JPH06145664A - 含水土壌の固化剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で含水土壌を固化させ、固化後も長期
に安定な固化状態を維持すると共に、低粘性でポンプ輸
送が可能であり、粉塵の発生がなく低公害かつ安全性の
高い含水土壌の固化剤を得ること。 【構成】 重合度１５００以下の不飽和カルボン酸
（共）重合体および／またはその一価塩、水溶性高分子
化合物および水からなる含水土壌の固化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含水土壌の固化剤に関
する。さらに詳しくは液状を呈し、一般の流体輸送ポン
プなどにより簡便に取り扱いが可能な含水土壌の固化剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木工事に際して発生する含水土壌は流
動性に富み、通常のトラックやダンプなどによる搬出作
業を困難なものにしている。従来、この含水土壌を固
化、安定化させ、搬出作業を容易にするための固化剤と
しては、（メタ）アクリルアミド（共）重合体などの水
溶液状態で高い増粘性を有する水溶性高分子化合物と石
コウの混合物（本出願人の出願に係る特公平３−２４７
８号公報）または水溶性高分子化合物水溶性多価金属化
合物の混合物からなる含水土壌の固化剤（特開昭６３−
４４０９７号公報）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】土木工事は工期の制約
のもとで作業を進めることが必然であるため、工事現場
から排出される含水土壌の固化を極力短時間で行いたい
という要求が強い。また建造物、道路などが過密化して
いる都市部の土木工事現場においては含水土壌の固化処
理に要する用地に対する制約が厳しいため、広い用地の
確保が困難となり、固化処理機械など設備の一層の簡素
化、小型化が求められている。更に固化処理設備に関し
ては、特に固化剤の添加装置における固化剤の定量性を
良くし、固化処理を効率的に行うこと、および粉塵の飛
散などによる周囲の環境汚染がないことなどへの要求が
強くなってきている。しかしながら従来の固化剤は粉末
状のものが殆どであり、これらの要求に対応できないた
め、固化剤の液状化が強くのぞまれている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは高含水土壌
を速やかに固化させ即時搬出を可能ならしめ、且つ、固
化後も長期に渡り固化性状を維持することができるだけ
ではなく、定量性に優れ、固化処理設備の簡素化、小型
化に寄与できる低粘度の液状であり、一般の流体輸送ポ
ンプにより簡便に供給、添加が可能な固化剤を得るべく
鋭意検討した結果、本発明に到達した。

【０００５】すなわち本発明は重合度１５００以下の不
飽和カルボン酸（共）重合体および／またはその一価塩
（Ａ）、２５℃における１％水溶液の粘度が５ポイズ以
上である水溶性高分子化合物（Ｂ）および水（Ｃ）から
なる含水土壌の固化剤である。

【０００６】本発明において重合度１５００以下の不飽
和カルボン酸（共）重合体および／またはその一価塩
（Ａ）としては例えば、不飽和カルボン酸（アクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和モノカルボ
ン酸；フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和
ジカルボン酸など）およびその無水物（無水マレイン酸
など）の（共）重合体および／またはその一価塩が挙げ
られるが、特にアクリル酸およびメタクリル酸（共）重
合体および／またはその一価塩が好ましい。一価塩を形
成する塩基としては、アルカリ金属塩（ナトリウム塩、
カリウム塩など）、アンモニウム塩およびアミン塩〔モ
ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、アルキル（Ｃ1〜Ｃ4）アミン塩など〕が挙
げられる。これらのうち好ましいものはナトリウム塩お
よびカリウム塩である。中和度は（共）重合体のカルボ
キシル基に対し、通常３０〜１００モル％、好ましくは
５０〜１００モル％である。

【０００７】（Ａ）が一価塩の場合は（共）重合してか
ら一価塩にしてもよく、単量体の一価塩を（共）重合し
てもよい。

【０００８】（Ａ）の重合度は、通常１５００以下、好
ましくは５０〜７００である。重合度が１５００を超え
ると系の粘性が増大し、水溶性高分子化合物粉末の分散
性が悪化すると共にポンプ圧送が困難となる。

