【発明の詳細な説明】
この発明は潮沼、河川、港湾などに堆積するヘ
ドロの固化材に関する。
上記ヘドロは環境破壊の一つとして社会問題視
され、その固化方法の開発は急務である。
従来そのヘドロ固化方法としてヘドロ全体に固
化材を添加混合して固結一体化する方法がとられ
て来た。そのさいヘドロ固化用材料には生石灰系
固化材のほかセメント系固化材が多く採用され
た。
それは、このセメント系固化材が固化するさい
に生成するエントリガイトがヘドロ中の多量の水
を結晶水として取り込み、同時に重金属を比較的
よく封鎖する働きがあるからである。そのため普
通ポルトランドセメント、さらにはスラグの潜在
的水硬性を利用した高炉セメントあるいは、それ
らに石こうを配した固化材が用いられて来た。
しかしながら、これら従来の固化材はフミン酸
などの有機酸などを含むヘドロには固化能力が著
しく低下する。したがつて、港湾等において、工
期の制約を受ける改修工事などでは固化材の固化
効果の低下は工事進行上苦慮するところであり、
この点から短期材令強度が２Kgｆ／cm2と大きく、
長期材令強度の伸びが大きい固化材の開発が強く
望まれていた。
そこで本発明者らは従来の固化材の欠点を解消
できる固化材、すなわち短期材令強度の発現が大
きく、かつ、長期材令の強度の伸びの大きい固化
材を開発すべく鋭意研究した結果下記に述べるよ
うな構成の改良された固化材を完成した。
すなわち、この発明はスラグ及びセメントのブ
レーン比表面積がそれぞれ4600cm2／ｇ以上で、ス
ラグとセメントとが１：１から３：７の比からな
る組成物100重量部に対して、不溶性無水石こう
が11〜43重量部配合された組成物を主成分とする
ヘドロ用固化材である。
この発明に用いられるスラグとしては高炉水さ
い、高炉さい、転炉さい、あるいは電気炉さい等
の自硬性スラグがあげられる。セメントとしては
市販の普通、早強などの各種ポルトランドセメン
トあるいは前記セメントを製造するさいの中間製
品であるそれぞれのクリンカーも採用される。不
溶性無水石こうとしては各種化学工場からの副産
物として得られる石こうあるいは排煙脱硫石こう
等を通常の方法で加熱して得られる石こうであ
る。
この発明において、スラグとセメントは重量比
で１：１から３：７の割合で配合されていること
が肝要である。この配合割合内で固化材は最大強
度を発現し、それ以外では短期および長期材令と
もに約40％近く強度が低下し、望ましくない。
スラグ及びセメントの細かさは細かい程強度発
現性がよくなるのは一般のセメントと同傾向であ
るが、実験の結果、スラグの粉末度及びセメント
の粉末度とも固化材の効果を上げるためにそれぞ
れ4600cm2／ｇ以上であることが必要である。
前記セメントは市販品を用いた場合、粉砕しな
ければならないが、スラグおよびセメントを単独
に粉砕後、所定割合になるように混合する方法が
よく、もし両者を混合粉砕する場合には、セメン
トに比しスラグの方が粉砕されにくいので、混合
物の細かさの目標を5000cm2／ｇ以上にするのが望
ましい。なお、いずれの粉砕方法においても、ブ
レーン比表面積の最大値は7000cm2／ｇ程度にする
のが好ましく、それ以上に細かくしても強度への
効果は小さいので不経済である。
以上のようにして得られたスラグ、セメントの
混合物100重量部に対し前記不溶性無水石こうを
11〜43重量部配合させるのが最適である。
詳細な理由は不明であるが、この配合の場合水
和がすみやかに進行し、次第に緻密質構造に発展
するので、大きな早期材令強度が得られると同時
に長期材令強度の伸びも大きいものと思われる。
不溶性無水石こうを11重量部以下あるいは43重量
部以上に配合した場合、短期材令、長期材令いず
れも強度発現が小さく好ましくない。
上記不溶性無水石こうの細かさは特に限定され
るものではないが、好ましくは150μmふるい通過
分が80％以上である。
本発明の固化材製造に用いられる粉砕および混
合装置は所望の細かさが得られまた十分混合でき
る慣用の装置が使用できる。
本発明の固化材のヘドロに対する使用量は設計
強度目標によつて決められるが、対象となるヘド
ロの含水量や有機物含有量その他水和阻害要因の
存否によつても増減される。
一般的なヘドロの場合にはヘドロ100重量部に
対して、本発明の固化材を５〜30重量部添加し、
通常行なわれている方法で混合すれば殆んどの場
合所望の強度を有する改良地盤が得られる。
以上詳述のとおり本発明の固化材は容易に入手
できる材料を配合して得られる。この固化材はヘ
ドロ中の水を吸収し、多量のエトリンガイトを生
成することにより短期に高強度を発現しかつ長期
において著しい強度増進を示す。そのうえ、有機
物を多量に含有するヘドロをも容易に固化し、ま
たヘドロ中に含まれる重金属類も十分に封鎖する
能力を具備している。
したがつて本発明の固化材は従来固化し得なか
つたヘドロを固化し得るものである。
試験例
スラグ、セメントの細かさの早期強度への影響
について調べた。高炉水さいスラグと普通ポルト
ランドセメントをそれぞれ単独に粉砕して、高炉
水さいスラグについてはブレーン値で4040，
4500，5060，5480cm2／ｇ、ポルトランドセメント
についてはブレーン値で3990，4490，5090，
5520、cm2／ｇのものを得た。つぎに単独粉砕した
粉末度の異なるスラグおよびポルトランドセメン
トを組合わせ、各々の比が40：60となるように配
合し、この配合物100に対してフツ酸系不溶性無
水石こう20重量部を混合して16種の固化材を調整
した。得られた固化材を、予め東京都江東区の河
川より採取したヘドロ（含水率70％、強熱減量
18.9％）100重量部に対して10重量部添加混合し、
5φ×10hcmの大きさの型枠に成形し、３日間20℃
湿空中（湿度90％）で養生したのち、脱型した。
得られたそれぞれの供試体の一軸圧縮強度を測
定し、その結果を第１図に示す。
実施例 １〜５
ブレーン比表面積を5060cm2／ｇに粉砕した高炉
水さいスラグ及び同じく5090cm2／ｇに粉砕した普
通ポルトランドセメントを第１表に示す割合に配
合したそれぞれの組成物100重量部に、フツ酸系
不溶性無水石こうを同表に示す量にそれぞれ混合
して、５種類の固化材を得た。これら固化材を前
記試験例に用いたヘドロ100重量部に対し、10重
量部宛添加混合して、前記試験例に準じて成形
し、湿空中で材令３日、７日及び28日それぞれ養
生したのち、脱型し、各供試体について一軸圧縮
強度を測定し、得られた結果を同表に示す。
比較例 １〜４
セメントとして市販品の普通ポルトランドセメ
ント、及び通常の粉末度4000cm2／ｇに粉砕したス
ラグを第１表に示す割合に配合した以外は実施例
１〜５に準じて４種類の固化材を得、実施例１〜
５に準じて試験を行つた。得られた結果を同表に
示す。
その結果、実施例１〜５は比較例１〜４に比べ
て短期材令強度の発現が大きく、長期材令強度の
伸びも格段に大きいことが判つた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a material for solidifying sludge deposited in tidal marshes, rivers, ports, etc. The above-mentioned sludge is regarded as a social problem as one of environmental destruction, and there is an urgent need to develop a method for solidifying it. Conventionally, the method of solidifying the sludge has been to add and mix a solidifying agent to the entire sludge and solidify it into one piece. At that time, in addition to quicklime-based solidifying agents, cement-based solidifying agents were often used as sludge solidifying materials. This is