JP3396391B2 - 汚染物質の捕捉方法および汚染物質の遮断壁 - Google Patents
汚染物質の捕捉方法および汚染物質の遮断壁Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/08—Slag cements
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、環境保全、特に汚染さ
れたまたは汚染の虞れがある領域の周囲に、その領域か
ら周辺への汚染物質の移動を阻止する遮断壁を構築して
環境への影響を防止して環境保全を図る際における汚染
物質の捕捉方法および当該遮断壁に関する。
れたまたは汚染の虞れがある領域の周囲に、その領域か
ら周辺への汚染物質の移動を阻止する遮断壁を構築して
環境への影響を防止して環境保全を図る際における汚染
物質の捕捉方法および当該遮断壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業の発達および都市生活の多様化に伴
って、産業廃棄物や都市ごみの問題が大きくクローズア
ップされてきている。特に、都市ごみやその焼却灰、あ
るいは産業廃棄物の増大に伴って、これに含有される有
害物質、たとえばカドミニウム、鉛、クロムなどの重金
属類や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、
ＰＣＢなどの有機汚染物質で生活領域に、たとえば地下
水に浸透することが大きな問題となっている。
って、産業廃棄物や都市ごみの問題が大きくクローズア
ップされてきている。特に、都市ごみやその焼却灰、あ
るいは産業廃棄物の増大に伴って、これに含有される有
害物質、たとえばカドミニウム、鉛、クロムなどの重金
属類や、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、
ＰＣＢなどの有機汚染物質で生活領域に、たとえば地下
水に浸透することが大きな問題となっている。
【０００３】このためには、汚染されたまたは汚染の虞
れがある領域の周囲に、その領域から周辺への汚染物質
の移動を阻止する遮断壁を構築することが好適な解決策
となる。実際に、従来から、その汚染領域の周囲にコン
クリート壁を、あるいは汚染領域の底部にコンクリート
の不透水性底壁を構築することが行われてきた。
れがある領域の周囲に、その領域から周辺への汚染物質
の移動を阻止する遮断壁を構築することが好適な解決策
となる。実際に、従来から、その汚染領域の周囲にコン
クリート壁を、あるいは汚染領域の底部にコンクリート
の不透水性底壁を構築することが行われてきた。
【０００４】しかし、コンクリート壁では、重金属類の
透過を阻止する程度に透水係数が小さくなく、かつ、ど
うしてもジョイント（エレメント間の打ち継ぎ）が生じ
るために、その部位での遮断性が悪いばかりでなく、硬
化発現までの初期における透水係数が大きい。コンクリ
ート壁に代えて、シートパイルを用いることも可能であ
るが、そのシートパイル間の継ぎ目が生じ同様の問題が
あるとともに、汚染水質による腐食の問題も生じる。
透過を阻止する程度に透水係数が小さくなく、かつ、ど
うしてもジョイント（エレメント間の打ち継ぎ）が生じ
るために、その部位での遮断性が悪いばかりでなく、硬
化発現までの初期における透水係数が大きい。コンクリ
ート壁に代えて、シートパイルを用いることも可能であ
るが、そのシートパイル間の継ぎ目が生じ同様の問題が
あるとともに、汚染水質による腐食の問題も生じる。
【０００５】これに対して、特開昭61−105500号公報で
は、ベントナント−セメントを基本材料として、その中
に粘土類、シリカ質材料、炭酸ナトリウム、アルカリ金
属のピロ燐酸塩または酒石酸塩などを含ませて、重金属
の遮断性が高い遮断壁を構築することを提案している。
は、ベントナント−セメントを基本材料として、その中
に粘土類、シリカ質材料、炭酸ナトリウム、アルカリ金
属のピロ燐酸塩または酒石酸塩などを含ませて、重金属
の遮断性が高い遮断壁を構築することを提案している。
【０００６】しかしながら、遮断壁を構成する材料とし
て、ベントナイトおよびセメント（普通ポルトランドセ
メント）を主体とする遮断壁である限り、未だ充分に低
い透水係数を示すものではない。
て、ベントナイトおよびセメント（普通ポルトランドセ
メント）を主体とする遮断壁である限り、未だ充分に低
い透水係数を示すものではない。
【０００７】この対策として、ゴムやプラスチック材料
からなる遮断シートとを組み合わせて地下水の流通の遮
断を図ることが考えられるものの、その遮断シートは、
不意の外力や長期にわたる暴露により破断したり劣化に
より損傷する可能性があり、かつ、施工性の点からすれ
ば、遮断シートの挿入方法に適切なものがない。
からなる遮断シートとを組み合わせて地下水の流通の遮
断を図ることが考えられるものの、その遮断シートは、
不意の外力や長期にわたる暴露により破断したり劣化に
より損傷する可能性があり、かつ、施工性の点からすれ
ば、遮断シートの挿入方法に適切なものがない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ベントナ
