Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
# 再生半水石膏により改良された土質材料の基本特性の核計

庾石音求一下地盤改良材半水石音

福岡大学大学院 学生会員 ☐伊藤惠輔

福岡大学 国際会員 佐藤研一

福岡大学大牟田産学連携推進室 非会員 押方利郎

1. はじめに 石膏ボードは、耐火性、遮音性、機密性、断熱性等の特徴を有しており、総箱やも低廉なことから住宅から超高層ビルまで建築物の種類に限定されない建築材料として幅広く利用されている $ ^{1} $ 。そのため、建築現場からは、新篠及び舞体時に大量の廃石音ボードが発生している。しかし、廃石音ボードの処理処分状況は、一部リサイクルされているものの、大部分は管理型の産業廃棄物最終処分量に処分され、2013年には廃石音ボードの年間総排出量は約200万トンと言われている $ ^{1} $ 。このような背景から、廃石音ボードのリサイクル・有効利用が実施されはじめてきている。廃石音ボードから分離した石音(二水石音)を働成して得られる再生半水石音は倉井 $ ^{2} $ の研究によって、締固ぬ材料や地盤改良材として十分に適用できる可能性がある程度明らかになっている。そこで本研究では、廃石音ボードのリサイクルを推進するため、廃石音ボードから分離した石音(二水石音)を働成して得られる再生半水石音を建築用資材中性固化材等として有效に利用する技術システムの確立を目指し、研究開発を行っている。本報告では、再生半水石音により改良された脱水ケーキの①強度・変形特性の核計、②再混化特性の核計、③透水特性の核計に関する実験的な核計結果について報告する。

图-1 试料の特征加輪曲線

### 2. 实验结果

表-1 材料物理特性值

2-1 製酸に用いた成料 本検討では、建設発生土を洗浄し再利用する過程で発生する脱水クーキを使用した。四-1に酸料の粒径加応費曲線、表-1に酸料の物理特性値を示す。脱水ク-1は細粒分含有率が高く、有機物を多く含んでいる材料である。一方、まさ土は粒径幅が広く、粒度分布の良い酸料であることがわかる。再生半水石音には、間接働成方式で

焼成された再生半水石音を使用した。凡例の記号はそれぞれ P: 再生半水石音

C: 高炉セメントB種を示している。

物理定数	脱水少一气
土粒子密度ρ(g/cm³)	2.62
初钢含水比(%)	15.0
细粒分含率P(%)	100.0
塑性指数I	21.0
球热减量(%)	18.4

表2 配合条件

2-2 実験条件 2 に配合条件を示す。本研究では、補助固化材として高炉セメントB種を用いた。まず、各混合材料の縮固の誘導(Aaは行い、最大乾燥密度及び湯凍含水比を求めた(■-2)。一軸玉箔誘導の供体は、含水比を最適含水比に調整し、縮固の誘導結果から縮固の密度D(ρ/ρ_{dmm})=95%とし、直径φ=5cm、高さh=10cmのε-ルドに5層で実塗固めて作製した。養生は、恒温室(室温20±2℃)で所定期間(0.728.56日)行った。再硬化誘導は、一軸玉箔誘導と同様の方法で作製した供体を7日間養生後、蒸留水(1500g)に供体を水浸させ、12.5,10,15,30,60,120,240分1日7日後に観察、記録し、表3に示す再深化区分に従い分類を行った。また、透水誘導に関しては、柔壁型変水透水誘導(ASTM D 5084)は、φ=10cm×h=3cmのε-ルドに3層に突き固めて供体を作製し、養生7日間気中養生後、柔壁型変水位透水誘導を用いて測定した。

土骨材料	再生半水石骨	辅助固化材
糠粳	添加率(%)	糠粳	添加率(%)
脱水一斗	10.15	高炉B糠	0.35

## 3 ___

3-1 検査・変形特性 图-3(a)に再生半水石音のみ添加した材料の7日姜生後の一軸の縮誤駆果を示す。いずれの土質材料も半水石音縮加に伴って、人材所度は増加し、材料の初期剰性の増加も確認できる。しかし、一般的なセメント・石灰改良材ほど大きな材料強度の増加は望めない改良材である事もわかる。图-3(b)に再生半水石音にさらに補助固化材を混合した供誌体の一軸の縮誤駆果を示す。

图-2 轴圆曲线

表-1 再肥化区分

区分	1	2	3	4	5	6
形状
状色	变化以L	内切切切石程度	原因的切切力强弱	再变化则始	半分切再变化	完全切再变化

ITO, Keisuke Graduate School, Fukuoka University

SATO, Kerichi Fukuoka University

OSHIKATA Toshiro Omuta Office of Fukuoka University Academic,

Industrial and Governmental Liaison Center
補助固化材を5%混合させることによって材料の強度増加が見込める事がわかる。次に、図4(a)に再生半水石膏のみ添加した材料の養生日数と一軸圧縮強さの関係を示す。図中の色粋は、一般盛土材の目標強度 $ q_{1}=100\sim300kPa $ を示す。土質材料の種類によらず、養生日数の経過に伴う一軸圧縮強さはほぼ一定値を示し、一般盛土材の目標強度も満足していることがわかる。このように半水石膏の添加による改良効果は、混合直後に土質材料の強度増加が見込まれることがわかる。したがって、施工現場における半水石膏の利用は、早期にトラフィカビリティーが必要な現場に有効的な改良材である。图4(b)に補助固化材を添加した材料の養生日数と一軸圧縮強さの関係を示す。補助固化材の効果は、養生日数においで一軸圧縮強さが増加し、養生経過とともに増加している。このことは、改良対象地盤の目標強度の設定をコントロールできることを示している。

3-2 再泥化特性 图-5 に再泥化試験結果を示す。図より、脱水ケーキ単体では、水浸直後に再泥化が開始し、水浸10分後には完全に再泥化していることがわかる。再生半水石膏のみ添加した材料では、石膏添加率の増加に伴い、再泥化するまでの時間が増加していることがわかる。また、水浸直後に角が崩れ、水浸1日後までには全て再泥化していることがわかる。一方、補助固化材を添加した材料では、周囲にひひ害ぬが見られるものもあったが、水浸7日後でも完全な再泥化は見られなかった。したがって、補助固化材として高炉セメントB種を添加することで再泥化抑制が可能であることが示された。

3-3 透水特性 图-6 に透水試験結果を示す。図中の色枠は、刃金土の透水係数の目標値である $ k \leq 5 \times 10^{-6} cm/s $ と遮水材の透水係数の目標値である $ k \leq 1 \times 10^{-6} cm/s $ を示す。脱水ケーキに再生半水石膏

