JPH10273662A

JPH10273662A - 含水土壌用固化材及び含水土壌の固化改良方法

Info

Publication number: JPH10273662A
Application number: JP7858097A
Authority: JP
Inventors: Akio Nishida; 明生西田; Makoto Ueda; 誠上田; Teruaki Fujii; 輝昭藤井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、含水土壌の固化改良に優れた性能を
示す固化材を提供し、含水土壌の固化改良を可能にする
方法の提供を目的とする。具体的には、固化改良後土壌
のｐＨ値が植裁に適した６〜９の範囲にあり、且つ、一
軸圧縮強度が、人が上を歩ける尺度である０．５ｋｇｆ
／ｃｍ²以上である土壌を与える固化材の提供、およ
び、該固化材を使用する含水土壌の固化改良方法の提供
を目的とする。【解決手段】本発明では、固化材全体を１００重量とし
たとき、２重量部より大で８重量部以下のセメントと、
残部が石膏よりなる含水土壌用固化材固化材を開発し、
上記課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含水土壌の固化材
およびそれを使用する含水土壌の固化改良方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】軟弱土壌の土質改良には、固化材を使用
する固化処理が施される。また、軟弱土壌地域の改良利
用でなく、その地域の土木工事等に伴って発生する含水
残土を搬出する場合にも、流動性が高いことからそのま
までの搬送が困難であり、固化剤を使用して固化処理を
施した後、搬出する必要がある。何れの目的において
も、固化材には、固化後の土壌が目的に合った十分な強
度を有していること、適度の固化速度を有しているこ
と、固化材が化学的に安定であり有害物質が溶出しない
こと等の特性が要求されるが、これ等複数機能を要求さ
れる固化材として既に多くの技術が開示されている。こ
れ等は、含まれる水硬性成分の種によってセメント系と
石膏系に大別できるが、セメント系は強度は得られるも
のの、セメント自体が強アルカリであるため固化後土壌
の高ｐＨ値が問題となり、一方、石膏系は、中性である
ためｐＨ値的には問題ないものの、改良後土壌が十分な
強度を示さないと云う問題がある。

【０００３】この問題を解決するために、セメント、石
膏双方を成分とし、両系の長所を活かそうとする固化材
が幾つか提案されている。例えば、特開平８−３０２３
４６号および特開平８−３１１４４６号の各公報には、
半水石膏、セメントおよび石灰、高炉スラグ等の混合材
より成る固化材が開示され、特開平６−２２０４５１号
公報には、石膏、ポルトランドセメントおよび硫酸アル
ミニウムより成る固化材が開示されている。また、特開
平７−１７９８５４号公報には、無水または半水石膏、
セメントおよび硫酸基を有する無機塩よりなる固化材が
開示されている。これ等は、対象土壌、固化材添加量、
評価方法等が夫々異なるため、固化材としての比較評価
は出来ないが、固化材については更なる改良が要求され
ていることは事実であり、また、徒に強度向上を図るの
ではなく、改良後土壌の使用目的に応じて調製された固
化材が要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、含水土壌の
固化改良に優れた性能を示す固化材を提供し、含水土壌
の固化改良を可能にする方法の提供を目的とする。具体
的には、固化改良後のｐＨ値が植裁に適した６〜９の範
囲にあり、且つ、一軸圧縮強度が、人が上を歩ける尺度
である０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上である土壌を与える固
化材の提供および該固化材を使用する含水土壌の固化改
良方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、本質的に中
性である石膏に、強度付与材として特定量のセメントを
加えたものが上記課題を解決する固化材を与えることを
見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、固化
材全体を１００重量部としたとき、２重量部より大で８
重量部以下のセメントと、残部が石膏よりなる含水土壌
用固化材及び該固化材を使用する含水土壌の固化改良方
法に関する。以下に本発明を説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の固化材は水硬性成分とし
て石膏を使用するものである。石膏は、それ自身が中性
であるだけでなく、金属イオンの溶出も極めて少なく、
固化後土壌が二次公害を引き起こす虞が全くないことか
ら化学的には望ましい材料であるが、強度的には石膏単
味では固化材としての十分な性能を示さず、固化材にお
ける水硬性成分として利用するには適当な固化助剤の存
在が必要である。一方、セメントは強度的には優れた改
良土壌を与え物理的には望ましい水硬性成分であるが、
本質的に強アルカリであるため、セメントを主成分とす
る固化材では、改良後土壌からのアルカリ公害を防止す
るために中和剤の存在が必要である。本発明者等は、石
膏に少量のセメントを添加したものが、ｐＨ値の大幅な
上昇を招くことなく固化後土壌の圧縮強度が石膏単味の
場合よりも改善された固化材となることを見出し、石膏
と少量のセメントより成る、本発明の含水土壌用固化材
の完成に至った。

