JP2005146275A - Agent for improving, solidifying, and stabilizing soil and its quality - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土木分野における土質の固化及び安定のために、また、土壌及び汚泥を改良するために使用される土壌、土質固化及び改良剤の改良に関するもので、特に、有機土壌、重金属類汚染土壌、油汚土壌の改良に優れた機能を有する土壌、土質改良及び固化安定剤に関するものである。 The present invention relates to the improvement of soil, soil solidification and improving agents used for soil solidification and stabilization in the field of civil engineering and for improving soil and sludge. The present invention relates to soil, soil quality improvement and solidification stabilizer that have an excellent function for improving soil and oily soil.
軟弱地盤や汚泥等の改良、固化としては、従来石灰系やセメント系の土壌改良剤や固化剤が使用されており、処理対象物によってそれらを使い分けて使用されている。具体的には、処理対象物が有機系成分で構成されている場合は一般的には石灰系の改良及び固化安定剤が（例えば、特許文献１等参照）、処理対象物が無機系成分で構成されている場合は一般的にはセメント系の改良及び固化安定剤が選択される（例えば、特許文献２等参照）。 Conventionally, lime-based or cement-based soil conditioners and solidifying agents have been used for improving and solidifying soft ground and sludge, and these are used separately depending on the object to be treated. Specifically, when the object to be treated is composed of an organic component, generally, a lime-based improvement and a solidification stabilizer are used (see, for example, Patent Document 1), and the object to be treated is an inorganic component. When constituted, generally, a cement-based improvement and a solidification stabilizer are selected (for example, see Patent Document 2).
この場合、有機系成分に対する石灰系の改良及び固化安定剤の固化及び安定化の主な反応機構は水和反応であるが、その反応機構は単に水分の吸収にともなう発熱による自己硬化反応とカルシウム化合物の形成による固定化反応と考えられる。従って、当該処理対象物の粒度調整、圧縮強度、圧蜜調整の機能はなく、強度的に改良はできないので、これが再泥化という現象を生む問題があった。 In this case, the main reaction mechanism of the improvement of the lime system to the organic component and the solidification and stabilization of the solidification stabilizer is a hydration reaction, but the reaction mechanism is simply a self-curing reaction due to heat generation due to moisture absorption and calcium. It is considered as an immobilization reaction due to the formation of a compound. Accordingly, there is no function of adjusting the particle size, compressive strength, and compaction of the object to be treated, and it cannot be improved in strength, which causes a problem of re-mudging.
一方、無機系成分に対するセメント系の改良及び固化安定化の機構は、水和物生成による硬化である。この水和物としては、カルシウムとシリカの水和物CSH［C２S(2CaO・SiO２)・C3S(3CaO・SiO２)］、モノサルフェート水和物：Etoringnite［C3Ａ(3CaO・Al２O３)・C４A・F(4CaO・Al２O３・FeO)・CaSO４・２H２O,3CaO・Al２O３・3CaSO４・32H２O］、ボゾラン，Bozoran(ｏ−H４Si0４・m−H２SiO３)等を挙げることができる。但し、当該処理対象物が多少の有機質成分を含有している場合には、この有機質成分（フミン質）によって水和物の生成が阻害されることがあり、これにより土質の調整を充分に行うことができない問題があった。また、セメント系の改良及び固化安定剤の場合、土壌の粒度調整、圧縮強度、圧蜜調整が非常に難しく、往々にして崩壊、流出等が生ずるのも、この処理対象物中の有機質の存在による水和物生成阻害に起因している。 On the other hand, the mechanism of cement system improvement and solidification stabilization for inorganic components is hardening by hydrate formation. This hydrate includes calcium and silica hydrate CSH [C2S (2CaO · SiO2) · C3S (3CaO · SiO2)], monosulfate hydrate: Etoringnite [C3A (3CaO · Al2O3) · C4A · F ( 4CaO · Al2O3 · FeO) · CaSO4 · 2H2O, 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O], Bozoran (o-H4Si04 · m-H2SiO3) and the like. However, when the object to be treated contains some organic components, the formation of hydrates may be inhibited by the organic components (humic substances), thereby sufficiently adjusting the soil quality. There was a problem that could not be done. In addition, in the case of cement-based improvement and solidification stabilizers, it is very difficult to adjust the particle size, compressive strength, and compaction of the soil, often causing collapse, runoff, etc. This is due to inhibition of hydrate formation by.