(a) 石膏のみ

(b)補助固化材あり

图-3 一軸圧縮試験結果（7日養生）

(a) 石膏のみ

(b)補助固化材あり

図-4 養生日数と一軸圧縮強さの関係

(a) 石膏のみ

(b) 辅助固化材添加

及び補助固化材を添加した材料は、刃金土及び遮水シートとしての

要求性能を十分満たしている。また、補助固化材による影響はほとんどなく、再生

半水石膏及び補助固化材を添加した材料は難透水性を示していることがわかる。

图-5 再泥化试验结果

## 4 結論 実験の結果、以下の結論を得ることができた。

①脱水ケーキに再生半水石膏を混合し、締固めることによって、混合材料の強度を増加させることができる。また、この改良効果は、材料混合直後に発揮され、養生に伴って変化しないことも明らかとなった。②再生半水石膏により改良された脱水ケーキは、一般盛土材の目標強度を満足する。③補助固化材の添加によって、混合材料の強度増加が期待でき、さらに、有効利用時に必要な強度を設定することが可能であることが示された。④再生半水石膏を添加することにより、再泥化しにくくなるが、約10時間程度で完全に再泥化してしまう。⑤補助固化材を添加することにより、再泥化が抑制される。⑥脱水ケーキに再生半水石膏及び補助固化材を添加した材料は、刃金土及び蕩水シートの要求性能を満たすことができ、難透水性を示す。

図-6 透水試験結果

謝辞：本研究は、環境省平成21年度循環型社会形成推進科学研究費(No.K2144)および文部科学省科学研究費(No.21560527)の一部として実施された研究である。関係各位に心より感謝申し上げます。
4. 佐藤研一，押方利郎，伊藤惠輔，大山勝寿，坂本晃一，森田博史

再生半水石膏により改良された土質材料の環境安全性の検討

土木学会平成22年度全国大会第65回年次学術講演会，pp.437-438，2010年9月
# 再生半水石膏により改良された土質材料の環境安全性の検討

福岡大学 正会員 佐藤研一 正会員 押方利郎

基礎地盤コンサルタンツ（株） 正会員 伊藤恵輔

ふくおか石膏ボードリサイクル研究会 非会員 大山勝寿 坂本晃一 森田博史

1. はじめに 産石膏ボード処理費用は，管理型処分場への廃棄や高度経済長期の住宅・社会資本の更新に伴う建設副産物排出量の増加により，今後莫大なものになると考えられる．このことから，建築現場から排出される産石膏ボードのリサイクル・再利用技術の開発がなされている $ ^{1)} $ 2．そこで，産石膏ボードから分離した石膏を焼成して得られる再生半水石膏の地盤改良材としての有効利用法の検討を進めている3．しかし，再生半水石膏の地盤材料への利用においては，土壤環境基準値を超えるフッ素の溶出が懸念されている．本研究では，環境庁告示46号法試験を行い，再生半水石膏を混合した材料における環境安全性の検討を行った結果について報告する．

### 2. 実験概要

2-1 実験に用いた試料 本研究では, ①まさ土, ②建設発生土のリサイクル工場から排出される脱水ケーキ, ③しらす, ④博多粘土, ⑤黒ボク, ⑥風化土の九州各地で発生し使用が予想される6種類の土質材料を使用した. また, 再生半水石膏には間接焼成方式で焼成された再生半水石膏(以下, 石膏A)とⅢ焼成方式で焼成された再生半水石膏(以下, 石膏B)の2種類の再生半水石膏を使用した. さらに, 補助固化材として高炉セメントB種(以下, 高炉B種)を使用した. 表-1に物理特性値を, 図-1に粒径加積曲線を示す. 脱水ケーキ, 博多粘土, 黑ボク及び風化土は細粒分含有率が70%以上と高く, 有機物を多く含んでいる材料である. 一方, まさ土としらすは粒径幅が広く, 粒度分布の良い試料であることがわかる.

## 2 -2 檢討內容

表-1 試料の物理特性値

検討①：フッ素溶出特性に及ぼす土質

材料の影響 表-2 に配合条件を示す.

ここで，石膏の添加率は乾燥状態の

土質材料に対する重量比(%)，混水量

は，JIS R9112により規定された石膏の固化に最適な水の量のことで，石膏に対する重量比(%)である $ ^{4} $ . 試料作成方法は，土質材料と石膏と水をミキサーで1分間混合攪拌したのち，チャック付の袋に入れ，恒温室(室温20±2℃)にて所定期間養生(1，7，28日)を行った．その後，各養生後に環境庁告示46号法試験に従い，イオンクロマトによりフッ素(F)の測定を行った．

まさ土	脱水ケーキ	しらす	博多粘土	黒ボク	風化土	再生半水石膏
石膏A	石膏B
土粒子密度ρ(g/cm³)	2.64	2.62	2.42	2.76	2.39	2.72	2.62	2.61
初期含水比(%)	30	15.0	12.0	83.3	22.0	45	-	-
细粒分含有率Fc(%)	34.4	100.0	43.0	90.0	79.9	72.2	-	-
塑性指数Ip	-	21.0	-	41.6	-	38.5	-	-
強熱減量(%)	3.7	18.4	5.6	43.0	23.7	10.9	-	-

検討②: 締固め固化試料からのフッ素溶出特性 表-3 に配合条件を示す. ここで試料の配合は絶乾状態の土質材料に対する重量比(%)である. 試料作成

図-1 試料の粒径加積曲線

方法は，含水比を最適含水比に調整し締固め試験結果から締固め密度D(ρ_{d}/ρ_{dmax})=95％となるよう，直径φ=5cm、高さh=10cmのモールドに5層で突き固めて作製した．その後，恒温室(室温20±2℃)で28日間気中養生し，環告46号法試験を行いオンクロマトによりフッ素(F)の測定を行った．

表-2 配合条件(検討①)

土質材料	半水石膏	混水量(%)
種類	添加率(%)
主さ土脱水ケーキしらす樽多粘土黒ポク風化土	石膏A	10	143
15
20
石膏B	10	116
15
20

表-3 配合条件(検討②)

土質材料	半水石膏	補助固化材
種類	添加率(%)	添加率(%)
脱水ケーキ	石膏A	10	0
3
5
石膏B	15	0
3
5

3. 半水石膏を混合した材料の環境安全性の検討 表-4 に土質材料及び石膏の溶出試験結果を示す. 表より, 石膏には土壌環境基準値の5～6倍, 博多粘土からは土壌環境基準値を超えるフッ素の溶出が確認された.
3-1 フッ素溶出特性に及ぼす土質材料の影響 图-2に1日養生後の石膏添加率とフッ素溶出量の関係を示す．図より，石膏添加率の増加に伴いフッ素溶出量が増加している．これは，表-4に示すようにもともと石膏自体が土壌環境基準値の5～6倍に相当するフッ素の溶出が認められることに起因しているものと考えられる．また，土質材料の種類によってフッ素溶出量に違いが見られる．図-3に石膏A添加率20％の各土質材料における養生日数とフッ素溶出量の関係を示す．図より，脱水ケーキとまさ土

表-4 試料の溶出試験結果

試料	pH	F(mg/l)
まさ土	6.81	N.D
脱水ケーキ	8.57	0.54
しらす	4.03	N.D
博多粘土	7.71	1.23
黒ボク	6.00	0.56
風化土	5.03	N.D
石膏A	6.97	4.84
石膏B	7.46	5.94
土壤環境基準値	-	0.80

では養生日数の経過に伴いフッ素の溶出量が低下していることがわかる。これに対し，それ以外の土質材料では，養生日数に関係なくフッ素溶出量はほぼ一定値を示している。図4に1日養生後における細粒分含有率 $ F_{c} $ とフッ素溶出量の関係を示す。図より，細粒分含有率の増加に伴ってフッ素の溶出量が低下していることがわかる。これは，細粒分がフッ素を吸着したことに起因するものと考えられる。ここで，黒ボクに着目すると，細粒分含有率が100%の脱水ケーキと同等もしくはそれ以上の溶出量の低下が見られる。これは，黒ボクがホウ素やフッ素といった重金属を吸着し

図-2 石膏添加率とフッ素溶出量の関係

やすい性質を持っていることに起因するものと考えられる $ ^{5} $ . これに対し, フッ素を多く溶出する博多粘土は, 細粒分含有率が高いにもかかわらず, フッ素溶出量が高いことがわかる.