【０００７】本発明の固化材の主成分である石膏は、水
和反応による土壌中の水の固定化とその水硬性により、
含水土壌の固化を推進すると考えられ、二水物以外であ
れば履歴に関係なく使用することができる。例えば、半
水石膏、無水石膏またはこれ等の混合物を好適に用いる
事ができるが、中でも、二水石膏から比較的容易に得ら
れる半水石膏がコスト面で有利であり、且つ性能的にも
問題がないことから、最も好ましい材料である。

【０００８】一方、本発明の固化材のもう一つの成分で
あるセメントは、自身が水硬性であることと、石膏−セ
メント−アルミナ水和物であるエトリンガイトが生成す
る際に、土壌中の水分を吸収固定化することにより土壌
含水比が実質的に低下し、固化改良後土壌の強度が向上
すると考えられる。しかし、従来公知の様に、セメント
は強アルカリであるため、添加量が多すぎると固化改良
後土壌のｐＨ値が高くなりすぎ、また、少ないと添加効
果の発現が十分でないため強度的に十分な改良土壌を得
ることが出来ない。本発明においては、固化材中に占め
るセメントの割合を２〜８重量部の範囲とすることによ
り、ｐＨ値を９以下に維持したまま、固化後土壌の圧縮
強度を目標とする０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上に向上する
ことが可能である。本発明で使用されるセメントとして
は、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セ
メント、フライアッシュセメント等を挙げることが出来
るが、中でも、アルミナセメントはアルカリ度が低く、
本発明の固化材用としては最も望ましい材料である。

【０００９】本発明の固化材は、前述した組成を有する
石膏およびセメントの混合物が十分な性能を発揮する
が、更に成分としてカルボキシメチルセルロースを添加
することにより、更に性能の向上を計ることができる。
カルボキシメチルセルロースは、水の存在とＣａイオン
等の多価イオンの存在下では架橋して不溶性のゲルとな
るが、土壌−土壌、土壌−石膏、石膏−石膏粒子粒子間
に侵入した場合には、生成したゲルが土壌および石膏各
粒子を結合する作用を有するだけでなく、吸水により粘
着性が増すため、結果として石膏−セメント混合物の場
合よりも土壌強度が向上すると考えられる。しかし、粒
子間に過剰のゲルが介在するとそこが弱点となり逆に強
度は低下する。従って、カルボキシメチルセルロースの
添加量には最適値が存在するが、本発明の固化材におけ
るその値は、固化材全体の０．５〜１０重量部である。

【００１０】本発明の固化材においては、成分として更
に無機多孔体吸水材または有機高分子吸水材を添加する
ことにより、固化材添加後土壌のｐＨ値をほとんど変動
させることなく、土壌の一軸圧縮強度を更に改善するこ
とが出来る。吸水材は、土壌中に存在する自由水と結合
・固定化して自由水量を減少させる働きを有しているこ
とから、吸水材を添加した固化材の使用は、含水比の低
い含水土壌の固化改良と同じになり、固化材添加後の一
軸圧縮強度が増加すると考えられる。従って、含水比の
高い土壌の固化改良においては、吸水材の添加は特に効
果的である。

【００１１】本発明で使用可能な有機高分子吸水材の例
としては、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、澱粉グ
ラフト共重合体等が挙げられるが、中でも有機高分子吸
水材としては最もポピュラーなポリアクリルアミドおよ
びポリメタクリルアミドが、吸水性能の面で好ましい結
果を与える。一方、本発明で使用可能な無機多孔体吸水
材例としては、パーライト、ゼオライト、シリカ、ボト
ムアッシュ等を挙げることが出来るが、中でもパーライ
トが、吸水性能、化学的安定性、価格面で最も好ましい
材料である。

【００１２】固化材全体を１００重量部とした吸水材の
添加量は、有機高分子系の場合には０．１〜５重量部、
無機質多孔体系の場合には１０〜４０重量部とするのが
良い。有機系、無機系何れにおいても、夫々の範囲より
少ないと添加効果が十分発現せず、逆に多いと経済的で
なくなるだけでなく、逆に固化改良後土壌の圧縮強度の
低下を招く場合がある。圧縮強度面での固化材の改良
は、固化改良に必要な固化材量の低減につながることか
ら、固化材への吸水材の添加量は、改良対象土の含水
比、および、目的強度を達成するのに必要な固化材の必
要量とを勘案して適宜決めることになる。

【００１３】本発明の固化材の調製に必要な材料は何れ
も粉末状であることと、固化材がそれら材料の単なる混
合物であることから、その調製に当たっては特別な機
器、手段を必要とせず、ミキサー等公知の粉体混合用の
機器を使った、公知の粉体混合方法が適用できる。

