JP2000344556A - 土質系無機材料の製造方法および使用方法 - Google Patents
土質系無機材料の製造方法および使用方法Info
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】建設汚泥、浚渫泥などの泥土を処理し、強度が
高く、かつアルカリ溶出の少ない土木建材用、植生緑化
用等に利用できる土質系無機材料を製造、使用する方法
を提供する。 【解決手段】泥土を分散状態に乾燥し、これに水和物を
生成する無機粉末を混合し、この混合物に機械的エネル
ギー（衝撃力、摩擦力等）を加える。泥土は、シルトま
たは粘土の粉末を主体とするものであってもよい。水和
物を生成する無機粉末として、セメント（例えば、ポル
トランドセメント）、セメントに石灰石粉末および石膏
粉末のうちの少なくとも１種が混合されたもの、高炉水
砕スラグ微粉末を主成分とするものなどが使用できる。
使用に際しては、この土質系無機材料に水を加えて固化
すればよい。
高く、かつアルカリ溶出の少ない土木建材用、植生緑化
用等に利用できる土質系無機材料を製造、使用する方法
を提供する。 【解決手段】泥土を分散状態に乾燥し、これに水和物を
生成する無機粉末を混合し、この混合物に機械的エネル
ギー（衝撃力、摩擦力等）を加える。泥土は、シルトま
たは粘土の粉末を主体とするものであってもよい。水和
物を生成する無機粉末として、セメント（例えば、ポル
トランドセメント）、セメントに石灰石粉末および石膏
粉末のうちの少なくとも１種が混合されたもの、高炉水
砕スラグ微粉末を主成分とするものなどが使用できる。
使用に際しては、この土質系無機材料に水を加えて固化
すればよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設汚泥、浚渫泥
などの泥土（含水量の多寡により、泥水状のもの、泥土
状のもの等あるが、それらを含め、ここでは「泥土」と
記す）を処理して、土木建材用、植生緑化用等に利用で
きる土質系無機材料を製造する方法、およびその土質系
無機材料を使用する方法に関する。
などの泥土（含水量の多寡により、泥水状のもの、泥土
状のもの等あるが、それらを含め、ここでは「泥土」と
記す）を処理して、土木建材用、植生緑化用等に利用で
きる土質系無機材料を製造する方法、およびその土質系
無機材料を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トンネルの掘削工事、ビル工事等に伴い
水分を含んだ多量の建設汚泥が発生し、また、港湾工事
や湖沼の底土の浚渫等ではやはり水分を含んだ多量の浚
渫泥が排出される。その発生量は、年間千数百万トンに
及ぶ。
水分を含んだ多量の建設汚泥が発生し、また、港湾工事
や湖沼の底土の浚渫等ではやはり水分を含んだ多量の浚
渫泥が排出される。その発生量は、年間千数百万トンに
及ぶ。
【０００３】これらの泥土の殆どは、粒径が数十μｍの
水分を多量に含んだ微細粒であるため、ダンプ車に山積
みできず、また、人がその上を歩くこともできない難処
理物となっている。したがって、そのままでは再利用す
ることができず、従来、そのほとんどが産業廃棄物の汚
泥として埋立処分されてきた。しかしながら、わずかで
はあるが再生利用もなされており、特に近年、これら泥
土の再生利用技術の開発が各方面で積極的に進められつ
つある。
水分を多量に含んだ微細粒であるため、ダンプ車に山積
みできず、また、人がその上を歩くこともできない難処
理物となっている。したがって、そのままでは再利用す
ることができず、従来、そのほとんどが産業廃棄物の汚
泥として埋立処分されてきた。しかしながら、わずかで
はあるが再生利用もなされており、特に近年、これら泥
土の再生利用技術の開発が各方面で積極的に進められつ
つある。
【０００４】例えば、建設汚泥については、再生利用の
ための技術的な指針が建設省でまとめられており、土砂
分離、脱水処理、安定処理等についての技術的な標準が
示されており、泥土をある程度脱水して得た脱水ケーキ
を埋戻し材に適用したり、改良材により安定化させて盛
土に適用する方法等が検討されている。脱水処理方法と
して、遠心濾過（スクリューデカンタ）、加圧濾過（フ
ィルタープレス）、加圧絞り濾過（ロールプレス）、さ
らには高圧薄層脱水等種々の方式のものが適用し得る技
術としてあげられている。
ための技術的な指針が建設省でまとめられており、土砂
分離、脱水処理、安定処理等についての技術的な標準が
示されており、泥土をある程度脱水して得た脱水ケーキ
を埋戻し材に適用したり、改良材により安定化させて盛
土に適用する方法等が検討されている。脱水処理方法と
して、遠心濾過（スクリューデカンタ）、加圧濾過（フ
ィルタープレス）、加圧絞り濾過（ロールプレス）、さ
らには高圧薄層脱水等種々の方式のものが適用し得る技
術としてあげられている。
【０００５】前記の安定処理は改良材を混合して建設汚
泥の性状を化学的に改良する処理で、改良材には、セメ
ントおよびセメント系改良材、石灰（生石灰、消石灰）
および石灰系改良材等が適用されている。
泥の性状を化学的に改良する処理で、改良材には、セメ
ントおよびセメント系改良材、石灰（生石灰、消石灰）
および石灰系改良材等が適用されている。
【０００６】浚渫土についても、原泥槽で固形分が沈降
分離され、この沈降した泥状物がポンプで抜き出されて
脱水助剤が加えられた後、濃縮、脱水され、残土として
利用ないしは埋立処分されている。脱水ケーキに固化剤
が添加され、覆土として利用される場合もある。なお、
上記の濃縮および脱水等の工程で排出される処理水は凝
集沈澱、中和等の処理が施された後、放流される。
分離され、この沈降した泥状物がポンプで抜き出されて
脱水助剤が加えられた後、濃縮、脱水され、残土として
利用ないしは埋立処分されている。脱水ケーキに固化剤
