粉末状物質の固形物
【課題】本発明は、汎用の機器で粒状、板状その他の形状に常温常圧下で成形できる粉末状物質の固形物であって、この固形物を水に浸漬した時のｐＨが１０以下であり、２８日後の一軸圧縮強度の値が４００ｋＮ／ｍ２以上の固形物を提供することを目的とする。
【解決手段】粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸を所定の割合で混合した所定量の固化処理剤と所定の割合のパルプ固形分を含有する所定量の水を添加することにより固化成形することとした。
【解決手段】粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸を所定の割合で混合した所定量の固化処理剤と所定の割合のパルプ固形分を含有する所定量の水を添加することにより固化成形することとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘土状物質などの建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュ等の粉末状物質を再利用して、天然の良質な砂の代替等の広範囲の地盤材料等の建設用材料として使用できる粒状あるいは塊状の固形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粘土状物質などの建設発生土、下水汚泥や一般ゴミ等の焼却灰、フライアッシュの様な粉末状物質を、ポルトランドセメント、生石灰などで固化処理して粒状物等を製造する処理方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、宇部興産株式会社が製造し販売するゼットサンド（登録商標）は、盛土、裏込め、埋戻し、土地造成等に使用される天然砂質土の代替材として開発されたものであるが、このゼットサンドは、フライアッシュをポルトランドセメントで粒状に固化させたものであり、実績を積んでいる。
また、日本国土開発株式会社等が開発した頑丈土破砕材（頑丈土は登録商標）は、フライアッシュにポルトランドセメントや石膏を混ぜてスラリー化し、貯蔵中に硬化させ、使用前に破砕して地盤材料として使用されている。
【０００４】
しかしながら、上記のようなポルトランドセメントや生石灰により固化処理して生産される固形物は、
（１）固化処理剤の主成分である普通ポルトランドセメントや生石灰はアルカリ性の材料であるため、固化物からの浸漬水のｐＨが１２以上を呈する強アルカリ性であり、そのままでは植物が育ち難く、更なる盛土等の処置を必要とする。また、河川、湖沼、海浜での使用も強アルカリ性のため、使用が制限される。
（２）埋戻し、盛土等の現場では、より高い強度のものが望まれているが、強度的に弱い。たとえば粒状成形物の場合、ＪＩＳＡ１２１０（突固めによる締固め試験方法）に準拠した締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）を１Ｅｃおよび６Ｅｃで行うと、試験後の７５μｍ以下の細粒分含有量が６Ｅｃでは極端に増え、１Ｅｃの４０％以上となる。
（３）頑丈土のように、スラリーを一度固めてから、再び破砕・粉砕したものは、破砕・粉砕の手間が掛かるほか、形状や大きさにばらつきがあることから、埋戻し、盛土以外の建設用材料として使用することは難しい。また、形状や大きさを揃えるとなると、手間と時間を要し、経済性の面での難点がある。
といった課題を有している。
【０００５】
そのため、前記の粉末状物質をポルトランドセメントや生石灰により固化処理して再利用するには限界があり、別の固化処理方法も提案されている。
【０００６】
たとえば、特開２００４−１６１５０８号公報に開示の技術は、「廃プラスチックを主な材料として使用した適当な粒度を有する略球状の粒体の形態を有し、軽量性や断熱性に優れた細骨材や、吸水性や保水性に優れた土壌改良材として用いることができる軽量人工砂を提供する。」ことを課題とし、「軽量人工砂は、内部に空洞部分を有する発泡したポリエチレンテレフタレート系樹脂の粒体と、この粒体の表面に融着された鉱物質粉末とからなる。 軽量人工砂は、ロータリーキルンを用いて、ポリエチレンテレフタレート系樹脂の小片と、鉱物質粉末とを撹拌しながら３２０〜５００℃で所定時間、加熱することによって製造される。」ことにより、この課題の解決を図ったものである。
【０００７】
また、特開平１０−１６７７８３号公報に開示の技術は、「ごみ焼却灰や飛灰の溶融スラグから、無公害化されかつ緻密に再結晶化したコンクリート用人工骨材を製造すること。」を課題とし、「焼却灰と飛灰とを還元溶融する前に、溶融スラグ中のＭｇＯが５％ないし２０％の範囲内における目標含有率もしくはそれに極めて近似した含有率となるように、ＭｇＯを含む造滓材を添加する。調合された原料に微粉末およびプラスチック廃材を添加することにより、粉コークスを還元溶融することによって、原料中のＦｅ系酸化物は還元して溶融銑鉄となる。他の重金属類および還元可能な酸化物を還元して生じた元素が、溶融銑鉄に溶解する。同時に、ガス含有率が低く重金属類等を含まない溶融スラグが生成される。溶融スラグを凝固し熱処理すると、再結晶化した緻密な組織の人工砂利となる。」ことによりこの課題の解決を図ったものである。
【特許文献１】特開２００４−１６１５０８号公報
【特許文献２】特開平１０−１６７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００４−１６１５０８号公報に開示の粉末状廃棄物などの鉱物質粉体と廃プラスチックとの複合人工砂は、プラスチックを３００℃以上で溶融させて複合化させているが、その接着および強度が弱く、実際に使用した場合には自己荷重で破壊するおそれが高い。
【０００９】
そして、特開平１０−１６７７８３号公報に開示のごみ焼却灰や飛灰の溶融スラグから直接的に人工砂利や人工砂を製造する技術では、マグネシア等を用いて粉末状廃棄物を溶融化する際に３２０℃以上の高温で行うため、大掛かりな設備を要し、経済性の面で難点がある。
【００１０】
なお、マグネシア(分子式：ＭｇＯ)と塩化マグネシウムが反応して硬化するマグネシアセメントは、ポルトランドセメントに比較して、同じ比重なら強度が高く、また、ｐＨも１０以下という低アルカリ性を呈するというメリットを有するが、マグネシアが初期に水と反応して水酸化マグネシウムを生成する際のマグネシアの活性が硬化に大きく影響するというデメリットも有する。特に、マグネシアの反応活性が原料産地、粒度、メーカにより大きく影響されることは公知であり、たとえば、マグネシアを排煙脱硫で使用する場合には、出発原料の炭酸マグネシウムの純度、焼成温度、更には焼成後のマグネシア粒度など使用前に厳密に精査する必要があるという煩雑さも併せ持つ。
【００１１】
そこで、本発明は、粉末状物質の固形物を汎用の機器で粒状、板状・円柱状その他所望の形状に常温常圧下で成型し、硬化物を水に浸漬した時のｐＨが１０以下であり、強度も、スラリー状で成型する場合は、粉末状物質に６質量％を添加した組成で２８日後の一軸圧縮強度の値が４００ｋＮ／ｍ２以上、粒状に成形する場合は締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）が１Ｅｃおよび６Ｅｃでの締固め試験後の７５μｍ以下の細粒分含有量の両者の差が１０％以内の固形物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】