ントおよびセメントを主体とする遮断壁のみで遮断を図
るのが最適な手法である。しかし、前述のように、各種
の材料を添加するとしても、十分に低い透水係数値を得
られないのが現状である。
ントおよびセメントを主体とする遮断壁のみで遮断を図
るのが最適な手法である。しかし、前述のように、各種
の材料を添加するとしても、十分に低い透水係数値を得
られないのが現状である。
【０００９】本発明の主たる課題は、遮断壁の透水係数
を十分に低いものとすることにある。
を十分に低いものとすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の請求項１記載の発明は、汚染されたまたは汚染の虞
れがある汚染対象汚染領域に対して、遮断壁を構築して
その遮断壁の外方に汚染物質の流出を防止する方法にお
いて、前記遮断壁を、ベントナイト、ブレーン値が６０
００cm2 ／ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行
われていない炭化材料を主体とする材料により構築する
ことを特徴とする汚染物質の捕捉方法である。
明の請求項１記載の発明は、汚染されたまたは汚染の虞
れがある汚染対象汚染領域に対して、遮断壁を構築して
その遮断壁の外方に汚染物質の流出を防止する方法にお
いて、前記遮断壁を、ベントナイト、ブレーン値が６０
００cm2 ／ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行
われていない炭化材料を主体とする材料により構築する
ことを特徴とする汚染物質の捕捉方法である。
【００１１】請求項２記載の発明は、前記高炉水砕スラ
グ微粉末２５０kgに対して前記ベントナイト８０〜１０
０kgの割合にある請求項１記載の汚染物質の捕捉方法で
ある。
グ微粉末２５０kgに対して前記ベントナイト８０〜１０
０kgの割合にある請求項１記載の汚染物質の捕捉方法で
ある。
【００１２】請求項３記載の発明は、汚染されたまたは
汚染の虞れがある汚染対象汚染領域に対して、構築され
外方に汚染物質の流出を防止する遮断壁において、前記
遮断壁は、ベントナイト、ブレーン値が６０００cm2 ／
ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行われていな
い炭化材料を主体とする材料により構築されていること
を特徴とする汚染物質の遮断壁である。
汚染の虞れがある汚染対象汚染領域に対して、構築され
外方に汚染物質の流出を防止する遮断壁において、前記
遮断壁は、ベントナイト、ブレーン値が６０００cm2 ／
ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行われていな
い炭化材料を主体とする材料により構築されていること
を特徴とする汚染物質の遮断壁である。
【００１３】
【作用】本発明では、セメントとベントナイト（より好
適にはナトリウムベントナイト）系固化材を主体とする
遮断壁は、相互に絡み合った微細な珪酸カルシウム水和
物を生成し、経時的に水和反応が進行し、水和物の結晶
がよりタイト（強化）になり、透水係数の低下を示す。
適にはナトリウムベントナイト）系固化材を主体とする
遮断壁は、相互に絡み合った微細な珪酸カルシウム水和
物を生成し、経時的に水和反応が進行し、水和物の結晶
がよりタイト（強化）になり、透水係数の低下を示す。
【００１４】しかるに、本発明者らは、従来、セメント
として普通ポルトランドセメントを用いる限り、遮断壁
の透水係数の低下には限界があることを知見した。これ
に対して、ブレーン値が６０００cm2 ／ｇ以上の高炉水
砕スラグ微粉末とベントナイトとを主体とする材料を用
いると、十分に小さい透水係数を示すことを知見した。
として普通ポルトランドセメントを用いる限り、遮断壁
の透水係数の低下には限界があることを知見した。これ
に対して、ブレーン値が６０００cm2 ／ｇ以上の高炉水
砕スラグ微粉末とベントナイトとを主体とする材料を用
いると、十分に小さい透水係数を示すことを知見した。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態を参照しながらさらに詳説する。
態を参照しながらさらに詳説する。
【００１６】（遮断壁の構築例）
図１は本発明の施工対象領域を示す概念図であり、たと
えば廃棄物１の捨場の周囲を取り囲んで遮断壁２を構築
する。廃棄物により汚染されたまたは汚染の虞れがある
領域Ａの周囲に、その領域Ａから周辺への汚染物質の移
動を阻止する遮断壁２は、好ましくは下部に不透水層３
が存在する場合には、その不透水層３に達して構築す
る。また、不透水層３を有しない、あるいは下方へ地下
水に乗って浸透の虞れがある場合には、汚染領域の下部
に遮断壁２と同様の底壁を適宜の手段により構築するこ
とができる。この場合の底壁は遮断壁２と連続している
のが望ましい。
えば廃棄物１の捨場の周囲を取り囲んで遮断壁２を構築
する。廃棄物により汚染されたまたは汚染の虞れがある
領域Ａの周囲に、その領域Ａから周辺への汚染物質の移
動を阻止する遮断壁２は、好ましくは下部に不透水層３
が存在する場合には、その不透水層３に達して構築す
る。また、不透水層３を有しない、あるいは下方へ地下
