JP2002274907A - 6価クロム溶出低減剤及びそれを用いたセメント組成物 - Google Patents

6価クロム溶出低減剤及びそれを用いたセメント組成物

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博志 佐々木
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憲之 荒野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固化処理を行う作業者等に対する作業環境に
配慮しながら、安価に6価クロムの溶出量を低減させる
ことができ、添加量も少ないために、ほとんど圧縮強度
を低下させず、6価クロムの溶出量を低減することが可
能であり、地盤改良、汚染土壌、及び産業廃棄物等の処
理に使用した場合において、固化体からの6価クロムの
溶出防止に優れた効果を奏する6価クロム溶出低減剤及
びそれを用いたセメント組成物を提供する。 【解決手段】 アセチレン合成副産物を含有してなる6
価クロム溶出低減剤、さらに硫黄化合物を含有してなる
6価クロム溶出低減剤、並びに、セメントと該6価クロ
ム溶出低減剤とを含有してなるセメント組成物を構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、6価クロム溶出低
減剤及びそれを用いたセメント組成物、詳しくは、セメ
ント系固化材を、地盤改良、汚染土壌、及び産業廃棄物
等の処理に使用した際発生する、固化処理土中又は固化
体中の微量の6価クロムの溶出量を低減する6価クロム
溶出低減剤及びそれを用いたセメント組成物に関する。
なお、本発明のセメントコンクリートとは、セメントペ
ースト、モルタル、及びコンクリートを総称するもので
ある。また、本発明で使用する(部)や(%)は特に規定の
ない限り質量基準である。
【0002】
【従来の技術とその課題】セメント系固化材とは、水分
を多く含む軟弱な粘性土や、有機物を多量に含む底泥等
を固化処理することで地盤を改良したり、埋土や盛土等
の土木資材として有効利用を図ったり、有害物を含有す
る汚染土壌や産業廃棄物等を固化処理により無害化した
りすることなどを目的に開発された特殊なセメントであ
る(第23/24回 セメント系固化材セミナーテキスト、第
2〜3頁、社団法人セメント協会、3月、2000年)。セ
メント系固化材中のセメントは、通常、石灰石、粘土、
及び珪石等の天然鉱物を焼成してクリンカ−を製造し、
さらに、石膏等を添加して微粉砕して製造されている。
そして、それら天然鉱物由来の、さらには、製造設備に
付随する耐火レンガや燃料由来の6価クロムがセメント
に含有されており、各セメント会社のセメントには平均
で約10mg/kgの6価クロムが含有されている(セメント・
コンクリート、社団法人セメント協会、第20〜29頁、N
o.640、Jun.、2000年)。
【0003】通常のセメントコンクリートの使用におい
ては、6価クロムの溶出量は環境基準を下まわり、6価
クロムの溶出量が問題となるようなことはなかった。し
かしながら、地盤改良材として、関東ロームのような特
定の土質に使用した場合、セメント中の6価クロムが、
環境基準を上回って溶出する可能性があることがわかっ
てきた。これは、セメントによる重金属を固定する場
合、6価クロムを固定する能力が他の重金属と比較して
若干低いためと考えられている(セメント・コンクリー
ト、社団法人セメント協会、20〜29頁、No.640、Jun.、
2000)。
【0004】環境基準は、「人の健康を保護し、生活環
境を保全するうえで維持することが望ましい基準」とし
て規定されているもので、6価クロムに対しては、水質
汚濁、地下水の水質汚濁、及び土壌の汚染に関し、0.05
mg/l以下が環境庁告示として定められている。なお、土
壌の汚染の環境基準では、「当該土壌が地下水面から離
れており、現状において当該地下水中の濃度が0.05mg/l
を越えない場合には、環境基準値の3倍以下」とする、
通称「3倍規定」も合わせて定められている。
【0005】現在、セメント系固化材中の6価クロム溶
