JP2017165917A - 土質改良材 - Google Patents

Abstract

【課題】土砂災害現場における高含水土の固化除去や、建設現場等から排出される建設残土の処理に有用な土質改良材であって、周辺環境への負荷が小さく、かつ、速やかに高含水土を吸水固化できる土質改良材を提供すること。【解決手段】水を含むことにより軟化状態となった高含水土と物理的接触による吸水によって前記高含水土を固化して改良土とする土質改良材であって、吸水作用によって水を物理的に吸水する茶殻由来のセルロース粉末を主成分とした高含水土の土質改良材。前記茶殻由来のセルロース粉末が、茶殻を脱リグニン処理して得られるセルロース粉末であることを含む。【選択図】なし

Description

本発明は高含水土の土質改良材に関する。

近年、台風の大型化、爆弾低気圧、局地的な集中豪雨などにより、かつて無い甚大な浸水被害が発生している。
例えば、局地的な集中豪雨によって、大規模な土石流や土砂崩れが発生する事例がある。さらに、川の氾濫によって土手の崩壊、あるいは、道路へ大量の土砂の堆積等が生じ、甚大な土砂災害となる例がある。

このような土砂災害において発生する大量の土砂は、人の動線に堆積することにより被災地への救助隊の到達を阻み、速やかな人命救助活動や復旧活動の妨げとなる。

また、建設現場等から排出される建設残土は通常、水を多量に含むことから泥状ないし泥水状を呈し、強度が不十分であることから、その処理や運搬に非常に多大なコストが伴う。

そのような高含水土の土質改良材として、従来、水と反応して固化するセメント系、石灰系の材料が知られており、それらの材料を混合し、高含水土を化学的作用によって固化する土質改良材が知られている。

特開２０１２−０７２３０１号公報

しかしながら固化材に前記のセメント系、或いは石灰系のものを用いることによって得られた改良土はアルカリ性を呈してしまう。そのため、そのような固化材が混合された改良土を再利用した場合、周辺環境への負荷が大きくなるという課題がある。

さらに、前述したような土砂災害現場における高含水土の固化や除去、運搬は人命救助の観点から一刻も早く実施される必要があるが、従来のセメント系や石灰系固化材では、固化に相当な時間を要し、迅速な土質改良という面で課題があった。

従って、周辺環境への負荷が小さく、かつ、速やかに高含水土を吸水固化できる土質改良材が求められている。

本発明は高含水土の土質改良材であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
すなわち、水を含むことにより軟化状態となった高含水土と物理的接触による吸水によって前記高含水土を固化して改良土とする土質改良材であって、
吸水作用によって水を物理的に吸水する茶殻由来のセルロース粉末を主成分とした高含水土の土質改良材である。

さらに、本発明の他の構成の一つとして、前記茶殻由来のセルロース粉末が、茶殻を脱リグニン処理して得られるセルロース粉末であることを含む。

さらに本発明の他の構成の一つとして、前記脱リグニン処理は、アルカリ処理や、漂白処理による化学的処理であることも含む。前記、アルカリ処理と漂白処理はそれぞれ単独で行っても良いし、併用されていてもよい。

本発明によれば、周辺環境への負荷が小さく、かつ、速やかに高含水土を吸水固化できる土質改良材を提供することができる。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。

本発明の高含水土の土質改良材は、水を含むことにより軟化状態となった高含水土と物理的接触による吸水によって前記高含水土を固化して改良土とする土質改良材であって、
吸水作用によって水を物理的に吸水する茶殻由来のセルロース粉末を主成分とした高含水土の土質改良材である。

ここで、「物理的作用による吸水」とは、セメント系の固化材混合方法における化学的作用のように、水和反応等によって高含水土を固化するのとは異なり、固体物質がその内部の空隙中に水を吸収する現象、すなわち吸水等に例示されるように化学反応を伴わない現象を指す。

本発明でいう茶殻は、水を用いて原料茶葉から茶系飲料を抽出した抽出残渣である。このような茶殻は、例えばペットボトルなどの容器入りの各種茶系飲料の工場などにおいて大量に発生するものである。このような茶殻に含まれる繊維質をセルロース粉末として再利用することで、省資源化することができる。
茶系飲料には、狭義の茶（茶樹由来）及び広義の茶（穀物茶やハーブ茶等）が含まれる
。狭義の茶には、発酵茶、半発酵茶及び不発酵茶が含まれ、例えば、緑茶、烏龍茶、紅茶
等が挙げられる。広義の茶の原料には、薬用植物又はハーブ類が含まれ、例えば、ペパー
ミント、レモンバーム、レモングラス、カモミール、ホワイトホアハウンド、グアバ、ウ
コン、バナバ、ミモサ、ケブラッチョ、バンビア、アカシア、チェストナット、タラ、ミ
ラボラム、スマック、サイプレス、サンダルウッド、ゼラニウム、ベルガモット、マージ
ョラム、ユーカリ、ラベンダー、ローズマリー、ハイビスカス、クローブ、ベニバナ、ア
イ、サフラン、アカネ、クチナシ、キハダ、クワ、ケルメス等が挙げられる。
本実施形態に係る茶殻は、１種類の飲料由来のものでもよいし、複数種の異なる飲料由
来のものでもよい。
原料茶葉は、上述の茶の有効成分を含む茶樹組織を広く意味し、茎茶、棒茶等を含み得
るものであって、「葉」に限定されない。

