Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
## 2 –3 廃石膏ボードの分別解体手法について

## (1) 概要

現在、廃石膏ボードの年間総排出量は年々増加している。その内、約8割は解体系石膏であり総排出量の大部分を占めている。そのため、解体現場から排出される解体系廃石膏ボードのリサイクルが急務とされている。解体現場から排出する廃石膏ボードは、約半分が中間処理施設へ、分別できないものは管理型最終処分場へと移送されている。しかし、中間処理施設に搬入される廃石膏ボードは不純物などが付着したままであり、分離・選別作業に多くの時間を費やしているため、リサイクルが効率良く進んでいない現状がある。そこで、今後廃石膏ボードのリサイクルを普及させていくには、中間処理業者に移送する前段階である解体現場での分離・選別作業を実施し、処理コストを削減することがリサイクル普及への対策と考えられる $ ^{5} $ 。

押方らは、これまでに磨石膏ボードの分別解体手法の実態調査及び実証試験を行っている。ここでは、その研究結果について報告する。昨年度までに、磨石膏ボードが中間処理施設に搬入された時点での組成に関する実態調査を実施した結果、図-2.7に示すように、搬入された解体系磨石膏ボード中には、磨石膏ボード単体のものは40.9%でしかなかった。その他は、ビニールクロス等が付着したものが58.4%と最も多く混入していた。その他の混入物としては、電線や磨プラスチック類等が0.1%、モルタル等の付着物0.4%、木くず0.1%、金属くず0.1%であった。このように実際に解体現場から中間処理施設に搬入された磨石膏ボード中には、多くの不純物が付着したまま搬入されていることを明らかにした。

図-2.7 解体系廃石膏ボードの組成結果 $ ^{5)} $

このため、磨石膏ボードの中間処理施設では2～3名の作業員が手選別で不純物の分離・選別作業を行っている。このような選別作業には多くの手間と労力を要していることから、この不純物の分離・選別作業を解体現場で実施できないかと考えた。そこで、本年度は、磨石膏ボード解体工事の実態調査を行い、分別解体工法の検討および分別解体工法の実証試験を実施した。

## (2) 調査研究の目的

解体工事の実態を把握し、廃石膏ボードリサイクル施設での前処理（破砕・選別機に投入する前に不純物除去）作業の軽減を目的に、分別解体手法の検討と分別解体工法の実証試験を行う。

## (3) 調査方法と調査項目

解体工事の実態調査は7物件で実施した。解体工事の実態調査及び分別解体工法の実証試験の調査項目は、①対象物件の用途、②構造、③築後年数、④延床及び建築面積、⑤石膏ボードが施工された部位（壁、柱・梁、天井）の現況調査（表面仕上げ材の種類、下地材、取り付け工法、施工面積）、⑥分別方法、⑦粉じん防止対策のための散水の有無、⑧廃石膏ボード解体撤去・分別作業に要した延べ作業員数、⑨解体現場での保管方法、⑩処理・処分方法、⑪廃石膏ボード排出量とした。図-2.8に分別解体工法の手順を示す。
図-2.8 分別解体工法の手順 $ ^{5} $

## (4) 調査結果及び考察

## ①解体工事物件

実証試験の対象とした解体工事物件の概要を表-2.1に示す。建築物の用途は事務所2箇所、教育施設2箇所、住宅3箇所であった。建築物の構造は、事務所（2箇所）がRC造、教育施設（2箇所）がS造、住宅はいずれも木造であった。また、延床面積では、RC造の事務所ビルが2,066m²と319m²、S造の教育施設が132m²と250m²、住宅は159m²、94m²、170m²であり、今回の調査対象物件は比較的規模が小さなものが多かった。さらに、工事の種類は解体工事5件、改築工事2件であった。

表-2.1 実証試験の対象とした解体物件の概要 $ ^{5)} $

物件
No.	建物仕様	面積（㎡）	工事の種類
用途	構造	築後年数	延床面積	建築面積
1	事務所	RC造	不明	2,066	1,024	解体工事
2	事務所	RC造	40年	319	187	解体工事
3	教育施設	S造	不明	132	—	改築工事
4	教育施設	S造	12年	250	250	改築工事
5	住宅	木造	20年	159	101	解体工事
6	住宅	木造	不明	—	94	解体工事
7	住宅	木造	不明	—	170	解体工事

表2.2 は実態調査対象物件での作業内容を取りまとめて示している。解体現場での分別は、表面仕上材、下地材（木製、金属製）、取り付け器材、石膏ボードとその他の建設廃材に分別した。なお、分別した建設廃材は種類ごとに集積・保管した。粉じん防止対策としては、散水あり2か所、散水なしが5か所であった。なお、散水ありの場合はシート掛けをして廃石膏ボードの水濡れ防止に努めていたと報告されている。

石膏ボードの解体撤去及び分別作業に要した延べ作業工数は、できるだけ撤去作業と分別作業に分けて報告するように調査を指示したが、残念ながら撤去分別併用との回答が7現場中3現場から報告された。撤去作業と分別作業に分けて報告された4現場の平均延べ作業時間は、撤去作業に60%を要し、分別作業に40%が割かれていた。この40%に相当する人件費が分別解体工事費を割高にする要因になると示唆された。
次に、保管方法であるが、屋内保管が6現場、屋外保管が1現場であった。また、フレコンバッグによる保管が6現場と最も多かった。さらに、処理・処分方法は、自社処分場（石膏と紙に分離する中間処理施設）への搬出が5現場、他社処分場への搬出が2現場であった。なお、現場から磨石膏ボードが排出されるときは容量標記（ $ m^{3} $ ）であるが、中間処理施設ではトラックスケールを介して計量・受け入れされるため重量標記（tもしくはkg）になる。

表-2.2 実態調査対象物件での作業内容まとめ $ ^{5} $

物件
No.	分別方法	粉じん防止	作業に要した工数	保管方法	処理・処分方法	廃石膏
ボード
排出量
(㎡)
表面仕
上材	下地材	取り付
け器材	石膏ボードとその
他の建設
廃材を
分別	散水あり	散水なし	撤去作業
のみ	分別作業
のみ	撤去分別
併用	屋内保管	屋外保管	自社
処分場	他社
処分場
1	吸音
テックス	木製,
金属製	-	-	○	延べ48時間
(6人×
8時間/
人)	延べ32時間
(4人×
8時間/
人)	野積み	○	25
2	-	金属製	-	-	○	延べ16時間
(2人×
8時間/
人)	延べ16時間
(2人×
8時間/
人)	フレコン
バッグ	○	4
3	-	木製,
金属製	-	○	○	延べ40時間
(5人×
8時間/
人)	フレコン
バッグ	○	2
4	-	木製,
金属製	-	○	○	延べ64時間
(8人×
8時間/
人)	フレコン
バッグ	○	21
5	-	木製	-	○	○	延べ8時間
(1人×8
時間/人)	フレコン
バッグ	○	3
6	紙クロス	木製	ビス	○	○	延べ10時間
(2人×
5時間/
人)	延べ3時間
(1人×3
時間/人)	フレコン
バッグ	○	25
7	紙クロス	木製	くぎ	○	○	延べ8時間
(1人×8
時間/人)	延べ4時間
(1人×4
時間/人)	フレコン
バッグ	○	4

