(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）含ケイ素無機物で変成された重量基準５０％以上のシリカ成分を含有するケイ化変成明礬石の、５ｍｍ以下の粒径をもつ粉粒体、（Ｂ）硫酸カルシウム系粉粒体、および（Ｃ）石灰系粉粒体からなる石灰系土質固化材。
【請求項２】
（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の配合割合がそれぞれ１０〜５００重量部および３０〜１０００重量部である請求項１記載の石灰系土質固化材。
【請求項３】
（Ｂ）成分が、ＣａＳＯ4・ｎＨ2Ｏ（ｎは０〜２）で表わされる石膏である請求項１又は２記載の石灰系土質固化材。
【請求項４】
（Ｃ）成分が、ＪＩＳ２号品以上の生石灰、またはＪＩＳ２号品以上の消石灰である請求項１ないし３のいずれかに記載の石灰系土質固化材。
【請求項５】
有機質土又は含水土に対し、請求項１記載の石灰系土質固化材を５０〜１００ｋｇ／ｍ3の割合で混合し、固化させることを特徴とする土質固化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機質土や含水土、例えば高含水粘性土、ヘドロ、軟弱地盤などを短期間に硬化、固化し、しかも従来の石灰系土質固化材よりも強度発現が早い石灰系土質固化材及びそれを用いた土質固化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土質改良材として用いられている石灰系土質固化材は、石灰による消化吸水が瞬間的に起こり、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土質固化材よりも劣っている。すなわち、石灰系土質固化材の強度発現は、該土質固化材の高アルカリ性により、土からアルミ、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。
このように、石灰系土質固化材は、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に乏しいため、この土質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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の石灰系土質固化材のもつ欠点を克服し、有機質土や含水土、例えば高含水粘性土、ヘドロ、軟弱地盤などを短期間に硬化、固化し、しかも従来の石灰系土質固化材よりも強度発現が早い石灰系土質固化材を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、先に石灰系土質固化材として明礬石等を副資材とする改良材を提案した（特開平１０−２１９２４５号公報）。
しかし、このものも、強度発現の点でセメント系土質固化材に比べ時間がかかるため十分満足しうるものではない。
そこで、本発明者らはさらに研究を重ねた結果、従来の石灰系土質固化材において、それに配合する添加材としてケイ化変成明礬石に着目し、先ずその粉砕物を用いたところ、かなりの固化効果を示すこと、さらにケイ化変成明礬石の中でもシリカ成分含量の高いものがより有効であること、しかも硫酸カルシウム系硬化材粉粒体を併用すると一層優れた固化効果が得られ、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完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、（Ａ）含ケイ素無機物で変成された重量基準５０％以上のシリカ成分を含有するケイ化変成明礬石の、５ｍｍ以下の粒径をもつ粉粒体、（Ｂ）硫酸カルシウム系粉粒体、および（Ｃ）石灰系粉粒体からなる石灰系土質固化材及び有機質土又は含水土に対し、上記の石灰系土質固化材を５０〜１００ｋｇ／ｍ3の割合で混合し、固化させることを特徴とする土質固化方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の石灰系土質固化材において（Ａ）成分として用いるケイ化変成明礬石系粉粒体はケイ化変成明礬石またはそれを含む混合物由来のものであれば特に制限されず、このようなものとしては、例えばケイ化変成明礬石を粉砕して得た粉粒体のようなケイ化変成明礬石粉粒体や、ケイ化変成明礬石と、明礬石、焼成明礬石、明礬石と炭酸カルシウム及び／又は炭酸カルシウム含有鉱物との混合物の焼成物、あるいはこれらの少なくとも２種との混合物を粉砕して得た粉粒体などが挙げられ、中でもケイ化変成明礬石粉粒体が好ましい。
