JP4267929B2

JP4267929B2 - 含水土壌処理剤および含水土壌の粒状化方法

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Publication number: JP4267929B2
Application number: JP2003003555A
Authority: JP
Inventors: 秀一上月; 郷司山田; 修一登利屋; 大資今井; 茂幸野▲崎▼
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004217693A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削土や浚渫土等の含水土壌を粒状化して、砂等の代替品として埋め戻し材等に再利用を図る際に好適な含水土壌処理剤およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事等で発生する建設発生土のうち、掘削工事で発生する発生土は、掘削部へ水を流し込んで泥土として外部へ排出することがあり、このような泥土は含水量が高いため、そのままでは通常のトラックやダンプカーで運搬することすらできず、当然、埋め戻し材として使用することができない。このため、泥土に対し、脱水処理または固化処理等を行って運搬可能な状態とすることが行われている。
【０００３】
しかし、脱水処理を行っても、その後、適切な改良方法を行わない限り、再利用ができず、さらに、固化処理を行う場合は、得られた固化土壌をどうするか、という点で、発生する泥土量と見合うだけの固化土壌の廃棄場所がそれほどない、という問題を抱えていた。
【０００４】
こういった観点から、泥土等の含水土壌をさらさらの砂粒のような粒状体にして、埋め戻し材に利用する検討がなされている。粒状化方法としては、例えば、カルボキシル基含有水溶性重合体粉末を添加混合し、次に、石灰を添加混合して、養生を経て、粒状化する方法がある（特許文献１）。また、カルボキシル基含有水溶性重合体粉末が含水土壌に溶けにくいという問題を解決した方法として、カルボキシル基とスルホン基とを含有する水溶性重合体を用いて粒状化する方法がある（特許文献２）。さらに、特許文献３には、アクリルアミドとアクリル酸との共重合体とアルギン酸ナトリウムとを泥土に混ぜて粒状化する方法が開示されている。
【０００５】
上記従来技術はそれぞれ特色があり、それなりの効果を発揮している。しかしながら、建設泥土等の含水土壌の排出量は近年増加の一途をたどっており、大量の含水土壌をとにかく低コストに、そして、短時間で埋め戻し可能な強度を有するさらさらした粒状体へと転化させることのできる含水土壌処理剤が求められていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１７０５２号
【特許文献２】
特開２０００−１３６３８３号
【特許文献３】
特開平１０−１５２６８２号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、含水土壌中の水に速やかに溶け、しかも、少量で含水土壌を粒状化することのできる含水土壌処理剤およびその製造方法を提供することを課題として掲げた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の含水土壌処理剤は、含水土壌を再利用可能な粒状体にするための含水土壌処理剤であって、
カルボキシル基および／またはカルボン酸塩基含有水溶性重合体（Ａ）と、１価の陽イオンを解離し得る潮解性のない塩基性物質（Ｂ）とを必須成分とし、
前記水溶性重合体（Ａ）がｉ種の単量体から構成されていて（ただし、ｉは１以上の自然数）、この水溶性重合体（Ａ）の全構成ユニットを１００モル％としたときの各単量体由来のユニットのモル％をＸ_i（モル％）と表し、各単量体由来のユニットが有するカルボキシル基の中和率をＹ_i（モル％）と表したときに、前記水溶性重合体（Ａ）が下式を満足するところに要旨を有する。
【０００９】
【数２】

【００１０】
上記構成の採用によって、含水土壌を、機械的剪断力が掛かっても泥土状に戻ることのない強度を持つ粒状体へ、短時間でかつ低コストに転化させることができるようになった。
【００１１】
