(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメントと過リン酸石灰を主体とし、それらの配合割合が、ポルトランドセメント４０−６０質量％及び過リン酸石灰３５−５５質量％であり、且つアウインを含有しない低アルカリ性水硬性組成物。
【請求項２】
ポルトランドセメントと過リン酸石灰と無水石膏からなり、それらの配合割合が、ポルトランドセメント４０−６０質量％、過リン酸石灰３５−５５質量％及び無水石膏１０質量％以下であり、且つアウインを含有しない低アルカリ性水硬製組成物。
【請求項３】
上記低アルカリ性水硬性組成物が植生土壌用、且つ土壌改良用資材として用いられるものである請求項１又は請求項２に記載の低アルカリ性水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、高い固化強度を有しないが、ｐＨが１０．５程度以下まで低アルカリ性であることが必要な分野に使用できる水硬性組成物に関するものであり、特に植生土壌用固化材及び土壌の改良材として有用な水硬性組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌改良材としては、特開昭５２−９８１５５号公報に示されるように、木屑、パルプ屑等の土中で分解する有機物と、アルカリ土類金属水酸化物、炭酸石灰等のアルカリ資材と、過リン酸石灰等のリン酸肥料とを主成分とし、これにポリビニルアルコール、でん粉等の結合剤を加え、水の存在下で加圧成型して土壌改良材を得、これを土壌中に打ち込んで土壌改良を行うことが開示されている。他の土壌改良材としては、特開平２−６７３９２号公報に示されるように、ビート、バーク堆肥、バーミキュライト、硬質ウレタン樹脂、牛糞堆肥料、燻炭からなる配合物にｐＨ調整剤として過リン酸石灰を添加したものを古土に混ぜてその再生を行うことが開示されている。
【０００３】
又、アルカリ土壌を中和処理する方法としては、特開平８−１３４４４４号公報に示されるように、土質改善のために水酸化カルシウムや炭酸カルシウムが混合されたアルカリ土壌又はアルカル性の農耕土壌に、ｐＨ調整剤としての過リン酸石灰を含むアルミニウム化合物を加えることにより、その土壌のｐＨを減少させて植物を成育させることが開示されている。
【０００４】
更に又、道路、鉄道等の法面や山腹の傾斜面の緑化方法として、特開昭５８−２０４２２４号公報或いは特開平３−２８６０２６号公報に示されるように、泥状土にｐＨ調整剤としての過リン酸石灰を添加混合したものを地表面に固着させることにより、そこに植物を成育させて緑化を行う方法、或いは合成樹脂エマルジョン、フライアッシュ及び水酸化カルシウムを含有させた客土にｐＨ調整剤として過リン酸石灰を添加したものを地表面に施して植物を生育させて緑化を行うことが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開昭５２−９８１５５号公報又は特開平２−６７３９２号公報に示されるような土壌改良材においては、ｐＨ調整剤として過リン酸石灰が使用されているが、この改良材にはポルトランドセメント等のセメント系の固化材が使用されていないので、土壌を植物生育に適した程度に固化することができず、又土壌を適度に固化させるための土壌の改良材としても満足できるものではなかった。
【０００６】
又、上記特開平８−１３４４４４号公報に示されるようなアルカリ土壌の中和方法においては、中和剤としてのアルミニウム化合物にｐＨ調整剤として過リン酸石灰を添加したものが使用されているが、この方法は、そのアルカリ性土壌を中和するには有効であるが、セメント系の固化材が含まれていないので、その土壌自体を適度に固化させることができなかった。
【０００７】
更に又、上記特開昭５８−２０４２２４号公報又は特開平３−２８６０２６号公報に示されるような道路、鉄道等の法面や山腹の傾斜面の緑化方法においては、ｐＨ調整剤として過リン酸石灰を添加混合した泥状土又は客土を地表面に固着させて植物を成育するものであるが、これにもセメント系の固化材が含まれていなないので、土壌を適度に固化することができなかった。
【０００８】
そこで、本願発明者らは、土壌の固化性能を有する低アルカリ性の土壌改良用の水硬性組成物として、固化処理された土壌が十分な強度を有し、処理中にアンモニア等の有害ガスが発生せず、改良した土壌がそのまま植物の育成用としても使用可能なポルトランドセメントを主体とした組成物について検討した結果、（１）ｐＨは１０．５程度以下まで低下させればよいこと、（２）土の固化強度としては、一軸圧縮強度を測定した場合、材令７日で少なくとも０．５ｋｇｆ／ｃｍ２あればよいこと、（３）これらの特性を得るためには、ポルトランドセメントと過リン酸石灰との混合物を主体としたものを用い、これらの配合割合を特定の範囲にすればよいこと等の知見を得、本願発明に至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、土壌に添加混合することにより土壌を改良するための固化材として使用される水硬性組成物であって、しかも添加混合された改良土壌がそのまま植物育成用として使用されることができるために適したｐＨ値１０．５以下の低アルカリ性（好ましくは、ｐＨ９−１０．５）の組成物であり、その成分組成がポルトランドセメント及び過リン酸石灰を主体としたもの、中でも好ましいものはこれらに無水石膏が加えられたものである。そして、本願発明は、この組成物が添加混合された土の一軸圧縮強度を測定した場合、材令７日で少なくとも０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧縮強度を有するようになる水硬性組成物を提供するものである。
