JP6456417B2 - 加液固化組成物および固化体 - Google Patents
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Description
本発明は、加液固化組成物および固化体に関し、さらに詳しくは、加液により固化する加液固化組成物、この加液固化組成物が加液により固化してなる固化体に関する。
従来、例えば、自然土や自然砂にセメント等の結合材を配合した組成物は、加水により固化する性質を有することが知られている。当該組成物が加水により固化してなる固化体は、土や砂本来の風合いにより自然感を有することから、例えば、舗装材の用途などに利用されている。
なお、先行する特許文献１には、自然土として乾燥した真砂土と川砂とを使用し、この自然土に生ゴミ溶融スラグを混合した材料を基材とし、この基材に土壌固化材としてセメントを混合し、加水により固化する性質を持たせた加水固化舗装材が開示されている。
しかしながら、従来の組成物は、比較的比重が大きい自然土や自然砂（以下、まとめて「自然土等」ということがある。）を主原料とする。そのため、従来の組成物は、重くなりがちであり、袋詰め時や現場での作業性、運搬性等に劣る。また、一般に、自然土等は水分を多く含んだ状態で採取されるため、セメントを配合する前に乾燥が必須となる。そのため、従来の組成物の製造には、自然土等を乾燥させるための大掛かりな乾燥設備が必要になる。また、乾燥のためにエネルギーも多く消費する。また、加水により固化させた従来の組成物は、セメントを用いているため、六価クロム等の土壌汚染物質が出るおそれがあり、土と同様にして廃棄することが困難である（その都度、土壌汚染に係る成分試験を実施し、安全性が確認できない場合には、処分できない。）。また、従来の組成物は、良好な土壌固化材であるセメントを使用しないと、必要とする固化状態が得られない。
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、軽量で、加液により固化し、固化した後は土と同様にして廃棄可能な加液固化組成物、また、これを用いた固化体を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、高分子凝集剤を有さず、加液により固化する加液固化組成物であって、
当該加液固化組成物が上記加液により固化した固化体自身が舗装体として用いられる舗装材であり、
上記加液固化組成物は、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすペーパースラッジ灰と、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすクリンカアッシュと、を有しており、
乾燥状態で、比重が１．２以下であり、
加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物にある。
本発明の他の態様は、高分子凝集剤を有さず、加液により固化する加液固化組成物であって、
土のう材として用いられるものであり、
上記加液固化組成物は、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすペーパースラッジ灰と、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすクリンカアッシュと、を有しており、
乾燥状態で、比重が１．２以下であり、
加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物にある。
当該加液固化組成物が上記加液により固化した固化体自身が舗装体として用いられる舗装材であり、
上記加液固化組成物は、
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加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物にある。
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上記加液固化組成物は、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすペーパースラッジ灰と、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすクリンカアッシュと、を有しており、
乾燥状態で、比重が１．２以下であり、
加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物にある。
本発明のさらに他の態様は、上記加液固化組成物が加液により固化した状態にある、固化体にある。
上記加液固化組成物は、上記構成を有しており、主原料として自然土等を用いていない。ペーパースラッジ灰およびクリンカアッシュは、いずれも、自然土と比べ、比重が小さい。そのため、上記加液固化組成物は、従来の組成物に比べ、軽量化を図ることができる。また、ペーパースラッジ灰およびクリンカアッシュは、いずれも高温で焼かれて生じたものであるから、乾燥状態、あるいは、低含水率のものを入手しやすい。そのため、上記加液固化組成物は、その製造時に大掛かりな乾燥設備が不要であり、乾燥のための無駄なエネルギー消費も抑制することができる。また、ペーパースラッジ灰およびクリンカアッシュは、多孔質であるため、液体の吸収力が高い上、液体と接したペーパースラッジ灰は、結合材として機能して骨材であるクリンカアッシュを固める。そのため、上記加液固化組成物は、加液により固化することができる。また、ペーパースラッジ灰として、土壌の汚染に係る環境基準を満たすものを入手することが可能であり、ペーパースラッジ灰が土壌汚染物質を含んでいた場合でも、セメント等に比べてその量も少なく、上記加液固化組成物が加液により固化する際に、土壌汚染物質が十分に不溶化されやすい。また、クリンカアッシュは、土壌の汚染に係る環境基準を満たす。そのため、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体は、全体として土壌の汚染に係る環境基準を満たすことができ、土と同様にして廃棄することができる。
