JPH02160895A - 地盤改良剤 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は含水軟弱土からなる地盤の改良のために使用さ
れる地盤改良剤に関するものである。 さらに詳しくは、高炉スラグ類とコンクリート廃材にセ
メントと石灰の等量／１１合物もしくは溶銑予備処理ダ
ストを加えた新規な地盤改良剤ζこ係る。

【従来の技術】

港湾、河川、湖沼などに近隣する地盤、あるいは山砂を
水洗した際に発生する泥分や浚渫泥を埋め立てた地盤な
どは、水の流入、残留や降雨などにより水分を多く含ん
だときは軟弱となり、建設機械類の搬入のみならず人の
歩行も困難である場合が多く、それら地盤に支配された
土地の有効利用がなかなか促進されないという問題があ
った。 かかる問題を解決するために、軟弱土の地盤強度増加を
図る方法として強度増強剤あるいは固化剤と呼ばれる薬
剤を含水軟弱土に配合して地盤の固化改良を行う方法が
種々提案されている。従来の提案では強度増強剤として
はセメント生石灰水ガラス５アスフアルト、有機高分子
物質などが一般的であった。しかしながら、これらの強
度増強剤は高価であるばかりでなく、地盤硬化反応が遅
いため目的とする強度を得るために長期間を要し、また
取扱いにあたり飛散が激しいので作業性経済性が著しく
悪いという欠点を有していた。 例えばポルトランドセメントを主剤とする乾燥粉末状の
固化剤では、わ）末であるため風等により飛散して含水
軟弱地盤の固化として有効に作用する部分が少なく、大
幅なロスを生じるばかりか環境上も好ましいものではな
かった。また、飛散ロスや混合差異（固化剤の偏析）を
考慮して事前に固化剤を多めに使用する結果、水和反応
による発熱が大きくなって処理された地盤内に歪みが発
生し、事後の処理地の有効利用にあたって様々な問題を
生していた。さらに処理された地盤には水酸化カルシウ
ムが多量に含まれることから、処理上が強アルカリ性と
なり下水や海水によって容易に浸食されやすくなるとい
った問題があり、また単位面積当たりの使用量が多く、
工費の増大をまねくなどの問題があった。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、山砂水洗の際に発生する泥分や浚渫泥などは
、大量の水の中に粘土等の微細な粒子や有機物を含んで
いるので、泥分を固化させるために用いるセメントや生
石灰の水和反応による硬化が進み難いうえ、硬化した泥
分の強度が低く、目的とする所要強度に硬化させる場合
や埋め立て用土木建築用材料として二次的に使用するに
あたっては大量のセメント、生石灰を配合しなければな
らず、実に不経済であった。 殊にヘドロなどの含水比の高い軟弱土の場合、その処理
量が数万〜数十万ｍ３にも達することから使用される強
度増強剤の量も膨大なものとなり、強度増強剤を泥分に
混合するにあたって、充分均一に混合されるまでには長
時間を要するため、強力な混合装置が必要であるばかり
でなく分散剤などの助剤を添加しなければならないこと
もあり、経済性１作業性に問題があった。 また、軟弱土の処理において、土木工事など半永久構造
の基礎地盤では短期強度のみならず長期強度も要求され
、これへの利用にあたっては適切な固化剤の選択が困難
であった。上述のごとく地盤強度増加剤は少量で大きな
強度増加が得られ、短期強度および長期強度を満足し、
作業性が良好でかつ安価であることが要求されている。 一方、老朽化あるいは不要となったコンクリート構造物
を解体した際に大量に発生ずるセメントコンクリート廃
棄物は、その大半が埋め立て等に廃棄処分されているだ
けで、一部分が舗装用路盤材やセメントコンクリート用
の骨材として利用されているに過ぎない。そのため埋め
立て地の値保問題、埋め立て跡地利用にあたっては廃材
中の大塊処理、環境保全等の問題を泡えており、セメン
トコンクリ−ト廃棄物の有効利用開発が望まれている。 また、最近の製鉄所においては、高炉から取り出された
溶銑をトーピードカーにて製鋼工程に運搬する際に高品
質の鋼を得るために、溶銑予備処理と称してトーピード
カー中の溶銑に塩化カルシウム、生石灰、転炉微粒ダス
ト等をアルゴンガス等の不活性ガスとともに吹き込み、
溶銑の脱燐脱硫を行っている。この操作に際しては上記
吹き込み物を伴ったダストが発生する。このダストは集
塵機にて捕収・回収されているが、回収物は廃棄物とし
て投棄されているのみで有効な利用方法がないのが現状
である。 このように、セメントコンクリート廃棄物と溶銑予備処
理ダストは殆ど投棄処分されており、それらの有効利用
の開発が強く望まれている。 本発明は上述した各種の問題点に鑑みてなされたもので
、従来廃棄処分されていたセメントコンクリート廃棄物
と溶銑予備処理ダストを有効利用した、少量で大きな強
度増加が得られ、短期強度及び長期強度を満足し、作業
性が良好でかつ経済的な地盤改良剤を提供するものであ
る。

