JP3342859B2

JP3342859B2 - 泥水硬化方法

Info

Publication number: JP3342859B2
Application number: JP2000014186A
Authority: JP
Inventors: 司内沢; 正博 ▲吉▼原; 健之君島; 秀貴近藤; 正夫黒岩; 忠則伊藤
Original assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Chemical Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Chemical Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: JP2001200686A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は泥水の硬化方法に関
するものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、
泥水中の水を分離し、泥水を濃縮した後にこれを硬化す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】泥水から水を分離した固形分を有効利用
する工法は古くから提案されてきている。たとえば、池
を掘削する場合、堤防を構築した沈殿槽などに泥水を注
入し、自然に分離させる場合、あるいは凝集剤などを添
加して凝集効果を促進し水と固形分を分離させる方法な
どが一般的である。近年はフィルタープレスなどによっ
て物理的な力によって脱水を行う方法なども提案されて
いる。しかしながら、凝集剤を使用しない場合は水との
分離に長時間を要する。また凝集剤を用いる場合は分離
した水を処理しなければならない。水処理の方法は使用
する凝集剤によって異なるが、セメント系のものを用い
るとpH調整、有機系のものを用いるとＣＯＤ，ＢＯＤの
調整などが行われる。また、従来掘削時に発生する破棄
泥水の利用は困難とされてきたが、例えば、特開平７−
１３８５６６には破棄泥水にセメント系固化材を添加混
合し、この混合物を所望位置に打設するにあたり、この
混合物に硬化遅延剤を添加混合しておく方法が開示され
ている。しかしながら、一般に泥水の利用にあたり、泥
水を濃縮して、利用する泥水の容積を減少させ、かつ泥
水を所望の時期に硬化させるために硬化遅延剤を用いた
場合、所望の時期に所望の固化強度を得るためのコント
ロールが困難であり、また泥水固化の際に発生する廃水
中に硬化遅延剤が含まれるので、排出水はＣＯＤ，ＢＯ
Ｄなどに関する排水基準を満たさない恐れがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、泥水を濃縮
し、かつ硬化遅延剤のような有機物質を流出させること
なく、従って廃水処理が不要であり、泥水の硬化時期及
び硬化強度を容易にコントロールできる泥水硬化方法を
提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の泥水硬化方法
は、泥水に潜在水硬性材料を混合し、この泥水混合物か
ら水を分離して、前記混合物の固形分を濃縮し、この濃
縮混合物中に、前記潜在水硬性材料と接触してこれを硬
化させる硬化剤を混入して、前記濃縮混合物を硬化させ
ることを特徴とするものである。本発明の泥水硬化方法
において、前記泥水混合物の水を分離し、残された混合
物の固形分に再び前記泥水混合物を加え水を分離する工
程を、２回以上繰り返し、その後に濃縮混合物に対し
て、前記硬化剤混入硬化工程を施すことが好ましい。本
発明の泥水硬化方法の前記硬化剤を混入する工程におい
て、前記硬化剤を含有する液体を用いることが好まし
い。本発明の泥水硬化方法において、前記硬化剤を含有
する液体を、濃縮混合物に添加し、撹拌処理を施しても
よい。本発明の泥水硬化方法において、前記硬化剤を含
有する液体を、濃縮混合物中に高圧下で注入して撹拌混
合してもよい。本発明の泥水硬化方法において、前記硬
化剤を、濃縮混合物中に直接に、又は濃縮混合物の表面
だけに接触させ、これを放置して、前記硬化剤を、前記
濃縮混合物中に浸透拡散させてもよい。本発明の泥水硬
化方法において、前記潜在水硬性材料が、高炉スラグ粉
末及びポゾラン粉末から選ばれた１種類以上を含むこと
が好ましい。本発明の泥水硬化方法において、前記硬化
剤が、セメント、セメント水和物、石灰、苦土石灰、石
膏、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルカリ
性塩、リン酸及びリン酸塩から選ばれた１種類以上を含
むことが好ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明方法において、泥水に、潜
在水硬性材料を混合し、この泥水混合物から、水を分離
除去して、泥水混合物中の固形分を濃縮する。濃縮混合
物の固形分濃度が、所望値に達した後、所望時期に、濃
縮混合物中に硬化剤を混入する。この硬化剤は、前記潜
在水硬性材料と水の存在下に接触して、この水硬性材料
の水和反応、又は、水硬性材料と硬化剤との水和反応を
開始させ、水硬性材料を硬化させるものである。硬化剤
を混入された濃縮混合物は、硬化して、固形材を形成す
る。本発明方法において、泥水混合物から水を分離除去
する方法は、たとえば、沈殿槽において重力により沈降
分離させる方法、フィルタープレスにて脱水する方法、
遠心分離機で脱水する方法などが挙げられる。このと
き、水とともに、それに溶解している成分、及び固形分
の一部が除去されてもよい。本発明方法に用いられる泥
水には、それが潜在水硬性材料及び硬化剤と混合された
とき、これらとともに硬化して固形材を形成する限り、
格別の制限はなく、土木工事、建築などの際に発生する
泥水、河川、湖沼、港湾、ダム貯水池などの浚渫ヘド
ロ、などを利用することができる。本発明方法に用いら
れる潜在水硬性材料は、高炉スラグ粉末及びポゾラン粉
末から選ばれた１種類以上からなるものであることが好
ましい。ポゾラン粉末は、天然ポゾランとして、火山ポ
ゾラン、ケイ酸白土、珪藻土、ベントナイト、カオリン
などの粘土類、並びに人工ポゾランとして、か焼カオリ
ンなどのか焼粘土類、フライアッシュ（石炭灰）、シリ
カフュームなどから選ばれることが好ましい。ポゾラン
粉末とは、それ自体は水硬性を実質上示さないが、しか
し水の存在下において、常温で水酸化カルシウムと徐々
に反応して水不溶性の化合物を形成して硬化する微粉末
状シリカ質材料を意味する。本発明方法において、潜在
水硬性材料の使用量は、それを、水／潜在水硬性材料重
量比が０．３３〜３の水性ミルクとして用いるときは、
泥水の固形分１トン当り１００〜４００kgの割合で用い
ることが好ましい。

