JP3452330B2 - 砕石粉混入固化材料及び砕石粉混入固化材料による施工方法 - Google Patents
砕石粉混入固化材料及び砕石粉混入固化材料による施工方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、砕石粉の利用に関し、
特に砕石粉混入固化材料とその施工方法に関するもので
ある。
特に砕石粉混入固化材料とその施工方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】コンクリート・モルタル用骨材となる砕
石・砕砂は、上記モルタルが充分な強度を得る様に丸み
を持たせられている。このように砕石に丸みをもたせる
ためには砕石をミキサに投入して、相互に擦り合わせて
突起した部分を磨耗によって削り取るようにしている。
このように砕石に丸みをもたせる過程で大量の砕石粉が
発生するが、この砕石粉は今のところほとんど利用価値
がなく、廃棄されているのが現状である。ところが、環
境に対する意識が高くなっている現在では廃棄にもコス
トがかかる難点がある。
石・砕砂は、上記モルタルが充分な強度を得る様に丸み
を持たせられている。このように砕石に丸みをもたせる
ためには砕石をミキサに投入して、相互に擦り合わせて
突起した部分を磨耗によって削り取るようにしている。
このように砕石に丸みをもたせる過程で大量の砕石粉が
発生するが、この砕石粉は今のところほとんど利用価値
がなく、廃棄されているのが現状である。ところが、環
境に対する意識が高くなっている現在では廃棄にもコス
トがかかる難点がある。
【0003】一方、ヘドロやアスファルト粉を含む軟弱
地盤上に道路を施工する場合、あるいは建造物を構築す
る場合に、まずその地盤を強化することが行われる。こ
の作業は通常多量のセメントを土壌に混入することによ
ってなされ、またより軟弱度の高い場合には、セメント
を主成分とし石膏、高炉スラグ、硫酸カルシウム、アル
ミナ鉱砕粉等の物質を添加した固化剤(「セメント系固
化剤」と通称されている)を用いることが行われてい
る。
地盤上に道路を施工する場合、あるいは建造物を構築す
る場合に、まずその地盤を強化することが行われる。こ
の作業は通常多量のセメントを土壌に混入することによ
ってなされ、またより軟弱度の高い場合には、セメント
を主成分とし石膏、高炉スラグ、硫酸カルシウム、アル
ミナ鉱砕粉等の物質を添加した固化剤(「セメント系固
化剤」と通称されている)を用いることが行われてい
る。
【0004】また、舗装された道路は永年の使用に伴
い、該舗装面の表面に亀裂が生じ、亀裂より雨水が舗装
面と下地層との間に浸透・滞留することがある。その結
果、通行する車輛の重量で該亀裂より水を噴出する事態
に到るばかりでなく、舗装面裏面と下地層との間の空隙
が拡大して路面の一部が陥没することがある。このよう
な場合には該損傷箇所に上からアスファルトを直接盛り
上げて補修することがなされている。
い、該舗装面の表面に亀裂が生じ、亀裂より雨水が舗装
面と下地層との間に浸透・滞留することがある。その結
果、通行する車輛の重量で該亀裂より水を噴出する事態
に到るばかりでなく、舗装面裏面と下地層との間の空隙
が拡大して路面の一部が陥没することがある。このよう
な場合には該損傷箇所に上からアスファルトを直接盛り
上げて補修することがなされている。
【0005】また土中の構造物、例えばトンネルの周囲
の土石が長年の間に地下水によって流されて、大きな空
洞を作ることがある。この状況を放置すると該空洞に上
から土砂が一気に崩れ落ち、トンネル自体を破壊するこ
とがあるので、注入剤によって補修がなされ、該補修用
注入剤としては通常セメントが用いられている。
の土石が長年の間に地下水によって流されて、大きな空
洞を作ることがある。この状況を放置すると該空洞に上
から土砂が一気に崩れ落ち、トンネル自体を破壊するこ
とがあるので、注入剤によって補修がなされ、該補修用
注入剤としては通常セメントが用いられている。
【0006】さらに、海中防波堤や海洋構造物の基礎、
あるいは人工漁礁を構築する場合、自然に産出される岩
石を捨て石として投入することが行われる。
あるいは人工漁礁を構築する場合、自然に産出される岩
石を捨て石として投入することが行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況にあ
って、砕石粉の有効利用に関する試みが種々行われてお
り、一例として、軟弱地盤改良の目的で地中に打設され
るコンクリートパイルの材料に砕石粉を混入した試験例
を示す。表1は、セメントと砕石粉との混合割合に対す
る供試体の7日養生後の一軸圧縮強度を示す。
って、砕石粉の有効利用に関する試みが種々行われてお
り、一例として、軟弱地盤改良の目的で地中に打設され
るコンクリートパイルの材料に砕石粉を混入した試験例
を示す。表1は、セメントと砕石粉との混合割合に対す
る供試体の7日養生後の一軸圧縮強度を示す。
【0008】
【表1】
【0009】上記表1に示すように、当然のことながら
セメントの配合量が多いほど供試体の強度は高まるもの
の、上記のセメント/砕石粉比で得られる各供試体の絶
対的な強度は不足しており、実用化にあたってはさらに
セメント量を増加させる必要がある。もしこの方法を一
般的な土壌改良に用いるとすると、大幅にコストアップ
することになる。
セメントの配合量が多いほど供試体の強度は高まるもの
の、上記のセメント/砕石粉比で得られる各供試体の絶
対的な強度は不足しており、実用化にあたってはさらに
セメント量を増加させる必要がある。もしこの方法を一
般的な土壌改良に用いるとすると、大幅にコストアップ
することになる。
【0010】更に上記したように、土壌改良剤としてセ
メントあるいはセメントを主成分とする固化剤を用いる
施工方法はセメント量が多くなりコスト的な不利益が大
きくなる難点がある。
メントあるいはセメントを主成分とする固化剤を用いる
施工方法はセメント量が多くなりコスト的な不利益が大
