JPH06277698A - 含水泥土の固化剤及び固化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 含水泥土を短時間で固化してダンプトラック
等によって運搬できるようにし、しかも泥土を処理する
時の作業性がよく、非常に安全性に優れた固化剤及び固
化方法を提供する。 【構成】 アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素
塩、ケイ酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種と
平均分子量１０万以上の水溶性ポリアクリル酸塩と必要
によりゼオライト、焼却灰、スラグ、粘土鉱物からなる
群より選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする
含水泥土の固化剤及びその固化剤を使用する含水泥土の
固化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含水泥土の固化剤及び
固化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土木工事等において発生する含水泥土は
水分が多く流動性に富むため、通常のダンプトラック、
トラック等による運搬作業を困難なものにしている。こ
のため、従来はこれら含水泥土に石灰あるいはセメント
系の固化剤を混合して処理したり、ポリ（メタ）アクリ
ルアミド（共）重合体及び石コウからなる固化剤（以下
「アクリルアミド系固化剤」と略記）を混合して処理す
る等、水硬性の原料を使用した固化剤及び固化方法が使
用されてきた。

【０００３】しかし、上記石灰あるいはセメント系の固
化剤を用いる方法は、処理後の泥土が流動性を失い運搬
できるようになるのに長時間を要し、また、処理物が強
アルカリ性になるという問題がある。またアクリルアミ
ド系固化剤を用いる方法は短時間で運搬できるようにな
るものの、処理物がべたつき、納豆状に糸を引くという
問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、含水泥土を
短時間で固化してダンプトラック等によって運搬できる
ようにし、しかも処理物がほぼ中性で、べたつかず糸引
きを生じないような固化剤及び固化方法を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前述のよう
な背景より、含水泥土の固化剤及び固化方法について検
討した結果、本発明に到達した。

【０００６】すなわち本発明は、（１）アルカリ金属の
水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群よ
り選ばれる少なくとも一種（Ａ成分）と平均分子量１０
万以上の水溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）を含むこと
を特徴とする含水泥土の固化剤，（２）アルカリ金属の
水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群よ
り選ばれる少なくとも一種（Ａ成分）と平均分子量１０
万以上の水溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）とゼオライ
ト、焼却灰、スラグ、粘土鉱物からなる群より選ばれる
少なくとも一種（Ｃ成分）を含むことを特徴とする含水
泥土の固化剤，（３）Ａ成分が水酸化ナトリウム及び／
または水酸化カリウム及び／または炭酸ナトリウムであ
る上記（１）または（２）記載の含水泥土の固化剤，
（４）水溶性ポリアクリル酸塩がポリアクリル酸ナトリ
ウムである上記（１），（２）または（３）記載の含水
泥土の固化剤，（５）含水泥土に、アルカリ金属の水酸
化物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群より選
ばれる少なくとも一種（Ａ成分）と平均分子量１０万以
上の水溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）を添加混合する
ことを特徴とする含水泥土の固化方法，（６）含水泥土
に、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケ
イ酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種（Ａ成
分）と平均分子量１０万以上の水溶性ポリアクリル酸塩
（Ｂ成分）とゼオライト、焼却灰、スラグ、粘土鉱物か
らなる群より選ばれる少なくとも一種（Ｃ成分）を添加
混合することを特徴とする含水泥土の固化方法，（７）
Ａ成分が水酸化ナトリウム及び／または水酸化カリウム
及び／または炭酸ナトリウムである上記（５）または
（６）記載の含水泥土の固化方法，（８）水溶性ポリア
クリル酸塩がポリアクリル酸ナトリウムである上記
（５），（６）または（７）記載の含水泥土の固化方法
に関する。

【０００７】前述した通り、石灰あるいはセメント系の
固化剤の場合、処理後の泥土が流動性を失いダンプトラ
ック等で運搬できるようになるのに長時間を要し、また
処理物が強アルカリ性を示すという問題がある。一方、
アクリルアミド系固化剤の場合、短時間で運搬できるよ
うになるものの、処理物がべたつき、納豆状に糸を引く
ため、処理装置に付着する等処理の作業性が非常に悪い
ことが問題となっている。

