JPH08299994A - 残土処理用固化剤および残土の固化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない使用量で効率的にかつ短時間で、しか
も固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を固化
処理する。 【構成】 残土処理用固化剤は、吸水性樹脂と水溶性高
分子との混合物１００重量部と、無機物粉末１０〜１，
０００重量部とを混合してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、残土処理用剤および残
土の処理方法、特に、残土処理用固化剤および残土の固
化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設工事により排出される発生土や汚泥
等の建設残土、および下水処理場や浄水場で発生するス
ラッジ等の残土は、短時間で搬出するために、または再
利用可能な強度および形状にするために、固化剤を用い
て固化処理する場合が多い。従来、このような残土の処
理では、（１）生石灰および／またはセメント等の無機
系固化剤を添加混合し、その水和作用および凝結作用を
利用して固化処理を行う方法、（２）水溶性高分子等の
凝集作用を利用して凝集固化させる方法、および（３）
吸水性樹脂等の吸水作用を利用して残土を固化処理する
方法などが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）の方法のう
ち、生石灰を用いる方法では、生石灰の水和作用のため
に残土を短時間で固化することが可能であるが、固化処
理後に十分な強度を得るためには多量の生石灰を添加す
る必要がある。また、固化処理後の残土のｐＨが長期間
にわたって高くなるので、透過水が環境に影響を与える
可能性がある。さらに、生石灰を残土に添加する際に、
作業環境の安全性或いは衛生性に悪影響を与えるおそれ
がある。

【０００４】一方、前記（１）の方法のうち、セメント
を用いる方法では、その高い水和作用のために生石灰を
用いる場合に比べて十分に高い固化強度を実現すること
ができるが、軟弱な残土が搬出可能或いは再利用可能な
強度に達するまでには数日から数か月といった長時間の
養生が必要になる。このため、残土発生現場からの搬出
（搬送）を行うために、セメントの水和作用が十分に進
行するまで敷地内に養生中の残土を保管しなければなら
ず、そのための保管場所の確保が必要になる。また、固
化後の状態がコンクリート塊のような塊状になるので、
搬送しにくく、再利用を目的とする場合には当該塊を再
粉砕しなければならない欠点がある。

【０００５】また、前記（２）の方法または前記（３）
の方法のように、水溶性高分子や吸水性樹脂等の高分子
系の残土処理用固化剤を用いる方法は、前記（１）の方
法のように無機系の固化剤を用いる場合に比べて、残土
の固化処理に要する時間が比較的短く、短時間のうちに
固化処理を完了することができ、しかも、固化処理土に
よる環境汚染のおそれが少ないので、有益である。とこ
ろが、これらの方法のように水溶性高分子或いは吸水性
樹脂を単独で残土の固化処理剤として利用する場合は、
当該処理剤が残土中に均一に分散しにくく、ままこ状に
なって効率良く溶解しない。その結果、十分な強度に固
化するまでには長時間を要することになる。したがっ
て、短時間で十分な固化強度を得るためには、結果とし
て多量の処理剤を用いる必要があり、効率的ではない。

【０００６】さらに、前記（２）の方法のように、水溶
性高分子を単独で残土処理用固化剤として用いる場合
は、残土との混合処理中に糸曳き現象を起こしたり、残
土固化処理に用いる混合機の軸、羽根またはバケットな
どに水溶性高分子が付着して混合機が汚染されることが
多く、作業効率が低下し易い。また、固化処理土を搬出
または移動等のためにダンプトラック等へ積載したとき
に、固化処理土そのものの自重や輸送時の振動等によ
り、固化処理土が含有している水が遊離水（泥水）とし
て流出し易く、生活道路や一般道路の汚染を引き起こす
おそれがある。

【０００７】なお、前記（３）の方法のように、吸水性
樹脂を単独で残土処理用固化剤として用いる場合は、一
般に水溶性高分子単独を残土処理用固化剤として用いる
場合に比べて泥水の流出量は少ないが、保水力を示す指
標である離水率が高い吸水性樹脂を用いる場合には、水
溶性高分子単独を残土処理用固化剤として用いる場合と
同様に泥水の流出量が多くなる。