表2.3は石膏ボードが施工された部位（壁、柱・梁、天井）ごとに表面仕上材、下地材、取り付け工法、施工面積について現況を調べた結果を示した。今回の実態調査を行った現場で石膏ボードが使用されていた部位は、壁と天井であった。また、今回の調査では大型現場であった物件No.1は、部屋の利用目的により表面仕上材、下地材に違いがあることがわかる。その他の現場では、表面仕上材として紙クロスが使用されていた。下地材は建築物の構造による違いは見られず、木製及び金属製下地材が使用されていた。取り付け工法は木製下地材の場合はくぎ止め工法が、金属製下地材の場合はビス止め工法が採用されている。

表-2.3 石膏ボードが施工された部位の現況調査結果 $ ^{5} $

物件No.	部位	表面仕上材	下地材	取り付け工法	施工面積
(m²)
壁	柱·梁型	天井
1	○	紙クロス	木製	くぎ止め	65
○	なし	木製	くぎ止め	430
○	なし	金属製	くぎ止め	25
○	吸音テックス
ロックウール吸音板	金属製
石膏ボード	ビス止め	155
○	なし	金属製	ビス止め	620
2	○	紙クロス	金属製	ビス止め	158
3	○	不明	木製
金属製	くぎ止め
ビス止め	132
4	○	不明	木製	くぎ止め
ビス止め	230
5	○	紙クロス	木製	くぎ止め
ビス止め	31
6	○	紙クロス	木製	ビス止め	15
7	○	紙クロス	木製	くぎ止め	57
表-2.4は廃石膏ボードから石膏と紙に分離する中間処理施設に搬入された時点で組成調査を実施した結果を示している。受入時の荷姿は現場で保管されていた状況、すなわちフレコンバッグで保管していた現場からはそのままフレコンバッグを4トン車もしくは2トン車に積み替えて搬入されている。一方、屋内に野積みしていた現場からは、4トン車にバラ積みし、その上にシーを掛けて搬入された。受入時点の廃石膏ボードの組成は、7現場を個別にみると廃石膏ボード単体（付着物なし）は81.6%～100%となっている。前述のとおり昨年度の調査結果は図1に示したように廃石膏ボード単体は40.9%であったので、今回の実態調査対象現場ではきちんと石膏ボードの撤去作業ならびに分別作業がなされていたと考えられる。また、7現場の平均では廃石膏ボード単体が98.5%、その他表面仕上げ材付着物が1.4%、石膏ボード以外の建設廃材（混入物）が0.1%であった（図-2.9参照）。

図-2.9 解体現場から搬出された廃石膏ボードの組成調査結果 $ ^{5} $

表-2.4 実態調査対象物件から搬入された廃石膏ボード組成調査結果 $ ^{5} $

物件No.	受入時の荷姿	運搬車両	受入れ時の磨石膏ボード重量(kg)	受入れ時の磨石膏ボード組成(kg)
磨石膏ボード単体(付着物なし)	ビニールクロス付	その他表面仕上材付	木製下地材付	金属製下地材付	クリップ付	その他取り付け器具	磨石膏ボード以外の建設磨材(混入物)
1	バラ(シート掛け)	4t車(フックロール車)	8,580	8,573.4	0	0	0	0	0	0	6.6
2	フレコンバッグ	4t車(トラック)	1,350	1,350	0	0	0	0	0	0	0
3	フレコンバッグコンテナ(シート掛け)	4t車(フックロール車)	920.3	920	0	0	0	0	0	0	0.3
4	フレコンバッグその他(荷台シート掛け)	4t車(トラック)	2240.4	2,234.8	0	0	0	0	0	0	5.6
5	フレコンバッグ	2t車(フックロール車)	170	167.8	0	0	0	0	0	0	2.2
6	フレコンバッグ	4t車(トラック)	441	359.9	0	紙クロス80	0	0	0	0	1.1
7	フレコンバッグ	4t車(トラック)	950	827	0	紙クロス120	0	0	0	0	3

表2.5 は中間処理施設で破砕・選別機に投入する前に行う不純物の除去作業後の組成調査結果を示した。この前処理作業の目的は、破砕・選別機の損傷や磨耗及び回収した石膏の品質確保に支障をきたす原因になる不純物を機械に投入する前に取り除くことである。そこで、不純物を事前に除去するために、選別すべき対象物は次の5品目を設定した。

①表面仕上材（ビニールクロス、壁布など）

②下地材（木製、金属製、ボードなど）

③取り付け器材（クリップ）

④石膏ボードとその他の建設廃材（混入物）

⑤選別しない

この選別作業に要した工数は搬入廃棄物量と必ずしも比例していないが、2～3人の作業員が前処理作業に従事した。ここで、物件No.2は表-2.4では廃石膏ボード単体（付着物なし）100％として搬入された。しかしながら、前処理の結果、石膏ボード単体は96.91%、ビニールクロス付着2.96%、木くず0.04%、金属くず0.04%、ビニール・プラスチック
類 0.01%、モルタル・タイル類 0.04% であった。このことから、現場ではよく分別しているように見えても、中間処理施設ではこれらの不純物が除去されていることがわかる。また、7 現場の平均では廃石膏ボード単体が 99.43%、ビニールクロス付着 0.37%、その他表面仕上材付着が 0.06%、木くず 0.04%、金属くず 0.05%、ビニール・プラスチック類 0.01%、モルタル・タイル類が 0.04% であった。

昨年度実施した中間処理施設での前処理後の組成調査結果は、廃石膏ボード単体が97.0%、ビニールクロス付着が0.9%、モルタル・タイル類が0.7%、木くずが0.3%、金属くずが0.3%、その他混入物が0.8%であった。今回の実態調査結果のほうが廃石膏ボード単体の占める割合は高くなっているが、同様な不純物の種類が混入しており大きく異なっている結果にはならなかった。

