JP7185794B1 - 固化材および土壌の固化処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度発現性に優れ、改良土壌の強度（例えば、一軸圧縮強さ）を大きくすることができる固化材を提供する。【解決手段】セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含む固化材であって、水と固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～３００Ｊ／ｇである固化材。【選択図】図１
Description
本発明は、固化材および該固化材を用いた土壌の固化処理方法に関する。
土壌の固化処理方法として、土壌にセメント等の固化材を添加して、混合し、これを水和固化させることで、土壌と固化材の混合物（改良土壌）の強度を発現させる方法が用いられている。
有機質軟弱地盤を十分に固化することのできる固化材として、特許文献１には、セメント、高炉スラグおよび石膏を混合してなる有機質軟弱地盤用固化材において、石膏が単独粉砕されていることを特徴とする、有機質軟弱地盤用固化材が記載されている。
また、特許文献２には、セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとを含む高有機質土または腐植土用固化材であって、前記セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとの合計量に対する前記高炉スラグ微粉末と無水石こうの合計量が１５～４０質量％であり、かつ前記セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとの合計量に対して高炉スラグ微粉末を１０質量％以上含むことを特徴とする高有機質土または腐植土用固化材が記載されている。
有機質軟弱地盤を十分に固化することのできる固化材として、特許文献１には、セメント、高炉スラグおよび石膏を混合してなる有機質軟弱地盤用固化材において、石膏が単独粉砕されていることを特徴とする、有機質軟弱地盤用固化材が記載されている。
また、特許文献２には、セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとを含む高有機質土または腐植土用固化材であって、前記セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとの合計量に対する前記高炉スラグ微粉末と無水石こうの合計量が１５～４０質量％であり、かつ前記セメントと高炉スラグ微粉末と無水石こうとの合計量に対して高炉スラグ微粉末を１０質量％以上含むことを特徴とする高有機質土または腐植土用固化材が記載されている。
本発明の目的は、強度発現性に優れ、改良土壌の強度（例えば、一軸圧縮強さ）を大きくすることができる固化材を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含み、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～３００Ｊ／ｇである固化材によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供するものである。
［１］ セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含む固化材であって、水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～３００Ｊ／ｇであることを特徴とする固化材。
［２］ 水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）と３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）の水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）が、１．０～３．２である前記［１］に記載の固化材。
［３］ 上記高炉スラグ微粉末の塩基度が１．５５～１．８０である前記［１］又は［２］に記載の固化材。
［４］ 上記石膏粉末のブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満である前記［１］～［３］のいずれかに記載の固化材。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供するものである。
［１］ セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含む固化材であって、水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～３００Ｊ／ｇであることを特徴とする固化材。
［２］ 水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）と３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）の水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）が、１．０～３．２である前記［１］に記載の固化材。
［３］ 上記高炉スラグ微粉末の塩基度が１．５５～１．８０である前記［１］又は［２］に記載の固化材。
［４］ 上記石膏粉末のブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満である前記［１］～［３］のいずれかに記載の固化材。
［５］ 前記［１］～［４］のいずれかに記載の固化材を、土壌に添加して混合し、改良土壌を得る土壌の固化処理方法。
［６］ 上記土壌が有機質土である前記［５］に記載の土壌の固化処理方法。
