JP6116976B2 - 地盤固結方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、放射性物質に汚染された農地表層土を固化して、放射性物質を除去するための技術である。本発明は、例えば、放射性物質で汚染された農地から再び放射性物質が拡散しないよう防止するために、固化材を農地表層に散布し、放射性物質を封じ込め、短期間に表層土を削り取る地盤固結方法に関する。

汚染された農地から再び放射性物質が拡散するのを防ぐために、マグネシウム系固化材をプラントで水と練混ぜてスラリー化し、そのスラリーをポンプで農地表層土に散布している。マグネシウム系固化材を使用した場合、プラントでバッチ練りして運搬しているために、練混ぜ作業、ポンプで散布する作業、作業後にプラントやポンプを掃除する作業が必要であり、かなりの労力を要した。

マグネシウム系固化材は、完全に固化するまで少なくとも３〜７日程度必要とするために、散布前の表層土に水溜まりがある場合や、養生期間中に降雨が発生した場合には、固化材が希釈により固化せず、更に養生期間が長くなり、表層土を削り取る作業が遅れることがあった。農地表層土がうねっていたり、傾斜したりしている場合、固化材スラリーの固化時間が長いと、表層土低部に固化材スラリーが溜まり、一定の厚さに固化できないため、設計以上の固化材スラリーが必要になり、経済的でなかった。特に、冬季は低温になるため顕著であった。このように固化しないと農地から再び放射性物質が拡散するおそれがあった。固化材スラリーに急結剤を添加しようとしても、プラント設備がバッチ練りであるために、数時間硬化しない材料しか練り混ぜることができず、これに替わる方法も提案されていない。吹付けノズル先端で急結剤を添加する方法も考えられるが、全体のシステムが煩雑となるために現実的ではない。

固化材が硫酸塩を含むと、嫌気性バクテリアにより硫酸塩が反応し、硫酸ガスを生じ、その後の稲の生育を阻害するおそれがあった。一般的なセメント系固化材は石膏を含むため、硫化水素が発生する可能性があり、使用できなかった（非特許文献１，２）

放射性廃棄物の固化方法としては、放射性廃棄物をアルカリで処理した後、高炉スラグを混合し、必要に応じて硬化速度を速めるために、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３や１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＸ_２等のカルシウムアルミネート類を添加する方法が提案されている。この技術は、一度放射性廃棄物をアルカリで処理した後に、高炉スラグとカルシウムアルミネート類を混合して固化させる方法である（特許文献１）。放射性廃棄物を含有する汚染水の固化処理方法としては、カルシウムアルミネート類、石膏、更にベントナイト又はゼオライトを含有する固化材で固化して、埋設処理する方法が提案されている。この技術は、カルシウムアルミネート類を主成分としているが、高炉スラグを含有しない固化材であり、放射性廃棄物を含む汚染水を固化する方法である（特許文献２）。いずれの技術も、高炉スラグとカルシウムアルミネート類を配合した固化材に加水して連続スラリー化し、そのスラリーを放射性物質で汚染された表層土に散布して表層のみを固化させる本発明とは異なるものであり、カルシウムアルミネート類の最適ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比も示されていない。

セメントを用いない固化材を用いた固化方法としては、カルシウムアルミネート類とスラグを主成分とする懸濁型固化材を水ガラスや水溶性シリカ化合物と併用して地盤に注入し、固結する工法が提案されている（特許文献３〜４）。この技術は、カルシウムアルミネート類、スラグ、石膏、ベントナイトを組み合わせて、遅延剤を併用して、固化材１００質量部に対して、水５００〜６００質量部で練混ぜた高水比の注入材である。この技術は、カルシウムアルミネート類の最適ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比、固化時間、強度発現性が示されていない点で、本発明とは異なる。

高炉スラグ、石膏及びポルトランドセメントを含有する超微粒子注入材とポリカルボン酸系分散剤でスラリー状にした注入材が提案されている（特許文献５）。この技術にはカルシウムアルミネート類が使用されておらず、スラリーを短時間で固化させる本発明とは異なる。