が添加され、覆土として利用される場合もある。なお、
上記の濃縮および脱水等の工程で排出される処理水は凝
集沈澱、中和等の処理が施された後、放流される。
【０００７】その他、湖沼の環境浄化の必要性から行わ
れる浚渫においては、長期にわたって借用した広大な農
地に浚渫泥を排出し、数年をかけて自然乾燥する方法も
採られている。
れる浚渫においては、長期にわたって借用した広大な農
地に浚渫泥を排出し、数年をかけて自然乾燥する方法も
採られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいて、泥土の脱水処理で用いられるスクリューデカン
タやフィルタープレスによる脱水、ロールプレス脱水、
高圧薄層脱水等では、脱水時に泥土が固まり、粉末状に
はならないので、安定処理を行う際の改良材との均一混
合が困難である。したがって、前記の改良材を混合して
汚泥の性状を改良する処理によって得られる再生資材の
性能（強度）が低く、性能を高めようとすると改良剤を
大量に添加しなければならず、コスト高になる。また、
得られる再生土壌の強度自体にも限界があって、埋戻
し、盛土程度にしか使用できず、より付加価値の高い素
材を提供するには至っていない。
おいて、泥土の脱水処理で用いられるスクリューデカン
タやフィルタープレスによる脱水、ロールプレス脱水、
高圧薄層脱水等では、脱水時に泥土が固まり、粉末状に
はならないので、安定処理を行う際の改良材との均一混
合が困難である。したがって、前記の改良材を混合して
汚泥の性状を改良する処理によって得られる再生資材の
性能（強度）が低く、性能を高めようとすると改良剤を
大量に添加しなければならず、コスト高になる。また、
得られる再生土壌の強度自体にも限界があって、埋戻
し、盛土程度にしか使用できず、より付加価値の高い素
材を提供するには至っていない。
【０００９】さらに、従来の方法で固化した材料では、
使用中に水が浸透することによりセメントおよびセメン
ト系改良材、石灰（生石灰、消石灰）および石灰系改良
材等に含まれるカルシウム等のアルカリ成分が水中に溶
出するので、周囲がアルカリ性になる。例えば、ｐＨが
１２程度にまで上昇し、ｐＨ１０以下、望ましくはｐＨ
６．５〜８．５の状態が必要とされる農作物、樹林、草
花等の育成に悪影響を及ぼし、枯死させる場合も多いと
いう問題がある。
使用中に水が浸透することによりセメントおよびセメン
ト系改良材、石灰（生石灰、消石灰）および石灰系改良
材等に含まれるカルシウム等のアルカリ成分が水中に溶
出するので、周囲がアルカリ性になる。例えば、ｐＨが
１２程度にまで上昇し、ｐＨ１０以下、望ましくはｐＨ
６．５〜８．５の状態が必要とされる農作物、樹林、草
花等の育成に悪影響を及ぼし、枯死させる場合も多いと
いう問題がある。
【００１０】本発明は、建設汚泥、浚渫泥などの泥土の
再生利用を積極的に進めるための技術の一環として、こ
れら泥土を処理し、強度が高く、かつアルカリ溶出の少
ない（低アルカリ溶出の）土木建材用、植生緑化用等に
広く利用できる土質系無機材料を製造する方法、および
その使用方法を提供することを目的とする。
再生利用を積極的に進めるための技術の一環として、こ
れら泥土を処理し、強度が高く、かつアルカリ溶出の少
ない（低アルカリ溶出の）土木建材用、植生緑化用等に
広く利用できる土質系無機材料を製造する方法、および
その使用方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、建設汚
泥、浚渫泥などの多量の水分を含有する泥土を処理する
にあたり、泥土の事前処理について種々検討を重ねた。
その結果、泥土に、凝集粒が少なく、泥土の粒子が分散
した状態になるように乾燥処理を施し、さらに、固化材
（ここでは、改良材と称されるものも含む）、あるいは
透水性やｐＨの調整等の機能を付与するための添加材等
と混合した後、衝撃力等の機械的エネルギーを与えるこ
とにより、得られる製品（土質系無機材料）の性能（例
えば、強度）を著しく向上させ得ることを見いだした。
泥、浚渫泥などの多量の水分を含有する泥土を処理する
にあたり、泥土の事前処理について種々検討を重ねた。
その結果、泥土に、凝集粒が少なく、泥土の粒子が分散
した状態になるように乾燥処理を施し、さらに、固化材
（ここでは、改良材と称されるものも含む）、あるいは
透水性やｐＨの調整等の機能を付与するための添加材等
と混合した後、衝撃力等の機械的エネルギーを与えるこ
とにより、得られる製品（土質系無機材料）の性能（例
えば、強度）を著しく向上させ得ることを見いだした。
【００１２】物質に機械的エネルギーを加えることによ
りその物質の物理的化学的性質を変化させ、あるいは化
学反応を起こさせることが可能で、一般にメカノケミカ
ル反応として知られている。メカノケミカル反応によっ
て合成反応や分解反応を起こさせることも可能で、例え
ば、複数の金属粉末を混合した後、機械的エネルギーを
加えて合金を合成する方法はメカニカルアロイングと呼
ばれ、実用化もされている。また、アルミナを含む鉱物
にカルシウムを含有する無機材料を混合して水硬性物質
を得る方法についての発明がなされている（例えば、特
開平８−３３７４３号公報、特開平８−９１８３１号公
報参照）。
りその物質の物理的化学的性質を変化させ、あるいは化
学反応を起こさせることが可能で、一般にメカノケミカ
ル反応として知られている。メカノケミカル反応によっ
て合成反応や分解反応を起こさせることも可能で、例え
ば、複数の金属粉末を混合した後、機械的エネルギーを
加えて合金を合成する方法はメカニカルアロイングと呼
ばれ、実用化もされている。また、アルミナを含む鉱物
にカルシウムを含有する無機材料を混合して水硬性物質
を得る方法についての発明がなされている（例えば、特
開平８−３３７４３号公報、特開平８−９１８３１号公
報参照）。
