(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム含有鉱物、アルミニウム含有廃棄物及びフッ化カルシウム又はフッ化カルシウム含有鉱物の混合物を焼成後粉砕して得られるＣａＯ分６０〜７５重量％及び１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2１０〜４０重量％を含有する粉末、（Ｂ）無水石膏、二水石膏、排脱石膏及び廃石膏ボードの中から選ばれた少なくとも１種の硫酸カルシウム系硬化材の粉末、及び（Ｃ）生石灰から成る高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項２】
（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の割合がそれぞれ３０〜１４００重量部及び６０〜１６００重量部である請求項１記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項３】
（Ａ）成分が炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム含有鉱物、アルミニウム含有廃棄物及びフッ化カルシウム又はフッ化カルシウム含有鉱物の粉末混合物を８５０〜１０９０℃の範囲の温度で焼成したのち、粉砕して得たものである請求項１又は２記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項４】
炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム含有鉱物１００重量部に対し、アルミニウム含有廃棄物及びフッ化カルシウム又はフッ化カルシウム含有鉱物の割合がそれぞれ４０〜２５０重量部及び２〜４０重量部である請求項１ないし３のいずれかに記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項５】
炭酸カルシウム含有鉱物が石灰石である請求項１ないし４のいずれかに記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項６】
アルミニウム含有廃棄物がアルミニウム表面処理時に生じる副生水酸化アルミニウム又はアルミニウム精錬時に発生するアルミニウム残灰である請求項１ないし５のいずれかに記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【請求項７】
フッ化カルシウム含有鉱物が蛍石である請求項１ないし６のいずれかに記載の高含水土硬化用石灰系地盤改良材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高含水粘性土、ヘドロ、シルト、建設汚泥などの高含水土を短期間に効果的に硬化、固化しうる石灰系地盤改良材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高含水土硬化用地盤改良材として用いられている石灰系固化材は、石灰による吸水、消化が瞬間的に起こり、短期間で脱水効果が得られるが、固化による強度発現の点ではセメント系固化材よりも劣っている。すなわち、石灰系固化材の強度発現は、該固化材の高アルカリ性により、土からアルミナ、シリカなどの酸性物質が溶出し、石灰と反応することによってもたらされるが、所望の強度が得られるまでには数日を要する。
【０００３】
このように、高含水土硬化用石灰系固化材は、脱水効果に優れているものの、石灰自体のみでは固化機能を有しないため、この固化材を固化させ強度を発現させるには石灰と土との反応に待つほかはなく、強度発現に時間がかかり過ぎるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、軟弱地盤のような高含水土の硬化、固化を短期間でなしうる石灰系地盤改良材を提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記した良好な特性を有する高含水土硬化用石灰系地盤改良材を開発するために鋭意研究を重ねた結果、高含水軟弱土に対してエトリンガイトを作用させることにより、短期間に強度が得られることに着目し、生石灰に特定のアルミニウム系焼成物と硫酸カルシウム系硬化材とを配合することにより、その目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、（Ａ）炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム含有鉱物、アルミニウム含有廃棄物及びフッ化カルシウム又はフッ化カルシウム含有鉱物の混合物を焼成後粉砕して得られるＣａＯ分６０〜７５重量％及び１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2１０〜４０重量％を含有する粉末、（Ｂ）無水石膏、二水石膏、排脱石膏及び廃石膏ボードの中から選ばれた少なくとも１種の硫酸カルシウム系硬化材の粉末、及び（Ｃ）生石灰から成る高含水土硬化用石灰系地盤改良材を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる粉末状の（Ａ）成分は、（イ）炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム含有鉱物あるいは両者の混合物、（ロ）アルミニウム含有廃棄物及び（ハ）フッ化カルシウム又はフッ化カルシウム含有鉱物あるいは両者の混合物を混合したのち、混合物を焼成し、次いで得られた焼成物を粉砕することによって得られる。
【０００８】
この原料（イ）のうちの炭酸カルシウム含有鉱物としては、例えば石灰石やホウカイ石などが挙げられる。
原料（ロ）のアルミニウム含有廃棄物としては、例えばアルミニウム表面処理時に生じる副生水酸化アルミニウム、アルミニウム精錬時に発生するアルミニウム残灰、いわゆるアルミスラッジ、アルミドロスなどが用いられる。
原料（ハ）成分としてはフッ化カルシウムが好ましい。また、フッ化カルシウム含有鉱物としては、例えば蛍石などが挙げられる。
