JP4109385B2

JP4109385B2 - 遮水材料とその製造方法及び遮水層の構築方法

Info

Publication number: JP4109385B2
Application number: JP15229299A
Authority: JP
Inventors: 克博名倉; 義行高瀬; 正寛菊岡; 明栗田; 秀哲倉地
Original assignee: TOA ROAD CORPORATION; Taisei Corp; Taisei Rotec Corp
Current assignee: TOA ROAD CORPORATION; Taisei Corp; Taisei Rotec Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP2000334412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の最終処分場あるいは貯水池又は貯水槽等に用いる、遮水材料とその製造方法、および遮水材料を使用して構築する遮水層の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物の最終処分場や貯水池又は貯水層等の遮水層構築工事において、遮水層として一般的に使用されるものに合成ゴムシート、ポリエチレンシート、ウレタンシート及びアスファルトシート等の止水性能が高い遮水シートがある。
また、漏水を許さない重要な箇所においては、遮水シートを２枚重ねた構造にする場合が多い。
【０００３】
しかし前記遮水シートの場合、ごみ等を埋立てる時の重機による突刺しや引っかけ、下地あるは保護土の突起物による突刺し、埋立て工事進行に伴い遮水シートに作用する張力等の原因により、遮水シートが破損することがある。
そのため、２重遮水構造として遮水シートと粘土、あるいはベントナイトと砂又は現地土と混合して難透水層を形成するベントナイト混合土との組合わせによる遮水構造が用いられる。
【０００４】
この遮水構造においては、粘土あるいはベントナイト混合土は材料の透水性能から５０ｃｍ以上の層厚とする場合が普通であり、使用材料が膨大となり、施工時の厳密な品質管理が必要である。
また、使用材料が膨大となる粘土あるいはベントナイト混合土の代わりに、水密アスファルトコンクリートを用いる場合がある。
この水密アスファルトコンクリートは、粘土やベントナイト混合土と比較して止水性能が高いことから、層厚は５ｃｍ以上で良いことになっている。
水密アスファルトコンクリートは、一般にアスファルトフィニッシャーを用いて加熱混合物を敷き均した後ローラ転圧して施工するが、斜面の施工に当たっては特殊機械が必要である。
また、供用中に何等かの原因により遮水層にクラックが発生した場合、層厚が薄いことが災いし遮水性能が著しく低下してしまう欠点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するため、優れたアスファルト遮水材料及び遮水層の構築方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の遮水方法は、骨材とアスファルト乳剤とを混合し、アスファルト乳剤を分解させて、骨材表面をアスファルトでコーティングし、その後にベントナイトを添加、混合して遮水材料を製造し、地表面にこの遮水材料を層状に敷き詰めて締め固めて遮水層を構築し、その上に遮水シートを敷設して行う遮水方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
【遮水材料】
＜イ＞骨材
本発明で使用する骨材は天然産の骨材である。
たとえば最大粒径が５ｍｍ以下のさまざまな粒径を有する砕石のスクリーニングスを用いる。
スクリーニングスは、骨材粒径が微細であるため、後述のアスファルト乳剤との結合性に優れている。
また粒度調整のために、スクリーニングスより大きい、７号砕石を加えることもできる。しかしその場合は、アスファルトの剥離現象が生じる可能性があるので、加熱アスファルトで予めコーティングしておくことが望ましい。
天然産の骨材は他に砂、粘土や、又は副産物の高炉スラグ、発泡ガラスあるいはこれらの混合物を用いることも可能である。
【０００９】
＜ロ＞スクリーニングスの添加量。
スクリーニングスを単独で用いた場合について説明する。
その際に、スクリーニングスが細かい場合にはアスファルト乳剤をバインダとして用いて効果を発揮できる最低の添加量は、６％付近である。
このときに透水係数や自己修復機能を考慮した場合、最低０．５％のベントナイトが必要となる。
