(57)【要約】【課題】    既往の固化材は主材がポルトランドセメントであり、副材として石膏並びに硫酸塩を少量添加したセメント系固化材である。そのため  固化効果を発揮するためには、油汚染土や高有機質火山灰などへの固化材添加量を多くする必要がありコストアップになる。また、含まれる有機酸がセメントとの水和反応を抑制するために、高アルカリ性でなければ効果が薄い。また、ポルトランドセメントは原材料の石灰石を分解する時及び石炭や重油を燃焼する時に大量の二酸化炭素を排出するために、環境負荷が大きい。【解決手段】    主材として金属精錬副産物のスラグなどを用い、副材としてアルカリ金属類化合物および少量のセメント類を配合し、アルカリ金属類化合物を配合することで高アルカリ性及び二酸化炭素の排出のない、油汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液に対して、十分な強度を有し、かつ油汚染土から油の溶出のない硬化体となるように油汚染土及び高有機質火山灰土の早期強度発現が達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主材としてスラグを用い、副材としてアルカリ金属類化合物およびセメント類を配合したことを特徴とする油汚染土用及び高有機質火山灰土用及び含油廃液用固化材。
【請求項２】
上記スラグ１００重量部に対し、上記アルカリ金属類化合物を３〜４０重量部、セメント類を１〜５０重量部配合したことを特徴とする請求項１記載の油汚染土用及び高有機質火山灰土用及び含油廃液用固化材。
【請求項３】
上記スラグとして高炉水砕スラグを用いることを特徴とする請求項１または２記載の汚染土用及び高有機質火山灰土用及び含油廃液用固化材。
【請求項４】
上記アルカリとしてメタ珪酸ソーダ、炭酸ソーダ、水ガラスから選ばれる１種または２種以上を用いることを特徴とする請求項１、２，３いずれか記載の汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材。
【請求項５】
上記セメント類として普通ポルトランドセメント、高炉セメントから選ばれる１種または２種を用いることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の油汚染土用及び高有機質火山灰士用及び含油廃液用固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は油汚染土（例えば工場跡地やガソリンスタンド跡地のような油で汚染された土地等）あるいは高有機質火山灰（例えば阿蘇の黒ボクや赤ボクあるいは関東ローム層等）並びに産業廃棄物処理の過程で生じる含油廃液を固化するのに適した固化材に関する。
【背景技術】
【０００２】    従来の技術による固化材は処理土の強度発現を良好にし、安価に製造可能なセメント系固化材が提案されているが、この固化材は主材をポルトランドセメントとし、副材として石膏及び硫酸塩を添加して、処理土の強度発現を良好にするものである。【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７０１５０
【非特許文献１】セメント系固化材による地盤改良マニュアル第３版（発行所：社団法人セメント協会  発行日：２００３年９月３０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現在、一般的に流通しているセメント系固化材は一般的な軟弱土壌（例えば、砂質土、あるいは粘土やシルト質土よりなる）を固化するために開発されたものであり、その効果はセメント系地盤改良用固化材として多くの施工実績が上がっており、その効果も実証されている。しかし、油汚染土や高有機物含有土壌（例えば、阿蘇の黒ボクや赤ボク土、あるいは有明粘土、関東ローム層）あるいは含油廃液ではセメント系固化材では固化が不十分であり、極端には固化不能であり、表層土を除去して、良質の土に入れ替えているケースが多い。また含油廃液では焼却処分をするケースがほとんどである。この場合、置換費用と土砂の処分費用また含油廃液では焼却費用がかかり、建設コスト及び処分費用が大きくなることが欠点である。【０００５】  上記固化材の問題点としては、固化材の主材がポルトランドセメントであり、副材として石膏あるいは硫酸塩を少量添加したセメント系固化材を用いた場合、油汚染土や高有機質火山灰並びに含油廃液への固化効果を発揮するためには添加量を多くする必要があり、コストアップになる。また、被処理物中の水とセメントが水和反応して被処理物の固化が行われるが、油、有機質が存在した場合、この水和反応が阻害される。また、ポルトランドセメントはセメント製造中に、原材料の石灰石を分解する時、多量の二酸化炭素を排出するために環境負荷が大きく地球温暖化に悪影響を与える。
上記発明による固化材は有機酸を吸着する吸着材を使用することなく、処理土の強度発現を良好とし、安価に製造可能なセメント系固化材の製造方法が述べられているが、この固化材は母材をポルトランドセメントとし、石膏あるいは硫酸塩を添加して、セメントの水和を阻害する有機酸の作用を抑制し、処理土の強度発現を良好にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  請求項１に記載の発明は、主材としてスラグを用い、副材としてアルカリ金属類化合物およびセメント類を配合したことを特徴とする油汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材である。スラグを使用する目的は、高炉スラグなどは潜在水硬性を有しており、副材のアルカリ金属類の刺激により、強度発現効果を高め、副材のセメント類は、初期強度の発現性をもたらす。
