JPH01104685A - 土質安定処理剤及び土質安定処理工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １０発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、土質安定処理工法における生石灰系土質安定
処理剤の散布時はもとより、混合時等におけるスモーキ
ング（粉塵）の発生を解消し１反応性、混合性及び分散
性の向上をはかった土質安定処理剤及び土質安定処理工
法に関するものである。

［従来の技術］ わが国においては関東ロームに代表される火山灰質粘性
土をはじめとして粘性土の軟弱地盤が全国各地に分布し
ている。

これらは、いずれも土質工学的に取扱いが困難で、土工
事において、あるいは道路や建物の沈降等で何らかの対
策を必要としている。

軟弱地盤対策は、昭和４０年代より地盤改良工法として
、材料及び施工機械の開発が活発化して近年著しい発展
が遂げられて来ている。

材料面では現在必ずしも石灰が主流とは言えなくなった
が、石灰による土質改良効果がその基本となっている。

一般に軟弱土は含水比が高いのが特徴で、生石灰及び■
焼ドロマイト（苦土生石灰）かその土質改良に有効であ
る０石灰材料を生石灰（Ｃａｂ）で代表させると、その
土質改良メカニズムは下記第１表に示す如くである。

（以下余白） 第１表 軟弱土は土粒子と間隙水からなっているため。

生石灰の消化反応によってこの間隙水を急速に脱水する
と土の塑性が大幅に改善される。その際に発熱による水
分蒸発、膨張による圧密、生成消石灰粉のサクション吸
水が伴って含水比低下が促進される。

また、生成した消石灰は、土中水の中で（：　ａ２十と
ＯＨ−に分離イオン化し、このＣａ２＋が粘土鉱物の表
面に吸着されている他の陽イオンと交換反応を起こすと
、粘土粒子表面の帯電状態が変って粘土粒子か凝集化し
て土が団粒化する。さらに時間経過と共に石灰はアルカ
リ雰囲気の中で粘土鉱物を構成するシリカ、アルミナ等
とポゾラン反応等によって新しい反応物を生成し、化学
的固結、即ち硬化する。

土質安定処理剤として用いられる生石灰及び苦土生石灰
等は、通常数１０ｍｍあるいは数ｍｍ以下の塊状（粒状
）又は粉粒状（粉状）であり、使用量としては土の種類
、含水量などによって異なるが、通常、土の乾燥重量に
対し３〜２０％程度である。なお生石灰と土との反応を
助長、向上させるため添加剤を加えることもある。この
添加剤として用いられるものとしては石膏、高炉水砕、
セメント、粘土粉、微粉酸化鉄、フライアッシュなどが
ある。

施工法としては、土質安定処理では中央混合方式、地山
混合方式、現場混合方式があり、地盤改良においては生
石灰杭工法、深層混合処理工法等がある。

ここで地盤改良と土質安定とは木来同意義語であるが、
一般に浅層安定処理に対して土質安定又は安定処理と、
深層安定処理で地盤改良と呼ぶことが多い。

さて、軟弱な高含水比粘性土では、含水比を低下させる
こと自体が土質改良に極めて効果的であるか、その含水
比を低下させることが容易でないことが多い。

前述の如く、生石灰等は高含水比粘性土に混合されると
、それが含有する水分と直ちに反応し消石灰等を生成す
るなどにより脱水するのを始め、土の工学的変化として
、含水比の低下、塑性指数の低下、締め固め特性の改良
、作業性の向上などをもたらす。

それによって急速施工を可能として工期の短縮をはかれ
るなどの点が土質安定処理剤としての生石灰系材料の最
大の長所となっている。

一方、生石灰系土質安定処理剤の欠点の一つは粉塵問題
である。

生石灰の散布、混合などを行う際には、生石灰あるいは
その反応生成物の消石灰が著しい粉塵となって飛散し、
環境汚染、作業員の健康管理、施工機器への付着などの
問題を惹起し、その対応に苦慮しているのが現状である
。

