JPH04103689A - 含水土壌の固化剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は含水土壌の間化剤に関する。

［従来の技術］ 土木工事などに際して発生する含水土壌は流動性に富み
、通常のトラック、ダンプなどによる搬出作業を困難な
ものにしている。従来、この含水土壌を固化、安定化さ
せ、搬出作業を容易にするための固化剤としては、　（
メタ）アクリルアミド（共）重合体などの水溶液状態で
高い増粘性を有する水溶性高分子と石ロウの混合物また
は水溶性高分子と水溶性多価金属化合物の混合物からな
る含水土壌の間化剤などが知られている（例えば、本出
邸人の出願に係る特開平１−８１８８６号公報または特
開昭６３−４４０９７号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、土木工事は工期の制約のもとで作業を進
めることが必然であるため、工事現場から排出される含
水土壌の固化を極力、短時間で行うという要求が強く、
また、含水土壌の含水比が１００％を超えるような高含
水土壌でも固化剤により搬出作業を容易にできること、
搬出作業時に固化後の含水土壌が降爾によっても崩壊す
ることなく、引き続き搬出作業が可能であり、且つ、搬
出後、廃棄物として処置された状況においても崩壊する
ことなく長期に渡って安定であることなどの要求があり
、従来の固化剤はこれら多くの面で−ＪＦの性能の向上
を求められていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは高含水土壌を速やかに固化させ即時搬出を
可能ならしめ、且つ、固化後も長期に渡り固化性状を維
持させる固化剤を得るべく鋭意検討した結果、本発明に
到達した。

すなわち本発明は水増粘性を有する水溶性高分子化合物
（ａ）およびフィロケイ酸塩鉱物の粉末（ｂ）からなる
含水土壌の固化剤；並びに水増粘性を有する水溶性高分
子化合物（ａ）、フィロケイ酸塩鉱物の粉末（ｂ）およ
び界面活性剤（ｃ）からなる含水土壌の固化剤である。

本発明において水増粘性を有する水溶性高分子化合物と
しては特に限定しないが、例えば、■デンプン、グアー
ガム、キサンタンガム、ローカストビーンガム、アルギ
ン酸ソーダ、ゼラチン、デキストランなどの天然系水溶
性高分子化合物、■デンプン誘導体（可溶性デンプン、
カルボキシルデンプン、プリティシュゴム、ジアルデヒ
ドデンプン、デキストリン、カチオンデンプンなど）、
セルロース誘導体（ビスコース、メチルセルロース、エ
チルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース
、ヒドロキシブチルセルロースなど）などの半合成系水
溶性高分子化合物、■ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルピロリドン、ポリカルボン酸（ポリアクリル酸など）
およびこれらの塩（ナトリウム、カリウムなどのアルカ
リれらの塩（ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属
塩、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどのア
ルカリ土類金属によりカルボキシル基の部分または全部
が置換した水溶性金属塩、アンモニウム塩など）、ポリ
エチレンオキサイド、本出願人の出願に係る特開平１−
８１８８６号公報に記載の（メタ）アクリルアミド（共
）重合体などの合成系水溶性高分子化合物並びに、■〜
■に例示した化合物の２種以上の併用が挙げられる。

これらのうち好ましいものは半合成系水溶性高分子化合
物、　（メタ）アクリルアミド（共）重合体、ポリカル
ボン酸およびその塩、並びにこれらの２種以上の併用で
ある。