上記固化体は、軽量で、加液により固化し、固化した後は土と同様にして廃棄可能な上記加液固化組成物が加液により固化した状態にある。そのため、上記固化体は、従来の組成物による固化体に比べ、軽量で、吸液性、保液性があり、また、土と同様にして廃棄することができる。
上記加液固化組成物は、加液により固化する性質を有している。具体的には、上記加液固化組成物は、少なくとも水が加えられることによって固化することができる。なお、上記にいう固化には、半固化も含まれる。
上記加液固化組成物は、ペーパースラッジ灰（以下、ＰＳ灰ということがある。）とクリンカアッシュとを少なくとも含んでいる。
ＰＳ灰としては、具体的には、古紙の再生工程や製紙工程で発生した製紙汚泥を脱水、焼却により減容化されて生成されたもののうち、微粒子状で乾燥状態のものなどを用いることができる。微粒子状で乾燥状態にあるＰＳ灰は、他の成分と均一に混合しやすく、結合材としての結合力も強いため、特に好適に用いることができる。ＰＳ灰としては、加液により固化した後の上記加液固化組成物が土壌の汚染に係る環境基準を満たしやすくなるなどの観点から、土壌の汚染に係る環境基準を満たすものを用いる。なお、上記にいう土壌の汚染に係る環境基準とは、環境基本法（平成５年法律第９１号）第１６条第１項の規定に基づく土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）をいい、分析対象は、カドミウム、鉛、六価クロム、砒素、総水銀、セレン、フッ素、ホウ素、これに準ずるものとされる（以下、同様）。
クリンカアッシュとしては、具体的には、火力発電所等で石炭が燃焼して生じた石炭灰の粒子が相互に凝集し、多孔質な塊となって堆積したものを砂状に砕いたものなどを用いることができる。クリンカアッシュとしては、加液により固化した後の上記加液固化組成物が土壌の汚染に係る環境基準を満たしやすくなるなどの観点から、土壌の汚染に係る環境基準を満たすものを用いる。
上記加液固化組成物は、ＰＳ灰、クリンカアッシュ以外にも、粘土瓦シャモットを含有することができる。この構成によれば、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の強度を調節しやすくなる。また、ＰＳ灰は、通常、白色であり、クリンカアッシュは、通常、黒色である。そのため、ＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を主体とする加液固化組成物が加液により固化すると、灰色の色調を有する固化体となることが多い。上記構成によれば、例えば、茶系色の粘土瓦シャモットを選択することで、固化体の色調を、自然土に近い薄茶色、赤茶色等の茶系色に着色しやすくなる。そのため、上記構成によれば、自然土に近い風合いが好まれる舗装材等に利用しやすい加液固化組成物が得られる。また、粘土瓦シャモットは、ＰＳ灰、クリンカアッシュに比べ、比重が大きい。そのため、この構成によれば、上記加液固化組成物、上記固化体の比重を調節しやすくなる。
上記加液固化組成物は、他にも、例えば、必要に応じて、石灰、焼成マグネシア、窯業廃棄物キラなどを含むことができる。これらは、上記加液固化組成物の固化速度の向上、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の圧縮強度の向上などに有効である。
上記加液固化組成物において、ＰＳ灰の粒径は、１ｍｍ以下、クリンカアッシュの粒径は、３ｍｍ以下とすることができる。この構成によれば、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の強度を向上させやすくなる。また、固化体の表面に粒径の大きなクリンカアッシュによる大きな突起物ができ難くなり、固化体の表面状態が良好になる上、上記突起物が簡単にとれてしまうことも少なくなる。また、比較的比重の小さなクリンカアッシュの配合量が増加した場合でも均一に混ざりやすくなり、固化体の表面にクリンカアッシュが浮き出てとれてしまう現象を抑制しやすくなる。また、後述するように、上記加液固化組成物を液体吸収材として用いる際にも、被処理物と均一に混合させやすくなる。
上記加液固化組成物において、粘土瓦シャモットの粒径は、３ｍｍ以下とすることができる。この構成によれば、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の強度を向上させやすくなる。また、固化体の表面に粒径の大きな粘土瓦シャモットによる大きな突起物ができ難くなり、固化体の表面状態が良好になる上、上記突起物が簡単にとれてしまうことも少なくなる。また、後述するように、上記加液固化組成物を液体吸収材として用いる際にも、被処理物と均一に混合させやすくなる。
なお、上述した粒径は、ふるい分けにより測定される粒径である。したがって、粒径Ｘｍｍ以下とは、Ｘｍｍ目のふるい下成分全てを含んでいることを意味する。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を３０％以上８０％以下、クリンカアッシュの体積割合を２０％以上７０％以下とすることができる（以下、第１の配合構成ということがある。）。第１の配合構成によれば、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の一軸圧縮強度を１Ｎ／ｍｍ２以上にしやすくなる。また、固化体の色調を、自然砂の風合いに似た灰色〜濃灰色の色調に調整しやすくなる。