更に、従来技術の改良及び固化安定剤により処理では、石灰系とセメント系の改良及び固化安定剤を問わず共通した問題点があった。即ち、当該対象物を処理する場合の添加量と処理後の当該対象物の水素イオン濃度である。具体的には、処理に必要な添加量が、石灰系、セメント系いずれの場合も処理対象物に対して１０〜２０ｗｔ％と比較的多量を要すると共に、処理後、対象物中の水素イオン濃度がｐH１０〜１２と高アルカリ性となるため、新たにアルカリ溶出の問題が起きる問題があった。 Furthermore, the improvement of the prior art and the treatment with the solidification stabilizer have common problems regardless of the improvement of the lime-based and cement-based and the solidification stabilizer. That is, the amount added when the object is processed and the hydrogen ion concentration of the object after the process. Specifically, the amount of addition necessary for the treatment is 10 to 20 wt% relative to the object to be treated in both cases of lime and cement, and the hydrogen ion concentration in the object after the treatment. Has a pH of 10 to 12 and has a high alkalinity.
また、近年では土壌汚染が社会問題化しているが、従来の改良及び固化安定剤では、石灰系、セメント系を問わず、その主な目的が土壌の固化、固定による粒度調整、圧縮強度、圧蜜調整であり、現在求められている汚染土壌を無害化処理（臭気問題、重金属類の溶出問題、既存土壌との親和性等の解決方法）して土質を改良する機能は殆どないといえる。
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、少量で土壌の粒度調整、圧縮強度、圧蜜調整をして固化強度を向上させることができると共に、土壌のアルカリ化を防止すると同時に土壌を無害処理化して土質を改良し、土壌の再利用と廃棄物の減容を達成して循環型社会に寄与することができる土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 The problem to be solved by the present invention is that, in view of the above-mentioned problems, it is possible to improve the solidification strength by adjusting the particle size, compressive strength, and compaction of the soil in a small amount, and to prevent soil alkalization. At the same time, the soil is detoxified to improve the soil quality, and the soil, soil improvement and solidification stabilizer that can contribute to the recycling society by achieving soil reuse and waste volume reduction are provided.
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、主成分であるフライアッシュに、セメントと固化増強剤とが配合され、更に、無毒化促進剤が添加して混合されていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 In the present invention, as a first means for solving the above-mentioned problems, cement and a solidification enhancer are blended with fly ash as a main component, and further, a detoxification accelerator is added and mixed. The present invention provides soil, soil quality improvement and solidification stabilizers.
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、固化増強剤は、硫酸カルシウムとけい酸アルミニウムと硫酸アルミニウムであることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 The present invention provides, as a second means for solving the above-mentioned problems, in the first solving means, wherein the solidification enhancer is calcium sulfate, aluminum silicate and aluminum sulfate, and soil and soil improvement And a solidification stabilizer.
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第２の解決手段において、固化増強剤は、更にけい酸アルミニウムも含むことを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤をていきょうするものである。 The present invention provides, as a third means for solving the above-mentioned problems, a soil, soil improvement and solidification stabilizer characterized in that, in the second solution means, the solidification enhancer further contains aluminum silicate. This is what we will do.
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、無毒化促進剤は、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸から成っていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 The present invention provides, as a fourth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to third solving means, the detoxification promoter is sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, The present invention provides a soil, soil quality improvement and solidifying agent characterized by comprising citric acid.
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第４のいずれかの解決手段において、無毒化促進剤には、更に土壌菌が配合されていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 As a fifth means for solving the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth solving means, the detoxification promoter further contains a soil fungus. The soil, soil quality improvement and solidifying agent are provided.
本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、無毒促進剤は、無毒促進剤を構成する成分の粉体を均質に練り混ぜて成ることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 The present invention provides, as a sixth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to fifth solving means, wherein the non-toxic accelerator is a homogeneous powder of the components constituting the non-toxic accelerator. The present invention provides soil, soil quality improvement and solidifying agent characterized by being kneaded.
本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、主成分であるフライアッシュに、セメントと硫酸カルシウムとが配合され、更に、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の粉体が添加して混合されていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 According to the present invention, as a seventh means for solving the above-mentioned problems, cement and calcium sulfate are blended with fly ash as a main component, and sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, The present invention provides a soil, soil quality improvement and solidification stabilizer characterized in that an acid powder is added and mixed.
