JP3992778B2 - 含水土壌の固化剤および固化方法 - Google Patents
含水土壌の固化剤および固化方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水土壌の固化剤および固化方法に関するものであり、さらに詳しくは、含水土壌を固化し、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図る際に好適な固化剤および固化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、泥水シールド工法等を採用した掘削工事においては、掘削孔に掘削泥水を供給することにより、掘削時に発生する発生土を該掘削泥水と共に外部に排出している。上記の発生土は、土砂が分離されて再利用されると共に、残りが泥水として廃棄される。従って、泥水は、粘土と共に水を多量に含んだスラリー状となっている。
【０００３】
そして、上記の泥水を、産業廃棄物として処理する際には、ダンプ輸送等が行えるように、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥、即ち、含水土壌に吸水性樹脂やセメント、消石灰、生石灰等を混合して固化することが行われている。
【０００４】
このような処理方法として、例えば、特開平2-194891号公報には、含水土壌に、アニオン性アクリル系凝集剤の分散液と、セメント等とを添加・混練する方法が開示されている。また、特開昭52-61354号公報および特開昭64-51198号公報には、含水土壌に、凝集性を有する水溶性の合成高分子物質等と、気硬性セメント類や水硬性セメント類等を混合する方法が開示されている。
【０００５】
そして、固化された含水土壌は、例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄されている。或いは、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、含水土壌に吸水性樹脂やセメント等を混合した後、固化する前に該含水土壌を掘削孔に注入することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、含水土壌は産業廃棄物として処理しなければならないので、多大な処分費用がかかる。また、含水土壌を廃棄する廃棄場所は、年々減少している。従って、上記従来の固化方法で含水土壌を処理すると、廃棄場所の確保が困難となるという問題点も有している。このため、含水土壌の再利用を図ることができる固化方法が切望されている。この観点からみてみると、特開昭64-51198号公報には、含水土壌の再利用を図るのに好適な固化方法および用途については、開示されていない。
【０００７】
また、特開平4-345685号公報並びに特開平 6-17054号公報には、含水土壌に、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体等の、アクリルアミドの共重合体の粉末と、石灰とを添加することにより、土質を改良し、該含水土壌の再利用を図る方法が開示されている。しかしながら、アクリルアミドの共重合体を使用すると、石灰等を用いた際、土壌全体が強アルカリ性になり、アクリルアミドが加水分解を起こし、アンモニアを発生するという欠点がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、含水土壌を、充分な強度を有する細粒状に容易に固化し、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図る際に好適な固化剤、および、固化方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記の目的を達成すべく、含水土壌の固化剤および固化方法について鋭意検討した。その結果、所定の性状等を備えたポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる固化剤を用いて含水土壌を固化することにより、固化後の含水土壌が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化され、例えば砂の代替品等として有効に活用できることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、請求項１記載の発明の含水土壌の固化剤は、上記の課題を解決するために、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴としている。請求項２記載の発明の含水土壌の固化剤は、上記の課題を解決するために、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、固化後の含水土壌（以下、固化物と称する）が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化（以下、単に細粒化と称する）される。これにより、上記の固化物を、例えば砂の代替品等として有効に活用することができる。即ち、固化物を、資源として再利用することができる。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００１２】
また、請求項５記載の発明の含水土壌の固化方法は、上記の課題を解決するために、含水土壌に重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴としている。請求項６記載の発明の含水土壌の固化方法は、上記の課題を解決するために、含水土壌に重量平均分子量が500,000〜6,000,000である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴としている。
【００１３】
上記の方法によれば、固化物を細粒化することができる。これにより、上記の固化物を、例えば砂の代替品等として有効に活用することができる。即ち、固化物を、資源として再利用することができる。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００１４】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１５】
本発明にかかる固化剤および固化方法によって固化する含水土壌は、含水土壌であればどの様なものでもよく、特に従来再利用不可能であった粘土やシルトも粒状固化が可能である。上記含水土壌としては、例えば、地中連続壁工法、泥水シールド工法等を採用した掘削工事での掘削時に発生する発生土を土砂と泥水とに分離し、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥；建設作業に伴って発生する泥水を沈殿槽に静置し、沈殿として得られる汚泥；掘削残土、軟弱残土等が挙げられる。
【００１６】
そして、上記の含水土壌は、ＪＩＳ Ａ １２０３（含水比試験方法）に基づいて測定され、「（水(g) ／固形分(g) ）×100 」で表される含水比が20％〜 200％の範囲内のものが好ましい。含水比が 200％を超える含水土壌は、水の含有量（以下、水分量と称する）が多いので、固化剤を多量に用いなければならず、固化剤のコストが高くなり、好ましくない。なお、含水土壌の出所は、上記例示にのみ限定されるものではない。また、含水土壌は、粘土やシルトの他に、ベントナイト等を含有していてもよい。
【００１７】
本発明にかかる固化剤および固化方法に用いるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩は、（１）水溶液の状態、（２）水溶性を有する粒子、のいずれかである。尚、本発明において、「ポリ（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸の単独重合体、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、およびメタクリル酸の
単独重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種の重合体を指すものとする。
【００１８】
ポリ（メタ）アクリル酸は、水溶性を有していればよいが、直鎖状（リニア）の重合体であることが好ましい。また、ポリ（メタ）アクリル酸の塩としては、水溶性を有するポリ（メタ）アクリル酸の塩であれば特に限定されるものではないが、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；アンモニウム塩；アミン塩等が挙げられる。
