泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法
【課題】従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない量で、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土を安定固化処理することが可能な泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法の提供。
【解決手段】火山灰白土５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土は、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％である泥土改良剤２である。
【解決手段】火山灰白土５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土は、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％である泥土改良剤２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土の安定固化処理に用いられる泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場における排出土のうち、コーン指数２００ｋＮ／ｍ2以下のものは「泥土（建設汚泥）」と呼ばれ、廃棄物処理法に基づき産業廃棄物の汚泥として取り扱われる。その大部分は、収集、運搬、中間処理費に要する割高なコストをかけて処理されているのが現状である。
【０００３】
一方、資源の有効活用および処理コストの低減等を目的とする泥土のリサイクル技術が確立しつつある。現在、主流となっている泥土のリサイクル法はフィルタープレス等を用いる物理的脱水法や、高分子、マンナン、古紙等の有機系処理材を用いた吸水・脱水固化処理技術である。しかし、これらの固化処理技術は、含水量の極めて高い泥土、湖床堆積土、ヘドロ等には適用困難である。
【０００４】
また、セメント、石灰等の固化材を添加することによる安定化処理技術が指示または指導されている（国土交通省「建設汚泥処理土利用技術基準」平成１１年３月２９日付け参照。）。これらの固化材は、水和反応、ポゾラン反応、エトリンガイト反応等の複雑な化学反応を同時に起こし、強固な自硬性を発現することがよく知られているが、そのときに必要な水分は、最大値で約６５％とされている。このうち、結晶水の取り込み量は、普通ポラルドセメントの場合で、水和反応水の量は２５％程度、土壌固化用セメント系の場合で３５％程度とされている。このことは、土壌含水比３５％まではフロー値１１０ｍｍ以下を保つことができるが、３５％以上ではスラリー状になることを示している。フロー値１１０ｍｍ以下とは、ダンプトラックで運搬可能値の目安である。また、強度においても３５％以上になると低下するので、補正するために水分調整および添加量の増大を行う必要がある。
【０００５】
また、泥土の水分調整には安価で入手が容易な生石灰が広く用いられている。生石灰を用いる水分調整法では、泥土に含まれる水分と生石灰との反応熱を利用して過剰な水分を急激に蒸発させるため、短時間で処理が完了する利点を有しているが、その反面、激しい発熱に伴い、泥土の中央部がしばしば２００〜３００℃の高温に達することが作業環境の悪化を招く一因となっている。しかし、現場レベルで施工可能な他の固化方法には、数時間の攪拌処理を要するため、作業性に問題がある。以上述べたように、セメント系および石灰系の安定化処理材を用いる従来の高含水泥土の処理には、作業性に大きな問題がある。
【０００６】
また、フミン酸やフルボ酸等の有機質を多く含む湖沼底土や含油泥土については、セメントの表面にこれらの有機質が吸着され、セメントの水和反応を阻害するため、セメント系の安定処理材を固化処理に用いることが困難である。そのため、石灰と高炉セメントとの併用や、前処理した泥土と高分子との併用による固化性能の改善が試みられている。しかし、最適な組成比の決定には多くの試行錯誤を必要とするとともに、固化処理に要するコスト上昇を招く要因ともなっている。
【０００７】
また、例えば特許文献１には、大量に廃棄物として発生するフライアッシュ灰やペーパースラッジ灰などの焼却灰を再利用し、含水量の多い軟弱土やヘドロ状汚泥を植物の植生に好ましい粒状化の土壌に改良するとともに、植物生態系に有害なセメントの使用量を極力抑制して、これまで以上に土壌強度（地耐力）を高めることができる高含水軟弱土壌改良用固化材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６３５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の高含水軟弱土壌改良用固化材は、泥土に対して５〜１０質量％の割合で添加する必要がある。すなわち、１トンの泥土に対して５０〜１００ｋｇの固化材を使用することになり、セメント系の固化材と変わらず、使用量が非常に多い。また、含水比が高い場合は水分調整ができずに、スラリー状になることは公知の通りである。
【００１０】
また、セメント系や石灰系の固化材を用いて固化した場合、強アルカリ性になるため、植栽土として再利用できず、また、添加量の多さはコストパフォーマンスにおいても問題がある。
【００１１】
そこで、本発明においては、従来の固化材の使用量よりはるかに少ない量で、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土を安定固化処理することが可能な泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の泥土改良剤は、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の微粉体が２１〜３７質量％であり、火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の泥土改良剤は、より好ましくは、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物６０〜８０質量％と、ペーパースラッジ灰２０〜４０質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の微粉体が２５〜３０質量％であり、火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３５〜５０質量％であることを特徴とする。
【００１４】
火山灰白土は、白色火山灰堆積物の総称でシラスとも呼ばれ、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものである。なお、火山灰白土には、ゼオライトや人工物であるシラスバルーン等も含まれる。また、火山灰白土と同様の性質を有するフライアッシュを使用することも可能である。使用するフライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものであることが望ましい。