本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、フライアッシュを４０〜７０重量部、セメントを２０〜５０重量部、硫酸カルシウムを５〜２０重量部配合して成る主剤に、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸から成る粉体を３〜６重量部配合して成ることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 As an eighth means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a main agent comprising 40 to 70 parts by weight of fly ash, 20 to 50 parts by weight of cement, and 5 to 20 parts by weight of calcium sulfate. The present invention provides a soil, soil improvement and solidification stabilizer characterized by comprising 3 to 6 parts by weight of a powder comprising sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan and citric acid.
本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第７又は第８のいずれかの解決手段において、セメント、硫酸カルシウム、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の総重量部が、土壌、土質改良及び固化促進剤全体に対して２８〜５０重量部の配合比で含まれていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化促進剤を提供するものである。 The present invention provides, as a ninth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the seventh or eighth solving means, cement, calcium sulfate, sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, quencher. The present invention provides a soil, soil improvement and solidification accelerator characterized in that the total weight part of acid is contained in a mixing ratio of 28 to 50 parts by weight with respect to the whole soil, soil improvement and solidification accelerator. is there.
本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、主成分であるフライアッシュに、セメントと硫酸カルシウムとけい酸アルミニウムとが配合され、更に、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の粉体が添加して混合されていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 As a tenth means for solving the above-mentioned problems, the present invention includes cement, calcium sulfate and aluminum silicate mixed with fly ash as a main component, and further sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, The present invention provides a soil, soil quality improvement and solidification stabilizer characterized in that chitosan and citric acid powder are added and mixed.
本発明は、上記の課題を解決するための第１１の手段として、フライアッシュを４０〜７０重量部、セメントを２０〜５０重量部、硫酸カルシウムを５〜２０重量部、けい酸アルミニウムを５〜１０重量部配合して成る主剤に、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸から成る粉体を３〜６重量部配合して成ることを特徴とする土壌、土質改良及び固化安定剤を提供するものである。 In the present invention, as eleventh means for solving the above problems, 40 to 70 parts by weight of fly ash, 20 to 50 parts by weight of cement, 5 to 20 parts by weight of calcium sulfate, and 5 to 5 parts of aluminum silicate Soil, soil quality improvement and solidification stability, characterized in that 3 to 6 parts by weight of powder consisting of sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan and citric acid is blended with 10 parts by weight An agent is provided.
本発明は、上記の課題を解決するための第１２の手段として、上記第１０又は第１１のいずれかの解決手段において、セメント、硫酸カルシウム、けい酸アルミニウム、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の総重量部が、土壌、土質改良及び固化促進剤全体に対して２８〜５０重量部の配合比で含まれていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化促進剤を提供するものである。 The present invention provides, as a twelfth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the tenth or eleventh solving means, cement, calcium sulfate, aluminum silicate, sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate. A soil, soil improvement and solidification promoter characterized in that the total weight part of chitosan and citric acid is contained in a mixing ratio of 28 to 50 parts by weight with respect to the whole soil, soil improvement and solidification promoter. It is to provide.
本発明は、上記の課題を解決するための第１３の手段として、上記第７乃至第１２のいずれかの解決手段において、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の粉体に、土壌菌が配合されていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 As a thirteenth means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a solution of sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, or citric acid in any one of the seventh to twelfth solutions. The present invention provides soil, soil quality improvement and solidifying agent characterized by containing soil fungi.
本発明は、上記の課題を解決するための第１４の手段として、上記第１３の解決手段において、土壌菌は、枯草菌類と、シュウドモナス菌類と、枯草菌類及びシュウドモナス菌類の変性菌とから成っていることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 The present invention provides, as a fourteenth means for solving the above-mentioned problem, in the thirteenth solving means, wherein the soil fungus comprises Bacillus subtilis, Pseudomonas fungi, Bacillus subtilis and Pseudomonas fungi modified bacteria. The present invention provides soil, soil quality improvement and solidifying agent.
