JP5565019B2 - Ground improvement method and method for producing solidified material for re-digging used therefor - Google Patents
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Description
本発明は、再掘削が容易であり、且つ、六価クロムの溶出量を少なくすることができる地盤改良方法及びこれに用いる再掘削用固化材の製造方法に関する。 The present invention relates to a ground improvement method that can be easily re-excavated and can reduce the elution amount of hexavalent chromium, and a method for producing a solidified material for re-excavation used therefor.
従来、軟弱地盤の土質改良に、セメント系固化材が多用されている。改良工事がなされた地盤は、比較的早期の段階で所定の固化強度を発現することが求められる。例えば、一般的に路床や仮設改良で必要な固化強度は、材齢7日で一軸圧縮強さが300〜500kN/m2程度である。他方、地中に管などが埋設される地盤にあっては、埋設物の補修などの目的で施工後に地盤を再度掘削する場合がある。改良地盤の掘削にはバックホウを用いることが主流であり、一般に掘削可能な地盤強度は一軸圧縮強さで500〜1000kN/m2とされている。 Conventionally, cement-based solidification materials are frequently used to improve soil quality in soft ground. The ground that has been improved is required to exhibit a predetermined solidification strength at a relatively early stage. For example, the solidification strength generally required for improvement of the roadbed and temporary construction is about 300 to 500 kN / m 2 with a uniaxial compressive strength at a material age of 7 days. On the other hand, in the ground where pipes and the like are buried in the ground, the ground may be excavated again after construction for the purpose of repairing buried objects. Backhoe is mainly used for excavation of the improved ground, and generally the ground strength that can be excavated is 500 to 1000 kN / m 2 in terms of uniaxial compressive strength.
しかし、セメント系固化材を使用した場合、対象地盤が砂質土あるいはシルト質土などでは、少量の固化材添加で初期の固化強度が1000kN/m2以上となることがある。更に、対象地盤が粘性土の場合、長期的にポゾラン反応が起こり、改良地盤の強度が経時的に増進して1000kN/m2以上となり、バックホウによる再掘削が困難となるケースがある。このような場合、ブレーカー等の特殊な掘削機が必要となる。 However, when a cement-based solidified material is used, when the target ground is sandy soil or silty soil, the initial solidified strength may be 1000 kN / m 2 or more with a small amount of solidified material added. Furthermore, when the target ground is cohesive soil, a pozzolanic reaction takes place over a long period of time, and the strength of the improved ground increases with time to 1000 kN / m 2 or more, making it difficult to re-excavate with a backhoe. In such a case, a special excavator such as a breaker is required.
固化強度を適切に制御するために、固化材添加量を少なくする方法もあるが、砂質土やシルト質土のような元々少量の固化材添加で強度発現性の良い地盤では、固化材添加量を減らすと、土と固化材との混合精度の面から固化強度が不均一な改良地盤となる問題がある。このため、セメント系固化材を用いた地盤改良では、現場での混合の均一性を確保するために、最低固化材添加量は対象地盤1m3当たり50kg以上と規定されている(非特許文献1)。また、対象地盤が粘性土の場合、固化材添加量を低減すると初期に必要な固化強度を得ることが困難となる。 In order to control the solidification strength appropriately, there is a method to reduce the addition amount of solidification material, but in the ground with good strength development by adding a small amount of solidification material such as sandy soil and silty soil, addition of solidification material If the amount is reduced, there is a problem that the solidified strength becomes non-uniform in terms of the mixing accuracy of the soil and the solidified material. For this reason, in ground improvement using cement-based solidified material, the minimum amount of solidified material added is specified to be 50 kg or more per 1 m 3 of the target ground in order to ensure uniformity of mixing on site (Non-patent Document 1). ). In addition, when the target ground is cohesive soil, it is difficult to obtain the necessary solidification strength in the initial stage if the amount of solidification material added is reduced.
上記の問題に対処すべく、改良地盤の再掘削を前提とするセメント系固化材についてこれまでにも種々の検討がなされている。例えば、特許文献1には、セメント系材料に速硬性混和材、長期強度抑制材、流動化材を含有する組成物は、初期の強度発現性が良く、それ以降の材齢における強度増進が小さいことが開示されている。また、特許文献2には、普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、石灰石粉との混合物を、対象土1m3当たり140〜200kg添加することにより、一軸圧縮強さで300〜1000kN/m2の適切な強度が得られ、且つ、均一な強度の地盤に改良できることが開示されている。更に、特許文献3では、セメント系材料の速硬性土質改良材に炭酸カルシウム、フライアッシュ及び高炉スラグ粉などの混和材を含有させることで、長期強度を適切に抑制できることが開示されている。 In order to cope with the above problems, various studies have been made on cement-based solidified materials on the premise of re-excavation of improved ground. For example, Patent Document 1 discloses that a composition containing a fast-hardening admixture, a long-term strength suppressing material, and a fluidizing material in a cement-based material has good initial strength development and little strength enhancement at later ages. It is disclosed. Moreover, in patent document 2, the appropriate intensity | strength of 300-1000 kN / m < 2 > is uniaxial compressive strength by adding 140-200 kg per 1 m < 3 > of a mixture with normal Portland cement, fly ash, and limestone powder. Is obtained, and it can be improved to a ground of uniform strength. Furthermore, Patent Document 3 discloses that long-term strength can be appropriately suppressed by adding an admixture such as calcium carbonate, fly ash, and blast furnace slag powder to the fast-hardening soil improvement material of cementitious material.
特許文献4には、ポルトランドセメントと半水せっこうとを組合わせた固化材が開示されている。半水せっこうの特徴である速やかな水和の進行を利用することにより、長期材齢においても再掘削が容易な地盤を造成しやすい。また、固化材量が多くなっても初期と長期の強度はほとんど変わらないため、改良地盤の強度を制御しやすいのが特徴である。 Patent Document 4 discloses a solidified material in which Portland cement and half-water gypsum are combined. By utilizing the rapid hydration process that is characteristic of semi-water gypsum, it is easy to create a ground that can be easily re-excavated even at long-term ages. In addition, the strength of the improved ground is easy to control because the initial and long-term strengths hardly change even when the amount of the solidified material increases.
ところで、再掘削を行うことを前提とした上記固化材を使用した場合、改良地盤の強度は、一般の改良地盤に比較して小さくなりやすい。この場合、セメント水和物が十分に生成せず、六価クロムが溶出しやすい傾向にあり、環境への影響も懸念される。セメント系固化材を用いた固化処理土からの六価クロムの溶出抑制方法については、多くの検討がなされており、例えば、特許文献5ではセメントに各種還元剤を添加することで固化処理土からの六価クロムの溶出を低減する方法が開示されている。 By the way, when the above-mentioned solidified material premised on re-digging is used, the strength of the improved ground is likely to be smaller than that of a general improved ground. In this case, cement hydrate is not sufficiently formed, and hexavalent chromium tends to be eluted, and there is a concern about the influence on the environment. Many studies have been made on the method for suppressing elution of hexavalent chromium from a solidified soil using a cement-based solidified material. For example, in Patent Document 5, various reducing agents are added to cement to obtain a solution from the solidified soil. A method for reducing the elution of hexavalent chromium is disclosed.
また、六価クロム溶出量を確実に低減するためには、セメントクリンカー中の六価クロム含有量を減らすことも有効である。その手法としては、例えば、セメントクリンカー製造時にセメントクリンカー粒子の内部及びその表面付近の酸素分圧を適度な条件にすることにより、還元性を有する硫化物硫黄を適量に含有させること(特許文献6)、セメントクリンカーの焼成工程で可燃物による還元作用を利用し、セメントクリンカー中の六価クロム含有量を減らす方法(特許文献7)がある。また、キルンバーナーの角度や設置位置、補助バーナーの角度や設置位置を調整して、セメントクリンカーを炎膜焼成することにより、全クロム含有量に対する六価クロム生成割合を低減する製造方法(特許文献8)等が提案されている。 In order to reliably reduce the hexavalent chromium elution amount, it is also effective to reduce the hexavalent chromium content in the cement clinker. As the method, for example, an appropriate amount of reducing sulfide sulfur is contained by setting the oxygen partial pressure inside and near the surface of the cement clinker particles at the time of manufacturing the cement clinker (Patent Document 6). ), A method of reducing the hexavalent chromium content in the cement clinker by using a reducing action by combustibles in the cement clinker firing step (Patent Document 7). In addition, by adjusting the angle and installation position of the kiln burner, the angle and installation position of the auxiliary burner, and firing the cement clinker as a flame film, a manufacturing method that reduces the ratio of hexavalent chromium generation to the total chromium content (Patent Document) 8) etc. are proposed.
