JPH0617054A

JPH0617054A - 含水土壌の改良剤

Info

Publication number: JPH0617054A
Application number: JP17103892A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mori; 賢治森; Mitsuaki Shiragami; 光章白神
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【構成】平均粒径０．０５〜０．４mmのカルボキシル
基含有水溶性重合体粉末から成る含水土壌の改良剤。【効果】高含水比の建設残土などの含水土壌の土質を
改良し、これを埋め戻しなどで再利用することができ
る。

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
する。詳しくは、建設および土木工事などに伴なう建設
発生土など（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送したりして
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
工事が減少傾向であるため、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、道路工事の場所には、掘り起こした
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。一方、首都圏を中心とした都市の
再開発計画で既設のビルディングを取壊し、高層化を進
めているが、取壊したコンクリート建造物の廃棄が問題
となっている。一部は粉砕して再利用を行なっている
が、大部分は産業廃棄物として埋立て処分に回され、残
土と同様に不法投棄も多い。更に、土に１５０×２００
mm以上のコンクリート片が混入しているか、または２０
重量％以上のコンクリート片が混入していると産業廃棄
物となり、再利用不可能となっていた。

【０００４】このような情勢の中で発生した残土の再利
用に関して、良質な残土を天日乾燥し生石灰を用いた残
土処理のプラントを稼働させている例がある。また、公
開特許公報平２−１９４８９１には、トンネル工事現
場などから発生する５cm以上のスランプ値を示す流動性
のある含水掘削残土を、アニオン性アクリル系ポリマー
分散液と石灰またはセメントを添加混練して流動性を消
失させる手法が述べられている。しかしながら、この手
法は、投棄場所へのダンプカーによる搬出を可能にする
のが目的であるため、処理土の強度向上は殆ど望めなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上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生石灰により改良
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ＣＢＲ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方法を
得るべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、
本発明の要旨は、含水土壌に平均粒径０．０５〜０．４
mmのカルボキシル基含有水溶性重合体粉末から成る含水
土壌の改良剤に存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
改良対象となる含水土壌は、通常、スランプ値が４cm以
下、特に２cm以下の流動性が低くダンプカーなどによる
搬出が可能な泥土である。また、本発明の改良効果が主
に期待できるのは、通常含水比４０〜２００％、更には
含水比６０〜１５０％程度の含水比の高い土壌であり、
具体的には国内の上下水道工事、道路工事、宅地造成工
事など、一般の土木・建設工事に伴なって発生する残土
である。ここに、スランプ値とは、ＪＩＳＡ１１０１
（コンクリートのスランプ試験方法）により測定した流
動性の尺度であり、実際には底面２０φcm、上面１０φ
cm、高さが３０cmで上下の面が空いた“スランプコー
ン”を平板に置き、上から土を突き固め、スランプコー
ンを上方に引抜いた後の、上面（３０cm）からの高さの
変化をcmで表したものである。また、含水比とは、１１
０℃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、ＪＩＳ
Ａ１２０３（含水比試験方法）によって測定される値
である。

【０００８】土質にはローム層、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６０〜１２０％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砂のような流動性が付与さ
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。

【０００９】従って、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、貫入強度の向上を図るとともに砂のよう
な流動性を付与し、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。

【００１０】本発明の含水土壌の改良剤である水溶性重
合体は、通常、少なくとも１００mlの水に１ｇ以上溶解
する重合体である。該重合体は、親水基としてカルボキ
シル基を有するものであり、重合体を構成する全単量体
単位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。ま
た、カルボキシル基は、遊離酸または塩の形のどちらで
存在してもよい。

【００１１】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。かかる水溶性
重合体としては、（メタ）アクリル酸又はその塩と（メ
タ）アクリルアミドとの共重合体、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と（メ
タ）アクリルアミドとの共重合体である。（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）アクリルアミドの単独重合体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せて
共重合したものでもよい。

【００１２】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
ロパンスルホン酸およ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。

【００１３】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。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０．００
５〜５重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％であ
る。

【００１４】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、窒素ガス気流下、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℃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４０〜９０℃である。

