JP2005337747A - 混合土用ベントナイトとそれを用いたベントナイト混合土の判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベントナイト混合土の土砂とベントナイトとの混合度合いを簡易にかつ迅速に現場で特別な装置を用いることなく判別することを目的とするもので、そのためのベントナイトを提供する。
【解決手段】全量又はその一部を食用色素、塗料、顔料、染料のいずれかで着色したものであるか、あるいは発光性又は蛍光性を有する天然鉱物を含有するものである、土砂との混合度合いの判別ができるベントナイト混合土用のベントナイト。
【選択図】なし

Description

本発明は、土砂とベントナイトを混合したベントナイト混合土に関し、詳しくは、廃棄物処分場や農業用灌漑池などの造成における土質止水層として用いられる、現地発生土とベントナイトを混合した止水性構造土中のベントナイトの混合度合いを判別できるベントナイトに関するものである。

産業廃棄物処分場、有害物質汚染土壌地などの有害物質の浸出防止や農業用灌漑池造成等の遮水工法では、現地の土砂（土壌）とベントナイトを混合することで止水性を向上させたベントナイト混合土をつくり、これらを層状につき固めるなどの造成作業を行って、止水層を設ける工法が知られている。現地発生土などにベントナイトを混入して用いる際の重要な点は、施工全域において現場発生土とベントナイトとが目的の割合で均一に混合されていなければならない点であり、混合機で攪拌、混合されて作製されるベントナイト混合土は、止水層の造成完了の前段階で均一に混合されていることが望まれる。その止水層の良否は、ベントナイト混合土の品質に左右され、特に重要であるのは両者を混合する場合に土砂とベントナイトの混合の度合いを均一に保つことである。

しかし、従来から均一に混合されているか否かは、混合土の外観から判断することは非常に困難であり、この問題を解決する目的で、ベントナイト混合土の作製時や造成作業後の止水層から採取した複数の試料などについて、メチレンブルー吸着量測定を代表とするベントナイト含有量の測定を行い、その値から総合的な判断を行っている。それは、日本ベントナイト工業会が定めるベントナイトのメチレンブルー吸着量測定方法（ＪＢＡＳ−１０７−９１）に準拠するものであり、従来から広く用いられている。
そのほか、この方法の改良法として、現地発生土の性状に左右されない方法等（例えば、特許文献１、特許文献２参照）が提案されている。
また、ベントナイト混合土の品質管理方法として、還元条件で紫外線照射により蛍光を発生し、酸化条件で蛍光を発生しない検査溶液を混合土に被着させ、紫外線を照射し、蛍光の発生状況により混合状態を知る技術（例えば、特許文献３参照）が示されている。
しかし、これらの方法は、いずれも特別の測定装置が必要であり、測定時の温度や現地発生土の影響を受けやすく管理が困難であり、短時間で迅速かつ正確に、なお且つ混合土を製造する場所でその混合度合いを判別することは、これまで提案されている方法では容易ではなかった。

特開平１１−６４２０６号公報 特開２００１−４６１９号公報 特開平９−３１８５４３号公報

本発明は、ベントナイト混合土の品質管理において、重要な事項である土砂とベントナイトとの混合度合い（状態）を簡易にかつ迅速に現場で特別な装置を用いることなく判定し、均一混合を確認しようとするものである。すなわち、混合土中のベントナイトの分散状態を土砂との色彩色差によって知るようにすることを目的とするものであり、そのための、ベントナイトを提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題に鑑み検討した結果、ベントナイト混合土用のベントナイトそのものに識別性を付与するのが良いとの知見を得た。
すなわち、本発明は
（１）全量又はその一部を食用色素、塗料、顔料、染料のいずれかで着色したものである、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト、
（２）食用色素、塗料、顔料、染料のいずれかで着色したベントナイト造粒体を含有する、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト、
（３）発光性又は蛍光性を有する天然鉱物を含有する、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト、
（４）食用色素、塗料、顔料、染料のいずれか１つを直接含有するか、またはこれを有する造粒体を含有し、土砂とベントナイトを混合した際、混合土に着色を行うもので、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト、および、
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項記載のベントナイトと土砂とを混合し、その混合土のベントナイト分散度合いを判別する混合土の判別方法、
を提供するものである。

