JPH06145663A - 地盤安定化材 - Google Patents

地盤安定化材

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JPH06145663A
JPH06145663A JP34965992A JP34965992A JPH06145663A JP H06145663 A JPH06145663 A JP H06145663A JP 34965992 A JP34965992 A JP 34965992A JP 34965992 A JP34965992 A JP 34965992A JP H06145663 A JPH06145663 A JP H06145663A
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JP
Japan
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landfilling
landfill
lime
sulfuric acid
alum
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JP34965992A
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Hisamitsu Tsuyuki
尚光 露木
Michio Uemura
道夫 植村
Kikuro Imai
喜久郎 今井
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MAAKETSUTO PLAZA KK
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MAAKETSUTO PLAZA KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/14Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142Sulfates
    • C04B22/148Aluminium-sulfate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】建設残土、焼却灰、石炭灰などの埋立素材自体
を加工して地盤安定化材を製造し、埋立素材と混合埋立
することにより、強固で均一な早期安定地盤を造成し、
土砂流出の防止に役立てる他、跡地を植栽に適する土壌
に改良する。 【構成】アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物が少
なく、アルミニウム、鉄、マンガンなどミョウバン化合
物を作りやすい金属の酸化物を含む埋立素材に、必要な
ら硫酸を添加し、次いで硫酸カリウム、硫酸アンモニウ
ムを加えてミョウバン化合物を生成させ、これに石灰、
消石灰、ポルトランドセメント、石こうを配合すると地
盤安定化材が得られる。これを前記埋立素材と混合、埋
立処分をすると、エトリンガイトが生成し、地盤中の水
分を固定して短期間の内に強固で安定な地盤が造成され
る。この際、硫酸カリウム、硫酸アンモニウムなどの肥
料成分が遊離して肥沃な土壌となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は廃棄物である焼却残灰、
石炭火力発電所の石炭灰、各種の金属鉱物の抽出残渣、
使用済触媒の担体部を有効に活用する方法に関するもの
で、前記廃棄物、または建設残土など埋立素材を埋立処
分して形成される地盤の早期安定化を達成することを目
的になされたものである。
【0002】
【従来の技術とその問題点】廃棄物の焼却引出残灰、火
力発電所から発生する石炭灰(フライアッシュ)各種の
金属鉱物から有用成分を抽出した残渣、使用済み触媒か
ら触媒元素を回収した残りの担体部、アルミノ珪酸塩を
主成分とする使用済み触媒等は、最終的には埋立処分さ
れる。これに加えて最近では建設工事に伴う莫大な量の
残土も埋立処分が行われている。これ等の埋立によって
形成される地盤は不均一であると共に一般に軟弱なた
め、沈下防止や地滑り防止の措置を行いつゝ、更に土砂
流出防止のために強大な擁壁やえん堤を構築することが
義務づけられている。
【0003】上記の様に埋立素材は大部分はそのまゝ、
一部のものは重金属類を不溶化するための中和程度の措
置を行って埋立処分されるのが通常であり、しかも転圧
締め固めを行えない状況が多いので、そのまゝでは沈
下、不等沈下、地滑り、更には降雨による土砂流出が発
生する恐れがある。このため前記の様な強固で大規模な
擁壁やえん堤の構築が必要となってくる。また山砕石採
取跡地の埋め戻し復元においては埋立のり面へのセメン
トモルタルの入念な吹付け工事等を必要とするが、この
様な工事の仕上げでは植栽の自由がないし、いかにも自
然とは整合しない地肌をさらすことになる。
【0004】
【問題点を解決するための手段】前記埋立素材は、一般
にアルカリ土類金属酸化物の含有量が少なく、アルミ
ナ、酸化鉄等を比較的多量含有している点に着目し、こ
れ等の特性を生かした活用の途について種々検討した結
果、上記埋立素材に直接、または硫酸を添加してから、
硫酸カリウム、硫酸アンモニウムを配合して反応させ、
その埋立素材中にアルミニウム、鉄などのミョウバン化
合物を生成させた後、この複合ミョウバン化合物を含ん
