JP2005336232A

JP2005336232A - 土壌固化処理剤

Info

Publication number: JP2005336232A
Application number: JP2004153324A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakajima; 博己中嶋
Original assignee: SHOKUDAI HANBAI KK
Current assignee: SHOKUDAI HANBAI KK
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】浚渫・建設現場等から発生する有機・無機性の軟弱土壌の固化処理に有効であり、重金属類や悪臭を固化生成物に封じ込め、再溶出させず、２次環境汚染を防止し、水に強く、雨等にも流出しない緑化吹き付け用の応用も可能な、土壌を改良して再利用を可能にする土壌固化処理剤。
【解決手段】土壌固化処理剤として、製紙スラッジ灰またはフライアッシュ60-90 重量％、高炉セメントまたはポルトランドセメント10-30 重量％を均一に混合した固化剤主剤［Ａ剤］60-90 重量％と、硫酸アルミニウム10-20 重量％、高炉スラグ20-30 重量％、硫酸カルシウム40-60 重量％、二酸化珪素（シリカ）10-20 重量％、炭酸ナトリウム10-20 重量％、硫酸ナトリウム10-20 重量％を混合した固化剤反応剤［Ｂ剤］10-40 重量％とからなるものを用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は浚渫・建設現場から発生する有機・無機性の軟弱土壌の固化処理に有効であり、重金属類や悪臭を固体生成物に封じ込め、再溶出させず二次的環境汚染を防止し、土壌を改良して再利用を可能にする土壌固化処理剤に関する。

従来、河川・湖沼からの浚渫土あるいは建設現場等から発生する軟弱土壌の固化にはセメント系固化剤や石灰系固化剤等が多く使用されている。石灰系固化剤はヘドロや有機質土壌に対して限定的に使用されている。しかし、これら固化剤を使用した場合にｐＨが強アルカリ性となり自然環境の生態系に悪影響をおよぼす結果となり、また、セメント系固化剤はその固化の機構から、対象土壌に有機物があると固化反応が阻害されたり、ときには全く効果を示さないことがある。一方、石灰系固化剤は適用範囲は広いが、固化土壌から長期にわたりアルカリ成分が浸出するという問題が残る。セメント系固化剤はでは固化に要する養生期間が４〜７日程度かかり軟弱土と混合してからすぐに搬出または作業ができない等の欠点があり、浚渫汚泥が混在していると、セメントの水和硬化反応が阻害され、固化剤としての機能を失うことがある。また、六価クロムが溶出する場合もあり問題がある。一方、石灰系固化剤では高熱を発し水蒸気が出て悪臭が発生する等の問題があるほか、固化処理後の処理物からアルカリが溶出するという問題があり、環境保全の点からみても大きな問題を抱えている。また、これら固化剤では固化強度の調整ができず掘り返しができないため再利用が不可能であり、掘り起こした場合は産業廃棄物処理をしなければならないという問題がある。従来の固化剤は、軟弱土壌等に溶存している重金属や悪臭源等を固定することができないため、固化処理後の処理物からこれらの有害物質が溶出しやすいということが言える。

ほかに、本発明が意図するものに類似するものとして特許文献１がみられ、製紙スラッジ灰を原料として50〜70重量％、高炉スラグ10重量％と、石灰もしくは生石灰を10〜20重量％、硫酸カルシウム10〜20重量％と混合した土壌固化剤を用いているが、重機で作業可能な状態になるまで２時間を要し、連続的な作業ができないので、連続的な作業が必要な現場には向かない。
特開2002-88362

本発明は浚渫・建設現場等から発生する有機・無機性の軟弱土壌の固化処理に有効であり、重金属類や悪臭を固化生成物に封じ込め、再溶出させず、２次環境汚染を防止し、水に強く、雨等にも流出しない緑化吹き付け用の応用も可能な、土壌を改良して再利用を可能にする土壌固化処理剤を提供せんとするものである。

ここにおいて本発明者は土壌固化処理剤として、製紙スラッジ灰またはフライアッシュ60-90 重量％、高炉セメントまたはポルトランドセメント10-30 重量％を均一に混合した固化剤主剤［Ａ剤］60-90 重量％と、硫酸アルミニウム10-20 重量％、高炉スラグ20-30 重量％、硫酸カルシウム40-60 重量％、二酸化珪素10-20 重量％、炭酸ナトリウム10-20 重量％、硫酸ナトリウム10-20 重量％を混合した固化剤反応剤［Ｂ剤］10-40 重量％とからなるものを見出すに至った。