【００１５】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、粉砕して、
粉末状にしたものを使用する。一般に、重合体をエマル
ジョン及び分散液状にした製品も多く市販されている
が、かかるものについては、粉末品と比較して、含水土
壌への改良効果が充分に認められない。また、本発明に
おいては、以上の水溶性重合体の粉末の、平均粒径が
０．０５〜０．４mm、好ましくは０．１〜０．３mmのも
のを使用する。更に、操作性などを考慮すると、粒径
０．４mmを越える粒子と粒径０．０５mm未満の粒子が、
各々、全粒子１５重量％以下、好ましくは１０重量％以
下となるような粒径分布の整ったものを使用するとよ
い。かかる範囲内の粉末を得るためには、必要に応じ
て、篩分、混合などが行なわれる。粒径が０．４mmを越
える場合は、改良効果の発現に時間がかかり、一方、粒
径が０．０５mm未満では吸湿により粒子同士が付着し塊
状となりやすく、同様に改良効果の発現により時間がか
かるので好ましくない。

【００１６】以上の本発明の含水土壌の改良剤は、通常
石灰、石こうなどと併用して用いられる。石灰として
は、生石灰または消石灰があるが、好ましくは生石灰で
ある。生石灰としては、通常、市販品を使用すればよい
が、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
砕して得た物を生石灰として用いることもできる。

【００１７】以上のような、本発明の改良剤の含水土壌
への使用量としては、改良の対象となる含水土壌（残
土）の含水比により異なるため、特に限定されないが、
残土に対して、通常０．００１〜１重量％、好ましくは
０．０１〜０．５重量％である。また、石灰の添加量
は、残土に対して、通常０．２〜２０重量％、好ましく
は０．５〜１０重量％である。

【００１８】改良剤と石灰、石こうなどの混合重量比と
しては、通常１：１〜１：５００、好ましくは１：２〜
１：２５０である。更に、必要に応じて、残土中に、細
骨材またはフライアッシュを添加混合したものを被処理
含水土壌として、本発明の方法を採用すると、土の強
度、もしくは土盤支持力が相乗的に改善されるもので特
に好ましい。

【００１９】本発明で使用できる細骨材は、平均粒径
が、通常０．０２〜１０mm、好ましくは０．１〜５mmの
骨材である。骨材としては、コンクリート破砕物、砂、
砂利、砕石などの粒状の材料が例示される。天然の骨材
としては、深成岩のほか、安山岩、玄武岩、砂岩などか
ら得られるものが好ましい。これら細骨材は、比重が、
通常２．０〜３．０ｇ／cm³、またＪＩＳＡ１１０４
の標準試験による単位容積重量が、通常１５００〜２０
００kg／cm³である。

【００２０】また、本発明で使用できるフライアッシュ
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フライアッシュであるが、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１０〜４０重量％、その他Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯなどが含まれている。

【００２１】以上の細骨材またはフライアッシュを使用
する場合は、使用量としては、残土に対して、通常０．
５〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％である。本
発明に使用される残土への添加物としては、基本的には
上記のものであるが、その他の任意成分として、水硬性
セメント、高吸水性樹脂などを併用することにより、土
壌の改良効果を調整することができる。

【００２２】次に、本発明の含水土壌の改良剤の具体的
な使用方法について説明する。被処理土壌に、通常、初
めに本発明の改良剤を添加混合し、次に石灰、石こうな
どを混合し、更に養生すると好ましい。なお、被処理含
水土壌としては、前述のように、細骨材またはフライア
ッシュを添加混合したものを使用してもよい。実際の処
理操作としては、含水土壌に改良剤を添加、混合する。
具体的には、例えば、ベルトコンベヤ上の含水土壌に改
良剤を散布し、パドルミキサーなどで混合を行なう方法
がある。また、含水土壌と改良剤を直接パドルミキサー
などに添加して混合してもよい。そして、該混合につい
ては、好ましくは緩やかな撹拌をしつつ、通常０．２〜
１０分間プラントの処理効率などを懸念すると特に好ま
しくは０．５〜５分間行なうのが望ましい。以上の場合
により、土壌が実質的に造粒されることになるが、撹拌
が強過ぎると土粒子が次第に細かくなり、混合時間を長
く取ると同様に次第に土粒子が細かくなり、改良土の強
度が徐々に低下する。

【００２３】また、一定時間混合した後、撹拌を中止
し、通常１〜１０分間程度の熟成時間を置いてもよい。
次に、石灰、石こうなどを混合する工程でも、通常、ミ
キサーが用いられるが、例えば、インパクトミキサーを
用いれば混合と同時に、会合した粒子を再分離すること
もできるので好ましい。また、必要により篩分を行なっ
てもよい。