【０００９】（Ａ）には上記単量体と共に必要により、
他の親水性単量体｛例えばスルホン酸基含有単量体〔ビ
ニルスルホン酸、アリールスルホン酸、ビニルトルエン
スルホン酸、スチレンスルホン酸、２-アクリルアミド-
２-メチルプロパンスルホン酸およびその一価塩な
ど〕、ヒドロキシル基含有単量体〔アリルアルコール、
ヒドロキシエチル（メタ）アリレートなど〕、アミド基
含有単量体〔（メタ）アクリルアミド、Ｎ-メチル（メ
タ）アクリルアミド、Ｎ-ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリルアミド、Ｎ-ビニルピロリドンなど〕、アミノ基
含有単量体〔ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレー
ト、モルホリノエチル（メタ）アクリレート、ジメチル
アミノエチルフマレート、２-ビニルピリジン、４-ビニ
ルピリジン、Ｎ-ビニルピリジン、Ｎ-ビニルイミダゾリ
ンなど〕、四級アンモニウム塩含有単量体〔Ｎ，Ｎ，Ｎ
-トリメチル-Ｎ-アクリロイルオキシエチルアンモニウ
ムクロライドなど〕｝および弱親水性単量体［例えばニ
トリル基含有単量体、アルカン酸ビニルエステル類、ビ
ニルエーテル類など］から選ばれる少なくとも１種が共
重合されていてもよい。これらのうち特に好ましいもの
はスルホン酸基含有単量体である。

【００１０】他の親水性単量体の量は、全単量体の重量
に基づいて通常４０重量％以下、好ましくは２０重量％
以下である。また、弱親水性単量体の量は、全単量体の
重量に基づいて通常１５重量％以下、好ましくは５重量
％以下である。

【００１１】本発明において、２５℃における水溶液の
粘度が５ポイズ以上である水溶性高分子化合物（Ｂ）と
しては、例えばデンプン、グアーガム、キサンタンガ
ム、ローカストビーンガム、アルギン酸ソーダ、ゼラチ
ン、デキストランなどの天然系水溶性高分子化合物；
デンプン誘導体（可溶性デンプン、カルボキシルデンプ
ン、ブリティッシュゴム、ジアルデヒドデンプン、デキ
ストリン、カチオンデンプンなど）、セルロース誘導体
（ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシブチルセルロ
ースなど）などの半合成系水溶性高分子化合物；ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリカルボ
ン酸（ポリアクリル酸など）およびこれらの塩（ナトリ
ウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、カルシウム、マ
グネシウム、アルミニウムなどのアルカリ土類金属によ
りカルボキシル基の部分または全部が置換した水溶性金
属塩、アンモニウム塩など）、ポリエチレンオキサイド
などのポリオキシアルキレン、本出願人の出願に係る特
公平３−２４７８号公報記載の（メタ）アクリルアミド
（共）重合体などの合成系水溶性高分子化合物；これら
の２種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好まし
いものは半合成系高分子化合物、（メタ）アクリルアミ
ド（共）重合体、ポリカルボン酸塩、ポリエチレンオキ
サイドなどのポリオキシアルキレンおよびこれらの２種
以上の混合物である。

【００１２】本発明において、水（Ｃ）としては特に限
定はしないが、例えば水道水、イオン交換水、蒸留水、
河川水、海水などが挙げられる。これらのうち好ましい
ものは水道水、イオン交換水、蒸留水並びにこれらの２
種以上の併用である。

【００１３】本発明の含水土壌の固化剤において、
（Ａ）成分と（Ｃ）成分の重量比は通常（２：９８）〜
（５０：５０）、好ましくは（５：９５）〜（４０：６
０）であり、（Ａ）成分と（Ｃ）成分の合計重量に対す
る（Ｂ）成分の重量割合は通常１〜３０重量％、好まし
くは３〜２０重量％である。（Ａ）成分の重量比が５０
を超えると固化剤の粘性が増大し、通常のポンプ圧送が
困難となり、２未満では（Ｂ）成分の分散安定性が不十
分となるため、長期間の安定性が確保できない。また
（Ｂ）成分の量が３０重量％を超えると固化剤の粘性が
増大し、通常のポンプ圧送が困難となり、１重量％未満
では含水土壌の固化が不十分となる。

【００１４】本発明の固化剤は（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）を必須成分とするものであるが、必要により分散
解膠剤（例えばニトロフミン酸ソーダ、タンニン類、リ
グニンスルホン酸塩、縮合リン酸塩、オキシカルボン酸
塩）や界面活性剤（例えばアミン塩型界面活性剤などの
カチオン界面活性剤、高級アルコール硫酸エステル塩な
どのアニオン界面活性剤、ポリエチレングリコール型非
イオン界面活性剤などの非イオン界面活性剤、スルホン
酸型両性界面活性剤などの両性界面活性剤）などを適宜
含有されていてもよい。

