JP2002121555A

JP2002121555A - 土壌安定化剤

Info

Publication number: JP2002121555A
Application number: JP2000317529A
Authority: JP
Inventors: Kiyohito Kiyozawa; 潔人清沢; Kenji Yamazaki; 憲治山崎
Original assignee: Eps Kk; MC KOHSAN CO Ltd; TOMIO KEISHA KK
Current assignee: Eps Kk; MC KOHSAN CO Ltd; TOMIO KEISHA KK
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の土壌安定化剤では、臭気の発生を抑え
ることは非常に困難な問題であり、また、セメント系の
土壌安定化剤では、土壌のＰＨの上昇とセメントに含ま
れるクロムの問題を解決できない。コスト面の優位性か
らセメント系土壌安定化剤が製品の主流を占めているの
で、環境汚染が加速度的に広がっているのが実情であ
る。【解決手段】腐植１００重量部に対して硫酸カルシウ
ム、硫酸鉄等の硫酸化合物並びに同塩化物をそれぞれ１
０重量部以内で加え加圧混合して泥状の粘性物質とし、
乾燥させ固形物を作り、その固形物を粉砕して変性腐植
粉末を得、この変性腐植粉末３〜５０wt％、無機系凝集
剤１〜１０wt％、硫酸（以前は炭酸）カルシウム、マイ
クロシリカの合成物１０〜５０wt％、フライアッシュ１
０〜７０wt％、ペーパースラッジ灰１０〜７０wt％を均
一に配合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土粒子を結合させ
団粒化を促進し、軟弱土壌の改良、土木工事の残土を処
理して雨による侵食を押えることができ、また有害物質
を含んだヘドロ、悪臭を放つ汚泥などの団粒化を促進
し、透水性の高い土壌を形成し、また、有害物質を縮
合、吸着等の反応によって臭気を抑え無害化すること
で、安全でリサイクル可能な土壌を形成し、さらには緑
化専用とすることのできる土壌安定化剤に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の土壌安定化剤では、臭気の発生を
抑えることは非常に困難な問題であった。また、従来の
セメント系の土壌安定化剤では、土壌のＰＨの上昇と、
セメントに含まれるクロムの問題を解決できずにいる。
しかし、現状ではコスト面の優位性からセメント系土壌
安定化剤が製品の主流を占めているので、環境汚染が加
速度的に広がっているのが実情である。一部には、中性
固化剤と称して、石膏を主体とした土壌安定化剤も提供
されている。しかし、石膏と混合するのに大きな設備を
必要とするので、普及するにはこれからかなりの時間が
かかることが予想される。さらに、一旦団粒化した土壌
の再利用に対しては何ら有効な手段を得られないのが現
状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ヘドロや汚泥から団粒
化された土壌を再利用するとき、現在最も問題となるの
はこれらの土壌に含まれている有機物から発生する臭気
である。これらの臭気発生源を減少させることが要請さ
れていた。また、こられの土壌に有害物質（有害有機
物、重金属等）が含まれている場合は、有害物質そのも
のを減少させると同時に、合成して無害化することが必
須であった。加えて、土壌のＰＨを９以下の値にして透
水性のよい団粒化した土壌とし、植生の基礎土に利用で
きることが求められていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、腐植１００重量部に対して硫酸
カルシウム、硫酸鉄等の硫酸化合物並びに同塩化物をそ
れぞれ１０重量部以内で加え加圧混合して泥状の粘性物
質とし、乾燥させ固形物を作り、その固形物を粉砕して
変性腐植粉末を得、この変性腐植粉末３〜５０wt％、無
機系凝集剤１〜１０wt％、硫酸カルシウム、マイクロシ
リカの合成物１０〜５０wt％、フライアッシュ１０〜７
０wt％、ペーパースラッジ灰１０〜７０wt％を均一に配
合した土壌安定化剤である。

【０００５】請求項２の発明は、腐植１００重量部に対
して０．１〜３重量部の酸化カルシウムを加え加圧混合
して泥状の粘性物質を製造して、乾燥、粉砕をした変性
腐植粉末を得、この変性腐植粉末３〜２０wt％、無機系
凝集剤１〜１０wt％、セメント１０〜３０wt％、フライ
アッシュ１０〜７０wt％、ペーパースラッジ灰１０〜７
０wt％を均一に配合した土壌安定化剤である。

【０００６】請求項３の発明は、腐植を加圧混合して泥
状の粘性物質とし、乾燥粉砕をして、腐植粉末を得、こ
の変性腐植粉末３〜２０wt％、無機系凝集剤１〜１０wt
％、シリカ、炭酸カルシウム、珪砂およびフライアッシ
ュを１０〜９０wt％を均一に配合した土壌安定化剤であ
る。