本発明は、上記の課題を解決するための第１５の手段として、上記第７乃至第１４のいずれかの解決手段において、粉体は、粉体を構成する成分の粉体を均質に練り混ぜて成ることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 According to the present invention, as a fifteenth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the seventh to fourteenth solving means, the powder is homogeneously mixed with the powder of the components constituting the powder. The present invention provides a soil, soil quality improvement and solidifying agent characterized by comprising
本発明は、上記の課題を解決するための第１６の手段として、上記第１乃至第１５のいずれかの解決手段において、フライアッシュは、石炭灰又は木灰のうちのいずれか又は双方が配合されたものであることを特徴とする土壌、土質改良及び固化剤を提供するものである。 According to the present invention, as a sixteenth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to fifteenth solving means, fly ash is blended with either or both of coal ash and wood ash. It is intended to provide soil, soil quality improvement and solidifying agent characterized by
本発明によれば、上記のように、フライアッシュを主原料としているため、適切な水分調整と正常な水和硬化反応を可能とすることができると共に、硫酸アルミニウム、けい酸アルミニウム、硝酸カルシウムが、セメントの弱点を補って土の団粒化と粒度調整、及び、固化、固定による圧密と圧縮強度を調整しているため、効率よく固化強度を向上させることができる実益がある。また、その結果、少量の改良及び固化安定剤を投入するだけで、被処理対象物を効率良く処理することができるため、コストを低減することもできる実益もある。 According to the present invention, as described above, fly ash is used as the main raw material, so that appropriate moisture adjustment and normal hydration hardening reaction can be achieved, and aluminum sulfate, aluminum silicate, and calcium nitrate are included. Since the cement weakness is compensated for, soil agglomeration and particle size adjustment, and consolidation and compression strength by solidification and fixation are adjusted, so that there is an advantage that the solidification strength can be improved efficiently. In addition, as a result, it is possible to efficiently process the object to be processed by simply introducing a small amount of improvement and solidification stabilizer, so that there is an advantage that the cost can be reduced.
また、本発明によれば、上記のように、フライアッシュや硫酸アルミニウムなどを原料としているため、これらの水和物により卓越した硫酸塩鉱物（エトリンガイト）が生成されることで有機質土の固化にも効果的にその性能を発揮すると同時に処理対象物を中性化することができる共に、既存土壌との融和性も達成することができる実益がある。 In addition, according to the present invention, as described above, fly ash, aluminum sulfate, and the like are used as raw materials. Therefore, excellent sulfate mineral (ettringite) is generated by these hydrates, thereby solidifying organic soil. In addition to being able to effectively demonstrate its performance, it is possible to neutralize the object to be treated and to achieve compatibility with existing soil.
更に、本発明によれば、上記のように、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸、土壌菌を含有しているため、これらの成分が、被処理対象物中に含まれる油分と金属元素に対する高い吸着能力を有するキトサンと鉄粉により油分や金属元素をクエン酸に反応させて吸着させ、チオ硫酸ナトリウムによる解毒作用を促すので、油分や重金属類元素、一部のハロゲンやメタロイドを除去することができると共に、更に酸化物となった金属元素等が塩基製酸化物となり、イオン性の強い共有結合性を持って化学的に安定して、これらの元素を覆うように取り込むため、経年しても安定して再度溶出することがなく、これらの油分や重金属、ハロゲン元素のフッ素やメタロイド元素のホウ素等の、従来の固化安定剤では処理することができなかった成分を、固化処理のみで除去して、汚染土壌の再利用を安価に可能とすることができる実益がある。 Furthermore, according to the present invention, as described above, since sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, citric acid, and soil bacteria are contained, these components are included in the object to be treated. Chitosan and iron powder, which have a high adsorption capacity for oil and metal elements, react and adsorb oil and metal elements to citric acid and promote detoxification by sodium thiosulfate, so oil and heavy metal elements, some halogens and Metalloids can be removed, and metal elements that have become oxides become base oxides, which are chemically stable with strong ionic covalent bonds, and are incorporated to cover these elements. Therefore, it does not elute again stably over time, and with conventional solidifying stabilizers such as these oils, heavy metals, halogen fluorine and metalloid boron The components could not be physical, solidification only was removed, there is a practical benefits which may be inexpensive to reuse the contaminated soil.
本発明の実施の形態を詳細に説明すると、本発明の土壌、土質改良及び固化安定剤は、主成分であるフライアッシュに、セメントと固化増強剤とが配合され、更に、無毒化促進剤が添加して混合されて成っている。 The embodiment of the present invention will be described in detail. In the soil, soil improvement and solidification stabilizer of the present invention, cement and a solidification enhancer are blended with fly ash which is a main component, and further, a detoxification accelerator is provided. It consists of adding and mixing.
