JPH05339570A - 軟弱土の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は軟弱土を処理し、廃棄搬送可能な形
態にする処理方法に関する。 【構成】 軟弱土に粒径１０μ以下のカチオン性吸水性
樹脂の油中水型エマルジョンを添加し、軟弱土を流動性
のよい固粒化した土壌とする。 又、粒径１０μ以下の
カチオン性吸水性樹脂１重量部に対し最小粒径１５μ以
上の球状の吸水性樹脂を０〜３重量部の範囲で軟弱土に
加え、軟弱土を流動性のよい、固粒化した土壌とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は軟弱土を処理し、廃棄
搬送可能な形態にする軟弱土の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下のトンネル工事現場、石油井、ガス
井、地熱井その他の土木工事で発生する堀削土砂は、高
含水率の軟弱土の場合が多く、そのまま輸送するにも水
がたれたり、こぼれたりして困難な場合が多い。又埋立
て時も軟弱地盤となり危険である。

【０００３】軟弱土とは、土木、トンネル工事等に於て
排水される堀削土の高含水率排土であり、含水比は２０
〜８５重量％、特に含水比５０〜８５重量％のものが対
象となる。

【０００４】

【０００５】このような困難や危険を避けるための改質
の方法としては （１）生石灰、セメント等の無機系の素材３０〜１００
ｋｇ／ｍ³土を排土に加え、これらの水硬性を利用して
運搬性を改良する方法（例えば特開昭６１―２１６９９
４号）。

【０００６】（２）アニオン性の吸水性樹脂を１〜１０
ｋｇ／ｍ³土添加する方法（特開昭５８―２７７８０
号）。

【０００７】（３）水溶性のカチオン性高分子化合物又
は水溶性のカチオン性高分子化合物と水溶性アニオン化
合物の粉末を添加する方法（特開平１―１５８１０９）
などがある。

【０００８】しかし、上記の生石灰やセメントなどを使
用する方法には次のような問題点がある。

【０００９】改質効果が小さく、固結しない。 改質土のｐＨが強アルカリ性になり産業廃棄物扱いに
なる。 反応時間が数日にも及ぶため、処理に広大な場所を必
要とし、排土処理がとくに問題となる都市部の工事にお
いて排出現場での改良が望めない。 薬剤の使用量が多い。

【００１０】また、アニオン性の吸水性樹脂を用いる方
法には次のような問題点がある。

【００１１】改質効果が不十分であり、とくに海岸の
近くの場合、あるいは予め水ガラスなどで地盤改良を行
った場合など、塩類濃度が高い地盤では著しく効果が落
ちる。

【００１２】反応時間が前記の生石灰、セメントなど
の場合ほどではないが、やはり長く、３０分程度は必要
である。

【００１３】アニオン性の吸水性樹脂を用いた場合、
吸水して軟弱土を固くする効果はあるが、土壌全体が固
まる為、再度分散させる為に非常に大きな動力を必要と
し、運搬、その他の取扱いで実用上問題がある。

【００１４】改質土を野積みにした場合、保水力があ
るためにいつまでも乾燥しない。また、乾燥したとして
も一度降雨に会えば再度吸収し、この繰返しのため、い
つまでもジメジメしている。

【００１５】又水溶液のカチオン性高分子又は水溶性の
カチオン性高分子化学物とまた、水溶性アニオン化合物
の粉末を添加する方法は、

【００１６】水溶性ポリマーの為吸水能力が十分でな
く、多くの添加量が必要であり経済的でない。 全体を固結させる為、運搬その他処理土の取扱いに困
るという問題がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するもので、少量の添加量で短時間で遊離水を減少
させ、又、搬送、埋立てをしやすくする為に、軟弱土を
取扱いやすい状態で、固結する方法を提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明は軟弱土に粒径
１０μ以下のカチオン性吸水性樹脂を添加する事によ
り、少量の添加量で、軟弱土を短時間で遊離水を減少さ
せ、しかも全体を固化する事なく、顆粒状のパサパサし
た土に改質でき、流動性がよく、しかも押し固めること
により所定の強度以上の処理土に改質できる軟弱土の処
理方法である。

【００１９】軟弱土の処理にあたり、最小粒径１５μ以
上の球状の吸水性樹脂ではアニオン性吸水樹脂でもカチ
オン性吸水性樹脂でも、全体が固結し、これを再分散さ
せるには非常に大きな撹拌動力と時間を必要とし、取扱
いが困難である。

【００２０】又、１０μ以下のアニオン性吸水性樹脂で
は全体が固結し、取扱いが困難であり、撹拌出来なくな
る。

【００２１】それに対し粒径１０μ以下好ましくは３μ
以下のカチオン性吸水性樹脂を添加した場合、軟弱土は
全体が固結することなく、顆粒状のパサパサな状態にな
り、他のポリマーに比べ低添加量で、強度がある上に、
流動性があり非常に取扱いやすい。又、これを圧縮する
事により、所定以上の強度はもった改質土にできる。