上記塩基性物質（Ｂ）は、炭酸ナトリウムおよび／または炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。これらは安価であり、含水土壌処理剤の低コスト化に効果的だからである。また、水溶性重合体（Ａ）がカルボン酸塩基を有する場合、このカルボン酸塩基がカルボン酸ナトリウム塩基であることが好ましい。このような水溶性重合体（Ａ）が上式を満足することが、土壌処理の効率化に有効だからである。なお、２価以上の陽イオンを解離し得る塩基性物質は含水土壌処理材に含まれていないことが望ましい。これらは、水溶性重合体（Ａ）の土壌処理作用を阻害するためである。
【００１２】
また、本発明には、上記含水土壌処理剤を用いた含水土壌の粒状化方法であって、水溶性重合体（Ａ）と塩基性物質（Ｂ）とをほぼ同時に含水土壌に混合することを特徴とする含水土壌の粒状化方法と、そして、水溶性重合体（Ａ）を先に含水土壌に混合し、次いで、この含水土壌に塩基性物質（Ｂ）を混合することを特徴とする含水土壌の粒状化方法がいずれも含まれる。
【００１３】
【発明の実施の態様】
本発明の含水土壌処理剤は、カルボキシル基および／またはカルボン酸塩基含有水溶性重合体（Ａ）と、特定の塩基性物質（Ｂ）を必須成分とし、含水土壌をさらさらの砂のように粒状化処理するための処理剤である。粒状化のメカニズムとしては、水溶性重合体（Ａ）が含水土壌に添加混合されると、水溶性重合体（Ａ）が水に溶けながら水と結合することで水を取り込み、このような水を取り込んだ状態で水溶性重合体（Ａ）の分子鎖が幾つかの土壌粒子に吸着し、土壌粒子同士を付着固定することによって粒状化されると考えられる。
【００１４】
一方、本発明の含水土壌処理剤に用いられる塩基性物質（Ｂ）は、１価の陽イオンを解離し得る物質である。すなわち、同時に陰イオンを形成する。この塩基性物質（Ｂ）は、以下のような様々な効果を発揮すると考えられる。
【００１５】
▲１▼土壌中にＣａ²⁺やＭｇ²⁺等の多価イオンが含まれているとき、この多価イオンは、水溶性重合体（Ａ）の複数のカルボキシル基と結合して（架橋）水溶性重合体（Ａ）を水に溶けにくく（水に溶解する速度を小さくする）させるが、上記塩基性物質（Ｂ）が多価イオンのこの作用を阻害して、水溶性重合体（Ａ）の水への溶解を助ける。
【００１６】
▲２▼一旦水に溶けた水溶性重合体（Ａ）を土壌中の多価イオンが架橋して不溶化してしまうのを、塩基性物質（Ｂ）が阻害する。
【００１７】
▲３▼多価イオンを塩基性物質（Ｂ）の陰イオンで捕捉する。特に、多価イオンが捕捉されたり水溶性重合体（Ａ）と結合したりして、土壌中での多価イオン濃度が小さくなってくると、まだ水に溶け出していなかった土壌中の金属化合物が土の緩衝作用によってイオン化して次々に溶け出してくるため、塩基性物質（Ｂ）を水溶性重合体（Ａ）の後から添加する場合にも、この効果が発揮される。
【００１８】
▲４▼土の表面電荷（ζ電位）は主にプラスであるため、水溶性重合体（Ａ）のカルボキシル基が土の表面に引き寄せられやすいが、カルボキシレート基よりも強い陰イオン、すなわち、塩基性物質（Ｂ）由来の陰イオンが存在すると、この陰イオンが土の表面電荷を中和して電荷密度を下げる。この結果、土の表面でさらなる陽イオンが形成されるのを阻害する。特に水酸化カルシウムよりもかなり水溶性の低い炭酸カルシウムが土の表面に形成されると、カルシウムのイオン化は一層阻害される。
【００１９】
本発明の土壌処理剤では、塩基性物質（Ｂ）の上記▲１▼〜▲４▼の効果が相俟って、土壌中の多価イオンに阻害されることなく、水溶性重合体（Ａ）が速やかに土壌中の水に溶解して土壌の粒状化に有効に作用するため、少量の水溶性重合体（Ａ）であっても短時間のうちに含水土壌を強固な粒状体へと転化させることができたものと考えられる。水溶性重合体（Ａ）はそのコストが高く、実際の建設汚泥等の処理量を考慮すると、水溶性重合体（Ａ）の添加量の低減は大幅なコストダウンにつながる。例えば、含水土壌に対して０．１５質量％の水溶性重合体（Ａ）が必要であったところ、これを０．１３質量％まで低減することができたとすると、１００トンの含水土壌に対しては、１５０ｋｇ→１３０ｋｇと、２０ｋｇもの水溶性重合体（Ａ）を低減できるのである。
【００２０】
本発明の含水土壌処理剤に用いられる水溶性重合体（Ａ）は、２５℃の水に１質量％以上溶解し得る、すなわち１質量％濃度の水溶液を作り得る重合体であることが前提である。水に溶けなければ、土壌改良剤としては不適だからである。そして、この水溶性重合体（Ａ）は、下式を満足する必要がある。
