JP2003211113A - 埋設廃棄物の充填材と製造方法及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機
能を当初から確立すると共に長期に亘って維持できる充
填材を容易に施工できる埋設廃棄物の充填材と製造方法
及びその施工方法を提供する。 【解決手段】 本発明による埋設廃棄物の充填材と製造
方法及びその施工方法は、粉末ベントナイト１を所定の
水２と混練３してベントナイト・スラリー４を練成し、
ベントナイト・スラリー４をベントナイト高密度固状体
５と混練６してベントナイト・コンクリート７を練成す
ることを特徴としており、流し込み打設８ができる流動
性ベントナイト・コンクリートを練成することで、遮水
性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確
立しながら、長期に亘ってこれを維持している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋設廃棄物の充填
材と製造方法及びその施工方法に関し、特に、施工が容
易で、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を
当初から長期に亘って維持できる埋設廃棄物の充填材と
製造方法及びその施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年における最大のテーマは、社会産業
の発展における結果としての産業廃棄物や一般廃棄物を
埋立するための廃棄物処分施設の設置、さらには、原子
力発電における高、低レベルの放射性廃棄物に関する数
百年に及ぶ廃棄処置を社会生活に障害を与えることなく
如何に処理するかである。

【０００３】産業廃棄物や一般廃棄物を埋立するための
処分施設では、産業廃棄物が人間の生活環境に影響を与
えないようにするために、そこからの漏出汚水が地下に
浸透することで環境汚染を引き起こさないように処置す
ることが義務付けられており、地下に埋設するために、
図１２（ａ）に示すような貯蔵施設が計画されている。

【０００４】このような施設では、これら廃棄物を格納
する躯体として、廃棄物格納用躯体２１が計画されてお
り、廃棄物格納用躯体２１と周辺地盤２２との間に地下
水を透過し難い粘土系の充填材２３を設置することが考
えられている。

【０００５】この粘土系充填材２３は、地下水が廃棄物
格納用躯体２１の内部に侵入するのを大きく遅らせる、
或いは廃棄物中の有毒物質が地下水によって漏出するこ
とを防止するために、廃棄物格納用躯体２１の全周を十
分な厚さで取り囲む形態に設置され、その際には、廃棄
物格納用躯体２１の底部にも粘土系の充填材が敷設され
ることになる。

【０００６】又、原子力分野における低レベルの放射性
廃棄物に関しては、これらの低レベル放射性廃棄物が人
間の生活環境に影響を与えないようにするために、図１
２（ｂ）に示すように、低レベルの放射性廃棄物２４を
放射性廃棄物格納用躯体２５に貯蔵して、地下空洞２６
に埋設する施設が計画されている。

【０００７】このような施設においても、貯蔵した放射
性廃棄物を格納する放射性廃棄物格納用躯体２５と周辺
地盤２７との間に地下水を透過しにくい粘土系の充填材
２８を設置することが考えられている。

【０００８】この粘土系充填材２８も、地下水の放射性
廃棄物格納用躯体２５の内部に侵入するのを大きく遅ら
せる、或いは放射性廃棄物２４の中の有毒物質や放射性
核種が浸入してきた地下水中に溶出することで施設外に
漏出するのを抑止するために、図示のように放射性廃棄
物格納用躯体２５の全周を十分な厚さで取り囲む形態で
設置され、その際には、放射性廃棄物格納用躯体５の底
部にも粘土系の充填材２８が敷設されることになる。

【０００９】さらに、高レベル放射性廃棄物を人間の生
活環境から安全に隔離するためには、高レベル放射性廃
棄物を図１２（ｃ）に示すように堅固な金属容器に収納
した廃棄体パッケージ２９を、地下数百ｍの以深に掘削
された地下坑道３０に縦向きに埋設処分する高レベル放
射性廃棄物処分施設も計画されており、このような処分
施設でも、廃棄体パッケージ２９と地下坑道３０の隙間
に粘土系の充填材３１を設置することが考えられてい
る。

【００１０】この粘土系充填材３１の場合も、地下水の
廃棄体パッケージ２９ヘの接触を抑制すること、廃棄体
パッケージ２９から放射性核種が浸入してきた地下水中
に溶出することによって施設外へ漏出すること等を抑止
するために、図示のように廃棄体パッケージ２９の全周
を十分な厚さで取り囲む形態に設置され、その際には、
廃棄体パツケージ２９の底部にも粘土系の充填材３１が
敷設される。

【００１１】しかして、上記の産業廃棄物或いは放射性
廃棄物の処分施設においては、千年や万年単位の長期間
に亘って、施設が所要のバリア機能を有していることが
重要とされており、廃棄物格納用躯体や廃棄体パツケー
ジ周囲に設置される粘土系充填材には、長期に亘って遮
水性能や放射性核種遅延性能などのバリア機能を維持で
きることが必要とされている。

【００１２】このために、廃棄物格納用躯体２１や放射
性廃棄物格納用躯体２５、或いは廃棄体パッケージ２９
の周辺に充填される粘土系充填材２３、２８、３１とし
ては、ベントナイトに砂あるいは砂礫などの骨材を混合
して、１．３〜２．２Ｍｇ／ｍ³程度の密度に締固めた
充填材を使うことが考えられている。

【００１３】ベントナイト系充填材は、透水係数が著し
く小さいので地下水が廃棄体に接触する量を抑制できる
し、移流現象による放射性核種の漏出も抑制できる。
又、廃棄体容器が長期間の腐食によって体積膨張する場
合を想定しても、ベントナイト系充填材が力学的な緩衝
効果を発揮すると考えられている。