きくなる難点がある。
【0011】さらに、上記舗装路に生じた亀裂をアスフ
ァルトの盛り上げによって補修する方法によると、路床
部分に生じた空洞はそのままとなり、さらに時間がたつ
と、新たな亀裂を生じる結果となる。
ァルトの盛り上げによって補修する方法によると、路床
部分に生じた空洞はそのままとなり、さらに時間がたつ
と、新たな亀裂を生じる結果となる。
【0012】また土中施工体の周囲に生じた空洞を充填
する材料としてセメントを用いると、コスト面の不利益
がある上に該セメントによって固化した部分に透水性が
ないために、時間が経過するとその外側に新たな空洞を
生じることになり、更に補修が必要になる不都合があ
る。
する材料としてセメントを用いると、コスト面の不利益
がある上に該セメントによって固化した部分に透水性が
ないために、時間が経過するとその外側に新たな空洞を
生じることになり、更に補修が必要になる不都合があ
る。
【0013】さらに漁礁や堤防等の水中構造物を形成す
るための捨て石は、その産地からの運搬に要する経費が
かかる上、上記砕石と同様、産出量に限界があるところ
から、該捨て石に代わる手段による簡便で安価な施工方
法の開発がまたれていた。
るための捨て石は、その産地からの運搬に要する経費が
かかる上、上記砕石と同様、産出量に限界があるところ
から、該捨て石に代わる手段による簡便で安価な施工方
法の開発がまたれていた。
【0014】本発明は上記の事情に鑑み提案されたもの
であって、砕砂・砕石の製造工程で生成される砕石粉
を、土壌の改良及び各種建築・土木材料に利用すること
を目的とするものである。
であって、砕砂・砕石の製造工程で生成される砕石粉
を、土壌の改良及び各種建築・土木材料に利用すること
を目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では以下の手段を採用する。すなわち、セ
メント100重量部、石灰類10〜50重量部、及び硫
酸アルミニウムを全体の1〜10%の範囲で配合した固
化剤に対し、該固化剤と同重量以上の砕石粉を混入した
砕石粉混入固化材料である。
めに、本発明では以下の手段を採用する。すなわち、セ
メント100重量部、石灰類10〜50重量部、及び硫
酸アルミニウムを全体の1〜10%の範囲で配合した固
化剤に対し、該固化剤と同重量以上の砕石粉を混入した
砕石粉混入固化材料である。
【0016】かかる砕石粉混入固化材料には、上記固化
剤に加えて、下記の、、の中のいずれか1種の物
質を添加することができる。すなわち、石膏、各種焼
却灰;火山灰、フライアッシュの中の少なくともいず
れか1種;高炉スラグ、ステンレススラグ、アルミナ
鉱砕粉の中の少なくともいずれか1種である。
剤に加えて、下記の、、の中のいずれか1種の物
質を添加することができる。すなわち、石膏、各種焼
却灰;火山灰、フライアッシュの中の少なくともいず
れか1種;高炉スラグ、ステンレススラグ、アルミナ
鉱砕粉の中の少なくともいずれか1種である。
【0017】またさらに、上記固化剤の固化助剤とし
て、炭酸ナトリウム塩類を添加することも望ましい。ま
た、上記砕石粉混入固化材料を、ヘドロもしくはアスフ
ァルト粉を含む改良目的土壌に対して所定量混合して固
化させたり、施工目的空間に上記砕石粉混入固化材料を
撒布あるいは充填して形成した施工層に散水又は注水す
るか、あるいは自然水を用いて固化させるようにした施
工方法が望ましい。
て、炭酸ナトリウム塩類を添加することも望ましい。ま
た、上記砕石粉混入固化材料を、ヘドロもしくはアスフ
ァルト粉を含む改良目的土壌に対して所定量混合して固
化させたり、施工目的空間に上記砕石粉混入固化材料を
撒布あるいは充填して形成した施工層に散水又は注水す
るか、あるいは自然水を用いて固化させるようにした施
工方法が望ましい。
【0018】さらに、砕石粉に対してセメントと石灰類
とを所定量混入して水練りしたスラリを、硫酸アルミニ
ウムとともに施工目的空間に注入または流入させるよう
にした砕石粉混入固化材料による施工方法を行うことも
できる。尚、この施工方法においては、上記スラリの構
成材料として、下記の、、の群より選ばれるいず
れかの物質を添加することもできる。すなわち、石
膏、各種焼却灰、火山灰、フライアッシュの中の少な
くともいずれか1種、高炉スラグ、ステンレススラ
グ、アルミナ鉱砕粉の中の少なくともいずれか1種のい
ずれか、である。
とを所定量混入して水練りしたスラリを、硫酸アルミニ
ウムとともに施工目的空間に注入または流入させるよう
にした砕石粉混入固化材料による施工方法を行うことも
できる。尚、この施工方法においては、上記スラリの構
成材料として、下記の、、の群より選ばれるいず
れかの物質を添加することもできる。すなわち、石
膏、各種焼却灰、火山灰、フライアッシュの中の少な
くともいずれか1種、高炉スラグ、ステンレススラ
グ、アルミナ鉱砕粉の中の少なくともいずれか1種のい
ずれか、である。
【0019】また別の施工方法として、上記構成の砕石
粉混入固化材料を透水性の容器もしくは包袋に収容して
水没させ、水中に所要の固化体を形成するようにするこ
ともできる。
粉混入固化材料を透水性の容器もしくは包袋に収容して
水没させ、水中に所要の固化体を形成するようにするこ
ともできる。
【0020】
【作用】上記において、固化剤(セメント、石灰類、及
びアルミニウム強酸塩)と砕石粉の混合比は、固化剤が
砕石粉より多いほど得られる強度は高くなるものの、施
工基準以上の強度は不必要であり、コスト面を考慮する
と、上記のように固化剤と砕石粉の混合比を重量比で
1:1よりも砕石粉の割合を多くすることが望ましい。
この場合、上記砕石粉と固化剤との混合比は添加水分量
もしくは固化対象となる土壌の含水量によって調整する
必要があるが、固化剤と砕石粉の重量比が1:1から
1:20程度の範囲で砕石粉の混入量を増減することが
できる。
びアルミニウム強酸塩)と砕石粉の混合比は、固化剤が
砕石粉より多いほど得られる強度は高くなるものの、施
