JP2003193462A - 土壌の固化処理方法 - Google Patents

土壌の固化処理方法

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雅朗 野口
Keiji Omori
啓至 大森
Masahiko Moriya
政彦 守屋
Kota Sasaki
宏太 佐々木
Osamu Tomita
治 富田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固化処理した土壌の強度が良好で、且つアル
カリ性を抑えることができると共に、六価クロムの溶出
を防ぐことのできる土壌の固化処理方法を提供するこ
と。 【解決手段】 酸化マグネシウムと、リン酸塩,硫酸
塩,炭酸塩,有機酸のいずれか1種以上を含む固化材
を、対象土壌1mに対して50〜300kg添加混合
する土壌の固化処理方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土壌の固化処理方
法に関し、特に、固化処理した土壌の強度が良好で、且
つアルカリ性を抑えることができると共に、六価クロム
の溶出を防ぐことのできる土壌の固化処理方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】軟弱土壌の土質改良には、
固化材を使用する固化処理が施される。また、軟弱土壌
地域の改良利用ではなく、その地域の土木工事等に伴っ
て発生する浚渫土、或いは湖沼,河川,海底から採取さ
れる浚渫土、或いは腐食土等を搬出する場合にも、固化
材を使用して固化処理を施した後、その搬出を行うこと
が成されている。
【0003】上記したようないずれの目的の場合におい
ても、土壌の固化処理にあたっては、固化後の土壌が目
的に合った十分な強度を有していること、適度な固化速
度を有していること、更には固化処理した土壌が環境に
悪影響を及ぼすものではないこと等の特性が要求され
る。
【0004】ここで、従来、上記軟弱土壌等の固化処理
にあたっては、セメント系或いは石灰系の固化材を、適
当量対象土壌に添加混合することが一般的に成されてい
る。
【0005】しかし、セメント系及び石灰系固化材を用
いた固化処理方法にあっては、該固化材の主成分である
セメント、生石灰、消石灰等はそれ自体が強アルカリで
あるため、該固化材を使用して固化処理した土壌は高い
pH値(pH12〜13)を示し、この改良土壌に雨水
や地下水等が浸透することにより生じる浸出水が周辺環
境や植生に悪影響、即ちアルカリ公害を引き起こす憂い
があった。また、これを防止するために、酸性の薬剤に
て中和する試みも成されているが、この場合には、改良
土壌の固化強度が低下してしまい、必要とする強度が得
られない場合が生じていた。
【0006】また、セメント系固化材を用いた場合に
は、土壌環境基準(平成3年環境庁告示第46号「土壌
の汚染に係る環境基準について」別表)を超過する六価
クロムが溶出する場合があり、特に、火山灰質粘性土を
対象土壌とした場合には、超過し易い傾向があった。六
価クロムの溶出を低減する対策としては、セメント系固
化材に水溶性第1鉄塩を添加することにより六価クロム
を三価クロムに還元する方法(例えば、特開昭48−8
3114号)や、高炉スラグを添加することにより六価
クロムを三価クロムに還元する方法(例えば、特願20
00−308863)などがある。しかし、前者の第1
鉄塩による六価クロムの溶出防止効果は、初期の段階に
おいては期待できるものの、速やかに空気酸化されて第
1鉄塩の還元作用が失われてしまうため、長期にわたっ
ての溶出防止効果は期待できるものではなかった。ま
た、後者の高炉スラグによる溶出防止効果は、六価クロ
ムの溶出し易い火山灰質粘性土を対象とした場合には、
必ずしも十分とは言えず、また火山灰質粘性土に対して
六価クロム溶出防止の観点から多量の高炉スラグを混合
すると、固化強度が大きく低下することが生じていた。
一方、他の対策として、生石灰を使用して火山灰質粘性
土等の対象土壌を固化処理することにより、六価クロム
の溶出がないようにしている技術も存在するが、生石灰
はスラリーで施工することが出来ないなど、使用範囲が
限定される不都合があった。
【0007】本発明は、上述した従来技術が有する課題
に鑑み成されたものであって、その目的は、固化処理し
た土壌の強度が良好で、且つアルカリ性を抑えることが
できると共に、六価クロムの溶出を防ぐことのできる土
壌の固化処理方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水硬性を有
し、且つ低アルカリ型の材料である酸化マグネシウムに
着目し、該酸化マグネシウムを主体とする固化材を対象
土壌に対して所定量添加混合した場合、改良土壌の固化
強度が良好で、且つpH値が10程度と従来のセメント
系或いは石灰系固化材を使用した場合に比して低く、ま