切削水にリグニンスルホン酸、オキシカルボン酸等の流動化剤を用い、地盤内に注入充填するグラウト材として、水硬性セメントにセルロースエーテル系粘調剤、アクリル系粘調剤、ポリエチレンオキサイド等を用いる地盤安定化工法が提案されている（特許文献６）。この技術は、流動化剤を添加した水で地盤を切削し、その空隙に粘調剤を添加したグラウト材を充填する工法であり、固化剤中の流動化剤と粘調剤が反応して瞬間に可塑化させる本発明とは異なる。

セメントに、カルシウムアルミネート類、石膏、高性能減水剤を配合した放射性廃棄物の固化剤が提案されている（特許文献７〜９）。この技術は、セメントにカルシウムアルミネート類や石膏を配合した急硬セメントを、放射性廃棄物と練混ぜて固化させる技術である。この技術は、（１）水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材を送給し、途中で、水を混合して固化材スラリーとし、該固化材スラリーを地盤に散布して、瞬間的に固化させる本発明とは異なる。

カルシウムアルミネート類を主成分とする粉末急結剤をスラリー化して、セメントコンクリートに添加する急結剤がトンネル現場で用いられている（特許文献１０〜１２）。この技術は、（１）水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材を送給し、途中で、水を混合して固化材スラリーとし、該固化材スラリーを地盤に散布して、瞬間的に固化させる本発明とは異なる。

ポリエチレンオキサイドとβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物を個別に添加して、急速にコンクリートを可塑化する方法が提案されている（特許文献１３、１４）。ポリエチレンオキサイドとビスフェノール系ホルマリン縮合物を個別に添加して、吹付けコンクリートのはね返りを低減する方法が提案されている。しかしながら、（３）水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材を同時に使用した実施例について記載がない。

特開昭６２−２３８４９９号公報 特開２０１３−７５９９号公報 特開２００２−６０７４８号公報 特開２００２−８８７５２号公報 特開２００７−２３８９２５号公報 特開平６−２９４１１８号公報 特開昭６３−２０５６００号公報 特開昭６３−２８９４９８号公報 特開平１−２２３３９８号公報 特開２００２−３３２７９８号公報 特開２００３−８１６６９号公報 特開２００９−２７０２８２号公報 特表平６−５１１２２８号公報 特開２００１−２９６４４６４号公報

農地除染対策の技術書（第４編 参考資料編）農林水産省 Ｈ２４．８ 農地除染対策の技術書（第１編 調査・設計編）農林水産省Ｈ２４．８

本発明は、例えば、表層土に水溜まりがあっても、冬季間であっても、マグネシウム系固化材のように長い養生期間を必要とせずに固化するため、放射性物質を再拡散させずに、短期間で表層土を削り取る除染作業を速やかに実施できる地盤固結方法を提供する。

本発明は、（１）セメント及び／又は高炉スラグを含有する水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）ポリアルキレンオキサイド及び／又はポリアクリルアミドを含有する水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材１００質量部を送給し、途中で、（５）水７０〜２００質量部を混合して固化材スラリーとし、該固化材スラリーを地盤に散布して、地盤を固化する地盤固結方法であり、（２）カルシウムアルミネート類のＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が１．７〜３．０である該地盤固結方法であり、（２）カルシウムアルミネート類の使用量が、（１）水硬性物質１００質量部に対して１０〜５０質量部である該地盤固結方法であり、（４）減水剤がβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及び／又はビスフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物である該地盤固結方法であり、固化材が（６）繊維を含有する該地盤固結方法であり、（６）繊維の長さが３〜１０ｍｍである該地盤固結方法であり、固化材を空気圧送により送給する該地盤固結方法であり、固化材を連続的に固化材スラリー化する該地盤固結方法であり、固化材を大気圧換算で２〜７ｍ^３／ｍｉｎの圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の周囲より加水し、固化材を連続的にスラリー化する該地盤固結方法であり、地盤が土壌である該地盤固結方法であり、固化材が放射性廃棄物用固化材であり、地盤が放射性廃棄物で汚染された土壌である該地盤固結方法であり、該地盤固結方法に使用する固化材であり、該地盤固結方法に使用する固化材スラリーであり、（１）セメント及び／又は高炉スラグを含有する水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）ポリアルキレンオキサイド及び／又はポリアクリルアミドを含有する水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材１００質量部と、水７０〜２００質量部とを混合して固化材スラリーである。