【０００８】本発明の要点は、アルカリ金属の水酸化
物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ば
れる少なくとも一種以上と水溶性のポリアクリル酸塩と
を併用して含水泥土に混合すると、通常１分以内の非常
に短時間に固化が進行してダンプトラック等により運搬
ができるようになることにある。しかも、アルカリ性の
成分を使用しているにもかかわらず、石灰あるいはセメ
ント系の固化剤を使用した場合のように、処理物を強ア
ルカリ性にすることはない。さらに、水溶性高分子の一
種であるアクリルアミド系固化剤にみられるような、べ
たつきや糸引きがなく非常に処理の作業性がよい。これ
らのことは、全く予想外のことである。

【０００９】本発明においてはアルカリ金属の水酸化
物、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ば
れる少なくとも一種（Ａ成分）を用いる。これらの中
で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ムからなる群の一種以上が特に好ましい。

【００１０】Ａ成分はその一種だけを使用することもで
きるし、二種以上を組合せて使用することもできる。す
なわち、例えば炭酸カリウムとケイ酸ナトリウムを組合
せて使用することができる。また、炭酸ナトリウムと炭
酸水素ナトリウムの複塩であるセスキ炭酸ナトリウム、
あるいは空気中の炭酸ガスを吸収して一部炭酸水素ナト
リウムに変化したような炭酸ナトリウム等を使用するこ
ともできる。

【００１１】使用するＡ成分は無水物、水和物、固体
状、溶液状等、通常入手できるものであればよく特に限
定されない。固体状のものを使用する場合は無水物が好
ましい。また、使用する固体状のＡ成分の粒度は通常入
手できる粒度であればよく特に限定されないが、粉末状
のものが好ましい。

【００１２】本発明においては平均分子量１０万以上の
水溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）を用いる。水溶性の
ポリアクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩
等が使用できるが、特にナトリウム塩が好ましい。ま
た、水溶性ポリアクリル酸塩の平均分子量としては１０
万以上のものが使用でき、平均分子量５０万以上のもの
が好ましく、平均分子量１００万以上のものが特に好ま
しい。平均分子量１０万未満のものでは含水泥土の流動
性を十分に低下せしめることが困難である。なお、本発
明でいう平均分子量とはオストワルド粘度計を用いて測
定した粘度から求められたものである。

【００１３】水溶性のポリアクリル酸塩は通常入手でき
るものであれば固体状、溶液状いずれも使用できるが、
固体状のものが好ましい。固体状のものの粒度は特に限
定されず、通常入手できるものであればいずれも使用で
きるが、粒径１ｍｍ以下のものが好ましく、粒径０．５
ｍｍ以下のものが特に好ましい。

【００１４】本発明においては、必要により焼却灰、ス
ラグ、ゼオライト、粘土鉱物からなる群より選ばれる少
なくとも一種（Ｃ成分）を用いる。

【００１５】焼却灰は下水汚泥等の汚泥を焼却処理した
残さあるいは石炭の燃焼残さ等であり、通常入手できる
ものであれば特に限定されないが、火力発電所のボイラ
ーにおいて微粉炭を燃焼する際に得られる石炭灰が好ま
しい。

【００１６】スラグは熔錬をはじめ炉で金属を融解する
ときに生成する副産物であり、通常入手できるものであ
れば特に限定されないが、銑鉄を製造する際に生成する
高炉スラグが好ましい。

【００１７】ゼオライト、粘土鉱物は通常入手できるも
のであればいずれも使用でき特に限定されないが、天然
ゼオライト、カオリン、ベントナイトが好ましい。

【００１８】Ｃ成分はその一種だけを使用することもで
きるし、二種以上を組合せて使用することもできる。す
なわち、例えば石炭灰とスラグを組合せて使用すること
もできるし、スラグとして数種類のスラグを組合せて使
用することもできる。

【００１９】使用するＣ成分の粒度は通常入手できる粒
度であればよく特に限定されないが、粉末状のものが好
ましい。

【００２０】本発明の固化剤は、各成分を混合すること
により得られ、その製造方法は特に限定されないが、通
常Ａ成分とＢ成分またはＡ成分とＢ成分とＣ成分を粉体
混合して固化剤とすることができる。又、必要により粒
状、顆粒状に成形して固化剤とすることもできる。ま
た、溶液状のＡ成分及び／またはＢ成分を他の成分に混
合し、これをそのままあるいは乾燥し、必要により粒
状、顆粒状に成形して固化剤とすることもできる。