【００１４】しかるに、１００％配合のベントナイト系
充填材の場合に、現場施工によって乾燥密度１．３Ｍｇ
／ｍ³以上のベントナイト系充填材として構築すること
は困難であると言われている。

【００１５】同様に、骨材配合率２０％の充填材では、
現場施工によって乾燥密度１．６Ｍｇ／ｍ³以上のベン
トナイト系充填材を構築することも困難であると言われ
ている。

【００１６】以上の実態から、現状では、１００％配合
のベントナイト系充填材の場合には、現場施工によって
乾燥密度１．３Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材
を構築することや、骨材配合率２０％の充填材では、乾
燥密度１．６Ｍｇ／ｍ³以上のベントナイト系充填材を
構築するためには、事前に機械成型加工によらなければ
ならないとされていた。

【００１７】従って、我が国での高レベル放射性廃棄物
は、図１３に示すように堅固な金属容器に収納した廃棄
体パッケージ２９を、地下数百ｍの以深に掘削された地
下坑道３０の処分孔３２に縦向きに埋設処分する処分施
設では、廃棄体パッケージ２９と処分孔３２との隙間３
３にブロック状に加工された粘土系の充填材３１を設置
することが考えられている。

【００１８】ブロック状の充填材部材を積み重ねる構築
方法では、図１４に示すように外側の岩盤との間に少な
くとも４０ｍｍの間隙を必要とし、内側の廃棄体パッケ
ージ２９との間に１０ｍｍの間隙を設けることを余儀な
くされている。

【００１９】このために、成形加工されたブロック状の
ベントナイト系充填材３１を積み重ねて構築する場合に
は、施工時に生じるブロック３１とプロック３１の間の
隙間が水みちとなることの危倶が伴っており、廃棄体パ
ッケージ２９とブロック３１との隙間３４やブロック３
１と処分孔３２との間に存在する間隙３３に隙間充填材
３５を設置することが必須になっている。

【００２０】ベントナイト系充填材３１は、本来膨潤作
用を有していることによって長期間を経ると当該隙間は
シールされることから、最終的には水みちとなる危倶は
無くなるとも考えられているが、本質的には、施工直後
から隙間のないベントナイト系充填材を構築できること
が望ましいことは当然のことである。

【００２１】さらに、機械成型加工されたプロック状の
ベントナイト系充填材を積み重ねることで充填構造を構
築することは、能率の良い施工が困難であった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の状況
に鑑みて提案するものであり、遮水性能や放射性核種遅
延性能等のバリア機能を当初から確立すると共に長期に
亘って維持できる充填材を容易に施工できる埋設廃棄物
の充填材と製造方法及びその施工方法を提供している。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
ある埋設廃棄物の充填材は、埋設廃棄物の格納用躯体と
埋設処分孔との間に充填される埋設廃棄物の充填材にお
いて、ベントナイト中にベントナイト高密度固状体を混
合してベントナイト・コンクリートに構成することを特
徴としており、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリ
ア機能を当初から確立しながら、長期に亘ってこれを維
持している。

【００２４】請求項２に記載の発明である埋設廃棄物の
充填材は、請求項１に記載の埋設廃棄物の充填材におい
て、エタノール又はメタノール等の親水性有機系液剤を
水と共にベントナイト中に混合してベントナイト・コン
クリートに構成することを特徴としており、上記機能に
加えて、高濃度のベントナイト・コンクリートを練成し
ている。

【００２５】請求項３に記載の発明である埋設廃棄物の
充填材は、請求項１又は２に記載の埋設廃棄物の充填材
において、骨材をベントナイト高密度固状体と共にベン
トナイト中に混合してベントナイト・コンクリートに構
成することを特徴としており、上記機能に加えて、バリ
ア機能や強度を強化している。

【００２６】請求項４に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載する充填材の
製造方法であって、粉末ベントナイトを所定の水と混練
してベントナイト・スラリーを練成し、ベントナイト・
スラリーをベントナイト高密度固状体と混練してベント
ナイト・コンクリートを練成することを特徴としてお
り、流動性のベントナイト・コンクリートを練成するこ
とで遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当
初から確立しながら、長期に亘ってこれを維持してい
る。

【００２７】請求項５に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項４に記載の充填材の製造方法において、
エタノール又はメタノール等の親水性有機系液剤を水と
共にベントナイト中に混合することを特徴としており、
上記機能に加えて、高濃度のベントナイト・コンクリー
トを練成している。

【００２８】請求項６に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項４又は５に記載の充填材の製造方法にお
いて、骨材をベントナイト高密度固状体と共に混練する
ことを特徴としており、上記機能に加えて、バリア機能
や強度を強化している。

【００２９】請求項７に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載する充填材の
製造方法であって、粉末ベントナイトとベントナイト高
密度固状体とを所定の水と混練してベントナイト・コン
クリートを練成することを特徴としており、ベントナイ
ト・コンクリートの製造効率を向上させている。

【００３０】請求項８に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項７に記載の充填材の製造方法において、
骨材を粉末ベントナイトとベントナイト高密度固状体と
共に混練することを特徴としており、上記機能に加え
て、製造効率をさらに向上させている。

【００３１】請求項９に記載の発明である充填材の製造
方法は、請求項７又は８に記載の充填材の製造方法にお
いて、エタノール又はメタノール等の親水性有機系液剤
を水と共にベントナイト中に混合することを特徴として
おり、上記機能に加えて、高濃度のベントナイト・コン
クリートを練成している。