［７］ 上記有機質土がフミン酸を８～７０質量％の割合で含むものである前記［６］に記載の土壌の固化処理方法。
［８］ 上記土壌の固化処理方法が、２０℃以上の環境下で行われる前記［５］～［７］のいずれかに記載の土壌の固化処理方法。
［６］ 上記土壌が有機質土である前記［５］に記載の土壌の固化処理方法。
［７］ 上記有機質土がフミン酸を８～７０質量％の割合で含むものである前記［６］に記載の土壌の固化処理方法。
［８］ 上記土壌の固化処理方法が、２０℃以上の環境下で行われる前記［５］～［７］のいずれかに記載の土壌の固化処理方法。
本発明の固化材によれば、改良土壌の強度（例えば、一軸圧縮強さ）を大きくすることができる。
本発明の固化材は、セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含む固化材であって、水と固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～３００Ｊ／ｇであるものである。
固化材に含まれるセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
固化材に含まれるセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２，５００～６，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，８００～５，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，０００～５，０００ｃｍ２／ｇである。上記ブレーン比表面積が２，５００ｃｍ２／ｇ以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記ブレーン比表面積が６，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、セメントの製造にかかるコストが過大にならない。
固化材中のセメントの割合は特に限定されるものではなく、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内となる割合であればよい。例えば、上記割合は、好ましくは２５～８０質量％、より好ましくは３０～７５質量％である。上記割合が、２５質量％以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記割合が８０質量％以下であれば、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。
固化材中のセメントの割合は特に限定されるものではなく、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内となる割合であればよい。例えば、上記割合は、好ましくは２５～８０質量％、より好ましくは３０～７５質量％である。上記割合が、２５質量％以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記割合が８０質量％以下であれば、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。
高炉スラグ微粉末としては、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷した後、破砕して得られる水砕スラグや、徐冷した後、破砕して得られる徐冷スラグ等の微粉末が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００～１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，５００～９，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは４，０００～９，０００ｃｍ２／ｇである。上記ブレーン比表面積が３，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記ブレーン比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易であり、コストが過大にならない。
高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００～１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，５００～９，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは４，０００～９，０００ｃｍ２／ｇである。上記ブレーン比表面積が３，０００ｃｍ２／ｇ以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記ブレーン比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇ以下であれば、材料の入手が容易であり、コストが過大にならない。
高炉スラグ微粉末の塩基度は、好ましくは１．５５～１．８０、より好ましくは１．６０～１．７５、特に好ましくは１．６５～１．７２である。上記塩基度が１．５５以上であれば、固化材の強度発現性をより向上させることができる。上記塩基度が１．８０以下であれば、材料の入手が容易であり、コストが過大にならず、かつ、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。
固化材中の高炉スラグ微粉末の割合は特に限定されるものではなく、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内となる割合であればよい。例えば、上記割合は、好ましくは１５～７５質量％、より好ましくは２０～７０質量％である。上記割合が１５質量％以上であれば、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。上記割合が７５質量％以下であれば、固化材の強度発現性がより向上する。
