JPH09100470A - 土壌の硬化方法 - Google Patents

土壌の硬化方法

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JPH09100470A
JPH09100470A JP15104396A JP15104396A JPH09100470A JP H09100470 A JPH09100470 A JP H09100470A JP 15104396 A JP15104396 A JP 15104396A JP 15104396 A JP15104396 A JP 15104396A JP H09100470 A JPH09100470 A JP H09100470A
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JP
Japan
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soil
slag
alumina
blast furnace
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JP15104396A
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Hideo Ide
秀夫 井出
Hiromitsu Moridera
弘充 森寺
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00732Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鋼・溶銑予備処理スラグその他を用いて、
高含水率の軟弱土壌を安価で確実に硬化させる。 【解決手段】 水分を含む土壌に、最大粒径が3〜50
mmの範囲に入るように破砕した製鋼スラグ及び/または
溶銑予備処理スラグを配合後の総乾燥重量に対し15〜
65重量%、高炉水砕微粉末を0.5〜5重量%、石膏
を0.5〜10重量%、石炭灰を1〜10重量%、アル
ミナ系物質を1〜10重量%配合して前記土壌を硬化さ
せることにより高価なセメント、石灰、アルミナ含有粘
土鉱物を使わずに、主に産業廃棄物を利用して土壌を硬
化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼・溶銑予備処
理スラグその他を用いて土壌を安価で確実に硬化させる
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に製鋼・溶銑予備処理スラグ(以下
でスラグを略す)は、スラグ中に石灰が遊離した形(以
下で遊離CaOと称す)で残存しているため、そのまま
の形で道路材、土木用材などに利用した場合、遊離Ca
Oの水酸化、炭酸化により膨張が起こることが知られて
いる。そこで、現在はスラグを自然冷却し、破砕した
後、屋外で山積みするかあるいは人為的に水蒸気と接触
させることにより遊離CaOを安定化させることが一般
的に行われている。一方、スラグ中の遊離CaOを利用
して硬化性を発現させることも行われている。例えば、
特公平3−27597号公報に開示されるように溶銑予
備処理スラグに石膏、石灰、セメントクリンカー、ポル
トランドセメント、高炉セメント、高炉水砕、石炭灰の
1種または2種以上を混ぜてブレーン値が3000〜4
500m2 /gとなるように粉砕したものをダスト、汚
泥または焼却灰の固化材として利用する方法がある。ま
た、特開昭52−56709号公報には製鋼スラグ中の
石灰ではなく、石灰そのものと石膏およびアルミナ含有
反応性粘土鉱物を組み合わせて埋戻し土を安定化処理す
る方法が開示されている。
【0003】更に、含水率が高く軟弱な土壌を硬化させ
る方法として、現在ソイルセメントが用いられる場合も
あるが、ソイルセメントは一般に高価である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、安価な方
法として特公平3−27597号公報に開示された方法
を検討し、溶銑予備処理スラグ、石膏、高炉セメントを
用いて土壌の硬化を試みたが、ブレーン値が3000〜
4500m2 /gになるように粉砕するため、粉砕コス
トが高くなること、またアルミナの少ない土壌ではエト
リンガイトの生成が少なく十分な硬化性が得られない、
などの問題があった。次に、特開昭52−56709号
公報に開示された方法も検討したが、石灰そのものは高
価であることやアルミナ含有反応性粘土鉱物はセメント
や陶磁器の原料として重要であり、現在良質のものは枯
渇しつつあるという問題があった。
【0005】本発明はこれらの問題を解決し、スラグや
石炭灰のような産業廃棄物を主体として土壌を安価で確
実に硬化させることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するもので、水分を含む土壌に、製鋼スラグ及び/
または溶銑予備処理スラグ、高炉水砕微粉末、石膏、石
炭灰およびアルミナ系物質を配合して硬化させることを
特徴とする。具体的には、水分を含む土壌に、最大粒径
が3〜50mmの範囲に入るように破砕した製鋼スラグ及
び/または溶銑予備処理スラグを配合後の総乾燥重量に
対し15〜65重量%、高炉水砕微粉末を0.5〜5重
量%、石膏を0.5〜10重量%、石炭灰を1〜10重
量%、アルミナ系物質を1〜10重量%配合して前記土
壌を硬化させることを要旨とする。
【0007】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。転炉や混銑車
などで発生した製鋼スラグ及び/または溶銑予備処理ス
ラグを冷却・凝固させ最大粒径が3〜50mmの範囲に入
るように破砕機等で破砕する。次に沼地や浚渫汚泥など
含水率が約30%以上の高含水率で軟弱な土壌に、配合
後の総乾燥重量に対し製鋼スラグ及び/または溶銑予備
処理スラグを15〜65重量%、高炉水砕微粉末を0.
5〜5重量%、石膏を0.5〜10重量%、石炭灰を1
〜10重量%、アルミナ系物質を1〜10重量%配合し