上記目的を達成するため、本願発明者らは、鋭意研究した結果、粉末状物質に対してマグネシアおよび塩化マグネシウムが所定量以上あり、適切なる両者の割合の範囲にあれば、水を添加して粉末状物質を常温常圧下で固化できることがわかった。
またこの系に鉱酸を加えると、鉱酸がマグネシアと反応することにより、マグネシア粒子の表面が安定的に活性化され、かつ、マグネシアと鉱酸の反応熱によりマグネシアと塩化マグネシウムとの反応が促進され、Ｘ線回折のＡＳＴＭカードに記載されているMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物の生成を容易にし、粉末状物質の固形過程における初期反応が促進され、取扱いが容易になるという知見を得た。本願発明はこれらの知見に基づくものである。
【００１３】
すなわち、本願請求項１に係る粉末状物質の固形物は、粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る粉末状物質の固形物は、粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸からなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る粉末状物質の固形物は、請求項１または請求項２に記載の粉末状物質の固形物であって、前記マグネシアと前記塩化マグネシウムとの総量は前記粉末状物質に対し６質量％以上であり、前記マグネシアは前記塩化マグネシウム１モルに対し３〜７モルである、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る粉末状物質の固形物は、請求項２または請求項３に記載の粉末状物質の固形物であって、前記鉱酸は前記マグネシア１モルに対し０．０５〜０．３５モルである、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る粉末状物質の固形物は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の粉末状物質の固形物であって、前記水はパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーが添加されている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項６に係る粉末状物質の固形物は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の粉末状物質の固形物であって、前記粉末状物質の固形物は粒状あるいは所望の形状に成形される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１に係る発明では、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる固化処理剤で固化することとしている。この固化反応は、マグネシアと塩化マグネシウムの水和反応物を結合相として利用するものであり、この水和反応物は、ポルトランドセメントとその使用方法、硬化特性、硬化体の強度と多少似ているが、ポルトランドセメントに比較して同じ比重なら強度が高く、アルカリ性が低く有機物との接着性がよいという長所を有している。そのため、粉末状物質の固形物は、ポルトランドセメント系固化剤を使用したものと比較して、強度が高く、低アルカリ性を呈する。さらに、固化反応は、常温常圧環境下でおこなうことができるため、大規模な設備装置は不要である利点も有する。
【００１５】
また、本願請求項２に係る発明では、固化処理剤としてマグネシアおよび塩化マグネシウムに鉱酸を加えた固化処理剤としている。従来、マグネシア系の材料で粉末状物質を固化処理する際の難しさの原因として、粉末状物質の品質のバラツキの他に、マグネシアの反応活性度のバラツキが大きいことが挙げられる。本発明では鉱酸を加えることにより、マグネシアの初期反応活性を付与すると共に、マグネシアの産地・製造方法によるバラツキを平準化する効果もあり、その結果Magnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物生成を安定的に促すことができ、固形処理が容易になる。
【００１６】
そして、本願請求項３に係る発明では、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量を粉末状物質に対し６質量％以上としている。マグネシアと塩化マグネシウムの総量が多いほどMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の生成が多くなり粉末状物質の固化物の強度は高くなるが、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量を粉末状物質の６質量％以上とすることにより、スラリー状で成型する場合は２８日後の一軸圧縮強度の値が、４００ｋＮ／ｍ２以上となる。粒状に成形する場合はＪＩＳＡ１２１０に準じた締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）を１Ｅｃおよび６Ｅｃで締固めた後、ＪＩＳＡ１２０４に準じて粒度分布を測定し、７５μｍ以下の細粒分含有量の両者の差（以下、「細粒分含有量の差」と略称する。）をもって判断した。当然のことながら、細粒分含有量の差が小さい程、粒子強度は大きい。本発明では細粒分含有量の差が１０％以内の固形物を得ることができ、用途に応じた最適な強度を有する固形物を得ることができる。
また、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量は多い程、強度を高められるが、固化処理剤のコスト面からは、総量は多くとも４０質量％以下であることが望ましい。
さらに、マグネシアと塩化マグネシウムとのモル比を変えることにより、水和生成物の種類や未反応マグネシア量の制御を適宜でき、塩化マグネシウム1モルに対しマグネシアを３〜７モルとすることにより、実用に適した粉末状物質の固形物を得ることができる。
【００１７】
また、本願請求項４に係る発明では、鉱酸をマグネシア１モルに対して０．０５〜０．３５モルとしている。鉱酸のモル比が高い程、マグネシアの初期の水和反応での反応活性に寄与するが、０．３５モルを超えるとマグネシアの量が不足してMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の生成が阻害されると共に、酸の発煙が激しくなり作業が困難となる。また０．０５モル未満だとマグネシアの活性化が不十分で、鉱酸添加による強度発現効果が低くなり、０．０５モルが活性化のしきい値と考えられる。
【００１８】
そして、本願請求項５に係る発明では、固化処理剤に添加される水にパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーを添加することとしている。このパルプ原料は、たとえば、印刷媒体として使用された天然紙由来の古紙を使用することができ、古紙の再利用に貢献することとなる。パルプスラリーを添加することにより、パルプ繊維が粉末状物質の粒子間の空隙に充填されると共に、粒子同士を結合させるMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物相の補強効果によるものと推定されるが、特に造粒の場合に成形性が向上する。なお、パルプスラリー中のどの成分が、この成形性の向上に寄与するかについては未解明であり、目下研究中である。
