JPS6191283A - 土質改良材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、水分を含んだ軟弱地盤等の土質を改良するた
めの石灰−石膏系土質改良材の経済的な製造方法に関す
るものである。

〈従来の技術〉 従来から市販されている土質改良材には、セメント系土
質改良材および石灰質土質改良材があり、その中の石灰
質土質改良材は、生石灰または消石灰をそれぞれ単独で
使用しているのが現状である。

従来からの知見では、石灰質土質改良材に予め石膏を添
加しておくと、土質改良材としての性能が向上すること
が知られており、この種の土質改良材を、石灰−石膏系
土質改良材として称している。これの製造方法は、生石
灰または消石灰と乾燥石膏の混合装置による乾粉混合で
ある。

〈発明が解決しようとする間圧点〉 ０−ム系土質の改良は、セメント系土質改良材では改良
が困難であり、石灰質土質改良材か好ましくは石灰−石
膏系土質改良材が有効である。

上記の従来技術による石灰−石膏系土質改良材の場合、
安価な乾燥状、懸の石膏が入手困難なため、乾燥石膏を
プレミックスした石灰−石膏系土質改良材は、高原価と
なり、市場性に乏しいために実用化が遅れており、やむ
を得ず石灰質土質改良材を代用しているのが現状である
。

このため一部の土質改良工事においては、生石灰と含水
石膏を施工現場で現地混合してから、土質改良工事を行
っている場合がある。この方法は現地混合であるために
、計量精度及び混合精度等に問題点がある。このこのよ
うな問題点があるにもかかわらず、現地混合方式が取ら
れる理由は、特にフミン酸が多いローム系土質を改良す
る場合、石灰−石膏系土質改良材でないと改良が困難で
あることによる。このような状況から、乾燥石膏をプレ
ミックスした安価な石灰−石膏系土質改良材の製造方法
の開発が待ち望まれている現状にある。

また、生石灰による土質改良は、一般的に塊状生石灰を
使用し、この塊状生石灰の消化速度が遅いため、塊状生
石灰を土中に混合転圧してから、消化のために少なくと
も一晩放置し、翌日再混合再転圧する必要がある。この
ように、従来工法の生石灰（；よる土質改良は、工法が
複雑であり、工事期間が長（なるという間圧点がある。

一方、廃硫酸の処理工程から副生ずる石膏含有廃泥は、
水分が多いため泥状であり、径めて取り扱いが困難であ
る。また、石膏の純度も低く、その純度の変動も大きい
ことから、工業用原材料として利用することは、はとん
ど不可能とされており、陸上または海上投棄されている
のが現状である。このため有用物である石膏が資源とし
て有効にリサイクルされていない現状がある。

く間圧点を解決するための手段〉 本発明は、上記従来の間圧点に鑑み、従来技術では利用
困難な産業廃棄物である石膏含有廃泥中の多量の水分を
脱水乾燥し、か゛つ、土質改良材として有効に活用でき
る土の固化性能を付与し、即効性のある土質改良材を経
済的に製造する方法を開発して、土質改良材を安価に提
供することにある。

これらの条件を同時に満足させる脱水材兼改質材として
生石灰に着目した１゜石膏含有廃泥を生石灰で脱水乾燥
し、これを粉状または砂状に解砕することにより、石灰
質土質改良材の品質を凌駕し、従来技術による石灰−石
膏系土質改良材と同等の性能を詩ち、かつ、即効性のあ
る当該土質改良材を経済的に製造する方法を発明するに
至った。

く作　　　用〉 生石灰を石膏含有廃泥に添加混合すると、生石灰と石膏
含有度泥中の水が反応し、この反応が発熱反応であるた
めに、混合物は高温になり、石膏含有度泥中の水の一部
は水蒸気として歓逸し、残りの水は、生石灰と反応して
消石灰になり、混合物は乾燥状態になる。この乾燥混合
物を解砕すると当該石灰−石膏系土質改良材が得られる
。