【００１３】本発明は、このメカノケミカル反応を泥土
の処理（泥土と固化材その他の添加材との反応）に応用
したもので、その要旨は、下記（１）の土質系無機材料
の製造方法、および（２）のその使用方法にある。
の処理（泥土と固化材その他の添加材との反応）に応用
したもので、その要旨は、下記（１）の土質系無機材料
の製造方法、および（２）のその使用方法にある。
【００１４】（１）泥土を分散状態に乾燥し、これに水
和物を生成する無機粉末を混合し、この混合物に機械的
エネルギーを加える土質系無機材料の製造方法。
和物を生成する無機粉末を混合し、この混合物に機械的
エネルギーを加える土質系無機材料の製造方法。
【００１５】（２）上記（１）に記載の方法により製造
した土質系無機材料に水を加えて固化する土質系無機材
料の使用方法。
した土質系無機材料に水を加えて固化する土質系無機材
料の使用方法。
【００１６】泥土は、シルトまたは粘土の粉末を主体と
するものであってもよい。
するものであってもよい。
【００１７】水和物を生成する無機粉末として、セメン
ト（例えば、ポルトランドセメント）、または石灰石粉
末、または石灰石粉末に石膏粉末が混合されたもの、を
主成分とするもの、ならびに、高炉水砕スラグ微粉末を
主成分とするもの、または、高炉水砕スラグ微粉末と石
膏粉末および石灰石粉末を主成分とするものを用いるこ
とができる。
ト（例えば、ポルトランドセメント）、または石灰石粉
末、または石灰石粉末に石膏粉末が混合されたもの、を
主成分とするもの、ならびに、高炉水砕スラグ微粉末を
主成分とするもの、または、高炉水砕スラグ微粉末と石
膏粉末および石灰石粉末を主成分とするものを用いるこ
とができる。
【００１８】機械的エネルギーは、圧縮、衝撃、摩擦お
よびせん断のうちのいずれかまたは二つ以上の組み合わ
せによるものであればよい。
よびせん断のうちのいずれかまたは二つ以上の組み合わ
せによるものであればよい。
【００１９】ここで、「泥土」とは、前述したように、
トンネルの掘削工事やビル工事等の建設工事（浚渫を除
く）に伴い発生する水分の多い建設汚泥、港湾工事や湖
沼の底土の浚渫に伴い発生する浚渫泥、その他の泥土状
無機質粉をいう。さらに、特定の地域で発生する土（例
えば、沖縄県の「赤土」等）も「泥土」に含める。取り
扱いの際、水を加えることにより建設汚泥や浚渫泥に類
する性状を示すからである。
トンネルの掘削工事やビル工事等の建設工事（浚渫を除
く）に伴い発生する水分の多い建設汚泥、港湾工事や湖
沼の底土の浚渫に伴い発生する浚渫泥、その他の泥土状
無機質粉をいう。さらに、特定の地域で発生する土（例
えば、沖縄県の「赤土」等）も「泥土」に含める。取り
扱いの際、水を加えることにより建設汚泥や浚渫泥に類
する性状を示すからである。
【００２０】「シルトまたは粘土」とは、泥土から比較
的粒度の粗い礫、砂が除去されたもので、その殆どが粒
径７５μｍ以下の泥土をいう。なお、５μｍを超え７５
μｍまでがシルト、５μｍ以下が粘土である。また、７
５μｍを超え２ｍｍまでが砂であり、２ｍｍを超えるも
のが礫と呼ばれている。
的粒度の粗い礫、砂が除去されたもので、その殆どが粒
径７５μｍ以下の泥土をいう。なお、５μｍを超え７５
μｍまでがシルト、５μｍ以下が粘土である。また、７
５μｍを超え２ｍｍまでが砂であり、２ｍｍを超えるも
のが礫と呼ばれている。
【００２１】また、「泥土を分散状態に乾燥する」と
は、泥土の粒子が凝集せず、分散した状態になるように
乾燥処理を施すことをいう。具体的には、後述する乾燥
方法（パルスジェットエンジン、スプレードライヤーま
たは媒体流動層方式のドライヤー）により、水分含有量
を７０重量％（以下、「％」は「重量％」を意味する）
以下に乾燥することをいう。なお、泥土は、比較的粒度
の粗い礫、砂を除けばもともと微細な粒子から構成され
ており、泥土を分散状態に乾燥することによって微細粒
の泥土とすることができる。
は、泥土の粒子が凝集せず、分散した状態になるように
乾燥処理を施すことをいう。具体的には、後述する乾燥
方法（パルスジェットエンジン、スプレードライヤーま
たは媒体流動層方式のドライヤー）により、水分含有量
を７０重量％（以下、「％」は「重量％」を意味する）
以下に乾燥することをいう。なお、泥土は、比較的粒度
の粗い礫、砂を除けばもともと微細な粒子から構成され
ており、泥土を分散状態に乾燥することによって微細粒
の泥土とすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の土質系無機材料
の製造方法（以下、「本発明方法」ともいう）、および
その材料の使用方法を詳細に説明する。
の製造方法（以下、「本発明方法」ともいう）、および
その材料の使用方法を詳細に説明する。
【００２３】まず、分散状態に乾燥した泥土をベース材
として準備する。
として準備する。
【００２４】乾燥処理の方法は特に限定されない。しか
し、前述したように、従来、泥土の脱水処理で用いられ
ているスクリューデカンタやフィルタープレスによる脱
水、ロールプレス脱水、高圧薄層脱水等では、脱水時に
泥土が固まり、分散状態に乾燥することができず、粉末
状の泥土は得られない。
し、前述したように、従来、泥土の脱水処理で用いられ
ているスクリューデカンタやフィルタープレスによる脱
水、ロールプレス脱水、高圧薄層脱水等では、脱水時に
泥土が固まり、分散状態に乾燥することができず、粉末
状の泥土は得られない。
【００２５】推奨される方法の一つは、スラリー状の泥
土の流れに衝撃波を伴う熱風を吹き付けて水分を蒸発さ
せる方法で、例えば、パルスジェットエンジンを備えた
乾燥装置により実施することができる。この方法によれ
ば、水分の蒸発が著しく促進されるので、脱水工程を経
ることなく多量の水分を含有する泥土を、粒子が分散し
た状態で乾燥して、直接微細粒の泥土粉末にすることが
できる。
