JPS6311309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高炉水砕粉末と特殊な粉末珪酸ソーダ
との混合物からなる水硬性組成物に関し、その目
的とするところは、この組成物を使用することに
より、軟弱地盤の改良、止水、裏込あるいは汚泥
の固化処理等を行うことにある。 高炉水砕粉末が潜在水硬性のあることは周知で
あるが、それ自体水和硬化の反応速度が極めて緩
やかなため単身で使用されることなく、他の水硬
性材料と混合して用いたり、又水和硬化を早める
ためのアルカリ刺激剤を加えて用いられている。
その代表的な例としてポルトランドセメントに混
合して高炉セメントあるいは高炉コロイドセメン
トがあげられる。 一方、セメント−水ガラスは、いわゆるLW工
法と呼ばれる土壤安定化において注入材料として
用いられていることは周知の通りである。 これは、セメント懸濁液と水ガラス溶液との２
液を注入機により土壤の安定化を図るものであ
る。このセメントの代りに一部高炉セメントある
いは高炉コロイドセメントを用いることも知られ
ている。しかし、高炉水滓粉末に水ガラス溶液を
混合してもゲル化が極めて遅く実用性のある硬化
体は得られない。 このため高炉水砕粉末に石膏や石灰などのカル
シウム塩を混合使用してゲル化を早める方法が多
数提案されているが、いずれも水滓の10％以上の
カルシウム塩を必要としたり、２液型注入をしな
ければならないため水滓を使うメリツトがなく実
用的ではない。 また軟弱地盤の改良材などでは、高炉水滓と石
灰類の主材に必要に応じて珪酸ソーダを数％併用
する方法も公知であるが、この珪酸ソーダはアル
カリ刺激剤として反応速進を図ることを目的と
し、しかも少量添加するものであつて、本発明の
組成物とは異なつている。 このように、従来より、高炉水砕粉末の潜在水
和硬化機能を利用した提案は数多くあるけれど
も、いずれも一長一短で高炉水砕粉末の有利な特
性とそのまま利用するには不充分であつた。 本発明者らは、叙上の事実に鑑み、高炉水滓粉
末の硬化能を鋭意研究したところ、これと特殊な
粉末珪酸ソーダとの特定な割合の混合物が数分か
ら数10分でゲル化してすぐれた硬化体を生成する
ことを知見し、本発明を完成したものである。 即ち、本発明は、高炉水砕粉末100重量部に対
し、金属珪素やフエロシリコンなどの電熱冶金工
業から排出する微細シリカ含有の副生物、苛性ソ
ーダおよび水との加熱反応により得られる含水率
15〜30重量％の粉末状珪酸ソーダ５〜30重量部よ
りなる混合物であつて、該混合物はＷ／Ｃ（式中
Ｗ：水、Ｃ：混合物）が0.5乃至1.5の水使用量で
水硬性を発現しうることを特徴とする水硬性組成
物である。 この組成物の硬化機構の詳細については明らか
でないけれども、恐らく水の存在によりCa⁺⁺や
珪酸イオンの溶解がゲル化反応の律速となり、ア
ルカリ刺激と共に良好な水硬性を与えるものと考
えられる。使用する高炉水砕粉末は、できるだけ
微粉砕された粉末が好ましく、またこの粉末は、
空気中のCO₂ガス等を吸収して炭酸化していない
ものであることが必要である。従つて必要に応じ
て、アルカノールアミンやアルコールなどで粒子
の表面処理したものを用いる。他方、金属珪素や
フエロシリコンなどの電熱冶金工業から排出する
微細シリカ含有の副生物、苛性ソーダおよび水と
の加熱反応により得られる含水率15〜30重量％の
粉末状珪酸ソーダの製造法については、例えば特
開昭52−26515号、特開昭53−5299号および特開
昭56−96722号などに詳細に記載されている。こ
の粉末状珪酸ソーダは灰色乃至黒色の外観を呈し
た独特な珪酸ソーダであり、水に易溶性でその
他、カーボン、シリコン、シリカおよび鉄又はア
ルミナ分等の微小粒子が小量存在して珪酸ソーダ
の特異な性能を発揮する。 本発明にかかる粉末珪酸ソーダの高炉水砕粉末
に対する配合量は、組成物の使用目的、原料の物
性等によつて一様でないけれども、多くの場合高
炉水滓100重量部に対して５〜30重量部の割合が
必要である。これ以下の配合にあつては、可使時
間が不充分であつたり、水硬性能が不充分であつ
たりして実用的でなくなる。 本発明にかかる水硬性組成物は、水とセメント
（本発明の水硬性組成物）との重量比いわゆる
Ｗ／Ｃは実用的なゲルタイムを考慮すると、0.5
乃至1.5位まで可能であり、ベントナイトの如き
補助材を加えれば2.0程度までブリージングなく
して水の使用量を変動させることができる。 また、組成物のゲルタイムは必要に応じて補助
的添加剤で調整することができる。例えば、ゲル
タイムを速やくする場合にはCa⁺⁺を放出する物
質、あるいは塩基結合剤としての酸性化剤を添加
すればよく、他方、ゲルタイムを遅延させる場合
には、Ca⁺⁺を封鎖するようなリン酸塩のごとき
物質を添加すればよい。なお、ここでゲルタイム
というのは、本発明にかかる水硬性組成物に所定
量の水を添加した時点から撹拌を続けて、スラリ
ーが流動性を失なつてペースト化し、容器を傾け
てもそのペーストが動かなくなるまでの時間を云
う。 本発明にかかる水硬性組成物は、土質安定化剤
として特に最適であり、他に土木又は化学工場か
らの汚泥の固化剤として使用できる。特に、土質
安定化法においては、従来のLW法はセメントス
ラリーと水ガラス溶液との二液による注入工法で
あるけれども、本発明にかかる組成物は、これに
単に水を添加してそのままの一液法で注入作業が
可能であるので、操作が簡単でありコストも低減
できる。なお、本発明にかかる組成物は、初期強
度はその性質上従来のLWに比してやや劣るけれ
ども長期強度は著しく強くなり、ポルトランドセ
メントのような強度傾向を示す。 実施例 １ 高炉水滓粉末（CaO：41.6％、SiO₂：33.5％、
Al₂O₃：15.0％、MgO：6.0％、44μ篩通過分84
％）と下記に示す粉末珪酸ソーダからなる組成物
と水の混合比を変えて、40mm×80mmＨの型枠に
流し込み硬化体を作成した。このときの、ゲルタ
イム及び１日後の型枠中の水量を測定し、
JIS1123に準じた方法でブルージング（％）を測
定したところ第１表の結果が得られた。また、こ
の幾つかの硬化体について一軸圧縮強度を測定し
たところ、第２表の結果が得られた。 なお強度の測定は、所定日数湿気養生した後、
アームスラー型一軸圧縮強度試験機を用いて行つ
た。 ＜粉末珪酸ソーダ＞ フエロシリコンダストと液体苛性ソーダとを混
練機で混合し70℃以上に加熱後は、自己発熱によ
つて反応させて得られたももで水易溶成成分の
SiO₂：45.0重量％、NaO₂：17.0重量％、含水率
19.0重量％、その他難溶解成分：19.0重量％の粉
末珪酸ソーダである。

