JP3451171B2

JP3451171B2 - 泥土の乾燥固化方法、及び泥土の乾燥固化材

Info

Publication number: JP3451171B2
Application number: JP30916796A
Authority: JP
Inventors: 春吉松岡
Original assignee: チヨダエコリサイクル株式会社
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: JPH10147781A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、建築工
事、浚渫工事、地盤改良工事、下水処理等に伴って排出
される泥土及び／又は泥水を乾燥し固化する（以下、乾
燥固化という）方法、及び、かかる方法での使用に適し
た泥土の乾燥固化材に関し、詳しくは、この泥土及び／
又は泥水を早期に固化し、かつ有効に利用できるような
固化物を得る乾燥固化方法、及び、かかる方法での使用
に適した泥土の乾燥固化材に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設現場等で発生する含水率３５％以上
の泥土及び泥水（以下、これらを総称して、泥土とい
う）は、産業廃棄物の中間処理場に搬入され、沈殿、濃
縮、固化、乾燥を経て処理されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に、乾燥
固化にはコストや日数を要する。コストの低い天日乾燥
では天候に左右されやすい。また、乾燥固化を早めるた
めセメントやセメント系固化材を使用して固化処理する
方法がある。しかし、この場合には、固化物はアルカリ
性（ｐＨ８．６以上）を呈し、このため廃棄場所が限定
されてしまう。一方、セメント系固化材等を用いた場
合、コーン指数が２以上の固化物を得て、埋め立て用土
として利用するには、乾燥固化に２４時間以上が必要と
される。また、セメント系固化材等による固化物は、雨
水にさらされると濁水が発生し、濁水による土壌汚染を
引き起す。したがって、廃棄場所あるいは埋め立て地周
辺の自然破壊につながる虞がある。

【０００４】そこで、本発明は、セメント系固化材等を
使用しなくても、早期にかつ安全に利用可能な固化物が
得られる泥土の乾燥固化方法、及び、このための泥土の
乾燥固化材を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ための手段として、本発明者は、泥土中の土粒子を凝集
させるように水を捕捉する成分と、水分と結合して凝結
硬化する無機材料から成る成分と、あるいは、これらの
成分に加えて、さらに、水分を吸着し、保水する多孔質
の無機材料から成る成分とを加えて泥土を乾燥固化する
方法を見い出した。

【０００６】すなわち、本発明の泥土の乾燥固化方法
は、泥土に、中性の水溶性高分子剤と半水石膏とクリン
カアッシュとを加えて混合し、その後、養生することに
より、泥土を乾燥固化する方法である。

【０００７】本発明の泥土の乾燥固化方法によると、水
溶性高分子剤は、泥土あるいは泥水中の水に溶け、水分
を取り込み、遊離水としての性質を失わせる（以下、こ
れを水の固定化という）。この結果、土粒子が凝集され
る。半水石膏は水分と反応して凝結硬化する。混合によ
り、土粒子が均一分散された状態で水の固定化、土粒子
の凝集、半水石膏の凝結硬化が生じる。また、混合に伴
う水の固定化及び半水石膏の硬化により凝集した土粒子
が団粒化される。この状態で混合物を放置すると、さら
に、水の固定化や半水石膏の硬化がすすみ、反応が完了
すると、土粒子を含んで硬化された大きな粒子が形成さ
れる。得られた粒子は、高分子剤、半水石膏、土粒子
が、水の固定化や半水石膏の硬化により一体化され硬化
されているので、雨水などを被っても濁水を発生しな
い。また、固化物は、中性を呈する。

【０００８】また、クリンカアッシュが、水分を吸水
し、保水するので、含水率の高い泥土等であっても、容
易に、乾燥固化された固化物が得られる。

【０００９】本発明の泥土の乾燥固化方法においては、
含水率５０重量％以上、８５重量％未満の泥土１００重
量部に対して、中性の水溶性高分子剤を０．０７〜０．
１０５重量部、半水石膏を１７．５〜１９．９５重量
部、クリンカアッシュを１４〜１４．９４５重量部を加
えて混合し、その後、養生する形態とすることができ
る。このような形態により、容易に、強度が高く、固化
物のｐＨが中性で、濁水を生じない固化物が得られる。
あるいは又、含水率８５重量％以上、９９．５重量％未
満の泥土１００重量部に、中性の水溶性高分子剤を０．
０６〜０．１８重量部、半水石膏を２８．８〜２９．９
４重量部、クリンカアッシュを２８．８〜２９．９４重
量部を加えて混合し、その後、養生する形態とすること
ができる。このような形態により、容易に、強度が高
く、固化物のｐＨが中性で、濁水を生じない固化物が得
られる。