【０００８】本発明の目的は、短時間で効率的に、しか
も固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を固化
処理することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の状
況を鑑みて鋭意検討した結果、吸水性樹脂と水溶性高分
子との混合物に無機物粉末を増量分散剤として配合して
得られる残土処理用固化剤は、残土への分散性が大幅に
向上し、また、吸水性樹脂の吸水作用と水溶性高分子の
凝集作用との相乗効果により残土中の水分を効率良く吸
収するため少量の添加量でも短時間で良好な固化状態を
実現でき、さらに、処理後の残土からは輸送時等に遊離
水が流出されにくいことを見い出し本発明を完成するに
至った。

【００１０】すなわち、本発明に係る残土処理用固化剤
は、吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１００重量部
と、無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してな
るものである。

【００１１】ここで、無機物粉末は、例えば、タルク、
ベントナイト、珪砂、炭酸カルシウム、ゼオライトおよ
び水砕スラグからなる群から選ばれた１種または２種以
上のものである。一方、吸水性樹脂は、通常、４２メッ
シュ通過分を８０％以上含有する粉末で、かつその離水
率が４０％以下のものを使用する。また、吸水性樹脂
は、例えば、ポリアクリル酸塩の架橋物である。さら
に、水溶性高分子は、例えば、ポリアクリルアミド、ポ
リエチレンオキサイド、グアガムおよびヒドロキシエチ
ルセルロースからなる群から選ばれた１種または２種以
上のものである。なお、吸水性樹脂と水溶性高分子との
混合物は、通常、吸水性樹脂１００重量部に対して水溶
性高分子を１０〜１，０００重量部配合したものであ
る。

【００１２】本発明に係る残土の固化処理方法は、吸水
性樹脂と水溶性高分子との混合物１００重量部と、無機
物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してなる残土処
理用固化剤を、残土１ｍ³ に対して０．４〜４０ｋｇの
割合で添加して混合することを特徴としている。

【００１３】また、本発明に係る他の残土の固化処理方
法は、吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１００重量
部からなる第１剤と、無機物粉末１０〜１，０００重量
部からなる第２剤とを、残土１ｍ³ に対して合計で０．
４〜４０ｋｇとなるよう混合することを特徴としてい
る。

【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられる吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸塩の架
橋物、ビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体の架橋
物、無水マレイン酸グラフトポリビニルアルコールの架
橋物、アクリル酸塩−メタクリル酸塩共重合体の架橋
物、アクリル酸メチル−酢酸ビニル重合体のケン化物の
架橋物、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体の架橋
物、澱粉−アクリロニトリル共重合体の加水分解物の架
橋物、澱粉−アクリル酸エチルグラフト共重合体のケン
化物の架橋物、カルボキシメチルセルロースの架橋物、
ポリエチレンオキサイドの架橋物、吸水性ポリウレタン
などが例示できる。このうち、吸水能力が比較的高いと
いう点で、特にポリアクリル酸塩の架橋物が好ましく用
いられる。なお、上述の吸水性樹脂は、それぞれ単独で
用いられてもよいし、２種以上混合して用いられてもよ
い。

【００１５】本発明で用いられる吸水性樹脂は、通常、
粉末状のものである。特に、４２メッシュ通過分を８０
％以上含有し、かつその離水率が４０％以下の吸水性能
を示す粉末状のものが好ましい。４２メッシュ通過分が
８０％未満の場合は、吸水性樹脂の平均粒子径が大きく
なり、結果として吸水性樹脂粉末の比表面積が小さくな
るので、吸水に要する時間が長くなり、短時間で残土を
固化処理しにくくなる。さらに、吸水性樹脂の粒子径が
極端に大きい場合は、無機物粉末との分離が起こりやす
くなり、無機物粉末が分散剤としての効果を十分に発揮
しにくくなる。このため、この場合には、残土の固化処
理のために本発明の残土処理用固化処理剤が多量に必要
となる。

【００１６】一方、離水率が４０％を超える場合には、
固化処理された残土そのものの自重により遊離水が発生
しやすくなり、結果として固化処理土から泥水が流出す
る可能性がある。