【００１５】
本発明の泥土改良剤は、泥土中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応し、エトリンガイトを生成する。このエトリンガイトの生成過程において、４つの水酸基を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費する。このとき、ペーパースラッジ灰が泥土中の多くの水分を吸収し、保持するため、このペーパースラッジ灰に保持された水分を利用してエトリンガイトが継続的に生成されていく。また、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームもポゾラン反応性が強いため、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュに代えて、あるいは混合して使用すると、同様に作用する。
【００１６】
なお、火山灰白土が５５質量％未満の場合には生成されるエトリンガイトの量が少なすぎ、泥土を安定化するのに必要な泥土改良剤の使用量が増えてしまう。一方、火山灰白土が８５質量％超の場合には、泥土中で凝集フロックを生成し、水を分離してしまうため、泥土を安定化する泥土改良剤として機能しなくなる。また、ペーパースラッジ灰が１５質量％未満の場合にはエトリンガイトの生成に必要な化合水を保持することができなくなるため、エトリンガイトが継続的に生成されなくなる。一方、ペーパースラッジ灰が４５質量％超の場合には、泥土中の水分を過剰に吸収してしまうため、泥土の乾燥時間が長くなる。
【００１７】
ここで、本発明の泥土改良剤は、さらにベントナイトを内割５〜１５質量％含むものであることが望ましい。このベントナイトを含む泥土改良剤では、泥土中の超微粉をベントナイトが吸着して取り込むようになるため、固化処理の際に出る余剰水の清澄度が上がる。
【００１８】
本発明の泥土改良剤の製造方法は、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体を２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３５０℃で昇温加熱後、冷却する熱処理工程と、熱処理工程により得られた微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃、より好ましくは６５０〜７００℃で焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部を混合した微粉体を２００〜４００℃で昇温加熱後、冷却することにより、多孔質化効果が得られ、水和反応が活性化される。また、この熱処理後の微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃で焼成することにより、４つの水和基を含む無機焼成粉体からなる本発明の泥土改良剤が得られる。
【００２０】
本発明の泥土の安定固化処理方法は、上記本発明の泥土改良剤を、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することを特徴とする。これにより、前述のように泥土改良剤の４つの水酸基を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費するので、泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部の少ない量の泥土改良剤により泥土の安定固化処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の泥土改良剤によれば、泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部の少ない量の泥土改良剤を添加し、混合するだけで、泥土に含まれる水分、シリカ、アルミニウム、カルシウム等が発熱を伴うことなく速やかにポゾラン反応して、ほぼ瞬時に流動性のない土砂状に泥土を固化および改質できる。すなわち、従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない量で泥土を安定固化処理することが可能となる。また、固化および改質後の土砂は安定固化されているため、そのまま改良土として盛土等に使用することが可能であるとともに、輸送時の振動等により流動性を回復することもない。また、固形分をほぼ完全に固化できるので、余剰な水が出た場合にも、泥水の浮遊物質が少なく清澄度が高いため、環境を汚染する恐れも低い。さらに、有機物を含まない無機焼成粉体からなる泥土改良剤であるため、土中バクテリアによる分解等を受けることなく、長期間に亘って固化処理後の土砂の強度を増強させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態における泥土改良剤による泥土の密実化反応を示す模式図である。
【図２】本実施形態における泥土改良剤のＸ線解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態における泥土改良剤は、以下の工程により製造する。
（１）粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体に、活性を上げるために硫酸や塩酸などの強酸を適量添加し、温度範囲２００〜４００℃まで昇温加熱した後、この熱処理された微粉体を冷却する（熱処理工程）。これにより、微粉体に多数のひび割れが発生し、多孔質化効果が得られ、水和反応が活性化される。
（２）次に、得られた微粉体１００質量部に対して、助材としてペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、再度、６００〜８００℃にて昇温焼成する（焼成工程）。
（３）焼成後、ボールミル等を用いて解砕攪拌し、泥土改良剤を得る（攪拌工程）。
【００２４】
こうして得られた本実施形態における泥土改良剤は、火山灰白土を５５〜８５質量％、ペーパースラッジ灰を１５〜４５質量％含む無機焼成粉体である。なお、火山灰白土は、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体が２１〜３７質量％、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体が３４〜６４質量％であり、これらの合計が泥土改良剤全体の５５〜８５質量％である。
【００２５】
