JP4014400B2

JP4014400B2 - Soil treatment material composition and method for producing the same

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Publication number: JP4014400B2
Application number: JP2001383813A
Authority: JP
Inventors: 輝男浦野; 幸雄伊奈; 雅人山口; 健一菅野
Original assignee: Yoshino Gypsum Co Ltd
Current assignee: Yoshino Gypsum Co Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2021-12-17
Also published as: JP2003183653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石膏、石灰の2成分からなる土壌処理材組成物に関する。具体的には、石膏ボード廃材等の石膏系建築廃材や工業用石膏模型古型等を処理して土壌固化材として使用し、そのリサイクルを促進するとともに、種々の建設汚泥、浚渫土、沈殿汚泥、有機性汚泥等の有効利用を図り、ならびに道路、工場用地又は住宅地盤等の土質安定処理を図ることを目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、河川、臨海及び湖沼等の堆積地は、粘土質又はシルト質を始めとするいわゆるヘドロ層からなり、軟弱地盤を形成しているため、こうした地域での基礎工事等では、多量の汚泥、泥土等が発生する。また、住宅やビルの建設工事に伴い建設汚泥も多量に発生している。これらの他にも、浄水場や廃水処理場等から発生する沈殿汚泥、製紙工場から発生するパルプ廃液を含む有機性汚泥等も同様である。
【０００３】
これらの汚泥・泥土類は、水分を多量に含む流動体であるため、取り扱いが極めて困難である。そのため、上記泥土等に土壌固化材を混合し、固化処理することが一般に行われている。例えば、道路、工場、住宅用地では、軟弱地盤の改良に石灰、セメント等の土壌固化材を土質安定処理に用い、いわゆる地盤改良を行うことが一般的である。
【０００４】
一方、石膏を主成分とする建築廃材（以下、石膏系建築廃材という。）は、近年建築物の新築工事や既存の建築物の解体工事に伴い多量に発生している。これらは、最近まで産業廃棄物として法定された区分に従って分別され、処理処分されてきたが、最近ではセメント業界や石膏ボード業界により収集され、粉砕、か焼等の処理を施して、セメントや石膏ボード等の製造において再利用が進められているところである。
【０００５】
また、上記石膏系建築廃材の他にも一般的な産業廃棄物として工業用模型、型材業界において使用された石膏製のいわゆる古型や歯科用の石膏模型等があり、このような古型等もまた上記石膏系建築廃材の発生量に比べ少量ではあるが発生しており、石膏業界による再利用が進められてきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した石膏系建築廃材の発生量は、今後も増加することが予想されるのに対して、現状のリサイクルの形態では処理量に限界があり、新たなリサイクル形態及び方法の構築が望まれていた。
【０００７】
本発明者らは、従前より石膏、石灰等による上記のような泥土、軟弱地盤等の土質安定処理、特に上記石膏として石膏系建築廃材等を用いた土質安定処理について鋭意検討を進めてきた結果、石膏系建築廃材を生石灰とともに土壌固化材として用いることにより、従来のセメント系や石灰系土壌固化材等よりも優れた強度を示す土壌固化体を安価に得ることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
従って、本発明は、上記処理物を用いることにより、当該石膏系建築廃材の有効利用に資するとともに、上記泥土等の有効利用を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、石膏系建築廃材２０〜７０重量部と石灰３０〜８０重量部を含有してなることを特徴とする土壌固化材組成物に関する。
【００１０】
また、本発明は、粉粒状の石膏系建築廃材と粉粒状の生石灰とを混合した後、上記生石灰の水和に必要な理論水量の０．４〜１．２倍の水を加え、混合することを特徴とする土壌固化材組成物の製造方法に関する。
第1発明
先ず、本発明の土壌固化材組成物について説明する。
【００１１】
この土壌固化材組成物は、上記の通り原料として粉粒状の石膏系建築廃材及び石灰を含有するものである。
【００１２】
本発明の土壌固化材組成物を構成する各原料について以下説明する。
［石灰原料］
本発明の土壌固化材組成物に使用することができる石灰としては、公知の生石灰（酸化カルシウム）及び消石灰（水酸化カルシウム）を挙げることができる。一般には、生石灰は、石灰石を約９００℃の温度にて焼成して得られ、消石灰は上記生石灰に加水することにより得られるものである。
【００１３】
上記生石灰及び消石灰は、これらのいずれかを単独にて又は混合して本発明の土壌固化材組成物に含有させることができるが、特に生石灰単味ないしは生石灰と消石灰の混合物であることが望ましい。このように生石灰を単味ないしは消石灰との混合物として用いることにより、後述する石膏系建築廃材の含水率が高い場合であっても、この水分を水和（消化）反応により消失せしめ、本発明における石灰、石膏系建築廃材混合物を乾燥粉粒体に保つことができる。
【００１４】
また、この石灰の粒度としては、平均粒径を０．１ｍｍ以上、望ましくは０．３ｍｍ以上とし、最大粒径を１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下、更に望ましくは２ｍｍ以下とするのがよい。この粒度は細かいほど、得られる処理土の物理性状の向上が認められることになるが、平均粒径を上記未満とすると、粉塵発生による作業者や周辺地域への影響が懸念されることになり、またこの粒度を上記最大粒径を超えて大きくすると、下記の石膏系建築廃材原料との均一な混合が困難となるとともに前記水和反応が不均一となり、処理土の物理性状を著しく低下させることになるためである。
［石膏系建築廃材原料］
本発明の土壌固化材組成物に含有することができる石膏系建築廃材について説明する。この石膏系建築廃材は、その発生形態により以下のように大別される。▲１▼新築工事に伴い発生する石膏系建築廃材（以下、石膏系新築廃材という。）石膏系新築廃材は、主に固体板状の石膏ボード端材・残材及び石膏プラスター、石膏系接着剤、目地処理剤等の残材（粉粒状物）及び固化物（以下、石膏系新築廃材という。）の類であり、大半が石膏分からなるものである。
【００１５】
ここで、石膏ボードとは、ＪＩＳＡ６９０１に規定されている表面が紙等の表面材で被覆されてなる一般的なものの他、かかる表面材で被覆されていない板状物、繊維強化石膏板や石膏木毛板等の板状石膏系建材をいうものとする。また、石膏プラスターとは、ＪＩＳＡ６９０４に規定されているものを、また目地処理剤とは、ＪＩＳＡ６９１４に規定されているものを示している。
▲２▼解体工事に伴い発生する石膏系建築廃材（以下、石膏系解体廃材という。）上記新築廃材に対して、石膏系解体廃材は、廃材として発生する前には石膏系建材として主に内装下地として使用されてきたため、当該内装下地面の表面に貼着、塗装等された仕上げ材、例えばクロス、壁紙、ペンキ等と容易に分離できない状態のものが多い。また、上記解体廃材が固定されていた木質製若しくは金属製の構造部材や止め金具類、場合によってはコンクリート破片等も、この解体廃材と容易に分離できない状態で建設廃材として発生する。このような新築廃材や解体廃材は、一般的な産業廃棄物と同様、一旦中間処理施設に収集された後、分別され、リサイクルまたは廃棄されてきたものである。
【００１６】
本発明の土壌処理材組成物には、上記の石膏系新築廃材や解体廃材をそれぞれ単独で若しくは種々の割合にて混合して使用することができる。
【００１７】
尚、本発明においては、上記した石膏製古型等も上記新築廃材等に混合して有効に使用することができる。従って、以下では、このような古型等も含めて「石膏系建築廃材」ということとする。
上記石膏系建築廃材中の石膏の状態としては特に限定されず、二水石膏、半水石膏又は無水石膏のいずれか１種又はそれらの混合物のいずれであってもよいが、特には半水石膏単味、二水石膏単味又は二水石膏及び半水石膏の混合物であることが望ましい。即ち、上記石膏系建築廃材中の石膏分が、すべて半水石膏であること、二水石膏であること、又は二水石膏と半水石膏との混合物であることが望ましい。また、当該半水石膏には、可溶性無水石膏をその一部に含むものであってもよい。
【００１８】
