JPH10204432A

JPH10204432A - 地盤改良材

Info

Publication number: JPH10204432A
Application number: JP1027697A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Sakamaki; 克之酒巻; Kota Sasaki; 宏太佐々木; Keiji Omori; 啓至大森; Toyoshige Okamoto; 豊重岡元
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1998-08-04
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: JP4013168B2

Abstract

(57)【要約】【課題】汚泥ゴミ廃棄物の焼却溶融スラグを利用で
きる地盤改良材の提供【解決手段】シリカ(SiO₂)分が２３〜９０重量％、石灰
(CaO)分が０〜３７重量％およびアルミナ(Al₂O₃)分が０
〜４０重量％であって、残留元素分が酸化物換算で０.
１〜５０重量％およびハロゲンを０.１〜１０重量％含
有するスラグ組成物からなる地盤改良材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軟弱地盤に対する地
盤改良材に関する。より詳細には、下水汚泥や都市ゴミ
を含む産業廃棄物を溶融したスラグを利用できるように
して経済性を高めると共に資源の再利用を図った地盤改
良材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤の改良には、その表層部
を良質土によって置換する方法が専ら行われてきた。し
かしながら、このような置換方法は、軟弱地盤の付近に
良質土が存在することが希なため遠方から良質土を運搬
しなければならず、施工費が嵩む問題があり、また地盤
の表層部は改良されるものの地盤深部の改良にはならな
い。そこで、この方法に代えて、軟弱地盤にセメントを
混合して表層部を改善したり、またはセメントミルクを
軟弱地盤深部まで注入して地盤の固結化を促す方法も試
みられたが、軟弱地盤は含水比が高く、しかも有機物を
含む場合が多く、これらが固結効果を妨げるため一般の
セメントでは改良効果が低い。

【０００３】そこで、この改良として、セメントと高炉
スラグ１００重量部中に１０〜３０重量部の石膏を配合
したセメント−高炉スラグ−石膏系の改良材が知られて
いる（特公昭６１−２６５９８号公報）。また、土壌有
機物含有量２０％以上の高有機質軟弱地盤用の固結材と
して、セメント、高炉スラグ、石膏の全混合物を超微粉
化したものが提案されている。例えば、特開昭６３−１
９９２８３号には水硬性微粉末を用いた固化材が開示さ
れている。また、特開昭６０−１３７４９６号には、セ
メントおよぴ高炉スラグを超微粉化したヘドロ用固化材
が記載されている。しかし、これらの方法で地盤改良材
として用いられているスラグは、銑鉄の製造工程で発生
する高炉スラグであり、供給源が限られる。

【０００４】一方、下水汚泥や都市ゴミ、建設資材等の
各種産業廃棄物が年々増大し、特に大都市周辺において
は、その最終処分場を確保するのが極めて困難な状況に
なっており、そのリサイクルを含めた再資源化が切実に
求められている。下水汚泥や都市ゴミなどの処理方法
は、これらを焼却処理することが一般的であるが、最近
はその焼却灰を更に溶融処理して減容化することが行わ
れており、この溶融スラグについての再利用が検討され
ている。ところが、現状では上記溶融スラグの用途は路
盤材やブロックの骨材やタイルや煉瓦等の原料として利
用され始めているが、その量は微々たるものであり、有
効に活用されているとは云えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の上記
問題を解決した地盤改良材を提供するものであって、下
水汚泥や都市ゴミを含む産業廃棄物の溶融スラグについ
て、その成分を調整することにより軟弱地盤の改良に有
効なスラグ系改良材として利用できるようにし、その経
済性を高めると共に資源の有効利用を図ったものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下水汚泥や都
市ゴミを含む産業廃棄物を原料とした特定組成のスラグ
組成物が、高炉スラグと同様に、軟弱地盤の改良に有効
であることを見出し、これを地盤改良材として利用でき
るようにしたものである。

【０００７】すなわち本発明は、(１)シリカ(SiO₂)分が
２３〜９０重量％、石灰(CaO)分が０〜３７重量％およ
びアルミナ(Al₂O₃)分が０〜４０重量％であって、残留
元素分が酸化物換算で０.１〜５０重量％およびハロゲ
ンを０.１〜１０重量％含有するスラグ組成物からなる
地盤改良材である。本発明の上記地盤改良材は、(２)上
記スラグ組成物とセメントとを配合してなる地盤改良材
を含む。