固化材中の高炉スラグ微粉末の割合は特に限定されるものではなく、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内となる割合であればよい。例えば、上記割合は、好ましくは１５～７５質量％、より好ましくは２０～７０質量％である。上記割合が１５質量％以上であれば、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。上記割合が７５質量％以下であれば、固化材の強度発現性がより向上する。
石膏粉末としては、特に限定されるものではなく、例えば、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏等の粉末が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、石膏の形態の例としては、二水石膏、半水石膏及び無水石膏が挙げられる。石膏粉末は、１種の形態のみからなる粉末であってもよく、２種以上の形態を含む粉末であってもよい。
石膏粉末のブレーン比表面積は、好ましくは５，０００ｃｍ２／ｇ未満、より好ましくは４，５００ｃｍ２／ｇ以下、特に好ましくは４，２００ｃｍ２／ｇ以下である。上記ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満であれば、固化材の強度発現性がより向上する。また、上記ブレーン比表面積は、石膏粉末の反応性が低下することを防ぐ観点からは、好ましくは１，０００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは１，５００ｃｍ２／ｇ以上、特に好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上である。
また、石膏の形態の例としては、二水石膏、半水石膏及び無水石膏が挙げられる。石膏粉末は、１種の形態のみからなる粉末であってもよく、２種以上の形態を含む粉末であってもよい。
石膏粉末のブレーン比表面積は、好ましくは５，０００ｃｍ２／ｇ未満、より好ましくは４，５００ｃｍ２／ｇ以下、特に好ましくは４，２００ｃｍ２／ｇ以下である。上記ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満であれば、固化材の強度発現性がより向上する。また、上記ブレーン比表面積は、石膏粉末の反応性が低下することを防ぐ観点からは、好ましくは１，０００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは１，５００ｃｍ２／ｇ以上、特に好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上である。
固化材中の石膏粉末の割合は特に限定されるものではなく、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内となる割合であればよい。例えば、上記割合は、ＳＯ３換算で、好ましくは２～３５質量％、より好ましくは３～３０質量％である。上記割合が２質量％以上であれば、固化材の上記積算熱量が上記数値範囲内に収まりやすくなり、その結果、固化材の強度発現性がより向上する。上記割合が３０質量％以下であれば、固化材の強度発現性がより向上する。
なお、セメントに含まれる石膏粉末は、上記割合には含まれないものとする。
なお、セメントに含まれる石膏粉末は、上記割合には含まれないものとする。
本発明において、水と固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量は、１３０～３００Ｊ／ｇ、好ましくは１４０～２９０Ｊ／ｇ、より好ましくは１６０～２８０Ｊ／ｇ、さらに好ましくは１７０～２７０Ｊ／ｇ、さらに好ましくは１８０～２６０Ｊ／ｇ、さらに好ましくは２００～２５０Ｊ／ｇ、特に好ましくは２３５～２５０Ｊ／ｇである。上記積算熱量が１３０Ｊ／ｇ未満であると、固化材の強度発現性が低下する。上記積算熱量が３００Ｊ／ｇ以上であれば、吸湿による水和が進行しやすく、製造、保管、及び運搬の取り扱いが困難となる。
本発明において、水と固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）と３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）の水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）は、好ましくは１．０～３．２、より好ましくは１．１～３．１、さらに好ましくは１．２～２．６、さらに好ましくは１．２～２．０、さらに好ましくは１．２～１．８、さらに好ましくは１．２～１．６、特に好ましくは１．２～１．４である。上記比が１．０以上である固化材は、製造、保管、及び運搬の取り扱いが容易となる。上記比が３．２以下であれば、固化材の強度発現性がより向上する。
上述した固化材を用いた土壌の固化処理方法の一例としては、上述した固化材を、土壌に添加して混合し、改良土壌を得る方法等が挙げられる。
固化処理の対象となる土壌としては、特に限定されないが、有機物を含むにもかかわらず改良土壌の強度を十分に向上することができる観点から、有機質土が好ましい。
ここで、本明細書中、「有機質土」とは、有機物（特に、腐植物質）を含む土をいう。なお、「腐植物質」とは、土壌中の動植物等の遺体が、微生物による分解を経て形成された最終生成物をいい、様々な有機化合物を含むものである。
腐植物質を構成する成分としては、ヒューミン（アルカリ及び酸に溶けない成分）、フミン酸（アルカリに溶け、酸に溶けない成分）、及びフルボ酸（アルカリ及び酸に溶ける成分）が挙げられる。