粉状、粉粒状の生石灰は塊状、粒状に較べ分散性、混合
性に勝り反応性に優れるが、散布時の発塵が問題となる
ため、実際上は中央混合方式以外ては用いるのが困難で
あり、現場混合方式の場合はコストが高い塊状１粒状の
生石灰を利用して散布時の粉塵発生を回避している。

しかし、このように現場混合方式で塊状、粒状の生石灰
を用いた場合ても、−次混合の際に混合が不均一となっ
て生石灰が局部的に集まってしまったり、生石灰杭工法
などのように生石灰を極めて多量にパイル状に集中添加
したような場合は。

土との接触が不十分かつ土中の水分吸収が不十分となっ
て生成した消石灰や反応が完結していない生石灰が局部
的に乾燥状態の微粉の集合体を形成することがある。そ
れゆえ散布時のみならず、二次混合などの際にも、粉塵
発生が起きるのが実情である。

したがって市街地など特に粉塵を嫌うときは、生石灰の
脱水効果は諦めて、湿潤消石灰や、消石灰スラリなどに
よる代替工法に頼らざるを得な力１つだ・ ところである種類のポリテトラフルオロエチレンは、適
度な温度条件下で圧縮−剪断作用を施すとフィブリル化
しクモの巣状に超微細繊維化することが知られている。

特公昭５２−３２８７７号には、高度に塵埃を出す粉末
状物質に有効量の粒状フィブリル化性ポリテトラフルオ
ロエチレン樹脂を混合し、そして前記混合物に、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂のフィブリル化が起り得る約
２０〜２００℃の温度で、所望の塵埃抑制度が達成され
るまで攪拌して圧縮−剪断作用を施すことからなる。ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂以外の粉末状物質の塵埃
抑制法が開示されている。

ポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィブリル化は約２
０℃から始まるとされているものの、工業的に実用的な
時間内にフィブリル化を完了させるためには５０℃以上
、さらに好ましくは８０℃以上の温度で攪拌して圧縮−
剪断作用を施すことが望ましい。従って通常外熱を与え
て８０℃以上まで加熱する必要があり、熱エネルギー及
び加熱設備を特徴とする 特開昭６０−１９１０８４号には、ポリテトラフルオロ
エチレンの固形粒子を、生石灰と水和発熱反応に要する
量の水に分散させ、該分散液を生石灰に加えて混合攪拌
し、水利反応熱と攪拌による圧縮／剪断作用により上記
ポリテトラフルオロエチレン粒子をフィブリル化し、こ
のフィブリルにより、生成した消石灰粒子をそれぞれく
もの巣状の網で被ｍ凝集させることを特徴とする、流亡
性を改善した消石灰質肥料の製造方法が提案されている
。

［発明か解決しようとする問題点］ 上述の如く、土質安定処理用石灰系材料としては強力な
脱水効果を有する生石灰系材料が望ましく１本来は塊状
のものよりも、分散性、混合性、そして反応性に優れる
粉状、粉粒状のものがより望ましい。

しかし散布はもとより、混合などの過程に至るまての粉
塵問題があるため、分散性、混合性及び反応性に優れる
粉状、粉粒状生石灰原料の使用は実際上中央混合方式に
限られている。現場混合方式では塊状のものを利用し散
布時の粉塵発生を回避しているが、混合時、特に二次混
合時の発塵を避けることが難しい、そこで市街地などで
特に粉塵を嫌うとき、従来は生石灰系の脱水効果を諦め
て湿潤消石灰（ウェットパウダ）又は消石灰スラリなと
の代替工法に頼らざるを得なかった。

本発明は、散布時はもとより、混合時に至るまて粉塵問
題の発生しない生石灰系土質安定処理工法及び生石灰系
土質安定処理剤を提供するものである。

口９発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の土質安定処理剤は、生石灰及び■焼ドロマイト
のうちのいずれか一方又は両方を主成分とする物質とフ
ィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂とを有効
成分として含有することを特徴とする。

