JPH10245555A

JPH10245555A - 有機質土用セメント系固化材

Info

Publication number: JPH10245555A
Application number: JP6233097A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hisayoshi; 昭二久芳; Kaname Miyake; 要三宅; Atsushi Takakura; 篤高倉; Isamu Wakabayashi; 勇若林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】処理土の強度発現を良好とする有機質土用セ
メント系固化材を得る。【解決手段】４０〜２０重量％のポルトランドセメン
ト、４０〜６０重量％のスラグ、１０〜３０重量％の石
膏からなるセメント系固化材を有機質土に混和すると、
セメントシリケート鉱物表面への有機酸Ｃａ塩の沈積を
少なくできる。その結果、セメントの水和阻害を抑制で
き、処理土の強度発現を良好とできる。高炉スラグ微粉
末は、固化材のｐＨを低下させ、水酸化カルシウムの溶
出を抑え、水酸化カルシウムを消費し、石膏やセメント
と反応し、エトリンガイトを生成する。粉末度が高い程
有効である。硫酸塩は、セメントと反応し、エトリンガ
イトを生成する。塩化物は、エトリンガイトに似た針状
結晶であるオキシクロライド系水和物を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は有機質土用セメン
ト系固化材、詳しくは高濃度の有機酸質土壌に混和され
てこれを固化するセメント系固化材に関する。

【０００２】

【従来の技術】含水比の大きい軟弱な粘性土やヘドロな
どを固化する場合、ポルトランドセメントでは改良の効
果があがりにくい。そこで、セメント系固化材が開発、
使用されている。セメント系固化材とは、ポルトランド
セメントを母材とし、固化を目的とした材料である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、フミン酸等
の有機酸成分を大量に（例えば６０％以上）含有する土
（有機質土）に、セメント系固化材を混入して固化する
場合、この有機酸成分により、セメントの水和反応が阻
害される。このため、改良処理土の強度発現が著しく遅
延するという不具合があった。よって、有機質土に対し
て有効なセメント系固化材の開発が望まれていたのであ
る。

【０００４】そこで、発明者は、鋭意研究の結果、水和
阻害の原因としては、セメントの水和反応で生成する水
酸化カルシウムのカルシウムイオンＣａ²⁺が、土に含ま
れる有機酸成分（フミン酸など）と反応し、そのＣａ塩
がセメント粒子に沈着するからであると考えた。そし
て、セメント粒子からＣａ²⁺サイトの発生を抑えなが
ら、エトリンガイトのような針状結晶で比表面積の大き
なセメント系初期水和物を生成し、この水和物に有機酸
成分を収着する（取り込む）ような固化材の使用が有効
であると考えた。このような知見を得て、この発明を完
成させたものである。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、処理土の強度発現を良好と
する有機質土用セメント系固化材を提供することを、そ
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、比表面積が３０００〜５５００ｃｍ²／ｇのポルト
ランドセメント２０〜４０重量％と、比表面積が４００
０〜１００００ｃｍ²／ｇの高炉スラグ微粉末６０〜４
０重量％と、比表面積が３０００〜７０００ｃｍ²／ｇ
の石膏１０〜３０重量％と、からなる有機質土用セメン
ト系固化材である。

【０００７】ポルトランドセメントが２０重量％未満で
は、初期から長期にかけての強度の発現が低下するとい
う不都合がある。また、ポルトランドセメントが４０重
量％を越えると、セメント粒子への有機酸成分の沈着が
増大し、ポルトランドセメントの凝結遅延を生じるとい
う理由から、初期強度が発現しないという不都合があ
る。ポルトランドセメントは、その比表面積が３０００
ｃｍ²／ｇ未満では、セメント系初期水和物であるエト
リンガイトの生成が少なく有機酸の収着が充分とはいえ
ず、強度発現が遅延するからである。また、比表面積が
５５００ｃｍ²／ｇの範囲を外れると、通常品とは異な
って製造コストが上昇するからである。