【００２２】このため、本発明では粒径１０μ以下のカ
チオン性吸水性樹脂を添加する。

【００２３】粒径１０μｍ以下のカチオン性吸水性樹脂
を得る方法としては、製法として、公知の水溶液ゲル重
合又は懸濁重合で得た物を粉砕して粉体を得る方法（特
公平４―２０００６など）、又は、油中水型エマルショ
ン重合により最初から１０μ以下、好ましくは３μ以下
の粒径のエマルジョン重合体を得る方法（特開昭６３―
２３２８８８号）、又はこれをメタノール、アセトン等
の有機溶媒で析出させた方法があるが、油中水型エマル
ション重合体をそのまま添加するのが、最も望ましい。

【００２４】これは連続相に油を含む為、土壌と均一に
混和されやすく、混合効果がよい為、短い時間で均一に
反応し、流動性のよい、強度の高い処理土が得られるた
めである。

【００２５】１０μ以下のカチオン性吸水性樹脂が効果
を発揮するメカニズムについては明確ではないが、次の
ように考えられる。

【００２６】軟弱土では、礫や砂ではあまり関係なく、
シルト分（５０μ以下）や粘度分（１０μ以下）の量と
含水比が、大きな因子となる。

【００２７】最小粒径１５μ以上の球状吸水性樹脂は、
平均５０〜６０μ、最大２００μ〜４００μ程度であ
り、あまり上記のシルト、粘土分とは直接に反応するの
ではなく、むしろ軟弱土中の水分を吸収する事により、
軟弱土を固結するものと考えられる。

【００２８】それに対し粒径１０μ以下、好ましくは３
μ以下の吸水性樹脂は、粘土分と同程度の粒径であり、
シルト分、粘土分とミクロに反応出来ると考えられる。

【００２９】通常土壌粒子はマイナスに帯電すると考え
られており、カチオン性吸水性樹脂ではプラスに帯電し
た吸水性樹脂とマイナスの土壌粒子がクーロン引力によ
り凝集反応を起し、吸水することにより顆粒状のパサパ
サした、流動性のよい、固結体が得られるものと考えら
れる。

【００３０】又、大粒径の吸水性樹脂を併用する事によ
り、遊離水を減少させ、膨潤した大粒径の吸水性球状樹
脂がベアリングの様になり流動性向上効果を期待出来
る。

【００３１】従って、微細粒径のカチオン性吸水性樹脂
による顆粒状にする効果を失わない範囲で、最小粒径１
５μ以上、好ましくは２０μ〜２００μの粒径の吸水性
樹脂を加える事は処理土の強度及び流動性を更に高める
上で効果がある。この吸水性樹脂は、アニオン性でもカ
チオン性のものでもよい。

【００３２】大粒径の吸水性樹脂の併用量は軟弱土の含
水率によっても異なるが、カチオン性吸水性重合体ポリ
マーの最大３倍量を超えると効果が減少する。

【００３３】吸水性樹脂の添加方法としては、先ずバッ
チ方法として、軟弱土を撹拌しながら１０μ以下のカチ
オン性の吸水性樹脂を添加して、一時固まり、更に撹拌
を続け顆粒状になり、撹拌状態がよくなるまで撹拌す
る。

【００３４】樹脂は一時に添加してもよいが、少量づつ
わけて添加する方が望ましい。大粒径の吸水性樹脂を併
用する場合、ａ）１０μ以下のカチオン性吸水性樹脂を
添加してから、大粒径の吸水性樹脂を添加する方法と、
ｂ）撹拌しながら同時に添加する方法と、ｃ）事前に混
合しておいたものを添加する方法がある。

【００３５】添加量は軟弱土の含水率、土質にもよる
が、軟弱土１ｍ³当り全吸水性樹脂の純分で０．１〜１
０ｋｇ程度で充分である。

【００３６】連続方法としては、連続的に軟弱土を処理
する場合、入口で撹拌しながら必要量の樹脂を連続的に
添加する。

【００３７】樹脂の添加方法及び量はバッチ法と同じで
ある。

【００３８】参考例 （１）１０μ以下の、カチオン性吸水性樹脂の製造例
（特開昭６３―２３２８８８のもの）を次に示す。

【００３９】ジメチルアミノエチルメタアクリレートの
塩化メチル４級化物３０９．６ｇ、およびメチレンビス
アクリルアミド０．０９ｇに水２８７ｇを加えて溶解し
たものをＨＬＢ ４．２のノニオン系界面活性剤存在
下、パラフィン油２２４．５ｇ中にホモジナイザーにて
乳化させた。

【００４０】雰囲気をＮ ₂ガスにて脱気しながら、重合
温度４０℃にて水溶性アゾ触媒を徐々に滴加し、重合さ
せた。

【００４１】重合終了後、ＨＬＢ１２．３のノニオン界
面活性剤を添加し、安定なエマルジョンを得た。エマル
ジョン粒子径は約５μであった。得られた樹脂をポリマ
ーＡとする。カチオン重合体の濃度は３５ｗｔ％であっ
た。

【００４２】（２）使用モノマーをジメチルアミノエチ
ルメタアクリレートのベンジルクロリド４級化物９２．
９ｇ、アクリルアマイド２１６．７ｇ、メチレンビスア
クリルアミド０．０８ｇに変更した以外は例１と同じ方
法で重合し、安定なエマルションを得た。

