JPS621781A

JPS621781A - 高有機質土壌用固化材

Info

Publication number: JPS621781A
Application number: JP14193285A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Uchida; 内田　清彦; Yukio Fukubayashi; 福林　幸雄; Sumishige Yamashita; 純成山下
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-07
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0678524B2

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」この発明は高有機質土壌の固化材に関するしのである。

「従来の技術」近年、都市開発など、土地の有効利用が盛んになり、そ
のために今まで軟弱であるために避けてきｔコ高有機質
土壌も人為的に固化改良し、積極的に利用することが要
求されている。

「発明が解決しようとする問題点」一般に地盤等の固化材として石灰系材料、ポルトランド
セメントおよび水滓スラグ系材料が使用されている。し
かし、周知のように、高有機質土壌は、セメント等の固
化を阻害する有機成分を高い割合で含んでおり、しかも
高含水量、高圧縮性を有しており、前記一般的な固化材
によっては充分に固化することができない。そのため、
このような高有機質土壌を確実に固化することのできる
固化材の開発が望まれている。

［問題点を解決するための手段」および「作用」本発明
者らは、上記事情に対し、高有機質土壌を確実に固化さ
せることのできる固化材を得るために鋭意研究を重ねた
ところ、次のような知見を得るに至った。すなわち、高
有機質土壌中の成分で従来の固化材の効果を最も阻害し
ていた原因物質がフミン酸であることを見出したため、
このフミン酸を水酸化ナトリウムで抽出し、このフミン
酸によって水和阻害作用を受けない物質の探索をフミン
酸存在下にあるセメント中に可能性のある物質を順次添
加し、それぞれの場合における水和反応熱を測定するこ
とにより行なった。その結果、カルシウム・アルミネー
トに無機硫酸塩、石灰系物質等の水硬性無機材料を添加
したものが高有機質土壌より抽出したフミン酸の水和阻
害作用を受けずに硬化することを見出した。そして、こ
れを高有機質土壌用固化材として実際に使用したところ
、有効であるとの結果が得られた。

この発明は上記知見に基づいてなされたもので、以下に
上記知見および本発明の構成、作用を詳しく説明する。

前記したように、高有機質土壌は、その成分中に多くの
有機物を含有するために、多くの水を含み、高圧縮性を
有し、さらにこの有機物中のフミン酸は、石灰系、セメ
ント系の土壌固化材に悪影響を与え、それらの水和反応
を阻害する。また、水和反応が行なわれた場合でも、高
含水量、高圧縮性のために充分に固化強度を出すに至ら
ない。

上記フミン酸は、土壌や若い地質時代の堆積物に含まれ
ており、分子量が数百〜数千または敵方と言われ、分子
構造は明らかになっていないが、タンパク質の分解生成
物と炭水化物などの縮合によって生成された高分子化合
−物であるといわれている。土壌中のフミン酸の抽出は
、一般に次のように行なわれる。すなわち、図に示すよ
うに０．５Ｎ水酸化ナトリウムで約１時間抽出後、遠心
分離し、残分を除去する。残分はさら１三２回同様の抽
出を繰り返し、抽出後は先の溶液に加える。この溶液に
農硫酸を加えて酸性にすると、茶褐色の物質が沈澱する
。これがフミン酸であるが、このフミン酸を図に示すよ
うに、さらに塩酸酸性メタノールにより抽出すると、フ
ミン酸２と称する物質が抽出分離される。このフミン酸
２は、上記塩酸酸性メタノールで抽出されないフミン酸
１と比べて非常に大きな固化阻害作用を有していること
が判明した。このフミン酸１と２の物性の違いを調べた
ところ、両者の糖濃度および弱酸、強酸量に大差なく、
分子量としてはフミン酸ｌがフミン酸２に比べて若干高
い値を示しているだけであるが、！Ｒスペクトルおよび
水酸基量の測定から固化遅延効果の大きいフミン酸２に
は、一般に強い固化遅延効果を発揮するとして知られて
いる一Ｃ００Ｈ基および −ＯＨ基が多く含まれていることが判った。

そこで、フミン酸２の水和阻害作用をほとんど受けない
物質を探したところ、カルシウム・アルミネートと、無
機硫酸塩または無機硫酸塩を主成分とする水硬性無機材
料との混合物が有効であることが判明した。上記無機硫
酸塩に混入されるこの無機硫酸塩以外の水硬性無機材料
としては石灰類、水滓スラグ、ポルトランドセメントが
ある。