【００１９】
さらに、本願請求項６に係る発明では、粉末状物質の固形物を粒状あるいは所望の形状に成形することとしている。粒状の固形物は、後述するように、アイリッヒミキサーなどの市販の造粒器に粉末状物質とマグネシアとからなる混合粉末を入れ、攪拌しながら塩化マグネシウム水溶液ないしは鉱酸と塩化マグネシウム混合水溶液を滴下させることにより、得ることができる。また、所望の形状の固形物は、粉末状物質にマグネシア、塩化マグネシウム、水（鉱酸を含んでもよい）を添加混合し、所望の形状に成型した型枠に流し込むことにより得ることができる。
粒状の固形物とすることは、幾分手間が掛かるものの、粒度の揃った建設用材料としての人工砂を得ることができ、また、所望の形状の固形物とすることは、型枠に流し込むだけで得ることができる。さらにはスラリー状態よりも水量を減らし湿潤状態にして転圧施工することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態に係る実施例について説明するが、その前に、使用原料である粉末状物質やマグネシア等について検討したので、その検討経過および予備実験について説明する。
【００２１】
（使用原料の検討）
使用原料のうち、
（１）粉末状物質については、品質が比較的安定しており、今後とも排出量の増加が見込まれるフライアッシュを使用することとし、その中でも比較的容易に入手できるコンクリート混和材として使用されているグレードを用いた。
（２）マグネシアは、市販の汎用のグレードのものでよく、ここでは工業用軽焼マグネシア粉末（純度９２％、粒度：０．０４５ｍｍ以下が９７％）を用いた。
（３）塩化マグネシウムは、取扱い性や経済性の観点から工業用塩化マグネシウム（６水塩、純度９５％、顆粒状）を用いた。
（４）鉱酸は、濃硫酸（濃度９８％）、濃塩酸（濃度３６％）、濃硝酸（濃度６１％）いずれの工業用のグレードでもよいが、コストメリットのある硫酸の場合、塩化マグネシウムと容易に反応し塩素ガスを発生するので取扱いが面倒であり、取扱いの容易性や経済性の観点から塩酸を用いることとした。
【００２２】
（予備実験）
まず、粉末状物質が存在する条件下で生成される水和物を確認するため、上記原料を用いて予備実験した。予備実験は、所定量のフライアッシュ、塩化マグネシウムおよび水に対しマグネシアの質量を様々に変えて行った。結果を表１に示す。
【００２３】
（表１）
【００２４】
ここで、粉末Ｘ線回折について、図１を基に説明する。図１は、試料１−４の水和生成物の粉末Ｘ線回折とＡＳＴＭカードでの関連データ図であり、図１の最上段から順に、フライアッシュが共存する場合のマグネシアと塩化マグネシウム（表１の試料１−４）の水和生成物の粉末Ｘ線回折図、２段目はＡＳＴＭカード３３−１１６１（シリカ）のＸ線回折図、３段目は同３８−４７１（アルミノシリケート）のＸ線回折図、であり、４段目および５段目は水和生成物（Magnesium Chloride Hydroxide Hydrate）のＡＳＴＭカード７−４２０のＸ線回折図および同７−４１２のＸ線回折図である。そして、Ｘ軸は回折角（２θ）であり、Ｙ軸は最上段のみが回折線強度（ｃｐｓ）であって、２段目ないし５段目が相対強度である。なお、粉末Ｘ線回折は、理学電機株式会社製のＲＡＤ−ＩＢシステムを用いて、Ｃｕ−Ｋαにて測定した。
２段目のシリカおよび３段目のアルミノシリケートは、フライアッシュに含まれていているものである。実験結果より、試料１−４にはＡＳＴＭカード７−４２０および同７−４１２の水和物が生成されていることが判る。
【００２５】
（実験例１：表１の試料No.１−１）
マグネシア、塩化マグネシウム６水塩、水道水を各１００ｇずつ秤量して混合し、１ヶ月放置した。その後、硬化体を粉砕して粉末Ｘ線回折を測定した結果、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０のMagnesium Chloride Hydroxide Hydrateの水和生成物が認められた。
【００２６】
（実験例２ないし実験例６：表１の試料No.１−２ないし試料No.１−６）
フライアッシュ６００g、塩化マグネシウム１００ｇ、水道水１００ｇおよびマグネシアをそれぞれ４０ｇ（実験例２）、同じく、フライアッシュ６００g、塩化マグネシウム１００ｇ、水道水１００ｇを同じにしてマグネシア量を６０ｇにした（実験例３）、同様に１０５ｇ（実験例４）、１３８ｇ（実験例５）、２００ｇ（実験例６）を秤量し、混合した後、１ヶ月放置した。１ヶ月放置後、固形物を粉砕して粉末Ｘ線回折測定した。
実験例２では、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物が認められたもの、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物は認められなかった。
実験例３ないし実験例６では、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物およびＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物が認められた。さらに、実験例６では、未反応のマグネシアがわずかに認められた。
【００２７】
（実験例１ないし実験例６の考察）
上記の実験から、マグネシアと塩化マグネシウムの水和反応系に、粉末状物質であるフライアッシュが共存すると、マグネシアと塩化マグネシウムのモル比が３以上で、新たにＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２のMagnesium Chloride Hydroxide Hydrateの生成も併せて起こる。ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物は、図１に示す如く一旦生成するとＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物よりもピークの高さも高く、生成しやすい。これらの水和物は粉末状物質の固化処理を行う際、必須であることが判明した。
【００２８】
また、塩化マグネシウムに対するマグネシアの割合が７を越えると、未反応のマグネシアが僅かに認められる。未反応のマグネシアは長期的には水酸化マグネシウムになり、その際、体積膨張の恐れも予測される。粉末状物質の安定した固化処理では、塩化マグネシウム１モルに対するマグネシアは、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和物が生成される３〜７であることが好ましい。
【００２９】
なお、マグネシアを水酸化マグネシウムに置き換えることも技術的には可能であるが、水酸化マグネシウムはマグネシアより価格が高く、置き換えることはコスト的に不利であり、またマグネシアが水との反応初期に水酸化マグネシウムを生成する際の反応熱もないため、初期硬化の観点からも不利となる。
【００３０】
（実施例および比較例）
