JPH0426636B2

JPH0426636B2 -

Info

Publication number: JPH0426636B2
Application number: JP31515488A
Authority: JP
Inventors: Saneo Aida; Kazunori Nabekura; Nobuyuki Matsura
Original assignee: TETSUGEN KK
Current assignee: TETSUGEN KK
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1992-05-07
Also published as: JPH02160895A

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
廃材にセメントと生石灰の等量混合物もしくは溶
銑予備処理ダストを加えた新規な地盤改良剤に係
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栃の有効利用
がなかなか促進されないという問題があつた。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、アスフアルト、有機高分子物質な
どが一般的であつた。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時間
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、粉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つた。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
熱が大きくなつ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つて様々な問
題を生じていた。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、処理土
が強アルカリ性となり下水や海水によつて容易に
浸食されやすくなるといつた問題があり、また単
位面積当たりの使用量が多く、工費の増大をまね
くなどの問題があつた。

【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
たつては大量のセメント、生石灰を配合しなけれ
ばならず、実に不経済であつた。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つて、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、作業性に問題があつた。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つては適切
な固化剤の選択が困難であつた。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つたコンクリー
ト構造物を解体した際に大量に発生するセメント
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確保
問題、埋め立て跡地利用にあたつては廃材中の大
塊処理、環境保全等の問題を抱えており、セメン
トコンクリー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、
脱硫を行つている。この操作に際しては上記吹き
込み物を伴つ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、泥分の湿潤基準100重
量部に対して、高炉急冷スラグを1.0〜4.0重量
部、高炉徐冷スラグを3.8〜15.0重量部、粒径が
2.5mm以下のコンクリート破砕物（比較的モルタ
ル分の多い部分）を0.2〜1.0重量部と、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１：１、以下セメント混合物と称する）を1.0
〜10.0重量部の割合で配合し、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溶融スラグを粒状化
したもの、高炉徐冷スラグは土場に溶融スラグを
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（％）の一例を示すと、およそ
次の通りである。 SiO₂：32.7、CaO：42.2、Al₂O₃：14.6、
MgO：6.3、Ｔ・Ｓ：0.88、FeO：0.36、MnO：
0.43、TiO₂：1.26、Na₂O：0.226、K₂O：0.340 またセエント混合物に代えて、溶銑予備処理ダ
ストを5.0〜30.0重量部用いても同等の効果が得
られ、セメント混合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
より軟弱土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、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、施工にあたつて
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々配合比を変えて混合し、
FM値で約1.95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。ここでFM（Fineness Modulus）値とは、標準
網ふるい80，40，20，10，５，2.5，1.2，0.6，
0.3，0.15mmの１組のふるいを用いて、ふるい分
け試験を行い、各ふるいにとどまる試料の質量百
分率の和を100で割つた値をいい、この値が大き
いほど粒径が大きいことを表す。その試験方法に
ついては、例えば『鉄鋼スラグハンドブツク』
（社団法人日本鉄鋼連盟編集・スラグ資源化委員
会発行・昭和56年10月版）を参照。また、試験例
としては、『アスフアルト舗装に関する試験』（松
野三郎ほか著・建設図書発行・昭和46年９月10日
第８版）を参照。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
について研究を行つた結果、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つた。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重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早期固化作用が顕れ
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。なお、本発明では評価方法としてCBR値、修
正CBR値、設計CBR値を用いる。CBR値とは、
California Bearing Ratioの略であり、路床、路
盤の支持力を表す指数で、直径５cmの貫入ピスト
ンを供試体表面から貫入させたとき、ある貫入量
における試験荷重強さの比の百分率で表すもの
で、通常、貫入量2.5mmにおける値をいう。修正CBR値とは、路盤材料の強さを表すもの
で、JIS Ａ 1211に示す方法に準じて、３層に分
けて各層92回突き固めたときの最大乾燥密度に対
する所要の締め固め度に相当する４日水浸後の
CBRをいう。締め固め度は、通常３層92回突き
固めときの乾燥密度の95パーセントとする。設計CBR値とは、アスフアルト舗装の厚さを
決定する場合に用いる路床上のCBRで、路床上
がほぼ一様な区間内で道路延長方向と路床の深さ
について求めたいくつかのCBRの測定値から、
それらを代表するように決めたものである。 CBR値の試験方法については、例えば『アス
フアルト舗装要綱』（社団法人日本道路協会編・
丸善株式会社発行・昭和56年６月15日改訂版）を
参照。また、具体例については前記『アスフアル
ト舗装に関する試験』を参照。

【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2.5mm以下の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。配合率は泥分の湿潤基準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℃、湿度
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
用いた千葉県産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図に、
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／
cm²以上の達成に関して、泥分の湿潤基準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1.0〜4.0重量部、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価
基準を達成している。実施例２千葉県産山土…Ａ、千葉県産山砂水洗による発
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2.5mm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にしたものを
Ｂに混合…Ｃ、の３種類の試料について、『アス
フアルト舗装要綱」（(社)日本道路協会編・丸善(株)
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。本発明の地盤改良材を使用したＣの
試料の試験結果は修正CBR値で下層路盤の評価
値である30％以上を満たし、設計CBR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％の千葉県産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
泥分の湿潤基準100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2.5mm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加混合した試料…Ｅの二
種類について、実施例１で行つたのと同様の方法
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−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％の千葉県産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2.5mm以下の粉0.5重量部を混合粉砕して
FM値約1.95にしたもの計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で行つたと同様の方法で
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固化材の溶出
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つている。

【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つ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。

【表】

【表】【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
図は泥分の湿潤基準100重量部に対して（高炉徐
令スラグ、高炉急令スラグ、コンクリート破砕物
2.5mm以下合計15％）粉砕品15重量部をベースに
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図は含水軟弱土（含水比：90％）湿
潤基準100重量部に対する各種材料配合割合と一
軸圧縮強度との関係をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】１泥分の湿潤基準100重量部に対して、高炉急
冷スラグを1.0〜4.0重量部、高炉徐冷スラグを3.8
〜15.0重量部、2.5mm以下のコンクリート破砕物
を0.2〜1.0重量部の割合で配合してなることを特
徴とする地盤改良剤。２泥分の湿潤基準100重量部に対して、高炉急
冷スラグを1.0〜4.0重量部、高炉徐冷スラグを3.8
〜15.0重量部、2.5mm以下のコンクリート破砕物
を0.2〜1.0重量部、セメントと石灰の等量混合物
を1.0〜10.0重量部の割合で配合してなることを
特徴とする地盤改良剤。３泥分の湿潤基準100重量部に対して、高炉急
冷スラグを1.0〜4.0重量部、高炉徐冷スラグを3.8
〜15.0重量部、2.5mm以下のコンクリート破砕物
を0.2〜1.0重量部、溶銑予備処理ダストを5.0〜
30.0重量部の割合で配合してなることを特徴とす
る地盤改良剤。