JPH08333573A

JPH08333573A - 残土改良剤および残土の改良方法

Info

Publication number: JPH08333573A
Application number: JP16300695A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Ueda; 安孝植田; Hideo Miyazaki; 英男宮崎; Hiroshi Fujita; 博史藤田
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP3549129B2

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で、しかも高強度に、搬送・搬出や再
利用に適した取り扱い易い砂状の状態に残土を改良す
る。【構成】残土改良剤は、（Ａ）水性高分子が０．２〜
１０．０重量部、（Ｂ）アルカリ金属イオンを含有する
塩類が０．２〜２０．０重量部、および（Ｃ）セメント
が１０〜２００重量部からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、残土改良剤および残土
の改良方法、特に、残土を搬送や再利用に適した状態に
改良するための残土改良剤および残土の改良方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】泥水加圧シールド工法や泥土圧シールド
工法などの地下利用を目的としたトンネル掘削工事にお
いて発生する高含水掘削汚泥、基礎杭工法などの基礎工
事で発生する軟弱汚泥、浚渫工事などで発生する軟弱土
砂、および下水処理場や浄水場で発生する汚泥のような
多量の水分を含んだ残土は、そのままでは搬送・搬出し
たり再利用するのが困難である。このため、これらの残
土は、通常、短時間で搬出可能とするために、あるいは
再利用可能な強度および形状にするために、改良剤を用
いて改良される場合が多い。

【０００３】従来、このような残土の改良方法として
は、例えば、次の方法が採用されている。

【０００４】（１）生石灰および／またはセメントなど
の無機系固化剤を添加混合して、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。

【０００５】（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（例えば、特開平１−１７６４９
９号）。

【０００６】（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（例えば、特開昭５６−９９２
８１号）。

【０００７】（４）（１）の方法と（２）の方法とを併
用する方法（例えば、特開昭５３−１００６５３号）。

【０００８】（５）（１）の方法と（３）の方法とを併
用する方法（例えば、特公平３−６６３５５号）。

【０００９】（６）水性高分子、２価以上の陽イオンを
含有する塩類および水硬性セメントからなる改良剤を用
いて処理する方法（例えば、特公平４−１５０３８
号）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）の方法のう
ち、セメントを用いる場合は、軟弱な残土がセメントの
水和反応などにより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）を行うためには、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する必要があり、
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。

【００１１】一方、前記（１）の方法のうち、生石灰を
用いる場合は、生石灰の水和作用のために残土を短時間
で固化処理することが可能であるが、固化強度がセメン
トを用いた場合に比べて低い。また、固化処理された残
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。

【００１２】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
土固化処理剤を用いる場合は、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を短時間で
固化処理することができ、しかも、固化処理土による環
境汚染のおそれは少ない。ところが、これらの方法の場
合は、処理後の残土の強度が小さく、また、処理土の状
態が塊状になる。したがって、この方法により処理され
た残土を再利用する場合は、塊状の残土を乾燥して解砕
する必要がある。

【００１３】前記（４）の方法の場合は、例えばセメン
ト、ノニオン性ポリマー（例えば、ポリエチレンオキサ
イド）およびアニオン性ポリマー（例えば、ポリアクリ
ル酸ナトリウム共重合体）を改良剤として残土に添加す
ると、残土を団粒化することができるが、再利用可能な
強度に達するまでには１日以上を要する。

【００１４】前記（５）の方法の場合は、例えばポルト
ランドセメントと高吸水性樹脂粉末とを併用すれば液状
の土壌でも速やかに固化処理することができるが、
（４）の方法の場合と同様に、再利用可能な強度に達す
るまでには１日以上を要する。また、固化処理後の残土
の状態が（２）または（３）の方法の場合と同様に塊状
になってしまうので、再利用する場合は解砕する必要が
ある。

【００１５】さらに、前記（６）の方法の場合は、２価
以上の陽イオンを含有する塩類を無機系の凝集剤として
用いているため、短時間で、しかも十分な強度に残土を
固化処理できるが、処理後の残土の状態が粉状にはなり
難く、むしろ再利用し難い団粒化された塊状になる場合
が多い。

