JP3243804B2

JP3243804B2 - 含水土壌の改良剤

Info

Publication number: JP3243804B2
Application number: JP22008291A
Authority: JP
Inventors: 光章白神; 賢治森
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JPH0559363A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含水土壌の改良剤に関
し、特に建設および土木工事等に伴って発生する建設残
土（以下、残土という）を土質改良し、資源として再利
用を図るのに適した含水土壌の改良剤に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、各地で発生した残土の殆どは再利
用できず埋立て処分したり他の場所へ搬出したりしてい
るが、かなりの不法投棄があり、環境破壊の問題として
重要性が増してきている。これは残土の発生量が、活発
な再開発事業などで急増傾向にある半面、海面埋立て工
事が減少傾向で有るため、残土受入場所の確保が難しく
なってきていることに起因している。

【０００３】また、道路工事の場合には、堀り起こした
現場の埋め戻しに、法律上、砂を用いることと定められ
ている。従って、埋め戻しには一般に他の場所より山砂
を持ってこなければならず、こちらでも環境破壊の問題
が起こりつつある。このような情勢の中で発生した残土
の再利用に関して、生石灰を用いた残土処理のテストプ
ラントを稼働させている例がある。

【０００４】一方、国内の石炭火力発電所で発生する石
炭灰「フライアッシュ」の発生量は、１９９０年で推定
５００万トンある。その利用法は長年検討されている
が、わずかにフライアッシュセメントの原料として用い
られているに過ぎず、大部分は海面埋立てなどの際に廃
棄処分されている。しかしながら、その処理量が莫大な
ため、海洋における環境問題等が懸念されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記テストプラントの
方法は、良質な残土のみを対象とし、敷地が広大なため
天日乾燥し含水比の低い残土を対象に改良しているもの
である。一方、通常の改良プラントを考える場合は敷地
が広く取れないので、現場で発生した含水比の高い残土
を天日乾燥せずにそのまま改良しなければならず、この
ような含水比の高い土は粘着性が大であり、混合機など
に付着して操業が難しく処理できない。また、処理して
も土の強度の向上が望めないなどの問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来技術
の課題を解決し、残土の再利用に関し優れた改良剤を得
るべく鋭意検討した結果、フライアッシュと特定の成分
を併用使用することにより、残土等の含水土壌を埋め戻
しに再利用できることを見出し、本発明に到達した。即
ち、本発明の要旨は、フライアッシュ、石灰及び／
又は石膏、並びにカルボキシル基を有する単量体を５
〜６０モル％含有する水溶性重合体から成り、含水比
（ＪＩＳＡ１２０３試験方法による）が４０〜２００
％の建設残土を処理して、再利用可能なように、その強
度を上げ、かつ砂のような流動性を付与する、含水土壌
の改良剤、に存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける含水土壌の改良とは、軟弱または粘着性の高い含
水土壌を埋め戻し等に再利用するため、強度の向上を図
るとともに砂の様に流動性を付与し、また水中で膨潤し
ないよう固化処理することである。従って、本発明にお
ける含水土壌の改良とは、含水土壌を単に塊状固化し、
流動性が失われた状態にするものではない。

【０００８】本発明に使用するフライアッシュとは、一
般的に定義されている、微粉炭燃焼ボイラーの煙導ガス
から採取されるアッシュであるが、通常、石炭火力発電
所で発生する石炭灰が用いられる。フライアッシュの組
成は、原料の石炭により多少異なるが、構成成分とし
て、通常、ＳｉＯ₂を５０〜７０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１
０〜４０重量％、その他Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯなど
が含まれている。

【０００９】なお、フライアッシュの利用形態として、
ポルドランドセメントに通常１０〜３０重量％のフライ
アッシュを混合したフライアッシュセメントとする場合
があるが、このフライアッシュセメントも本発明のフラ
イアッシュとして使用することができる。本発明に使用
する石灰は、好ましくは、生石灰であるが消石灰を用い
ることもできる。生石灰は通常市販されているものでよ
く、また、一般の食品工業や家庭から発生した魚貝類の
骨殻、および発電所等の冷却管に付着した貝殻などを焼
いて粉砕して得た物を用いることもできる。