【００２１】本発明の固化剤及び固化方法において、Ａ
成分１００重量部に対するＢ成分の使用割合は通常５〜
２０００重量部、好ましくは２０〜５００重量部であ
る。Ｂ成分の割合が５重量部より小さい場合には固化性
能の低下がみられ、ダンプトラック等により運搬可能な
状態とするには添加量が多量を要し経済的ではない。ま
た２０００より大きい場合には含水泥土との混合時に分
散性が低下し、十分な固化性能を得るまでに混合時間が
長くかかり作業性が低下する。

【００２２】本発明の固化剤及び固化方法において、Ｃ
成分の使用割合は特に制限されないが、Ａ成分１００重
量部に対するＣ成分の使用割合は０〜５００重量部、好
ましくは０〜３００重量部である。

【００２３】本発明における含水泥土は、土質にもよる
が通常含水比２０％以上の流動性に富む液状泥土であ
り、地下掘削工事等の土木現場から排出される掘削土
や、工場、上下水道の浄化施設等から排出される汚泥、
あるいは河川、湖沼、港湾等のしゅんせつ土砂、ヘドロ
等の他、固化処理を必要とする各種汚泥等を含む。

【００２４】本発明を実施するにあたり、含水泥土に対
するＡ成分とＢ成分とＣ成分（任意成分）の合計の添加
量は、泥土の土質あるいは含水比により異なり特に限定
されないが、通常０．１〜２０ｋｇ／ｔであり、好まし
くは０．５〜１０ｋｇ／ｔである。添加量が０．１ｋｇ
／ｔより少ないと固化能力が十分ではなく、２０ｋｇ／
ｔより大きいと経済的ではなくなる。

【００２５】本発明の固化方法を実施するにあたり、Ａ
成分とＢ成分とＣ成分（任意成分）の含水泥土への添加
方法は本発明の固化剤として添加するのが好ましいが、
Ａ成分とＢ成分とＣ成分（任意成分）を別個に同時にあ
るいは順次加えることもできる。また含水泥土に一時に
全量を添加することもできるし、泥土の固化状態を見な
がら数回に分けて添加することもできる。混合は混合機
を使用するなど通常の方法で混合すればよく、通常１分
以内で運搬可能な程度まで固化が進む。

【００２６】本発明の固化剤及び固化方法を実施するこ
とにより、含水泥土は短時間で固化してダンプトラック
等で運搬できるようになり、石灰あるいはセメント系の
固化剤のように処理物を強アルカリ性にすることがな
い。しかもアクリルアミド系固化剤のように処理物がべ
たついたり糸を引くこともなく、処理する時の作業性が
非常によい。また、Ｂ成分の水溶性ポリアクリル酸塩及
びＡ成分の中でも特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、
炭酸水素ナトリウムは食品添加物として認可されてお
り、取り扱いが容易で、処理作業者に対しても、また廃
棄物として処理する場合にも非常に安全性に優れてい
る。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００２８】実施例１ Ａ成分としての無水炭酸ナトリウム１００重量部に対
し、Ｂ成分として平均分子量４００万の水溶性ポリアク
リル酸ナトリウム１００重量部を混合し本発明の固化剤
を得た。含水比７０％のシールド残土１ｔに対してこの
固化剤２ｋｇの割合で添加し３０秒間混合した。こうし
て得られた固化処理物のスランプ試験（ＪＩＳーＡ１１
０１）によるスランプ値は１ｃｍであった。なお、この
シールド残土の固化剤を添加しない時のスランプ値は２
５ｃｍ以上であった。また、この固化処理物は糸引き、
浮き水は発生しなかった。さらに、この固化処理物をフ
ィルタープレス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨは
ほぼ中性であった。

【００２９】実施例２ 実施例１において、Ｂ成分として平均分子量４００万の
水溶性ポリアクリル酸ナトリウムの代わりに平均分子量
１００万の水溶性ポリアクリル酸ナトリウムを使用した
以外は実施例１と同様にして本発明の固化剤を得た。こ
の固化剤を使用し、以下実施例１と同様に試験を行っ
た。得られた固化処理物は糸引き、浮き水の発生がな
く、そのスランプ値は２ｃｍであった。また、この固化
処理物をフィルタープレス機にかけた時に染み出てきた
水のｐＨはほぼ中性であった。