工基準以上の強度は不必要であり、コスト面を考慮する
と、上記のように固化剤と砕石粉の混合比を重量比で
1:1よりも砕石粉の割合を多くすることが望ましい。
この場合、上記砕石粉と固化剤との混合比は添加水分量
もしくは固化対象となる土壌の含水量によって調整する
必要があるが、固化剤と砕石粉の重量比が1:1から
1:20程度の範囲で砕石粉の混入量を増減することが
できる。
【0021】上記固化剤中のセメントの配合量が多いほ
ど固化強度を高めることができ、その上限値は限定しな
いが、コスト面を考慮すると固化剤中の50%以下とす
るのが望ましい。
ど固化強度を高めることができ、その上限値は限定しな
いが、コスト面を考慮すると固化剤中の50%以下とす
るのが望ましい。
【0022】上記アルミニウム強酸塩としては、硫酸ア
ルミニウムが適当であるが、これ以外に塩化アルミニウ
ム、ポリ塩化アルミニウムなどの材料を使用することが
できる。さらに炭酸ナトリウム塩類としては一般に入手
が容易なソーダ灰、重炭酸ソーダ等を使用することがで
きる。
ルミニウムが適当であるが、これ以外に塩化アルミニウ
ム、ポリ塩化アルミニウムなどの材料を使用することが
できる。さらに炭酸ナトリウム塩類としては一般に入手
が容易なソーダ灰、重炭酸ソーダ等を使用することがで
きる。
【0023】また石灰類としては生石灰、消石灰のいず
れをも用いることができるが、消石灰の方が取扱しやす
い点で有益である。その添加量はセメント量の1/10
から半分程度である。
れをも用いることができるが、消石灰の方が取扱しやす
い点で有益である。その添加量はセメント量の1/10
から半分程度である。
【0024】また、炭酸ナトリウム塩類は固化剤中にフ
ライアッシュや高炉スラグ、ステンレススラグを含む場
合、及び固化対象が砕石粉のみでない場合(ヘドロ、土
壌を固化する場合)に添加すると有効である。逆に砕石
粉のみを固化しようとする場合に炭酸ナトリウム塩類を
混入すると早強性が低下することがある。
ライアッシュや高炉スラグ、ステンレススラグを含む場
合、及び固化対象が砕石粉のみでない場合(ヘドロ、土
壌を固化する場合)に添加すると有効である。逆に砕石
粉のみを固化しようとする場合に炭酸ナトリウム塩類を
混入すると早強性が低下することがある。
【0025】炭酸ナトリウム塩類としてソーダ灰を使用
し、アルミニウム強酸塩として硫酸アルミニウムを使用
するときの両者の混合割合はほぼ同量とし、それぞれ固
化剤全体の1〜10%の範囲で配合することが望まし
い。1%未満では固化反応が充分促進されず、量が多い
ほど固化体の早強性が得られるが、10%以上配合した
場合ではその効果に対し経済的なデメリットが大きくな
る(注:下記の実施例では硫酸アルミニウムの純度50
%の硫酸バンドを用いるので硫酸バンドとソーダ灰の比
率は2:1程度となっている)。
し、アルミニウム強酸塩として硫酸アルミニウムを使用
するときの両者の混合割合はほぼ同量とし、それぞれ固
化剤全体の1〜10%の範囲で配合することが望まし
い。1%未満では固化反応が充分促進されず、量が多い
ほど固化体の早強性が得られるが、10%以上配合した
場合ではその効果に対し経済的なデメリットが大きくな
る(注:下記の実施例では硫酸アルミニウムの純度50
%の硫酸バンドを用いるので硫酸バンドとソーダ灰の比
率は2:1程度となっている)。
【0026】尚、砕石粉のみを固化させる場合のアルミ
ニウム強酸塩の添加量は硫酸アルミニウムを用いた場
合、固化剤全体の50%未満で充分である。本発明は上
記固化剤に対し、石膏、各種焼却灰、火山灰、フラ
イアッシュの中の少なくともいずれか1種、高炉スラ
グ、ステンレススラグ、アルミナ鉱砕粉の中の少なくと
もいずれか1種、のように列挙した物質、、のい
ずれかを増量材として利用することができ、該砕石粉と
同様、大部分は廃棄処分に付されていた上記各物質の有
効利用を図ることができる。
ニウム強酸塩の添加量は硫酸アルミニウムを用いた場
合、固化剤全体の50%未満で充分である。本発明は上
記固化剤に対し、石膏、各種焼却灰、火山灰、フラ
イアッシュの中の少なくともいずれか1種、高炉スラ
グ、ステンレススラグ、アルミナ鉱砕粉の中の少なくと
もいずれか1種、のように列挙した物質、、のい
ずれかを増量材として利用することができ、該砕石粉と
同様、大部分は廃棄処分に付されていた上記各物質の有
効利用を図ることができる。
【0027】以上のような砕石粉混入固化材料は、ヘド
ロ、アスファルト粉の両者のいずれをも含む改良目的土
壌に対して所定量混合することにより、所要強度の固化
体を形成することができる。
ロ、アスファルト粉の両者のいずれをも含む改良目的土
壌に対して所定量混合することにより、所要強度の固化
体を形成することができる。
【0028】また、上記固化剤及び固化助剤成分の中、
アルミニウム強酸塩を除く成分を粉体の形で混合して水
練し、得られたスラリをアルミニウム強酸塩水溶液とと
もに施工目的空間に流し込む、いわゆる注入材としての
用途がある。従って迅速な工事が求められる道路の舗装
工事、補修工事や地中管の埋め戻し材や、さらに例えば
トンネルのような土中の構造体の周囲に生じる空間への
充填材として利用価値が大いに高まる。
アルミニウム強酸塩を除く成分を粉体の形で混合して水
練し、得られたスラリをアルミニウム強酸塩水溶液とと
もに施工目的空間に流し込む、いわゆる注入材としての
用途がある。従って迅速な工事が求められる道路の舗装
工事、補修工事や地中管の埋め戻し材や、さらに例えば
トンネルのような土中の構造体の周囲に生じる空間への
充填材として利用価値が大いに高まる。
【0029】さらに上記砕石粉混入固化材料は、アルミ
ニウム強酸塩を配合しているところから、水に接触する
ことで迅速に固化する。従って、透水性の容器や包袋に
収容して水没させ、水中に固化体を形成することによ
り、例えば海中防波堤や海洋構築物、漁礁等の設置に使
用されていた捨て石の代替材料とすることができる。
