特許 5995992 セメント系固化材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5995992

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】セメント系固化材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 17/10 20060101AFI20160908BHJP

   C09K 17/06 20060101ALI20160908BHJP

   C09K 17/02 20060101ALI20160908BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20160908BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20160908BHJP

   C04B 18/14 20060101ALI20160908BHJP

   C04B 22/14 20060101ALI20160908BHJP

   C09K 103/00 20060101ALN20160908BHJP

【ＦＩ】

   C09K17/10 P

   C09K17/06 P

   C09K17/02 P

   E02D3/12

   C04B28/02

   C04B18/14 A

   C04B22/14 B

   C09K103:00

【請求項の数】1

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-552059(P2014-552059)

(86)(22)【出願日】2013年12月10日

(86)【国際出願番号】JP2013083142

(87)【国際公開番号】WO2014092101

(87)【国際公開日】20140619

【審査請求日】2015年4月28日

(31)【優先権主張番号】特願2012-270196(P2012-270196)

(32)【優先日】2012年12月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141966

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 範彦

(72)【発明者】

【氏名】扇 嘉史

【審査官】 小久保 敦規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９５９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９７０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０７９５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １７／００− １７／５２

Ｃ０９Ｋ １０３／００

Ｃ０４Ｂ １８／１４

Ｃ０４Ｂ ２２／１４

Ｃ０４Ｂ ２８／０２

Ｅ０２Ｄ ３／１２

ＣＡｐｌｕｓ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記（Ａ）〜（Ｅ）工程を経て決定した配合量のセメント、高炉スラグおよび石膏を計量して混合する、固化材の製造方法。
（Ａ）下記の強度Ｐ_１およびＰ_２を測定して、土中のアロフェン類の含有率と強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との間の下記関係式（１）を求める、関係式（１）の誘導工程
Ｐ_１／Ｐ_２＝ａｘ＋ｂ ……（１）
（ただし、Ｐ_１は高炉スラグ含有セメントを用いた改良土の強度、Ｐ_２は基準セメントを用いた改良土の強度、ｘは対象土中のアロフェン類の含有率（質量％）、ａおよびｂは定数を表す。）
（Ｂ）前記関係式（１）の両辺に、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（ｓ₁）（質量％）を乗じて下記関係式（２）を求める、関係式（２）の誘導工程
ｓ_２＝ｃｘ＋ｄ ……（２）
（ただし、ｓ_２は強度比が１となる石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％）、ｘは対象土中のアロフェン類の含有率（質量％）、ｃはａ×ｓ₁、ｄはｂ×ｓ₁を表す。）
（Ｃ）強度比が１以下となる対象土に対しては、該対象土中のアロフェン類の含有率に基づき、前記関係式（２）を用いて石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ_２と同じ）を決定し、一方、強度比が１を超える対象土に対しては、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（ｓ₁）を石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ₁と同じ）として決定するとともに、該高炉スラグの含有率と下記（３）式を用いて石膏量決定用基材中のセメントの含有率を決定する、石膏量決定用基材中の高炉スラグおよびセメントの含有率決定工程
石膏量決定用基材中のセメントの含有率（質量％）＝１００−石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％） ……（３）
（Ｄ）前記石膏量決定用基材および複数の水準の量の石膏を混合してなる石膏量決定用組成物と、対象土とを、混合して作製した改良土の強度を測定して、目標強度を発現する改良土を選択し、該改良土に用いた石膏量決定用組成物中の石膏の含有率（質量％）を固化材中の石膏の配合量（質量％）として決定する、固化材中の石膏の配合量決定工程
（Ｅ）１００質量％から、前記（Ｄ）工程において決定した固化材中の石膏の配合量（質量％）を差し引いた残りの値に対し、前記（Ｃ）工程において決定した石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％×０．０１の値）およびセメントの含有率（質量％×０．０１の値）をそれぞれ乗じて得た値を、それぞれ、固化材中の高炉スラグの配合量（質量％）およびセメントの配合量（質量％）として決定する、固化材中の高炉スラグおよびセメントの配合量決定工程