一方、スクリーニングスが粗く、細粒分が少ない場合には、各物性を満たすためにはベントナイトの添加量は、最高１５％は必要である。
【００１０】
＜ハ＞アスファルト乳剤
アスファルト乳剤は、微細な砕石であるスクリーニングス表面の化学的特性に適合したアスファルト乳剤であり、カチオン系、ノニオン系及びアニオン系全てを使用することができる。
特にカチオン系アスファルト乳剤が適している。
また、アスファルト乳剤１００重量％の内、アスファルト固形分が５０〜６８重量％のものを使用するのが好ましい。
【００１１】
＜ニ＞ベントナイト
本発明で使用するベントナイトは、スクリーニングスされた粒度特性により、高膨潤性ベントナイト又は中膨潤性ベントナイト又は低膨潤性ベントナイト等のあらゆるベントナイトを使用することができる。
高吸水性ポリマーは、ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系、ポレチレンオキサイド系及びメタアクリル酸エステル等、アニオン系、ノニオン系及びカチオン系等の全てを使用することができる。
【００１２】
【製造方法】
以下に、本発明の製造方法を説明する。
【００１３】
＜イ＞アスファルト乳剤及び水の添加。
粒径が５ｍｍ以下のスクリーニングスを用いた骨材１に、アスファルト乳剤及び水を添加する。
骨材１の代わりに、加熱アスファルトでコーティングした７号砕石で一部を置き換えたスクリーニングス、砂、粘土、高炉スラグ、発泡ガラスあるいはこれらの混合物を用いることもできる。
アスファルト乳剤は、ストレートアスファルトを用いたアスファルト乳剤又はブローンアスファルトを用いたブローンアスファルト乳剤又はゴムや樹脂で改質した改質アスファルトであり、配合割合は骨材１００重量部に対してアスファルト乳剤６〜２５重量部とする。
この状態において１〜３分間混合すると、アスファルト乳剤が分解を起こし、骨材１表面がアスファルト２によってコーティングされる。
【００１４】
＜ロ＞ベントナイトの添加
次の工程において、アスファルトコーティングされた骨材１にベントナイト３を添加する。
ベントナイト３は、高膨潤性ベントナイト又は中膨潤性ベントナイト又は低膨潤性ベントナイトがある。
配合割合は、スクリーニングスの骨材１００重量部に対してベントナイト０．５〜１５重量部とする。
上記ベントナイト３の代わりに吸水性ポリマーの高分子膨張材料、あるいはこれらとベントナイトの混合物を用いることもできる。
この状態においては、ベントナイト３が直接骨材１に付着せず、アスファルト２被膜の表面に付着する。図１（ｂ）。
【００１５】
＜ハ＞添加の順序。
骨材とアスファルト、ベントナイトを同時に混合すると、アスファルト乳剤がスクリーニングスだけでなくベントナイトにもコーティングしてしまう。その結果、ベントナイトの膨潤を妨げたり、アスファルト乳剤が骨材とそれに付着したベントナイトを包み込んでしまう。そのためにベントナイトの膨潤によって、スクリーニングスの表面からアスファルトが剥離したり、遮水層の遮水性の低下強度の低下を招くことになる。（図１ａ）。
この場合には降雨などによって激しい浸食（エロージョン）が発生する可能性がある。
したがって上記したように製造工程を二工程に別け、まず骨材表面をアスファルトでコーティングし、その後の工程でベントナイトを添加して混合することが必要である。
【００１６】
＜ニ＞短繊維の添加
前記により製造された遮水材料に短繊維を添加する。
短繊維は化学繊維又は植物繊維の短繊維であり、骨材１００重量部に対して短繊維０〜３．０重量部を加える。
遮水材料にはアスファルト２が用いられるため、気温及び湿度により若干の変化を伴う。
そのため、アスファルト２の針入度及び配合によっては、寒冷時で乾燥が激しい時に乾燥収縮してひび割れしたり、また猛暑時においては、だれ現象が生じ易くなる。短繊維の添加によりこれらの現象を効果的に防止することができる。
【００１７】
＜ホ＞試験結果
図２〜図５は、骨材１００部に対し、アスファルト乳剤、ベントナイト及び最適含水比になるように水を添加し、前述の方法で混練して以下の試験を行った結果を示したものである。
図中、Ａｓはアスファルトの配合を示し、Ｂｅはベントナイトの配合を示す。
それぞれの配合を変化させ、以下の試験結果に基づき特性を求めた。
【００１８】
図２は透水試験結果であり、本発明の透水係数Ｋは乾燥密度ρｄが大きいほど即ち、良く締っているほど透水係数Ｋは小さくなり、アスファルトＡｓ量あるいはベントナイトＢｅ量を増やせば、それに応じて透水係数Ｋは小さくなることを示している。
