JP2018100313A - 土壌用改質材 - Google Patents
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Abstract
Description
土壌に用いられる固化材として、例えば、特許文献1には、(A)合成水溶性高分子と天然水溶性高分子との混合物が0.2〜10重量部、(B)無機物粉末および/または有機物粉末が0.2〜20重量部、および(C)無機系固化剤が10〜200重量部、からなる残土固化処理剤が記載されている。
また、特許文献2には、多糖類およびグルコン酸塩の少なくともいずれか一方と、マグネシウム含有物質を含むことを特徴とする土壌用改質材が記載されている。
さらに、特許文献3には、重金属等の溶出抑制効果等に優れた処理材として、金属硫酸塩および金属塩化物から選ばれる、少なくとも1種以上の水溶性塩類(A)100質量部に対し、下記(B1)〜(B3)の条件をすべて満たすマグネシア類(B)を、5〜50質量部含むことを特徴とする、重金属等処理材が記載されている。
(B1)炭酸マグネシウムおよび/または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、650〜1000℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類
(B2)1000℃における強熱減量率が、1.5〜12.0質量%であるマグネシア類
(B3)カルシウムの含有率が、CaO換算で3.0質量%以下であるマグネシア類
また、中性固化材は、強度発現性が低いため、十分な強度を得るためには、添加量を増やす必要がある。
そこで、本発明の目的は、添加量を過度に増やさなくても、土壌の強度(例えば、コーン指数)を十分に向上させ、かつ、フッ素や重金属等の有害物質等を不溶化させることができ、さらには、土壌のpHを、例えば、排水基準値である5.8〜8.6の範囲内に収めるなど、中性に近づけることができる土壌用改質材を提供することである。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。
[1](A)金属硫酸塩と金属塩化物のいずれか一方または両方からなる金属塩100質量部、(B)マグネシウム成分とカルシウム成分のいずれか一方または両方を主成分として含む固化不溶化材2〜55質量部、および、(C)増粘用材料0.01〜180質量部、を含むことを特徴とする土壌用改質材。
[2] 上記(B)固化不溶化材が、(B1)下記(1)〜(3)の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、(B2)下記(4)の条件を満たすカルシウム含有物、および、(B3)下記(5)の条件を満たすマグネシウムおよびカルシウム含有物、の中から選ばれる1種以上である前記[1]に記載の土壌用改質材。
(1)炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を主成分とする固形物を、650〜1000℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
(2)1000℃における強熱減量率が、1.5〜20質量%であるマグネシウム含有物
(3)カルシウムの含有率が、酸化物換算で3.0質量%以下であるマグネシウム含有物
(4)酸化カルシウムと水酸化カルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で70質量%以上であるカルシウム含有物
(5)マグネシウムの含有率が、酸化物換算で5〜35質量%であり、カルシウムの含有率が、酸化物換算で20〜50質量%であり、マグネシウムとカルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で50質量%以上である、マグネシウムおよびカルシウム含有物
[4] 上記土壌用改質材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末の中から選ばれる少なくとも1種以上からなる助材を含む前記[1]〜[3]のいずれかに記載の土壌用改質材。
[5] 土壌を含む処理対象物と、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の土壌用改質材を混合して、固化した混合物を得る土壌改質方法であって、上記固化した混合物の溶出検液のpHが、5.8〜8.6であることを特徴とする土壌改質方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられる(A)成分は、金属硫酸塩と金属塩化物のいずれか一方または両方からなる金属塩である。
(A)成分は、土壌に含まれる六価クロム、ヒ素、鉛、セレン等の重金属や、フッ素等の有害物質を不溶化するための成分である。
