JPH04146320A - 土質安定化方法およびそれに使用する薬剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、陸上から土粒子、特に赤土、粘土等の約０．
１ｍｍ以下の微小な土粒子（以下、単に「土粒子」と称
することがある。）が、雨水で泥漿化して流出し、水質
を汚濁するのを防止するためにの土質安定化方法および
それに使用する薬剤に関する。特にゴルフ場・宅地開発
・山林・農地開発など、広範囲な地域を造成する工事現
場・耕作現場において、好適な土質安定化方法及びそれ
に使用する薬剤に関する。

本明細書で、「泥漿」とは、微小な土粒子群が水を含ん
で流動状態にあるものいう。また、配合単位を示す、「
％」、「部」は、特にことわらない限り、重量単位であ
る。

〈従来の技術〉 雨水により、赤土、粘土等の微小な土粒子は泥漿となっ
て河川・湖沼・海洋（以下「河川等」という、）へ流入
する。そして、この泥漿の河川等への流入、水質汚濁の
一因となり、河川等の生物の生息環境を害し望ましくな
い。

特に、海水は泥漿の沈降を促進する硬化作用に有するた
め、海に流入した泥漿は沿岸付近で沈降、堆積して拡散
せず、海水の流動による自然浄化を阻害して望ましくな
い。

これらの解決方法としては、砂防ダム、沈殿池、濾過装
置等の機械的手段で、流水から土粒子を排除する方法が
公知である。

さらに、セメント・モルタル・アスファルト・プラスチ
ック等の材料で土壌表面を被覆するとい方法も公知であ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前者の場合、土粒子の泥漿化（泥漿化）自体を
防止するものではないので、土粒子の流出量が増すと、
濾過装置を詰まらせたり、あるいは、流水量が増大する
と、砂防ダム、沈殿池から泥漿が溢れ出し、余り効果が
ない、また、後者の被覆材料で土壌表面を被覆する方法
は、山林、農地等には適用できないから、用途が限定さ
れる。

本発明は、上記にかんがみて、泥漿の発生自体を抑制で
きるとともに、適用場所も限定されない土質の安定化方
法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意開発に努
力した結果、下記構成の土質の安定化方法およびそれに
使用する薬剤に想到した。

請求項１に記載の発明は、土壌中の土粒子が、雨水によ
り泥漿化して流出するのを防止する土質の安定化方法で
あって、液状水ガラスの溶液を、土壌に分散・吸収させ
て、前記液状水ガラスの解膠作用により、土壌の水はけ
性を増大させるとともに、前記水ガラスのゲル化により
、前記土粒子を凝集固化させることを特徴とする 請求項２に記載の発明は、請求項１記載の土質安定化方
法に使用する薬剤であって、液状水ガラスを有効成分と
する第一処理液と、液状水ガラスにゲル化させるゲル化
剤を有効成分とする第二処理液とからなることを特徴と
する 請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の薬剤であっ
て、第二処理液におけるゲル化剤の分散媒が海水である
ことを特徴とする。

〈手段の詳細な説明〉 Ａ８本発明の土質安定化方法に使用する薬剤は、下記第
一処理液と第二処理液とからなる。

（１）第一処理液：液状水ガラスを有効成分とするもの
である。

ここで液状水ガラスとは、アルカリ珪酸塩、又は、それ
と珪酸の混合物の濃厚水溶液である。ここでアルカリと
しては、ナトリウムが価格、物性上の見地から望ましい
が、カリウム、リチウムでもよい、また、これらを任意
の割合で混合使用してもよい。

具体的には市販されている１号・２号・３号水ガラス（
珪酸ナトリウム）を使用できる。そして、これらの液状
水ガラスは、通常、水で希釈して使用する。

この第一処理液には、下記の如く、種々の改質剤を添加
して使用する。

■粘性調整のために、例えば、炭酸ナトリウムを添加し
て、液状水ガラスの粘性を減少させ、逆に、食塩を添加
して液状水ガラスの粘性を増加させる。

■ゲル化物の耐水性改善するために、塩基性物質（酸化
マグネシュウム、酸化亜鉛、水酸化鉄、重晶石等）を混
合したり、大理石粉、石灰石粉、等を混合したりできる
（「水ガラス」ヘルマン・マイヤー著：奥田進　訳、コ
ロナ社発行：昭和２５年初版、第４８−　１０６頁、参
照）。