つぎに、本発明を実施するための最良の形態に係る実施例１ないし実施例３について表２に基づいて説明する。なお、表２は、実施例１ないし実施例３、比較例１および比較例２のそれぞれについて、組成、マグネシア／塩化マグネシウムのモル比、細粒分含有量の差（％)等を一覧表にまとめたものである。
【００３１】
（表２）
【００３２】
（実施例１）
フライアッシュ１，０００ｇ、マグネシア３５ｇの混合粉体をアイリッヒミキサー（容積５Ｌ）に入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）２６ｇを塩酸水溶液（市販の１２規定濃塩酸１４ｍｌを水道水２８６gで希釈）３００ｇに溶解した溶液を滴下し、５０％平均粒径が１．５ｍｍの粒子を成型し、２８日間室温にて養生した。粒子をＪＩＳＡ１２１０に準じた締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）で１Ｅｃおよび６Ｅｃでの締固めた後の７５μｍ以下の細粒分含有量を測定し、その差が９％であった。
また２８日養生後の粒子１０ｇを蒸留水３０ｇに入れ、マグネチックスタラーで１０分間攪拌し、それを遠心分離機で固形分と溶液分を分けたのちｐＨを測定した結果、ｐＨは８．５であった。よって中性に近い低アルカリ性のリサイクル建設材料として期待できることが判明した。
【００３３】
（実施例２および実施例３）
フライアッシュ１０００ｇとマグネシア１８０ｇ（実施例２）あるいは２３０ｇ（実施例３）を混合する。この混合粉体をアイリッヒミキサーに入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）１５０ｇ（実施例２）あるいは１７０ｇ（実施例３）を溶解させた希塩酸溶液（実施例２では市販の１２規定濃塩酸７４ｍｌ、実施例３では９５ｍｌを希釈）３００ｇを順次滴下させて、造粒した。４週間室温養生後の細粒分含有量の差が４％（実施例２）、２％（実施例３）であり、ｐＨは８．７（実施例２）、９．０（実施例３）であった。
なお、実施例２についてＪＩＳＡ１２０４に準じて粒度分布も測定した。その結果、最大粒径９．５ｍｍ、５０％粒径が１．７ｍｍ、土粒子密度が２．２４８で通常の砂質土や粘性土に比べて軽量な人工砂の特性が得られた。
【００３４】
（比較例１）
実施例１ないし実施例３と類似の方法で表２に掲げる比較例の実験をおこなった。比較例１に示す如くマグネシアと塩化マグネシウムとの総量が粉末状物質の３質量％では、細粒分含有量の差が４０％となり、粒子強度が低い。
【００３５】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態に係る実施例４ないし実施例８および比較例２について表３に基づいて説明する。なお、表３は、実施例４ないし実施例８および比較例２のそれぞれについて、組成、マグネシア／塩化マグネシウムのモル比、造粒１日後の粒子強度等を一覧表にまとめたものである。
【００３６】
（表３）
【００３７】
（実施例４ないし実施例６）
フライアッシュ１０００ｇとマグネシア１３５ｇを混合する。この混合粉体をアイリッヒミキサーに入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）１３０ｇを溶解させた希塩酸溶液（実施例４では市販の１２規定濃塩酸１４ｍｌ、実施例５では５３ｍｌ、実施例６では９８ｍｌを希釈）２８０ｇを順次滴下させて、造粒した。実施例４では２ｍｍ程度の大きさの粒は1日後には指で強く押さないと潰れず、実施例４ないし実施例６では指でかなり強く押しても潰れなかった。ＨＣｌ／ＭｇＯのモル比が０．０５以上あれば初期（造粒後１日）の強度発現が良好で、取り扱い面での利点がある。
【００３８】
（比較例２）
実施例４に準じて比較例２の実験をおこなった。
その結果、塩酸を含まないマグネシアと塩化マグネシウムでは１日後の強度が弱く、広い保管場所が必要で取扱い上難しいことが判明した。
【００３９】
（実施例７および実施例８）
実施例７では、実施例４における水２６６ｇにパルプ固形分が０．１質量％になるように、そして、実施例８では、２．０質量％になるように、新聞紙を切りきざんで、ジューサーミキサーにて攪拌しパルプスラリーを得た。このパルプスラリーを水の代わりに添加し、実施例７および実施例８に示すようにフライアッシュを造粒した。パルプスラリーが０．１質量％加わるだけで、1日後の２ｍｍ粒子の強度が向上した。パルプ固形分が３質量％を越すと、滴下がうまく行かず、所謂ボトボトと滴下するため、造粒物は不均一になり実験を中止した。
【００４０】
（実施例９および実施例１０）
粘土、焼却灰、フライアッシュのような粉末状物質の主要な用途として、埋立て材料としての使用が考えられる。本発明技術を転圧施工するための最良の形態に係る実施例９および実施例１０について表４に基づいて説明する。表４に示す配合に基づき混合した。即ちフライアッシュとマグネシア粉末を混合し、これに塩化マグネシウムを水道水に溶解させた（実施例１０では水道水に１２規定塩酸を予め溶解）溶液を加え、汎用のミキサーで３分間混合した。混合したものは指で触るとパサパサした状態であった。これを直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒状型枠に単位体積重量が一定となるように、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）が１Ｅｃで３層突き固めて成型した。その後２０℃の室内で湿空養生し、７日と２８日材令の一軸圧縮強度と２８日材令のｐＨ測定を行った。
【００４１】
（表４）
【００４２】
以上、実施例１ないし実施例１０より、本発明に係る粉末状物質の固形物は、通常の転圧により低アルカリ性の埋立て材として使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、試料１−４の水和生成物の粉末Ｘ線回折とＡＳＴＭカードでの関連データ図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘土状物質などの建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュ等の粉末状物質を再利用して、天然の良質な砂の代替等の広範囲の地盤材料等の建設用材料として使用できる粒状あるいは塊状の固形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粘土状物質などの建設発生土、下水汚泥や一般ゴミ等の焼却灰、フライアッシュの様な粉末状物質を、ポルトランドセメント、生石灰などで固化処理して粒状物等を製造する処理方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、宇部興産株式会社が製造し販売するゼットサンド（登録商標）は、盛土、裏込め、埋戻し、土地造成等に使用される天然砂質土の代替材として開発されたものであるが、このゼットサンドは、フライアッシュをポルトランドセメントで粒状に固化させたものであり、実績を積んでいる。
また、日本国土開発株式会社等が開発した頑丈土破砕材（頑丈土は登録商標）は、フライアッシュにポルトランドセメントや石膏を混ぜてスラリー化し、貯蔵中に硬化させ、使用前に破砕して地盤材料として使用されている。
【０００４】
しかしながら、上記のようなポルトランドセメントや生石灰により固化処理して生産される固形物は、