た改良土壌からの六価クロムの溶出もないことを見出
し、本発明を完成させた。
【0009】即ち、本発明は、酸化マグネシウムを主成
分とする固化材を、対象土壌1mに対して50〜30
0kg添加混合することを特徴とする土壌の固化処理方
法である(請求項1)。
【0010】ここで、上記酸化マグネシウムを主成分と
する固化材は、酸化マグネシウムと、リン酸塩,硫酸
塩,炭酸塩,有機酸のいずれか1種以上を含むものであ
ることが好ましい(請求項2)。これは、リン酸塩,硫
酸塩,炭酸塩,有機酸のいずれか1種以上を酸化マグネ
シウムに添加することで、酸化マグネシウムの水和反応
を促進させることができ、強度的に十分な改良土壌が得
られるためである。
【0011】なお、酸化マグネシウムは、主として炭酸
マグネシウム、或いは水酸化マグネシウムを焼成するこ
とにより製造され、その焼成温度により軽質酸化マグネ
シウム(軽焼マグネシウム)と重質酸化マグネシウム
(硬焼マグネシウム)の2種に大別されるが、後者の重
質酸化マグネシウムは、水和活性に乏しく、目的強度へ
の到達に長時間を要するため、軽質酸化マグネシウムを
使用することが好ましく、また、使用する酸化マグネシ
ウムは、純度が高く(例えば、純度80%以上)、且つ
粒度が細かい(例えば、ブレーン値2000cm/g以
上)ものが水和反応が良好に行われるために好ましい。
【0012】また、使用するリン酸塩としては、過リン
酸石灰、重過リン酸石灰、溶成リン肥、焼成リン肥等が
挙げられ、これらのリン酸塩の酸化マグネシウムに対す
る添加量は、酸化マグネシウム100重量部に対し、リ
ン酸塩5〜100重量部が好ましい。また、使用する硫
酸塩としては、無水石こう、2水石こう、硫酸カリウ
ム、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、カリミョウ
バン、ナトリウムミョウバン等が挙げられ、これらの硫
酸塩の酸化マグネシウムに対する添加量は、酸化マグネ
シウム100重量部に対し、硫酸塩1〜50重量部が好
ましい。また、使用する炭酸塩としては、炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられ、これらの炭酸塩
の酸化マグネシウムに対する添加量は、酸化マグネシウ
ム100重量部に対し、炭酸塩1〜50重量部が好まし
い。更に、使用する有機酸としては、クエン酸、酒石
酸、乳酸、シュウ酸等が挙げられ、これらの有機酸の酸
化マグネシウムに対する添加量は、酸化マグネシウム1
00重量部に対し、有機酸0.1〜20重量部が好まし
い。
【0013】また、本発明に係る土壌の固化処理方法
は、上記酸化マグネシウムを主成分とする固化材を、粉
体のまま対象土壌に対して添加混合しても良いが、固化
材を水と混合してスラリー状とした後、該スラリー状固
化材を対象土壌に添加混合することも好ましい(請求項
3)。これは、スラリー状とした固化材は、対象土壌へ
の攪拌・混合が容易であると共に、ノズルより固化材を
噴射し、2〜3m程度の土質改良を行う浅層改良や、3
m以深に及ぶ深層改良等の工法にも使用できることとな
り、使用範囲が広がるために好ましい。なお、スラリー
状とする場合の水の量は、対象土壌への固化材の添加量
や施工条件にもよるが、酸化マグネシウムを主成分とす
る固化材100重量部に対し、水80〜300重量部が
好ましい。
【0014】更に、本発明に係る土壌の固化処理方法
は、種々の土壌の改良に利用できるものであるが、特に
火山灰質粘性土、湖沼,河川或いは海底から採取される
浚渫土、或いは腐食土の固化処理に好ましい(請求項
4)。これは、火山灰質粘性土は、特に六価クロムの溶
出が懸念される土壌であり、また湖沼,河川或いは海底
から採取される浚渫土、或いは腐食土は、固化処理後に
埋め戻された場合のアルカリ公害が懸念されているため
である。
【0015】
【試験例】以下、上述した本発明に係る土壌の固化処理
方法を見出した試験例につき説明する。
【0016】〔使用原料〕 酸化マグネシウム:軽質酸化マグネシウム(関東化学社
製、試薬1級) リン酸塩:重過リン酸石灰(小野田化学社製、工業製
品) 硫酸塩:無水石こう(第一セメント社製、工業製品) 炭酸塩:炭酸水素ナトリウム(関東化学社製、試薬1
級) 有機酸:酒石酸(関東化学社製、特級) セメント:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント
社製)
【0017】〔固化材の調製〕上記原料を、表1に示す
割合で各々ヘンシェルミキサーによって3分間混合し、
固化材を調製した。
【表1】
【0018】〔土壌の改良〕表2に示す対象土壌1リッ
トルに対し、上記調製した固化材を各々200g添加
し、ホバートミキサーによって2分間混合した。また、
試験例3に示した固化材については、表2に示す対象土
壌1リットルに対し、表3に示す種々の量を添加し、ホ
バートミキサーによって2分間混合した(表3の試験例