【００１９】
ポリ（メタ）アクリル酸塩の中和率は、特に限定されるものではないが、90％以下が好ましく、70％以下がより好ましく、40％以下がさらに好ましく、20％以下が最も好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸塩の中和率が90％を超える場合には、固化物を細粒化することができなくなるおそれがある。そして、ポリ（メタ）アクリル酸および／または中和率が90％以下のポリ（メタ）アクリル酸塩のうち、完全酸型（即ち、中和率は０％）であるポリ（メタ）アクリル酸が最も好ましい。
【００２０】
ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩（以下、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）と記す）の重量平均分子量(Mw)は、50,000〜 6,000,000の範囲内が好ましく、 200,000〜 2,000,000の範囲内がより好ましい。そして、重量平均分子量(Mw)が 500,000〜2,000,000 で、かつ、中和率が40％以下のポリ（メタ）アクリル酸（塩）が最も好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が50,000未満である場合には、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が 6,000,000を超える場合には、粒子のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を含水土壌に混合すると増粘効果が生じて両者を均一に混合することができなくなるので好ましくなく、また、水溶液の状態のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を含水土壌に混合すると該水溶液の粘度が高くなり過ぎ、両者を均一に混合することができなくなるので好ましくない。
【００２１】
ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を水溶液の状態で用いる場合における該水溶液の粘度は、５cP（センチポアズ）〜 5,000cPの範囲内が好ましく、10cP〜 1,000cPの範囲内がより好ましい。水溶液の粘度が５cP未満である場合には、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、水溶液の粘度が 5,000cPを超える場合には、含水土壌に水溶液を均一に混合することができなくなると共に、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。尚、用いるポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)にもよるが、水溶液の粘度を上記の範囲内に設定するには、該水溶液の濃度を 0.5重量％〜50重量％の範囲内、好ましくは 1.0重量％〜15重量％の範囲内に設定すればよい。
【００２２】
ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を粒子として用いる場合における該粒子の平均粒子径は、0.01mm〜２mmの範囲内が好ましく、0.02mm〜１mmの範囲内がより好ましく、0.05mm〜 0.5mmの範囲内がさらに好ましい。平均粒子径が２mmを超える場合には、固化物を細粒化するためには使用量を多くしなければならないのでコストが高くなり、好ましくない。さらに、平均粒子径が0.01mm未満である場合には、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を取り扱う際に粉塵が発生し易くなると共に、該ポリ（メタ）アクリル酸（塩）が吸湿し易くなる。従って、作業性が低下すると共に、含水土壌に添加した際に継粉を生じて、細粒化するためには使用量を多くしなければならないのでコストが高くなり、好ましくない。
【００２３】
含水土壌100重量部に対する上記ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量は、0.01重量部〜５重量部の範囲内が好ましく、0.05重量部〜１重量部の範囲内がより好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量が0.01重量部未満である場合には、固化物を細粒化しにくくなるので好ましくない。また、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量を５重量部より多くしても、上記の範囲内で使用した場合と殆ど効果が変わらない。従って、過剰に使用したポリ（メタ）アクリル酸（塩）が無駄となるので好ましくない。尚、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を水溶液の状態で用いる場合における上記の使用量とは、水溶液中の該ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の量（純分）を示す。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）は、水溶液の状態で用いるほうが、使用量を少なくすることができ、しかも、細粒化によって得られる粒子径が小さくなるので、特に好ましい。
【００２４】
本発明にかかる石灰としては、公知の各種石灰を採用することができる。該石灰としては、具体的には、例えば、生石灰、消石灰が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、石膏としては、無水石膏、半水石膏等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら石灰及び石膏は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。
【００２５】
含水土壌100重量部に対する石灰および石膏の合計の使用量は、１重量部〜35重量部の範囲内が好ましく、２重量部〜25重量部の範囲内がより好ましい。石灰および石膏の合計の使用量が１重量部未満である場合には、固化物の強度（後述する）が不充分となるので好ましくない。また、石灰および石膏の合計の使用量を35重量部より多くすれば、固化物の強度が下がることがあるため、好ましくない。
【００２６】
以上のように、本発明にかかる固化剤は、所定の性状等を備えたポリ（メタ）アクリル酸（塩）と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなっている。次に、上記構成の固化剤を用いて含水土壌を固化させる固化方法について以下に説明する。
【００２７】
先ず、該含水土壌に上記のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を粒子若しくは水溶液の状態で混合する。含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合する際に用いられる混合機としては、両者を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好ましく、例えば、いわゆる遊星運動式または二軸式で、かつ、両者に対して剪断力を付与しながら攪拌することができるように、攪拌翼の形状が棒状や釣針状等に形成されている装置が好適である。つまり、攪拌翼は、攪拌・混合によって移動する移動方向に対して、できるだけ直角方向に拡がった形状が、混練による粒子径の粗大化を抑制することができると共に、攪拌翼や装置内壁への付着を防止することができるので、望ましい。
【００２８】
このような装置としては、例えば、遊星型強制ミキサ（プラネタリミキサ）等が挙げられる。上記の混合機を用いて含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、粒子径が 0.1mm〜50mmの範囲内、好ましくは 0.3mm〜10mmの範囲内である粒子状に細粒化（粒状化）することができる。尚、含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）との混合方法は、特に限定されるものではない。
【００２９】