また、上記石膏系建築廃材の粒度としては、粉砕品中の石膏分の平均粒径を０．１ｍｍ以上、望ましくは０．３ｍｍ以上とし、最大粒径を１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下、更に望ましくは２ｍｍ以下とするのがよい。一般的に、上記石膏系建築廃材は、板状、塊状等種々の形態で発生し、移送収集されるものであるため、当該廃材を再処理するには、予め粉砕し、使用に適した状態に処理することが望ましい。そして、上記粉砕品の石膏分の粒度は細かくするほど、得られる処理土の物理性状、特に機械的強度が向上し、本発明の目的、効果の点で優れることになるが、平均粒径を上記未満とすると、粉塵が発生し易いという問題が発生し、またこの粒度を上記最大粒径を超えて大きくすると、上記の石灰原料との均一な混合が困難となり、前記水和反応及び第２発明における石膏の水和反応が不均一となって、処理土の物理性状を著しく低下させることになる。
【００１９】
更に、上記石膏系建築廃材のうち主流を占める石膏ボード廃材は、その表面をボード用原紙で被覆されたものであり、また繊維強化石膏板にはその表面又は内部にガラス繊維等の不織布を配しているものもあるため、粉砕に当たってはこれらの紙片や繊維分（粉砕物も含む。）が混入することとなる。例えば、石膏ボード廃材であれば、上記原紙分は、廃材量に対して約７％程度となる。これらの紙分や繊維粉砕物は、本発明における土壌固化材組成物の品質には影響を及ぼさないことから、そのまま本発明の土壌固化材組成物に含有させることもできるし、また以下のように紙分、繊維粉砕物を除去して含有させてもよい。
【００２０】
本発明の土壌固化材組成物は、上記石灰及び石膏系建築廃材を含有するものであるが、その添加比率は、石灰３０〜８０重量部と石膏系建築廃材２０〜７０重量部、望ましくは石灰４０〜７０重量部と石膏系建築廃材３０〜６０重量部、更に望ましくは石灰５０〜７０重量部と石膏系建築廃材３０〜５０重量部であることが望ましい。石灰と石膏系建築廃材をこのような添加比率を設定することにより、生石灰又は石膏系建築廃材を単味で使用した場合よりも得られる処理土の機械的強度が向上する反面、この添加比率が上記範囲未満の場合及び上記範囲を超える場合は、上記単味使用の場合と機械的強度において大差がなくなるためである。
【００２１】
尚、本発明の土壌固化材組成物は、上記石膏系建築廃材や石灰を含有することができるが、これらの他にもガラス繊維、炭素繊維等の補強材料、粉塵防止を目的とした物質、肥料成分、石炭灰（フライアッシュ、ボトムアッシュ等）、骨材成分、起泡剤、流動化剤等を1種又は２種以上含有させることができることはいうまでもない。
第2発明
次に、本発明の土壌固化材組成物の製造方法について説明する。
【００２２】
本発明では、石灰原料の前処理工程及び石膏系建築廃材原料の前処理工程（当該処理中に当該原料のか焼処理工程を含む。）とそれらの原料の混合工程からなり、当該混合工程には、加水工程をも含ませることができる。
【００２３】
以下、それぞれの処理工程について説明する。
［石灰原料の粉砕（粒度調整）］
本発明の土壌固化材組成物の主要な原料となる石灰の粒度は、上記した通り最大粒径が１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下、更に望ましくは２ｍｍ以下であることが望ましい。従って、入手した石灰原料を上記粒度に調整する必要がある。この粒度調整方法には特に限定されず、公知の粉砕機を使用して行ってもよいし、公知の粉砕機を用いて粉砕した後に上記所定粒度となるよう篩を通過させて行うこともできる。上記粉砕機としては特に限定されず、一般的な粉砕機を単独で又は組み合わせて使用することができる。
［石膏系建築廃材原料の粉砕（粒度調整）］
また、もう1つの原料である石膏系建築廃材の粒度についても上記したとおり廃材中の石膏分の最大粒径が１０ｍｍ以下、望ましくは５ｍｍ以下とするのが望ましい。従って、収集、分別した石膏系建築廃材を上記粒度に調整する必要がある。このような粒度調整方法には特に限定されず、公知の粉砕機を使用して行ってもよいし、公知の粉砕機を用いて粉砕した後に上記所定粒度となるよう篩を通過させて行うこともできる。上記粉砕機としては特に限定されず、一般的な粉砕機を単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００２４】
また、石膏ボード廃材については、予め石膏ボード廃材の再利用に適した粉砕機として公知となっているものを用いて粉砕することができ、紙分、繊維分を分離する場合には、上記粉砕処理において粉砕すると同時に上記廃材表面の紙分と石膏分とを分離するか、又は粉砕処理後に別個に篩を用いて紙分と石膏分とを分離することができる。
［石膏系建築廃材原料のか焼処理］
本発明においては、上記した石膏系建築廃材粉砕品をか焼処理することもできる。
【００２５】
かかるか焼処理の１例としては、上記のように粉砕して得られた石膏系建築廃材を１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１９０℃の温度範囲において０．５〜３時間、好ましくは１〜２時間加熱する。このようなか焼処理を施すことにより、上記石膏系建築廃材中の二水石膏分は、半水石膏若しくは半水石膏中に一部可溶性無水石膏を含む、いわゆる焼石膏とすることができる。
【００２６】
加熱方法としては、ロータリーキルンや熱風循環式の乾燥機等を用いて直接加熱してもよく、また釜（いわゆる石膏焼成釜）等にて間接加熱する方法等を例示することができる。
【００２７】
また、か焼処理の別の１例としては、上記石膏系建築廃材の粉砕（粒度調整）品又は前記粉砕（粒度調整）後篩を通過させ紙分を除去したものを、当該粉砕品中に含まれる紙分等若しくは有機質分又は篩通過によっても除去しきれない紙分等が炭化する温度、具体的には２４０〜３６０℃、好ましくは２８０〜３２０℃の温度範囲において大気開放又は密閉状態にて０．５〜５時間、望ましくは１〜４時間加熱する方法等を例示することができる。この処理により、上記石膏系建築廃材中の二水石膏分は、その加熱条件により可溶性無水石膏、可溶性無水石膏とII型無水石膏との混合物又はII型無水石膏を得ることができる。
【００２８】
加熱方法としては、上記と同様に直接加熱又は間接加熱の可能な種々のか焼方法を使用することができる。
［石灰原料及び石膏系建築廃材原料の混合工程］
本発明においては、上記のように粉砕処理されるか、又はその粉砕後に篩を通過させ紙分を除去した石膏系建築廃材処理品を、そのまま上記石灰と混合するか、又は更に上記したか焼処理を施した後に上記石灰と混合することにより本発明における土壌固化材組成物（以下、混合品という。）を得ることができる。これらの原料の混合方法については、特に限定されず、公知の入手可能な混合装置を用いて行うことができる。
［原料混合物への加水混合工程］
また、上記混合の際に、上記各原料の混合物に加水し、更に混合するか、又は上記前処理工程を経て粒度を調整した石膏系建築廃材に加水することもできる。加水混合することにより、生石灰が水和発熱反応を呈するため、この反応熱を利用するものである。
【００２９】
この場合、石灰としては、生石灰を用いることが必要となるが、石膏系建築廃材原料については、その主成分である石膏は、どのような形態であっても構わない。この形態としては、二水石膏単味、半水石膏と二水石膏との混合物、二水石膏、半水石膏及び無水石膏の３成分混合物であってもよい。
【００３０】
これらを生石灰と共存させた状態で加水することにより、生石灰の水和熱により上記石膏分中の形態を自在に可変調整することができるが、本発明においては、特に上記石膏分として二水石膏単味又は半水石膏と二水石膏との混合物であることが望ましい。
【００３１】
この加水処理用の水量としては、生石灰の理論水和に必要な水量の０．４〜１．２倍、望ましくは０．６〜１．０倍、更に望ましくは０．７〜０．９倍の水量であることが望ましい。この加水量に比例して生石灰成分は減少する一方、消石灰成分は増加するが、上記混合物の温度上昇を見ると、約０．８倍の加水量において最高温度を呈し、この温度上昇により上記廃材処理品中の二水石膏の半水石膏への脱水転移を促進することになり、土壌固化材組成物の物性面において優れた効果を生じさせることになるからである。即ち、加水混合することにより、上記混合物中の生石灰は水和（消化）反応を起こし、発熱する。この発熱（温度上昇）は高ければ高いほど、上記混合物中の石膏分に作用し、二水石膏の脱水反応を生じさせ、発熱に比例して組成物中の半水石膏又は無水石膏の含有率が増加することになる。このようにして生じた半水石膏等は、本発明の土壌固化材組成物を用いた処理土の機械的強度を高め、また上記熱は、土壌固化材組成物中に存在する水分を蒸発せしめ、最終的には乾燥した粉粒状の土壌固化材組成物（以下、加水混合品という。）を得ることができる。
【００３２】
尚、このような加水方法としては特に限定されず、上記混合物に直接上記所定量の水を混合してもよいし、また混合装置内で所定量の水をスプレーしてもよい。
本発明の土壌改良材組成物の製造方法においては、上記石灰、石膏系建築廃材の他にも本発明の組成物の用途等に応じてガラス繊維、炭素繊維等の補強材料、粉塵防止を目的とした物質、肥料成分、石炭灰（フライアッシュ、ボトムアッシュ等）、骨材成分、起泡剤、流動化剤等を1種又は２種以上上記工程中において含有させることができることはいうまでもない。
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
[試験に使用した土壌]
表１に、試験に使用した土壌（以下、試験土という。）についての性状等を示す。
【００３３】
【表１】