この土質改良材では、セルロース粉末により高含水土を吸水固化する作用が得られ、また、茶殻由来のセルロース粉末は、一般的な吸水剤である吸水性ポリマーと比較して生分解性に優れる。さらに、本発明によると、高含水土の土質改良は物理的な吸着を行う茶殻由来セルロースによって行われることから、改良土のｐＨを大きく変える要因がない。このため、環境汚染の虞がない。

この構成では、通常廃棄物として処理される茶殻のリサイクルによりセルロース粉末を得ることができるため、省資源化が可能である。また、茶殻に含まれるポリフェノール（カテキン類、フラボノイド類）により、高含水土を消臭、殺菌、及び抗菌することも可能である。

本発明の茶殻を主成分とする土質改良材は、具体的には、茶殻を脱リグニン処理して得られるセルロース粉末であることが好ましい。
茶葉等、高等植物の細胞は硬い細胞壁に囲まれており、個々の細胞は中葉を介して互いに接着して組織を形成している。
細胞壁は、一次壁と二次壁で構成されており、セルロースを主成分とするミクロフィリブルと、これをヘミセルロース、ペクチン質からなるマトリックス多糖およびリグニンが取り囲んでいる構造となっている。
したがって、茶殻に脱リグニン処理を施すことにより、上記細胞壁の構造が崩れ、吸水特性と生分解性にすぐれたセルロースを主成分とする粉末を得ることができる。

脱リグニン処理としては、後述するアルカリ処理及び／又は漂白処理による化学的処理を用いることが好ましい。
茶殻をアルカリ処理することにより、茶殻からリグニン成分を効率的に除去することができ、除去後の繊維の吸水性を著しく向上させることができる。このアルカリ処理には、例えば、水酸化ナトリウムを用いることができる。アルカリ処理した茶殻に対しては、中和処理を行ってもよい。この中和処理には、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸あるいは有機酸を用いることができる。

また、脱リグニン処理として漂白処理を行うことが好ましい。漂白処理には、例えば、過酸化水素や亜塩素酸ナトリウムを用いることができる。このような強い酸化剤による漂白処理では、漂白作用のみならずセルロース繊維が微細化（解繊）される作用も得られる。このため、漂白処理を行うことによって茶殻由来セルロースの微粉末が得られやすくなる。
なお、この漂白処理は、多段階で行うことができる。また、漂白処理を行った茶殻に対して還元処理を施しても良い。還元処理には、例えば、亜硫酸ナトリウムを用いることができる。

上記の処理工程を経た茶殻の乾燥を行う。茶殻の乾燥には、例えば、一般的なオーブンなどを用いることができる。必要に応じて乾燥させた茶殻を更に微粉砕する。これにより、セルロース粉末が得られる。

茶殻の粉砕としては、公知の湿式粉砕機や乾式粉砕機を用い粉砕することが可能であり、必要に応じて篩等を用いて分級することが可能である。また、茶殻の粉末化のタイミングは任意であり、前記の脱リグニン処理の前であっても、後であっても良い。

上記した処理工程により、充分に乾燥した所定の粒径のセルロース粉末が得られる。このセルロース粉末によれば、含水土の吸水固化を迅速に行うことができる。

［土質改良材の概要］
本発明の一実施形態に係る土質改良材は、茶殻セルロース粉末を主成分として含有する。土質改良材は、高含水土に直接散布される。高含水土に散布された土質改良材は、高含水土の吸水固化を行う。前記主成分とは、土質改良材中の茶殻由来セルロース粉末が５０重量％以上含むことを表す。例えば、上記実施形態に係る土質改良材は、茶殻由来のセルロース粉末のみにより構成されているが、適宜他の成分を含有していても良い。他の成分としては、茶殻由来セルロース以外の他の成分や、残存水分等を挙げることができる。

本発明において改良される高含水土としては、水分を含むことにより軟化状態となった土壌であれば特に限定されず、雨水等の影響で軟化状態を示すようになった高含水土としてもよく、河川、海底の掘削土のように、水を含み軟化状態で得られる高含水土、更には掘削工事で発生する泥土であってもよい。

高含水土は、前述したように水分を多く含む土壌であり、その性状は土壌の性質によって様々であるため、土質改良材の散布量あるいは散布方法については改良対象となる高含水土によって、或いは改良土の用途に応じて都度設定すればよい。

[その他の実施形態]
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上記の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えうることはもちろんである。

Claims (3)

1. 水を含むことにより軟化状態となった高含水土と物理的接触による吸水によって前記高含水土を固化して改良土とする土質改良材であって、
   吸水作用によって水を物理的に吸水する茶殻由来のセルロース粉末を主成分とした高含水土の土質改良材。
2. 前記茶殻由来のセルロース粉末が、茶殻を脱リグニン処理して得られるセルロース粉末であることを特徴とする請求項１に記載の高含水土の土質改良材。
3. 前記脱リグニン処理は、アルカリ処理及び／又は漂白処理による化学的処理であることを特徴とする請求項２に記載の高含水土の土質改良材。