表-2.5 前処理（破砕・選別機に投入する前の選別作業）の結果 $ ^{5} $

物件No.	選別方法	選別作業に要した工数	選別後の組成（kg）
廃石膏
ボード単
体	ビニール
クロス	その他表面仕
上材	木くず	金属くず	ビニール・
プラスチッ
ク類	モルタル・
タイル類	合計
1	·下地材（木製、金属製）の選別
·取り付け器材（クリップ）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ27時間
(3人×9時間/
人)	8,573.4	0	0	2.7	3.5	0.4	0	8,580
2	·下地材（木製、金属製）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ24時間
(3人×8時間/
人)	1,308.3	40	0	0.5	0.5	0.2	0.5	1,350
3	·下地材（木製）を選別
·取り付け器材（クリップ）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ4時間
(2人×2時間/
人)	920	0	0	0.1	0.1	0.1	0	920.3
4	·表面仕上材（ビニール）を選別
·下地材（木製、金属製）を選別
·取り付け器材（クリップ）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ16時間
(2人×8時間/
人)	2,220	14.8	0	0.7	2.8	0.5	1.6	2,240.4
5	·下地材（木製）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ2時間
(1人×2時間/
人)	167.8	0	0	0.6	0	0.2	1.4	170
6	·表面仕上材（紙クロス）を選別
·下地材（木製）を選別
·取り付け器材（クリップ）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ5時間
(2人×2.5時間
/人)	433.5	0	(紙クロス)
6.4	0.5	0.5	0.1	0	441
7	·表面仕上材（紙クロス）を選別
·下地材（木製）を選別
·取り付け器材（クリップ）を選別
·石膏ボードとその他の建設廃材
（混入物）を選別	延べ12時間
(3人×4時間/
人)	944.7	0	(紙クロス)
2.8	0.4	0.05	0.25	1.8	950
合計	14567.7	54.8	9.2	5.5	7.45	1.75	5.3	14651.7

以上の結果をまとめると、今回の実態調査は、在来工法で解体を行っていると思われる7現場を調査対象としたが、実態調査に入ると事前に通告していたことや（社）福岡県建造物解体工業会のメンバー企業を調査対象にしたこともあり、いずれの現場でも当初予想していた一部ミンチ解体工法は採用されておらず、いずれでもきちんと分別解体（撤去・分別）がなされていた。

ここでは、実態調査の一実施例を報告する。

1）解体工事等の概要

① 対象物件の用途：事務所ビル

② 構造：RC 造

③ 築後年数：40 年

④ 延床面積：319.61 m²

⑤ 建築面積：319.61 m^{2}

⑥ 石膏ボード敷設面積：158m²

⑦ 石膏ボードの現況調査：部位（天井）、表面仕上げ材（紙クロス）、下地（鋼製）、取り付け方法（ビス止め）

⑧ 廃石膏ボード解体現場の延べ作業時間：48時間（撤去作業）、32時間（分別作業）

⑨ 粉じん防止対策のための散水の有無：なし

⑩ 現場での分別の有無：あり

⑪ 解体現場での保管方法：屋内保管（フレコンバッグ）

⑫ 処理委託先：他社（民間処理業者）

⑬ 磨石膏求一下排出量： $ 4m^{3} $
2）中間処理施設に搬入された廃石膏ボード中の不純物調査

① 搬入量：1,350kg

② 搬入された廃石膏ボードの種類：クロス類付廃石膏ボード

③ 搬入された廃石膏ボードに混入している不純物の選別作業に要した延べ作業時間：24時間

④ 前処理後の廃石膏ボードの組成

ア．廃石膏ボード単体：1,308.3kg（96.91%）

イ．ビニールクロス(石膏ボードの紙も含む)：40.0kg（2.96%）

ウ．木くず：0.5kg（0.04%）

工．金属くず：0.5kg（0.04%）

オ．モルタル・タイル類：0.5kg（0.04%）

カ．ビニール・プラスチック類：0.2kg（0.01%）

(5) まとめ

7 現場の平均では廃石膏ボード単体が 98.5%となり、中間処理施設での前処理により付着・混入していた不純物を取り除いた結果と同程度の組成割合であった。このことから、今回の実証試験対象現場では石膏ボードの解体撤去および分別作業が概ね適正になされていたと考えられる。しかしながら、実証試験7現場を個別にみると廃石膏ボード単体(付着物なし）は81.6%～100%の範囲となっており、①作業ルールの徹底、②解体撤去および分別する品目の再確認と周知方法、③保管方法の再確認と徹底、④調査票への記入上の留意点の再確認と徹底が今後の課題である。

## 2 -4 再生半水石膏について

## 2 -4-1 石膏の物性と種類

## (1) 石膏の物性

石膏は硫酸カルシウムの一般名として知られる物質で、古代からアラバスタ(雪花石膏)或いはセレナイト(透石膏)を用いた工芸品をはじめ、天然石材、積石の目地用の石膏モルタル或いは石膏プラスターとして用いられたのに始まる $ ^{6} $ 。以来、二水石膏は焼き石膏製造原料として、ポルトランドセメント系セメントの凝結緩和材用、農業用、更に無水石膏とともに顔料、フィラー、硫酸根資材として広く利用されている。また、半水石膏は焼き石膏として、その水和硬化性を利用して建築材料として多量に用いられ、更に陶磁器工業、金属精密鋳造、歯科、外科医療、美術工芸などにおける型材などとしても広く使用されている。

石膏は結晶形ごとに物性が異なる。硫酸カルシウム(石膏)の相としては、二水石膏、半水石膏、3種類の無水石膏があり、さらに相律上の相としてではないが、半水石膏とⅢ型無水石膏にそれぞれα、β型の2種類があり、全体では7種類に分類することができる。表-2.6に硫酸カルシウムの各形態の生成条件と物性を示す。

表-2.6 硫酸カルシウムの各形態の生成条件と物性 $ ^{6)} $

二水石膏	半水石膏	Ⅲ型無水石膏	Ⅱ型無水石膏	Ⅰ型無水石膏
$ \alpha $	$ \beta $	$ \alpha $	$ \beta $	難溶性	不溶性
平衡生成温度(℃)	>97	>45	>50	真空中	$ \alpha $ 型半水石膏から177	>1180
水中	大気中	100	大気中	$ \beta $ 型半水石膏から300
工業的生成温度(℃)	105～150	125～160	110～220	180～220	>350	>400
示性式	CaSO₄·2H₂O	$ \alpha $ -CaSO₄·1/2H₂O	$ \beta $ -CaSO₄·1/2H₂O	Ⅲ $ \alpha $ -CaSO₄	Ⅲ $ \beta $ -CaSO₄	Ⅱ-CaSO₄	Ⅰ-CaSO₄
式量	172.17	145.15	145.15	136.14	136.14	136.14	136.14
結晶水(%)	20.92	6.21	0	0	0
20.92	6.21～8.0	6.21～8.9	0.02～0.05	0.2～0.9	0	0
比重(g/cm³)	2.315	2.757	2.619～2.637	2.587	2.484	2.93～2.98
比熱(cal/mol)	21.84+0.076T	16.95+0.039T	1.148+0.061T	14.10+0.33T	14.10+0.33T
水和熱(cal/mol)	4100±20	4600±20	6150±20	7210±10	4030±20
溶解度	3℃	0.1810	0.825	1.006	1.15	0.377
50℃	0.2038	0.426	0.426	0.48	0.184
石膏硬化体の強度に影響する因子のうち最大のものは含有水分である。その他、混錬温度、混錬時間、混錬強さ、添加物などがある。石膏硬化体の強度は、含有する自由水の量によって著しく影響されるので、セメント系の硬化体の場合と著しく相違する。つまり、わずか1～2%の自由水の含有によって強度は急激に低下して乾燥強度の40%程度となる。それ以上は水分が増加してもほとんど変わらない。これにより硬化体を形成している二水石膏のからみ合った結晶が、僅かの水分によって湿潤し、結晶間の摩擦抵抗や結晶吸引作用が弱められると考えられている $ ^{6} $ 。各種石膏の物理化学的性質を表-2.7に示す。