【０００８】更に、本発明の地盤改良材は、(３)上記ス
ラグ組成物が、汚泥ゴミ廃棄物の焼却物を上記成分組成
となるように調整して高温溶融し、急冷してブレーン比
表面積３５００cm²/g以上に粉砕したものである地盤改
良材、(４)上記スラグ組成物とセメントの配合割合が、
スラグ組成物５〜５０重量％、セメント５０〜９５重量
％である地盤改良材、(５)上記スラグ組成物５〜５０重
量％、セメント５０〜９５重量％を配合した組成物１０
０重量部に対して石膏を１〜４０重量部配合した地盤改
良材を含む。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の地盤改良材に用いるスラ
グ組成物は、シリカ(SiO₂)分が２３〜９０重量％、石灰
(CaO)分が０〜３７重量％およびアルミナ(Al₂O₃)分が０
〜４０重量％であって、残留元素分が酸化物換算で０.
１〜５０重量％およびハロゲンを０.１〜１０重量％含
有するものである。

【００１０】シリカ(SiO₂)分は２３〜９０重量％であ
り、２５〜９０重量％が好ましい。２３重量％より少な
いとスラグ化し難くなると共に強度の発現性が悪くな
る。９０重量％を上回るとスラグ化温度が高くなるので
好ましくない。石灰(CaO)分は０〜３７重量％であり、
１〜３５重量％が好ましい。なお、硬化体の強度発現性
を高めるにはCaO分/SiO分(重量比)が１.３以下のものが
好ましい。

【００１１】上記スラグ組成物はアルミナ(Al₂O₃)分を
含まなくても硬化するが、アルミナ分を含むことにより
スラグの水和においてゼオライトの生成が有利になる。
ただし、アルミナ分が４０重量％を超えるとスラグ化温
度が高くなり、また強度の発現性が悪くなる。従ってア
ルミナ分は０〜４０重量％の含有量が適当である。残留
元素分とは、鉄、アルカリ金属、チタン、マンガンおよ
びマグネシウムの各金属および非金属の燐であり、これ
らの１種または２種以上の合計量が０.ｌ〜５０重量％
である。これらの元素の一部およびハロゲンはスラグの
活性化に効果があるので０.１重量％以上含有するのが
好ましい。ただし、上記残留元素分が５０重量％を超
え、あるいはハロゲン含有量が１０重量％を上回るとい
ずれも強度の発現性が悪くなるので上記範囲内の含有量
が適当である。

【００１２】本発明に用いる上記スラグ組成物は、下水
汚泥や都市ゴミあるいは産業廃棄物（これらを総称して
汚泥ゴミ廃棄物と云う）の焼却物を上記成分組成となる
ように、必要に応じて粘土ないし石灰石を加えて成分調
整し、高温溶融後、急冷して微粉化したものが好まし
い。因に、上記スラグ組成物は汚泥ゴミ廃棄物を用いる
以外に各純薬を用いて高温で溶融しても得ることができ
るが、上記スラグ組成物は汚泥ゴミ廃棄物の焼却物を溶
融したスラグ組成物の成分と大差なく、多くは実質的に
変わらないので、これを利用するのが好ましい。上記ス
ラグ組成物の成分範囲はこの汚泥ゴミ廃棄物焼却物の溶
融スラグの成分範囲に基づいている。

【００１３】上記スラグ組成物における石灰分の含有量
は従来用いられている高炉スラグの石灰分より少なくて
も良好な活性を有し硬化する。この点が高炉スラグを用
いる従来のものと大きく異なる。一般に高炉スラグには
３８〜４５重量％の石灰分を含有し、この含有量が３５
重量％を下回ると活性が極端に低下することが知られて
いるが、上記汚泥ゴミ廃棄物の溶融スラグに含まれる石
灰分は概ね５〜３５重量％程度であり、高炉スラグより
も大幅に少ないにもかかわらず良好な活性を有する。

【００１４】なお、石灰分が８重量％未満の場合は強度
を補うためセメントを配合して用いるのが好ましい。セ
メントの種類は普通、早強、中庸熱等の各ポルトランド
セメントの一種以上を用いることができる。スラグ組成
物とセメントの配合割合は、スラグ組成物５〜５０重量
％、セメント５０〜９５重量％の範囲が適当である。ス
ラグ組成物が上記配合量より少ないと発明の目的を達せ
られず、多いと固化強度が低下する。より好ましい範囲
はスラグ組成物１０〜３０重量％、セメント７０〜９０
重量％である。

