JPH0649607B2 - 土壌中の耐酸性バリアシールの製法及びこの目的に有用な封止組成物 - Google Patents

土壌中の耐酸性バリアシールの製法及びこの目的に有用な封止組成物

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JPH0649607B2
JPH0649607B2 JP1136282A JP13628289A JPH0649607B2 JP H0649607 B2 JPH0649607 B2 JP H0649607B2 JP 1136282 A JP1136282 A JP 1136282A JP 13628289 A JP13628289 A JP 13628289A JP H0649607 B2 JPH0649607 B2 JP H0649607B2
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Description

【発明の詳細な説明】 注型壁の形態で土壌中にバリヤシールを形成する技法は
水硬性構造物（地下水流を止めて上流貯水池を造つた
り、地下水の下流に乾燥した帯域を形成したり、水路の
閉塞、種々の塩分濃度の水の分離等）の分野に非常にし
ばしば使用されている。
土壌中における封止バリヤ（封止障壁）または壁注型物
は地面を掘削する工具により溝を掘り、掘削した土の代
わりに封止用材料を入れることにより造られる。土の粘
着力が弱くて適度な深さの封止壁を造ることが疑問であ
る場合には、封止バリヤは土壌中に圧入される工具によ
る一連の圧搾作業により圧搾溝を造り、工具を土壌から
引抜いてこれらの圧搾溝へグラウトまたはモルタルタイ
プの材料を充填することにより造られる。
封止バリヤはまた有害な流出流により汚染された汚水が
汚染保護地域を汚染するのを防止するために環境保護の
分野においても使用される。この有害な流出流は化学流
出流を偶然にまたは他の理由で地下水面または地上水に
放出するところの工業活動により主として発生する。汚
染流出流により汚染されない地域を保全するためのバリ
ヤシールを構築する場合にも汚染流出流中に存在する種
々の化学製品に接触するバリヤの構成材料の寿命に関す
る問題が発生する。
水硬性構造物を形成する慣用の作業では、該構造物の壁
を造る漏れ止め材料はグラウト、モルタルまたは封止性
コンクリートからなるのが非常に一般的である。グラウ
トは粘土、さらに詳しくはベントナイト、水硬性結合
剤、通常はセメント、及び適宜充填材（これは不活性で
も適宜反応性でもよい）を主体として調製される。モル
タル及びコンクリートはグラウトと同じタイプの材料よ
りなるが、それらはさらに大量の粒状骨材を形成する粒
を含有する。モルタルではこの粒は砂状材料に限定され
るが、コンクリートでは粒は砂状材料のほかに砂利をも
含む。
これらの漏れ止め材料が酸性の水を保持するための封止
壁を造るのに使用される場合には、これらに含まれてい
る水硬性セメント（最も普通に使用されているタイプで
あるポルトランドセメントまたはスラグ系セメント）は
封止壁の寿命に関する不安点となる。
封止壁の浸透し易さが水の酸性度すなわちそのpH値によ
り特徴付けられるとすると、pH値が７から約５．５の水
はセメントを僅かしか腐食しないと考えられているが、
それよりも低いpH値の水はpHが下がるにつれて強腐食性
から非常に強腐食性へと進むことが認められている。
このような水に時として底土中で遭遇するから、５．５
より低いpHの媒体に耐える封止性をもつ壁の構築には慣
用の水硬性セメントを配合することはできない。この理
由はこのような水硬性セメントは浸透水の酸性度のため
にやがては破壊され、壁の意図する機械的特性及び封止
特性を損なうからである。
酸性水によるセメント結合剤の損傷の危険を低減させる
方法はセメントの使用を排除することにより問題を無く
すことにある。しかし、この場合には通常水、粘土及び
/またはベントナイト及びセメントからなるグラウトは
最早使用できない。この理由はセメントなしではこれら
のグラウトは単なるスラリーであつて、粘着性もなけれ
ば安定性もないからである。バリヤシールに充填するた
めの他の材料はモルタルまたは封止用コンクリートから
造られ、これらの材料は材料の寿命を確保する粒状骨格
を含み、封止性は粒状骨材の粒子間の隙間を充填する粘
土、さらに詳しくはベントナイトにより達成される。
粒状骨材はそれが自己過性となり且つ特に粘土質材料
が浸透水流により同伴される危険性がないような粒子寸
法分布特性を示し、この特性は０．００２mm〜０．１mm
の粒子寸法の微細材料の適当量が粒状骨材中に天然に存
在するか又は該微細材料を添加することにより得られ
る。
この方法は腐食性酸性水の浸透を防止して封止材の短期
間破壊を防止するためにある程度の重要性をもつが、こ
の方法は時間の経過とともに腐食性酸性水の透過性が増
大するから長期間に亙る封止には不満足である。いずれ
にせよ、酸性水が高腐食性である場合にはこの方法は不
適当である。これは下記の促進実験室試験により示され
る。下記の重量組成をもつ封止コンクリート： シリカ質砂利（５〜８mm） ３１１kg シリカ質砂（＜５mm） １２４０kg シリカ質微粉（0.002〜0.1mm） ４４９kg ベントナイト ４０kg 水 ３８６kg を透過試験セルへ入れ、硫酸を添加することによりpH値