［使用材料］
試験に当たって使用した固化材原料の詳細を以下に示す。
【００３４】
生石灰：村樫石灰工業株式会社製
石膏ボード廃材：吉野石膏株式会社収集、粉砕品
石膏ボード廃材か焼処理品：上記か焼方法により得られたもの。Ｘ線回折により、石膏分は全量半水石膏であった。
【００３５】
普通ポルトランドセメント：大阪住友セメント株式会社製
セメント系固化材（ＰＴＦＥ防塵処理）：
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）８５％
無水石膏１０％
生石灰（村樫石灰工業株式会社製）５％
また、これらのうち生石灰、石膏ボード廃材粉砕品、石膏ボード廃材か焼品の性状及び生石灰の粒度分布を表２に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
【表３】

［本発明の土壌固化材組成物の調製］
混合品
本発明の土壌固化材組成物の原料となる生石灰及び石膏ボード廃材粉砕品又は石膏ボード廃材か焼品を所定割合で、かつ合計重量が１ｋｇとなるように計量した後、モルタルミキサー（容量２リットル）に投入し５分間攪拌して、均一な混合物を得た。この混合物を本発明における土壌固化材組成物（以下、混合品という。）とした。
【００３８】
加水混合品
上記調製方法により混合品を調製した後、更に所定量の水を加え、上記モルタルミキサー中で１０分間攪拌して、均一な混合物を得た。この混合物を本発明における土壌固化材組成物（以下、加水混合品という。）とした。
［土壌固化材組成物と試験土との混合方法］
３ｍ角のビニルシート上に試験土を広げ、塊状の石や木片を取り除き、スコップを用いて外観において均一となるように混ぜた後、含水率が変化しないように迅速に袋詰めを行った。
【００３９】
この試験土に対する上記土壌固化材組成物（混合品又は加水混合品）の添加量が１００ｋｇ／ｍ^３（一定）となるように両者を採取し、ステンレス製のボール（容量３．５リットル）中に入れ、ハンドスコップを用いて５分間均一に混合する。その後、ポリエチレン製袋に詰め、１〜２時間ほど養生し、土壌固化材組成物中の生石灰の試験土含水による水和反応を終了させる。その後、上記袋から採取した混合物（処理土）を後述の試験に供した。
［一軸圧縮強度試験］
室内において上記の混合方法によって得られた固化材混合直後の処理土を直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱型モールドに詰め、１．５ｋｇのランマーを自然落下させ、３層２５回突き固めて３個の供試体を作製した。この供試体を恒温高湿室内の２０℃湿空条件下に７日間静置、養生した後に、ＪＩＳＡ１２１６に従い一軸圧縮強度試験を行った。
［ｐＨの測定］
処理土３０ｇを計り取り、５０ｍｌの蒸留水中に分散させ、３時間放置後のｐＨ値をｐＨイオン電極を用いて測定した。
実施例１〜６
石膏ボード廃材粉砕品と生石灰とを表４（ａ）に示した重量比となるように土壌固化材組成物をそれぞれ調製した。その後、上記袋詰めから取り出した関東ロームＡ（試験土）に対して同表に示した割合で混合養生し、それぞれについて上記の一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表４（ｂ）及び図１、図２、図４に示す。
実施例７〜１４
実施例１〜６にて調製した各混合品に対して表４（ａ）に示した水量を該混合品に加水混合してそれぞれ本発明の土壌固化材組成物（加水混合品）を得た。この加水混合品を用い、試験土としての関東ロームＡに対して１００ｋｇ／ｍ^３となるように混合し、実施例１と同様の方法により一軸圧縮強度及びｐＨの測定を測定した。その結果を表４（ｂ）及び図１、図２、図４に示す。
比較例１
関東ロームＡ（試験土）に対し、土壌固化材として生石灰を１００ｋｇ／ｍ^３の添加量となるように、上記混合方法及び一軸圧縮強度試験方法に従い両者を採取・混合し（表４（ａ）参照）、得られた処理土について一軸圧縮強度及びｐＨの測定を測定した。その結果を表４（ｂ）及び図1、図２に示す。
比較例２
土壌固化材として石膏ボード廃材粉砕品のみを用い（表４（ａ）参照）、その他の条件は比較例１と同様とし、一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表４（ｂ）及び図1、図２に示す。
比較例３
土壌固化材として石膏ボード廃材か焼品のみを用い（表４（ａ）参照）、その他の条件は比較例１と同様とし、一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表４（ｂ）及び図２に示す。
比較例４
土壌固化材として普通ポルトランドセメントを用い（表４（ａ）参照）、その他の条件は比較例１と同様とし、一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表４（ｂ）及び図２に示す。
比較例５
土壌固化材として予め調製した前記セメント系固化材を用い（表４（ａ）参照）、その他の条件は比較例１と同様とし、一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表４（ｂ）及び図２に示す。
実施例１５〜２０
石膏ボード廃材か焼品と生石灰とを表５（ａ）に示した重量比となるように上記調製方法を用いて土壌固化材組成物（混合品）をそれぞれ調製した。その後、上記袋詰めから取り出した関東ロームＢ（試験土）に対して同表に示した割合で混合養生し、それぞれについて上記の一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表５（ｂ）に示す。
実施例２１〜２６
実施例１５〜２０にて調製した各混合品に表５（ａ）に示した水量を該混合品に加水混合してそれぞれ本発明の土壌固化材組成物（加水混合品）を得た。この加水混合品を用い、試験土としての関東ロームＢに対して１００ｋｇ／ｍ^３となるように混合し、実施例１と同様の方法により一軸圧縮強度及びｐＨの測定を測定した。その結果を表５（ｂ）に示す。
比較例６
関東ロームＢ（試験土）に対し、土壌固化材として生石灰を１００ｋｇ／ｍ^３の添加量となるように、上記混合方法及び一軸圧縮強度試験方法に従い両者を採取・混合し（表５（ａ）参照）、得られた処理土について一軸圧縮強度及びｐＨの測定を測定した。その結果を表５（ｂ）に示す。
比較例７
土壌固化材として石膏ボード廃材粉砕品のみを用い（表５（ａ）参照）、その他の条件は比較例６と同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表５（ｂ）に示す。
比較例８
土壌固化材として石膏ボード廃材か焼品のみを用い（表５（ａ）参照）、その他の条件は比較例６と同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表５（ｂ）に示す。
実施例２７〜２９
石膏ボード廃材か焼品、生石灰及び水を表６（ａ）に示した重量比となるように上記調製方法を用いて土壌固化材組成物（加水混合品）をそれぞれ調製した。その後、上記袋詰めから取り出した粘土質土壌（試験土）に対して１００ｋｇ／ｍ^３の添加量となるように上記土壌固化材組成物を加え、前記混合方法によって混合養生し、それぞれについて上記の一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
比較例９
土壌固化材として生石灰のみを用い（表６（ａ）参照）、試験土である粘土質土壌に対して１００ｋｇ／ｍ^３の割合で混合し、同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
比較例１０
土壌固化材として石膏ボード廃材粉砕品のみを用い（表６（ａ）参照）、試験土である粘土質土壌に対して１００ｋｇ／ｍ^３の割合で混合し、同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
比較例１１
土壌固化材として石膏ボード廃材か焼品のみを用い（表６（ａ）参照）、試験土である粘土質土壌に対して１００ｋｇ／ｍ^３の割合で混合し、比較例１と同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
比較例１２
土壌固化材として普通ポルトランドセメントのみを用い（表６（ａ）参照）、試験土である粘土質土壌に対して１００ｋｇ／ｍ^３の割合で混合し、同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
比較例１３
土壌固化材としてセメント系固化材のみを用い（表６（ａ）参照）、試験土である粘土質土壌に対して１００ｋｇ／ｍ^３の割合で混合し、同様の方法により一軸圧縮強度試験及びｐＨの測定を行った。その結果を表６（ｂ）及び図３に示す。
尚、図１〜４において、石膏ボード廃材は単に「廃材」と、「普通ポルトランドセメント」は、「普通ＰＣ」と表記している。
試験土として関東ロームＡを用いた試験結果（図１）より、生石灰と石膏ボード廃材とのいずれの混合比の本発明土壌固化材組成物を用いた場合であっても、生石灰又は石膏ボード廃材粉砕品若しくはそのか焼品を単独で使用した場合に比べ、処理土の一軸圧縮強度値は著しく向上する。そして、この一軸圧縮強度測定値は、混合品又は加水混合品のいずれの場合でも生石灰６０重量部、廃材４０重量部からなる組成物を用いた場合に最高値を示すことが明らかである。
【００４０】
また、表４実施例９〜１３の結果より、生石灰、廃材粉砕品への加水量は、水量１４６．５重量部（生石灰の水和に要する理論水量の０．８倍相当量；生石灰純度９５％として）を用いて加水混合した組成物が、最も高い一軸圧縮強度値を示している。そのため、その後の実施例では、加水混合処理に当たりこの水量を用いることとした。
更に、図２より、試験土としての関東ロームＡについて本発明の土壌固化材組成物（生石灰６０重量部及び石膏ボード廃材４０重量部の混合品又は加水混合品）を用いた処理土は、生石灰単味、廃材粉砕品若しくは廃材か焼品単味、普通ポルトランドセメント、セメント系固化材のいずれと比較しても高い一軸圧縮強度を示している。
更にまた、当該混合品又は加水混合品の試験土への添加量を７０、１００、１５０ｋｇ／ｍ^３の３水準とし、それぞれの水準において得られた一軸圧縮強度を示した図４から、本発明の土壌固化材組成物の試験土に対する添加量を増加すると、それに比例して一軸圧縮強度値も増加することが確認できる。また、本発明の土壌固化材組成物を試験土に対して７０ｋｇ／ｍ^３添加した結果でも、図２における普通ポルトランドセメント、セメント系固化材等を用いた処理土（比較例１〜５、試験土への添加量１００ｋｇ／ｍ^３）のいずれよりも高い強度値を示すことから、本発明の土壌固化材組成物は、従来のセメント系固化材よりも少ない土壌への添加量（約７０％）にて同等の処理土の機械的強度を得ることができることは明らかである。
関東ロームＢを試験土とした結果（表５（ｂ））でも同様に、本発明の土壌固化材組成物を用いた処理土は、生石灰と石膏ボード廃材とのいずれの混合比の場合であっても、生石灰、石膏ボード廃材か焼品を単独で使用したものよりも高い強度値を示しており、生石灰６０重量部及び廃材か焼品４０重量部を含有する組成物を用いた結果が、最も高い一軸圧縮強度値を示すことは明らかである。尚、上記結果から、関東ロームＢでは、関東ロームＡについての結果(図１及び図２)と同様の結果が得られることが予想されるため、従来のセメント系固化材等との一軸圧縮強度の比較は行わなかった。また、確認のため石膏ボード廃材粉砕品のみを土壌固化材として用いた処理土も結果として本発明の組成物に比べて一軸圧縮強度値は低い。
試験土を粘土質土壌に変更して、関東ロームＢの場合と同様の試験を行った。この場合の試験結果（表６（ｂ））においても、本発明の土壌固化材組成物を用いた処理土は、生石灰と石膏ボード廃材とのいずれの混合比の場合であっても、生石灰、石膏ボード廃材粉砕品を単独で使用した処理土よりも高い強度値を示し、生石灰６０重量部及び廃材か焼品４０重量部を含有する組成物（混合品）を用いた結果が最も高い一軸圧縮強度を示すことは明らかである。
【００４１】
また、図３より、本発明の土壌固化材組成物（生石灰６０重量部及び石膏ボード廃材４０重量部の混合品又は加水混合品）を用いた処理土は、生石灰単味、廃材粉砕品若しくは廃材か焼品単味、普通ポルトランドセメント、セメント系固化材のいずれと比較しても高い一軸圧縮強度を示している。
【００４２】
更に、当該混合品又は加水混合品の試験土への添加量を７０、１００、１５０ｋｇ／ｍ^３の３水準とし、それぞれの水準において得られた一軸圧縮強度を示した図４から、本発明の土壌固化材組成物の試験土に対する添加量を増加すると、それに比例して一軸圧縮強度値も増加することが確認できる。また、本発明の土壌固化材組成物を試験土に対して７０ｋｇ／ｍ^３添加した結果でも、図３における普通ポルトランドセメント、セメント系固化材を用いた処理土（比較例９〜１３、試験土への添加量１００ｋｇ／ｍ^３）のいずれよりも高い強度値を示すことから、本発明の土壌固化材組成物は、従来のセメント系固化材よりも少ない土壌への添加量（約７０％）にて同等の処理土の機械的強度を得ることができることは明らかである。
【発明の効果】
本発明の土壌固化材組成物を用いることにより、泥土類の固化処理が可能であり、かつ従来のセメント系や石灰系等の土壌固化材と比較して、高い一軸圧縮強度を呈する処理土を得ることができる。
【００４３】
また、本発明の土壌固化材組成物は、その原料に石膏系建築廃材を多量に使用することができ、また従来のセメント系土壌固化材に比べて泥土等への添加量を約７０％に抑えることができるため、非常に安価な土質安定処理が可能となる。
【００４４】
更に、本発明の土壌固化材組成物は、今後発生量が増加することが見込まれる石膏系建築廃材を多量に使用するものであるため、新たなリサイクルの形態を築くことができる。
【００４５】
【表４】