土の流れに衝撃波を伴う熱風を吹き付けて水分を蒸発さ
せる方法で、例えば、パルスジェットエンジンを備えた
乾燥装置により実施することができる。この方法によれ
ば、水分の蒸発が著しく促進されるので、脱水工程を経
ることなく多量の水分を含有する泥土を、粒子が分散し
た状態で乾燥して、直接微細粒の泥土粉末にすることが
できる。
【００２６】なお、この方法を実施するにあたっては、
泥土に、それに含まれる土粒子の平均粒径および形状に
応じて、泥土の含水比を適正含水比（すなわち、泥土中
での土粒子の分散状態が良好で、支障なく円滑に乾燥処
理に供することができる含水比で、あらかじめ求めてお
く）の範囲内に入るように調整する前処理を施す。
泥土に、それに含まれる土粒子の平均粒径および形状に
応じて、泥土の含水比を適正含水比（すなわち、泥土中
での土粒子の分散状態が良好で、支障なく円滑に乾燥処
理に供することができる含水比で、あらかじめ求めてお
く）の範囲内に入るように調整する前処理を施す。
【００２７】次いで、この含水比を調整した泥土の流れ
に衝撃波を伴う熱風を吹き付ける。泥土の流れを作るに
は、例えば、断面が円形または楕円形のノズルからスラ
リー状の泥土を連続的に流せばよい。ノズルを複数本使
用してもよいし、スリット状のノズルを用いて薄い帯状
の流れとしてもよい。
に衝撃波を伴う熱風を吹き付ける。泥土の流れを作るに
は、例えば、断面が円形または楕円形のノズルからスラ
リー状の泥土を連続的に流せばよい。ノズルを複数本使
用してもよいし、スリット状のノズルを用いて薄い帯状
の流れとしてもよい。
【００２８】泥土の流れに衝撃波を伴う熱風を吹き付け
ることによってスラリー状の泥土は吹き飛ばされ、同時
に衝撃波の作用によってスラリー中の水と土粒子がそれ
ぞれ細かく分散され、土粒子の内部の水分（液体）が粒
子の表面に滲み出すとともに衝撃波により飛ばされ、し
かも高温の気流中にあるので速やかに蒸発する。衝撃波
を伴う熱風の発生装置としてパルスジェットエンジンを
用い、泥土を含むスラリーをこのパルスジェットエンジ
ンの排気中に供給してやればよい。
ることによってスラリー状の泥土は吹き飛ばされ、同時
に衝撃波の作用によってスラリー中の水と土粒子がそれ
ぞれ細かく分散され、土粒子の内部の水分（液体）が粒
子の表面に滲み出すとともに衝撃波により飛ばされ、し
かも高温の気流中にあるので速やかに蒸発する。衝撃波
を伴う熱風の発生装置としてパルスジェットエンジンを
用い、泥土を含むスラリーをこのパルスジェットエンジ
ンの排気中に供給してやればよい。
【００２９】また、スプレードライヤー、または媒体流
動層方式のドライヤーを備えた乾燥装置により水分を蒸
発させる方法を用いてもよい。
動層方式のドライヤーを備えた乾燥装置により水分を蒸
発させる方法を用いてもよい。
【００３０】スプレードライヤーでは、スラリー状の泥
土が霧状で噴出され、そこに熱風が吹き付けられ、その
熱で泥土が乾燥される。また、媒体流動層方式のドライ
ヤーでは、流動層内に媒体（ボール）が存在しており、
供給されたスラリー状の泥土はボールによる解砕作用を
受けつつ熱風が有する熱で乾燥される。いずれの場合
も、スラリー状の泥土を、直接、粒子が分散した状態の
泥土粉末にすることができる。
土が霧状で噴出され、そこに熱風が吹き付けられ、その
熱で泥土が乾燥される。また、媒体流動層方式のドライ
ヤーでは、流動層内に媒体（ボール）が存在しており、
供給されたスラリー状の泥土はボールによる解砕作用を
受けつつ熱風が有する熱で乾燥される。いずれの場合
も、スラリー状の泥土を、直接、粒子が分散した状態の
泥土粉末にすることができる。
【００３１】泥土粉末の水分は、７０％以下とする。水
分が７０％を超えると、泥土が粘着性を有するようにな
って分散状態にならず、また、後述する水和反応に最適
な水分量への調整が困難となる。好ましくは５０％以
下、さらに好ましくは４０％以下である。
分が７０％を超えると、泥土が粘着性を有するようにな
って分散状態にならず、また、後述する水和反応に最適
な水分量への調整が困難となる。好ましくは５０％以
下、さらに好ましくは４０％以下である。
【００３２】泥土は、シルトまたは粘土を主体とするも
のであってもよい。泥土から分離された砂や礫は土木・
建設材料として有効利用しやすく、現在でも篩等で分級
した後、比較的よく利用されているが、分離後に残った
シルトや粘土は再利用しにくく、廃棄処分されているの
で、泥土がシルトまたは粘土を主体とするものであれ
ば、泥土の再生利用を促進する上での重要性は特に大き
い。なお、「シルトや粘土を主体とするもの」とは、シ
ルトや粘土が５０％以上含まれる泥土をいう。
のであってもよい。泥土から分離された砂や礫は土木・
建設材料として有効利用しやすく、現在でも篩等で分級
した後、比較的よく利用されているが、分離後に残った
シルトや粘土は再利用しにくく、廃棄処分されているの
で、泥土がシルトまたは粘土を主体とするものであれ
ば、泥土の再生利用を促進する上での重要性は特に大き
い。なお、「シルトや粘土を主体とするもの」とは、シ
ルトや粘土が５０％以上含まれる泥土をいう。
【００３３】このようにして得られる分散状態に乾燥し
たベース材としての泥土に、水和物を生成する無機粉末
を混合する。
たベース材としての泥土に、水和物を生成する無機粉末
を混合する。
【００３４】水和物を生成する無機粉末は、微細粒の泥
土に添加し、水を加えて混合することによって、水と反
応して水和物を生成し、泥土を固化する機能を有してお
り、前記のように、セメント、または石灰石粉末、また
は石灰石粉末に石膏粉末が混合されたもの、を主成分と
するものが使用できる。これらの無機粉末は従来から泥
土の固化に使用されているものであるが、本発明方法に
用いると、従来の固化方法に用いた場合に比べ著しい効
果が認められる。
土に添加し、水を加えて混合することによって、水と反