【００１６】本発明の目的は、短時間で、しかも高強度
に、搬送・搬出や再利用に適した取り扱い易い砂状の状
態に残土を改良することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】従来より、塩化カルシウ
ムや塩化第２鉄などの無機系の水可溶性塩やトリエタノ
ールアミンなどの有機アミン類からなる添加物をセメン
トに添加するとセメントの硬化が促進され、また、これ
らの添加物の添加量によってはセメントが急結すること
が知られていた。そこで、本発明者等は、水溶性高分子
とともに上述の添加物とセメントとを併用して残土の改
良処理に要する時間を短縮すべく研究した。その結果、
セメントへの添加物としてアルカリ金属イオンを含有す
る塩類を用いた場合において特異的に、極めて短時間
に、しかも高強度に、搬送・搬出や再利用し易い砂状に
残土を改良できることを見い出した。

【００１８】本発明者等は、これらの状況に鑑みてさら
に鋭意検討したところ、残土１ｍ³に対して、水性高分
子を０．２〜１０ｋｇ、１価の陽イオンを含有するアル
カリ金属塩類を０．２〜２０ｋｇ、およびセメントを１
０〜２００ｋｇ必須成分として含む残土改良剤を添加混
合すると、極めて短時間に、即ち、後記実施例に示すよ
うに、通常６時間以内で、しかも高強度に、搬送・搬出
や再利用し易い砂状に残土を改良できることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【００１９】すなわち、本発明に係る残土改良剤は、
（Ａ）水性高分子が０．２〜１０．０重量部、（Ｂ）ア
ルカリ金属イオンを含有する塩類が０．２〜２０．０重
量部、および（Ｃ）セメントが１０〜２００重量部から
なるものである。

【００２０】この残土改良剤において、水性高分子は、
例えば、水溶性高分子および／または吸水性樹脂であ
る。ここで、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、ポリアクリル酸ソーダお
よびグアガムからなる群から選ばれた少なくとも１種で
あり、吸水性樹脂は、例えばアクリル酸塩重合体の架橋
物である。また、アルカリ金属イオンを含有する塩類
は、例えば、ナトリウム、カリウム等アルカリ金属イオ
ンのケイ酸塩、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩および硝
酸塩からなる群から選ばれた少なくと１種である。さら
に、セメントは、例えばポルトランドセメント、混合セ
メント、特殊セメント、固化処理用特殊セメントおよび
改良セメントからなる群から選ばれた少なくとも１種で
ある。

【００２１】また、本発明に係る残土の改良方法は、
（Ａ）水性高分子が０．２〜１０．０重量部、（Ｂ）ア
ルカリ金属イオンを含有する塩類が０．２〜２０．０重
量部、および（Ｃ）セメントが１０〜２００重量部から
なる残土改良剤を、残土１ｍ³に対して１０〜２３０ｋ
ｇの割合で添加して混合することを特徴としている。

【００２２】さらに、本発明に係る他の残土の改良方法
は、（Ａ）水性高分子を０．２〜１０．０重量部と、
（Ｂ）アルカリ金属イオンを含有する塩類を０．２〜２
０．０重量部と、（Ｃ）セメントを１０〜２００重量部
とを、残土１ｍ³ に対して合計で１０〜２３０ｋｇとな
るように添加して混合することを特徴としている。

【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２４】本発明で用いられる水性高分子としては、
凝集剤として用いられる水溶性高分子や自重の５〜１，
０００倍の吸水能を有する吸水性樹脂などが挙げられ
る。

【００２５】凝集剤として用いられる水溶性高分子とし
ては、例えば、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、
ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸ソーダ、グアガ
ム、ローストビンガム、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、カルボキシメチルセル
ロースのナトリウム塩、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、ゼラチン、キトサンな
どが挙げられる。中でも、粘土成分等の微細粒子の凝集
性能の点でポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリアクリル酸ソーダおよびグアガムが好ましく用
いられる。

【００２６】一方、吸水性樹脂としては、例えば、アク
リル酸塩重合体の架橋物、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
性ポリウレタン樹脂などが挙げられる。中でも、吸水速
度、吸水量および吸水後の保水能力の点でアクリル酸塩
重合体の架橋物が好ましく用いられる。