表-2.7 各種石膏の物理化学的性質 $ ^{6)} $

項目	α-半水石膏	β-半水石膏	Ⅱ-無水石膏*1
比表面積(cm²/g)	3490	5790	7840
比重	2.74	2.59	2.93
標準混水量(%)	36.7	84.7	35
フロー値(mm)	226	276	170
擬結*1始発	0-18	0-8	0-22
h-min終結	0-50	0-18	0-35
曲げ強さ2hまたは1d	77.2(2h)	30.4(2h)	73.3(1d)
(kg/cm²)7d	147.7	45.0	82.1
圧縮強さ2hまたは1d	175(2h)	37(2h)	333(1d)
(kg/cm²)7d	398	73	381

## (2) 化学石膏の種類

化学石膏は、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、排煙脱硫石膏、硬水・精錬石膏など多岐に渡り産出する業種は様々なものがある。化学石膏は微粉であるため、焼成前の粉砕は必要としないが、生産する業種により石膏の粒子に遊離酸分、水溶性塩類、有機物等、石膏の凝結を妨げる物質が付着している場合が多いので、フローテーション、洗浄などを行い有害物質を取り除く必要がある $ ^{6} $ 。さらに、付着水分を多く含むため水分の調整や均一化を図るため乾燥機で乾燥する場合がある。表-2.8に石膏原料の消費量・構成比を示す。表に示すように、排煙脱硫石膏は全体産出量の33%を占めていることがわかる。

表-2.8 石膏原料の消費量・構成比 $ ^{6)} $

年度	国 座	输 入	廃世っこラボード	合計
以酸石膏	排脱石膏	千灰石膏	酸石膏	鉱水 精緑石膏	その池	小計	天然石膏	以酸石膏	その池	小計	工場 加工	新築現場回収	解体現場回収	その池	小計
統計	平成18年	514,396	1,703,508	266,468	0	255,503	439,536	3,179,411	1,784,074	860	0	1,784,934	116,075	260,766	22,352	2,155	285,273	5,249,618
19年	493,610	1,581,044	270,885	0	232,074	457,314	3,034,927	1,537,306	900	0	1,538,206	107,590	267,341	20,509	3,565	291,415	4,864,548
20年	459,160	1,570,480	266,400	0	251,570	476,900	3,024,510	1,386,902	900	0	1,387,802	100,335	246,106	20,170	4,800	271,076	4,683,388
上	227,890	769,940	126,160	0	125,960	220,300	1,470,250	695,865	450	0	696,315	49,049	121,382	10,085	2,400	133,867	2,300,432
下	231,270	800,540	140,240	0	125,610	256,600	1,554,260	691,037	450	0	691,487	51,286	124,724	10,085	2,400	137,209	2,382,956
21年	463,810	1,545,300	273,100	0	251,700	445,400	2,979,310	1,434,680	900	0	1,435,580	102,769	247,231	20,220	4,800	272,251	4,687,141
構成比(%)	平成18年	9.80%	32.45%	5.08%	0.00%	4.87%	8.37%	60.56%	33.98%	0.02%	0.00%	34.00%	4.917%	0.43%	0.04%	5.43%	100.0%
19年	10.15%	32.50%	5.57%	0.00%	4.77%	9.40%	62.39%	31.60%	0.02%	0.00%	31.62%	5.50%	0.42%	0.07%	5.99%	100.0%
20年	9.80%	33.53%	5.69%	0.00%	5.37%	10.18%	64.58%	29.61%	0.02%	0.00%	29.63%	5.25%	0.43%	0.10%	5.79%	100.0%
上	9.91%	33.47%	5.48%	0.00%	5.48%	9.58%	63.91%	30.25%	0.02%	0.00%	30.27%	5.28%	0.44%	0.10%	5.82%	100.0%
下	9.71%	33.59%	5.89%	0.00%	5.27%	10.77%	65.22%	29.00%	0.02%	0.00%	29.02%	5.23%	0.42%	0.10%	5.76%	100.0%
21年	9.90%	32.97%	5.83%	0.00%	5.37%	9.50%	63.56%	30.61%	0.02%	0.00%	30.63%	5.27%	0.43%	0.10%	5.81%	100.0%

※20年度は19年度までの実績値から予測

出典：経済産業省製造産業局住宅産業窯業建材課資料
## 2 –4–2 再生半水石膏の生成過程

石膏ボードメーカーや中間処理業者は、新材の製造過程において排出される端材や解体現場から発生した磨石膏ボードを回収し、リサイクル可能のものは再利用を、不可能なものについては管理型最終処分場にて処分している。リサイクル装置は主に直接焼成方式、間接焼成方式、IH焼成方式の3種類に分類されている。その中でもここでは、平成23年7月に見学した(有大牟田エコクリーンでのIH式磨石膏半水化装置についてまとめる。

廃石膏処理施設に搬入される磨石膏ボードは、紙と石膏が付着した状態である。紙が付着した状態では良質な再生半水石膏は生成されないため、まず分別機にて紙と石膏に分離し、粉砕する工程が行われる。写真-2.1に搬入された磨石膏ボード、写真-2.2に分別機に投入する様子、写真-2.3に粉砕ローラー、写真-2.4に分別、粉砕された磨石膏粉(二水石膏)を示す。

写真-2.1 搬入された廃石膏ボード

写真-2.2 投入されている様子

写真-2.3 粉砕ローラー

写真-2.4 分別・破碎後の廃石膏粉

写真-2.5 IH 式焼成装置

写真-2.6 再生半水石膏

分別・破砕機で得られた廃石膏粉(二水石膏)は、半水化装置に投入される。IH式廃石膏半水化装置とは、回転キルンを高周波で外部加熱することにより、化石燃料のバーナーでの加熱脱水する方式であった直接焼成方式の問題点であった焼成温度のばらつきを無くし、良質な再生半水石膏を安定的に製造できる。さらに、熱効率が高く、電気のみで稼動するIH方式を採用しているため、作業環境が大幅に改善され、バーナー式と比べてランニングコストを低く抑える
ことができる。写真-2.5にIH式焼成装置の全景を示す。作業工程としては、材料供給ホッパーに分別・破砕後の廃石膏を投入し高周波加熱半水化装置で焼成した後、粉砕して搬出される流れとなっている。得られた再生半水石膏を写真-2.6に示す。本研究ではIH式焼成装置で得られた再生半水石膏を改良材として使用している。