水に乗って浸透の虞れがある場合には、汚染領域の下部
に遮断壁２と同様の底壁を適宜の手段により構築するこ
とができる。この場合の底壁は遮断壁２と連続している
のが望ましい。
【００１７】かかる遮断壁２を構築する材料としては、
本発明に従って、高炉水砕スラグ微粉末−ベントナイト
を主体とするものを用いる。この遮断壁２中には、廃棄
物１中の汚染物質を吸着保持する粒子またはその粒子を
造粒したペレットからなる捕捉中核材料、あるいはその
表面に、汚染物質との直接の接触を防止する被膜を形成
した捕捉材料を含有させることができる。
本発明に従って、高炉水砕スラグ微粉末−ベントナイト
を主体とするものを用いる。この遮断壁２中には、廃棄
物１中の汚染物質を吸着保持する粒子またはその粒子を
造粒したペレットからなる捕捉中核材料、あるいはその
表面に、汚染物質との直接の接触を防止する被膜を形成
した捕捉材料を含有させることができる。
【００１８】遮断壁２の構築に際して、連続地中壁の造
成工法による構築方式に用いる場合には、ガイドウォー
ルを形成して、ベントナイト安定液で満たしながら掘削
溝を掘削し、掘削した後、そのベントナイト安定液に高
炉水砕スラグ微粉末の固化性材料、必要によりさらに前
記の捕捉材料を添加して、攪拌しまたは置換攪拌し、そ
の固化を図ることで造成できる。
成工法による構築方式に用いる場合には、ガイドウォー
ルを形成して、ベントナイト安定液で満たしながら掘削
溝を掘削し、掘削した後、そのベントナイト安定液に高
炉水砕スラグ微粉末の固化性材料、必要によりさらに前
記の捕捉材料を添加して、攪拌しまたは置換攪拌し、そ
の固化を図ることで造成できる。
【００１９】掘削溝を安定液で満たさない場合などにお
いては、遮断壁２の構成材料を掘削溝内に打設すること
ができる。
いては、遮断壁２の構成材料を掘削溝内に打設すること
ができる。
【００２０】上記例において、捕捉材料に関しては、汚
染物質を吸着または保持するもの、たとえば活性炭、石
炭、木炭、ゼオライト、バーミキュライト、カオリン、
ナトリウムベントナイト、シリカ、他の粘土鉱物を単独
または複数混合した状態で用いることができる。この種
のものには、イオン交換能力、吸着能力あるいは多孔質
によるその孔内への保持能力を有するので、これを利用
することができる。
染物質を吸着または保持するもの、たとえば活性炭、石
炭、木炭、ゼオライト、バーミキュライト、カオリン、
ナトリウムベントナイト、シリカ、他の粘土鉱物を単独
または複数混合した状態で用いることができる。この種
のものには、イオン交換能力、吸着能力あるいは多孔質
によるその孔内への保持能力を有するので、これを利用
することができる。
【００２１】さらに、この種の捕捉中核材料の表面を被
覆する被膜としては、水や遮断壁を構成するスラリーに
より溶解する材料を用いればよく、たとえばゼラチン、
セルロース系材料、酢酸ビニル系材料を用いることがで
きる。
覆する被膜としては、水や遮断壁を構成するスラリーに
より溶解する材料を用いればよく、たとえばゼラチン、
セルロース系材料、酢酸ビニル系材料を用いることがで
きる。
【００２２】（本発明に係る材料について）
本発明においては、前記遮断壁を構築するに際して、ベ
ントナイトとブレーン値が６０００cm2 ／ｇ以上の高炉
水砕スラグ微粉末とを主体とする材料を用いる。好まし
くは、低い透水係数を得るためには、ブレーン値は６０
００cm2 ／ｇ以上である。上限はないが、現在の市販の
ものは１２０００cm2 ／ｇである。しかし、２００００
cm2 ／ｇ程度のものも得ることができることは知られて
おり、この種のブレーン値のものも当然使用できる。た
だ、取扱性およびコストの点と透水係数の低減効果の飽
和の点から、上限は１２０００cm2 ／ｇで十分である。
ントナイトとブレーン値が６０００cm2 ／ｇ以上の高炉
水砕スラグ微粉末とを主体とする材料を用いる。好まし
くは、低い透水係数を得るためには、ブレーン値は６０
００cm2 ／ｇ以上である。上限はないが、現在の市販の
ものは１２０００cm2 ／ｇである。しかし、２００００
cm2 ／ｇ程度のものも得ることができることは知られて
おり、この種のブレーン値のものも当然使用できる。た
だ、取扱性およびコストの点と透水係数の低減効果の飽
和の点から、上限は１２０００cm2 ／ｇで十分である。
【００２３】この高炉水砕スラグ微粉末の化学成分およ
び比表面積（ブレーン値）を表１に普通ポルトランドセ
メントおよび高炉セメントとの比較で示す。この表１か
ら判るように、高炉水砕スラグ微粉末は、高炉セメント
Ｃ種に類似する化学成分である。
び比表面積（ブレーン値）を表１に普通ポルトランドセ
メントおよび高炉セメントとの比較で示す。この表１か
ら判るように、高炉水砕スラグ微粉末は、高炉セメント
Ｃ種に類似する化学成分である。
【００２４】
【表１】
【００２５】他方、水１０００kg、ナトリウムベントナ
イト２５０kg、および固化材９０kgの配合において、固
化材として普通ポルトランドセメント、高炉セメントＢ
種、本発明に係る高炉水砕スラグ微粉末（ブレーン値１
００００cm2 ／ｇ）を用い、供試体を作製し、蒸留水を
用いた場合の透水係数の経時変化を調べたところ、図２
