JP2015209522A - 土質改良材 - Google Patents
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Abstract
【課題】泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができる土質改良材を提供する。【解決手段】少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、30〜70質量%、前記消石灰の含有率が、30〜70質量%の範囲内であることを特徴とする土質改良材。【選択図】なし
Description
本発明は、泥土を搬出、運搬等する際のハンドリング性を向上させることが可能な無機材料系の土質改良材に関する。
河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土等(以下、底泥、建設泥土等を「泥土」と記す場合がある)は、多量の水分を含有し、流動性が高過ぎるため、そのままでは搬出や運搬等のハンドリングが困難である。従って、泥土に何らかの添加剤を添加し、ある程度固化させ、そのハンドリング性を改善することが試みられている。
泥土のハンドリング性を改善する目的で用いられる添加剤としては、例えば生石灰、または生石灰にセメント等が添加された石灰セメント等が知られている。また、消石灰、水酸化アルミニウムおよびフライアッシュよりなる土質安定剤が提案されている(特許文献1参照)。更に、マグネシアを主成分とする粉末と、非晶質水酸化アルミニウムを主成分とする粉末を混合して得られる固化材組成物が提案されている(特許文献2参照)。
しかし、生石灰は、加水により発熱する危険性があることに加え、現場で貯蔵する際には消防署への届け出が必要となる等、取り扱い性の面で問題があった。また、石灰セメントは、水和反応に時間がかかるため、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができない(則ち、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分である)という問題があった。
また、特許文献1に記載の土質安定剤は、石灰セメントと同様に、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分であるという問題があった。これは、フライアッシュと消石灰のポゾラン反応の進行が遅く、固化物の生成に時間がかかるためと考えられた。則ち、特許文献1に記載の土質安定剤は、フライアッシュにより泥土中の水分を吸水させ、泥土のハンドリング性を若干向上させるという効果は期待することができるものの、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させるという目的には不十分なものであった。
また、特許文献2に記載の固化材組成物も、石灰セメントと同様に、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不十分であるという問題があった。これは、マグネシアと非晶質水酸化アルミニウムとの反応では強度の高い固化物が生成されないためと考えられた。則ち、特許文献2に記載の固化材組成物は、マグネシアに泥土中の水分を吸水させ、泥土のハンドリング性を若干向上させるという効果は期待することができるものの、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させるという目的には不十分なものであった。
本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたものである。則ち、本発明は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好な土質改良材を提供するものである。
本発明者は前記課題について鋭意検討を行った。その結果、水和活性の高い非晶質水酸化アルミニウムと、生石灰に比して反応性が低いと考えられる消石灰を組み合わせることで、意外にも非晶質水酸化アルミニウムと、生石灰を組み合わせた場合よりも高い効果が得られ、前記課題を解決可能であることに想到し、本発明を完成するに至った。
則ち、本発明によれば、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、30〜70質量%、前記消石灰の含有率が、30〜70質量%の範囲内であることを特徴とする土質改良材;が提供される。
本発明の土質改良材は、前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比が、40:60〜50:50の範囲内であること;
更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも1種の石膏を含有し、前記石膏の含有率が、40質量%以下の範囲内であること;
前記石膏が、前記無水石膏であること;
更に、硫酸バンドを含有し、前記硫酸バンドの含有率が、1〜8質量%の範囲内であること;
更に、芒硝を含有し、前記芒硝の含有率が、1〜5質量%の範囲内であること;が好ましい。
更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも1種の石膏を含有し、前記石膏の含有率が、40質量%以下の範囲内であること;
前記石膏が、前記無水石膏であること;
更に、硫酸バンドを含有し、前記硫酸バンドの含有率が、1〜8質量%の範囲内であること;
更に、芒硝を含有し、前記芒硝の含有率が、1〜5質量%の範囲内であること;が好ましい。
本発明の土質改良材は、泥土に添加した直後に速やかに泥土のハンドリング性を向上させることができる。則ち、処理済み泥土の初期ハンドリング性を良好なものとすることができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施形態に限定されず、その発明特定事項を有する全ての対象を含むものである。