【００３２】請求項１０に記載の発明である充填材の施
工方法は、請求項４乃至９のいずれかに記載する充填材
の製造方法で練成されたベントナイト・コンクリートを
埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔の間に流し込みな
がら充填しており、隙間のない充填材を効率良く設置す
ることで遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能
を当初から確立しながら、長期に亘ってこれを維持して
いる。

【００３３】請求項１１に記載の発明である充填材の施
工方法は、請求項４乃至９のいずれかに記載する充填材
の製造方法で練成されるベントナイトスラリーとベント
ナイト高密度固状体とを充填する直前に混練させてベン
トナイト・コンクリートとして構成しており、ベントナ
イト・コンクリートを充填する取扱操作を容易にして隙
間のない充填材を効率良く設置して遮水性能や放射性核
種遅延性能等のバリア機能を当初から確立しながら、長
期に亘ってこれを維持している。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明による充填材は、粉末ベン
トナイトを所定の水と混練してベントナイト・スラリー
を練成し、しかる後にベントナイト・スラリーをベント
ナイト高密度固状体と混練してベントナイト・コンクリ
ートを練成する製造方法で構成している。以下に、本発
明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００３５】図１は、本発明による充填材を構成する製
造方法の工程を示しており、ベントナイト系充填材を粘
性流体状に混練することで流体として打設できるもので
あり、通常のセメントコンクリートと同様の施工方法で
ある一般的なポンプ打設法や流し込み打設法を採用する
ことを可能にしている。

【００３６】従って、従来のようにブロック状の充填材
部材を積み重ねる構築方法と違って、隙間の発生がな
い。又、流体として打設できることからセメントコンク
リートの打設と同程度の施工効率で構築することができ
る。

【００３７】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１に水２を注入しながら、これを混練３することでベン
トナイトスラリー４を練成している。

【００３８】次いで、このベントナイトスラリー４に密
度の大きな粒状のベントナイト固状体５を追加して混練
６しており、ベントナイトと水を主成分とする複合粘性
流体のベントナイト・コンクリート７を練成している。

【００３９】このベントナイト・コンクリート７は、埋
設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間に流し込み
法あるいはポンプ打設法によって流体として満遍無くか
つ効率良く打設８できるものである。

【００４０】尚、水の添加時期は、1回の場合もある
が、複数回に小分けすることも任意である。

【００４１】ベントナイト・コンクリートは、練成当初
にあって複合粘性流体の状態にあるが、所定の打設後に
は、所望のベントナイト系充填材として平質化するもの
であるが、これらの平質化形態は、以下のように説明で
きる。

【００４２】即ち、ベントナイトの約半分を占めている
モンモリロナイトは、本来的に粘土鉱物特有の膨潤特性
を有しているので、水を吸収して体積膨張する性質を有
しているが、一方において、ベントナイトは、透水性の
著しく小さい充填材でもある。

【００４３】ベントナイトのこの特性は、図２に示すベ
ントナイトの乾燦密度と透水係数の関係を整理したグラ
フで確認できる。グラフが提示するように、乾燥密度が
約１．８〜２．０Ｍｇ／ｍ³のベントナイトの透水係数
は１×１０^-13ｍ／ｓ程度であり、非常に小さいことか
ら、混練直後では粗粒のベントナイトには水は浸入しな
い。

【００４４】従って、粒径の小さいベントナイトのみが
水の中に分散してベントナイト・スラリーを形成するこ
とになり、ベントナイト・スラリーの中には、粗粒のベ
ントナイト固状体が浮遊している状態の流体として挙動
することになる。

【００４５】しかるに、図３に示す時間の経過状態が示
すように、高密度粗粒状態のベントナイト固状体は、図
３（ａ）においてベントナイト・スラリー中の水をゆっ
くりと吸収することになり、図３（ｂ）のようにベント
ナイト固状体５は膨潤する。

【００４６】このために、ベントナイト・スラリー中で
は、ベントナイト固状体５が膨潤作用によって含水比を
増大させると共に、逆にベントナイト・スラリーの含水
比は低下してくることになり、やがては、ベントナイ・
スラリーの粘度が激増して流体としては挙動できない状
態になってベントナイトは均質化する。

【００４７】しかして、図３（ｃ）の最終的な状態にお
けるベントナイ・スラリーは、その含水比関係が、ベン
トナイト固状体の含水比とベントナイトの含水比とを同
等になるように進展し、ついには、均質な含水比と乾燥
密度を有するベントナイト系充填材を形成することにな
る。

【００４８】従って、本発明による埋設廃棄物の充填材
は、ベントナイト中にベントナイト高密度固状体を混合
してベントナイト・コンクリートに構成しており、遮水
性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確
立しながら、長期に亘ってこれを維持している。

【００４９】以下に、本実施の形態における具体的な実
施例について上記の形態を確認する。

【００５０】（実施例１）粉末状のベントナイトは、市
販されているもので、平均粒径は３０μｍ程度である。
この粉末ベントナイトに、水を含水比が７００％以上に
なるように配合して混練してベントナイト・スラリーを
作っている。練成したベントナイト・スラリーの湿潤密
度は、約１．０９Ｍｇ／ｍ³であって、乾燥時の密度
は、約０．１３Ｍｇ／ｍ³である。