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、強度発現性および６価クロムの溶出抑制効果に優れたセメント系固化材の製造方法と、その製造方法により製造されるセメント系固化材に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、市販されている固化材の種類、用途、および固化処理の対象となる土（以下「対象土」という。）は多岐にわたる。例えば、固化材の種類は、主成分としてセメント、石膏、マグネシアおよび石灰をそれぞれに含む、セメント系、石膏系、マグネシア系および石灰系等の各種固化材があり、これらの用途として、浅層改良、宅盤改良、ヘドロ固化、深層改良、発生土改良等があり、これらの対象土として、砂質土、シルト、粘土、火山灰質粘性土、有機質土、高有機質土等がある。また、同種類の対象土であっても、その産地や成因等により、有機物や水の含有量、粒度および化学組成等の物理的・化学的性質は大きく異なる。
したがって、対象土の特性に応じて固化材の配合を適切に選ぶためには、試行錯誤を伴う配合試験を実施しなければならず、固化材の配合設計は手間がかかっていた。

【0003】

さらに、セメント系固化材の配合設計では、該固化材を用いて処理した土（以下「改良土」という。）からの６価クロムの溶出への対応が必要となる。該溶出した６価クロムの起源は、セメント系固化材中のポルトランドセメントクリンカが含有していたものと、もともと改良土に含まれていてセメント系固化材の水和によるアルカリ環境下で溶出が促されたものに大別される。
そのため、最近では、高炉スラグ等の、６価クロムを還元する効果を有するセメント混合材を固化材に混合して使用することによって、固化材に含まれるポルトランドセメントクリンカを希釈し減量することと、溶出クロムを還元することの２つの効果により、溶出する６価クロム量を抑制する方法が多く用いられている。
しかしながら、一般に、高炉スラグ等の還元効果を有するセメント混合材は、使用量が増えるほど、改良土の強度は低下してしまう。
したがって、セメント系固化材の配合設計では、強度発現性と６価クロムの溶出抑制効果を両立させることが重要になる。

【0004】

ところで、以前から、対象土に応じたセメント系固化材の配合方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、対象土に応じて石膏量を求め、該石膏量を配合するセメント系固化材の配合方法（請求項１）が提案されている。また、対象土からアルカリ水溶液に溶出するアルミ量に基づき、特定の式を用いて前記石膏の配合量を算出する配合方法（請求項２）や、さらに、該アルミ量に基づき別の式を用いてセメントの配合量を算出する配合方法（請求項３）が提案されている。
しかし、前記配合方法が課題とする改良土の特性は、強度発現性のみのため、配合調整成分は石膏とセメントだけであって高炉スラグは対象外である。
また、非特許文献１には、セメント系固化材の強度発現性に影響する土壌成分が記載されている。該文献によれば、土壌（火山灰質粘性土）中のアロフェンはセメント系固化材の強度発現性を低下させるとされている。
しかし、アロフェンが固化材の強度発現性を低下させるといっても、後掲の表２のＮｏ．２とＮｏ．３の強度を比べて分かるように、アロフェンの含有率が低い対象土を用いた改良土（Ｎｏ．２において、Ｐ_１は８．１ｋＮ／ｍ^２、Ｐ_２は７．９ｋＮ／ｍ^２）の方が、該含有率が高い対象土を用いた改良土（Ｎｏ．３において、Ｐ_１は９５４．５ｋＮ／ｍ^２、Ｐ_２は１８７５．４ｋＮ／ｍ^２）よりも強度が低くなる場合がある。
また、表２において、前記Ｐ_１は高炉スラグを含有するセメント（以下「高炉スラグ含有セメント」という。）を固化材に用いた改良土の強度であり、前記Ｐ_２は普通ポルトランドセメント（基準セメント）を固化材に用いた改良土の強度であるが、高炉スラグの使用が強度に及ぼす影響は、Ｐ_１とＰ_２を比べて分かるように単純ではない。
このように、改良土の強度発現性の予測は困難なため、所定の強度発現性を確保し、かつ６価クロムの溶出量を抑制するために固化材への高炉スラグの使用量を最大化できる配合設計は、困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−１２９１５８号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】「火山灰質粘土のセメント改良体における強度発現に関する検討」、セメント・コンクリート、セメント協会発行、３〜８頁、Ｎｏ．７８０、Ｆｅｂ．２０１２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明は、高炉スラグを含み、かつ強度発現性と６価クロムの溶出抑制効果が高いセメント系固化材（以下「固化材」という。）の、対象土に応じた製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そこで、本発明者は、対象土の成分と、セメントを用いた改良土の強度との関係について検討したところ、以下の（i）〜（iii）の知見等に基づき、強度発現性と６価クロムの溶出抑制効果のいずれも高い固化材を容易に製造する方法を見い出し、本発明を完成させた。
（i）対象土中のアロフェンおよび非晶質無機成分（以下「アロフェン類」という。）の含有率と、固化材として高炉スラグ含有セメントを用いた改良土の強度（Ｐ_１）および改良土の強度に関する実績などから選定される基準セメントを用いた改良土の強度（Ｐ_２）の強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との間に、下記の直線関係式（１）が成立する（例えば、後掲の図２を参照）。そして、
（ii）該直線関係式（１）の両辺に、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率を乗じれば、対象土中のアロフェン類の含有率と、基準セメントを用いた場合と同じ改良土の強度が得られる（すなわち、Ｐ_１／Ｐ_２＝１を満足する）石膏量決定用基材（下記（Ｃ）工程において用いる、セメントと高炉スラグからなる混合物）中の高炉スラグの含有率との関係を示す直線関係式（２）が得られる（例えば、後掲の図３を参照）。したがって、
（iii）直線関係式（２）を用いれば、対象土中のアロフェン類の含有率から、所定の改良土の強度（基準セメントによる改良土の強度）を得ることができる石膏量決定用基材中の高炉スラグの最大の含有率が求まり、さらに下記（Ｄ）工程と（Ｅ）工程を経て固化材中の石膏、高炉スラグ、およびセメントの配合量を求めることができる。