## 2 –4–3 再生半水石膏の固化特性の特徴と課題

図-2.7 に石膏の化学反応式を示す。再生半水石膏は、水を加えると水和反応を起こし二水石膏に変化するが、その際に短時間で硬化するという性質を有しており、このような硬化作用が地盤改良効果に期待できる。また、石膏は中性無害であり、従来使用されてきた強アルカリの石灰やセメント系固化材に比べ、環境に優しい固化材であるといえる。力学面での課題としては、加水に伴う凝結硬化の際にわずかに膨張する。さらに、石膏の硬化体は水に対して弱く(水溶性)、石膏を地盤改良材として用いる場合には、雨水・地下水の影響で石膏中の重金属が溶出する可能性が懸念される。環境面においても、化学石膏に含有されているFの溶出や、硫化水素の発生等の課題がある。そのため、耐水性または撥水性の添加物を混合し、耐水性を向上させ重金属等の溶出を抑制する研究が必要である。

$$ \begin{array}{c}\mathrm{CaSO_{4}\cdot2H_{2}O}\underset{\text{二水石膏}}{\overset{ \textcircled{1}加熱 }{\rightleftharpoons}}\mathrm{CaSO_{4}\cdot1/2H_{2}O+3/2H_{2}O}\\ ( 硫酸力儿シウム \cdot2 水和物 )\underset{\text{半水石膏 }}{( 硫酸力儿シウム半水和物 )}\end{array} 脱水蒸発 $$

・・・式-1.1 石膏の化学反応式

※再褐

## 2 –4–4 再生半水石膏の溶出特性

再生半水石膏から F が含有している原因として、火力発電所から副産物として発生する排煙脱硫石膏が石膏ボード原材料として使用されていることが考えられる。図-2.8 に排煙脱硫石膏のメカニズムを示す。まず、火力発電所から排出された硫黄酸化物やフッ化水素を含む排ガスをボイラに投入し、脱硫剤として SO₂ に対して吸収性のある石灰石を添加する。そして図に示す化学反応式のような反応が起こる。排ガスは清浄な状態で排出し、亜硫酸カルシウムは酸化して石膏となるが、それと同時にフッ化水素と消石灰が反応してフッ化カルシウムを生成し排煙脱硫石膏中に混入することが考えられている。

図-2.8 排煙脱硫石膏のメカニズム
## 2 –4–5 硫化水素発生特性

## (1) 硫化水素ガスに対する発生抑制の検討背景

平成11年10月、福岡県筑紫野市の安定型最終処分場の浸透水排水ピット内において、浸透水の水質検査のためサンプリング作業の際、硫化水素中毒と疑われる作業員3名の死亡事故が発生した。その後の処分場内部のボーリング調査により、最高で15000ppmの硫化水素ガスが検出された。環境省はこの事故を受けて、安定型最終処分場における硫化水素発生の原因究明と必要な当面の対策の検討を行った。その後、紙を除去した後の石膏ボードからも高濃度の硫化水素が発生する恐れがあることが明らかとなり、紙と石膏に分離して管理型最終処分場に処分することが義務付けられた。

## (2) 硫化水素発生条件と発生メカニズム

硫化水素ガスが発生するには、①硫酸塩（S）の存在、②硫酸塩還元菌の存在、③硫酸塩還元菌の基質となる有機物の存在、④滞留水の存在、⑤嫌気性の環境の存在（水没状態で酸素のない状態）の5つの全ての条件が揃う必要があり、発生条件を一つでも欠如することで発生を抑制することができる。

硫化水素発生要因は硫酸還元によるものである。硫酸還元は、同化的硫酸還元と異化的硫酸還元の2パターンに分かれる。前者の同化的硫酸還元とは、生物が必要とする有機硫黄化合物を作るための還元で、同化作用による硫酸還元のことを言う。この有機硫黄化合物もやがて分解されるが、分解には2系統あり、亜硫酸を経て硫酸へ戻る好気的な分解と、微生物によって嫌気的に分解され硫化水素として放出される嫌気的な分解に分けられる。後者の異化的硫酸還元とは無酸素領域で起きる硫酸還元菌による還元のことを指す。この嫌気的な条件で起こる異化的硫酸還元により、硫酸還元菌は無酸素領域で有機物をエネルギーとして硫酸イオン（SO_{4}^{2-}）を還元し硫化水素を生成する。

## (3) 硫化水素抑制对策方法

硫化水素発生抑制対策として可能と考えられている方法は、硫酸塩還元菌の働きを抑制させることである。具体的に、発生条件を欠如させる抑制方法例としては、石灰添加による対策がある。石灰を添加することで強アルカリ環境となり、硫酸塩還元菌の生育を阻害し、硫化水素の発生を抑制することが可能である。しかし、近年強アルカリ環境でも活発に生育可能な硫酸塩還元菌が確認されており、強アルカリ制御の信頼性を検討する必要があるとされている $ ^{6} $ 。

次に発生した硫化水素の対する拡散防止方法例としては、鉄粉（酸化鉄）の添加による対策が挙げられる。硫化水素は金属と反応して捕捉されることが知られており、還元時に非結晶性の酸化鉄が溶解して水酸化鉄となり、硫化鉄の沈殿を起こすことで硫化水素を捕捉安定化させることができる。これは、硫化水素発生条件を欠如させる考えとは異なり、発生した硫化水素に対する対策となる。

現在、廃石膏ボードから得られる再生半水石膏を用いた地盤改良材の有効利用が求められているが、実地盤での施工を行う際には硫化水素の発生リスクを極力抑えることが望ましいとされている。そのため、滞留水の存在や嫌気性の環境など施工場所や条件に十分留意した上で、添加材による発生抑制を施すことが必要である。特に、腐敗性の有機物を多量に含む場合は、硫酸塩還元菌の基質となる有機物が含有されている可能性があり、さらに石膏を添加することにより硫酸根も多量に含有することになる。

## 2 –5 再生半水石膏の地盤改良固化特性及び環境安全性に及ぼす諸要因

前章で述べたように再生半水石膏を地盤改良材として有効利用する際には、耐水性または撥水性の添加物を混合しなければならない。そこで本節では、これまでに行われてきた再生半水石膏を用いた地盤改良材に関する研究の分析を行い、現在までに把握されていることをまとめている。主に、土質材料の違いによる影響、石膏の品質の違いによる影響、養生日数の違いによる影響、セメント等の種類による影響、再泥化特性、溶出特性の6つの影響因子に着目して考察している。

表-2.9～表-2.12に既往の研究により把握されている基本的物性値をまとめたものを示す。
表-2.9 再生半水石膏を用いた地盤改良材の基本物性一覧（その1） $ ^{7)} $ ~ $ ^{10)} $