【００１０】固化物のコーン指数が２以上であると、埋
め立て用等、各種土質材料として活用することができ
る。

【００１１】本発明の泥土の乾燥固化材は、中性の水溶
性高分子剤と半水石膏とクリンカアッシュとから成る泥
土の乾燥固化材である。これらの乾燥固化材によると、
早期に、安全な固化物を得ることができる。

【００１２】本発明の泥土の乾燥固化材においては、水
溶性高分子剤を０．１〜０．３重量％、半水石膏を４０
〜６０重量％含有することが好ましい。これらが泥土に
加えられて混合されると、コーン指数２以上の固化物が
容易に得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（泥土を乾燥固化するための成
分）本発明で使用する泥土の乾燥固化のための乾燥固化材の
成分は、中性の水溶性高分子剤と半水石膏、および、ク
リンカアッシュである。中性の水溶性高分子剤とは、水
に溶解して中性を呈する水溶性高分子である。水溶性高
分子剤は、泥土中の水分を補足し、固定化する。この結
果、水中に分散していた懸濁粒子（土粒子）は、凝集し
やすくなる。すなわち、特に、この成分は、土粒子の団
粒化に寄与する。また、得られる固化物のｐＨを中性に
維持するには、かかる高分子剤も、水に溶解した状態で
中性である必要がある。ここで中性とは、ｐＨ５．８〜
８．６であることが好ましい。より好ましくは、ｐＨ
６．０〜８．０である。

【００１４】このような中性の水溶性高分子剤として、
各種の市販品を使用することができる。例えば、三菱化
成（株）のポリビニールを主成分とする凝集剤であるソ
イルハード、ヤマヒロ（株）のアルギン酸ナトリウムを
主成分とするマトマールＤ−２、及びＦＹゲル、東亜合
成（株）のアクリル酸樹脂を主原料とするアロンザップ
等があるが、これらのいずれも用いることができる。ｐ
Ｈは、いずれも中性を呈する。

【００１５】次に、半水石膏とは、分子式ＣａＳＯ₄・
１／２Ｈ₂Ｏの硫酸カルシウムである。半水石膏は、水
と混練すると水和し、凝結硬化する特性を有している。
ｐＨは中性（６〜７）である。半水石膏は、耐火用の建
築材料として、各種の石膏ボードとして、また、陶磁
器、金属の精密鋳造、歯科、外科医療および美術工芸な
どの型材として広く活用されている。本発明では、泥水
に、この成分を添加することによって、天日乾燥及びセ
メント系固化材を使用する固化よりも早期に凝結し、硬
化し、所定強度を発現させることができる。特に、この
成分は、固化物のコーン指数の向上に寄与している。

【００１６】半水石膏には、アルファ型とベータ型とが
存在するが、いずれであってもよい。半水石膏は、石油
の精製工程で発生する排煙脱硫石膏を加熱し、焼石膏と
したものを使用してもよい。また、廃棄型材を加熱処理
し、焼石膏としたものを使用してもよい。さらに、石膏
ボード工場からの廃棄の半水石膏を用いてもよい。

【００１７】クリンカアッシュとは、火力発電所のボイ
ラー内等で、石炭の燃焼によって生じた石炭灰の粒子が
相互に凝集して形成された多孔質な塊状の石炭灰を破砕
して得られたものである。主成分は、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ
₃である。一般には、破砕に際して粒度調整されてお
り、ほとんどが細礫と粗砂であり、砂に近い粒度を示し
ている。５〜２０ｍｍと５ｍｍアンダーと３ｍｍアンダ
ーの３種が市販されているが、本発明では、表面積の多
い３ｍｍアンダーを使用することが好ましい。

【００１８】クリンカアッシュには、径０．２〜２０μ
ｍの微細な孔隙が多数存在する孔隙構造になっているこ
とから、吸水性、保水性に優れている。したがって、特
に、この成分は、含水率の高い泥土の早期乾燥固化に寄
与する。また、圧縮強度が高く、コーン指数の向上に寄
与している。圧縮強度が３０ｋｇｆ／ｃｍ²以上を有す
るものを使用することが好ましい。

【００１９】本発明において泥土とは、各種建設現場で
発生する水分を含んだ土である。特に含水率５０％以上
のものについて本発明を適用することが有用である。な
お、泥土の含水率は、赤外線水分計により測定される。