【0009】

すなわち、本発明は下記の配合設計に特徴を有する固化材の製造方法である。
［１］下記（Ａ）〜（Ｅ）工程を経て決定した配合量のセメント、高炉スラグおよび石膏を計量して混合する、固化材の製造方法。
（Ａ）下記の強度Ｐ_１およびＰ_２を測定して、土中のアロフェン類の含有率と強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との間の下記関係式（１）を求める、関係式（１）の誘導工程
Ｐ_１／Ｐ_２＝ａｘ＋ｂ ……（１）
ただし、Ｐ_１は高炉スラグ含有セメントを用いた改良土の強度、Ｐ_２は基準セメントを用いた改良土の強度、ｘは対象土中のアロフェン類の含有率（質量％）、ａおよびｂは定数を表す。
（Ｂ）前記関係式（１）の両辺に、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（ｓ₁）（質量％）を乗じて下記関係式（２）を求める、関係式（２）の誘導工程
ｓ_２＝ｃｘ＋ｄ ……（２）
ただし、ｓ_２は強度比が１となる石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％）、ｘは対象土中のアロフェン類の含有率（質量％）、ｃはａ×ｓ₁、ｄはｂ×ｓ₁を表す。
（Ｃ）強度比が１以下となる対象土に対しては、該対象土中のアロフェン類の含有率に基づき、前記関係式（２）を用いて石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ_２と同じ）を決定し、一方、強度比が１を超える対象土に対しては、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（ｓ₁）を石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ₁と同じ）として決定するとともに、該高炉スラグの含有率と下記（３）式を用いて石膏量決定用基材中のセメントの含有率を決定する、石膏量決定用基材中の高炉スラグおよびセメントの含有率決定工程
石膏量決定用基材中のセメントの含有率（質量％）＝１００−石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％） ……（３）
（Ｄ）前記決定した含有率の高炉スラグおよびセメントを含む石膏量決定用基材と複数の水準の量の石膏を混合してなる石膏量決定用組成物と、対象土とを混合して作製した改良土の強度を測定して、目標強度を発現する改良土を選択し、該改良土に用いた石膏量決定用組成物中の石膏の含有率（質量％）を固化材中の石膏の配合量（質量％）として決定する、固化材中の石膏の配合量決定工程
（Ｅ）１００質量％から、前記（Ｄ）工程において決定した固化材中の石膏の配合量（質量％）を差し引いた残りの値に対し、前記（Ｃ）工程において決定した石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％×０．０１の値）およびセメントの含有率（質量％×０．０１の値）をそれぞれ乗じて得た値を、それぞれ、固化材中の高炉スラグの配合量（質量％）およびセメントの配合量（質量％）として決定する、固化材中の高炉スラグおよびセメントの配合量決定工程