く実　施　例〉 以下本発明の実施例について説明する。例えば、金属材
料の酸洗い工程から発生する廃硫酸を石灰乳または副生
石灰物で中和して石膏等を沈殿物として得、これを一次
脱水した含水状態の石膏含有産児に、脱水材として添加
混合する生石灰の量を、脱水反応終了後に未水和生石灰
が残留しない量とすると、特許請求の範囲第１項記載の
土質改良材が得られる。これは、土質改良工事の旋工方
法の内のスラリー混合工法に適合する土質改良材である
。この土質改良材は、生石灰を含まないため、予め、水
を加えてスラリーを作る際に発熱する危険がないので、
安全に作業できるという特徴を有する。

一方、乾燥状態の消石灰−石膏含有廃泥混合物を得た後
に、生石灰含有率か８０％以下の範囲内で生石灰を添加
混合すると、特許請求の範囲第２項記載の土質改良材が
得られる。また、石膏含有産児に、脱水材として添加混
合°する生石灰の量を、脱水反応終了後に未水和生石灰
が８０％以下の範囲内で残留する量とすると、特許請求
の範囲第３項記載の土質改良材が得られる。

これらは、土質改良工事の施工方法の内の、パウダー混
合工法に適合する土質改良材である。

これらの土質改良材は、生石灰を含んでいるために、パ
ウダー混合した際、生石灰が土の中の水分を脱水して、
土質改良の効果を高めるという特徴を有する。この場合
、生石灰含有率が高いほどその脱水効果は高まるが、必
要な石膏量から考えて、生石灰含有率は８０％以内であ
る。

これらの土質改良材に付与された土の同化特性として、
石膏含有度泥中の石膏と、脱水材として使用した生石灰
の反応生成物である消石灰、あるいは、未水和生石灰と
土の中の水分との反応生成物である消石灰とが、土の中
のアルミナ分と反応して、エトリンガイトを生成する際
に、土を固化するという特性が揚げられる。その他に、
同様にして生成した消石灰と土の中のシリカ分とのポゾ
ラン反応による土の固化特性も同時進行する。

次に、当該土質改良材の製造方法の経済性について言及
する。特に、特許請求の範囲第１項記載の土質改良材に
おいては、例えば石膏含有産児を燃料を用いて乾燥し、
これがスラリー混合用であるがゆえに、わざわざ生石灰
に水を加えて消化した消石灰を混合する従来技術による
方法に比較して、経済的であることは言うまでもない。

特許請求の範囲第２項、第３項記載の土質改良材におい
ても、脱水材として石膏含有産児に添加混合する生石灰
は、隼に脱水材としての役割のみではなく、石膏含有産
児の脱水反応に伴い生成した消石灰が、前述したエトリ
ンカイト生成反応およびポゾラン反応に不可欠な成分で
あるため、生石灰が、本発明の２つの構成要件、即ち、
石膏含有産児の脱水と固化性能付与を同時に満足させる
有効な改良材料であり、かつ、経済的な当該土質改良材
の製造方法であることがわかる。

次に、当該土質改良材の具体的な製造方法について説明
する。特許請求の範囲第１項、第３項記載の土質改良材
は、共に同一の方法で製造することができ、脱水材とし
ての生石灰の添加量がそれぞれ異なるだけである。石膏
含有産児の脱水乾燥は、石膏含有産児と生石灰とが、充
分に混合撹拌され、かつ、脱水乾燥に必要な滞留時間を
有する混合機を使用する。この際に、混合機から発生す
る大量の水蒸気に連行する粉匹は、公害防止のために集
壓する必要がある。

特許請求の範囲第２項記載の土質改良材は、上記の方法
で乾燥状態の消石灰−石膏含有廃泥混合物を得た後に、
生石灰を混合すればよい。

混合機から出た乾燥混合物中には、塊状物が含まれるこ
とがあるので、これを、解砕する必要がある。スラリー
混合工法で使用される特許請求範囲の第１項記載の土質
改良材は、工法上の制約、即ち、スラリーのポンプ圧送
に問題を起こさないために粉状に解砕する必要があり、
また、現場施工時の発塵防止のために、好ましくは１ｍ
ｍアンダーで、かつ、微粉末を含まない粗粉状がよい。