第１の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、固化体の一軸圧縮強度の向上などの観点から、好ましくは、３５％以上、より好ましくは、４０％以上、さらに好ましくは、４５％以上とすることができる。第１の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュの確保、固化体の色調を自然砂の風合いに似た灰色〜濃灰色の色調に調整しやすくなるなどの観点から、好ましくは、６５％以下、より好ましくは、６０％以下、さらに好ましくは、５５％以下とすることができる。また、第１の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、固化体の色調を自然砂の風合いに似た灰色〜濃灰色の色調に調整しやすくなるなどの観点から、好ましくは、２５％以上、より好ましくは、３０％以上、さらに好ましくは、３５％以上とすることができる。第１の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰の確保、固化体の一軸圧縮強度の向上などの観点から、好ましくは、６５％以下、より好ましくは、６０％以下、さらに好ましくは、５５％以下とすることができる。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を３０％以上８０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上６０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上６０％以下とすることができる（以下、第２の配合構成ということがある。）。第２の配合構成によれば、上記加液固化組成物が加液により固化した固化体の一軸圧縮強度を１Ｎ／ｍｍ２以上にしやすくなる。また、固化体の色調を、自然土の風合いに似た灰色や、薄茶色、茶色、濃茶色、赤茶色等の茶系色の色調に調整しやすくなる。
第２の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、固化体の一軸圧縮強度の向上などの観点から、好ましくは、３５％以上、より好ましくは、４０％以上、さらに好ましくは、４５％以上とすることができる。第２の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュ、粘土瓦シャモットの確保、固化体の色調を自然土の風合いに似た灰色や茶系色の色調に調整しやすくなるなどの観点から、好ましくは、７５％以下、より好ましくは、７０％以下、さらに好ましくは、６５％以下とすることができる。また、第２の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、固化体の一軸圧縮強度の向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第２の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰、粘土瓦シャモットの確保などの観点から、好ましくは、５５％以下、より好ましくは、５０％以下、さらに好ましくは、４５％以下とすることができる。また、第２の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、固化体の色調を自然土の風合いに似た茶系色の色調に調整しやすくなるなどの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第２の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、ＰＳ灰、クリンカアッシュの確保などの観点から、好ましくは、５５％以下、より好ましくは、５０％以下、さらに好ましくは、４５％以下とすることができる。
第１の配合構成、第２の配合構成は、固化体の一軸圧縮強度、固化体の色調調整性のバランスに優れるため、舗装材として好適に用いることができる。固化体の一軸圧縮強度が１Ｎ／ｍｍ２以上である場合には、遊歩道や園路などの舗装材などとして好適である。また、固化体の一軸圧縮強度が２Ｎ／ｍｍ２以上である場合には、雑草防止効果がある雑草防止用の舗装材などとして好適である。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上３０％以下、クリンカアッシュの体積割合を７０％以上９０％以下とすることもできる（以下、第３の配合構成ということがある。）。第３の配合構成によれば、上記加液固化組成物の液体吸収性を向上させやすくなる。また、上記加液固化組成物が加液により固化した際に、固化体が硬くなり過ぎず、適度な粉砕性を確保しやすくなる。また、上記加液固化組成物の重量も軽くしやすい。
第３の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、上記加液固化組成物の液体吸収性の向上などの観点から、好ましくは、１２％以上、より好ましくは、１５％以上とすることができる。第３の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュの確保、固化体の粉砕性向上などの観点から、好ましくは、２８％以下、より好ましくは、２５％以下とすることができる。また、第３の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、固化体の粉砕性向上などの観点から、好ましくは、７２％以上、より好ましくは、７５％以上とすることができる。第３の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰の確保、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、８８％以下、より好ましくは、８５％以下とすることができる。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上３０％以下、クリンカアッシュの体積割合を２０％以上８０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上５０％以下とすることもできる（以下、第４の配合構成ということがある。）。第４の配合構成によれば、上記加液固化組成物の液体吸収性を向上させやすくなる。また、上記加液固化組成物が加液により固化した際に、固化体が硬くなり過ぎず、適度な粉砕性を確保しやすくなる。また、上記加液固化組成物の重量も軽くしやすい。