【００１７】上述の離水率は、次の操作により求められ
る値である。先ず、吸水性樹脂０．１ｇをティーバッグ
用不織布の袋に入れ、この吸水性樹脂がイオン交換水に
ついて有する吸水能力の８０％に相当するイオン交換水
を当該吸水性樹脂に吸収させる。これにより得られた吸
水ゲルを重量既知のろ紙により上下から挟み付けて４，
９００Ｐａの荷重を加え、１分間強制的に離水させた後
に上下のろ紙の重量増加分を測定し、最初に吸水させた
イオン交換水量に対する値を求める。すなわち、イオン
交換水についての吸水能力がＷＯ（ｇ／ｇ）の吸水性樹
脂０．１ｇに対して下記の式（１）により求められるＷ
Ｉ（ｇ）のイオン交換水を吸収させ、得られた吸水ゲル
を上下の合計重量がＷＢ（ｇ）のろ紙により挟み付けて
４，９００Ｐａの荷重を加えて１分間強制的に離水させ
た後にろ紙重量ＷＡ（ｇ）を測定した場合、離水率Ｒ
（％）は下記の式（２）から求めることができる。

【００１８】

【数１】

【００１９】本発明で用いられる水溶性高分子として
は、ポリアクリルアミド，ポリエチレンオキサイド，ポ
リビニルアルコール，ポリビニルピリジン，ポリビニル
ピロリドン，ポリエチレンイミン，ポリアクリル酸ソー
ダ等の合成水溶性高分子、グアガム，ローカストビンガ
ム，クインスシードガム，アラビアガム，アルギン酸ソ
ーダ，澱粉，ゼラチン，キトサン等の天然水溶性高分
子、カルボキシメチルセルロースのソーダ塩，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等
の半合成水溶性高分子等が例示できる。なお、これらの
水溶性高分子は、それぞれ単独で用いられてもよいし、
２種以上混合して用いられてもよい。

【００２０】これらの水溶性高分子のうち、微細粒子の
凝集性能の観点から、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ンオキサイド、グアガム、ヒドロキシエチルセルロース
が好ましく用いられる。

【００２１】本発明の残土処理用固化剤では、上述の吸
水性樹脂と上述の水溶性高分子とを混合して用いてい
る。ここで、吸水性樹脂と水溶性高分子との組合わせ
は、特に限定されるものではなく、上述のものを任意に
組合わせることができる。但し、上記の観点から、ポリ
アクリル酸塩の架橋物とポリアクリルアミドおよび／ま
たはグアガムの組合わせが好ましい。

【００２２】吸水性樹脂と水溶性高分子との混合割合
は、特に限定されるものではないが、吸水性樹脂１００
重量部に対して水溶性高分子を１０〜１，０００重量部
に設定するのが好ましく、２０〜５００重量部に設定す
るのがより好ましい。水溶性高分子の混合割合が１０重
量部未満の場合は、微細粒子の凝集が十分ではない。一
方、水溶性高分子の混合割合が１，０００重量部を超え
ると、保水性が悪くなり、遊離水を流出し易くなる。

【００２３】本発明で用いられる無機物粉末は、一般に
入手可能なものであればよく、例えば、タルク、ケイソ
ウ土、カオリン、ベントナイト、珪砂、珪酸ソーダ、炭
酸カルシウム、ゼオライト、水砕スラグ、石膏、シラス
バルーン、ポリ塩化アルミ、硫酸バンド、フライアッシ
ュ、ポゾランなどの粉末が挙げられる。これらのうち、
固化速度の速さ、および固化後の状態が良好な点から、
タルク、ベントナイト、珪砂、炭酸カルシウム、ゼオラ
イト、水砕スラグを用いるのが好ましい。なお、無機物
粉末は、２種以上のものを併用してもよい。

【００２４】本発明の残土処理用固化剤は、上述の吸水
性樹脂と上述の水溶性高分子との混合物と、上述の無機
物粉末とを混合したものからなる。無機物粉末の混合量
は、吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１００重量部
に対して１０〜１，０００重量部に設定するのが好まし
く、２０〜５００重量部に設定するのがより好ましい。
無機物粉末の混合量が１０重量部未満の場合は、吸水性
樹脂と水溶性高分子とを分散させる効果が小さくなる。
逆に、混合量が１，０００重量部を超える場合は、残土
の固化状態が不十分になりやすく、残土の固化処理をす
るために本発明の残土処理用固化剤を大量に用いる必要
があり、効率が悪い。

【００２５】本発明の残土処理用固化剤は、上述の吸水
性樹脂、上述の水溶性高分子および上述の無機物粉末の
所定量を通常の方法により混合すると調製することがで
きる。また、本発明の残土処理用固化剤には、必要に応
じて粉立ち防止剤、流動性改良剤、帯電防止剤、固結防
止剤等を添加してもよい。