【００４６】
【表５】

【００４７】
【表６】

【図面の簡単な説明】
【図１】関東ロームＡ（試験土）についての一軸圧縮強度試験結果を示すグラフである。
【図２】本発明の土壌固化材組成物と従来の土壌固化材との一軸圧縮強度（試験土：関東ロームＡ）を比較したグラフである。
【図３】本発明の土壌固化材組成物と従来の土壌固化材との一軸圧縮強度（試験土：粘土質土壌）を比較したグラフである。
【図４】関東ロームＡ及び粘土質土壌を試験土とした場合の本発明の土壌固化材組成物の添加量と処理土の一軸圧縮強度との関係を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a soil treatment material composition comprising two components of gypsum and lime. Specifically, it treats gypsum-based building waste such as gypsum board waste and industrial gypsum model old molds and uses them as soil-solidifying materials to promote their recycling, as well as various construction sludge, dredged soil, and precipitated sludge. The purpose is to make effective use of organic sludge and to stabilize soil quality on roads, factory land or residential ground.
[0002]
[Prior art]
Generally, sedimentary areas such as rivers, coastal seas and lakes are composed of so-called sludge layers such as clay or silty, and form a soft ground, so a large amount of sludge, Mud is generated. In addition, a large amount of construction sludge is generated with the construction work of houses and buildings. In addition to these, the same applies to precipitated sludge generated from water purification plants, wastewater treatment plants, etc., and organic sludge containing pulp waste liquid generated from paper mills.
[0003]
Since these sludges and muds are fluids containing a large amount of water, they are extremely difficult to handle. Therefore, it is generally performed that the soil solidifying material is mixed with the mud and the like and solidified. For example, in roads, factories, and residential land, it is common to perform so-called ground improvement by using a soil solidifying material such as lime or cement for the soil stabilization process for improving soft ground.
[0004]
On the other hand, a large amount of building waste mainly composed of gypsum (hereinafter referred to as gypsum-based building waste) is generated in recent years due to new construction of buildings and dismantling of existing buildings. Until recently, these were separated and treated according to the legally categorized as industrial waste, but recently they have been collected by the cement industry and gypsum board industry and processed by crushing, calcination, etc. Reuse is being promoted in the manufacture of boards and the like.
[0005]
In addition to the above-mentioned gypsum-based building waste, there are industrial models as general industrial waste, so-called old models made of gypsum used in the mold material industry, and plaster models for dental use. Is also generated in a small amount compared to the amount of the above-mentioned gypsum-based building waste, and the reuse by the gypsum industry has been promoted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, while the amount of gypsum-based building waste generated above is expected to increase in the future, the amount of treatment is limited in the current recycling form, and it is hoped that a new recycling form and method will be established. It was rare.
[0007]
As a result of the intensive study on the soil stabilization treatment using gypsum, lime, etc., such as the above mud soil, soft ground, etc. It was found that by using a gypsum-based construction waste material as a soil-solidifying material together with quick lime, a soil-solidified body showing strength superior to conventional cement-based and lime-based soil solidifying materials can be obtained at low cost. completed.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to contribute to the effective use of the gypsum-based building waste by using the treated material, and to effectively use the mud and the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a soil solidifying material composition comprising 20 to 70 parts by weight of a gypsum-based building waste material and 30 to 80 parts by weight of lime.
[0010]
In the present invention, after mixing powdery gypsum-based building waste and powdered quicklime, 0.4 to 1.2 times the theoretical amount of water necessary for hydration of the quicklime is added and mixed. The present invention relates to a method for producing a soil solidifying material composition.
1st invention
First, the soil solidifying material composition of the present invention will be described.
[0011]
This soil-solidifying material composition contains powdery gypsum-based building waste and lime as raw materials as described above.
[0012]
Each raw material which comprises the soil solidification material composition of this invention is demonstrated below.
[Lime raw material]
Examples of lime that can be used in the soil solidifying material composition of the present invention include known quicklime (calcium oxide) and slaked lime (calcium hydroxide). Generally, quicklime is obtained by baking limestone at a temperature of about 900 ° C., and slaked lime is obtained by adding water to the quicklime.
[0013]
The quicklime and slaked lime can be contained in the soil solidifying material composition of the present invention alone or in combination, but it is particularly desirable that the lime and slaked lime are a simple lime or a mixture of quicklime and slaked lime. Thus, by using quicklime as a simple or mixture with slaked lime, even if the water content of the gypsum-based building waste material described later is high, this water is lost by the hydration (digestion) reaction, and in the present invention Lime and gypsum building waste mixture can be kept in dry powder.
[0014]
As the particle size of the lime, the average particle size is 0.1 mm or more, desirably 0.3 mm or more, and the maximum particle size is 10 mm or less, desirably 5 mm or less, and more desirably 2 mm or less. The finer the particle size, the better the physical properties of the resulting treated soil will be recognized, but if the average particle size is less than the above, there will be concerns about the impact of dust generation on workers and surrounding areas. If this particle size is increased beyond the maximum particle size, it becomes difficult to uniformly mix with the following gypsum-based building waste materials, and the hydration reaction becomes non-uniform, thereby significantly reducing the physical properties of the treated soil. Because it will be.
[Gypsum-based building waste materials]
The gypsum building waste material that can be contained in the soil-solidifying material composition of the present invention will be described. This gypsum-based building waste is roughly classified as follows according to the generation form. (1) Gypsum-based building waste materials (hereinafter referred to as gypsum-based new construction waste materials) generated by new construction work Gypsum-based new construction waste materials are mainly solid plaster gypsum board scraps and residual materials, gypsum plaster, and gypsum-based adhesives. , Residual materials such as joint treatment agents (powder and granular materials) and solidified materials (hereinafter referred to as gypsum new construction waste materials), most of which are composed of gypsum.
[0015]
Here, the gypsum board is a general one in which the surface specified in JIS A6901 is coated with a surface material such as paper, a plate-like material not covered with such a surface material, a fiber-reinforced gypsum plate, It shall refer to platy gypsum-based building materials such as plaster wood fleece. Moreover, the gypsum plaster indicates that specified in JIS A6904, and the joint treatment agent indicates that specified in JIS A6914.
(2) Gypsum-based construction waste generated during demolition work (hereinafter referred to as gypsum-based demolition waste) In contrast to the above-mentioned new construction waste, gypsum-based demolition waste is mainly used as a gypsum-based building material before it is generated as waste. Since it has been used as a base, it is often in a state where it cannot be easily separated from a finish material, such as cloth, wallpaper, paint, etc., which has been adhered or painted on the interior base surface. In addition, wooden or metal structural members and fasteners to which the demolition waste is fixed, and in some cases, concrete debris, etc., are generated as construction waste in a state that cannot be easily separated from the demolition waste. Such new construction waste materials and dismantling waste materials, like general industrial wastes, are collected once in an intermediate treatment facility and then separated, recycled or discarded.
[0016]
In the soil treatment material composition of the present invention, the above-mentioned gypsum-based new construction waste materials and dismantling waste materials can be used alone or mixed in various proportions.
[0017]
In the present invention, the above-described old plaster molds can be used effectively by mixing them with the above-mentioned newly constructed waste materials. Therefore, in the following, it will be referred to as “gypsum building waste” including such old models.
The state of the gypsum in the gypsum-based building waste material is not particularly limited, and may be any one of dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, anhydrous gypsum, or a mixture thereof, and particularly hemihydrate gypsum. A simple, dihydrate gypsum or a mixture of dihydrate and hemihydrate gypsum is desirable. That is, it is desirable that the gypsum content in the gypsum-based construction waste material is all hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, or a mixture of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum. The hemihydrate gypsum may contain soluble anhydrous gypsum as a part thereof.
[0018]
The particle size of the gypsum-based building waste material is such that the average particle size of the gypsum content in the pulverized product is 0.1 mm or more, preferably 0.3 mm or more, and the maximum particle size is 10 mm or less, desirably 5 mm or less. Is preferably 2 mm or less. Generally, the above-mentioned gypsum-based building waste is generated in various forms such as plates and blocks, and is transferred and collected. Therefore, in order to reprocess the waste, it is crushed in advance and suitable for use. It is desirable to process. And, as the particle size of the gypsum of the pulverized product is made finer, the physical properties of the treated soil obtained, in particular, the mechanical strength is improved, and it is excellent in terms of the purpose and effect of the present invention. If it is less than the above, there is a problem that dust is likely to be generated, and if this particle size is increased beyond the maximum particle size, uniform mixing with the lime raw material becomes difficult, and the hydration reaction and the second The hydration reaction of gypsum in the invention becomes non-uniform, and the physical properties of the treated soil are significantly reduced.