応して水和物を生成し、泥土を固化する機能を有してお
り、前記のように、セメント、または石灰石粉末、また
は石灰石粉末に石膏粉末が混合されたもの、を主成分と
するものが使用できる。これらの無機粉末は従来から泥
土の固化に使用されているものであるが、本発明方法に
用いると、従来の固化方法に用いた場合に比べ著しい効
果が認められる。
【００３５】また、水和物を生成する無機粉末として、
高炉水砕スラグ微粉末を主成分とするもの、または、高
炉水砕スラグ微粉末と石膏粉末および石灰石粉末を主成
分とするものを使用するのが望ましい。
高炉水砕スラグ微粉末を主成分とするもの、または、高
炉水砕スラグ微粉末と石膏粉末および石灰石粉末を主成
分とするものを使用するのが望ましい。
【００３６】高炉水砕スラグ微粉末は優れた水硬性を有
しており、長期強度が高い。また、ポルトランドセメン
トは、石灰石、粘土、珪石等の原料を微粉砕し、焼成し
て水硬性を有する鉱物相（珪酸カルシウム等）とした
後、再度微粉砕したものであるのに対し、高炉水砕スラ
グ微粉末は銑鉄製造時に生成する副産物である溶融状態
の高炉スラグを水砕処理し、得られる水砕スラグを微粉
砕したもので、ポルトランドセメントなどに比べ著しく
安価だからである。
しており、長期強度が高い。また、ポルトランドセメン
トは、石灰石、粘土、珪石等の原料を微粉砕し、焼成し
て水硬性を有する鉱物相（珪酸カルシウム等）とした
後、再度微粉砕したものであるのに対し、高炉水砕スラ
グ微粉末は銑鉄製造時に生成する副産物である溶融状態
の高炉スラグを水砕処理し、得られる水砕スラグを微粉
砕したもので、ポルトランドセメントなどに比べ著しく
安価だからである。
【００３７】高炉水砕スラグ微粉末を単独で固化材とし
て用いてもよいし、それを主成分として、すなわち、少
なくとも５０％は高炉水砕スラグ粉末とし、他に石膏
（二水石膏）や石灰（生石灰）の粉末を混合したもので
もよい。排煙脱硫設備から排出される二水石膏や、石灰
焼成キルンからダストとして排出される石灰粉が使用で
きるので、安価で、強度も高く、望ましい固化材であ
る。
て用いてもよいし、それを主成分として、すなわち、少
なくとも５０％は高炉水砕スラグ粉末とし、他に石膏
（二水石膏）や石灰（生石灰）の粉末を混合したもので
もよい。排煙脱硫設備から排出される二水石膏や、石灰
焼成キルンからダストとして排出される石灰粉が使用で
きるので、安価で、強度も高く、望ましい固化材であ
る。
【００３８】用いる固化材、および土質系無機材料への
混合量は、得られる土質系無機材料の用途に応じて適宜
定めればよい。
混合量は、得られる土質系無機材料の用途に応じて適宜
定めればよい。
【００３９】なお、上記の固化材に加え、中和材および
通気材のうちの少なくとも１種を添加してもよい。後述
するように、本発明の土質系無機材料はアルカリの溶出
が少ないが、中和材（例えば、酸性土壌、乾燥した泥土
粉末にあらかじめ含浸させた硫酸など）を添加すること
により完全に中和することが可能となる。また、用いた
土質系無機材料の透水性が低く、水はけが悪いため、植
物の生育その他に支障をきたす場合も起こりうるが、通
気材（例えば、多孔質のゼオライト等）をあらかじめ混
合しておけば、これらの悪影響を防止あるいは緩和する
ことができる。
通気材のうちの少なくとも１種を添加してもよい。後述
するように、本発明の土質系無機材料はアルカリの溶出
が少ないが、中和材（例えば、酸性土壌、乾燥した泥土
粉末にあらかじめ含浸させた硫酸など）を添加すること
により完全に中和することが可能となる。また、用いた
土質系無機材料の透水性が低く、水はけが悪いため、植
物の生育その他に支障をきたす場合も起こりうるが、通
気材（例えば、多孔質のゼオライト等）をあらかじめ混
合しておけば、これらの悪影響を防止あるいは緩和する
ことができる。
【００４０】混合方法は、特に限定されない。粉体用の
一般的な各種のブレンダー、ミキサーが使用できる。泥
土は分散状態に乾燥された泥土粉末になっているので、
容易に均一混合が可能である上に、この後の機械的エネ
ルギーを加える工程で使用する装置自体に混合効果があ
るので、この混合工程ではある程度均一に混合されてい
ればよい。
一般的な各種のブレンダー、ミキサーが使用できる。泥
土は分散状態に乾燥された泥土粉末になっているので、
容易に均一混合が可能である上に、この後の機械的エネ
ルギーを加える工程で使用する装置自体に混合効果があ
るので、この混合工程ではある程度均一に混合されてい
ればよい。
【００４１】その後、泥土と水和物を生成する無機粉末
との混合物に機械的エネルギーを加える処理（メカノケ
ミカル処理）を施して土質系無機材料を製造する。
との混合物に機械的エネルギーを加える処理（メカノケ
ミカル処理）を施して土質系無機材料を製造する。
【００４２】機械的エネルギーは、通常、上記の混合物
に圧縮力、衝撃力、摩擦力およびせん断力等を作用させ
ることにより与える。それらの力のうちのいずれかまた
は二つ以上が組み合わさった力を作用させればよい。
に圧縮力、衝撃力、摩擦力およびせん断力等を作用させ
ることにより与える。それらの力のうちのいずれかまた
は二つ以上が組み合わさった力を作用させればよい。
【００４３】そのための方法または装置としては、比較
的強力なエネルギーを与えることができるボールミル、
遊星ボールミル、アトライター等が適している。これら
の多くはボールが内部に充填された装置で、装置全体を
高速で回転させることにより、粉末の混合と粉末への機
械的エネルギーの付与（伝達）が行われる。
的強力なエネルギーを与えることができるボールミル、
遊星ボールミル、アトライター等が適している。これら
の多くはボールが内部に充填された装置で、装置全体を
高速で回転させることにより、粉末の混合と粉末への機
械的エネルギーの付与（伝達）が行われる。