■液状水ガラスを土壌中に保持するため、及び、そのゲ
ル化物の耐水性を向上させるために、高分子化合物分散
液を混合できる。高分子化合物分散液は液状水ガラスの
溶液と混合して、分離しないものであればよいが、乾燥
して、耐水性の皮膜を造膜する性質を持つものが望まし
い、この高分子化合物分散液の具体例としては、「アク
ロナールＳ−４００Ｊ　　（アクリル系樹脂エマルショ
ン）の商品名で、三菱油化パーティシュ■から、製造販
売されているものを挙げることができる。

（２）第一処理液の主成分である液状水ガラスの作用は
、下記の如くであると推定される。

■液状水ガラスは、土粒子の泥漿に混合すると、泥漿に
いわゆる解膠な生じさせ、泥漿の水分を排出させる作用
を増大させる。このことは、陶磁器を流し込みで製造す
る場合、液状水ガラス溶液を混合した粘土泥漿を石膏型
に流し込むと、直ちに水分が石膏型の外へ排出されて、
硬い粘土層を形成できるので、陶磁器工業の分野で応用
されている。

そこで、土壌に液状水ガラス成分を吸収させておくと、
水分を透過性能（水はけ性）が向上し、土壌表面に雨水
が溜り水とならず、水はけが良好になり、土壌表面での
流水現象の発生を低減させることができ、ひいては、土
粒子の泥漿化しての流出を防止できる。

■液状水ガラスは大気中に放置すると、空気中の炭酸ガ
スと反応してゲル化する。このとき、酸性炭酸塩（炭酸
水素ナトリウム）の溶液を適量混合して、炭酸を供給し
てゲル化を促進するために混合できる。

液状水ガラスの酸類等のゲル化剤を作用させると、直ち
にゲル化して、耐水性の固化物を生成する。

そこで、液状水ガラスを土壌へ吸収させたあとに、この
ゲル化剤を土壌表面へ散布して吸収させると、土粒子を
包含した水難溶性のゲル化物が短時間で形成され、液状
水ガラスは流水で流出しない。

炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、苛性ソーダ、を
混合した液状水ガラスは、酸化鉄、カルシウム塩、マグ
ネシュウム塩、等土壌中の金属塩と結合して土粒子の凝
集固化を促進させる。これらの物質は、共用でき、液状
水ガラスと混合できる。

（３）第二処理液：液状水ガラスをゲル化するためのゲ
ル化剤を有効成分とするものである。

ここで、ゲル化剤は、液状水ガラスから珪酸を分離して
、水難溶性ゲル化物を生成できるものであれば、特に限
定されない。

上記ゲル化剤には、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸、弗酸、酢
酸、等の酸類の他に、アルミニウム塩類、燐酸塩類、弗
化物、フェノール類、アミン酸、エステル酸、等を挙げ
ることができる。特に、塩酸が、価格、作用の点で望ま
しい。

なお、第二処理液におけるゲル化剤の分散媒として、海
水を使用できる。海水を液状水ガラスに混合すると、直
ちに半透明の沈殿物を生じて、白色半透明の細かい沈殿
物を生成して、分離するから、本発明には使用できない
、しかし、塩酸等の酸類な海水に適量混合して調製する
と、液状水ガラスは緩慢な速度でゲル化して良好なゲル
化物を生成することを本発明者らは見出した。

８１次に上記薬剤を用いて、土粒子が雨水により泥漿化
して河川等に流出するのを防止する土質安定化方法を説
明する。

（１）第一処理液の土壌表面への散布：前記第一処理液
を土壌表面に散布して混合する、すると、微小な土粒子
間を充填するように浸透して、水ガラスの成分の一部は
、土粒子の解膠剤として作用して、土壌の水はけを良好
にする。大部分の水ガラス成分は、徐々に空気中の炭酸
ガスを吸収して、ゲル化し、土粒子を凝集固化させるこ
こで、第一処理液中の各添加成分の作用は、下記の如く
である。