に示す結果を得た。
イト２５０kg、および固化材９０kgの配合において、固
化材として普通ポルトランドセメント、高炉セメントＢ
種、本発明に係る高炉水砕スラグ微粉末（ブレーン値１
００００cm2 ／ｇ）を用い、供試体を作製し、蒸留水を
用いた場合の透水係数の経時変化を調べたところ、図２
に示す結果を得た。
【００２６】この結果からして、２８日経過では、透水
係数が１×１０-7（cm／sec ）ときわめて低い値となる
ことが判明した。この程度の透水係数では、重金属類の
ほか、各種の有機化合物を十分に遮断できることの知見
から、十分に満足できる値である。なお、図示してない
が、高炉水砕スラグ微粉末のブレーン値が６０００cm2
／ｇの場合１．０×１０-6（cm／sec ）、１２０００cm
2 ／ｇの場合０．３×１０-7（cm／sec ）の値を示し、
６０００cm2 ／ｇ以上の粉末度を有すれば、目的の遮断
壁として十分であることが判っている。
係数が１×１０-7（cm／sec ）ときわめて低い値となる
ことが判明した。この程度の透水係数では、重金属類の
ほか、各種の有機化合物を十分に遮断できることの知見
から、十分に満足できる値である。なお、図示してない
が、高炉水砕スラグ微粉末のブレーン値が６０００cm2
／ｇの場合１．０×１０-6（cm／sec ）、１２０００cm
2 ／ｇの場合０．３×１０-7（cm／sec ）の値を示し、
６０００cm2 ／ｇ以上の粉末度を有すれば、目的の遮断
壁として十分であることが判っている。
【００２７】高炉水砕スラグ微粉末とベントナイトとの
配合割合も重要な要素である。本発明の好適な態様の下
では、高炉水砕スラグ微粉末２５０kgに対してベントナ
イト８０〜１００kgの割合とするのが望ましい。
配合割合も重要な要素である。本発明の好適な態様の下
では、高炉水砕スラグ微粉末２５０kgに対してベントナ
イト８０〜１００kgの割合とするのが望ましい。
【００２８】図３は、固化材として高炉セメントＢ種お
よび高炉水砕スラグ微粉末を用い、それぞれ配合割合を
変化させた場合の透水係数の経時変化を調べた結果を示
すものである。
よび高炉水砕スラグ微粉末を用い、それぞれ配合割合を
変化させた場合の透水係数の経時変化を調べた結果を示
すものである。
【００２９】高炉水砕スラグ微粉末２５０kgに対してベ
ントナイトが６０kgの場合、なぜか透水係数が高い（む
しろ初期の場合より高い傾向を示す）。ベントナイト量
を増すと、明確に高炉セメントＢ種を用いた場合より低
い透水係数を示す。このことは、過度の高炉水砕スラグ
微粉末の配合は、前記の微細な珪酸カルシウム水和物の
生成の阻害要因となるからであると考えられる。
ントナイトが６０kgの場合、なぜか透水係数が高い（む
しろ初期の場合より高い傾向を示す）。ベントナイト量
を増すと、明確に高炉セメントＢ種を用いた場合より低
い透水係数を示す。このことは、過度の高炉水砕スラグ
微粉末の配合は、前記の微細な珪酸カルシウム水和物の
生成の阻害要因となるからであると考えられる。
【００３０】高炉水砕スラグ微粉末に対するベントナイ
ト量の上限は１４０kg程度でもよいが、ポンプの材料の
圧送限界（または障害）から、あるいは前述の連続地中
壁の造成工法によって遮断壁を構築する場合には、安定
液の粘性は管理上３６秒以下が望ましい（主に安定液と
土砂とを置換する際の分離性に由来する）と経験的に知
見されていることから、表２に示す固化材に対するベン
トナイト配合量変化に伴うファンネル粘性（流下粘性）
の変化によれば、１１０kg、特に１００kgとするのが望
ましい。なお、普通ポルトランドセメントの場合、普通
ポルトランドセメント２５０kg、ベントナイト９０kgの
配合系で、ファンネル粘性は２５秒であり、高炉水砕ス
ラグ微粉末を用いる場合に比較してはるかに低い値を示
す。
ト量の上限は１４０kg程度でもよいが、ポンプの材料の
圧送限界（または障害）から、あるいは前述の連続地中
壁の造成工法によって遮断壁を構築する場合には、安定
液の粘性は管理上３６秒以下が望ましい（主に安定液と
土砂とを置換する際の分離性に由来する）と経験的に知
見されていることから、表２に示す固化材に対するベン
トナイト配合量変化に伴うファンネル粘性（流下粘性）
の変化によれば、１１０kg、特に１００kgとするのが望
ましい。なお、普通ポルトランドセメントの場合、普通
ポルトランドセメント２５０kg、ベントナイト９０kgの
配合系で、ファンネル粘性は２５秒であり、高炉水砕ス
ラグ微粉末を用いる場合に比較してはるかに低い値を示
す。
【００３１】
【表２】
【００３２】他方、トリクロロエチレン、テトラクロロ
エチレン、ＰＣＢなどの有機汚染物質も遮断する必要が
ある。そこで、前述の水１０００kg、高炉水砕スラグ微
粉末（ブレーン値１００００cm2 ／ｇ）２５０kg、ナト
リウムベントナイト９０kgの配合系において、蒸留水の
ほか、分子量が異なる３種類のポリエチレングリコール
（ＰＥＧ）を用いて透水係数を調べた。結果を、図４に
示す。
エチレン、ＰＣＢなどの有機汚染物質も遮断する必要が
ある。そこで、前述の水１０００kg、高炉水砕スラグ微
粉末（ブレーン値１００００cm2 ／ｇ）２５０kg、ナト
リウムベントナイト９０kgの配合系において、蒸留水の