本発明は、例えば、固化材スラリーを、連続して製造すると同時に農地表層土に散布することができるために、効率的な作業ができる。本発明は、例えば、固化材スラリーが瞬結するために、農地表層土に水溜まりがあっても、降雨時でも固化することができる。本発明は、例えば、表層土がうねっていても、傾斜していても、一定の厚さに散布することができる。本発明は、例えば、放射性物質を再拡散させずに、速やかに除染作業を行うことができる。

固化材スラリーの製造装置の一例を示す説明図である。 固化材スラリー化装置の部分拡大図である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。

図１は、本発明で用いる固化材スラリーの製造装置の一構成例を示したものである。

本発明は、（１）水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材１００質量部を送給し、途中で、（５）水７０〜２００質量部を混合して固化材スラリーとし、該固化材スラリーを地盤に散布して、地盤を固化する地盤固結方法である。

本発明は、例えば、固化材を、空気圧送し、途中で、水を送給して連続スラリー化し、地盤に散布して、地盤を固化することが好ましい。本発明は、例えば、固化材を空気圧送し、固化材供給管の周囲より加水し、連続的にスラリー化し、地盤に散布して、地盤を固化することがより好ましい。地盤としては、効果が大きい点で、農地表層が好ましく、放射性廃棄物で汚染された農地表層土がより好ましい。

固化材をスラリー化するために使用する水（符号４）を水ポンプ（符号２）で固化材スラリー化装置（符号１）に導入し、固化材供給管Ａ（供給管Ａ）の周囲から加水することにより、固化材を連続してスラリー化することができる。

例えば、添加機（符号３）で固化材を空気圧送する圧縮空気の流量は、安定してスラリー化できる点で、大気圧換算で２〜７ｍ^３／ｍｉｎが好ましく、３〜６ｍ^３／ｍｉｎがより好ましい。２ｍ^３／ｍｉｎ未満であると固化材スラリー化装置内で固化材が滞留、固化して閉塞し、安定してスラリー化できない場合がある。７ｍ^３／ｍｉｎを超えるとミストが飛散して粉じんが多くなる場合がある。圧縮空気は、コンプレッサー（符号５）により、添加機（符号３）へ送給する。添加機としては、急結剤添加機「デンカＮＡＴＭクリ−ト」等が挙げられる。

水を圧送する圧力は、固化材の輸送圧より少なくても０．１ＭＰａ大きくすることが好ましい。０．１ＭＰａ未満だと、固化材を安定してスラリー化できない場合がある。

本発明で使用する固化材スラリー化装置（符号１）は、固化材を送給する固化材供給管Ａ、水が合流する吐出管Ｂ、水を送給する水供給管Ｃから構成されている。固化材供給管Ａは固化材圧送管７に接続し、吐出管Ｂは輸送管ホース６に接続されている。水供給管Ｃは、その外周で水圧送管８に接続されている。固化材供給管Ａと吐出管Ｂは対峙するように配置されている。水供給管Ｃは、固化材供給管Ａと吐出管Ｂの対峙部分を覆うように設置されている。固化材供給管Ａの内径は。吐出管Ｂの内径より小さいことが好ましい。固化材供給管Ａと吐出管Ｂの間隙から、水供給管Ｃから送給される水を吐出管Ｂに送給する。

（固化材供給管Ａの内径ｄ）／（吐出管Ｂの内径Ｄ）で示す内径比（ｄ／Ｄ）は０．３〜０．９５が好ましい。内径比（ｄ／Ｄ）が小さいと固化材供給管Ａと吐出管Ｂの間隙に固化材が滞留して固化して閉塞する場合があり、内径比（ｄ／Ｄ）が大きいと水が安定して送給されにくいため、固化材を安定してスラリー化することができず、固化して閉塞する場合がある。