[1]構成成分:
本発明の土質改良材は、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、目的に応じて、更に、石膏、硫酸バンド、芒硝等を含有していてもよい。以下、構成成分毎に説明する。
本発明の土質改良材は、少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、目的に応じて、更に、石膏、硫酸バンド、芒硝等を含有していてもよい。以下、構成成分毎に説明する。
[1−1]非晶質水酸化アルミニウム:
「非晶質水酸化アルミニウム(Al(OH)3)」とは、結晶性を有しない無定形の水酸化アルミニウムを意味する。
「非晶質水酸化アルミニウム(Al(OH)3)」とは、結晶性を有しない無定形の水酸化アルミニウムを意味する。
非晶質水酸化アルミニウムは水和活性が高く、反応性が低い消石灰と接触した場合でも直ちにカルシウムアルミネート水和物(3CaO・Al2O3・6H2O)を生成する。カルシウムアルミネート水和物はセメント水和生成物にも含まれる物質であり、泥土の初期ハンドリング性を向上させ、処理済み泥土に対し地盤として再利用することが可能な強度を付与することができる。また、カルシウムアルミネート水和物は、水と接触しても再溶解しないため、処理済み泥土が再泥化してハンドリング性が低下することはなく、再溶解に伴う再析出もないので処理済み泥土の強度が低下する事態を防止することができる。則ち、処理済み泥土を処理場で野積みしておくような場合に、処理済み泥土が雨水に曝されたとしても、そのハンドリング性や強度が低下することがない。
非晶質水酸化アルミニウムの種類は特に限定されない。例えば、アルミニウム製品を表面処理(アルマイト処理)する際に発生するアルミスラッジを乾燥粉砕することにより得られた非晶質水酸化アルミニウムを好適に用いることができる。
前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率は、30〜70質量%の範囲内である。前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上とすることにより、非晶質水酸化アルミニウムの添加効果を得ることができる。一方、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下とすることにより、消石灰を適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。
また、土質改良材が、硫酸バンドや芒硝を含有する場合は、これらの物質が消石灰を消費するため、前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率を、33〜49質量%の範囲内とすることが好ましく、36〜44質量%とすることが更に好ましい。
[1−2]消石灰:
消石灰(Ca(OH)2)は、非晶質水酸化アルミニウム、及び水と接触すると直ちにカルシウムアルミネート水和物を生成する。一方、消石灰に代えて、生石灰(CaO)を用いた場合には、泥土の初期ハンドリング性を十分に向上させることができない。
消石灰(Ca(OH)2)は、非晶質水酸化アルミニウム、及び水と接触すると直ちにカルシウムアルミネート水和物を生成する。一方、消石灰に代えて、生石灰(CaO)を用いた場合には、泥土の初期ハンドリング性を十分に向上させることができない。
前記消石灰の含有率は、30〜70質量%の範囲内である。前記消石灰の含有率を、30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上とすることにより、消石灰の添加効果を得ることができる。一方、前記消石灰の含有率を、70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウムを適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。
また、土質改良材が、硫酸バンドや芒硝を含有する場合は、これらの物質が消石灰を消費するため、前記消石灰の含有率を、50〜60質量%の範囲内とすることが好ましく、53〜57質量%とすることが更に好ましい。
前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比は、40:60〜50:50の範囲内であることが好ましい。カルシウムアルミネート水和物(3CaO・Al2O3・6H2O)は、非晶質水酸化アルミニウム41.3質量%と消石灰58.7質量%を混合することにより生成する(理論値)。従って、カルシウムアルミネートを生成させるためには、前記質量比とすることが好ましい。なお、消石灰は硫酸バンド、芒硝、泥土等と反応するため、消石灰がやや過剰となる質量比とすることが好ましい。
[1−3]石膏:
本明細書において、「石膏」とは、二水石膏(CaSO4・2H2O)、及び無水石膏(CaSO4)からなる群より選択された少なくとも1種の石膏化合物(CaSO4・nH2O、n=0〜2)を意味する。
本明細書において、「石膏」とは、二水石膏(CaSO4・2H2O)、及び無水石膏(CaSO4)からなる群より選択された少なくとも1種の石膏化合物(CaSO4・nH2O、n=0〜2)を意味する。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも1種の石膏を含有していることが好ましい。石膏は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰と相俟って、エトリンガイト、モノサルフェート等のカルシウムサルホアルミネート水和物を生成するため、処理済み泥土の強度を更に向上させる効果を奏する。このため、泥土を搬出した後、地盤として再利用する際に、再度、固化処理等を行う必要がなく、前記固化処理の工程を省略することができるという利点を有する。