3-2 固化紙料からのフッ素溶出特性 表-5 に養生 28 日後の石膏 B 添加率 15% の溶出試験結果を示す．表より，補助固化材を添加したことによりフッ素溶出量が低下していることがわかる．

これは, セメント水和鉱物が結晶中に重金属イオンが固定され

図-3 養生日数とフッ素溶出量の関係(石膏A:添加率20%)

ることに起因するものと考えられる $ ^{6} $ . このことは，補助固化材を添加することによりフッ素の溶出抑制が可能であることを意味している.

4. 結論 実験行った結果，以下の知見が得られた。

①石膏添加率の増加に伴い，改良材からのフッ素

表-5 溶出試験結果

土質材料	半水石膏	補助固化材	環告46号法試驗
種類	添加率(%)	添加率(%)
pH	F(mg/l)
脱水ケーキ	石膏B	15	0	7.85	0.72
3	11.20	0.64
5	11.45	0.22
土壤環境基準値	-	0.80

溶出量は増加する．②土質材料の違いによってフッ素溶出特性は異なり，細粒分含有率とフッ素の吸着量は高い相関性が見られた．③補助固化材を添加することで，フッ素の溶出抑制が可能である．④試料の養生形態の違いによってフッ素の溶出量に影響は受けない．

謝辞：本研究は、環境省平成21年度循環型社会形成推進科学研究費(No.K2144)および文部科学省科学研究費(No.21560527)の一部として実施された研究である。関係各位に心より感謝申し上げます。

図-4 Fc とフッ素溶出量の関係

参考文献1) 亀井ら: 半水石膏の地盤改良材としての有効利用，地盤工学ジャーナル，vol.2, No.3, pp.245-252, 2007. 2) 亀井ら：廃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士の一軸圧縮強さ，地盤工学ジャーナル，vol.2, No.3, pp.237-244, 2007. 3) 伊藤ら：半水石膏による高含水比発生土の地盤改良材効果，第45回地盤工学研究発表会概要集掲載予定，2010. 4) JIS R 9112 陶磁器型材用せっこうの物理試験方法 5) 杉田創：ホウ素およびフッ素の土壌吸着に関する研究，産業技術総合研究所研究成果報告，2005. 6) 亀井ら：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，地盤工学ジャーナル, vol.4, No.1, pp.91-98, 2007.
5. 武下俊宏，酒田雅央，大山勝寿，森田博史，押方利郎，佐藤研一，樋口壯太郎

リサイクル石膏を混合した土木資材の硫化水素発生に関する研究

第 21 回 廃棄物資源循環学会研究発表会, pp. 197-198, 2010 年 11 月
# リサイクル石膏を混合した土木資材の硫化水素発生に関する研究

☐(正)武下俊宏 $ ^{1)} $ ，酒田雅央 $ ^{2)} $ ，大山勝寿 $ ^{3)} $ ，森田博史 $ ^{4)} $

(正)押方利郎 $ ^{1} $ ，(正)佐藤研一 $ ^{1} $ ，(正)桶口壮太郎 $ ^{1} $

1) 福岡大学, 2) (株) クリーンセンター, 3) (株) 三和興業, 4) (有) 大牟田エコクリーン

### 【1. 绪言】

廃石膏ボードの埋立処分は硫化水素発生問題が頭著化したため次第に規制強化され，平成18年6月1日以降は石膏ボードから紙を除去した石膏部分についても管理型産業廃棄物とされ，管理型処分場への埋立処分が義務化された $ ^{1} $ . 石膏ボード工業会発表の資料 $ ^{2} $ によると，廃石膏ボードの総排出量は今後増加すると見込まれている. これを新築系解体系の別で見てみると，新築系廃石膏ボードはリサイクルが進んでいることもあり，今後排出量は微減すると見込まれている. 一方，多くの建物が建て替え需要の時期を迎えることから，今後解体系廃石膏ボードの排出量は増加の一途をたどると見込まれている. 廃石膏ボード排出量の将来的増加は，最終処分場の逼迫，処理コストの上昇，不法投棄の増加等の懸念材料でもある. しかし，このように廃石膏ボードの将来予測がなされているにもかかわらずリサイクルの実績不足が指摘されており，リサイクル技術開発および用途開発は急務の課題とされている. 本件に関しては，廃石膏ボードの資源化推進が検討された $ ^{3} $ ものの，特定建設資材への追加は見送られた経緯がある.

様々なリサイクル用途が検討されているが、このうちリサイクル石膏を土壌改良材や地盤改良材などの土木資材として使用する場合、廃石膏ボードの埋立処分において問題となった硫化水素の発生が懸念され、施工後の安全性について疑問視されてきた。この他、廃石膏ボードのリサイクルに関しては、アスペストの含有、フッ素の溶出、重金属やヒ素の含有等、解決を必要とする課題があるが、ここではリサイクル石膏を混合した試料からの硫化水素発生について検討を行った。

### 【2. 目的】

本研究は廃石膏ボードから製造されたリサイクル石膏(半水石膏)およびリサイクル石膏を混合した土木資材について硫化水素発生試験方法を検討し、同方法を用いて硫化水素発生の状況を確認することを目的とした。本目的のため、以下の課題について実験を行う。

1. 硫化水素発生試験方法の検討(容易に入手可能な実験器具を用い, リサイクル石膏およびリサイクル石膏を含む土木資材を対象とした硫化水素発生試験方法を検討する).

2. 半水石膏による土壤改良試料の硫化水素発生試験(1. の方法を用いて半水石膏により改良した土壤試料の硫化水素発生試験を行う).