第４の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上とすることができる。第４の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュの確保、粘土瓦シャモットの確保、固化体の粉砕性向上などの観点から、好ましくは、２５％以下とすることができる。また、第４の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、固化体の粉砕性向上などの観点から、好ましくは、２５％以上、より好ましくは、３０％以上、さらに好ましくは、３５％以上とすることができる。第４の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰の確保、粘土瓦シャモットの確保、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、７５％以下、より好ましくは、７０％以下、さらに好ましくは、６５％以下とすることができる。また、第４の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、固化体の密度向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第４の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、上記加液固化組成物、上記固化体の重さ軽減を図りやすくなるなどの観点から、好ましくは、４５％以下、より好ましくは、４０％以下とすることができる。
第３の配合構成、第４の配合構成は、上記加液固化組成物の液体吸収性、固化体の粉砕性、および、軽量化のバランスに優れるため、土のう材として好適に用いることができる。この場合には、土のう材が液体を吸収して固まった後、土のうの処分時に簡単に粉砕できるので、機能性、処分性に優れた土のうが得られる。また、上記加液固化組成物に使用している成分の比重が小さいので、従来の自然土等を用いた土のうに比べて軽量であり、土のう積み時の作業性、土のう撤去・処分時の作業性などに優れた土のうが得られる。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上９０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上９０％以下とすることもできる（以下、第５の配合構成ということがある。）。第５の配合構成によれば、上記加液固化組成物の液体吸収性を確保しやすくなる。また、ＰＳ灰単体に比べ、上記加液固化組成物の耐飛散性を向上させやすくなるので、上記加液固化組成物を手などで散布しやすくなる。また、上記加液固化組成物の重量も軽くしやすい。
第５の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第５の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュの確保、上記加液固化組成物の耐飛散性向上などの観点から、好ましくは、８５％以下、より好ましくは、８０％以下、さらに好ましくは、７５％以下とすることができる。また、第５の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、上記加液固化組成物の耐飛散性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第５の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰の確保、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、８５％以下、より好ましくは、８０％以下、さらに好ましくは、７５％以下とすることができる。
上記加液固化組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上９０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上８０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上５０％以下とすることもできる（以下、第６の配合構成ということがある。）。第６の配合構成によれば、上記加液固化組成物の液体吸収性を確保しやすくなる。また、ＰＳ灰単体に比べ、上記加液固化組成物の耐飛散性を向上させやすくなるので、上記加液固化組成物を散布しやすくなる。また、上記加液固化組成物の重量も軽くしやすい。
第６の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、上記加液固化組成物の液体吸収性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第６の配合構成におけるＰＳ灰の体積割合は、クリンカアッシュ、粘土瓦シャモットの確保、上記加液固化組成物の耐飛散性向上などの観点から、好ましくは、８５％以下、より好ましくは、８０％以下、さらに好ましくは、７５％以下とすることができる。また、第６の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、上記加液固化組成物の耐飛散性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第６の配合構成におけるクリンカアッシュの体積割合は、ＰＳ灰、粘土瓦シャモットの確保、上記加液固化組成物、上記固化体の重さ軽減を図りやすくなるなどの観点から、好ましくは、７５％以下、より好ましくは、７０％以下、さらに好ましくは、６５％以下とすることができる。また、第６の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、上記加液固化組成物の耐飛散性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。また、第６の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、固化体の粉砕性向上などの観点から、好ましくは、１５％以上、より好ましくは、２０％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。第６の配合構成における粘土瓦シャモットの体積割合は、ＰＳ灰、粘土瓦シャモットの確保、上記加液固化組成物、上記固化体の重さ軽減を図りやすくなるなどの観点から、好ましくは、４５％以下、より好ましくは、４０％以下、さらに好ましくは、３５％以下とすることができる。