【００２１】
【数３】

【００２２】
この式の意味を説明する。まず、水溶性重合体（Ａ）がｉ種の単量体から構成されているとする。ただし、ｉは１以上の自然数である。従って、ホモポリマーの場合もあり得る。そして、水溶性重合体（Ａ）の全構成ユニットを１００モル％としたときの各単量体由来のユニットのモル％をＸ_i（モル％）と表し、各単量体由来のユニットが有するカルボキシル基の中和率をＹ_i（モル％）と表す。このときに、各ユニットのモル％Ｘ_iとそのユニットにおける中和度Ｙ_iとの積の合計が、６０００以下でなければならない。この値が６０００を超えると、水溶性重合体（Ａ）において、中和されたカルボン酸塩基の量が多いことを示す。中和度が高いと水に溶ける速度は非常に速くなるが、粉体状の重合体（Ａ）の場合には表面のみが溶解して粉体の中央部まで水が届かず、ママコになって、溶け残りが生じる。その結果、土壌を粒状化する時間が余分に掛かる。また、水溶性重合体（Ａ）の吸湿性がかなり高くなるので、実際の建設現場で処理剤を開封状態で大気に曝しておくと、べとついてしまって、土壌中へ均一分散させることができなくなるという不都合も生じる。従って、本発明の土壌処理剤では、上記式の値が６０００以下の水溶性重合体（Ａ）を用いるのである。以下、上記式の値を中和率パラメータ値と言う。
【００２３】
具体例を挙げて、上記式を説明する。例えば、ホモポリアクリル酸ソーダ（中和率１００モル％）の場合は、Ｘ₁×Ｙ₁＝１００×１００＝１００００となって上記式を満たさないため、本発明の範囲外の重合体となる。
【００２４】
ポリアクリル酸では、中和率が０モル％なので中和率パラメータ値は０となって、本発明の範囲内である。また、アクリルアミド７０モル％（＝Ｘ₁）：アクリル酸１０モル％（＝Ｘ₂）：アクリル酸ソーダ２０モル％（＝Ｘ₃）からなる共重合体の場合は、Ｙ₁とＹ₂は０でＹ₃は１００であるので、７０×０＋１０×０＋２０×１００＝２０００となり、本発明の範囲内である。アクリル酸ソーダ（中和率１００モル％）２０モル％（＝Ｘ₁）：アクリル酸４０モル％（＝Ｘ₂）：マレイン酸ソーダ（中和率１００モル％）１０モル％（＝Ｘ₃）：マレイン酸ソーダ（中和率５０モル％）１０モル％（＝Ｘ₄）：マレイン酸（中和率０モル％）２０モル％（＝Ｘ₅）からなる共重合体の場合は、Ｙ₂とＹ₅は０、Ｙ₁とＹ₃は１００、Ｙ₄は５０なので、中和率パラメータ値は、２０×１００＋４０×０＋１０×１００＋１０×５０＋２０×０＝３５００となって、本発明の範囲内である。
【００２５】
なお、水溶性重合体（Ａ）は２種以上の重合体の混合物であってもよく、それぞれの重合体が単独では上記式を満たさない場合でも、各重合体の中和率パラメータ値を平均したときにその平均値が上記式を満足すれば、本発明の水溶性重合体（Ａ）として利用可能である。
【００２６】
上記式を満たし、カルボキシル基および／またはカルボン酸塩基を含有するものであれば、水溶性重合体（Ａ）の組成は特に限定されないが、水溶性重合体（Ａ）は、２０℃、６０％（相対湿度）の環境下で２０時間放置しても、初期質量の１１０質量％以下であることが好ましい。
【００２７】
水溶性重合体（Ａ）におけるカルボキシル基および／またはカルボン酸塩基を有する構成ユニットのための単量体の好ましい具体例としては、（メタ）アクリル酸および／またはその塩、マレイン酸および／またはその塩、フマル酸および／またはその塩、アスパラギン酸および／またはその塩、グリオキシル酸および／またはその塩等が挙げられる。
【００２８】
また、水溶性重合体（Ａ）は、（メタ）アクリル酸アミド等のアミド基含有単量体；２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸および／またはその塩、（メタ）アリルスルホン酸および／またはその塩、ｐ−スチレンスルホン酸および／またはその塩、イソプレンスルホン酸および／またはその塩等のスルホン酸基含有単量体；（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート第４級化塩等の（メタ）アクリレート類；ビニルピロリドン等のＮ−ビニル系単量体；エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド；スチレン；等の１種または２種以上を、上記カルボキシル基および／またはカルボン酸塩基含有単量体と組み合わせて得られるものであってもよい。