【００４４】例えば、ボールミルを使用した場合、本発
明方法で処理の対象としている泥土では、回転数を数百
ｒｐｍとし、数時間処理すれば、メカノケミカル反応が
生起する。
明方法で処理の対象としている泥土では、回転数を数百
ｒｐｍとし、数時間処理すれば、メカノケミカル反応が
生起する。
【００４５】ここで、本発明方法により土質系無機材料
を製造するに際し、泥土を分散状態に乾燥することの必
要性、および泥土と水和物を生成する無機粉末（水和性
無機粉末）との混合物に機械的エネルギーを加える理由
について述べる。
を製造するに際し、泥土を分散状態に乾燥することの必
要性、および泥土と水和物を生成する無機粉末（水和性
無機粉末）との混合物に機械的エネルギーを加える理由
について述べる。
【００４６】（１）泥土を分散状態に乾燥する必要性 ａ．均一混合効果 泥土を構成する粒子が微細になると、粒子の外側にある
程度の水分が存在することによって粒子間の吸着力が強
くなり、外力を加えても分散しにくくなる。この傾向
は、泥土がシルトや粘土を主体とするものである場合、
特に著しい。
程度の水分が存在することによって粒子間の吸着力が強
くなり、外力を加えても分散しにくくなる。この傾向
は、泥土がシルトや粘土を主体とするものである場合、
特に著しい。
【００４７】従来の、例えばフィルタープレス等の機械
脱水機で多量の水分を含む泥土を強制脱水すると、ある
程度は水分を除去できるが水分８０％程度が限度で、泥
土の粒子は凝集している。この脱水後の泥土に固化材を
添加した後、それを均一に混合するには、かなりの機械
的エネルギーを必要とする。しかも、均一混合性を保証
できない。
脱水機で多量の水分を含む泥土を強制脱水すると、ある
程度は水分を除去できるが水分８０％程度が限度で、泥
土の粒子は凝集している。この脱水後の泥土に固化材を
添加した後、それを均一に混合するには、かなりの機械
的エネルギーを必要とする。しかも、均一混合性を保証
できない。
【００４８】一方、分散状態に乾燥された泥土は微細粒
の泥土の粉末になっているので、容易に、かつ均一に混
合することができる。この均一混合性は、水和反応のよ
うに、各粒子間で反応が起こることが必要とされる場
合、極めて重要で、強度の発現に対する支配的要因とな
る。
の泥土の粉末になっているので、容易に、かつ均一に混
合することができる。この均一混合性は、水和反応のよ
うに、各粒子間で反応が起こることが必要とされる場
合、極めて重要で、強度の発現に対する支配的要因とな
る。
【００４９】ｂ．水分調整効果 分散状態に乾燥された泥土への水和物性無機粉末の混合
の目的は、この無機粉末の水和反応を利用して水和物を
生成させ、それと乾燥された泥土とを一体化させて固め
ることにあるが、泥土を乾燥することによって、土質系
無機材料に加える水分を水和反応に最適な水分量に調整
することが可能になり、得られる土質系無機材料の性能
（強度）を向上させることができる。
の目的は、この無機粉末の水和反応を利用して水和物を
生成させ、それと乾燥された泥土とを一体化させて固め
ることにあるが、泥土を乾燥することによって、土質系
無機材料に加える水分を水和反応に最適な水分量に調整
することが可能になり、得られる土質系無機材料の性能
（強度）を向上させることができる。
【００５０】すなわち、泥土の乾燥が不十分で、余分な
水分が含まれていると、それに水を加えて固化したと
き、余分な水分の存在部分は、固化後の自然乾燥により
空孔となって残り、構造欠陥となるので、構造体として
の強度が低下するが、本発明の土質系無機材料において
は水分を最適水分量に調整し得るので、そのような強度
低下は起こらない。
水分が含まれていると、それに水を加えて固化したと
き、余分な水分の存在部分は、固化後の自然乾燥により
空孔となって残り、構造欠陥となるので、構造体として
の強度が低下するが、本発明の土質系無機材料において
は水分を最適水分量に調整し得るので、そのような強度
低下は起こらない。
【００５１】（２）上記混合物に機械的エネルギーを加
える理由 泥土および水和性無機粉末の粒子が機械的エネルギーで
物理的に引きちぎられ、活性の高い分子面ができるの
で、水和等の反応が生じやすい活性化された状態にな
る。したがって、得られる土質系無機材料に水を加える
と、機械的エネルギーを与えない場合に比べて水和反応
が著しく促進され、土質系無機材料の性能（強度）の向
上効果が大きい。また、水和反応が促進され、強固に固
化される結果、アルカリの溶出が抑えられる。
える理由 泥土および水和性無機粉末の粒子が機械的エネルギーで
物理的に引きちぎられ、活性の高い分子面ができるの
で、水和等の反応が生じやすい活性化された状態にな
る。したがって、得られる土質系無機材料に水を加える
と、機械的エネルギーを与えない場合に比べて水和反応
が著しく促進され、土質系無機材料の性能（強度）の向
上効果が大きい。また、水和反応が促進され、強固に固
化される結果、アルカリの溶出が抑えられる。
【００５２】上述した本発明方法により得られる土質系
無機材料を使用するに際しては、この材料を現地へ運搬
した後、必要な水分を添加して成形し、通常の方法に準
じて養生するか、または、水分を添加する前にこの材料
を成形し、その後必要な水分を添加し、養生すればよ
い。これにより強度等の機能が発現する。
無機材料を使用するに際しては、この材料を現地へ運搬
した後、必要な水分を添加して成形し、通常の方法に準
じて養生するか、または、水分を添加する前にこの材料
を成形し、その後必要な水分を添加し、養生すればよ
い。これにより強度等の機能が発現する。
【００５３】水分の添加量は、土質系無機材料中の固化
材の含有（配合）割合、固化材および無機材料の粒度、
種類等によって異なるが、少なすぎても強度は発現せ
ず、多すぎても強度が下がる。少なすぎる場合は、水和
