JP2004043698A - 土壌固化剤 - Google Patents

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【課題】本発明の課題は、被処理土壌の性状や含水率に関係なく、該土壌を動植物の生育に支障のないPH範囲で固化させることが出来、また固化土壌は耐水性を有し、かつ有害物質を含む土壌にあっては該有害物質の再溶出を確実に防止することが出来るようにすることにある。
【解決手段】半水石膏100質量部と酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトを10〜100質量部を添加した土壌固化剤を提供する。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設現場から発生する土壌、特に水分を多量に含有する土壌や有機物を含有する土壌、あるいは有害物質によって汚染された土壌を固化するために使用される土壌固化剤に関するものである。
【0002】
【発明の背景】
例えばシールド工法、地中連続壁工法、浚渫工法、表層および深層地盤改良工法、宅地造成工事等の建設現場から発生する土壌、特に水分を多量に含有する土壌は流動性があるので、土壌固化剤を添加して固化せしめた上で再利用あるいは運搬輸送を行う必要がある。
また該土壌中に有機物が含まれている場合でも固化不良を起こすことなく土壌を固化せしめ、有害物質が含まれている場合には、該有害物質が再溶出しないように固化せしめることが必要である。
【0003】
【従来の技術】
従来、土壌固化剤としてはセメント系固化剤、生石灰系固化剤、石膏系固化剤、有機高分子系凝集剤、吸水性樹脂等が使用されており、更に有害物質に汚染された土壌には上記固化剤と共にキレート剤が併用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記セメント系固化剤や生石灰系固化剤は、固化土壌からアルカリが溶出して動植物の生育に悪影響が及ぼされ、また有害物質汚染土の場合には高アルカリ性のために、有害物質が再溶出すると云う問題点がある。
石膏系固化剤はアルカリ溶出の問題がなく、短時間で土壌を固化せしめるために多用されている固化剤であるが、耐水性がないので固化土壌が水と接触すると崩壊を起してしまう。また土壌に有機質が含まれている場合には、固化不良を起すので多量の添加が必要であるし、更に有害物質である重金属類の封鎖力が充分でない。
更に有機高分子系凝集剤や吸水性樹脂も耐水性に劣り、固化土壌が水と接触すると崩壊を起し易いと云う問題点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、半水石膏100質量部と、酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトを10〜100質量部を添加した土壌固化剤を提供するものである。
該土壌固化剤100質量部に対して、更に塩化マグネシウム0.8〜80質量部を添加することが望ましく、また該土壌固化剤100質量部に、多孔質無機粉末100質量部に対して40〜47°Be の塩化第二鉄水溶液を50〜150質量部吸着させた粉末を40°Be 塩化第二鉄水溶液に換算して3〜250質量部を添加混合することが望ましい。更に該多孔質無機粉末はパーライトであることが望ましく、更にまた該土壌固化剤に、更に酸性剤を添加することが望ましい。
【0006】
【作用】
本発明の土壌固化剤に含まれる半水石膏は、土壌を動植物の生育に差支えないPH範囲で固化させ、また初期強度の発現も良好であるが、半水石膏のみでは耐水性に劣り、固化土壌が水と接触すると崩壊するおそれがある。更に被処理土壌が有機質を多く含有する場合は固化不良を起すことが多く、また有害物質含有土壌を固化した場合は、有害物質が再溶出してくることを防止することは不可能である。
そこで請求項1の発明では、半水石膏の耐水性の向上と固化土壌の長期強度の増強のため、被処理土壌が有機質を多く含有する場合や、有害物質に汚染されている場合の固化には特にその作用が有効な酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトを添加する。
請求項2の発明では、上記土壌固化剤に更に固化土壌のpH調節と強度増強のために塩化マグネシウムを添加する。
更に請求項3の発明では、半水石膏の耐水性向上のためと固化土壌の強度増強とpH調整のために塩化第二鉄水溶液を添加する。該塩化第二鉄は上記半水石膏と反応して水に不溶性の錯塩を生成する。
特に有害物質によって汚染された土壌を固化する場合には、上記土壌固化剤に加えて酸性剤を添加してPHを調節すると、固化土壌からの有害物質の再溶出が防止され、かつアルカリの溶出も防止することが出来る。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明においては、無水石膏よりも固化時間が早い半水石膏を使用する。該半水石膏は土壌中の水分に迅速に反応して硬化する。本発明においては、石膏ボード等の廃棄物から回収された半水石膏を使用することが出来る。