because the entryite produced when this cementitious solidifying material solidifies takes in a large amount of water in the sludge as crystal water, and at the same time functions to sequester heavy metals relatively well. For this reason, ordinary Portland cement, blast furnace cement that takes advantage of the latent hydraulic properties of slag, and solidifying materials such as gypsum have been used. However, the solidifying ability of these conventional solidifying materials is significantly reduced when dealing with sludge containing organic acids such as humic acid. Therefore, in the case of renovation work such as at ports, etc., which is subject to construction period constraints, the reduction in the solidification effect of the solidification material is a problem in progress of the construction work.
From this point of view, the short-term material age strength is as high as 2Kgf/ cm2 ,
There was a strong desire to develop a solidified material with a large increase in long-term age strength. Therefore, the present inventors conducted intensive research to develop a solidifying material that can eliminate the drawbacks of conventional solidifying materials, that is, a solidifying material that has a large expression of short-term material strength and a large increase in long-term material strength. We have completed an improved solidification material with the structure described in . That is, in this invention, insoluble anhydrous gypsum is added to 100 parts by weight of a composition in which the Blaine specific surface areas of slag and cement are each 4600 cm 2 /g or more, and the ratio of slag and cement is from 1:1 to 3:7. This is a solidifying material for sludge whose main component is a composition containing 11 to 43 parts by weight. Examples of the slag used in the present invention include self-hardening slags such as blast furnace water slag, blast furnace slag, converter slag, and electric furnace slag. As the cement, various types of commercially available Portland cement such as ordinary and early-strength cement or clinker which is an intermediate product in the production of the above-mentioned cement can be used. Insoluble anhydrous gypsum is gypsum obtained as a by-product from various chemical factories or gypsum obtained by heating flue gas desulfurization gypsum or the like in a conventional manner. In this invention, it is important that the slag and cement be mixed in a weight ratio of 1:1 to 3:7. Within this mixing ratio, the solidified material exhibits its maximum strength; otherwise, the strength decreases by approximately 40% in both short-term and long-term ages, which is undesirable. The finer the fineness of slag and cement, the better the strength development, which is the same tendency as with general cement, but as a result of experiments, it was found that the fineness of slag and cement were each increased to 4600 cm to increase the effect of the solidifying agent. 2 /g or more. When using a commercially available cement, it must be crushed, but it is best to crush the slag and cement separately and then mix them in a predetermined ratio. In comparison, slag is more difficult to crush, so it is desirable to set the target fineness of the mixture to 5000 cm 2 /g or more. In any of the pulverization methods, it is preferable that the maximum value of the Blaine specific surface area is approximately 7000 cm 2 /g, and even if the pulverization is finer than that, the effect on strength will be small and it will be uneconomical. Add the insoluble anhydrous gypsum to 100 parts by weight of the slag and cement mixture obtained as above.