固化材スラリー化装置（符号１）で製造された固化材スラリーは、輸送管ホース（符号６）を通り、排出され、農地表層土へ散布される。輸送管ホース（符号６）の長さは、固化材スラリー化装置（符号１）を地面に置いて、作業員が取り回しできる長さであれば良く、そのためには１〜２ｍが好ましい。１ｍ未満であるとスラリー化装置を地面に置くことができにくいため、ホースの取り回しができない場合があり、２ｍを超えるとホース内でスラリーが固結して閉塞する場合がある。

本発明は、放射性物質に汚染された農地表層土を固化して、放射性物質を除去するための技術であり、汚染された農地から再び、放射性物質が拡散しないよう防止するため、農地表層土に固化材スラリーを０．５〜１ｃｍ程度の厚さに散布し、放射性物質を封じ込め、短期間に表層土を削り取るために用いる固化材に関する。

本発明で使用する（１）水硬性物質は、セメント及び／又は高炉スラグを含有する。
本発明で使用するセメントは特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強及び低熱等の各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末、又はシリカを混合した各種混合セメント、更には、アルミナセメント、膨張セメント、及びコロイドセメント等、何れも使用可能である。セメントの粉末度はブレーン比表面積で２０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、３０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。２０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、固化材スラリーの固化時間や強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用する高炉スラグは、銑鉄を製造するときに発生する鉄鋼スラグを粉砕して製造されるものであり、一般的な高炉セメントやコンクリート用混和材として用いられているものである。高炉スラグの組成は、効果が大きい点で、高炉スラグ１００部質量中、ＣａＯ３９〜４５質量部、Ａｌ_２Ｏ_３１２〜１６質量部、ＳｉＯ_２３２〜３６質量部が好ましく、ＣａＯ４０〜４４質量部、Ａｌ_２Ｏ_３１３〜１５質量部、ＳｉＯ_２３３〜３５質量部がより好ましい。高炉スラグの粉末度はブレーン比表面積で４０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。４０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、固化材スラリーの固化時間や強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用する（２）カルシウムアルミネート類は、カルシア原料とアルミナ原料を混合して、キルンでの焼成或いは電気炉で溶融し、急冷して得られるＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とする水和活性を有する物質の総称である。更にＣａＯやＡｌ_２Ｏ_３の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、或いは、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主成分とするものに、これらが少量固溶した化合物も使用できる。ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比は、瞬結性と強度発現性が大きい点で、１．７〜３．０が好ましく、２．０〜２．５がより好ましい。モル比が１．７未満であると短時間に固化せずに、強度発現性が低下する場合があり、モル比が３．０を超えると短時間で固化しても、強度発現性が低下する場合がある。強度発現性が低下すると、堆積した放射性物質を含む表層土を剥ぎ取る効果が小さい場合がある。

（２）カルシウムアルミネート類のガラス化率は、反応活性の点で７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。ガラス化率は加熱前のサンプルについて、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１０００℃で２時間加熱後、１〜１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、更に、これらのＳ_０及びＳの値を用い、下記の式を用いてガラス化率χを算出する。
ガラス化率χ（％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）

（２）カルシウムアルミネート類の粒度は、急結性や初期強度発現性の点で、ブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）３０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。ブレーン値が小さいと、高炉スラグとの反応が低下して、固化材スラリーの固化時間や強度発現性が低下する場合がある。

（２）カルシウムアルミネート類の使用量は、（１）水硬性物質１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましく、１５〜４０質量部がより好ましく、２０〜３０質量部が最も好ましい。１０質量部未満では固化材スラリーの固化時間や強度発現性が低下する場合があり、５０質量部を超えると急激に固化するため、固化材スラリー化装置（符号１）内で固化材がスケーリングして固結し、閉塞し、強度が低下し、更に、材料コストが高くなり、経済的でない場合がある。強度発現性が低いと、堆積した放射性物質を含む表層土を剥ぎ取る効果が低下する場合がある。（１）水硬性物質がセメントである場合、（２）カルシウムアルミネート類の使用量は、（１）セメント１００質量部に対して、２０〜３０質量部でも良い。（１）水硬性物質が高炉スラグである場合、（２）カルシウムアルミネート類の使用量は、（１）高炉スラグ１００質量部に対して、２０〜４０質量部でも良い。