反応が十分に進行せず、多すぎる場合は、余分な水分が
最終的には蒸発、脱水するが、その余分な水分が存在し
ていた部分が空孔となって残り、構造体としての強度が
低下するからである。
材の含有（配合）割合、固化材および無機材料の粒度、
種類等によって異なるが、少なすぎても強度は発現せ
ず、多すぎても強度が下がる。少なすぎる場合は、水和
反応が十分に進行せず、多すぎる場合は、余分な水分が
最終的には蒸発、脱水するが、その余分な水分が存在し
ていた部分が空孔となって残り、構造体としての強度が
低下するからである。
【００５４】上述した本発明方法によれば、建設汚泥、
港湾工事や湖沼の底土の浚渫に伴い発生する浚渫泥、ダ
ム堆積土砂（流入土砂、沈澱泥）等の泥土、その他の泥
土状無機質粉を、強度が高く、かつアルカリ溶出の少な
い土質系無機材料とすることができる。この土質系無機
材料は、河川堤防の基盤材、川床改良材、路床材、路盤
材等の他、ビル建設の基礎材、橋梁の基礎材、地下埋設
物の沈下防止材等、より高強度が必要とされる土木建材
用、あるいはまた、植生緑化用等の用途に好適である。
なお、泥土に多量に含まれている水分が除去されている
ので、輸送コストを大幅に低減できるという利点も有し
ている。
港湾工事や湖沼の底土の浚渫に伴い発生する浚渫泥、ダ
ム堆積土砂（流入土砂、沈澱泥）等の泥土、その他の泥
土状無機質粉を、強度が高く、かつアルカリ溶出の少な
い土質系無機材料とすることができる。この土質系無機
材料は、河川堤防の基盤材、川床改良材、路床材、路盤
材等の他、ビル建設の基礎材、橋梁の基礎材、地下埋設
物の沈下防止材等、より高強度が必要とされる土木建材
用、あるいはまた、植生緑化用等の用途に好適である。
なお、泥土に多量に含まれている水分が除去されている
ので、輸送コストを大幅に低減できるという利点も有し
ている。
【００５５】この本発明方法により得られる土質系無機
材料は、使用に際し、水を加えるだけでよい。
材料は、使用に際し、水を加えるだけでよい。
【００５６】
【実施例】湖沼の浚渫の際に発生した泥土をパルスジェ
ットエンジンを備えた乾燥装置（乾燥能力：２０ｋｇ／
ｈ）で乾燥し、得られた泥土の粉末に、高炉水砕スラグ
微粉末（約４０００ブレーン）、排煙脱硫設備から排出
された二水石膏および石灰焼成キルンのダストである石
灰粉からなる水和物を生成する無機粉末（固化材）を混
合した。なお、泥土粉末、高炉水砕スラグ微粉末、石膏
および石灰粉の混合比率は、それぞれ水分を除く固形分
重量で、５０％、３５％、７．５％および７．５％とし
た。
ットエンジンを備えた乾燥装置（乾燥能力：２０ｋｇ／
ｈ）で乾燥し、得られた泥土の粉末に、高炉水砕スラグ
微粉末（約４０００ブレーン）、排煙脱硫設備から排出
された二水石膏および石灰焼成キルンのダストである石
灰粉からなる水和物を生成する無機粉末（固化材）を混
合した。なお、泥土粉末、高炉水砕スラグ微粉末、石膏
および石灰粉の混合比率は、それぞれ水分を除く固形分
重量で、５０％、３５％、７．５％および７．５％とし
た。
【００５７】この混合物に、ボールミル（処理能力：１
０ｋｇ／ｃｈａｒｇｅ）により５００ｒｐｍで２時間の
メカノケミカル処理を施して機械的エネルギーを与え、
土質系無機材料を製造した。
０ｋｇ／ｃｈａｒｇｅ）により５００ｒｐｍで２時間の
メカノケミカル処理を施して機械的エネルギーを与え、
土質系無機材料を製造した。
【００５８】なお、比較のために、乾燥処理のみ行い、
メカノケミカル処理を行わない材料（乾燥処理のみの材
料）を得た。
メカノケミカル処理を行わない材料（乾燥処理のみの材
料）を得た。
【００５９】用いた泥土（原泥）の特性を表１に示す。
また、乾燥処理にあたって、原泥の含水比を調整して得
た原料スラリーの特性を表２に、原料スラリーの乾燥条
件を表３に示す。なお、原泥の含水比の調整は、湖沼の
浚渫の際に発生した泥土について適正含水比の範囲を求
め、その範囲内に入るように行った。
また、乾燥処理にあたって、原泥の含水比を調整して得
た原料スラリーの特性を表２に、原料スラリーの乾燥条
件を表３に示す。なお、原泥の含水比の調整は、湖沼の
浚渫の際に発生した泥土について適正含水比の範囲を求
め、その範囲内に入るように行った。
【００６０】得られた乾燥処理後の泥土の性状（水分含
有量）は表４に示すとおりであった。なお、表４におい
て、用いた乾燥設備の粉末乾燥室の直下に取り付けられ
た回収槽で回収された乾燥粉末の水分含有量を「粉末乾
燥室」の欄に、また、粉末乾燥室に隣接して取り付けら
れたサイクロンで回収された乾燥粉末の水分含有量を
「サイクロン」の欄に示した。
有量）は表４に示すとおりであった。なお、表４におい
て、用いた乾燥設備の粉末乾燥室の直下に取り付けられ
た回収槽で回収された乾燥粉末の水分含有量を「粉末乾
燥室」の欄に、また、粉末乾燥室に隣接して取り付けら
れたサイクロンで回収された乾燥粉末の水分含有量を
「サイクロン」の欄に示した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
【表３】
【００６４】
【表４】
【００６５】上記本発明方法により得られた土質系無機
材料、および乾燥処理のみを施した材料に対し、それぞ
れ水分含有量が５５％になるように水を加え、ＪＩＳ
Ａ１２１６に規定される方法に準じて一軸圧縮強度を測
定した。さらに、土壌汚染の分析等で用いられている方
法、すなわち、固化後の試料を粒径１ｍｍ以下に粉砕し
た後、水に浸漬してｐＨの変化を測定する方法により溶
出アルカリ量（ｐＨ）を求めた。
材料、および乾燥処理のみを施した材料に対し、それぞ
れ水分含有量が５５％になるように水を加え、ＪＩＳ
Ａ１２１６に規定される方法に準じて一軸圧縮強度を測
定した。さらに、土壌汚染の分析等で用いられている方
法、すなわち、固化後の試料を粒径１ｍｍ以下に粉砕し
た後、水に浸漬してｐＨの変化を測定する方法により溶