ほか、分子量が異なる３種類のポリエチレングリコール
（ＰＥＧ）を用いて透水係数を調べた。結果を、図４に
示す。
【００３３】この結果によれば、蒸留水を用いる場合に
比較してＰＥＧを用いた方が透水係数が小さくなり、か
つ分子量が大きいほど透水係数が小さいことが判る。こ
のことは、遮断壁にＰＥＧが捕捉され、透水係数を低下
するものであると認められる。なお、トリクロロエチレ
ンの分子量は１３１であるから、現実に、前記の有機汚
染物質を十分に捕捉できることを示している。
比較してＰＥＧを用いた方が透水係数が小さくなり、か
つ分子量が大きいほど透水係数が小さいことが判る。こ
のことは、遮断壁にＰＥＧが捕捉され、透水係数を低下
するものであると認められる。なお、トリクロロエチレ
ンの分子量は１３１であるから、現実に、前記の有機汚
染物質を十分に捕捉できることを示している。
【００３４】汚染物質の捕捉性（遮断性）をより高める
ために、賦活が行われていない炭化材料を含有させるこ
とは理由は定かでないものの有効な手段である。たとえ
ば、通常の活性炭は吸着性能を高めるために薬品賦活や
ガス賦活（たとえば高温水蒸気賦活）を行うのが一般的
であるが、図５に示すように、賦活を行っている場合の
ものと、行っていない場合とを比較すると、賦活が行わ
れていない炭化材料を含有させる方が、より低い透水係
数を示す。炭化材料、特に賦活が行われていない炭化材
料の添加量は明確な効果とコストとの関係で、高炉水砕
スラグ微粉末２５０kgに対して３〜２０kgが望ましい。
図５に示す賦活が行われていない炭化材料は、pH７．
８、灰分３％以下で最高表面積が３９０m2／ｇのもので
ある。
ために、賦活が行われていない炭化材料を含有させるこ
とは理由は定かでないものの有効な手段である。たとえ
ば、通常の活性炭は吸着性能を高めるために薬品賦活や
ガス賦活（たとえば高温水蒸気賦活）を行うのが一般的
であるが、図５に示すように、賦活を行っている場合の
ものと、行っていない場合とを比較すると、賦活が行わ
れていない炭化材料を含有させる方が、より低い透水係
数を示す。炭化材料、特に賦活が行われていない炭化材
料の添加量は明確な効果とコストとの関係で、高炉水砕
スラグ微粉末２５０kgに対して３〜２０kgが望ましい。
図５に示す賦活が行われていない炭化材料は、pH７．
８、灰分３％以下で最高表面積が３９０m2／ｇのもので
ある。
【００３５】（間隙径および透水係数について）
セメント−ベントナイト（ＣＢ）材料や本発明に係る高
炉水砕スラグ微粉末とベントナイト材料による遮断壁
（以下、高炉水砕スラグ微粉末もセメント様粒子として
取り扱って差し支えないので、総称して、その材料を単
にＣＢ、遮断壁をＣＢ遮断壁または試験に用いる供試体
をＣＢ供試体という）において、透水性が大きい場合、
水は、材料であるセメント粒子（または高炉水砕スラグ
微粉末）、ベントナイト粒子の間をぬって流れている。
これに対して、ＣＢ遮断壁の透水性が小さい場合、ＣＢ
遮断壁内部の間隙は非常に小さく、水の入り込む隙間は
ない、間隙の大きさは透水係数に支配的に影響を及ぼ
す、そこで、配合の違いによるＣＢ供試体の透水性を知
るために、透水開始時（材令７日）の間隙径を算出し
た。以下に間隙のモデル作製法とその解説、間隙径の算
出方法を述べる。
炉水砕スラグ微粉末とベントナイト材料による遮断壁
（以下、高炉水砕スラグ微粉末もセメント様粒子として
取り扱って差し支えないので、総称して、その材料を単
にＣＢ、遮断壁をＣＢ遮断壁または試験に用いる供試体
をＣＢ供試体という）において、透水性が大きい場合、
水は、材料であるセメント粒子（または高炉水砕スラグ
微粉末）、ベントナイト粒子の間をぬって流れている。
これに対して、ＣＢ遮断壁の透水性が小さい場合、ＣＢ
遮断壁内部の間隙は非常に小さく、水の入り込む隙間は
ない、間隙の大きさは透水係数に支配的に影響を及ぼ
す、そこで、配合の違いによるＣＢ供試体の透水性を知
るために、透水開始時（材令７日）の間隙径を算出し
た。以下に間隙のモデル作製法とその解説、間隙径の算
出方法を述べる。
【００３６】Ａ．間隙のモデル作製法
１．顕微鏡写真をもとに、各材料の粉末平均粒子径を測
定する。 ２．同様に、透水開始時（材令７日）における各材料の
平均粒子径を測定する。 ３．ＣＢの練り上がり体積からベントナイトの膨潤体積
を引いた残りの体積よりセメント１粒子の占有体積を求
める。これを球に置き換え、その直径を求めることによ
りセメントの粒子間距離が得られる。 ４．３より求めた球を配列し、間隙のモデルを作製す
る。
定する。 ２．同様に、透水開始時（材令７日）における各材料の
平均粒子径を測定する。 ３．ＣＢの練り上がり体積からベントナイトの膨潤体積
を引いた残りの体積よりセメント１粒子の占有体積を求
める。これを球に置き換え、その直径を求めることによ
りセメントの粒子間距離が得られる。 ４．３より求めた球を配列し、間隙のモデルを作製す
る。
【００３７】Ｂ．解説
１．粉末材料の粒子径を数量的に表現するため、顕微鏡
写真に撮影されたすべての粉末粒子に対して長径と長径
の中心点とし４５度方向毎に計４方向の径を測定し、平
均粒子径を求めた。その後、粒径加積曲線を描き有効径
Ｄ50を求め材料の平均粒子径とした。