[0019]
Furthermore, the gypsum board waste material that occupies the mainstream among the gypsum-based construction waste materials described above has its surface coated with a base paper for board, and the fiber-reinforced gypsum plate is provided with a nonwoven fabric such as glass fiber on the surface or inside thereof. Therefore, when pulverizing, these paper pieces and fibers (including pulverized products) are mixed. For example, in the case of gypsum board waste material, the amount of the base paper is about 7% with respect to the amount of waste material. Since these paper fractions and fiber pulverized products do not affect the quality of the soil-solidifying material composition in the present invention, they can be contained in the soil-solidifying material composition of the present invention as they are, or as follows. The paper and fiber crushed material may be removed and contained.
[0020]
The soil solidifying material composition of the present invention contains the above lime and gypsum-based building waste, but the addition ratio thereof is 30-80 parts by weight of lime and 20-70 parts by weight of gypsum-based building waste, preferably lime. It is desirable that they are 40 to 70 parts by weight and 30 to 60 parts by weight of gypsum-based building waste, and more preferably 50 to 70 parts by weight of lime and 30 to 50 parts by weight of gypsum-based building waste. By setting such an addition ratio of lime and gypsum-based building waste, the mechanical strength of the treated soil obtained is higher than when using quick lime or gypsum-based building waste as a simple substance, but this addition ratio is This is because when the amount is less than the above range or exceeds the above range, there is no significant difference in mechanical strength from the case of simple use.
[0021]
In addition, the soil solidifying material composition of the present invention can contain the above gypsum-based building waste and lime, but besides these, reinforcing materials such as glass fiber and carbon fiber, substances for the purpose of dust prevention, Needless to say, one or more fertilizer components, coal ash (fly ash, bottom ash, etc.), aggregate components, foaming agents, fluidizing agents, and the like can be contained.
Second invention
Next, the manufacturing method of the soil solidification material composition of this invention is demonstrated.
[0022]
In this invention, it consists of the pre-processing process of a lime raw material, the pre-processing process of a gypsum-type building waste material raw material (including the calcination process of the said raw material in the said process), and the mixing process of those raw materials, A hydration step can also be included.
[0023]
Hereinafter, each processing step will be described.
[Crushing lime raw material (particle size adjustment)]
As described above, the lime particle size as the main raw material of the soil solidifying material composition of the present invention has a maximum particle size of 10 mm or less, desirably 5 mm or less, and more desirably 2 mm or less. Therefore, it is necessary to adjust the obtained lime raw material to the above particle size. The particle size adjustment method is not particularly limited, and may be performed using a known pulverizer, or may be performed by passing through a sieve so that the predetermined particle size is obtained after pulverization using a known pulverizer. . It does not specifically limit as said pulverizer, A general pulverizer can be used individually or in combination.
[Grinding of gypsum building waste materials (grain size adjustment)]
Further, as described above, the maximum particle size of gypsum in the waste material is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less. Therefore, it is necessary to adjust the gypsum-based building waste collected and sorted to the above particle size. It is not specifically limited to such a particle size adjustment method, You may carry out using a well-known grinder, and it passes through a sieve so that it may grind | pulverize using a well-known grinder and may become the said predetermined particle size. You can also. It does not specifically limit as said pulverizer, A general pulverizer can be used individually or in combination.
[0024]
In addition, the gypsum board waste material can be pulverized in advance by using a known crusher suitable for reusing the gypsum board waste material. The paper and gypsum content on the surface of the waste material can be separated at the same time as pulverization in the treatment, or the paper and gypsum content can be separated using a separate sieve after the pulverization treatment.
[Calcination of raw materials for gypsum building waste]
In the present invention, the above-described gypsum-based building waste pulverized product can be calcined.
[0025]
As an example of such calcination treatment, the gypsum-based building waste obtained by pulverization as described above is 100 to 200 ° C., preferably 130 to 190 ° C., for 0.5 to 3 hours, preferably 1 Heat for ~ 2 hours. By performing such a calcination treatment, the dihydrate gypsum content in the gypsum-based building waste material can be a so-called calcined gypsum containing semi-soluble gypsum or partially soluble anhydrous gypsum in the half-water gypsum.
[0026]
Examples of the heating method may include direct heating using a rotary kiln, a hot air circulation dryer, or the like, and indirect heating using a kettle (so-called gypsum firing kettle) or the like.
[0027]
In addition, as another example of the calcination treatment, a crushed (particle size adjusted) product of the above-mentioned gypsum-based building waste material or a product obtained by passing the sieve after the pulverized (particle size adjusted) and removing the paper content in the crushed product. It is open to the atmosphere or sealed at a temperature at which the paper content, etc. contained, or the organic content or the paper content that cannot be removed by passing through the sieve is carbonized, specifically 240-360 ° C., preferably 280-320 ° C. And a method of heating for 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 4 hours. By this treatment, the dihydrate gypsum content in the gypsum-based building waste material can be obtained soluble anhydrite, a mixture of soluble anhydrite and type II anhydrite, or type II anhydrite depending on the heating conditions.
[0028]
As the heating method, various calcination methods capable of direct heating or indirect heating can be used as described above.
[Mixing process of lime raw materials and gypsum building waste materials]
In the present invention, the treated gypsum-based building waste material that has been pulverized as described above, or passed through a sieve after the pulverization to remove paper, is mixed with the lime as it is, or further calcined as described above. The soil solidifying material composition in the present invention (hereinafter referred to as a mixed product) can be obtained by mixing with the lime after the treatment. The mixing method of these raw materials is not particularly limited, and can be performed using a known and available mixing apparatus.
[Hydro-mixing step into raw material mixture]
Moreover, at the time of the said mixing, it can also be added to the mixture of each said raw material, and it can mix further, or can be added to the gypsum-type building waste material which adjusted the particle size through the said pre-processing process. By mixing with water, quicklime exhibits a hydration exothermic reaction, and this reaction heat is utilized.
[0029]
In this case, it is necessary to use quick lime as the lime, but the gypsum which is the main component of the gypsum building waste material may be in any form. This form may be a simple dihydrate gypsum, a mixture of hemihydrate gypsum and dihydrate gypsum, a ternary mixture of dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum and anhydrous gypsum.
[0030]
By hydrating these in the state of coexisting with quicklime, the form in the gypsum content can be freely variably adjusted by the heat of hydration of quicklime, but in the present invention, dihydrate gypsum is particularly used as the gypsum content. It is desirable to be a mixture of plain or hemihydrate gypsum and dihydrate gypsum.
[0031]
The amount of water used for the water treatment is 0.4 to 1.2 times, preferably 0.6 to 1.0 times, more preferably 0.7 to 0.9 times the amount of water required for the theoretical hydration of quicklime. The amount of water is desirable. While the quick lime component decreases in proportion to the amount of water added, the slaked lime component increases, but when the temperature rise of the mixture is observed, the maximum temperature is exhibited at about 0.8 times the amount of water added. This is because the dehydration transfer of dihydrate gypsum in the treated product to hemihydrate gypsum is promoted, and an excellent effect in terms of physical properties of the soil solidifying material composition is produced. That is, by hydration, quicklime in the mixture causes a hydration (digestion) reaction and generates heat. The higher this exotherm (temperature rise) is, the more it acts on the gypsum content in the above mixture, causing the dehydration reaction of dihydrate gypsum, and the content of hemihydrate gypsum or anhydrous gypsum in the composition in proportion to the exotherm Will increase. Hemihydrate gypsum and the like thus generated increase the mechanical strength of the treated soil using the soil solidifying material composition of the present invention, and the heat causes the water present in the soil solidifying material composition to evaporate. Finally, it is possible to obtain a dry powdery soil solidifying material composition (hereinafter referred to as a water-mixed product).
[0032]
In addition, it does not specifically limit as such a hydration method, The said predetermined amount of water may be directly mixed with the said mixture, and a predetermined amount of water may be sprayed within a mixing apparatus.
In the method for producing the soil improvement material composition of the present invention, in addition to the lime and gypsum-based building waste materials, the purpose is to prevent reinforcing materials such as glass fibers and carbon fibers, and dust prevention depending on the use of the composition of the present invention. Needless to say, one or more of the above substances, fertilizer components, coal ash (fly ash, bottom ash, etc.), aggregate components, foaming agents, fluidizing agents, etc. can be contained in the above process. Absent.
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
[Soil used for testing]
Table 1 shows the properties and the like of the soil used for the test (hereinafter referred to as test soil).
[0033]
[Table 1]