本発明では、半水石膏に酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトを添加する。酸化マグネシウムとしては低温焼成酸化マグネシウムと高温焼成酸化マグネシウムとがあるが、本発明では土壌との反応性に優れている低温焼成酸化マグネシウム(軽焼マグネシア)の使用が望ましい。ドロマイトは酸化マグネシウムを含有する代表的な物質であり、ドロマイトを焼成した焼成ドロマイトと、仮焼ドロマイトを水と反応消化させた水酸化ドロマイトを微粉化したドロマイトプラスターとがあり、本発明ではいづれも使用可能であるが、粉末化に問題のある焼成ドロマイトよりはドロマイトプラスターの使用が望ましい。
酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトは、特に有機質を含む土壌に対して該有機質に影響されることなく固化させるために使用されるが、更に有害物質である重金属を固化土壌中に封鎖して再溶出を防止する作用も有する。
上記酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトの添加量は半水石膏100質量部に対して10〜100質量部である。
【0008】
塩化第二鉄としては、粉末状のものと水溶液とがあるが、本発明では空気中の水分を吸収して潮解し易く取扱いが困難でありかつ高価である粉末ではなく、取扱いが容易でかつ安価な水溶液を使用する。
しかし塩化第二鉄水溶液は酸性度が高く腐食性が非常に大きく、作業の安全性や使用機材の腐食に問題点がある。そこで本発明では上記塩化第二鉄水溶液を多孔性無機粉末に吸着させる。上記多孔性無機粉末としては、土壌に対して良好な反応性を有し多孔性の無機粉末であるパーライトが望ましい。
該塩化第二鉄水溶液は上記したようにパーライトに吸着させるため、40〜47°Be の高濃度塩化第二鉄水溶液を使用する。
上記塩化第二鉄水溶液を吸着した粉末の添加量は、半水石膏と酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトからなる土壌固化剤100質量部に対し、該粉末中に含まれる塩化第二鉄水溶液を40°Be 塩化第二鉄水溶液に換算して3〜250質量部になるように添加する。
【0009】
本発明では上記塩化第二鉄水溶液を吸着させるための担体として多孔性無機粉末を使用する。該多孔性無機粉末としては、固化土壌の強度に悪影響を及ぼさずかつ土壌と反応性のよいパーライトが望ましいが、パーライト以外、本発明ではシリカヒューム、ベントナイト、白土類、タルク、ケイソウ土、ゼオライト、セピオライト、焼却灰、活性炭、バーミライト等が使用されてもよい。
【0010】
本発明では固化土壌のpH調整と強度増加のため塩化マグネシウムを添加することが好ましい。
該塩化マグネシウムの添加量は、本発明の土壌固化剤の半水石膏と酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトの混合物100質量部に対し塩化マグネシウムを0.8〜80質量部とする。
【0011】
本発明では固化土壌のPHを調節したり、有害物質の再溶出を防止するために酸性剤を使用することが望ましい。本発明に使用する酸性剤としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の液体酸性剤と、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、第一リン酸ナトリウム、過リン酸カルシウム、重過リン酸カルシウム、粉末硫酸、スルファミン酸等の粉末酸性剤があるが、作業時の安全性や取扱いの容易性からみて、粉末酸性剤の使用が望ましい。上記酸性剤は二種以上混合使用されてもよい。
【0012】
上記土壌固化剤は被処理土壌に対して、各成分ごとに添加してもよいし、また全成分を混合してから添加してもよいが、全成分を混合して一体粉末化したものを添加することが望ましい。
【0013】
本発明の土壌固化剤の添加量は被処理土壌の性状や含水率によって加減されるべきである。一般的に云えば、被処理土壌の含水率が100質量%以下の場合には、本発明の土壌固化剤を土壌1m3 に対して30〜100kg程度とし、含水率が100〜300質量%の場合には、本発明の土壌固化剤を土壌1m3 に対して100〜300kg程度とするが、粘土質、特に有機物質を含む土壌の場合は土壌固化剤の添加量を多くし、砂質土壌の場合は土壌固化剤の添加量は少なくする。
【0014】
〔実施例1〕