【００２４】最後に、粒子の強度が発現するように養生
を行なうが、常温で、通常１日以上、好ましくは３日間
以上行なう。養生の方法は、雨天の場合を考えて好まし
くは屋根がある方が好ましいが、野積みでも特に支障は
ない。

【００２５】

【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。重合体の製造例重合体Ａ撹拌器、温度計、還流冷却器、窒素導入管を付けた５０
０mlのセパラブルフラスコにアクリルアミド７５．０ｇ
および脱塩水２２３．５ｇを加え、撹拌して溶解させ
た。５０℃に昇温しながら窒素置換を行なった。内温が
５０℃になった時点で５重量％の２，２′−アゾビス
（２−アミジノプロパン）二塩酸塩水溶液１．５ｇを添
加して重合を開始した。粘性が増加した時点で、撹拌を
止めて、４時間重合を行なった。

【００２６】室温に冷却後、得られたゴム状の重合体を
１〜２mm角に裁断し、同フラスコ内に戻した。次に、２
５重量％水酸化ナトリウム水溶液２５．３ｇを添加した
後、６０℃で５時間加水分解反応を行なった。室温に冷
却後、得られたゴム状重合体をアセトン中で湿式粉砕
し、ロ過を行なった。次に、４０℃で８時間減圧乾燥
し、乾燥した重合体を、更に粉砕し、篩分して平均粒径
０．３mmの粉末（粒径（ｄ）の分布：ｄ＞０．４mmが１
２重量％、ｄ＜０．０５mmが９重量％）とした。

【００２７】該重合体につき、コロイド滴定法によりア
ニオン化度を求めたところ、１５．４モル％であった。
また、該重合体を１Ｎ食塩水に０．１ｇ／dlの濃度に溶
解し、２５℃でオスワルド粘度計を用いて還元粘度を求
めたところ、２７．４（dl／ｇ）であった。

【００２８】重合体Ｂ２５重量％水酸化ナトリウム水溶液を５０．６ｇとする
以外は、実施例１と同様にして重合反応を行なった。得
られた重合体粉末を更に粉砕、篩分して、平均粒径０．
１mm（粒径（ｄ）の分布：ｄ＞０．４が３重量％、ｄ＜
０．０５が１５重量％）とした。実施例１と同様に分析
したところ、アニオン化度は３０．３モル％であり、還
元粘度は１８．５であった。

【００２９】重合体Ｃアクリルアミド６０．８ｇ、２５重量％のアクリル酸ナ
トリウム水溶液５６．８ｇ、および脱塩水１１８０．９
ｇを実施例１と同じセパラブルフラスコにとり、均一に
溶解させた。それ以後は実施例１と同様に重合し、乾
燥、粉砕した後篩分して平均粒径０．２mm（粒径（ｄ）
の分布：ｄ＞０．４mmが６重量％、ｄ＜０．０５が５重
量％）、還元粘度２５．３の共重合体を得た。重合体の
組成は、アクリルアミド：アクリル酸ナトリウム＝８
５：１５モル比である。

【００３０】重合体Ｄ重合体Ａを篩分、混合することにより、平均粒径０．３
mm（粒径（ｄ）の分布：ｄ＞０．４mmが２５重量％、ｄ
＜０．０５mmが２重量％）としたものを得た。