このことから締固め度を規定（一定に）し、アスファルト乳剤及びベントナイトを適量配合すれば、所定の透水層を構築することが可能であることを示している。
ちなみに、総理府及び厚生省の共同命令によると、アスファルト遮水層は５ｃｍ以上でその時の透水係数が１×１０^-7ｃｍ／ｓ以下となる必要があるが、骨材１００部に対しアスファルト１３部、ベントナイト４．５部の配合では、乾燥密度ρｄが１．８２以上締固めれば遮水性を満足することを示している。
尚、アスファルトの針入度を変えると乾燥密度ρｄが更に小さい場合でも透水係数が１×１０^-7ｃｍ／ｓ以下になる試験結果も得られている。
【００１９】
図３は降雨侵食（エロージョン）試験結果であり、試験体の受圧面φ１００ｍｍに、高さ１２．５ｃｍの位置から５リットル／分の水を散水した時に、試験体表面がどれだけ流失するのかを調べたものである。
この試験結果から、乾燥密度ρｄを大きくするか、アスファルト量を多くすれば遮水層の降雨侵食（エロージョン）ＳＬの影響を非常に小さくすることができる配合が可能であることを示している。
【００２０】
図４は水浸膨張試験結果であり、試験体を水浸させ、その膨張量Ｓｗを調べたものである。
この結果から、数％の膨張性を得ることができ、万一遮水層にクラックが発生してもベントナイトの膨張力により自己修復することが分かる。
【００２１】
図５は乾燥収縮試験結果であり、試験体を乾燥させてその収縮率Ｓｈを調べたものである。
収縮量を０．１％以下にすることができるので、アスファルトの延びを考慮すると、クラックの発生は極端に少なくなる。
【００２２】
以上の試験結果から本発明による遮水材料は、難透水性で降雨侵食防水および自己修復機能を有し、変形に追随する遮水材料であることが分かる。
【００２３】
次に上記の材料を使用した、遮水層の構築方法について説明する。
【００２４】
前記遮水材料を用いて、たとえば廃棄物の最終処分場あるいは貯水池又は貯水層等の表層部に敷均し及び転圧締固めを行って遮水層Ｓを構築する。その上には公知の遮水シートＢを敷設する。（図７）
遮水層Ｓの構築時は、最適含水比付近の含水量で行うことが最も効果的であることから、最適含水比を中心として、締固め度が９０％以上になるような含水量になるように、適切な水量を加える必要がある。
構築された遮水層が水に触れるとベントナイト３が膨潤し、透水係数を小さくし、アスファルト２との併用効果と共に止水性能を向上させる。
図６（ａ）に示すように、万一微細クラック４が遮水層Ｓを貫通して発生した場合でも、図６（ｂ）に示すように、ベントナイト３の膨潤によりその微細クラック４の間隙を埋めて遮水することができるうえ、自己修復機能をも有する遮水層Ｓとすることができる。
また、骨材１の粒子同士はアスファルト２により結合されてるため、乾燥収縮が小さくクラックが発生し難い。
さらに、アスファルト２の結合効果により、降雨等による侵食を大幅に減らすことができるので耐降雨侵食性がある遮水層Ｓとなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから、次のような効果を得ることができる。＜イ＞骨材とアスファルト乳剤とを混合し、アスファルト乳剤を分解し、骨材表面をアスファルトでコーティングした後、ベントナイトを添加混合した遮水材料を使用して遮水層を構築したので、止水性が高く収縮が小さくクラックが発生しない遮水層とすることができる。
＜ロ＞同上理由により、万一クラックが発生した場合でも、遮水材料が有する自己修正機能によりクラックを塞ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による遮水材料の構成を示す平面図。
【図２】透水試験結果を示す図。
【図３】降雨侵食（エロージョン）試験結果を示す図。
【図４】水浸膨張試験結果を示す図。
【図５】乾燥収縮試験結果を示す図。
【図６】遮水層の断面図。
【図７】遮水構造物の断面図。

Claims

骨材とアスファルト乳剤とを混合し、
アスファルト乳剤を分解させて、骨材表面をアスファルトでコーティングし、
その後にベントナイトを添加、混合して遮水材料を製造し、
地表面にこの遮水材料を層状に敷き詰めて締め固めて遮水層を構築し、
その上に遮水シートを敷設して行う、
遮水方法。
請求項１に記載の遮水方法において、
アスファルト乳剤は、ストレートアスファルトを用いたアスファルト乳剤又はブローンアスファルトを用いたブローンアスファルト乳剤又はゴムや樹脂の改質を用いた改質アスファルトであり、
配合割合は骨材１００重量部に対してアスファルト乳剤６〜２５重量部として製造する、遮水方法。