ニウム強酸塩を配合しているところから、水に接触する
ことで迅速に固化する。従って、透水性の容器や包袋に
収容して水没させ、水中に固化体を形成することによ
り、例えば海中防波堤や海洋構築物、漁礁等の設置に使
用されていた捨て石の代替材料とすることができる。
【0030】
(a) 軟弱路に対する適用例
上記固化剤を軟弱土壌と混合することにより、地盤改良
材として利用した実施例につき、詳細に説明する。
材として利用した実施例につき、詳細に説明する。
【0031】含水比が40%近いヘドロを含む軟弱土壌
を舗装試験法に定める舗装路床としての強度、すなわち
CBR20%を得るために、下記表2に示す固化剤及び
砕石粉を用いた。尚、下記の「硫酸バンド」は実質的な
硫酸アルミニウム純度50%品を使用したものである
〔他の実施例においても同様である〕。
を舗装試験法に定める舗装路床としての強度、すなわち
CBR20%を得るために、下記表2に示す固化剤及び
砕石粉を用いた。尚、下記の「硫酸バンド」は実質的な
硫酸アルミニウム純度50%品を使用したものである
〔他の実施例においても同様である〕。
【0032】
【表2】
【0033】上記表2に示した固化剤A,Bを上記土壌
に対して10〜30%添加したときのCBR値の変化を
図1に示す。これによると、砕石粉が混入されている固
化剤Bの方が少ない添加量で規定のCBR値を得られる
ことが理解できる。尚、上記固化剤Bのフライアッシュ
に代えて高炉スラグを用いたとき、あるいは更に石膏を
加えたときも同様の効果が得られる。
に対して10〜30%添加したときのCBR値の変化を
図1に示す。これによると、砕石粉が混入されている固
化剤Bの方が少ない添加量で規定のCBR値を得られる
ことが理解できる。尚、上記固化剤Bのフライアッシュ
に代えて高炉スラグを用いたとき、あるいは更に石膏を
加えたときも同様の効果が得られる。
【0034】(b) 軟弱土壌に対する適用例
砕石粉のみを表3の固化剤で固化させ、所定のCBR値
が得られることを確認したのが以下の実験例である。
が得られることを確認したのが以下の実験例である。
【0035】
【表3】
【0036】砕石粉に対する上記固化剤Cの混合割合を
5〜20%で変化させ、しかも水浸養生であって30g/
cm2 の荷重をかけた場合と無荷重の場合を比較して示し
たものが図2である。
5〜20%で変化させ、しかも水浸養生であって30g/
cm2 の荷重をかけた場合と無荷重の場合を比較して示し
たものが図2である。
【0037】有荷重の場合、基準値のCBR値20%を
得るのに固化剤Cは18%程度で足りる。無荷重の場合
でも固化剤Cは22%程度で足りることになり、砕石粉
だけでも充分に舗装用路床として利用できることが理解
できる。
得るのに固化剤Cは18%程度で足りる。無荷重の場合
でも固化剤Cは22%程度で足りることになり、砕石粉
だけでも充分に舗装用路床として利用できることが理解
できる。
【0038】尚、上記固化剤Cにフライアッシュ、高炉
スラグを加える(砕石粉の混入量をその分減らす)たと
き、あるいは更に石膏を加えたときも同様の効果があ
る。 (c) 軟弱路床土に対する適用例 市販されているセメント、石膏、高炉スラグよりなる固
化剤(いわゆるセメント系固化剤)は、通常ヘドロに代
表されるように有機物や腐敗物を多く含んだ土壌等、セ
メントだけでは充分な強度で固化させ難い物質を固化さ
せるために用いられている。その成分比は、セメント7
0重量%前後に対して残部を高炉スラグ、石膏、アルミ
ナ鉱砕粉で構成している。この固化剤はセメントに比べ
割高であり、その使用量が減らせると経済的に有効とな
る。
スラグを加える(砕石粉の混入量をその分減らす)たと
き、あるいは更に石膏を加えたときも同様の効果があ
る。 (c) 軟弱路床土に対する適用例 市販されているセメント、石膏、高炉スラグよりなる固
化剤(いわゆるセメント系固化剤)は、通常ヘドロに代
表されるように有機物や腐敗物を多く含んだ土壌等、セ
メントだけでは充分な強度で固化させ難い物質を固化さ
せるために用いられている。その成分比は、セメント7
0重量%前後に対して残部を高炉スラグ、石膏、アルミ
ナ鉱砕粉で構成している。この固化剤はセメントに比べ
割高であり、その使用量が減らせると経済的に有効とな
る。
【0039】含水比40%以上の土壌X,Y,Zに対し
て砕石粉を30%、50%混合した試料に対して、上記
固化剤を10%未満混合した場合の例を表4に示す。舗
装路として必要な一軸圧縮強度は3kgf/cm2 であるの
で、いずれの試料においても10%未満のセメント系固
化剤の添加で目的とする強度が得られることになる。し
かも、砕石粉の混合量が多いほど必要強度を得るための
上記固化剤におけるセメントの量は少なくてよいことに
なる。
て砕石粉を30%、50%混合した試料に対して、上記
固化剤を10%未満混合した場合の例を表4に示す。舗
装路として必要な一軸圧縮強度は3kgf/cm2 であるの
で、いずれの試料においても10%未満のセメント系固
化剤の添加で目的とする強度が得られることになる。し
かも、砕石粉の混合量が多いほど必要強度を得るための
上記固化剤におけるセメントの量は少なくてよいことに
なる。
【0040】
【表4】
【0041】(d) 軟弱路床土に対する適用例
セメント、石膏、高炉スラグ(セメント系固化剤)に更
に、石灰と硫酸アルミニウムを上記と同様に 含水比4
0%以上の土壌A,B,Cに対して砕石粉を30%、5
0%混合した試料に対して、上記固化剤を4〜12%混
合した場合の例を表5に示す。
に、石灰と硫酸アルミニウムを上記と同様に 含水比4
0%以上の土壌A,B,Cに対して砕石粉を30%、5
0%混合した試料に対して、上記固化剤を4〜12%混
合した場合の例を表5に示す。
【0042】上記表4の場合より強度が30%程度高く
なっていることが理解できる。
なっていることが理解できる。
【0043】
【表5】
【0044】(e) ヘドロに対する適用例
表6に示す固化剤D、E、Fを用いて含水率130%の