上記力ルンウム・アルミネートは、フミン酸２の存在下
でも無機硫酸塩と反応してエトリンジヤイトを生成ずろ
。周知のように、このエトリンジヤイトはその成分中に
多量の水分を保有することができるため、土壌中から水
分を除去することができるとともに、その構造が柱状の
小結晶であり、高含水量、高圧縮性の土壌に抗して固化
し、土壌を固化することができる。この発明においてカ
ルシウム・アルミネートは、望ましくはＣａｂ；３０〜
５０重量％、Ａ（２ｔ０３：５Ｑ　〜６５重屯％、Ｃａ
ＳＯ４；Ｏ〜２２重曵％となるようにｋＱｔｏｓ源、Ｃ
ａＯ源およびＣａ５Ｏｉ源の原料を調合し、これを１２
００〜１４００℃程度で焼成して得るもので、４Ｃａ０
・３ＡＣｔＯ＋・ＳＯ，，１１ｃａ０４Ａ（ｔｏ・ｃａ
Ｘｔ、３Ｃａ０・３Ａ（！ｔ０３・ＣａＳＯ４，ＣａＯ
・Ａ（！ｔ０３．１２Ｃａ０・７Ａ１２ｔＯ＊を含有す
るものである。

前記無機硫酸塩としては、無水硫酸カルシウム、半水硫
酸カルシウム、三水硫酸カルシウムならびに硫酸ナトリ
ウムなどが使用できるが、好ましくは無水硫酸カルシウ
ムがよい。そして、前記石灰類としては、生石灰、消石
灰を使用する。

なお、上記カルシウム・アルミネートと無機硫酸塩と石
灰類との混合系を以下第１固化材と略記する。

この第１固化材にさらに無機硫酸塩、ポルトランドセメ
ント、水滓スラグを添加、混合することによりさらに固
化性能を向上させることが可能である。　この構成の固
化材においては、まず前記第１固化材が高有機質土壌中
で水和反応を生じて固化作用を起こし、さらにこの時の
水和反応により他の水硬性物質が刺激を受けて、水和反
応を起こし、より一層固化が促進されろ。

なお、上記無機硫酸塩は、二本、半水および無水硫酸カ
ルシウムのどちらでも使用できるが、好ましくは無水硫
酸カルシウムがよい。また、上記ポルトランドセメント
は、ＪＩＳ規格のもの、またはこれに準じた品位のもの
が望ましい。そして、水滓スラグは、高炉あるいは電気
炉を用いた製鉄、非鉄金属精錬の際に発生するスラブが
利用される。

これら無機硫酸塩、ポルトランドセメントお上び水滓ス
ラグは、前記第１固化材；１００重量部に対して１５０
〜６００重Ｍ部であることが望ましい。

以下、この発明の実施例を示す。

「実施例　ｌ」各種高有機質土壌から図に示した方法で抽出したフミン
酸２をカルシウム・アルミネートに無水硫酸カルシウム
を混合して構成した固化材中に添加し、その積算水和発
熱量を測定した。使用したカルシウム・アルミネートの
化学組成、鉱物組成を表１に示した。また、固化材は表
１のカルシウム・アルミネートに（ＳＱ、／ＡＱ、０３
）モル比が１になるように無水硫酸カルシウムを添加し
たものである。各積算水和発熱量の測定−結果を表２に
示した。

これに対し、比較例として、ポルトランドセメントのみ
と、ポルトランドセメント；３５重量％、無水石こう；
２０重量％、水滓スラグ、４５重量％からなるセメント
との２例に対して上記フミン酸２を添加した系について
も、その結果を同表２に示した。

この表２から明らかなように本発明品の積算水和発熱量
は、比較例の【０倍以上となっており、本発明の固化材
の効果を確認することができた。

「実施例２」実施例１で示したカルシウム・アルミネートのＮｏ、ｌ
Ｏに無水硫酸カルシウムを添加した系にさらに消石灰を
添加量（２，５，５，０，７，５，１０，０および２０
．０重量％の５種類）を変えて添加して固化材とした。

この固化材にフミン酸２を添加して、その積算水和発熱
量を経時測定した。その測定結果を表３に示した。この
実施例２の固化材ら前記実施例１の固化材同様、高い発
熱量を示した。