### 【3. 方法】

図1に石膏試料の硫化水素発生試験方法を検討する手順を示す $ ^{4)} $ 。全容500mlのデュラン瓶に石膏を含む試料50～100gを添加し、さらに実験室の純水製造装置で製造した純水200mlを添加した。次に高純度窒素ガスを水中に通じ2L/分で1分間曝気しつつヘッドスペースガスを置換した。置換後はシリコン栓（#11）で密栓し、35℃の恒温庫に静置した。リサイクル石膏はA社（ロータリーキルン間接加熱方式）、B社（IH加熱方式）提供の試料を用いた。

表1に，硫化水素発生試験を行った土質材料，半水石膏の種類と添加率(%)，混水量の組合せ一覧を示す．以後，各試料の表記を簡略化するため，例えばCase1試料の表記は#1と示す．各試料は，混合形成から材令7日目に破砕し，目開き2mmの篩で篩った篩い下を回収して使用した．なお，篩い分けした試料は試験に供するまでの間，チャック付きのビニール袋に一時保存した．植菌は先の実験結果に基づき各試料毎に1.0ml添加した．

硫化水素の発生を確認するため、ヘッドスペースガスを0.005～0.5mlサンプリングし、ヤナコ社製ガスクロマトグラフィーG6800で分析した。なお、内部に発生した硫化水素ガスの濃度を均一にするため、サンプリングの前に内容物をよくかくはんした。

図1 石膏試料の硫化水素発生試験方法の検討手順

### 【4. 結果と考察】

### 1. 硫化水素発生試験方法の検討

図1に示す硫化水素発生試験方法を用い、その中に充填する磨石膏試料を50g、100gとして検討した。結果、リサイクル石膏試料を100g添加した場合、半水石膏製品では添加した水が全て吸収され試料を水没した状態に維持できなくなったことがある。石膏添加量の高い試料についても対応できるよう試料分取量50gを基準とすることとした。
### 2. 半水石膏による土壤改良試料の硫化水素発生試験

表1. 半水石膏による土壤改良物の種類.

Case #	土質材料	半水石膏	溼水量(%)
種類	添加率(%)
1	玄峇土	石膏A	10	143
2	15
3	20
4	石膏B	10	118
5	15
6	20
7	脱水ケーキ	石膏A	10	143
8	15
9	20
10	石膏B	10	118
11	15
12	20
13	しらす	石膏A	10	143
14	15
15	20
16	石膏B	10	118
17	15
18	20
19	博多粘土	石膏A	10	143
20	15
21	20
22	石膏B	10	118
23	15
24	20
25	黒ボク	石膏A	10	143
26	15
27	20
28	石膏B	10	118
29	15
30	20
31	赤土	石膏A	10	143
32	15
33	20
34	石膏B	10	118
35	15
36	20

表1に示した36種類の試料について図1に示した手法による硫化水素の発生試験を行った。結果，硫化水素の発生には，I硫化水素ガスが全く発生しない，Ⅱ硫化水素ガスの発生が一時的に確認されるがその後消失する，Ⅲ硫化水素ガスの発生が確認されさらにその濃度が維持される，の3つのパターンがあることが明らかになった（図2）。今回の実験の結果を分類すると，脱水ケーキ（建設系污泥）（#7～12），しらす（#13～18），赤土（#31～36）の試料からは硫化水素ガスの発生は全く認められなかったためIに該当した。まさ土（#1～6），博多粘土（#19～24）については硫化水素ガスが全く発生しない試料も見られたが，硫化水素ガスの発生が一時的に確認されるがその後消失する試料も見られておりIおよびⅡに該当した。黒ボク（#25～30）については全ての試料について硫化水素ガスの発生が確認され，その濃度が維持される傾向が見られておりⅢに該当した。硫化水素の発生パターンは土壌の粒

图2. 硫化水素発生試験結果.

(上;脱水ケーキ, 中;まさ土, 下;黒ボク)

度分布，鉄分の含有量，pH等の諸条件により，硫化物生成，ガス吸収，硫酸塩還元菌の増殖等が影響を受けると考えられるため，今後より詳細な検討を必要とする。表1に示した試料のうち，石膏Aの添加率の高い#3，#9，#15，#21，#27，#33の試料についてはさらに半年間空気接触下に静置し，図1の方法により硫化水素ガスの発生試験を行った。結果，先の実験で硫化水素の発生がみられなかった試料(#9，#15，#33)からは硫化水素ガスの発生が確認されなかったが，先の実験で硫化臭素ガスの発生がみられた試料(#3，#21，#27)からも硫化水素ガスの発生は確認されなかった（図3）。これは，半水石膏を土壌と混合し空気接触下で保存したため，試料に含まれる有機物が好気性微生物により分解されて無機化された為と考えられる。また，この試料を酸素の供給を遮断した環境下においても有機物が少ないため好気性微生物の増殖に伴う酸素の消費が抑制されるため嫌気条件となりにくいことや，嫌気条件となっても有機物が少ないため硫酸塩還元菌による硫化水素の発生が抑制される等の理由が考えられる。

本研究により、リサイクル石膏と土壌を混合して空気との接触期間を十分に設定した試料からは硫化水素の発生は認められなかったことから、石膏混合資材に対しても十分な空気接触と養生期間を設定することが硫化水素発生対策となりる可能性が示された。

### 【5. 謝辞】

本研究は平成21年度 循環型社会形成推進科学研究費補助金「石膏ボードリサイ

図3. 硫化水素発生試験結果. (上;まさ土#3,下;黒ボク#27)

クル技術の総合化に関する研究(K2144)により行われた。また、実験に使用した各種試料は「ふくおか石膏ボードリサイクル研究会」の厚意により供されたものである。ここに記して感謝の意を表す。

### 【6. 引用文献等】

1)環境省 HP, 麾石膏ボードから付着している紙を除去したものの取扱について(通知).

2) 社团法人石膏ボード工業会, 廃石膏ボードの対応策について (2010 年 5 月).

3)環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部, 平成20年度廃石膏ボードの再資源化促進方策検討業務調査報告書(平成21年3月).

4) 武下 他, リサイクル石膏を用いた土木資材の硫化水素発生試験方法の検討と安全性評価, 第31回全国都市清掃研究事例発表会講演論文集, 104-106, (2010.1).
6. 佐藤研一，押方利郎，武下俊宏

再生半水石膏により改良された土質材料の力学・溶出特性

第 21 回 廃棄物資源循環学会研究発表会, pp. 201-202, 2010 年 11 月
## 再生半水石膏により改良された土質材料の力学・溶出特性

☐（正）佐藤研一 $ ^{1} $ 、押方利郎 $ ^{2} $ 、武下俊宏 $ ^{1} $

1) 福岡大学工学部、2) 福岡大学研究推進部

1. はじめに 本研究は、麗石膏ボードのリサイクルを推進するため、麗石膏ボードから分離した石膏(二水石膏)を焼成して得られる再生半水石膏を建築用資材(中性固化材)等として有効に利用する技術システムの確立を目指し、研究開発を行っている。本報告では、再生半水石膏により改良された脱水ケーキの①強度・変形特性の検討、②再泥化特性の検討、③環境・安全性に関する実験的な検討結果について報告する。

### 2. 实验概要

2-1 力学特性の検討 土質材料は、建設発生土を洗浄し再利用する過程で発生する脱水ケーキを使用した。表-1に試料の物理特性値を示す。脱水ケーキは細粒分含有率が高く、有機物を含んでいる材料である。再生半水石膏には、間接焼成方式で焼成された再生半水石膏を使用した。また、補助固化材として高炉セメントB種を用いている。凡例の記号はそれぞれP：再生半水石膏C：高炉セメントB種を示している。表-2に材料の配合条件を示す。まず、各混合材料の締固め試験(A-a法)を行い最大乾燥密度及び最適含水比を求めた。一軸圧縮試験の供試体については、含水比を最適含水比に調整し、締固め試験結果から締固め密度D(ρd/ρdmax)=95％とし、直径φ=5cm、高さh=10cmのモールドに5層で突き固めて作製した。養生は恒温室(室温20±2℃)で所定期間(0,7,28,56日)行った。再混化試験は、一軸圧縮試験と同様の方法で作製した供試体を7日間養生後、蒸留水(1500g)に供試体を水浸させ、1,2,5,10,15,30,60,120,240分,1日,7日後に観察、記録した。結果の整理は表-3に示す再混化区分に従い行った。