【０００７】

【作用】腐植とは、植物を主体とし、動物、微生物の遺
体を起因とし地球の地質学的遷移の過程を経た有機・無
機の複合体物質で地下から産出される。腐植はその儘で
は利用できず、排水・汚水の消化処理剤とするには固
化、液化、粉末化を経なければならない。腐植の複雑な
組成を破壊することなく、熱、圧力による変性によっ
て、凝集力に権限化する固液分離能力を特化するために
は、処理の最高温度は７０℃限界を保つ必要があり、熱
源により加熱することなく、混練作用を通じて発生する
温度を上記限界に維持することによって達成することが
肝要である。このとき加圧は１０気圧を限界として混練
機で練りあげる。腐植に内在する有機無機の合成物質が
化学反応を起しつつ液状化し、全体として泥状に変性す
る。液状化物質には、ヒューミン、フルボ酸、腐植酸、
その他カルボキシル基、キノン基、その他の官能基を含
む高分子があり、また、高性能の高分子電解質も変性の
結果認められる。液状化は反応物質の濃縮法として大き
な効果をもっている。（特開平１０−２７７５３３号参
照）

【０００８】上述の本発明による土壌安定化剤によれ
ば、汚泥の脱臭、団粒化は、変性腐植による錯体化合物
と無機化合物が、団粒化効果と消臭効果を汚泥（ヘド
ロ）に対し発揮させるものである。すなわち、汚泥（ヘ
ドロ）中のタンパク質、アミノ酸、有機酸および糖類と
高分子は変性腐植中の錯体化合物と縮合反応を経て固形
物となる。変性腐植は、汚泥中の臭気発生源の有機物と
反応をおこし高分子化して、安定した不揮発物となって
臭気を抑える。これらの安定した高分子は、無機系凝集
剤により集合してより大きな粒子を形成する。これらの
粒子および臭気発生物質はともにフライアッシュ中の活
性炭に吸着されて安定化する。

【０００９】また、これらの汚泥（ヘドロ）に含まれて
いる有害物質は、まず変性腐植に由来する錯体化合物と
酸化及び縮合反応をおこし、錯体化合物の中に取り込ま
れるか酸化されて無害化する。さらに、フライアッシュ
に由来する活性炭により吸着反応をおこし溶出しない状
況を形成する。この効果は油類に対して顕著で、このこ
とにより特にヘドロは健全な土壌に変化する。

【００１０】さらに、土壌の団粒化は変性腐植由来する
縮合反応と活性炭の吸着反応を基礎に、無機系凝集剤の
凝集効果で団粒化が進む。さらに、経年変化防止のた
め、シリカ、酸化カルシウム、セメント等で固定され、
土壌も面強度を補強する。そのことによって、土壌のＰ
Ｈは９以下に安定する。このようにして、従来望むべく
もなかった汚泥、ヘドロよりの土壌を植生体への再利用
が可能になる。さらに、変性腐植に由来する生活活性が
団粒化した土壌をさらに健全な土壌に変化させる。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１の発明は、特に環境に配
慮した配合としたもので、すなわち、安定化した土壌を
透過した水は結果として海に流れ込むが、このとき、変
性腐植と結合したカルシウムと鉄分が徐々に流出するこ
とになる。この物質が海の緑化に重要な役割を果たすこ
とは周知の事実である。山に緑のある近海の海は海草も
豊富で、多種類の魚の生息が認められる。これは落ち葉
に含まれている腐植成分とカルシウム、鉄との化合物が
海に流れ込み、海草の育成に適した水質環境となるから
である。変性腐植粉末を３〜５０wt％の範囲としたの
は、３wt％を下回ると固化物質に閉じ込められて殆ど効
果が見られないからであり、５０wt％を越えると固化機
能が失われて軟弱な土壌となるからである。畑では土粒
の１軸強度を必要としないが、５０wt％を越えると土壌
に保水性を与え過ぎて作物を枯らしてしまう。無機系凝
集剤１〜１０wt％としたのは、１wt％を下回ると団粒化
の効果が出現しないし、また１０wt％を越えると植生に
害を及ぼす（塩害）恐れが生じるばかりか、コスト高と
なって商品化できない。

【００１２】硫酸カルシウム、マイクロシリカの合成物
を１０〜５０wt％にしたのは、これらが固化強度を保つ
ための物質で、上限を越えると土壌が固まり過ぎて植物
に悪い影響を与え、下限より少ないと土壌の面強度が現
れない。また、硫酸カルシウム及びマイクロシリカは土
壌が中性を示すのに重要な役割を果たす。フライアッシ
ュ、ペーパースラッジ灰をそれぞれ１０〜７０wt％にし
たのは、骨組みの材料だからであり、７０wt％を越える
と固化機能が失われ土壌の強度（１軸強度）が不十分と
なり、１０wt％を下回ると強度がですぎるので植生体に
悪い影響を与えることになる。