【００４３】粒径は２．３μであった。得られた樹脂を
ポリマーＢとする。ポリマーＢの濃度は例１と同じく３
５ｗｔ％である。

【００４４】（３）最小粒径１５μ以上のアニオン性吸
水性高分子ビーズとして高吸水性高分子物質が酢酸ビニ
ル―アクリル酸メチル共重合体のケン化物（モル比６０
／４０）（住友化学工業株式会社製 スミ化ゲルＳ―５
０記載）で粒径を５０μ〜１００μとなるよう篩でふる
ったもの（アニオン性ポリマービーズＣ）を使用した。

【００４５】（４）１５μ以上のカチオン性吸水性高分
子ビーズの製造例撹拌機、温度計、還流冷却器、窒素導
入管を備えた５００ｍｌの五つ口のセパラブルフラスコ
に、シクロヘキサン２００ｇを仕込み、エチルセルロー
ス（ハーキュリーズ社製Ｔ―１００）を１ｇを加え６０
℃に加温して溶解させ窒素ガスを通して脱酸素した。

【００４６】ジメチルアミノエチルメタアクリレートの
メチルクロリド４級化物の８０％水溶液１００ｇに、
Ｎ’，Ｎ―メチレンビスアクリルアミドの１％水溶液を
０．２ｃｃと２，２’―アゾビス（２―アミジノプロパ
ン）塩酸塩の１０％水溶液を１．６ｇ加えたものを滴下
ロトに仕込み、窒素ガスを通して酸素を除いた。

【００４７】これを撹拌下シクロヘキサン中に徐々に滴
下し、重合を行った。

【００４８】６０℃で３時間重合した後、還流冷却器を
共沸水分離器に替え、フラスコ中で撹拌下、外温８０〜
９０℃の湯浴にて共沸脱水を行った。

【００４９】充分、脱水後、ポリマー粒子を濾別し、シ
クロヘキサンを乾燥により除くと、ビーズ状の吸液樹脂
を得ることができた。

【００５０】粒径は２６μ〜１３０μで平均７１μであ
った。カチオン性ポリマービーズＤとする。

【００５１】（５）粒径１０μ以下のカチオン性吸水性
樹脂に加えて、最小粒径１５μ以上の球状の吸水性樹脂
の混合物の製造例

【００５２】（１）で得られたポリマーＡに対し、アニ
オン性ポリマービーズＣを重合体純分重量比で１：１．
５になるように混合する。安定な流動性流体が得られ
た。ポリマーＥとする。

【００５３】

【実施例１】粘土分５０ｗｔ％、シルト分３０ｗｔ％、
細砂２０ｗｔ％、 含水比４０ｗｔ％、比重１．２５の
軟弱土を用いた。

【００５４】この軟弱土５２５ｇを３００ｃｃのポリエ
チレン製のビーカーに採り、薬剤を、所定量添加し、３
〜１０分間スパテールで撹拌した。

【００５５】固結が終了した時点でそれまでに要した時
間を記録し、また固結が終了しない場合は１０分間で打
ち切りとした。

【００５６】実験台上にビーカー中の改質土をスパテー
ルでかき出して状態を観察した。

【００５７】又、改質土の広がった面積の径と高さを測
定した。又、ビーカーで撹拌後、改質土をスパテールで
押しかため、これに直径３ｃｍφの円筒を５ｍｍ／ｍｉ
ｎの速度で貫入し、荷重測定器（インストロン）でその
荷重を測定し、圧縮強度（ｋｇｆ・／ｃｍ²）を測定し
た。

【００５８】

【実施例２】粘土分１０ｗｔ％、シルト分１０ｗｔ％、
細砂２０ｗｔ％、粗砂３０ｗｔ％、小砂利２０ｗｔ％、
含水比６０％、比重１．８２の軟弱土を用いた。

【００５９】試験法は実施例１と同じである。

【００６０】試験結果を第１表と第２表に示した。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】

【表３】

【００６４】

【発明の効果】この発明により混合槽での反応時間・動
力が大巾に減少出来ると同時に、処理土の取扱いが簡単
になった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟弱土に粒径１０μ以下のカチオン性吸
   水性樹脂を添加する事により、前記軟弱土中の自由水を
   吸水するとともに、軟弱土の粘着性を失わせ、流動性の
   よい、固粒化した土壌を得る事を特徴とする軟弱土の処
   理方法。
2. 【請求項２】 カチオン性吸水性樹脂が、粒径１０μ以
   下の油中水型エマルションである特許請求範囲第１項記
   載の軟弱土の処理方法。
3. 【請求項３】 軟弱土に粒径１０μ以下のカチオン性吸
   水性樹脂と最小粒径１５μ以上の球状の吸水性樹脂を高
   分子化合物純分の重量比が１：０から１：３の範囲で加
   えることにより、前記軟弱土中の自由水を吸水するとと
   もに、軟弱土の粘着性を失わせ、流動性のよい、固粒化
   した土壌を得る事を特徴とする軟弱土の処理方法。