本発明において、フィロケイ酸塩（ｂ）としては特に限
定はなく、天然に産出フィロケイ酸塩でも、人工的に製
造されるフィロケイ酸塩でもよい。

このフィロケイ！［（ｂ）の具体例としては、■ソジウ
ムモンモリロナイト、カルシウムモンモリロナイト、ソ
ジウムベントナイト、カルシウムベントナイト、酸性白
土、活性白土、有機ベントナイトなどのモンモリロナイ
ト族鉱物類、■金雲母、黒雲母、白雲母、セリサイト、
イライト、シータライトなどの雲母族鉱物類、■カオリ
ナイト、ハロイサイト、デイツカイト、ナクライト、木
節粘土、蛙目粘土、カオリン、カオリンクレー、焼成り
レー　ジ−クライトなどのカオリン鉱物類、■タルク、
滑石、石筆石、石けん石、カミタルクなど含水ケイ酸マ
グネシウムを主成分とする鉱物類、■パイロフィライト
、ろう石クレー　ろう石などの類、■モルデンフッ石、
斜プチロルフッ石などの天然ゼオライトまたは人工ゼオ
ライト並びに■アロフェンが挙げられる。これらのうち
好ましいものは■、■および■に例示したものおよびこ
れらの２種以上の併用である。本発明におけるフィロケ
イ酸塩（ｂ）はその構造がＳｉ”およびＳｉ”を囲む０
２−からなる１枚の四面体層とＡ１３゛またはＭｇ”　
　Ｆｅ２゛などおよびこれらを囲む○Ｈ−または０２−
からなる１枚の八面体層が結合した状態を単位として、
これらが積み重なった１：１型構造（２層構造）のフィ
ロケイ酸塩と２枚の四面体層の間に１枚の八面体層がは
さまれて結合した状態を単位として、こ九らが積み重な
った２：１構造（３層構造）のフィロケイ酸塩に区別さ
れる。本発明において好ましいものは２：１構造（３層
構造）のフィロケイ酸塩である。また本発明におけるフ
ィロケイ酸塩（ｂ）の形状は粉末状であることが固化剤
の成分として配合するうえで好ましく、その粒度はとく
に限定されないが、通常１６メツシユのフルイを通過す
る粒度であり、好ましくは１００メツシユのフルイを通
過する粒度である。

本発明において界面活性剤（ｃ）としては、例えば、■
アミン塩型カチオン界面活性剤（ジヒドロキシエチルス
テアリルアミン、２−へブタデセニル−ヒドロキシエチ
ルイミダゾリンなどのアミン類の塩など）、第４級アン
モニウム塩型カチオン界面活性剤（ラウリルトリメチル
アンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルア
ンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド
、ステアラミドメチルピリジニウムクロライドなどのア
ミン類の４級化物など）などのカチオン界面活性剤；■
石ケン（ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウ
ム、オレイン酸ナトリウムなど）、高級アルコール硫酸
エステル塩（ラウリル硫酸エステルナトリウム、セチル
硫酸エステルナトリウム、ステアリル硫酸エステルナト
リウム、オレイル硫酸エステルナトリウムなど）、高級
アルキルエーテル硫酸エステル塩（ラウリルエーテル硫
酸エステルナトリウムなど）、硫酸化油（ロート油、低
度硫酸化オリーブ油など）、硫酸化脂肪酸エステル（硫
酸化オレイン酸ブチルなと）、硫酸化オレフィン、アル
キルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホ
ン酸塩、パラフィンスルホン酸塩、リン酸エステル塩（
高級アルコールリン酸モノエステルジナトリウム、高級
アルコールリン酸ジエステルナトリウムなど）、スルホ
コハク酸ジー２−エチルヘキシルエステルナトリウムな
どのアニオン界面活性剤；■ポリエチレングリコール型
非イオン界面活性剤（高級アルコールエチレンオキサイ
ド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加
物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール
脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキ
ルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチ
レンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加
物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加
物など）、多価アルコール型非イオン界面活性剤（クリ
セロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂
肪酸エステル、ソルビトールびソルビタンの脂肪酸エス
テル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアル
キルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミドな
と）などの非イオン界面活性剤；■アミノ酸型両性界面
活性剤（ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムなど）
、ベタイン型両性界面活性剤（ラウリルジメチルベタイ
ン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキ
シエチルベタインなど）、スルホン酸型両性界面活性剤
、リン酸エステル型両性界面活性剤などの両性界面活性
剤；並びに、これらの２種以上の併用が挙げられる。こ
れらのうち好ましいものは■および（■に例示したもの
およびこれらの２種以上の併用である。

本発明の含水土壌の固化剤において、　（ａ）成分と（
ｂ）成分の重量比は通常８０：２０〜１０：９０、好ま
しくは７０：３０〜２０：８０である。　（ａ）成分の
上記値が８０より大きい場合には短時間のうちに含水土
壌の流動は低下する傾向にあるものの、同化した後の含
水土壌が混合機の内壁や攪拌羽根および運ｊ１９車両の
荷台などに付着する場合がある。また（ａ）成分の上記
値が１０より小さい場合には、含水土壌の含水比や土質
により同化に時間を要したり、固化強度が低下する場合
がある。

