(57)【要約】    【課題】本発明は、短時間で泥土を搬送しやすくでき、且つ、泥土を再利用できる、地盤材料の製造方法を提供する。    【解決手段】本発明は、泥土とカルシウムアルミネートとを混合することにより第１混合物を得る第１混合工程と、該第１混合物に硫酸塩を混合することにより地盤材料たる第２混合物を得る第２混合工程とを備える、地盤材料の製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥土とカルシウムアルミネートとを混合することにより第１混合物を得る第１混合工程と、
該第１混合物に硫酸塩を混合することにより地盤材料たる第２混合物を得る第２混合工程とを備える、地盤材料の製造方法。
【請求項２】
前記第２混合物における、Ａｌ２Ｏ３の量に対するＳＯ３の量のモル比が１．０〜４．０である、請求項１に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項３】
前記カルシウムアルミネートが、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、及び、４ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＳＯ３からなる群より選ばれた少なくとも一種のカルシウムアルミネートを含有する、請求項１又は２に記載の地盤材料の製造方法。
【請求項４】
前記硫酸塩が、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムカリウム、硫酸アルミニウム、及び、硫酸マグネシウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の硫酸塩を含有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の地盤材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溜め池は、農業用水等を貯留するのに用いられている。
しかし、周辺から腐植物（枯れ葉、枯れ枝等）や土壌が溜め池に流入することにより、溜め池が貯留できる水量が減少したり、溜め池の水が濁ったりするなどの問題がある。
このようなことから、溜め池の底泥（泥土）は、溜め池から取り除かれ、廃棄物処理場などに搬送されている。
【０００３】
しかしながら、泥土は、流動性が高いため、ダンプトラック等で搬送する際に山積み等し難く、その結果、搬送し難いという問題がある。また、これらの問題は、溜め池の泥土に限らず、河川や湾岸部などの泥土においても同様に生じる問題である。
【０００４】
このようなことから、泥土を搬送しやすくするために、吸水ポリマーを使用して泥土に含まれる水分を吸収させる方法、生石灰を用いて泥土の含水比を低下させるとともに泥土の粘土粒子を団粒化させて物性を改善させる方法、セメント系固化材を用いて泥土を固化させる方法が用いられている（例えば、特許文献１、非特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平２−３０７５０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】建設発生土利用技術マニュアル  第４版、編著：独立行政法人  土木研究所、発行：（一財）土木研究センター、２０１３年１１月
【非特許文献２】セメント系固化材による地盤改良マニュアル  第４版、発行：一般社団法人  セメント協会、２０１２年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、吸水ポリマーで処理した泥土は短時間での搬出が可能であるもの、ポリマーの吸水膨張により強度発現性や締固め性が悪くなり、盛土等への再利用が困難であることが知られている。
【０００８】
本発明者が生石灰やセメント系固化材による泥土の処理効果を検討したところ、生石灰では十分な強度発現が得られなかった。（生石灰は、所定量以上扱う場合には消防署に届け出る義務があるほど取扱いに注意なものである。）また、セメント系固化材では搬送するのに十分な強度を泥土に発現させるには時間がかかるため、搬出までのストックヤードの確保が必要となること、処理後の日数が経過すると十分な強度に達した後も強度が更に高くなり、泥土とセメント系固化材との混合物の塊がほぐし難くなり、再利用し難いものとなることがわかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、短時間で泥土を搬送しやすくでき、且つ、泥土を再利用できる、地盤材料の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、泥土とカルシウムアルミネートとを混合することにより第１混合物を得る第１混合工程と、該第１混合物に硫酸塩を混合することにより地盤材料たる第２混合物を得る第２混合工程とを備える、地盤材料の製造方法にある。
【００１１】
斯かる地盤材料の製造方法によれば、前記第１混合工程により、得られる第１混合物の強度が短時間に高まり、且つ、時間を経過しても第１混合物の強度が高くなりすぎずに第１混合物の塊がほぐしやすい状態となるので、第１混合物の形態で泥土が搬送しやすくなる。これは、カルシウムアルミネートが泥土中の水と反応してカルシウムアルミネートハイドレードを生成して硬化することによるものと考えられる。
また、斯かる地盤材料の製造方法によれば、前記第２混合工程により、前記カルシウムアルミネートと、前記硫酸塩に含まれる硫酸イオンとが反応してエトリンガイトが形成される。これにより、第１混合物よりも強度が高い第２混合物を得ることができる。よって、得られる第２混合物を地盤材料（例えば、盛土や、埋め戻し土等）として活用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、短時間で泥土を搬送しやすくでき、且つ、泥土を再利用できる、地盤材料の製造方法を提供し得る。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態の地盤材料の製造方法は、泥土と、カルシウムアルミネートを含有する硬化材とを混合することにより第１混合物を得る第１混合工程を備える。
また、本実施形態の地盤材料の製造方法は、前記第１混合物に硫酸塩を更に混合することにより地盤材料たる第２混合物を得る第２混合工程を備える。
【００１５】
前記汚土は、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以下、または、一軸圧縮強さが５０ｋＮ／ｍ２以下の土壌を意味する。なお、コーン指数は、ＪＩＳ  Ａ１２２８：２００９「締固めた土のコーン指数試験方法」に準拠して測定することができる。また、一軸圧縮強さは、ＪＩＳ  Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定することができる。
【００１６】
