JPH10273670A - 含水土壌用固化材及び含水土壌の固化改良方法 - Google Patents

含水土壌用固化材及び含水土壌の固化改良方法

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JPH10273670A
JPH10273670A JP7857997A JP7857997A JPH10273670A JP H10273670 A JPH10273670 A JP H10273670A JP 7857997 A JP7857997 A JP 7857997A JP 7857997 A JP7857997 A JP 7857997A JP H10273670 A JPH10273670 A JP H10273670A
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Akio Nishida
明生 西田
Makoto Ueda
誠 上田
Teruaki Fujii
輝昭 藤井
Hidemasa Okamoto
秀正 岡本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、含水土壌の固化改良に優れた性能を
示す固化材を提供し、含水土壌の固化改良を可能にする
方法の提供を目的とする。具体的には、固化改良後土壌
のpH値が植裁に適した6〜9の範囲にあり、且つ、一
軸圧縮強度が、人が上を歩ける尺度である0.5kgf
/cm2 以上である土壌を与える固化材の提供、およ
び、該固化材を使用する含水土壌の固化改良方法の提供
を目的とする。 【解決手段】本発明では、全体を100としたとき、
0.1〜1重量部のアルギン酸ナトリウムまたはポリア
クリル酸ナトリウムと、残部が石膏よりなる含水土壌用
固化材、および0.5〜10重量部のカルボキシメチル
セルロースと、残部が石膏よりなる含水土壌用固化材を
開発し、上記課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含水土壌の固化材
およびそれを使用する含水土壌の固化改良方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】軟弱土壌の土質改良には、固化材を使用
する固化処理が施される。また、軟弱土壌地域の改良利
用でなく、その地域の土木工事等に伴って発生する含水
残土を搬出する場合にも、流動性が高いことからそのま
までの搬送が困難であり、固化剤を使用して固化処理を
施した後、搬出する必要がある。何れの目的において
も、固化材には、固化後の土壌が目的に合った十分な強
度を有していること、適度の固化速度を有しているこ
と、固化材が化学的に安定であり有害物質が溶出しない
こと等の特性が要求されるが、これ等複数機能を要求さ
れる固化材として既に多くの技術が開示されている。こ
れ等は、含まれる水硬性成分の種によってセメント系と
石膏系に大別できるが、セメント系は強度は得られるも
のの、セメント自体が強アルカリであるため固化後土壌
からのアルカリ公害の克服が困難であり、近年は、対環
境性を考慮した石膏系固化材の開発が主流となってい
る。
【0003】石膏系固化材の例としては、例えば、特開
平7−179854号公報に、石膏に硬化反応促進剤と
して無機塩を添加した固化材、特公平2−23593号
公報には、焼石膏にポリアクリルアミドを添加した固化
材、特公平3−2473号公報には、焼石膏にポリメタ
クリルアミドを添加した固化材が開示されている。ま
た、特開平8−302346号、特開平8−31144
6号の各公報には、セメントも成分として加えた、半水
石膏、セメントおよび石灰、高炉スラグ等の混合材より
成る固化材が開示されている。石膏系固化材に関するこ
れ等の開示技術は、石膏に硬化助剤を添加し強度向上を
図ったものであるが、セメントを成分として含まないも
のでは固化後土壌の圧縮強度が依然低いと云う問題点を
残しており、未だ改良が望まれているものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、含水土壌の
固化改良に優れた性能を示す固化材を提供し、含水土壌
の固化改良を可能にする方法の提供を目的とする。具体
的には、固化改良後のpH値が植裁に適した6〜9の範
囲にあり、且つ、一軸圧縮強度が、人が上を歩ける尺度
である0.5kgf/cm2 以上である土壌を与える固
化材の提供、および、該固化材を使用する含水土壌の固
化改良方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、或る特定の
割合の水溶性高分子と石膏の混合物が、上記課題を解決
する優れた固化剤となることを見出し、本発明を完成し
た。すなわち、本発明は、全体量を100重量部とした
とき、0.1〜1重量部のアルギン酸ナトリウムまたは
ポリアクリル酸ナトリウムと、残部が石膏よりなる含水
土壌用固化材および該固化材を用いる含水土壌の固化改
良方法に関する。また、本発明は、全体量を100重量
部としたとき、0.5〜10重量部のカルボキシメチル
セルロースと、残部が石膏よりなる含水土壌用固化材お
よび該固化材を用いる含水土壌の固化改良方法に関す