第５の配合構成、第６の配合構成は、被処理物に接触させて液体を吸収させる液体吸収材として好適に用いることができる。上記液体吸収材によれば、例えば、固形分と液体とを含有する被処理物に接触させ、被処理物に含まれる液体を吸収させることで、被処理物の流動性を下げることができる。そして、液体が吸収された被処理物と固化体とが混ざった混合物は、土と同様に廃棄することができる。また、上記液体吸収材によれば、例えば、液体からなる被処理物に接触させて液体を吸収した後は固化体となる。そして、この固化体は、土と同様に廃棄することができる。また、上記液体吸収材によれば、飛散し難く、軽量であるため、被処理物に対する散布性にも優れ、被処理物の処理作業性を向上させることができる。なお、上述したいずれの被処理物の場合も、被処理物自体が土壌の汚染に係る環境基準を満たさない場合には、土と同様に廃棄できないことはいうまでもない。上記被処理物としては、例えば、動物の糞尿、血液、汚泥、塗料、油、ガソリン、溶剤などを例示することができる。上記被処理物が動物の糞尿の場合には、ＰＳ灰のアルカリ作用による殺菌性、多孔質な各成分を有することによる消臭効果なども期待できる。
なお、第１の配合構成〜第６の配合構成では、ＰＳ灰、クリンカアッシュ、および、粘土瓦シャモットの各体積割合は、合計で１００％となるように、上述した各体積割合の範囲内から選択することができる。
上記加液固化組成物の比重は、軽量化の観点から、乾燥状態で、好ましくは、１．２０以下、より好ましくは、１．１７以下、さらに好ましくは、１．１０以下、さらにより好ましくは、１．００以下、さらにより一層好ましくは、０．９８以下とすることができる。また、上記加液固化組成物の比重は、加水時の分散性、均一混合性等の観点から、乾燥状態で、好ましくは、０．７５以上、より好ましくは、０．８０以上、さらに好ましくは、０．８５以上とすることができる。なお、上記比重の標準物質は、４℃の水である。
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
以下、上記加液固化組成物、上記固化体について、実験例を用いてより具体的に説明する。
＜実験例１＞
以下の各成分を準備した。
−結合材−
・ＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下、比重０．７）
上記ＰＳ灰は、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウムおよびその化合物：０．００１未満、鉛およびその化合物：０．００７、六価クロム化合物：０．０１５、砒素およびその化合物：０．００５未満、水銀およびその化合物：０．０００５未満、セレンおよびその化合物：０．００５未満、フッ素およびその化合物：０．６、ホウ素およびその化合物：０．１未満であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
・セメント（住友大阪セメント社製、「普通ポルトランドセメント」）
−骨材−
・クリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）（ふるいにより粒径３ｍｍ以下に調整、比重１．０）
上記クリンカアッシュは、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウム：０．００１未満、鉛：０．００５未満、六価クロム：０．０１未満、砒素：０．００９、総水銀：０．０００５未満、セレン：０．００２未満、フッ素：０．０５未満、ホウ素：０．１３であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
・自然土（乾燥品）
・粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）（ふるいにより粒径３ｍｍ以下に調整、比重１．４）
上記粘土瓦シャモットは、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウム：０．００１未満、鉛：０．００５未満、六価クロム：０．０１未満、砒素：０．００５未満、総水銀：０．０００５未満、セレン：０．００２未満、フッ素：０．０９、ホウ素：０．０２未満であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
以下の各成分を準備した。
−結合材−
・ＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下、比重０．７）
上記ＰＳ灰は、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウムおよびその化合物：０．００１未満、鉛およびその化合物：０．００７、六価クロム化合物：０．０１５、砒素およびその化合物：０．００５未満、水銀およびその化合物：０．０００５未満、セレンおよびその化合物：０．００５未満、フッ素およびその化合物：０．６、ホウ素およびその化合物：０．１未満であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
・セメント（住友大阪セメント社製、「普通ポルトランドセメント」）
−骨材−
・クリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）（ふるいにより粒径３ｍｍ以下に調整、比重１．０）