タイトル	排煙脱硫石膏を主材とした中性土質改良材による軟弱土の改良実験7)	半水石膏を利用した流動性処理土の検討8)	再生石膏中性固化材の地盤改良材としての適用性評価9)	再生石膏中性固化材の地盤改良材としての適用性評価10)
著書	柴田ら:2002年	武藤ら:2009年	吉田ら:2008年	鈴木ら:2009年
土質試料の物性	○対象土 粒度 礫:砂:シルト=2.7:65.8:31.5ρs=2.794(g/cm³)○含水比:w=39.5～43.0%	○関東ロームρs=2.68(g/cm³)	○有明粘土 砂:シルト:粘土=38:35:27ρs=2.62(g/cm³)○蓮池粘土 砂:シルト:粘土=3:32:65ρs=2.45(g/cm³)○含水比:w=100%	○有明粘土 砂:シルト:粘土=38:35:27ρs=2.62(g/cm³)○佐世保粘性土 砂:シルト:粘土=57:18:25ρs=2.6(g/cm³)○諫早砂質土 砂:シルト:粘土=79:12:9ρs=2.8(g/cm³)○含水比:有w=170,120,80%粘w=52%砂w=40%
補助固化材	セメント系固化材、Al系中和剤	高炉セメントB種	なし	なし
配合比	○60～300kg/m³	○セメント添加率5,10%○半水石膏添加率0～25%	○50～300kg/m³	○有:100～300kg/m³○粘:60～150kg/m³○砂:60～150kg/m³
強度	コーン指数:材齢28日○半水石膏のみ:200kN/m²○中性固化材:700kN/m²	○圧縮強さ:材齢28日50～400kN/m²	○圧縮強さ:材齢7日100～750kN/m²○圧縮強さ:材齢28日600～1300kN/m²	○圧縮強さ:材齢7日粘:50～300kN/m²砂:200～300kN/m²有:50～300kN/m²○圧縮強さ:材齢28日粘:950～1700kN/m²砂:850～1000kN/m²有:170～400kN/m²
pH	○7.6～9.0	○7.2程度
再泥化	○半水石膏単体では水浸に対し弱いが、中生改良材では、水浸に対する安全性が向上する
その他	○qc=400kN/m²以上(第2種改良土)を満たす中性改良材添加量は30～240kg/m³の範囲にある。	○半水石膏混入率が多くなると時間に伴うフロー値の低下が大きくなる。	○風乾を行うことで含水比を低下させ強度を飛躍的に増加させる○土壤環境基準値を超えるフッ素の溶出	○養生を重ねるごとに石膏のみでも強度増進効果が得られる○粘性土の場合、含水比による影響が大きい○フッ素は溶出しない

表-2.10 再生半水石膏を用いた地盤改良材の基本物性一覧（その2） $ ^{11} $ ～ $ ^{14} $

タイトル	半水石膏の地盤改良材としての有効利用- 磨石膏ボードから再生した半水石膏を混入したセメント安定処理土の一軸圧縮特性に及ぼす養生期間の影響- 磨石膏ボードの有効利用-13)	半水石膏を利用したセメント安定処理土の一軸圧縮特性に及ぼす養生期間の影響- 磨石膏ボードの有効利用-13)	高炉セメントB種による半水石膏のフッ素不溶化技術の開発14)
著書	亀井ら:2007年	亀井ら:2007年	亀井ら:2009年
土質試料の物性	OMCクレー-O粒度 シルト:粘土=35.3:64.7ρs=2.679(g/cm³)O含水比:w=120%	O豊浦標準砂OMCクレー-O粒度 シルト:粘土=35.3:64.7ρs=2.679(g/cm³)O含水比:最適含水比	OMCクレー-O粒度 シルト:粘土=35.3:64.7ρs=2.679(g/cm³)O含水比:w=140%
補助固化材	普通ポルトランドセメント	高炉セメントB種	高炉セメントB種
配合比	Oセメント添加率5,10%O半水石膏添加率0～20%	Oセメント添加率5%O半水石膏添加率0～20%	Oセメント添加率10%O半水石膏添加率0～40%
強度	圧縮強さ:材齢28日○110～250kN/m²	O圧縮強さ:材齢28日砂:400～800kN/m²粘:700～800kN/m²	O圧縮強さ:材齢1日25～100kN/m²材齢7日75～175kN/m²材齢28日100～200kN/m²
pH	○材齢1日6.8～11.9○材齢28日6.0～11.7
その他	○半水石膏添加率が増加するにつれて強度は低下するものの、5%以上では直線的に強度が増加する。	○半水石膏添加による締固め曲線の変化砂:低乾燥密度·高含水比粘:高乾燥密度·低含水比	○半水石膏を混入したセメント安定処理土は粘り強い材料になる○半水石膏を40%程度混入することで強度発現が早くなる
表-2.11 再生半水石膏を用いた地盤改良材の基本物性一覧（その3） $ ^{15} $ ～ $ ^{18} $

タイトル	港湾渋渋土の粒状固化における石膏系固化材の適用性について $ ^{15)} $	中性固化材を用いた軟弱改良に関する実験(改良土の強度, pH) $ ^{16)} $	石膏系中性域改良材による旧堤体土の遮水材への再利用に向けた室内配合試験 $ ^{17)} $	磨石膏・净水污泥混合による石灰安定処理土の強度発現特性 $ ^{18)} $
著書	今山ら:2009年	森ら:2005年	松浦ら:2005年	角ら:2009年
土質試料の物性	○三重県四日市港の浚渋土○粒度 礫:砂:シルト:粘土=0.87:3.42:42.95:52.76ρs=2.766(g/cm³)○含水比:w=93.1%	○原土○粒度 砂:シルト:粘土=9.3:35.5:55.3ρs=2.904(g/cm³)○含水比:w=110,120%	○旧堤体土 シルト(ML)ρs=2.710(g/cm³)○新鋼土 礫まじり細粒分質砂(SF-G)ρs=2.716(g/cm³)○含水比:w=20.3%	○宇ノ気土 砂:シルト:粘土=46.3:38.5:15.2ρs=2.657(g/cm³)○含水比:w=30.0～38.0%締固め度90～80%
補助固化材	PS灰と石灰	MgO, Al(OH)₃	なし	消石灰
配合比	○石膏系:300～500kg/m³○石灰系50～200kg/m³○石灰系50+石膏系200,300kg/m³	○100～200kg/m³	○3～10%	○石灰50%:石膏25%(二水or半水)净水污泥25%を5～10%
強度	圧縮強さ:材齢28日○石膏系:25～125kN/m²○石灰系:75～240kN/m²○石灰系2:50～100kN/m²	○圧縮強さ:材齢7日150～350kN/m²○コーン指数:材齢7日1500～2800kN/m²	○圧縮強さ:材齢7日220～550kN/m²	○圧縮強さ:材齢28日二水系300～800kN/m²半水系300～1000kN/m²
pH	○石膏系:7.1～7.9○石灰系:11.0～12.5○石灰系2:9.2～9.6	○8以下	○8.0～8.4
その他	○全ての条件において土壤環境基準値を満足するフッ素溶出濃度が確認	○含水比120%の場合は約20%の強度低下	○石膏系中生域改良材を添加することで、しない場合(4.25×10⁻⁷)と比べ透水係数は低下する(1.13×10⁻⁷)。	○土に混合する固化材が半水石膏の場合は、強度発現にある程度の遅れが生じるものの、最終的には二水系よりも高い強度が得られる。