前記石膏は、石膏自体の化学的安定性の観点からは、二水石膏又は無水石膏が好ましく、土質改良材の製造コストの観点からは、焼成工程が不要な二水石膏が好ましい。
また、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる観点からは、前記石膏は、無水石膏であることが好ましい。石膏は、セメントに添加すると、セメント中のカルシウムアルミネートと即時に反応し、カルシウムアルミネートの表面にエトリンガイトの被膜を形成する。このため、石膏は、カルシウムアルミネートの水和反応を一時的に抑制する効果があり、セメントの瞬結防止材として用いられている。本発明者らは、本発明の土質改良材においても、前記セメントの場合と同様の機構で、石膏が非晶質水酸化アルミニウムの表面にエトリンガイトの被膜を形成し、カルシウムアルミネートの生成を一時的に抑制するものと推定している。エトリンガイトの被膜は、いずれエトリンガイト自体の結晶圧で破壊され、非晶質水酸化アルミニウムと水との水和反応が再開される。しかし、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を向上させる観点からは、エトリンガイトの生成によってカルシウムアルミネートの生成が抑制されないことが望ましい。エトリンガイトの生成を抑制するためには、水に対する溶解速度が遅い石膏を用いることが好ましい。そのような観点からは、無水石膏が特に好ましい。
石膏の原料としては、天然物(バサニ石<bassanite>等)、副生石膏、廃石膏のいずれも用いることができる。但し、製造コスト、リサイクル促進、環境保護等の観点から、原料石膏の一部又は全部が、廃石膏であることが好ましい。廃石膏としては、例えば廃石膏ボードに由来する二水石膏等を用いることができる。
前記石膏の含有率は、40質量%以下の範囲内であることが好ましい。前記石膏の含有率を、40質量%以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させるという、本発明の基本的な効果を得ることができる。本発明の土質改良材において石膏は必須成分ではないため、石膏の含有率の下限は特に限定されない。但し、前記石膏の含有率を、15質量%以上、更には30質量%以上とすることにより、処理済み泥土の強度を向上させる効果を得ることができる。
[1−4]硫酸バンド:
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、硫酸バンド(Al2(SO4)3)を含有することが好ましい。硫酸バンドは水溶性が高いことに加えて、消石灰との反応性が高く、消石灰と優先的に反応する(非晶質水酸化アルミニウムとは反応しない)。従って、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを瞬時に生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を迅速に向上させる効果が高い点において好ましい。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、硫酸バンド(Al2(SO4)3)を含有することが好ましい。硫酸バンドは水溶性が高いことに加えて、消石灰との反応性が高く、消石灰と優先的に反応する(非晶質水酸化アルミニウムとは反応しない)。従って、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを瞬時に生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を迅速に向上させる効果が高い点において好ましい。
前記硫酸バンドの含有率は、1〜8質量%の範囲内であることが好ましい。前記硫酸バンドの含有率を、1質量%以上とすることにより、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を得ることができる。一方、前記硫酸バンドの含有率を、8質量%以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、本発明の効果を得ることができる。
[1−5]芒硝:
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、芒硝(Na2SO4)を含有することが好ましい。芒硝は水溶性が高く、石灰、及び非晶質水酸化アルミニウムと瞬時に反応し、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果が高い点において好ましい。また、芒硝は、水和反応の際に水酸化ナトリウムを生成し、この水酸化ナトリウムがカルシウムアルミネート水和物の生成を促進する点においても好ましい。なお、前記芒硝は、前記硫酸バンドと併用することも好ましい。
本発明の土質改良材は、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰に加えて、更に、芒硝(Na2SO4)を含有することが好ましい。芒硝は水溶性が高く、石灰、及び非晶質水酸化アルミニウムと瞬時に反応し、エトリンガイト等のカルシウムサルホアルミネートを生成し、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果が高い点において好ましい。また、芒硝は、水和反応の際に水酸化ナトリウムを生成し、この水酸化ナトリウムがカルシウムアルミネート水和物の生成を促進する点においても好ましい。なお、前記芒硝は、前記硫酸バンドと併用することも好ましい。
前記芒硝の含有率は、1〜5質量%の範囲内であることが好ましい。前記芒硝の含有率を、1質量%以上とすることにより、処理済み泥土の初期ハンドリング性を向上させる効果を得ることができる。一方、前記芒硝の含有率を、5質量%以下とすることにより、非晶質水酸化アルミニウム及び消石灰を適量含有させることができ、本発明の効果を得ることができる。
[2]使用方法:
本発明の土質改良材は、泥土に添加することにより、使用することができる。
本発明の土質改良材は、泥土に添加することにより、使用することができる。
前記泥土の種類は、特に限定されない。例えば、河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土等を挙げることができる。より具体的には、粘土(粒径:0.001mm以上、0.005mm以下)、シルト(粒径:0.074mm以下)等を含む泥土であることが好ましい。
泥土に対する土質改良材の添加量も特に限定されない。但し、前記添加量は、泥土1m3に対し、土質改良材を20〜100kgの範囲内とすることが好ましい。前記添加量を、泥土1m3に対し、20kg以上、更に好ましくは30kg以上とすることにより、土質改良材の添加効果を得ることができる。一方、前記添加量を、泥土1m3に対し、100kg以下、更に好ましくは50kg以下とすることにより、泥土の処理コストを低減することができる。
泥土と土質改良材を混合する方法も特に限定されない。土木現場で使用される重機、例えば、バックホー等を用いて混合する方法が挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載における「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、シルト、粘土、珪砂等の自然材料は、同じ製品であっても、製造ロットによって、性状や品質が異なる場合がある。以下の実施例、比較例においては、対比する実施例、比較例(同一の表に記載された実施例、比較例)については、全て同一ロットの材料を使用して評価している。
(実施例1−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表1に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表1に示す。
模擬泥土としては、丸中シルト#250に対し、含水比80%となるように水を加えたスラリーを使用した(単位体積当たり質量:1.458kg/L)。このスラリーの8×8フローは26.5cm×26.0cmであった。なお、8×8フロー試験は、内径8cm、高さ8cmの円筒状の内部空間が形成された容器に、前記スラリーを充填し、前記容器を鉛直方向に静かに引き上げ、前記スラリーからなる円柱体の底部の広がりを測定することにより行った。
土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。非晶質水酸化アルミニウムとしては、アルミニウム製品を表面処理(アルマイト処理)する際に発生するアルミスラッジを乾燥粉砕することにより得られた非晶質水酸化アルミニウムを用いた。消石灰としては、商品名「消石灰 特号」、菱光石灰工業製を用いた。土質改良材の添加量は、模擬泥土1m3に対して50kgとした。混合は、ホバートミキサーを用いて、模擬泥土と土質改良材の混合物を30秒間撹拌することにより行った。
<初期ハンドリング性>
JIS A1171(ポリマーセメントモルタルの試験方法)に記載のスランプ試験に準拠して、スランプコーンに混合物を充填し、スランプコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。スランプコーンは、頂部内径5cm、底部内径10cm、高さ15cmの円錐台状の内部空間が形成されたスランプコーンを用いた。
◎(極めて良好):コーン頂部の下がりが1cm以下
○(良好):コーン頂部の下がりが1cm超2cm以下
△(普通):コーン頂部の下がりが2cm超3cm以下
×(不良):コーン頂部の下がりが3cm超
JIS A1171(ポリマーセメントモルタルの試験方法)に記載のスランプ試験に準拠して、スランプコーンに混合物を充填し、スランプコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。スランプコーンは、頂部内径5cm、底部内径10cm、高さ15cmの円錐台状の内部空間が形成されたスランプコーンを用いた。
◎(極めて良好):コーン頂部の下がりが1cm以下
○(良好):コーン頂部の下がりが1cm超2cm以下
△(普通):コーン頂部の下がりが2cm超3cm以下
×(不良):コーン頂部の下がりが3cm超
(比較例1−1〜1−3)
土質改良材の組成を表1に記載の組成に変更したことを除いては、実施例1−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表1に示す。
土質改良材の組成を表1に記載の組成に変更したことを除いては、実施例1−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表1に示す。
<評価>
表1に示すように、実施例1−1の土質改良材は処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。実施例1−1と比較例1−1のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムよりも非晶質水酸化アルミニウムの方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムが結晶性水酸化アルミニウムよりも水和活性が高いためと考えられた。実施例1−1と比較例1−2のデータを対比すると、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰よりも消石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰が生石灰よりも水和反応が速いためと考えられた。比較例1−1と比較例1−3のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰よりも生石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果が若干良好であることがわかる。これは、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰の吸水反応が初期ハンドリング性を向上させたためと考えられた。