表-1 試料の物理特性値

物理定数	脱水一斗
土粒子密度ρs(g/cm³)	2.62
初期含水比(%)	15.0
细粒分含有率Fc(%)	100.0
塑性指数Ip	21.0
强热减量(%)	18.4

表-2 配合条件

土質材料	再生半水石膏	補助固化材
種類	添加率(%)	種類	添加率(%)
脱水ケーキ	10,15	高炉B種	0,3,5

2-2 環境安全性の検討 フッ素の溶出特性は、①まさ土、②建設発生土のリサイクル工場から排出される脱水ケーキ、③しらす、④博多粘土、⑤黒ボク、⑥風化土の九州各地で発生し使用が予想される6種類の土質材料を使用した。再生半水石膏には間接焼成方式で焼成された再生半水石膏(以下、石膏A)とIH焼成方式で焼成された再生半水石膏(以下、石膏B)の2種類の再生半水石膏を使

表-3 再泥化区分

用した。表-4に配合条件を示す。ここで、石膏の添加率は乾燥状態の土質材料に対する重量比(%)、混水量は、JIS R 9112により規定された石膏の固化に最適な水の量のことで、石膏に対する重量比(%)である $ ^{1)} $ 。試料作成方法は、土質材料と石膏と水をミキサーで1分間混合攪拌したのち、チャック付の袋に入れ、恒温室(室温20±2℃)にて所定期間養生(1、7、28日)を行った。その後、各養生後に環境庁告示46号法試験に従い、イオンクロマトによりフッ素(F)の測定を行った。

表-4 配合条件(檢討①)

### 3. 実験結果及び考察

土質材料	半水石膏	濕水量(%)
種類	添加率(%)
主壽土脱水ケーキしらす博多粘土黑ポク風化土	石膏A	10	143
15
20
石膏B	10	116
15
20

3-1 力学特性 图-1(a)に再生半水石膏のみ添加した材料の養生日数と一軸圧縮強さの関係を示す。図中の色枠は、一般盛土材の目標強度 $ (q_{0}=100\sim300\mathrm{kPa}) $ を示す。土質材料の種類によらず、養生日数の経過に伴う一軸圧縮強さはほぼ一定値を示し、一般盛土材の目標強度も満足していることがわかる。このように半水石膏の添加による改良効果は、混合直後に土質材料の強度増加が見込まれることがわかる。図-1(b)に補助固化材を添加した材料の養生日数と一軸圧縮強さの関係を示す。補助固化材の効果は、養生日後において一軸圧縮強さが増加し、養生経過とともに増加している。このことは、改良対象地盤の目標強度の設定をコントロールできることを示している。

(a)石膏のみ

(b)補助固化材あり

図-1 養生日数と一軸圧縮強さの関係
3-2 再泥化特性 図-2 に再泥化試験結果を示す。図より、脱水ケーキ単体では、水浸直後に再泥化が開始し、水浸10分後には完全に再泥化していることがわかる。再生半水石膏のみ添加した材料では、石膏添加率の増加に伴い、再泥化するまでの時間が増加していることがわかる。また、水浸直後に角が崩れ、水浸1日後までには全て再泥化していることがわかる。一方、補助固化材を添加した材料では、周囲にひび割れが見られるものもあったが、水浸7日後でも完全な再泥化は見られなかった。したがって、補助固化材として高炉セメントB種を添加することで再泥化抑制が可能であることが示された。

## 3 -3 半水石膏を混合した材料の

環境安全性の検討 表-5 に試料の溶出試験結果を示す。表より、石膏には土壌環境基準値の5～6倍、博多粘土からは土壌環境基準値を超えるフッ素の溶出が確認された。図-3に1日養生後の石膏添加率とフッ素溶出量の関係を示す。図より、石膏添加率の増加に伴いフッ素溶出量が増加している。これは、表-5に

(a) 石膏⑩み

表-5 試料の溶出試験結果

(b) 辅助固化材添加

試料	pH	F(mg/l)
まさ土	6.81	N.D
脱水ケーキ	8.57	0.54
しらす	4.03	N.D
博多粘土	7.71	1.23
黒ボク	6.00	0.56
風化土	5.03	N.D
石膏A	6.97	4.84
石膏B	7.46	5.94
土壤環境基準値	-	0.80

図-2 再泥化試験結果

図-3 石膏添加率とフッ素溶出量の関係

示すようにもともと石膏自体が土壌環境基準値の5～6倍に相当するフッ素の溶出が認められることに起因しているものと考えられる。また、土質材料の種類によってフッ素溶出量に違いが見られる。図-4に石膏A添加率20%の各土質材料における養生日数とフッ素溶出量の関係を示す。図より、脱水ケーキとまさ土では養生日数の経過に伴いフッ素の溶出量が低下していることがわかる。これに対し、それ以外の土質材料では、養生日数に関係なくフッ素溶出量はほぼ一定値を示している。図-5に1日養生後における細粒分含有率 $ F_{c} $ とフッ素溶出量の関係を示す。図より、

図-4 養生日数とフッ素溶出量の関係(石膏 A:添加率 20%)

細粒分含有率の増加に伴ってフッ素の溶出量が低下していることがわかる。これは、

細粒分がフッ素を吸着したことに起因するものと考えられる。ここで、黒ボクに着目すると、細粒分含有率が100％の脱水ケーキと同等もしくはそれ以上の溶出量の低下が見られる。これは、黒ボクがホウ素やフッ素といった重金属を吸着しやすい性質を持っていることに起因するものと考えられる $ ^{2} $ 。一方、フッ素を多く含有している博多粘土は、細粒分含有率が高いにもかかわらず、フッ素溶出量が高いことがわかる。

4. 結論 ①脱水ケーキに再生半水石膏を混合し、締固めることによって、混合材料の強度を増加させることができる。また、改良効果は、材料混合直後に発揮され、養生に伴って変化しない。②再生半水石膏を添加することにより、再泥化しにくくなるが、約10時間程度で完全に再泥化してしまう。また補助固化材の添加は、再泥化を抑制することができる。③土質材料の違いによってフ素溶出特性は異なり、細粒分含有率とフ素の吸着量は高い相関性が見られた。

図-5 Fc とフッ素溶出量の関係

謝辞 本研究は、環境省平成21年度循環型社会形成推進科学研究費(No.K2144)および文部科学省科学研究費(No.21560527)の一部として実施された研究である。関係各位に心より感謝申し上げます。

参考文献1) JIS R 9112 陶磁器型材用せっこうの物理試験方法，2) (独)産業技術総合研究所地圏成資源環境研究部門研究成果報告誌GreenReport,2005.
7.吉田英史，松崎裕太，佐藤研一，押方利朗，武下俊宏，大山勝寿，森田博史