上記の通り、改良地盤の再掘削を前提とするセメント系固化材がこれまでにも開発されているものの、特許文献1〜3においては、長期材齢が28日程度であり、それ以降の強度増進の抑制効果は具体的に示されていない。また、これらの文献に記載の固化材は、一般的な地盤改良における最低固化材添加量である対象土1m3当たり50kg以上で所要強度を得るために、フライアッシュ、石灰石粉、高炉スラグ等を増量材として用いている。しかし、高炉スラグとセメントとを併用すると、スラグの潜在水硬性により長期強度が増進する場合がある。また、一般的に固化材の初期や長期の強度発現性は、対象土の種類によって異なり、全ての対象土に対して再掘削が可能な強度に抑えることは困難である。対象土の含水比が高く、初期強度を得るための固化材添加量が増加すると、長期強度も増進する傾向にあるからである。 As described above, although cement-based solidified materials based on re-excavation of improved ground have been developed so far, in Patent Documents 1 to 3, the long-term age is about 28 days, and the strength after that The suppression effect of the promotion is not specifically shown. Further, solidifying material described in these documents, in order to obtain the required strength in the general ground the lowest solidifying material amount in the improved target soil 1 m 3 per 50kg or more, fly ash, limestone powder, blast furnace slag or the like Used as an extender. However, when blast furnace slag and cement are used in combination, long-term strength may increase due to the latent hydraulic properties of the slag. In general, the initial and long-term strength developability of the solidified material varies depending on the type of the target soil, and it is difficult to suppress the strength to allow re-excavation for all target soils. This is because when the moisture content of the target soil is high and the amount of solidifying material added to obtain the initial strength increases, the long-term strength tends to increase.
また、特許文献4に記載の固化材組成物は、セメント系固化材に比較して所要強度を得るのに必要な添加量が多く、粘性土のような含水比が高い土を対象とする場合に特に多くの添加量を必要とする。このため、処理コストの点で未だ改善の余地があった。 In addition, the solidifying material composition described in Patent Document 4 has a large amount of addition necessary to obtain the required strength as compared with cement-based solidifying material, and is intended for soil with a high water content ratio such as viscous soil In particular, a large amount of addition is required. For this reason, there was still room for improvement in terms of processing costs.
かかる状況に鑑み、本発明は、軟弱地盤の改良工事後において初期で所定の固化強度が得られ、その後に固化強度の増進を十分に抑制できるとともに、改良地盤からの六価クロムの溶出量を十分に小さくできる地盤改良方法及びこれに用いる再掘削用固化材の製造方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the present invention can obtain a predetermined solidification strength at an initial stage after the improvement work of the soft ground, and can sufficiently suppress the increase of the solidification strength thereafter, and can reduce the elution amount of hexavalent chromium from the improved ground. An object of the present invention is to provide a ground improvement method that can be made sufficiently small and a method for producing a solidified material for re-excavation used therefor.
本発明は、水硬率(HM)が2.20〜2.35、ケイ酸率(SM)が2.50〜2.90及び鉄率(IM)が2.50〜3.50であり且つ全クロム含有量が30〜70mg/kgであるセメントクリンカー83〜93質量%及びせっこう7〜17質量%を含む再掘削用固化材を、ポゾラン活性度が15〜25%及び自然含水比が質量比基準で30〜50%の対象土1m3当たり40〜100kg添加し混合する工程を備える地盤改良方法を提供する。 The present invention has a hydraulic modulus (HM) of 2.20 to 2.35, a silicic acid ratio (SM) of 2.50 to 2.90 and an iron ratio (IM) of 2.50 to 3.50 and A solidified material for re-digging containing 83 to 93% by mass of cement clinker having a total chromium content of 30 to 70 mg / kg and 7 to 17% by mass of gypsum has a pozzolanic activity of 15 to 25% and a natural water content of mass. Provided is a ground improvement method comprising a step of adding and mixing 40 to 100 kg per 1 m 3 of target soil of 30 to 50% on a ratio basis.
上記地盤改良方法によれば、上記要件を満たすセメントクリンカーとせっこうの比率を所定の範囲とし且つポゾラン活性度及び自然含水比が所定の範囲の土壌を対象土としたことにより、軟弱地盤の改良工事後において初期の固化強度が十分に高く、その後に固化強度の増進を十分に抑制できる。これに加え、改良地盤からの六価クロムの溶出量を十分に小さくできる。 According to the above ground improvement method, the ratio of cement clinker and gypsum satisfying the above requirements is set within a predetermined range, and the soil with pozzolanic activity and natural water content is within a predetermined range is used as the target soil. After the construction, the initial solidification strength is sufficiently high, and thereafter the increase in solidification strength can be sufficiently suppressed. In addition, the elution amount of hexavalent chromium from the improved ground can be made sufficiently small.
本発明者らの検討によると、本発明の効果をより一層安定的に且つ高度に得る観点から、以下の条件の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
(1)セメントクリンカーの六価クロム含有量が20〜45mg/kgである。
(2)対象土が、シルト、砂質土及び粘性土から選ばれる1種以上である。
(3)対象土の湿潤密度が1.5〜2.5g/cm3である。
(4)対象土が礫分を0〜20質量%、砂分を10〜40質量%及び細粒分を50〜80質量%含むものである。
According to the study by the present inventors, it is preferable to satisfy at least one of the following conditions from the viewpoint of obtaining the effect of the present invention more stably and highly.
(1) The hexavalent chromium content of the cement clinker is 20 to 45 mg / kg.
(2) The target soil is at least one selected from silt, sandy soil, and cohesive soil.
(3) The wet density of the target soil is 1.5 to 2.5 g / cm 3 .
(4) The target soil contains 0 to 20% by mass of gravel, 10 to 40% by mass of sand, and 50 to 80% by mass of fine particles.
また、本発明は上記地盤改良方法に用いる再掘削用固化材の製造方法を提供する。すなわち、本発明に係る再掘削用固化材の製造方法は、セメントクリンカー1トン当たり、乾燥ベースで、石灰石を1100〜1300kg、石炭灰を150〜400kg、建設発生土を10〜100kg、下水汚泥を10〜50kg使用して混合物を得る第1混合工程と、混合物を焼成してセメントクリンカーを得る焼成工程と、セメントクリンカーとせっこうを混合して再掘削用固化材を得る第2混合工程とを備える。焼成工程において水硬率(HM)が2.20〜2.35、ケイ酸率(SM)が2.50〜2.90及び鉄率(IM)が2.50〜3.50であるセメントクリンカーが得られるように、第1混合工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥の配合比を調整する。第2混合工程において再掘削用固化材100質量部に対し、セメントクリンカー83〜93質量部とせっこう7〜17質量部を混合する。 Moreover, this invention provides the manufacturing method of the solidification material for re-digging used for the said ground improvement method. That is, the method for producing a solidified material for re-digging according to the present invention comprises 1100 to 1300 kg of limestone, 150 to 400 kg of coal ash, 10 to 100 kg of construction generated soil, and 10 to 100 kg of sewage sludge per ton of cement clinker. A first mixing step of using 10 to 50 kg to obtain a mixture, a firing step of firing the mixture to obtain a cement clinker, and a second mixing step of mixing the cement clinker and gypsum to obtain a solidified material for re-excavation. Prepare. Cement clinker having a hydraulic modulus (HM) of 2.20 to 2.35, a silicic acid ratio (SM) of 2.50 to 2.90, and an iron ratio (IM) of 2.50 to 3.50 in the firing step. In the first mixing step, the mixing ratio of limestone, coal ash, construction generated soil and sewage sludge is adjusted. In the second mixing step, 83 to 93 parts by mass of cement clinker and 7 to 17 parts by mass of gypsum are mixed with 100 parts by mass of the solidified material for re-digging.