主成分であるフライアッシュは、火力発電所などで微粉炭燃焼ボイラーから捕集される直径１〜数十μｍの微粒子から成る完全燃焼した灰類であり、その成分は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2)、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等から成るものである。これらの成分は、灰になる以前の原料の成分に大きく依存するが、本発明で用いるフライアッシュは、石炭灰、木灰（樹皮灰、パルプ灰、製紙汚泥灰）のいずれか一つ又は双方を選択することができる。 Which is the main component fly ash is completely burned ash class consisting of the diameter to several tens μm of the fine particles collected thermal power plant or the like from the pulverized coal combustion boiler, the component is silicon oxide (SiO 2) And aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Although these components largely depend on the components of the raw material before becoming ash, the fly ash used in the present invention is one or both of coal ash, wood ash (bark ash, pulp ash, paper sludge ash). You can choose.
この場合、このフライアッシュに求める機能は、水の吸水性と保水力、水和反応による自己効果能であるが、石炭灰、木灰ともその生産地や種類によって性状に差異が認められるため、用途に応じて適宜選択することができる。具体的には、経験的にその基準となる成分比を設定して調整して配合することができるが、経験的見地からは、Si、Al、Ca比と炭素比、ミネラル成分の触媒能が重要な要素となっている。本発明では、このフライアッシュを主たる原料とすることで、適切な水分調整と正常な水和硬化反応を可能とした。また、このフライアッシュ自体が産業廃棄物の一つでであるため、その有効な再利用を達成することもできる。 In this case, the functions required of this fly ash are water absorption and water retention, self-efficacy by hydration reaction, but there are differences in properties depending on the production location and type of coal ash and wood ash. It can be appropriately selected depending on the situation. Specifically, it is possible to empirically set and adjust the component ratio as a reference, but from an empirical point of view, the Si, Al, Ca ratio and carbon ratio, and the catalytic ability of mineral components It is an important factor. In the present invention, by using this fly ash as a main raw material, appropriate moisture adjustment and normal hydration hardening reaction are made possible. Moreover, since this fly ash itself is one of the industrial wastes, its effective reuse can be achieved.
セメントに求める機能は、カルシウムとシリカの水和物CSHと、モノサルフェート水和物の形成による硬化反応である。本発明においては、フライアッシュとセメントは、それぞれの機能がバランスよく交錯し、目的が果たされている。この場合、セメントの上記硬化反応機能を存分に働かせるために、これを阻害する要素を排除しなければならないが、この機能性をより硬化的にするための補助剤として、固化増強剤が使用される。 The function required of cement is a curing reaction by formation of calcium and silica hydrate CSH and monosulfate hydrate. In the present invention, the functions of fly ash and cement are fulfilled with their functions in a balanced manner. In this case, in order to make the above-mentioned curing reaction function of the cement fully work, it is necessary to eliminate an element that hinders this, but a solidification enhancer is used as an auxiliary agent for making this functionality more curable. Is done.
即ち、固化増強剤としては、硫酸カルシウム、また、必要に応じて、けい酸アルミニウムをも使用することができる。これらの硫酸カルシウム、けい酸アルミニウムは、処理対象物には溶解せず、微粒子の核となって団粒化と粒度調整及び固化・固定化反応を助長するものである。更に後述する無毒化促進剤として配合される硫酸アルミニウムも、同時に固化増強剤として機能させることができる。 That is, as the solidification enhancer, calcium sulfate and, if necessary, aluminum silicate can be used. These calcium sulfate and aluminum silicate do not dissolve in the object to be treated, but serve as nuclei of fine particles to promote aggregation, particle size adjustment, and solidification / fixation reaction. Furthermore, aluminum sulfate blended as a detoxification accelerator described later can simultaneously function as a solidification enhancer.