[Materials used]
The details of the solidifying material raw material used in the test are shown below.
[0034]
Quicklime: Made by Murakami Lime Industry Co., Ltd.
Gypsum board waste: Collected and crushed by Yoshino Gypsum Co., Ltd.
Gypsum board waste calcination product: obtained by the above calcination method. The total amount of gypsum was half water gypsum by X-ray diffraction.
[0035]
Ordinary Portland cement: Osaka Sumitomo Cement Co., Ltd.
Cement-based solidifying material (PTFE dustproof treatment):
Ordinary Portland cement (made by Taiheiyo Cement Co., Ltd.) 85%
Anhydrite 10%
Quicklime (Muramura Lime Industry Co., Ltd.) 5%
Among these, quick lime, gypsum board waste material pulverized product, gypsum board waste material calcined product properties and quick lime particle size distribution are shown in Table 2.
[0036]
[Table 2]

[0037]
[Table 3]

[Preparation of soil solidifying material composition of the present invention]
Mixed product
Quick lime and gypsum board waste material pulverized product or gypsum board waste material calcined product as raw materials of the soil solidifying material composition of the present invention are weighed at a predetermined ratio and a total weight of 1 kg, and then mortar mixer (capacity 2 liters) ) And stirred for 5 minutes to obtain a uniform mixture. This mixture was used as a soil solidifying material composition (hereinafter referred to as a mixed product) in the present invention.
[0038]
Water mixture
After preparing the mixture by the above preparation method, a predetermined amount of water was further added and stirred for 10 minutes in the mortar mixer to obtain a uniform mixture. This mixture was used as a soil-solidifying material composition in the present invention (hereinafter referred to as a hydrated product).
[Method of mixing soil solidifying material composition and test soil]
The test soil was spread on a 3 m square vinyl sheet, lump-like stones and wood pieces were removed, and after mixing with a scoop so as to be uniform in appearance, bagging was performed quickly so that the moisture content did not change.
[0039]
The amount of the above-mentioned soil solidifying material composition (mixed product or water-mixed product) added to this test soil is 100 kg / m.³Both are collected so as to be (constant), placed in a stainless steel ball (capacity 3.5 liters), and mixed uniformly for 5 minutes using a hand scoop. Then, it packs in a polyethylene bag, cures for about 1 to 2 hours, and terminates the hydration reaction of the quick lime in the soil solidifying material composition by the test soil water content. Thereafter, the mixture (treated soil) collected from the bag was subjected to the test described below.
[Uniaxial compressive strength test]
The treated soil immediately after mixing the solidified material obtained by the above mixing method in a room is packed in a cylindrical mold having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm, 1.5 kg of rammer is allowed to fall naturally, and three pieces are squeezed three times 25 times. A specimen was prepared. The specimen was allowed to stand for 7 days in a constant temperature and high humidity chamber at 20 ° C. and humidified, and then subjected to uniaxial compression strength test according to JIS A1216.
[Measurement of pH]
30 g of treated soil was weighed and dispersed in 50 ml of distilled water, and the pH value after standing for 3 hours was measured using a pH ion electrode.
Examples 1-6
Soil solidifying material compositions were prepared so that the gypsum board waste material pulverized product and quicklime were in the weight ratio shown in Table 4 (a). Then, it mixed and cured in the ratio shown to the same table | surface with respect to the Kanto loam A (test soil) picked out from the said bagging, and measured the said uniaxial compressive strength test and pH about each. The results are shown in Table 4 (b) and FIGS. 1, 2, and 4.
Examples 7-14
The amount of water shown in Table 4 (a) was added to each of the mixed products prepared in Examples 1 to 6 to obtain the soil-solidifying material composition (water-mixed product) of the present invention. . Using this hydrated product, 100 kg / m against Kanto Loam A as test soil³The uniaxial compressive strength and pH were measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 4 (b) and FIGS. 1, 2, and 4.
Comparative Example 1
For Kanto Loam A (test soil), quick lime is 100 kg / m as a soil solidifying material.³In accordance with the mixing method and the uniaxial compressive strength test method, both were collected and mixed (see Table 4 (a)), and the uniaxial compressive strength and pH of the obtained treated soil were measured. The results are shown in Table 4 (b) and FIGS.
Comparative Example 2
Only the pulverized gypsum board waste product was used as the soil solidifying material (see Table 4 (a)), and the other conditions were the same as in Comparative Example 1, and a uniaxial compressive strength test and pH measurement were performed. The results are shown in Table 4 (b) and FIGS.
Comparative Example 3
Only the waste gypsum board calcined product was used as the soil solidifying material (see Table 4 (a)), the other conditions were the same as in Comparative Example 1, and the uniaxial compressive strength test and pH measurement were performed. The results are shown in Table 4 (b) and FIG.
Comparative Example 4
Normal Portland cement was used as the soil solidifying material (see Table 4 (a)), and the other conditions were the same as in Comparative Example 1, and a uniaxial compressive strength test and pH measurement were performed. The results are shown in Table 4 (b) and FIG.
Comparative Example 5
Using the cement-based solidified material prepared in advance as the soil solidified material (see Table 4 (a)), the other conditions were the same as in Comparative Example 1, and a uniaxial compressive strength test and pH measurement were performed. The results are shown in Table 4 (b) and FIG.
Examples 15-20
A soil-solidifying material composition (mixed product) was prepared using the above-described preparation method so that the gypsum board waste material calcined product and quicklime were in the weight ratio shown in Table 5 (a). Then, it mixed and cured in the ratio shown to the same table | surface with respect to Kanto loam B (test soil) picked out from the said bagging, and the said uniaxial compressive strength test and pH measurement were performed about each. The results are shown in Table 5 (b).
Examples 21-26
The amount of water shown in Table 5 (a) was added to each of the mixed products prepared in Examples 15 to 20 to obtain a soil-solidifying material composition (water-mixed product) of the present invention. Using this hydrated product, 100 kg / m against Kanto Loam B as test soil³The uniaxial compressive strength and pH were measured by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 5 (b).
Comparative Example 6
For Kanto Loam B (test soil), quick lime is 100 kg / m as a soil solidifying material.³In accordance with the mixing method and the uniaxial compressive strength test method, both were collected and mixed (see Table 5 (a)), and the uniaxial compressive strength and pH of the obtained treated soil were measured. The results are shown in Table 5 (b).
Comparative Example 7
Only the pulverized gypsum board waste product was used as the soil-solidifying material (see Table 5 (a)), and the other conditions were the uniaxial compressive strength test and pH measurement performed in the same manner as in Comparative Example 6. The results are shown in Table 5 (b).
Comparative Example 8
Only the waste gypsum board calcined product was used as the soil solidifying material (see Table 5 (a)), and the other conditions were the same as those in Comparative Example 6, and the uniaxial compressive strength test and the pH were measured. The results are shown in Table 5 (b).
Examples 27-29
The soil-solidifying material composition (hydrolyzed product) was prepared using the above preparation method so that the weight ratio of gypsum board waste material calcined product, quicklime and water was as shown in Table 6 (a). Thereafter, 100 kg / m with respect to the clay soil (test soil) taken out from the bagging.³The above-mentioned soil-solidifying material composition was added so as to be an added amount, and the mixture was cured by the mixing method, and the uniaxial compressive strength test and the pH were measured for each. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
