(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大谷石切粉に水を添加して、密度が最大値となる最適含水比に調整し、該大谷石切粉に乾燥した消石灰を添加して硬化することを特徴とする大谷石切粉の固化方法。
【請求項０００２】
消石灰の添加量は、５〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の大谷石切粉の固化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、大谷石切粉の固化方法に関するものであり、特に、大谷石切粉を原料として、上層路盤、下層路盤として使用可能な硬化体を得る固化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大谷石は、栃木県宇都宮市大谷地区で採掘される石材であり、年間３０万トン程度の生産量をあげている。
大谷石は流紋岩質緑色凝灰岩であり、海底爆発による水中火砕流の堆積物である。そして、堆積時に多量のガス、水蒸気を含み、堆積物内では熱が放出されず、また圧力変動により再溶融を生じたため、団結組織、気泡組織、流理構造などの大谷石特有のものが生成されたのである。
【０００３】
そしてこの大谷石は、石材等として利用するため適宜の大きさや形状に加工されるが、その生産量に伴い、「コッパ」と呼ばれる採石粉が副生する。この砕石粉、即ち大谷石切粉の発生量は、年間６万トン程度とされている。
しかしながら、この大谷石切粉の処分は、一部を除いてほとんどが、適切な埋め戻し対策工法もないまま、廃坑に投棄されているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、大谷石切粉は産業副産物として大量に発生するが、これの処分については、殆どが廃坑に投棄されているのが現状である。
しかしながら、この大谷石切粉はその発生量が年間６万トンにもなるので、単に廃坑に投棄することでは種々の問題があり、その付加価値を付けた有効な利用法の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、大谷石切粉の処分に関する上記の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、大谷石切粉を簡単でかつ容易な手段により硬化し、路盤材等として使用可能な硬化体とすると共に、産業廃棄物とされているものも硬化材として活用することができる大谷石切粉の固化方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者らは、大谷石切粉について種々研究した結果、大谷石切粉は火山灰質粘性土であることを究明し、この粘性土は消石灰、セメント、軽焼ドロマイトとの親和力が大で強固な硬化体を生成することに着目した。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決する手段として、大谷石切粉に水を添加して、密度が最大値となる最適含水比に調整し、該大谷石切粉に乾燥した消石灰を添加して硬化することを特徴とする大谷石切粉の固化方法としたものであり、また、消石灰の添加量は、５〜１０％であることを特徴とする固化方法も付加的な要件として含むものである。
【０００８】
本発明において硬化処理対象となるものは、大谷石の切粉であり、大谷石の生産に伴い産業副産物として大量に発生する「コッパ」と呼ばれる砕石粉である。大谷石切粉の成分は、珪酸（Ｓｉ０2）を主成分とするものであるが、その化学成分組成（％）の１例を示せば次のとおりである。
0003636767.tif 000002
そして、大谷石切粉は、外観上は砂のようにみえるが、５μｍ以下の粒子が複雑に重なり合って一つの粒を形成するものであり、火山灰質粘性土として分類されるものである。
【０００９】
本発明者らの研究によれば、大谷石切粉について日本道路公団の規定による修正ＣＢＲ（路床土支持力比）を測定したところ、上部路床、下部路床の品質材料の規格を大きく上回るものであって、埋設管の埋め戻し材として適用し得るものであり、さらに消石灰を添加した安定処理土は、上層路盤、下層路盤として使用可能な、高強度のものが得られることが究明された。
【００１０】
本発明において、火山灰質粘性土である大谷石切粉に添加する硬化材は、消石灰であるが、この外の硬化材として生コンクリート残渣、軽焼ドロマイト、水硬化性セメントを添加して硬化することもできる。
また、これらの硬化材には、フライアッシュや高炉スラグのいずれか又は両者を併用して添加して硬化することにより、硬化体の強度の向上を図ることができる。
【００１１】
特に生コンクリート残渣は、高含水産業廃棄物として、最近特に、その処分が問題となっているものであり、この生コンクリート残渣は、セメント類を主成分としたスラリー状のものを、フィルタープレスにかけて得られるフィルターケーキ等である。
そして、この生コンクリート残渣を大谷石切粉に対して５％及び１０％添加して硬化せしめたものは、一軸圧縮強さが、それぞれ１０ｋｇｆ／ｃｍ2、１５ｋｇｆ／ｃｍ2となる。
このような硬化体は、地盤の改良、歩道の路床、高速道路の路床などの各種の用途が期待される。従って、本発明によれば、産業副産物として大量に発生する未利用の大谷石切粉と、高含水産業廃棄物として問題となっている生コンクリート残渣を有効に活用し、併せて環境の保全に寄与することができる。