■酸性炭酸塩、塩基性物質は、水ガラスのゲル化を促進
する。

■高分子化合物は、耐水性の皮膜を形成するので、薬剤
の急激な乾燥を防止し、土壌表面の微小な土粒子を固着
して泥漿化を防止し、さらに、雨水による薬剤の流失を
防止する。

なお、水ガラスと混合できない高分子化合物分散液は第
一処理液で土壌処理した後に、個別に吸収させて作用さ
せることもできる。

また、第一処理液を土壌に分散・吸収させた後は、自然
放置をすれば、空気と接触する部分から、水ガラスがゲ
ル化し、やがて水難溶性のゲル化物質によって、土粒子
は凝集固化される。

しかし、第一処理液を散布して、水ガラスの自然ゲル化
に委ねていたのでは、ゲル化速度は、緩慢であるから、
施工直後、速やかに、ゲル化させる必要がある場合には
、第一処理液を施工した直後に、下記第二処理液の散布
を行ない、水ガラスのゲル化を促進させる。

なお、土壌が赤土の場合、上記第一処理液を散布する前
に、稀薄な塩酸溶液を予め散布しておいて、第一処理液
（液状水ガラス）を過剰に散布してもよい。このとき、
赤土中の酸化鉄が、液状水ガラスと良く硬化反応する。

（２）第二処理液の土壌表面への散布：第一処理液を土
壌に吸収させたあと、上記の第二処理液を、土壌表面に
散布して吸収させる。すると、第二処理液は、第一処理
液に接触した部分から、ゲル化する。この現象は、いわ
ゆる、外観では、連鎖的に生じる如く観察できる。

このように、ゲル化は、土壌の表面層に吸収されている
第一処理液に迅速に生じ、土壌深部に浸透している第一
処理液までをゲル化させない。第二処理液でゲル化され
ずに、土壌深部に残留した第一処理液は緩慢なゲル化を
しながら、アルカリ性を保ち、解膠剤として土壌に作用
し、土壌の水はけ性を良好に保ちつつ、やがて、ゲル化
して微小な土粒子を凝集固化させる。高分子化合物の皮
膜は、解膠剤流失を防止する作用を向上させる。

第二処理液で、生成したゲル化物は、微小な土粒子を凝
集固化させるから、大きな寸法、重さを持つ土粒子を形
成し、雨水により流失しない。高分子化合物の皮膜は、
微小な土粒子を凝集固化させる作用を増大させる。

得られる土粒子の固化物は、液状水ガラスの成分濃度に
比例して強靭となるので、必要に応じて濃度を調整する
。

第二処理液を土壌に吸収させる方法は、限定的ではない
が、土壌の表面へ直接散布するだけで良い。土壌と混合
する操作を行いながら、散布を行なえば、第二処理液は
、ゲル化を迅速に進行させる性質があるために、土壌表
面は顆粒状の粒子（土粒子とゲル化物の混合物）が得ら
れる。

第二処理液は、第一処理液を施工してから、その薬剤溶
液が完全に乾燥してしまう前に散布し、作用させる。こ
れらの薬剤の、濃度、散布量は、土壌の条件に合わせ、
任意に選択できる。

〈発明の作用・効果〉 このように、本発明は、液状水ガラスを土壌に作用させ
て、その成分の一部な解膠剤として、土壌水分の排出作
用効果の向上に利用しながら、やがて、土壌深層まで、
離溶性ゲル化物を形成させ、微小な土粒子を、そのゲル
化物で包含し、凝集固化させてしまうことで、雨水によ
り泥漿化して河川等に流出するのを抑止できる。

く試験例〉 次に、本発明の効果を確認するために、行なった試験例
について以下に説明する。

予め調製しておいた第１表に示す配合処方の第一処理液
、及び、第二処理液を用いて、第２表に示す組合せで、
土粒子からなる赤土に作用させて、土粒子を包含した凝
集固化物（ゲル化物）の水はけ性及び耐水性について試
験をした。

（１）水はけ性試験： 本発明の方法で解膠作用を付与した、赤土土壌の透水性
を調べるために、次のような、装置をつくり、その透水
速度を測定した。

直径１５０ｍｍ長さ４００ｍｍのプラスチック製の筒の
底部に、筒に注いだ溶液が通過するように、金網と濾過
紙を取付けた。濾過紙の下側に、目盛りの付いたビーカ
ーを置き、濾過紙を通過した液を貯めることができるよ
うにした。