ケイ化変成明礬石は明礬石が含ケイ素無機物で変成されたものであれば特に制限されないが、重量基準でシリカ成分を５０％以上含有するものを用いることが必要である。さらに重量基準で酸化アルミニウム成分を５％以上、好ましくは１０％以上、ＳＯ3成分を５％以上、好ましくは１０％以上含有するものが特に好ましい。
上記炭酸カルシウム含有鉱物としては、例えば石灰石や貝殻などが挙げられる。
上記混合物において、ケイ化変成明礬石の含有割合については通常５重量％以上、好ましくは２０重量％以上の範囲で選ばれる。
【０００７】
上記焼成明礬石又は焼成物を得るための焼成処理は、好ましくは８５０〜１２００℃、より好ましくは９００〜１１００℃、特に９００〜１０００℃の範囲の温度で行われる。また、このような焼成処理は、通常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８５０℃よりも低すぎると焼成が十分には行われず十分な活性化が得られにくいし、１２００℃よりも高すぎると焼成物の反応性、中でもそのうちの酸化カルシウムの反応性が低下するのを免れない。
ケイ化変成明礬石と明礬石又は焼成明礬石を併用する場合、焼成明礬石の方が明礬石よりも好結果をもたらす。それは、焼成により明礬石中の硫酸根が離脱して活性化されるためであると推測される。
ケイ化変成明礬石系粉粒体は、通常所定材料塊を粉砕することにより調製されるが、その際に粉砕はジョークラッシャ、インペラーブレーカ、ローラーミル、ケージミル等の一般的な粉砕機を用いて行われる。
また、ケイ化変成明礬石系粉粒体の粒度は粒径５ｍｍ以下にすることが必要である。
【０００８】
本発明に用いる（Ｂ）成分の材料の硫酸カルシウム系硬化材は硫酸カルシウムまたはそれを含む混合物由来のものであれば特に制限されず、このようなものとしては、例えば天然石膏や化学石膏のような石膏などが挙げられる。天然石膏としては、二水石膏や無水石膏などが、また化学石膏としては、二水石膏、無水石膏、半水石膏などが挙げられる。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。
この硫酸カルシウム系硬化材として有利には、式
ＣａＳＯ4・ｎＨ2Ｏ（ｎは０〜２である）
で表わされる石膏が用いられる。
【０００９】
本発明に用いる（Ｃ）成分の石灰系粉粒体は生石灰粉粒体または消石灰粉粒体または両者の混合物である。生石灰粉粒体としては、好ましくはＪＩＳ２号品以上の品質の工業用のものや、セメント生産工程、製紙苛性化工程等における副生生石灰含有ダストが、また消石灰粉粒体としては、好ましくはＪＩＳ２号品以上の品質の工業用のものがそれぞれ挙げられる。
【００１０】
各粉粒体成分は、好ましくは所定材料を粉砕機を用いて粉砕して粉末状及び／又は粒状とすることにより調製される。粉砕機としては、好ましくはボールミル、ケージミル、ローラーミル、ピンミル、ジョークラッシャ、インペラーブレーカ等が用いられる。
【００１１】
本発明の石灰系土質固化材において、各成分の配合割合については、（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分を１０〜５００重量部、好ましくは１５〜４００重量部、より好ましくは３０〜３００重量部、中でも特に５０〜３００重量部の範囲とし、また（Ｃ）成分を３０〜１０００重量部、好ましくは５０〜８００重量部、より好ましくは１００〜８００重量部、中でも特に１５０〜３５０重量部の範囲とするのが好ましい。この範囲を逸脱すると、所期の効果が発揮されにくくなる。また、本発明の石灰系土質固化材は、処理対象や使用目的等に応じ、各成分間の割合を適宜調整するのがよい。例えば、ケイ化変成明礬石系粉粒体を、固化材全量中多めにすることにより、強度発現を一層早めることができる。
