JP4584630B2

JP4584630B2 - 土質改良材

Info

Publication number: JP4584630B2
Application number: JP2004166537A
Authority: JP
Inventors: 信和二戸; 清鯉渕; 章市鈴木
Original assignee: DC Co Ltd
Current assignee: DC Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2005344031A

Description

本発明は、建設発生土および汚泥の再利用の分野で使用される土質改良材に関するものである。

従来から軟弱地盤の改良としてセメントを主成分としてスラグ、フライアッシュ等のポラゾン材、アルミナセメント、ジェットセメント等の特殊な成分の強度増進材、石膏、硫酸ソーダ等のセメント水和の刺激材等で構成されるセメント系固化材が使用されている。セメント系固化材は（イ）エトリンガイトの生成により結合水として取り込まれ土の含水比が低下する。（ロ）セメント系固化材から溶出したカルシウムイオンによって土粒子が凝集、団粒化され砂質土に近い性状となる。（ハ）セメントの水和によってケイ酸カルシウム水和物の生成により強度が上昇する。（ニ）長期材齢では土粒子とセメント水和によって生成した水酸化カルシウムとポラゾン反応で強度増進する。
特開２００２−２０５０４１

近年、建設工事に伴って莫大な量の建設発生土および汚泥が搬出され、その処分地の確保が困難となりつつあり、建設発生土および汚泥の再利用が望まれている。しかし、建設発生土および汚泥の一部には含水比が高く汚泥状のものがあり、再利用のためにはダンプトラックに山積みが可能で、かつ人が歩行可能な程度の状態に改良する必要がある。また、改良した土は、圧密が可能で、かつ地下水を汚染することなく、植物が容易に育成できるように、できるだけＰＨが低いことが要求される。
一方、従来のセメント系固化材による改良では、ハンドリング性状が良好となる程度に改良すると上述した反応によって過剰な強度が発現するという問題があった。また、セメント系固化材で改良した土は添加量にもよるがＰＨが高くなり過ぎるという欠点があった。

したがって、本発明の目的は、建設発生土および汚泥の再利用の分野で使用される低強度で、かつＰＨが高くなり過ぎない土質改良材をより経済的に提供することにある。

本発明者らはこれまで研究がなされてこなかったペーパスラッジ、木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰を含む土質改良材について着目するとともにこれを鋭意研究し、かつ、この土質改良材について建設発生土および汚泥の含水比の低下と低強度の改良に効果があることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
本発明に係る土質改良材は、この目的を達成するために、
ペーパスラッジ若しくは木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰と、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、石膏とからなること、および、
上記焼却灰には吸水効果があり、かつ、その焼却灰の８００℃における強熱減量が３％未満であること、および、
上記における焼却灰が１５重量％から６０重量％であること、および、
上記におけるポルトランドセメントが２０重量％から６０重量％であること、および、上記における高炉スラグ微粉末が１０重量％から４０重量％であること、および、
上記における石膏が１０重量％以下であること
を特徴とする。

本発明によれば、建設発生土および汚泥の含水比の低下と低強度の改良に効果があり、建設発生土および汚泥の再利用が可能となる。本発明はペーパスラッジ、木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰が使用されていることから産業廃棄物の有効利用に貢献すると共に、これらの焼却灰は可溶性のシリカとカルシウムを含有しているため肥料としての効果も大いに期待できる。

本発明に使用するペーパスラッジ、木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰は、８００℃における強熱減量が３％未満であることを特徴とする。３％以上ではペーパスラッジ、木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木が不完全燃焼の恐れがあり使用できない。

本発明の土質改良材は、ペーパスラッジ、木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰を１５重量％から６０重量％であることを特徴とする。これらの焼却灰自体に吸水効果があり、本発明の土質改良材の改良効果は固化改良だけではなく、前記吸水効果の物理的効果によることを特徴とする。従って、建設発生土および汚泥の含水比の低下に有効である。上述の焼却灰の割合が１５重量％を下回ると、その他の材料の割合が相対的に増加し、吸水効果による改良効果が小さくなる。また、上述の焼却灰の割合が６０重量％を上回ると強度発現効果が小さくなる。