【０００６】本発明方法において、潜在水硬性材料を硬
化するための硬化剤は、セメント、セメント水和物、石
灰、苦土石灰、石こう、アルカリ金属の水酸化物、アル
カリ金属のアルカリ性塩、リン酸及びリン酸塩から選ば
れた１種類以上からなるものが好ましい。前記潜在水硬
性材料が、例えば、高炉スラグ粉末からなる場合、これ
自身は、水と接触しても水和して硬化することがない
が、これを、硬化剤、例えばセメントなどのアルカリ性
を発現する材料と接触させると、高炉スラグ粉末は、こ
の硬化剤によって刺激され、水和反応が開始され、それ
により高炉スラグの組成成分から珪酸石灰水和物、アル
ミン酸石灰水和物などを生成して水和硬化する。また、
潜在水硬性材料が、ポゾラン粉末からなるものであると
き、これら自身は珪酸成分及び／又はアルミン酸成分を
主成分とするものであって、水と接触しても水和硬化す
ることはないが、これに硬化剤、例えば酸化カルシウム
或は、リン酸又はリン酸塩を接触させると、この硬化剤
が潜在水硬性材料の前記成分と反応して、例えば、酸化
カルシウムが珪酸成分と反応して珪酸カルシウムと水和
物を生成することにより、又、リン酸がアルミン酸成分
と反応してリン酸アルミニウム水和物を生成することな
どにより、これを水和硬化させることができる。本発明
方法において硬化剤の使用量は、潜在水硬性材料の重量
の５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０
％以上であり、更に好ましくは１５〜４０％である。

【０００７】本発明では、潜在水硬性材料を泥水に混合
した場合、分離した水の水質は、pHについては泥水単味
のものと変わらず、泥水が中性ならば中性のままであ
る。また、有機系の混和剤を使用しないため、ＣＯＤ，
ＢＯＤなども泥水単味のものと同一である。これより、
分離した水は水処理せずに泥水のあった場所に放流する
ことが可能である。本発明方法によって分離した水の処
理が不要になることは経済的にも大変有効なことであ
る。

【０００８】本発明方法において、泥水に潜在水硬性材
料を混合した後水を分離し、残された混合物の固形分に
再び前記泥水混合物を加え水を分離する工程を、１回だ
けおこなってもよく、又は２回以上繰り返してもよい。
後者の場合、第１回の注入操作により泥水混合物が濃縮
されて、その容積が、初期容積の３０〜６０％程度に減
少したとき、第２回の操作を施し、泥水混合物の合計固
形分濃度が４０〜６０重量％になるまで、この操作を繰
り返せばよい。本発明方法において、前記注入、濃縮操
作中に泥水混合物は、実質上硬化することはない。