上記焼成工程においてAl2O3含有量が5.0〜7.0質量%及びFe2O3含有量が1.4〜2.8質量%であるセメントクリンカーが得られるように、上記第1混合工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥の配合比を調整することが好ましい。 In order to obtain a cement clinker having an Al 2 O 3 content of 5.0 to 7.0 mass% and an Fe 2 O 3 content of 1.4 to 2.8 mass% in the firing step, the first It is preferable to adjust the mixing ratio of limestone, coal ash, construction generated soil, and sewage sludge in the mixing step.
本発明によれば、軟弱地盤の改良工事後において初期で所定の固化強度が得られ、その後に固化強度の増進を十分に抑制できるとともに、改良地盤からの六価クロムの溶出量を十分に小さくできる。 According to the present invention, a predetermined solidification strength can be obtained at the initial stage after improvement work on soft ground, and then the increase in solidification strength can be sufficiently suppressed, and the elution amount of hexavalent chromium from the improved ground can be sufficiently reduced. it can.
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態に係る地盤改良方法で用いる再掘削用固化材は、セメントクリンカー83〜93質量%及びせっこう7〜17質量%を含む。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The solidification material for re-digging used in the ground improvement method according to this embodiment includes 83 to 93 mass% of cement clinker and 7 to 17 mass% of gypsum.
<再掘削用固化材>
(セメントクリンカー)
本実施形態に係るセメントクリンカーは、固化処理地盤に強度を付与する効果がある。使用するセメントクリンカーは、セメントクリンカーにおける水硬率(HM)が2.20〜2.35、ケイ酸率(SM)が2.50〜2.90、鉄率(IM)が2.50〜3.50であり且つ全クロム含有量が30〜70mg/kgである。
<Solidification material for re-digging>
(Cement clinker)
The cement clinker according to the present embodiment has an effect of imparting strength to the solidified ground. The cement clinker used has a hydraulic modulus (HM) of 2.20 to 2.35, a silicic acid ratio (SM) of 2.50 to 2.90, and an iron ratio (IM) of 2.50 to 3 in the cement clinker. .50 and the total chromium content is 30-70 mg / kg.
セメントクリンカーの水硬率(HM)は、上記の通り、2.20〜2.35であり、好ましくは2.22〜2.30であり、より好ましくは2.24〜2.29であり、更に好ましくは2.25〜2.28である。水硬率(HM)が2.20未満では、軟弱地盤を改良する場合に所定の強度が得られにくくなり、2.35を超えるとセメントクリンカーの易焼成性が低下する。セメントクリンカーの水硬率(HM)は以下の式(1)で算出される。
HM=CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)・・・(1)
As described above, the hydraulic modulus (HM) of the cement clinker is 2.20 to 2.35, preferably 2.22 to 2.30, more preferably 2.24 to 2.29. More preferably, it is 2.25 to 2.28. When the hydraulic modulus (HM) is less than 2.20, it is difficult to obtain a predetermined strength when improving the soft ground, and when it exceeds 2.35, the calcination property of the cement clinker decreases. The hydraulic modulus (HM) of the cement clinker is calculated by the following formula (1).
HM = CaO / (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) (1)
セメントクリンカーのケイ酸率(SM)は、上記の通り、2.50〜2.90であり、好ましくは2.55〜2.80であり、より好ましくは2.60〜2.75であり、更に好ましくは2.65〜2.70である。ケイ酸率(SM)が2.50未満では適正な組成のセメントクリンカーが得られ難くなり、2.90を超えるとセメントクリンカーの製造原価が上がってしまう。セメントクリンカーのケイ酸率(SM)は以下の式(2)で算出される。
SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)・・・(2)
As described above, the cement clinker has a silicic acid ratio (SM) of 2.50 to 2.90, preferably 2.55 to 2.80, more preferably 2.60 to 2.75. More preferably, it is 2.65 to 2.70. When the silicic acid ratio (SM) is less than 2.50, it is difficult to obtain a cement clinker having an appropriate composition, and when it exceeds 2.90, the production cost of the cement clinker increases. The silicic acid ratio (SM) of the cement clinker is calculated by the following formula (2).
SM = SiO 2 / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) (2)
セメントクリンカーの鉄率(IM)は、上記の通り、2.50〜3.50であり、好ましくは2.70〜3.40であり、より好ましくは2.80〜3.30であり、更に好ましくは2.90〜3.25である。鉄率(IM)が2.50未満では全クロム含有量の低減効果が小さくなる。六価クロム溶出抑制を向上させる観点から、鉄率(IM)は可能な限り高いことが望ましいが、鉄率(IM)が3.50を超えると原料調合が困難となる。セメントクリンカーの鉄率(IM)は以下の式(3)で算出される。
IM=Al2O3/Fe2O3・・・(3)
As described above, the iron ratio (IM) of the cement clinker is 2.50 to 3.50, preferably 2.70 to 3.40, more preferably 2.80 to 3.30, Preferably it is 2.90-3.25. When the iron ratio (IM) is less than 2.50, the effect of reducing the total chromium content becomes small. From the viewpoint of improving the hexavalent chromium elution suppression, it is desirable that the iron ratio (IM) is as high as possible. However, when the iron ratio (IM) exceeds 3.50, it is difficult to prepare the raw material. The iron ratio (IM) of the cement clinker is calculated by the following formula (3).
IM = Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 (3)
セメントクリンカーの全クロム含有量は、上記の通り、30〜70mg/kgである。ここで、全クロム含有量とは、セメントクリンカー中に含まれる三価クロムや六価クロム等の価数の異なる全てのクロムの合計含有量をいう。全クロム含有量は、可能な限り少ないことが好ましい。ただし、セメントクリンカーにおける全クロム含有量が30mg/kg未満になると、産業副産物及び産業廃棄物のセメントクリンカー原料としての調合量が少なくなり、セメントクリンカーの製造原価が上がってしまう。一方、セメントクリンカーにおける全クロム含有量が70mg/kgを超えると、関東ローム等のような火山灰質粘性土を固化処理する場合に、固化処理条件によっては固化処理土からの六価クロム溶出量が増大する恐れがある。セメントクリンカーにおける全クロム含有量は、十分に低い製造原価及び十分に低い六価クロム溶出量を両立させる観点から、好ましくは40〜65mg/kgであり、より好ましくは43〜62mg/kgであり、更に好ましくは45〜61である。 The total chromium content of the cement clinker is 30 to 70 mg / kg as described above. Here, the total chromium content means the total content of all chromium having different valences such as trivalent chromium and hexavalent chromium contained in the cement clinker. The total chromium content is preferably as low as possible. However, when the total chromium content in the cement clinker is less than 30 mg / kg, the amount of industrial by-products and industrial waste as a raw material for cement clinker decreases, and the manufacturing cost of the cement clinker increases. On the other hand, if the total chrome content in the cement clinker exceeds 70 mg / kg, when solidifying volcanic ash clay such as Kanto Loam, the amount of hexavalent chromium eluted from the solidified soil may depend on the solidification conditions. May increase. The total chromium content in the cement clinker is preferably 40 to 65 mg / kg, more preferably 43 to 62 mg / kg, from the viewpoint of achieving both a sufficiently low production cost and a sufficiently low hexavalent chromium elution amount. More preferably, it is 45-61.
セメントクリンカーにおける六価クロム含有量は、20〜45mg/kgであることが好ましい。全クロム含有量と同様に、六価クロム含有量はできるだけ少ないことが好ましいが、セメントクリンカーにおける六価クロム含有量が20mg/kg未満では、セメントクリンカー原料に使用できる産業副産物及び産業廃棄物の量が少なくなり、製造原価が上がる傾向がある。一方、セメントクリンカーにおける六価クロム含有量が45mg/kgを超えると、関東ローム等のような火山灰質粘性土を固化処理する場合に、固化処理条件によっては固化処理土からの六価クロム溶出量が増大する傾向がある。セメントクリンカーにおける六価クロム含有量は、十分に低い製造原価及び十分に低い六価クロム溶出量を両立させる観点から、より好ましくは25〜40mg/kgであり、更に好ましくは30〜35mg/kgであり、より一層好ましくは30〜33である。 The hexavalent chromium content in the cement clinker is preferably 20 to 45 mg / kg. As with the total chromium content, the hexavalent chromium content is preferably as low as possible. However, if the hexavalent chromium content in the cement clinker is less than 20 mg / kg, the amount of industrial by-products and industrial waste that can be used for the cement clinker raw material There is a tendency for manufacturing costs to increase. On the other hand, when the hexavalent chromium content in the cement clinker exceeds 45 mg / kg, the amount of hexavalent chromium eluted from the solidified soil depending on the solidification conditions when solidifying volcanic ash clay such as Kanto Loam. Tend to increase. The hexavalent chromium content in the cement clinker is preferably 25 to 40 mg / kg, more preferably 30 to 35 mg / kg from the viewpoint of achieving both a sufficiently low production cost and a sufficiently low elution amount of hexavalent chromium. Yes, and more preferably 30-33.