だ埋立素材に石灰、消石灰、ポルトランドセメント、石
こうの一つ、または、これ等を複合して配合すると水硬
性の地盤安定化材となることを見出した。
【0005】この地盤安定化材を上記埋立素材に5乃至
20%重量、混合しながら埋立処分を行うと、埋立素材
中の水分や雨水の水分を多量にその組成中に取込むこと
のできるエトリンガイトの針状の結晶が生成発達し、
又、ポゾラン反応も併起するため埋立地盤の強度を向上
させることができる。
【0006】
【作用】前記埋立素材の多くは、その主成分は珪酸であ
り、これにアルミナや鉄、マンガン、クロム等の酸化物
が複合的に結合した珪酸塩を形成しているものが多い。
また乾燥紛状、粗粒から含水ケーキ、泥状のものまで、
いろいろの性状を示すが、その生成の履歴によって珪酸
とアルミナ等との結合には強弱の差がある。硫酸のアタ
ックによってアルミナが可溶化してくるものや硫酸カリ
ウムと直接反応してミョウバン化合物を形成する場合も
ある。
【0007】本発明は埋立素材の前記特性に着目したも
ので、必要ならば硫酸によってアルミナ・酸化鉄を一部
可溶化し、これに硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫
酸ソーダ等を反応させて、埋立素材中に先ずミョウバン
化合物を生成させる。ミョウバンの生成は加温すると反
応が早まるので乾燥物は予め水分を与えておき、これに
濃い硫酸を添加すると発熱し、素材の温度を上昇させて
おいてから硫酸カリウムを反応させるのが効率的であ
る。水分を40%以上含有するものには、そのまゝ濃硫
酸を添加してケーキの温度を上昇させておいてから硫酸
カリウムを配合反応させるのがよい。
【0008】埋立素材中にアルカリ土類金属の酸化物、
水酸化物を多量に含有していると、添加した硫酸と反応
してその硫酸塩が優先的に生成し、ミョウバン化合物の
一方の塩である硫酸アルミニウム、硫酸第二鉄の生成が
抑制される。アルカリ土類金属の硫酸塩はエトリンガイ
トの生成にとっては好都合であるが、ミョウバン化合物
を作る上では硫酸が消費されてしまうので、アルカリ土
類金属の酸化物、水酸化物の含有量は少ないことが望ま
しい。
【0009】ミョウバンは本来、次の様な組合せの複塩
の総称である。 最も一般的なカリウムミョウバンは、硫酸アルミニウム
溶液に硫酸カリウム溶液を加え加温し冷却すると、カリ
ウムミョウバンの結晶が得られる。 KSO+Al(SO+24HO→ 2K
Al(SO・12HO (1)
【0010】(1)式から分かる様にミョウバン結晶中
には、多量の水が結晶水として取り込まれる。従って水
分の多いケーキ類もミョウバン化合物が生成するとパサ
パサの状態となるし、乾燥粉体の処理の場合には、その
中でミョウバン化合物が生成してパサパサ乃至サラサラ
の状態になる様な量だけ予め水分を調整しておくことが
必要である。
【0011】上記の様にしてミョウバン化合物をその中
に生成した埋立素材に、石灰、消石灰、ポルトランドセ
メント、石こうの中から一種または二種以上を複合して
配合すると本発明の地盤安定化材が完成する。石灰など
の配合量は基本的には(2)式に基づいて計算するが、
前記埋立素材中のミョウバン化合物の生成量を明確に把
握できない場合は予備的な小テストによって決定する。
この配合混合物は水硬性を有するが、パサパサ乃至サラ
サラといった水分の少ない状態では水硬反応は殆ど進行
せず、配合物を放置していても簡単にはブロッキングを
起こすことはないし、ハンドリングは容易である。
【0012】本発明の地盤安定化材を、建設残土や上記
各種の埋立素材に5〜20%重量混合し埋立作業を実施
すると、埋立地層中で(2)式の化学反応が進行してエ
トリンガイトが生成する。エトリンガイトが生成する時
に、また埋立地層中の水分を結晶水として多量に固定化
することができ、更に針状のエトリンガイトの結晶が土
壌粒子間に成長して、次第に強固な地盤を形成するに至
る。
【0013】本発明の地盤安定化材の添加量は多い程埋
立地盤は強固となり安定化するが、20%以上の添加は
ハンドリング上も実際的でなくまたコスト上も不利とな
る。また5%以下の添加量では地盤安定化の効果が期待
できない場合もあるので、下限を5%とした。
【0014】埋立による地盤の安定化は、サンドパイル
工法による土中水分の排除やケミコパイル工法による水
の固定化によるのが通常である。埋立素材はいずれもそ
れ自体では水硬性はなく、水の存在の下で珪酸分が僅か
づつ溶け出して周囲の水酸化カルシュウムと常温で極く
徐々に反応して、C−S−H系のゲルを生成しゆっくり
と硬化が進行する。この過程は数年、時には数十年もか
かるとされている。これに比べると本発明の地盤安定化
材は約1ヶ月以内に実質的に(2)の反応が完了し、早
期の地盤安定化に寄与できる。
【0015】前記の様に埋立素材から作った地盤安定化
材を埋立素材に混合しつゝ埋立を実施すると、地盤の安
定化も同時に進行するので作業の安全の確保、作業の効
率化が達成され、しかも安定地盤の形成によって土砂流
出防止を実現できるので、従来よりも簡易な構造の擁壁
やえん堤で充分その目的が達成することができる。
【0016】本発明の地盤安定化材のもう一つの特徴
は、埋立地層中でエトリンガイトを生成すると同時に肥
料成分である硫酸カリウム(KSO)が遊離してく
ることである。また、ミョウバン化合物を生成させる
時、硫酸カリウムに代って硫酸アンモニウムを用いた
り、また両者を併用した場合には、埋立地は窒素分やカ