本発明の土壌固化処理剤は、自身で固化することがなく、悪臭を吸収し、透水性が良く、掘り起こしが容易であり、植生が非常に良く、強い雨等にも流失することがなく、改良後も良い土壌として再利用することができる。
なお、本発明の主原料は、製紙スラッジ灰やフライアッシュであるため、従来、製紙工場や電力会社などで産業産業廃棄物処理をしていたものを再利用するということで産業廃棄物の減量化、強いては最終処分場の延命にも貢献する。

本発明の土壌固化処理剤は、アルカリを溶出せず、植生にも影響を与えず、周辺環境にも影響を与えない。また、セメント系・石灰系に比しても投入量が３〜７％と少なく、攪拌終了後すぐに重機での作業が可能となる。また、本発明の土壌安定剤はポーラスな構造内部に多量の水分を結晶水として固定し、同時に有害成分の吸収固化を促進し、さらに有害重金属を封じ込むとともに消臭効果も発揮する。

本発明の土壌固化処理剤は、前記焼却灰を主成分とし、硫酸アルミニウム・硫酸カルシウム・硫酸ナトリウム・二酸化珪素・炭酸ナトリウム・高炉スラグを各々配合したもので、共存する水との間で水和反応が確実に進み、エトリンガイトを生成して優れた吸水作用が発揮される。これにより、多量の水分を水和反応自体で消費するとともに、その反応により生成される水和物中に多量の有機物・有害重金属などを取り込む。

さらに、本発明ではポーラスな構造に吸水することにより、ヘドロの水分に溶け込んでいる成分が原因である汚泥中の臭気を吸水固化により短時間で軽減し、固化終了段階ではほとんど臭いの無いものに変える性質がある。また、物理的吸水作用により、イオン状態で存在する重金属類などの有害物質を取り込む作用があり、さらに取り込んだ物質の再溶出を防ぐ作用もある。

このことから、本発明の土壌固化処理剤は、急速固化が要求される現場や有機物が多く含まれる現場などに有効である。また、対象土壌に有害物質や悪臭を放つ物質がある場合は、これらの物質の封じ込めや処理に適応する。さらに、締め固めの調整をすることにより、透水係数を保ち、改良後の適用地の緑化にも有効である。

本発明の土壌固化処理剤は無機・有機を含む各種の土壌、例えば、高含水率汚泥、無機・有機のシルト、腐食土の処理の改良処理に安定した機能を発揮することができ、臭気・有害物質を封じ込め、再溶出を防止することができる。しかも、固化助剤の緩衝作用で安定化処理後の土壌のｐＨを中性域に維持するので環境保全上きわめて有利である。また、処理土壌の透水性が保たれるので土壌改良後の緑化が求められるところに最適である。さらに、処理土壌の透水性・封じ込め・一般土壌との融合・掘り起こしが可能であるなど各特性が作用し汚泥の再利用が可能である。

このように、適用範囲が広いので、処理対象土質の変化による大幅な添加量の変更もなく工程管理上きわめて有利である。なお、比重が小さく、セメント系の固化剤に比し処理後の土壌の輸送コストの面で利点があるといえる。

本発明の土壌固化処理剤は製紙スラッジ灰やフライアッシュを主成分とし、アルカリ調製剤、緩衝剤、固化序剤を配合して製造したもので比重が比較的小さく、灰色の粉体である。本発明の土壌固化処理剤の特色の一つは主成分である製紙スラッジ灰やフライアッシュの物理的構造にあるといえる。製紙スラッジ灰やフライアッシュは高温燃焼による微細な無機質の生成物であるため、粒子の空隙率（ポロシティ）が高く、このことが活性炭の作用等に似た有機物・無機物に対する吸着性能を示す。したがって、汚泥中に存在する臭気・悪臭成分（硫化水素、有機物の嫌気性条件で分解生成する揮発性有機酸・低級アミン・アンモニア等）を吸着し、さらに強い吸水性とその後に続く物理化学反応で生成する水和物の作用で吸着物の再溶出を防ぐ。この作用は有機物に限ったことではなく、無機重金属類の溶存有害物質に対しても同時に進行する固化の過程で現れる物理化学的反応によって包接的に封じ込めてしまう。石灰系固化剤の場合、アルカリの溶出が続き植生に悪影響を与えると述べたが、本発明の土壌固化剤は添加助剤の作用で安定的に中性域のｐＨを保持するので植生の環境を良好に保つことができる。