【００２６】次に、本発明に係る残土の固化処理方法に
ついて説明する。本発明に係る処理方法は、例えば、建
設工事現場から発生する建設発生土および建設汚泥、泥
水加圧シールド工法や泥土圧シールド工法等のトンネル
掘削工事で発生する含水掘削汚泥、基礎杭工法等による
工事で発生する軟弱汚泥、および浚渫工事等から発生す
る軟弱土砂、下水処理場または浄水場から発生するスラ
ッジ等の残土、および他の工法により発生する残土な
ど、含水した状態の残土を広く対象とすることができ
る。

【００２７】本発明の方法により上述の残土を固化処理
する場合は、残土に上述の残土処理用固化剤を添加して
混合する。残土処理用固化剤の添加量は、残土の組成、
性状、含水量、或いは残土処理用固化剤に用いている吸
水性樹脂および水溶性高分子の種類により一義的には定
めにくいが、通常は残土１ｍ³ に対して０．４〜４０ｋ
ｇに設定するのが好ましく、１〜２０ｋｇに設定するの
がより好ましい。添加量が０．４ｋｇ未満の場合は、十
分な固化作用が得られにくい。逆に、添加量が４０ｋｇ
を超える場合は、添加量に比例した効果が得られず、効
率的でない。

【００２８】残土処理用固化剤は、例えばホッパーを介
して残土に対して添加される。この際、残土処理用固化
剤は、無機物粉末を含まない固化剤に比べて流動性が改
善されているためブロッキングしにくく、ホッパーから
滑らかに流れ出て残土に添加され得る。残土と残土処理
用固化剤との混合方法としては、通常、公知の撹拌機軸
を備えた混練機を用いる方法が採用され得る。また、バ
ックホウなどのアタッチメントを装備したショベル系掘
削機を用いて残土槽（ピット）内で混合する方法も採用
することができる。このような残土と残土処理用固化剤
との混合時には、残土処理用固化剤に含まれる吸水性樹
脂および水溶性高分子がままこ状になりにくく、速やか
にかつ均一に残土中に分散して作用する。このため、従
来のような糸曳き現象が起こりにくく、また、残土処理
用固化剤が混練機に付着したり混練機を汚染したりしに
くいので、効率的に残土の固化処理を行うことができ
る。

【００２９】本発明に係る他の残土の固化処理方法につ
いて説明する。この方法では、上述の残土処理用固化剤
を構成する吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物を第１
剤として、また、無機物粉末を第２剤として別々に準備
する。そして、残土の固化処理時において、残土に対し
て第１剤と第２剤とを同時にかつ別々に添加して残土と
共に混合する。この方法により残土を固化処理する場合
においても、第１剤と第２剤との合計の添加量を残土１
ｍ³ に対して０．４〜４０ｋｇになるよう設定するのが
好ましく、１〜２０ｋｇになるよう設定するのがより好
ましい。また、混合方法としては、上述の方法と同様の
方法を採用することができる。

【００３０】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何
ら限定されるものではない。実施例および比較例におい
て使用した原料は下記の通りである。 ◎吸水性樹脂 アクリル酸塩の架橋物：住友精化株式会社製のアクアキ
ープＳＡ−６０Ｎ（粒子径＝４２メッシュ通過分が８０
％以上、離水率＝２５％） ◎水溶性高分子 ・ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）：住友化学工業株式会
社製のスミフロックＦＡ−５０ ・グアガム：小原化工株式会社製のＦＦＨ−２００

【００３１】実施例１〜１１ 表１に示す割合で吸水性樹脂、水溶性高分子および無機
物粉末を混合し、残土処理用固化剤を調製した。この残
土処理用固化剤を、含水比が３０％の砂質土（粘度分＝
１２重量部、シルト分＝７重量部、砂分＝８１重量部）
１リットルに対して表１に記載の量添加し、株式会社ダ
ルトン社製の５リットルモルタルミキサを用いて５分間
混合した。その後、残土の固化状態を目視により観察
し、評価した。結果を表１に示す。また、吸水性樹脂の
離水率を測定するための方法において、吸水性樹脂を充
填したティーバッグの替わりに固化処理土５０ｇをその
ままろ紙に挟みつけてろ紙の増加重量分を測定し、この
値を固化処理土からの遊離水量とした。結果を表１に示
す。