【００１２】
本発明の石灰系土質固化材を調製するには、通常各成分の粉粒体材料を所定割合で配合し混合することにより行われる。
【００１３】
【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何ら限定されるものではない。
【００１４】
実施例１
シリカ成分６３．７重量％、アルミナ成分１３．５重量％、ＳＯ3成分１２．５重量％を有する、篩目５ｍｍの篩で篩分けしたケイ化変成明礬石粉砕品（篩下分）２０重量部、無水石膏粉体（平均粒径１５μｍ）３０重量部、生石灰粉粒体（ＪＩＳ２号品、平均粒径１．８ｍｍ）５０重量部をよく混合し、石灰系土質固化材Ａ（以下本発明材Ａという）を得た。
本発明材Ａを含水比３０１％の浚渫土に１００ｋｇ／ｍ3の割合で添加し、固化させる試験を行い、その材令と強度（一軸圧縮強さ）の関係を調べた。その結果を図１にグラフで示す。
また、比較のために、本発明材Ａに代えて石灰系土質固化材（マスターズ５６３）及びセメント系土質固化材（日本セメント社製、クリーンセットＣＳ−１０）をそれぞれ単独で用いて同様の試験を行った。その結果も図１にグラフで示す。
【００１５】
次に、上記浚渫土に代えて含水比１７３％の浚渫土を用いた以外は上記と同様の試験を行い材令と強度（一軸圧縮強さ）の関係を調ベた。その結果を図２にグラフで示す。
また、比較のために、本発明材Ａに代えて石灰系土質固化材（マスターズ５６３）及びセメント系土質固化材（日本セメント社製、クリーンセットＣＳ−１０）をそれぞれ単独で用いて同様の試験を行った。その結果も図２にグラフで示す。
図１及び図２において、□は本発明材Ａを、○は石灰系土質固化材を、△はセメント系土質固化材をそれぞれ示す。
これらの図より、本発明材Ａは、比較用材料のセメント系土質固化材や石灰系土質固化材に比べ高い強度を示し、しかも早期に強度が発現することが分る。
【００１６】
実施例２
シリカ成分６３．７重量％、アルミナ成分１３．５重量％、ＳＯ3成分１２．５重量％を有する、篩目５ｍｍの篩で篩分けしたケイ化変成明礬石粉砕品（篩下分）４０重量部、無水石膏粉体（平均粒径１５μｍ）２０重量部、生石灰粉粒体（ＪＩＳ２号品、平均粒径１．８ｍｍ）４０重量部をよく混合し、石灰系土質固化材Ｂ（以下本発明材Ｂという）を得た。
本発明材Ｂを含水比３０．７％のキラ粘土に５０ｋｇ／ｍ3の割合で添加し、固化させる試験を行い、その材令と強度（一軸圧縮強さ）の関係を調べた。その結果を図３にグラフで示す。
また、比較のために、本発明材Ｂに代えてセメント系土質固化材（住友大阪セメント社製、タフロックＴＬ−３）を単独で用いて同様の試験を行った。その結果も図３にグラフで示す。
図３において、■は本発明材Ｂを、▲はセメント系土質固化材をそれぞれ示す。
この図より、本発明材Ｂは、比較用材料のセメント系土質固化材に比べ高い強度を示し、しかも極めて早期に強度が発現することが分る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の石灰系土質固化材は、有機質土や含水土、例えば高含水粘性土、ヘドロ、軟弱地盤などを短期間に硬化、固化し、しかも従来の石灰系土質固化材よりも強度発現が早いという顕著な効果を奏し、また、処理対象や使用目的等に応じ、各成分間の割合を適宜容易に調整することができ、例えば、ケイ化変成明礬石系粉粒体を、固化材全量中多めにすることにより、強度発現を一層早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明材Ａと、比較用材料の石灰系土質固化材及びセメント系土質固化材の材令と強度との関係の１例を示すグラフ。
【図２】  本発明材Ａと、比較用材料の石灰系土質固化材及びセメント系土質固化材の材令と強度との関係の別の例を示すグラフ。
【図３】  本発明材Ｂと、比較用材料のセメント系土質固化材の材令と強度との関係の１例を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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