表1に示すように、実施例1−1の土質改良材は処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。実施例1−1と比較例1−1のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムよりも非晶質水酸化アルミニウムの方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムが結晶性水酸化アルミニウムよりも水和活性が高いためと考えられた。実施例1−1と比較例1−2のデータを対比すると、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰よりも消石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果に優れることがわかる。これは、非晶質水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰が生石灰よりも水和反応が速いためと考えられた。比較例1−1と比較例1−3のデータを対比すると、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、消石灰よりも生石灰の方が処理済み泥土の初期ハンドリング性を改善する効果が若干良好であることがわかる。これは、結晶性水酸化アルミニウムを用いる場合においては、生石灰の吸水反応が初期ハンドリング性を向上させたためと考えられた。
(実施例2−1)
実泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。
実泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。
実泥土としては、ローム質土に対し、含水比187.37%となるように水を加えたものを使用した(単位体積当たり質量:1.378t/m3)。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、実泥土1m3に対して100kgとした。混合は、ホバートミキサーを用いて、実泥土と土質改良材の混合物を30秒間撹拌することにより行った。
(実施例2−2、比較例2−1、及び2−2)
実泥土の種類、土質改良材の組成、及び土質改良材の添加量を表2に記載のように変更したことを除いては、実施例2−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表2に示す。なお、比較例2−1では、実泥土として、実施例2−1で使用したのと同じローム質土を使用した。実施例2−2、比較例2−2では、実泥土として、有機質混じり土に対し、含水比42.08%となるように水を加えたものを使用した(単位体積当たり質量:1.603t/m3)。
実泥土の種類、土質改良材の組成、及び土質改良材の添加量を表2に記載のように変更したことを除いては、実施例2−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表2に示す。なお、比較例2−1では、実泥土として、実施例2−1で使用したのと同じローム質土を使用した。実施例2−2、比較例2−2では、実泥土として、有機質混じり土に対し、含水比42.08%となるように水を加えたものを使用した(単位体積当たり質量:1.603t/m3)。
<初期ハンドリング性>
初期ハンドリング性は、混合直後の処理済み泥土の外観を目視し、以下の基準により評価した。なお、表中の「処理済み泥土の外観」において、「硬い」とは、処理済み泥土が固化しており、突き固め可能な程度な硬さを有していることを意味し、「軟らかい」とは、処理済み泥土が固化しているように見えるが、突き固めをするには硬さが不十分であることを意味し、「極めて軟らかい」とは、処理済み泥土が十分に固化しておらず、一見して突き固めが不能であると判別することができる状態を意味する。
○(良好):処理済み泥土が、外観上、対応する比較例(非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加)よりも硬い(固化している)
×(不良):処理済み泥土が、外観上、対応する比較例(非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加)よりも軟らかい(流動性が高い)
初期ハンドリング性は、混合直後の処理済み泥土の外観を目視し、以下の基準により評価した。なお、表中の「処理済み泥土の外観」において、「硬い」とは、処理済み泥土が固化しており、突き固め可能な程度な硬さを有していることを意味し、「軟らかい」とは、処理済み泥土が固化しているように見えるが、突き固めをするには硬さが不十分であることを意味し、「極めて軟らかい」とは、処理済み泥土が十分に固化しておらず、一見して突き固めが不能であると判別することができる状態を意味する。
○(良好):処理済み泥土が、外観上、対応する比較例(非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加)よりも硬い(固化している)
×(不良):処理済み泥土が、外観上、対応する比較例(非晶質水酸化アルミニウム、生石灰添加)よりも軟らかい(流動性が高い)
<強度>
強度は、処理済み泥土を、直径5cm、高さ10cmの円柱体とし、前記円柱体を密封した状態で7日間又は28日間養生し、養生後、一軸圧縮試験機を用いて、一軸圧縮強さ(材齢7日、28日)を測定した。
強度は、処理済み泥土を、直径5cm、高さ10cmの円柱体とし、前記円柱体を密封した状態で7日間又は28日間養生し、養生後、一軸圧縮試験機を用いて、一軸圧縮強さ(材齢7日、28日)を測定した。
<評価>