【００５１】このような含水比のベントナイト・スラリ
ーの粘度は、１００〜３０００ｍＰａ・ｓであり、ポン
プ打設が可能な低粘性の充填材である。

【００５２】次いで、このベントナイト・スラリーに、
粒径が２ｍｍ〜数１０ｍｍのベントナイト固状体を追加
混入して混練してベントナイト・コンクリートを練成し
ているが、練成されたベントナイト固状体は、吸水する
傾向を有しているが、透水係数は１×１０^-10ｍ／ｓよ
りもはるかに小さいものであり、短時間では吸水するこ
とがない。

【００５３】例えば、密度が、約２．３Ｍｇ／ｍ³程度
であるベントナイト１００％の粒状固状体を、ベントナ
イト・スラリー中に体積比、スラリー：固状体＝０．
３：０．７の比率で混練すると、ベントナイト固状体
は、短時間では水に溶けないことからベントナイト・ス
ラリー中に漂う状態になり、混練された充填材全体とし
ては、流体として振る舞うことになる。このような状態
は、セメントコンクリートにおける粗骨材・細骨材とセ
メントミルクとの混練状態に類似した状態であり、ベン
トナイ.ト・コンクリートは、流体打設が可能である。

【００５４】又、べントナイト・コンクリートは、混合
直後において含水比７００〜８００％のスラリー部と含
水比１０％程度のベントナイト固状体部に分かれている
が、ベントナイト固状体は、やがては吸水して含水比が
増加するものであり、これに従って周囲のスラリー部は
逆に水を奪われることによって含水比が低下するので、
最終的にはベントナイトと水との組成比は全体的に均質
になって、含水比が１００％以下の均質なベントナイト
系充填材になる。

【００５５】例えば、上記の配合例では、空気が全く排
除された場合を想定すると、計算上の乾燥密度は、
（２．３×０．７＋０．１３×０．３）÷１＝１．６５
Ｍｇ／ｍ ³程度であり、湿潤密度は２．０４Ｍｇ／ｍ³程
度(含水比、２４％程度)になるものであり、混練直後で
は流体であったベントナイト系充填材は、やがては固体
として固まるものである。

【００５６】（実施例２）又、密度が約２．０Ｍｇ／ｍ
³程度でベントナイト１００％の粒状固状体を、ベント
ナイト・スラリー中に体積比で、スラリー：固状体＝
０．３：０．７の比率にして混練すると、空気が全く排
除されたと想定して計算すると、（２．０×０．７＋
０．１３×０．３）÷１＝１．４４Ｍｇ／ｍ³程度の乾
燥密度であり、湿潤密度は１．９１Ｍｇ／ｍ³程度(含水
比、３２％程度)になり、混練直後では流体であったベ
ントナイト系充填材は、やがては固体として固まるもの
である。図４は、本発明による充填材を構成する製造方
法の他の工程を示しており、本実施の形態におけるベン
トナイト系充填材も粘性流体状に混練する形態を変えな
がら流体として打設できるものである。

【００５７】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１に、水１００％でなくエタノール又はメタノール等の
親水性有機系液剤との混合液９を注入しながら、これを
混練３することでベントナイトスラリー１０を練成して
いる。

【００５８】次いで、このベントナイトスラリー１０に
密度の大きな粒状のベントナイト高密度固状体５を追加
して混練６しており、ベントナイトと水を主成分とする
複合粘性流体のベントナイト・コンクリート１１を練成
している。

【００５９】このベントナイト・コンクリート１１は、
埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間に流し込
み法あるいはポンプ打設法によって流体として満遍無く
かつ効率良く打設８できるものである。

【００６０】尚、水の添加時期は、1回の場合もある
が、複数回に小分けすることも任意である。

【００６１】本発明の充填材を構成する製造方法は、ベ
ントナイトスラリーを練成するために、水とエタノール
又はメタノール等の親水性有機系液剤との混合液を粉末
状のベントナイト１に注入しているが、所定の打設後に
所望のベントナイト系充填材として平質化する形態は、
エタノールにおける例を実施の形態として、以下のよう
に説明できる。

【００６２】即ち、エタノールは、ベントナイトの約半
分を占めているモンモリロナイトの結晶構造中に吸収さ
れても、その物性に変化を生じ難い点が水と異なってお
り、エタノールの吸収によって発生するベントナイト固
状体の膨潤状態は緩慢である。このために、水のみで混
練した上記実施の形態と比較して、より高濃度のベント
ナイト・スラリーに混成することができる。

【００６３】従って、粒径の小さいベントナイトのみが
水の中に分散してベントナイト・スラリーを形成するこ
とになり、ベントナイト・スラリーの中には、粗粒のベ
ントナイト固状体が長時間に亘って浮遊する状態にある
流体として挙動することになる。

【００６４】例えば、粉末ベントナイト：水：エタノー
ル＝１００：６０：３２に配合することで混練したべン
トナイト・スラリーの湿潤密度は、約１．４１Ｍｇ／ｍ
³であって、乾燥時の密度は、約０．７１Ｍｇ／ｍ³であ
り、ベントナイト・スラリーの粘度は、１５００〜４０
００ｍＰ・sであることからポンプ打設が可能な低粘性
充填材を構成している。

【００６５】又、このべントナイト・スラリーに、高密
度状態にある粒径が２ｍｍ〜数１０ｍｍのベントナイト
固状体を追加混入して混練したベントナイト・コンクリ
ートは、吸水する傾向を有しているものの、透水係数は
１×１０^-10ｍ／ｓよりもはるかに小さいので短時間で
は吸水しないものである。

