JP2016175966A - 中性固化材及び固化処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の中性固化材は、無機質粉末組成物100質量部に対して、瓦を1〜12質量部含む。この範囲にすることによって、より改良土の初期強度を高めることができ、かつ砒素の不溶化が可能である。
また、本発明の中性固化材は、前記瓦のBET比表面積が0.3〜3.0 m2/gであることが好ましい。この範囲にすることによって、更に改良土の初期強度を高めることができ、かつ砒素の不溶化が可能である。
また、本発明の中性固化材は、前記瓦のSiO2含有量が60〜70質量%、Al2O3含有量が18〜25質量%、Fe2O3含有量が2〜7質量%、CaO含有量が0.1〜3.0質量%、ほう素含有量が0.1〜60mg/kgであることが好ましい。
また、本発明は、前記中性固化材を、土壌1m3に対して20〜200kg/m3添加し混合する、固化処理方法を提供する。この固化処理方法によれば、改良土の初期強度を高めることができ、かつ砒素の不溶化が可能である。
また、本発明の固化処理方法は、前記土壌の砒素含有量が0.1〜100mg/kgである砒素汚染土壌であることが好ましい。
本発明の中性固化材は、軽焼酸化マグネシウム15〜55質量%、硫酸アルミニウム35〜80質量%(無水物換算)及び硫酸第一鉄3〜20質量%(無水物換算)からなる無機質粉末組成物と、瓦とを含む。
ここで軽焼酸化マグネシウムとは、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)やマグネサイト鉱石(MgCO3)を600〜900℃の低温で焼成することで得られる酸化マグネシウムを意味する。
軽焼酸化マグネシウムの含有量が15質量%未満では強度発現性が低下するため好ましくない。また、軽焼酸化マグネシウムの含有量が55質量%を超えると処理土のpHが8.6を上回り、地下水等の周辺環境がアルカリ性になるので好ましくない。
硫酸第一鉄の含有量が3質量%未満では砒素の不溶化が困難になるため好ましくない。また、硫酸第一鉄の含有量が20質量%を超えると強度発現性が低下するので好ましくない。 無機質粉末組成物は、軽焼酸化マグネシウム、硫酸アルミニウム及び硫酸第一鉄の他に、石膏、石灰石粉、炭酸カルシウム等を少量含んでも良い。
また、CaO含有率は2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が特に好ましい。CaO含有率が3質量%を超えると、処理土の周辺環境(地下水等)のpHがアルカリ性になる恐れがあり、または不溶化性能が低下する恐れがあるため好ましくない。
瓦のBET比表面積は0.3〜3.0m2/gが好ましく、0.4〜2.5m2/gがより好ましく、0.5〜2.0m2/gがさらに好ましく、0.6〜1.5m2/gが特に好ましい。0.3m2/g未満であれば強度発現効果が低下であり、3.0m2/gを超えると、コストアップやスラリーでの施工性が低下を招くため好ましくない。
また、Al2O3含有量は18〜25質量%が好ましく、19〜24質量%がより好ましく、20〜23質量%がさらに好ましい。18質量%未満であれば強度発現性の面で好ましくなく、25質量%を超えると強度発現性や砒素等の不溶化の面で好ましくない。
また、Fe2O3含有量が2〜7質量%が好ましく、3〜6質量%がより好ましく、4〜5質量%がさらに好ましい。2質量%以下であれば瓦の純度が強度発現性や砒素等の不溶化の面で好ましく、7質量%を超えると不純物等の混入が多くなり、強度発現性や砒素等の不溶化の面で好ましくない。
また、ほう素含有量は0.1〜60mg/kgが好ましく、0.2〜40mg/kgがより好ましく、0.3〜20mg/kgがさらに好ましく、0.4〜10mg/kgが特に好ましい。0.1mg/mg未満であれば入手困難であることやコストアップになるため好ましくない。60mg/kgを超えるとほう素の溶出量が土壌溶出量基準を超過する恐れがあるため好ましくない。
本発明の固化処理方法によって地盤改良する土は、砒素の溶出量が0.011〜0.50mg/Lである汚染土壌が好ましく、0.011〜0.40mg/Lがより好ましく、0.011〜0.35mg/Lがさらに好ましく、0.011〜0.30mg/Lが特に好ましい。
なお、中性固化材の添加量は、事前の室内配合試験の結果および/又は現地混合機を使用した配合試験の結果によって決定するのが好ましい。
本発明では、宇部マテリアルズ(株)製の軽焼酸化マグネシウムを用い、硫酸アルミニウムは大明化学工業(株)製(商品名:硫酸アルミニウム、14水和物)を、硫酸第一鉄はチタン工業(株)製(商品名:硫酸第一鉄、7水和物)を使用した。また、多孔質材料として、愛知県陶器瓦工業組合製の廃瓦(商品名:特殊シャモット、0.5mmアンダー品、BET比表面積0.76m2/g)、宇部興産(株)製のゼオライト(ウベゼオライト)、クニミネ工業製のベントナイト(クニゲルFs)を使用した。
使用した軽焼酸化マグネシウムの化学組成を表1に示す。軽焼酸化マグネシウムの化学組成は、JIS M 8853:1998「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」に準拠して測定した。なお、表中の単位は質量%である。
[酸化マグネシウムのブレーン比表面積]
使用した軽焼酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定した。その結果を表2に示す。
[軽焼酸化マグネシウムのBET比表面積]