【００２０】泥土に乾燥固化のための成分を添加するの
に際しては、これらの成分を予め混合したものを同時に
添加しても、各成分をそれぞれ別々にしかもほぼ同時に
添加しても、これらの構成成分が泥土に対して奏する作
用は、乾燥固化材として添加する場合と同様である。泥
土に対して添加する各成分の添加量は、使用する泥土の
含水率や、要求されるコーン指数により選択される。

【００２１】泥土の含水率が比較的高い場合、例えば、
含水率が５０重量％以上、８５重量％未満の場合には、
泥土中の水１００重量部に対して高分子剤は、０．０７
重量部以上、０．１０５重量部以下であることが好まし
い。また、半水石膏は、１７．５重量部以上、１９．９
５重量部以下が好ましい。さらに、この場合には、クリ
ンカアッシュを添加することが好ましく、その添加量は
１４重量部以上、１４．９４５重量部以下が好ましい。
泥土の含水率が高い場合、例えば、含水率が８５重量％
以上、９９．５重量％未満の場合には、泥土中の水１０
０重量部に対して高分子剤は、０．０６重量部以上、
０．１８重量部以下であることが好ましい。また、半水
石膏は、２８．８重量部以上、２９．９４重量部以下が
好ましい。さらに、この場合には、クリンカアッシュを
添加することが好ましく、その添加量は２８．８重量部
以上、２９．９４重量部以下が好ましい。

【００２２】固化物を評価するには、固化物のコーン指
数を測定する。コーン指数は、トラフィカビリティーの
指標であり、トラフィカビリティーとは、建設機械の走
行性、作業性を示す。すなわち、コーン指数〔単位：ｋ
ｇｆ／ｃｍ²〕が、３以上であれば、湿地ブルドーザー
が走行でき、コーン指数が２以上であれば、超湿地ブル
ドーザーが走行できる。コーン指数は、コーンを土中に
貫入させたときの貫入抵抗力をコーンの底面積で除した
値をいう。なお、コーン指数は、土質工学会基準（ＪＳ
ＦＴ−７１６）に基づいて測定される。各現場等で発
生する発生土の土質区分について、コーン指数が基準と
されてコーン指数の値に応じて各種用途が決められてお
り、指数が２以上あれば、埋め立て用として使用するこ
とができる。したがって、得られた固化物について、コ
ーン指数が測定され、コーン指数に応じて各種土質材料
として、表１に示す各種用途に有効利用される。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【実施例】以下、本発明を具現化した具体例を、実施例
を挙げて示す。

【００２５】（参考例１）建設現場で発生した泥土（含水率３８％、ｐＨ７．４）
について、表２に示すように、乾燥固化材を添加し、添
加直後に混合を行い、その後、ミキサーより排出した
後、恒温室内に放置し、乾燥固化材添加後１２時間経過
後に得られた固化物のコーン指数、ｐＨ、流出水の状態
を試験した結果を表２に示す。なお、添加、混合、放
置、測定は、いずれも恒温室内で行った。また、混合
は、セメントモルタルミキサーを用い、３分間混合し
た。恒温室の室内条件は温度２０℃、湿度６０％ＲＨで
あった。また、比較例１として、乾燥固化材を全く添加
せずに、参考例１と同じ条件で混合、排出、放置を行
い、混合開始後１２時間経過後に得られた固化物の状態
を、参考例１と同様の方法で測定した結果を併せて表２
に示す。なお、コーン指数の測定は、土質工学会基準
（ＪＳＦＴ−７１６）に基づいて行った。含水率の測
定は、赤外線水分計により行った。ｐＨの測定は、棒状
ｐＨメーターを用いて行った。流出水の観察は、肉眼観
察することにより行った。

【００２６】

【表２】

【００２７】参考例１においては、高分子剤は、泥土１
００重量部に対して、０．０１重量部、半水石膏は、同
様に９．９９重量部添加されている。乾燥固化材中の高
分子剤は、０．０７５〜０．３％の範囲内で団粒化が認
められた。参考例１の乾燥固化材においては、この添加
量により、コーン指数２以上が得られ、添加量が１０重
量部未満ではコーン指数２未満であった。また、固化物
のｐＨは、７．０であり、固化物を通過して流出した水
は濁った水でなく透明水となっていた。なお、高分子剤
と半水石膏を同時に添加しても、別々に添加しても有意
差はなかった。このことは、実施例２及び実施例３にお
いても同様であった。参考例１による固化方法は、杭工
事、地盤改良工事、シールド工事等に伴う泥土及び泥水
に有効である。