金属硫酸塩としては、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の硫酸鉄塩や、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウム等の硫酸アルミニウム塩等が挙げられる。なお、後述の半水石膏(助材の一例)は、ここでの金属硫酸塩の例に含まれないものとする。
金属塩化物の例としては、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の塩化鉄塩や、ポリ塩化アルミニウム等の塩化アルミニウム塩等が挙げられる。
本発明で用いられる(B)成分は、マグネシウム成分とカルシウム成分のいずれか一方または両方を主成分として含む固化不溶化材である。
ここで、「固化不溶化」とは、処理対象物である土壌を固化したり、土壌に含まれる六価クロム、ヒ素、鉛、セレン等の重金属や、フッ素等の有害物質を不溶化することをいう。
マグネシウム成分を主成分として含む固化不溶化材(マグネシウム成分が固化不溶化作用を有するもの)としては、例えば、酸化マグネシウム含有物、水酸化マグネシウム含有物等が挙げられる。酸化マグネシウム含有物の例としては、軽焼マグネシアや、軽焼マグネシアの部分水和物等が挙げられる。
カルシウム成分を主成分として含む固化不溶化材(カルシウム成分が固化不溶化作用を有するもの)としては、例えば、酸化カルシウム含有物、水酸化カルシウム含有物等が挙げられる。酸化カルシウム含有物の例としては、生石灰等が挙げられる。水酸化カルシウム含有物の例としては、消石灰等が挙げられる。
マグネシウム成分およびカルシウム成分を主成分として含む固化不溶化材(マグネシウム成分およびカルシウム成分が、各々、固化不溶化作用を有するもの)の例としては、軽焼ドロマイトや、軽焼ドロマイトの部分水和物等が挙げられる。
ここで、「主成分」とは、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、特に好ましくは90質量%以上の割合で当該成分が固化不溶化材中に含まれていることをいう。
(1)炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を主成分とする固形物を、650〜1000℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
(2)1000℃における強熱減量率が、1.5〜20質量%であるマグネシウム含有物
(3)カルシウムの含有率が、酸化物換算で3.0質量%以下であるマグネシウム含有物
(4)酸化カルシウムと水酸化カルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で70質量%以上であるカルシウム含有物
(5)マグネシウムの含有率が、酸化物換算で5〜35質量%であり、カルシウムの含有率が、酸化物換算で20〜50質量%であり、マグネシウムとカルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で50質量%以上である、マグネシウムおよびカルシウム含有物
この固化不溶化材(好ましい一例)の詳細は、特許第5757613号公報(上述の特許文献3)に記載されているとおりである。
本発明で用いられる増粘用材料としては、例えば、(C1)天然材料に由来する増粘多糖類、(C2)セルロース系増粘剤、(C3)ポリアクリル系増粘剤、および(C4)ポリエチレン系増粘剤の中から選ばれる1種以上が挙げられる。
中でも、固化した混合物のコーン指数をより大きくする観点から、上記(C1)成分、(C2)成分、および、(C3)成分の中から選ばれる1種以上が好ましい。
天然材料に由来する増粘多糖類((C1)成分)としては、例えば、グアガム、キサンタンガム、デュータンガム、ウェランガム、カラギナン、ローカストビーンガム、タラガム、ペクチン、ジェランガム、アルギン酸ナトリウム及びこれらの誘導体(例えば、カチオン化グアガム)等が挙げられる。中でも、固化した混合物のコーン指数をより大きくする観点から、グアガムが好ましい。
セルロース系増粘剤((C2)成分)としては、例えば、セルロース、メチルセルロース及びこれらの誘導体(例えば、カルボキシメチルセルロース)等が挙げられる。中でも、固化した混合物のコーン指数をより大きくする観点から、メチルセルロースが好ましい。
ポリアクリル系増粘剤((C3)成分)としては、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩(例えば、ポリアクリル酸ナトリウム)等が挙げられる。中でも、固化した混合物のコーン指数をより大きくする観点から、ポリアクリルアミドが好ましい。
ポリエチレン系増粘剤((C4)成分)としては、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等が挙げられる。