本発明において、　（ａ）成分および（ｂ）成分の含水
土壌中における分散を向上させる目的で（ｃ）成分を併
用することが好ましい。特に含水比が１００％を超える
高含水土壌に対し、　（ｃ）成分を併用して固化剤の分
散性を向上することにより、同化時間がより短縮され、
固化強度もより向上する。（Ｃ）成分を併用する場合の
（ａ）成分と（ｂ）成分の合計に対する（ｃ）成分の重
量比は通常１：０．００１〜ｌ　：　０．３、好ましく
は１：　０．００５〜０．１である。また（ｃ）成分の
上記値が０．３より大きい場合には、相反して含水土壌
中の土粒子を分散させる効果が強くなり、特に含水比が
１００％を超えるような高含水土壌に対し、やや固化に
時間を要する場合がある。

本発明の固化剤を使用するに際し、必要に応じて他の含
水土壌を固化する性能を有する任意成分を併用すること
もできる。このような任意成分としては、セメント、消
石灰、生石灰、石コウ、炭酸カルシウム、スラグ、フラ
イアッシュ、フィロケイ酸塩以外のケイ酸塩鉱物類、ケ
イ酸ソーダ、ケイ酸カリウムなどの水溶性ケイ酸塩、お
よび高吸水性樹脂が挙げられる。

本発明において間化させる対象となる含水土壌としては
、例えば、含水比が３０〜１００％のシールドなどの土
木工事現場より排出される掘削残土や工場、上下水道の
浄水施設などから排出される沈澱池汚泥、あるいは河川
や港湾に堆積したへドロなど含水比が１００％を超える
高含水土壌を含み、その地固化処理を必要とし、投棄の
対象となる各種汚泥などが挙げられる。

本発明の含水土壌の固化剤の添加量は対象となる土壌の
含水比、土質などにより異なり、とくに限定されないが
、通常０．１〜５０ｋｇ／ｍ３、好ましくは１〜２０ｋ
ｇ／ｍ３である。添加量が０．１ｋｇ／ｍ３未満では固
化に時間を要したり、固化強度が低下し、５０ｋｇ／ｍ
３を超えると経済的なメリットが減少する。

本発明の含水土壌の固化剤の添加混合形態はとくに限定
されず、　（ａ）成分、　（ｂ）成分および必要により
（ｃ）成分を含有する配合物の形で添加混合することが
望ましいが、　（ａ）成分、　（ｂ）成分および必要に
より（ｃ）成分の各々を任意の順序で添加、混合しても
何等性能に悪影響を及ぼすものではない。また混合方法
は任意の方法でよく、例えば、スラリー圧送ポンプで運
ばれてきた含水土壌に混合機のホッパーより本発明の固
化剤を添加し、攪拌羽根付きのミキサーなどにより、攪
拌混合後、ベルトコンベアーにより搬出する方法などが
挙げられる。さらに本発明の固化剤を一時に全量添加混
合してもよく、数回に分割して添加混合してもよい。

口実施例］ 現下、実施例により本発明を説明するが本発明はこれに
限定されるものではない。

実施例１〜７、比較例１〜４ 実施例１〜７に使用する固化剤を製造するため、表−１
に示した本発明における（ａ）成分および（ｂ）成分を
重量比５０：５０で混合した。実施例１および４〜６で
はこのものを本発明の固化剤として使用した。実施例２
．３および７ではこのもの１に対し、表−１に示す（ｃ
）成分を純分で０．０５の重量比で混合して本発明の固
化剤とした。

また、本発明の固化剤と比較するため、比較例１〜４で
は表−１に示す固化剤を使用した。尚、比較例２と４に
ついては、特開昭６３−４４０９７号公報に記載されて
いる内容に従い、水溶性高分子を含水土壌に対し、先に
添加混合し、その後水溶性多価金属塩を添加する方法を
採用した。