上記クリンカアッシュは、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウム：０．００１未満、鉛：０．００５未満、六価クロム：０．０１未満、砒素：０．００９、総水銀：０．０００５未満、セレン：０．００２未満、フッ素：０．０５未満、ホウ素：０．１３であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
・自然土（乾燥品）
・粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）（ふるいにより粒径３ｍｍ以下に調整、比重１．４）
上記粘土瓦シャモットは、ｍｇ／Ｌの単位で、カドミウム：０．００１未満、鉛：０．００５未満、六価クロム：０．０１未満、砒素：０．００５未満、総水銀：０．０００５未満、セレン：０．００２未満、フッ素：０．０９、ホウ素：０．０２未満であり、土壌の汚染に係る環境基準（環境庁告示第４６号）を満たしている。
表１に示す成分の組み合わせおよび配合割合（体積％）で、各成分を均一になるまで乾式混合することにより、各試料の組成物を得た。
得られた各試料の組成物について、重さ、加水による固化性、土同様の廃棄性について評価した。なお、重さ評価では、試料１−３の組成物を基準としたときに、当該組成物よりも比重が軽い場合を「○」、当該組成物と同等または当該組成物よりも比重が重い場合を「×」とした。また、加水による固化性は、組成物に対して水を散布し、固化した場合を「○」、固化しなかった場合を「×」とした。また、土同様の廃棄性については、組成物および固化物が土壌の汚染に係る環境基準を満たす場合を「○」、組成物、固化体が土壌の汚染に係る環境基準を満たさないまたは満たさないおそれがあり、安全確認しないと処分できない場合に「×」とした。表１に、組成物の詳細と評価結果を示す。
表１に示されるように、試料１−３、試料１−４の組成物は、加水による固化性を有するものの、比較的比重が大きい（比重約１．７程度）自然土や自然砂を主原料としているため、重い。また、本実験例では、乾燥させた自然土等を使用したが、実際には、自然土等を乾燥させるための大掛かりな乾燥設備が必要になるし、乾燥のためにエネルギーも多く消費する。また、試料１−３、試料１−４の組成物の固化体は、セメントを用いているため、六価クロム等の土壌汚染物質を出すおそれがあり、土と同様にして廃棄することが困難であり、安全確認が必要である。また、試料１−３、試料１−４の組成物の固化体は、セメントまたはセメントを使用した結合材を使用しないと、必要とする固化状態が得られない。
一方、試料１−１、試料１−２の組成物は、上記構成を有しており、主原料として自然土等を用いていない。ＰＳ灰およびクリンカアッシュは、いずれも、自然土と比べ、比重が小さい。そのため、試料１−１、試料１−２の組成物は、試料１−３、試料１−４の組成物に比べ、軽量化を図ることができる。また、ＰＳ灰およびクリンカアッシュは、いずれも高温で焼かれて生じたものであるから、乾燥状態、あるいは、低含水率のものを入手しやすい。そのため、試料１−１、試料１−２の組成物は、その製造時に大掛かりな乾燥設備が不要であり、乾燥のための無駄なエネルギー消費も抑制することができる。また、ＰＳ灰およびクリンカアッシュは、多孔質であるため、液体の吸収力が高い上、液体と接したＰＳ灰は、結合材として機能して骨材であるクリンカアッシュを固める。そのため、試料１−１、試料１−２の組成物は、加液により固化することができる。また、ＰＳ灰、クリンカアッシュ、粘土瓦シャモットが土壌汚染物質を含んでいないので、試料１−１、試料１−２の組成物が加水により固化した固化体は、全体として土壌の汚染に係る環境基準を満たすことができ、土と同様にして廃棄することができる。
＜実験例２＞
ＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下）を準備した。また、ふるいを用い、上記と同じクリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）を分級し、粒径５〜３ｍｍ、粒径５ｍｍ以下、粒径３ｍｍ以下、粒径１ｍｍ以下に調整した。また、ふるいを用い、上記と同じ粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）を分級し、粒径５ｍｍ以下、粒径５〜２ｍｍ、粒径３〜２ｍｍ、粒径３ｍｍ以下に調整した。
ＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下）を準備した。また、ふるいを用い、上記と同じクリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）を分級し、粒径５〜３ｍｍ、粒径５ｍｍ以下、粒径３ｍｍ以下、粒径１ｍｍ以下に調整した。また、ふるいを用い、上記と同じ粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）を分級し、粒径５ｍｍ以下、粒径５〜２ｍｍ、粒径３〜２ｍｍ、粒径３ｍｍ以下に調整した。
ＰＳ灰と所定粒径のクリンカアッシュとを体積比５０：５０で、均一になるまで乾式混合した。同様に、ＰＳ灰と所定の粘土瓦シャモットとを体積比５０：５０で、均一になるまで乾式混合した。次いで、得られた混合物を塩ビ管に充填し、４℃の水を上記混合物の体積に対して５０％加えて固化させ、直径１０ｃｍ、高さ６ｃｍの円柱状の固化体を得た。次いで、得られた固化体を、１５〜２０℃で１４日間、気乾養生した。
上記固化体について強度評価を行った。すなわち、固化体に対し、一軸圧縮試験機によって一軸圧縮荷重を加え、固化体の破壊挙動を調査した。２Ｎ／ｍｍ２の圧縮荷重で固化体が割れなかった場合を「○」、１Ｎ／ｍｍ２の圧縮荷重で固化体が割れなかったが、２Ｎ／ｍｍ２の圧縮荷重で固化体が割れた場合を「△」、１Ｎ／ｍｍ２の荷重で固化体が割れた場合を「×」とした。