を０に調節した水を用いて３３０の浸透勾配［供試封止
コンクリート層の厚さ（cm）に対する水圧（cmで表した
水柱）の比］で水の透過試験に付した。透過係数の初期
値は２×１０-9m/秒で６分間安定であつたが、次いで急
速に増大して透過試験の１５分の終わりには透過係数値
は１０-8m/秒に達し、その後も増大し続けた。
従って、高度に腐食性ないし非常に高度に腐食性の酸性
水に永続的に耐え得る封止壁を造ることを可能となす方
法に対する要請がある。
本発明は現時点では満足すべき解決策が見出されていな
い上記要請をかなえるものである。
更に詳しくは本発明は、土壌中に溝を掘削し、掘削され
た溝に水、粘土、及び自己過性をもつ耐酸性の粒を含
有し更に封止組成物１m3当たりＳｉＯ2として計算して
５〜７０kgの割合の珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリ
ウムを含有する水溶液を含有し且つ該珪酸ナトリウム及
び/又は珪酸カリウムと珪酸ゲルを形成する危険性のあ
る物質または酸発生物質を含まない封止組成物を充填す
ることからなり、得られた封止壁は局所的に周囲の土壌
から生ずる酸性水の浸透を受けた時にポリ珪酸の固体ゲ
ルの局所的な漏れ止めバリヤを形成し、該漏れ止めバリ
ヤの周囲の部分は非ゲル化状態のままであることからな
る、土壌中にpH５．５以下の酸性水に耐性をもつバリヤ
シールの製法に係る。
本発明方法はバリヤ（障壁）近傍での支配的な条件下で
シリカを侵食する酸以外のすべての種類の酸に耐えるバ
リヤシールの製造に適しているバリヤシールが有効であ
る通常の酸の例は塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸等であ
る。他方、本発明方法はシリカを侵食するフツ酸には適
していない。
また、本発明は上記方法を実施するのに使用できる封止
組成物にも係る。この組成物は水、粘土、自己過性耐
酸性粒を含み、封止組成物１m3当たりＳｉＯ2として計
算して５〜７０kgに対応する量の珪酸ナトリウム及び/
または珪酸カリウムの水溶液を含み且つ該珪酸ナトリウ
ム及び/または珪酸カリウムと固体の珪酸ゲルを形成す
る危険性のある酸性物質物質または酸発生物質を含まな
いことを特徴とする。
粘土は任意の普通の粘土であることができ、ナトリウム
ベントナイトまたはカルシウムベントナイトのようなベ
ントナイトを使用することが好適である。
耐酸性粒は自己過性をもたねばならない。自己過性
粒は、その重量のかなりの割合が２〜１００μｍの粒子
寸法範囲に亙つて分布した微細粒子からなる粒であり、
封止組成物中でこれらの微細粒子は他の大きな寸法の粒
粒子間に存在する空隙を充填する。自己過性粒の例は
粒の１０〜３０重量％が２〜１００μｍの範囲に含まれ
る粒である。粒の他の粒子は１００μｍから数ミリメー
トルまたは数１０ミリメートルまでの範囲であることが
できる。耐酸性粒としてシリカ質粒を使用するのが好適
である。
珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウムは商業的に入手
できる物質である。これらの珪酸塩は２０〜３０重量％
の濃度の水溶液の形態で通常販売されている。市販の珪
酸ナトリウムは通常２〜４のＲp比（ＳｉＯ2/Na2O）を
もつが、任意の他の比をもつものも本発明の目的に対し
て適している。しかし、３以上の比較的高いＲp比をも
つ珪酸ナトリウムを使用するのが好適である。市販の珪
酸カリウムは通常１．４〜２．５のＲp比をもつが、任
意の他の比をもつものも適している。
珪酸ナトリウムは、バリヤシールと接触する酸が硝酸ま
たは塩酸である場合に特に適する。珪酸カリウムはバリ
ヤシールと接触する酸が硫酸、酢酸、燐酸である場合に
特に適する。
珪酸塩を予め添加することは２つの利点を生ずる。第１
に、珪酸塩はベントナイトサスペンジョンを流動化し、
許容できる作業性を維持しながら封止組成物中に大量の
ベントナイトを配合することを可能となす。第２に、珪
酸塩は封止組成物の初期透過係数を低減させ、後で、封
止組成物を溝に注形してバリヤシールを造り、このバリ
ヤのある局部が酸性水の浸透を受けなければならない時
に、酸が水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを中和
するために先に添加された珪酸塩が前記問題とする局部
でポリ珪酸の固体ゲルの耐酸性漏れ止めバリヤを生ずる
からである。
珪酸塩と浸透水中に存在する酸との反応は酸性水の浸透
が実際に起つた場所でだけ局部的に生ずることに留意さ
れたい。これは、バリヤシールの該局部に隣接する区域
を非ゲル化状態のままとしこの非ゲル化区域が該ゲル化
により生じた局部的収縮を埋め合わせ、構造物の連続性
を確保することを可能となす。本発明の封止組成物中に
酸発生物質を配合することによりバリヤシール全体のゲ
ル化がバリヤシールの構築の時に誘起すると、アルカリ
金属珪酸塩系の硬化性組成物の分野で周知のように、満
足なバリヤシールは得られない。バリヤシール全体がゲ
ル化すると、ゲル化に伴う収縮現象の結果として亀裂が
生ずる。