【００１４】本発明の固化材を使用して含水土壌の改良
を行なうに当たっては、水を加えたスラリー状として土
壌中に注入、散布する方法も適用できるが、土壌に余分
な水を加えない点で、粉末状態で混合するのが望まし
い。その際、一般に行なわれている、ミキサーで対象土
壌と混合するミキサー混合法や、スタビライザー用いる
浅層処理法が効果的に適用できる。また、含水土壌への
添加量は、含水土壌の特性、特に含水量によるが、含水
土壌１ｍ³当たり５０〜４００ｋｇ添加することにより
目的とする０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上の一軸圧縮強度を
有する改良土壌を得ることが出来る。もちろん、必要に
応じて固化材添加量を増やすことにより、ｐＨ値の上昇
を招くことなく土壌一軸圧縮強度を更に高める事も可能
であり、目的、経済性に合わせて適宜添加量を選択する
ことになる。以下に、具体的例を挙げて本発明を更に詳
しく説明する。

【００１５】

【実施例】

（１）固化材の調製半水石膏粉末に所定量のセメント、カルボキシメチルセ
ルロース、吸水材を添加したものをホバート型ミキサー
で３分間混合して固化材を調製した。（２）改良土壌の調製上記（１）で調製した固化材の所定量を供試土壌に添加
した後、ホバート型ミキサーで３分間混合して改良土壌
を調製した。混合後の土壌を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃ
ｍの鋼製の円筒型のモールドに充填し、温度２０℃、湿
度９６％の恒温恒湿槽内で７日間養生し、評価用の供試
体を得た。（３）改良土壌の評価：一軸圧縮強度測定上記（２）で得られた供試体について、ＪＩＳＡ１２
１６に則った方法でその一軸圧縮強さを測定した。尚、
一軸圧縮強度については、対象土壌１ｍ³当たり１００
ｋｇ量の添加で、人がその上を歩く事が可能な強度であ
る０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上の一軸圧縮強度を有する改
良土壌を与えるものを良とした。（４）改良土壌の評価：ｐＨ測定上記（２）で得られた成形前の土壌について、土質工学
会基準ＪＳＦＴ２１１−１９９０に則り、改良土壌の
ｐＨを測定した。ｐＨ値については、９以下のものを良
とした。

【００１６】実施例１〜６および比較例１〜５表１には、半水石膏と、アルミナセメントまたはポルト
ランドセメントの混合物を固化材とし、含水比４５％の
粘性土を対象土壌とした場合の例を示す。実施例におけ
る改良後土壌のｐＨ値は何れも９以下であり、且つ、一
軸圧縮強度も０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上であり、目標と
する値を満足する改良土壌を与えた。しかし、本発明の
範囲を外れた組成の固化材では、固化改良後土壌のｐＨ
値および／または一軸圧縮強度が目標値に達せず、固化
材としては不適であった。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例７〜１１ここでは、半水石膏とアルミナセメントの混合物に、更
なる成分としてカルボキシメチルセルロースを添加した
場合の結果を表２示す。固化対象土壌は、実施例１〜６
と同じ、含水比４５％の粘性土である。この結果から、
カルボキシメチルセルロースを添加しても、固化改良後
土壌のｐＨ値の変動は少なく、一軸圧縮強度が向上する
ことが分かる。

【００１９】

【表２】

【００２０】実施例１２〜１８表３には、半水石膏とアルミナセメントの混合物に更
に、有機系、無機系二種の吸水材を添加した固化材の例
を示す。この場合には、吸水材無添加の場合と比べて固
化改良後土壌のｐＨ値は若干上昇するが８以内に維持さ
れており、一軸圧縮強度が向上する。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【発明の効果】本発明の固化材は石膏に少量のセメント
を添加した簡単な組成よりなるものであるが、それを使
用した改良後土壌はほヾ中性であり、アルカリ溶出によ
る問題は生じない。また、改良後土壌の一軸圧縮強度は
０．５ｋｇｆ／ｃｍ²以上と歩行可能な強度を有してい
ることから、その上での作業が可能になるだけでなく、
植物が根を張るのに適した強度に収まっているため、植
裁に適した土壌を得ることが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＥ０２Ｄ 3/12 １０２Ｅ０２Ｄ 3/12 １０２ // Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固化材全体を１００重量部としたとき、２
重量部より大で８重量部以下のセメントと、残部が石膏
よりなる含水土壌用固化材。
【請求項２】成分として更に、０．５〜１０重量部のカ
ルボキシメチルセルロースを含む、請求項１に記載の含
水土壌用固化材。
【請求項３】成分として更に、５〜４０重量部の無機質
多孔体吸水材を含む、請求項１または２に記載の含水土
壌用固化材。
【請求項４】成分として更に、０．１〜５重量部の有機
高分子吸水材を含む、請求項１または２に記載の含水土
壌用固化材。
【請求項５】石膏が半水石膏である、請求項１から４ま
での何れかに記載の含水土壌用固化材。
【請求項６】請求項１から５までの何れかに記載の含水
土壌用固化材を、含水土壌１ｍ³当たり５０〜４００ｋ
ｇ添加する、含水土壌の固化改良方法。