【００１５】本発明の固化剤を使用するに際し、必要に
応じて他の含水土壌を固化する性能を有する任意成分を
併用することもできる。該任意成分としては、例えば各
種セメント（ポルトランドセメントなど）、消石灰、生
石灰、石コウ、炭酸カルシウム、スラグ、フライアッシ
ュ、水溶性ケイ酸塩（ケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウムな
ど）および高吸水性樹脂が挙げられる。

【００１６】本発明において、固化させる対象となる含
水土壌としては、例えば、含水比が３０〜１００％のシ
ールドなどの土木工事現場より排出される掘削残土、工
場や上下水道の浄化施設などから排出される沈澱池汚泥
あるいは河川や港湾に堆積したヘドロなどの含水比が１
００％を超える高含水土壌およびその他固化処理を必要
とし投棄の対象となる各種汚泥などが挙げられる。

【００１７】本発明の含水土壌の固化剤の添加量は、対
象土となる土壌の含水比、土質などにより異なり、特に
限定されないが、通常０.１〜５０ｋｇ／ｍ³、好ましく
は１〜２０ｋｇ／ｍ³である。添加量が０.１ｋｇ／ｍ³
未満では固化に時間を要したり、固化強度が低下し、５
０ｋｇ／ｍ³を超えると経済的なメリットが減少する。

【００１８】本発明の固化剤の含水土壌への添加混合方
法は（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分を含有す
る水分散体の形態で添加混合することが望ましいが、
（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の各々を任意
の順序で添加、混合しても何等性能に悪影響を及ぼすも
のではない。また混合方法は任意の方法でよく、例え
ば、スラリー圧送ポンプで運ばれてきた含水土壌に混合
機のホッパーなど所定の場所より本発明の固化剤を添加
し、攪拌羽根付きのミキサーなどにより、攪拌混合後、
ベルトコンベアーにより搬出する方法などが挙げられ
る。さらに本発明の固化剤を一時に全量添加してもよ
く、数回に分割して添加混合してもよい。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。以下において部
および％はそれぞれ重量部および重量％を示す。 実施例１ 重合度１００のポリアクリル酸ナトリウム４０％を含有
する水溶液５０部と水道水部５０をステンレス製容器に
投入し、攪拌、混合を行なって均一に溶解したのち、分
子量１３００万のアクリルアミド−アクリル酸ナトリウ
ム共重合体（モル比７０：３０）粉末１０部を投入して
攪拌を加え、均一に分散して本発明の固化剤を得た。得
られた固化剤を用い、ポンプによる輸送性と粘度の測定
並びに地下掘削工事において排出された含水比７０％の
シルト質掘削土に対して、４.０ｋｇ／ｍ³の割合で添加
したのち、２分間混練し固化土壌を得た。このものにつ
いて固化状態の確認を行なうため、固化に要する時間
（固化スピードと略記）の測定、針入度試験および水中
崩壊試験を行った。その結果を表１に示す。ここで、針
入度試験はセメント凝結試験に用いられるビガー針装置
を使用し、混練直後の固化土壌について、標準棒（直径
１０ｍｍ）の貫入深さを測定した。また水中崩壊試験は
混練直後の固化土壌を直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱
状に成形した供試体としたものを水中に浸漬し、全体積
のおよそ５０％が崩壊するまでの日数で示した。表１の
針入度は固化土壌の力学的強度の強弱を示すひとつの尺
度であり、この数値が１０ｍｍ以下であれば振動による
変形を受けることがなく、水が分離して排出されること
もないため、通常のトラックによる搬出が可能である。
ちなみに試験に用いた含水土壌の針入度はいずれも固化
剤無添加の場合、４０ｍｍ以上であり、この値は全通の
状態、すなわち極めて軟弱であり、固化処理を必要とす
る含水土壌であることを意味する。

【００２０】実施例２ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩を４０％含有する水溶液７５部と水道水２５部を
用いる以外は全く同様の方法により本発明の固化剤を得
た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２１】実施例３ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩を４０％含有する水溶液３０部と水道水７０を部
用いる以外は全く同様の方法により本発明の固化剤を得
た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２２】実施例４ 重合度３００のアクリル酸−メタクリル酸共重合体（モ
ル比５０：５０）ナトリウム塩を４０％含有する水溶液
６２.５部および水道水３７.５部をステンレス製容器に
投入し、攪拌、混合を行なって均一に溶解したのち、重
合度６００、エーテル化度１.５のメチルセルロース粉
末１５部を投入して攪拌を加え、均一に分散させて本発
明の固化剤を得た。このものの性能測定結果を表１に示
す。