なお、火山灰白土は、火山灰堆積物の総称でシラスとも呼ばれ、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものを使用する。火山灰白土には、ゼオライトや人工物であるシラスバルーン等も含まれる。また、火山灰白土と同様の成分を有するフライアッシュを使用することも可能である。使用するフライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものであることが望ましい。火山灰白土とフライアッシュとは、それぞれ単独で使用したり、混合して使用したりすることが可能である。
【００２６】
また、粒径２０μｍ未満の火山灰白土およびフライアッシュの超微粉体に代えて、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームの超微粉体を使用することも可能である。粒径２０μｍ未満のシリカヒュームの超微粉体は、単独で使用したり、火山灰白土およびフライアッシュのいずれかまたは両方と混合して使用したりすることが可能である。
【００２７】
本実施形態における泥土改良剤は、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することにより使用する。これにより、泥土中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応し、エトリンガイトを生成する。本実施形態における泥土改良剤は、後述するように４つの水和基（ＯＨ）4を含んでおり、エトリンガイトの生成過程において、この４つの水酸基（ＯＨ）4を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費する。
【００２８】
このとき、泥土改良剤中のペーパースラッジ灰が泥土中の多くの水分を吸収し、保持するため、このペーパースラッジ灰に保持された水分を利用してエトリンガイトが継続的に生成されていく。これにより、泥土に含まれる水分、シリカ、アルミニウム、カルシウム等が発熱を伴うことなく速やかにポゾラン反応して、流動性のない土砂状に泥土を固化および改質できる。なお、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームもポゾラン反応性が強いため、火山灰白土に代えて使用すると、同様に作用する。
【００２９】
図１は本実施形態における泥土改良剤による泥土の密実化反応を示している。図１（ａ）に示すように泥土１中に泥土改良剤２を添加して混合すると、泥土改良剤２は泥土１中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応して泥土粒子１ａ同士を接着し、泥土改良剤２中のペーパースラッジ灰が泥土１中の水分１ｂを保持し、この保持された水分を利用してエトリンガイト（針状結晶水和物）３が継続的に生成される。
【００３０】
このように、本実施形態における泥土改良剤では、従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部という量で泥土を安定固化処理することが可能である。また、固化および改質後の土砂は安定固化されているため、そのまま改良土として盛土等に使用することが可能であるとともに、輸送時の振動等により流動性を回復することもない。また、固形分をほぼ完全に固化できるので、余剰な水が出た場合にも、泥水の浮遊物質が少なく清澄度が高いため、環境を汚染する恐れも低い。さらに、有機物を含まない無機焼成粉体からなる泥土改良剤であるため、土中バクテリアによる分解等を受けることなく、長期間に亘って固化処理後の土砂の強度を増強させることができる。
【００３１】
また、安定固化処理する泥土に含まれる水分が多い場合には、本実施形態における泥土改良剤に対してさらにベントナイトを内割５〜１５％混合したものを使用することが望ましい。このベントナイトを含む泥土改良剤では、泥土中の超微粉をベントナイトが吸着して取り込むようになるため、固化処理の際に出る余剰水の清澄度が上がる。
【００３２】
次に、本実施形態における泥土改良剤が４つの水和基（ＯＨ）4を含んでいることについて説明する。図２は本実施形態における泥土改良剤をＸ線解析した結果を示している。図２に示すように、本実施形態における泥土改良剤では、市販されている他社製品には決して含まれることがない４つの水和基（ＯＨ）4が現れており、この４つの水酸基（ＯＨ）4を含む無機焼成粉体がエトリンガイトの生成過程において、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費することで、本実施形態における泥土改良剤では従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない量で泥土を安定固化処理することが可能となっている。
【実施例１】
【００３３】
泥土の安定固化試験を行った。本実施例において試験に使用した泥土改良剤は、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体３０質量％と、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体４５質量％と、ペーパースラッジ灰２５質量％とを含む無機焼成粉体である。
【００３４】
試験は含水比１００質量％の砂質土、湖沼浚渫土および建設汚泥（火山灰質土）と、有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）の各試料原土に対し、普通セメントを１ｍ3当たり３０ｋｇ、６０ｋｇ、１００ｋｇに相当する量と、実施例の泥土改良剤を１ｍ3当たり３ｋｇ入れたものを混合して測定した。表１は含水比１００質量％の砂質土、表２は含水比１００質量％の湖沼浚渫土、表３は含水比１００質量％の建設汚泥（火山灰質土）、表４は有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）の試験結果を示している。但し、コーン指数については７日後に６００ｋＮ／ｍ2以上のものを良（○）と判定した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から、含水比１００質量％の砂質土に対しては、セメントのみ添加した処理土と比較して、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬および団塊状では明らかに良好な結果が得られることが分かった。また、乾燥時間、粒状化およびコーン指数については、セメントの添加量を増やすことで調整可能であることが分かった。
【００３７】
【表２】
【００３８】
表２から、含水比１００質量％の湖浚渫土に対しては、セメントのみ添加しても、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬、団塊状、乾燥時間、粒状化およびコーン指数は改善されなかったが、本実施例の泥土改良剤を添加することで改善できることが分かった。また、試料５では、本実施例の泥土改良剤を増やすことで、フロー値、運搬、団塊状、乾燥時間、粒状化およびコーン指数を調整できることが分かった。また、仮に試料１のセメントの量を２倍にした場合であっても、運搬可能となるまでの固化に１６時間掛かったので、本実施例の泥土改良剤により大幅な作業能率向上となることが分かった。