表-2.12 再生半水石膏を用いた地盤改良材の基本物性一覧（その4） $ ^{19} $ ~ $ ^{22} $

タイトル	石こうを用いた弱アルカリ性固化材に関する基礎的研究(9)	石こう系固化材による軟弱土の改良に関する実験的研究(その2)-改良土の諸性状-20)	石こう系固化処理土適用性に関する実験的研究(21)	石こう系固化材による土質改良の配合設計に関する実験的研究(その2)(22)
著書	小林ら:2002年	市原ら:2003年	市原ら:2002年	小林ら:2005年
土質試料の物性	○福岡県三池港の淡渫土○粒度 砂:シルト:粘土=3.8:61.4:34.8 ρs=2.663(g/cm³)○含水比:w=153.4%	○沖積層の粘性土 礫:砂:シルト:粘土=2.9:35.4:29.2:32.5 ρs=2.69(g/cm³)○砂質土 礫:砂:シルト:粘土=2.0:74.5:11.4:12.2 ρs=2.71(g/cm³)○含水比:粘w=60.3% 砂w=30.1%	○山砂 礫:砂:シルト:粘土=0.2:82.2:8.4:9.2 ρs=2.70(g/cm³)○粘性土 礫:シルト:粘土=2.9:40.3:56.8 ρs=2.69(g/cm³)○関東ローム 礫:砂:シルト:粘土=0.3:11.0:65.5:23.2 ρs=2.69(g/cm³)○含水比:砂w=21.2% 粘w=91.9%
補助固化材	高炉水砕スラグ	水硬性混和材	高炉水砕スラグ	高炉水砕スラグ
配合比	○水:石膏:スラグ(1:0.5:(0～0.5))	○0～500kg/m³	○水:石膏:スラグ(1:0.5:(0～0.5))○粘性土:100～430kg/m³○砂質土:180～450kg/m³	○水:石膏:スラグ(1:0.5:(0～0.5))=1.5,2.0,3.0
強度	○圧縮強さ:材齢28日200～5000kN/m²	○コーン指数:材齢28日2000kN/m²	○圧縮強さ:材齢28日砂=50～650kN/m²粘=50～520kN/m²	○圧縮強さ:材齢28日200～5000kN/m²
pH	○石膏のみ8.4程度○スラグ混入11程度	○8.1～8.3○固化材量が250kg/m³以下であればpHは水質基準内	○8.0～8.4
再泥化	○添加量100kg/m³では1ヶ月後でも再泥化は起こらない
その他	○スラグ混入により水中溶解性を改善○遅延剤により硬化時間が容易に調節可能	○改良土を乾燥させることで固化材量の減容化が可能であり、渋渋土等に有効	○qu=400kN/m²以上の供試体は乾湿線返しにおける重量の変化が小さい	○石膏系固化材を用いた土質改良は、土質の種類や性状に依存しないことから適用可能
## 2 –5–1 土質材料の違いによる影響

この節では、表-2.9、12に示す小寺ら $ ^{21)} $ 、亀井ら $ ^{11)} $ 、鈴木ら $ ^{9)} $ の既往の研究に着目する。

1）小寺ら $ ^{21)} $ は、異なる2種類の土質材料に対して石膏系固化材を添加し、力学特性について検討している。実験に用いた試料は、神奈川県横浜市で掘削された沖積層の粘性土（Ac1）と砂質土（As1）である。固化材として半水石膏とスラグを主成分としたものを用い、粘性土で100〜430kg/m³、砂質土で180〜450kg/m³添加している。

図-2.9 に水固化材比と一軸圧縮強さの関係を示す。また、強度は全て材齢28日での条件を示している。図に示すように、一軸圧縮強さは水固化材比に密接に関連しており、土質による相違が見られないことがわかる。この結果より、固化強度は、水固化材比を用いることでほぼ一義的に決定でき、配合試験の簡素化が可能であることを明らかにしている。

図-2.9 水固化材比と一軸圧縮強さ $ ^{21)} $

2）亀井ら $ ^{11)} $ は、2種類の標準試料を用いて締固め特性や一軸圧縮特性について検討を行っている。実験に用いた試料は、砂質土として豊浦標準砂を、粘性土として成分調整されたMCクレーを使用している。固化材として半水石膏、強度安定材として普通ポルトランドセメントを使用し、普通ポルトランドセメントの添加率(C/S)は5％と一定値に固定し、標準砂とMCクレーそれぞれに半水石膏添加率(B/S)を0,5,10,15,20％と変化させ検討している。

図-2.10 に豊浦標準砂、図-2.11 に MC クレーそれぞれが半水石膏添加率の違いによって締固め曲線に及ぼす影響を示す。図に示すように半水石膏の添加により、豊浦標準砂の締固め曲線は低乾燥密度・高含水比側にシフトし、MC クレーの締固め曲線は、高乾燥密度・低含水比にシフトしていることがわかる。このような結果が現れたのは、砂質土系では、含水比測定の際に再生半水石膏の凝結硬化作用により二水化されていた石膏の大部分は再び半水石膏に戻るため、水の重量として処理されたためであると考察している。粘性土については、半水石膏を添加することにより、試料は幅広い粒度分布を有することとなり、間隙が小さくなるためと考察している。

図-2.10 豊浦標準砂の締固め曲線 $ ^{11)} $

図-2.11 MC クレーの締固め曲線 $ ^{11)} $
図-2.12、図-2.13 にそれぞれ豊浦標準砂及びMC クレーの一軸圧縮試験結果を示す。値は材齢28日を示している。図に示すように豊浦標準砂の一軸圧縮強さは、半水石膏添加率が10%程度までは、半水石膏を添加しない場合よりも小さいものの、添加率を増加させることによって徐々に増加する傾向を示している。一方、締固めたMC クレーの一軸圧縮強さは、半水石膏添加によってある程度改善できていることがわかる。

図-2.12 一軸圧縮試験結果（豊浦標準砂） $ ^{11)} $

図-2.13 一軸圧縮試験結果（MC クレー） $ ^{11)} $

3）鈴木ら $ ^{9} $ は、性質の異なる3種の土質材料に対し、高含水比粘性土を改良することを目的とし、力学試験を行っている。用いた土質材料は、有明粘土（高含水比粘性土）、佐世保日野川（粘性土）、諫早バイパス（砂質土）である。また、固化材として再生半水石膏のみを用いて検討している。試料の物理特性値を表-2.13に、配合条件を表-2.14に示す。

表-2.13 対象土の物性値 $ ^{9)} $

項目	单位	有明粘土	佐世保日野川	諫早BP
土粒子の密度	$ \rho_{s} $	g/cm³	2.62	2.6	2.8
自然含水比	Wn	%	170	52	40
粒度分布	砂	%	38	57	79
シルト	%	35	18	12
粘土	%	27	25	9
液性限界	WL	%	125	55	47
塑性限界	WP	%	45	42	32

表-2.14 配合条件 $ ^{9)} $

case	建設発生土	添加量 (kg/m³)	含水比 (%)	材齢 (日)
PC	佐世保日野川 (粘性土)	60、100、150	52	7、28
PS	諫早BP (砂質土)	60、100、150	40	7、28
PA	有明粘土 (高含水比粘性土)	100、200、300	170	7、28
120
80

