(57)【要約】【課題】  軟弱地盤などの固化対象物を十分な強度に固化可能とする固化材を安価に提供し、かつ、この固化材のセメントや土壌などの固化対象物に含有されている六価クロムが、固化後の固化対象物から溶出することを抑制する。【解決手段】  固化材は、セメント、廃材石膏、および低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより生成された産業廃棄物の焙焼灰を含有する。セメントを２５−４５重量％、廃材石膏を１０−５０重量％、焙焼灰を１０−５０重量％とする。より好ましくは、セメントを３０−４０重量％、廃材石膏を１５−４０重量％、焙焼灰を２０−４５重量％とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、廃材石膏、および低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより生成された産業廃棄物の焙焼灰を含有することを特徴とする固化材。
【請求項２】
上記セメントを２５−４５重量％、上記廃材石膏を１０−５０重量％、上記焙焼灰を１０−５０重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の固化材。
【請求項３】
上記セメントを３０−４０重量％、上記廃材石膏を１５−４０重量％、上記焙焼灰を２０−４５重量％としたことを特徴とする請求項１に記載の固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃材を利用し、道路や盛土における軟弱地盤など固化対象物を固化処理して補強するために用いられる固化材に関し、より詳しくは、上記固化処理後の固化対象物から六価クロムが溶出することを抑制するようにした固化材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土壌の固化材には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、上記固化材は、セメント、石膏、および焼却灰を含有している。そして、この固化材は、軟弱土やヘドロ状汚泥を、植物の植生に好ましい土壌に改良するよう用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６３５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記固化材を用いて道路や盛土における軟弱地盤を固化処理する場合、この固化処理後の地盤が大きな負荷に耐え得る十分な強度になるよう、この地盤を固化する必要がある。
【０００５】
このため、上記固化材の含有物質のうち、水硬性（水和により硬化する性質）があるセメントや石膏の含有重量比を、より増加させることが考えられる。
【０００６】
しかし、上記セメントや石膏の含有重量比を単に増加させると、これらは高価なものであるため、その分、上記固化材が高価になるという問題点がある。
【０００７】
一方、上記セメントには、通常、重金属である六価クロムが含有されている。このため、上記のように、地盤の固化処理として、上記セメントを含有する固化材を用いたとすると、この固化処理後の土壌から六価クロムが徐々に溶出してくるおそれがある。そして、これは土壌自体や、その周辺の水質などを汚染させる原因となって、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、軟弱地盤などの固化対象物を十分な強度に固化可能とする固化材を安価に提供し、かつ、この固化材のセメントや土壌などの固化対象物に含有されている六価クロムが、固化後の固化対象物から溶出することを抑制することである。
【０００９】
請求項１の発明は、セメント、廃材石膏、および低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより生成された産業廃棄物の焙焼灰を含有するものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記セメントを２５−４５重量％、上記廃材石膏を１０−５０重量％、上記焙焼灰を１０−５０重量％としたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明に加えて、上記セメントを３０−４０重量％、上記廃材石膏を１５−４０重量％、上記焙焼灰を２０−４５重量％としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による効果は、次の如くである。
【００１３】
請求項１の発明は、セメント、廃材石膏、および低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより生成された産業廃棄物の焙焼灰を含有している。
【００１４】
即ち、上記固化材は、石膏として廃材石膏を含有しており、つまり、別途に新たに製造される石膏を用いることに代えて、安価な廃材石膏が利用されている。また、石膏は水硬性があるため、上記廃材石膏の重量％を、多少、多くする一方、セメントの重量％を少なくしても、軟弱地盤などの固化対象物を十分な強度に固化させることができ、これを例えば道路などに用いることができる。
【００１５】
また、上記産業廃棄物は、単なる焼却灰ではなく、焙焼灰である。この焙焼灰は、焙焼炉などで焙焼された後、冷却されて粉粒状物質とされたものであって、上記セメントおよび廃材石膏との混合が容易にでき、かつ、上記焼却灰とは異なり、水硬性を有している。このため、この焙焼灰を含有させることにより、セメントの重量％を少なくしても、固化対象物を十分な強度に固化させることができる。
【００１６】