本発明の混合土用ベントナイトは、その混合土の混合度合いを複雑な装置・計器類を必要とせず、また難しい操作もなく容易に短時間で判別することができる。また、適用される現地発生土には限定がなく、判別が土砂の性状に左右されることもない。
そして、混合土作製時からベントナイトの混合度合いを把握でき、作業現場でのより良いベントナイト混合土の継続的な供給を可能とするものである。また、止水層を造成する前段階までにベントナイト混合土の良否を見極められる利点から、再造成の作業を軽減すると同時に、造成後においても、止水層の品質管理にその利便性を発揮するものである。

本発明において、混合土のベントナイトは止水性能を有するものであればどのようなものでもよく、例えば、粒径２０ｍｍ〜０．６ｍｍ、さらに好ましくは１０〜１．６ｍｍの市販の粒状ベントナイトがあるが、粉状のベントナイトも適用することができる。ベントナイトの混合量は特に限定されるものではないが、２５質量％以下であることが好ましく、特に３質量％〜２０質量％の範囲が特に好ましい。
本発明において、ベントナイトと混合される土砂（土壌）は限定されるのもではなく、例えば、産業廃棄物処分場や農業用灌漑池及びゴルフ場などの修景池等の造成現場の現地発生の土砂である。必要ならば、他の場所の余剰土砂を搬送して来たものでも良い。造成現場でベントナイト混合土を作製する場合、その現場で、または隣接する試験室などで迅速かつ信頼性高くベントナイト混合土中のベントナイト混合度合いを判別でき、造成前段階でベントナイト混合土の均一性を管理することが容易にでき、構造体としたベントナイト混合土の信頼性を高めることが必要である。

本発明の混合土用ベントナイトは、それ自体が着色されたものであり指標物となる。着色は、混合されるベントナイトの全量またはその一部に施されている。着色されたベントナイトの量は適宜設定できるが、識別の観点から３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上である。
また、本発明の混合土用のベントナイトは、指標物となる着色されたベントナイト造粒体を含有するものであってもよい。指標物となる着色されたベントナイト造粒体は、混合用ベントナイト中０．５質量％〜２０質量％、好ましくは５質量％〜１５質量％含まれる。
さらに、本発明の混合土用のベントナイトは、指標物となる発光性または蛍光性を有する天然鉱物を含有するものであってもよい。このような天然鉱物の混入量は、前記と同様混合用ベントナイト中０．５質量％〜１０質量％、好ましくは３質量％〜８質量％含まれる。
さらにまた、本発明の混合土用のベントナイトは、混合の際混合土自体を着色する機能を有する着色材をそのまま含有するか、またはそれを有する造粒体を含有するものであってもよい。

上述の着色に利用する材料には、食用色素、塗料、顔料、染料のいずれの適用も可能であるが、着色性が良く、添加量が少なくて済むなどの点から、食用色素が好ましい。その適用量はベントナイトあるいは造粒体に対して０．０２〜５質量％、好ましくは０．０５〜３質量％であり、噴霧、混練、浸漬等の手段で適用する。
指標物となるものの着色材料には、先の食用色素と同様の効果が、例えば蛍光塗料、蓄光塗料、夜光塗料を指標物に対し０．５〜５質量％程度用いることでも得られる。蛍光・蓄光・夜光塗料の代わりに同様の効果を有する合成樹脂塗料を使用することもできる。

ベントナイトに混合する着色ベントナイト造粒体について説明する。造粒体としては、土砂とベントナイトとの混合作業時に、その分散性がベントナイトの分散性と同等であることが望ましく、また、造成作業後の止水性の維持などの観点から、混合を目的とするベントナイトと同じものを使うのが最も好ましい。しかし、ベントナイトの他、石英、長石などの現地で得られる土砂及び混合土に用いるベントナイトに含まれるのと同じ天然鉱物例えば、石英、長石、カオリン等の適応が可能であり、これらの鉱物とベントナイトを含む造粒体とすることもできる。
このような着色造粒体は、破砕造粒法、転動造粒法、押出し造粒法、圧縮造粒法等で調製し、造粒体調製時または調製後着色材で着色する。