尚、現場施工時の取り扱い上で、問題を起こさない範囲
内ならば、多少の残存水分は残ったほうが好ましい。

パウダー混合工法で使用される特許請求の範囲第２項記
載、第３項記載の土質改良材は、生石灰の消化速度を早
くするため、砂状に解砕する必要があり、才だ、現場施
工時の発塵防止のため、好ましくは３ｍｍアンダーで、
かつ、微粉末を含まない砂状がよい。

砂状にして生石灰の消化速度を早（した特許請求の範囲
第２項、第３項記載の土質改良材は、土中に混合してか
ら、約１時間後には消化が終了するので、１時間後に転
圧して土質改良工事が終了するという有利な特徴を有し
ている。

なお、石膏含有度泥中の石膏の純度が低い場合には、石
膏含有産児に、排煙脱硫石膏、リン酸副生石膏、フッ酸
副生石膏、チタン酸副生石膏等の内の一種分または二種
類以上の混合物を一部置換して石膏純度を高めてから生
石灰による脱水を行えばよい。

才だ、排煙脱硫石膏、リン酸副生石膏、フッ酸副生石膏
、チタン酸副生石膏等の内の一種類または二種類以上の
混合物を出発原料として、特許請求の範囲第１項、第２
項、第３項記載の方法で土質改良材が製造できることは
容易に頚椎できる。

〈発明の効果〉 実施例に示す方法で試製した当該土質改良材の品質試験
結果に基づいて、本発明の詳細な説明する。

試験−１ 石膏含有排泥の水分が５０％であり、乾燥石膏含有廃泥
中の石膏純度が６０％である含水状態の石膏含有産児６
Ｋｇに生石灰４Ｋｇを添加して、特許請求範囲第１項記
載の方法で、当該土質改良材−Ａを試製した。これの組
成は、乾燥石膏含有産児が３６％、消石灰は６４％であ
った。生石灰量に対して、石膏含有産児が持ち込む水の
■が大過剰であるため、生石灰は残存し得ないし、また
、生石灰が残存していないことを、粉末回折×線分析で
確認した。残存水分は２％であった。

なお、比較のために、従来技術による方法で、別に乾燥
した石膏含有産児３６％と消石灰６４％を混合した消石
灰−石膏系土質改良材（対照土質改良材−ａという）を
別に試製した。Ａとａは、製造方法が異なるだけで、同
一の組成物である。

対象土を含水比８７％の関東ロームとし、消石灰質土質
改良材の試験を含めて、土質改良比較試験を行った結果
を表１に示す。

表−１材令７日のＣＢＲ値 表１から分かるように当該土質改良材−Ａは、消石灰質
土質改良材の性能を凌駕し、従来技術による消石灰−石
膏系土質改良材である対照土質改良材−ａの性能と同等
である。

試験−２ 試験−１において製造した、当該土質改良材５Ｋｇに生
石灰５Ｋｇを添加して、特許請求範囲第２項記載の方法
で、当該土質改良材−Ｂを試製した。これの組成は、乾
燥石膏含有産児が１”８　’？６、消石灰が３２％、生
石灰は５０９ｇであった。

なお、比較のために、従来技術による方法で、別に乾燥
した石膏含有産児１８％と生石灰８２％を混合した生石
灰−石膏系土質改良材（対照土質改良材−ｂという）を
別に試製した。Ｂとｂは、製造方法が異なるため、Ｂに
は消石灰が含才れている。

対象土を含水比６９％の火山灰質土とし、土石肌質土質
改良材の試験を含めて、土質改良比較試験を行った結果
を表−２に示す。

表−２材令７日のＣＢＲ値 表−２から分かるように当該土質改良材−Ｂは、生石肌
質土質改良材の性能を凌駕しており、従来技術による生
石灰−石膏系土質改良材である対照土質改良材−すの性
能と比較して、生石灰量が少ないために、多少ＣＢＲ値
が低（なるものの、実用上、特に問題とはならない。