通常、有機物は、セメントの水和反応を阻害するため、セメント系固化材を用いて、有機物を含む土壌の固化処理を行った場合、固化処理後の土壌の強度を十分に大きくすることができない場合がある。本発明の固化材によれば、固化処理の対象が有機質土であっても、固化改良後の改良土壌の強度を十分に大きくすることができる。
有機質土の例としては、泥炭、黒ボク土、水田土、黒泥土、及びポトゾル等が挙げられる。
固化処理の対象となる土壌としては、特に限定されないが、有機物を含むにもかかわらず改良土壌の強度を十分に向上することができる観点から、有機質土が好ましい。
ここで、本明細書中、「有機質土」とは、有機物（特に、腐植物質）を含む土をいう。なお、「腐植物質」とは、土壌中の動植物等の遺体が、微生物による分解を経て形成された最終生成物をいい、様々な有機化合物を含むものである。
腐植物質を構成する成分としては、ヒューミン（アルカリ及び酸に溶けない成分）、フミン酸（アルカリに溶け、酸に溶けない成分）、及びフルボ酸（アルカリ及び酸に溶ける成分）が挙げられる。
通常、有機物は、セメントの水和反応を阻害するため、セメント系固化材を用いて、有機物を含む土壌の固化処理を行った場合、固化処理後の土壌の強度を十分に大きくすることができない場合がある。本発明の固化材によれば、固化処理の対象が有機質土であっても、固化改良後の改良土壌の強度を十分に大きくすることができる。
有機質土の例としては、泥炭、黒ボク土、水田土、黒泥土、及びポトゾル等が挙げられる。
有機質土中の有機物の割合は、好ましくは３質量％以上、より好ましくは５～９０質％、特に好ましくは８～８０質量％である。本発明の固化材によれば、有機物の割合が３質量％以上であるような有機質土であっても、改良土壌の強度をより大きくすることができる。
また、有機質土中のフミン酸の割合は、好ましくは８～７０質量％、より好ましくは１０～６０質量％、特に好ましくは１５～５０質量％である。本発明の固化材によれば、フミン酸の割合が８質量％以上であるような有機質土であっても、改良土壌の強度を大きくすることができる。また、上記割合が７０質量％以下であれば、改良土壌の強度をより大きくすることができる。
なお、有機質土中の有機物の割合は、有機質土から水分を除いた固形分の全量を１００質量％とした場合の割合である。
また、有機質土中のフミン酸の割合は、好ましくは８～７０質量％、より好ましくは１０～６０質量％、特に好ましくは１５～５０質量％である。本発明の固化材によれば、フミン酸の割合が８質量％以上であるような有機質土であっても、改良土壌の強度を大きくすることができる。また、上記割合が７０質量％以下であれば、改良土壌の強度をより大きくすることができる。
なお、有機質土中の有機物の割合は、有機質土から水分を除いた固形分の全量を１００質量％とした場合の割合である。
また、本発明の土壌の固化処理方法は、好ましくは２０℃以上、より好ましくは２１℃以上の環境下で行われる。上記固化処理方法によれば、２０℃以上の環境下であっても、改良土壌の強度をより大きくすることができる。上記温度の上限値は特に限定されないが、例えば、５０℃、好ましくは４５℃である。
固化材を、土壌に添加して混合する方法の例としては、土壌に固化材を粉体のまま添加して混合するドライ添加方法や、固化材に水を加えてスラリーとした後に、該スラリーを土壌に添加して混合するスラリー添加方法等が挙げられる。
土壌１ｍ３当たりの固化材の添加量は、改良土壌の強度をより大きくする観点からは、好ましくは１００ｋｇ以上、より好ましくは１２０ｋｇ以上、さらに好ましくは１３５ｋｇ以上、特に好ましくは１５０ｋｇ以上である。該添加量は、固化処理のコストの低減の観点からは、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは６００ｋｇ以下、特に好ましくは５００ｋｇ以下である。
固化材を、土壌に添加して混合する方法の例としては、土壌に固化材を粉体のまま添加して混合するドライ添加方法や、固化材に水を加えてスラリーとした後に、該スラリーを土壌に添加して混合するスラリー添加方法等が挙げられる。
土壌１ｍ３当たりの固化材の添加量は、改良土壌の強度をより大きくする観点からは、好ましくは１００ｋｇ以上、より好ましくは１２０ｋｇ以上、さらに好ましくは１３５ｋｇ以上、特に好ましくは１５０ｋｇ以上である。該添加量は、固化処理のコストの低減の観点からは、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは６００ｋｇ以下、特に好ましくは５００ｋｇ以下である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）セメント；市販品、普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積：３，２６０～３，７５０ｃｍ２／ｇ
（２）高炉スラグ微粉末；ブレーン比表面積：４，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ、塩基度：１．６９
（３）石膏粉末；ブレーン比表面積：４，１５０ｃｍ２／ｇ
（４）土壌（有機質土）：泥炭、含水比：１８２．８％、湿潤密度：１．１４ｇ／ｃｍ３、フミン酸の割合：２７．３質量％
（５）水；上水道水
［使用材料］
（１）セメント；市販品、普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積：３，２６０～３，７５０ｃｍ２／ｇ
（２）高炉スラグ微粉末；ブレーン比表面積：４，０００～９，０００ｃｍ２／ｇ、塩基度：１．６９
（３）石膏粉末；ブレーン比表面積：４，１５０ｃｍ２／ｇ
（４）土壌（有機質土）：泥炭、含水比：１８２．８％、湿潤密度：１．１４ｇ／ｃｍ３、フミン酸の割合：２７．３質量％
（５）水；上水道水
［実施例１］
セメント、高炉スラグ微粉末、石膏粉末を混合して、固化材を得た。