写真に撮影されたすべての粉末粒子に対して長径と長径
の中心点とし４５度方向毎に計４方向の径を測定し、平
均粒子径を求めた。その後、粒径加積曲線を描き有効径
Ｄ50を求め材料の平均粒子径とした。
【００３８】２．水と接触して７日目におけるセメント
の平均粒子径は、セメントの粒子表面に生成している針
状結晶の体積と粉末粒子体積の和を球に換算して求め
た。顕微鏡写真より、セメントの粒子表面に針状結晶を
生成している粒子と未水和の粒子が存在するため水和率
を求めた。また、粒子表面に生成している針状結晶は円
柱状と仮定し、その平均長さと１粒子に生成している平
均数を測定した。
の平均粒子径は、セメントの粒子表面に生成している針
状結晶の体積と粉末粒子体積の和を球に換算して求め
た。顕微鏡写真より、セメントの粒子表面に針状結晶を
生成している粒子と未水和の粒子が存在するため水和率
を求めた。また、粒子表面に生成している針状結晶は円
柱状と仮定し、その平均長さと１粒子に生成している平
均数を測定した。
【００３９】ベントナイトは水と接触すると同時に膨潤
を起こし、その後の経時的変化は見られないことから、
膨張した粒子を１と同様に測定し平均粒子径とした。
を起こし、その後の経時的変化は見られないことから、
膨張した粒子を１と同様に測定し平均粒子径とした。
【００４０】３．水と接触したベントナイトは瞬時に膨
潤し、その後の経時的変化は見られないことから、ＣＢ
内部の間隙はセメントの水和に影響されていると推察し
た。
潤し、その後の経時的変化は見られないことから、ＣＢ
内部の間隙はセメントの水和に影響されていると推察し
た。
【００４１】４．求められたセメントの粒子間距離よ
り、セメント粒子を配列する、透水開始時のセメント粒
子、粉末セメント粒子について、同心上の球を描くと図
６で示すようになり、透水開始時の間隙モデルを作製す
ることができる。
り、セメント粒子を配列する、透水開始時のセメント粒
子、粉末セメント粒子について、同心上の球を描くと図
６で示すようになり、透水開始時の間隙モデルを作製す
ることができる。
【００４２】Ｃ．間隙径の算出方法
図６で示したモデルより透水開始時の間隙径を算出する
ために、図７で示した透水開始時の間隙モデルを作製す
る。
ために、図７で示した透水開始時の間隙モデルを作製す
る。
【００４３】セメントの粒子間径をｍとすると、３つの
セメント粒子上に一辺の長さがｍの正三角形を描くこと
ができる。
セメント粒子上に一辺の長さがｍの正三角形を描くこと
ができる。
【００４４】３つのセメント粒子の中心をそれぞれ点
Ａ、点Ｂ、点Ｃとおく。また、求める間隙とセメント粒
子が接する点をそれぞれ点Ａ’、点Ｂ’、点Ｃ’とお
く。
Ａ、点Ｂ、点Ｃとおく。また、求める間隙とセメント粒
子が接する点をそれぞれ点Ａ’、点Ｂ’、点Ｃ’とお
く。
【００４５】また、△ＡＢＣの重心をＧとおくと、間隙
は点Ｇを中心とする半径ＧＡ’＝（ＧＢ’＝ＧＣ’）の
球となる。点ＡからＢＣに垂線を引くと、△ＡＢＣは正
三角形であることから、 ＡＢ＝ｍ …（１） ＢＥ＝ｍ／２ …（２） （１），（２）より ＡＥ＝（√３／２）・２ …（３） ∴ＡＧ＝（２／３）・ＡＥ＝（２／３）・（√３／２）・ｍ＝ （√３／２）・ｍ…（４） また、透水開始時（材令７日）のセメント粒子径をＤと
おくと、ＡＡ’＝Ｄ／２より、 Ａ’Ｇ＝ＡＧ−ＡＡ’＝（√３／３）・ｍ−（Ｄ／２） …（５） ∴点Ｇを中心とし点Ａ’、点Ｂ’、点Ｃ’に接するたま
の直径は、 ２・Ａ’Ｇ＝２・｛（√３／３）・ｍ−（Ｄ／２）｝＝ （２／３）√３−Ｄ …（６） となる。
は点Ｇを中心とする半径ＧＡ’＝（ＧＢ’＝ＧＣ’）の
球となる。点ＡからＢＣに垂線を引くと、△ＡＢＣは正
三角形であることから、 ＡＢ＝ｍ …（１） ＢＥ＝ｍ／２ …（２） （１），（２）より ＡＥ＝（√３／２）・２ …（３） ∴ＡＧ＝（２／３）・ＡＥ＝（２／３）・（√３／２）・ｍ＝ （√３／２）・ｍ…（４） また、透水開始時（材令７日）のセメント粒子径をＤと
おくと、ＡＡ’＝Ｄ／２より、 Ａ’Ｇ＝ＡＧ−ＡＡ’＝（√３／３）・ｍ−（Ｄ／２） …（５） ∴点Ｇを中心とし点Ａ’、点Ｂ’、点Ｃ’に接するたま
の直径は、 ２・Ａ’Ｇ＝２・｛（√３／３）・ｍ−（Ｄ／２）｝＝ （２／３）√３−Ｄ …（６） となる。
【００４６】これより、透水開始時の間隙径は、セメン
トの粒子間距離ｍと透水開始時のセメント粒子径Ｄで表
されることがわかった。
トの粒子間距離ｍと透水開始時のセメント粒子径Ｄで表
されることがわかった。
【００４７】表３に顕微鏡写真より測定された粒子径を
示す。これより、各材料粒子の粒子径を数量的に表現す
ることができた。本発明の高炉水砕スラグ微粉末の平均
粒子径は４μｍであり、高炉セメントや普通ポルトラン
ドセメントの１０．８６μｍ、１１．３０μｍに比べて
小さいことが判明した。これに対して、材令７日におい
て生成していた針状結晶の長さは、高炉水砕スラグ微粉
末で３１．２μｍであり、高炉セメントや普通ポルトラ
ンドセメントの１９．８５μｍ、１９．７５μｍに比べ
て長いことが判明した。
示す。これより、各材料粒子の粒子径を数量的に表現す
ることができた。本発明の高炉水砕スラグ微粉末の平均
粒子径は４μｍであり、高炉セメントや普通ポルトラン