また、前記の造粒体と同様の指標物として、発光性または蛍光性を有する天然鉱物を適応することができるが、その例としては、マイカ、カルサイト、蛍石などを挙げることができる。これらの天然鉱物は、ベントナイトと同様の分散性を示し、造成後の止水性についてもベントナイトのもつ止水性能を妨げるものではない。
これら天然鉱物は、粉体から粒状までの適応が可能であるが、分散性を保ちながら、その識別をより容易にすることから、粒径０．１〜８ｍｍ、好ましくは０．３〜６ｍｍ、さらには０．５〜５ｍｍが最も好ましい。
これら発光性または蛍光性を有する鉱物を採用した時には、混合度合いの判別時に簡単な投光照明装置や紫外線照射装置を用いた方が判別を容易にする場合がある。

土砂とベントナイトを混合した際に、混合土へ色が伸展し、混合土が着色されるのが、識別の容易性から好ましいことである。そこで、混合土への着色を行う目的で、顔料、染料、塗料、食用色素などの着色成分を付与させる場合、それらを直接ベントナイトと混和することも可能である。しかし、土砂とベントナイト混合時着色までに必要な混合時間の短縮、混合土中でのベントナイトの分散能との同等性、着色性の向上の観点から、予めベントナイトや澱粉、デキストリン、パルプなどを主材とした大きさ０．２〜５ｍｍの造粒体に含有させた後、ベントナイトと混和することが好ましい。
このような指標物及び着色性を有した造粒体のベントナイトヘの含有量は、混合土へのベントナイト混合量や識別の容易さによって自由に変えることができるが、ベントナイトの止水性を考慮した場合、混合土に用いるベントナイトに対し０．５〜１０質量％、好ましくは２〜５質量％添加する。

本発明のベントナイトを混合した混合土は、特別な装置や計器類を必要とせず、また難しい操作もなく、その混合度合いを容易に判別することができ、個人誤差の発生も少ない。
また、短時間で判別が可能で、判別試料の量の多少に問題はなく、判別試験回数も適宜設定することができ、混合土作製時でも造成後のどの時点においても判別することができる。また、用いられる現場発生土にも限定は無く、実際に礫の混入や性状の変動があっても判別にはほとんど影響を及ぼさない。

以下、本発明を比較例と共に実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

目視による色彩色差の判別例
次に記載の方法によって５個の試料、すなわち混合土に用いた土砂のみおよびべンナイト混合土を作製した。
（１）土砂のみ（比較試料例）
近隣より採取した土砂（一般土壌に分類され、土色はこげ茶色である）のみ
（２）土砂とベントナイトから成る混合土（比較試料例）
上記１に記載の近隣より採取した土砂２００ｇとベントナイト（商品名：クニゲルＶ１、クニミネ工業（株）製）１０ｇをハンドミキサーを用いて均一に混合した。
（３）土砂と全量を着色したベントナイトから成る混合土
ベントナイト（商品名：クニゲルＶ１、クニミネ工業（株）製）１０ｇに０．０５ｇの食用色素(食用黄色４号・青色１号)を添加しみどり色に着色したものと、上記１に記載されたと同様の土砂２００ｇとを上記と同様の手段で均一に混合した。
（４）土砂と指標物として着色ベントナイト造粒体を含有するベントナイトから成る混合土
ベントナイト（商品名：クニゲルＶ１、クニミネ工業（株）製）１０ｇに澱粉０．５ｇを加え湿式で転動造粒し、０．５〜２．０ｍｍの粒状体を作成し、これに市販の蛍光性合成樹脂塗料（商品名：ニッペ蛍光スプレー、ニッペホームプロダクツ（株）製、ピンク色）を噴霧して着色した。この着色した造粒体１ｇとベントナイト（商品名：クニゲルＶ１、クニミネ工業（株）製）９ｇを混和した。得られたこの混和物１０ｇを上記１に記載されたと同様の土砂２００ｇとを均一に混合した。
（５）土砂と指標物としてマイカ粉体を含有するベントナイトから成る混合土
市販のマイカ粉体（商品名：M−６０H、（株）レプコ製）０．５ｇとベントナイト（商品名：クニゲルＶ１、クニミネ工業（株）製）１０ｇを混和し、この混和物を上記１に記載と同様の土砂２００ｇと均一に混合した。

前記５個の試料を、それぞれ透明なシャーレに同量（約２０ｇ）入れたものを各々３個、計１５個作成した。この試験の主旨を告げずに、シャッフルしたシャーレ１５個を渡し、これらを５種類に区分するように依頼した。この試験を５人に対して行った。
得られた結果を次の表１にまとめて示した。