次に、得られた粒状化物に石灰および／または石膏を添加して混合する。両者を混合する際に用いられる混合機は、特に限定されるものではないが、両者を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好適である。また、このような混合機を用いて混合する際には、上記含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合する際の混合方法ほどに剪断力が掛からないようにすると共に、攪拌翼の回転数を比較的少なくして、粒状化物の表面に石灰および／または石膏を付着させる（まぶす）ように攪拌することが好ましい。これにより、粒状化物の表面に石灰および／または石膏がほぼ均一に付着した細粒化物が得られる。尚、石灰および／または石膏は、その一部が粒状化物の内部に入り込んでいてもよい。また、粒状化物と石灰および／または石膏との混合方法は、特に限定されるものではない。
【００３０】
得られた細粒化物は、即時埋め戻しを行ってもよいが、次に常温で３日間〜７日間程度放置することにより、石灰および／または石膏が養生され、該細粒化物、即ち、固化物は所定の強度を備える。該固化物の強度は、ＪＩＳ Ａ １２１１（ＣＢＲ試験方法）に基づいて測定される９０％修正C.B.R.(California Bearing Ratio)値が５％〜60％である。該強度は、含水土壌の粘度や含水比、或いは、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）や石灰および／または石膏の添加量等により、任意に調節することができる。尚、９０％修正C.B.R.値は、数値が大きいほど、強度が高いことを示す。
【００３１】
以上のようにして得られる固化物は、所定の粒子径および強度を備えているので、粉砕やふるい分け等の操作を行わなくても、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図ることができる。つまり、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、砂等を別途に用意しなくとも、該固化物を用いて埋め戻しを行うことができる。また、上記の固化物は、埋設管や構造物等に使用する際の埋め戻し材、人工砂等としての遮断層材、のり面に吹き付けて該のり面を加工する植生基材、土壌改良材、保水材、透水材、濾過材等に用いることができる。さらに、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００３３】
〔実施例１〕
泥水シールド工法を採用した掘削工事によって発生した泥水を脱水プレスすることにより、含水土壌を得た。含水土壌の含水比は、84％であった。そして、混合機として、釣針状のフック型攪拌翼を備えたプラネタリ式混合機を用いた。
【００３４】
該混合機に上記の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸25ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００３５】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての生石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する生石灰の割合は、15重量％である。
【００３６】
以上の操作により、粒状化物の表面に生石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００３７】
〔実施例２〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が84％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の５重量％水溶液 500ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、40cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００３８】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての生石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する生石灰の割合は、15重量％である。
【００３９】
以上の操作により、粒状化物の表面に生石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、７％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４０】
〔実施例３〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が78％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸 125ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 2.5重量％である。
【００４１】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４２】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４３】
〔実施例４〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が78％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の10重量％水溶液 625ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、 630cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、1.25重量％である。
【００４４】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４５】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜７mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４６】
〔実施例５〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が50％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の10重量％水溶液 250ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、 630cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００４７】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４８】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、10％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
〔実施例６〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が40％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸ナトリウムを含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜15mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、６％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５１】
〔比較例３〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 220,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜８mmの範囲内であり、平均粒子径が２mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、６％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５２】