出アルカリ量（ｐＨ）を求めた。
【００６６】測定結果を表５に示す。この結果から明ら
かなように、本発明方法により得られた土質系無機材料
では、乾燥処理のみの材料に比べて、強度が著しく高
く、溶出アルカリ量も顕著に低下した。
かなように、本発明方法により得られた土質系無機材料
では、乾燥処理のみの材料に比べて、強度が著しく高
く、溶出アルカリ量も顕著に低下した。
【００６７】
【表５】
【００６８】
【発明の効果】本発明方法によれば、建設汚泥、浚渫泥
などの泥土を、強度が高くかつアルカリ溶出の少ない、
土木建材用、植生緑化用等の用途に好適な土質系無機材
料とすることができる。また、泥土に多量に含まれてい
る水分が除去されているので、輸送コストを大幅に低減
できるという利点も有している。この土質系無機材料
は、使用に際し、水を加えるだけでよい。
などの泥土を、強度が高くかつアルカリ溶出の少ない、
土木建材用、植生緑化用等の用途に好適な土質系無機材
料とすることができる。また、泥土に多量に含まれてい
る水分が除去されているので、輸送コストを大幅に低減
できるという利点も有している。この土質系無機材料
は、使用に際し、水を加えるだけでよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｆターム(参考） 4D004 AA32 BA02 CA15 CA42 CA45 CB36 CB50 CC11 CC13 DA03 DA10 4H026 CA01 CA02 CA04 CA05 CC06
Claims (2)
- 【請求項１】泥土を分散状態に乾燥し、これに水和物を
生成する無機粉末を混合し、この混合物に機械的エネル
ギーを加えることを特徴とする土質系無機材料の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法により製造した土質
系無機材料に水を加えて固化することを特徴とする土質
系無機材料の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15431399A JP4375586B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 土質系無機材料の製造方法および使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15431399A JP4375586B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 土質系無機材料の製造方法および使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000344556A true JP2000344556A (ja) | 2000-12-12 |
| JP4375586B2 JP4375586B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=15581398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15431399A Expired - Fee Related JP4375586B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 土質系無機材料の製造方法および使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4375586B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002320954A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Onoda Chemico Co Ltd | 重金属汚染土壌の重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法 |
| CN103817140A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 韩洪波 | 一种简便的垃圾水选方法 |
| KR101620759B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-05-13 | 주식회사 포스코 | 콘크리트용 잔골재 및 이의 제조방법 |
-
1999
- 1999-06-01 JP JP15431399A patent/JP4375586B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002320954A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Onoda Chemico Co Ltd | 重金属汚染土壌の重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法 |
| CN103817140A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 韩洪波 | 一种简便的垃圾水选方法 |
| KR101620759B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-05-13 | 주식회사 포스코 | 콘크리트용 잔골재 및 이의 제조방법 |
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|---|---|
| JP4375586B2 (ja) | 2009-12-02 |
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