【００３９】
【表３】
【００４０】
表３から含水比１００質量％の建設汚泥（火山灰質土）に対しては、セメントのみ添加しても、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬、団塊状は改善されなかったが、本実施例の泥土改良剤を添加することで改善できることが分かった。また、試料２からコーン指数６００ｋＮ／ｍ2以上をセメントの添加量３０ｋｇ／ｍ3で達成できることが分かった。
【００４１】
【表４】
【００４２】
表４から有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）に対しては、セメントおよび本実施例の泥土改良剤の添加量を増やすことで調整可能であることが分かった。なお、試験を行った全ての処理土は、乾燥後２０ｇを取り出して水１００ｇ中にて１２時間浸漬した後、攪拌し、１分間静置した後の水は全て清澄度の高い水であった。この現象は本実施例の泥土改良剤の再濁水防止効果の実証である。
【００４３】
なお、一般に使用されるセメント系の泥土改良剤に必要な水の量は、結晶水の量において約２５〜３５質量％であり、最大でも６５質量％である。含水比６５質量％のセメント混合汚泥の場合、ベトベトのスラリー状で盛土、または、この上を人が歩けるようになるまでには約８時間以上の時間が必要である。参考までに建設汚泥に対するセメント系泥土改良剤の添加量とコーン指数の関係を調べ、表５に示した。
【００４４】
【表５】
【００４５】
表５から分かるように、含水比が上がると添加量が増す。このことより、含水比の調整ができれば添加量を減らすことができるので、調泥作業、脱水工程を組むことで、経済性の向上に繋がることが分かる。本実施例の泥土改良剤では、含水比の調整を他の工程に頼らず、水和反応または猛爆的なエトリンガイトの量で調整することで、土壌の強度および耐久性の向上を実現できた。
【実施例２】
【００４６】
前述の実施例１の泥土改良剤（実施例）と他の泥土改良剤（比較例１，２）との比較試験を行った。比較例１の泥土改良剤は、火山灰白土の粉体に硫酸または塩酸を適量添加し、電気炉にて６５０〜７００℃でゆっくり熱処理を行い、熱処理された微粉値を急冷することで多孔質化効果を出したものである。比較例２の泥土改良剤は、火山灰白土土の粉体に硫酸または塩酸を適量添加し、助材としてペーパースラッジ灰を内割３０〜４０質量％混合し、電気炉にて６５０〜７００℃でゆっくり熱処理を行い、熱処理された微粉値を急冷することで多孔質化効果を出したものである。
【００４７】
この実施例の泥土改良剤と比較例１，２の泥土改良剤を試料原土として港湾ヘドロ乾燥土に添加して試験した結果を表６および表７に示す。なお、表中の◎は粒状化土および固化物、○は団粒化、△は軟質団粒化、×は凝集物を示している。
【００４８】
【表６】
【００４９】
【表７】
【実施例３】
【００５０】
次に、前述の実施例１の泥土改良剤と市販品との比較試験を行った。試料原土は、無機泥土５ｍｍ以下シルト分２４．０％の泥土である。試験結果を表８に示した。
【００５１】
【表８】
【実施例４】
【００５２】
次に、前述の実施例１の泥土改良剤と、この実施例１の泥土改良剤に対してベントナイトを内割１０質量％含む泥土改良剤（実施例２）とを用いて、高含水泥土を処理した場合に出る余剰水（結晶水として泥土改良剤中に取り込むことができなかった水分）の清澄度の比較試験を行った。試験は、含水比１３０％の赤土泥土の試料に対し、実施例１，２の泥土改良剤を１ｍ3当たり３ｋｇの添加量とした。表９に試験結果を示す。
【００５３】
【表９】
【００５４】
表９に示す通り、高含水泥土に対しての余剰水については、ベントナイトを含有した泥土改良剤により清澄度が上がることが確認できた。
【００５５】
次に、実施例２の泥土改良剤による浚渫固化試験を行った。試験は、泥土有機分６．８％、含水比６８％の海底粘性土の原泥に対し、１ｍ3当たり０．７５ｋｇを添加して改良した後、７日間養生後、コーン指数試験を行った。この試験により盛土材として使用可能なコーン指数２００ｋＮ／ｍ2（指定強度）以上を達成した改良土を再度水に浸した後、３時間乾燥した改良土が指定強度以上を達成できたかどうか試験を行った。表１０にこの試験結果を示す。なお、測定は３回行った。
【００５６】
【表１０】
【００５７】
表１０に示す通り、貫入測定値は盛土として使用できる強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の泥土改良剤は、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土の安定固化処理に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 泥土
１ａ 泥土粒子
１ｂ 水分
２ 泥土改良剤
３ エトリンガイト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土の安定固化処理に用いられる泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場における排出土のうち、コーン指数２００ｋＮ／ｍ2以下のものは「泥土（建設汚泥）」と呼ばれ、廃棄物処理法に基づき産業廃棄物の汚泥として取り扱われる。その大部分は、収集、運搬、中間処理費に要する割高なコストをかけて処理されているのが現状である。
【０００３】
一方、資源の有効活用および処理コストの低減等を目的とする泥土のリサイクル技術が確立しつつある。現在、主流となっている泥土のリサイクル法はフィルタープレス等を用いる物理的脱水法や、高分子、マンナン、古紙等の有機系処理材を用いた吸水・脱水固化処理技術である。しかし、これらの固化処理技術は、含水量の極めて高い泥土、湖床堆積土、ヘドロ等には適用困難である。
【０００４】
また、セメント、石灰等の固化材を添加することによる安定化処理技術が指示または指導されている（国土交通省「建設汚泥処理土利用技術基準」平成１１年３月２９日付け参照。）。これらの固化材は、水和反応、ポゾラン反応、エトリンガイト反応等の複雑な化学反応を同時に起こし、強固な自硬性を発現することがよく知られているが、そのときに必要な水分は、最大値で約６５％とされている。このうち、結晶水の取り込み量は、普通ポラルドセメントの場合で、水和反応水の量は２５％程度、土壌固化用セメント系の場合で３５％程度とされている。このことは、土壌含水比３５％まではフロー値１１０ｍｍ以下を保つことができるが、３５％以上ではスラリー状になることを示している。フロー値１１０ｍｍ以下とは、ダンプトラックで運搬可能値の目安である。また、強度においても３５％以上になると低下するので、補正するために水分調整および添加量の増大を行う必要がある。