【００３２】

【表１】

【００３３】比較例１〜８ 表２に示した配合割合で吸水性樹脂、水溶性高分子およ
び無機物粉末を混合した残土処理用固化剤を調製し、実
施例１〜１１と同様の方法により固化処理を行った。結
果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】実施例１２ 表３に示した配合割合で吸水性樹脂、水溶性高分子およ
び無機物粉末を混合した残土処理用固化剤を調製し、実
施例１〜１１と同様の方法により固化処理を行った。実
施例１〜１１の場合と同様の評価に加えて、残土へ固化
剤を添加した後固化するまでの時間（固化時間）を測定
した。結果を表３に示す。比較例９ 吸水性樹脂として４２メッシュ通過分が６０％の粉末を
用いて表３に示す配合の残土処理用固化剤を調製し、実
施例１２と同じ方法で固化処理および評価を行った。結
果を表３に示す。比較例１０ 吸水性樹脂として離水率が５０％以上の粉末を用いて表
３に示す配合の残土処理用固化剤を調製し、実施例１２
と同じ方法で固化処理および評価を行った。結果を表３
に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表１、表２および表３の結果から、本発明
の残土処理用固化剤によれば、吸水性樹脂や水溶性高分
子をそれぞれ単独で用いた場合に比べて、少ない使用量
で、しかも短時間で良好な残土の固化状態を実現できる
ことがわかる。また、吸水性樹脂として、離水率が小さ
な粉末を用いることにより、固化処理土から遊離水の流
出を防止できることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の残土処理用固化剤は、吸水性樹
脂と水溶性高分子との混合物に対して無機物粉末を混合
してなるため、少ない使用量で効率的にかつ短時間で、
しかも固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を
固化処理することができる。また、本発明に係る残土の
固化処理方法では、上述の残土処理用固化剤、或いはそ
のような残土処理用固化剤を残土との混合と同時に調製
し得る上述の第１剤および第２剤を用いているために、
短時間で効率的に、しかも固化処理後に遊離水の流出が
少ない状態で残土を固化処理することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 17/22 Ｃ０９Ｋ 17/48 Ｐ 17/42 17/50 Ｐ 17/48 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 17/50 ３０１Ｅ // Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１０
   ０重量部と、無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混
   合してなる残土処理用固化剤。
2. 【請求項２】前記無機物粉末が、タルク、ベントナイ
   ト、珪砂、炭酸カルシウム、ゼオライトおよび水砕スラ
   グからなる群から選ばれた１種または２種以上のもので
   ある、請求項１に記載の残土処理用固化剤。
3. 【請求項３】前記吸水性樹脂が、４２メッシュ通過分を
   ８０％以上含有する粉末でありかつその離水率が４０％
   以下である、請求項１または２に記載の残土処理用固化
   剤。
4. 【請求項４】前記吸水性樹脂が、ポリアクリル酸塩の架
   橋物である、請求項１、２または３に記載の残土処理用
   固化剤。
5. 【請求項５】前記水溶性高分子が、ポリアクリルアミ
   ド、ポリエチレンオキサイド、グアガムおよびヒドロキ
   シエチルセルロースからなる群から選ばれた１種または
   ２種以上のものである、請求項１、２、３または４に記
   載の残土処理用固化剤。
6. 【請求項６】前記吸水性樹脂と前記水溶性高分子との混
   合物が、前記吸水性樹脂１００重量部に対して前記水溶
   性高分子を１０〜１，０００重量部配合したものであ
   る、請求項１、２、３、４または５に記載の残土処理用
   固化剤。
7. 【請求項７】吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１０
   ０重量部と、無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混
   合してなる残土処理用固化剤を、残土１ｍ³ に対して
   ０．４〜４０ｋｇの割合で添加して混合することを特徴
   とする残土の固化処理方法。
8. 【請求項８】吸水性樹脂と水溶性高分子との混合物１０
   ０重量部からなる第１剤と、無機物粉末１０〜１，００
   ０重量部からなる第２剤とを、残土１ｍ³ に対して合計
   で０．４〜４０ｋｇとなるよう混合することを特徴とす
   る残土の固化処理方法。