〔実施例８〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が０％、粒子径が 0.1mm〜0.45mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.5重量％用いるとともに、実施例１において用いた生石灰の代わりに、無水石膏を含水土壌に対して15重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が１mm〜25mmの範囲内であり、平均粒子径が３mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、７％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５３】
〔実施例９〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が40％であるポリアクリル酸ナトリウムの５重量％水溶液（粘度 2,000cP）を、ポリアクリル酸ナトリウムの量が含水土壌に対して 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が２mm〜30mmの範囲内であり、平均粒子径が10mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５４】
〔実施例１０〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が 100％であるポリアクリル酸ナトリウムの５重量％水溶液（粘度 4,500cP）を、ポリアクリル酸ナトリウムの量が含水土壌に対して 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が５mm〜50mmの範囲内であり、平均粒子径が11mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
〔比較例４〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が90,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の30重量％水溶液（粘度 800cP）を、ポリアクリル酸の量が含水土壌に対して 3.0重量％となるように用いるとともに、実施例２において用いた生石灰の代わりに、無水石膏を含水土壌に対して15重量％用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が２mm〜35mmの範囲内であり、平均粒子径が４mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、５％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５７】
〔実施例１２〕
実施例１において用いた含水土壌の代わりに、含水比が84％の含水土壌５kgを用い、同実施例において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 2,000,000、中和率が０％、粒子径が 0.1mm〜 0.5mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.2重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が３mm〜45mmの範囲内であり、平均粒子径が８mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５８】
〔実施例１３〕
実施例１における含水土壌に対する生石灰の使用量の割合を15重量％から５重量％に変更した以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、４％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５９】
〔実施例１４〕
実施例５において用いた消石灰の代わりに、生石灰を含水土壌に対して25重量％用いた以外は、実施例５の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、15％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
〔比較例１〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 780,000、中和率が 100％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のアクリル酸塩／アクリルアミド共重合体（アクリル酸塩／アクリルアミドの重量比＝30／70）を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な固化条件を表４に示す。
【００６２】
〔比較例２〕
比較例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,300,000、中和率が 100％、粒子径が0.07mm〜 0.4mmの範囲内である粒子状のアクリル酸塩／アクリルアミド共重合体（アクリル酸塩／アクリルアミドの重量比＝30／70）を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な固化条件を表４に示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の含水土壌の固化剤は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる構成である。本発明の請求項２記載の含水土壌の固化剤は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる構成である。
【００６５】
これにより、固化後の含水土壌が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化されるので、該含水土壌を、例えば砂の代替品等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。
【００６６】
また、本発明の請求項５記載の含水土壌の固化方法は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である含水土壌にポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加する方法である。本発明の請求項６記載の含水土壌の固化方法は、以上のように、含水土壌に重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加する方法である。
【００６７】
これにより、固化後の含水土壌を、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化することができるので、該含水土壌を、例えば砂の代替品等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水土壌の固化剤および固化方法に関するものであり、さらに詳しくは、含水土壌を固化し、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図る際に好適な固化剤および固化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、泥水シールド工法等を採用した掘削工事においては、掘削孔に掘削泥水を供給することにより、掘削時に発生する発生土を該掘削泥水と共に外部に排出している。上記の発生土は、土砂が分離されて再利用されると共に、残りが泥水として廃棄される。従って、泥水は、粘土と共に水を多量に含んだスラリー状となっている。
【０００３】
そして、上記の泥水を、産業廃棄物として処理する際には、ダンプ輸送等が行えるように、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥、即ち、含水土壌に吸水性樹脂やセメント、消石灰、生石灰等を混合して固化することが行われている。
【０００４】