ドセメントの１０．８６μｍ、１１．３０μｍに比べて
小さいことが判明した。これに対して、材令７日におい
て生成していた針状結晶の長さは、高炉水砕スラグ微粉
末で３１．２μｍであり、高炉セメントや普通ポルトラ
ンドセメントの１９．８５μｍ、１９．７５μｍに比べ
て長いことが判明した。
【００４８】表４は、配合の違いによる間隙径を示して
いる。透水試験により透水可能であった配合の間隙径
は、透水した場合に比べて非常に小さくなることが確認
された。また、透水可能な配合の間隙径は０．０２〜
０．０５μｍとなることが判明した。
いる。透水試験により透水可能であった配合の間隙径
は、透水した場合に比べて非常に小さくなることが確認
された。また、透水可能な配合の間隙径は０．０２〜
０．０５μｍとなることが判明した。
【００４９】表３および顕微鏡写真より判読した粒子径
を利用し、間隙径の算出方法に則った操作を行い算出し
た微粒子セメントと高炉セメントＢ種の間隙径を表４に
示す。
を利用し、間隙径の算出方法に則った操作を行い算出し
た微粒子セメントと高炉セメントＢ種の間隙径を表４に
示す。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】一方、上記した間隙径を持つ円管がＣＢ硬
化体（透水実験に使用したＣＢ供試体）中を透水方向に
空いているものと仮想すると、ＣＢ供試体（材令７日）
の透水係数が１０-5cm/s以下を示すことから、ＣＢ内部
を移動する水は層流状態であるものと考えられる。そこ
で、ハーゲン・ボアズイユの円管層流れにおける損失水
頭式（式１）を適用し、間隙径を求めることにより透水
係数を予測する。 ｈf ＝ｆ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ ／２ｇ） …（式１） この式１から、さらに摩擦損失係数ｆ＝６４／ＲｅにＲ
ｅ＝ｖｄ／νを代入し、 ｆ＝６４ν／ｖｄ …（式２） を得る。両式から摩擦損失係数ｆを消去し、ｖについて
整理すると、 ｖ＝ｇｄ2 ｈf ／３２νＬ …（式３） となる。
化体（透水実験に使用したＣＢ供試体）中を透水方向に
空いているものと仮想すると、ＣＢ供試体（材令７日）
の透水係数が１０-5cm/s以下を示すことから、ＣＢ内部
を移動する水は層流状態であるものと考えられる。そこ
で、ハーゲン・ボアズイユの円管層流れにおける損失水
頭式（式１）を適用し、間隙径を求めることにより透水
係数を予測する。 ｈf ＝ｆ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ ／２ｇ） …（式１） この式１から、さらに摩擦損失係数ｆ＝６４／ＲｅにＲ
ｅ＝ｖｄ／νを代入し、 ｆ＝６４ν／ｖｄ …（式２） を得る。両式から摩擦損失係数ｆを消去し、ｖについて
整理すると、 ｖ＝ｇｄ2 ｈf ／３２νＬ …（式３） となる。
【００５３】さらに、ダルシーの法則として示されるｖ
＝ｋｉ（ｉ＝ｈ／Ｌ）と式３からｖを消去し、透水係数
ｋについて整理すると、 ｋ＝ｇｄ2 ／３２νＬ …（式４） が導き出され、ＣＢ硬化体の長さＬと間隙性ｄを既知に
することで透水係数が算出される。ここで、 ｈf ： 間隙内における損失水頭 ｆ ： 摩擦損失係数 Ｌ ： ＣＢ供試体の長さ ｄ ： 間隙径 ｖ ： 流速 ｇ ： 重力加速度 ν ： 動粘性係数 ｋ ： 透水係数 ｉ ： 動水勾配 ｈ ： 透水圧力水頭 しかるに、前記（式４）はきわめて有効であり、実験室
段階で透水係数を求めることができることを示してい
る。したがって、各種の本発明および類似の系における
材料の配合を、目的の遮断壁の透水係数を勘案しなが
ら、最適な配合を見出すのにきわめて有効である。
＝ｋｉ（ｉ＝ｈ／Ｌ）と式３からｖを消去し、透水係数
ｋについて整理すると、 ｋ＝ｇｄ2 ／３２νＬ …（式４） が導き出され、ＣＢ硬化体の長さＬと間隙性ｄを既知に
することで透水係数が算出される。ここで、 ｈf ： 間隙内における損失水頭 ｆ ： 摩擦損失係数 Ｌ ： ＣＢ供試体の長さ ｄ ： 間隙径 ｖ ： 流速 ｇ ： 重力加速度 ν ： 動粘性係数 ｋ ： 透水係数 ｉ ： 動水勾配 ｈ ： 透水圧力水頭 しかるに、前記（式４）はきわめて有効であり、実験室
段階で透水係数を求めることができることを示してい
る。したがって、各種の本発明および類似の系における
材料の配合を、目的の遮断壁の透水係数を勘案しなが
ら、最適な配合を見出すのにきわめて有効である。
【００５４】ちなみに、（式４）から求めた透水係数と
現実の透水係数とは実用上差し支えない程度の誤差しか
示さず、極一致したものであることを知見している。
現実の透水係数とは実用上差し支えない程度の誤差しか
示さず、極一致したものであることを知見している。
【００５５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、透水係数
が十分小さい遮断壁を構築できる。
が十分小さい遮断壁を構築できる。
【図１】本発明の施工例の概要断面図である。
【図２】実験結果を示すグラフである。
【図３】実験結果を示すグラフである。