The optimum amount is 11 to 43 parts by weight. The detailed reason is unknown, but with this mixture, hydration progresses quickly and a dense structure gradually develops, resulting in a large early age strength and at the same time a large increase in long-term age strength. Seem.
When insoluble anhydrous gypsum is blended in an amount of 11 parts by weight or less or 43 parts by weight or more, the strength development is small in both short-term and long-term materials, which is not preferable. The fineness of the insoluble anhydrous gypsum is not particularly limited, but preferably 80% or more of it passes through a 150 μm sieve. As the crushing and mixing equipment used to produce the solidified material of the present invention, any conventional equipment that can obtain the desired fineness and mix thoroughly can be used. The amount of the solidifying material of the present invention to be used for sludge is determined by the design strength target, but is also increased or decreased depending on the water content, organic matter content, and presence or absence of hydration inhibiting factors of the sludge. In the case of general sludge, 5 to 30 parts by weight of the solidifying agent of the present invention is added to 100 parts by weight of sludge,
In most cases, improved soil having the desired strength can be obtained by mixing in a conventional manner. As detailed above, the solidifying material of the present invention is obtained by blending easily available materials. This solidifying material absorbs water in the sludge and produces a large amount of ettringite, thereby developing high strength in a short period of time and exhibiting a significant increase in strength over a long period of time. Furthermore, it has the ability to easily solidify even sludge containing a large amount of organic matter, and to sufficiently sequester heavy metals contained in the sludge. Therefore, the solidifying material of the present invention can solidify sludge that could not be solidified conventionally. Test example The influence of the fineness of slag and cement on early strength was investigated. Blast furnace slag slag and ordinary Portland cement are crushed separately, and blast furnace slag slag has a Blaine value of 4040.
4500, 5060, 5480cm 2 /g, Blaine value for Portland cement is 3990, 4490, 5090,
5520, cm 2 /g was obtained. Next, individually crushed slag and Portland cement of different fineness were combined and mixed in a ratio of 40:60, and 20 parts by weight of hydrofluoric acid-based insoluble anhydrous gypsum was mixed with 100 parts of this mixture. We prepared 16 types of solidifying materials. The obtained solidified material was mixed with sludge collected in advance from a river in Koto Ward, Tokyo (moisture content 70%, ignition loss).
18.9%) Add and mix 10 parts by weight to 100 parts by weight,
Form into a mold with a size of 5φ x 10hcm and store at 20℃ for 3 days.
After curing in humid air (90% humidity), it was demolded. The unconfined compressive strength of each of the specimens obtained was measured, and the results are shown in FIG. Examples 1 to 5 Blast furnace water slag pulverized to a Blaine specific surface area of 5060 cm 2 /g and ordinary Portland cement pulverized to a Blaine specific surface area of 5090 cm 2 /g were added to 100 parts by weight of each composition in the proportions shown in Table 1. and hydrofluoric acid-based insoluble anhydrous gypsum were mixed in the amounts shown in the same table to obtain five types of solidifying materials. 10 parts by weight of these solidifying materials were added to and mixed with 100 parts by weight of the sludge used in the above test example, molded according to the above test example, and cured in a humid atmosphere for 3 days, 7 days, and 28 days, respectively. After that, the mold was removed, and the unconfined compressive strength of each specimen was measured, and the results are shown in the same table. Comparative Examples 1 to 4 Four types of cement were prepared according to Examples 1 to 5, except that commercially available ordinary Portland cement and slag pulverized to a normal fineness of 4000 cm 2 /g were mixed in the proportions shown in Table 1. Obtain solidified material, Example 1~
The test was conducted according to 5. The results obtained are shown in the same table. As a result, it was found that in Examples 1 to 5, the development of short-term age strength was greater than in Comparative Examples 1 to 4, and the increase in long-term age strength was also significantly greater. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図面は高炉さいスラグ及び普通ポルトランドセ
メントのブレーン比表面積と一軸圧縮強度との関
係を示す。
The figure shows the relationship between Blaine specific surface area and unconfined compressive strength of blast furnace slag and ordinary Portland cement.