【０００５】
また、泥土の水分調整には安価で入手が容易な生石灰が広く用いられている。生石灰を用いる水分調整法では、泥土に含まれる水分と生石灰との反応熱を利用して過剰な水分を急激に蒸発させるため、短時間で処理が完了する利点を有しているが、その反面、激しい発熱に伴い、泥土の中央部がしばしば２００〜３００℃の高温に達することが作業環境の悪化を招く一因となっている。しかし、現場レベルで施工可能な他の固化方法には、数時間の攪拌処理を要するため、作業性に問題がある。以上述べたように、セメント系および石灰系の安定化処理材を用いる従来の高含水泥土の処理には、作業性に大きな問題がある。
【０００６】
また、フミン酸やフルボ酸等の有機質を多く含む湖沼底土や含油泥土については、セメントの表面にこれらの有機質が吸着され、セメントの水和反応を阻害するため、セメント系の安定処理材を固化処理に用いることが困難である。そのため、石灰と高炉セメントとの併用や、前処理した泥土と高分子との併用による固化性能の改善が試みられている。しかし、最適な組成比の決定には多くの試行錯誤を必要とするとともに、固化処理に要するコスト上昇を招く要因ともなっている。
【０００７】
また、例えば特許文献１には、大量に廃棄物として発生するフライアッシュ灰やペーパースラッジ灰などの焼却灰を再利用し、含水量の多い軟弱土やヘドロ状汚泥を植物の植生に好ましい粒状化の土壌に改良するとともに、植物生態系に有害なセメントの使用量を極力抑制して、これまで以上に土壌強度（地耐力）を高めることができる高含水軟弱土壌改良用固化材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６３５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の高含水軟弱土壌改良用固化材は、泥土に対して５〜１０質量％の割合で添加する必要がある。すなわち、１トンの泥土に対して５０〜１００ｋｇの固化材を使用することになり、セメント系の固化材と変わらず、使用量が非常に多い。また、含水比が高い場合は水分調整ができずに、スラリー状になることは公知の通りである。
【００１０】
また、セメント系や石灰系の固化材を用いて固化した場合、強アルカリ性になるため、植栽土として再利用できず、また、添加量の多さはコストパフォーマンスにおいても問題がある。
【００１１】
そこで、本発明においては、従来の固化材の使用量よりはるかに少ない量で、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土を安定固化処理することが可能な泥土改良剤およびその製造方法、並びに泥土の安定固化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の泥土改良剤は、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の微粉体が２１〜３７質量％であり、火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の泥土改良剤は、より好ましくは、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物６０〜８０質量％と、ペーパースラッジ灰２０〜４０質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の微粉体が２５〜３０質量％であり、火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３５〜５０質量％であることを特徴とする。
【００１４】
火山灰白土は、白色火山灰堆積物の総称でシラスとも呼ばれ、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものである。なお、火山灰白土には、ゼオライトや人工物であるシラスバルーン等も含まれる。また、火山灰白土と同様の性質を有するフライアッシュを使用することも可能である。使用するフライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものであることが望ましい。
【００１５】
本発明の泥土改良剤は、泥土中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応し、エトリンガイトを生成する。このエトリンガイトの生成過程において、４つの水酸基を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費する。このとき、ペーパースラッジ灰が泥土中の多くの水分を吸収し、保持するため、このペーパースラッジ灰に保持された水分を利用してエトリンガイトが継続的に生成されていく。また、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームもポゾラン反応性が強いため、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュに代えて、あるいは混合して使用すると、同様に作用する。
【００１６】
なお、火山灰白土が５５質量％未満の場合には生成されるエトリンガイトの量が少なすぎ、泥土を安定化するのに必要な泥土改良剤の使用量が増えてしまう。一方、火山灰白土が８５質量％超の場合には、泥土中で凝集フロックを生成し、水を分離してしまうため、泥土を安定化する泥土改良剤として機能しなくなる。また、ペーパースラッジ灰が１５質量％未満の場合にはエトリンガイトの生成に必要な化合水を保持することができなくなるため、エトリンガイトが継続的に生成されなくなる。一方、ペーパースラッジ灰が４５質量％超の場合には、泥土中の水分を過剰に吸収してしまうため、泥土の乾燥時間が長くなる。
【００１７】
ここで、本発明の泥土改良剤は、さらにベントナイトを内割５〜１５質量％含むものであることが望ましい。このベントナイトを含む泥土改良剤では、泥土中の超微粉をベントナイトが吸着して取り込むようになるため、固化処理の際に出る余剰水の清澄度が上がる。
【００１８】
本発明の泥土改良剤の製造方法は、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体を２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３５０℃で昇温加熱後、冷却する熱処理工程と、熱処理工程により得られた微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃、より好ましくは６５０〜７００℃で焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部を混合した微粉体を２００〜４００℃で昇温加熱後、冷却することにより、多孔質化効果が得られ、水和反応が活性化される。また、この熱処理後の微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃で焼成することにより、４つの水和基を含む無機焼成粉体からなる本発明の泥土改良剤が得られる。