【００２９】
なお、上記単量体のうち、アスパラギン酸および／またはその塩と、グリオキシル酸および／またはその塩以外の単量体は、公知のラジカル重合法で重合させることが可能なので、水溶液重合法や、逆相懸濁重合法等を採用し、適宜、溶媒、開始剤等を選択して重合を行えばよい。重合率は特に限定されないが、単量体に由来する悪臭を抑制する点や取扱い上の安全性等の観点からは、９５質量％以上が好ましく、９９質量％以上がさらに好ましい。ポリアスパラギン酸は、アスパラギン酸を加熱してポリコハク酸イミドを得てこれを加水分解すればよい。また、ポリグリオキシル酸は、そのアルキルエステル（メチル体等）を２−ヒドロキシピリジン−水コンプレックス等の開始剤によって重合させてから加水分解することで得ることができる。一部中和物も合成可能である。
【００３０】
本発明で水溶性重合体（Ａ）として特に好ましいものは、ポリアクリル酸、アクリル酸とアクリル酸ソーダとの共重合体、アクリル酸および／またはアクリル酸ソーダとアクリルアミドおよび／または２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸の共重合体である。
【００３１】
上記単量体のうち、塩を形成することのできる単量体については、塩型の単量体を用いて水溶性重合体（Ａ）を得るか、酸型の単量体を重合してから塩にすることができるが、前記式を満足するように、中和率を調製する必要がある。また、カルボン酸塩基含有単量体とスルホン酸基含有単量体を共重合させると、スルホン酸はカルボン酸より強酸であるため、重合中にカルボン酸塩基の塩がスルホン酸の中和に利用されて、カルボキシル基の中和度が変わることに留意する。
【００３２】
塩形成のために利用できるアルカリ化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩；アンモニア；モノメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、第２級ブタノールアミン等のアルカノールアミン類等を挙げることができるが、ナトリウム化合物が一般的である。
【００３３】
水溶性重合体（Ａ）の重量平均分子量は、５万〜５０００万が好ましい。重量平均分子量が５０００万を超えると、作業時間として想定される数分程度では水へ溶解しにくくなりため、含水土壌処理剤としては好ましくないからである。重量平均分子量のより好ましい下限は５０万、上限は２０００万である。
【００３４】
本発明の含水土壌処理剤のもう一つの必須成分である塩基性物質（Ｂ）は、１価の陽イオンを解離し得る潮解性のない化合物である。前記したように、土壌中の多価イオンは、水溶性重合体（Ａ）が水に溶解する速度を小さくするため、この塩基性物質（Ｂ）によって多価イオンのこの作用を阻害して、水溶性重合体（Ａ）の水への溶解を助ける。従って、塩基性物質（Ｂ）は、１価の陽イオンを解離し得る化合物でなければならない。また、この意味で、本発明の含水土壌処理剤は、２価以上の陽イオンを解離し得る化合物、例えばセメントや生石灰、消石灰や、多価金属化合物等を、実質的に含まないことが望ましい。なお、「実質的に」というのは、不可避不純物的に２価以上の陽イオンを解離し得る化合物が本発明の含水土壌処理剤に混在している場合を除く意味である。
【００３５】
さらに、塩基性物質（Ｂ）を「潮解性のない」化合物に限定したのは、大気中で潮解するような化合物は、実際の使用状況を勘案すると、べとついて取扱いに困る上、水溶性重合体（Ａ）を凝集させる原因となって、水溶性重合体（Ａ）の有する粒状化作用を阻害する可能性が高いためである。なお「潮解性」とは、固体が大気中に曝されたときに、大気中の水蒸気によってその水に溶ける性質をいい、「潮解性のある化合物」とは、例えば化学便覧（日本化学会編）において潮解性があると指摘されている化合物であり、「潮解性のない化合物」はそのような指摘のない化合物である。
【００３６】