【課題を解決するための手段】

本発明の地盤改良剤は、高炉徐冷スラグと高炉急冷スラ
グとセメントコンクリート廃棄物の破砕物（好ましくは
その粒径が２．５ｎ＋ｍ以下からなる比較的モルタル分
の多い部分）と、さらに必要に応じセメントと生石灰の
等量混合物（重量比でｌ：１、以下セメント混合物と称
する）を適当配合し、粒度を調整することにより製造さ
れる。 高炉急冷スラグは高圧水で熔融スラグを粒状化したもの
、高炉徐冷スラグは上場に溶融スラグを放流し、空冷、
散水、空冷の順で徐冷を行い、徐冷化スラグを破砕して
製品化したもので、これらスラグの成分割合（％）の−
例を示すと、およそ次の通りである。 ５ｊＯｚ　　：３２．７、Ｃａ　Ｏ：　４２．２、Ａｆ
、Ｏ，：１４．６、ＭｇＯ：６．３　、Ｔ　−Ｓ　：ｏ
、ｓｓ、　Ｆｅｄ：０．３６、ＭｎＯ：０．４３、Ｔｉ
ｅ、　　：１．２６、Ｎａ。 ０　：０．２２６　、Ｋ、　Ｏｊｏ、３４０またセメン
ト混合物に代えて、溶銑予備処理ダストを用いても同等
の効果が得られ、セメントｆｆｉ金物を用いる場合より
さらに経済的である。

【作用】

本発明の地盤改良剤を含水軟弱土に添加・混合すると、
地盤改良固化に関与する反応、即ち各素材成分の相互反
応及び各素材成分と軟弱土の微細土粒子成分との諸反応
が効率良くしかも円滑に生起され、地盤改良固化効果を
発揮する。また、作業性も良好で従来のポルトランドセ
メントを主体とした薬剤に比べて飛散ロスが少なく、さ
らに従来投棄処分されていた廃棄物を利用しているため
安価で、経済的な地盤改良剤である。 その作用を各構成物についてみると、次の通りである。 本発明の基本となる構成物は、高炉急冷スラグと高炉徐
冷スラグ及びコンクリート廃材である。 高炉急冷スラグは潜在水硬性があり、この特性により軟
弱上を硬化させるものである。潜在水硬性はアルカリ刺
激により助長されるため、本発明者らはアルカリ刺激剤
として従来その殆どが投棄されていたコンクリート廃材
に着目し、その破砕物を採用した。破砕物のうち比較的
モルタル分が多い２．５ｍｍ以下の部材に顕著な効果が
みられる。さらに高炉徐冷スラグは硬化体の骨材形成を
目的とし、混合量１粒度、水分調整による作業性と経済
性の向上を目的として配合した。その結果、高炉徐冷ス
ラグの保有水分（含水比；５％前後）により微細粒子が
他の粒子に付着し、施工にあたって飛散を少なくする効
果があることが判明した。さらに高炉徐冷スラグは硬化
体の骨材の形成、水分調整効果のみならず、相乗効果と
して高炉急冷スラグの潜在水硬性をも助長することが認
められた。 以上、高炉急冷スラグ、高炉徐冷スラグ及びコンクリー
ト廃材を種り配合比を変えて混合し、ＦＭ値で約１，９
５まで粉砕を行い、泥分と混合した結果、地盤改良剤と
して充分作用することが判明した。 本発明者らは上記の如き地盤改良剤のさらに一層の固化
作用促進を図る目的で、アルカリ刺激剤について研究を
行った結果、セメント混合物と溶銑予備処理ダストに刺
激剤としての顕著な効果があることを見出した。セメン
ト混合物は一般に市販されており、しばしば地盤固化剤
として使用されるが、乾燥粉末であるため飛散ロスが多
く、作業性が良いものではない。また高価であるにも拘
わらず、含水軟弱土に対して１０〜２０重量部添加する
必要があり、処理費増をまねき経済性の面でも好まれる
ものではなかった。本発明においては基本となる配合に
、このセメント混合物を含水軟弱土に対して僅か１〜２
Ｍ量部加えるのみで早期に固化硬化が顕れるものである
。また従来は投棄されていた溶銑予備処理ダストについ
ても種々実験を重ねた結果、基本となる配合に含水軟弱
土に対して１〜２０重量部加えることが可能で、セメン
ト混合物を配合するのと同様に９１ｔｌＩ同化作用が顕
れることが判明した。本発明によれば、投棄処分されて
いた溶銑予備処理ダストを有効に活用できるばかりか、
固化作用を助長することにより早期の地盤改良固化が可
能である。この助長作用は溶銑予備処理ダストに含まれ
る添加剤中の生石灰の効果によるものと考えられる。