よって、上記固化材によれば、いずれも水硬性を有するセメント、廃材石膏、および焙焼灰によって、固化対象物を十分な強度に固化できる。また、上記したようにセメントの重量％を少なくでき、また、廃材である石膏を利用したことにより、上記固化材を安価に提供できる。
【００１７】
また、上記したように焙焼灰は、低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより生成されたものである。
【００１８】
このため、上記焙焼灰は還元剤としての機能を有する。よって、上記固化対象物の固化処理として上記固化材を用いると、この固化材のセメントに含有されている六価クロムは、上記焙焼灰に吸着されるなどして、上記固化材により固化された後の固化対象物内に固定される。この結果、上記固化された後の地盤など固化対象物から六価クロムが溶出する、ということは防止され、これは環境汚染防止上、極めて有益である。
【００１９】
しかも、上記した固化対象物からの六価クロムの溶出の防止は、産業廃棄物の焙焼灰を利用したことから、上記した六価クロムの溶出の防止は安価に達成される。
【００２０】
請求項２の発明は、上記セメントを２５−４５重量％、上記廃材石膏を１０−５０重量％、上記焙焼灰を１０−５０重量％としている。
【００２１】
つまり、セメントと廃材石膏とを互いにほぼ同重量％にすることにより、前記従来の技術に比べ廃材石膏の重量％を全体的に多くして、セメントの重量％を少なくし、安価な固化材の提供ができるようにしている。また、上記焙焼灰の重量％を少なく抑えることにより、上記セメントと廃材石膏との各重量％をそれぞれ多くさせ、固化対象物を十分な強度に固化できるようにしている。
【００２２】
ここで、上記セメントを、２５重量％未満とすれば、固化対象物の強度が不足しがちとなり、４５重量％を越えると、固化材が高価となる。また、上記廃材石膏を１０重量％未満にすると、この廃材石膏の利用率が低下して、この廃材石膏の残り分の処理作業が煩雑となり、５０重量％を越えると、固化対象物の強度が不足しがちとなる。また、上記焙焼灰を１０重量％未満にすると、この産業廃棄物の利用率が低下して、この産業廃棄物の残り分の処理作業が煩雑となり、５０重量％を越えると、固化対象物の強度が不足しがちとなる。
【００２３】
よって、上記固化材によれば、固化対象物を十分な強度に固化できると共に、上記固化材を安価に提供できる、という「効果」が生じる。
【００２４】
請求項３の発明は、上記セメントを３０−４０重量％、上記廃材石膏を１５−４０重量％、上記焙焼灰を２０−４５重量％としている。
【００２５】
これによれば、上記請求項２による「効果」がより確実とされる。つまり、この固化材によれば、固化対象物を更に十分な強度に固化できると共に、上記固化対象物を安価に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の固化材に関し、軟弱地盤などの固化対象物を十分な強度に固化可能とする固化材を安価に提供し、かつ、この固化材のセメントに含有されている六価クロムが、固化後の固化対象物から溶出しないようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。
【００２７】
固化材は、ポルトランドセメントを２５−４５重量％、廃材石膏を１０−５０重量％、および産業廃棄物の焙焼灰を１０−５０重量％含有している。
【００２８】
上記廃材石膏は、主に建築物の廃材中における耐火ボードの石膏（ＣaＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）粉である。この廃材石膏は、上記セメントよりも劣るが水硬性を有している。
【００２９】
また、上記産業廃棄物は一般産業廃棄物といわれるもので、この産業廃棄物を焙焼炉を用いて空気における体積％で１０％未満という低い酸素濃度の還元雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼する。そして、これを冷却すれば、粉粒状の焙焼灰が生成される。この焙焼灰も、上記セメントよりも劣るが水硬性を有している。
【００３０】
ここで、上記産業廃棄物を焙焼する際、１０％以上に酸素濃度が高いと、その焙焼灰は還元剤として機能し難くなる。また、焙焼温度が１０００℃未満であると、その生成物の性質は、焼却灰のそれに近くなって十分な水硬性を得ることが困難となる。また、焙焼温度が１１００℃を越えると、その生成物はガラス状に溶融しがちとなって、この場合も還元剤として機能し難くなる。そこで、上記のように産業廃棄物を１０％未満という低い酸素濃度の雰囲気下で、かつ、１０００−１１００℃の温度により焙焼することにより、焙焼灰を得るようにしている。なお、上記酸素濃度は、７％未満であることが、より好ましい。
【００３１】
上記焙焼灰は、ＳiＯが１８−１９重量％、ＣaＯが２８−３０重量％、Ａｌ２Ｏ３が７−１２重量％、Ｆe２Ｏ３が３−５重量％、Ｃｌが５−７重量％、Ｐ２Ｏ５が３−４重量％、ＳＯ３が７−１１重量％、その他、ＰbＯ，Ｃr２Ｏ３、Ｍ２Ｏ、Ｃdなどが含有されている。上記産業廃棄物には、一般に、六価クロムが含有されるが、上記した還元雰囲気下での焙焼により、上記六価クロムは、そのほとんどが化学的に安定した三価クロムになると考えられる。
【００３２】
上記固化材を用いて固化させようとする固化対象物は、主に、道路、盛土、建築物の設置基盤などの軟弱地盤であり、固化後の地盤には、大きい外力が負荷されるため、この固化後の地盤には、十分に大きい強度が要求される。
【００３３】
産業上、上記廃材石膏と焙焼灰とが生じてくる割合は、一般に、上記固化材における廃材石膏１０−５０重量％と、焙焼灰の１０−５０重量％との比にほぼ合致している。つまり、産業界に生じてくる廃材石膏と焙焼灰とが、より残り少なく、上記固化材に用いられるよう企図されている。