塩基性物質（Ｂ）としては、１価の陽イオンを解離し得る潮解性のない化合物であれば特に限定されないが、含水土壌処理剤を低コストにするためには、安価な化合物が好ましく、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム（重曹）等のアルカリ金属重炭酸塩等が好ましい。アンモニアや有機アミン等も使用可能であるが、臭いが問題となることがある。そのほか、酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、アジピン酸ナトリウム等のカルボン酸アルカリ金属塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のアルコキサイド類、ナトリウムフェノラート等のフェノラート類、ナトリウムエチルチオラート、ナトリウムメチルチオラート等のチオラート類等が利用可能である。これらは２種以上混合して用いてもよい。
【００３７】
これらの中でも、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが、塩基性物質（Ｂ）として好ましく用いられる。炭酸イオンは、多価イオン捕捉効果に優れている上に、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）、炭酸水素ナトリウム（重曹）は安価だからである。
【００３８】
本発明の含水土壌処理剤は、これまで説明したように、水溶性重合体（Ａ）と塩基性物質（Ｂ）を必須成分とする。含水土壌処理剤を水溶液の形で使用してもよいが、水溶性重合体（Ａ）の水溶液はかなり粘度が高いこと、含水土壌にさらに水を添加するのは好ましくないこと等を勘案すれば、少なくとも水溶性重合体（Ａ）の形態は、粉体が好ましい。水溶性重合体（Ａ）の粉体を得るには、例えば、水溶液重合を用いて水溶性重合体（Ａ）を重合する場合は、重合終了後の水溶液から水を蒸発させ、乾燥固化物を適宜公知の方法で粉砕すればよく、水溶性重合体（Ａ）を逆相懸濁重合法で得る場合も、得られた重合体を乾燥し、粉砕すればよい。水溶性重合体（Ａ）の平均粒径は、１０〜５０００μｍが好ましい。この範囲であれば、ママコになりにくく、取扱い性もよいためである。１０〜１０００μｍがより好ましい。粒径を揃えるために、ＪＩＳ規格の篩を使用して分級してもよい。
【００３９】
本発明の含水土壌処理剤の好ましい形態は、粉体状の水溶性重合体（Ａ）と粉体状の塩基性物質（Ｂ）とが予め混合された粉体状のもの、粉体状の水溶性重合体（Ａ）を液状の塩基性物質（Ｂ）に予め溶解もしくは分散させた液状のもの、あるいは、粉体状の水溶性重合体（Ａ）と、粉体状もしくは液状の塩基性物質（Ｂ）を別々に包装した形態のもの、いずれも採用可能である。
【００４０】
水溶性重合体（Ａ）と、塩基性物質（Ｂ）とを別々に包装した含水土壌処理剤の場合は、両者をほぼ同時に含水土壌へ添加して処理する方法と、水溶性重合体（Ａ）を先に添加して、塩基性物質（Ｂ）を後に添加する方法が好ましい。前記した塩基性物質（Ｂ）の添加効果を有効に発揮させることができるからである。
【００４１】
本発明の含水土壌処理剤は、例えば、２５質量％の含水率の土壌に対しては、水溶性重合体（Ａ）を０．２質量％も使用すれば十分であり、このとき塩基性物質（Ｂ）は、土壌に対し、０．２〜０．５質量％程度使用することが望ましい。なお、水溶性重合体（Ａ）の使用量は、含水土壌の含水比、含水土壌の成分や要求される土の改良状態に応じて、適宜増減させることが好ましい。
【００４２】
実際の土壌処理に当たっては、含水土壌に上記範囲の量の含水土壌処理剤を添加して、混合すればよい。水溶性重合体（Ａ）のみを先に土壌に添加する場合は、混合しながら、続いて塩基性物質（Ｂ）を添加する。混合には、撹拌翼を備えた縦型混合装置等、公知の混合装置を用いることができる。粒状化までの時間が短い方が作業効率上好ましく、通常、数分以内である。撹拌によって、含水土壌はさらさらの砂状の粒状土になる。粒状土の粒径は、大体０．１〜１０ｍｍ程度である。上記粒状土はそのまま埋め戻し材として利用することができる。
【００４３】
【実施例】
以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはすべて本発明に含まれる。なお、下記実施例において「部」は「質量部」を、「％」は特に限定しない限り「質量％」を意味するものとする。
【００４４】
実験例１（吸湿性試験）
ポリアクリル酸（中和率０モル％；ＰＡＡ０と略す）、ポリアクリル酸の３０モル％Ｎａ中和物（ＰＡＡ３０と略す）、ポリアクリル酸の５０モル％Ｎａ中和物（ＰＡＡ５０と略す）、ポリアクリル酸の７０％Ｎａ中和物（ＰＡＡ７０と略す）およびポリアクリル酸ソーダ（中和率１００モル％；ＰＳＡと略す）について、初期質量を測定し、それぞれを２０℃、６０％相対湿度下に放置して、質量増加を測定した。結果を図１に示した。