セメントクリンカー1トン当たりの原料原単位は、乾燥ベースで、石灰石が1100〜1300kg、石炭灰が150〜400kg、建設発生土が10〜100kg及び下水汚泥が10〜50kgであることが好ましい。ここで、セメントクリンカー1トン当たりの原料原単位とは、セメントクリンカーを1トン製造するための原材料の調合量を意味する。 The raw material basic unit per ton of cement clinker is preferably 1100 to 1300 kg of limestone, 150 to 400 kg of coal ash, 10 to 100 kg of construction generated soil, and 10 to 50 kg of sewage sludge. Here, the raw material basic unit per ton of cement clinker means the blending amount of raw materials for producing 1 ton of cement clinker.
本実施形態におけるセメントクリンカーの製造方法は、石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥を所定の配合比で調合する混合工程を有し、上記混合工程において、上記セメントクリンカーの水硬率(HM)が2.20〜2.35、ケイ酸率(SM)が2.50〜2.90及び鉄率(IM)が2.50〜3.50となるように配合比を調整するものである。 The manufacturing method of the cement clinker in the present embodiment includes a mixing step of preparing limestone, coal ash, construction generated soil, and sewage sludge at a predetermined mixing ratio, and in the mixing step, the hydraulic modulus (HM) of the cement clinker. ) Is 2.20 to 2.35, the silicic acid ratio (SM) is 2.50 to 2.90, and the iron ratio (IM) is 2.50 to 3.50. .
上述のとおり、水硬率(HM)、ケイ酸率(SM)及び鉄率(IM)は、上記式(1)〜(3)により算出される値であり、セメントクリンカーに含まれるAl2O3、Fe2O3、SiO2及びCaOの量で決定される。よって、セメントクリンカーを製造する際に、石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥におけるAl2O3、Fe2O3、SiO2及びCaOの含有量を分析し、その分析結果に基づいて、水硬率(HM)、ケイ酸率(SM)及び鉄率(IM)が上記所定の範囲となるように、石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥の配合比を調整することが好ましい。 As described above, hydraulic modulus (HM), rate silicate (SM) and Tetsuritsu (IM) is a value calculated by the equation (1) ~ (3), Al 2 O contained in the cement clinker 3 , determined by the amounts of Fe 2 O 3 , SiO 2 and CaO. Therefore, when producing cement clinker, the contents of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SiO 2 and CaO in limestone, coal ash, construction generated soil and sewage sludge are analyzed, and based on the analysis results, It is preferable to adjust the mixing ratio of limestone, coal ash, construction generated soil, and sewage sludge so that the hydraulic ratio (HM), silicic acid ratio (SM), and iron ratio (IM) are within the predetermined ranges.
上記混合工程において、セメントクリンカーを1トン製造するに当たり、石灰石を1100〜1300kg、石炭灰を150〜400kg、建設発生土を10〜100kg及び下水汚泥を10〜50kgの配合比で調合することが好ましい。 In the above mixing step, it is preferable to prepare 1 ton of cement clinker in a mixing ratio of 1100 to 1300 kg of limestone, 150 to 400 kg of coal ash, 10 to 100 kg of construction generated soil, and 10 to 50 kg of sewage sludge. .
また、上記混合工程において、セメントクリンカー中のAl2O3含有量が5.0〜7.0質量%及びFe2O3含有量が1.4〜2.8質量%となるように、石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥の配合比を調整することが好ましい。 In the above mixing step, as Al 2 O 3 content in the cement clinker is 5.0 to 7.0 mass% and Fe 2 O 3 content is 1.4 to 2.8 mass%, limestone It is preferable to adjust the blending ratio of coal ash, construction generated soil and sewage sludge.
上記セメントクリンカー中のAl2O3含有量が5.0質量%未満になると、全クロム含有量を十分に低減することが困難となる傾向があり、7.0質量%を超えると原料の調達及び原料調合が困難になる傾向がある。Al2O3含有量は、より好ましくは5.5〜6.5質量%であり、更に好ましくは5.7〜6.3質量%であり、より一層好ましくは5.9〜6.2質量%である。 When the content of Al 2 O 3 in the cement clinker is less than 5.0% by mass, it tends to be difficult to sufficiently reduce the total chromium content. When the content exceeds 7.0% by mass, the raw material is procured. In addition, raw material preparation tends to be difficult. The Al 2 O 3 content is more preferably 5.5 to 6.5% by mass, still more preferably 5.7 to 6.3% by mass, and even more preferably 5.9 to 6.2% by mass. %.
上記セメントクリンカー中のFe2O3含有量は1.4質量%未満に制御することが難しく、かつ製造原価が上昇する。一方、Fe2O3含有量が2.8質量%を超えると、上記式(3)からAl2O3含有量を7.0質量%とする必要がある。この場合、原料の調達及び原料調合が難しくなるとともに、セメントクリンカー中の液相生成量が多くなって、製造上の不都合が発生し易くなる傾向がある。セメントクリンカー中のFe2O3含有量は、より好ましくは1.6〜2.6質量%であり、更に好ましくは1.8〜2.4質量%であり、より一層好ましくは1.9〜2.2質量%である。 It is difficult to control the Fe 2 O 3 content in the cement clinker to less than 1.4% by mass, and the production cost increases. On the other hand, if the Fe 2 O 3 content exceeds 2.8% by mass, the Al 2 O 3 content needs to be 7.0% by mass from the above formula (3). In this case, it is difficult to procure raw materials and prepare raw materials, and the amount of liquid phase generated in the cement clinker increases, which tends to cause manufacturing inconvenience. The Fe 2 O 3 content in the cement clinker is more preferably 1.6 to 2.6% by mass, still more preferably 1.8 to 2.4% by mass, and still more preferably 1.9 to 2.2% by mass.
本実施形態のセメントクリンカーは、セメントクリンカー製造時の石炭灰の調合量が、通常のポルトランドセメントクリンカーと比べて多いことが特徴の一つである。石炭灰の種類は特に限定されるものではなく、例えば、石炭火力発電所等から発生するものであり、フライアッシュ、ボトムアッシュ等が使用できる。 The cement clinker of the present embodiment is characterized in that the amount of coal ash blended at the time of manufacturing the cement clinker is larger than that of a normal Portland cement clinker. The type of coal ash is not particularly limited, and is generated from, for example, a coal-fired power plant, and fly ash, bottom ash, and the like can be used.
上記セメントクリンカーを1トン製造するために用いる石炭灰の調合量は、乾燥ベースで、好ましくは150〜400kgである。石炭灰の調合量は、150kg未満では、製造原価が上昇するとともに、セメントクリンカーの鉄率(IM)が過小となる傾向があり、400kgを超えると原料調合が難しくなる傾向がある。石炭灰調合量は、より好ましくは180〜365kgであり、更に好ましくは210〜330kgであり、より一層好ましくは240〜335kgである。 The amount of coal ash used for producing 1 ton of the cement clinker is dry basis, preferably 150 to 400 kg. When the amount of coal ash blended is less than 150 kg, the manufacturing cost increases, and the iron ratio (IM) of the cement clinker tends to be too small. When the amount exceeds 400 kg, blending of raw materials tends to be difficult. The amount of coal ash blended is more preferably 180 to 365 kg, still more preferably 210 to 330 kg, and even more preferably 240 to 335 kg.