リ分を含むので跡地の植栽には好都合となる。
【0017】廃棄物である埋立素材の一部を加工して、
廃棄物である埋立素材の処分に用いることは廃棄物の取
扱上合理的なシステムであり、例えば最近社会的にも問
題となっている建設残土などを、一般廃棄物の焼却残灰
を廃硫酸や石灰ダスト等を利用し加工して製造した本発
明の地盤安定化材と混合して埋立処分をする事は、最も
理にかなった処分のあり方と云える。
【0018】
【実施例1】石炭火力発電所の石炭灰(55%SiO
29%Al 7%Fe 2%Cao 1
%Mgo)2.0kgに対して、25%硫酸溶液560
gに硫酸カリウム50gを溶解した溶液を添加し、磁製
乳鉢の中で10分間攪拌混合した後ポリエチレン袋の中
に取出し、24時間密封保管した。この過程でカリウム
ミョウバン、カリウム鉄ミョウバン等が生成する。これ
に生石灰160gを配合して混合し、再びポリエチレン
袋の中に保管した。これが本発明の地盤安定化材であ
る。
【0019】乱した建設残土(水分28%)4.0kg
に、その15%(重量)即ち600gの上記地盤安定化
材を配合混合し、セメント安定処理土の一軸圧縮試験方
法に準じて強度の測定を行った。供試体の大きさは直径
5cm、高さ10cmであり、薄紙とパラフィンでおお
い、20℃の室温で6日間養生した後、24時間水浸し
てから一軸圧縮試験を行った。
【0020】参考のため、本発明の地盤安定化材を添加
しない建設残土及び石炭灰の供試体も成形してテストに
供した。測定結果は下記の通りである。一軸圧縮強度試
験結果 石炭灰のみの供試体は水浸中に崩れ強度試験ができなか
った。尚、地盤安定化材15%添加建設残土について2
8日間養生後の供試体の強度は18.4kg/cm
で上昇した。
【0021】
【実施例2】硫酸水溶液でマンガン分を抽出したマンガ
ン鉱石のケーキ状の抽出残渣(21%MnO 29%F
10%Al 7%SiO 残り水分
他)2.0kgに対して、濃硫酸200gを加えて磁製
摺鉢の中で約10分間攪拌混合した。この時、混合物は
45℃まで温度が上昇した。
【0022】次いで硫酸カリウム150gを添加し、更
に10分間攪拌を続けた後取出し大気中に放置した。攪
拌機より取出した直後は、しっとりとした状態であった
が、24時間放置後は表面及び内部共にさらさらした状
態となっていた。
【0023】これに360gの消石灰を配合し、混合し
て本発明の地盤安定化材を作製した。この状態では、水
分が不足であるのでエトリンガイト生成反応は進行せ
ず、放置しておいても凝固することはない。
【0024】実施例1で用いた石炭灰4.0kgに、そ
の10%(重量)即ち400gの上記地盤安定化材を配
合混合し、更に800gの水を添加したものについて実
施例1と同様にして、一軸圧縮試験を行って下記の結果
を得た。
【0025】
【発明の効果】燃えがら・建設残土等、中間処理を必要
としない埋立素材による埋立処分において、廃棄物であ
る埋立素材自体を加工して製造できる本発明の地盤安定
化材を混合することにより、埋立素材中の水分や降雨に
よる埋立地盤中の水分を固定できるので、強固で均一な
安定地盤が造成され、土砂の流出が防止できる。また埋
立跡地は、エトリンガイト生成時に遊離する硫酸カリウ
ムや硫酸アンモニウム等の肥料成分を含むので植栽に好
都合である。
【0026】又、本発明の地盤安定化材を用いた埋立跡
地は、地盤の沈下が小さく、従来の方法による様に埋立
完了後、長期間地盤沈下の終結を待つ必要がないので、
埋立完了後、直ちに跡地の利用に取り掛かれることによ
る経済効果は大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ土類金属酸化物の含有量が少な
    く、アルミニウム、鉄、マンガン、クロム等 ミョウバ
    ン化合物を作りやすい金属の酸化物を含む埋立素材に、
    必要ならば硫酸を添加し、更に硫酸カリウム、硫酸アン
    モニウムを配合することによって、埋立素材中にミョウ
    バン化合物を生成させ、これに石灰、消石灰、ポルトラ
    ンドセメント、石こうを配合してなる地盤安定化材。
JP34965992A 1992-11-13 1992-11-13 地盤安定化材 Pending JPH06145663A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34965992A JPH06145663A (ja) 1992-11-13 1992-11-13 地盤安定化材

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JP (1) JPH06145663A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775948B2 (en) * 2000-06-27 2004-08-17 Soil Energizer, L.P. Coal-based organic growth compound
JP2005324146A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Mitsubishi Materials Corp 廃酸の処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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