現場から採取した含水比38.1%、含土率72.4%、強熱減量3%、土壌PH7.3のシルト質(低液性)土壌(密度1.782g/cm3 、シルト分63.2%、粘度分36.8%)1m3 に対し表1に示した組成の土壌固化剤1および固化剤2を100kg(10W/V%)添加しホパート型ミキサーで3分間混練後型枠に充填し20℃の室温下で1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間、12時間、24時間、7日間養生した後の固化土壌の経時的なポータブルコーン貫入値を測定した。
また7日後の固化土壌を10倍量の水中に投入し、5日間浸漬後の該固化土壌の崩壊状態を目視により観察し、更に該固化土壌の浸漬水のPH値を測定した結果を表2に示す。
【0015】
【表1】
Figure 2004043698
【0016】
【表2】
Figure 2004043698
【0017】
表2によれば土壌のポータブルコーン貫入値は、固化剤2を用いた固化土壌の方が固化剤1を用いた固化土壌の約4倍近い強度を発現していることがわかる。
固化剤1を用いた固化土壌でも混練後3時間経過すれば固化土壌として取扱い上特に問題ないが、この固化土壌を水中に投入した場合固化剤2と異なり崩壊を起こしてスラリー化し、耐水性に難点があることが判明した。
【0018】
〔実施例2〕
現場から採取した含水比101.6%、含土率49.6%、強熱減量8.2%、土壌PH6.8の粘度質土壌(密度1.458g/cm3 、砂分50.0%、シルト分23.4%、粘度分26.6%)1m3 に対し表1に示した組成の土壌固化剤1、固化剤2を100kg(10W/V%)と150kg(10W/V%)とを添加しホパート型ミキサーで3分間混練後型枠に充填し20℃の室温下で、7日間養生した後の固化土壌のポータブルコーン貫入値を測定した。
またこの固化土壌を10倍量の水中に投入し、5日間浸漬後の該固化土壌の崩壊状態を目視により観察し、更に該固化土壌の浸漬水のPH値を測定した結果を表3に示す。
【0019】
【表3】
Figure 2004043698
【0020】
表3によれば固化剤1で固化した土壌のポータブルコーン貫入値は、添加量150kg/m3 の場合には実施例1より高かったが耐水性は悪く実施例1と同様に崩壊した。固化剤2での固化土壌のポータブルコーン貫入値は高く、水中に投入した後の該固化土壌の固さも固化剤1による固化土壌より非常に固い触感であった。
【0021】
〔実施例3〕
現場から採取した含水比203%、含土率33%、強熱減量26%、土壌PH7.3の有機質粘度(密度1.285g/cm3 、砂分17.8%、シルト分35.6%、粘度46.6%)1m3 に対し表1に示した組成の土壌固化剤1と固化剤2とを150kg(10W/V%)添加しホパート型ミキサーで3分間混練後型枠に充填し20℃の室温下で1時間、2時間、4時間、8時間、16時間、24時間、7日間、28日間養生した後の固化土壌の経時的なポータブルコーン貫入値を測定した。その結果を表4に示す。
また7日後と28日後の該固化土壌を10倍量の水中に投入し、5日間浸漬後の該固化土壌の崩壊状態を目視により観察し、更に該固化土壌の浸漬水のPH値を測定した。更に該処理土壌は有害物質に汚染された土壌であったので、処理土と28日間養生後の固化土壌とを環境庁告示46号による溶出試験を行なった。その結果を表5に示す。
【0022】
【表4】
Figure 2004043698
【0023】
【表5】
Figure 2004043698
【0024】
表4によれば、固化剤1よりも固化剤2で処理した固化土壌はポータブルコーン貫入値が非常に優れていた。
また表5によれば、有害物質(鉛、砒素)の溶出濃度は固化剤1で処理した固化土壌は殆んど減少していなかったが固化剤2で処理した固化土壌の溶出濃度は環境基準値0.01以下であり、有害物質は該土壌中に有効に封鎖されているものと判断される。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理土壌の性状や含水率に関係なく、該土壌を動植物の生育に支障のないPH範囲で固化させることが出来、また固化土壌は耐水性を有しかつ有害物質を含む土壌にあっては、該有害物質の再溶出を確実に防止することが出来る。

Claims (5)

  1. 半水石膏100質量部と、酸化マグネシウムおよび/またはドロマイトを10〜100質量部を添加したことを特徴とする土壌固化剤
  2. 請求項1に記載の土壌固化剤100質量部に対して、更に塩化マグネシウム0.8〜80質量部を添加したことを特徴とする土壌固化剤
  3. 請求項1または2に記載の土壌固化剤100質量部に、多孔質無機粉末100質量部に対して40〜47°Be の塩化第二鉄水溶液を50〜150質量部吸着させた粉末を40°Be 塩化第二鉄水溶液に換算して3〜250質量部を添加混合したことを特徴とする土壌固化剤
  4. 該多孔質無機粉末はパーライトである請求項1〜3に記載の土壌固化剤
  5. 請求項1〜4に記載の土壌固化剤に、更に酸性剤を添加したことを特徴とする土壌固化剤
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