このような処理方法として、例えば、特開平2-194891号公報には、含水土壌に、アニオン性アクリル系凝集剤の分散液と、セメント等とを添加・混練する方法が開示されている。また、特開昭52-61354号公報および特開昭64-51198号公報には、含水土壌に、凝集性を有する水溶性の合成高分子物質等と、気硬性セメント類や水硬性セメント類等を混合する方法が開示されている。
【０００５】
そして、固化された含水土壌は、例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄されている。或いは、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、含水土壌に吸水性樹脂やセメント等を混合した後、固化する前に該含水土壌を掘削孔に注入することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、含水土壌は産業廃棄物として処理しなければならないので、多大な処分費用がかかる。また、含水土壌を廃棄する廃棄場所は、年々減少している。従って、上記従来の固化方法で含水土壌を処理すると、廃棄場所の確保が困難となるという問題点も有している。このため、含水土壌の再利用を図ることができる固化方法が切望されている。この観点からみてみると、特開昭64-51198号公報には、含水土壌の再利用を図るのに好適な固化方法および用途については、開示されていない。
【０００７】
また、特開平4-345685号公報並びに特開平 6-17054号公報には、含水土壌に、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体等の、アクリルアミドの共重合体の粉末と、石灰とを添加することにより、土質を改良し、該含水土壌の再利用を図る方法が開示されている。しかしながら、アクリルアミドの共重合体を使用すると、石灰等を用いた際、土壌全体が強アルカリ性になり、アクリルアミドが加水分解を起こし、アンモニアを発生するという欠点がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、含水土壌を、充分な強度を有する細粒状に容易に固化し、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図る際に好適な固化剤、および、固化方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記の目的を達成すべく、含水土壌の固化剤および固化方法について鋭意検討した。その結果、所定の性状等を備えたポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる固化剤を用いて含水土壌を固化することにより、固化後の含水土壌が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化され、例えば砂の代替品等として有効に活用できることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、請求項１記載の発明の含水土壌の固化剤は、上記の課題を解決するために、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴としている。請求項２記載の発明の含水土壌の固化剤は、上記の課題を解決するために、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、固化後の含水土壌（以下、固化物と称する）が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化（以下、単に細粒化と称する）される。これにより、上記の固化物を、例えば砂の代替品等として有効に活用することができる。即ち、固化物を、資源として再利用することができる。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００１２】
また、請求項５記載の発明の含水土壌の固化方法は、上記の課題を解決するために、含水土壌に重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴としている。請求項６記載の発明の含水土壌の固化方法は、上記の課題を解決するために、含水土壌に重量平均分子量が500,000〜6,000,000である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴としている。
【００１３】
上記の方法によれば、固化物を細粒化することができる。これにより、上記の固化物を、例えば砂の代替品等として有効に活用することができる。即ち、固化物を、資源として再利用することができる。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００１４】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１５】
本発明にかかる固化剤および固化方法によって固化する含水土壌は、含水土壌であればどの様なものでもよく、特に従来再利用不可能であった粘土やシルトも粒状固化が可能である。上記含水土壌としては、例えば、地中連続壁工法、泥水シールド工法等を採用した掘削工事での掘削時に発生する発生土を土砂と泥水とに分離し、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥；建設作業に伴って発生する泥水を沈殿槽に静置し、沈殿として得られる汚泥；掘削残土、軟弱残土等が挙げられる。
【００１６】
そして、上記の含水土壌は、ＪＩＳ Ａ １２０３（含水比試験方法）に基づいて測定され、「（水(g) ／固形分(g) ）×100 」で表される含水比が20％〜 200％の範囲内のものが好ましい。含水比が 200％を超える含水土壌は、水の含有量（以下、水分量と称する）が多いので、固化剤を多量に用いなければならず、固化剤のコストが高くなり、好ましくない。なお、含水土壌の出所は、上記例示にのみ限定されるものではない。また、含水土壌は、粘土やシルトの他に、ベントナイト等を含有していてもよい。
【００１７】
本発明にかかる固化剤および固化方法に用いるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩は、（１）水溶液の状態、（２）水溶性を有する粒子、のいずれかである。尚、本発明において、「ポリ（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸の単独重合体、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、およびメタクリル酸の
単独重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種の重合体を指すものとする。
【００１８】
ポリ（メタ）アクリル酸は、水溶性を有していればよいが、直鎖状（リニア）の重合体であることが好ましい。また、ポリ（メタ）アクリル酸の塩としては、水溶性を有するポリ（メタ）アクリル酸の塩であれば特に限定されるものではないが、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；アンモニウム塩；アミン塩等が挙げられる。
【００１９】
ポリ（メタ）アクリル酸塩の中和率は、特に限定されるものではないが、90％以下が好ましく、70％以下がより好ましく、40％以下がさらに好ましく、20％以下が最も好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸塩の中和率が90％を超える場合には、固化物を細粒化することができなくなるおそれがある。そして、ポリ（メタ）アクリル酸および／または中和率が90％以下のポリ（メタ）アクリル酸塩のうち、完全酸型（即ち、中和率は０％）であるポリ（メタ）アクリル酸が最も好ましい。
【００２０】
ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩（以下、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）と記す）の重量平均分子量(Mw)は、50,000〜 6,000,000の範囲内が好ましく、 200,000〜 2,000,000の範囲内がより好ましい。そして、重量平均分子量(Mw)が 500,000〜2,000,000 で、かつ、中和率が40％以下のポリ（メタ）アクリル酸（塩）が最も好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が50,000未満である場合には、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が 6,000,000を超える場合には、粒子のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を含水土壌に混合すると増粘効果が生じて両者を均一に混合することができなくなるので好ましくなく、また、水溶液の状態のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を含水土壌に混合すると該水溶液の粘度が高くなり過ぎ、両者を均一に混合することができなくなるので好ましくない。
【００２１】
ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を水溶液の状態で用いる場合における該水溶液の粘度は、５cP（センチポアズ）〜 5,000cPの範囲内が好ましく、10cP〜 1,000cPの範囲内がより好ましい。水溶液の粘度が５cP未満である場合には、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、水溶液の粘度が 5,000cPを超える場合には、含水土壌に水溶液を均一に混合することができなくなると共に、固化物を細粒化することができなくなるので好ましくない。尚、用いるポリ（メタ）アクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)にもよるが、水溶液の粘度を上記の範囲内に設定するには、該水溶液の濃度を 0.5重量％〜50重量％の範囲内、好ましくは 1.0重量％〜15重量％の範囲内に設定すればよい。
【００２２】
ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を粒子として用いる場合における該粒子の平均粒子径は、0.01mm〜２mmの範囲内が好ましく、0.02mm〜１mmの範囲内がより好ましく、0.05mm〜 0.5mmの範囲内がさらに好ましい。平均粒子径が２mmを超える場合には、固化物を細粒化するためには使用量を多くしなければならないのでコストが高くなり、好ましくない。さらに、平均粒子径が0.01mm未満である場合には、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を取り扱う際に粉塵が発生し易くなると共に、該ポリ（メタ）アクリル酸（塩）が吸湿し易くなる。従って、作業性が低下すると共に、含水土壌に添加した際に継粉を生じて、細粒化するためには使用量を多くしなければならないのでコストが高くなり、好ましくない。
【００２３】
含水土壌100重量部に対する上記ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量は、0.01重量部〜５重量部の範囲内が好ましく、0.05重量部〜１重量部の範囲内がより好ましい。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量が0.01重量部未満である場合には、固化物を細粒化しにくくなるので好ましくない。また、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の使用量を５重量部より多くしても、上記の範囲内で使用した場合と殆ど効果が変わらない。従って、過剰に使用したポリ（メタ）アクリル酸（塩）が無駄となるので好ましくない。尚、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）を水溶液の状態で用いる場合における上記の使用量とは、水溶液中の該ポリ（メタ）アクリル酸（塩）の量（純分）を示す。ポリ（メタ）アクリル酸（塩）は、水溶液の状態で用いるほうが、使用量を少なくすることができ、しかも、細粒化によって得られる粒子径が小さくなるので、特に好ましい。
【００２４】
本発明にかかる石灰としては、公知の各種石灰を採用することができる。該石灰としては、具体的には、例えば、生石灰、消石灰が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、石膏としては、無水石膏、半水石膏等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら石灰及び石膏は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。
【００２５】
含水土壌100重量部に対する石灰および石膏の合計の使用量は、１重量部〜35重量部の範囲内が好ましく、２重量部〜25重量部の範囲内がより好ましい。石灰および石膏の合計の使用量が１重量部未満である場合には、固化物の強度（後述する）が不充分となるので好ましくない。また、石灰および石膏の合計の使用量を35重量部より多くすれば、固化物の強度が下がることがあるため、好ましくない。
【００２６】
以上のように、本発明にかかる固化剤は、所定の性状等を備えたポリ（メタ）アクリル酸（塩）と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなっている。次に、上記構成の固化剤を用いて含水土壌を固化させる固化方法について以下に説明する。
【００２７】
先ず、該含水土壌に上記のポリ（メタ）アクリル酸（塩）を粒子若しくは水溶液の状態で混合する。含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合する際に用いられる混合機としては、両者を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好ましく、例えば、いわゆる遊星運動式または二軸式で、かつ、両者に対して剪断力を付与しながら攪拌することができるように、攪拌翼の形状が棒状や釣針状等に形成されている装置が好適である。つまり、攪拌翼は、攪拌・混合によって移動する移動方向に対して、できるだけ直角方向に拡がった形状が、混練による粒子径の粗大化を抑制することができると共に、攪拌翼や装置内壁への付着を防止することができるので、望ましい。
【００２８】
このような装置としては、例えば、遊星型強制ミキサ（プラネタリミキサ）等が挙げられる。上記の混合機を用いて含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、粒子径が 0.1mm〜50mmの範囲内、好ましくは 0.3mm〜10mmの範囲内である粒子状に細粒化（粒状化）することができる。尚、含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）との混合方法は、特に限定されるものではない。
【００２９】
次に、得られた粒状化物に石灰および／または石膏を添加して混合する。両者を混合する際に用いられる混合機は、特に限定されるものではないが、両者を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好適である。また、このような混合機を用いて混合する際には、上記含水土壌とポリ（メタ）アクリル酸（塩）とを混合する際の混合方法ほどに剪断力が掛からないようにすると共に、攪拌翼の回転数を比較的少なくして、粒状化物の表面に石灰および／または石膏を付着させる（まぶす）ように攪拌することが好ましい。これにより、粒状化物の表面に石灰および／または石膏がほぼ均一に付着した細粒化物が得られる。尚、石灰および／または石膏は、その一部が粒状化物の内部に入り込んでいてもよい。また、粒状化物と石灰および／または石膏との混合方法は、特に限定されるものではない。
【００３０】
得られた細粒化物は、即時埋め戻しを行ってもよいが、次に常温で３日間〜７日間程度放置することにより、石灰および／または石膏が養生され、該細粒化物、即ち、固化物は所定の強度を備える。該固化物の強度は、ＪＩＳ Ａ １２１１（ＣＢＲ試験方法）に基づいて測定される９０％修正C.B.R.(California Bearing Ratio)値が５％〜60％である。該強度は、含水土壌の粘度や含水比、或いは、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）や石灰および／または石膏の添加量等により、任意に調節することができる。尚、９０％修正C.B.R.値は、数値が大きいほど、強度が高いことを示す。
【００３１】