（１）固化処理剤の主成分である普通ポルトランドセメントや生石灰はアルカリ性の材料であるため、固化物からの浸漬水のｐＨが１２以上を呈する強アルカリ性であり、そのままでは植物が育ち難く、更なる盛土等の処置を必要とする。また、河川、湖沼、海浜での使用も強アルカリ性のため、使用が制限される。
（２）埋戻し、盛土等の現場では、より高い強度のものが望まれているが、強度的に弱い。たとえば粒状成形物の場合、ＪＩＳＡ１２１０（突固めによる締固め試験方法）に準拠した締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）を１Ｅｃおよび６Ｅｃで行うと、試験後の７５μｍ以下の細粒分含有量が６Ｅｃでは極端に増え、１Ｅｃの４０％以上となる。
（３）頑丈土のように、スラリーを一度固めてから、再び破砕・粉砕したものは、破砕・粉砕の手間が掛かるほか、形状や大きさにばらつきがあることから、埋戻し、盛土以外の建設用材料として使用することは難しい。また、形状や大きさを揃えるとなると、手間と時間を要し、経済性の面での難点がある。
といった課題を有している。
【０００５】
そのため、前記の粉末状物質をポルトランドセメントや生石灰により固化処理して再利用するには限界があり、別の固化処理方法も提案されている。
【０００６】
たとえば、特開２００４−１６１５０８号公報に開示の技術は、「廃プラスチックを主な材料として使用した適当な粒度を有する略球状の粒体の形態を有し、軽量性や断熱性に優れた細骨材や、吸水性や保水性に優れた土壌改良材として用いることができる軽量人工砂を提供する。」ことを課題とし、「軽量人工砂は、内部に空洞部分を有する発泡したポリエチレンテレフタレート系樹脂の粒体と、この粒体の表面に融着された鉱物質粉末とからなる。 軽量人工砂は、ロータリーキルンを用いて、ポリエチレンテレフタレート系樹脂の小片と、鉱物質粉末とを撹拌しながら３２０〜５００℃で所定時間、加熱することによって製造される。」ことにより、この課題の解決を図ったものである。
【０００７】
また、特開平１０−１６７７８３号公報に開示の技術は、「ごみ焼却灰や飛灰の溶融スラグから、無公害化されかつ緻密に再結晶化したコンクリート用人工骨材を製造すること。」を課題とし、「焼却灰と飛灰とを還元溶融する前に、溶融スラグ中のＭｇＯが５％ないし２０％の範囲内における目標含有率もしくはそれに極めて近似した含有率となるように、ＭｇＯを含む造滓材を添加する。調合された原料に微粉末およびプラスチック廃材を添加することにより、粉コークスを還元溶融することによって、原料中のＦｅ系酸化物は還元して溶融銑鉄となる。他の重金属類および還元可能な酸化物を還元して生じた元素が、溶融銑鉄に溶解する。同時に、ガス含有率が低く重金属類等を含まない溶融スラグが生成される。溶融スラグを凝固し熱処理すると、再結晶化した緻密な組織の人工砂利となる。」ことによりこの課題の解決を図ったものである。
【特許文献１】特開２００４−１６１５０８号公報
【特許文献２】特開平１０−１６７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２００４−１６１５０８号公報に開示の粉末状廃棄物などの鉱物質粉体と廃プラスチックとの複合人工砂は、プラスチックを３００℃以上で溶融させて複合化させているが、その接着および強度が弱く、実際に使用した場合には自己荷重で破壊するおそれが高い。
【０００９】
そして、特開平１０−１６７７８３号公報に開示のごみ焼却灰や飛灰の溶融スラグから直接的に人工砂利や人工砂を製造する技術では、マグネシア等を用いて粉末状廃棄物を溶融化する際に３２０℃以上の高温で行うため、大掛かりな設備を要し、経済性の面で難点がある。
【００１０】
なお、マグネシア(分子式：ＭｇＯ)と塩化マグネシウムが反応して硬化するマグネシアセメントは、ポルトランドセメントに比較して、同じ比重なら強度が高く、また、ｐＨも１０以下という低アルカリ性を呈するというメリットを有するが、マグネシアが初期に水と反応して水酸化マグネシウムを生成する際のマグネシアの活性が硬化に大きく影響するというデメリットも有する。特に、マグネシアの反応活性が原料産地、粒度、メーカにより大きく影響されることは公知であり、たとえば、マグネシアを排煙脱硫で使用する場合には、出発原料の炭酸マグネシウムの純度、焼成温度、更には焼成後のマグネシア粒度など使用前に厳密に精査する必要があるという煩雑さも併せ持つ。
【００１１】
そこで、本発明は、粉末状物質の固形物を汎用の機器で粒状、板状・円柱状その他所望の形状に常温常圧下で成型し、硬化物を水に浸漬した時のｐＨが１０以下であり、強度も、スラリー状で成型する場合は、粉末状物質に６質量％を添加した組成で２８日後の一軸圧縮強度の値が４００ｋＮ／ｍ２以上、粒状に成形する場合は締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）が１Ｅｃおよび６Ｅｃでの締固め試験後の７５μｍ以下の細粒分含有量の両者の差が１０％以内の固形物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】
上記目的を達成するため、本願発明者らは、鋭意研究した結果、粉末状物質に対してマグネシアおよび塩化マグネシウムが所定量以上あり、適切なる両者の割合の範囲にあれば、水を添加して粉末状物質を常温常圧下で固化できることがわかった。
またこの系に鉱酸を加えると、鉱酸がマグネシアと反応することにより、マグネシア粒子の表面が安定的に活性化され、かつ、マグネシアと鉱酸の反応熱によりマグネシアと塩化マグネシウムとの反応が促進され、Ｘ線回折のＡＳＴＭカードに記載されているMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物の生成を容易にし、粉末状物質の固形過程における初期反応が促進され、取扱いが容易になるという知見を得た。本願発明はこれらの知見に基づくものである。
【００１３】
すなわち、本願請求項１に係る粉末状物質の固形物は、粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る粉末状物質の固形物は、粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸からなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る粉末状物質の固形物は、請求項１または請求項２に記載の粉末状物質の固形物であって、前記マグネシアと前記塩化マグネシウムとの総量は前記粉末状物質に対し６質量％以上であり、前記マグネシアは前記塩化マグネシウム１モルに対し３〜７モルである、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る粉末状物質の固形物は、請求項２または請求項３に記載の粉末状物質の固形物であって、前記鉱酸は前記マグネシア１モルに対し０．０５〜０．