【００２７】本発明では、水性高分子として、上述の水
溶性高分子または吸水性樹脂をそれぞれ単独で用いても
よいし、水溶性高分子と吸水性樹脂とを併用してもよ
い。また、水溶性高分子および吸水性樹脂は、いずれも
２種以上のものを併用することができる。なお、２種以
上の水溶性高分子を併用する場合、好ましい組合わせと
しては、例えばポリアクリルアミドとグアガムとの組合
わせが挙げられる。

【００２８】本発明で用いられるアルカリ金属イオンを
含有する塩類としては、例えば、ナトリウム、カリウム
などのアルカリ金属イオンを含有するケイ酸塩、ハロゲ
ン化物、アルミン酸塩、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸
塩などが挙げられる。より具体的には、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、
アルミン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、
硫酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが例示で
きる。なお、アルカリ金属イオンを含有する塩類は、２
種以上が併用されてもよい。

【００２９】本発明で用いられるセメントとしては、例
えば、普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセ
メント，超早強ポルトランドセメント，その他の改良さ
れたポルトランドセメントなどのポルトランド系セメン
ト、高炉セメント，シリカセメント，フライアッシュセ
メントなどの混合セメント、超速硬セメント，アルミナ
セメント，微粒子セメントなどの特殊セメント、および
これらの各種セメントに混和材としてスラグ、シリカ、
フライアッシュなどを混合した改良セメントなどが挙げ
られる。これらのセメントは、２種以上が併用されても
よい。また、セメントとしては、上述の各種セメントに
生石灰を予め混合した、固化材用のセメント系または石
灰系の特殊セメントを用いることもできる。

【００３０】本発明の残土改良剤は、上述の水性高分子
を０．２〜１０．０重量部、上述のアルカリ金属イオン
を含有する塩類を０．２〜２０．０重量部および上述の
セメントを１０〜２００重量部含んでいる。

【００３１】水性高分子の配合割合が上述の範囲よりも
少ない場合は、十分な凝集作用や吸水作用が発揮され
ず、良好な固化状態に残土を改良することができない。
逆に、上述の範囲よりも多い場合は、それに比例した効
果が得られず不経済であるばかりではなく、固化状態が
逆に悪化し、再利用等し易い砂状の改良土が得られない
場合がある。

【００３２】また、アルカリ金属イオンを含有する塩類
の配合割合が上述の範囲よりも少ない場合は、残土に対
する硬化促進効果が十分に発揮されにくい。逆に、上述
の範囲よりも多い場合は、それに比例した効果が得られ
ず不経済である。

【００３３】さらに、セメントの配合割合が上述の範囲
よりも少ない場合は、再利用可能な十分な固化強度を持
った改良土が得られない。逆に、上述の範囲よりも多い
場合は、必要以上に改良土の強度が高まり不経済であ
る。

【００３４】なお、本発明の残土改良剤は、例えば、水
性高分子、アルカリ金属イオンを含有する塩類およびセ
メントを所定の割合で一括的に混合した状態で提供され
るが、これらの３成分のうちの任意の２成分を混合した
ものと残りの１成分とを別個に、あるいは３成分全てを
別個に提供して使用時に混合するようにすることもでき
る。なお、成分が別個に提供される場合の使用方法は、
次の残土の改良方法で説明する。

【００３５】次に、本発明に係る残土の改良方法につい
て説明する。

【００３６】本発明の方法により改良可能な残土は、特
に限定されるものではないが、例えば、建設現場から発
生する建設発生土および建設汚泥、地下利用を目的とし
た泥水加圧シールド工法や泥土圧シールド工法などのト
ンネル掘削工事で発生する含水掘削汚泥、基礎杭工法な
どの基礎工事で発生する軟弱汚泥、浚渫工事などで発生
する軟弱土砂、下水処理場または浄水場で発生するスラ
ッジなどの残土が挙げられる。なお、本発明の残土改良
方法は、上述のような軟弱な残土に対してのみに適用さ
れるのではなく、例えば単に含水した状態の残土や搬送
可能な残土を改良するために採用することもできる。