【００１０】
本願発明の組成物の具体的な成分組成は、ポルトランドセメント４０−６０質量％及び過リン酸石灰３５−５５質量％を主体とするものである。そして更に、本願発明の組成物においては、中でもこれに無水石膏１０質量％以下が添加され、全組成が１００質量％とされるものが好ましい。
【００１１】
本願発明においては、過リン酸石灰を添加すると土壌の固化強度は徐々に低下するが、その土壌のｐＨはあるところから急に低下するようになる。このｐＨが急激に低下するのは、土壌に対する過リン酸石灰の添加割合によるものではなく、セメントと過リン酸石灰との混合割合によるものである。そこで、本発明は、このような性質を利用してある特定範囲のポルトランドセメントと過リン酸石灰とを主体としたものを用いることで、本発明の目的を達成するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明の水硬化性組成物は、上記の通り、ポルトランドセメント及び過リン酸石灰を主体としたものである。そして、本願発明においては、好ましいものとして更に１０質量％以下の無水石膏が添加される。
【００１３】
ポルトランドセメントとしてはＪＩＳ規格で定められた一般のポルトランドセメントの他に、このポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、微粉シリカ等を配合したいわゆる混合セメントも用いることができ、本願発明ではこれらも含めてポルトランドセメントと称している。
【００１４】
過リン酸石灰については肥料に用いるために粒状化したものがあるが、粉末状のものの方が好ましい。
【００１５】
無水石膏は天然産でも化学工業からの副産石膏のいずれでもよい。これの粉末度も用途に応じて異なるので特に限定されない。
【００１６】
上記本願発明の組成物は、ポルトランドセメント４０〜６０質量％及び過リン酸石灰３５〜５５質量％が主成分である。そして、好ましいものとしては、更にこの組成物に無水石膏１０質量％以下が添加される。
【００１７】
ポルトランドセメントは、４０質量％未満だと固化強度が低くなるので、また６０質量％を越えるとｐＨが高くなるので、いずれも好ましくない。過リン酸石灰は、３５質量％未満だとｐＨを急激に１０．５程度以下にすることが困難となり、また５５質量％を越えると著しく固化強度が低下するので、いずれも好ましくない。無水石膏は、中性物質であり、本発明の組成物では必ずしも必要とされるものではないが、土壌に有機酸等が含まれる場合などには無水石膏が添加されているとその効用が増す傾向があるので、添加することが好ましいが、それが１０質量％を越えると十分な固化強度が得られないので、好ましくない（そこで、無水石膏の添加量は、０−１０質量％、好ましくは２−８質量％、最も好ましくは４−６質量％である）。
【００１８】
ポルトランドセメントと過リン酸石灰の主体に添加されるものとして、無水石膏の他、非晶質アルミナ、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、アロフェン、カオリン、炭酸カルシウム等が挙げられる。これらの添加量は０−１０質量％である。
【００１９】
本願発明の低アルカリ水硬性組成物は、ポルトランドセメント及び過リン酸石灰の所定配合、またこれに無水石膏等の添加物を加えたものを従来用いられている混合機（例えばスキ型混合機など）を用いて混合することによって得られる。その際、過リン酸石灰を使用時に使用水に溶かして用いてもよい。本願発明では、これらのいずれの場合も含めて低アルカリ性水硬性組成物と称する。
【００２０】
本願発明の該組成物を、土壌改良の固化材として使用する場合、該組成物の土壌への添加量は、その改良目的および土壌の種類によっても異なるが、多くの場合一般に土壌改良に用いられている固化材の量と同じでよく、土壌１ｍ３当り１００ｋｇ以上、好ましくは１５０〜３５０ｋｇである。
【００２１】
添加方法は、改良する土壌の厚さ（深さ）や含水率などによって異なるが、粉体のまま、またはスラリー状にして行なえばよい。本願発明の低アルカリ性水硬性組成物が添加混合された土壌は、高い固化強度を持たず、またそのｐＨが１０．５以下であるので、植生用土壌として使用されることができ、例えば、シバ（例えばトールフェスク）等の栽培用の土壌として使用されることができる。
【００２２】
以下、本願発明の低アルカリ性水硬性組成物の特性及びアンモニアを含む建設廃土からなる埋立て土壌を植生土壌へ改良する際の固化材に適用した場合の物性を実施例と比較例で示し、本願発明をより具体的に述べる。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例等を以下に示す。
【００２４】
0003796598.tif 000002
これらの原料を所定量スキ型混合機を用いて混合して水硬性組成物とした。
【００２５】
・一軸圧縮試験
含水比を１５０．７％に調整した土壌〔海成シルト（川崎）〕に対し、試作した水硬性組成物を所定量混合し、ホバート型ミキサーで３分間混合した。その後、締固めをしないで塩ビ製型枠（φ５０×１００ｍｍ）に詰める。型枠成形後の材令７日と２８日とを経過したものを一軸圧縮試験をし、その強度（単位：ｋｇｆ／ｃｍ２）を測定した。その水硬性組成物の配合と得られた結果を表１に示す。