これらの固化剤を用い、シールド工事において排出され
た含水比の異なる各掘削土に添加したのち、２分間混練
し間化土壌を得た。固化剤の添加量は比較例１と３につ
いては、　（ａ）と石コウか各々１．５ｋｇ／ｒｎ３、
比較例２と４については、（ａ）と水溶性多価金属塩が
各々１．５ｋｇ／ｍ”、その他の場合は固化剤３．０ｋ
ｇ／ｍ３とした。上記土壌の固化状態の確認を行うため
、間化に要する時間（固化スピードと略記）の測定、針
入度試験および水中崩壊性試験を行い、表−２の結果を
得た。

針入度試験はセメント凝結試験に用いら九るビガー針装
置を使用し、混練直後の固化土壌について、標準棒（直
径１０ｍｍ）の貫入深さを測定した。また水中崩壊性試
験は混練直後の固化土壌を直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの
円柱状に成形した供試体としたものを水中に浸漬し、全
体積の約５０％か崩壊するまでの日数で表した。

表−２中、針入度は固化の力学的強度の強弱を示すひと
つの尺度である。この数値が１０ｍｍ以下であれば振動
による変形を受けることがなく、また浮氷も発生せず、
通常のトラック搬出が可能となる。ちなみに試験に用い
た含水土壌の針入度はいずれも固化剤無添加の場合、４
０ｍｍであり、この値は全通の状態、すなわち極めて軟
弱であり、同化処理を必要とする含水土壌であることを
意味する。

表−２中、比較例２と４の固化スピードはポリマーと水
溶性多価金属塩を分割して添加しているため、各々に要
した固化までの時間を加算表示した。

表−１ 表−１ 注） ポリマー１：ポリアクリルアミド（分子量６００万） ポリマー２ニアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共
重合体（モル比６０： ４０、分子量１８００万） ポリマー３：メチルセルロース（平均重合度６００、エ
ーテル化度１．５） フィロケイ酸塩１：ソジウムモンモリロナイト（１００
メツシュ９５％通 過の粉末） フィロケイ酸塩２：セリサイト（２００メツシュ９４％
通過の粉末） フィロケイ酸塩３：カオリン（２００メツシュ９９％通
過の粉末） フィロケイ酸塩４：活性白土／タルク＝１／１（重量比
）混合物（２００ メツシュ９８％通過の粉 末） 界面活性剤１：ポリオキシエチレンラウリルニ界面活性
剤２： 界面活性剤３ニ ーチル硫酸ナトリウム（アニオ ン） エチル硫酸ラノリン脂肪酸アミ ノプロピルエチルシゝメチルア ンモニウム（カチオン） ポリオキシエチレンノニルフェ ニルエーテルエチレンオキサ イド１０モル付加物（非イオ ン） 表−２ 表−２ 実施例８・〜１３、比較例５〜７ 本発明における（ａ）成分としてアクリルアミド−アク
リル酸ナトリウム共重合体（モル比６０：４０、分子量
　１８００万）、　（ｂ）成分として、実施例８〜１０
および比較例５〜６においては、ソジウムベントナイト
（２００メツシュ９０％通過の粉末）、実施例１１〜１
３および比較例においては、カルシウムベントナイト（
２００メツシュ９０％通過の粉末）、を用い、　（ａ）
成分と　（ｂ）成分の配合比率を種々変えて本発明の固
化剤を得た。

これらの本発明の固化剤を用い、含水比８０％のシール
ド工事における掘削土について、固化性能の確認を行っ
た。評価は実施例１と同様に間化スピードの測定、針入
度試験、水中崩壊性試験を行い表−３の結果を得た。

尚、添加量はいずれの場合も６．０ｋｇ／ｍ３とした。

表−３ 実施例１４〜１６、比較例８〜９ 本発明における（ａ）成分として、アクリルアミド−ア
クリル酸ナトリウム共重合体（モル比６０：４０、分子
量１８００万）、　（ｂ）成分として、カルシウムベン
トナイト（２００メツシュ９０％通過の粉末）、　（Ｃ
）成分として、ロート油（アニオン系界面活性剤）を用
い、　（ａ）成分と（ｂ）成分の重量比率を５０：５０
としたものについて、（ａ）成分と（ｂ）成分の合計に
対する（ｃ）成分の純分換算における配合比率を種々変
えて本発明の固化剤を得た。