【００３１】重合体Ｅ重合体Ａを篩分、混合することにより、平均粒径を０．
８mmとしたものを得た。

【００３２】重合体Ｆ重合体Ｂを更に篩分して平均粒径を０．２mmとした後、
エチレングリコールを加え２５重量％の分散液とした。

【００３３】重合体Ｇ撹拌器、温度計、還流冷却器、窒素導入管を付けた１Ｌ
の４つ口のセパラブルフラスコにイソパラフィン１４１
ｇを仕込み、乳化剤としてソルビタンモノオレート５ｇ
およびＩＣＩ社製のハイパーマーＢ−２４６を１０ｇ加
え撹拌して溶解した。５００mlの共栓付き三角フラスコ
に、アクリルアミド１２１ｇとアクリル酸ナトリウム２
９ｇを脱塩水１６４ｇに溶解し、モノマー水溶液を調製
した。前述のセパラブルフラスコに１，５００rpm で撹
拌しながらモノマー水溶液を滴下した。３０分間窒素置
換を行ないながら６０℃に昇温後、５重量％の２，２′
−アゾビスイソブチロニトリルアセトン溶液３ｇを添加
して重合を開始した。重合は６０℃で５時間行なった
後、３０℃に冷却し、得られたエマルジョンにポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル１０ｇとポリオキシ
エチレンソルビタントリオレート２０ｇを加えた。得ら
れたエマルジョンポリマーの平均粒径は１．５μｍであ
り、還元粘度は２５．８であった。重合体の組成は、ア
クリルアミド：アクリル酸ナトリウム＝８５：１５モル
比である。

【００３４】重合体Ｈ重合体Ｇの一部をアセトン中に添加して、沈殿をロ過
し、減圧乾燥を行なった。得られた重合体粉末の平均粒
径は１．７μｍであった。

【００３５】実施例１〜７、及び比較例１関東地区の土木工事で発生した含水土壌の内で、最も処
理が困難と思われる、関東ローム層（採取場所：東京都
八王子市、含水比１０２％、スランプ値０．０cm）を原
料土として用い、改良試験を行なった。

【００３６】原料土５０kgを容量０．１m³のモルタルミ
キサーに採り、撹拌しながら４０ｇの水溶性重合体Ａを
添加し、所定時間混合した後、１，２００ｇの生石灰を
添加した。生石灰添加後、１０秒間撹拌した後、撹拌を
停止し、速やかに改良土を取り出し、約１０kgを試験試
料としてポリエチレン袋に採り密閉した。常温で６日間
密閉養生を行なった後、ＪＩＳＡ１２１０（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、締固め試験を行なった。

【００３７】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。改良土のＣＢＲ値としては、通常２％以
上、特に３〜２５％であることが望ましい。

【００３８】

【数１】

【００３９】各条件にて、改良試験を行なった結果を表
−１に示す。実施例１〜６は、夫々、水溶性重合体Ａの
添加後の混合熟成時間を２０，４０，６０，１２０，２
４０，４８０秒間とした後に生石灰で処理した場合の試
験結果である。また、実施例７は水溶性重合体Ａの添加
後の混合時間を０秒、即ち、生石灰を同時に添加して６
０秒間混合した場合の結果である。かかる場合でも、粒
状で流動性を有する改良土が一応得られたが、実施例１
〜６と比較すると、改良土の粒子径が小さく、強度も低
かった。比較例１は原料土の物性である。なお、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。

【００４０】

【表１】

【００４１】実施例８〜１２、及び比較例２〜１０東京都町田市で採取した、含水比１１０％、スランプ値
０．０cmの関東ローム層を原料土として、表−２に示す
改良剤成分を用い、混合、熟成時間を６０秒とした以外
は実施例１と同様に改良処理を行なった。試験結果を表
−２に示す。なお、同時に測定した浸水膨張試験につい
ては、比較例１０の改良土が膨張比９．８％で不良であ
った以外は、いずれも１％以下で良好であった。

【００４２】実施例１３〜１５、比較例１１〜１５実施例６の原料土に細骨材（リサイクルコンクリート、
平均粒径１．７mm）またはフライアッシュを表−３に示
す量混合した後、同じ表−３に示す成分を用い、実施例
６と同様の改良処理を行った。試験結果を表−３に示
す。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】実施例１６実施例８で処理した改良土を用いて経日的にＣＢＲ試験
を行ない、養生時間と貫入強度の関係を求めた。試験結
果を表−４に示す。なお本実施例では水浸膨張試験（４
日間）は省略してＣＢＲ試験を行なった。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【発明の効果】従来の技術では、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
の改良方法を用いることにより、そのまま天日乾燥せず
にプラント改良可能となり、資源としてそのまま埋め戻
しなどに再利用することができるのみならず、現在、処
理に困っているコンクリート廃材や、陶器、コンクリー
ト片の混入した残土、更には火力発電所で発生する石炭
灰をも資源として利用することができる。

【００４８】かくして残土や今後増大するコンクリート
廃棄物の不法投棄を防止するとともに、埋め戻し用砂な
どの採取による環境破壊をも防止できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径０．０５〜０．４mmのカルボキ
シル基含有水溶性重合体粉末から成る含水土壌の改良剤