【発明の効果】

【0011】

本発明の固化材の製造方法によれば、対象土に応じてセメント、高炉スラグおよび石膏の最適な配合量を容易に決定することができる。また、本発明の固化材の製造方法を用いて製造した固化材は、強度発現性および６価クロムの溶出抑制効果がいずれも高い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】固化材中の高炉スラグの配合量と改良土の一軸圧縮強度の直線関係を示す図である。

【図2】土中のアロフェン類の含有率と、改良土の強度比の関係を示す図である。

【図3】土中のアロフェン類の含有率と、改良土の強度比が１になる石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の固化材の製造方法および固化材について説明する。
１．固化材の製造方法
該方法は、前記のとおり、（Ａ）関係式（１）の誘導工程、（Ｂ）関係式（２）の誘導工程、（Ｃ）石膏量決定用基材中の高炉スラグとセメントの含有率決定工程、（Ｄ）固化材中の石膏の配合量決定工程、および（Ｅ）固化材中の高炉スラグとセメントの配合量決定工程を経て決定した配合量のセメント、高炉スラグおよび石膏を計量して混合する、固化材の製造方法である。以下、各工程に分けて説明する。

【0014】

（Ａ）関係式（１）の誘導工程
該工程は、下記の強度Ｐ_１およびＰ_２を測定して、土中のアロフェン類の含有率と下記の強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との間の前記関係式（１）を求める工程である。ただし、Ｐ_１は高炉スラグ含有セメントを用いた改良土の強度であり、Ｐ_２は改良土の強度に関する実績などから選定される基準セメントを用いた改良土の強度である。
ここで、アロフェン類とは、アロフェンおよび非晶質無機成分の総称であり、非晶質無機成分とは、下記文献（i）の３頁の右欄６〜１２行に記載のとおり、アロフェン類似のアルミニウムや鉄などのケイ酸塩鉱物、土壌中に存在するＸ線に対して非晶質であるケイ酸、アルミナ、酸化鉄などの風化した無機ゲル、さらに厳密には非晶質とは言い難いが低結晶のゲータイトなどの鉄鉱物をも含めた鉱物をいう。

【0015】

また、前記アロフェン類の定量方法は、例えば、下記文献（i）に記載の「酸−アルカリ交互溶解法」、下記文献（ii）に記載の「２００℃加熱溶解減量法」、下記文献（iii）に記載の「簡易型２００℃加熱溶解減量法」、および下記文献（iｖ）に記載の「ＸＲＤ−リートベルト法」等が挙げられる。
また、土中のアロフェン類の含有率と強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との間の関係式は、最小二乗法を用いて回帰分析により求めることができる。
［文献一覧］
（i）北川靖夫「土壌中のアロフェンおよび非晶質無機成分の定量に関する研究」、農業技術研究所報告 Ｂ 第２９号、１〜４８頁（１９７７）
（ii）北川靖夫、「土壌中のアロフェンおよび非晶質無機成分の迅速定量法」、日本土壌肥料科学雑誌、第４８巻、第４号、１２４〜１２９頁（１９７７）
（iii）奥村良介ほか、「セメントによる関東ロームの改良（その１：土中のアロフェンおよび非晶質無機成分の簡易定量法）」、第４１回 地盤工学研究発表会、７６７〜７６８頁（２００６年７月）
（iｖ）星野清一ほか、「非晶質混和材を含むセメント鉱物の定量におけるＸ線回折／リートベルト法の適用」、セメント・コンクリート論文集、Ｎｏ．５９、１４〜２１頁（２００５）