【００２８】（実施例２）建設現場で発生した泥土（含水率５５％、ｐＨ８．４）
について、表３に示すように本発明の乾燥固化材の各成
分を添加し、参考例１と同様の条件で操作を行い、乾燥
固化材添加後１２時間経過後に得られた固化物のコーン
指数、ｐＨ、流出水の状態を試験した結果を表３に示
す。また、比較例２として、乾燥固化材を全く添加せず
に、参考例１と同じ条件で操作を行い、混合開始後１２
時間経過後に得られた固化物の状態を、参考例１と同様
の方法で測定した結果を併せて表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】実施例２によれば、参考例１と同様に、良
好なコーン指数とｐＨ、水分、流出水の状態が得られて
おり、乾燥固化材添加後１２時間経過後にして良好な固
化物が得られた。なお、添加量を泥土１００重量部に対
して３５重量部で一定として、乾燥固化材中の高分子剤
の配合量が０．２％未満のときには、団粒化が認められ
ず、半水石膏の配合量が５０％未満の場合には、凝結硬
化が認められず、クリンカアッシュの配合量が４０％未
満では、残留水分が認められた。さらに、実施例２の乾
燥固化材の添加量が３０重量部未満では、所定のコーン
指数が得られなかった。実施例２の乾燥固化材及び固化
方法は、杭工事、地盤工事、浚渫工事及び下水処理にお
ける、含水量の比較的高い脱水汚泥の固化に効果的であ
る。

【００３１】（実施例３）建設現場で発生した泥土（含水率８６％、ｐＨ８．４）
について、表４に示すように乾燥固化材の各成分を添加
し、参考例１と同様の条件で操作を行い、乾燥固化材添
加後２時間経過後に得られた固化物のコーン指数、ｐ
Ｈ、流出水の状態を試験した結果を表４に示す。また、
比較例３として、乾燥固化材を全く添加せずに、実施例
と同じ条件で操作を行い、混合開始後２時間経過後に得
られた固化物の状態を、実施例と同様の方法で測定した
結果を併せて表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】実施例３においては、良好な固化物が得ら
れた。なお、同一添加量でも、配合物中の高分子剤の量
が、０．１％〜０．３％の範囲で団粒化が認められた。
半水石膏の配合量が４８％未満の場合には、凝結硬化せ
ず、クリンカアッシュの配合量は４８％未満では残留水
分が存在した。一方、実施例３の乾燥固化材の添加量が
６０重量部未満の場合には、２以上のコーン指数が得ら
れなかった。

【００３４】実施例３で得られた固化物は、特に、ヘド
ロ、ボーリング泥水、濁水、廃ベントナイト泥水、セメ
ントミルク、シールド工法に伴う廃泥水及び下水汚泥の
固化などに好適である。また、泥水の流動性の低減と数
時間内の固化により作業性の改善に有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 17/00 - 17/52 E02D 3/12 C09K 103:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】泥土に、中性の水溶性高分子剤と、半水
石膏と、クリンカアッシュとを加えて混合し、その後、
養生することにより泥土を乾燥固化することを特徴とす
る泥土の乾燥固化方法。
【請求項２】含水率５０重量％以上、８５重量％未満
の泥土１００重量部に、中性の水溶性高分子剤を０．０
７〜０．１０５重量部、半水石膏を１７．５〜１９．９
５重量部、クリンカアッシュを１４〜１４．９４５重量
部を加えて混合し、その後、養生することにより、泥土
を乾燥固化することを特徴とする請求項１に記載の泥土
の乾燥固化方法。
【請求項３】含水率８５重量％以上、９９．５重量％
未満の泥土１００重量部に、中性の水溶性高分子剤を
０．０６〜０．１８重量部、半水石膏を２８．８〜２
９．９４重量部、クリンカアッシュを２８．８〜２９．
９４重量部を加えて混合し、その後、養生することによ
り、泥土を乾燥固化することを特徴とする請求項１に記
載の泥土の乾燥固化方法。
【請求項４】中性の水溶性高分子剤と半水石膏とクリ
ンカアッシュとから成ることを特徴とする泥土の乾燥固
化材。
【請求項５】水溶性高分子剤を０．１〜０．３重量
％、半水石膏を４０〜６０重量％含有することを特徴と
する請求項４に記載の泥土の乾燥固化材。