。
従って、本発明の目的は、従来の酸化マグネシウム含有土壌固化材よりも土壌の固化能力が高い土壌固化材を開発して、なるべく少量の酸化マグネシウムの添加で、高い土壌固化の効果が得られるようにすることにある。
Magnesium oxide is weaker alkali than calcium oxide, but considering the environmental load after solidification treatment, it is preferable that the amount of magnesium oxide added for soil solidification is small.
Therefore, an object of the present invention is to develop a soil solidifying material having a higher soil solidifying capacity than conventional magnesium oxide-containing soil solidifying materials, and to achieve a high soil solidifying effect by adding as little magnesium oxide as possible. Is to make it.

本発明者は、酸化マグネシウムと硫酸塩とを含む酸化マグネシウム含有土壌固化材について検討を進めた結果、酸化マグネシウムに、平均ペリクレース結晶子径が10〜50nmの範囲にあり、BET比表面積が5〜20m2/gの範囲にあり、平均粒子径が1〜5μmの範囲にあって、粒子径が10μmを超える粒子の割合が10体積%を超えることがなく、そして見かけ密度が0.3〜0.8g/cm3の範囲にある酸化マグネシウムを用い、さらに所定量の炭酸カルシウムを添加することによって、土壌の固化能力をさらに高めることが可能になることを見出した。 As a result of studying a magnesium oxide-containing soil-solidifying material containing magnesium oxide and sulfate, the present inventor has an average periclase crystallite diameter in the range of 10 to 50 nm and a BET specific surface area of 5 to 5. In the range of 20 m 2 / g, the average particle size is in the range of 1 to 5 μm, the proportion of particles having a particle size exceeding 10 μm does not exceed 10% by volume, and the apparent density is 0.3 to 0 It has been found that by using magnesium oxide in the range of 0.8 g / cm 3 and further adding a predetermined amount of calcium carbonate, the solidification ability of the soil can be further enhanced.

従って、本発明は、平均ペリクレース結晶子径が10〜50nmの範囲にあり、BET比表面積が5〜20m2/gの範囲にあり、平均粒子径が1〜5μmの範囲にあって、粒子径が10μmを超える粒子の割合が10体積%を超えることがなく、そして見かけ密度が0.3〜0.8g/cm3の範囲にある酸化マグネシウムを20〜60質量%、マグネシウム及び/又はカルシウムの硫酸塩を1〜50質量%、そして炭酸カルシウムを20〜60質量%含む土壌固化材にある。 Therefore, the present invention has an average periclase crystallite diameter in the range of 10 to 50 nm, a BET specific surface area in the range of 5 to 20 m 2 / g, an average particle diameter in the range of 1 to 5 μm, 20 to 60% by mass of magnesium oxide and magnesium and / or calcium in which the proportion of particles exceeding 10 μm does not exceed 10% by volume and the apparent density is in the range of 0.3 to 0.8 g / cm 3 . 1 to 50 wt% sulfuric acid salts, and certain calcium carbonate in soil solidifying material comprising 20 to 60 wt%.

本発明の好ましい態様は、次の通りである。
(1)さらに、酸化マグネシウム100質量部に対して、酸化カルシウム及び/又は軽焼ドロマイトを1〜90質量部の範囲にて含む。
(2)マグネシウム及び/又はカルシウムの硫酸塩を、酸化マグネシウムの1/50〜1質量倍の範囲にて含む。
(3)炭酸カルシウムを、酸化マグネシウムの1/3〜3質量倍の範囲にて含む。
Preferred embodiments of the present invention are as follows.
(1) Furthermore, calcium oxide and / or light-burned dolomite are included in the range of 1 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of magnesium oxide.
(2) magnesium and / or sulfates of calcium, including at 1 / 50-1 times mass range of magnesium oxide.
(3) Calcium carbonate is contained in the range of 1/3 to 3 times the mass of magnesium oxide.

本発明の土壌固化材は、従来の酸化マグネシウム含有土壌固化材よりも、土壌の固化能力が高い。このため、本発明の土壌固化材を用いることによって、軟弱土壌に添加する酸化マグネシウムの量を低減することができ、固化処理後の環境への負荷を軽減できる。   The soil solidifying material of the present invention has higher soil solidifying ability than the conventional magnesium oxide-containing soil solidifying material. For this reason, by using the soil solidifying material of the present invention, the amount of magnesium oxide added to the soft soil can be reduced, and the load on the environment after the solidification treatment can be reduced.