また本発明の土質安定処理工法は、生石灰及び■焼ドロ
マイトのうちのいずれか一方又は両方を主成分とする物
質とフィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂と
を有効成分として含有する組成物を土質安定処理剤とし
て土に加え、該組成物が土中の水分を吸収し生石灰及び
／又は■焼ドロマイトが消化して水和物を生成する際に
発生する水和反応熱の存在下で混合することを特徴とす
る。

ここで土質安定処理とは、狭義の浅層安定処理のみなら
ず、深層安定処理である地盤改良をも含めた処理を言う
。

また土とは、いわゆる軟弱土のみならず、ヘトロ状のも
のも含めたものを言う。

本発明に係る土質安定処理剤は、フィブリル化性ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと言う）が部
分的にフィブリル化された状態にあることが望ましい。

ここで部分的にフィブリル化された状態ということにつ
いて説明する。

ＰＴＦＨの粒子は、上述の如く、適当な温度下で圧縮／
剪断力により繊維化されるが、過度に外力を与えると！
ＩＡ＆のアスペクト比（繊維長／Ｉ！ｌｒ面積）が大と
なるか、ついには′！ａ維径が細くなり過ぎて該繊維に
より発塵性粉体を捕捉する能力を失うことになる。

そこで部分的にフィブリル化された状態（半フィブリル
化状態と言っても良い）とは、ＰＴＦＥの粒子の一部が
フィブリル化しているか、又はアスペクト比が小さい状
態を言い、現象的には加温下で再度圧縮／剪断力を加え
るとポリテトラフルオロエチレンがさらにフィブリル化
し、発塵性粉体を再度捕捉する能力を有している状態を
言い。

多めの樹脂量と少なめの攪拌などによって達成できる。

このような状態てあれば、該土質安定処理剤の散布時の
粉塵はＰＴＦＨの一部がフィブリル化したクモの巣状の
網で抑止され、混合時などの粉塵は該土質安定処理剤が
土中などの水分を吸収し生石灰、■焼ドロマイトが消化
し消石灰を生成する際に発生する水和熱の存在下で混合
することによりさらにフィブリル化したＰＴＦＥのクモ
の巣状の網で抑止される。

生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又は両
方を主成分とする物質に対するＰＴＦＥの量は０．０１
〜１．０重量％、好ましくは０゜０３〜０．５重量％程
度とするのが適当である。

少なすぎると発塵抑制効果が少なく、多すぎると散布性
及びコストの点で好ましくなくなる。

生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又は両
方を主成分とする物質は、粉状又は粉粒状であることが
混合性、分散性、反応性などの点で望ましい。

また生石灰、暇焼ドロマイトは、できるだけ軟焼したも
のの方か、−度に水和反応が開始され発熱を有効に利用
できるので好ましく、例えば水和活性度として４Ｎ−Ｈ
Ｃｕ滴定法により１ｍｍの篩を全通する生石灰を５０ｇ
秤量した場合の１０分値で３００　ｍ　ｆＬ以上のもの
が好ましい。

さらに、石灰石の焼成に当り、石灰石原石ｉｔ当り２〜
５Ｋｇ程度の食塩を添加し焼成して得たいわゆる塩焼き
生石灰も、多孔質で水分吸収性が良く、水和反応が開始
されると短時間のうちに完了するタイプなので、水和熱
を有効に利用できるので特に好ましい。

本発明の土質安定処理剤は、生石灰及び■焼ドロマイト
のうちのいずれか一方又は両方を主成分とする物質とＰ
ＴＦＥとよりなる有効成分のほかに、添加剤として石膏
、高炉水砕、セメント、粘土粉、微粉酸化鉄、フライア
ッシュなどを含んでいても良い。