【００１３】請求項１の発明に係る土壌安定化剤は、原
土の含水量に応じて１m³当たり３〜７％添加し、攪拌機
で十分攪拌し、必要に応じて運搬し、転圧、不陸修正し
て必要に応じて凍結防止剤（塩化カルシウム）を散布す
ることで表面処理して仕上げる。

【００１４】請求項２の発明は、有害有機物を分解する
と同時に有害な重金属や悪臭を吸着して中に閉じ込める
のに好適で、工場跡地や河川のヘドロ処理やゴミ処理場
の原料化、無害化に効果を発揮するものである。腐植に
酸化カルシウムを少量添加して変性腐植粉末としたの
は、腐食を安定化し、粉砕し易くするためである。過剰
に酸化カルシウムを添加すると、消臭機能が失われるこ
とになる。

【００１５】変性腐植粉末の量を３〜２０wt％としたの
は、３wt％を下回ると腐植の機能を発揮させることがで
きず、２０wt％を越えると必要な１軸強度のない軟弱地
盤になってしまうからである。無機系凝集剤は土壌の土
粒子を結合し、団粒活性させることで雨による侵食や軟
弱化を防ぐためのもので、１〜１０wt％としたのは前述
と同様な理由である。セメントを加えたのは、安価で安
定的な固化強度が得られるからである。但し請求項で示
す範囲（１０wt％）を下回ると必要な強度が得られず、
上限の範囲（３０wt％）を越えるとＰＨが上昇して通常
のセメント固化剤と何ら変わらないものとなってしま
う。さらには請求項で示す範囲を外れると腐植の効果が
失われることになる。この請求項２の発明に係る土壌安
定化剤によれば、油や重金属を吸着したまま固化して流
出しないことになる。しかも透水性や保水性を備えてい
る。

【００１６】請求項３の発明は固化強度を殆ど必要とし
ない緑化専用の土壌安定化剤を念頭において開発したも
のである。そこで、強度を発揮させるセメント、硫酸カ
ルシウムなどの成分は除外されている。緑化剤ではＰＨ
の問題でセメントは使用できず、硫酸カルシウムやマイ
クロシリカ等の合成物も緑化に良い影響を与えないから
である。中性の法面緑化や植物植え込みの下地剤として
好適なものである。変性腐植粉末の量を３〜２０wt％と
したのは、３wt％を下回ると腐植の機能を発揮させるこ
とができず、２０wt％を越えると必要な１軸強度のない
軟弱地盤になってしまうからである。無機系凝集剤は土
壌の土粒子を結合し、団粒活性させることで雨による侵
食や軟弱化を防ぐためのもので、１〜１０wt％としたの
も前述と同様な理由である。シリカ、炭酸カルシウム、
珪砂およびフライアッシュ（夫々の成分は適宜）を１０
〜９０wt％加えたのは、植物の根が張れるように元の土
壌となじむ割り合いにするためである。下限を下回ると
無機系凝集剤の効力が強過ぎて根が枯れるし、上限を越
えると凝集剤や腐植の効果が現れないことになる。

【００１７】この発明による土壌安定化剤の使用量は、
汚泥（ヘドロ）の場合は含水量によるが溶液の１m³当た
り通常３〜７％の添加量で効果を表わす。汚泥に直接粉
体をあらかじめ定めた量を投入しバックホーかスタビラ
イザーで撹拌を行う。臭気は数分で脱臭される。ただ
し、汚水が強い還元状況にあれば、通気撹拌を十分に行
えば３０分以内で脱臭される。処理した土を必要な場所
に運搬、転圧、不陸修正して必要に応じて表面処理を行
う。ヘドロなどの含水量の多い土を処理する場合染み出
た水を排水することが必要となる。

【００１８】

【実施例】腐植１００重量部に対して酸化カルシウムを
０．３重量部混合して、ニーダー等の機械で加圧混合し
て泥状の粘性物質を製造して、乾燥させてから粉砕をし
た腐植粉末３wt％、無機硫酸アルミニウム、シリカ、石
灰粉からなる無機系凝集剤７wt％、セメント２５wt％、
フライアッシュ（石炭灰）３５wt％、ペーパースラッジ
灰３０wt％を加えて均一に混合してなる土壌安定化剤を
得た。これは請求項２の発明に関するものである。この
土壌安定化剤について、実際の三箇所の工事においてヘ
ドロについて試験した結果は次の通りである。それぞれ
の溶液に上記発明に係る土壌安定化剤を添加攪拌して資
料を作成し、１週間放置した後、１軸強度を測定し、さ
らにこれらからの重金属の溶出量（タンクテスト）と臭
気を測定し、有害物質の無害化の目安とし、未処理土と
の比較及び従前提供されているセメント系固化剤、具体
的には太平洋セメントのセメント系固化剤（ジオセット
10、ジオセット20 商品名）との比較をも行った。