【００１０】本発明に使用する石コウは、好ましくは無
水石コウであるが、半水石コウを用いることもできる。
フライアッシュと、石灰および／または石コウの重量比
は、通常１：０．０１〜５０、好ましくは１：０．０５
〜２０、更に好ましくは１：０．０１〜１０である。

【００１１】本発明に使用する水溶性重合体とは、通
常、少なくとも、１００ｍｌの水に１ｇ以上溶解する重
合体であって、一般には、（メタ）アクリルアミドの単
独重合体またはその共重合体が例示される。該共重合体
としては、好ましくは親水性基としてカルボキシル基を
有するものであり、特に重合体を構成する全単量体のう
ち、カルボキシル基を有する単量体が、通常１〜８０モ
ル％、好ましくは５〜６０モル％含まれるものである。
また、カルボキシル基は、遊離酸または塩の形のどちら
で存在していてもよい。

【００１２】塩の種類としては、例えばナトリウム、カ
リウムなどのアルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシ
ウムなどのアルカリ土類金属の塩、アンモニウム塩、炭
素数１〜１８のアルキルアミン、アルカノールアミンな
どのアミン塩、およびこれら２種以上の混合物がある
が、好ましくはアルカリ金属の塩である。

【００１３】かかるカルボキシル基を有する水溶性重合
体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩を含有す
る（メタ）アクリルアミド系重合体、マレイン酸または
その塩と酢酸ビニルとの共重合体、イタコン酸またはそ
の塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体などがある
が、好ましくは（メタ）アクリル酸またはその塩を含有
する（メタ）アクリルアミド系重合体である。（メタ）
アクリル酸またはその塩を含有するアクリルアミド系重
合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メ
タ）アクリルアミドを共重合したもののほか、（メタ）
アクリルアミドを部分加水分解したものでもよい。ま
た、以上示したような単量体を組合わせて共重合したも
のでもよい。

【００１４】更に、上記の重合体には、親水性基として
スルホン酸基を含む単量体、例えばビニルスルホン酸、
アリルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸及びこれらの塩などを含めて共重合し
たものでもよい。また、水溶性を阻害しない程度の量で
あれば、オレフィン、アクリル酸エステル、ビニルエス
テルのような疎水性単量体を含んでいてもよい。

【００１５】本発明で使用される水溶性重合体の分子量
は、通常１００万以上、好ましくは５００万以上であ
る。製法は特に限定されないが、一般にラジカル重合法
であり、水または低級アルコールなどを溶媒とした溶液
重合が採用される。単量体の濃度は通常１０重量％以
上、好ましくは１５〜６０重量％である。

【００１６】重合開始剤は水溶媒で重合する場合、過硫
酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過酸化物、およ
びそれらを用いたレドックス系開始剤、Ｎ、Ｎ’−アゾ
ビス−（２−アミジノプロパン）・２塩酸塩、４、４’
−アゾビス−（４−シアノ吉草酸）−２−ナトリウムな
どの水溶性ラジカル重合開始剤が好ましい。ラジカル重
合開始剤の使用量は、共重合可能な単量体の混合物の重
量に対して通常０．００５〜５重量％、好ましくは０．
０５〜０．５重量％である。

【００１７】重合方法は、特に制限されないが、水溶液
重合を例示するならば、撹拌下重合する方法、容器中で
静置し断熱状態で重合する方法、シート状で除熱しつつ
重合する方法、油中水型エマルジョンまたは分散状態で
重合する方法が例示される。静置して重合する方法とし
ては、所定の単量体水溶液に窒素ガスを通じて酸素を除
いた後、所定温度となしラジカル重合開始剤を添加し均
一に混合後、窒素ガス気流化、所定温度に保持する方法
が例示される。重合温度は、通常１０〜１５０°Ｃの範
囲で目的の重合物の分子量に応じて選択されるが、好ま
しくは４０〜８０°Ｃである。

【００１８】かくして得られた重合体はそのまま乾燥器
で乾燥、または脱水剤で処理した後、乾燥し粉砕して試
料に供される。水溶性重合体と石灰または石コウの混合
重量比は、通常１：１〜１：５００、好ましくは１：２
〜１：２５０である。