【0016】

前記基準セメントは、任意のセメントを用いることができ、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、高炉スラグ含有セメント（高炉セメントを含む。）およびシリカセメント等の混合セメント、並びに、エコセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。

【0017】

（Ｂ）関係式（２）の誘導工程
該工程は、前記関係式（１）の両辺に、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（質量％）を乗じて前記関係式（２）を求める工程である。
図１（特開２００６−２１９３１２号公報に記載の表４中の比較例４、６、７、および実施例１１のデータを基にして作成した図）に示すように、経験的に高炉スラグの配合量と改良土の強度の間に直線関係があるとして差し支えないため、関係式（２）の変数ｓ_２は、強度比が１になる石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率を表す。これを後掲の図２と図３を用いて説明すると、図２の関係式（１）の両辺に、使用した高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率である４０（質量％）を乗じると、関係式（１）の変数Ｐ_１／Ｐ_２（強度比）は変数変換されて変数ｓ_２（強度比が１になる石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率）になる。

【0018】

（Ｃ）石膏量決定用基材中の高炉スラグおよびセメントの含有率決定工程
該工程は、
(i）強度比が１以下となる対象土に対しては、該対象土中のアロフェン類の含有率に基づき、前記関係式（２）を用いて石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ_２と同じ）を決定し、
(ii）強度比が１を超える対象土に対しては、前記高炉スラグ含有セメント中の高炉スラグの含有率（ｓ₁）を石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（ｓ₁と同じ）として決定するとともに、
(iii）該高炉スラグの含有率と前記（３）式を用いて石膏量決定用基材中のセメントの含有率を決定する工程である。
ここで、前記石膏量決定用基材とは、セメントと高炉スラグからなる混合物であって、下記（Ｄ）に記載の石膏量決定用組成物において、石膏を混合する前の状態の組成物である。

【0019】

（Ｄ）固化材中の石膏の配合量決定工程
該工程は、前記石膏量決定用基材および複数の水準の量の石膏を混合してなる石膏量決定用組成物と、対象土とを、混合して作製した改良土の強度を測定して、目標強度を発現する改良土を選択し、該改良土に用いた石膏量決定用組成物中の石膏の含有率（質量％）を固化材中の石膏の配合量（質量％）として決定する工程である。
前記改良土の強度測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」等が挙げられる。

【0020】

（Ｅ）固化材中の高炉スラグおよびセメントの配合量決定工程
該工程は、１００質量％から、前記（Ｄ）工程において決定した固化材中の石膏の配合量（質量％）を差し引いた残りの値に対し、前記（Ｃ）工程において決定した石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％×０．０１の値）およびセメントの含有率（質量％×０．０１の値）をそれぞれ乗じて得た値を、それぞれ、固化材中の高炉スラグの配合量（質量％）およびセメントの配合量（質量％）として決定する工程である。
すなわち、該工程は、高炉スラグとセメントの２成分の合計量を１００質量％として表示された、石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率（質量％）とセメントの含有率（質量％）を、高炉スラグ、セメント、および石膏の３成分の合計量を１００質量％として表示される、固化材中の高炉スラグの配合量（質量％）とセメントの配合量（質量％）に換算するための工程である。
なお、固化材中の高炉スラグの配合量は、少なくとも６価クロムの溶出を抑制するに足る量以上が必要であり、この量は経験上１５質量％以上と見積もられる。
以上の工程を経て決定した配合量の石膏、セメント、および高炉スラグを計量して混合することにより、固化材を製造することができる。なお、前記計量および混合は、通常の計量装置および混合装置を用いて行なうことができる。

【0021】

２．固化材
本発明の製造方法を用いて製造した固化材は、前記のとおり、前記製造方法により決定した配合量のセメント、高炉スラグおよび石膏を必須の構成成分として含むものである。以下、前記構成成分等に分けて説明する。

【0022】

（１）セメント
前記セメントは特に制限されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、高炉セメントおよびシリカセメント等の混合セメント、並びに、エコセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。