助材の例としては、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、砕石微粉末等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの助材の例の詳細は、特許第5757613号公報(上述の特許文献3)に記載されているとおりである。
助材の量は、助材の種類やその目的によっても異なるが、通常、上述の金属塩100質量部当たり、好ましくは800質量部以下、より好ましくは700質量部、特に好ましくは600質量部以下である。
土壌を含む処理対象物としては、例えば、建設汚泥、軟弱土壌、掘削土等が挙げられる。
上記処理対象物1m3当たりの土壌用改質材の添加量は、好ましくは20〜300kg、より好ましくは30〜250kg、さらに好ましくは40〜170kg、特に好ましくは50〜220kgである。該添加量が20kg以上であると、固化した混合物のコーン指数をより大きくすることができる。該添加量が300kg以下であると、処理コストの過度な増大を避けることができる。
土壌用改質材と、土壌を含む処理対象物の混合方法は、特に限定されるものではなく、該処理対象物に上述した(A)〜(C)成分を同時に添加し混合してもよく、あるいは、別々に添加し混合してもよい。また、予め調製した土壌用改質材を処理対象物に添加し混合してもよい。
なお、コーン指数が300kN/m2以上である固化した混合物は、十分な強度を有することから、盛土用材料や埋立用材料として好適に使用できる。また、この場合、処理済みの泥土の運搬が容易となる。
なお、上記溶出検液のpHは、「JGS 0211−2009(土懸濁液のpH試験方法)」に準拠して、測定することができる。
ここで、フッ素の土壌溶出量は、環境省告示第46号に準拠してフッ素の溶出試験を行うことで、測定することができる。
[使用材料]
(1)土壌;粘性土、湿潤密度:1.71g/cm3、自然含水比(自然状態における土の含水量):52.3%、pH(「JGS 0211−2009(土懸濁液のpH試験方法)」に準拠して得た値):8.1
(2)成分A1(硫酸第一鉄);富士チタン工業社製、硫酸第一鉄1水塩
(3)成分A2(硫酸アルミニウム);大明化学工業社製、粉末硫酸アルミニウム
(4)成分A3(ポリ塩化アルミニウム);ラサ工業社製
(5)成分B1(酸化マグネシウム);太平洋セメント社製
(6)成分B2(生石灰);山陽太平洋ライム社製、商品名「生石灰0〜5mm」を粉砕したもの
(7)成分B3(消石灰);奥多摩工業社製、1号
(8)メチルセルロースA;CP Kelco社製、商品名「CEKOL10000」
(9)メチルセルロースB;CP Kelco社製、商品名「FINNFIX4000G」
(10)メチルセルロースC;松本油脂製薬社製、商品名「マーポローズ 90MP−30000」
(11)メチルセルロースD;松本油脂製薬社製、商品名「マーポローズ ME−350TS」
(12)グアガム;三晶社製、商品名「スーパーゲル200」
(13)カチオン化グアガム;三晶社製、商品名「MEYPRO−BOND」
(14)キサンタンガム;三晶社製、商品名「KELZEN」
(15)ウェランガム;三晶社製、商品名「BG3810」
(16)アルギン酸ナトリウム;キミカ社製
(17)ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール;三洋化成工業社製、商品名「ニューポールPE−68」
(18)ポリアクリルアミド・アクリル酸ナトリウム共重合物;三洋化成工業社製、商品名「サンフロックAS−110P」
(19)ポリアクリル酸ナトリウム;東亜合成社製、商品名「AH−105X」
(20)半水石膏;チヨダウーテ社製
(21)炭酸カルシウム;秩父太平洋セメント社製
(22)ベントナイト;クニミネ工業社製、商品名「クニゲルV1」を粉砕したもの
(23)活性白土;東新化成社製、商品名「ニッカナイトS−200」
なお、上記成分B1〜B3は、マグネシウム成分やカルシウム成分を90質量%以上含むものである。
表1〜2に示す種類及び量の(A)〜(D)成分からなる土壌用改質材を、表1〜2に示す添加量で、上記土壌に添加した後、12リットルのホバート社製のミキサーを用いて5分間混合した。なお、(A)〜(D)成分は、各成分を同時に土壌に添加した。
土壌用改質材を土壌に添加し混合してなる混合物(以下、単に「混合物」という。)のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を以下の測定方法によって測定した。結果を表1〜2に示す。
混合物について、「JIS A 1228:2009(締固めた土のコーン指数試験方法)」に準拠して供試体を作製し、材齢1日におけるコーン指数を測定した。
[pHの測定]
コーン指数を測定した後(材齢1日後)の混合物を用いて、「JGS 0211−2009(土懸濁液のpH試験方法)」に準拠して、土壌の溶出検液のpHを測定した。
[フッ素の溶出量の測定]