る。以下に本発明を説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の固化材は水硬性成分とし
て石膏を使用するものである。石膏は、それ自身が中性
であるだけでなく、金属イオンの溶出も極めて少なく、
固化後土壌が二次公害引き起こす虞が全くないことから
化学的には望ましい材料であるが、強度的には石膏単味
では固化材としての十分な性能を示さず、固化材におけ
る水硬性成分として利用するには適当な固化助剤の存在
が必要である。本発明者等は、特定量添加された水溶性
高分子、具体的には、アルギン酸、ポリアクリル酸等の
カルボキシル基を有する高分子酸のナトリウム塩または
カルボキシメチルセルロースが、石膏の固化助剤として
優れた効果を示すことを見出し、該助剤と石膏より成る
本発明の固化材の完成に至った。
【0007】本発明の固化材の主成分である石膏は、水
和反応による土壌中の水の固定化とその水硬性により、
含水土壌の固化を推進すると考えられ、二水物以外であ
れば履歴に関係なく使用することができる。例えば、半
水石膏、無水石膏またはこれ等の混合物を好適に用いる
事ができるが、中でも、二水石膏から比較的容易に得ら
れる半水石膏がコスト面で有利であり、且つ性能的にも
問題がないことから、最も好ましい材料である。
【0008】一方、本発明で、石膏の固化助剤として好
適に使用される水溶性高分子としては、前述のアルギン
酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムおよびカルボ
キシメチルセルロースを挙げることが出来る。これ等の
水溶性高分子は、水の存在とCaイオン等の多価イオン
の存在下では架橋して不溶性のゲルを形成するが、土壌
−土壌、土壌−石膏、石膏−石膏粒子間に侵入した場合
には、生成したゲルが土壌および石膏各粒子を結合する
作用を有し、結果として石膏単味の場合よりも土壌の圧
縮強度が向上すると考えられる。しかし、粒子間に過剰
のゲルが介在すると今度はそこが弱点となり、土壌の圧
縮強度は逆に低下する。従って、水溶性高分子の添加量
には最適値が存在するが、本発明者等は石膏量に対する
その値が非常に小さい領域にあることを見出した。すな
わち、本発明の固化材におけるこれ等水溶性高分子の含
有量は水溶性高分子の種によって異なるが、アルギン酸
ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムにおいては、固
化材全体の0.1〜1重量部、カルボキシメチルセルロ
ースにおいては若干、量が増え、0.5〜10重量部で
ある。
【0009】本発明の固化材は、前述した様に、石膏と
水溶性高分子を適量混合することにより十分その性能を
発揮するが、成分として更に無機多孔体吸水材または有
機高分子吸水材を添加することにより、固化材添加後土
壌のpH値をほとんど変動させることなく、土壌の一軸
圧縮強度を更に改善することが出来る。吸水材は、土壌
中に存在する自由水と結合・固定化して自由水量を減少
させる働きを有していることから、吸水材を添加した固
化材の使用は、含水比の低い含水土壌の固化改良と同じ
になり、固化材添加後の一軸圧縮強度が増加すると考え
られる。従って、含水比の高い土壌の固化改良において
は、吸水材の添加は特に効果的である。
【0010】本発明で使用可能な有機高分子吸水材の例
としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、澱粉グ
ラフト共重合体等が挙げられるが、中でも有機高分子吸
水材としては最もポピュラーなポリアクリルアミドおよ
びポリメタクリルアミドが、吸水性能の面で好ましい結
果を与える。一方、本発明で使用可能な無機多孔体吸水
材例としては、パーライト、ゼオライト、シリカ、ボト
ムアッシュ等を挙げることが出来るが、中でもパーライ
トが、吸水性能、化学的安定性、価格面で最も好ましい
材料である。
【0011】固化材全体を100重量部とした吸水材の
添加量は、有機高分子系の場合には0.1〜5重量部、
無機質多孔体系の場合には5〜40重量部とするのが良
い。有機系、無機系何れにおいても、夫々の範囲より少
ないと添加効果が十分発現せず、逆に多いと経済的でな
くなるだけでなく、逆に固化改良後土壌の圧縮強度の低
下を招く場合がある。圧縮強度面での固化材の改良は、
固化改良に必要な固化材量の低減につながることから、
固化材への吸水材の添加量は、改良対象土の含水比、お
よび、目的強度を達成するのに必要な固化材の必要量と
を勘案して適宜決めることになる。
【0012】本発明の固化材の調製に必要な材料は何れ
も粉末状であることと、固化材がそれら材料の単なる混
合物であることから、その調製に当たっては特別な機
器、手段を必要とせず、ミキサー等公知の粉体混合用の
機器を使った、公知の粉体混合方法が適用できる。
【0013】本発明の固化材を使用して含水土壌の改良
を行なうに当たっては、水を加えたスラリー状として土
壌中に注入、散布する方法も適用できるが、土壌に余分
な水を加えない点で、粉末状態で混合するのが望まし
い。その際、一般に行なわれている、対象土壌とミキサ
ーで混合するミキサー混合法やスタビライザー用いる浅
層処理法が効果的に適用できる。また、含水土壌への添
加量は、含水土壌の特性、特に含水量によるが、含水土
壌1m3 当たり50〜400kg添加することにより目