以上のようにして得られる固化物は、所定の粒子径および強度を備えているので、粉砕やふるい分け等の操作を行わなくても、例えば砂の代替品等の資源としての再利用を図ることができる。つまり、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、砂等を別途に用意しなくとも、該固化物を用いて埋め戻しを行うことができる。また、上記の固化物は、埋設管や構造物等に使用する際の埋め戻し材、人工砂等としての遮断層材、のり面に吹き付けて該のり面を加工する植生基材、土壌改良材、保水材、透水材、濾過材等に用いることができる。さらに、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００３３】
〔実施例１〕
泥水シールド工法を採用した掘削工事によって発生した泥水を脱水プレスすることにより、含水土壌を得た。含水土壌の含水比は、84％であった。そして、混合機として、釣針状のフック型攪拌翼を備えたプラネタリ式混合機を用いた。
【００３４】
該混合機に上記の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸25ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００３５】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての生石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する生石灰の割合は、15重量％である。
【００３６】
以上の操作により、粒状化物の表面に生石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００３７】
〔実施例２〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が84％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の５重量％水溶液 500ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、40cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００３８】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての生石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する生石灰の割合は、15重量％である。
【００３９】
以上の操作により、粒状化物の表面に生石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、７％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４０】
〔実施例３〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が78％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸 125ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 2.5重量％である。
【００４１】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４２】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４３】
〔実施例４〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が78％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の10重量％水溶液 625ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、 630cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、1.25重量％である。
【００４４】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４５】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜７mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４６】
〔実施例５〕
実施例１の混合機と同一の混合機に、含水比が50％の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の10重量％水溶液 250ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して細粒化した。上記水溶液の粘度は、 630cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００４７】
次に、得られた粒状化物を 160 rpmで攪拌しながら、石灰としての消石灰 750ｇを粒状化物に少しずつ添加・混合した。含水土壌に対する消石灰の割合は、15重量％である。
【００４８】
以上の操作により、粒状化物の表面に消石灰がほぼ均一に付着した細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。その後、該細粒化物を、常温で７日間、放置した。これにより、固化物を得た。該固化物の９０％修正C.B.R.値は、10％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表１に示す。
【００４９】
【表１】
〔実施例６〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が40％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸ナトリウムを含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜15mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、６％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５１】
〔比較例３〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 220,000、中和率が０％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜８mmの範囲内であり、平均粒子径が２mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、６％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５２】
〔実施例８〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が０％、粒子径が 0.1mm〜0.45mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.5重量％用いるとともに、実施例１において用いた生石灰の代わりに、無水石膏を含水土壌に対して15重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が１mm〜25mmの範囲内であり、平均粒子径が３mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、７％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５３】
〔実施例９〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が40％であるポリアクリル酸ナトリウムの５重量％水溶液（粘度 2,000cP）を、ポリアクリル酸ナトリウムの量が含水土壌に対して 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が２mm〜30mmの範囲内であり、平均粒子径が10mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、８％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５４】