本発明の土壌固化材は、酸化マグネシウム、マグネシウム及びカルシウムからなる群より選ばれる一もしくは二以上の金属の硫酸塩、そして炭酸カルシウムの三つを必須成分とする。
酸化マグネシウムの含有量は、必須成分の全体量に対して、20〜60質量%の範囲にあり、好ましくは25〜60質量%の範囲にある。酸化マグネシウムの含有量が上記の範囲よりも少ないと土壌の固化能力が低下する。
Soil solidifying material of the present invention are magnesium oxide, magnesium and calcium or Ranaru mono- or di-or more metal sulfate selected from the group, and three calcium carbonate as an essential component.
The content of magnesium oxide is in the range of 20 to 60% by mass, preferably in the range of 25 to 60% by mass with respect to the total amount of essential components. If the content of magnesium oxide is less than the above range, the solidification ability of the soil is lowered.

硫酸塩及び炭酸カルシウムは、酸化マグネシウムの土壌固化の反応促進剤として作用する。また、マグネシウム及びカルシウムの硫酸塩は弱酸性で、固化処理後の土壌のpHの上昇を抑制する効果もある。炭酸カルシウムは酸化マグネシウムよりも弱アルカリ性であるため、固化処理後の土壌に対する負荷が少ない。 Sulfate and calcium carbonate act as a reaction accelerator for solidification of magnesium oxide. Further, sulfates of magnesium and calcium in the weakly acidic, there is also the effect of suppressing the increase in the pH of the soil after solidification. Since calcium carbonate is weaker alkaline than magnesium oxide, the load on the soil after the solidification treatment is small.

硫酸塩の含有量は、必須成分の全体量に対して、1〜50質量%の範囲、好ましくは10〜30質量%の範囲にある。さらに硫酸塩の含有量は、酸化マグネシウムの1/50〜1質量倍の範囲にあることが好ましく、1/10〜3/4質量倍の範囲にあることがより好ましい。   The content of sulfate is in the range of 1 to 50% by mass, preferably in the range of 10 to 30% by mass, based on the total amount of essential components. Furthermore, the sulfate content is preferably in the range of 1/50 to 1 mass times that of magnesium oxide, and more preferably in the range of 1/10 to 3/4 mass times.

炭酸カルシウムの含有量は、必須成分の全体量に対して、20〜60質量%の範囲にある。さらに炭酸カルシウムの含有量は、酸化マグネシウムの1/3〜3質量倍の範囲にあることが好ましく、1/3〜2質量倍の範囲にあることがより好ましい。
硫酸塩及び炭酸カルシウムの含有量が、上記の範囲よりも少ないと反応促進剤としての効果が不充分となる。
The content of calcium carbonate, based on the total amount of the essential components, in the range of 20 to 60 wt%. Furthermore, the content of calcium carbonate is preferably in the range of 1/3 to 3 times by mass of magnesium oxide, and more preferably in the range of 1/3 to 2 times by mass.
When the content of sulfate and calcium carbonate is less than the above range, the effect as a reaction accelerator becomes insufficient.

本発明の土壌固化材において用いる酸化マグネシウムは、平均ペリクレース結晶子径が10〜50nmの範囲にあり、BET比表面積が5〜20m2/gの範囲にあり、平均粒子径が1〜5μmの範囲にあって、粒子径が10μmを超える粒子の割合が10体積%を超えることがなく、そして見かけ密度が0.3〜0.8g/cm3の範囲にある。 Magnesium oxide used in the soil solidifying material of the present invention has an average periclase crystallite diameter in the range of 10 to 50 nm, a BET specific surface area in the range of 5 to 20 m 2 / g, and an average particle diameter in the range of 1 to 5 μm. Thus, the proportion of particles having a particle diameter exceeding 10 μm does not exceed 10% by volume, and the apparent density is in the range of 0.3 to 0.8 g / cm 3 .

