JPH0770563A

JPH0770563A - 含水土壌の改良剤

Info

Publication number: JPH0770563A
Application number: JP21881493A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mori; 賢治森
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【構成】（１）カルボキシル基含有水溶性重合体の粉
末と、該水溶性重合体に不活性な物質の粉末の混合物で
あり、水溶性重合体の粉末と不活性物質の粉末の混合重
量比が１：０．０５〜１：１０である第一成分と、
（２）石灰よりなる第二成分、からなることを特徴とす
る含水土壌の改良剤。【効果】従来、利用困難で不法投棄の対象となってい
た高含水比の残土を効率的に土質改良することができ
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等に伴って発生する
建設残土（以下、「残土」という）である含水土壌を、
土質改良し、資源として再利用を図る際に用いる改良剤
に関する。

【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出したりしてい
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。また、道路工事の
場合には、堀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。

【０００３】このような情勢の中で発生した残土の再利
用に関して、生石灰を用いた残土処理のテストプラント
を稼働させている例がある。これは、広大な敷地で残土
を天日乾燥し、含水比を低くした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強度の充分な向上が望め
ないなどの問題があった。

【０００４】そこで、本発明者等は上記の問題点を解決
するものとして、フライアッシュ、石灰および／ま
たは石コウ、および水溶性重合体、とから成る含水土
壌の改良剤を提案した（特開平５−５９３６３号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の改良剤では、高
含水比の残土に使用しても、そのまま天日乾燥せずにプ
ラントで改良可能であり、また、現在、処理に困ってい
るフライアッシュの有効利用も可能となる。しかしなが
ら、本発明者がその後，該改良剤について詳細に検討し
た結果いくつかの改善すべき問題点が明らかとなった。

【０００６】該改良剤の一般的な使用形態としては、特
開平５−５９３６３号の実施例にあるように、残土に初
めに水溶性重合体を添加混合し、次に、水溶性重合体よ
り約５０〜２００倍程度のフライアッシュを添加混合
し、最後に石灰あるいは石コウを添加するという方法が
挙げられる。該態様では、フライアッシュをかなり多量
に、実用的には残土に１０重量％以上程度のフライアッ
シュ添加しないとその添加効果が発現しにくい。また、
実際には、フライアッシュは微粉で混合しにくく、ま
た、吸湿して混合機器に付着する等の問題があり、大規
模のプラントにおいて、含水率の高い残土に多量のフラ
イアッシュを添加混合することは、実際には非常に困難
なことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決し、更に優れた残土の改良方法を開発するべく鋭
意検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明の要
旨は、（１）カルボキシル基含有水溶性重合体の粉末
と、該水溶性重合体に不活性な物質の粉末の混合物であ
り、水溶性重合体の粉末と不活性物質の粉末の混合重量
比が１：０．０５〜１：１０である第一成分と、（２）
石灰からなる第二成分、からなることを特徴とする含水
土壌の改良剤に存する。

【０００８】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、スランプ値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、含水比が、通常４０〜２００％、特に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。

【０００９】ここに、スランプ値とは、ＪＩＳＡ１１
０１（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１
０φcm、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、１
１０℃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、ＪＩ
ＳＡ１２０３（含水比試験方法）によって測定される
値である。

【００１０】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。

【００１１】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、貫入強度が通常１０Ｋｇ／ｃｍ² 以上
に強度の向上を図るともに，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。

【００１２】本発明の含水土壌の改良剤の第一成分の構
成成分である水溶性重合体は、通常、少なくとも１００
ml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。

【００１３】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の合成水
溶性重合体、アラビアゴム、カラヤガム、トラントガ
ム、アルギン酸などの天然水溶性重合体、及び、カルボ
キシメチルセルロース、カルボキシハイドロエチルセル
ロース、グアーガム変性物のような半合成水溶性重合体
が例示される。

【００１４】以上のカルボキシル基含有水溶性重合体の
うち、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。

【００１５】更に、以上のカルボキシル基含有水溶性重
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てよい。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。