各材料の配合量は、固化材中、セメントの割合が５３～６８質量％、高炉スラグ微粉末の割合が１７～３２質量％、石膏粉末の割合が、ＳＯ３換算で５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した。
水と上記固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合して混合物（スラリー）を得た後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量を測定した。熱量の測定は、伝導型熱量計（東京理工舎社製、商品名「ＭＭＣ－５１１６」）を用いて、混合物の熱量を測定し、得られた発熱速度曲線を０時間から７２時間の範囲で時間積分したものを、７２時間経過した場合における積算熱量とした。経過時間と積算熱量との関係を図１に示す。
また、水と上記固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）、３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）、及び水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）を表１に示す。
なお、水和発熱速度の第一のピークは５～１８時間の経過時間内に発現し、Ａ１ｍａｘは、経過時間８～１３時間の経過時間内で現れた。また、Ａ２ｍａｘは、経過時間が３０時間となった際に現れた。経過時間と水和発熱速度との関係を図２に示す。
セメント、高炉スラグ微粉末、石膏粉末を混合して、固化材を得た。
各材料の配合量は、固化材中、セメントの割合が５３～６８質量％、高炉スラグ微粉末の割合が１７～３２質量％、石膏粉末の割合が、ＳＯ３換算で５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した。
水と上記固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合して混合物（スラリー）を得た後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量を測定した。熱量の測定は、伝導型熱量計（東京理工舎社製、商品名「ＭＭＣ－５１１６」）を用いて、混合物の熱量を測定し、得られた発熱速度曲線を０時間から７２時間の範囲で時間積分したものを、７２時間経過した場合における積算熱量とした。経過時間と積算熱量との関係を図１に示す。
また、水と上記固化材を、２３℃の環境下で水と固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）、３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）、及び水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）を表１に示す。
なお、水和発熱速度の第一のピークは５～１８時間の経過時間内に発現し、Ａ１ｍａｘは、経過時間８～１３時間の経過時間内で現れた。また、Ａ２ｍａｘは、経過時間が３０時間となった際に現れた。経過時間と水和発熱速度との関係を図２に示す。
２１～２５℃の環境下で、水と上記固化材を、質量比が１：１となる量で混合して混合物（スラリー）を得た後、土壌に、固化材の添加量が４５０ｋｇ／ｍ３となる量の固化材を添加し、ミキサを用いて混合して改良土壌を得た。得られた改良土壌を２３℃の環境下で養生して材齢２８日における一軸圧縮強さを、「ＪＩＳ Ａ １２１６：２０２０（土の一軸圧縮試験方法）」に準拠して測定した。また、一軸圧縮強さが３００Ｎ／ｍ２以上を「〇」、１００Ｎ／ｍ２以上、３００Ｎ／ｍ２未満を「△」、１００Ｎ／ｍ２未満又は硬化しないものを「×」として、強度判定を行った。
［実施例２］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が３８～５３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が２５～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、８～２３質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例３］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が３３～４８質量％、高炉スラグ微粉末の割合が３５～５０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例４］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が４８～６３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が２５～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例５］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が４３～５３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が３０～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、８～１８質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が３８～５３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が２５～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、８～２３質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