Comparative Example 9
Only quick lime is used as a soil-solidifying material (see Table 6 (a)), and 100 kg / m for clay soil as test soil.³The uniaxial compressive strength test and pH were measured by the same method. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
Comparative Example 10
Only the crushed gypsum board waste material is used as the soil solidifying material (see Table 6 (a)), and 100 kg / m for clay soil as the test soil.³The uniaxial compressive strength test and pH were measured by the same method. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
Comparative Example 11
Using only gypsum board waste calcination as soil solidification material (see Table 6 (a)), 100 kg / m for clay soil as test soil³The uniaxial compressive strength test and the pH were measured by the same method as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
Comparative Example 12
Only ordinary Portland cement is used as a soil solidifying material (see Table 6 (a)), and 100 kg / m for clay soil as test soil.³The uniaxial compressive strength test and pH were measured by the same method. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
Comparative Example 13
Only cement-based solidifying material is used as the soil solidifying material (see Table 6 (a)), and 100 kg / m for clay soil as test soil.³The uniaxial compressive strength test and pH were measured by the same method. The results are shown in Table 6 (b) and FIG.
1 to 4, the gypsum board waste material is simply referred to as “waste material”, and the “ordinary Portland cement” is referred to as “ordinary PC”.
From the test result (Fig. 1) using Kanto Loam A as the test soil, quick lime or gypsum board waste material was used even when the present soil solidifying material composition of any mixing ratio of quick lime and gypsum board waste material was used. The uniaxial compressive strength value of the treated soil is remarkably improved as compared with the case of using the pulverized product or its calcinated product alone. And it is clear that this measured value of uniaxial compressive strength shows the maximum value in the case of using a composition composed of 60 parts by weight of quicklime and 40 parts by weight of waste material in either case of a mixed product or a hydrated product.
[0040]
In addition, from the results of Table 4 Examples 9 to 13, the amount of water added to the quicklime and the pulverized waste material was 146.5 parts by weight of water (equivalent to 0.8 times the theoretical amount of water required for hydration of quicklime; quicklime purity 95 The composition hydrated using (as%) shows the highest uniaxial compressive strength value. Therefore, in subsequent examples, this amount of water was used for the hydration mixing treatment.
Further, as shown in FIG. 2, the treated soil using the soil solidifying material composition of the present invention (mixed product or hydromixed product of 60 parts by weight of quick lime and 40 parts by weight of gypsum board) for Kanto Loam A as test soil is quick lime. It shows high uniaxial compressive strength compared with any of plain, waste material pulverized product or waste material calcined product, ordinary Portland cement, and cement-based solidified material.
Furthermore, the amount of the mixture or hydrated mixture added to the test soil is 70, 100, 150 kg / m.³From FIG. 4 showing the uniaxial compressive strength obtained at each level, when the amount of the soil solidifying material composition of the present invention added to the test soil is increased, the uniaxial compressive strength value is also increased in proportion thereto. It can be confirmed. Further, the soil solidifying material composition of the present invention is 70 kg / m with respect to the test soil.³Even in the result of addition, treated soil using ordinary Portland cement, cement-based solidifying material, etc. in FIG. 2 (Comparative Examples 1 to 5, added amount to test soil 100 kg / m³Therefore, the soil-solidifying material composition of the present invention is equivalent to a machine of treated soil with the same amount of soil addition (about 70%) as compared with the conventional cement-based solidifying material. It is clear that the desired strength can be obtained.
Similarly, as a result of using Kanto Loam B as the test soil (Table 5 (b)), the treated soil using the soil solidifying material composition of the present invention has any mixing ratio of quicklime and gypsum board waste. However, quick lime, gypsum board waste material showing a higher strength value than that used alone calcination, the results using a composition containing 60 parts by weight quick lime and 40 parts by weight waste calcination, It is clear that it shows the highest uniaxial compressive strength value. From the above results, Kanto Loam B is expected to obtain the same results as those for Kanto Loam A (FIGS. 1 and 2). No comparison was made. Moreover, as a result, the uniaxial compressive strength value of the treated soil using only the crushed gypsum board waste material as the soil solidifying material is lower than that of the composition of the present invention.
The test soil was changed to clay soil, and the same test as in Kanto Loam B was performed. Also in the test results in this case (Table 6 (b)), the treated soil using the soil-solidifying material composition of the present invention is quick lime, regardless of the mixing ratio of quick lime and gypsum board waste material. Uniaxial compression that shows higher strength value than treated soil using gypsum board waste pulverized product alone, and the highest result using composition (mixed product) containing 60 parts by weight of quicklime and 40 parts by weight of waste calcination product It is clear that it shows strength.
[0041]
Moreover, from FIG. 3, the treated soil using the soil solidifying material composition of the present invention (mixed product or hydromixed product of 60 parts by weight of quick lime and 40 parts by weight of gypsum board waste) is a quick lime, waste pulverized product or waste material. High uniaxial compressive strength is shown in comparison with any of calcined products, ordinary Portland cement, and cement-based solidified materials.
[0042]
Furthermore, the amount of the mixture or hydrated mixture added to the test soil is 70, 100, 150 kg / m.³From FIG. 4 showing the uniaxial compressive strength obtained at each level, when the amount of the soil solidifying material composition of the present invention added to the test soil is increased, the uniaxial compressive strength value is also increased in proportion thereto. It can be confirmed. Further, the soil solidifying material composition of the present invention is 70 kg / m with respect to the test soil.³Even in the result of addition, treated soil using ordinary Portland cement and cement-based solidifying material in FIG. 3 (Comparative Examples 9 to 13, added amount to test soil 100 kg / m³Therefore, the soil-solidifying material composition of the present invention is equivalent to a machine of treated soil with the same amount of soil addition (about 70%) as compared with the conventional cement-based solidifying material. It is clear that the desired strength can be obtained.
【The invention's effect】
By using the soil solidifying material composition of the present invention, mud can be solidified, and treated soil exhibiting high uniaxial compressive strength compared to conventional cement-based or lime-based soil solidifying materials. Obtainable.
[0043]
Moreover, the soil solidifying material composition of the present invention can use a large amount of gypsum-based building waste as a raw material, and the amount added to mud is about 70% compared to conventional cement-based soil solidifying materials. Since it can be suppressed, a very inexpensive soil stabilization process is possible.
[0044]
Furthermore, since the soil-solidifying material composition of the present invention uses a large amount of gypsum-based building waste materials that are expected to increase in the future, a new form of recycling can be established.
[0045]
[Table 4]