出量を低減する方法として、セメントクリンカー焼成時
に、還元状態をつくることで6価クロムを3価クロムに
還元する方法が提案されている(特開平11−189442号公
報)。しかしながら、この方法は、可燃物をキルン内に
供給するもので、長期の還元状態に耐え得るように、セ
メント製造設備の焼成工程を大幅に改造することが必要
となるなどの課題があった。
【0006】また、塩化バリウムをセメント系固化材に
添加する方法も提案されている(特開昭55−165195号公
報)。しかしながら、この方法では、6価クロムの溶出
抑制効果は弱く、しかも、塩化バリウム自体が劇毒物に
指定されており、散布・混合時等、作業者の労働衛生
上、支障をきたすなどの課題があった。
【0007】そのため、セメント系固化材に添加する塩
化バリウム表面をエチルセルロースなどで被覆すること
が提案された(特開平10-235316号公報)。しかしなが
ら、この方法ではコストが上昇してしまうという課題が
あった。
【0008】また、6価クロムで汚染された土壌の改質
や産業廃棄物の処理方法としては、硫酸第一鉄や塩化第
一鉄を使用する方法や、硫酸第一鉄と硫化ソーダや水硫
化ソーダを併用する方法が提案されている(特開昭49−0
10166号公報、特開昭62−132579号公報)。しかしなが
ら、硫酸第一鉄や塩化第一鉄を使用する方法では、硫酸
第一鉄は大気中の酸素と反応して潮解性を有する第二鉄
へと変化しやすく、また、塩化第一鉄も空気中で酸化さ
れやすく、潮解性も有しており貯蔵性に問題があった。
一方、硫酸第一鉄と硫化ソーダや水硫化ソーダを併用す
る方法では、前記のように硫酸第一鉄は貯蔵性に問題が
あり、硫化ソーダは潮解性を示し、しかも、皮膚に触れ
ると皮膚が腐食する危険性があり、また、水硫化ソーダ
が自然発火性物質に分類される危険物であるため、その
取り扱いには危険が伴うなどの課題があった。
【0009】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定の6価クロム溶出低減剤を使用す
ることにより、安価にセメント中の6価クロムの溶出を
抑制できることを知見し本発明を完成するに至った。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、アセチ
レン合成副産物を含有してなる6価クロム溶出低減剤で
あり、アセチレン合成副産物と硫黄化合物を含有してな
る6価クロム溶出低減剤であり、セメントと該6価クロ
ム溶出低減剤とを含有してなるセメント組成物である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
【0012】本発明で使用するアセチレン合成副産物
(以下、AC副産物という)とは、カルシウムカーバイ
ドと、水又は水蒸気とを反応させてアセチレンガスを合
成する工程で生じる副産物であり、酸性排水の中和剤を
主用途とする安価な産業廃棄物である。そのためAC副
産物の使用は、産業廃棄物の有効利用の面からも好まし
い。
【0013】AC副産物の形状は特に限定されるもので
はないが、100メッシュ以下の微粉量が60%以上の粉体
が、6価クロムの溶出を低減する面から好ましい。セメ
ントとAC副産物とを混合してセメント組成物とした場
合、AC副産物中に多量の水分があると、貯蔵保管中に
セメントが水和反応を起こし、固化処理土の圧縮強度が
低下してしまう場合がある。そのため、AC副産物は、
セメントと混合する前に、加熱乾燥や生石灰添加等によ
り水分を減少させておくことが好ましい。具体的には、
AC副産物の水分は6%以下が好ましく、4%以下がよ
り好ましい。
【0014】本発明では、6価クロムの溶出を低減する
面から、AC副産物と硫黄化合物とを併用することは有
効である。硫黄化合物としては、硫黄単体、次亜硫酸や
亜硫酸の金属塩、チオ硫酸ナトリウム、及び多硫化カル
シウムなどが使用可能である。これら硫黄化合物は、単
独でも6価クロム溶出低減効果が期待できるが、潮解性
等の性状の不安定性や、皮膚に対する刺激性や有害性に
対する作業安全性を確保するためには、製造時、保管・
貯蔵時、及び使用時等に、それぞれの作業に細心の注意
が必要であり、使用量もできるだけ少ないことが好まし