ヘドロを固化させることを試みた。
ヘドロを固化させることを試みた。
【0045】
【表6】
【0046】ヘドロ1320gに対して図3に示すよう
に500g前後の固化剤を添加することによって、一軸
圧縮強度が3日養生で0.6kgf/cm2 以上、7日養生で
1kgf/cm2 以上の条件を固化剤D、E、Fともほぼクリ
アしている。このうちDのセメント系固化剤はセメント
70重量%に対して残部を高炉スラグ、硫酸カルシウ
ム、アルミナ鉱砕粉等を配合したもので、これを用いる
と大きな強度を得ることができるが、価格的には割高で
ある。また固化剤Eはセメント量が多い点で、固化剤D
と同様価格的な不利益がある。従って、本発明に係る固
化剤Fと砕石粉を配合し、セメント量を少なくした方が
経済的に有効であることが理解できる。
に500g前後の固化剤を添加することによって、一軸
圧縮強度が3日養生で0.6kgf/cm2 以上、7日養生で
1kgf/cm2 以上の条件を固化剤D、E、Fともほぼクリ
アしている。このうちDのセメント系固化剤はセメント
70重量%に対して残部を高炉スラグ、硫酸カルシウ
ム、アルミナ鉱砕粉等を配合したもので、これを用いる
と大きな強度を得ることができるが、価格的には割高で
ある。また固化剤Eはセメント量が多い点で、固化剤D
と同様価格的な不利益がある。従って、本発明に係る固
化剤Fと砕石粉を配合し、セメント量を少なくした方が
経済的に有効であることが理解できる。
【0047】(f) アスファルト粉体を含む土壌の固化に
関する適用例 前掲の表3に示す固化剤C;3重量部と、砕石粉又はフ
ライアッシュ;10重量部とを混合した砕石粉混入固化
材料に、アスファルト粉;90重量部を加え、舗装道路
の下地路盤材として層厚400〜500mm程度の施工体
を形成し、その後、散水機にて表面に該施工体に散水し
たところ、CBR値20%を得られた。
関する適用例 前掲の表3に示す固化剤C;3重量部と、砕石粉又はフ
ライアッシュ;10重量部とを混合した砕石粉混入固化
材料に、アスファルト粉;90重量部を加え、舗装道路
の下地路盤材として層厚400〜500mm程度の施工体
を形成し、その後、散水機にて表面に該施工体に散水し
たところ、CBR値20%を得られた。
【0048】この実施例では、それ自体何らの固化作用
を備えないアスファルト粉を多量に添加しているにもか
かわらず、上記下地路盤材としての適正な固化強度を発
揮することができた。従って、アスファルト粉を含む下
地路盤を本発明によって強化することができる。
を備えないアスファルト粉を多量に添加しているにもか
かわらず、上記下地路盤材としての適正な固化強度を発
揮することができた。従って、アスファルト粉を含む下
地路盤を本発明によって強化することができる。
【0049】(g) 路床材としての利用方法
表3に示す固化剤Cを砕石粉に25%混入した砕石粉混
入固化材料を、舗装道路の下地路盤材として路面に撤布
して層厚400〜500mm程度の施工体を形成し、その
後、散水機にて表面に散水したところ、約30分で強固
な固化面を形成し、後段のアスファルト舗装を問題なく
行えた。
入固化材料を、舗装道路の下地路盤材として路面に撤布
して層厚400〜500mm程度の施工体を形成し、その
後、散水機にて表面に散水したところ、約30分で強固
な固化面を形成し、後段のアスファルト舗装を問題なく
行えた。
【0050】この実施例においては、砕石粉の粒度は特
に限定されず、通常の工程で産出される砕石粉の利用が
可能であるが、例えば該固化材料による固化体に透水性
を付与しようとする場合には、該砕石粉の粒度を大きめ
にし、該固化体をポーラスな構造として、水はけのよい
固化体を形成することが可能である。
に限定されず、通常の工程で産出される砕石粉の利用が
可能であるが、例えば該固化材料による固化体に透水性
を付与しようとする場合には、該砕石粉の粒度を大きめ
にし、該固化体をポーラスな構造として、水はけのよい
固化体を形成することが可能である。
【0051】尚、上記実施例においては散水を施した
が、地下水や湧水などの自然水の存在する場所では、散
水作業を省略することができる。従って上記実施例では
特に粒度の大きい砕石粉を混入するようにし、上記散水
された水分を速やかに上記施工層全体に浸透させ、水分
の不足による未硬化部分が形成されることを防止すると
ともに、固化した施工面自体をポーラスにでき、水はけ
のよい舗装面を形成することができる。
が、地下水や湧水などの自然水の存在する場所では、散
水作業を省略することができる。従って上記実施例では
特に粒度の大きい砕石粉を混入するようにし、上記散水
された水分を速やかに上記施工層全体に浸透させ、水分
の不足による未硬化部分が形成されることを防止すると
ともに、固化した施工面自体をポーラスにでき、水はけ
のよい舗装面を形成することができる。
【0052】このようにポーラスな固化体を形成するこ
とが可能であるところから、この固化剤の他の応用例と
して、図4に示すように舗石タイル1の下地層3を形成
することにより雨水等は該舗石タイル1の隙間2から下
地層3を通じて速やかに路盤4に浸透し、水はけのよい
舗装路を得ることができる。
とが可能であるところから、この固化剤の他の応用例と
して、図4に示すように舗石タイル1の下地層3を形成
することにより雨水等は該舗石タイル1の隙間2から下
地層3を通じて速やかに路盤4に浸透し、水はけのよい
舗装路を得ることができる。
【0053】(h) 注入材、他の応用例
さらに、図5に示すように、硫酸アルミニウムを混入し
ない状態の砕石粉混入固化材料〔砕石粉+固化剤〕を水
で練ったスラリS1 を施工目的空間Vに充填するととも
に、硫酸アルミニウム水溶液S2 を各々経路P1 ,P2
を通じて同時に流し込むことによって、該空間V内でほ
とんど瞬間的に固化体を形成する。従って、本発明は舗
装道路における該舗装面裏面と下地層との間に生じる空
隙に注入することより確実な舗装道路の補修を行い得
る。