上記スラグとして製鉄における高炉スラグなどの金属精錬スラグ、あるいは都市ゴミ溶融スラグを用い、その粒度（粒子の大きさ）として比表面積（ブレーン値）で１００から１０，０００ｃｍ２／ｇのスラグ微粉末が好適である。ここで１００ｃｍ２／ｇ未満では、スラグの活性が低く、強度の発現性に劣る。また、１０，０００ｃｍ２／ｇ以上では活性は高いが、微粉末の製造コストが高く、コストメリットに劣る。【０００７】請求項２に記載の発明は、上記スラグ１００重量部に対し、上記アルカリ金属類化合物を３〜４０重量部、セメント類を１〜５０重量部配合したことを特徴とする請求項１記載の油汚染土用及び高有機質火山灰土用及び含油廃液用固化材である。ここでアルカリ金属類添加率が３重量部未満の場合は、スラグの活性化が不十分であり、強度の発現性が劣る。また、４０重量部以上の場合は副材のセメント類が瞬結する恐れがあること、及び製造コストが大幅にアップすることから望ましくない。また、セメント類は補助材であり、これを添加することにより高価なアルカリ金属類化合物の使用量を削減することが可能になりて、セメントクリンカー起源ではない水硬性粉体が得られ、この粉体を固化材の主成分として用いれば、油汚染土あるいは高有機質火山灰土を、十分な強度を有する硬化体に固化、１重量部〜５０重量部の範囲で使用することが望ましい。ここでセメント類の添加量が１重量部未満の場合はセメント類の水和効果が期待できず、５０重量部以上添加した場合は粘性の増加があり、土あるいは含油廃液との混合が困難になることから好ましくない。この粉体の使用温度領域は一般的に常温での使用であり、気温が低い場合は、普通ポルトランドセメントあるいは高炉セメントの添加量を増量する必要があり、冬季に使用する時は普通ポルトランドセメントあるいは高炉セメントの添加量は３０重量部以上の添加が望ましい。【０００８】  請求項３に記載の発明は、上記スラグとして高炉水砕スラグは固化性能に優れるとともに安価であり、入手が容易である。この高炉水砕スラグを用いることを特徴とする請求項１、２記載の汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材である。【０００９】  請求項４に記載の発明は、上記アルカリ金属類化合物としてメタ珪酸ソーダ、炭酸ソーダ、水ガラスは高炉水砕スラグの刺激作用が強く、強度発現性に優れている。これらのアルカリ金属化合物類から選ばれる１種あるいは２種以上を用いることを特徴とする請求項１〜３記載の汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材である。【００１０】請求項５に記載の発明は、上記セメント類として普通ポルトランドセメント、高炉セメントから選ばれる１種または２種を用いることを特徴とする請求項１〜４記載の汚染土及び高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材である。普通ポルトランドセメントは早期強度発現性に優れており、また高炉セメントは高炉水砕スラグを多く含んでいるため、アルカリ金属類の刺激を受けやすい。
【発明の効果】
【００１１】  上記の問題点に対して、本発明によって、油汚染土あるいは高有機物含有土壌及び含油廃液に対して、十分な強度を有し、かつ油汚染土及び含油廃液から油の溶出のない硬化体となるように油汚染土あるいは高有機物含有土壌の早期強度発現が達成された。上記固化材は、ポルトランドセメントをほとんど使用しないで、高炉水砕スラグを主材とし、副材としてアルカリ金属類化合物及び高炉セメントを使用することで炭酸ガスの排出がほとんどなく、かつ強アルカリ雰囲気の中で有機物を分解し、油の分子鎖を切断することで固化効果を発現することを特徴とする。【００１２】  この固化材により従来は硬化が困難であった油汚染土あるいは高有機物含有土壌及び含油廃液の硬化体が早期に、十分な強度を有するようにすることが可能になり、現位置での油汚染土あるいは高有機物含有土壌及び含油廃液を十分な強度を有することができるように改良することが可能になる。また、土砂の置換及び含油廃液の処分なしに現位置での構造物建設が可能となり、建設コストを抑えることが可能となる、あるいは含油廃液の焼却処分が不要となる。【００１３】      本発明はセメント系固化材、詳しくは主材であるセメントの水和を阻害する有機酸を多く含む土壌、油汚染土、及び含油廃液を固化可能なセメント系固化材に関する。本発明は油汚染土（例えば工場跡地やガソリンスタンド跡地のような油で汚染された土地、含油スラッジ等）あるいは高有機質の火山灰（例えば阿蘇の黒ボクや赤ボクあるいは関東ローム層等）及び含油廃液を固化するのに適した汚染土、高有機質火山灰及び含油廃液を固化する汚染土並びに含油廃液固化処理用固化材に関する。
【発明を実施するための最良の形態】  以下にこの発明を実施例に基づき説明する。
【実施例１】油汚染土に対する実施例を示す。