【００１６】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。水溶性重合体の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０．００５〜５重量％、好ましくは０．０５〜０．
５重量％である。

【００１７】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。

【００１８】以上のような水溶性重合体は、通常、乾
燥、粉砕して、粉末状にしたものを使用する。重合体の
粉末は、平均粒径が０．０５〜０．４mmを使用するのが
好ましい。更に、操作性などを考慮すると、粒径０．４
mm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。

【００１９】本発明の含水土壌の改良剤の第一成分のも
う一つの構成成分は、上記の水溶性重合体に不活性な物
質の粉末である。水溶性重合体に不活性な物質とは、水
溶性重合体の特にカルボキシル基と反応しない、主に無
機性の微粉であって、フライアッシュ、珪藻土、酸性白
土、アルミナ、ベントナイト、カオリン、シリカ、タル
ク、カオリナイトなどが例示される。このうちフライア
ッシュが特に好ましい。フライアッシュは、一般的に微
粉炭燃焼ボイラーの煙導ガスから採取されるアッシュで
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。また、以上
の水溶性重合体に不活性な物質の粉末の粒径は特に限定
されないが、通常、水溶性重合体より平均粒径が小さく
数百μｍ以下程度である．

【００２０】本発明の含水土壌の改良剤の第一成分は、
以上のようなカルボキシル基含有水溶性重合体の粉末
と，該水溶性重合体に不活性な物質の粉末の混合物であ
って、水溶性重合体と不活性物質の混合重量比が１：
０．０５〜１：１０、好ましくは１：０．２５〜１：４
である。混合重量比がかかる範囲以外では単位水溶性重
合体あたりの残土の改良効果が低下するので好ましくな
い。水溶性重合体に不活性な物質の粉末は、第一成分の
水溶性重合体粒子間の吸湿による付着防止と土への分散
性の改良、及び第二成分の石灰による土壌の硬化反応の
助長などに寄与しているものと推定される。

【００２１】本発明の含水土壌の改良剤は、通常、以上
の第一成分を残土に添加混合し、次いで、含水土壌の改
良剤の第二成分の石灰を残土を添加混合して使用する。
第一成分と第二成分の使用割合は特に限定はなく、石灰
を大過剰に使用してもよいが、通常１：０．１〜１：１
００、好ましくは１：１〜１：５０程度で使用される。

【００２２】なお、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、以上のような石灰も通常平均粒
径が１ｍｍ以下の粉末のものが使用される。

【００２３】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０．２〜２０重量％、好ましくは０．５
〜１０重量％である。

【００２４】更に、必要に応じて、残土中に、細骨材を
添加混合したものを被処理含水土壌として、本発明の改
良剤を使用すると、土の強度、もしくは土盤支持力が相
乗的に改善されるので特に好ましい。細骨材としては、
平均粒径が通常０．２〜１０ｍｍ程度のコンクリート破
砕物、砂、砂利、破石などが例示される。その他、任意
成分として、石コウ、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
ともできる。

【００２５】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の第一成分を添加混合し、次に第二
成分の石灰を混合し、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、含水土壌に第一成分を添加、混合する。

【００２６】具体的には、例えば、ベルトコンベヤ上の
含水土壌に第一成分を散布し、パドルミキサーなどで混
合を行なう方法がある。また、含水土壌と第一成分を直
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考
慮すると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。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。

【００２７】次に、第二成分の石灰を混合する工程で
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。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
えて屋根がある方が好ましいが、野積みでも特に支障は
ない。

【００２８】

【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。（使用重合体）実験で使用した重合体を表−１に示す。
〜は自製品であり、〜は市販品である。コロイ
ド滴定法によりアニオン量を測定し、２５℃、０．１ｇ
／ｄｌの１規定食塩水として還元粘度を測定した。ま
た、ふるい分けにより平均粒径を調整した。