また、上記乾式混合した混合物に対して体積で６０％の加水をしてさらに混合し、これを平面上に厚み３ｃｍとなるように木コテで平坦に敷きならした。そして、１時間経過後の固化体の表面状態を観察した。固化体に均一にクリンカアッシュまたは粘土瓦シャモットが分散しており、大きな突起物がほとんど見られずに平坦な仕上がりとなっており、手でさわっても簡単にクリンカアッシュまたは粘土瓦シャモットが取れなかった場合を「○」とした。また、固化体の表面に、手でさわると簡単に取れてしまうようなクリンカアッシュまたは粘土瓦シャモットによる突起物が生じた場合を「△」とした。また、クリンカアッシュまたは粘土瓦シャモットが固化体の表面に浮いた状態で突出した場合を「×」とした。上記結果を表２におよび表３にまとめて示す。
表２および表３によれば、ＰＳ灰の粒径を１ｍｍ以下、クリンカアッシュの粒径を３ｍｍ以下、粘土瓦シャモットの粒径を３ｍｍ以下とすることで、固化体の強度を向上させやすくなることがわかる。また、上記粒径範囲とすることで、固化体の表面に粒径の大きなクリンカアッシュによる大きな突起物ができ難くなり、固化体の表面状態が良好になる上、上記突起物が簡単にとれてしまうこともなくなることがわかる。
＜実験例３＞
加液固化組成物の舗装材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
加液固化組成物の舗装材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
実験例１と同じＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下）、クリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）（粒径３ｍｍ以下）、粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）（粒径３ｍｍ以下）を準備した。
表４に示す成分の組み合わせおよび配合割合（体積％）で、各成分を均一になるまで乾式混合することにより、各試料の組成物を得た。次いで、得られた組成物を塩ビ管に充填し、組成物の体積に対して水を５０％加えて固化させ、直径１０ｃｍ、高さ６ｃｍの円柱状の固化体を得た。次いで、得られた固化体を、１５〜２０℃で１４日間、気乾養生した。
上記固化体について強度評価を行った。すなわち、固化体に対し、一軸圧縮試験機によって一軸圧縮荷重を加え、一軸圧縮強度を測定した。一軸圧縮強度が２Ｎ／ｍｍ２以上であった場合を「○」、一軸圧縮強度が１Ｎ／ｍｍ２以上２Ｎ／ｍｍ２以未満であった場合を「△」、一軸圧縮強度が１Ｎ／ｍｍ２以下であった場合を「×」とした。
また、得られた固化体の色調を目視にて確認した。表４に、組成物の詳細と固化体の評価結果をまとめて示す。
表４によれば、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合（試料３−１〜試料３−８）、ＰＳ灰の体積割合を３０％以上８０％以下、クリンカアッシュの体積割合を２０％以上７０％以下とすることで、固化体の一軸圧縮強度を１Ｎ／ｍｍ２以上にしやすく、また、固化体の色調を、自然砂の風合いに似た灰色〜濃灰色の色調に調整しやすくなることが確認された。同様に、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合（試料３−９〜試料３−３３）、ＰＳ灰の体積割合を３０％以上８０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上６０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上６０％以下とすることで、固化体の一軸圧縮強度を１Ｎ／ｍｍ２以上にしやすく、また、固化体の色調を、自然土の風合いに似た灰色や、薄茶色、茶色、濃茶色、赤茶色等の茶系色の色調に調整しやすくなることが確認された。
＜実験例４＞
加液固化組成物の土のう材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
加液固化組成物の土のう材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
実験例１と同じＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下）、クリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）（粒径３ｍｍ以下）、粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）（粒径３ｍｍ以下）を準備した。
表５に示す成分の組み合わせおよび配合割合（体積％）で、各成分を均一になるまで乾式混合することにより、各試料の組成物を得た。得られた組成物１．７Ｌに対して、水を１Ｌ加え、吸水率を測定した。なお、組成物が水１Ｌ全てを吸った場合に吸水率が１００％となる。
また、得られた組成物を塩ビ管に充填し、水を０．２５Ｌ加えて固化させ、直径１０ｃｍ、高さ６ｃｍの円柱状の固化体を得た。次いで、得られた固化体を、１５〜２０℃で１４日間、気乾養生した。
上記固化体について粉砕性評価を行った。すなわち、固化体を、１ｍの高さからコンクリート面に落下させたときの割れ方を確認した。固化体が全体的に粉砕された場合に、固化体が硬くなりすぎず、適度な粉砕性を有するとして「○」とした。全く粉砕されなかったか、数個の大きな塊で割れた場合を固化体が硬くなり過ぎたため、粉砕性に劣るとして「×」とした。
また、得られた組成物について、重さを評価した。乾式混合状態の組成物の比重が１．１７以下の場合に「○」、組成物の比重が１．１８〜１．２５の場合に「△」とした。表５に、組成物の詳細、組成物、固化体の評価結果をまとめて示す。