【００１９】本発明の対象となる土壌は、通常、含水比
２０％以上の土壌である。特に本発明の改良剤の使用が
期待できるのは、含水比４０〜２００％、更には含水比
５０〜１５０％程度の含水比の高い土壌であり、具体的
には上下水道工事、道路工事、宅地造成工事など一般の
土木・建設工事にともなって発生する残土である。尚、
含水比とは、１１０°Ｃの炉乾燥によって失われる土中
水の質量の、土の炉乾燥質量に対する比を百分率で表し
た値であり、ＪＩＳＡ１２０３（含水比試験方法）によ
って測定される値である。

【００２０】土質には関東ローム層、砂礫、土砂などが
あり、通常はこれらの混合物であるが、発生現場によっ
てはコンクリート片などが混入している場合もある。含
水比は土質により異なるため、発生する現場によるとこ
ろが大きい。含水比の高いものには例えば関東ローム層
があり、通常８０〜１２０％前後の含水比を示し、粘着
性が大きいが、本発明の改良剤を使用することにより固
化および造粒されるため流動性が付与され、粘着性およ
び水中での膨潤性が無くなり、地盤支持力が向上し埋め
戻し再利用可能とすることができる。

【００２１】本発明の改良剤の添加量は、被処理土壌の
含水比により異なるため特に限定されないが、石灰およ
び／または石コウの添加量は、残土に対して０．２〜２
０重量％、好ましくは０．５〜１０重量％であり、フラ
イアッシュの添加量は、通常０．５〜５０重量％、好ま
しくは１〜３０重量％の範囲である。また、水溶性重合
体は残土に対して０．００１〜１重量％、好ましくは
０．０１〜０．５重量％である。

【００２２】本発明の改良剤の添加方法は特に限定され
ないが、好ましくは水溶性重合体およびフライアッシュ
を添加混合後に石灰および／または石コウを添加する方
法であるが、同時に添加混合またはプレミックスして使
用しても何等差しつかえない。また、土壌との混合は通
常の方法、例えばベルトコンベヤ上の含水土壌に改良剤
を散布し、混合する方法などが用いられる。フライアッ
シュ、石灰、石コウは、通常いずれも粉末のまま添加さ
れるが、水溶性重合体も粉末状で添加する方が好まし
い。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。実施例１〜３および比較例１〜９含水土壌の内で処理の困難な、含水比８０％の関東ロー
ム層を原料土として用い、改良試験を行なった。また、
フライアッシュとしては、三菱化成（株）四日市工場の
石炭火力発電設備より得られたものであり、その組成
は、ＳｉＯ₂が５９％、Ａｌ₂Ｏ₃が３０％、Ｆｅ₂Ｏ₃が
５％であった。更に、水溶性重合体として、アクリルア
ミド：アクリル酸ナトリウム＝８０：２０（モル比）の
共重合体（極限粘度［η］＝２３．２）を用いた。

【００２４】原料土を７ｋｇずつポリエチレン袋に小分
けし、改良処理を行なった。改良処理は、各袋中に水溶
性重合体粉末を７ｇずつ降り掛けながら混合した後、フ
ライアッシュを４２０ｇ（土に対して６％）、６３０ｇ
（９％）、１，４００ｇ（２０％）夫々混合し、更に２
１０ｇの生石灰の粉末を加えてかき混ぜた。更に水分が
飛ばないよう直ちに密封した。６日間密閉養生後、ＪＩ
ＳＡ１２１０（突き固めによる土の締め固め試験方法）
に従い、内径１５ｃｍのモールドに改良土を３層に分け
て、夫々４．５ｋｇのランマーで９２回突き固めて、突
き固め試験を行なった。

【００２５】次に、ＪＩＳＡ１２１１（ＣＢＲ試験方
法）に従い、浸水膨張試験の準備を行ない、４日間水槽
に浸漬して膨張量を追跡した。更に、水槽より取り出し
て水を取除き、１５分後に所定の測定を行なった後、Ｃ
ＢＲ（ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＢｅａｒｉｎｇＲａｔｉ
ｏ）試験器により荷重−貫入量曲線を求めた。貫入量
２．５ｍｍに於ける荷重（以下、貫入強度と略す）を読
み取り次の式によりＣＢＲを計算した。式中の標準荷重
はＪＩＳで定められている２．５ｍｍ貫入時の標準荷
重、１，３７０ｋｇを用いた。ＣＢＲ値は大きいほど強
度が高いことを示す。