再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良におけるフッ素溶出特性

平成 22 年度土木学会西部支部研究発表会, pp. 351-352, 2011 年 3 月
# 再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良におけるフッ素溶出特性

福岡大学 学生会員 ○吉田英史 松崎裕太

福岡大学 正会員 佐藤研一 押方利郎 武下俊宏

ふくおか石膏ボードリサイクル研究会 非会員 大山勝寿 森田博史

1. はじめに 平成 18 年の環境省からの通達により、安定型最終処分場への廃石膏ボードの埋立が禁止され、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 $ ^{1)} $ 。この動きに伴う処理費用増加、民間処分場の多くが受入を拒否し、埋立場所を十分に確保できない等の問題から、紙と分離した二水石膏を焼成して得られる再生半水石膏の再利用技術の研究 $ ^{2)} $ が進められている。しかしながら、有効利用の促進では、再生半水石膏に含有するフ素の溶出量が土壤環境基準値を上回る場合があることから、フ素の溶出を抑制させる研究が必要不可欠

图-1 本研究のフローチャート

である。本研究では、昨年度までに半水石膏を用いた地盤改良材としての適用性の検討を行ってきた $ ^{4} $ 。その結果、補助固化材として、高炉セメントB種を添加することで力学・溶出特性を満足し、締固め材料や地盤改良材として十分に適用出来る知見を得た。そこで本年度は含水比と再生半水石膏添加量に着目し、図-1に示すフローチャートに従って、浅層混合処理工法を想定した軟弱地盤の地盤改良材の環境安全性の検討を行った結果について報告する。

### 2. 実験概要

2-1 実験に用いた試料 実験には、土質材料として福岡市内で採取した博多粘土を2mmふるいで通過したものを使用した。また、固化材としてIH式半水化装置(焼成温度125～160℃)で焼成された再生半水石膏、補助固化材として高炉セメントB種を、助材として石炭灰を使用した。表-1に用いた試料単体の溶出試験結果を示す。表-1より博多粘土、再生半水石膏、石炭灰自体には、土壌環境基準値を大きく上回るフッ素が含有されていることが分かる。またpHに着目すると、半水石膏は中性固化材としての特徴を示していることが分かる。

2-2 実験方法 溶出試験用の試料は、表-2に示す高炉セメントB種を添加した際の配合条件、表-3に示す石炭灰を添加した際の配合条件で混合した後の試料を養生し、一軸圧縮強度を測定した後の

表-1 試料の溶出特性

試料	博多粘土	再生半水石膏	石炭灰	土壤環境基準值
pH	8.08	7.46	9.93	-
F(mg/l)	1.21	5.94	3.41	0.80

表-2 配合条件(高炉セメントB種添加)

土質材料	含水比(%)	再生半水石膏(kg/m³)	高炉セメントB種(kg/m³)	養生日数(day)
博多粘土	80	75	35	7
100	45
120	150	55	28
65
75

表-3 配合条件(高炉セメントB種＋石炭灰添加)

破壊断片を回収したものを使用した。破壊断片をプラスチックハンマー

土質材料	含孓比(%)	再生半水石膏(kg/m³)	高炉セメントB種(kg/m³)	石炭灰(kg/m³)	養生日数(day)
博多粘土	80	75	40	10	7
100	75	45
150	40	20
120	75	50	30
150	45

表-4 溶出条件

試料	L/S	振とう時間	設定pH
混合試料	10	6	5.8～6.3

法試験に準拠した方法で溶出試験を行った。そして、得られた検液はイオンクロマトグラフにより測定した。

### 3. 実験結果及び考察

3-1 高炉セメントB種添加によるフッ素溶出挙動 図-2(a)～(e)にそれぞれの改良材添加量のフッ素溶出濃度及びpHの関係を示す(色枠はフッ素の土壤環境基準値を示している)。フッ素溶出濃度は、全ての条件においてセメント添加量
が増加するにつれて漸次低下していることがわかる。亀井ら $ ^{3)} $ は、高炉セメントB種の水和反応により生成するエトリンガイトにフッ素イオンを固定させることで、半水石膏からのフッ素の溶出を抑制できる事を報告している。このことから、同様なフッ素溶出抑制効果が発生したと推察できる。また、再生半水石膏添加量に着目すると、再生半水石膏添加量の増加に伴い溶出濃度が増加していることがわかる。これは、先述したように再生半水石膏自体に含まれるフッ素が土壌環境基準値を大きく上回っていることに起因していると考えられる。次に含水比の変化に着目すると、設定含水比が高含水比の条件へと推移するにつれて溶出濃度が減少していることがわかる。図-2(a)，(b)の条件については、

頭著に溶出濃度が低下している値が確認できる。また、養生日数に着目すると、養生7日と養生28日は同程度の値を示していることから、改良直後においてフッ素の溶出は抑制され、その後も抑制されることが示唆される。また、pHの値は養生とともに低下している。今後厳しい環境条件下での溶出濃度の変化も検討していく予定である。

3-2 石炭灰添加によるフッ素溶出挙動図-3(a)，(b)にそれぞれの石膏添加量と含水比の影響によるフッ素溶出濃度とpHの関係を示す。pHに着目すると、石炭灰を添加しても大きなpHの変動は見られず、全ての条件において弱アルカリ性を呈していることがわかる。一方、フッ素溶出濃度については、石炭灰を添加することでフッ素溶出濃度も増加していることがわかる。これは先述したように石炭灰自体に含有しているフッ素による影響であることが考えられる。しかし、フッ素の土壤環境基準値を満足する結果も確認できるため、フッ素が溶出しない石炭灰添加量を定めることで長期的に強度発現効果の望める石炭灰を実地盤にも適用できる可能性があると示唆される。

a) w=80% B=75kg/m^{3}

b) w=100% B=75kg/m³

c) w=100% B=150kg/m³

d) w=120% B=75kg/m^{3}

e) w=120% B=150kg/m³

図-2 改良材とフッ素溶出量の関係(高炉セメントB種添加)

a) w=100% Tc=7days

b) w=120% Tc=7days

### 4. まとめ 再生半水石膏を用いた地盤改良材

図-3 改良材とフッ素溶出量の関係(石炭灰添加)

の環境安全性の検討を行った結果、軟弱地盤を想定した際のフッ素溶出濃度は、再生半水石膏添加量と含水比が大きく影響することが判明した。また、水密性と長期強度発現効果を有する石炭灰の利用可能性も示した。今後、再生半水石膏を用いた地盤改良材からの硫化水素ガス発生特性についても検討していく予定である。

謝辞 本研究は、環境省平成21年度循環型社会形成推進科学研究費(No.K2144)および文部科学省化学研究費(No.21560527)の一部として実施された研究である。関係各位に心より感謝申し上げます。
8. 松崎裕太，吉田英史，佐藤研一，藤川拓朗，押方利朗，廣田武次，山崎伸幸