上記セメントクリンカー1トン当たりの石灰石の調合量は、乾燥ベースで、好ましくは1100〜1300kgである。石灰石の調合量が1100kg未満になると、所定の水硬率が得られにくくなり、1300kgを超えると易焼成性が著しく低下する。石灰石の調合量は、より好ましくは1170〜1290kgであり、更に好ましくは1230〜1280kgであり、より一層好ましくは1235〜1270kgである。 The blending amount of limestone per ton of the cement clinker is preferably 1100 to 1300 kg on a dry basis. When the blending amount of limestone is less than 1100 kg, a predetermined hydraulic modulus is difficult to obtain, and when it exceeds 1300 kg, the calcination property is remarkably lowered. The blending amount of limestone is more preferably 1170 to 1290 kg, still more preferably 1230 to 1280 kg, and still more preferably 1235 to 1270 kg.
上記セメントクリンカー1トン当たりの建設発生土の調合量は、乾燥ベースで、好ましくは10〜100kgである。なお、上記建設発生土としては、例えば、建築工事や土木工事などにおいて副産物として発生する土壌などが挙げられる。建設発生土の調合量は、より好ましくは12〜90kgであり、更に好ましくは14〜80kgであり、より一層好ましくは16〜70kgである。 The amount of construction generated soil per ton of the cement clinker is preferably 10 to 100 kg on a dry basis. In addition, as said construction generation | occurrence | production soil, the soil etc. which generate | occur | produce as a by-product in building construction, civil engineering, etc. are mentioned, for example. The amount of construction generated soil is more preferably 12 to 90 kg, still more preferably 14 to 80 kg, and still more preferably 16 to 70 kg.
上記セメントクリンカー1トン当たりの下水汚泥の調合量は、乾燥ベースで、好ましくは10〜50kgである。下水汚泥の調合量は、より好ましくは12〜48kgであり、更に好ましくは14〜46kgであり、より一層好ましくは16〜44kgである。 The preparation amount of sewage sludge per ton of the cement clinker is preferably 10 to 50 kg on a dry basis. The preparation amount of sewage sludge is more preferably 12 to 48 kg, still more preferably 14 to 46 kg, and still more preferably 16 to 44 kg.
本実施形態に係るセメントクリンカーは、初期の強度発現性が良く、初期に所定強度を得るためのセメントクリンカー量を少量にすることができるため、ポゾラン反応の進行による長期強度の増進を抑えるのに有利である。また、固化処理土からの六価クロムの溶出量は、セメントクリンカー中のクロム含有量に起因することから、セメントクリンカー中の六価クロムが少ないことやセメントクリンカー量が少ないことは有利である。 The cement clinker according to the present embodiment has good initial strength development, and the amount of cement clinker for obtaining a predetermined strength in the initial stage can be reduced, so that the increase in long-term strength due to the progress of the pozzolanic reaction can be suppressed. It is advantageous. Moreover, since the elution amount of hexavalent chromium from the solidified soil is caused by the chromium content in the cement clinker, it is advantageous that the amount of hexavalent chromium in the cement clinker is small or the amount of cement clinker is small.
再掘削用固化材のセメントクリンカー含有量は、再掘削用固化材の全質量基準で、83〜93質量%であり、好ましくは85〜91質量%であり、より好ましくは87〜90質量%であり、更に好ましくは88〜89質量%である。セメントクリンカー含有量が83質量%より少ないと、所定の固化強度を得るための固化材添加量が増加しやすく、93質量%より多いと、含水比が高い土で所定の固化強度を得るための固化材添加量が増加し、長期材齢で強度増進するおそれがある。 The cement clinker content of the solidified material for re-digging is 83 to 93% by mass, preferably 85 to 91% by mass, more preferably 87 to 90% by mass, based on the total mass of the solidified material for re-digging. More preferably, it is 88-89 mass%. If the cement clinker content is less than 83% by mass, the amount of solidification material added to obtain a predetermined solidification strength is likely to increase. If it is more than 93% by mass, it is necessary to obtain a predetermined solidification strength in soil with a high water content ratio. There is a possibility that the amount of solidification material added increases and the strength increases with long-term aging.
(せっこう)
再掘削用固化材に配合するせっこうとして、無水せっこう、半水せっこう及び2水せっこうから選ばれる1種又は2種類以上を混合して使用することができる。せっこうは、セメントの水和物であるエトリンガイトを多量に生成させ、固化強度を高くする役割を有する。これらのうち、無水せっこうが好適である。無水せっこうは、セメントの水和物であるエトリンガイトを初期材齢で多く生成するため、含水比の高い土に対しても固化材添加量が少量でよく有利である。
(Gypsum)
As the gypsum to be added to the solidified material for re-digging, one or more kinds selected from anhydrous gypsum, half-water gypsum and 2-water gypsum can be mixed and used. Gypsum has the role of generating a large amount of ettringite, which is a hydrate of cement, and increasing the solidification strength. Of these, anhydrous gypsum is preferred. Anhydrous gypsum produces ettringite, which is a hydrate of cement, in a large amount at the initial age, so it is advantageous that a small amount of solidifying material is added even to soil with a high water content.
再掘削用固化材のせっこう含有量は、再掘削用固化材の全質量基準で、7〜17質量%であり、好ましくは9〜15質量%であり、より好ましくは10〜13質量%であり、更に好ましくは11〜12質量%である。せっこう含有量が7質量%より少ないと、含水比が高い土で所定の固化強度を得るための固化材添加量が増加し、長期材齢で強度増進するおそれがある。一方、せっこう含有量が17質量%より多いと所定の固化強度を得るための固化材添加量が増加しやすい。 The gypsum content of the solidified material for re-digging is 7 to 17% by mass, preferably 9 to 15% by mass, more preferably 10 to 13% by mass, based on the total mass of the solidified material for re-digging. Yes, more preferably 11 to 12% by mass. If the gypsum content is less than 7% by mass, the amount of solidification material added to obtain a predetermined solidification strength in a soil with a high water content ratio increases, and there is a risk that the strength will increase with long-term aging. On the other hand, if the gypsum content is more than 17% by mass, the amount of solidifying material added to obtain a predetermined solidification strength tends to increase.
本実施形態に係る再掘削用固化材は、長期材齢におけるセメントの水和反応を抑えるため、水和促進剤を含有するものであってもよい。水和促進剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、硫酸カリウムなどのセメントの一般的な促進剤を使用することができる。なお、再掘削用固化材におけるセメントクリンカー及びせっこうの合計量は、再掘削用固化材の全質量基準で、好ましくは90.0〜99.9質量%であり、より好ましくは93.0〜99.9質量%である。 The solidified material for re-digging according to the present embodiment may contain a hydration accelerator in order to suppress cement hydration reaction in a long-term age. As the hydration accelerator, for example, general cement accelerators such as sodium carbonate and potassium sulfate can be used. The total amount of cement clinker and gypsum in the solidified material for re-digging is preferably 90.0 to 99.9% by mass, more preferably 93.0 to 10%, based on the total mass of the solidified material for re-digging. It is 99.9 mass%.
再掘削用固化材は、粉末状の原材料を混合することによって調製可能であるため、その調製に際しては特別な機器や手段を必要としない。そのため、当該固化材は、公知の粉体混合用の機器(例えば、ミキサー)を使用して得ることができる。 Since the solidified material for re-digging can be prepared by mixing powdery raw materials, no special equipment or means is required for the preparation. Therefore, the said solidification material can be obtained using the apparatus (for example, mixer) for well-known powder mixing.
<地盤改良方法>
本実施形態に係る地盤改良方法は、ポゾラン活性度が15〜25%及び自然含水比が30〜50%の対象土1m3に対し、上記再掘削用固化材を40〜100kg添加し、バックホウなどを用いて混合する工程を備える。
<Ground improvement method>
In the ground improvement method according to the present embodiment, 40 to 100 kg of the above-mentioned solidification material for re-digging is added to 1 m 3 of the target soil having a pozzolanic activity of 15 to 25% and a natural water content of 30 to 50%, a backhoe, etc. The process of mixing using is provided.