【００６６】即ち、水のみではなくエタノールを含む混
合液を使って製造されたベントナイト・コンクリート１
１は、図５に示すように流動状態から時間経過に従って
均質化されることになる。

【００６７】エタノールは、水と異なってモンモリロナ
イトの結晶構造の中に吸収されても物性の変化が生じ難
い特性を有しているので、混練直後では粗粒のベントナ
イトには液相状態のエタノールは浸入しない。従って、
高密度のベントナイト固状体５は、図５（ａ）に示すよ
うにベントナイト・スラリーの液層中に分散して行く
が、時間を経ても水のみの場合と異なって高濃度のベン
トナイト・スラリーを構成している。

【００６８】しかして、ゆっくりした時間を経るに従っ
て、図５（ｂ）のように粗粒のベントナイト固状体に液
相のエタノールが浸透して行き、ベントナイト固状体が
液相中に分散していくので、ベントナイト・スラリーの
液固比は逆に低下してくる。

【００６９】そして、ベントナイト・スラリーの液固比
とベントナイト固状体の液固比とが同等になるに連れて
べントナイトの粘度が激増して行き、エタノール・ベン
トナイト・スラリーは、もはや流体として挙動しないよ
うになり、この時点でのエタノール・ベントナイト・ス
ラリーは、粘性の大きなベントナイト系充填材になる。

【００７０】このエタノール・ベントナイト・コンクリ
ート１１が、埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との
隙間に打設された状態になって時間が経過すると、地下
水１２が、図５（ｃ）が示すようにベントナイト系充填
材に浸透することになり、エタノールは地下水中に移流
拡散して行くことでベントナイト系充填材は、最終的に
ベントナイトと水の組成のみになり、含水比も均質化し
て固化することになる。

【００７１】従って、本発明による埋設廃棄物の充填材
は、上記発明による埋設廃棄物の充填材において、エタ
ノール又はメタノール等の親水性有機系液剤を水と共に
ベントナイト中に混合してベントナイト・コンクリート
に構成することを特徴としており、上記発明による埋設
廃棄物の充填材における機能に加えて、高濃度のベント
ナイト・コンクリートを練成している。

【００７２】以下に、本実施の形態における具体的な実
施例について上記の形態を確認する。

【００７３】（実施例３）密度が２．３Ｍｇ／ｍ³程度
のベントナイト１００％である粒状固状体を、ベントナ
イト・スラリー中に体積比で、ベントナイト・スラリ
ー：ベントナイト固状体＝０．３：０．７の比率で混練
すると、ベントナイト固状体は短時間では水とエタノー
ルに溶けないので、ベントナイト・スラリー中に漂う状
態になり、混練された充填材全体としては流体として振
る舞う。ちょうどセメントコンクリートにおける粗骨材
・細骨材とセメントミルクとの混練状態に類似した状態
であることから、このベントナイト・コンクリートは、
流体打設が可能である。

【００７４】このベントナイト・コンクリートは、混合
直後において固液比１００〜３００％のエタノール・ベ
ントナイト・スラリー部と含水比１０％程度の高密度固
状体部に分かれているが、ベントナイト高密度固状体
は、やがては吸水して含水比が増加し、周囲のスラリー
部は逆に水とエタノールを奪われることによって含水比
が低下すると共に、エタノールは上述のように地下水中
に移流拡散して行くので、最終的には、べントナイトと
水との組成比は全体に均質になり、含水比が１００％以
下の均質なベントナイト系充填材になる。

【００７５】上記の配合例では、空気が全く排除された
場合を想定すると、計算上は、（２．３×０．７＋０．
７１×０．３）÷１＝１．８２Ｍｇ／ｍ³程度の乾燥密
度であり、湿潤密度は２．１５Ｍｇ／ｍ³程度である。

【００７６】このようなベントナイト系充填材は、混練
直後では流体であったものが、やがては固体として固ま
るものである。

【００７７】（実施例４）密度が２．０Ｍｇ／ｍ³程度
のベントナイト１００％の粒状状態であるベントナイト
高密度固状体は、エタノール・ベントナイト・スラリー
中に体積比で、スラリー：固状体＝０．３：０．７の比
率で混練すると、空気が全く排除された場合において、
計算上は、（２．０×０．７＋０．７１×０．３）÷１
＝１．６１Ｍｇ／ｍ³程度の乾燥密度であり、湿潤密度
は２．０１Ｍｇ／ｍ³程度である。このようなベントナ
イト系充填材は、混練直後では流体であったものが、や
がては固体として固まるものである。

【００７８】図６は、本発明による充填材を構成する製
造方法の他の工程を示しており、本実施の形態における
ベントナイト系充填材も粘性流体状に混練する形態を変
えながら流体として打設できるものである。

【００７９】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１に、水２もしくは水と親水性有機系液剤との混合液９
を注入しながら、これを混練３することでベントナイト
スラリー４もしくは１０を練成している。

【００８０】次いで、このベントナイトスラリー４もし
くは１０に、密度の大きな粒状のベントナイト固状体５
と骨材とを予め混合した状態の粗粒材１３を追加して混
練６しており、ベントナイトと水を主成分とする複合粘
性流体のベントナイト・コンクリート１４もしくはベン
トナイトと水及びエタノールを主成分にする複合粘性流
体のベントナイト・コンクリート１４’を練成してい
る。