酸化マグネシウムの平均ペリクレース結晶子径は、10〜50nmの範囲、好ましくは20〜40nmの範囲である。平均ペリクレース結晶子径は、酸化マグネシウム粒子を形成する結晶子の平均径である。平均ペリクレース結晶子径は、酸化マグネシウムの反応性を表す指標の一つとなる。平均ペリクレース結晶子径が上記の範囲よりも小さいと、反応性が高くなりすぎることになる。一方、平均ペリクレース結晶子径が上記の範囲よりも大きいと、土壌固化の発現が遅くなる。   The average periclase crystallite diameter of magnesium oxide is in the range of 10 to 50 nm, preferably in the range of 20 to 40 nm. The average periclase crystallite diameter is an average diameter of crystallites forming the magnesium oxide particles. The average periclase crystallite diameter is one of the indexes representing the reactivity of magnesium oxide. When the average periclase crystallite diameter is smaller than the above range, the reactivity becomes too high. On the other hand, when the average periclase crystallite diameter is larger than the above range, the onset of soil solidification is delayed.

酸化マグネシウムのBET比表面積は、5〜20m2/gの範囲、好ましくは10〜20m2/gの範囲である。BET比表面積は、酸化マグネシウムの反応性を表す指標の一つとなる。BET比表面積が上記の範囲よりも小さいと、土壌固化の発現が遅くなる。 BET specific surface area of the magnesium oxide is in the range of 5 to 20 m 2 / g, preferably in the range of 10 to 20 m 2 / g. The BET specific surface area is one of the indexes representing the reactivity of magnesium oxide. When the BET specific surface area is smaller than the above range, the onset of soil solidification is delayed.

酸化マグネシウムの平均粒子径は、1〜5μmの範囲である。平均粒子径は、酸化マグネシウムの分散性やハンドリング性を表す指標の一つとなる。平均粒子径が上記の範囲よりも大きいと、土壌が軟弱な場合に均一に分散させることが難しくなる。一方、平均粒子径が上記の範囲よりも小さいとハンドリング性が低下する。   The average particle diameter of magnesium oxide is in the range of 1 to 5 μm. The average particle size is one of the indexes that represent the dispersibility and handling properties of magnesium oxide. When the average particle size is larger than the above range, it is difficult to uniformly disperse when the soil is soft. On the other hand, when the average particle diameter is smaller than the above range, the handling property is lowered.

酸化マグネシウムの粒子径が10μmを超える粒子の割合は、10体積%未満である。酸化マグネシウムの粒子径の分布は、分散性を表す指標の一つとなる。粒子径が10μmを超える粒子の割合が10体積%を超えると、土壌固化材中に均一に分散させることが難しくなる。   The proportion of particles with a magnesium oxide particle size exceeding 10 μm is less than 10% by volume. The distribution of the particle diameter of magnesium oxide is one of the indexes representing dispersibility. When the ratio of the particles having a particle diameter exceeding 10 μm exceeds 10% by volume, it is difficult to uniformly disperse in the soil solidified material.

酸化マグネシウムの見かけ密度は、0.3〜0.8g/cm3の範囲、好ましくは0.5〜0.8g/cm3の範囲である。見かけ密度は、酸化マグネシウムの分散性やハンドリング性を表す指標の一つとなる。見かけ密度が上記の範囲よりも小さいとハンドリング性が低下する。一方、見かけ密度が上記の範囲よりも大きいと、土壌固化材中に均一に分散させることが難しくなる。 Apparent density of the magnesium oxide is in the range of 0.3 to 0.8 g / cm 3, preferably in the range of 0.5~0.8g / cm 3. The apparent density is one of the indexes representing the dispersibility and handling properties of magnesium oxide. When the apparent density is smaller than the above range, the handling property is lowered. On the other hand, when the apparent density is larger than the above range, it is difficult to uniformly disperse in the soil solidified material.