即ち、これらの硫酸アルミニウム、けい酸アルミニウム、硫酸カルシウムは、セメントの弱点を補って、土の団粒化と粒度調整及び固化、固定による圧蜜と圧縮強度の調整を補正するものである。また、フライアッシュ、硫酸アルミニウムなどの水和物により卓越した硫酸塩鉱物（エトリンガイト）が生成されることで有機質土の固化にも効果的にその性能を発揮すると同時に中性化と既存土壌との融和性も達成することができる。 That is, these aluminum sulfate, aluminum silicate, and calcium sulfate compensate for the weakness of the cement and correct the adjustment of the compaction and compressive strength due to soil agglomeration, particle size adjustment and solidification, and fixation. In addition, hydrates such as fly ash and aluminum sulfate produce excellent sulfate minerals (etringite), which effectively demonstrates the ability to solidify organic soils, while at the same time neutralizing and neutralizing existing soils. Compatibility can also be achieved.
さらに、無毒化促進剤としては、チオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸の粉体を均質に練り混ぜたものを使用することができる。また、この無毒化促進剤としては、更に、土壌菌を配合することが望ましい。この無毒化促進剤により、金属元素を捕捉し、その後のイオン反応により強固な共有結合性を形成し再溶出することなく経年でも安定した状態で無害化し汚染土壌の再利用を安価に可能とすることができる。 Furthermore, as the detoxification accelerator, a powder obtained by uniformly kneading sodium thiosulfate, iron powder, aluminum sulfate, chitosan, and citric acid powder can be used. Moreover, as this detoxification promoter, it is desirable to further mix soil bacteria. This detoxification promoter captures metal elements, forms strong covalent bonds by subsequent ionic reactions, makes them harmless in a stable state without re-elution, and enables reuse of contaminated soil at low cost. be able to.
この無毒化促進剤中のチオ硫酸ナトリウムは、重金属類と積極的に反応して不溶性のチオ硫酸金属塩Na3［Me（S２O3）2］を形成する機能がある。当該処理対象物中の重金属類の濃度に応じて配合を調整することができる。 Sodium thiosulfate in the detoxification accelerator has a function of reacting positively with heavy metals to form an insoluble metal thiosulfate salt Na3 [Me (S2O3) 2]. The formulation can be adjusted according to the concentration of heavy metals in the object to be treated.
また、鉄粉は重金属類の金属元素の吸着に寄与する他、当該処理対象物内で加水分解を起こし硫酸H２SO４と酸鉄Fe２O３に解離し、中和反応と凝集反応によって団粒化と粒度調整及び固化・固定化反応を助長する。 In addition, iron powder contributes to adsorption of metal elements of heavy metals, and also hydrolyzes in the object to be processed, dissociates into sulfuric acid H2SO4 and iron oxide Fe2O3, and aggregates and adjusts particle size through neutralization and agglomeration reactions And promote solidification / immobilization reactions.
更に、硫酸アルミニウムは、当該処理対象物の水分と反応して重縮合水酸化アルミニウム［コロイド状の水酸化アルミニウムAl(OH)３と、イオン化した水酸化アルミニウム［Alｍ(OH)ｎ＋］に転化する。この重縮合水酸化アルミニウムには、泥土粒子間の電位を低下させ崩壊し細分化する機能と、有機金属類の無機化、金属イオンの吸着・固定及び酸化触媒能がある。また、硫酸アルミニウムには、上述したように、当該対象物の団粒化と粒度調整及び固化・固定化を促進する働きもある。 Further, the aluminum sulfate reacts with the moisture of the object to be treated and is converted into polycondensed aluminum hydroxide [colloidal aluminum hydroxide Al (OH) 3 and ionized aluminum hydroxide [Alm (OH) n +]. . This polycondensed aluminum hydroxide has the function of lowering the potential between the mud particles and causing them to collapse and subdivide, the mineralization of organometallics, the adsorption / fixation of metal ions, and the ability of catalytic oxidation. In addition, as described above, aluminum sulfate also has a function of promoting aggregation, particle size adjustment, and solidification / fixation of the object.
キトサンは、重金属類の吸着効果を増大させる働きがある。クエン酸はキトサンの効果より高め、助ける働きをする。 Chitosan works to increase the adsorption effect of heavy metals. Citric acid works better than chitosan and helps.