本発明の好適な封止組成物の組成を以下に記載する： シリカ質粒（砂及び砂利） 1200〜1800kg （シリカ質粒の10〜30重量％は２〜100μｍ の範囲の寸法の微細粒子からなる） ナトリウムベントナイトまたは カルシウムベントナイトまたは 他の粘土 15〜150kg 珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウム （SiO2としての換算量）５〜70kg 水 組成物１m3までの補充量 実験室で行つた試験を報告する下記の非限定例である実
施例は本発明により得られる有利な効果を充分に説明す
るものである。
実施例 下記の組成（組成物１m3当たり）の封止組成物 シリカ質粒 １７２０kg ［シリカ質砂利（５〜８mm） ２７０kg シリカ質砂（＜５mm） １０６０kg シリカ質微粉（2〜100μｍ）３９０kg］ ベントナイト ３５kg ２８．５重量％の濃度の水溶液の形態の 珪酸ナトリウム（Ｒp比＝3.2）４０ （SiO2 11.4kg） 水 ３００ を透過試験セルに入れ、３３０の浸透勾配で透過試験を
行つた。試験を新鮮な水で行つた場合には上記封止組成
物の透過係数は常に２．７×１０-9m/秒であつた。硫酸
を添加してpH値を０にした水で試験を行つた場合には初
期の透過係数は１００分間は２．８×１０-9m/秒で一定
のままであつたが、次に突然減少して１×１０-9m/秒以
下の一定値となつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−21248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−142087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−141657（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】土壌中に溝を掘削し、掘削された溝に水、
    粘土、及び自己過性をもつ耐酸性の粒を含有し更に封
    止組成物１m3当たりＳｉＯ2として計算して５〜７０kg
    の割合の珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウムを含有
    する水溶液を含有し且つ該珪酸ナトリウム及び/又は珪
    酸カリウムと珪酸ゲルを形成する危険性のある物質また
    は酸発生物質を含まない封止組成物を充填することから
    なり、得られた封止壁は局所的に周囲の土壌から生ずる
    酸性水の浸透を受けた時にポリ珪酸の固体ゲルの局所的
    な漏れ止めバリヤを形成し、該漏れ止めバリヤの周囲の
    部分は非ゲル化状態のままであることからなる、土壌中
    にpH５．５以下の酸性水に耐性をもつバリヤシールの製
    法。
  2. 【請求項２】粘土がベントナイトである請求項１記載の
    製法。
  3. 【請求項３】粒がシリカ質である請求項１または２記載
    の製法。
  4. 【請求項４】粒の１０〜３０重量％が２〜１００μｍの
    粒子寸法範囲に分布する微細粒子である請求項１ないし
    ３のいずれか１項記載の製法。
  5. 【請求項５】封止組成物が下記の組成： シリカ質粒 1200〜1800kg （シリカ質粒の10〜30重量％は２〜100μｍ の範囲の寸法の微細粒子からなる） ベントナイトまたは他の粘土 15〜150kg 珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウム （SiO2としての換算量）５〜70kg 水 組成物１m3までの補充量 をもつ請求項１記載の製法。
  6. 【請求項６】水、粘土、自己過性をもつ耐酸性粒及び
    更に封止組成物１m3当たりＳｉＯ2として５〜７０kgに
    相当する量の珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウムの
    水溶液を含み且つ該珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリ
    ウムと固体の珪酸ゲルを形成する危険性のある酸性物質
    又は酸発生物質を含まない請求項１記載の製法を実施す
    るための封止組成物。
  7. 【請求項７】粘土がベントナイトである請求項６記載の
    封止組成物。
  8. 【請求項８】粒がシリカ質である請求項６記載の封止組
    成物。
  9. 【請求項９】粒の１０〜３０重量％が２〜１００μｍの
    範囲の粒子寸法に亙り分布する微細粒子からなる請求項
    ６記載の封止組成物。
  10. 【請求項１０】封止組成物が下記の組成： シリカ質粒 1200〜1800kg （シリカ質粒の10〜30重量％は２〜100μｍ の範囲の寸法の微細粒子からなる） ベントナイトまたは他の粘土 15〜150kg 珪酸ナトリウム及び/又は珪酸カリウム （SiO2としての換算量）５〜70kg 水 組成物１m3までの補充量 をもつ請求項６記載の封止組成物。
JP1136282A 1988-05-31 1989-05-31 土壌中の耐酸性バリアシールの製法及びこの目的に有用な封止組成物 Expired - Lifetime JPH0649607B2 (ja)

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JP (1) JPH0649607B2 (ja)
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