JPS5920710B2

JPS5920710B2 - 土壌の硬化方法

Info

Publication number: JPS5920710B2
Application number: JP52094650A
Authority: JP
Inventors: 「りよう」平澤
Original assignee: HATSUTA TOMIO
Current assignee: HATSUTA TOMIO
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1984-05-15
Also published as: AU3788578A; JPS5430606A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はセメントで土壌を硬化するさいに強度向上剤を
使用する土壌の硬化方法に関する。

従来導路舗装のためには、主としてコンクリートおよび
アスファルトが用いられているが、その費用が高いため
、より簡単な舗装が望まれている。一般にコンクリート
はセメント−水一骨材（砂、じやり、砕石）系であり、
使用される砂、じやり、砕石はある規格以上のものが必
要とされ、例えば使用前に水洗して土壌類を除去してお
かねばならない。したがつて、骨材の代りに現場の土を
使用することができれば、材料費および労務費等を節約
でき舗装費用を安くすることが可能である。このため従
来セメント−水一土壌系を使用することが試みられてい
るが、一般に強度が充分でなかつた。本発明はセメント
と水で土壌を硬化する方法に関して鋭意研究の結果、従
来知られていなかつた新規な事実を見出し完成されたも
のである。

本発明によれば、セメントで土壌を硬化するさいに強度
向上剤として硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナト
リウムおよび炭酸カリウムから選ばれた少くとも一種の
化合物の１モルとリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウ
ムから選ばれた少くとも一種の化合部の０．０１乃至０
．１モルからなる混合物を使用することを特徴とする土
壌の硬化方法が提供される。本発明によれば、さらに、
セメントで土壌を硬化するさいに強度向上剤として硫酸
ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸
カリウムから選ばれた少くとも一種の化合物の１モルと
塩化ナトリウムおよび塩化カリウムから選ばれた少くと
も一種の化合部の０．１乃至０．５モルとリン酸ナトリ
ウムおよびリン酸カリウムから選ばれた少くとも一種の
化合物の０．０１乃至０．０１モルからなる混合物を使
用することを特徴とする土壌の硬化方法が提供される。

本発明の基礎となる新規な事実の第１は、セメントおよ
び水で土壌を硬化するさいに多数の塩類の中で硫酸ナト
リウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸カル
ウムの群から選ばれる特定の塩を含有する強度向上剤の
みがすぐれた強度向上効果を有するということであり、
しかも驚くべきことにこれらの特定の塩類はセメント一
水のみの系ではむしろ強度を低下させるものである（参
渚例１参照）。

ｊ本発明の適用対象はセメント一水一土壌系である七こ
の系はセメント一水系と全く異なるのみでなく、セメン
ト一水一骨材系（コンクリート系）とも全く異なる。

コンクリートを作るさいに用いる骨材、すなわち、砂、
小石、砕石等は、使用前に徹底的に水洗して付着する土
墳を完全に除去してから使用するのであるから、セメン
ト一水一土壌系とセメント一水一骨材系とは明らかに相
異なる系である。本発明の基礎となる新規な事実の第２
は、セメントおよび水で土壌を硬化するさいに強度向上
剤として特定の塩の組合せを使用すると、単なる加成効
果以上の相乗効果が得られるということである。

即ち、後述の実施例１及び実施例２で示すようにセメン
トおよび水で土壌を硬化するさいに強度向上剤として硫
酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび炭
酸カリウムから選ばれた少くとも一種の化合物の１モル
に対して燐酸ナトリウムおよび燐酸カリウムから選ばれ
た少くとも一種の化合物の０．０１乃至０．１モルを加
えた場合、単なる加成性以上の相乗的な強度向上効果が
得られる。又、セメントおよび水で土墳を硬化するさい
に強度向上剤として硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭
酸ナトリウムおよび炭酸カリウムから選ばれた少くとも
一種の化合物の１モルと塩化ナトリウムおよび酸化カリ
ウムから選ばれた少くとも１種の化合物の０．１乃至０
．５モルに付してリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウ
ムから選ばれた少くとも一種の化合物の０．０１乃至０
．１モルを加えた場合にも、強度向上効果において相乗
性が認められる。これに反して硫酸ナトリウムと硫酸ア
ンモニウムの組合せでは強度向土効果において加成性が
認められないばかりか、硫酸アンモニウムの存在がかえ
つて強度を低下させるという全く逆の効果が認められた
（参考例６、第６表参照）。