本発明の土壌固化材において用いる酸化マグネシウムは、海水に水酸化カルシウムなどのアルカリを加えて生成させた水酸化マグネシウム粒子を、650〜900℃の温度、好ましくは680〜900℃の温度にて焼成することによって製造することができる。海水から得られる水酸化マグネシウム粒子には、海水中の硫酸根が取り込まれるため、この水酸化マグネシウム粒子を上記の温度範囲にて焼成して得られる酸化マグネシウムには、通常は硫酸根が0.5〜2.5質量%の範囲の量にて含まれる。焼成時間は、焼成温度や水酸化マグネシウム粒子サイズなどの要因によって異なるが、一般に10〜120分間である。   Magnesium oxide used in the soil solidifying material of the present invention is fired at a temperature of 650 to 900 ° C., preferably 680 to 900 ° C., by forming magnesium hydroxide particles generated by adding alkali such as calcium hydroxide to seawater. Can be manufactured. Since magnesium hydroxide particles obtained from seawater incorporate sulfate radicals in seawater, the magnesium oxide obtained by firing the magnesium hydroxide particles in the above temperature range usually has a sulfate radical of 0.00. It is included in an amount in the range of 5 to 2.5% by mass. The firing time varies depending on factors such as the firing temperature and the magnesium hydroxide particle size, but is generally 10 to 120 minutes.

本発明の土壌固化材に用いるマグネシウム及びカルシウムの硫酸塩は、無水塩でもよいし、含水塩でもよい。硫酸塩は、硫酸成分(SO4 2-)を35質量%以上含むことが好ましい。硫酸塩の例としては、無水硫酸マグネシウム、硫酸マグネシウム・7水塩、無水硫酸カルシウム(無水石こう)、硫酸カルシウム・0.5水塩(半水石こう)、硫酸カルシウム・2水塩などの土壌固化材用として使用されている公知の硫酸塩を挙げることができる。硫酸塩は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。 Sulfates of magnesium and calcium used for soil solidifying material of the present invention may be anhydrous salt, or a salt hydrate. The sulfate preferably contains 35% by mass or more of a sulfuric acid component (SO 4 2− ). Examples of sulfate, magnesium sulfate anhydrous, magnesium heptahydrate sulfate, anhydrous calcium sulfate (gypsum anhydride), calcium 0.5 hydrate (hemihydrate gypsum) sulfate, which soil solidify calcium dihydrate sulfate The well-known sulfate used for materials can be mentioned. A sulfate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明の土壌固化材において、炭酸カルシウムには通常の粉末状あるいは粒状の炭酸カルシウムを用いることができる。炭酸カルシウムの粒度は、100メッシュ篩下が50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。   In the soil solidifying material of the present invention, normal powdered or granular calcium carbonate can be used as the calcium carbonate. The particle size of calcium carbonate is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more under 100 mesh sieve.

本発明の土壌固化材には、土壌固化効果の向上及び土壌固化の発現を速めるために、酸化カルシウム及び/又は軽焼ドロマイト[ドロマイト(マグネシウムとカルシウムの複炭酸塩)を焼成して得られる酸化マグネシウムと酸化カルシウムとの複合物]を添加してもよい。酸化カルシウム及び軽焼ドロマイトは、酸化マグネシウムと比べて強アルカリ性であるため、酸化カルシウム及び/又は軽焼ドロマイトの添加量は、固化処理後の環境への負荷を考慮して、酸化マグネシウム100質量部に対して1〜90質量部の範囲にあることが好ましい。特に、土壌固化材に酸化カルシウム及び/又は軽焼ドロマイトを添加する場合は、土壌固化材中のアルカリ性材料(酸化マグネシウム、酸化カルシウム及び軽焼ドロマイト)の総含有量は、25〜80質量%の範囲にあることが好ましい。 In the soil solidification material of the present invention, calcium oxide and / or light calcined dolomite [oxidation obtained by firing dolomite (magnesium and calcium double carbonate) in order to improve the soil solidification effect and accelerate the development of soil solidification. A composite of magnesium and calcium oxide] may be added. Since calcium oxide and lightly burned dolomite are more strongly alkaline than magnesium oxide, the amount of calcium oxide and / or lightly burned dolomite is 100 parts by weight of magnesium oxide in consideration of the environmental load after solidification treatment. It is preferable that it exists in the range of 1-90 mass parts with respect to. In particular, when adding calcium oxide and / or light burned dolomite to the soil solidified material, the total content of alkaline materials (magnesium oxide, calcium oxide and light burned dolomite ) in the soil solidified material is 25 to 80% by mass. It is preferable to be in the range.

本発明の土壌固化材は、例えば、上記の各成分をミキサーなどの公知の混合装置を用いて混合することによって製造することができる。   The soil solidification material of this invention can be manufactured by mixing said each component using well-known mixing apparatuses, such as a mixer, for example.