【００１９】１．工事名称静岡県切山地区調製池粘性土７工事工事目的調整池粘性土固化処理土質名粘性土自然含水比 Wn％４４．７％湿潤密度 ρt g/cm³ １．７５４乾燥密度 ρd g/cm³ １．２１２添加形態粉体目標改良強さ qul=4.2kgf/cm²（室内）、qul=2.1kgf/cm²（現場）試験結果表１の通り

【００２０】

【表１】

【００２１】２．工事名称大阪府国分川第一工区河口浚渫工事（試験工事）工事目的ヘドロ固化処理土質名高有機質土自然含水比 Wn％１３６．０％湿潤密度 ρt g/cm³ １．４２８乾燥密度 ρd g/cm³ １．１４７添加形態粉体目標改良強さ qul=4.2kgf/cm²（室内）、qul=2.1kgf/cm²（現場）試験結果表２の通り

【００２２】

【表２】

【００２３】３．工事名称兵庫県太田川第一工区河口浚泄工事（試験工事）工事目的ヘドロ固化処理土質名高有機質シルト土自然含水比 Wn％１２７．０％湿潤密度 ρt g/cm³ １．４８９乾燥密度 ρd g/cm³ １．１７９添加形態粉体目標改良強さ qul=4.2kgf/cm²（室内）、qul=2.1kgf/cm²（現場）試験結果表３の通り

【００２４】

【表３】

【００２５】以上の試験結果から明らかなように、粘性
土、ヘドロの固化処理、団粒化処理においては、従前の
ものと遜色ないが、重金属溶出量及び消臭性能において
顕著な効果が認められるのである。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明によれば、腐
植に由来する錯体化合物である変性腐植により酸化、お
よびキレート合成して、有害物そのものを減少させると
同時に合成して無害化させることができると共にフライ
アッシュに含まれている活性炭による有害有機物の吸着
および各種油の吸着効果により、汚染された土壌を健全
化することができたのである。団粒化力を強くすると同
時に臭気を抑えることができる点で従来例を見ない手段
であり、多くの固化剤を必要とする現場で、より安全な
土壌を供給することができると同時に、脱臭効果があ
り、さらに、固形物の再利用をすることが容易になった
点で本発明の効果は大きい。請求項１の発明は、グラン
ドや公園路、広場の土質系舗装剤や軟弱地盤の改良、土
木工事の残土処理に好適なものである。請求項２の発明
は、有害物質を含み悪臭を放つヘドロやゴミ処理場の減
量化無害化に好適なものとなる。請求項３の発明は、下
地土壌改良、法面工事の吹付用、道路補修用に好適なも
ので、固化した土壌のＰＨを９以下の値にし、植生の基
礎土に利用できることなる

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 17/06 Ｃ０９Ｋ 17/06 Ｐ (72)発明者山崎憲治奈良県奈良市大倭町６番11−３号Ｆターム(参考） 4D059 AA09 BD00 BG00 BJ00 BK02 BK03 BK11 CC10 DA03 DA06 DA07 DA12 DA23 DA24 DA35 DA38 DA46 DA64 DA70 DB31 EB05 4H026 CA06 CB01 CB03 CC01 CC02 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】腐植１００重量部に対して硫酸カルシウ
ム、硫酸鉄等の硫酸化合物並びに同塩化物をそれぞれ１
０重量部以内で加え加圧混合して泥状の粘性物質とし、
乾燥させ固形物を作り、その固形物を粉砕して変性腐植
粉末を得、この変性腐植粉末３〜５０wt％、無機系凝集
剤１〜１０wt％、硫酸カルシウム、マイクロシリカの合
成物１０〜５０wt％、フライアッシュ１０〜７０wt％、
ペーパースラッジ灰１０〜７０wt％を均一に配合した土
壌安定化剤。
【請求項２】腐植１００重量部に対して０．１〜３重
量部の酸化カルシウムを加え加圧混合して泥状の粘性物
質を製造して、乾燥、粉砕をした変性腐植粉末を得、こ
の変性腐植粉末３〜２０wt％、無機系凝集剤１〜１０wt
％、セメント１０〜３０wt％、フライアッシュ１０〜７
０wt％、ペーパースラッジ灰１０〜７０wt％を均一に配
合した土壌安定化剤。
【請求項３】腐植を加圧混合して泥状の粘性物質と
し、乾燥粉砕をして、腐植粉末を得、この変性腐植粉末
３〜２０wt％、無機系凝集剤１〜１０wt％、シリカ、炭
酸カルシウム、珪砂およびフライアッシュを１０〜９０
wt％を均一に配合した土壌安定化剤。