複数の塩を用いることのさらに別の利点は、塩類の水に
対する溶解度に由来する。

すなわち、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリ
ウムおよび炭酸カリウムからなる群の一種又は二種以上
のみを使用する場合溶解度に限界があるため必要な濃度
の水溶液が得られないことがある。とくに気温の下がる
冬季において実際上この問題は重要である。この溶解度
からくる困難を複数の塩を用いることにより克服するこ
とができる場合がある。硫酸ナトリウムおよび／または
硫酸カリウムと燐酸ナトリウムおよび／または燐酸カリ
ウムとを組合せて用いることは溶解度の点からも特に有
利である。本発明に係る土壌の硬化方法は、道路の舗装
に特に好都合に適用されるが、土壌を硬化させることを
必要とする多くの建築、土木工事においても広く使用す
ることができる。

例えば、工場の敷地、倉庫の敷地、駐車場、校庭等の舗
装は当然のことであるが、土砂くずれを防止するための
山の斜面の硬化等にも使用することができる。さらに本
発明に係る土塙の硬化方法における土壌は汚泥をも含む
。本明細書において汚泥とは、河川、湖沼、海洋の底に
沈積した工場排水または家庭排水を起源とする物質を含
有する堆積物を意味する。本発明方法に従つて汚泥を処
理することにより、例えばトラツク等で運搬可能な程度
の強度を有する汚泥とすることは容易である。本発明に
従う土壌の硬化方法を道路舗装工事に適用する場合は、
路上混合方式、集中混合方式の方式で使用することがで
きる。

路上混合方式はセメント、強度向上剤、水および土壌を
舗装しようとする路上で混合する方式であつて、スタビ
ライザー等で掘り起こしながら混合、混練した後転圧ロ
ーラーで転圧する方式である。集中混合方式はミキサー
車またはミキサープラントによりセメント、強度向上剤
、水および土壌は混練し舗装しようとする路上に敷きな
らし、転圧する方式である。通常、使用されるセメント
の量は土壌１７７１当り１００ｋｇ〜３００ｋｇである
。１５０１＜ｇから２５０ｋｇがとくに好ましい。

汚泥の場合は汚泥の重量の３〜３０％である。５〜２５
％が好ましく、１０〜２０％がとくに好ましい。

上述した普通の土壌の比量は２．５〜３．０程度、汚泥
の比重は１．１〜１．５程度であるが、本発明方法を上
記比重の中間の比重１．５〜２．５をもつ土壌にも適用
できる。使用できるセメントはポルトランドセメント、
高炉セメント、アルミナセメント、シリカセメント等で
ある。ボルトランドセメントがとくに好ましい。使用さ
れる強度向上剤の量は土壌１ｗ１当り２５〜３００モル
である。

土壌１イ当り５０〜２００モルの使用量が好ましい。使
用される水の量は土壌の含水量、施行方式によつて変わ
るが、通常土壌１ｄ当り４００１以下の範囲である。

通常、強度向上剤を適当なる濃度の水溶液として使用す
る。

水溶液の濃度は、土壌の最適転圧水量から土壌の含水量
を差し引いた量の水に所定の量の強度向上剤を含有させ
たときに得られる濃度である。路上混合方式においては
上記溶液を散布器（スプレヤ）で散布する。汚泥などの
含水率の高い土壌の場合は強度向上剤を固形のままセメ
ントとともに土に加え混練する。本発明に従う硬化方法
を使用した場合最適転圧水量で３５０〜４５０１＜ｆ！
／Ｃｄにも及ぶ強度が得られた。