【０００９】泥水混合物を沈殿槽などの分離場所に注入
する操作は、泥水に、所望量の潜在水硬性材料を混合
し、この泥水混合物を、例えば液体ポンプを介して、分
離場所に送入することによって行うことができる。もし
くは、泥水をポンプにて圧送中に、粉体、もしくは水性
の潜在水硬性材料を混合することができる。

【００１０】本発明方法において分離場所の泥水混合物
の合計容積が当該分離場所の許容収容容積に達し、か
つ、その固形分含有率が所望率に達したならば、分離場
所内の濃縮混合物に対して、硬化剤を混入してこれに、
硬化工程を施す。硬化剤は、それを所望の濃度（例えば
水／硬化剤重量比：５０〜３００重量％）で含む液体
（溶液又は分散液）の形状で用いられることが好ましい
が、粒体又は粉体の形状で用いられてもよい。硬化剤含
有液体は、硬化剤を泥水、又は泥水／潜在水硬性材料混
合物に添加したものであってもよい。

【００１１】本発明方法の一態様において、硬化剤含有
液体を、濃縮混合物に添加し、これに撹拌を施す。この
場合、濃縮混合物に撹拌を施しながら、硬化剤含有液体
を添加混合してもよく、或は、硬化剤含有液体を、高圧
下で、濃縮混合物中に注入し、それによって、混合物に
撹拌を施してもよい。或は硬化剤の粉体又は粒体を高圧
空気により濃縮混合物中に噴射注入し、それによって濃
縮混合物を撹拌しながら硬化剤を混入してもよい。

【００１２】本発明方法の他の実施態様において、硬化
剤を、濃縮混合物の表面に直接接触させるか、或は、濃
縮混合物の表面でフィルターなどを介して、その中の濃
縮混合物に接触させ、これを放置して硬化剤を直接濃縮
混合物中に、或いは濃縮混合物の表面でフィルターなど
を介して浸透拡散させても良い。この際、硬化剤は液状
で用いられてもよく、或いは粉体又は粒体の形状のまま
用いられてもよい。この方法によれば硬化剤の有効成分
は、濃縮混合物を硬化させながら、さらに濃縮混合物の
内部に浸透拡散し、これを完全に硬化させることができ
る。この硬化に要する時間は、粉体内の濃縮化合物の濃
度、組成、容積、湿度などによって異なるが、一般に３
０〜９０日程度で所望の強度２ kgf／cm²に達すること
ができる。

【００１３】本発明方法において、形成された泥水硬化
物は所望の目的、例えば埋設、盛土、河川、湖沼の堤
防、崖面の形成などに用いられる。また、泥水と潜在水
硬性材料を混合し、水を分離した状態で所望の場所に搬
送し、そこで硬化剤と接触させて所望の目的の構造物を
築造することも可能である。

【００１４】

【実施例】本発明を下記実施例により更に説明する。

【００１５】実施例１、及び比較例１〜３実施例１及び比較例１〜３の各々において、沈殿池をモ
デル化し、１００×７０×６０cmの水槽に表１の配合で
泥水混合物を高さ５０cmまで注入し、水と濃縮物が分離
する傾向を所定の時間で濃縮物の高さを測定した。な
お、泥水は岡山県児島湖で採取したもので含水比は５５
０％であった。濃縮物の固形分の高さを表２に示す。初
期値は５０cmである。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】〔表１の註〕潜在水硬性材料の内訳は高炉
スラグ８５％、石膏１５％重量比である。高分子凝集剤
は、パンフロックＰ（商標アニオン系、第一工業製薬社
製）添加物はすべて泥水１ｍ³に対して外割りで添加。

【００１９】上表において、濃縮物の高さが低いという
ことは水との分離が進行しているということを示し、こ
の段階では高分子凝集剤混入物（比較例３）が最も早い
時期で分離していることが認められる。次に注入後７日
経過した段階で分離した上澄み水を採取し、水質試験
（pH値及びＣＯＰ値）を実施した。試験結果を表３に示
す。

【００２０】

【表３】

【００２１】表３の結果より、凝集効果が顕著であった
高分子凝集剤（比較例３）の場合、ＣＯＤが上昇し、ま
た普通ポルトランドセメント（比較例２）はpHが上昇し
ている。しかしながら、本発明混合物のpH値は泥水のみ
と同程度であり、水処理する必要がないことが分かる。

【００２２】最後に１４日後に上澄み水を除去し、沈殿
した濃縮物を固化するために普通ポルトランドセメント
を濃縮物１ｍ³あたり５０kgを水セメント比５０％のセ
メントペーストで投入し、ハンドミキサーで１分間混練
した。ただし、No３はすでに強度が発現しており混練不
可能であったため、その状態で養生した。上記混練から
材齢２８日の強度試験結果（ kgf／cm²）を表４に示
す。供試体は６本採取した。