【０００８】高炉スラグ微粉末が４０重量％未満では、
セメント系初期水和物であるエトリンガイトの生成が少
なく有機酸の収着が不十分となるという理由から、その
強度発現が遅延するという不都合がある。また、高炉ス
ラグ微粉末が６０重量％を越えると、粉末度の高いもの
を使用しなければ、初期強度に寄与するエトリンガイト
の生成が十分でなくなるという理由から、製造コストが
高くなるという不都合がある。高炉スラグ微粉末は、そ
の比表面積が４０００ｃｍ²／ｇ未満では、固化材全体
としての比表面積が小さくなり、その効果を発揮するこ
とができずに、強度発現性が悪くなるからである。ま
た、１００００ｃｍ²／ｇの範囲を越えると、通常品と
は異なってその製造コストが大幅に上昇する。

【０００９】石膏が１０重量％未満では、高炉スラグ微
粉末との反応が低下し、セメント系初期水和物であるエ
トリンガイトの生成が少なくなるという理由から、初期
強度の発現が低下したり、強度発現が遅延するという不
都合がある。また、石膏が３０重量％を越えると、エト
リンガイトの生成が多くなり、カルシウムシリケートの
水和物の生成が少なくなるという理由から、材齢７日以
降の強度発現が悪くなるという不都合がある。石膏は、
その比表面積が３０００ｃｍ²／ｇ未満では固化材全体
の比表面積が小さくなるため、高炉スラグ微粉末との反
応が低下し、強度発現性が悪くなるからである。また、
７０００ｃｍ²／ｇの範囲を外れると、通常品とは異な
ってその製造コストが大幅に上昇する。なお、使用する
石膏は、二水石膏、半水石膏、無水石膏の何れでもよ
い。

【００１０】請求項２に記載の発明は、上記有機質土用
セメント系固化材に対して、１〜３重量％の硫酸塩およ
び１〜３重量％の塩化物のうちの少なくとも一方を混合
した請求項１に記載の有機質土用セメント系固化材であ
る。その際、硫酸塩、塩化物は、単独で、または、複数
組み合わせて使用しても良い。

【００１１】硫酸塩または塩化物が１重量％未満では、
セメント系初期水和物であるエトリンガイトやオキシク
ロライド系の水和物の生成を促進する効果が小さいとい
う理由から、有機酸の収着が十分でなく、強度発現が遅
延するという不都合がある。また、３重量％を越えると
全体としてコスト高となる。硫酸塩では、硫酸アルミニ
ウム、みょうばん、硫酸鉄、硫酸リチウム、硫酸ナトリ
ウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウムなどがある。塩
化物としては、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、塩化鉄、塩化アルミニウム、塩化カリウムなどがあ
る。

【００１２】

【作用】請求項１〜請求項２に記載の発明では、このよ
うなセメント系固化材を有機質土に混和すると、セメン
トシリケート鉱物表面への有機酸Ｃａ塩の沈積を少なく
することができる。その結果、セメントの水和阻害を抑
制することができ、処理土の強度発現を良好とすること
ができる。高炉スラグ微粉末は、固化材のｐＨを低下さ
せ、水酸化カルシウムの溶出を抑えるとともに、水酸化
カルシウムを消費し、石膏やポルトランドセメントと反
応し、エトリンガイトを生成する。特に、粉末度の高い
ものにその効果が顕著である。硫酸アルミニウム、みょ
うばん、硫酸鉄、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸
カリウム、硫酸マグネシウムなどは、ポルトランドセメ
ントと反応し、エトリンガイトを生成する。特に、硫酸
アルミニウム、みょうばんなどの硫酸塩は、そのｐＨ値
が低く、ポルトランドセメントにプレミックスすること
で、セメントからの水酸化カルシウムの溶出を抑えると
ともに、エトリンガイト系の初期水和物の生成を促進さ
せる。塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄、塩
化アルミニウム、塩化カリウムなどの塩化物は、ポルト
ランドセメントと反応し、エトリンガイトに似た針状結
晶であるオキシクロライド系水和物を生成する。また、
これらの塩化物、硫酸塩を添加、混入する場合、上記高
炉スラグ微粉末に替えて非晶質シリカ（例えばシリカフ
ューム）を用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を説明す
る。〈実施例１〜３，比較例１，２〉各実施例では、セメン
ト系固化材として、ポルトランドセメントとスラグと石
膏とを所定の割合で混合したものについて、その２８日
材齢強度による評価を行った。評価方法は公知の一軸圧
縮試験法で行った。混合する有機質土でのフミン酸量は
６０％、セメント系固化材の添加量は３００ｋｇ／
ｍ³、そのＷ／Ｃ（水／固化材）は８０％である。材齢
２８日強度が８ｋｇｆ／ｃｍ²以上を適（○）とした。
なお、使用したポルトランドセメントの比表面積は３５
００ｃｍ²／ｇ、高炉スラグのそれは７０００ｃｍ²／
ｇ、二水石膏の場合は５０００ｃｍ²／ｇである。これ
らの結果を比較例とともに表１に示す。また、製造コス
トによる評価についても併せて示す。製造コストの評価
は、上記粉末度の高いものを使用しなければ、初期強度
に寄与するエトリンガイトの生成が十分でなくなること
から、初期強度についての判断で行った。表１に示すよ
うに、高炉スラグ微粉末が４０〜６０重量％、ポルトラ
ンドセメントが４０〜２０重量％、石膏２０重量％のと
きに、好適な強度の発現があった。