【００４５】
図１から、ＰＳＡやＰＡＡ７０では、２４時間後に初期質量の１１０％を超えてしまうが、中和率が５０モル％以下のＰＡＡ５０、ＰＡＡ３０、ＰＡＡ０では、質量増加が小さく、吸湿性が低いことが確認できた。
【００４６】
実験例２（吸湿性試験）
アクリルアミド７０モル％とアクリル酸ソーダ３０モル％の共重合体（Ａａｍ７０／ＳＡ３０と略す）、アクリル酸９０モル％と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ソーダ１０モル％との共重合体（ＡＡ９０／ＡＭＰＳ１０）、アクリル酸５５モル％とアクリル酸ソーダ３５モル％と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ソーダ１０モル％の共重合体（ＡＡ５５／ＳＡ３５／ＡＭＰＳ１０）について、実験例１と同様に吸湿性試験を行い、結果を図２に示した。なお、図１のＰＳＡ、ＰＡＡ０、ＰＡＡ３０も併せて示した。
【００４７】
図２に示した各共重合体も、吸湿性が低く、本発明の水溶性重合体（Ａ）として適していることが確認できた。
【００４８】
実験例３（土壌粒状化試験）
水溶性重合体（Ａ）として、ＰＡＡ（前記式の値である中和率パラメータ値は０）と、ＰＳＡ（中和率パラメータ値１００００；比較用）を、塩基性物質（Ｂ）として、炭酸ナトリウム（和光純薬社製）とセメント（普通ポルトランドセメント；比較用）を用いて、土壌粒状化試験を行った。なお、上記ＰＡＡの０．２％水溶液粘度（Ｂ形粘度計で、２５℃、ロータＮｏ．２、３０ｒｐｍで測定。以下同じ）は１０ｍＰａ・ｓ、ＰＳＡの０．２％水溶液粘度は５９９ｍＰａ・ｓであった。
【００４９】
土壌としては、モデル的に、豊浦標準砂と粘土と水（水道水）とを２：２：１の割合（質量比）で混合した含水比２５％のものを用い、ビーター型撹拌翼を備えた混合機に、上記含水土壌を１００部仕込み、１６０ｒｐｍで撹拌しながら、表１に示した量の水溶性重合体（Ａ）と塩基性物質（Ｂ）を同時（または塩基性物質（Ｂ）を後から）添加して、さらに撹拌した。なお、同時添加する場合は、水溶性重合体（Ａ）と塩基性物質（Ｂ）をタッチミキサーで混合し、レシプロシェーカーで１時間振盪して含水土壌処理剤を調製した。また、塩基性物質（Ｂ）を後添加する場合は、土壌に水溶性重合体（Ａ）を添加して３０秒程度撹拌した後、塩基性物質（Ｂ）を添加した。
【００５０】
下記基準で、粒状化時間と、粒状体維持時間、粒の状態、総合性能を評価して、結果を表１に示した。
【００５１】
［粒状化時間］
土壌全体が０．５〜１ｃｍの粒状になるまでの時間（秒）を測定した。粒状化までに２１０秒以上要する場合は、作業効率上望ましくない。
【００５２】
［粒状体維持時間］
粒状化してから、粒状化した後も撹拌を続けたときに土の粒が剪断力によって破壊されて元の泥土状態を呈してしまうまでの時間（秒；以下、粒状体維持時間という）を測定した。粒状体維持時間が短いと、粒状化した土壌を埋め戻す作業までの間に、粒状体が元の泥土に戻ってしまうという不都合が生じる。粒状体維持時間は、４２０秒以上が好ましい。
【００５３】
［粒の状態］
９段階評価で、粒の形成状態を評価した。基準は、１→未固化、２→大きな団子状、土が１つ〜数個の塊になっている、３→５〜１０ｃｍ程度の塊に分かれる、４→１〜３ｃｍ程度の粒が一部で形成されているが、まだ５〜１０ｃｍ程度の塊も混在している、５→塊が少なくなって、土の半分程度が１〜３ｃｍ程度の粒になっている、６→土の７割程度が０．５〜１ｃｍの粒になり、後の３割程度は１〜３ｃｍの粒になっている、７→土全体が０．５〜１ｃｍの粒になっている、８→ほとんどの土が０．３〜０．５ｃｍの粒となっているが、一部の粒は０．５〜１ｃｍである、９→土全体が、０．３〜０．５ｃｍの大きさの揃った粒となっている、とした。７段階以上であれば、埋め戻し材として使用可能である。
【００５４】
［総合性能］