本発明の土壌固化材は、固化対象の軟弱土壌に粉末の状態で添加してもよいし、水に分散させた懸濁液の状態で添加してもよい。軟弱土壌に対する土壌固化材の添加量は、土壌の軟弱度や含水率によって変動するため一律に定めることはできないが、通常は、土壌1m3に対して20〜150kgの範囲にある。 The soil solidifying material of the present invention may be added in the form of powder to the soft soil to be solidified, or may be added in the form of a suspension dispersed in water. The amount of the soil-solidifying material added to the soft soil varies depending on the softness and moisture content of the soil and cannot be determined uniformly, but is usually in the range of 20 to 150 kg with respect to 1 m 3 of soil.

下記の材料を用いて、土壌固化材を調製した。
(1)酸化マグネシウム
海水に、15質量%濃度の水酸化カルシウム懸濁液を、海水中のマグネシウム量に対するカルシウム量としてモル比で0.9となるように添加して、水酸化マグネシウム粒子を生成させ、水酸化マグネシウム懸濁液を得た。得られた水酸化マグネシウム懸濁液を固形分濃度が35質量%となるように濃縮した。濃縮した水酸化マグネシウム懸濁液を工業用水にて洗浄した後、ろ過、乾燥して水酸化マグネシウムを得た。得られた水酸化マグネシウムの平均粒子径は3.3μmであった。この水酸化マグネシウムをロータリー型キルン焼成炉にて700℃の温度で30分間焼成して、酸化マグネシウムを得た。
得られた酸化マグネシウムは、ペリクレース結晶子径が31nm、BET比表面積が15.8m2/g、平均粒子径が3.3μm、粒子径が10μmを超える粒子の割合が7体積%、見かけ密度が0.66g/cm3であり、純度が95.88質量%、硫酸根の含有量が1.82質量%であった。なお、酸化マグネシウムのペリクレース結晶子径、平均粒子径、粒子径が10μmを超える粒子の割合、及び見かけ密度は、以下の方法により測定した。
A soil solidifying material was prepared using the following materials.
(1) Magnesium oxide Magnesium hydroxide particles are produced by adding a 15% strength by weight calcium hydroxide suspension to seawater so that the molar ratio of calcium to the amount of magnesium in seawater is 0.9. To obtain a magnesium hydroxide suspension. The obtained magnesium hydroxide suspension was concentrated so that the solid content concentration was 35% by mass. The concentrated magnesium hydroxide suspension was washed with industrial water, then filtered and dried to obtain magnesium hydroxide. The average particle diameter of the obtained magnesium hydroxide was 3.3 μm. This magnesium hydroxide was baked for 30 minutes at a temperature of 700 ° C. in a rotary kiln baking furnace to obtain magnesium oxide.
The obtained magnesium oxide has a periclase crystallite diameter of 31 nm, a BET specific surface area of 15.8 m 2 / g, an average particle diameter of 3.3 μm, a ratio of particles having a particle diameter exceeding 10 μm, 7% by volume, and an apparent density. was 0.66 g / cm 3, purity of 95.88 mass%, the content of the sulfate was 1.82 wt%. The periclase crystallite diameter of magnesium oxide, the average particle diameter, the ratio of particles having a particle diameter exceeding 10 μm, and the apparent density were measured by the following methods.

[平均ペリクレース結晶子径]
X線回折装置を用いて、管電圧40kV、管電流20mAの条件で酸化マグネシウムのペリクレース結晶子の(200)面のX線回折パターンを測定して、平均ペリクレース結晶子径を求める。標準試料にはシリコンを使用する。
[Average periclase crystallite diameter]
The X-ray diffraction pattern of the (200) plane of the magnesium oxide periclase crystallite is measured under the conditions of a tube voltage of 40 kV and a tube current of 20 mA using an X-ray diffractometer to determine the average periclase crystallite diameter. Silicon is used as the standard sample.