【００１４】

【表１】

【００１５】〈実施例４〜６，比較例３，４〉この実施
例でも同様に、セメント系固化材として、ポルトランド
セメントとスラグ（一定量）と石膏とを所定の割合で混
合したものの２８日材齢強度による評価を行ったもので
ある。混合する有機質土でのフミン酸量は６０％、固化
材の添加量は３００ｋｇ／ｍ³、Ｗ／Ｃは８０％であ
る。材齢２８日強度が８ｋｇｆ／ｃｍ²以上を○とし
た。なお、使用したセメント、スラグ、石膏の比表面積
は上記実施例と同じである。これらの結果を比較例と共
に表２に示す。また、初期流動性についても併せて示
す。初期流動性の試験・評価は、マーシュファンネル粘
度計により行った。表２によれば、高炉スラグ微粉末を
５０重量％とした場合、ポルトランドセメントが４０〜
２０重量％、石膏１０〜３０重量％のときに、好適な強
度の発現があった。

【００１６】

【表２】

【００１７】〈実施例７，８、比較例５，６〉この実施
例では、スラグ５０重量％、セメント３０重量％、石膏
２０重量％の割合で混合したセメント系固化材に対して
塩化アルミニウムを添加した場合の上記と同様の評価を
示す。２８日強度とコストとによる。塩化アルミニウム
は、粉末として加えた。これらの結果を比較例と共に表
３に示す。すなわち、固化材全体に対して１％以上の添
加で好適な強度の発現があった。なお、塩化物の添加量
を３重量％を越えて増すとコスト高となる。

【００１８】

【表３】

【００１９】〈実施例９，１０、比較例７，８〉この実
施例では、スラグ５０重量％、セメント３０重量％、石
膏２０重量％にの固化材に対して硫酸アルミニウムを添
加した場合の評価を示す。２８日強度とコストとによ
る。硫酸アルミニウムは、粉末として加えた。これらの
結果を比較例とともに表４に示す。すなわち、固化材全
体に対して１％以上の添加で好適な強度の発現があっ
た。なお、硫酸アルミニウムの添加量を増して、固化材
全体に対して３重量％を越して添加すると、コスト高と
なる。

【００２０】

【表４】

【００２１】

【発明の効果】この発明に係る有機質土用セメント系固
化材を有機質土に混和すると、セメントシリケート鉱物
表面への有機酸Ｃａ塩の沈積を少なくすることができ、
セメントの水和阻害を抑制することができ、処理土の強
度発現を良好とすることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 17/06 Ｃ０９Ｋ 17/06 Ｐ // Ｃ０４Ｂ 111:70 Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者高倉篤福岡県北九州市八幡西区洞南町１番１号三菱マテリアル株式会社セメント開発センタ−内 (72)発明者若林勇東京都千代田丸の内３−３−１三菱マテリアル株式会社東京セメント支店内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比表面積が３０００〜５５００ｃｍ²／
ｇのポルトランドセメント２０〜４０重量％と、比表面積が４０００〜１００００ｃｍ²／ｇの高炉スラ
グ微粉末６０〜４０重量％と、比表面積が３０００〜７０００ｃｍ²／ｇの石膏１０〜
３０重量％と、からなる有機質土用セメント系固化材。
【請求項２】上記有機質土用セメント系固化材に対し
て、１〜３重量％の硫酸塩および１〜３重量％の塩化物
のうちの少なくとも一方を混合した請求項１に記載の有
機質土用セメント系固化材。