「実施例３」実施例２で示したカルシウム・アルミネートのＮ　ｏ、
　１０に無水硫酸カルシウムを添加した系にさらに消石
灰；７．５重量％を添加して構成した固化材について、
フミン酸２の添加量を１．０．１．５．２，５．５．０
．７゜５．１５重量％外割で添加したものの積算水和発
熱量を経時測定した。その各測定結果を表４に示した。

この実施例３の固化材も前記実施例１と同程度の高い発
熱量を示した。

「実施例４」実施例１で示したカルシウム・アルミネートに無水硫酸
カルシウムを混合した各々を普通ポルトランドセメント
に内削でそれぞれ１０重量％添加して固化材とし、それ
にフミン酸２を添加した系の積算水和発熱量を測定した
。その各測定結果を表５に示した。この実施例４の固化
材も前記実施例１と同程度の高い発熱量を示した。

「実施例５」実施例１〜４においてカルシウム・アルミネート、無水
硫酸カルシウム、石灰類混合系の固化材、およびポルト
ランドセメントにこの固化材を混合した系は、フミン酸
存在下でも水和発熱を行なうことを示したが、本実施例
では、実際の高有機質土壌での固化試験を行なった。

実施例１で示したカルシウム・アルミネートのＮｏ、ｌ
Ｏを１００重量部として、それに対する無水硫酸カルシ
ウム、水滓スラグ、生石灰を表６の各重量部で示す配合
量で混合してなる固化材を高有機質土壌（含水比；水／
固形分＝３７０％、有機質は固形分の４０重量％）　、
　１００重量部に対して２５重１部添加して充分混合し
、養生温度、２０℃、材令３日で、それぞれの−軸圧縮
強度を測定した。その測定結果を表６に示した。また、
比較としてポルトランドセメントのみ、ポルトランドセ
メント＋水滓スラグ系についても同条件で測定した。そ
の結果を同表６に合わせて示した。なお、固化材は水／
固化材＝５０％のミルク状として添加した。表６から明
らかなように、本発明の固化材においては、従来のポル
トランドセメント等による場合に比べ、約７倍の一軸圧
縮強度を示しており、本発明の優れた効果を確認するこ
とができた。

「実施例６」実施例Ｉで示したカルシウム・アルミネートのＮｏ、　
１０を１００重量部に対して無水硫酸カルシウム、二本
硫酸カルシウム、水滓スラグ、ポルトランドセメントを
各々表７の各配合量で混合して固化材とし、この各固化
材を高有機質土壌（含水比−６００％、有機質は固形分
の６４重量％含有）１００重量部に対して、それぞれ４
０重量部ずつ添加し、実施例５と同じ方法で一軸圧縮強
度を測定した。その結果を表７に示した。また、比較の
ためにポルトランドセメントのみ、およびポルトランド
セメント＋水滓スラグ系の２例についても同条件で測定
した。

その測定結果は同表７に合わせて示した。表７から明ら
かなようにＳ本発明の固化材においては、従来のポルト
ランドセメントによる場合に比べ、約６〜１５倍の一軸
圧縮強度を示しており、本発明の優れた効果を確認する
ことができた。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、セメント等の
固化を阻害する有機成分を高い割合で含んでおり、しか
も高含水量、高圧縮性を宵し、一般的な固化材によって
は充分−に固化することができない高有機質土壌を容易
、確実に固化することができる。

【図面の簡単な説明】

図は有機質土壌中の有機物に含まれ、水硬性無機物質（
固化材）の硬化を阻害するフミン酸の抽出方法を示す工
程図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高有機質土壌に添加、混合されることにより水和
反応を生じて前記高有機質土壌を固化改良する高有機質
土壌用固化材であって、カルシウム・アルミネートを主成分とし、このカルシウ
ム・アルミネートに水硬性無機材料が添加混合されてい
ることを特徴とする高有機質土壌用固化材。
（２）水硬性無機材料が無機硫酸塩であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の高有機質土壌用固化
材。
（３）水硬性無機材料が無機硫酸塩を主成分とし、この
無機硫酸塩に石灰類、ポルトランドセメント、水滓スラ
グのいずれか一つまたは二つ以上の組み合わせからなる
材料を添加混合したものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の高有機質土壌用固化材。