【図４】実験結果を示すグラフである。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【図６】本発明者らの作製モデルの説明図である。
【図７】本発明者らの他の作製モデルの説明図である。
１…廃棄物、２…遮断壁、３…不透水層、Ａ…汚染領
域。
域。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 上岡 誠一
東京都千代田区九段北４丁目２番35号
ライト工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−197028（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−105500（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−166556（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−208853（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B09B 1/00 - 5/00
C04B 28/08
Claims (3)
- 【請求項１】汚染されたまたは汚染の虞れがある汚染対
象汚染領域に対して、遮断壁を構築してその遮断壁の外
方に汚染物質の流出を防止する方法において、 前記遮断壁を、ベントナイト、ブレーン値が６０００cm
2 ／ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行われて
いない炭化材料を主体とする材料により構築することを
特徴とする汚染物質の捕捉方法。 - 【請求項２】前記高炉水砕スラグ微粉末２５０kgに対し
て前記ベントナイト８０〜１００kgの割合にある請求項
１記載の汚染物質の捕捉方法。 - 【請求項３】汚染されたまたは汚染の虞れがある汚染対
象汚染領域に対して、構築され外方に汚染物質の流出を
防止する遮断壁において、 前記遮断壁は、ベントナイト、ブレーン値が６０００cm
2 ／ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末及び賦活が行われて
いない炭化材料を主体とする材料により構築されている
ことを特徴とする汚染物質の遮断壁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07002197A JP3396391B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 汚染物質の捕捉方法および汚染物質の遮断壁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07002197A JP3396391B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 汚染物質の捕捉方法および汚染物質の遮断壁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263499A JPH10263499A (ja) | 1998-10-06 |
| JP3396391B2 true JP3396391B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=13419545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07002197A Expired - Fee Related JP3396391B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 汚染物質の捕捉方法および汚染物質の遮断壁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396391B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4431765B2 (ja) * | 2001-12-31 | 2010-03-17 | 株式会社千石 | 主として産業廃棄物を利用したコンクリートおよびコンクリート製品の製造方法 |
| JP5008184B2 (ja) * | 2006-10-07 | 2012-08-22 | 武彦 大木 | 汚泥浄化土木方法 |
| CN102330435B (zh) * | 2011-07-05 | 2013-09-18 | 东南大学 | 一种用于污染场地原位隔离修复的隔离墙的施工方法 |
| JP7425441B2 (ja) * | 2020-05-19 | 2024-01-31 | ライト工業株式会社 | 遮水壁の構築方法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP07002197A patent/JP3396391B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10263499A (ja) | 1998-10-06 |
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