【表】

【表】 実施例 ２ 実施例１と同じ原料の高炉水砕90重量部、粉末
珪酸ソーダ10重量部、水80重量部に砂200重量部
を加えてモルタルとした。このものはブリージン
グはなく、一軸圧縮強さは第３表のようになつ
た。

【表】 実施例 ３ 実施例１と同様の原料配合にベントナイトを加
える事によりブリージングを更に反応する事がで
き、また石膏の添加はゲルタイムの短縮に効果が
あつた、特性値を第４表に示した。

【表】 比較例 １ 高炉水滓90重量部、２号水ガラス液20重量部、
水70重量部の配合のものは明確なゲルタイムがな
く、２時間撹拌後型枠に流し込んだものはブリー
ジング67％であり、実用性のある硬化体は得られ
なかつた。 実施例 ４ 本発明１のNo.１−７の水硬性組成物を注入材と
して一液化したスラリーを注入機にてトンネルの
裏込めに注入した。施工は効果的に行うことがで
き成功した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高炉水砕粉末100重量部に対し、金属珪素や
   フエロシリコンなどの電熱冶金工業から排出する
   微細シリカ含有の副生物、苛性ソーダおよび水と
   の加熱反応により得られる含水率15〜30重量％の
   粉末状珪酸ソーダ５〜30重量部よりなる混合物で
   あつて、該混合物はＷ／Ｃ（式中Ｗ：水、Ｃ：混
   合物）が0.5乃至1.5の水使用量で水硬性を発現し
   うることを特徴とする水硬性組成物。