セメントを水硬性材料として使用した固化材は、セメントの水和によって水酸化カルシウムが遊離すると、土とのポゾラン反応が進行し長期強度が増進する。また、セメント量が多くなるほど遊離する水酸化カルシウム量が増加し、ポゾラン反応を促進させる。対象土の含水比が高いほど初期に所定強度を得るために固化材の添加量を増量せざるを得ず、結果としてポゾラン反応が進行する。このため、上記再掘削用固化材は、全ての土に対して所望の強度特性が得られるものではない。すなわち、ポゾラン活性度及び自然含水比が所定の範囲である対象土に対し、所定量の再掘削用固化材を使用することが本発明のポイントの一つである。 In the solidified material using cement as a hydraulic material, when calcium hydroxide is liberated by hydration of the cement, the pozzolanic reaction with the soil proceeds and the long-term strength is enhanced. In addition, as the amount of cement increases, the amount of free calcium hydroxide increases and promotes the pozzolanic reaction. The higher the moisture content of the target soil, the more the amount of solidifying material added must be increased in order to obtain a predetermined strength in the initial stage, and as a result, the pozzolanic reaction proceeds. For this reason, the said solidification material for re-digging cannot obtain a desired intensity | strength characteristic with respect to all the soils. That is, it is one of the points of the present invention to use a predetermined amount of the solidification material for re-digging for the target soil having a predetermined range of pozzolanic activity and natural water content.
ここで、土のポゾラン活性度とは、「近年におけるフライアッシュのポゾラン活性とその迅速定量方法について」:高倉、生野、白方;第43回セメント技術大会講演集、pp212〜217、1989に記載されたフライアッシュのポゾラン活性度の測定方法を土に適用して測定した値である。測定方法は、具体的には以下のとおりである。 Here, the pozzolanic activity of soil is described in “Pozora activity of fly ash in recent years and its rapid quantification method”: Takakura, Ikuno, Shirakata; 43rd Cement Technology Conference Lecture, pp 212-217, 1989. It is the value measured by applying the method for measuring the pozzolanic activity of the fly ash applied to the soil. The measurement method is specifically as follows.
対象土を110℃で24時間炉乾燥後に粉砕し、この粉砕した対象土を0.2g、生石灰0.2g及び純水20mlを圧力容器に入れ、充分に振とうした後、120℃に加熱されている乾燥機中で4.5時間放置する。これを室温に冷却した後に内容物を0.2Nの塩酸120mlで圧力容器内を洗浄しながら取出し、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過し、このろ液中のSi、Al及びFeを原子吸光法により定量し、乾燥土当たりの質量%を求め、これらの合計値(SiO2質量%+Al2O3質量%+Fe2O3質量%)を土のポゾラン活性度とする。 The target soil is pulverized after oven drying at 110 ° C. for 24 hours, 0.2 g of this pulverized target soil, 0.2 g of quick lime and 20 ml of pure water are placed in a pressure vessel, shaken sufficiently, and then heated to 120 ° C. Leave it in the dryer for 4.5 hours. After cooling this to room temperature, the contents are taken out while washing the inside of the pressure vessel with 120 ml of 0.2N hydrochloric acid, filtered through a 0.45 μm membrane filter, and Si, Al and Fe in this filtrate are analyzed by atomic absorption spectrometry. The mass% per dry soil is determined, and the total value (SiO 2 mass% + Al 2 O 3 mass% + Fe 2 O 3 mass%) is defined as the pozzolanic activity of the soil.
対象土のポゾラン活性度は、上記の通り、15〜25%であるが、好ましくは17〜24%であり、より好ましくは19〜23%であり、更に好ましくは20〜22%である。土のポゾラン活性度が15%未満の場合、初期材齢で所定強度を得るための固化材添加量が、一般の施工における最低固化材添加量の対象土1m3当たり50kg以下となり改良地盤が不均一となる可能性がある。他方、土のポゾラン活性度が25%を超えると、初期材齢で所定の強度を得るために60kg以上の固化材の添加が必要となり、長期材齢における土と固化材とのポゾラン反応により、長期材齢強度が増進し、再掘削が困難となるおそれがある。 As described above, the pozzolanic activity of the target soil is 15 to 25%, preferably 17 to 24%, more preferably 19 to 23%, and still more preferably 20 to 22%. If pozzolanic activity of the soil is less than 15%, solidifying material amount for obtaining a predetermined intensity in the early ages is generally the lowest solidifying material amount of the target soil 1 m 3 per 50kg follows becomes ground improved in construction is not It may be uniform. On the other hand, if the pozzolanic activity of the soil exceeds 25%, it is necessary to add 60 kg or more of solidifying material in order to obtain a predetermined strength at the initial age, and due to the pozzolanic reaction between the soil and the solidifying material in the long-term age, Long-term aging strength may increase and re-digging may become difficult.
対象土1m3に対する再掘削用固化材の添加量は、上記の通り、40〜100kgであるが、好ましくは45〜80kgであり、より好ましくは50〜70kgであり、更に好ましくは52〜60kgである。再掘削用固化材の添加量が50kg未満の場合、改良地盤が不均一となる可能性があり、60kgを超えると、長期材齢における土と固化材とのポゾラン反応により、長期材齢強度が増進し、再掘削が困難となるおそれがある。 As described above, the amount of the solidification material for re-excavation with respect to 1 m 3 of the target soil is 40 to 100 kg, preferably 45 to 80 kg, more preferably 50 to 70 kg, and further preferably 52 to 60 kg. is there. If the amount of solidification material for re-digging is less than 50 kg, the improved ground may be uneven. If it exceeds 60 kg, the long-term strength of the long-term age will be increased due to the pozzolanic reaction between the soil and the solidified material in the long-term age. It may increase and it may be difficult to re-dig.
対象土の自然含水比は、上記の通り、30〜50%であり、好ましくは35〜49%であり、より好ましくは40〜49%であり、更に好ましくは43〜49%である。本発明において、対象土の自然含水比の好ましい範囲を規定したのは、土のポゾラン活性度が土の自然含水比と相関があることを本発明者らが見出したためである。土の自然含水比が30%未満の場合、初期材齢で所定強度を得るための固化材添加量が、一般の施工における最低固化材添加量の対象土1m3当たり50kg以下となり改良地盤が不均一となる可能性がある。他方、土の自然含水比が50%を超えると、初期材齢で所定の強度を得るために60kg以上の固化材の添加が必要となり、長期材齢における土と固化材とのポゾラン反応により、長期材齢強度が増進し、再掘削が困難となるおそれがある。 As described above, the natural water content of the target soil is 30 to 50%, preferably 35 to 49%, more preferably 40 to 49%, and still more preferably 43 to 49%. In the present invention, the preferable range of the natural water content ratio of the target soil is defined because the present inventors have found that the pozzolanic activity of the soil is correlated with the natural water content ratio of the soil. If the natural water content ratio of the soil is less than 30%, solidifying material amount for obtaining a predetermined intensity in the early ages is generally the lowest solidifying material amount of the target soil 1 m 3 per 50kg follows becomes ground improved in construction is not It may be uniform. On the other hand, if the natural moisture content of the soil exceeds 50%, it is necessary to add 60 kg or more of solidifying material in order to obtain a predetermined strength at the initial age, and due to the pozzolanic reaction between the soil and the solidifying material in the long-term age, Long-term aging strength may increase and re-digging may become difficult.
ここで、土の自然含水比とは、土が自然状態で保持している含水量であり、JIS A 1203:1999「土の含水比試験方法」で測定する。 Here, the natural moisture content of the soil is the moisture content that the soil holds in its natural state, and is measured by JIS A 1203: 1999 “Soil moisture content test method”.
対象土は、シルト、砂質土及び粘性土から選ばれる1種以上であり、特定の湿潤密度、粒度を有するものが好ましい。対象土の湿潤密度は好ましくは1.5〜2.5g/cm3であり、より好ましくは1.7〜2.3g/cm3であり、更に好ましくは1.8〜2.2g/cm3である。ここで湿潤密度とは、土の単位体積当たりの質量であり、JIS A 1225:2000「土の湿潤密度試験方法」で測定する。 The target soil is at least one selected from silt, sandy soil and cohesive soil, and preferably has a specific wet density and particle size. The wet density of the target soil is preferably 1.5 to 2.5 g / cm 3 , more preferably 1.7 to 2.3 g / cm 3 , and still more preferably 1.8 to 2.2 g / cm 3. It is. Here, the wet density is a mass per unit volume of the soil, and is measured by JIS A 1225: 2000 “Method for testing wet density of soil”.
対象土は、礫分、砂分及び細粒分を含む土が好ましい。礫分は、0〜20質量%、好ましくは5〜15質量%、より好ましくは5〜10質量%である。 The target soil is preferably a soil containing gravel, sand and fine particles. The gravel content is 0 to 20% by mass, preferably 5 to 15% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass.