【００３０】実施例３−５ 実施例１において、Ａ成分として無水炭酸ナトリウムの
代わりに炭酸水素ナトリウム（実施例３）、無水炭酸カ
リウム（実施例４）、無水ケイ酸ナトリウム（実施例
５）、を使用した以外は実施例１と同様にして本発明の
固化剤を得た。これらの固化剤を使用し、以下実施例１
と同様に試験を行った。得られた固化処理物はいずれの
場合も糸引き、浮き水の発生がなく、そのスランプ値は
各々１ｃｍであった。また、これらの固化処理物をフィ
ルタープレス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨは、
いずれもほぼ中性であった。

【００３１】実施例６ Ａ成分としての無水炭酸ナトリウム１００重量部に対
し、Ｂ成分として平均分子量４００万の水溶性ポリアク
リル酸ナトリウム１００重量部とＣ成分として天然ゼオ
ライト１００重量部を混合し本発明の固化剤を得た。実
施例１における含水比７０％のシールド残土１ｔに対し
て、この固化剤３ｋｇの割合で添加し３０秒間混合し
た。こうして得られた固化処理物は糸引き、浮き水の発
生がなく、そのスランプ値は１ｃｍであった。また、こ
の固化処理物をフィルタープレス機にかけた時に染み出
てきた水のｐＨはほぼ中性であった。

【００３２】実施例７ 実施例６において、Ａ成分として無水炭酸ナトリウムの
代わりにフレーク状の水酸化ナトリウムを使用した以外
は実施例６と同様にして本発明の固化剤を得た。この固
化剤を使用し、以下実施例６と同様に試験を行った。得
られた固化処理物は糸引き、浮き水の発生がなく、その
スランプ値は２ｃｍであった。また、この固化処理物を
フィルタープレス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨ
はほぼ中性であった。

【００３３】実施例８ Ａ成分としてのセスキ炭酸ナトリウム２水和物（炭酸ナ
トリウムと炭酸水素ナトリウムの複塩）１００重量部に
対し、Ｂ成分として平均分子量４００万の水溶性ポリア
クリル酸ナトリウム４００重量部を混合し本発明の固化
剤を得た。含水比３０％の河川しゅんせつ土砂１ｔに対
してこの固化剤１ｋｇの割合で添加し１分間混合した。
こうして得られた固化処理物は糸引き、浮き水の発生が
なく、そのスランプ値は１ｃｍであった。なお、このし
ゅんせつ土砂の固化剤を添加しない時のスランプ値は２
５ｃｍ以上であった。また、この固化処理物をフィルタ
ープレス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨはほぼ中
性であった。

【００３４】実施例９ 天然ゼオライト１００重量部と炭酸ナトリウム１０水和
物１００重量部と平均分子量１０万のポリアクリル酸ナ
トリウムの２０％水溶液１００重量部を混合し１５０℃
で乾燥した後ボールミルで粉砕して本発明の固化剤を得
た。実施例８における含水比３０％の河川しゅんせつ土
砂１ｔに対してこの固化剤１０ｋｇの割合で添加し１分
間混合した。こうして得られた固化処理物は、糸引き、
浮き水の発生がなく、そのスランプ値は５ｃｍであっ
た。また、この固化処理物をフィルタープレス機にかけ
た時に染み出てきた水のｐＨはほぼ中性であった。

【００３５】実施例１０ 石炭灰１００重量部と５０％ケイ酸ナトリウム水溶液
（水ガラス）１００重量部を混合し１５０℃で乾燥した
後ボールミルで粉砕して得られた粉末に、平均分子量１
００万の水溶性ポリアクリル酸ナトリウム１００重量部
を混合し本発明の固化剤を得た。実施例８における含水
比３０％の河川しゅんせつ土砂１ｔに対してこの固化剤
３ｋｇの割合で添加し１分間混合した。こうして得られ
た固化処理物は、糸引き、浮き水の発生がなく、そのス
ランプ値は１ｃｍであった。また、この固化処理物をフ
ィルタープレス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨは
ほぼ中性であった。

【００３６】実施例１１−１３ 実施例１０において、石炭灰の代わりに高炉スラグ（実
施例１１）、ベントナイト（実施例１２）、カオリン
（実施例１３）を使用した以外は実施例１０と同様にし
て本発明の固化剤を得た。これらの固化剤を使用し、以
下実施例１０と同様に試験を行った。得られた固化処理
物はいずれの場合も糸引き、浮き水の発生がなく、その
スランプ値は各々１ｃｍであった。また、これらの固化
処理物をフィルタープレス機にかけた時に染み出てきた
水のｐＨは、いずれもほぼ中性であった。