試験−３ 試験−１と同一の石膏含有産児３ｋｇに生石灰７Ｋｇを
添加し、特許請求範囲第３項記載の方法で当該土質改良
材−〇を試製した。これの組成は、乾燥石膏含有廃泥が
１６％、消石灰が３４％、生石灰は５０９６であった。

なお、比較のために、従来技術による方法で、別に乾燥
した石膏含有産児１６％と生石灰８４％を混合した生石
灰−石膏系土質改良材（対照土質改良材−Ｃという）を
別に試製した。ＣとＣは、製造方法が異なるため、Ｃに
は消石灰が含まれている。

対象土を含水比３４％のローム系砂質土とし、生石肌質
土質改良材の試験を含めて、土質改良比較試験を行った
結果を表−３に示す。

表−３材令７日のＣＢＲ値 表−３から分かるように当該土質改良材−〇は、生石肌
質土質改良材の性能を凌駕しており、従来技術による生
石灰−石膏系土質改良材である対照土質改良材−Ｃの性
能と比較して、生石灰量がす（ないにもかかわらず、は
ぼ同一の性能である。

以上のように、利用困難な産業廃棄物である石膏含有産
児の性状を従来から使用されている石灰質土質改良材の
性能を凌駕し、従来技術による石灰−石膏系土質改良材
と同等の性能を持ち、かつ、即効性のある当該土質改良
材を、経済的に製造する方法を開発した本発明の有用性
は大きい。

特許出願人　　第一セメント株式会社 代　　理　　人　　　平　　　　井　　　　　　　　　
部手続補正書

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃硫酸を石灰乳または副生石灰物で中和して石膏
   等を沈殿物として得、これを一次脱水した含水状態の石
   膏含有廃泥に、未水和生石灰が残留しない範囲内で、か
   つ、最終乾燥混合物中の石膏含有率が５〜４０％となる
   範囲内で生石灰を添加混合し、生石灰の水和発熱脱水反
   応を利用して、乾燥状態の消石灰−石膏含有廃泥混合物
   を得、これを粉状に解砕することを特徴とする土質改良
   材の製造方法。
2. （２）廃硫酸を石灰乳または副生石灰物で中和して石膏
   等を沈殿物として得、これを一次脱水した含水状態の石
   膏含有廃泥に、未水和生石灰が残留しない範囲内で、か
   つ、最終乾燥混合物中の石膏含有率が５〜４０％となる
   範囲内で生石灰を添加混合し、生石灰の水和発熱脱水反
   応を利用して、乾燥状態の消石灰−石膏含有廃泥混合物
   を得た後に、生石灰含有率が８０％以下の範囲内で、生
   石灰を添加混合し、これを砂状に解砕することを特徴と
   する土質改良材の製造方法。
3. （３）廃硫酸を石灰乳または副生石灰物で中和して石膏
   等を沈殿物として得、これを一次脱水した含水状態の石
   膏含有廃泥に、未水和生石灰を８０％以下の範囲内で残
   留させ、かつ、最終乾燥混合物中の石膏含有率が５〜４
   ０％となる範囲内で生石灰を添加混合し、生石灰の水和
   発熱脱水反応を利用して、乾燥状態の生石灰−消石灰−
   石膏含有廃泥混合物を得、これを砂状に解砕することを
   特徴とする土質改良材の製造方法。
4. （４）前記含水石膏含有廃泥に、排煙脱硫石膏、リン酸
   副生石膏、フッ酸副生石膏、チタン酸副生石膏等の内の
   一種類または二種類以上の混合物を一部置換し、これに
   生石灰を添加混合する特許請求の範囲第１項、第２項、
   第３項記載の土質改良材の製造方法。
5. （５）前記廃硫酸は、塩酸、硝酸およびその他の無機酸
   を含む混酸廃液である特許請求の範囲第１項、第２項、
   第３項記載の土質改良材の製造方法。