ない状態の砕石粉混入固化材料〔砕石粉+固化剤〕を水
で練ったスラリS1 を施工目的空間Vに充填するととも
に、硫酸アルミニウム水溶液S2 を各々経路P1 ,P2
を通じて同時に流し込むことによって、該空間V内でほ
とんど瞬間的に固化体を形成する。従って、本発明は舗
装道路における該舗装面裏面と下地層との間に生じる空
隙に注入することより確実な舗装道路の補修を行い得
る。
【0054】さらに上記粒度を大きな砕石粉を採用する
ことにより、固化剤によって得られる硬化層も透水性を
備えることになるので、例えば図6に示すように、湧水
や雨水の流下によってトンネル壁10の周面の土壌が流
出して生じる空隙Pに充填する注入材として利用するこ
とにより、空隙Pに形成した固化層自体が透水性をもつ
ことになるため土中の固化層表面に集中して該湧水や雨
水が流下することがなくなり、上記浸食が緩和されるこ
とにつながる。
ことにより、固化剤によって得られる硬化層も透水性を
備えることになるので、例えば図6に示すように、湧水
や雨水の流下によってトンネル壁10の周面の土壌が流
出して生じる空隙Pに充填する注入材として利用するこ
とにより、空隙Pに形成した固化層自体が透水性をもつ
ことになるため土中の固化層表面に集中して該湧水や雨
水が流下することがなくなり、上記浸食が緩和されるこ
とにつながる。
【0055】(i) 護岸資材への応用例
さらに本発明に係る固化材料は水に接触することで迅速
に固化するところから、透水性の容器や包袋に収容して
水没させ、水中に固化体を形成することができ、例えば
漁礁や護岸用の土嚢に適用することができる。
に固化するところから、透水性の容器や包袋に収容して
水没させ、水中に固化体を形成することができ、例えば
漁礁や護岸用の土嚢に適用することができる。
【0056】上記水没固化体の強度試験を以下の要領で
行った。すなわち、固化材料として、セメント50重量
%、消石灰20重量%、硫酸バンド(硫酸アルミニウム
純度50%)10重量%よりなる固化主剤と、砕石粉と
を、3:7、2:8の各比率で均一に混合した固化
材料を、直径5cm、高さ10cmの円柱型に3回に分けて
充填し、その都度1kgのランマーを17cmの高さから1
9回落下させる突き固め作業を行った(このときの締め
固め圧は5.6 kgf/cm2)。また、上記突き固め作業を
行わない比較試料も成形し、20℃の海水に水没させて
養生した。
行った。すなわち、固化材料として、セメント50重量
%、消石灰20重量%、硫酸バンド(硫酸アルミニウム
純度50%)10重量%よりなる固化主剤と、砕石粉と
を、3:7、2:8の各比率で均一に混合した固化
材料を、直径5cm、高さ10cmの円柱型に3回に分けて
充填し、その都度1kgのランマーを17cmの高さから1
9回落下させる突き固め作業を行った(このときの締め
固め圧は5.6 kgf/cm2)。また、上記突き固め作業を
行わない比較試料も成形し、20℃の海水に水没させて
養生した。
【0057】下記表7は、上記各試料の養生日数と一軸
圧縮強度との関係を示す。この表7より理解されるよう
に、1日養生では上記固化主剤の配合量の多いに係る
試料の一軸圧縮強度が高いものの、7日養生ではこの固
化主剤の配合による違いはほとんど見られず、20kgf/
cm2 前後の強度となった。
圧縮強度との関係を示す。この表7より理解されるよう
に、1日養生では上記固化主剤の配合量の多いに係る
試料の一軸圧縮強度が高いものの、7日養生ではこの固
化主剤の配合による違いはほとんど見られず、20kgf/
cm2 前後の強度となった。
【0058】また上記突き固め作業を行わない比較試料
は、上記試料に比べて極めて弱い強度しか得られず、実
用の際は該突き固め作業が必要であることがわかる。
は、上記試料に比べて極めて弱い強度しか得られず、実
用の際は該突き固め作業が必要であることがわかる。
【0059】
【表7】
【0060】以下、海中防波堤や海中構築物基礎等に用
いられる捨て石の代替とした施工方法に関し、京都大学
防災研究所の嘉門雅史教授らによる試験を実施例として
記載する。
いられる捨て石の代替とした施工方法に関し、京都大学
防災研究所の嘉門雅史教授らによる試験を実施例として
記載する。
【0061】この実施例においては、石英斑岩を母岩と
するシルトに分類される砕石粉と、セメント50重量
部、消石灰20重量部、硫酸アルミニウム30重量部と
よりなる固化剤とを、重量比10:2(試料)、重量
比8:2(試料)、重量比7:3(試料)の割合で
混合した3試料,,に添加した固化材料を使用し
た。
するシルトに分類される砕石粉と、セメント50重量
部、消石灰20重量部、硫酸アルミニウム30重量部と
よりなる固化剤とを、重量比10:2(試料)、重量
比8:2(試料)、重量比7:3(試料)の割合で
混合した3試料,,に添加した固化材料を使用し
た。
【0062】図7は変水位透水試験による砕石粉及び砕
石粉と固化材料の混合物の乾燥密度と透水係数(単位cm
/ 秒)との関係を示すグラフである。図7に示す供試体
としては、上記試料を水和固化させた材令7日及び2
8日の固化体の透水性と乾燥密度を示すとともに、砕石
粉単体を表記の乾燥密度となるように加圧成形し、その
透水性を測定している。
石粉と固化材料の混合物の乾燥密度と透水係数(単位cm
/ 秒)との関係を示すグラフである。図7に示す供試体
としては、上記試料を水和固化させた材令7日及び2
8日の固化体の透水性と乾燥密度を示すとともに、砕石
粉単体を表記の乾燥密度となるように加圧成形し、その
透水性を測定している。
【0063】図7に示すとおり、上記試料の固化体の
透水係数はほぼ10-4〜10-5cm/秒という、水和固化
体としては大きな値を示しているところから、袋詰めに
して水中投下してから一定の時間が経過すれば、袋内の
全体で水和反応が進行することを示している。
透水係数はほぼ10-4〜10-5cm/秒という、水和固化
体としては大きな値を示しているところから、袋詰めに