図-2.14 にそれぞれの Case での一軸圧縮試験結果を示す。図に示すように養生期間が長くなるに伴い、強度発現が大きくなっていることがわかる。しかし、Case PS の場合は、材齢7日でほぼ同程度の値を示している。これは、自然含水比が低かったため、石膏本来の固化材としての効果が小さかったためであると考察している。図-2.15 に Case PA の一軸圧縮試験結果を示す。図に示すように、含水比の低下に伴い、強度発現が大きくなっていることがわかる。これより石膏を粘性土に用いる際には含水比の影響が大きく、強度発現が含水比に大きく依存することを明らかにしている。
a) Case PC

図-2.14 Case PCの一軸圧縮試験結果 $ ^{9)} $

a）材齢7日

b) 材齢 28 日

図-2.15 Case PA の一軸圧縮試験結果 $ ^{9)} $

以上の3つの既往の研究を総活する。再生半水石膏と補助固化材を混合した地盤改良材による改良土は、材齢28日の砂質土において、セメントあるいは、高炉水砕スラグを補助固化材として添加することで $ q_{u}=650\sim1000kN/m^{2} $ 、粘性土の場合では $ q_{u}=520\sim1700kN/m^{2} $ と大きな強度発現を示す。この結果から、再生半水石膏を用いた地盤改良材は、要求強度を満足するための強度設定を補助固化材の添加量によって決定することが可能であると考えられる。しかし、石膏を粘性土に用いる際には含水比の影響が大きく、強度発現が含水比に大きく依存する。このように、土質試料の違いによって固化効果が異なるため、施工前の段階で土の性状を把握し、配合量を室内試験によって決定する必要がある。

## 2 –5–2 再生半水石膏の品質の違いによる影響

この節では、表-2.11に示す角ら $ ^{18)} $ の既往の研究に着目する。

1）角ら $ ^{18)} $ は、廃石膏・浄水污泥混合による石灰安定処理土の強度発現特性について検討を行っている。実験試料は、石川県浄水場において発生した污泥を脱水・乾燥処理することによって得られた浄水污泥を使用している。また石膏の品質の違いに着目して、固化材として二水石膏と、半水石膏を用いている。表-2.15に固化材原料の比率を示す。

表-2.15 固化材原料の比率 $ ^{18)} $

固化材	石灰	廃石膏	浄水污泥
二水	半水
二水系	50%	25%	—	25%
半水系	50%	—	25%	25%
固化材の種類および供試体の締固め度の違いが強度発現に及ぼす影響を把握するため、一軸圧縮試験を実施している。図-2.16～図-2.18にそれぞれの締固め度での二水系、半水系の一軸圧縮試験結果を示す。

(a) $ q_{u} $ 一養生日数関係

(b) $ \rho_{t} $ 一養生日数関係

図-2.16 一軸圧縮試験結果(Cd=90%, 二水系) $ ^{18} $

(a) $ q_{u} $ 一養生日数関係

(b) $ \rho_{t} $ 一養生日数関係

図-2.17 一軸圧縮試験結果(Cd=90%, 半水系) $ ^{18} $

(a) $ q_{u} $ 一養生日数関係

(b) $ \rho_{t} $ —養生日数関係

図-2.18 一軸圧縮試験結果(Cd=80%, 半水系) $ ^{18} $

図に示すように全ての条件において、混合率5%は二水系・半水系ともに養生初期の段階で強度が収束していることがわかる。また、混合率10%と20%については、二水系・半水系どちらを混合しても、顕著な強度増加が確認できる。しかしながら、強度の発現性は両者の間で大きく異なることがわかる。混合率20%における二水系と半水系を比較すると、養生初期においては、二水系を混合した供試体（90-二-20）の方が半水系を混ぜ合わせた供試体（90-半-20）よりも高い強度を得ているが、養生10日以降になると、逆に90-半-20の方が90-二-20よりも高い強度を得ている。同様の傾向が10%でも見られる。これらのことから、混ぜ合わせる固化材が半水系の場合は強度発現にある程度の遅れが生じるものの、最終的には二水系よりも高い強度が得られることが明らかとなった。

次に供試体の湿潤密度に着目すると、二水系・半水系ともに混合率が高くなるほど大きく低下していることがわかる。この湿潤密度の低下は供試体の膨張を意味する。
以上の結果を総括する。材齢28日での一軸圧縮強さは二水石膏の場合 $ q_{u}=300\sim800\ kN/m^{2} $ 、半水石膏の場合 $ q_{u}=300\sim1000\ kN/m^{2} $ と半水石膏を混合したものが大きな強度発現を示すことを明らかとしている。しかし、材齢7日では、二水石膏系の方が高い強度を得る結果が示されている。これらのことから、土に混ぜ合わせる固化材が半水系の場合は、強度発現にある程度の遅れが生じるものの、材齢日数を重ねるにつれて、二水系よりも高い強度が得られることが判明した。また、その際土の膨張は二水系よりも半水系を混ぜ合わせたほうに顕著に現れるため、膨張性について検討していく必要があるとされている。さらに、同じ半水系を使用した場合においても、固化材混合時の締固め度によって土の強度発現が異なることを明らかにしているため、今後検討が必要である。

## 2 –5–3 養生条件の違いによる影響

この節では、表-2.9、10に示す亀井ら $ ^{13)} $ と吉田ら $ ^{10)} $ の既往の研究に着目する。

1）亀井ら $ ^{13)} $ は、半水石膏を利用したセメント安定処理土の一軸圧縮強さに及ぼす養生期間の影響を検討している。実験に用いた試料は、成分調整されたMCクレーを使用している。超軟弱地盤を想定した試料に固化材として半水石膏を、強度安定材として高炉セメントB種を使用し、セメント添加率10%でセメント安定処理する際に半水石膏を0%～40%混入し、1日～28日養生したものを一軸圧縮試験にて力学特性を検討している。

図-2.19 にそれぞれの養生日数における一軸圧縮試験結果を示す。全ての条件において、半水石膏添加率が増加するにつれて、ひずみに伴う最大圧縮応力が増加していることがわかる。これは、半水石膏を添加していない条件と比較しても明らかであることがわかる。また、半水石膏混入に伴い、応力値がピークに達しても破壊が瞬時に生じない材料の粘り強さが確認できる。これらの結果より、半水石膏を混入することで材料形態を変化させ、粘り強い材料となることが明らかとなった。

a）養生1日

b) 養生3日

c）養生7日

d) 養生 28 日

図-2.19 一軸圧縮試験結果 $ ^{13)} $

図-2.20 に一軸圧縮試験と養生日数の関係を示す。図に示すように半水石膏を混入したものの一軸圧縮強さは、養生初期において大きく増加し、養生日数が経過するごとに徐々にその増加が緩やかになる傾向が認められる。また、半水石膏を40%混入することによって、養生日程度で養生28日の一軸圧縮強さに達していることがわかる。したがって、半水石膏を混入することで、短期間に強度が増加することから、施工現場においては早期にトラフィカビリティーが改善され、工期の短縮が可能であると考察している。