[平均粒子径、粒子径が10μmを超える粒子の割合]
酸化マグネシウムをイオン交換水に投入し、超音波分散処理を30秒間行なった後、レーザ回折式粒度分布測定装置(SKレーザーLMS−30、(株)セイシン企業製)を用いて粒度分布を測定して、平均粒子径、及び粒子径が10μmを超える粒子の割合を求める。
[Average particle diameter, ratio of particles having a particle diameter exceeding 10 μm]
Magnesium oxide is added to ion-exchanged water, and after ultrasonic dispersion treatment is performed for 30 seconds, the particle size distribution is measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (SK Laser LMS-30, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Then, the average particle diameter and the ratio of the particles having a particle diameter exceeding 10 μm are obtained.

[見かけ密度]
容量50cm3メスシリンダーに、酸化マグネシウムを、メスシリンダーの50cm3の標線まで少しずつゆっくり投入した後、メスシリンダー内の酸化マグネシウムの質量を秤量して、下記の式により見かけ密度を算出する。
見かけ密度(g/cm3)=酸化マグネシウムの質量(g)/50(cm3
[Apparent density]
After slowly putting magnesium oxide into a 50 cm 3 graduated cylinder gradually up to the 50 cm 3 marked line of the graduated cylinder, the mass of magnesium oxide in the graduated cylinder is weighed, and the apparent density is calculated by the following formula.
Apparent density (g / cm 3 ) = mass of magnesium oxide (g) / 50 (cm 3 )

(2)硫酸マグネシウム・7水塩
(3)硫酸カルシウム(無水石こう)
(2) Magnesium sulfate heptahydrate (3) Calcium sulfate (anhydrous gypsum)

(4)炭酸カルシウム(宇部マテリアルズ株式会社製)
粒子径:100メッシュ篩90質量%パス
(5)酸化カルシウム(宇部マテリアルズ株式会社製)
粒子径:200メッシュ篩95質量%パス
(4) Calcium carbonate (manufactured by Ube Materials Corporation)
Particle size: 100 mesh sieve 90% by mass pass (5) Calcium oxide (manufactured by Ube Materials Co., Ltd.)
Particle diameter: 200 mesh sieve 95% by mass pass

[実施例1〜3、比較例1〜3]
上記原料を、下記表1に示す質量比で混合して土壌固化材を調製した。表1において、アルカリ成分含有量(質量%)は、土壌固化材に含まれているアルカリ性材料(酸化マグネシウム、酸化カルシウム)の重量百分率である。
[Examples 1-3, Comparative Examples 1-3]
The above raw materials were mixed at a mass ratio shown in Table 1 below to prepare a soil solidifying material. In Table 1, the alkali component content (% by mass) is the weight percentage of the alkaline material (magnesium oxide, calcium oxide) contained in the soil solidifying material.

表1
────────────────────────────────────────
実施例1 比較例1 実施例2 比較例2 実施例3 比較例3
────────────────────────────────────────
酸化マグネシウム 30 30 45 45 40 40
硫酸マグネシウム
・7水塩 15 15 5 5 − −
硫酸カルシウム 5 5 10 10 10 10
炭酸カルシウム 50 − 35 − 20 −
酸化カルシウム − − 5 5 30 30
────────────────────────────────────────
アルカリ成分含有量 30.0 60.0 50.0 76.9 70.0 87.5
(質量%)
────────────────────────────────────────
Table 1
────────────────────────────────────────
Example 1 Comparative example 1 Example 2 Comparative example 2 Example 3 Comparative example 3
────────────────────────────────────────
Magnesium oxide 30 30 45 45 40 40
Magnesium sulfate ・ 7 water salt 15 15 5 5 − −
Calcium sulfate 5 5 10 10 10 10
Calcium carbonate 50-35-20-
Calcium oxide-5 5 30 30
────────────────────────────────────────
Alkali component content 30.0 60.0 50.0 76.9 70.0 87.5
(mass%)
────────────────────────────────────────