して水中投下してから一定の時間が経過すれば、袋内の
全体で水和反応が進行することを示している。
【0064】また、図8は固化した砕石粉混入固化材料
の固化特性を示すグラフであり、上記試料、、及
び砕石粉とセメントとを7:3で混合した比較試料の
乾燥密度と固化体の一軸圧縮強度との測定結果を記載し
ている。
の固化特性を示すグラフであり、上記試料、、及
び砕石粉とセメントとを7:3で混合した比較試料の
乾燥密度と固化体の一軸圧縮強度との測定結果を記載し
ている。
【0065】本発明に係る試料、、及び上記比較
試料は砕石粉と固化材料を粉体のまま混合し、乾燥密
度1.2〜1.4g/cm3 程度になるようにモールド成形
後、各試料上面に10〜20kPa の拘束圧をかけて水浸
・養生して作製した。
試料は砕石粉と固化材料を粉体のまま混合し、乾燥密
度1.2〜1.4g/cm3 程度になるようにモールド成形
後、各試料上面に10〜20kPa の拘束圧をかけて水浸
・養生して作製した。
【0066】図8に示すように砕石粉とセメントとを混
合した比較試料では収縮が生じるために乾燥密度が
1.5〜1.6g/cm3 に上昇し、セメントの水和反応と
密度増加により材令7日強度2MPa 以上を発現してい
る。
合した比較試料では収縮が生じるために乾燥密度が
1.5〜1.6g/cm3 に上昇し、セメントの水和反応と
密度増加により材令7日強度2MPa 以上を発現してい
る。
【0067】一方、上記固化材料を使用した供試体で
は、水浸前の設定密度がほぼ保たれており、上記試料
では1〜3MPa の材令7日強度を発現し、上記セメント
だけを砕石粉に混合した比較試料に匹敵する値を示し
ている。
は、水浸前の設定密度がほぼ保たれており、上記試料
では1〜3MPa の材令7日強度を発現し、上記セメント
だけを砕石粉に混合した比較試料に匹敵する値を示し
ている。
【0068】また、砕石粉と固化剤との混合比に応じて
膨張圧力は大きく異なるが、その絶対量は小さく、養生
初期において膨張圧は収まることが確認できた。従っ
て、後述する水中投下用の袋詰めを行う場合には緩やか
に詰めておけば袋の破損を防止できる。さらに、このこ
とは例えば埋め戻し材等への利用を考えた場合でも、既
設構造物との境界における空洞を生じない利点があるこ
とを示している。また、該膨張作用により得られる固化
体の透水性は既述のように水和固化体としては大きな値
を維持できるのである。
膨張圧力は大きく異なるが、その絶対量は小さく、養生
初期において膨張圧は収まることが確認できた。従っ
て、後述する水中投下用の袋詰めを行う場合には緩やか
に詰めておけば袋の破損を防止できる。さらに、このこ
とは例えば埋め戻し材等への利用を考えた場合でも、既
設構造物との境界における空洞を生じない利点があるこ
とを示している。また、該膨張作用により得られる固化
体の透水性は既述のように水和固化体としては大きな値
を維持できるのである。
【0069】次いで、上記試料、各30kgを不織布
製のシートを二つ折りにし二辺を縫合した袋に詰めた
後、残り1辺も封合し、養生水を満たした深さ1m の水
槽に水浸する実験を行った。該水槽内の水は14〜20
℃の淡水(水道水)及び海水(人工海水)を使用した。
製のシートを二つ折りにし二辺を縫合した袋に詰めた
後、残り1辺も封合し、養生水を満たした深さ1m の水
槽に水浸する実験を行った。該水槽内の水は14〜20
℃の淡水(水道水)及び海水(人工海水)を使用した。
【0070】図9は上記条件下における材令28日の固
化体の強度特性を示すグラフである。図9によれば袋内
での砕石粉と固化材料との混合の度合いや密度のむらに
より強度発現にばらつきがあるが、淡水養生の場合材令
28日0.5〜3MPa の強度を、海水養生の場合でも同
材令で0.2〜1.5MPa の強度を発現しており、充分
な強度で固化することを確認できた。
化体の強度特性を示すグラフである。図9によれば袋内
での砕石粉と固化材料との混合の度合いや密度のむらに
より強度発現にばらつきがあるが、淡水養生の場合材令
28日0.5〜3MPa の強度を、海水養生の場合でも同
材令で0.2〜1.5MPa の強度を発現しており、充分
な強度で固化することを確認できた。
【0071】また、当然のことながら固化材料を多く混
合した試料の固化強度の方が試料よりも高いことが
わかる。この実験に際して、水浸後2〜3分に各試料の
入った袋を一旦引き上げてみたところ、袋内の固化材料
はその時点で既に固化しており、充分な早強性も有する
ことも確認できた。
合した試料の固化強度の方が試料よりも高いことが
わかる。この実験に際して、水浸後2〜3分に各試料の
入った袋を一旦引き上げてみたところ、袋内の固化材料
はその時点で既に固化しており、充分な早強性も有する
ことも確認できた。
【0072】また不織布の濾過機能により砕石粉及び固
化材料の流出による水槽内の養生水の懸濁は肉眼では確
認されなかった。さらに図10は上記実験後の固化体を
袋内で上部・中部・下部の3つに分けてとりだした供試
体の各乾燥密度と含水比の関係を示すグラフであり、試
料、試料相互ではあまり差は生じないが、上部及び
下部の密度に比べて中部の密度が高いことが確認でき
る。この要因としては養生水に接触しうる袋外側(上部
及び下部)の試料が水和により膨張して中部の試料を圧
縮し、中部の試料密度が高くなったことによるものと推
定でき、さらに大容量の袋で実施する場合にはこの点を
勘案して砕石粉/固化材料重量比を決定することが必要
である。
化材料の流出による水槽内の養生水の懸濁は肉眼では確
認されなかった。さらに図10は上記実験後の固化体を
袋内で上部・中部・下部の3つに分けてとりだした供試
体の各乾燥密度と含水比の関係を示すグラフであり、試
料、試料相互ではあまり差は生じないが、上部及び
下部の密度に比べて中部の密度が高いことが確認でき
る。この要因としては養生水に接触しうる袋外側(上部
及び下部)の試料が水和により膨張して中部の試料を圧
縮し、中部の試料密度が高くなったことによるものと推