【００２３】

【表４】

【００２４】表４より、最も強度発現が優れていたのは
本発明であり、最大値と最小値のばらつきも小さい。逆
に比較例１及び３においては混練が充分ではなく強度発
現にかなりのばらつきが見られる。比較例２の場合は他
のものに比べてかなり水を含んだまま固化しているため
強度発現が低下しているものとおもわれる。

【００２５】実施例２〜４実施例２〜４の各々において、実施例１と同じ容器を用
いて、本発明における固化方法の試験を実施した。配合
組成は実施例１と同じであり、７日間分離沈降させたも
のに対して表５に記載の試験条件下において硬化剤を混
合し硬化させた。

【００２６】

【表５】

【００２７】硬化体の強度試験の平均値の結果を表６に
示す。

【００２８】

【表６】

【００２９】材齢２８日における実施例２及び３の硬化
剤混合物において、表面は硬化しているものの、底面は
硬化していなかった。したがって直径５cm、高さ１０cm
の供試体採取が不可能であった。また材齢９１日では高
さ１０cmは確保できたものの、下部は硬化の進捗状況が
遅く強度としては低い値を示した。したがって、硬化剤
は充分混練できれば強度発現も速く均一となり、また粉
体を散布する程度でも長期間に養生できる場合は、除々
に強度が発現していき、比較的均一な硬度が得られる。

【００３０】

【発明の効果】本発明方法により、泥水を濃縮し、その
硬化時期及びその硬化速度を容易にコントロールし、か
つ有害物質を排出することなく、泥水硬化体を得ること
ができる。この泥水硬化剤は、堤防、道路の路床、人工
地盤、埋立て土、嵩上げ盛土などの用途に広く利用でき
るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者 ▲吉▼原正博千葉県船橋市豊富町585番地住友大阪セメント株式会社セメント・コンクリート研究所関東技術センター内 (72)発明者君島健之東京都千代田区神田美土代町１番地住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者近藤秀貴東京都千代田区神田美土代町１番地住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者黒岩正夫東京都港区港南２−15−２株式会社大林組東京本社内 (72)発明者伊藤忠則東京都港区港南１−６−41 三菱レイヨン株式会社内 (56)参考文献特開平７−138566（ＪＰ，Ａ) 特開平10−272498（ＪＰ，Ａ) 特開平７−118634（ＪＰ，Ａ) 実開平４−114500（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 21/06 C09K 17/02 - 17/10 C09K 103:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】泥水に潜在水硬性材料を混合し、この泥
水混合物から水を分離して、前記混合物の固形分を濃縮
し、この濃縮混合物中に、前記潜在水硬性材料と接触し
てこれを硬化させる硬化剤を混入して、前記濃縮混合物
を硬化させることを特徴とする泥水硬化方法。
【請求項２】前記泥水混合物から水を分離し、残され
た混合物の固形分に再び前記泥水混合物を加え水を分離
する工程を、２回以上繰り返し、その後に濃縮混合物に
対して、前記硬化剤混入硬化工程を施す、請求項１に記
載の泥水硬化方法。
【請求項３】前記硬化剤を混入する工程において、前
記硬化剤を含有する液体を用いる、請求項１又は２に記
載の泥水硬化方法。
【請求項４】前記硬化剤を含有する液体を、濃縮混合
物に添加し、撹拌処理を施す、請求項３に記載の泥水硬
化方法。
【請求項５】前記硬化剤を含有する液体を、濃縮混合
物中に高圧下で注入して撹拌混合する、請求項４に記載
の泥水硬化方法。
【請求項６】前記硬化剤を、濃縮混合物に直接に、又
は濃縮混合物の表面だけに接触させ、これを放置して、
前記硬化剤を、前記濃縮混合物中に浸透拡散させる、請
求項１又は２に記載の泥水硬化方法。
【請求項７】前記潜在水硬性材料が、高炉スラグ粉末
及びポゾラン粉末から選ばれた１種類以上を含む、請求
項１又は２に記載の泥水硬化方法。
【請求項８】前記硬化剤が、セメント、セメント水和
物、石灰、苦土石灰、石膏、アルカリ金属の水酸化物、
アルカリ金属のアルカリ性塩、りん酸及びりん酸塩から
選ばれた１種類以上を含む、請求項１〜６のいずれか１
項に記載の泥水硬化方法。