再生半水石膏による軟弱地盤改良技術の検討

平成 22 年度土木学会西部支部研究発表会, pp. 353-354, 2011 年 3 月
# 再生半水石膏による軟弱地盤改良技術の検討

福岡大学工学部 学生会員 松崎裕太 吉田英史

福岡大学工学部 正会員 佐藤研一 藤川拓朗 押方利郎

(株)E-マテリアル 非会員 廣田武次

(有)エコ・プランナーズ 非会員 山崎伸幸

1. はじめに 建築物や住宅の解体によって発生する産石膏ボードの排出量は年々増加しており、2013年には約200万トンになると予測されている $ ^{1} $ 。一方、産石膏ボードは安定型処分場で処分されていたが、平成18年度以降、管理型最終処分場で紙と石膏に分離して処分するように義務付けられた。このような現状から、処分費用の高騰や容量不足に関する問題が指摘され、産石膏ボードのリサイクル技術の開発が急務とされている。そこで本研究では、再生半水石膏を用いて、特に軟弱地盤の浅層混合処理の固化材料の開発を行うことを目的とし、実験的な検討を行った結果について報告する。

### 2. 実験概要

2-1 実験に用いた試料 実験には、土質材料として福岡市内で採取した博多粘土を2mmふるいで通過させたものを使用した。固化材にはIH式石膏半水化装置(焼成温度約125～160℃)で焼成された再生半水石膏、補助固化材として高炉セメントB種、助材として石炭灰を使用した。図-1に各試料の粒径加積曲線を、表-1に各試料の物理特性値を示す。図-1、表-1より、博多粘土は強熱減量が9.79(%)と有機質土であることが分かる。また、博多粘土と石炭灰は、シルト分、再生半水石膏は、砂分で構成されており、石炭灰は他の試料に比べ、粒子密度が低いことが分かる。2-2 実験方法 表-2～4に示す配合条件により安定処理土の締固めを行わない供試体作製方法 $ ^{2)} $ に準じて供試体を作製し、一軸圧縮試験を行った。各固化材及び助材の添加量は、土質材料に対する重量比から算出した。各条件にそれぞれ3本ずつ供試体を作製し、所定期間、恒温室(20℃±2℃)で気中養生した。

図-1 各試料の粒径加積曲線

示さないことが明らかとなった。特に w=100 (%) の条件においては、硬化作用が発揮したのは、半水石膏添加量 $ 150 \, (\mathrm{kg/m^{3}}) $ の場合であり、石膏による硬化作用には対象土の設定含水比に大きく依存しており、半水石膏添加量に対する限界含水比が存在することが分かる。

表-1 各試料の物理特性値

3-1 再生半水石膏による改良効果の検討 图-2 に含水比と一軸圧縮強さの関係を示す。設定含水比の増加及び半水石膏添加量の低下に伴い一軸圧縮強さが低下していることが分かる。また、今回の全ての条件において、一般的に污泥と判断される50(kN/m²)以下の強度 $ ^{4} $ 発現しか

2-3 検討方法 1) 博多粘土に半水石膏を混合し、粘土の設定含水比と半水石膏添加量による影響から力学特性を把握する(表-2)。2) 軟弱地盤の浅層混合処理材料の開発を行うため、改良された地盤の目標一軸圧縮強度 $ ^{3)} $ である $ 300(\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{2}) $ を満たす補助固化材の最低添加量の検討を行う(表-3)。3) 2) で得られた最低添加量を基に水密性と長期強度の向上を目的とし、石炭灰を添加する(表-4)。

博多粘土	半水石膏	助材
初期含水比w(%)	52.5	-	-
粒子密度ρs(g/cm³)	2.737	2.951	2.263
细粒分含有率Fc(%)	86.90	0.030	97.2
液性限界Wp(%)	79.65	-	-
塑性限界Wp(%)	30.94	-	-
塑性指数Ip(%)	48.71	-	-
强熟减量(%)	9.79	-	-

### 3. 実験結果及び考察

表-2 配合条件（半水石膏添加）

设定含水比w(%)	半水石膏添加量B(kg/m³)	套生日数Tc(day)
65
70
75	50
80	75	3
85	100
90	150
95
100

表-3 配合条件（半水石膏+辅助固化材）

设定含水比w(%)	半水石膏添加量B(kg/m³)	辅助固化材添加量c(kg/m³)	套生日数Tc(day)
80	75	35	7
100	45
120	150	55
65
75

表-4 配合条件（半水石膏+辅助固化材+助材）

設定含水比w(%)	半水石膏添加量B(kg/m³)	補助固化材添加量c(kg/m³)	助材添加量F(kg/m³)	養生日數Tc(days)
100	75	45	10	7
150	40	20
120	75	50	30
150	45
3-2 補助固化材（高炉セメント B 種）による改良効果の検討 图-3 補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す。補助固化材を添加することにより、半水石膏のみの強度発現と比べ、補助固化材の添加量の増加に伴い、大きな強度発現を示すことが分かる。さらに、全ての条件において相関係数 R=0.9 を上回っていることから高い相関性が認められる。そして、軟弱地盤の浅層混合処理の固化材料により改良された地盤の目標一軸圧縮強度である 300(kN/m²) を満たす補助固化材の最低添加量を推測することができる。表-4 補助固化材の最低添加量の検討結果を示す。設定含水比の変化について

図-2 含水比と一軸圧縮強さの関係

て着目すると、含水比の増加に伴い、一軸圧縮強度が低下し、補助固化材の最低添加量が増加していることが分かる。これは、含水比の増加に伴い、水セメント比が高くなるためであると考えられる。また、半水石膏添加量の変化に着目すると、半水石膏添加量が増加するに伴い、半水石膏の凝結硬化作用が働き、補助固化材の最低添加量も減少することが明らかとなった。

## 3 -3 助材（石炭灰）による改良効果の検討

図-4 に一軸圧縮試験結果、図-5 に助材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す。図に示すように、

(a) B=75 $ (kg/m^{3}) $

(b) B=150(kg/m^{3})

図-3 補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係

助材の添加量が増加するに伴い初期剛性と一軸圧縮強さが低下していることが分かる。また、その傾向は半水石膏添加量が多く、補助固化材添加量が少ない方が顕著である。助材の添加量の増加に伴い一軸圧縮強度が低下したのは、石炭灰がシルト分で構成されていることに起因していると考えられる。しかしながら、石炭灰の主成分はシリカとア

表-4 補助固化材の最低添加量検討結果

设定含水比(%)	半水石膏添加量B(kg/m³)	辅助固化材最低添加量C(kg/m³)
80	75	47
100	75	54
150	48
120	75	59
150	55

ルミナであり、水酸化カルシウムとボゾラン反応を起こすことにより、長期的に密実な構造となるので、長期強度の上昇が推察できる。

4. 結論 実験結果より、以下の結論を得ることができた。1) 半水石膏のみの改良においては、対象土の初期含水比に大きく依存する。2) 補助固化材を添加することにより、半水石膏のみの強度発現と比べ、補助固化材の添加量の増加に伴い、大きな強度発現

图-4 一軸圧縮試験結果

図-5 助材添加量と一軸圧縮強さの関係

を示す。3) 半水石膏添加量の増加に伴い、半水石膏の凝結固化作用が働くため、目標一軸圧縮強度である $ 300 \, (kN/m^{2}) $ を満たす補助固化材の最低添加量は減少する。また、含水比の増加に伴い、水セメント比が高くなるため、補助固化材の最低添加量は増加する。4) 助材である石炭灰を添加すると、助材の添加量の増加に伴い、養生初期において初期剛性及び強度低下を生じる。
## 查読付論文

1. 吉田英史，佐藤研一，藤川拓朗，押方利郎，大山勝寿：再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良効果の力学特性と環境安全性の検討，地盤工学会，第9回環境地盤シンポジウム論文集，pp.147-150，2011年10月.