本発明の土質安定処理剤を製造する際には、ＰＴＦＥの
部分フィブリル化は石灰石等の焼成時の残ＩｆＩ熱や、
生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又は両
方を主成分とする＃！Ｉ賀にＰＴＦＥを水性ディスバー
ジョンとして添加した場合に発生する水利熱を利用して
行えば良く、散布時における一次発塵の問題は解消され
る。

［作用］ ＰＴＦＥか部分的にフィブリル化された状態の土質安定
処理剤は、散布時の粉！！ｉ（−次発塵）はフィブリル
化したＰＴＦＥのクモの巣状の網で抑止される。

本発明の土質安定処理剤を土に加えると、土中の水分を
吸収し生石灰及び／又は■焼ドロマイトが消化して水和
物を生成する際に水利熱を発生する。この際の消化速度
や温度等について実測し、実測データをもとにしてタイ
ミングを見計らって水利熱の存在下で攪拌混合すれば、
さらにフィブリル化したＰＴＦＨのクモの巣状の網で発
塵性粉体な捕捉するので二次発塵か抑止される。

この時、生石灰等が粉状又は粉粒状であると、混合性、
分散性及び反応性が良いので、水利熱がバラツキ少なく
且つ鋭いピークで早期に発現するので混合のタイミング
が取り易く、ＰＴＦＨのフィブリル化も生じ易い利点か
ある。

このようにして粉塵問題、即ち一次発塵と二次発塵の問
題が解消され、本来土質安定処理用に適した反応性の良
い、粉状、粉粒状の生石灰等が利用できる。

［実施例１コ ２　ｍ　ｍの篩全通になるようにハンマークラッシャー
にて粉砕した生石灰１ｋｇを容量２立のモルタルミキサ
ーに採り、回転数１４０ｒｐｍで攪拌しながら樹脂固形
分濃度３％のＰＴＦＥ水性懸濁液（商品名：テフロン■
に２０−Ｊの１０倍希駅液）１４０ｇ　（生石灰に対し
ＰＴＦＥｏ、４２重量％）を徐々に加え１分間で攪拌を
止めた。

攪拌の途中から生石灰の一部は消石灰に変化し発熱が見
られ同時に生石灰粉にほこりは全く無くなった。この組
成物を土質安定処理剤とする。

該土質安定処理剤５Ｋｇを、含水率４０〜５０ｆｆｉｆ
ｆｉ％の関東ローム路条に径約１５ｃｍ、深さ約２０ｃ
ｍの穴を掘って、これに詰めた。穴の中央的１０ｃｍの
深さに温度計を設置した。

温度計は４時間後に８０°Ｃを示し、５時間後には７０
℃となり、目視でも表面が膨張、粉化して消化か進んだ
ものと認められたので、スコップで表面１〜２ｃｍの石
灰粉をバットにとった。

バットにとった粉体はスコップで１〜２回攪拌するとほ
こりが立たなくなった。

ついてスコップで穴の周囲の径約４０ｃｍに相出する土
と石灰粉とを混練したが、混練作業開始時に僅かに粉塵
発生が認められたものの、無視てきる程度のものであっ
た。

［比較例１］ 含水比８０〜１２０％のシルト地盤に、パイル打設機に
より径３０ｃｍ、深さ２．５ｍの生石灰（粒径２〜Ｏｍ
　ｍ　）の杭を打設した。

打設後の該生石灰杭中心部深さ約５０ｃｍの温度は３０
分後で１８０〜２００℃、１時間後には約１５０〜１６
０℃となつたので、生石灰の消化が完了したものと判断
した。

この時点で、径１ｍを混合できるプロペラ状攪拌翼のつ
いた一軸式混合機で平均昇降速度１．。

ｍ／ｍｉｎ、ｆｉ回転トルク５００〜１１０００ｔ−″
ｒ５混合を行ったところ、石灰の混合性、分散性は良好
であったものの、粉塵の噴き上げが著しかった。

そこで再度同様に生石灰杭を打設した後、約３時間見守
ったところ、生石灰は消化、湿潤化を経て泥滓状化した
。その後−軸式混合機で混合したところ、もちろん粉塵
発生は避けられたものの泥滓状化した石灰はシルト土壌
に均一に分散せず、混合性、分散性が著しく劣った。