粒状化時間が２１０秒以上であるか、粒状体維持時間が４２０秒未満であるもの、あるいは、粒の状態が５段階以下のもの（６段階は△とした）は、総合性能として本発明の含水土壌処理剤としては不適であるとして、×とした。なお、総合性能を判断する際に、どの項目がよくなかったのかがわかるように、その項目の評価結果の欄に×を入れた。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１からわかるように、中和度パラメーター値が０で本発明の水溶性重合体（Ａ）に該当するポリアクリル酸（添加量０．１６％）を用いた実施例１では、粒状化時間が短く、粒状体維持時間が長く、粒の状態も良好で、総合性能が○であることが確認できたが、塩基性物質（Ｂ）を用いない比較例１では、粒状体維持時間が短く、粒の状態もあまりよくなかった。比較例２では、実施例１よりも水溶性重合体（Ａ）の添加量を増やした結果、塩基性物質（Ｂ）がなくても、それなりの粒状化効果が得られた。換言すると、実施例１により、塩基性物質（Ｂ）を併用することで、水溶性重合体（Ａ）の添加量を低減させ得ることが確認できた。なお、０．１８％から０．１６％への添加量の低減は、実際の含水土壌の処理量を考慮すると、大幅なコストダウンにつながる。
【００５７】
一方、中和度パラメーター値が１００００で本発明範囲外のポリアクリル酸ソーダ単独添加の比較例３では粒状化せず、また、比較例４〜８では塩基性物質（Ｂ）として好適な炭酸ナトリウムを用いたにもかかわらず、粒状化に時間がかかっていた。ポリアクリル酸ソーダの表面のみが溶解して粉体の中央部まで水が届かず、ママコになって、溶け残りが生じ、土壌を粒状化する時間が余分に掛かったことや、吸湿性が悪影響を及ぼしたものと考えられる。また、多価イオンを形成し得るセメントを同時添加した比較例９では、粒状化できなかった。
【００５８】
実験例４（土壌粒状化試験）
水溶性重合体（Ａ）として、ＡＡ９０モル％とＡＭＰＳ１０モル％との共重合体（ＡＡ９０／ＡＭＰＳ１０）（中和率パラメータ値は０）を用いて、実験例３と同様にして、土壌粒状化試験を行った。
【００５９】
なお、上記重合体（ＡＡ９０／ＡＭＰＳ１０）は、次のようにして合成した。撹拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管を備えたフラスコに、アクリル酸（ＡＡ）１１３．０５部、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸３６．１１部、４８％の水酸化ナトリウム水溶液（これにより、スルホン酸基がナトリウム塩となる）１４．５４部、イオン交換水１３３．７１ｇを仕込み、溶解させた。続いて、容器内を撹拌しながら窒素を２５分間吹き込み、系内の溶存酸素を１ｍｇ／Ｌ以下にして、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩０．０２％と、４，４’−アゾビス（４−シアノペンタン酸）０．０２％と、次亜リン酸ナトリウム一水和物０．０２％とを含む水溶液を４２．６２部加えて、５分間窒素を導入した。５０℃に昇温して２時間重合を行った後、３０℃以下に冷却して、重合を終了させた。
【００６０】
得られた寒天状の含水重合体を５ｍｍ角程度に切断して、６０℃で２４時間常圧で乾燥した後、卓上粉砕器で粉砕し、さらに篩い分けを行って、平均粒径１００μｍの粉末状の重合体を得た。この重合体の０．２％水溶液粘度は、８４ｍＰａ・ｓであった。
【００６１】
上記ＡＡ９０／ＡＭＰＳ１０を水溶性重合体（Ａ）として用い、塩基性物質（Ｂ）として、前記炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、前記セメントを用い、実験例３と同様に行った粒状化実験の結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】

【００６３】
表２から明らかなように、いずれの実施例（２〜６）も良好な土壌粒状化効果を発揮した。特に実施例５では、水溶性重合体（Ａ）の量を０．０８％に低減しても良好に土壌を粒状化できることがわかった。一方、水酸化ナトリウムを同時添加しようとした比較例１０では、土壌へ添加する前に、水溶性重合体と水酸化ナトリウムとを混合しておいた土壌処理剤が潮解してしまい、土壌への混合が不可能となっていた。また、多価イオンを形成し得るセメントを同時添加した比較例１１では、粒状化できなかった。比較例１２では、実施例２よりも水溶性重合体（Ａ）の添加量を増やしたため、それなりの粒状化効果が得られた。
【００６４】
実験例５（土壌粒状化試験）