【実施例】

次に本発明の実施例について詳細に説明する。 （実施例−１） コンクリート破砕物のうち比較的モルタル分の多い２．
５１１ＩＩｌ以下の粒分と高炉急冷スラグと高炉徐冷ス
ラグとを後記の表−２に示すように配合割合を変えて混
合し、ＦＭ値で約１，９５まで粉砕した後、含水比９０
％の千葉県産山砂水洗による発生泥分に混合した。配合
率は泥分のｌ８潤基準１００重量部に対してのものであ
る。混合した後、内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒
形型枠に流し込み、温度２０°Ｃ１記度９０％の湿空中
で養生固定せしめ、この固化体の材令７日、２８日の一
軸圧縮強度を測定した。試験に用いた千葉集塵山砂水洗
による発生泥分の性状を表−１に、測定結果を表−２な
らびに第１回に、配合材料粒度を表−３に各々示す。表
−２及び第１図から判るように、材令２８日の一軸圧縮
強度について一般的に評価されている地盤強度１ｋｇｆ
八−２へ上の達成に関して、泥分のン！潤基準１００重
量部に対して加工高炉徐冷スラグ３．８〜１５．０重量
部。 加工高炉急冷スラグ１．θ〜４、帽１部、セメントコン
クリート破砕物０．２〜１．０重量部の各配合で評ｆｌ
Ｉｉ基準を達成している。 （実施例−２） 千葉集塵山土・・・Ａ、千葉集塵山砂水洗による発生泥
分・・・Ｂ及びＢの湿潤基準１００重量部に対して高炉
急冷スラグ３重量部、高炉徐冷スラグ１１．３重量部、
セメントコンクリート破砕物のうち比較的モルタル分の
多い２．５＋ｎａ以下の粉０．７重量部、計１５重量部
を混合粉砕してＦＭ値約１．９５にしたちのをＢに混合
・・・Ｃ１の３種類の試料について、「アスファルト舗
装要綱」　（（社）日本道路協会編・丸善■発行・昭和
５６年６月１５日改訂版）に記載する修正ＣＢＲ測定方
法及び設計方法に準じて固化体を作成して各値を測定し
た。その結果表−４ならび表−５に示す。本発明の地盤
改良剤を使用したＣの試料修正の試験結果はＣＢＲ値で
下層路盤の評価値である３０％以上を満たし、設計ＣＢ
Ｒにおいても３０日値で路床土としての評価２％以上を
達成している。故に本材料配合構成が地盤改良効果に寄
与していることが判る。 （実施例−３） 含水比９０％の千葉集塵山砂水洗による発生泥分の湿潤
基準１００重量部に対してセメント混合物のみを各種の
配合率で添加混合した試料・・・Ｄ、同じ泥分の温潤基
ｍ　ｔｏｏ重量部に対して高炉急冷スラグ３．０重量部
、高炉徐冷スラグ１１．３重量部、セメントコンクリー
ト破砕物のうち比較的モルタル分の多い２．５ｗ以下の
粉０．７重量部を混合粉砕してＦＭ値約１．９５にした
もの計１５重量部にセメント混合物を各種の配合率で添
力旧昆合した試料・・・巳の種類について、実施例−１
で行ったのと同様の方法で固化体を作成し材令７日、２
８日の一軸圧縮強度を測定した。その結果を表−６、表
−７ならびに第２図と第３図に示す。この試験結果を比
較すると、セメント混合物のみを添加した場合より基本