次に、４００ｇの赤土（水分１７．４％）を筒の中に入
れて、表面を平滑にならした。さらに、同じ赤土８００
ｇと第−処理罪の溶液３２０ｇを混合して筒の中へ流し
込んだ、第二処理液を作用させる供試体については、２
０分後に、第二処理液の溶液を１００ｇ筒の中へ注入し
、赤土の表面に均一に行きわたるようにした。

上記の方法で作成した試験体をに３日間、自然放置して
から、水道水を１０００ｃｃ筒へ注ぎ、この水を底部の
濾過紙を通過さに、適下させて、ビーカーに溜め、１０
０．ｃｃの目盛りに到達する迄の時間（秒）を測定した
。

なお、処理液で処理されない赤土の透水速度と比較する
ために、上記と同じようにして、４００ｇの赤土（水分
１７．４％）を筒の中に入れて、平面を平滑に均し、さ
らに、同じ赤土８００ｇと水道水３２０ｇを混合して筒
の中へ流し込んで、３日間放置、養生した供試体を作成
して、同一条件で水道水を注ぎ、この水を底部の濾過紙
を通過させ、滴下させて、ビーカーに溜め、　５０ｃｃ
の目盛りに到達する迄の時間を測定して、比較した。

測定結果を示す第３表から、本発明の処理剤で処理し”
た試験体は、無処理の試験体であるげ）に比して、いず
れも良好な水はけ性を示すことが分る。

（２）耐水性試験： 本発明の方法を施した赤土土壌の耐水性を調べるために
、次のような試験を行なった。

８００ｇの赤土（水分１７．４％）と第一処理液の溶液
４００ｇを混合して、５０Ｘ　５０Ｘ　１０ｍｍの寸法
の１試験体を成形した。第二処理液を作用させる試験体
については、６０分後に、第二処理液の溶液に、枠ごと
　１５分間浸漬してから、放置養生して、１ケ月、６ケ
月、１年、を経時させた後に水中に３日間浸漬してから
、試験体を取出して、その減量を測定した。

測定結果を示す第４表から、本発明の方法で処理した試
験体は、いずれも、充分な耐水強度を有することが分る
。なお、無処理の試験体（ア）は、水中に浸漬すると、
崩壊して沈殿した土粒子となってしまったので、測定操
作を除外した。

〈実施例〉 次に、現場で行なった土質安定化方法の実施例について
説明をする。

（１）緩やかな傾斜地の、表面が乾燥した、赤土の土壌
４ｎｆを、約３０ｃｍの深さで耕しながら、第一処理液
（液状水ガラス３０％、水道水７０％）を混合させなが
ら、散布（散布量８０β／ゴ）し、土壌に吸収させた。

その後、１８日間自然放置してから、下記仕様の散水装
置を使用して土壌表面へ２０分間散水して、赤土の微小
な粒子の流出を肉眼で確認した。

その結果、隣接する、無処理の赤土土壌では、約９分後
に微小な粒子が、流出し始めたが、第一処理液で処理し
た土壌では、土粒子の流出は認められなかった。処理を
施した土壌の表面の土粒子は、顆粒状に固化されており
、散水時の水はけは、良好であった。

使用した散水装置は、原動機付き送水ポンプ（吐出圧力
９．２Ｋｇ／　Ｃｍ”　、吐出量４２ｆ＆７分）に、ゴ
ムホースを接続し、その先端部に、回転式スプリンクラ
−のノズルを取付けて、当該土壌へ、水を散水できるよ
うに工夫して使用した。

（２）赤土の土壌２ｄへ、上記実施例（１）　と同様の
方法で、同一の第一処理液を吸収させた後、直ちに、高
分子化合物分散液（アクロナールＳ−４００１０％水希
釈液）を、その表面に散布（散布量３．０１２７ｄ）し
た、これを１８日間自然放置してから、上記試験方法と
同じ散水装置を用いて、微小な土粒子の流出現象の有無
を確認したが、その現象は発生しなかった。さらに、高
分子化合物によって、土粒子と薬剤が良好に保持されて
いるのを、確認するために、処理を施した土壌へ、２．
Ｏｍ離れた距離から、吐出圧カフ、　０Ｋｇ／　ｃｍ”
の水圧を加えた水を、毎分１４．７１２づつ、噴射させ
、衝突させた時、６分１９秒の間は土粒子を流出せずに
、水圧に耐えた。隣接する無処理の赤土土壌へ、同様の
方法で水圧を加えた水を衝突させた時、２１秒後に、土
粒子が流出し始めた。