前記硬化材に含有されるカルシウムアルミネートとしては、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、及び、４ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＳＯ３が挙げられ、一種単独で或いは複数種混合したものを用いることができる。
また、前記カルシウムアルミネートとしては、結晶相及び非結晶相の何れの形態のものであってもよい。
【００１７】
前記硬化材は、前記カルシウムアルミネート以外に、３ＣａＯ・ＳｉＯ２、２ＣａＯ・ＳｉＯ２等を含有してもよい。
また、前記硬化材は、硫酸塩を含有してもよい。該硫酸塩としては、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムカリウム、硫酸アルミニウム、及び、硫酸マグネシウム等が挙げられ、一種単独で或いは複数種混合したものを用いることができる。
【００１８】
前記硬化材は、カルシウムアルミネートを多く含有することで、前記第１混合工程において、得られる第１混合物の強度が短時間に高まり、且つ、時間を経過しても第１混合物の強度が高くなりすぎずに第１混合物の塊がほぐしやすい状態となるので、第１混合物の形態で泥土が搬送しやすくなる。
従って、前記硬化材は、カルシウムアルミネートを、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは８０〜１００質量％含有する。
【００１９】
前記硬化材は、硫酸塩を含有してもよいが、前記第一混合物が硬化しすぎるのを抑制するという観点から、前記第１混合物における、Ａｌ２Ｏ３の量に対するＳＯ３の量のモル比が、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．７以下である。前記硬化材が硫酸塩を含有しないことがさらに好ましい。
【００２０】
前記硬化材としては、アルミナセメントクリンカー、アーウィンセメントクリンカー等のクリンカ粉末が挙げられる。
【００２１】
前記硬化材の比表面積は、好ましくは３０００〜１００００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは４０００〜８０００ｃｍ２／ｇである。
なお、比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１：２０１５に準拠してブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。
【００２２】
前記第２混合工程で用いる前記硫酸塩としては、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムカリウム、硫酸アルミニウム、及び、硫酸マグネシウム等が挙げられ、一種単独で或いは複数種混合したものを用いることができる。前記硫酸塩としては、硫酸カルシウムが好ましい。
前記硫酸カルシウム源として石膏を用いてもよい。前記石膏としては、二水石膏や無水石膏が好ましい。
【００２３】
前記第２混合工程で得られる前記第２混合物における、Ａｌ２Ｏ３の量に対するＳＯ３の量のモル比（Ｓ／Ａ）が１．０〜４．０であることが好ましく、２．０〜３．０であることがより好ましい。
このモル比が上記範囲内にあることにより、第２混合物の強度を高くすることができる。
【００２４】
前記第２混合物は、泥土を採取した地盤とは異なる箇所の地盤の材料（例えば、盛土や、埋め戻し土等）として用いることができる。
【００２５】
尚、本発明の地盤材料の製造方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明の地盤材料の製造方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。さらに、本発明の地盤材料の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００２６】
次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２７】
泥土として溜め池の底泥（湿潤密度：１．２７３ｇ／ｃｍ３、含水比：１７５．６％、強熱減量：１２．０％）を用意した。
そして、生石灰、セメント系固化材、クリンカ粉末（比表面積：５２００ｃｍ２／ｇ）、および、クリンカ粉末と石膏（比表面積：３６００ｃｍ２／ｇ）とを下記表１、２の添加量で泥土に混合して第１混合物を得た。
なお、クリンカ粉末に含まれるカルシウムアルミネートは、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３である。また、クリンカ粉末におけるカルシウムアルミネートの含有割合は８５質量％である。また、混合量は、泥土の単位体積あたりの混合対象物の量（ｋｇ／ｍ３）を意味する。
次に、材齢１時間、３時間、２４時間、３日、７日の第１混合物の一軸圧縮強さを測定した。結果を下記表１、２に示す。
なお、一軸圧縮強さは、ＪＩＳ  Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に従って測定した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
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【００３０】
表１、２に示すように、カルシウムアルミネートを含有するクリンカ粉末を用いた場合には、第１混合物の一軸圧縮強さが早く高くなった。
また、石膏を用いる量が少ない方が時間が経過しても第１混合物の一軸圧縮強さが高くなりすぎなかった。
従って、第１混合工程においては、石膏を含まないクリンカ粉末を用いることによって、少ない混合量で泥土を搬送しやすい状態に改良でき、かつ、長時間にわたり良好な作業性を確保することができることがわかる。
【００３１】
前記クリンカ粉末を下記表３の混合量で前記泥土に混合して第１混合物を得た（第１混合工程）。
そして、第１混合物を下記表３の日数仮置きし、その後、前記セメント系固化材又は前記石膏を下記表３の混合量で混合して第２混合物を得た（第２混合工程）。
次に、２日、６日の第２混合物の一軸圧縮強さを測定した。結果を下記表３に示す。
なお、一軸圧縮強さは、ＪＩＳ  Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に従って測定した。
また、「Ｓ／Ａ」は、「第２混合物における、Ａｌ２Ｏ３の量に対するＳＯ３の量のモル比」を意味する。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
表３に示すように、第２混合工程で石膏を用いることにより、第２混合物の圧縮強度が高くなった。
また、表３に示すように、第１混合物を７日間仮置きした後に、石膏と混合しても、第２混合物の圧縮強度が高くなった。従って、第１混合工程を行った後に、第２混合工程を素早く行わなくてもよいことがわかる。
さらに、表３に示すように、Ｓ／Ａが１．０〜４．０である第２混合物は、圧縮強度が高かった。また、Ｓ／Ａが２．０以上である第２混合物は、より一層圧縮強度が高くなった。Ｓ／Ａを３．０以上にしてもそれ以上圧縮強度は高くならなかった。