【００２０】
本発明の泥土の安定固化処理方法は、上記本発明の泥土改良剤を、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することを特徴とする。これにより、前述のように泥土改良剤の４つの水酸基を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費するので、泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部の少ない量の泥土改良剤により泥土の安定固化処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の泥土改良剤によれば、泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部の少ない量の泥土改良剤を添加し、混合するだけで、泥土に含まれる水分、シリカ、アルミニウム、カルシウム等が発熱を伴うことなく速やかにポゾラン反応して、ほぼ瞬時に流動性のない土砂状に泥土を固化および改質できる。すなわち、従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない量で泥土を安定固化処理することが可能となる。また、固化および改質後の土砂は安定固化されているため、そのまま改良土として盛土等に使用することが可能であるとともに、輸送時の振動等により流動性を回復することもない。また、固形分をほぼ完全に固化できるので、余剰な水が出た場合にも、泥水の浮遊物質が少なく清澄度が高いため、環境を汚染する恐れも低い。さらに、有機物を含まない無機焼成粉体からなる泥土改良剤であるため、土中バクテリアによる分解等を受けることなく、長期間に亘って固化処理後の土砂の強度を増強させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態における泥土改良剤による泥土の密実化反応を示す模式図である。
【図２】本実施形態における泥土改良剤のＸ線解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態における泥土改良剤は、以下の工程により製造する。
（１）粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体に、活性を上げるために硫酸や塩酸などの強酸を適量添加し、温度範囲２００〜４００℃まで昇温加熱した後、この熱処理された微粉体を冷却する（熱処理工程）。これにより、微粉体に多数のひび割れが発生し、多孔質化効果が得られ、水和反応が活性化される。
（２）次に、得られた微粉体１００質量部に対して、助材としてペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、再度、６００〜８００℃にて昇温焼成する（焼成工程）。
（３）焼成後、ボールミル等を用いて解砕攪拌し、泥土改良剤を得る（攪拌工程）。
【００２４】
こうして得られた本実施形態における泥土改良剤は、火山灰白土を５５〜８５質量％、ペーパースラッジ灰を１５〜４５質量％含む無機焼成粉体である。なお、火山灰白土は、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体が２１〜３７質量％、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体が３４〜６４質量％であり、これらの合計が泥土改良剤全体の５５〜８５質量％である。
【００２５】
なお、火山灰白土は、火山灰堆積物の総称でシラスとも呼ばれ、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものを使用する。火山灰白土には、ゼオライトや人工物であるシラスバルーン等も含まれる。また、火山灰白土と同様の成分を有するフライアッシュを使用することも可能である。使用するフライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものであることが望ましい。火山灰白土とフライアッシュとは、それぞれ単独で使用したり、混合して使用したりすることが可能である。
【００２６】
また、粒径２０μｍ未満の火山灰白土およびフライアッシュの超微粉体に代えて、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームの超微粉体を使用することも可能である。粒径２０μｍ未満のシリカヒュームの超微粉体は、単独で使用したり、火山灰白土およびフライアッシュのいずれかまたは両方と混合して使用したりすることが可能である。
【００２７】
本実施形態における泥土改良剤は、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することにより使用する。これにより、泥土中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応し、エトリンガイトを生成する。本実施形態における泥土改良剤は、後述するように４つの水和基（ＯＨ）4を含んでおり、エトリンガイトの生成過程において、この４つの水酸基（ＯＨ）4を含む無機焼成粉体が、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費する。
【００２８】
このとき、泥土改良剤中のペーパースラッジ灰が泥土中の多くの水分を吸収し、保持するため、このペーパースラッジ灰に保持された水分を利用してエトリンガイトが継続的に生成されていく。これにより、泥土に含まれる水分、シリカ、アルミニウム、カルシウム等が発熱を伴うことなく速やかにポゾラン反応して、流動性のない土砂状に泥土を固化および改質できる。なお、粒径２０μｍ未満のシリカヒュームもポゾラン反応性が強いため、火山灰白土に代えて使用すると、同様に作用する。
【００２９】
図１は本実施形態における泥土改良剤による泥土の密実化反応を示している。図１（ａ）に示すように泥土１中に泥土改良剤２を添加して混合すると、泥土改良剤２は泥土１中に存在するカルシウムとの間でポゾラン反応して泥土粒子１ａ同士を接着し、泥土改良剤２中のペーパースラッジ灰が泥土１中の水分１ｂを保持し、この保持された水分を利用してエトリンガイト（針状結晶水和物）３が継続的に生成される。
【００３０】
このように、本実施形態における泥土改良剤では、従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない泥土１００質量部に対して０．１〜０．５質量部という量で泥土を安定固化処理することが可能である。また、固化および改質後の土砂は安定固化されているため、そのまま改良土として盛土等に使用することが可能であるとともに、輸送時の振動等により流動性を回復することもない。また、固形分をほぼ完全に固化できるので、余剰な水が出た場合にも、泥水の浮遊物質が少なく清澄度が高いため、環境を汚染する恐れも低い。さらに、有機物を含まない無機焼成粉体からなる泥土改良剤であるため、土中バクテリアによる分解等を受けることなく、長期間に亘って固化処理後の土砂の強度を増強させることができる。