表2に示すように、実施例2−1、及び2−2のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、実施例2−1、及び2−2のサンプルは、各々に対応する比較例2−1、及び2−2のサンプルと比較して、強度が高かった。
表2に示すように、実施例2−1、及び2−2のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、実施例2−1、及び2−2のサンプルは、各々に対応する比較例2−1、及び2−2のサンプルと比較して、強度が高かった。
(実施例3−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表3に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表3に示す。
模擬泥土としては、丸中シルト#250に対し、含水比70%となるように水を加えたスラリーを使用した(単位体積当たり質量:1.498kg/L)。このスラリーの性状は、流動状とまでは言えないが、粘稠で、静置すると水が分離する程度の含水状態であった。このスラリーについて実施例1と同様のスランプ試験をした結果、コーン頂部の下がりは、10.9cmであった。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム30%、消石灰70%の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例1と同様にして、処理済み泥土を調製した。
<初期ハンドリング性>
実施例1−1と同様の評価方法により評価した。
実施例1−1と同様の評価方法により評価した。
(実施例3−2〜3−5、比較例3−1〜3−3)
土質改良材の組成を表3に記載の組成に変更したことを除いては、実施例3−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表3に示す。なお、比較例3−1、3−2では、生石灰として、生石灰<2mmアンダー品>(村樫石灰製)を用いた。また、比較例3−3では、石灰セメントとして、商品名「ランドライムE」(村樫石灰製)を用いた。
土質改良材の組成を表3に記載の組成に変更したことを除いては、実施例3−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表3に示す。なお、比較例3−1、3−2では、生石灰として、生石灰<2mmアンダー品>(村樫石灰製)を用いた。また、比較例3−3では、石灰セメントとして、商品名「ランドライムE」(村樫石灰製)を用いた。
<評価>
表3に示すように、実施例3−1〜3−5の土質改良材は、いずれも生石灰(比較例3−2)と同等以上の初期ハンドリング性を示した。特に、非晶質水酸化アルミニウムと消石灰の比率が40:60〜50:50の範囲内にある実施例3−2、3−3は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。
表3に示すように、実施例3−1〜3−5の土質改良材は、いずれも生石灰(比較例3−2)と同等以上の初期ハンドリング性を示した。特に、非晶質水酸化アルミニウムと消石灰の比率が40:60〜50:50の範囲内にある実施例3−2、3−3は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が極めて良好であった。
(実施例4−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表4に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表4に示す。
模擬泥土としては、土木用乾燥粘土(商品名「トチクレー」、関東化成製)と6号珪砂(36〜83メッシュ)の30:70混合物に対し、含水比20%となるように水を加えた泥土を使用した。この泥土は湿潤密度が2.02kg/Lであり、粘稠性が高く、扱いづらい泥土であった。この泥土について下記のスランプ試験をした結果、テーブルフローは、14.6*14.9cmであった。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、模擬泥土1m3に対して20kgとした。それ以外の事項については、実施例1−1と同様にして、処理済み泥土を調製した。
<初期ハンドリング性>
JIS R5201(セメントの物理試験方法)に記載のモルタルフロー試験に準拠して、モルタルフロー試験機を用い、テーブルフローを測定した。具体的には、フローコーンに前記混合物を充填し、フローコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン底部の広がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。フローテーブルは、φ30cm、フローコーンは、頂部内径7cm、底部内径10cm、高さ6cmの円錐台状の内部空間が形成されたフローコーンを用いた。なお、表中の「コーン引き抜き不能」は、コーンを引き抜くことができず、テーブルフローを測定することはできないが、処理済み泥土が十分に固化しており、初期ハンドリング性が極めて良好と評価するものとする。
○(良好):テーブルフローが12cm*12cm以下、又はコーン引き抜き不能
×(不良):テーブルフローが12cm*12cm超
JIS R5201(セメントの物理試験方法)に記載のモルタルフロー試験に準拠して、モルタルフロー試験機を用い、テーブルフローを測定した。具体的には、フローコーンに前記混合物を充填し、フローコーンを鉛直方向に静かに引き上げ、コーン底部の広がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。フローテーブルは、φ30cm、フローコーンは、頂部内径7cm、底部内径10cm、高さ6cmの円錐台状の内部空間が形成されたフローコーンを用いた。なお、表中の「コーン引き抜き不能」は、コーンを引き抜くことができず、テーブルフローを測定することはできないが、処理済み泥土が十分に固化しており、初期ハンドリング性が極めて良好と評価するものとする。