【００２６】
・ｐＨの測定
一軸圧縮強度を測定した供試体から２ｍｍ以下に粉砕した試料１０ｇを２００ｍｌのビーカーに採取して、１００ｍｌの純水を加えてマグネチックスターラで撹拌し、３０分後のｐＨをｐＨメーターで測定した。得られた結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0003796598.tif 000003
【００２８】
・アンモニア臭気の測定
含水比３５．８％の有機質土壌に、水／水硬性組成物比が３５％で、かつ水硬性組成物が該土壌１ｍ３に対して２００ｋｇとなる配合割合のスラリーを混合し、ホバート型ミキサーで３分間混合した。得られた混合物４０ｇをビニール袋に入れ、１時間後に検知管によりアンモニア濃度を測定した。得られた結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
0003796598.tif 000004
【００３０】
次に、本願発明の水硬性組成物を具体的に使用した場合を示すと、以下のとおりである。
【００３１】
（一軸圧縮試験およびｐＨの測定）
【００３２】
【実施例１】
（配合Ｎｏ．１）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）５０質量％及び過リン酸石灰（多木化学製）５０質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３３】
【実施例２】
（配合Ｎｏ．２）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）４０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）５５質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３４】
【実施例３】
（配合Ｎｏ．３）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）４５質量％、過リン酸石灰（多木化学製）５０質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３５】
【実施例４】
（配合Ｎｏ．４）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）５０質量、過リン酸石灰（多木化学製）４５質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３６】
【実施例５】
（配合Ｎｏ．５）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）５０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）４５質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３７】
【実施例６】
（配合Ｎｏ．６）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）５０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）４５質量％、及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３８】
【実施例７】
（配合Ｎｏ．７）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）５５質量％、過リン酸石灰（多木化学製）４０質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００３９】
【実施例８】
（配合Ｎｏ．８）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）６０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）３５質量％、及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４０】
【実施例９】
（配合Ｎｏ．９）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）４５質量％、過リン酸石灰（多木化学製）４５質量％、及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏１０質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４１】
【実施例１０】
（配合Ｎｏ．１０）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）４０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）５５質量％、及び非晶質アルミナ（不二サッシ社、アルサイ）５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４２】
【実施例１１】
（配合Ｎｏ．１１）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）６０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）３５質量％、及び非晶質アルミナ（不二サッシ社、アルサイ）５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４３】