【０００９】
これらの原料の混合物は、各原料を粉末状でない塊状物等があればそれを粉砕しながら均一に混合するなどの通常の混合手段によって調製される。
各原料の重量比については、原料（イ）１００重量部に対し、原料（ロ）及び（ハ）の割合がそれぞれ４０〜２５０重量部及び２〜４０重量部、中でも８０〜２００重量部及び４〜２０重量部の範囲となるように調整するのが好ましい。この範囲を逸脱すると、焼成物が所定品位を満たさなくなるのを免れない。
また、この混合物の焼成は、通常８５０〜１０９０℃、好ましくは９００〜１０００℃、特に９００〜９５０℃の範囲の温度で、０．５〜２時間、好ましくは０．５〜１時間行われる。
この焼成温度がこれよりも低すぎると十分な焼成物、特に焼成合成鉱物（例えば１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2含有鉱物）が得られないし、またこれより高すぎても焼成物中のＣａＯ分の含有割合が低下するのを免れない。
得られた焼成物の粉砕は、通常、ボールミル、ケージミル、ローラーミルなどの一般的な粉砕機を用いて行われる。
（Ａ）成分やそれを粉砕により調製するための焼成物、特に焼成合成鉱物は、ＣａＯ分６０〜７５重量％及び１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2１０〜４０重量％を含有する。
なお、上記ＣａＯ分とは、（Ａ）成分又は上記焼成物を構成する複合化合物等に含有されるＣａＯの合計分を意味する。
【００１０】
本発明に用いる粉末状（Ｂ）成分の材料の硫酸カルシウム系硬化材としては、無水石膏、二水石膏、排脱石膏、廃石膏ボードなどが挙げられる。これらは１種用いてもよいし、また２種以上を混合して用いてもよい。
この粉末として用いられる（Ｂ）成分も、（Ａ）成分と同様な粉砕機を用いて粉砕することにより調製される。
【００１１】
本発明に用いる（Ｃ）成分の生石灰については特に制限はないが、ＪＩＳ２号生石灰同等又はそれ以上の品質の生石灰が好ましい。
【００１２】
本発明においては、（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分の重量比について、（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の割合がそれぞれ３０〜１４００重量部及び６０〜１６００重量部、中でも１５０〜７００重量部及び５０〜５００重量部の範囲となるように調整するのが好ましい。この範囲を逸脱すると、所期の硬化効果が得られないばかりか、改良材としての効果も低下するのを免れない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の高含水土硬化用石灰系地盤改良材は、高含水土の硬化、固化を短期間に行え、しかも従来の高含水土硬化用生石灰系固化材よりも高強度としうるという顕著な効果を奏する。
従って、本発明の高含水土硬化用地盤改良材は、高含水粘性土、ヘドロ、シルト、建設汚泥などの硬化、固化に好適に用いられる。
【００１４】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって制限されるものではない。
【００１５】
実施例１
石灰石粉４３．１重量部、アルミスラッジ５３．９重量部、蛍石３．０重量部を混合造粒し、９００℃で１時間焼成して得たＣａＯ分７０重量％及び１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2３０重量％を含有する焼成物を粉砕して得た粉末１５重量部、生石灰３５重量部及び無水石膏５０重量部をよく混合し、高含水土硬化用石灰系地盤改良材（以下、本発明地盤改良材Ａという）を得た。
本発明材Ａを含水比２１５％の関東ロームに１５０ｋｇ／ｍ3の割合で添加し、固化させ、その材令と強度との関係を調べた。その結果を図１にグラフで示す。
【００１６】
また、比較のために、本発明材Ａに代えてそれぞれセメント及び生石灰を単独で用いた場合の結果も図１にグラフで示す。図１のグラフの縦軸は生石灰を単独で用いた場合の材令３日目の強度を１としたときの強度比を示す。
図１において、□は本発明地盤改良材Ａを、○は生石灰を、△はセメントをそれぞれ示す。
【００１７】
これより、本発明地盤改良材Ａは、比較用材料のセメントや生石灰に比べ短期間でほぼ２倍又はそれ以上の強度を発揮し、高い改良効果を示すことが分る。
また、材令１日でも材令３日にほぼ匹敵する強度を示す点が特異的であることも分る。
【００１８】
実施例２
焼成物の粉末、生石灰及び無水石膏の使用割合をそれぞれ２０重量部、５０重量部及び３０重量部に変えた以外は実施例１と同様にして高含水土硬化用石灰系地盤改良材（以下、本発明地盤改良材Ｂという）を得た。
本発明地盤改良材Ｂを含水比２２３％に調整した粘性土に１００ｋｇ／ｍ3の割合で添加し、固化させた。その結果を図２にグラフで示す。
【００１９】
また、比較のために、本発明材Ｂに代えて、ポルトランドセメント９０重量％と石膏１０重量％からなるセメント系固化材及び生石灰６０重量％と石膏２０重量％と水砕スラグ２０重量％からなる石灰系固化材をそれぞれ用いた場合の結果も図２にグラフで示す。
図２において、□は本発明地盤改良材Ｂを、○は石灰系固化材を、△はセメント系固化材をそれぞれ示す。
【００２０】
これより、本発明地盤改良材Ｂは、セメント系固化材に比べ若干強度が劣るものの、石灰系固化材よりも高い強度を示すことが分る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明地盤改良材Ａ及び比較のためのセメント及び石灰を用いた高含水土の固化試験結果を示すグラフ。
【図２】  本発明地盤改良材Ｂ及び比較のためのセメント系固化材及び石灰系固化材を用いた高含水土の固化試験結果を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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