い。そして、AC副産物と併用することによって、硫黄
化合物の使用量を低減することが可能である。具体的に
は、土質の種類や産業廃棄物中の6価クロムの含有量に
より異なるが、AC副産物100部に対して、硫黄化合物
はSに換算して0.5部以下が好ましく、0.05〜0.5部がよ
り好ましい。0.5部を超えると貯蔵安定性や作業安全性
が低下する場合がある。
【0015】本発明では、AC副産物を、また、AC副
産物と硫黄化合物を6価クロム溶出低減剤として使用す
る。6価クロム溶出低減剤(以下、Cr低減剤という)の
使用量は特に限定されるものではないが、通常、関東ロ
ーム土のような6価クロムが溶出しやすい土質で使用す
る場合には、セメント100部に対して、3〜100部が好ま
しく、5〜100部がより好ましい。3部未満では充分な
6価クロム溶出低減効果が得られない場合があり、100
部を超えてもさらなる6価クロムの溶出量低減効果は得
られない場合がある。
【0016】また、Cr低減剤の使用方法としては、セメ
ントにあらかじめ混合・分散する方法、セメント組成物
を製造する際に、他の原料と一緒に混合・分散する方
法、並びに、セメントなどを、地盤、汚染土壌、又は産
業廃棄物に散布混合する際に、同時に添加し混合・分散
する方法等の種々の使用方法が選択可能である。このう
ち、混合作業性や分散性の面から、セメントにあらかじ
め混合・分散して使用する方法が好ましい。
【0017】本発明で使用するセメントとしては、普
通、早強、超早強、中庸熱、低熱、及び耐硫酸塩等の各
種ポルトランドセメント、それらの低アルカリ形ポルト
ランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉
スラグ、シリカフューム、フライアッシュ、又は石灰石
微粉末を混合した各種混合セメントなどが使用可能であ
る。
【0018】本発明ではセメントとCr低減剤とをセメン
ト組成物として使用する。セメント組成物は、通常のセ
メント系固化材と同様に使用可能であり、通常、散布
し、混合し、そして転圧して使用する。土壌の固化処理
に使用する場合のセメント組成物の使用量は、固化処理
土に要求される圧縮強度によって決定されるもので一義
的に決定されるものではないが、一般には、対象土1m3
当たり、60〜300kg程度である。また、6価クロムによ
り汚染した土壌や産業廃棄物の固化処理の場合には、一
般には、汚染土壌又は産業廃棄物1m3当たり、セメント
組成物50〜500kgを使用するが、汚染土壌又は産業廃棄
物が高度に6価クロムに汚染している場合もあるので、
あらかじめ固化処理する汚染土壌又は産業廃棄物を用い
て低減効果を試験して使用量を決定することが好まし
い。通常、Cr低減剤又はセメント組成物は、粉末状で土
壌、汚染土壌や産業廃棄物に混合されるが、Cr低減剤又
はセメント組成物を水に分散させた液状でも使用可能で
ある。Cr低減剤又はセメント組成物を水に分散させた液
状で添加する方法は、特に、含水比の低い土壌や産業廃
棄物等に混合する場合に、良好な分散性とセメント成分
の水和による充分な強度を発現させる面から有効であ
る。
【0019】本発明では、強度、粘性、及び流動性等の
諸物性を改良又は付加する目的で、セメント組成物に、
さらに、高炉スラグ、石膏、フライアッシュ、消石灰、
生石灰、及び石灰石微粉末等の一種又は二種以上を配合
することも可能である。
【0020】さらに、減水剤、AE剤、AE減水剤、及
び高性能AE減水剤等の混和剤、その他のセメントコン
クリートや地盤改良材に使用される公知の混和剤、並び
に、セメント系固化材を改良地盤に粉体混合する時に発
生する粉塵を抑制するために添加される、界面活性剤、
油脂、ポリエチレングリコール、及びテトラフルオロエ
チレンポリマーなどの粉塵抑制剤等を併用することも可
能である。
【0021】
【実施例】以下、実験例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0022】実験例1 セメント100部と表1に示すCr低減剤aとを混合してセ
メント組成物を調製した。対象土1m3当たり、セメント
組成物150kgの割合で、調製したセメント組成物と対象