【００２３】実施例５ 重合度５００のアクリル酸−イタコン酸共重合体（モル
比５０：５０）ナトリウム塩を４０％含有する水溶液６
２.５および水道水３７.５部をステンレス製容器に投入
し、攪拌、混合を行なって均一に溶解したのち、分子量
３３０〜３８０万のポリエチレンオキサイド１０部、市
販の可溶性デンプン１０部を投入して攪拌を加え、均一
に分散させて本発明の固化剤を得た。このものの性能測
定結果を表１に示す。

【００２４】実施例６ 実施例１においてノニルフェノールのエチレンオキサイ
ド１６モル付加物（非イオン界面活性剤）１０部を追加
投入する以外は全く同様の方法により本発明の固化剤を
得た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２５】比較例１ 重合度１００のポリアクリル酸ナトリウム塩を６０％含
有する水溶液１００部、および分子量１３００万のアク
リルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体（モル比７
０：３０）粉末２０部をステンレス製容器に投入し、攪
拌、混合を行なって全体を均一として液状の固化剤を得
た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２６】比較例２ 重合度１００のポリアクリル酸ナトリウム塩を４０％含
有する水溶液５部および水道水９５部をステンレス製容
器に投入し、攪拌、混合を行い均一に溶解させたのち、
分子量１３００万のアクリルアミド−アクリル酸トリウ
ム共重合体（モル比７０：３０）粉末２０部を投入し、
攪拌を加え、全体を均一として液状の固化剤を得た。こ
のものの性能測定結果を表１に示す。

【００２７】比較例３ 特開昭６３−４４０９７号公報明細書に記載されている
実施例に従い、水溶性高分子としてグアーガム粉末を、
２価以上の陽イオンを含む塩類として消石灰を用いて固
化剤とし、含水土壌を固化させた。このものの性能測定
結果を表１に示す。尚、固化剤の添加量は実施例１の掘
削土に対してそれぞれ４.０ｋｇ／ｍ³とした。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の固化剤は以下の効果を奏する。 （１）比較的低粘度の液状を保つため、通常ポンプ輸送
が可能であり、従来技術の粉末系固化剤のような粉塵の
発生もなく、取扱いが容易であるため、作業性、定量性
に優れる。 （２）高含水土に対し、優れた拡散性能を有しているた
め、従来技術の粉末系固化剤と比較して極めて短時間で
の固化が可能であり、しかも強固な固化土壌が得られ
る。 （３）本発明の固化剤を用いた固化土壌は降雨などによ
り崩壊することがなく、長期にわたり安定な固化状態を
維持することが可能である。 （４）本発明の固化剤は製造方法が簡単であるため、容
易に製造が可能であり、経済性に優れる。 （５）本発明の固化剤を使用すれば、通常の定量ポンプ
などコンパクトな機材を導入できるため、固化処理機械
の小型化が可能となり、従来技術の粉末系固化剤では実
現しにくかったシールド内での固化処理も可能となる。 （６）臭気や火気に対する問題がなく、粉塵公害の心配
がないなど安全性の高い固化剤である。 以上の効果を奏することから本発明の固化剤は、例え
ば、今後、発生量が増大しつつある都市土木工事におけ
る掘削残土処理、港湾や河川のしゅんせつ工事における
ヘドロ、残土処理などに極めて有用である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合度１５００以下の不飽和カルボン酸
   （共）重合体および／またはその一価塩（Ａ）、２５℃
   における１％水溶液の粘度が５ポイズである水溶性高分
   子化合物（Ｂ）および水（Ｃ）からなる含水土壌の固化
   剤。
2. 【請求項２】 （Ａ）がアクリル酸および／またはメタ
   クリル酸（共）重合体および／またはその一価塩である
   請求項１記載の固化剤。
3. 【請求項３】 （Ａ）がアルカリ金属塩、アンモニウム
   塩およびアミン塩からなる群より選ばれる請求項１また
   は２記載の固化剤。
4. 【請求項４】 （Ｂ）がセルロース誘導体、（メタ）ア
   クリルアミド（共）重合体およびポリエチレンオキサイ
   ドからなる群より選ばれる少なくとも１種の水溶性高分
   子化合物である請求項１〜３いずれか記載の固化剤。