[0046]
[Table 5]

[0047]
[Table 6]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing uniaxial compressive strength test results for Kanto Loam A (test soil).
FIG. 2 is a graph comparing the uniaxial compressive strength (test soil: Kanto Loam A) of the soil-solidifying material composition of the present invention and a conventional soil-solidifying material.
FIG. 3 is a graph comparing the uniaxial compressive strength (test soil: clayey soil) of the soil solidifying material composition of the present invention and a conventional soil solidifying material.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the added amount of the soil solidifying material composition of the present invention and the uniaxial compressive strength of the treated soil when Kanto Loam A and clay soil are used as test soils.

Claims

20 to 70 parts by weight of gypsum-based building waste and 30 to 80 parts by weight of quicklime and 0.4 to 1.2 times the theoretical amount of water necessary for hydration of the quicklime are mixed, and the heat of hydration reaction of quicklime A soil-solidifying material composition obtained by dehydrating and transferring dihydrate gypsum in gypsum-based building waste to hemihydrate gypsum or anhydrous gypsum.

The soil solidifying material composition according to claim 1, wherein the maximum particle size of gypsum in the gypsum-based building waste is 10 mm or less.

The soil solidifying material composition according to claim 1 or 2, wherein the quick lime has a maximum particle size of 10 mm or less.

After crushing gypsum building waste and quick lime and adjusting the particle size, respectively, 20 to 70 parts by weight of gypsum building waste and 30 to 80 parts by weight of quick lime and 0.4 to 1 of the theoretical water amount necessary for hydration of the quick lime are obtained. .Soil characterized in that it comprises a step of dehydrating and transferring dihydrate gypsum in gypsum-based building waste to hemihydrate gypsum or anhydrous gypsum by mixing with twice the water and utilizing the heat of hydration reaction of quicklime A method for producing a solidifying material composition.