定でき、さらに大容量の袋で実施する場合にはこの点を
勘案して砕石粉/固化材料重量比を決定することが必要
である。
【0073】また上記水槽内の養生水のpHは、淡水養
生の場合、ある程度の上昇(pH10)が認められた
が、海水養生の場合pH9以下で安定し、セメントを詰
めた同材質の包袋を投入した場合と比較するとpHの上
昇は最小限に抑えられている。
生の場合、ある程度の上昇(pH10)が認められた
が、海水養生の場合pH9以下で安定し、セメントを詰
めた同材質の包袋を投入した場合と比較するとpHの上
昇は最小限に抑えられている。
【0074】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、標記の固
化剤を混入することにより、砕石粉の配合割合を多くし
ても、強固で早強性に優れた固化材料を低コストで提供
することができる。その結果、従来では大部分が廃棄処
分に付されるしかなかった砕石粉を、環境保護の見地か
ら採取が困難になりつつある天然砂や砕砂に代わって利
用できることになり、産業上極めて有用な発明であると
いえる。
化剤を混入することにより、砕石粉の配合割合を多くし
ても、強固で早強性に優れた固化材料を低コストで提供
することができる。その結果、従来では大部分が廃棄処
分に付されるしかなかった砕石粉を、環境保護の見地か
ら採取が困難になりつつある天然砂や砕砂に代わって利
用できることになり、産業上極めて有用な発明であると
いえる。
【図1】本発明の固化材料とCBR値の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図2】本発明の固化材料とCBR値、及び荷重量との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図3】本発明の固化材料の混合比と養生日数による固
化強度との関係を示すグラフである。
化強度との関係を示すグラフである。
【図4】本発明方法の一実施例の概念図である。
【図5】本発明方法の他の実施例の概念図である。
【図6】本発明方法の他の実施例の概念図である。
【図7】本発明方法の他の実施例における砕石粉及び砕
石粉と固化材料の混合物の乾燥密度と透水係数との関係
を示すグラフである。
石粉と固化材料の混合物の乾燥密度と透水係数との関係
を示すグラフである。
【図8】本発明方法によって固化した砕石粉混入固化材
料の固化特性を示すグラフである。
料の固化特性を示すグラフである。
【図9】本発明方法による材令28日の固化体の強度特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図10】本発明方法実施後の包袋内の固化体の各部位
の乾燥密度と含水比の関係を示すグラフである。
の乾燥密度と含水比の関係を示すグラフである。
Claims (9)
- 【請求項1】 セメント100重量部、石灰類10〜5
0重量部、及び硫酸アルミニウムを全体の1〜10%の
範囲で配合した固化剤に対し、該固化剤と同重量以上の
砕石粉を混入したことを特徴とする砕石粉混入固化材
料。 - 【請求項2】 上記固化剤に、下記の、、の中の
いずれか1種の物質を添加した請求項1に記載の砕石粉
混入固化材料。 石膏、各種焼却灰。 火山灰、フライアッシュの中の少なくともいずれか1
種。 高炉スラグ、ステンレススラグ、アルミナ鉱砕粉の中
の少なくともいずれか1種。 - 【請求項3】 上記固化剤の固化助剤として、炭酸ナト
リウム塩類を添加した請求項1,2に記載の砕石粉混入
固化材料。 - 【請求項4】 ヘドロを含む改良目的土壌に対して請求
項1乃至3に記載の砕石粉混入固化材料を所定量混合
し、上記改良目的土壌を固化させることを特徴とする砕
石粉混入固化材料の施工方法。 - 【請求項5】 アスファルト粉を含む改良目的土壌に対
して請求項1乃至3に記載の砕石粉混入固化材料を所定
量混合し、上記改良目的土壌を固化させることを特徴と
する砕石粉混入固化材料の施工方法。 - 【請求項6】 請求項1乃至3に記載の砕石粉混入固化
材料を、施工目的空間に撒布あるいは充填して形成した
施工層に、散水又は注水するか、あるいは自然水を用い
て固化させることを特徴とする砕石粉混入固化材料によ
る施工方法。 - 【請求項7】 請求項1に記載の砕石粉混入固化材料に
よる施工方法であって、砕石粉に対してセメントと石灰
類を所定量混入して水練りしたスラリを、硫酸アルミニ
ウム水溶液とともに施工目的空間に注入または流入させ
ることを特徴とする砕石粉混入固化材料による施工方
法。 - 【請求項8】 上記砕石粉、セメント及び石灰類に、下
記の、、の中のいずれか1種を添加した請求項7
に記載の砕石粉混入固化材料による施工方法。石膏、
各種焼却灰。火山灰、フライアッシュの中の少なくと
もいずれか1種。高炉スラグ、ステンレススラグ、ア
ルミナ鉱砕粉の中の少なくともいずれか1種。 - 【請求項9】 請求項1乃至3に記載の砕石粉混入固化
材料を透水性の容器もしくは包袋に収容して水没させ、
水中に所要の固化体を形成する砕石粉混入固化材料によ
る施工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25280493A JP3452330B2 (ja) | 1992-10-09 | 1993-10-08 | 砕石粉混入固化材料及び砕石粉混入固化材料による施工方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27180192 | 1992-10-09 | ||
JP4-271801 | 1992-10-09 | ||
JP25280493A JP3452330B2 (ja) | 1992-10-09 | 1993-10-08 | 砕石粉混入固化材料及び砕石粉混入固化材料による施工方法 |
Publications (2)
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