【００１２】
【実施例】
図１は、大谷石切粉について、乾燥密度−含水比曲線と貫入量２.５ｍｍの時の乾燥密度−修正ＣＢＲ曲線を示すものである。ここで、ＣＢＲとは「路床土支持力比」を表すものであり、直径５ｃｍの鋼棒を１ｍｍ／ｍｉｎの速さで土中に貫入させるときの貫入抵抗（荷重強さ）を測定し、貫入量２.５ｍｍにおける貫入抵抗を標準抵抗で除し、％で表したものである。
そして、修正ＣＢＲは締め固めの違いを考慮したときのＣＢＲ値であり、最もよく締まる状態（図１左側の含水比２８.５％で密度１.３２３ｇ／ｃｍ3）を基準として、密度がＸ％の状態（これを締固め度Ｘ％という）のとき予想されるＣＢＲを、「締固め度Ｘ％の修正ＣＢＲ」という。
【００１３】
図１において、１.２５６という値は締固め度９５％にあたり、１.１９１という値は、締固め度９０％にあたる。そして、図１からＣＢＲを求めると締固め度９５％では約３０％、締固め度９０％では約２０％の値を示す。
一方、路床の修正ＣＢＲは、日本道路公団の規定によると上部路床が９５％密度に対応するもので１０％以上、下部路床は９０％密度に対応するもので５％以上の品質材料と定められているので、大谷石切粉は上部路床、下部路床の規格を大きく上回り、埋設管の埋め戻し材として利用が可能である。
【００１４】
図２は、大谷石切粉について、水浸日数と締固め度９３％時の修正ＣＢＲとの関係を示すものである。供試体は、消石灰無添加の切粉については、JSF T 721「ＣＢＲ試験方法」に従い、消石灰１０％添加の安定処理土は、JSF T 811「安定処理土の突固めによる供試体作製方法」により、大谷石切粉に加水して最大の密度が得られる含水比（図１左側）に調整し、これに乾燥した消石灰を粉末状にして添加して作製する。そして、供試体を温度２０±３℃、湿度５０％恒温室で、６日間空気養生させた。
【００１５】
図２より明らかなように、切粉単独のものは、水浸７日目あたりまで修正ＣＢＲは低下するが、その後は一定である。これは、非水浸では貫入荷重を土粒子あるいは土粒子間の摩擦力などで受けるのに対し、水浸により吸水膨張すると土粒子間の間隔が大きくなって間隙が増大し、土粒子の間にある水によって摩擦力の低下や土粒子間の間隙水が緩衝作用として働き抵抗力が低下するからである。
また、安定処理土は、水浸７日目あたりまで修正ＣＢＲの変化は見られず、それ以降は増加し水浸２８日目には水浸前の修正ＣＢＲの３倍強の値を示す。
これは、消石灰安定処理により供試体の透水性が低下し、非処理土にみられる吸水、膨張による強度の低下が起こり難くなり、ポゾラン反応により、時間の経過とともに強度が増し、修正ＣＢＲが増加するものである。
【００１６】
次に、図３に消石灰を５％と１０％添加したものの乾燥密度と一軸圧縮強さの関係、図４に消石灰添加率と一軸圧縮強さの関係を示す。
供試体は、前記と同様に、JSF T 811「安定処理土の突固めによる供試体作製方法」により作製し、速やかにろ紙で包み、その上からパラフィンで被覆し、更に上から高分子フィルムで密封したものを、温度２０±３℃、湿度５０％恒温室で、９日間空気中養生させ、その後１日水浸養生させた。
【００１７】
図３は、消石灰５％添加と１０％添加の両者を比較するために、締固め度９５％のときの一軸圧縮強さで比較したものである。日本道路協会のアスファルト舗装要領によると、路盤材の品質規格としての一軸圧縮強さは、上層路盤では１０ｋｇｆ／ｃｍ2、下層路盤では７ｋｇｆ／ｃｍ2必要である。従って、消石灰５％添加では下層路盤の規格を、消石灰１０％添加では上層路盤の規格をも満たすことになる。
また、図４より締固め度９５％で締め固めが行われるとしたら、上層路盤規格を満たすには７.４４％、下層路盤規格を満たすには３.８９％の消石灰の添加が必要となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、大谷石切粉に消石灰、生コンクリート残渣、軽焼ドロマイト、水硬化性セメントから選択される１種以上を添加して硬化することからなる大谷石切粉の固化方法であるが、
本発明によれば、大谷石切粉を簡単でかつ容易な手段により硬化することができる。
そしてこの硬化体は、上層路盤、下層路盤として使用することが可能であり、地盤の改良、歩道の路床、高速道路の路床などの各種の用途が期待される。
また、産業副産物として大量に発生する未利用の大谷石切粉と、高含水産業廃棄物としてその処分が問題となっている生コンクリート残渣を、併せて有効に活用することができ、環境の保全にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、大谷石切粉について、乾燥密度−含水比曲線と、貫入量２.５ｍｍの時の乾燥密度−修正ＣＢＲ曲線を示すものである。
【図２】図２は、大谷石切粉について、水浸日数と締固め度９３％時の修正ＣＢＲとの関係を示すものである。
【図３】図３は、消石灰を５％と１０％添加したものの乾燥密度と一軸圧縮強さの関係を示すものである。
【図４】図４は、消石灰添加率と一軸圧縮強さの関係を示すものである。
【符号の説明】
なし。
【図１】
0003636767.tif 000003
【図２】
0003636767.tif 000004
【図３】
0003636767.tif 000005
【図４】
0003636767.tif 000006