参考例１各種塩類をセメント一水系およびセメント一水土壌系に
各々加えて一軸圧縮強度の変化を調べ）★た結果を第１
表に示す。

第１表によりセメント一水一土壌系の一軸圧縮強度を向
上させる効果は硫酸ナトリウム及び硫酸カリウムが格段
に優れていることがわかる。さらに又、驚くべきことに
特定の塩類添加の一軸圧縮強度向上に対する効果は、セ
メント一水系およびセメント一水一土壌系に対して全く
逆の傾向を示した。すなわち、硫酸ナトリウムおよび硫
酸カリウムをセメント一水系に加えた場合一軸圧縮強度
が３５〜３７％程度になり塩類の中で最も著しく一軸圧
縮強度を低下させたのに対し、硫酸ナトリウムおよび硫
酸カリウムをセメント一水一土壌系に加えた場合一軸圧
縮強度が１．９〜２．０倍にも増加しており塩類の中で
最も優れた強度向上効果を示した。このことは従来のセ
メント技術からは全く予測されなかつたことであり、同
時にセメント一水系とセメント一水一土壌系とが全く別
異の系であることを示している。炭酸ナトリウム及び炭
酸カリウムもセメント一水系及びセメント一水一土壌系
に対して、硫酸ナトノリウム及び硫酸カリウムと同様
の効果を及ぼすが、その効果の程度はやや小さい。参考
例２セメントと水のみを用いて硬化させたマサ土およびセメ
ントと水と塩類（硫酸ナトリウムと塩化ナトリウム）を
用いて強度を向上させたマサ土の一軸圧縮強度の経時変
化を測定した結果を第１図に示す。

第１図において縦軸には一軸圧縮強度（Ｋｇ／Ｃｄ）を
、横軸には時間（月）を目盛つてある。マサ土１１１セ
メント２２０ｋｇおよび水３００ｋｇの量を一定として
、塩無添加の場合（図中０印の曲線）、硫酸ナトリウム
１００モル添加の場合（図中△印）および硫酸ナトリウ
ム１００モルと塩化ナトリウム２５モル添加の場合（図
中口印）の各々の強度の変化をプロツトした。いずれの
場合も最初の１ケ月の間に一軸圧縮強度が急速に増加し
１力月を超えると強度は殆んど増加しなかつた。参考例
３土壌をセメントで硬化する場合添加する塩類の種類と濃
度に一軸圧縮強度が如何に依存するかを調べた。

その結果を第２図及び第３図に示す。第２図および第３
図において縦軸には一軸圧縮強度Ｋｇ／ｉを、横軸には
土壌１イ当りの塩の添加量モル／Ｔｌｌを目盛つてある
。各実験はマサ土１イ、セメント２００ｋｇおよび水３
００１に対して各種の塩を所定量加えて行．つた。第２
図はセメントで±壌を硬化するさいに強度向上剤として
硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムが格段の効果を有す
ることを示す。硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムに次
いで炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムもすぐれた強度
向上効果を示す。塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化
カルシウムの強度向上効果は極めて低い添加量で飽和し
、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよ
び炭酸カリウムの効果に比べ、極めて不充分である。第
３図は強度向τ 上剤としての硫酸アンモニウム、炭酸
アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸カリウムおよ
びケイ酸ナトリウムの効果が硫酸カリウムの効果と比較
していずれも著しく劣つていることを示している。リン
酸カリウムは強度向上効果において特異）的な挙動を示
し、理由はよくわからないが５０モル／Ｔｌｌにおいて
セメント一水一土壌系を固化させなかつた。土壌をセメ
ントで硬化する場合、参考例３においては一種類の塩を
添加して強度向上効果を調べたのに対し、以下の参考例
４、参考例５、実施１、実施例２および参考例６では複
数の塩からなる混合物を添加して強度向上効果を調べた
。

第２表、第３表、第４表、第５表および第６表にその結
果を示す。ノ参考例４第２表においては硫酸ナトリウムと炭酸ナトリウムのモ
ル数の和を一定に保ちながら、硫酸ナトリウムと炭酸ナ
トリウムの相対量を変化させた場合の強度向上効果が示
されている。

硫酸ナトリウムを炭酸ナトリウムで置き換えても、略同
じ程度の強度向上効果を示すが、炭酸ナトリウムの量が
多くなる程わずかに強度向上効果が低下する傾向が認め
られる。参考例５第３表は塩化カリウムと硫酸カリウムの混合物を強度向
上剤として使用した場合の相乗効果を示す。

塩化カリウムを単独で２５モル／ｄ添加した場合の強度
向上効果が２．７ｋｇ／Ｃｄであるのに対し、硫酸カリ
ウムと共に添加した場合は、硫酸カリウムの添加量５０
１１００および１５０モル／ｄに応じてそれぞれ５．０
、５．４および５．２ｋｇ／ＣｌＡであり、いずれも２
．７ｋｇ／Ｃｄよりも大きい。したがつて、硫酸カリウ
ム５０〜１５０モル／ｄと塩化カリウム２５モル／ｄの
混合物を添加する場合は単なる加成性以上の相乗性が認
められる。実施例１第４表は硫酸ナトリウムとリン酸ナトリウムの混合物を
強度向上剤として使用した場合の相乗効果を示す。