【００１５】さらに、セメントと共に石膏を併用しても
良い。石膏は二水、半水、無水の各石膏を一種以上を用
いることができる。なお、強度発現性を考慮すると無水
石膏が好ましい。石膏の配合量は、スラグ組成物とセメ
ントとからなる上記組成物１００重量部に対し、１〜４
０重量部の範囲が適当である。石膏の量が少ないと固化
強度が低く、多いと固化強度が低下すると共に固化物の
安定性が低下する。より好ましい範囲は５〜２５重量部
である。

【００１６】なお、上記スラグ組成物は、高温溶融した
ものを急冷して微粉化したものが好ましい。スラグ組成
物を微粉化することにより反応性が向上する。微粉化の
程度はブレーン比表面積３５００cm²/g以上が適当であ
る。因に、石膏の粒度は本発明の効果を損なわない範囲
であればとくに限定されない。例えば、ブレーン比表面
積２５００〜８０００cm²/g程度であれば良い。

【００１７】

【実施例および比較例】以下に本発明の実施例および比
較例を示す。なお、これらの実施例は本発明を限定する
ものではない。

【００１８】実施例1〜12、比較例1〜3 表１に示す主成分からなるゴミ焼却溶融スラグを比表面
積3960cm²/gにボールミルにて粉砕したものと、普通ポ
ルトランドセメントおよび比表面積3600cm²/gの無水石
膏を表２に示す配合に混合した地盤改良材(実施例1〜1
2)を調製した。一方、普通セメント単味のものを比較例
１とし、高炉水砕スラグ（C/Sモル比=1.39、比表面積4170
cm²/g)を用いたものを比較例２、３とした。これらの地
盤改良材を、砂質土(含水比38%)、シルト(含水比63%)、
粘性土(含水比83%)の各土質にそれぞれ湿潤重量比で
３，５，７％添加混合し、７日養生後の一軸圧縮強さ(q
u)を測定した。安定性試験は、１日養生後の供試体を２
０℃水中に浸漬し、２８日後の長さ変化率を測定した。
これらの試験結果を表１にまとめて示した。

【００１９】シルト質土壌を除いて、スラグを配合する
ことにより普通セメント単味(比較例１)よりも固化強度
は上昇する。また、ゴミ焼却溶融スラグを用いた実施例
の試料は何れも高炉スラグを用いた比較例２、３と同等
の強度が得られる。ただし、スラグ配合量が３０重量％
より増加すると徐々に強度は低下する。従って、好まし
いスラグの配合量は１０〜３０重量％の範囲である。石
膏を配合した系では、石膏の配合量の増加に伴って強度
は増加傾向にあるものの、石膏配合量(内割り)が２５％
程度を超えると強度の低下傾向が見られ、長さ変化率が
急激に増大し、固化体の安定性を損なう可能性が示唆さ
れる。以上の結果から、本発明の地盤改良材の、好まし
い配合量は、溶融スラグ１０〜３０重量％、セメント７
０〜９０重量％、および石膏をこの組成物１００重量部
に対し、５〜２５重量部の範囲で添加したものである。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【発明の効果】本発明の地盤改良材は、下水汚泥や都市
ゴミあるいは産業廃棄物などの汚泥ゴミ廃棄物を焼却処
理した溶融スラグを用いることができるので、経済性に
優れ、これらを資源化し、その有効利用を図ることがで
きる。また、本発明の地盤改良材は従来の高炉スラグを
用いたものと同等レべル以上の性能を有することから幅
広く利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｋ 103:00 (72)発明者岡元豊重千葉県佐倉市大作２丁目４番２号秩父小野田株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ(SiO₂)分が２３〜９０重量％、石
灰(CaO)分が０〜３７重量％およびアルミナ(Al₂O₃)分が
０〜４０重量％であって、残留元素分が酸化物換算で
０.１〜５０重量％およびハロゲンを０.１〜１０重量％
含有するスラグ組成物からなる地盤改良材。
【請求項２】上記スラグ組成物とセメントとを配合し
てなる地盤改良材。
【請求項３】上記スラグ組成物が、汚泥ゴミ廃棄物の
焼却物を上記成分組成となるように調整して高温溶融
し、急冷してブレーン比表面積３５００cm²/g以上に粉
砕したものである請求項１または２に記載の地盤改良
材。
【請求項４】上記スラグ組成物とセメントの配合割合
が、スラグ組成物５〜５０重量％、セメント５０〜９５
重量％である請求項２に記載の地盤改良材。
【請求項５】上記スラグ組成物５〜５０重量％、セメ
ント５０〜９５重量％を配合した組成物１００重量部に
対して石膏を１〜４０重量部配合した地盤改良材。