３５モルである、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る粉末状物質の固形物は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の粉末状物質の固形物であって、前記水はパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーが添加されている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項６に係る粉末状物質の固形物は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の粉末状物質の固形物であって、前記粉末状物質の固形物は粒状あるいは所望の形状に成形される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１に係る発明では、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる固化処理剤で固化することとしている。この固化反応は、マグネシアと塩化マグネシウムの水和反応物を結合相として利用するものであり、この水和反応物は、ポルトランドセメントとその使用方法、硬化特性、硬化体の強度と多少似ているが、ポルトランドセメントに比較して同じ比重なら強度が高く、アルカリ性が低く有機物との接着性がよいという長所を有している。そのため、粉末状物質の固形物は、ポルトランドセメント系固化剤を使用したものと比較して、強度が高く、低アルカリ性を呈する。さらに、固化反応は、常温常圧環境下でおこなうことができるため、大規模な設備装置は不要である利点も有する。
【００１５】
また、本願請求項２に係る発明では、固化処理剤としてマグネシアおよび塩化マグネシウムに鉱酸を加えた固化処理剤としている。従来、マグネシア系の材料で粉末状物質を固化処理する際の難しさの原因として、粉末状物質の品質のバラツキの他に、マグネシアの反応活性度のバラツキが大きいことが挙げられる。本発明では鉱酸を加えることにより、マグネシアの初期反応活性を付与すると共に、マグネシアの産地・製造方法によるバラツキを平準化する効果もあり、その結果Magnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物生成を安定的に促すことができ、固形処理が容易になる。
【００１６】
そして、本願請求項３に係る発明では、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量を粉末状物質に対し６質量％以上としている。マグネシアと塩化マグネシウムの総量が多いほどMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の生成が多くなり粉末状物質の固化物の強度は高くなるが、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量を粉末状物質の６質量％以上とすることにより、スラリー状で成型する場合は２８日後の一軸圧縮強度の値が、４００ｋＮ／ｍ２以上となる。粒状に成形する場合はＪＩＳＡ１２１０に準じた締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）を１Ｅｃおよび６Ｅｃで締固めた後、ＪＩＳＡ１２０４に準じて粒度分布を測定し、７５μｍ以下の細粒分含有量の両者の差（以下、「細粒分含有量の差」と略称する。）をもって判断した。当然のことながら、細粒分含有量の差が小さい程、粒子強度は大きい。本発明では細粒分含有量の差が１０％以内の固形物を得ることができ、用途に応じた最適な強度を有する固形物を得ることができる。
また、マグネシアと塩化マグネシウムとの総量は多い程、強度を高められるが、固化処理剤のコスト面からは、総量は多くとも４０質量％以下であることが望ましい。
さらに、マグネシアと塩化マグネシウムとのモル比を変えることにより、水和生成物の種類や未反応マグネシア量の制御を適宜でき、塩化マグネシウム1モルに対しマグネシアを３〜７モルとすることにより、実用に適した粉末状物質の固形物を得ることができる。
【００１７】
また、本願請求項４に係る発明では、鉱酸をマグネシア１モルに対して０．０５〜０．３５モルとしている。鉱酸のモル比が高い程、マグネシアの初期の水和反応での反応活性に寄与するが、０．３５モルを超えるとマグネシアの量が不足してMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の生成が阻害されると共に、酸の発煙が激しくなり作業が困難となる。また０．０５モル未満だとマグネシアの活性化が不十分で、鉱酸添加による強度発現効果が低くなり、０．０５モルが活性化のしきい値と考えられる。
【００１８】
そして、本願請求項５に係る発明では、固化処理剤に添加される水にパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーを添加することとしている。このパルプ原料は、たとえば、印刷媒体として使用された天然紙由来の古紙を使用することができ、古紙の再利用に貢献することとなる。パルプスラリーを添加することにより、パルプ繊維が粉末状物質の粒子間の空隙に充填されると共に、粒子同士を結合させるMagnesium Chloride Hydroxide Hydrate類の水和物相の補強効果によるものと推定されるが、特に造粒の場合に成形性が向上する。なお、パルプスラリー中のどの成分が、この成形性の向上に寄与するかについては未解明であり、目下研究中である。
【００１９】
さらに、本願請求項６に係る発明では、粉末状物質の固形物を粒状あるいは所望の形状に成形することとしている。粒状の固形物は、後述するように、アイリッヒミキサーなどの市販の造粒器に粉末状物質とマグネシアとからなる混合粉末を入れ、攪拌しながら塩化マグネシウム水溶液ないしは鉱酸と塩化マグネシウム混合水溶液を滴下させることにより、得ることができる。また、所望の形状の固形物は、粉末状物質にマグネシア、塩化マグネシウム、水（鉱酸を含んでもよい）を添加混合し、所望の形状に成型した型枠に流し込むことにより得ることができる。
粒状の固形物とすることは、幾分手間が掛かるものの、粒度の揃った建設用材料としての人工砂を得ることができ、また、所望の形状の固形物とすることは、型枠に流し込むだけで得ることができる。さらにはスラリー状態よりも水量を減らし湿潤状態にして転圧施工することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態に係る実施例について説明するが、その前に、使用原料である粉末状物質やマグネシア等について検討したので、その検討経過および予備実験について説明する。
【００２１】
（使用原料の検討）
使用原料のうち、
（１）粉末状物質については、品質が比較的安定しており、今後とも排出量の増加が見込まれるフライアッシュを使用することとし、その中でも比較的容易に入手できるコンクリート混和材として使用されているグレードを用いた。
（２）マグネシアは、市販の汎用のグレードのものでよく、ここでは工業用軽焼マグネシア粉末（純度９２％、粒度：０．０４５ｍｍ以下が９７％）を用いた。
（３）塩化マグネシウムは、取扱い性や経済性の観点から工業用塩化マグネシウム（６水塩、純度９５％、顆粒状）を用いた。
（４）鉱酸は、濃硫酸（濃度９８％）、濃塩酸（濃度３６％）、濃硝酸（濃度６１％）いずれの工業用のグレードでもよいが、コストメリットのある硫酸の場合、塩化マグネシウムと容易に反応し塩素ガスを発生するので取扱いが面倒であり、取扱いの容易性や経済性の観点から塩酸を用いることとした。
【００２２】
（予備実験）