○(良好):テーブルフローが12cm*12cm以下、又はコーン引き抜き不能
×(不良):テーブルフローが12cm*12cm超
<強度>
実施例2−1と同様の評価方法により評価した。
実施例2−1と同様の評価方法により評価した。
(実施例4−2〜4−20、比較例4−1〜4−4)
土質改良材の組成、及び添加量を表4に記載の組成に変更したことを除いては、実施例4−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表4に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を用いた。
土質改良材の組成、及び添加量を表4に記載の組成に変更したことを除いては、実施例4−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表4に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を用いた。
<評価>
表4に示すように、実施例4−1〜4−20のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、二水石膏を添加した実施例4−5〜4−20のサンプルは、対応する実施例4−1〜4−4のサンプルと比較して、強度が高かった。一方、比較例4−1〜4−4のサンプルは、処理済み泥土が膨張性を有するエトリンガイト組成となるため、強度が低下したものと考えられた。この結果から、土質改良材に石膏を添加することで、処理済み泥土の強度を向上させることはできるが、石膏の含有率としては処理済み泥土がモノサルフェート組成となる40質量%以下とすることが好ましいと言える(実施例4−17〜4−20)。
表4に示すように、実施例4−1〜4−20のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、二水石膏を添加した実施例4−5〜4−20のサンプルは、対応する実施例4−1〜4−4のサンプルと比較して、強度が高かった。一方、比較例4−1〜4−4のサンプルは、処理済み泥土が膨張性を有するエトリンガイト組成となるため、強度が低下したものと考えられた。この結果から、土質改良材に石膏を添加することで、処理済み泥土の強度を向上させることはできるが、石膏の含有率としては処理済み泥土がモノサルフェート組成となる40質量%以下とすることが好ましいと言える(実施例4−17〜4−20)。
(実施例5−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表5に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表5に示す。
模擬泥土としては、実施例4−1と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。土質改良材の添加量は、模擬泥土1m3に対して30kgとした。それ以外の事項については、実施例4−1と同様にして、処理済み泥土を調製した。
<初期ハンドリング性、強度>
実施例4−1と同様の評価方法により評価した。
実施例4−1と同様の評価方法により評価した。
(実施例5−2〜5−7)
土質改良材の組成を表5に記載の組成に変更したことを除いては、実施例5−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表5に示す。なお、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
土質改良材の組成を表5に記載の組成に変更したことを除いては、実施例5−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表5に示す。なお、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
<評価>
表5に示すように、実施例5−1〜5−7のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、無水石膏を添加した実施例5−3、5−5、5−7のサンプルは、対応する実施例5−2、5−4、5−6のサンプルと比較して、強度が高かった。
表5に示すように、実施例5−1〜5−7のサンプルは、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。また、無水石膏を添加した実施例5−3、5−5、5−7のサンプルは、対応する実施例5−2、5−4、5−6のサンプルと比較して、強度が高かった。
(実施例6−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表6に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。また、処理済み泥土の強度を評価した。その結果を表6に示す。
模擬泥土としては、実施例3−1と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例1と同様にして、処理済み泥土を調製した。
<初期ハンドリング性>
実施例1−1と同様のスランプ試験によりコーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。
◎(極めて良好):コーン頂部の下がりが2cm以下
○(良好):コーン頂部の下がりが2cm超3cm以下
△(普通):コーン頂部の下がりが3cm超5cm以下
×(不良):コーン頂部の下がりが5cm超
実施例1−1と同様のスランプ試験によりコーン頂部の下がりを測定し、以下の基準により、処理済み泥土の初期ハンドリング性を評価した。
◎(極めて良好):コーン頂部の下がりが2cm以下