【0023】

（２）高炉スラグ
前記高炉スラグは、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷し破砕して得られる水砕スラグの粉砕物や、徐冷し破砕して得られる徐冷スラグの粉砕物が挙げられる。これらの中でも、潜在水硬性に優れることから、好ましくは水砕スラグの粉砕物であり、より好ましくはＪＩＳ Ａ ６２０６に規定する高炉水砕スラグである。
前記高炉スラグのブレーン比表面積は、好ましくは３０００ｃｍ^２／ｇ以上、より好ましく３５００ｃｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは４０００ｃｍ^２／ｇ以上である。該値が３０００ｃｍ^２／ｇ未満では、固化材の初期の強度発現性が低い。また、該値の上限は、粉砕コストの観点から、好ましくは１５０００ｃｍ^２／ｇである。
また、該高炉スラグ粉末の塩基度は、好ましくは１．７以上、より好ましくは１．８以上、さらに好ましくは１．９以上である。該値が１．７未満では、固化材の強度発現性が低下する場合がある。また、該値の上限は入手の容易性から３．０である。なお、塩基度は下記（４）式を用いて算出する。
塩基度＝〔（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２〕 ……（４）
ただし、式中の化学式は、高炉スラグ粉末中の該化学式が表す化合物の含有率（質量％）を表す。

【0024】

（３）石膏
前記石膏は特に制限されず、例えば、二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、半水石膏、および無水石膏等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、強度発現性が高い点で好ましくは無水石膏であり、石膏廃材から回収した二水石膏を加熱して得られる無水石膏も使用できる。
また、前記石膏のブレーン比表面積は、好ましくは２０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは３０００〜８０００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは４０００〜６０００ｃｍ^２／ｇ、特に好ましくは４５００〜５５００ｃｍ^２／ｇである。該値が２０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇの範囲を外れると、固化材の強度発現性が低下するおそれがある。

【0025】

（４）その他の任意の構成成分等
本発明の製造方法を用いて製造した固化材は、任意の構成成分として、シリカフューム、シリカ粉末、製鋼スラグ粉末、クリンカダスト等を、固化材の強度発現性や６価クロムの溶出抑制効果が損なわれない範囲で含んでもよい。ここでクリンカダストとは、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から、燃焼ガスの一部を抽気し、この抽気した燃焼ガスを冷却して生成したダストであり、該ダストには、セメントキルンに付設した塩素バイパス装置により前記燃焼ガス中から回収された塩素バイパスダストも含まれる。クリンカダストは固化材の早期強度発現性を向上させる効果を有する。
本発明の製造方法を用いて製造した固化材の粉末度はブレーン比表面積で、好ましくは２０００〜１００００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは２５００〜８０００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは３０００〜６０００ｃｍ^２／ｇである。該値が２０００〜１００００ｃｍ^２／ｇの範囲にあれば、固化材は強度発現性と作業性に優れる。

【実施例】

【0026】

以下、本発明の製造方法における固化材の配合設計の一例を説明するが、本発明はこの例に限定されない。
１．使用材料
（１）セメント
表１に示す普通ポルトランドセメント（基準セメント）、および高炉スラグを４０質量％含む高炉セメントＢ種（高炉スラグ含有セメント）を使用した。なお、いずれのセメントも太平洋セメント社製である。

【0027】

【表1】

【0028】

（２）石膏
密度２．８５ｇ／ｃｍ^３の無水石膏（天然品）を使用した。
（３）高炉スラグ微粉末、
密度２．８９ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積４３８０ｃｍ^２／ｇの高炉スラグ微粉末（エスメント関東社製）を使用した。
（４）対象土
表２に示すＮｏ．１〜５の対象土を使用した。これらの中で、Ｎｏ．１〜４の対象土は、対象土中のアロフェン類の含有率と改良土の強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）との直線関係を求めるために使用した。また、Ｎｏ．５の対象土は、固化処理の現場において３つの異なる地点から採取した土を混合したものであり、該現場の土壌の固化処理に用いる固化材の配合を、本発明で用いる配合設計により決定するために使用した。
なお、表２中の対象土の含水率はＪＩＳ Ａ １２０３「土の含水比試験方法」に準拠し、強熱減量はＪＩＳ Ａ １２２６「土の強熱減量試験方法」に準拠し、また、湿潤密度はＪＩＳ Ａ １２１０「突固めによる土の締固め試験方法」に準拠して測定した。