▲１▼使用汚染土：  海砂に機械油を５から２０重量部含む土  （５ｋｇ）
▲２▼使用固化材：  本発明材：  主材＝高炉水砕スラグ微粉末（５ｋｇ）
（ブレーン値＝４，０００ｃｍ２／ｇ）
副材１＝メタ珪酸ソーダ（スラグに対し３０重量部添加）
副材２＝高炉セメントＢ種（スラグに対し３重量部添加）
比較材：市販固化材（Ｕ社製）
主材＝普通ポルトランドセメント（８０重量部）
副材＝無水石膏                （２０重量部）
▲３▼評価方法：地盤工学会基準（ＪＧＳ０８１１）（安定処理土の突き固めによる供試                  体作成方法）による一軸圧縮強度試験。
▲４▼結果を図１に示す。
▲５▼結果のコメント
汚染土中の油含有量が５重量部の時は市販の固化材でも一軸圧縮強度は発現するが、油含有量が１０重量部を超すと、一軸圧縮強度は急激に低下する。しかし本発明の固化材は油含有量が１５重量部を超しても十分な一軸圧縮強度を発揮することが分かった。特に、１５重量部の油含有量であっても固化可能であることは、一般的な油汚染土に対しても十分対応可能である。
【実施例２】  高有機質火山灰土（主にフミン酸３０％）に対する実施例を示す。
▲１▼使用土：      阿蘇の黒ボク土（熊本県＝大津市産）        （５ｋｇ）
湿潤密度□ｄ＝１．２９４ｋｇ／ｍ３、含水比＝５２．４％
▲２▼使用固化材：  本発明材：  主材＝高炉水砕スラグ微粉末（５ｋｇ）
（ブレーン値＝４，０００ｃｍ２／ｇ）
副材１＝メタ珪酸ソーダ（スラグに対し３０重量部添加）
副材２＝高炉セメントＢ種（スラグに対し３重量部添加）
比較材：市販固化材（Ｕ社製）
主材＝普通ポルトランドセメント（８０重量部）
副材＝無水石膏、硫酸塩（２０重量部）
▲３▼評価方法：地盤工学会基準（ＪＧＳ０８１１）（安定処理土の突き固めによる供        試体作成方法）による一軸圧縮強度試験。
▲４▼結果を図２に示す。
▲５▼結果のコメント
図２の結果より、従来セメント系固化材では固化困難であった高有機質火山灰土を所要の強度で固化できる。
【実施例３】  含油廃液に対する実施例を示す。
▲１▼使用廃液：含油スラッジ処理後に発生する含油廃液（油分１５％）。
▲２▼使用固化材：  本発明材：  主材＝高炉水砕スラグ微粉末（５ｋｇ）
（ブレーン値＝４，０００ｃｍ２／ｇ）
副材１＝メタ珪酸ソーダ（スラグに対し３０重量部添加）
副材２＝高炉セメントＢ種（スラグに対し３重量部添加）
比較材：普通ポルトランドセメント（５ｋｇ）
▲３▼評価方法：目視（顆粒状になっていることで判断）。
▲４▼結果を表１に示す。
【表１】
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▲５▼結果のコメント
表１に示すように比較材では処理後にてもゾル状の液体状を呈していたのに対し、含油廃液に本発明の固化材を含油廃液：固化材＝１：１．２５で混合すると所定の砂状になった。【００１４】  また、本発明に係る油汚染土あるいは高有機質火山灰土用及び含油廃液用固化材の製造方法は、金属精錬水砕スラグあるいは都市ごみ溶融水砕スラグを破砕機で微粉砕した、アルカリ金属類を微粉末にオムニミキサーあるいは生コン輸送用トラックアジテーター車で混合して均一な粉体を製造することを特徴とする。【００１５】    ＜油汚染土あるいは高有機質火山灰の封じ込め方法＞
次に、本発明に係る油汚染土あるいは高有機質火山灰の封じ込め方法の好適な実施形態について説明する。油で汚染された汚染土から油の溶出を防止するあるいは高有機質火山灰土を固化するためには、汚染土１００ｋｇ当たり上記の固化材を５０〜１００ｋｇ混合、好ましくは５０〜９０ｋｇの範囲で、目標強度、処理コスト等を考慮して混合する。これにより既存のセメント系固化材では処理困難であった油汚染士あるいは高有機質火山灰の室内配合試験等を行って、目標強度を確認してから適正な固化材添加量を選定するのが好ましい。なお、原土の含水比は３０〜４０％程度が最適の範囲であり、含水比が３０％以下の時は、固化材の十分な水和を確保するために、散水等で加水する必要がある。【００１６】  油汚染土あるいは高有機質火山灰土及び含油廃液用固化材を使用して、油汚染土あるいは高有機質火山灰土の改良及び含油廃液の処理を行うに当たっては、含水土に余分な水を加えないようにするため、油汚染土あるいは高有機質火山灰土用固化材を粉末状態にして混合・攪拌するのが望ましい、あるいは含油廃液に粉体で混合することが望ましい。その際、一般に行われている改良プラントを用いて混合するプラント混合法やバックホウやスタビライザー等を用いる方法が効果的に適用できる。また状況に応じて予めスラリー状態にした油汚染土あるいは高有機質火山灰土用あるいは含油廃液用固化材を含水土あるいは含油廃液に混合することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】土壌中の油含有量と本固化材配合量による一軸圧縮強度の関係を示す。
【図２】本発明固化材配合率と一軸圧縮強度の関係を示す。
【図１】
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【図２】
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