的とする0.5kgf/cm2 以上の一軸圧縮強度を有
する改良土壌を得ることが出来る。もちろん、必要に応
じて固化材添加量を増やすことにより、pH値の上昇を
招くことなく土壌一軸圧縮強度を更に高める事も可能で
あり、目的、経済性に合わせて適宜添加量を選択するこ
とになる。以下に、具体的実施例を上げて本発明を更に
詳しく説明する。
【0014】
【実施例】
(1)固化材の調製 石膏粉末に所定量の水溶性高分子および必要に応じて吸
水材を添加したものをホバート型ミキサーで3分間混合
して固化材を調製した。 (2)改良土壌の調製 上記(1)で調製した固化材の所定量を供試土壌に添加
した後、ホバート型ミキサーで3分間混合して改良土壌
を調製した。混合後の土壌を、直径5cm、高さ10c
mの鋼製の円筒型のモールドに充填し、温度20℃、湿
度96%の恒温恒湿槽内で7日間養生し、評価用の供試
体を得た。 (3)改良土壌の評価:一軸圧縮強度測定 上記(2)で得られた供試体について、JIS A12
16に則った方法でその一軸圧縮強さを測定した。尚、
一軸圧縮強度については、対象土壌1m3 当たり100
kg量の添加で、人がその上を歩く事が可能な強度であ
る0.5kgf/cm2 以上の一軸圧縮強度を有する改
良土壌を与えるものを良とした。 (4)改良土壌の評価:pH測定 上記(2)で得られた成形前の土壌について、土質工学
会基準JSFT 211−1990に則り、改良土壌の
pHを測定した。pH値については、9以下のものを良
とした。
【0015】実施例1〜8および比較例1〜4 表1には、固化材として半水石膏とアルギン酸ナトリウ
ムの混合物を選び、含水比の異なる二種の粘土質砂を対
象土壌とした場合の結果を示す。改良後土壌のpH値は
何れも8以下であり、pH値的には何れも問題がない結
果であった。一方、一軸圧縮強度は、固化材全体に対し
て1重量部以下の非常に少ないアルギン酸ナトリウム添
加量で効果が最大となり、本願発明に含まれる範囲での
み0.5kgf/cm2 以上の一軸圧縮強度を有する固
化改良土壌を得ることが出来た。
【0016】
【表1】
【0017】実施例9、10および比較例5、6 表2には、半水石膏とポリアクリル酸ナトリウムの混合
物を固化材とした場合の例を示す。アルギン酸ナトリウ
ム同様、添加量1重量部付近で添加効果は最大となる。
【0018】
【表2】
【0019】実施例11〜15 ここでは、半水石膏とカルボキシメチルセルロースの混
合物を固化材とし、結果を表3に示す。この場合にも、
前記アルギン酸ナトリウムまたはポリアクリル酸ナトリ
ウムより若干高めであるが、効果が最大となる添加量が
存在し、また、添加効果はアルギン酸ナトリウム、ポリ
アクリル酸ナトリウムより大である。
【0020】
【表3】
【0021】実施例16〜18 この例は、本発明の範囲に属する、半水石膏とアルギン
酸ナトリウムより成る固化材の、粘土質砂に対する添加
量の影響を調べたものであるが、表4に示すように、固
化材添加量と共に一軸圧縮強度は増大することが分か
る。
【0022】
【表4】
【0023】実施例19〜22 表5の結果は、更なる添加物としての吸水材の添加効果
を、含水比の異なる二種の土壌について調べたものであ
る。無機系、有機系を問わず、吸水材の添加により、p
H値にはほとんど変化なく、一軸圧縮強度が更に高くな
ることが分かる。
【0024】
【表5】
【0025】
【発明の効果】本発明の固化材は石膏に僅かな量の水溶
性高分子を添加した簡単な組成よりなるものであるが、
それを使用した改良後土壌はほヾ中性であり、アルカリ
溶出による問題が生じない。また、改良後土壌の一軸圧
縮強度は0.5kgf/cm2以上と歩行可能な大きさ
であることから、その上での作業が可能になるだけでな
く、植物が根を張るのに適した強度範囲に収まっている
ため、植裁に適した土壌を得ることが可能となる。
フロントページの続き (72)発明者 岡本 秀正 山口県宇部市西本町1丁目12番32号 宇部 興産株式会社高分子研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】全体量を100重量部としたとき、0.1
    〜1重量部のアルギン酸ナトリウムまたはポリアクリル
    酸ナトリウムと、残部が石膏よりなる含水土壌用固化
    材。
  2. 【請求項2】全体量を100重量部としたとき、0.5
    〜10重量部のカルボキシメチルセルロースと、残部が
    石膏よりなる含水土壌用固化材。
  3. 【請求項3】成分として更に0.1〜5重量部の有機高
    分子吸水材を含む、請求項1または2に記載の含水土壌
    用固化材。
  4. 【請求項4】成分として更に5〜40重量部の無機質多
    孔体吸水材を含む、請求項1または2に記載の含水土壌
    用固化材。
  5. 【請求項5】石膏が、半水石膏および/または無水石膏
    である、請求項1から4までの何れかに記載の含水土壌
    用固化材。
  6. 【請求項6】請求項1から5までの何れかに記載の含水
    土壌用固化材を、含水土壌1m3 当たり50〜400k
    g添加する、含水土壌の固化改良方法。
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