【００３４】
ここで、上記セメントを、２５重量％未満とすれば、固化対象物の強度が不足しがちとなり、４５重量％を越えると、固化材が高価となる。また、上記廃材石膏を１０重量％未満にすると、この廃材石膏の利用率が低下して、この廃材石膏の残り分の処理作業が煩雑となり、５０重量％を越えると、固化対象物の強度が不足しがちとなる。また、上記焙焼灰を１０重量％未満にすると、この産業廃棄物の利用率が低下して、この産業廃棄物の残り分の処理作業が煩雑となり、５０重量％を越えると、固化対象物の強度が不足しがちとなる。
【００３５】
なお、上記セメントを３０−４０重量％、上記廃材石膏を１５−４０重量％、上記焙焼灰を２０−４５重量％にすれば、特に、固化対象物の強度を向上させる上で、より好ましい。また、上記廃材石膏は、廃材のみで構成されていてもよいが、全てが廃材でなくてもよく、別途製造した石膏が含有されていてもよい。
【００３６】
また、上記セメントをポルトランドセメントとし、上記固化材が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を２−８重量％含有するようにしてもよい。なお、上記アルミナの含有量は４−６重量％であることが、より好ましい。
【実施例１】
【００３７】
本発明をより詳細に説明するために、その実施例１を添付の図１に従って説明する。
【００３８】
ここで、環告４６号（環境庁告示４６号による溶出試験）に従い、各種濃度の六価クロムの溶媒に上記焙焼灰を加えた場合の六価クロムの溶出量（安全性）を実験により求めた。
【００３９】
下記［表１］は、上記実験の実験結果である。
【００４０】
【表１】
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上記焙焼灰は、還元雰囲気下で焙焼されたものであるため、この焙焼灰に六価クロムが吸着されたり、固定されたりして、この六価クロムの溶出が抑制される、と考えられる。そして、上記［表１］によれば、六価クロムの溶出量は極めて効果的に抑制されていることがわかる。
【００４１】
この実施例１では、固化材におけるポルトランドセメントを４０重量％、廃材石膏（ＣaＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を２０重量％、および産業廃棄物の上記焙焼灰を４０重量％とした。そして、砂質土による軟弱地盤の一部を構成する資料土に、上記固化材を添加して、試験機により、その強度（一軸圧縮強さ：ＫＮ／ｍ２）を測定した。なお、この強度は７日材齢として判定したものであり、以下同じとする。また、上記資料土の元の性状は、湿潤密度が１．８７８ｋｇ／ｃｍ２、含水比が１９−４０％である。
【００４２】
図１は、上記資料土に対し、上記固化材を種々の添加量（固化材ｋｇ／資料土ｍ３）にて添加した場合に、資料土の強度がそれぞれどのように変化するかをグラフで示した実験結果である。この図１において、上記固化材の実験結果については○線で示してある。また、この固化材と他社製品の固化材とを比較するため、この他社製品についても上記固化材と同様に実験し、この実験結果を△線で示した。
【００４３】
図１において、上記固化材と他社製品とを比較すれば、添加量１５０ｋｇ／ｍ３付近では、上記固化材は、他社製品に比べ強度は若干劣るが、通常の使用範囲１００ｋｇ／ｍ３付近では、実験誤差程度の範囲内であり、上記固化材の固化性能は、上記他社製品と比べて遜色のないことがわかる。
【００４４】
上記環告４６号に従い、上記資料土についての六価クロムの溶出量（ｍｇ／ｌ）を実験により求めた。図２は、この実験の実験結果である。この図２において、上記固化材についての実験結果については○線で示している。また、この固化材と、他社製品の一般固化材、および他社製品の六価クロム溶出低減用固化材とを比較するため、これら他社製品についても上記固化材と同様に実験し、この実験結果を◆、■で示した。
【００４５】
図２において、上記固化材と各他社製品とを比較すれば、上記固化材についての溶出量は、溶出低減用固化材のそれと同様に土壌汚染の環境基準（０．０５ｍｇ／ｌ）を下回っていることがわかる。つまり、上記焙焼灰を用いることにより、土壌は効率的に無害化される。
【実施例２】
【００４６】
本発明をより詳細に説明するために、その実施例２を添付の図３に従って説明する。
【００４７】
この実施例２では、粘性土による軟弱地盤の一部を構成する資料土に、上記固化材を添加して、強度を測定するよう実験した。上記資料土の元の性状は、湿潤密度が１．７５３ｋｇ／ｃｍ２、含水比が２３−５３％である。
【００４８】
他の実験条件は、前記実施例１のものと同様であり、図３はその実験結果である。この図３において、上記固化材の実験結果については○線で示してある。また、この固化材と他社製品の固化材とを比較するために、この他社製品についても、上記固化材と同様に実験し、この実験結果を△線で示した。
【００４９】
図３において、上記固化材と他社製品とを比較すれば、添加量１５０ｋｇ／ｍ３付近では、上記固化材は、他社製品に比べ強度は若干劣るが、通常の使用範囲１００ｋｇ／ｍ３付近では、実験誤差程度の範囲内であり、上記固化材の固化性能は、上記他社製品と比べて遜色のないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１を示し、砂質土を資料とした強度の実験結果である。
【図２】実施例１を示し、資料土の強度と六価クロムの溶出量との関係を示す図である。
【図３】実施例２を示し、粘性土を資料とした強度の実験結果である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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