【００３１】
また、安定固化処理する泥土に含まれる水分が多い場合には、本実施形態における泥土改良剤に対してさらにベントナイトを内割５〜１５％混合したものを使用することが望ましい。このベントナイトを含む泥土改良剤では、泥土中の超微粉をベントナイトが吸着して取り込むようになるため、固化処理の際に出る余剰水の清澄度が上がる。
【００３２】
次に、本実施形態における泥土改良剤が４つの水和基（ＯＨ）4を含んでいることについて説明する。図２は本実施形態における泥土改良剤をＸ線解析した結果を示している。図２に示すように、本実施形態における泥土改良剤では、市販されている他社製品には決して含まれることがない４つの水和基（ＯＨ）4が現れており、この４つの水酸基（ＯＨ）4を含む無機焼成粉体がエトリンガイトの生成過程において、水和反応に必要な結晶水および化合水として多くの水分を消費することで、本実施形態における泥土改良剤では従来の泥土改良剤の使用量よりはるかに少ない量で泥土を安定固化処理することが可能となっている。
【実施例１】
【００３３】
泥土の安定固化試験を行った。本実施例において試験に使用した泥土改良剤は、粒径２０μｍ未満の火山灰白土の超微粉体３０質量％と、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土の粉体４５質量％と、ペーパースラッジ灰２５質量％とを含む無機焼成粉体である。
【００３４】
試験は含水比１００質量％の砂質土、湖沼浚渫土および建設汚泥（火山灰質土）と、有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）の各試料原土に対し、普通セメントを１ｍ3当たり３０ｋｇ、６０ｋｇ、１００ｋｇに相当する量と、実施例の泥土改良剤を１ｍ3当たり３ｋｇ入れたものを混合して測定した。表１は含水比１００質量％の砂質土、表２は含水比１００質量％の湖沼浚渫土、表３は含水比１００質量％の建設汚泥（火山灰質土）、表４は有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）の試験結果を示している。但し、コーン指数については７日後に６００ｋＮ／ｍ2以上のものを良（○）と判定した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１から、含水比１００質量％の砂質土に対しては、セメントのみ添加した処理土と比較して、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬および団塊状では明らかに良好な結果が得られることが分かった。また、乾燥時間、粒状化およびコーン指数については、セメントの添加量を増やすことで調整可能であることが分かった。
【００３７】
【表２】
【００３８】
表２から、含水比１００質量％の湖浚渫土に対しては、セメントのみ添加しても、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬、団塊状、乾燥時間、粒状化およびコーン指数は改善されなかったが、本実施例の泥土改良剤を添加することで改善できることが分かった。また、試料５では、本実施例の泥土改良剤を増やすことで、フロー値、運搬、団塊状、乾燥時間、粒状化およびコーン指数を調整できることが分かった。また、仮に試料１のセメントの量を２倍にした場合であっても、運搬可能となるまでの固化に１６時間掛かったので、本実施例の泥土改良剤により大幅な作業能率向上となることが分かった。
【００３９】
【表３】
【００４０】
表３から含水比１００質量％の建設汚泥（火山灰質土）に対しては、セメントのみ添加しても、清澄度、汚れの付着状況、フロー値、運搬、団塊状は改善されなかったが、本実施例の泥土改良剤を添加することで改善できることが分かった。また、試料２からコーン指数６００ｋＮ／ｍ2以上をセメントの添加量３０ｋｇ／ｍ3で達成できることが分かった。
【００４１】
【表４】
【００４２】
表４から有明海河川浚渫泥土（含水比８１質量％の微粉粘性土）に対しては、セメントおよび本実施例の泥土改良剤の添加量を増やすことで調整可能であることが分かった。なお、試験を行った全ての処理土は、乾燥後２０ｇを取り出して水１００ｇ中にて１２時間浸漬した後、攪拌し、１分間静置した後の水は全て清澄度の高い水であった。この現象は本実施例の泥土改良剤の再濁水防止効果の実証である。
【００４３】
なお、一般に使用されるセメント系の泥土改良剤に必要な水の量は、結晶水の量において約２５〜３５質量％であり、最大でも６５質量％である。含水比６５質量％のセメント混合汚泥の場合、ベトベトのスラリー状で盛土、または、この上を人が歩けるようになるまでには約８時間以上の時間が必要である。参考までに建設汚泥に対するセメント系泥土改良剤の添加量とコーン指数の関係を調べ、表５に示した。
【００４４】
【表５】
【００４５】
表５から分かるように、含水比が上がると添加量が増す。このことより、含水比の調整ができれば添加量を減らすことができるので、調泥作業、脱水工程を組むことで、経済性の向上に繋がることが分かる。本実施例の泥土改良剤では、含水比の調整を他の工程に頼らず、水和反応または猛爆的なエトリンガイトの量で調整することで、土壌の強度および耐久性の向上を実現できた。
【実施例２】
【００４６】
前述の実施例１の泥土改良剤（実施例）と他の泥土改良剤（比較例１，２）との比較試験を行った。比較例１の泥土改良剤は、火山灰白土の粉体に硫酸または塩酸を適量添加し、電気炉にて６５０〜７００℃でゆっくり熱処理を行い、熱処理された微粉値を急冷することで多孔質化効果を出したものである。比較例２の泥土改良剤は、火山灰白土土の粉体に硫酸または塩酸を適量添加し、助材としてペーパースラッジ灰を内割３０〜４０質量％混合し、電気炉にて６５０〜７００℃でゆっくり熱処理を行い、熱処理された微粉値を急冷することで多孔質化効果を出したものである。
【００４７】
この実施例の泥土改良剤と比較例１，２の泥土改良剤を試料原土として港湾ヘドロ乾燥土に添加して試験した結果を表６および表７に示す。なお、表中の◎は粒状化土および固化物、○は団粒化、△は軟質団粒化、×は凝集物を示している。
【００４８】
【表６】
【００４９】
【表７】
【実施例３】
【００５０】
次に、前述の実施例１の泥土改良剤と市販品との比較試験を行った。試料原土は、無機泥土５ｍｍ以下シルト分２４．０％の泥土である。試験結果を表８に示した。
【００５１】
【表８】
【実施例４】
【００５２】