【００８１】このベントナイト・コンクリート１４、１
４’は、埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間
に流し込み法あるいはポンプ打設法によって流体として
満遍無くかつ効率良く打設８できるものである。

【００８２】尚、水の添加時期は、1回の場合もある
が、複数回に小分けすることも任意である。

【００８３】従って、本発明による埋設廃棄物の充填材
は、上述した各埋設廃棄物の充填材において、骨材をベ
ントナイト高密度固状体と共にベントナイト中に混合し
てベントナイト・コンクリートに構成することを特徴と
しており、上記機能に加えて、バリア機能や強度を強化
している。

【００８４】以下に、本実施の形態における具体的な実
施例について上記の形態を確認する。

【００８５】（実施例５）粉末状のベントナイトは、地
下に存在するベントナイト層を粉砕して粒径を調整した
もので市販されている。従って、粉末状のベントナイト
は、原鉱を粗粒状態に粉砕することで粒径を１０μｍ〜
数１０ｍｍの範囲に混在させた粒径が異なっている粒状
体にすることが可能である。表1に示す例は、原鉱を５
ｍｍ以下に粉砕した場合の粒径分布の例である。

【００８６】

【表１】

【００８７】本発明による充填材を構成する製造方法で
は、このような粒径分布の充填材に水を加えて混練して
いるので、粒径の小さいべントナイトは、水中に分散し
てベントナイト・スラリーになっていくが、粒径の大き
いベントナイトには水が浸透するまでに長時間を要する
ことから暫くの間は、ベントナイト・スラリー中に粒径
の大きいベントナイト固状体が浮遊している状態にな
る。

【００８８】このような状態では、ベントナイト・スラ
リーの含水比の方が大きいので、粘性の小さい液体とし
て挙動することになり、練成されたベントナイト・コン
クリートは、通常のセメントコンクリートの場合と同様
に流体として打設できるものである。

【００８９】このように製造したベントナイト・コンク
リートは、乾燥密度が１．４Ｍｇ／ｍ³程度になり、粗
粒のべントナイト固状体を乾燥密度が２．３Ｍｇ／ｍ³
程度の高密度にすると、ベントナイト・コンクリートの
乾燥密度は１．６５Ｍｇ／ｍ³程度になる。

【００９０】図７は、本発明による充填材を構成する製
造方法の他の工程を示しており、本実施の形態における
ベントナイト系充填材も粘性流体状に混練する形態を変
えながら流体として打設できるものである。

【００９１】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１と高密度で粒状のベントナイト固状体５とが予め混合
された状態にある混合物１５に、水２を注入しながら、
これを混練３することでベントナイト・コンクリート１
６を練成しており、粉末状のベントナイト１と高密度で
粒状のベントナイト固状体５とを予め混合しておくこと
で、ベントナイト・コンクリート１６を練成する効率を
向上させている。

【００９２】このベントナイト・コンクリート１６は、
上述の各ベントナイト・コンクリートと同様に、埋設廃
棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間に流し込み法あ
るいはポンプ打設法によって流体として満遍無くかつ効
率良く打設８できるものである。

【００９３】図８は、本発明による充填材を構成する製
造方法の他の工程を示しており、本実施の形態における
ベントナイト系充填材も粘性流体状に混練する形態を変
えながら流体として打設できるものである。

【００９４】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１と高密度で粒状のベントナイト固状体５とが予め混合
して混合物１５を形成している。

【００９５】工程は、この混合物１５に、水と親水性有
機系液剤との混合液９を注入しながら、これを混練３す
ることでベントナイト・コンクリート１７を練成してし
ており、粉末状のベントナイト１と高密度で粒状のベン
トナイト固状体５とを予め混合しておくことで、ベント
ナイト・コンクリート１６を練成する効率を向上させな
がら高濃度のベントナイト・コンクリートを練成してい
る。

【００９６】このベントナイト・コンクリート１７は、
埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔との隙間に流し込
み法あるいはポンプ打設法によって流体として満遍無く
かつ効率良く打設８できるものである。

【００９７】さらに、図９は、本発明による充填材を構
成する製造方法の他の工程を示しており、本実施の形態
におけるベントナイト系充填材も粘性流体状に混練する
形態を変えながら流体として打設できるものである。

【００９８】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１と高密度で粒状のベントナイト固状体５及び骨材１３
が予め混合された状態にある混合物１８に、水２を注入
しながら、これを混練３することでベントナイト・コン
クリート１９を練成しており、粉末状のベントナイト１
と高密度で粒状のベントナイト固状体５及び骨材１３が
予め混合しておくことで、ベントナイト・コンクリート
１９を練成する効率をさらに向上させている。

【００９９】このベントナイト・コンクリート１９は、
上記の各実施の形態と同様に、埋設廃棄物の格納用躯体
と埋設処分孔との隙間に、流し込み法あるいはポンプ打
設法によって、流体として満遍無くかつ効率良く打設８
できるものである。

【０１００】図１０は、本発明による充填材を構成する
製造方法の他の工程を示しており、本実施の形態におけ
るベントナイト系充填材も粘性流体状に混練する形態を
変えながら流体として打設できるものである。

【０１０１】本実施の形態では、粉末状のベントナイト
１と高密度で粒状のベントナイト固状体５及び骨材１３
が予め混合された状態にある混合物１８に、水と親水性
有機系液剤との混合液９を注入しながら、これを混練３
することでベントナイト・コンクリート２０を練成して
いる。