本発明で使用する（３）水溶性高分子は、ポリアルキレンオキサイド及び／又はポリアクリルアミドを含有する。（３）水溶性高分子は、（４）減水剤、特にβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物やビスフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物と反応した瞬間に固化材スラリーに可塑性を付与され、農地表層土に散布するものである。

本発明で使用するポリアルキレンオキサイド（以下、ＰＡＯという）としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリブチレンオキサイド等が挙げられる。これらの中では、瞬間的に可塑化する点で、ポリエチレンオキサイドが好ましい。

ＰＡＯの平均分子量は１００万〜５００万が好ましい。１００万未満では、固化材スラリーが瞬結しない場合があり、５００万を越えるとスラリー化する水への溶解度が低下するため、瞬結しない場合がある。

本発明で使用するポリアクリルアミド（以下、ＰＡＡという）としては、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合物、ポリアクリルアミド部分加水分解物等が挙げられる。これらの中では、瞬間的に増粘する点で、ポリアクリルアミドが好ましい。

ＰＡＡの平均分子量は３００万〜２０００万が好ましい。３００万未満では固化材スラリーが瞬結しない場合があり、２０００万を越えるとスラリー化する水への溶解度が低下するため、瞬結しない場合がある。

ここでいう平均分子量とは、重量平均分子量をいい、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用い、テトラヒドロフランを溶媒とし、４０℃の条件で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。

（３）水溶性高分子の使用量は、（１）水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、０．０３〜１質量部が好ましく、０．１〜０．５質量部がより好ましい。０．０３質量部未満では固化材スラリーが瞬結しないため、表層土に溜まった水に希釈されて強度発現性が低下する場合があり、うねった場所では一定の厚さに固化しない場合がある。１質量部を超えると固化材スラリーの粘性が大きくなり、スラリー化装置内で固結して閉塞する場合があり、強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用する（４）減水剤としては、粉末が好ましい。減水剤としては、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、ビスフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられる。これらの中では、低温で瞬結する点で、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及び／又はビスフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物が好ましい。

減水剤の使用量は、（１）水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、０．０５〜１質量部が好ましく、０．１〜０．５質量部がより好ましい。０．０５質量部未満では瞬結しないため、表層土に溜まった水に希釈されて強度発現性が低下する場合があり、うねった場所では一定の厚さに固化しない場合がある。１質量部を越えると固化材スラリーの粘性が大きくなり、スラリー化装置内で固結して閉塞する場合があり、強度発現性が低下する場合がある。

固化材は、石膏等の硫酸塩を、固化材１００部中、３質量以下含有することが好ましく、１質量以下含有することがより好ましく、硫酸塩を含有しないことが最も好ましい。

表層土を削り取る面積を大きくし、放射性物質を除去しやすくするために、（６）繊維を使用してもよい。本発明で使用する（６）繊維は、固化材に混合する。繊維は、無機質、有機質何れも使用できる。無機質繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、石綿、セラミック繊維等が挙げられる。有機質繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、セルロース繊維、パルプ、麻、木毛等が挙げられる。繊維の長さは、３〜１０ｍｍが好ましい。３ｍｍ未満では表層土の削り取る面積が小さくなる場合があり、１０ｍｍを超えると固化材が固化材スラリー化装置内で滞留してスケーリングし、固結して閉塞する場合がある。

繊維の使用量は、固化材１００質量部に対して０〜３質量部が好ましく、１〜３質量部がより好ましい。繊維を使用しないと、表層土の削り取る面積が小さくなる場合があり、３質量部を超えると固化材圧送時に、固化材が固化材スラリー化装置内で滞留して閉塞する場合がある。

本発明で使用する固化材には、クエン酸、グルコン酸、酒石酸等のオキシカルボン酸、又はその塩、アルカリ金属炭酸塩等を併用することができる。

本発明では、他に酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、フライアッシュ、他の減水剤、他の高性能減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、増粘剤、高分子エマルジョン等のうちの一種又は二種以上を併用してもよい。