次に、前述の実施例１の泥土改良剤と、この実施例１の泥土改良剤に対してベントナイトを内割１０質量％含む泥土改良剤（実施例２）とを用いて、高含水泥土を処理した場合に出る余剰水（結晶水として泥土改良剤中に取り込むことができなかった水分）の清澄度の比較試験を行った。試験は、含水比１３０％の赤土泥土の試料に対し、実施例１，２の泥土改良剤を１ｍ3当たり３ｋｇの添加量とした。表９に試験結果を示す。
【００５３】
【表９】
【００５４】
表９に示す通り、高含水泥土に対しての余剰水については、ベントナイトを含有した泥土改良剤により清澄度が上がることが確認できた。
【００５５】
次に、実施例２の泥土改良剤による浚渫固化試験を行った。試験は、泥土有機分６．８％、含水比６８％の海底粘性土の原泥に対し、１ｍ3当たり０．７５ｋｇを添加して改良した後、７日間養生後、コーン指数試験を行った。この試験により盛土材として使用可能なコーン指数２００ｋＮ／ｍ2（指定強度）以上を達成した改良土を再度水に浸した後、３時間乾燥した改良土が指定強度以上を達成できたかどうか試験を行った。表１０にこの試験結果を示す。なお、測定は３回行った。
【００５６】
【表１０】
【００５７】
表１０に示す通り、貫入測定値は盛土として使用できる強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の泥土改良剤は、建設汚泥、湖沼堆積土や浚渫土などの泥土の安定固化処理に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 泥土
１ａ 泥土粒子
１ｂ 水分
２ 泥土改良剤
３ エトリンガイト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、
前記火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、
前記火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％である
ことを特徴とする泥土改良剤。
【請求項２】
さらにベントナイトを内割５〜１５質量％含む請求項１記載の泥土改良剤。
【請求項３】
前記火山灰白土は、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものである請求項１または２に記載の泥土改良剤。
【請求項４】
前記フライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものである請求項１から３のいずれかに記載の泥土改良剤。
【請求項５】
粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体を２００〜４００℃で昇温加熱後、冷却する熱処理工程と、
前記熱処理工程により得られた微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃で焼成する焼成工程と
を含む泥土改良剤の製造方法。
【請求項６】
火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、前記火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、前記火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の熱処理された火山灰白土の粉体が３４〜６４質量％である泥土改良剤を、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することを特徴とする泥土の安定固化処理方法。
【請求項１】
火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、
前記火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、
前記火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の粉体が３４〜６４質量％である
ことを特徴とする泥土改良剤。
【請求項２】
さらにベントナイトを内割５〜１５質量％含む請求項１記載の泥土改良剤。
【請求項３】
前記火山灰白土は、シリカ６５〜７３質量％、アルミナ１２〜１８質量％、酸化鉄１〜３質量％、酸化カルシウム２〜４質量％、酸化ナトリウム３〜４質量％、酸化カリウム２〜３質量％を含むものである請求項１または２に記載の泥土改良剤。
【請求項４】
前記フライアッシュは、粒径０．３ｍｍ以下であり、シリカ５０〜６５質量％、アルミナ１５〜３０質量％、酸化鉄３〜９質量％、酸化カルシウム１〜７質量％を含むものである請求項１から３のいずれかに記載の泥土改良剤。
【請求項５】
粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の火山灰白土および／またはフライアッシュの粉体１００質量部に対して、粒径２０μｍ未満の火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物の超微粉体を３２〜７７質量部混合した微粉体を２００〜４００℃で昇温加熱後、冷却する熱処理工程と、
前記熱処理工程により得られた微粉体１００質量部に対して、ペーパースラッジ灰１７〜８２質量部を混合し、６００〜８００℃で焼成する焼成工程と
を含む泥土改良剤の製造方法。
【請求項６】
火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいは火山灰白土および／またはフライアッシュにさらにシリカヒュームを含む混合物５５〜８５質量％と、ペーパースラッジ灰１５〜４５質量％とを含む無機焼成粉体であり、この無機焼成粉体が４つの水酸基を含み、前記火山灰白土および／またはフライアッシュ、あるいはシリカヒュームは、粒径２０μｍ未満の超微粉体が２１〜３７質量％であり、前記火山灰白土および／またはフライアッシュは、粒径２０μｍ以上０．５ｍｍ以下の熱処理された火山灰白土の粉体が３４〜６４質量％である泥土改良剤を、泥土１００質量部に対し、０．１〜０．５質量部添加し、混合することを特徴とする泥土の安定固化処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−５６９８０（Ｐ２０１３−５６９８０Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５２９７（Ｐ２０１１−１９５２９７）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０９０１６８５４）株式会社ワールド・リンク (2)
【出願人】（５１０３３９５１１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３０９０１６８５４）株式会社ワールド・リンク (2)
【出願人】（５１０３３９５１１）
【Ｆターム（参考）】
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