【０１０２】これによって、本発明の製造方法では、ベ
ントナイト・コンクリートの練成効率を向上させなが
ら、高濃度のベントナイト・コンクリート２０を練成す
ることができる。

【０１０３】このベントナイト・コンクリート２０は、
上記の各実施の形態と同様に、埋設廃棄物の格納用躯体
と埋設処分孔との隙間に、流し込み法あるいはポンプ打
設法によって、流体として満遍無くかつ効率良く打設８
できるものである。

【０１０４】そして、本発明による埋設廃棄物の充填材
における施工方法は、上述してきた各製造方法で練成さ
れたベントナイト・コンクリートを、流し込み打設やコ
ンクリート打設ポンプ圧送によって、埋設廃棄物の格納
用躯体と埋設処分孔の間に充填している。

【０１０５】従って、本発明による埋設廃棄物の充填材
における施工方法では、隙間のない充填材を効率良く設
置することで、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリ
ア機能を当初から確立しながら、長期に亘ってこれを維
持させることが可能になる。

【０１０６】さらに、本発明による埋設廃棄物の充填材
における他の施工方法は、図１１に示すように、上述し
てきた各製造方法で練成されるベントナイトスラリー４
とベントナイト高密度固状体５とを充填する直前に混練
させてベントナイト・コンクリート７として構成してい
る。

【０１０７】又、ベントナイトスラリー４とベントナイ
ト高密度固状体５とを充填する直前に混練させてベント
ナイト・コンクリート７として構成する施工法として
は、この他にもベントナイトスラリー４を埋設処分坑道
等に予め打設しておいて、その後にベントナイト高密度
固状体５をまき出しながら転圧することでベントナイト
高密度固状体５の間にベントナイトスラリー４を充填し
てベントナイト・コンクリート７に構成することも可能
である。

【０１０８】以上のように、本発明による埋設廃棄物の
充填材における他の施工方法では、ベントナイト・コン
クリートを充填する取扱操作を容易にしながら隙間のな
い充填材を効率良く設置することで、遮水性能や放射性
核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立しながら、
長期に亘ってこれを維持している。

【０１０９】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明してきたが、本発明による埋設廃棄物の充填材と
製造方法及びその施工方法は、上記実施の形態に何ら限
定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて、出願時において既に公知のものを適用すること
による種々の変更が可能であることは、当然のことであ
る。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１に記載の埋設廃棄物の充填材
は、ベントナイト中にベントナイト高密度固状体を混合
してベントナイト・コンクリートに構成することを特徴
としているので、遮水性能や放射性核種遅延性能等のバ
リア機能を当初から確立しながら、長期に亘ってこれを
維持する効果を発揮している。

【０１１１】請求項２に記載の埋設廃棄物の充填材は、
請求項１に記載の埋設廃棄物の充填材において、エタノ
ール又はメタノール等の親水性有機系液剤を水と共にベ
ントナイト中に混合してベントナイト・コンクリートに
構成することを特徴としているので、上記効果に加え
て、高濃度のベントナイト・コンクリートを練成できる
効果を発揮している。

【０１１２】請求項３に記載の埋設廃棄物の充填材は、
請求項１又は２に記載の埋設廃棄物の充填材において、
骨材をベントナイト高密度固状体と共にベントナイト中
に混合してベントナイト・コンクリートに構成すること
を特徴としているので、上記効果に加えて、バリア機能
や強度を強化できる効果を発揮している。

【０１１３】請求項４に記載の充填材の製造方法は、粉
末ベントナイトを所定の水と混練してベントナイト・ス
ラリーを練成し、ベントナイト・スラリーをベントナイ
ト高密度固状体と混練してベントナイト・コンクリート
を練成することを特徴としているので、流動性のベント
ナイト・コンクリートを練成することで遮水性能や放射
性核種遅延性能等のバリア機能を当初から確立しなが
ら、長期に亘ってこれを維持できる効果を発揮してい
る。

【０１１４】請求項５に記載の充填材の製造方法は、請
求項４に記載の充填材の製造方法において、エタノール
又はメタノール等の親水性有機系液剤を水と共にベント
ナイト中に混合することを特徴としているので、上記効
果に加えて、高濃度のベントナイト・コンクリートを練
成できる効果を発揮している。

【０１１５】請求項６に記載の充填材の製造方法は、請
求項４又は５に記載の充填材の製造方法において、骨材
をベントナイト高密度固状体と共に混練することを特徴
としているので、上記効果に加えて、バリア機能や強度
を強化できる効果を発揮している。

【０１１６】請求項７に記載の充填材の製造方法は、粉
末ベントナイトとベントナイト高密度固状体とを所定の
水と混練してベントナイト・コンクリートを練成するこ
とを特徴としているので、ベントナイト・コンクリート
の製造効率を向上できる効果を発揮している。

【０１１７】請求項８に記載の充填材の製造方法は、請
求項７に記載の充填材の製造方法において、骨材を粉末
ベントナイトとベントナイト高密度固状体と共に混練す
ることを特徴としているので、上記効果に加えて、製造
効率をさらに向上できる効果を発揮している。

【０１１８】請求項９に記載の充填材の製造方法は、請
求項７又は８に記載の充填材の製造方法において、エタ
ノール又はメタノール等の親水性有機系液剤を水と共に
ベントナイト中に混合することを特徴としているので、
上記効果に加えて、高濃度のベントナイト・コンクリー
トを練成できる効果を発揮している。