まず、粉末状物質が存在する条件下で生成される水和物を確認するため、上記原料を用いて予備実験した。予備実験は、所定量のフライアッシュ、塩化マグネシウムおよび水に対しマグネシアの質量を様々に変えて行った。結果を表１に示す。
【００２３】
（表１）
【００２４】
ここで、粉末Ｘ線回折について、図１を基に説明する。図１は、試料１−４の水和生成物の粉末Ｘ線回折とＡＳＴＭカードでの関連データ図であり、図１の最上段から順に、フライアッシュが共存する場合のマグネシアと塩化マグネシウム（表１の試料１−４）の水和生成物の粉末Ｘ線回折図、２段目はＡＳＴＭカード３３−１１６１（シリカ）のＸ線回折図、３段目は同３８−４７１（アルミノシリケート）のＸ線回折図、であり、４段目および５段目は水和生成物（Magnesium Chloride Hydroxide Hydrate）のＡＳＴＭカード７−４２０のＸ線回折図および同７−４１２のＸ線回折図である。そして、Ｘ軸は回折角（２θ）であり、Ｙ軸は最上段のみが回折線強度（ｃｐｓ）であって、２段目ないし５段目が相対強度である。なお、粉末Ｘ線回折は、理学電機株式会社製のＲＡＤ−ＩＢシステムを用いて、Ｃｕ−Ｋαにて測定した。
２段目のシリカおよび３段目のアルミノシリケートは、フライアッシュに含まれていているものである。実験結果より、試料１−４にはＡＳＴＭカード７−４２０および同７−４１２の水和物が生成されていることが判る。
【００２５】
（実験例１：表１の試料No.１−１）
マグネシア、塩化マグネシウム６水塩、水道水を各１００ｇずつ秤量して混合し、１ヶ月放置した。その後、硬化体を粉砕して粉末Ｘ線回折を測定した結果、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０のMagnesium Chloride Hydroxide Hydrateの水和生成物が認められた。
【００２６】
（実験例２ないし実験例６：表１の試料No.１−２ないし試料No.１−６）
フライアッシュ６００g、塩化マグネシウム１００ｇ、水道水１００ｇおよびマグネシアをそれぞれ４０ｇ（実験例２）、同じく、フライアッシュ６００g、塩化マグネシウム１００ｇ、水道水１００ｇを同じにしてマグネシア量を６０ｇにした（実験例３）、同様に１０５ｇ（実験例４）、１３８ｇ（実験例５）、２００ｇ（実験例６）を秤量し、混合した後、１ヶ月放置した。１ヶ月放置後、固形物を粉砕して粉末Ｘ線回折測定した。
実験例２では、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物が認められたもの、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物は認められなかった。
実験例３ないし実験例６では、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物およびＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物が認められた。さらに、実験例６では、未反応のマグネシアがわずかに認められた。
【００２７】
（実験例１ないし実験例６の考察）
上記の実験から、マグネシアと塩化マグネシウムの水和反応系に、粉末状物質であるフライアッシュが共存すると、マグネシアと塩化マグネシウムのモル比が３以上で、新たにＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２のMagnesium Chloride Hydroxide Hydrateの生成も併せて起こる。ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和生成物は、図１に示す如く一旦生成するとＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４２０の水和生成物よりもピークの高さも高く、生成しやすい。これらの水和物は粉末状物質の固化処理を行う際、必須であることが判明した。
【００２８】
また、塩化マグネシウムに対するマグネシアの割合が７を越えると、未反応のマグネシアが僅かに認められる。未反応のマグネシアは長期的には水酸化マグネシウムになり、その際、体積膨張の恐れも予測される。粉末状物質の安定した固化処理では、塩化マグネシウム１モルに対するマグネシアは、ＡＳＴＭ Ｃａｒｄ ７−４１２の水和物が生成される３〜７であることが好ましい。
【００２９】
なお、マグネシアを水酸化マグネシウムに置き換えることも技術的には可能であるが、水酸化マグネシウムはマグネシアより価格が高く、置き換えることはコスト的に不利であり、またマグネシアが水との反応初期に水酸化マグネシウムを生成する際の反応熱もないため、初期硬化の観点からも不利となる。
【００３０】
（実施例および比較例）
つぎに、本発明を実施するための最良の形態に係る実施例１ないし実施例３について表２に基づいて説明する。なお、表２は、実施例１ないし実施例３、比較例１および比較例２のそれぞれについて、組成、マグネシア／塩化マグネシウムのモル比、細粒分含有量の差（％)等を一覧表にまとめたものである。
【００３１】
（表２）
【００３２】
（実施例１）
フライアッシュ１，０００ｇ、マグネシア３５ｇの混合粉体をアイリッヒミキサー（容積５Ｌ）に入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）２６ｇを塩酸水溶液（市販の１２規定濃塩酸１４ｍｌを水道水２８６gで希釈）３００ｇに溶解した溶液を滴下し、５０％平均粒径が１．５ｍｍの粒子を成型し、２８日間室温にて養生した。粒子をＪＩＳＡ１２１０に準じた締固め試験において、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）で１Ｅｃおよび６Ｅｃでの締固めた後の７５μｍ以下の細粒分含有量を測定し、その差が９％であった。
また２８日養生後の粒子１０ｇを蒸留水３０ｇに入れ、マグネチックスタラーで１０分間攪拌し、それを遠心分離機で固形分と溶液分を分けたのちｐＨを測定した結果、ｐＨは８．５であった。よって中性に近い低アルカリ性のリサイクル建設材料として期待できることが判明した。
【００３３】
（実施例２および実施例３）
フライアッシュ１０００ｇとマグネシア１８０ｇ（実施例２）あるいは２３０ｇ（実施例３）を混合する。この混合粉体をアイリッヒミキサーに入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）１５０ｇ（実施例２）あるいは１７０ｇ（実施例３）を溶解させた希塩酸溶液（実施例２では市販の１２規定濃塩酸７４ｍｌ、実施例３では９５ｍｌを希釈）３００ｇを順次滴下させて、造粒した。４週間室温養生後の細粒分含有量の差が４％（実施例２）、２％（実施例３）であり、ｐＨは８．７（実施例２）、９．０（実施例３）であった。
なお、実施例２についてＪＩＳＡ１２０４に準じて粒度分布も測定した。その結果、最大粒径９．５ｍｍ、５０％粒径が１．７ｍｍ、土粒子密度が２．２４８で通常の砂質土や粘性土に比べて軽量な人工砂の特性が得られた。
【００３４】
（比較例１）
実施例１ないし実施例３と類似の方法で表２に掲げる比較例の実験をおこなった。比較例１に示す如くマグネシアと塩化マグネシウムとの総量が粉末状物質の３質量％では、細粒分含有量の差が４０％となり、粒子強度が低い。