これらの本発明の固化剤を用い、含水比８０％のシール
ド工事における掘削土に、更に水を添加して含水比１３
０％に調整した模折高含水土について、固化性能の確認
を行った。評価は実施例１と同様に固化スピードの測定
、針入度試験、水中崩壊性試験を行い、表−４の結果を
得た。尚、添加量はいずれの場合も１０．０ｋｇ／ｍ３
とした。

表−３ 表−４ 表−２、表−３、表−４の試験結果から明らかなように
、本発明の固化剤を使用することにより（メタ）アクリ
ルアミド（共）重合体と石コウを併用するか、各種の水
溶性高分子化合物と水溶性多価金属塩を併用する固化法
に比べ、極めて短時間のうちに、しかも高含水土壌を強
固に固化させることで作業性が著しく向上することが判
明した。

更に本発明の固化剤を使用すれば、従来の間化法と同様
に含水土壌の水中崩壊性は良好であり、降雨などによる
固化上の流動化および再崩壊に対しても抵抗性に優れる
ことが判明した。

［発明の効果］ 本発明の固化剤は以下の効果を奏する。

（１）本発明の間化剤を使用することにより、通常の土
木工事（シールド′工事など）において排出される含水
比１００％未満の含水土壌および１００％を超える高含
水土壌に対し、極めて短時間で、しかも強固な固化土壌
を得ることが可能であり、従来の固化方法に比べると、
固化スピード、水中崩壊性といった面で、非常に優れた
効果を発揮するものである。また、本発明の固化剤は従
来技術の固化剤に比べ、同一添加量において、同化スピ
ードが大幅に向上すると共に、固化後の土壌は極めて低
い針入度値を示し、強固な状態とすること力くできる。

特に、含水比が１００％を超える高含水土壌に対しても
、短時間での間化が可能であり、含水比の影響を受けに
くい。

（２）本発明の固化剤を用いた開化土壌は降雨などによ
り崩壊することなく、長期にわたり安定な固化性状を維
持することができる。

（３）安全性の高い固化剤である。

本発明の固化剤は安全性の高い水溶性高分子と主に天然
に産出されるフィロケイ酸塩鉱物および必要に応じて、
生活産業分野で盛んに使用され、安全性の高い界面活性
剤を用いるため、地下水の汚染や人体への影響に対して
は極めて安全であるといえる。

このように、本発明の固化剤は含水土壌を極めて短時間
で強固に固化させるため、従来以上に工期ノ短縮化が図
れるとともに、これまで固化処理に多量の間化剤を消費
してきた高含水土壌に対しても、経済的な添加量での対
応を可能とした。以上の効果を奏することから本発明の
固化剤は、例えば、今後、発生量が増加しつつある、都
市土木における掘削残土処理などに有用である。

特許出願人　三洋化成工業株式会社 −７；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水増粘性を有する水溶性高分子化合物（ａ）および
   フィロケイ酸塩鉱物の粉末（ｂ）からなる含水土壌の固
   化剤。 ２、水増粘性を有する水溶性高分子化合物（ａ）、フィ
   ロケイ酸塩鉱物の粉末（ｂ）および界面活性剤（ｃ）か
   らなる含水土壌の固化剤。 ３、水溶性高分子化合物（ａ）がセルロース誘導体、（
   メタ）アクリルアミド（共）重合体、ポリカルボン酸お
   よびポリカルボン酸のアルカリ金属塩またはアンモニウ
   ム塩からなる群より選ばれる水溶性高分子化合物である
   請求項１または２記載の固化剤。 ４、フィロケイ酸塩鉱物（ｂ）がモンモリロナイト族鉱
   物類、雲母族鉱物類、パイロフィライト、ろう石クレー
   およびろう石からなる群より選ばれ、且つ結晶構造が２
   ：１型構造（３層構造）のフィロケイ酸塩鉱物である請
   求項１〜３いずれか記載の固化剤。 ５、界面活性剤（ｃ）がアニオン系界面活性剤および／
   または非イオン系界面活性剤である請求項２〜４いずれ
   か記載の固化剤。