【０１１９】本発明による充填材の施工方法は、上記の
各製造方法で練成されたベントナイト・コンクリートを
埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔の間に流し込みな
がら充填しているので、隙間のない充填材を効率良く設
置して遮水性能や放射性核種遅延性能等のバリア機能を
当初から確立しながら、長期に亘ってこれを維持できる
効果を発揮している。

【０１２０】又、本発明による埋設廃棄物の充填材にお
ける他の施工方法は、上記の各製造方法で練成されるベ
ントナイトスラリーとベントナイト高密度固状体とを充
填する直前に混練させてベントナイト・コンクリートと
して構成しているので、ベントナイト・コンクリートを
充填する取扱操作を容易にしながら隙間のない充填材を
効率良く設置することで、遮水性能や放射性核種遅延性
能等のバリア機能を当初から確立しながら、長期に亘っ
てこれを維持できる効果を発揮している。

【図面の簡単な説明】

【 図１】本発明による埋設廃棄物の充填材における製
造方法を示す工程図

【 図２】ベントナイト固状体における透水係数と乾燥
密度の関係図

【 図３】本発明による埋設廃棄物の充填材における均
質化状態図

【 図４】本発明による埋設廃棄物の充填材における他
の製造方法を示す工程図

【 図５】本発明による他の埋設廃棄物充填材における
均質化状態図図

【 図６】本発明による埋設廃棄物の充填材における他
の製造方法を示す工程図

【 図７】本発明による埋設廃棄物の充填材における他
の製造方法を示す工程図

【 図８】本発明による埋設廃棄物の充填材における他
の製造方法を示す工程図

【 図９】本発明による埋設廃棄物の充填材における他
の製造方法を示す工程図

【 図１０】本発明による埋設廃棄物の充填材における
他の製造方法を示す工程図

【 図１１】本発明による埋設廃棄物の充填材における
施工方法を示す実施の形態図

【 図１２】各種埋設廃棄物における諸施設の概要図

【 図１３】従来における埋設廃棄物の概要図

【 図１４】従来における埋設廃棄物充填材の設置概要
図

【符号の説明】

１ 粉末状ベントナイト、 ２ 水、 ３、６ 混練、
４、１０ ベントナイトスラリー、 ５ ベントナイト
固状体、７、１１、１４、１４’ ベントナイト・コ
ンクリート、 ８ 打設、９ 混合液、 １２ 地下
水、 １３ 粗粒材、 １５ 混合物、１６、１７ ベ
ントナイト・コンクリート、 １８ 混合物、１９、２
０ ベントナイト・コンクリート、 ２１ 廃棄物格納
用躯体、２２、２７ 周辺地盤、 ２３ 充填材、 ２
４ 低レベル放射性廃棄物、２５ 放射性廃棄物格納用
躯体、 ２６ 地下空洞、２８、３１ 粘土系充填材、
２９ 廃棄体パッケージ、 ３０ 地下坑道、３２
処分孔、 ３３ 隙間、 ３４ 間隙、 ３５ 間隙充
填材、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 均 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 4D004 AA50 AB09 BB04 BB09 CA45 CC03 CC11 CC15 DA02 DA10

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔と
   の間に充填される埋設廃棄物の充填材であって、ベント
   ナイト中にベントナイト高密度固状体を混合してベント
   ナイト・コンクリートに構成されることを特徴とする埋
   設廃棄物の充填材。
2. 【請求項２】 親水性有機系液剤が、水と共にベントナ
   イト中に混合されてベントナイト・コンクリートに構成
   されることを特徴とする請求項１に記載の埋設廃棄物の
   充填材。
3. 【請求項３】 骨材が、ベントナイト高密度固状体と共
   にベントナイト中に混合されてベントナイト・コンクリ
   ートに構成されることを特徴とする請求項１又は２に記
   載の埋設廃棄物の充填材。
4. 【請求項４】 粉末ベントナイトを所定の水と混練して
   ベントナイト・スラリーを練成し、該ベントナイト・ス
   ラリーをベントナイト高密度固状体と混練してベントナ
   イト・コンクリートを練成することを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載する充填材の製造方法。
5. 【請求項５】 親水性有機系液剤が、水と共にベントナ
   イト中に混合されることを特徴とする請求項４に記載す
   る充填材の製造方法。
6. 【請求項６】 骨材が、ベントナイト高密度固状体と共
   に混練されることを特徴とする請求項４又は５に記載す
   る充填材の製造方法。
7. 【請求項７】 粉末ベントナイトとベントナイト高密度
   固状体とを所定の水と混練してベントナイト・コンクリ
   ートを練成することを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかに記載する充填材の製造方法。
8. 【請求項８】 骨材が、粉末ベントナイトとベントナイ
   ト高密度固状体と共に混練されることを特徴とする請求
   項７に記載する充填材の製造方法。
9. 【請求項９】 親水性有機系液剤が、水と共にベントナ
   イト中に混合されることを特徴とする請求項７又は８に
   記載する充填材の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項４乃至９のいずれかに記載する
    充填材の製造方法で練成されたベントナイト・コンクリ
    ートを埋設廃棄物の格納用躯体と埋設処分孔の間に流し
    込みながら充填する充填材の施工方法。
11. 【請求項１１】 請求項４乃至９のいずれかに記載する
    充填材の製造方法で練成されるベントナイトスラリーと
    ベントナイト高密度固状体とを充填する直前に混練させ
    てベントナイト・コンクリートとして構成する充填材の
    施工方法。