これらの５種類の成分に、更に、土壌菌を加えることにより、重金属類、一部ハロゲン物質を吸着、固定、イオン反応による共有結合性へと導き、再溶出の防止と無害化を可能としている。この場合、この土壌菌としては、枯草菌類と、シュウドモナス菌類と、枯草菌類及びシュウドモナス菌類の変性菌を使用することができる。 By adding soil bacteria to these five types of ingredients, heavy metals and some halogen substances are adsorbed, fixed, and lead to covalent bonding by ionic reaction, making it possible to prevent re-elution and make it harmless. . In this case, Bacillus subtilis, Pseudomonas fungi, and Bacillus subtilis and Pseudomonas fungi modified bacteria can be used as the soil fungi.
本発明の土壌、土質改良及び固化安定剤は、主成分であるフライアッシュに、セメント及び固化増強剤として硫酸カルシムとけい酸カルシウムを配合し、これに無毒化促進剤としてのチオ硫酸ナトリウム、鉄粉、硫酸アルミニウム、キトサン、クエン酸、土壌菌の粉体を均質に練り混ぜたものを添加混合して製造することができる。 The soil, soil improvement and solidification stabilizer of the present invention are blended with calcium silicate sulfate and calcium silicate as cement and solidification enhancer in fly ash, which is the main component, and sodium thiosulfate, iron powder as a detoxification accelerator. It can be produced by adding and mixing a mixture of aluminum sulfate, chitosan, citric acid and soil fungus powder.
また、本発明の土壌、土質改良及び固化安定剤の添加量は、当該対象物の含水比によって決定されるが、通常の場合であれば３〜８重量％の範囲で処理が可能である。但し、特殊な場合は前処理を必要とすることがある。 Moreover, although the addition amount of the soil of this invention, soil improvement, and a solidification stabilizer is determined by the water content ratio of the said target object, in the normal case, it can process in the range of 3-8 weight%. However, pre-processing may be required in special cases.
次に本発明に含まれる各種成分の効能を確認するために行った実施例について説明する。まず、本発明の実施例として、次の表１の成分の土壌、土質改良及び固化安定剤を生成した。即ち、フライアッシュ４８重量部、セメント３８重量部、固化促進剤としての硫酸カルシウム１０重量部を基本配合とし、これに、無毒化促進剤を含むエキスを４重量部の割合で混合添した。この場合、セメントと固化促進剤としての硫酸カルシウムと無毒化促進剤（土壌菌除く）の全体に対する重量部は、ほぼ５０重量部である。 Next, examples carried out to confirm the efficacy of various components included in the present invention will be described. First, as examples of the present invention, soil, soil improvement and solidification stabilizers having the components shown in Table 1 below were produced. That is, 48 parts by weight of fly ash, 38 parts by weight of cement, and 10 parts by weight of calcium sulfate as a solidification accelerator were used as a basic composition, and 4 parts by weight of an extract containing a detoxification accelerator was added thereto. In this case, the weight part of the cement, calcium sulfate as the solidification accelerator, and the detoxification accelerator (excluding soil bacteria) is approximately 50 parts by weight.
この本発明の土壌、土質改良及び固化剤の実施例について、試験対象である泥炭に使用して、比較例である従来のセメント系の固化安定剤と種々の性能を比較した。具体的には、試験対象の原土として泥炭を使用し、これに本発明の実施例と比較例とを、それぞれ、５％、１０％、１５％（湿潤重量百分率）で添加して、手で掻き混ぜて供試体を得た。 The examples of the soil, soil quality improvement and solidifying agent of the present invention were used for peat as a test object, and various performances were compared with the conventional cement-based solidification stabilizer as a comparative example. Specifically, peat is used as the test soil, and the examples and comparative examples of the present invention are added thereto at 5%, 10%, and 15% (wet weight percentage), respectively. The sample was obtained by stirring.
この場合に、まずは、配合率（湿潤重量百分率）と養生日数（湿潤養生）をパラメーターとして供試体の一軸圧縮試験を行った。試験方法は土質工学会基準の土の一軸圧縮試験方法に従い、ひずみ速度は０．１（％／ｍｉｎ）とした。その結果を、図１に示す。 In this case, first, a uniaxial compression test of the specimen was performed using the blending ratio (wet weight percentage) and the number of days of curing (wet curing) as parameters. The test method followed the soil uniaxial compression test method of the Japan Society for Geotechnical Engineering, and the strain rate was 0.1 (% / min). The result is shown in FIG.