【００３７】実施例１４ 実施例１における含水比７０％のシールド残土１ｔに対
しフレーク状の水酸化カリウム１ｋｇを添加して３０秒
間混合した。さらに、平均分子量４００万の水溶性ポリ
アクリル酸ナトリウム１ｋｇを添加し、３０秒間混合し
た。こうして得られた固化処理物は糸引き、浮き水の発
生がなく、そのスランプ値は１ｃｍであった。また、こ
の固化処理物をフィルタープレス機にかけた時に染み出
てきた水のｐＨはほぼ中性であった。

【００３８】実施例１５ 実施例１における含水比７０％のシールド残土１ｔに対
し４８％水酸化ナトリウム水溶液２ｋｇと平均分子量４
００万の水溶性ポリアクリル酸ナトリウム１ｋｇの割合
で添加し３０秒間混合した。こうして得られた固化処理
物は糸引き、浮き水の発生がなく、そのスランプ値は１
ｃｍであった。また、この固化処理物をフィルタープレ
ス機にかけた時に染み出てきた水のｐＨはほぼ中性であ
った。

【００３９】比較例 Ａ成分とＣ成分（任意成分）を使用せず、実施例１にお
ける含水比７０％のシールド残土１ｔに対して平均分子
量４００万の水溶性ポリアクリル酸ナトリウム１ｋｇの
割合で添加したところ、３０秒間の混合では十分な固化
状態とならず、固化処理物のスランプ値は１０ｃｍであ
った。

【００４０】

【発明の効果】本発明の固化剤及び固化方法は土木工事
等において発生する流動性に富む含水泥土を短時間で固
化してダンプトラック等で運搬できるようにすることが
できる。しかも石灰あるいはセメント系の固化剤のよう
に処理物を強アルカリ性にすることがなく処理物はほぼ
中性となる。またアクリルアミド系固化剤のように処理
物がべたついたり糸を引くこともなく、処理する時の作
業性が非常によい。さらに炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸水素ナトリウム及び水溶性ポリアクリル酸塩は
食品添加物として認可されており、取り扱いが容易で、
処理作業者に対しても、また廃棄物として処理する場合
にも非常に安全性に優れ、これまでにない優れた特質を
もった固化剤及び固化方法である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬尾 純將 群馬県高崎市綿貫町945−７ (72)発明者 鏡田 昌孝 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 桂川 哲行 大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号 東洋建設株式会社内 (72)発明者 中島 与志夫 埼玉県狭山市笹井152−４

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸
   水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一
   種（Ａ成分）と平均分子量１０万以上の水溶性ポリアク
   リル酸塩（Ｂ成分）を含むことを特徴とする含水泥土の
   固化剤。
2. 【請求項２】 アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸
   水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一
   種（Ａ成分）と平均分子量１０万以上の水溶性ポリアク
   リル酸塩（Ｂ成分）とゼオライト、焼却灰、スラグ、粘
   土鉱物からなる群より選ばれる少なくとも一種（Ｃ成
   分）を含むことを特徴とする含水泥土の固化剤。
3. 【請求項３】 Ａ成分が水酸化ナトリウム及び／または
   水酸化カリウム及び／または炭酸ナトリウムである請求
   項１または２記載の含水泥土の固化剤。
4. 【請求項４】 水溶性ポリアクリル酸塩がポリアクリル
   酸ナトリウムである請求項１，２または３記載の含水泥
   土の固化剤。
5. 【請求項５】 含水泥土に、アルカリ金属の水酸化物、
   炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ばれる
   少なくとも一種（Ａ成分）と平均分子量１０万以上の水
   溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）を添加混合することを
   特徴とする含水泥土の固化方法。
6. 【請求項６】 含水泥土に、アルカリ金属の水酸化物、
   炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩からなる群より選ばれる
   少なくとも一種（Ａ成分）と平均分子量１０万以上の水
   溶性ポリアクリル酸塩（Ｂ成分）とゼオライト、焼却
   灰、スラグ、粘土鉱物からなる群より選ばれる少なくと
   も一種（Ｃ成分）を添加混合することを特徴とする含水
   泥土の固化方法。
7. 【請求項７】 Ａ成分が水酸化ナトリウム及び／または
   水酸化カリウム及び／または炭酸ナトリウムである請求
   項５または６記載の含水泥土の固化方法。
8. 【請求項８】 水溶性ポリアクリル酸塩がポリアクリル
   酸ナトリウムである請求項５，６または７記載の含水泥
   土の固化方法。