本発明の土質改良材は、セメントが２０重量％から６０重量％であることを特徴とする。６０重量％を超えると、強度発現が過剰になると共に改良土のＰＨが高くなり過ぎる。また、２０重量％下回ると強度発現効果が小さくなるので好ましくない。
ポルトランドセメントには早強、普通、中庸熱、低熱、エコセメントがあるが、本発明では何れのポルトランドセメントも使用することができる。

本発明の土質改良材は、高炉スラグ微粉末が１０重量％から４０重量％であることを特徴とする。高炉スラグ微粉末の重量％を１０重量％から４０重量％と限定した理由は、改良の対象となる土の種類によって改良効果が異なるためである。すなわち、有機質を含む腐植土の場合には高炉スラグ微粉末による改良効果が大きいが、シルト質や関東ロームには改良効果が小さいことによる。
本発明において、高炉スラグ微粉末の粉末度は特に限定しないが、ブレーン比表面積で４０００から６０００ｃｍ^２／ｇが望ましい。

石膏には、天然無水石膏、フッ酸無水石膏、天然２水石膏や副産２水石膏あるいは廃石膏ボードから回収した２水石膏、また、これらの２水石膏を焼成して製造した無水石膏があるが、本発明では、ＳＯ３量が４０％以上含有している石膏であれば、すべて使用できる。また、その粉末度は特に限定しないが、ブレーン比表面積で３０００から８０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは４０００から６０００ｃｍ^２／ｇである。

石膏を０重量％から１０重量％に限定した理由は、石膏が多いとエトリンガイドの生成量が増加し、初期の強度発現が過剰になるからである。また、砂質土のように改良の対象となる土の種類によっては、石膏による改良効果があまり無い場合があるからである。

以下から実施例の説明入るが、本発明の土質改良材とセメント系固化材の配合を図１の表１に示す。実施例に用いた高炉スラグ微粉末および天然無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積で４５００および４２００ｃｍ^２／ｇである。また、セメントは普通ポルトランドセメントである。この表１中の記号Ｃ、Ｄ、Ｅに示す改良材は市販のセメント系固化材に相当する配合である。

ペーパスラッジ焼却灰の化学成分を図２の表２で示す。この表２の結果によりペーパスラッジ焼却灰の８００℃における強熱減量は１．５％であった。すなわち、本発明の請求項２を満たす焼却灰である。

本発明の土質改良材とセメント系固化材による改良土の一軸圧縮強度の結果を図３の表３に示す。実施した試料土の種類、湿潤密度、含水比を合わせて表３に記載した。

この表３の結果により、本発明の土質改良材はセメント系固化材と比較して試料土の種類にかかわらず強度発現が抑えられた。

細骨材の製造時に発生した脱水ケーキを本発明の土質改良材で改良した例を図４の表４に示す。

この表４の結果により、本発明の土質改良材の添加量が５％を超えると強度が過剰となり、５％程度が適切であった。また、ペーパスラッジ焼却灰のみの改良では、含水比が減少したが強度発現はしなかった。

本発明の土質改良材とセメントによる改良土のＰＨの結果を図５の表５に示す。この実施例に用いた試料土は、火山灰質粘性土、湿潤密度１４６４Ｋｇ／ｍ^３、含水比９１．８％である。

この表５の結果により、本発明の土質改良材による改良土のＰＨは普通ポルトランドセメントによる改良土のＰＨと比較して１程度減少した。

尚、上記実施形態ではペーパスラッジ焼却灰で説明したが、ペーパスラッジ焼却灰に代えて木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰を使用しても本発明の目的を達成することができる。

本発明の土質改良材とセメント系固化材の配合を示す図表ペーパスラッジ焼却灰の化学成分を示す図表土質改良材とセメント系固化材による改良土の一軸圧縮強度の結果を示す図表細骨材の製造時に発生した脱水ケーキを本発明の土質改良材で改良した例を示す図表本発明の土質改良材とセメントによる改良土のＰＨの結果を示す図表

Claims

ペーパスラッジ若しくは木、木炭、紙、藁、籾殻及び草木の焼却灰と、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、石膏とからなること、および、
上記焼却灰には吸水効果があってその焼却灰の８００℃における強熱減量が３％未満であること、および、
上記における焼却灰が１５重量％から６０重量％であること、および、
上記におけるポルトランドセメントが２０重量％から６０重量％であること、および、上記における高炉スラグ微粉末が１０重量％から４０重量％であること、および、
上記における石膏が１０重量％以下であること
を特徴とする土質改良材。