【００３７】本発明の方法により残土を改良する場合
は、残土に対して本発明の残土改良剤を添加する。ここ
では、残土改良剤を構成する成分、即ち、水性高分子
（以下、成分Ａと略す）、アルカリ金属イオンを含有す
る塩類（以下、成分Ｂと略す）およびセメント（以下、
成分Ｃと略す）を種々の形態で残土に対して添加するこ
とができる。具体的には、成分Ａ、ＢおよびＣを予め
混合してから一括して残土に添加する方法、成分Ａと
成分Ｂとを予め混合した混合物Ｄを調製し、この混合物
Ｄと成分Ｃとを同時に残土に添加する方法、混合物Ｄ
を残土に添加した後に成分Ｃを残土に添加する方法、
残土に成分Ｃを添加して十分に混合し、これに混合物Ｄ
を添加して混合する方法、および成分Ａ、ＢおよびＣ
をそれぞれ別個に残土に添加する方法、を採用すること
ができる。なお、これらの各種方法〜のうち、好ま
しい方法は、水性高分子による凝集作用、吸水作用およ
びセメントに対する硬化促進作用が発現され易い点で
の方法である。

【００３８】残土に対する残土改良剤の添加量は、上述
の各種方法、、、またはのいずれを採用する
場合でも、通常、残土１ｍ³ に対して合計で１０〜２３
０ｋｇ、好ましくは１５〜１５０ｋｇである。添加量が
１０ｋｇ未満の場合は、十分な効果が得られない。逆
に、添加量が２３０ｋｇを超えても、添加量に見合った
効果が得られず、効率的でない。

【００３９】残土と残土改良剤とを混合する際には、混
合装置が用いられる。混合装置としては、残土と残土改
良剤とが十分に混合されるものであれば、特に限定され
ることなく通常の混合装置を用いることができる。

【００４０】なお、本発明の方法による残土の改良時に
は、粉立ち防止剤、流動性改良剤、帯電防止剤、固結防
止剤、増量材、分散材などの各種添加物を添加してもよ
い。ここで、増量材および分散材としては、炭酸カルシ
ウム，タルク，ベントナイト，硅砂，珪藻土，カオリ
ン，ゼオライト，水砕スラグ，石膏，シラスバルーンな
どの無機物粉末、籾殻粉末，胡桃粉末，椰子殻粉末，木
粉，パルプ粉砕粉末などの有機物粉末が例示できる。な
お、これらの添加物は、予め本発明の残土固化処理剤に
添加されていてもよい。

【００４１】本発明の方法により改良された残土は、そ
ぼろのような状態（砂粒状）になり、再利用可能な強度
を有する改良土となる。すなわち、本発明の残土改良方
法によれば、これまでは再利用が困難であった軟弱残土
や高含水汚泥などを、単に搬送可能な塊状に処理するだ
けではなく、搬送や埋め戻しなどの再利用に適した砂状
に改良することができる。

【００４２】

【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。

【００４３】◎水溶性高分子・ポリアクリルアミド：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ＦＦＨ２００ ◎吸水性樹脂・アクリル酸塩重合体の架橋物：住友精化株式会社製の
アクアキープＳＡ−６０

【００４４】◎セメント・普通ポルトランドセメント：不二セメント株式会社製・アルミナセメント：日本セメント株式会社製・フライアッシュセメント：住友大阪セメント株式会社
製

【００４５】実施例１〜２２含水率が３０％の砂質土（粘度１２重量部、シルト分７
重量部、砂分８１重量部）１ｍ³ に対して、水溶性高分
子、アルカリ金属イオン含有塩およびセメントを表１に
示す配合比で混合し、株式会社ダルトン製の２５リット
ルモルタルミキサーを用いて３分間混練した。