硬化の特性について以下に述べる。［初期硬化］について述べれば、本発明の土壌固化処理剤は化学反応の一環として水を取り入れるセメント系固化剤と異なり、主成分である製紙スラッジ灰やフライアッシュの投入初期に起こる急速な物理的吸水作用と引き続き進行する化学反応が早期に初期強度を高めることに関わっている。［中期硬化］については、製紙スラッジ灰やフライアッシュの有機物吸着効果によって、有機物の溶存を嫌う凝固助剤の凝結効果が高まり中期強度の増大が図られる。［長期高度］については、土壌中のコロイド粒子を長期の固化反応過程に組み込むことにより強度の増加と周辺土壌とのなじみを時間をかけながらバランスよく実現するようにしてある。

以下、本発明の土壌固化処理剤の施工方法についてさらに具体的に説明する。使用機械にはバックホー・スタビライザー・耕転機などがあるが、バックホーを例にとり説明する。処理対象の土壌の容積に比重（通常、1.6 ）を掛け、それに対する固化剤の添加割合（投入率）として土壌の質により３〜７％で使用する。［散布］にあたり本発明の土壌固化剤を地面に置きバックホーを横向きにしてフレコン袋の底を十文字に切り飛散させずに散布するが、散布にはセメント散布機などを使用する方法もある。

［攪拌］にあたり、バックホーを使用する場合はバケットの裏面も使用して、極力大きな粒が無くなるように、また団子状にならないようにこまめに攪拌することがが肝心である。土の色が一様になるように攪拌することがコツである。攪拌には攪拌機を使用する方法もある。

［転圧］にあたり、要求される締め固めにより変わるが、３０ｃｍ程度ごとに転圧することが望まれる。転圧は攪拌後、バックホーのバケットの裏面で叩きつけておこなう。その後さらにバックホーで踏み付け、仕上げに振動ローラーなどを使用する。また、土面を平らにする必要があるときは、、グレーダー・ブルトーザー等を使用して整地すればよい。

本発明の下記土壌固化処理剤を使用して、固化する土壌の目標強度を15トンブルドーザーが作業可能なコーン指数から5kgf/cm²と設定し, 一軸圧縮強度を求めると、処理後の一軸圧縮強度は1.0kgf/cm²となるので、目標とする添加量は2.1%となる。この基となる一軸圧縮試験の試験結果を表１に示す。

上記で使用の土壌固化処理剤の内容は以下の通りである。製紙スラッジ灰60-90 重量％、高炉セメント10-30 重量％を均一に混合した固化剤主剤［Ａ剤］60-90 重量％と、硫酸アルミニウム10-20 重量％、高炉スラグ20-30 重量％、硫酸カルシウム40-60 重量％、二酸化珪素10-20 重量％、炭酸ナトリウム10-20 重量％、硫酸ナトリウム10-20 重量％を混合した固化剤反応剤［Ｂ剤］10-40 重量％とからなる。

本発明の土壌固化処理剤は下記の分野に使用することができる。
（イ）官・民を問わず水資源の開発途上で発生する土壌処理の分野
（ロ）農業・農地・畜産業に関わる土壌・汚泥処理の分野
（ハ）上水・下水・工業用水処理の関連で発生する汚泥処理の分野
（ニ）法面の造成・修復等の応用分野
（ホ）本発明の土壌固化剤による処理土壌の水浸透性機能を生かした分野
（ヘ）緑化事業、グランド、スポーツ施設整備事業分野
（ト）遊歩道・公園・河川敷等の自然の道路を大事にする分野

Claims

製紙スラッジ灰またはフライアッシュ60-90 重量％、高炉セメントまたはポルトランドセメント10-30 重量％を均一に混合した固化剤主剤［Ａ剤］60-90 重量％と、硫酸アルミニウム10-20 重量％、高炉スラグ20-30 重量％、硫酸カルシウム40-60 重量％、二酸化珪素10-20 重量％、炭酸ナトリウム10-20 重量％、硫酸ナトリウム10-20 重量％を混合した固化剤反応剤［Ｂ剤］10-40 重量％とからなる土壌固化処理剤。