本発明で使用する固化材スラリー中の水量は、固化材１００質量部に対して７０〜２００質量部が好ましく、１００〜１５０質量部がより好ましい。７０質量部未満では固化材スラリーを均一に散布できない場合があり、経済的でなく、固化材スラリーの粘度が上昇し、吐出管内でスケーリングして固化し、閉塞する場合がある。２００質量部を超えると固化材スラリーの固化時間が長くなって瞬結せず、強度発現性が低下し、堆積した放射性物質を含む表層土を剥ぎ取る効果が低下する場合がある。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

実施例１
表１に示すセメント１００質量部と表１に示す量のカルシウムアルミネート類を混合し、セメントとカルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、ＰＡＯ０．２質量部と減水剤ａ０．２質量部を混合して固化材を調製した。この固化材１００質量部に対して水１５０質量部を加え、練混ぜて、固化材スラリーを調製した。固化材スラリーについて、固化時間と圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
セメントａ：普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値３２００ｃｍ^２／ｇ、比重３．１５
セメントｂ：高炉Ｂ種セメント、市販品、ブレーン値３８００ｃｍ^２／ｇ、比重３．０４
カルシウムアルミネート類：ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比２．２、非晶質、ガラス化率９５％、ブレーン比表面積５０００ｃｍ^２
ＰＡＯ：ポリエチレンオキサイド、平均分子量２００万、市販品
減水剤ａ：β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、平均分子量２，０００、粉末、市販品

＜測定方法＞
ブレーン比表面積：ＪＩＳＲ５２０１に準じて測定した。
固化時間：固化材スラリーを調製してから、固化材スラリーの流動性がなくなるまでの時間を、固化時間とした。
圧縮強度：ＪＩＳＲ５２０１に準じて測定した。材齢１日までは２０℃気乾養生、以降は標準養生とした。尚、固化材が瞬結するため、固化材１００質量部に対してクエン酸０．３質量部を混合して圧縮強度を測定した。

実施例２
高炉スラグ１００質量部と表１に示す量のカルシウムアルミネート類を混合し、高炉スラグとカルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、ＰＡＯ０．２質量部と減水剤ａ０．２質量部を混合して固化材を調製した。この固化材１００質量部に対して水１５０質量部を加え、練混ぜて、固化材スラリーを調製した。固化材スラリーについて、固化時間と圧縮強度を測定した。その他は実施例１と同様にした。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
高炉スラグ：市販の高炉スラグ粉末、高炉スラグ１００部質量中、ＣａＯ４１〜４３質量部、Ａｌ_２Ｏ_３１３〜１５質量部、ＳｉＯ_２３３〜３４質量部、ブレーン比表面積６０００ｃｍ^２

実施例３
セメントａ１００質量部に対して、表３に示すＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比を有するカルシウムアルミネート類３０質量部を混合して固化材を調製したこと以外は、実施例１と同様の試験を実施した。結果を表３に併記する。

実施例４
高炉スラグ１００質量部に対して、表３に示すＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比を有するカルシウムアルミネート類３０質量部を混合して固化材を調製したこと以外は、実施例２と同様の試験を実施した。結果を表４に併記する。

実施例５
図１に従い、固化材スラリーを散布した。下記特記したこと以外は、実施例１と同様に試験した。
添加機「デンカＮＡＴＭクリート」（符号３）に配管口径１Ｂ（内径２５ｍｍ）のホースを取付けた。添加機（符号３）から固化材スラリー化装置（符号１）まで０．４Ｍｐａの圧力と５ｍ^３／ｍｉｎの空気量で、固化材を空気輸送した。固化材スラリー化装置（符号１）に、水ポンプ（符号２）で水（符号４）を、０．６Ｍｐａの圧力で圧入した。固化材スラリー化装置（符号１）において、内径比（ｄ／Ｄ）を０．７とした。固化材スラリー化装置（符号１）の吐出管（符号Ｂ）に接続する輸送管ホース（符号６）の長さを１．５ｍとした。

固化材は、高炉スラグ１００質量部とカルシウムアルミネート類３０質量部を混合し、高炉スラグとカルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、表５に示す量の水溶性高分子と表５に示す量の減水剤を混合したものを使用した。固化材をスラリー化する水は、固化材１００質量部に対して１５０質量部を使用した。固化材スラリーを吐出し、圧送圧、固化材スラリーの固化時間、圧縮強度を測定した。固化材スラリー化装置のスケーリング状態は、添加機「デンカＮＡＴＭクリート」の圧送圧で評価した。圧送圧が上がった場合は、固化材スラリー化装置内でスケーリングしたと評価した。結果を表５に併記する。