【0029】

２．固化材の配合設計例
下記（１）〜（５）の手順に従い、普通ポルトランドセメントと同程度の強度発現性を有し、かつ６価クロムの溶出抑制効果が高い固化材の配合設計を行った。
（１）対象土中のアロフェン類の含有率の測定
前記文献（i）に記載の「酸−アルカリ交互溶解法」に準拠して、表２に示す５種類の対象土中のアロフェン類の含有率を測定した。その結果を表２に示す。

【0030】

（２）改良土の強度の測定
表１に示す普通ポルトランドセメント(基準セメント）および高炉セメントＢ種（高炉スラグ含有セメント）をそれぞれ、Ｎｏ．１〜４の対象土１ｍ^３に対し１００ｋｇ粉体で混合し改良土を作製した。次に、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して、前記改良土の一軸圧縮強さ（以下「強度」という。）を測定し、普通ポルトランドセメントを用いた改良土の強度（Ｐ_２）に対する高炉セメントＢ種を用いた改良土の強度（Ｐ_１）の強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）を求めた。材齢７日における改良土の強度の測定結果を表２に示す。

【0031】

【表2】

【0032】

（３）関係式（１）の誘導
表２に示すＮｏ．１〜４の対象土中のアロフェン類の含有率（質量％）を説明変数（ｘ）、表２に示すＮｏ．１〜４の材齢７日の強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）を目的変数として回帰分析により、図１に示す関係式（１）を得た。
Ｐ_１／Ｐ_２＝−０．０５ｘ＋１．８５ …（１）
図１に示すように、アロフェン類の含有率と強度比との間に高い相関（決定係数Ｒ^２が０．９６６９）の直線関係が成立している。
また、図１に示すように、材齢７日（白丸）と同様に材齢２８日（黒丸）においても直線関係が成立することから、本発明における直線関係は材齢に依らず成立することが分かる。

【0033】

（４）関係式（２）の誘導
改良土の強度と高炉スラグの含有率の間に直線関係が成立するため、前記関係式（１）の両辺に、使用した高炉セメントＢ種中の高炉スラグの含有率である４０（質量％）を乗じて得た値が、強度比が１になる固化材中の高炉スラグの配合量になる。下記式は、前記関係式（１）の左辺に４０を乗じて得た関係式（２）である。
ｓ_２＝−２．０ｘ＋７４ …（２）

【0034】

（５）石膏量決定用基材中の高炉スラグおよびセメントの含有率の決定
さらに、固化処理の現場において３つの異なる地点から採取した土を混合した対象土（Ｎｏ．５）中のアロフェン類の含有率（２８．０質量％）を、関係式（１）中のｘに代入すると強度比（Ｐ_１／Ｐ_２）は０．４５となり１以下であるから、該含有率（２８．０質量％）を関係式（２）中のｘに代入して石膏量決定用基材中の高炉スラグの含有率は１８質量％に決定した。したがって、石膏量決定用基材中のセメントの含有率は、１００から１８を引いて、８２質量％に決定した。