【００３５】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態に係る実施例４ないし実施例８および比較例２について表３に基づいて説明する。なお、表３は、実施例４ないし実施例８および比較例２のそれぞれについて、組成、マグネシア／塩化マグネシウムのモル比、造粒１日後の粒子強度等を一覧表にまとめたものである。
【００３６】
（表３）
【００３７】
（実施例４ないし実施例６）
フライアッシュ１０００ｇとマグネシア１３５ｇを混合する。この混合粉体をアイリッヒミキサーに入れ、粉体を攪拌しながら、塩化マグネシウム（６水塩）１３０ｇを溶解させた希塩酸溶液（実施例４では市販の１２規定濃塩酸１４ｍｌ、実施例５では５３ｍｌ、実施例６では９８ｍｌを希釈）２８０ｇを順次滴下させて、造粒した。実施例４では２ｍｍ程度の大きさの粒は1日後には指で強く押さないと潰れず、実施例４ないし実施例６では指でかなり強く押しても潰れなかった。ＨＣｌ／ＭｇＯのモル比が０．０５以上あれば初期（造粒後１日）の強度発現が良好で、取り扱い面での利点がある。
【００３８】
（比較例２）
実施例４に準じて比較例２の実験をおこなった。
その結果、塩酸を含まないマグネシアと塩化マグネシウムでは１日後の強度が弱く、広い保管場所が必要で取扱い上難しいことが判明した。
【００３９】
（実施例７および実施例８）
実施例７では、実施例４における水２６６ｇにパルプ固形分が０．１質量％になるように、そして、実施例８では、２．０質量％になるように、新聞紙を切りきざんで、ジューサーミキサーにて攪拌しパルプスラリーを得た。このパルプスラリーを水の代わりに添加し、実施例７および実施例８に示すようにフライアッシュを造粒した。パルプスラリーが０．１質量％加わるだけで、1日後の２ｍｍ粒子の強度が向上した。パルプ固形分が３質量％を越すと、滴下がうまく行かず、所謂ボトボトと滴下するため、造粒物は不均一になり実験を中止した。
【００４０】
（実施例９および実施例１０）
粘土、焼却灰、フライアッシュのような粉末状物質の主要な用途として、埋立て材料としての使用が考えられる。本発明技術を転圧施工するための最良の形態に係る実施例９および実施例１０について表４に基づいて説明する。表４に示す配合に基づき混合した。即ちフライアッシュとマグネシア粉末を混合し、これに塩化マグネシウムを水道水に溶解させた（実施例１０では水道水に１２規定塩酸を予め溶解）溶液を加え、汎用のミキサーで３分間混合した。混合したものは指で触るとパサパサした状態であった。これを直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒状型枠に単位体積重量が一定となるように、締固めエネルギー（ｋＪ／ｍ３）が１Ｅｃで３層突き固めて成型した。その後２０℃の室内で湿空養生し、７日と２８日材令の一軸圧縮強度と２８日材令のｐＨ測定を行った。
【００４１】
（表４）
【００４２】
以上、実施例１ないし実施例１０より、本発明に係る粉末状物質の固形物は、通常の転圧により低アルカリ性の埋立て材として使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、試料１−４の水和生成物の粉末Ｘ線回折とＡＳＴＭカードでの関連データ図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴とする粉末状物質の固形物。
【請求項２】
粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸からなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴とする粉末状物質の固形物。
【請求項３】
前記マグネシアと前記塩化マグネシウムとの総量は前記粉末状物質に対し６質量％以上であり、前記マグネシアは前記塩化マグネシウム１モルに対し３〜７モルである、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉末状物質の固形物。
【請求項４】
前記鉱酸は前記マグネシア１モルに対し０．０５〜０．３５モルである、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の粉末状物質の固形物。
【請求項５】
前記水はパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーが添加されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の粉末状物質の固形物。
【請求項６】
前記粉末状物質の固形物は粒状あるいは所望の形状に成形される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の粉末状物質の固形物。
【請求項１】
粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシアおよび塩化マグネシウムからなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴とする粉末状物質の固形物。
【請求項２】
粘土、建設発生土、汚泥・生ごみ・産業廃棄物の焼却灰およびフライアッシュからなるグループのうち少なくとも１種類以上の粉末状物質に、常温常圧環境下で、マグネシア、塩化マグネシウムおよび鉱酸からなる所定量の固化処理剤と所定量の水が添加混合されて固化される、ことを特徴とする粉末状物質の固形物。
【請求項３】
前記マグネシアと前記塩化マグネシウムとの総量は前記粉末状物質に対し６質量％以上であり、前記マグネシアは前記塩化マグネシウム１モルに対し３〜７モルである、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉末状物質の固形物。
【請求項４】
前記鉱酸は前記マグネシア１モルに対し０．０５〜０．３５モルである、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の粉末状物質の固形物。
【請求項５】
前記水はパルプ固形分が０．１〜２．０質量％になるようにパルプスラリーが添加されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の粉末状物質の固形物。
【請求項６】
前記粉末状物質の固形物は粒状あるいは所望の形状に成形される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の粉末状物質の固形物。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２６９５３２（Ｐ２００７−２６９５３２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９６１７１（Ｐ２００６−９６１７１）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５０５１１５０４９）有限会社 笹野台テクノ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（５０５１１５０４９）有限会社 笹野台テクノ (2)
【Ｆターム（参考）】
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