＜使用材料＞
水溶性高分子ａ：ポリエチレンオキサイド、平均分子量２００万、市販品
水溶性高分子ｂ：ポリアクリルアミド、平均分子量１０００万、市販品
減水剤ｂ：ビスフェノールＳスルホン酸ホルマリン縮合物、平均分子量２０，０００、粉末、市販品

＜測定方法＞
圧送圧：添加機「デンカＮＡＴＭクリート」の圧送圧を測定した。
吹付物固化時間：固化材スラリーを輸送管ホース（符号６）先端から吐出した後、固化材スラリーの流動性がなくなるまでの時間とした。
吹付物圧縮強度：固化材スラリーを型枠に吹き付けた後、ＪＩＳＲ５２０１に準じて測定した。材齢１日までは２０℃気乾養生、以降は標準養生とした。

実施例６
図１に従い、固化材スラリーを散布した。下記特記したこと以外は、実施例５と同様に試験した。
固化材は、表６に示す水硬性物質１００質量部とカルシウムアルミネート類３０質量部を混合し、水硬性物質とカルシウムアルミネート類の合計１００質量部に対して、水溶性高分子ａ０．２質量部と減水剤ａ０．２質量部を混合したものを使用した。固化材をスラリー化する水は、固化材１００質量部に対して表６に示す量を使用した。固化材スラリーを吐出し、圧送圧、固化材スラリーの固化時間、圧縮強度、残留ヨウ素量を測定した。結果を表６に併記する。

＜使用材料＞
土壌：水田の土（含水比５０％）

＜測定方法＞
ヨウ化ナトリウム水溶液：水１００質量部にヨウ化ナトリウム試薬１質量部溶解した水溶液。
模擬汚染土：バットに詰めた水田の土の表面にヨウ化ナトリウム水溶液を散布して室内で一日乾燥し、調製したもの
残留ヨウ素量：３４１ｍｍ×４８０ｍｍ×８２ｍｍのステンレスバットに、水田の土を約７５ｍｍ詰め、その表面にヨウ化ナトリウ水溶液を均一に散布して室内で一日乾燥した。その土の表面に固化材スラリーを吹付けにより、約５ｍｍの厚さになるように散布し、７日間養生後、硬化した固化物をヘラで剥ぎ取った。その下の土を土壌表面から１０ｍｍ程度採取し、乾燥し、土壌中のヨウ素量をＩＣＰ発光分析装置で分析した。

実施例７
表７に示す水硬性物質を使用し、固化材をスラリー化するための水を、固化材１００質量部に対して１５０質量部使用し、固化材を空気圧送する空気量を表７に示す量にしたこと以外は実施例６と同様に試験した。結果を表７に併記する。

＜測定方法＞
粉じん量：３４１ｍｍ×４８０ｍｍ×８２ｍｍのステンレスバットに、水田の土を約７５ｍｍ詰め、その表面にヨウ化ナトリウ水溶液を均一に散布して室内で一日乾燥した。その土の表面に固化材スラリーを吹き付けにより、約５ｍｍの厚さになるように散布した。吹付け場所から風下５ｍの場所で、デジタル粉塵計Ｐ５Ｌで、１分間の粉じん量を測定した。

実施例８
固化材は、表８に示す水硬性物質１００質量部と表８に示す量のカルシウムアルミネート類を混合し、固化材をスラリー化するための水を、固化材１００質量部に対して１５０質量部使用したこと以外は実施例６と同様に試験した。結果を表８に併記する。

実施例９
水硬性物質として高炉スラグを用い、固化材をスラリー化するための水を、固化材１００質量部に対して１５０質量部使用し、固化材１００質量部に対して繊維を表９に示す量使用したこと以外は実施例６と同様に試験した。ここで、固化材とは、高炉スラグ、カルシウムアルミネート類、水溶性高分子、減水剤、繊維を含有するものをいう。結果を表９に併記する。