【0035】

（６）固化材中の石膏の配合量の決定
前記決定に従い、高炉スラグを１８質量％、普通ポルトランドセメント（石膏の含有率はＳＯ_３換算で２質量％）を８２質量％含む石膏量決定用基材を調製した。次に、該石膏量決定用基材と石膏の混合物である石膏量決定用組成物中のＳＯ_３の含有率が、該組成物の合計を１００質量％として、それぞれ４質量％、６質量％、８質量％、および１０質量％になるように混合して該組成物を製造した。なお、該組成物中のＳＯ_３の配合量とは、普通ポルトランドセメントに元々含まれている石膏、および固化材を製造するために混合する石膏から由来するＳＯ_３の合計量である。
次に、該組成物を、Ｎｏ．５の対象土１ｍ^３に対し１００ｋｇ粉体で混合して改良土を作製した後、ＪＩＳ Ａ １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して、該改良土の材齢７日の強度を測定した。その結果を表３に示す。
そして、表３に示す強度の値および材料コストを勘案して、固化材中の石膏の配合量はＳＯ_３換算で６質量％（この６質量％から普通ポルトランドセメントに由来する石膏（ＳＯ_３換算）の２質量％を差し引くと、無水石膏はＳＯ_３換算で４質量％であるから、無水石膏自体としては７質量％）に決定した。次に、固化材中の石膏量決定用基材の配合量は、前記無水石膏の配合量（７質量％）を、１００質量％から引いて９３質量％となる。
そして、石膏量決定用基材の配合量（９３質量％）に、前記普通ポルトランドセメントの含有率８２質量％（０．８２）、前記高炉スラグの含有率１８質量％（０．１８）を乗じて、固化材中のセメントの配合量を７６質量％、高炉スラグの含有量を１７質量％に決定した。

【0036】

【表3】

【0037】

（７）固化材の添加量の決定
前記決定した前記配合量に基づき、普通ポルトランドセメント、高炉スラグおよび無水石膏を計量して混合し固化材を製造した。
次に、固化処理の現場の土であるＮｏ．５の対象土１ｍ^３に対し、該固化材をそれぞれ５０ｋｇ、１００ｋｇ、１５０ｋｇおよび２００ｋｇ粉体で混合して改良土を作製し、ＪＩＳ Ａ １２１６の規定に準拠して材齢７日の該改良土の強度を測定した。その結果を表４に示す。

【0038】

【表4】

【0039】

さらに、表４に基づき固化材の添加量（ｋｇ／ｍ^３）を説明変数（ｈ）、改良土の強度（ｋＮ／ｍ^２）を目的変数（ｓ）として回帰分析により下記（５）式を求めた。
ｓ＝９．１８ｈ−２６７．６ …（５）
そして、Ｎｏ．５の対象土を採取した現場において、必要とされた改良土の強度は１０００ｋＮ／ｍ^２であったから、該値を前記（５）式中のｓに代入して固化材の添加量は１４０ｋｇ／ｍ^３に決定した。

【0040】

（８）現場の対象土を用いた改良土の材齢２８日の強度と６価クロムの溶出量
以上の決定に基づき、普通ポルトランドセメントを７６質量％、高炉スラグを１７質量％、および無水石膏を７質量％含む固化材（実施例１）を製造して、該固化材をＮｏ．５の対象土１ｍ^３に対し１４０ｋｇ粉体で混合して改良土を作製し、前記ＪＩＳの規定に準拠して材齢２８日の該改良土の強度を測定した。また、該材齢の改良土からの６価クロムの溶出量を、環境庁告示第４６号に準拠して測定した。
また、比較のために、普通ポルトランドセメントに無水石膏を添加して、石膏の含有率がＳＯ_３換算で実施例１と同じ６質量％にしたセメント組成物（比較例１）、および高炉スラグの含有率が４０質量％の高炉セメントＢ種に無水石膏を添加して、石膏の含有率がＳＯ_３換算で実施例１と同じ６質量％にした高炉スラグ含有セメント（比較例２）を用いて、前記と同様にして改良土を作製し、該改良土の強度と該改良土からの６価クロムの溶出量を測定した。その結果を表５に示す。

【0041】

【表5】

【0042】

表５に示すように、比較例１は強度が高いが６価クロムの溶出がみられ、比較例２は６価クロムの溶出はないが強度が低く前記目標強度（１０００ｋＮ／ｍ^２）を下回っている。これに対し、実施例１では強度が高く前記目標強度を上回り、６価クロムの溶出はない。
なお、以上の良好な結果に基づけば、前記関係式（２）の誘導方法は妥当であると結論付けることができる。

【0043】

したがって、本発明の固化材の製造方法によれば、現場の対象土に適した固化材を容易に製造できる。また、本発明の製造方法により製造した本固化材は、強度発現性および６価クロムの溶出抑制効果のいずれも高い。

【図1】

【図2】

【図3】