【００４６】

【表１】

【００４７】得られた改良土について、固化状態および
固化強度を調べた。固化状態は、目視および手触り感に
より観察し、評価した。また、固化強度は、その経時変
化をコーン指数により評価した。コーン指数は、土質工
学会基準の「絞め固めた土のコーン指数試験測定方法
（ＪＳＦＴ７１６）」に準拠して求めた。具体的に
は、４．７５ｍｍの標準ふるい通過試料を内径が１００
ｍｍ、高さが１２７．３ｍｍのモールドに３層に分けて
充填し、この際、各層について３０ｃｍの高さから２．
５ｋｇのランマーを２５回落下して突き固めたものを供
試体として用いた。そして、この供試体に先端角が３０
度で低面積が３．２４ｃｍ² のコーンを約１ｃｍ／秒の
貫入速度で貫入させ、コーンの先端が５ｃｍ、７．５ｃ
ｍおよび１０ｃｍ貫入したときの貫入抵抗力を平均して
平均貫入抵抗力を得た。この平均貫入抵抗力をコーンの
低面積である３．２４ｃｍ² で除し、コーン指数を求め
た。なお、コーン指数が２ｋｇf／ｃｍ² 以上であれ
ば、一般的に再利用可能な改良土と考えることができ
る。結果を表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】比較例１〜１０含水率が３０％の砂質土（粘度１２重量部、シルト分７
重量部、砂分８１重量部）１ｍ³ に対して、水溶性高分
子、陽イオンを含有する塩類およびセメントを表３に示
す配合比で混合し、実施例の場合と同様に改良土を得
た。

【００５０】

【表３】

【００５１】この改良土について、実施例の場合と同様
に固化状態および固化強度を調べた。結果を表４に示
す。

【００５２】

【表４】

【００５３】表２および表４から、本発明の方法によれ
ば、セメント単独で、または水溶性樹脂とセメントとを
併用して改良した場合（比較例）に比べて短時間で、再
利用等が容易な高強度の砂状に残土を改良できることが
わかる。また、比較例６および７と実施例とを比較する
と、アルカリ金属イオンを含有する塩類を用いた場合に
おいて特異的に、残土が砂状に改良されることがわか
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明の残土改良剤は、水性高分子、ア
ルカリ金属イオンを含有する塩類およびセメントを含ん
でいるため、短時間で、通常６時間以内で、しかも高強
度に、搬送・搬出や再利用に適した取り扱い易い砂状の
状態に残土を改良することができる。

【００５５】また、本発明の残土の改良方法は、上述の
本発明に係る残土改良剤を用いているため、短時間で、
しかも高強度に、搬送・搬出や再利用に適した取り扱い
易い砂状の状態に残土を改良することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）水性高分子が０．２〜１０．０重量
部、（Ｂ）アルカリ金属イオンを含有する塩類が０．２〜２
０．０重量部、および（Ｃ）セメントが１０〜２００重量部、からなる残土改
良剤。
【請求項２】前記水性高分子が水溶性高分子および／ま
たは吸水性樹脂である、請求項１に記載の残土改良剤。
【請求項３】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、ポリアクリル酸ソーダお
よびグアガムからなる群から選ばれた少なくとも１種で
ある、請求項２に記載の残土改良剤。
【請求項４】前記吸水性樹脂がアクリル酸塩重合体の架
橋物である、請求項２または３に記載の残土改良剤。
【請求項５】前記アルカリ金属イオンを含有する塩類
が、ケイ酸塩、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩および硝
酸塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である、請
求項１、２、３または４に記載の残土改良剤。
【請求項６】前記セメントが、ポルトランドセメント、
混合セメント、特殊セメント、固化処理用特殊セメント
および改良セメントからなる群から選ばれた少なくとも
１種である、請求項１、２、３、４または５に記載の残
土改良剤。
【請求項７】（Ａ）水性高分子が０．２〜１０．０重量
部、（Ｂ）アルカリ金属イオンを含有する塩類が０．２〜２
０．０重量部、および（Ｃ）セメントが１０〜２００重量部、からなる残土改
良剤を、残土１ｍ³ に対して１０〜２３０ｋｇの割合で
添加して混合することを特徴とする残土の改良方法。
【請求項８】（Ａ）水性高分子を０．２〜１０．０重量
部と、（Ｂ）アルカリ金属イオンを含有する塩類を０．２〜２
０．０重量部と、（Ｃ）セメントを１０〜２００重量部と、を残土１ｍ³
に対して合計で１０〜２３０ｋｇとなるように添加して
混合することを特徴とする残土の改良方法。