上記の結果より、５人揃って３個を正しく区分ができたのは、本発明に基づいたベントナイトを使用したベントナイト混合土（３）、（４）、（５）のみであった。このことより、本発明のベントナイトを用いた混合土は、目視という簡易的な方法によって、ベントナイトの分散存在の有無を確認できるものであるとういことが分かった。

計器による色彩色差の判別例
実施例１に示した各試料（１）〜（５）について、色彩色差計（商品名：ＣＲ−４００、
コニカミノルタ（株）製）を用いることで、Ｌ*a*b*表色系による比較試験を行った。
結果を次の表２にまとめて示した。

１．上記表において、試料（２）〜（５）の数値は、試料（１）を基準色とした時の測定値の差で示した。
２．Ｌ* は明度を表し、＋が明るく、−が暗くなったことを示している。
ａ* 、ｂ* は、色度を表し、数値変動は次のことを示している。
ａ* が＋赤色方向へ、−緑色方向へ変化している。
ｂ* が＋黄色方向へ、−青色方向へ変化している。

その結果、本発明に基づいたベントナイトを使用したベントナイト混合土（３）は緑色・青色方向へ、（４）は赤色方向へ、（５）は光沢性のあるマイカを使用することで混合土を明るくする方向へと、それぞれ目的とした色に混合土を変化させていることがわかる。本発明のベントナイトを使用した混合土は、色が変化していることを計器による測定でも確認でき、本発明のベントナイトを使用すれば、混合土中のベントナイトの分散状態を判別できることを裏寸けるものであった。

ベントナイト混合度合いの判別例
着色成分（食用黄色４号・青色１号）を含ませたベントナイト造粒体（粒径約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、）１５ｇを指標物として含有するベントナイト（商品名、クニゲルV２、クニミネ工業（株）製）の混和物２００ｇを用いた。これと実施例１に記載した土砂４０００ｇとをアイリッヒミキサー（ＲＶＯ２型・日本アイリッヒ（株）製）にて混合を行い、混合開始から３０、６０、１２０秒後にそれぞれ採取した試料を用い、以下の方法で評価試験を行うことで本発明ベントナイトの混合土中でのベントナイトの混合度合いを調べた。

混合度合いの評価試験方法
１）各採取試料をシャーレに同量（約２５ｇ）ずつ入れ、この試験の主旨を知らない１０人に目視にて試料中の指標物の分散状態から混合度合い（試料の分散性）の優劣の判断を依頼した。判別は、混合度合いの１番良いと思われるものを１番とし、順番付けの形式で行った。
２）各採取試料を同量ずつ入れたシャーレを図２に示すように面積が均等になるように４分割（Ａ〜Ｄ）し、その各区分中にある指標物を目視により、カウントした。
３）上記２）にて４分割した各区分のベントナイト含有量をメチレンブルー吸着量測定法により測定した。

得られた結果を下記の表３にまとめて示した。また、図１にシャーレ中の指標物の状態を記録した模式図を、図２にシャーレの４分割を示す区分図を示した。
表に示された結果をみると、人の目視による混合状態の判別と、機器によるベントナイト含有量の分布の関係は、ほぼ合致することが明らかになった。このことより、本発明のベントナイトは、人の目視といった迅速かつ簡易的な方法にて、混合土中のベントナイトの混合度合いを判別できるものであることがわかった。

評価試験で用いたシャーレ中の指標物の分布状態を示した模式図であり、（ａ）は３０秒後、（ｂ）は６０秒後、（ｃ）は１２０秒後のものである。 シャーレの４分割を示す区分図である。

Claims (5)

1. 全量又はその一部を食用色素、塗料、顔料、染料のいずれかで着色したものである、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト。
2. 食用色素、塗料、顔料、染料のいずれかで着色したベントナイト造粒体を含有する、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト。
3. 発光性又は蛍光性を有する天然鉱物を含有する、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト。
4. 食用色素、塗料、顔料、染料のいずれか１つを直接含有するか、またはこれを有する造粒体を含有し、土砂とベントナイトを混合した際、混合土に着色を行うもので、土砂との混合度合いの判別ができることを特徴とするベントナイト混合土用のベントナイト。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のベントナイトと土砂とを混合し、その混合土のベントナイト分散度合いを判別する混合土の判別方法。
   

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