［実施例２］ 実施例１と同様にして作製した土質安定処理剤（ＰＴＦ
Ｅ添加生石灰二粒径２〜Ｏｍ　ｍ　）を用いて、比較例
１と同様に杭を打設し、１時間後に一軸式混合機で混合
した。混合開始時にほこりが出たが、攪拌翼が数回回転
した後粉塵が止り、混合性、分散性は良好であった。

即ち杭打設後短時間で粉塵発生が無く、良好な混合性、
分散性を保って混合作業を行うことか可能となった。

ハ６発明の効果 従来、生石灰系材料による土質安定処理工法においては
、散布時の一次発塵の問題があるため、反応性の良い粉
状又は粉粒状の生石灰等の使用は中央混合方式に限られ
、現場混合方式等てはコストの高い塊状石灰等が用いら
れて来た。

さらに混合時等において二次発塵の問題があるため、特
に粉塵が嫌われる市街地等においては生石灰系の脱水効
果を諦め、湿潤消石灰、消石灰スラリなどを用いる代替
工法に頼らざるを得なかった。

本発明の土質安定処理剤及び土質安定処理工法によれば
１部分的にフィブリル化されたＰＴＦＨにより、散布時
等の一次発塵を抑止し、該土質安定処理剤の水利反応熱
の存在下で攪拌混合することてさらにフィブリル化した
ＰＴＦＥのクモの巣状の網て発塵性粉体を捕捉するので
二次発塵か抑止される。

従って、反応性、混合性、分散性の良い生石灰系安定処
理剤の現場混合方式への利用が可能となり、粉塵の嫌わ
れるところでの生石灰系安定処理を可ｆＪＩとすること
で、生石灰系土質安定処理工法に新しい展開が期待され
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質とフィブリル化性ポリテトラ
   フルオロエチレン樹脂とを有効成分として含有すること
   を特徴とする土質安定処理剤。 ２　フィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂が
   部分的にフィブリル化された状態のものである特許請求
   の範囲第１項記載の土質安定処理剤。 ３　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質に対するフィブリル化性ポリ
   テトラフルオロエチレン樹脂の量が０．０１〜１．０重
   量％である特許請求の範囲第１項記載の土質安定処理剤
   。 ４　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質が粉状又は粉粒状のものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の土質安定処理剤。 ５　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質が軟焼石灰又は塩焼き石灰で
   ある特許請求の範囲第１項記載の土質安定処理剤。 ６　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質とフィブリル化性ポリテトラ
   フルオロエチレン樹脂とを有効成分として含有する組成
   物を土質安定処理剤として土に加え、該組成物が土中の
   水分を吸収し生石灰及び／又は■焼ドロマイトが消化し
   て水和物を生成する際に発生する水和反応熱の存在下で
   混合することを特徴とする土質安定処理工法。 ７　フィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂が
   部分的にフィブリル化された状態のものである組成物を
   用いる特許請求の範囲第６項記載の土質安定処理工法。 ８　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質に対するフィブリル化性ポリ
   テトラフルオロエチレン樹脂の量が０．０１〜１．０重
   量％である組成物を用いる特許請求の範囲第６項記載の
   土質安定処理工法。 ９　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方又
   は両方を主成分とする物質が粉状又は粉粒状である組成
   物を用いる特許請求の範囲第６項記載の土質安定処理工
   法。 １０　生石灰及び■焼ドロマイトのうちのいずれか一方
   又は両方を主成分とする物質が軟焼石灰又は塩焼き石灰
   である組成物を用いる特許請求の範囲第６項記載の土質
   安定処理工法。