[土壌の固化処理]
軟弱土壌(関東ローム、含水率:133質量%、湿潤密度:1.331g/cm3、乾燥密度:0.797g/cm3、pH:6.5)1m3に、上記で得られた土壌固化材を、それぞれ30kg/m3、70kg/m3、100kg/m3の割合で添加、混合して固化処理土壌を調製した。表2において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量(kg/m3)は、土壌に添加した土壌固化材に含まれるアルカリ性材料(酸化マグネシウム及び酸化カルシウム)の量である。この固化処理土壌の強度とpHの評価結果を表2に示す。土壌の強度はコーン指数により評価した。コーン指数とpHは、下記の方法により測定した。
[Solidification treatment]
Soft soil (Kanto loam, moisture content: 133% by mass, wet density: 1.331 g / cm 3 , dry density: 0.797 g / cm 3 , pH: 6.5) 1 m 3 , soil solidification obtained above Material was added at a rate of each 30kg / m 3, 70kg / m 3, 100kg / m 3, the solidification soil mixed was prepared. In Table 2, the amount (kg / m 3 ) of the alkaline material added to the soil is the amount of the alkaline material (magnesium oxide and calcium oxide) contained in the soil solidifying material added to the soil. Table 2 shows the evaluation results of strength and pH of the solidified soil. Soil strength was evaluated by corn index. The corn index and pH were measured by the following methods.

[コーン指数の測定方法]
JGS−0716「締固めた土のコーン指数試験方法」に準じて供試体を作製し、これを密閉容器に収納して恒温恒湿室(20℃、80%RH)にて保存して、材令14日後にコーン指数(kN/m2)を測定した。コーン指数の値は高い方が、土壌の強度が高いことを示す。
[Measuring method of cone index]
A specimen was prepared in accordance with JGS-0716 “Consolidated soil cone index test method”, stored in a sealed container, and stored in a constant temperature and humidity chamber (20 ° C., 80% RH). The corn index (kN / m 2 ) was measured 14 days after age. The higher the value of the corn index, the higher the strength of the soil.

[pHの測定方法]
固化処理土壌を、密閉容器に収納して恒温恒湿室(20℃、80%RH)にて保存して材令14日後に、JGS−0211「土懸濁液のpH試験方法」に準拠した方法で、非乾燥法によって得られた試料10gを純水50gに投入して1時間攪拌後、1時間静置し、その水のpHを測定した。
[Measurement method of pH]
The solidified soil was stored in an airtight container and stored in a constant temperature and humidity chamber (20 ° C., 80% RH), and after 14 days of material age, it complied with JGS-0211 “pH test method for soil suspension”. In this method, 10 g of a sample obtained by the non-drying method was put into 50 g of pure water, stirred for 1 hour, allowed to stand for 1 hour, and the pH of the water was measured.

表2
────────────────────────────────────────
実施例1 比較例1 実施例2 比較例2 実施例3 比較例3
────────────────────────────────────────
土壌固化材の土壌への添加量:30kg/m3
土壌に添加されたアルカリ性材
料の量(kg/m3) 9.0 18.0 15.0 23.1 21.0 26.3
コーン指数
(kN/m2) 105 512 394 625 316 368
pH(−) 8.7 8.9 9.0 8.9 9.3 9.3
────────────────────────────────────────
土壌固化材添加量:70kg/m3
土壌に添加されたアルカリ性材
料の量(kg/m3) 21.0 42.0 35.0 53.9 49.0 61.3
コーン指数
(kN/m2) 1257 2311 2293 4129 1870 1631
pH(−) 8.9 8.8 9.1 9.0 10.5 10.9
────────────────────────────────────────
土壌固化材添加量:100kg/m3
土壌に添加されたアルカリ性材
料の量(kg/m3) 30.0 60.0 50.0 76.9 70.0 87.5
コーン指数
(kN/m2) 2250 3620 4880 6662 3185 3340
pH(−) 8.9 8.9 9.1 9.2 11.3 11.5
────────────────────────────────────────
Table 2
────────────────────────────────────────
Example 1 Comparative example 1 Example 2 Comparative example 2 Example 3 Comparative example 3
────────────────────────────────────────
Amount of soil hardening material added to soil: 30 kg / m 3
Amount of alkaline material added to soil (kg / m 3 ) 9.0 18.0 15.0 23.1 21.0 26.3
Cone index (kN / m 2 ) 105 512 394 625 316 368
pH (-) 8.7 8.9 9.0 8.9 9.3 9.3
────────────────────────────────────────
Soil solidifying material addition amount: 70 kg / m 3
Amount of alkaline material added to soil (kg / m 3 ) 21.0 42.0 35.0 53.9 49.0 61.3
Cone index (kN / m 2 ) 1257 2311 2293 4129 1870 1631
pH (-) 8.9 8.8 9.1 9.0 10.5 10.9
────────────────────────────────────────
Soil hardener addition amount: 100 kg / m 3
Amount of alkaline material added to soil (kg / m 3 ) 30.0 60.0 50.0 76.9 70.0 87.5
Cone index (kN / m 2 ) 2250 3620 4880 6662 3185 3340
pH (-) 8.9 8.9 9.1 9.2 11.3 11.5
────────────────────────────────────────