【比較例１】
（配合Ｎｏ．１２）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）３５質量％、過リン酸石灰（多木化学製）６０質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度およびｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４４】
【比較例２】
（配合Ｎｏ．１３）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）６５質量％、過リン酸石灰（多木化学製）３０質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度及びｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４５】
【比較例３】
（配合Ｎｏ．１４）
ブレーン比表面積３，５６０ｃｍ２／ｇの普通セメント（日本セメント社製）７０質量％、過リン酸石灰（多木化学製）２５質量％及びブレーン比表面積５，２００ｃｍ２／ｇの無水石膏５質量％をスキ型混合機により混合して水硬性組成物を得た。以下、上記実施例にしたがって強度及びｐＨ値を測定した結果は表１に示されるとおりであった。
【００４６】
（アンモニア臭気の測定）
【００４７】
【実施例１２】
含水比３５．８％の有機質土に、水／水硬性組成物（配合Ｎｏ．３）比が
３５％で、かつ水硬性組成物が該土壌１ｍ３に対して２００ｋｇとなるスラリーを添加し、ホバート型ミキサーで３分間混合した。得られた混合物４０ｇをビニール袋に入れ、１時間後に検知管によりアンモニア濃度を測定した。その結果のアンモニア臭気は表２に示すとおり０．８ｐｐｍであった。
【００４８】
【実施例１３】
含水比３５．８％の有機質土に、水／水硬性組成物（配合Ｎｏ．５）比が
３５％で、かつ水硬性組成物が該土壌１ｍ３に対して２００ｋｇとなるスラリーを添加し、ホバート型ミキサーで３分間混合した。得られた混合物４０ｇをビニール袋に入れ、１時間後に検知管によりアンモニア濃度を測定した。その結果のアンモニア臭気は表２に示すとおり１．３ｐｐｍであった。
【００４９】
【比較例４】
含水比３５．８％の有機質土に、水／水硬性組成物（配合Ｎｏ．１３）比が３５％で、かつ水硬性組成物が該土壌１ｍ３に対して２００ｋｇとなるスラリーを添加し、ホバート型ミキサーで３分間混合した。得られた混合物４０ｇをビニール袋に入れ、１時間後に検知管によりアンモニア濃度を測定した。その結果のアンモニア臭気は表２に示すとおり６８ｐｐｍであった。
【００５０】
（植生土壌用試験）
【００５１】
【実施例１４】
９月下旬に、植生用試験場の土を縦５ｍ、横２ｍおよび深さ１５ｃｍに掘ってその区画に、含水比１５０．７％に調整した海成シルトを堆積させて盛り土とした。この盛り土に実施例４（配合Ｎｏ．４）で使用した水硬性組成物を１７０ｋｇ／ｍ３の割合で均一に撒き、その後耕うん機を用いて水硬性組成物を土中に均一に混合して放置し、２８日を経過して土のｐＨ値が９．８程度になった後で、平らにならした。このならした土壌にシバ（トールフェスク）の種を２０ｇ／ｍ２として均一に撒いた。
【００５２】
約２週間で播種面積の６５％程度に発芽が見られた後、草丈が２−３ｃｍになったところで市販の緩効性肥料（マグアンプＫ）を散布した。なお、晴天時には適宜散水を行った。その後、さらに観察を続けたところ、翌春４月には区画全面に草丈１１ｃｍ程度の順調なシバの生育が見られた。
【００５３】
【比較例５】
９月下旬に、植生用試験場の実施例１４の区画に接した土を縦５ｍ、横２ｍおよび深さ１５ｃｍに掘ってその区画に、含水比１５０．７％に調整した海成シルトを堆積させて盛り土とした。この盛り土に比較例２（配合Ｎｏ．１３）で使用した水硬性組成物を１７０ｋｇ／ｍ３の割合で均一に撒き、その後耕うん機を用いて水硬性組成物を土中に均一に混合して放置し、２８日を経過して土のｐＨ値が１１．７程度になった後で、平らにならした。このならした土壌にシバ（トールフェスク）の種を実施例１４と同量均一に撒いた。
【００５４】
その後、発芽は殆ど見られなかったものの、実施例１４と同種同量の肥料を与え、実施例１４と同時期に同量の散水を行って、シバの成長状態を観察した。その結果、シバの生育は極めて局所的なものにとどまり、生育しているものも貧弱で、草丈は２ｃｍ程にとどまり、葉色はすぐれず、葉幅も実施例１４に比べて細かった。
【００５５】
【発明の効果】
本願発明の低アルカリ性水硬性組成物は、そのｐＨ値が１０．５以下であるので、従来のセメントに比べてＰＨ値が低く、またその組成物を土壌に混合した固化強度も地盤改良材として十分な強度を有するものである。したがって、建設廃土を含む地盤土壌の改良材に適しており、本願発明の低アルカリ性水硬性組成物を地盤土壌の固化材として用いると処理中にアンモニアが発生せず、また植生も可能となるので、環境保善ができる。この他、各種中性固化材が求められている分野に使用できるので、実用的価値は高い。
【００５６】
また、本願発明の組成物においては、過リン酸石灰のポルトランドセメントへの混合割合を調整することにより、土壌のｐＨを急激に低下させることができるので、アルカリ性の高い土壌に対しても、少量の組成物の使用で効果的に土壌のアルカリ性を下げることができるという効果がある。