て硬化させる。このとき、スラグからCaO、高炉水砕
微粉末からSiO2 、石膏からCaSO4 、アルミナ系
物質からAl23 が溶出し、水中で反応してケイ酸カ
ルシウム水和物やエトリンガイトという化合物を生成す
る。その際の化学反応式は次のとおりである。 1)…xCaO+ySiO2 +zH2 O→xCaO・ySiO2 ・zH2 O 2)…3CaO+Al23 +3CaSO4 +32H2 O→3CaO・Al2 3 ・3CaSO4 ・32H2 O ケイ酸カルシウム水和物やエトリンガイトは不溶性であ
り、これらの化合物が水を結晶水として取り込みながら
固体として析出し、空間に占める固体の割合が増加する
ことにより硬化性が発現する。ケイ酸カルシウム水和物
やエトリンガイトを積極的に生成させるには、CaO,
CaSO4 ,H2 OとともにSiO2 とAl23 を供
給する必要がある。本発明ではSiO2 源として反応性
の高い高炉水砕微粉末、Al23 源としてAl23
の溶出量が多いアルミナ系物質を用いている。石炭灰の
機能は、各材料を混合する際の分散性の向上である。石
炭灰は平均粒径15μm程度で球状に近い粒子が多く含
まれる。これにより集塊状となっている土壌のフロック
構造に進入して、CaO,CaSO4 ,H2 O,SiO
2 ,Al23 などの化学種が拡散するスペースを増加
させる。スラグの最大粒径が3〜50mmの範囲に入るよ
うに破砕するのは、3mm未満では破砕コストが高くな
る。50mmを越えると土壌との均一な混合が困難になり
十分な硬化性が得られない。スラグの配合量を15〜6
5重量%とするのは、15重量%未満ではCaOが不足
し、ケイ酸カルシウム水和物やエトリンガイトが十分に
生成しない。65重量%を越えるとケイ酸カルシウム水
和物やエトリンガイト生成に必要な他の物質が不足し、
未反応の遊離CaOが残存する。高炉水砕微粉末の配合
量を0.5〜5重量%とするのは、0.5重量%未満で
はSiO2 の溶出量が不足する。5重量%を越えるとケ
イ酸カルシウム水和物やエトリンガイト生成に必要な他
の物質が不足し、未反応の高炉水砕微粉末が残存する。
高炉スラグのなかでは高炉水砕微粉末が最も好ましい。
高炉水砕スラグでも未破砕品は製造時の水との接触によ
り表面が不活性層に覆われており、反応性が十分ではな
い。従って高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕微粉末を
用いる。その平均粒径の範囲は2〜40μmが望まし
い。石膏の配合量を0.5〜10重量%とするのは、
0.5重量%未満ではCaSO4 が不足しエトリンガイ
トが十分に生成しない。10重量%を越えるとエトリン
ガイトが過剰に生成し、その結晶成長圧により組織が破
壊される。石炭灰の配合量を1〜10重量%とするの
は、1重量%未満では分散性が不十分であり、10重量
%を越えると空隙が増加して硬化性が低下する。アルミ
ナ系物質の配合量を1〜10重量%とするのは、1重量
%未満ではAl23 の溶出量が不足する。10重量%
を越えるとエトリンガイトが過剰に生成し、その結晶成
長圧により組織が破壊される。ここでアルミナ系物質と
はアルミナ系耐火物廃材、赤泥、ボーキサイト、ばん土
頁岩、などを指す。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
本実施例の製鋼スラグ、高炉水砕スラグ、石炭灰、アル
ミナ系物質、アルミナ含有反応性粘土鉱物の化学組成を
表1に示す。ここに示したアルミナ系物質はアルミナ系
耐火物廃材、アルミナ含有反応性鉱物はハロイサイトで
ある。
【0009】
【表1】
【0010】製鋼スラグを冷却・凝固させた後、最大粒
径が3〜50mmの範囲に入るように破砕し磁選した。こ
の製鋼スラグを各種物質と表2および表3に示す割合で
含水率32%の土壌と配合し、材令28日の1軸圧縮強
度を測定した。その測定値を表2および表3に示す。表
2が本発明例、表3が比較例である。
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】本発明例1〜9で高炉水砕微粉末の平均粒
径は10μmである。比較例としては、比較例1が土壌
に30mmアンダーに破砕した製鋼スラグのみを配合した
場合、比較例2が特公平3−27597号公報に示され
るように製鋼スラグ、石膏、高炉セメントを混合しブレ
ーン値4000m2 /gに粉砕した固化材を土壌に配合
した場合である。比較例3が特開昭52−56709号
公報に示されるように、土壌に生石灰、石膏およびハロ
イサイトを配合した場合である。
【0014】表2と表3と比較すると、本発明例はいず
れも比較例と同等以上の強度を示した。
【0015】
【発明の効果】本発明により、土壌を安価で確実に硬化
させることができた。従って、高価なセメント、石灰、
アルミナ含有反応性粘土鉱物を使わずに、主に産業廃棄
物を利用して土壌を改質することが可能になった。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 17/08 C09K 17/08 P E02D 3/12 102 E02D 3/12 102 // C04B 111:70 C09K 103:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水分を含む土壌に、最大粒径が3〜50
    mmの範囲に入るように破砕した製鋼スラグ及び/または
    溶銑予備処理スラグを、配合後の総乾燥重量に対し15
    〜65重量%、高炉水砕微粉末を0.5〜5重量%、石
    膏を0.5〜10重量%、石炭灰を1〜10重量%、ア
    ルミナ系物質を1〜10重量%配合して前記土壌を硬化
    させることを特徴とする土壌の硬化方法。
JP15104396A 1995-08-03 1996-06-12 土壌の硬化方法 Pending JPH09100470A (ja)

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