【００２９】

【表１】

【００３０】（改良剤の第一成分の調製）表−１の重合
体の粉末と該重合体に不活性な物質の粉末とを表−２に
示す割合で充分に混合し、改良剤の第一成分の調製を行
った。なお、フライアッシュとしては、三菱化成（株）
四日市工場の石炭火力発電設備より得られたものであ
り、その組成は、ＳｉＯ₂が５９％、Ａｌ₂Ｏ₃が３０
％、Ｆｅ₂Ｏ₃が５％であった。

【００３１】

【表２】

【００３２】実施例１東京都町田市で採取した、含水比１３０％、スランプ値
０．０cmの関東ローム層に、細骨材（一般用モルタル用
砂、平均粒径０．４mm）を３０重量％混合し、含水比を
７２％としたものを試料土とした。試料土６kgを容量２
０Ｌのホバート型に採り、撹拌しながら６０ｇの表−２
の第一成分Ａを添加し、３７ｒｐｍで１分間混合したと
ころ、平均粒径が２〜３ｍｍの粒状となった。次に、１
８０ｇの生石灰を添加し、３７ｒｐｍで０．５分間混合
した。撹拌を停止し、速やかに改良土を取り出し、ポリ
エチレン袋に採り密閉した。

【００３３】常温で６日間密閉養生を行なった後、ＪＩ
ＳＡ１２１０（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。次に、ＪＩＳＡ１２１１（ＣＢ
Ｒ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、ＣＢＲ（ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＢｅａｒｉｎｇ
Ｒａｔｉｏ）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。

【００３４】

【数１】ＣＢＲ値は大きいほど強度が高いことを示す。また、改
良土の状態を目視観察した。試験結果を表−３に示す。
なお、表−３において、改良剤の各成分の添加量は、試
料土に対する重量％で示した。

【００３５】実施例２〜５及び比較例１〜７以下、改良剤の使用量を表−３のように変更した以外は
実施例１と同様に試験を行った結果を表−３に示す。比
較例１は試料土そのままの物性を示す。比較例２、３
は、第二成分の生石灰のみを試料土に添加混合したもの
である。比較例４は第一成分のみ添加混合したものであ
る。なお、比較例１，４は、粘着性が大きく突き固め試
験機に掛からなかったので手で突き固めたものである。

【００３６】また、比較例５は、初めに重合体のみを
添加混合し、次いで、生石灰を添加混合したものであ
る。比較例６は、初めにフライアッシュのみを添加混合
し、次いで、生石灰を添加混合したものである。更に、
比較例７は、初めに重合体を添加混合し、次いで、フ
ライアッシュを添加混合し、最後に生石灰を添加混合し
たものである。比較例７では大量のフライアッシュを使
用しているが，フライアッシュを使用していない比較例
５と処理土の改良効果に殆ど差はなく、また、実施例の
結果よりも改良効果が劣っていることがわかる。

【００３７】

【表３】

【００３８】実施例６〜１５及び比較例８〜１３東京都八王子市で採取した、含水比１０６％、スランプ
値０．０cmの関東ローム層を試料土として、前記実施例
と同様に試験を行った結果を表−３に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】本発明の含水土壌の改良剤を用いること
により、従来、利用困難で不法投棄の対象となっていた
高含水比の残土を効率的に土質改良することができる。
改良された残土は、資源としてそのまま埋め戻し等に再
利用することができる。かくして残土の不法投棄や、埋
め戻し用砂などの採取による環境破壊を防止するととも
に、埋め戻し用砂の採取による環境汚染の減少も期待で
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）カルボキシル基含有水溶性重合体の
粉末と、該水溶性重合体に不活性な物質の粉末の混合物
であり、水溶性重合体の粉末と不活性物質の粉末の混合
重量比が１：０．０５〜１：１０である第一成分と、
（２）石灰よりなる第二成分、からなることを特徴とす
る含水土壌の改良剤。
【請求項２】第一成分と第二成分の使用割合が１：
０．１〜１：１００であることを特徴とする請求項１の
含水土壌の改良剤。
【請求項３】カルボキシル基含有水溶性重合体に不活
性な物質がフライアッシュである請求項１又は請求項２
の含水土壌の改良剤。