＜使用材料＞
繊維ａ：市販のビニロン繊維、繊維長５ｍｍ
繊維ｂ：市販のガラス繊維、繊維長５ｍｍ

＜測定方法＞
削り取り質量：３４１ｍｍ×４８０ｍｍ×８２ｍｍのステンレスバットに、水田の土を約７５ｍｍ詰め、その表面にヨウ化ナトリウ水溶液を均一に散布して室内で一日乾燥した。その土の表面に固化材スラリーを吹き付けにより、約５ｍｍの厚さになるように散布し、７日間養生後、硬化した固化物を、幅５ｃｍ、長さ３ｃｍのヘラで剥ぎ取った。ヘラで削り取れた固化物の質量を測定した。

本発明によれば、例えば、以下の利用可能性を有する。本発明は、固化材スラリーを放射能汚染された農地表層に散布することにより、放射能汚染された農地から再び放射性物質が拡散するのを防止することができる。本発明は、表層土を削り取るための養生期間を長期間必要としない。本発明は、短時間に固化するために、放射性物質を再拡散させずに除染作業を速やかに実施できる。本発明は、固化材スラリーを放射性廃棄物で汚染された農地表層土に吹付けて、表層土を固化することにより、除染することができる。本発明は、例えば、固化材スラリーが瞬結するために、好ましくは３秒以内に瞬結するために、農地表層土に水溜まりがあっても、降雨時でも固化することができる。本発明は、例えば、表層土がうねっていても、傾斜していても、一定の厚さに散布することができる。

１ 固化材スラリー化装置
２ 水ポンプ
３ 添加機
４ 水
５ コンプレッサー
６ 輸送管ホース
７ 固化材圧送管
８ 水圧送管
Ａ 固化材供給管
Ｂ 吐出管
Ｃ 水供給管

Claims (14)

1. （１）セメント及び／又は高炉スラグを含有する水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）ポリアルキレンオキサイド及び／又はポリアクリルアミドを含有する水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材１００質量部を送給し、途中で、（５）水７０〜２００質量部を混合して固化材スラリーとし、該固化材スラリーを地盤に散布して、地盤を固化する地盤固結方法。
2. （２）カルシウムアルミネート類のＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が１．７〜３．０である請求項１記載の地盤固結方法。
3. （２）カルシウムアルミネート類の使用量が、（１）水硬性物質１００質量部に対して１０〜５０質量部である請求項１〜２のうちの１項記載の地盤固結方法。
4. （４）減水剤がβ−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及び／又はビスフェノールスルホン酸ホルマリン縮合物である請求項１〜３のうちの１項記載の地盤固結方法。
5. 固化材が（６）繊維を含有する請求項１〜４のうちの１項記載の地盤固結方法。
6. （６）繊維の長さが３〜１０ｍｍである請求項５記載の地盤固結方法。
7. 固化材を空気圧送により送給する請求項１〜６のうちの１項記載の地盤固結方法。
8. 固化材を連続的に固化材スラリー化する請求項１〜７のうちの１項記載の地盤固結方法。
9. 固化材を大気圧換算で２〜７ｍ^３／ｍｉｎの圧縮空気で空気圧送し、固化材供給管の周囲より加水し、固化材を連続的にスラリー化する請求項１〜８のうちの１項記載の地盤固結方法。
10. 地盤が土壌である請求項１〜９のうちの１項記載の地盤固結方法。
11. 固化材が放射性廃棄物用固化材であり、地盤が放射性廃棄物で汚染された土壌である請求項１〜１０のうちの１項記載の地盤固結方法。
12. 請求項１〜１１のうちの１項記載の地盤固結方法に使用する固化材。
13. 請求項１〜１１のうちの１項記載の地盤固結方法に使用する固化材スラリー。
14. （１）セメント及び／又は高炉スラグを含有する水硬性物質と（２）カルシウムアルミネート類と（３）ポリアルキレンオキサイド及び／又はポリアクリルアミドを含有する水溶性高分子と（４）減水剤を含有する固化材１００質量部と、水７０〜２００質量部とを混合した固化材スラリー。

Images