水溶性重合体（Ａ）として、ＡＡ９０モル％、ＳＡ５モル％、ＡＭＰＳ５モル％の共重合体（ＡＡ９０／ＳＡ５／ＡＭＰＳ５；中和率パラメータ値は５００；０．２％水溶液粘度は１３５ｍＰａ・ｓ）と、アクリルアミド７０モル％とアクリル酸ソーダ３０モル％の共重合体（Ａａｍ７０／ＳＡ３０；中和率パラメーター値は３０００；０．２％水溶液粘度は４７９ｍＰａ・ｓ）を用い、塩基性物質（Ｂ）として、前記炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを用いて、実験例３と同様にして、土壌粒状化試験を行った。結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】

【００６６】
表３から明らかなように、本発明実施例７〜９は、少量の水溶性重合体（Ａ）の添加により良好な粒状化効果を発揮したのに対し、塩基性物質（Ｂ）を用いていない比較例１３や１５では、粒状化時間は速いがその状態を維持できる時間（粒状体維持時間）が短かった。ただし、添加量を増やした比較例１４および１６では、粒状化が可能になることがわかった。
【００６７】
実験例６（土壌粒状化試験）
実験例３で調製した含水比２５％の含水土壌に塩化カルシウムをＣａが１０００ｐｐｍとなるように添加した土壌を用いたことと、水溶性重合体（Ａ）として、ＡＡ７０モル％、ＳＡ３０モル％のポリアクリル酸一部中和物（ＡＡ７０／ＳＡ３０；中和率パラメーター値は３０００；０．２％水溶液粘度は４２９ｍＰａ・ｓ）と、ＡＡ５５モル％、ＳＡ３５モル％、ＡＭＰＳ１０モル％の共重合体（ＡＡ５５／ＳＡ３５／ＡＭＰＳ１０；中和率パラメータ値は３５００；０．２％水溶液粘度は５７０ｍＰａ・ｓ）を用いたこと以外は、実験例３と同様にして、土壌粒状化試験を行った。結果を表４に示す。なお、カルシウムイオンが含まれていない土壌について、粒状化のための水溶性重合体（Ａ）の必要量を検討した（比較例１７、１８）。
【００６８】
【表４】

【００６９】
Ｃａイオンがない場合には、ＡＡ７０／ＳＡ３０を０．１３％添加すると粒状化できたのに対し、Ｃａイオンの悪影響で、塩基性物質（Ｂ）を添加しなかった比較例１８は粒状化不能であった。しかし、実施例１０では良好な粒状化効果が得られた。ＡＡ５５／ＳＡ３５／ＡＭＰＳ１０の場合、０．１５％の添加量では塩基性物質がないと粒状体維持時間が短かったが（比較例２０）、実施例１１では良好な粒状化効果が得られた。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の含水土壌処理剤は、水溶性重合体（Ａ）と特定の塩基性物質（Ｂ）を必須成分として含むものであるため、含水土壌をさらさらで強固な粒状土に、速やかに転化することができるようになった。また、塩基性物質（Ｂ）の併用によって、水溶性重合体の使用量を低減することにも成功したため、低コストで掘削土等の含水土壌を処理することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験例１で行った吸湿性試験の結果である。
【図２】実験例２で行った吸湿性試験の結果である。

Claims

含水土壌を再利用可能な粒状体にするための含水土壌処理剤であって、
カルボキシル基および／またはカルボン酸塩基含有水溶性重合体（Ａ）と、１価の陽イオンを解離し得る潮解性のない塩基性物質（Ｂ）とを必須成分とし、
前記水溶性重合体（Ａ）がｉ種の単量体から構成されていて（ただし、ｉは１以上の自然数）、この水溶性重合体（Ａ）の全構成ユニットを１００モル％としたときの各単量体由来のユニットのモル％をＸ_i（モル％）と表し、各単量体由来のユニットが有するカルボキシル基の中和率をＹ_i（モル％）と表したときに、前記水溶性重合体（Ａ）が下式を満足するものであることを特徴とする含水土壌処理剤。
上記塩基性物質（Ｂ）が、炭酸ナトリウムおよび／または炭酸水素ナトリウムである請求項１に記載の含水土壌処理剤。
上記水溶性重合体（Ａ）がカルボン酸塩基を有する場合、このカルボン酸塩基がカルボン酸ナトリウム塩基である請求項１または２に記載の含水土壌処理剤。
２価以上の陽イオンを解離し得る塩基性物質が含まれていない請求項１〜３のいずれかに記載の含水土壌処理剤。
請求項１〜４のいずれかに記載された含水土壌処理剤を用いた含水土壌の粒状化方法であって、水溶性重合体（Ａ）と塩基性物質（Ｂ）とをほぼ同時に含水土壌に混合することを特徴とする含水土壌の粒状化方法。
請求項１〜４のいずれかに記載された含水土壌処理剤を用いた含水土壌の粒状化方法であって、水溶性重合体（Ａ）を先に含水土壌に混合し、次いで、この含水土壌に塩基性物質（Ｂ）を混合することを特徴とする含水土壌の粒状化方法。