砂分は、10〜40質量%、好ましくは20〜35質量%、より好ましくは25〜30質量%である。 The sand content is 10 to 40% by mass, preferably 20 to 35% by mass, and more preferably 25 to 30% by mass.
細粒分は、50〜80質量%、好ましくは55〜75質量%、より好ましくは60〜70質量%である。 The fine particle content is 50 to 80% by mass, preferably 55 to 75% by mass, and more preferably 60 to 70% by mass.
ここで、対象土に含まれる礫分、砂分及び細粒分の量は、土粒子径の分布状態を質量百分率で表したものであり、JIS A 1204:2000「土の粒度試験方法」で測定する。 Here, the amount of gravel, sand and fine particles contained in the target soil is the distribution of the soil particle diameter expressed as a percentage by mass, according to JIS A 1204: 2000 “Soil Particle Size Test Method”. taking measurement.
上記のような対象土の湿潤密度、粒度の範囲であれば、材齢初期に適度な強度が得られ、その後の強度増進が小さく、再掘削可能である。 If it is the range of the wet density of the above-mentioned soil and a particle size, moderate intensity | strength will be obtained at the early age of age, subsequent strength increase is small, and it can re-dig.
以下では、具体例を示し、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples will be shown and the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to these examples.
(1)セメントクリンカーの製造及び分析
まず、各実施例及び各比較例で使用するセメントクリンカーの原料(石灰石、硅石、高炉ダスト、銅ガラミ、石炭灰、建設発生土、下水汚泥、脱鉄スラグ、焼却灰)の化学組成を求めた。各原料の化学組成を表1に示す。
(1) Manufacture and analysis of cement clinker First, the raw materials of cement clinker used in each example and each comparative example (limestone, meteorite, blast furnace dust, copper gravel, coal ash, construction generated soil, sewage sludge, deiron slag, The chemical composition of incineration ash was determined. Table 1 shows the chemical composition of each raw material.
上述の原料を用いて、水硬率(HM)、ケイ酸率(SM)及び鉄率(IM)が所定の値となるように、原料原単位を調整して、セメントクリンカーK1及びK2をそれぞれ調製した。セメントクリンカーの調製は、具体的には以下の通りに行った。 Using the raw materials described above, adjusting the raw material basic unit so that the hydraulic modulus (HM), the silicic acid rate (SM), and the iron rate (IM) become predetermined values, the cement clinkers K1 and K2 are respectively Prepared. Specifically, the cement clinker was prepared as follows.
まず、上述の原料を竪型ミルにて所定の粒度になるまで250〜300℃で乾燥粉砕した。その後、乾燥粉砕した原料をサスペンションプレヒーター上部から送入し、プレヒーター中で予熱及び仮焼して、ロータリーキルン中で約1450℃の高温で焼成した。その後、クーラーで急冷することによりセメントクリンカーK1及びK2を調製した。 First, the above-described raw materials were dried and pulverized at 250 to 300 ° C. until a predetermined particle size was obtained using a vertical mill. Thereafter, the dried and crushed raw material was fed from above the suspension preheater, preheated and calcined in the preheater, and fired in a rotary kiln at a high temperature of about 1450 ° C. Then, cement clinker K1 and K2 were prepared by quenching with a cooler.
セメントクリンカーK1及びK2の原料原単位及び主要化学組成を表2及び表3に示す。なお、セメントクリンカーの化学組成は、JIS R 5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。また、f.CaO量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−01:1997「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定した。 Table 2 and Table 3 show the raw material basic units and main chemical compositions of the cement clinker K1 and K2. The chemical composition of the cement clinker was measured according to JIS R 5202: 1999 “Chemical analysis method of Portland cement”. F. The amount of CaO was measured according to JCAS I-01: 1997 “Method for Quantifying Free Calcium Oxide” of the Cement Association Standard Test Method.
上記表3のセメントクリンカーK1及びK2の化学組成から下記式(1)〜(3)により、水硬率(HM)、ケイ酸率(SM)及び鉄率(IM)を算出した。その値を表4に示す。
HM=CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3)・・・(1)
SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)・・・(2)
IM=Al2O3/Fe2O3・・・(3)
From the chemical compositions of the cement clinker K1 and K2 in Table 3 above, the hydraulic modulus (HM), silicic acid rate (SM) and iron rate (IM) were calculated by the following formulas (1) to (3). The values are shown in Table 4.
HM = CaO / (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) (1)
SM = SiO 2 / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) (2)
IM = Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 (3)
表4に、セメントクリンカーK1及びK2中の全クロム含有量及び六価クロム含有量も併せて示す。セメントクリンカー中の全クロム含有量は、セメント協会標準試験方法のJCAS I−52「ICP発光分光分析および電気加熱式原子吸光分析によるセメントの微量成分の分析方法」に準じて測定した。また、セメントクリンカー中の六価クロム含有量は、セメントクリンカーをpH13に調整したエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)溶液中で溶解すると、セメントクリンカー中の三価クロムは水酸化クロム(Cr(OH)3)として沈殿(溶解度積(22℃):6.3×10−31)し、溶液中には六価クロムだけが残存するという性質を利用して測定した。なお、六価クロムの定量にはICP発光分光分析装置を用いた。 Table 4 also shows the total chromium content and hexavalent chromium content in the cement clinker K1 and K2. The total chromium content in the cement clinker was measured in accordance with JCAS I-52 “Analyzing Method of Trace Components in Cement by ICP Emission Spectroscopic Analysis and Electric Heating Atomic Absorption Spectroscopy” of the Cement Association Standard Test Method. Further, the hexavalent chromium content in the cement clinker is determined by dissolving the cement clinker in ethylenediaminetetraacetic acid disodium (EDTA) solution adjusted to pH 13 to obtain trivalent chromium in the cement clinker as chromium hydroxide (Cr (OH) 3 ) Precipitation (solubility product (22 ° C.): 6.3 × 10 −31 ) as 3 ), and measurement was performed using the property that only hexavalent chromium remains in the solution. An ICP emission spectroscopic analyzer was used for the quantification of hexavalent chromium.
(2)セメント系固化材(再掘削用固化材)の調製
試製したK1又はK2のセメントクリンカー及びセントラル硝子(株)製のフッ酸無水せっこうを混合して固化材を調製した。
(2) Preparation of cement-based solidification material (solidification material for re-digging) A solidified material was prepared by mixing the trially produced K1 or K2 cement clinker and hydrofluoric acid anhydrous gypsum manufactured by Central Glass Co., Ltd.
(3)対象土
対象土の性状を表5に示す。
(3) Target soil Table 5 shows the properties of the target soil.
(4)土のポゾラン活性度試験
対象土を110℃で24時間炉乾燥後に粉砕し、この粉砕した対象土を0.2g、生石灰0.2g及び純水20mlを圧力容器に入れ、充分に振とうした後、120℃に加熱されている乾燥機中で4.5時間放置した。これを室温に冷却した後に内容物を0.2Nの塩酸120mlで圧力容器内を洗浄しながら取出し、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過し、このろ液中のSi、Al及びFeを原子吸光法により定量し、乾燥土当たりの質量%を求めた。これらの合計値(SiO2質量%+Al2O3質量%+Fe2O3質量%)を土のポゾラン活性度とした。
(4) Soil pozzolanic activity test The target soil was pulverized after oven drying at 110 ° C. for 24 hours, and 0.2 g of this pulverized target soil, 0.2 g of quicklime and 20 ml of pure water were placed in a pressure vessel and shaken thoroughly. After that, it was left in a dryer heated to 120 ° C. for 4.5 hours. After cooling this to room temperature, the contents are taken out while washing the inside of the pressure vessel with 120 ml of 0.2N hydrochloric acid, filtered through a 0.45 μm membrane filter, and Si, Al and Fe in this filtrate are analyzed by atomic absorption spectrometry. To determine the mass% per dry soil. The total value of these (SiO 2 mass% + Al 2 O 3 mass% + Fe 2 O 3 mass%) was defined as the pozzolanic activity of the soil.