混合物(混合直後)について、20℃の条件下で、3日間封緘養生を行った後、該土壌について、環境省告示第46号に準拠してフッ素の溶出試験を行い、フッ素の溶出量を測定した。
結果を表1〜2に示す。
上記土壌のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を、実施例1と同様にして測定した。[比較例2]
(C)成分を添加しない以外は、実施例1と同様にして混合物を得た。該混合物のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を、実施例1と同様にして測定した。
[比較例3]
(B)成分を添加しない以外は、実施例1と同様にして混合物を得た。該混合物のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を、実施例1と同様にして測定した。
[比較例4〜5]
実施例1と同様にして混合物を得た。該混合物のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を、実施例1と同様にして測定した。
[比較例6]
(C)成分を添加しない以外は、実施例1と同様にして混合物を得た。該混合物のコーン指数、pH、及びフッ素の溶出量を、実施例1と同様にして測定した。
結果を表1〜2に示す。
一方、比較例1の土壌(土壌用改質材を使用していないもの)は、コーン指数が小さく(28kN/m2)、また、フッ素の溶出量が、土壌溶出量基準値を満たさない(1.5mg/リットル)ことがわかる。
比較例2、6の混合物((C)成分を含まないもの)は、コーン指数が小さい(196〜331kN/m2)ことがわかる。
比較例3の混合物((B)成分を含まないもの)は、混合物の溶出検液のpH(5.0)が、排水基準値である5.8〜8.6の範囲外であることがわかる。
比較例4の混合物((B)成分の配合量が60質量部であるもの)は、混合物の溶出検液のpH(8.8)が、排水基準値である5.8〜8.6の範囲外であることがわかる。
比較例5の混合物((C)成分の配合量が200質量部であるもの)は、フッ素の溶出量(1.1mg/リットル)が、土壌溶出量基準値である「0.8mg/リットル以下」を満たしていないことがわかる。
Claims (5)
- (A)金属硫酸塩と金属塩化物のいずれか一方または両方からなる金属塩100質量部、
(B)マグネシウム成分とカルシウム成分のいずれか一方または両方を主成分として含む固化不溶化材2〜55質量部、および、
(C)増粘用材料0.01〜180質量部、
を含むことを特徴とする土壌用改質材。 - 上記(B)固化不溶化材が、(B1)下記(1)〜(3)の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、(B2)下記(4)の条件を満たすカルシウム含有物、および、(B3)下記(5)の条件を満たすマグネシウムおよびカルシウム含有物、の中から選ばれる1種以上である請求項1に記載の土壌用改質材。
(1)炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムのいずれか一方または両方を主成分とする固形物を、650〜1000℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
(2)1000℃における強熱減量率が、1.5〜20質量%であるマグネシウム含有物
(3)カルシウムの含有率が、酸化物換算で3.0質量%以下であるマグネシウム含有物
(4)酸化カルシウムと水酸化カルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で70質量%以上であるカルシウム含有物
(5)マグネシウムの含有率が、酸化物換算で5〜35質量%であり、カルシウムの含有率が、酸化物換算で20〜50質量%であり、マグネシウムとカルシウムの各含有率の合計が、酸化物換算で50質量%以上である、マグネシウムおよびカルシウム含有物 - 上記(C)増粘用材料が、(C1)天然材料に由来する増粘多糖類、(C2)セルロース系増粘剤、(C3)ポリアクリル系増粘剤、および、(C4)ポリエチレン系増粘剤の中から選ばれる1種以上である請求項1又は2に記載の土壌用改質材。
- 上記土壌用改質材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末の中から選ばれる少なくとも1種以上からなる助材を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の土壌用改質材。
- 土壌を含む処理対象物と、請求項1〜3のいずれか1項に記載の土壌用改質材を混合して、固化した混合物を得る土壌改質方法であって、上記固化した混合物の溶出検液のpHが、5.8〜8.6であることを特徴とする土壌改質方法。
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