例３］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が３３～４８質量％、高炉スラグ微粉末の割合が３５～５０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例４］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が４８～６３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が２５～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、５～２０質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［実施例５］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が４３～５３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が３０～４０質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、８～１８質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
［比較例１］
固化材の材料として、普通ポルトランドセメントのみを用い、高炉スラグ微粉末及び石膏粉末を用いない以外は実施例１と同様にして、上記積算熱量、水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）、水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）、一軸圧縮強さを測定し、水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）を算出した。
［比較例２］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が８～２３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が７７～９２質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、０～１５質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
なお、実施例２～５、比較例１～２において、水和発熱速度の第一のピークは５～１８時間の経過時間内に発現し、Ａ１ｍａｘは、経過時間８～１３時間の経過時間内で現れた。また、Ａ２ｍａｘは、３０～３１時間の経過時間内において現れた。
各々の結果を表１に示す。
固化材の材料として、普通ポルトランドセメントのみを用い、高炉スラグ微粉末及び石膏粉末を用いない以外は実施例１と同様にして、上記積算熱量、水和発熱速度の最大値（Ａ１ｍａｘ）、水和発熱速度の最大値（Ａ２ｍａｘ）、一軸圧縮強さを測定し、水和発熱速度比（Ａ１ｍａｘ／Ａ２ｍａｘ）を算出した。
［比較例２］
各材料の配合量を、固化材中、セメントの割合が８～２３質量％、高炉スラグ微粉末の割合が７７～９２質量％、石膏粉末の割合がＳＯ３換算で、０～１５質量％の範囲内となる量で適宜調整した以外は、実施例１と同様にして固化材を得た。
上記固化材を用いて、実施例１と同様にして、上記積算熱量等の測定等を行った。
なお、実施例２～５、比較例１～２において、水和発熱速度の第一のピークは５～１８時間の経過時間内に発現し、Ａ１ｍａｘは、経過時間８～１３時間の経過時間内で現れた。また、Ａ２ｍａｘは、３０～３１時間の経過時間内において現れた。
各々の結果を表１に示す。
表１から、実施例１～５の一軸圧縮強さ（４２９～２，４２７ｋＮ／ｍ２）は、比較例１～２の一軸圧縮強さ（硬化せず又は１２５ｋＮ／ｍ２）よりも大きいことがわかる。
Claims (7)
- セメント、高炉スラグ微粉末、及び石膏粉末を含み、かつ、酸性硫酸塩を含まない固化材であって、
上記固化材中、上記セメントの割合が２５～８０質量％、上記高炉スラグ微粉末の割合が１５～７０質量％、及び、上記石膏粉末の割合がＳＯ ３ 換算で２～３５質量％であり、
水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、「ＡＳＴＭ Ｃ１７０２－１７」に記載された水和熱の測定方法に準拠して測定される、７２時間経過した場合における積算熱量が、１３０～２６０Ｊ／ｇであり、
水と上記固化材を、２３℃の環境下で上記水と上記固化材の質量比が１：１となる量で混合した後、５～１８時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ １ｍａｘ ）と３０～３６時間の経過時間内における水和発熱速度の最大値（Ａ ２ｍａｘ ）の水和発熱速度比（Ａ １ｍａｘ ／Ａ ２ｍａｘ ）が、１．２～３．２であることを特徴とする固化材。 - 上記高炉スラグ微粉末の塩基度が１．５５～１．８０である請求項１に記載の固化材。
- 上記石膏粉末のブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満である請求項１又は２に記載の固化材。
- 請求項１～３のいずれか１項に記載の固化材を、土壌に添加して混合し、改良土壌を得る土壌の固化処理方法。
- 上記土壌が有機質土である請求項４に記載の土壌の固化処理方法。
- 上記有機質土がフミン酸を８～７０質量％の割合で含むものである請求項５に記載の土壌の固化処理方法。
- 上記土壌の固化処理方法が、２０℃以上の環境下で行われる請求項４～６のいずれか１項に記載の土壌の固化処理方法。
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