前記軽焼酸化マグネシウムのBET比表面積は、高精度ガス吸着装置(日本ベル社製、BELSORP−mini)を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。その結果を表2に示す。
[軽焼酸化マグネシウムの密度]
使用した軽焼酸化マグネシウムの密度は、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に従い、ルシャテリエフラスコを用いて測定した。その結果を表2に示す。
[多孔質材料の化学組成]
使用した多孔質材料の化学組成を表3に示す。多孔質材料の化学組成は、JIS M 8853:1998「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」に準拠して測定した。なお、ほう素の含有量測定では、環境庁告示19号に準拠して試料を調製し、測定はJIS K0102−47.3に準拠して行った。
[廃瓦に含まれる化合物の同定]
粉末X線回折(RINT−2500、リガク社製)を用いて廃瓦に含まれる化合物を同定した結果を図1に示す。図1に示すように、廃瓦に含まれる主な化合物としては石英とムライトであることが確認された。粘土原料にはカオリナイト、雲母鉱物、石英などから構成されるが、粘土瓦の製造において高温焼成したときにムライトが生成し、石英は融点が高いため残存していると推察できる。その高温焼成・冷却工程において、瓦内部に空隙が生じ、多孔質性を有するものと考えられる。
本発明では、山口県で採取した土を供した。試料土の性状を表4に示す。含水比はJIS A 1203「土の含水比試験方法」に準拠して測定した。湿潤密度は、直径5cm、高さ10cmの型枠に試料土を充填し、充填された試料土の質量と型枠の容積から求めた。また、pHは環境庁告示18号法の検液を用いて測定し、粒度はJIS A 1204「土の粒度試験方法」に準拠して測定した。
珪砂(63質量%、宇部サンド工業製)とカオリナイト(37質量%、カナヤ興産製)を事前に混合した後、砒酸水素二ナトリウム七水和物(Na2HAsO4・7H2O、和光純薬工業(株)製)水溶液を所定量添加し、ソイルミキサーで低速で2.5分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、さらに低速で2.5分間練り混ぜた後、ポリエチレン袋で密封した状態で1日間養生することにより模擬汚染土壌を作製した。
作製した模擬汚染土の性状を表5に示す。含水比はJIS A 1203「土の含水比試験方法」に準拠して測定した。湿潤密度は、直径5cm、高さ10cmの型枠に試料土を充填し、充填された試料土の質量と型枠の容積から求めた。また、pHは環境庁告示18号法の検液を用いて測定し、粒度はJIS A 1204「土の粒度試験方法」に準拠して測定した。砒素含有量および溶出量は、環境庁告示19号法および環境庁告示18号法にて試料を調製し、測定はJIS K 0102「工場排水試験方法」に準拠して行った。
[一軸圧縮強さ]
各種中性固化材を前記試料土に60kg/m3添加し、ソイルミキサーにて低速で1.5分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、さらに低速で1.5分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土は、φ5×10cmのモールドに3層に分けて充填し円柱供試体を作製し、20℃で材齢1日まで密封養生した後、JIS A 1216「土の一軸圧縮試験」に準拠して一軸圧縮強さを測定し、一軸圧縮強さとコーン指数の関係よりコーン指数を求めた。
一軸圧縮試験後の試験体を粗砕した後、環境庁告示18号法の検液を作製し、検液のpHはガラス電極式pHメーター(東亜ディーケーケー社製)にて測定した。
各種中性固化材を前記模擬汚染土に30kg/m3添加し、ソイルミキサーにて低速で1.5分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、さらに低速で1.5分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土は、ポリエチレン袋で密封した状態で、20℃、1日間養生した後、環境庁告示18号法に準拠して検液を作製した。その検液の重金属濃度をJIS K 0102「工場排水試験方法」に準拠して測定した。
3.試験結果
[固化処理土のコーン指数]
Claims (6)
- 軽焼酸化マグネシウム15〜55質量%、硫酸アルミニウム35〜80質量%及び硫酸第一鉄3〜20質量%からなる無機質粉末組成物と、瓦とを含むことを特徴とする中性固化材。
- 前記無機質粉末組成物100質量部に対して、瓦を1〜12質量部含む、請求項1記載の中性固化材。
- 前記瓦のBET比表面積が0.3〜3.0m2/gである、請求項1又は2記載の中性固化材。
- 前記瓦のSiO2含有量が60〜70質量%、Al2O3含有量が18〜25質量%、Fe2O3含有量が2〜7質量%、CaO含有量が0.1〜3.0質量%及びほう素含有量が0.1〜60mg/kgである、請求項1〜3の何れか1項記載の中性固化材。
- 請求項1〜請求項4記載の何れか1項記載の中性固化材を、土壌1m3に対して20〜200kg/m3添加し混合することを特徴とする固化処理方法。
- 前記土壌は砒素含有量が0.1〜100mg/kgの砒素汚染土壌である、請求項5記載の固化処理方法。
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