表５によれば、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上３０％以下、クリンカアッシュの体積割合を７０％以上９０％以下とすることで、組成物の液体吸収性を向上させやすくなることがわかる。また、組成物が加液により固化した際に、固化体が硬くなり過ぎず、適度な粉砕性を確保しやすくなることがわかる。また、組成物の重量も軽くしやすくなることがわかる。また、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上３０％以下、クリンカアッシュの体積割合を２０％以上８０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上５０％以下とすることで、上記と同様の効果が得られることが確認された。
＜実験例５＞
加液固化組成物の液体吸収材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
加液固化組成物の液体吸収材への適用性を調査するため、以下の実験を行った。
実験例１と同じＰＳ灰（日本製紙社産出）（粒径１ｍ以下）、クリンカアッシュ（中部電力社 碧南火力発電所産出）（粒径３ｍｍ以下）、粘土瓦シャモット（愛知県陶器瓦工業組合製、三州瓦シャモット）（粒径３ｍｍ以下）を準備した。
表６に示す成分の組み合わせおよび配合割合（体積％）で、各成分を均一になるまで乾式混合することにより、各試料の組成物を得た。得られた組成物１．７Ｌに対して、水を１Ｌ加え、吸水率を測定した。なお、組成物が水１Ｌ全てを吸った場合に吸水率が１００％となる。
また、得られた組成物を、地面に散布し、飛散状況を確認した。ＰＳ灰単体よりも飛散し難くなった場合を「○」、ＰＳ灰単体と同等の飛散性であった場合を「×」とした。
また、得られた組成物について、重さを評価した。組成物の比重が１．１７以下の場合に「○」、組成物の比重が１．１８以上の場合に「×」とした。表６に、組成物の詳細、評価結果をまとめて示す。
表６によれば、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュの２成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上９０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上９０％以下とすることで、組成物の液体吸収性を確保しやすくなることがわかる。また、ＰＳ灰単体に比べ、組成物の耐飛散性を向上させやすくなるので、組成物を手などで散布しやすくなることがわかる。また、組成物の重量も軽くしやすくなることがわかる。
また、組成物がＰＳ灰とクリンカアッシュと粘土瓦シャモットの３成分を含む場合、ＰＳ灰の体積割合を１０％以上９０％以下、クリンカアッシュの体積割合を１０％以上８０％以下、粘土瓦シャモットの体積割合を１０％以上５０％以下とすることで、上記と同様の効果が得られることが確認された。
以上、本発明の実施形態、実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
Claims (13)
- 高分子凝集剤を有さず、加液により固化する加液固化組成物であって、
当該加液固化組成物が上記加液により固化した固化体自身が舗装体として用いられる舗装材であり、
上記加液固化組成物は、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすペーパースラッジ灰と、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすクリンカアッシュと、を有しており、
乾燥状態で、比重が１．２以下であり、
加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物。 - 上記ペーパースラッジ灰の粒径が、１ｍｍ以下であり、
上記クリンカアッシュの粒径が、３ｍｍ以下である、請求項１に記載の加液固化組成物。 - さらに、土壌の汚染に係る環境基準を満たす粘土瓦シャモットを有する、請求項１または２に記載の加液固化組成物。
- 上記粘土瓦シャモットの粒径が、３ｍｍ以下である、請求項３に記載の加液固化組成物。
- 上記ペーパースラッジ灰の体積割合が、３０％以上８０％以下、
上記クリンカアッシュの体積割合が、２０％以上７０％以下である、請求項１または２に記載の加液固化組成物。 - 上記ペーパースラッジ灰の体積割合が、３０％以上８０％以下、
上記クリンカアッシュの体積割合が、１０％以上６０％以下、
上記粘土瓦シャモットの体積割合が、１０％以上６０％以下である、請求項３または４に記載の加液固化組成物。 - 高分子凝集剤を有さず、加液により固化する加液固化組成物であって、
土のう材として用いられるものであり、
上記加液固化組成物は、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすペーパースラッジ灰と、
土壌の汚染に係る環境基準を満たすクリンカアッシュと、を有しており、
乾燥状態で、比重が１．２以下であり、
加水により固化した状態で土壌の汚染に係る環境基準を満たす、加液固化組成物。 - 上記ペーパースラッジ灰の粒径が、１ｍｍ以下であり、
上記クリンカアッシュの粒径が、３ｍｍ以下である、請求項７に記載の加液固化組成物。 - さらに、土壌の汚染に係る環境基準を満たす粘土瓦シャモットを有する、請求項７または８に記載の加液固化組成物。
- 上記粘土瓦シャモットの粒径が、３ｍｍ以下である、請求項９に記載の加液固化組成物。
- 上記ペーパースラッジ灰の体積割合が、１０％以上３０％以下、
上記クリンカアッシュの体積割合が、７０％以上９０％以下の範囲内にある、請求項７または８に記載の加液固化組成物。 - 上記ペーパースラッジ灰の体積割合が、１０％以上３０％以下、
上記クリンカアッシュの体積割合が、２０％以上８０％以下、
上記粘土瓦シャモットの体積割合が、１０％以上５０％以下である、請求項９または１０に記載の加液固化組成物。 - 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の加液固化組成物が加液により固化した状態にある、固化体。
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