配合１５重量部にセメント混合物を配合した方が強度に
おいて各種配合割合に対して３倍以上の値を示している
。 （実施例−４） 含水比９０％の千葉集塵山砂水洗による発生泥分の湿潤
基準１００重量部に対して溶銑予備処理ダストのみを各
種の配合率で添加混合した試料・・・Ｆ、同じ泥分の湿
潤基準１００重量部に対して高炉急冷スラグ２．０重量
部、高炉徐冷スラグ７．５重量部。 セメントコンクリート破砕物のうち比較的モルタル分の
多い２．５鵬以下の粉０．５重量部を混合粉砕してＦＭ
（ｌ［約１．９５にしたちの計１０重量部にセメント混
合物を各種の配合率で添加混合した試料・・・Ｇの２種
類について、実施例−１で行ったと同様の方法で固化体
を作成し材令７日、２８日の一軸圧縮強度を測定した。 その結果を表−１０ならびに第４図に示す。また溶銑予
備処理ダストの成分を表＝８、表−９に溶銑予備処理ダ
ストを用いた同化材の溶出試験結果を示す。これから判
るように、溶銑予備処理ダスト単体使用より高炉スラグ
類にセメントコンクリート破砕物に溶銑予備処理ダスト
を加えた方が強度において勝っている。 【発明の効果］ 上述のように本発明の地盤改良剤は従来廃棄処分されて
いたセメントコンクリート廃材と溶銑予備処理ダストを
有効に利用したもので、廃棄物の有効利用と併せ従来に
無かった飛散ロスの少ない（発塵が少ない）経済性、作
業性、安全性、に優れたものである。 オ１図 各種１１！！磐改良材料合計配合割合に対する一軸圧縮
強度との関係セメント 叶２図 ム　　と−軸圧縮強度との間係 〈試料Ｄ） セメント混合物配合割合（％）

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例における材料の配
合割合と一軸圧縮強度との関係を示すグラフで、第１図
は各種地盤改良材料合計配合割合に対する一軸圧縮強度
との関係、第２図はセメント混合物配合割合と一軸圧縮
強度との関係、第３図は泥分の？！ｉ潤基準基準１００
重量部して（高炉徐令スラグ、高炉セ令スラグ、コンク
リート破砕物２．５ｍ１１以下合計１５％）わ）砕品１
５重量部をヘースにセメント混合物の添加混合割合と１
軸圧縮強度との関係、第４図は含水軟弱±（含水比：９
０％）湿潤基準１００重量部に対する各種材料配合ざす
合と一軸圧縮強度との関係をそれぞれ示す。 汁 図 セメント混合物配合割合（％） 手 続 十甫 正 書 平成１年１月２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉急冷スラグと高炉徐冷スラグとコンクリート破
   砕物とを配合してなることを特徴とする地盤改良剤。 ２、前記高炉急冷スラグ、高炉徐冷スラグ、コンクリー
   ト破砕物にさらにセメントと石灰の等量混合物を配合し
   てなることを特徴とする地盤改良剤。 ３、前記高炉急冷スラグ、高炉徐冷スラグ、コンクリー
   ト破砕物にさらに溶銑予備処理ダストを配合してなるこ
   とを特徴とする地盤改良剤。