## 学会発表論文

2. 吉田英史，佐藤研一，押方利郎：再生半水石膏を用いた軟弱地盤の改良効果の検討，第46回地盤工学研究発表会，pp.481-482，2011年7月

3. 吉田英史，佐藤研一，藤川拓朗，押方利郎：再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良材の力学・溶出特性，土木学会平成23年度全国大会第66回年次学術講演会，pp.531-532，2011年9月

4. 緒方泰三，松木重夫，佐藤研一，松永岳：アスファルト混合物としての再生石膏有効利用に関する一検討，第29回日本道路会議，2011年11月

5. 押方 利郎，大山勝寿，平 典明，田篭 英治，佐藤研一：分別解体工事現場から排出された磨石膏ボードの組成，第22回磨棄物資源循環学会研究発表会，pp.193-194，2011年11月

6. 吉田英史, 佐藤研一, 藤川拓朗, 押方利郎: 再生半水石膏による地盤改良材の力学特性と環境安全性について, 第22回廃棄物資源循環学会研究発表会, pp. 207-208, 2011年11月

7. 武下俊宏, 姜誠, 樋口壯太郎: 硫化水素発生試験において生成する硫化物量と硫化水素ガス濃度の関係, 平第22回廃棄物資源循環学会研究発表会, pp. 209-210, 2011年11月

8. 金子りさ，吉田英史，佐藤研一，押方利朗，大山勝寿，森田博史：生石灰混合による再生半水石膏を用いた地盤改良土の力学・溶出特性，平成23年度土木学会西部支部研究発表会，pp.431-432，2012年3月

9. 吉田英史，佐藤研一，藤川拓朗，押方利郎：再生半水石膏地盤改良土のふつ素溶出挙動の把握，平成23年度土木学会西部支部研究発表会，pp.433-434，2012年3月
1. 吉田英史，佐藤研一，藤川拓朗，押方利郎，大山勝久

再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良効果の力学特性と環境安全性の検討

地盤工学会, 第9回環境地盤シンポジウム論文集, pp. 147-150, 2011, 10月.
# 再生半水石膏を用いた軟弱地盤改良効果の力学特性と環境安全性の検討

○吉田英史 $ ^{1} $ ・佐藤研一 $ ^{2} $ ・藤川拓朗 $ ^{2} $ ・押方利郎 $ ^{3} $ ・大山勝久 $ ^{4} $

$ ^{1} $ 福岡大学大学院・ $ ^{2} $ 福岡大学工学部・ $ ^{3} $ 福岡大学大牟田産学連携推進室・ $ ^{4} $ 福岡石膏ボードリサイクル研究会

### 1. はじめに

廃石膏ボードは、紙と石膏に分離・中間処理し、管理型最終処分場へと処分することが義務付けられている。しかし、処分場の容量不足や民間処分場の受入拒否などの問題から、廃石膏の有効利用が急務 $ ^{1} $ とされている。廃石膏ボードから得られる二水石膏を焼成して得られる半水石膏(以下再生半水石膏)は、水を加えると固化する性質があることから、現在この特徴を利用した地盤改良材としての有効利用技術の研究 $ ^{2} $ が進められている。一方、火力発電所から排出される石炭灰発生量は、年々増加傾向にあるが、セメント分野を中心として石炭灰排出量の90(%)以上が有効利用されている。しかしながら、建設工事の減少から新しい有効利用の分野の開発が望まれている。図-1に本研究のフローチャートを示す。本報告では、福岡市内で採取した博多粘土に固化材として再生半水石膏を、補助固化材として高炉セメントB種を、さらに長期強度・耐久性の向上のための助材として石炭灰を添加し、軟弱地盤の浅層混合処理の固化材料の開発を目的としている。特に、1)再生半水石膏の凝結硬化作用が発揮しない対象土含水比の検討、2)浅層混合処理の目標一軸強度 $ ^{3} $ を満足する補助固化材料の最低添加量と溶出特性の検討、3)長期的な強度発現を目的とした石炭灰を添加した場合の力学・溶出特性の把握に関する実験的検討を行い、実地盤への適用性の評価を行った結果について報告する。

図-1 本研究のフローチャート

### 2. 実験概要

### 2.1 実験試料

土質材料として福岡市内の現場で採取した博多粘土を用い、2mmふるいにて粒度調整したものを使用した。また、固化材としてIH式半水化装置(130℃～160℃で一定加熱)で焼成されたβ型再生半水石膏、補助固化材として高炉セメントB種を、さらに助材として長期強度の向上を目的とし石炭灰(JIS A6201-Ⅱ種)を使用した。図-2に各試料の粒径加積曲線を、表-1に物理特性を示す。図-2及び表-1より、博多粘土と石炭灰は粘土・シルト分、再生半水石膏は砂分で構成されていることが分かる。また、博多粘土は高有機質土であり、石炭灰は他の試料に比べ粒子密度が小さい事も分かる。一方、ふつ素溶出量に着目すると、博多粘土、再生半水石膏、石炭灰自体には、土壤環境基準値を大きく上回るふつ素が含有されていることが分かる。pHに着目すると、再生半水石膏は中性域にあり、中性固化材としての特徴を示していることが分かる。

### 2.2 実験方法

図-2 粒径加積曲線

表-1 物理特性

博多粘土	再生半水石膏	石炭灰
粒子密度ρs(g/cm³)	2.737	2.951	2.263
细粒分含有率Fe(%)	86.90	0.030	97.2
液性眼界wL(%)	79.65	-	-
塑性眼界wP(%)	30.94	-	-
塑性指数IP	48.71	-	-
强熟减量(%)	9.79	-	-
pH	8.08	7.46	9.93
F(mg/l)	1.21	5.94	3.41

表-2 配合条件(再生半水石膏)

上質試料	含水比w(%)	再生半水石膏B(kg/m³)	養生日数t(day)
博多粘土	65	50	3
70
75
80
85
90
95
100

固化材として高炉セメント B 種を混入させた配合表、表-4 に助材として石炭灰を混入させた配合表をそれぞれ示す。供試体については、安定処理土の締固めを行わない供試体作製方法 $ ^{4} $ (JGS 0821-2000)に準じて、直径 $ \phi5\times $ 高さ h10(cm)の塩ビ製モールドに打設した。翌日整形、翌々日に脱型し、ラップに包み 20℃ 一定の恒温室で所定日数養生させ、一軸圧縮試験 (JIS A 1216) を行った。ここで各々の安定材の添加量については、乾燥土 1m $ ^{3} $ に対する配合質量を示している。