リン酸ナトリウムを単独で１０モノｚ賀添加した場合の
強度向上が１．９ｋｇ／Ｃｒｉｉであるのに対し、硫酸
ナトリウム１００モル／ｄが存在するときにリン酸ナト
リウムを１０モル／Ｉ添加した場合の強度向上は４．６
ｋｇ／Ｃｄに達した。このことは強度向上効果において
、単なる加成性以上の相乗性が存在することを示してい
る。実施例２第５表は炭酸ナトリウムとリン酸ナトリウムの混合物を
強度向上剤として使用した場合の相乗効果を示す。

リン酸ナトリウムのみを１０モル／Ｉ添加した場合の強
度向上が１．９ｋｇ／Ｃｄであるのに対し、炭酸ナトリ
ウム１００モル／ｗｌが共存するときにリン酸ナトリウ
ムを１０モル／イ添加した場合の強度向上は６．０１＜
９／Ｃｒｌｌであつた。したがつて上記の塩の組合せに
ついても単なる加成性以上の相乗性効果が認められる。
参考例６第６表は硫酸ナトリウムと硫酸アンモニウムの混合物を
強度向上剤として使用した場合の強度低下効果を示す。

硫酸ナトリウム５０モル／Ｔｌｌのみを加えた場合の一
軸圧縮強度が１８．７ｋｇ／ＣｆＡ（′あ２るのに対
し、さらに硫酸アンモニウム５０モル／★★イを加えた
場合の一軸圧縮強度は１６．１ｋ９／ｄとなつた。この
ことは硫酸アンモニウムを加えたことにより一軸圧縮強
度が低下したことを意味する。すなわち、上記の場合は
硫酸アンモニウムを加えることによりかえつて強度が低
下している。このことは第３表、第４表および第５表で
各々示した硫酸カリウムと塩化カリウムの系、硫酸ナト
リウムとリン酸ナトリウムの系および炭酸ナトリウムと
リン酸ナトリウムの系と対照的であり、全く逆の傾向で
ある。参考例７第７表はセメント及び強度向上剤を用いて土壌を硬化す
るさいの強度向上効果に対する土壌の種類の影響を示す
。

粘土系白土、シラス及びマサ土のいずれに対しても本明
細書記載の強度向上剤が優れた強度向上効果を持つこと
が認められる。参考例８第８表は汚泥をセメントで硬
化するさいの一軸圧縮強度に対する塩類添加の効果を示
す。

塩類無添加の場合の一軸圧縮強度がわずかに０．５６ｋ
ｇ／Ｃｄであるのに対し、硫酸ナトリウム１５０モル／
イおよび塩化ナトリウム２５モル／ｄを添加した場合は
一軸圧縮強度が２．２２ｋｇ／Ｃｄである。一般に搬土
するのに必要な一軸圧縮強度は１〜１．５ｋｇ／Ｃｄで
あるから、強度向上剤を加えない場合の０．５６ｋｇ／
ＣｌｌＬという強度は不充分であるのに対し、強度向上
剤を加えた場合の２．２２ｋｇ／Ｃｌｉｉという強度は
汚泥を硬化させてダンプカー等で運搬するのに十分な強
度である。

【図面の簡単な説明】

第１図はセメント一水−土壌系およびセメント水一土壌
一塩系の一軸圧縮強度の経時変化を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１セメントで土壌を硬化するさいに強度向上剤として
硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび
炭酸カリウムから選ばれた少くとも一種の化合物の１モ
ルとリン酸ナトリウムおよびリン酸カリウムから選ばれ
た少くとも一種の化合物の０．０１乃至０．１モルから
なる混合物を使用することを特徴とする土壌の硬化方法
。２セメントで土壌を硬化するさいに強度向上剤として
硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸ナトリウムおよび
炭酸カリウムから選ばれた少くとも一種の化合物の１モ
ルと塩化ナトリウムおよび塩化カリウムから選ばれた少
くとも一種の化合物の０．１乃至０．５モルとリン酸ナ
トリウムおよびリン酸カリウムから選ばれた少くとも一
種の化合物の０．０１乃至０．１モルからなる混合物を
使用することを特徴とする土壌の硬化方法。