○(良好):コーン頂部の下がりが2cm超3cm以下
△(普通):コーン頂部の下がりが3cm超5cm以下
×(不良):コーン頂部の下がりが5cm超
<強度>
実施例2−1と同様の評価方法により評価した。
実施例2−1と同様の評価方法により評価した。
(実施例6−2〜6−13)
土質改良材の組成を表6に記載の組成に変更したことを除いては、実施例6−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表6に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを、半水石膏1としては、石膏系固化材として市販されている半水石膏を、半水石膏2としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
土質改良材の組成を表6に記載の組成に変更したことを除いては、実施例6−1と同様にして、処理済み泥土の初期ハンドリング性、及び強度を評価した。その結果を表6に示す。なお、二水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を、無水石膏としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを、半水石膏1としては、石膏系固化材として市販されている半水石膏を、半水石膏2としては、廃石膏ボードの粉砕品を焼成したものを用いた。
<評価>
実施例6−1〜6−13の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が概ね良好であった。石膏として、無水石膏を使用した実施例6−3、6−7、6−11は、他の石膏を使用したものと比較して、初期ハンドリング性が良好であり、強度も高かった。
実施例6−1〜6−13の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が概ね良好であった。石膏として、無水石膏を使用した実施例6−3、6−7、6−11は、他の石膏を使用したものと比較して、初期ハンドリング性が良好であり、強度も高かった。
(実施例7−1)
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表7に示す。
模擬泥土に対して土質改良材を添加し、混合した直後に、処理済みの泥土の初期ハンドリング性を評価した。その結果を表7に示す。
模擬泥土としては、実施例3−1と同様のものを用いた。土質改良材としては、非晶質水酸化アルミニウム50%、消石灰50%の比率で混合した混合物を使用した。それ以外の事項については、実施例1と同様にして、処理済み泥土を調製した。
<初期ハンドリング性>
実施例1−1と同様の評価方法により評価した。
実施例1−1と同様の評価方法により評価した。
<評価>
表7に示すように、実施例7−1〜7−20の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。中でも、消石灰の含有率を55%とした実施例7−8〜7−10の土質改良材は、対応する実施例7−2〜7−4の土質改良材と比較して、初期ハンドリング性が向上した。この結果から、土質改良材に硫酸バンドを添加する場合には、非晶質水酸化アルミニウムに対し、消石灰が過剰の組成とすることが好ましいと言える。一方、比較例7−1、7−2の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不良であった。
表7に示すように、実施例7−1〜7−20の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が良好であった。中でも、消石灰の含有率を55%とした実施例7−8〜7−10の土質改良材は、対応する実施例7−2〜7−4の土質改良材と比較して、初期ハンドリング性が向上した。この結果から、土質改良材に硫酸バンドを添加する場合には、非晶質水酸化アルミニウムに対し、消石灰が過剰の組成とすることが好ましいと言える。一方、比較例7−1、7−2の土質改良材は、処理済み泥土の初期ハンドリング性が不良であった。
本発明の土質改良材は、例えば河川や湖沼の底泥、又はシールド工事や打ち杭工事等の際に発生する建設泥土のように、多量の水分を含有し、流動性が高過ぎるため、そのままでは搬出や運搬等のハンドリングが困難な泥土の土質改良に好適に用いることができる。
Claims (6)
- 少なくとも、非晶質水酸化アルミニウム、及び消石灰を含有し、
前記非晶質水酸化アルミニウムの含有率が、30〜70質量%、
前記消石灰の含有率が、30〜70質量%の範囲内であることを特徴とする土質改良材。 - 前記非晶質水酸化アルミニウムと前記消石灰の質量比が、40:60〜50:50の範囲内である請求項1に記載の土質改良材。
- 更に、二水石膏、及び無水石膏からなる群より選択された少なくとも1種の石膏を含有し、
前記石膏の含有率が、40質量%以下の範囲内である請求項1又は2に記載の土質改良材。 - 前記石膏が、前記無水石膏である請求項3に記載の土質改良材。
- 更に、硫酸バンドを含有し、
前記硫酸バンドの含有率が、1〜8質量%の範囲内である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の土質改良材。 - 更に、芒硝を含有し、
前記芒硝の含有率が、1〜5質量%の範囲内である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の土質改良材。
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2014
- 2014-04-30 JP JP2014093344A patent/JP2015209522A/ja active Pending
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