図1に、実施例1と比較例1の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係をグラフに示す。図2に、実施例2と比較例2の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係をグラフに示す。図3に、実施例3と比較例3の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係をグラフに示す。
図1〜図3のグラフから明らかなように、炭酸カルシウムを含む土壌固化材(実施例1〜3)を添加した固化処理土壌の方が、炭酸カルシウムを含まない土壌固化材(比較例1〜3)を添加した固化処理土壌と比べて、土壌に添加されたアルカリ性材料の量に対するコーン指数が高い値を示す傾向にあることが分かる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of alkaline material added to soil and the corn index of the solidified soil in the soil solidification treatment of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of alkaline material added to the soil and the corn index of the solidified soil in the soil solidification treatment of Example 2 and Comparative Example 2. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of alkaline material added to the soil and the corn index of the solidified soil in the soil solidification treatment of Example 3 and Comparative Example 3.
As is apparent from the graphs of FIGS. 1 to 3, the solidified soil to which the soil solidifying material containing calcium carbonate (Examples 1 to 3) is added is the soil solidifying material not containing calcium carbonate (Comparative Examples 1 to 3). It can be seen that the corn index tends to show a higher value relative to the amount of alkaline material added to the soil than the solidified soil added with 3).

実施例1と比較例1の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the quantity of the alkaline material added to soil, and the corn index of solidification processing soil in the soil solidification processing of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例2と比較例2の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係を示すグラフである。In the soil solidification process of Example 2 and Comparative Example 2, it is a graph which shows the relationship between the quantity of the alkaline material added to soil, and the corn index of the solidification process soil. 実施例3と比較例3の土壌固化処理において、土壌に添加されたアルカリ性材料の量と固化処理土壌のコーン指数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the quantity of the alkaline material added to soil, and the corn index of solidification processing soil in the soil solidification processing of Example 3 and Comparative Example 3. FIG.

Claims (4)

平均ペリクレース結晶子径が10〜50nmの範囲にあり、BET比表面積が5〜20m2/gの範囲にあり、平均粒子径が1〜5μmの範囲にあって、粒子径が10μmを超える粒子の割合が10体積%を超えることがなく、そして見かけ密度が0.3〜0.8g/cm3の範囲にある酸化マグネシウムを20〜60質量%、マグネシウム及び/又はカルシウムの硫酸塩を1〜50質量%、そして炭酸カルシウムを20〜60質量%含む土壌固化材。 Particles having an average periclase crystallite diameter of 10 to 50 nm, a BET specific surface area of 5 to 20 m 2 / g, an average particle diameter of 1 to 5 μm, and a particle diameter of more than 10 μm. ratio not exceed 10% by volume, and apparent density of 0.3 to 0.8 g / cm 3 20 to 60 wt% of magnesium oxide in the range of, magnesium and / or sulfates of calcium 1 A soil solidifying material containing 50% by mass and 20 to 60% by mass of calcium carbonate. さらに、酸化マグネシウム100質量部に対して、酸化カルシウム及び/又は軽焼ドロマイトを1〜90質量部の範囲にて含む請求項1に記載の土壌固化材。 Furthermore, the soil solidification material of Claim 1 which contains a calcium oxide and / or a light-burning dolomite in the range of 1-90 mass parts with respect to 100 mass parts of magnesium oxide. マグネシウム及び/又はカルシウムの硫酸塩を、酸化マグネシウムの1/50〜1質量倍の範囲にて含む請求項1に記載の土壌固化材。 Magnesium and / or mosquitoes Rushiu sulfate beam, soil solidifying material according to claim 1 comprising at 1 / 50-1 times mass range of magnesium oxide. 炭酸カルシウムを、酸化マグネシウムの1/3〜3質量倍の範囲にて含む請求項1に記載の土壌固化材。   The soil-solidifying material according to claim 1, comprising calcium carbonate in a range of 1/3 to 3 times by mass of magnesium oxide.
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