【００２６】

【００２７】また、改良土の状態を目視観察した。以上
の試験の結果を表１に示す（表中のＦＡはフライアッシ
ュを示す）。また、同時に測定した水浸４日後の膨張量
より求めた膨張比はいずれも１％以下で良好であった。

【００２８】比較例１〜３はフライアッシュと生石灰の
み併用使用した場合、比較例４は生石灰を単独使用した
場合、比較例５、６は生石灰と水溶性重合体のみ併用使
用した場合、また、比較例７、８はフライアッシュ単独
使用した場合である。更に、比較例９は原料土の試験結
果であり、粘着性が大きく突き固め試験機に掛からなか
ったので手で突き固めたものである。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例４、５および比較例１０〜１２生石灰の代りに無水石コウの粉末を使う以外は、実施例
１と同様に処理して、試験を行なった。結果を表２に示
す。比較例１０、１１は、フライアッシュと無水石コウ
のみ併用使用した場合、比較例１２は無水石コウを単独
使用した場合、更に、比較例１３は無水石コウと水溶性
重合体のみ併用使用した場合である。なお、ここでの水
溶性重合体はポリアクリルアミドの３０モル％部分加水
分解物（極限粘土［η］＝１９．５）である。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】従来、利用困難で不法投棄の対象となっ
ていた高含水比の残土が、本発明の含水土壌の改良剤を
用いることにより、そのまま天日乾燥せずにプラントで
改良可能となり、資源としてそのまま埋め戻し等に再利
用することができるのみなあらず、現在、処理に困って
いるフライアッシュも資源として利用できる。かくして
残土の不法投棄や、埋め戻し用砂などの採取による環境
破壊を防止するとともに、フライアッシュの海面埋立て
による環境汚染も減少できるため、地域社会に貢献する
ことが大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−227899（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−139973（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−51198（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−81886（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−8250（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 17/06 C09K 17/02 C09K 17/22 C09K 17/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フライアッシュ、石灰及び／又は石
膏、並びにカルボキシル基を有する単量体を５〜６０
モル％含有する水溶性重合体から成り、含水比（ＪＩＳ
Ａ１２０３試験方法による）が４０〜２００％の建設
残土を処理して、再利用可能なように、その強度を上
げ、かつ砂のような流動性を付与する、含水土壌の改良
剤。
【請求項２】石灰が生石灰である請求項１に記載の含
水土壌の改良剤。
【請求項３】石膏が無水石膏及び／又は半水石膏であ
る請求項１又は２に記載の含水土壌の改良剤。
【請求項４】水溶性重合体の分子量が５００万以上で
ある請求項１乃至３のいずれかに記載の含水土壌の改良
剤。
【請求項５】水溶性重合体が（メタ）アクリル酸又は
その塩を含有する（メタ）アクリルアミド系重合体であ
る請求項１乃至４のいずれかに記載の含水土壌の改良
剤。
【請求項６】フライアッシュと、石灰及び／又は石膏
との重量比が、１：０．０５〜２０である請求項１ない
し５のいずれかに記載の含水土壌の改良剤。
【請求項７】水溶性重合体と、石灰及び／又は石膏と
の重量比が、１：２〜１：２５０である請求項１乃至６
のいずれかに記載の含水土壌の改良剤。
【請求項８】建設残土が含水比５０〜１５０％のもの
である請求項１乃至７のいずれかに記載の含水土壌の改
良剤。
【請求項９】建設残土に対して、石灰及び／又は石膏
を、０．２〜２０重量％、フライアッシュを０．５〜５
０重量％、及び水溶性重合体を０．００１〜１重量％の
範囲で使用する請求項１乃至８のいずれかに記載の含水
土壌の改良剤。
【請求項１０】水溶性重合体が粉末状態で添加される
請求項１乃至９のいずれかに記載の含水土壌の改良剤。
【請求項１１】建設残土が、上下水道工事、道路工事
又は宅地造成工事のいずれかで発生した建設残土である
請求項１乃至１０のいずれかに記載の含水土壌の改良
剤。
【請求項１２】建設残土が含水率８０〜１２０％の関
東ローム層である請求項１乃至１０のいずれかに記載の
含水土壌の改良剤。