〔実施例１０〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が 100％であるポリアクリル酸ナトリウムの５重量％水溶液（粘度 4,500cP）を、ポリアクリル酸ナトリウムの量が含水土壌に対して 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が５mm〜50mmの範囲内であり、平均粒子径が11mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表２に示す。
【００５５】
【表２】
〔比較例４〕
実施例２において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が90,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の30重量％水溶液（粘度 800cP）を、ポリアクリル酸の量が含水土壌に対して 3.0重量％となるように用いるとともに、実施例２において用いた生石灰の代わりに、無水石膏を含水土壌に対して15重量％用いた以外は、実施例２の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が２mm〜35mmの範囲内であり、平均粒子径が４mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、５％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５７】
〔実施例１２〕
実施例１において用いた含水土壌の代わりに、含水比が84％の含水土壌５kgを用い、同実施例において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 2,000,000、中和率が０％、粒子径が 0.1mm〜 0.5mmの範囲内である粒子状のポリアクリル酸を含水土壌に対して 0.2重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が３mm〜45mmの範囲内であり、平均粒子径が８mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、９％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５８】
〔実施例１３〕
実施例１における含水土壌に対する生石灰の使用量の割合を15重量％から５重量％に変更した以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、４％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００５９】
〔実施例１４〕
実施例５において用いた消石灰の代わりに、生石灰を含水土壌に対して25重量％用いた以外は、実施例５の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。また、固化物の９０％修正C.B.R.値は、15％であった。主な固化条件、および、細粒化物の粒子径等を表３に示す。
【００６０】
【表３】
〔比較例１〕
実施例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 780,000、中和率が 100％、粒子径が0.05mm〜0.25mmの範囲内である粒子状のアクリル酸塩／アクリルアミド共重合体（アクリル酸塩／アクリルアミドの重量比＝30／70）を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な固化条件を表４に示す。
【００６２】
〔比較例２〕
比較例１において用いたポリアクリル酸の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,300,000、中和率が 100％、粒子径が0.07mm〜 0.4mmの範囲内である粒子状のアクリル酸塩／アクリルアミド共重合体（アクリル酸塩／アクリルアミドの重量比＝30／70）を含水土壌に対して 0.5重量％用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な固化条件を表４に示す。
【００６３】
【表４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の含水土壌の固化剤は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる構成である。本発明の請求項２記載の含水土壌の固化剤は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなる構成である。
【００６５】
これにより、固化後の含水土壌が、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化されるので、該含水土壌を、例えば砂の代替品等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。
【００６６】
また、本発明の請求項５記載の含水土壌の固化方法は、以上のように、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である含水土壌にポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加する方法である。本発明の請求項６記載の含水土壌の固化方法は、以上のように、含水土壌に重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加する方法である。
【００６７】
これにより、固化後の含水土壌を、充分な強度並びに所定の粒子径を有する粒子状に細粒化することができるので、該含水土壌を、例えば砂の代替品等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、固化物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。
Claims (8)
- 重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴とする含水土壌の固化剤。
- 重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 である水溶性のポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子と、石灰および／または石膏とを必須成分としてなることを特徴とする含水土壌の固化剤。
- 上記ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の中和率が４０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の含水土壌の固化剤。
- 上記ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子の平均粒子径が 0.01mm 〜２ mm であることを特徴とする請求項２に記載の含水土壌の固化剤。
- 含水土壌に、重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の水溶液を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴とする含水土壌の固化方法。
- 含水土壌に水溶性の重量平均分子量が 500,000 〜 6,000,000 であるポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子を混合し、混合物を粒状化した後、該粒状化物に石灰および／または石膏を添加することを特徴とする含水土壌の固化方法。
- 上記ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の中和率が４０％以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の含水土壌の固化方法。
- 上記ポリ（メタ）アクリル酸および／またはその塩の粒子の平均粒子径が、 0.01mm 〜２ mm であることを特徴とする請求項６に記載の含水土壌の固化方法。
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