3a〜3f)。更に、試験例3に示した固化材について
は、固化材100重量部に対し、水100重量部を加え
てスラリー状とした後、該スラリー状固化材を、表2に
示す対象土壌1リットルに対して400g(固化材重量
200g)添加し、ホバートミキサーによって2分間混
合した(表3の試験例3g)。混合後の土壌を、直径5
cm、高さ10cmの円柱型枠に充填し、1日後に脱型
し、その後20℃で7日間湿空養生した。
【表2】
【0019】〔改良土壌の評価〕 圧縮強度 :養生後の各改良土壌に対し、JIS
A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準じて、材令
7日の一軸圧縮強度を測定した。 pH値 :上記一軸圧縮試験を終えた各改良土壌
を用い、JGS「土懸濁液のpH試験方法」に準じて、
各改良土壌のpH値を測定した。 六価クロム:上記一軸圧縮試験を終えた各改良土壌
を用い、「土壌の汚染に係る環境基準」(平成3年環境
庁告示第46号)に準じて、各改良土壌からの六価クロ
ムの溶出量を測定した。 各測定結果を、表3に示す。
【表3】
【0020】表3から、固化材としてセメント(普通ポ
ルトランドセメント)を用いて固化処理を行った場合に
は、改良土壌のpH値は13程度と高い数値を示し、ま
た、六価クロムの溶出も認められたが、酸化マグネシウ
ムを主成分とする固化材を用いて固化処理を行った場合
には、改良土壌のpH値は10前後と低く、六価クロム
の溶出も無いことが判明した。また、酸化マグネシウム
を主成分とする固化材の対象土壌への添加量は、対象土
壌1リットルに対して50gに満たない(対象土壌1m
に対して50kgに満たない)場合には、十分な固化
強度が得られず、また、対象土壌1リットルに対して3
00gを越える量(対象土壌1mに対して300kg
を越える量)では、処理土に対して体積の増加が大き
く、残土が多く発生するために好ましくなく、固化材の
対象土壌への添加量は、対象土壌1mに対し、50〜
300kgが適当であり、強度及び経済性等を考慮した
場合により好ましくは100〜200kgであることが
判明した。上記のことから、酸化マグネシウムを主成分
とする固化材を、対象土壌1mに対して50〜300
kg添加混合する土壌の固化処理方法は、固化処理した
土壌の強度が良好で、且つアルカリ性を抑えることがで
きると共に、六価クロムの溶出を防ぐことができること
が判明した。
【0021】
【発明の効果】以上、説明した本発明に係る土壌の固化
処理方法によれば、pH値の低い改良土壌が得られ、従
来のセメント系或いは石灰系固化材を使用した固化処理
方法においては懸念されていたアルカリ公害を引き起こ
す可能性が低く、且つ改良土壌からの六価クロムの溶出
もないため、土壌の固化処理方法として利用価値が高い
ものとなる効果がある。
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 17/02 C09K 17/14 P 17/14 17/40 P 17/40 103:00 // C09K 103:00 B09B 3/00 ZAB (72)発明者 守屋 政彦 千葉県佐倉市大作2−4−2 太平洋セメ ント株式会社中央研究所内 (72)発明者 佐々木 宏太 千葉県佐倉市大作2−4−2 太平洋セメ ント株式会社中央研究所内 (72)発明者 富田 治 千葉県佐倉市大作2−4−2 太平洋セメ ント株式会社中央研究所内 Fターム(参考) 2D040 AB03 AC00 AC04 CA10 CB03 CC05 4D004 AA02 AA32 AA50 AB03 AB10 CA15 CA45 CC11 CC12 CC13 4D059 AA09 AA13 BG02 BJ01 DA08 DA35 DA38 DA39 DB08 4H026 CB01 CB03 CB08 CC02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化マグネシウムを主成分とする固化材
    を、対象土壌1mに対して50〜300kg添加混合
    することを特徴とする土壌の固化処理方法。
  2. 【請求項2】 上記固化材が、酸化マグネシウムと、リ
    ン酸塩,硫酸塩,炭酸塩,有機酸のいずれか1種以上を
    含むものであることを特徴とする、請求項1記載の土壌
    の固化処理方法。
  3. 【請求項3】 上記固化材を、スラリー状として対象土
    壌に添加混合することを特徴とする、請求項1又は2記
    載の土壌の固化処理方法。
  4. 【請求項4】 上記対象土壌が、火山灰質粘性土、湖
    沼,河川或いは海底から採取される浚渫土、或いは腐食
    土であることを特徴とする、請求項1、2又は3記載の
    土壌の固化処理方法。
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