図１から解るように、フライアッシュを使用した本発明の実施例の方が、比較例に比べ、１０％以上の配合率で初期強度、長期強度ともに高い一軸強さとなることが解る。一般に、長期強度とは、２８日養生における強度を示すが、フライアッシュによるポゾラン反応の卓越により、さらに長期にわたって比較例よりも高い強度を維持することができるといえる。 As can be seen from FIG. 1, it can be seen that the example of the present invention using fly ash is higher in uniaxial strength in both initial strength and long-term strength at a blending ratio of 10% or more than in the comparative example. In general, long-term strength refers to strength in 28-day curing, but it can be said that the strength higher than that of the comparative example can be maintained for a longer time due to the superior pozzolanic reaction by fly ash.
次に、一軸圧縮試験後の供試体全てに対してＸ線回折分析を行った。これは、供試体の条件の違いにより、反応生成物に違いがあるのかを確認するための試験である。この場合、特に、一軸圧縮試験の結果を裏付ける根拠として、そのメカニズムはまだ未解明であるものの一般に固化の際の水和反応の過程で硬化体と同時に生成され強度発現に関して重要な鉱物であるエトリンジャイと（硫酸塩鉱物）に着目し、配合率（湿潤重量百分率）とエトリンジャイトの回折強度（ｃｐｓ）との関係を、図２に示す。 Next, X-ray diffraction analysis was performed on all specimens after the uniaxial compression test. This is a test for confirming whether there is a difference in the reaction product due to the difference in the conditions of the specimen. In this case, in particular, as the basis for supporting the results of the uniaxial compression test, the mechanism is still unclear, but in general, Etrinjai, a mineral that is produced simultaneously with the cured product during the hydration reaction during solidification and is important for strength development. FIG. 2 shows the relationship between the blending ratio (wet weight percentage) and the diffraction intensity (cps) of ettringite.
この図２から解るように、本発明の実施例の方が、比較例よりもエントリジャイトが卓越し、強度の発現に寄与していることが解る。 As can be seen from FIG. 2, it can be seen that the example of the present invention is superior in entry gite than the comparative example and contributes to the development of strength.
更に、本発明の実施例と比較例を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍのモールドに収納された試料に、それぞれ５０ｇ、１００ｇ添加して、供試体を得、そのｐＨ値を測定した結果を、次の表２に示す。この表２から解るように、本発明の実施例の方が、低ｐＨ化を促進して、高アルカリ性の対象物であっても中和できることが解る。 Furthermore, the Example and Comparative Example of the present invention were added to a sample housed in a mold having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm, respectively, and 50 g and 100 g were added to obtain a test piece, and the pH value was measured. It shows in Table 2. As can be seen from Table 2, it can be seen that the examples of the present invention can neutralize even highly alkaline objects by promoting lowering of pH.
最後に、主成分であるフライアッシュの中にも、様々な重金属類が含まれているため、本発明の無毒化促進剤により、どの程度重金属類の溶出を抑制することができるかをためすため、種々のフライアッシュを試料（原粉Ａ乃至Ｃ）として、本発明に使用する上記表１に示す成分割合の無毒化促進剤を添加して、重金属類の溶出試験を行った。その結果を、次の表３に示す。 Finally, since various heavy metals are contained in the fly ash, which is the main component, the extent to which elution of heavy metals can be suppressed by the detoxification promoter of the present invention is tried. Therefore, various fly ash samples (raw powders A to C) were used, and the elution test for heavy metals was performed by adding the detoxification promoters having the component ratios shown in Table 1 used in the present invention. The results are shown in Table 3 below.
この表３から解るように、いずれの原粉に対しても、処理後は、これらの重金属類の溶出が殆ど見られないことが解る。 As can be seen from Table 3, for any of the raw powders, it is understood that the elution of these heavy metals is hardly observed after the treatment.
本発明は、多種多様な土壌の土質改善、具体的には、河川、湖沼、港湾などのヘドロ汚泥、また、硬質土、粘土、火山灰質土などの一般軟弱土の固化、無害化、再利用の促進に適用することができる。 The present invention improves soil quality of a wide variety of soils, specifically, sludge sludge in rivers, lakes, harbors, etc., and solid softened soil such as hard soil, clay, volcanic ash soil, detoxification, reuse Can be applied to promote.
Claims (16)
The soil, soil improvement and solidification stabilizer according to any one of claims 1 to 15, wherein the fly ash is a blend of either or both of coal ash and wood ash. Soil, soil quality improvement and solidifying agent.
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