（３）第１表に示した、第一処理液（配合Ｎ０８９）と
、第二処理液（Ｎｏ、Ａ）を使用して、赤土の土壌４ｒ
ｒｒの土壌表面に、最初、第一処理液を吸収させ（散布
量、１９．８４／ｎｆ）　、続いて、第二処理液を散布
（散布量、３．Ｏｆ２／ゴ）した後、３日目に、上記実
施例（２）と同様の方法で加圧した水を、当該土壌の同
一場所へ衝突させたところ、１１分間の間は土粒子を流
出せずに、水圧に耐えた。

隣接する無処理の赤土土壌へ、同様の方法で水圧を加え
た水を衝突させた時、１９秒後に、土粒子が流出し始め
た。

なお、３２日後に、再び、同様の試験を実施したところ
、処理をした部分の土壌は、２０分間、水圧に耐えて、
土粒子を流出しなかった。

（４）第一処理液１００βに、珊瑚粉２５にｇを混合し
て、調製した懸濁液と、第二処理液を使用して、赤土の
土壌４ｒｒＰの土壌へ、最初に、第一処理液と珊瑚粉の
懸濁液を混合し、吸収させ（散布量、１１４．２にｇ／
ｍ”）、続いて、第二処理液を散布（散布量、５．ＯＩ
２／ゴ）した後、３日目に、前記実施例（２）と同様の
方法で加圧した水を、当該土壌の同一場所へ衝突させた
ところ、２８分間の間は土粒子を流出させずに、水圧に
耐えた。隣接する無処理の赤土土壌へ、同様の方法で水
圧を加えた水を衝突させた時、１９秒後に、土粒子が流
出し始めた。

なお、３２日後に、再び、同様の試験を実施したところ
、処理をした部分の土壌は、３５分間、水圧に耐えて、
土粒子を流出しなかった。

（５）第１表に示した、第一処理液（配合Ｎｏ、　９）
と、海水を用いて調製した第二処理液（Ｎｏ、　Ｂ）を
使用して、赤土の土壌４ゴの土壌表面に、最初、第一処
理液を吸収させ〔散布量、２１．５２／ゴ）、続いて、
第二処理液を散布（散布量、３．ＯＩ２／コ）シた後、
３日目に、前記実施例（２）と同様の方法で加圧した水
を、当該土壌の同一場所へ衝突させたところ、１０分間
の間は土粒子を流出せずに、水圧に耐えた。隣接する無
処理の赤土土壌へ、同様の方法で水圧を加えた水を衝突
させた時、１９秒後に、土粒子が流出し始めた。

なお、３２日後に、再び、同様の試験を実施したところ
、処理をした部分の土壌は、２２分間、水圧に耐えて、
土粒子を流出しなかった。

〈第１表〉 く第２表〉 ＊試験体（ア）は、薬剤にて、無処理の赤土である。

く第３表〉 く第４表〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、土壌中の微小な土粒子（以下、単に［土粒子］とい
   う。）が、雨水により、泥漿化して流出するのを防止す
   る土質の安定化方法であつて、液状水ガラスの溶液を、
   土壌に分散・吸収させて、前記液状水ガラスの解膠作用
   により、土壌の水はけ性を増大させるとともに、前記水
   ガラスのゲル化により、前記土粒子を凝集固化させるこ
   とを特徴とする土質安定化方法。 ２、請求項１記載の土質安定化方法に使用する薬剤であ
   つて、 液状水ガラスを有効成分とする第１処理液、及び、前記
   液状水ガラスをゲル化するためのゲル化剤を有効成分と
   する第二処理液とからなる、ことを特徴とする土質安定
   化方法に使用する薬剤。 ３、第二処理液におけるゲル化剤の分散媒が海水である
   ことを特徴とする請求項２記載の土質安定化方法に使用
   する薬剤。