土とを混合し地盤改良土として固化し、雰囲気温度20℃
で7日間封緘養生を実施し、材齢7日目に6価クロム濃
度を測定した。結果を表1に併記する。
【0023】<使用材料> セメント :普通ポルトランドセメント、市販品、XRF
分析によるクロム量48ppm Cr低減剤a:AC副産物、カルシウムカーバイドと水と
を反応させてアセチレンガスを合成する工程で生じる副
産物 対象土 :関東ローム、含水比113.3%、湿潤密度1.3
9g/cm3
【0024】<測定方法> 6価クロム濃度:環境庁告示第46号法に準じ測定
【0025】
【表1】
【0026】実験例2 表2中に示すCr低減剤bを使用したこと以外は実験例1
と同様に行った。結果を表2に併記する。
【0027】<使用材料> Cr低減剤b:AC副産物100部とS換算0.5部の硫黄化合
物Aとの混合品 Cr低減剤c:AC副産物100部とS換算0.05部の硫黄化
合物Bとの混合品 Cr低減剤d:AC副産物100部とS換算0.5部の硫黄化合
物Bとの混合品 硫黄化合物A:次亜硫酸ナトリウム、試薬特級 硫黄化合物B:硫化カルシウム、試薬
【0028】
【表2】
【0029】実験例3 試薬特級のNa2Cr2O7・2H2O 0.3gを少量の純水に溶解し
て、関東ローム1kgに添加混合し、6価クロム汚染土を
人工的に作製した。作製した6価クロム汚染土からの6
価クロムの溶出濃度を求めたところ、6.8mg/lであっ
た。セメント100部に対して、Cr低減剤d100部を混合し
て、セメント組成物を調製した。人工的に作製した6価
クロム汚染土1m3に、表3に示すセメント組成物を混合
して、固化体を作製したこと以外は実験例1と同様に行
った。結果を表3に併記する。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明のCr低減剤は、固化処理を行う作
業者等に対する作業環境に配慮しながら、安価に6価ク
ロムの溶出量を低減させることができる。また、汚染土
壌や産業廃棄物の固化処理に使用した場合においても、
固化体からの6価クロムの溶出防止に優れた効果を奏す
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) B09C 1/02 C09K 103:00 1/08 B09B 3/00 304K C09K 103:00 Fターム(参考) 4D004 AA32 AA41 AB03 BA02 BB03 CA37 CA45 CC20 4G012 MA00 PB03 PC01 PC11 4H026 CA01 CB07 CB08 CC01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセチレン合成副産物を含有してなる6
    価クロム溶出低減剤。
  2. 【請求項2】 アセチレン合成副産物と硫黄化合物を含
    有してなる6価クロム溶出低減剤。
  3. 【請求項3】 セメントと、請求項1又は2記載の6価
    クロム溶出低減剤とを含有してなるセメント組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7712318B2 (en) 2004-04-21 2010-05-11 Ricoh Company, Ltd. Cooling apparatus, cooling method, program, computer readable information recording medium and electronic apparatus
EP2662346A1 (en) 2012-05-07 2013-11-13 Mapei S.p.A. Portland cement additives consisting of a reducing agent embedded in a polymer matrix
JP2015091911A (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 株式会社デイ・シイ 地盤改良材

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