(5)固化試験
表5に示した対象土に、(2)で調製した固化材を添加し、ホバートミキサーで3分間混合した後、砂質土及びシルトではJCAS L−01:2006「セメント系固化材による改良体の強さ試験方法」、また、粘性土(1)及び粘性土(2)では、JGS 0821−2000「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」に準拠してφ5×10cmの円柱供試体を作製した。この供試体をポリラップで密封し、室温20℃、湿度90%で養生し、所定材齢で一軸圧縮強さをJIS A1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定した。ここで、固化処理土の目標強度は、材齢7日では、一般的な路床や仮設改良に必要とされる一軸圧縮強さ300kN/m2以上、材齢28〜365日までの長期材齢では、材齢7日強度の1〜1.5倍とした。
(5) Solidification test To the target soil shown in Table 5, after adding the solidification material prepared in (2) and mixing with a Hobart mixer for 3 minutes, JCAS L-01: 2006 “cement system for sandy soil and silt According to JGS 0821-2000 “Test specimen preparation method without stabilizing compacted soil” for viscous soil (1) and viscous soil (2) A cylindrical specimen of × 10 cm was produced. The specimen was sealed with a polywrap, cured at room temperature of 20 ° C. and a humidity of 90%, and uniaxial compressive strength was measured at a predetermined age according to JIS A1216 “Soil Uniaxial Compression Test Method”. Here, the target strength of the solidified soil is uniaxial compressive strength of 300 kN / m 2 or more required for general roadbed or temporary improvement, and long-term material age of 28 to 365 days at material age of 7 days. Then, it was 1 to 1.5 times the strength of the material 7 days old.
通常、固化材配合設計は、室内で土と固化材とを混合して固化処理土を作製して、強度を測定し、所要強度を得るための固化材添加量を決定する。しかし、実際の施工とは混合精度が異なるため、現場/室内強度比0.5を採用して設計することが多い。すなわち、設計強度が300kN/m2であれば、600kN/m2の強度が得られるような固化材添加量を設定する。その場合、改良地盤は平均的には300kN/m2の強度を有する。本発明における長期材齢強度の目標値は、強度が高くなる部分を想定したため、材齢7日の1〜1.5倍とした。 Usually, in the solidifying material blending design, soil and solidifying material are mixed in a room to produce a solidified soil, the strength is measured, and the amount of solidifying material added to obtain the required strength is determined. However, since the mixing accuracy is different from the actual construction, the site / indoor strength ratio of 0.5 is often used for designing. That is, the design strength if 300 kN / m 2, sets the solidifying material amount, such as strength of 600 kN / m 2 is obtained. In that case, the improved ground has an average strength of 300 kN / m 2 . Since the target value of the long-term material age strength in the present invention is assumed to be a portion where the strength is increased, the target value is set to 1 to 1.5 times the material age 7 days.
(6)固化処理土からの六価クロム溶出試験
(5)と同様に固化処理土を作製して密封養生した後、材齢7日で環境庁告示46号(平成3年8月23日)に則って溶出試験を行い,六価クロムの定量は振とう後のろ液をジフェニルカルバジド吸光光度法により行った。六価クロム溶出量の目標値は、土壌汚染対策法に定める溶出量基準である0.05mg/L以下とした。
(6) Elution test of hexavalent chromium from solidified soil After preparing the solidified soil and sealing and curing as in (5), the Environment Agency Notification No. 46 (August 23, 1991) at 7 days of age The elution test was conducted according to the above, and the hexavalent chromium was quantified by diphenylcarbazide spectrophotometry of the filtrate after shaking. The target value of the hexavalent chromium elution amount was set to 0.05 mg / L or less which is the elution amount standard defined in the Soil Contamination Countermeasures Law.
結果を表6に示す。 The results are shown in Table 6.
実施例1に示すように、試製セメントクリンカーK1とせっこうからなる固化材は、土のポゾラン活性度が本発明の範囲の場合、固化材を土1m3当たり52kg添加したことにより、材齢7日で一軸圧縮強さ300kN/m2が得られ、その後、材齢28〜365日の固化強度が材齢7日の1.5倍以下であることがわかる。 As shown in Example 1, the solidified material composed of trial cement clinker K1 and gypsum had an age of 7 by adding 52 kg of solidified material per 1 m 3 of soil when the pozzolanic activity of the soil was within the range of the present invention. It can be seen that a uniaxial compressive strength of 300 kN / m 2 is obtained per day, and thereafter the solidification strength of the material age 28 to 365 is 1.5 times or less of the material age 7 days.
一方、比較例1、3に示すように、土のポゾラン活性度が本発明の範囲より低い場合、材齢7日で目標強度を得るための固化材所要量は最低固化材添加量である50kg/m3を下回る。比較例2に示すように、ポゾラン活性度が本発明の範囲を下回る砂質土に最低固化材添加量である土1m3当たり50kgを添加した場合、材齢7日で再掘削が困難となる一軸圧縮強さである1000kN/m2を超える。また、比較例5に示すように、土のポゾラン活性度が本発明の範囲より高い場合、材齢186日及び365日の固化強度が材齢7日の1.5倍以上となる。更に、比較例5に示すように、土のポゾラン活性度が本発明の範囲より高い場合、長期材齢の固化強度が材齢7日の1.5倍以上となる。 On the other hand, as shown in Comparative Examples 1 and 3, when the pozzolanic activity of the soil is lower than the range of the present invention, the required amount of the solidifying material for obtaining the target strength at the age of 7 days is 50 kg which is the minimum solidifying material addition amount. / M 3 or less. As shown in Comparative Example 2, when 50 kg per 1 m 3 of soil, which is the minimum solidification material addition amount, is added to sandy soil whose pozzolanic activity is below the range of the present invention, re-excavation becomes difficult at 7 days of age. It exceeds the uniaxial compressive strength of 1000 kN / m 2 . Moreover, as shown in Comparative Example 5, when the pozzolanic activity of the soil is higher than the range of the present invention, the solidification strength at ages 186 and 365 is 1.5 times or more at the age 7 days. Furthermore, as shown in Comparative Example 5, when the pozzolanic activity of the soil is higher than the range of the present invention, the solidification strength of the long-term age becomes 1.5 times or more of the age of 7 days.
固化処理土からの六価クロム溶出量は、実施例1に示す試製セメントクリンカーK1とせっこうからなる固化材では、環境基準の0.05mg/L以下となるのに対して、比較例4に示す試製セメントクリンカーK2とせっこうからなる固化材では、環境基準の0.05mg/Lを超過することがわかる。 The elution amount of hexavalent chromium from the solidified soil is 0.05 mg / L or less of the environmental standard for the solidified material composed of the trial cement clinker K1 and gypsum shown in Example 1, whereas in Comparative Example 4, It can be seen that the solidified material composed of the trial cement clinker K2 and gypsum shown exceeds the environmental standard of 0.05 mg / L.
Claims (7)
前記混合物を焼成してセメントクリンカーを得る焼成工程と、
前記セメントクリンカーとせっこうを混合して再掘削用固化材を得る第2混合工程と、
を備え、
前記焼成工程において水硬率(HM)が2.20〜2.35、ケイ酸率(SM)が2.50〜2.90及び鉄率(IM)が2.50〜3.50であり且つ全クロム含有量が30〜70mg/kgであるセメントクリンカーが得られるように、前記第1混合工程において石灰石、石炭灰、建設発生土及び下水汚泥の配合比を調整し、
前記第2混合工程において再掘削用固化材100質量部に対し、セメントクリンカー83〜93質量部とせっこう7〜17質量部を混合する、再掘削用固化材の製造方法。 A first mixing step of obtaining a mixture using 1100 to 1300 kg of limestone, 150 to 400 kg of coal ash, 10 to 100 kg of construction generated soil, and 10 to 50 kg of sewage sludge on a dry basis per ton of cement clinker;
A firing step of firing the mixture to obtain a cement clinker;
A second mixing step of mixing the cement clinker and gypsum to obtain a solidified material for re-digging;
With
In the firing step, the hydraulic ratio (HM) is 2.20 to 2.35, the silicic acid ratio (SM) is 2.50 to 2.90, and the iron ratio (IM) is 2.50 to 3.50. In order to obtain a cement clinker having a total chromium content of 30 to 70 mg / kg, the mixing ratio of limestone, coal ash, construction generated soil and sewage sludge is adjusted in the first mixing step,
The manufacturing method of the solidification material for re-digging which mixes cement clinker 83-93 mass parts and 7-17 mass parts of plaster with 100 mass parts of solidification materials for re-digging in the said 2nd mixing process.
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