(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に開口部を設けた空間内にアルカリ性土壌を投入する工程と、アルカリ性土壌を中和するための理論量未満のドライアイスを前記空間内に供給する工程と、アルカリ性土壌とドライアイスを攪拌して混合する工程と、前記空間内の酸素濃度を計測する工程と、酸素濃度が所定の下限値まで低下してから所定の上限値に到達するまでの酸素濃度の上昇速度を決定する工程と、酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速い場合には前記空間内の土壌は中和していないと判断してドライアイスを前記空間内に供給する工程と、酸素濃度の上昇速度がしきい値以下であれば前記空間内の土壌は中和したと判断して当該土壌を前記空間から排出する工程を有することを特徴とするアルカリ性土壌中和工法。
【請求項２】
前記酸素濃度の上昇率を決定する工程では、複数の時点で酸素濃度を計測し、その計測結果と計測タイミングを記録し、酸素濃度の上昇分を計測タイミングの間隔で除することにより、前記酸素濃度の上昇速度を決定する請求項１のアルカリ性土壌中和工法。
【請求項３】
前記酸素濃度の上昇率を決定する工程では、酸素濃度が所定の下限値まで低下してから所定の上限値に到達するまでの時間を計測し、計測された時間が復帰時間しきい値よりも短いと酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速いと判断し、計測された時間が復帰時間しきい値よりも長いと酸素濃度の上昇速度がしきい値以下であると判断する請求項１のアルカリ性土壌中和工法。
【請求項４】
前記空間内の酸素濃度を計測する工程は、空間中に設けられた酸素濃度計測手段により計測され、該酸素濃度計測手段は前記空間の下方の領域であって、アルカリ性土壌とドライアイスを攪拌して混合する攪拌手段と干渉しない領域に設けられている請求項１〜３の何れか１項のアルカリ性土壌中和工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ性土壌、例えばｐＨ１０以上の強アルカリ性土壌を中和する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木及び建築工事において、生石灰を利用して改良された土壌やセメントを注入しながら掘削攪拌する工法で発生する残土等は、アルカリ性を示す。この様なアルカリ性の土壌を、埋め戻しなどで再利用すると、高いｐＨを示す強アルカリ性の水が、地下水や雨水の影響で地下に溶け出し、周辺環境に悪影響を及ぼす可能性がある。
アルカリ性土壌の存在による係る不都合に対処するべく、硫酸バンドやＰＡＣなどの酸性薬剤を利用して、アルカリ性土壌を中和する従来技術が存在する。
しかし、係る従来技術では、含水率の増大による作業性の悪化や、薬剤添加量の制御不良等により、過剰な薬剤添加による土壌の酸性化、その他の弊害が懸念され、更なる環境の悪化をもたらす恐れが存在する。
【０００３】
そこで、アルカリ性土壌における環境負荷の少ない中和方法として、アルカリ性土壌を二酸化炭素（ドライアイスを含む）で中和する方法が提案されている。
ここで、二酸化炭素は取り扱いに際して比較的安全であり、作業性が良く、過剰に添加しても土壌を強酸性域まで酸性化してしまうことがない等のメリットがある。
しかし、二酸化炭素は高圧であることから揮発性が高く、作業性を確保するために二酸化炭素を過剰に添加しなくてはならない。その結果、添加する二酸化炭素の内、実際に中和反応に使用される二酸化炭素の割合（歩留まり）が悪く、大量に二酸化炭素を添加する分だけ材料コストが増大してしまう。
現時点において、二酸化炭素を用いた中和方法であって、安価で且つ効率よく二酸化炭素の添加量を制御する技術は存在しない。そのため、二酸化炭素を用いた中和方法は、殆ど用いられていないのが現状である。
【０００４】
その他の従来技術として、例えば、ｐＨ５〜６の真砂土と建設残土を、ｐＨ１１〜１２の建設汚泥と均等に混合して、中和処理して再生土壌資材を製造する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、建設汚泥が大量に発生した場合には、それに対応した大量の真砂土が必要となる。
また、土と建設汚泥を均等に混合しても、中和反応速度が遅いため、中和工法としての作業効率が低いという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、二酸化炭素を用いてアルカリ性土壌を中和する工法であって、二酸化炭素を過剰に添加する必要が無いアルカリ性土壌中和工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアルカリ性土壌中和工法は、上方に開口部を設けた空間（１：例えば、ミキサー車のミキサー、ポットミキサーのつぼ部分、容器）内にアルカリ性土壌（２）を投入する工程（Ｓ１）と、アルカリ性土壌（２）を中和するための理論量未満（例えば、理論量の１／２）のドライアイス（３０）を前記空間（１）内に供給する工程（Ｓ２）と、アルカリ性土壌（２）とドライアイス（３０）を攪拌して混合する工程（Ｓ３）と、前記空間（１）内の酸素濃度を計測する工程（Ｓ４）と、酸素濃度が所定の下限値（下方のしきい値：例えば、６％）まで低下してから所定の上限値（上方のしきい値：例えば、１７〜１８％）に到達するまでの酸素濃度の上昇速度を決定する工程（Ｓ８）と、酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速い場合には前記空間（１）内の土壌（２）は中和していないと判断してドライアイス（３０）を前記空間（１）内に供給する工程（Ｓ２）と、酸素濃度の上昇速度がしきい値以下であれば前記空間（１）内の土壌（２）は中和したと判断して（Ｓ１０）当該土壌（２）を前記空間（１）から排出する工程（Ｓ１１）を有することを特徴としている。
【０００８】
ここで、本発明のアルカリ性土壌中和工法は、所定の数量のアルカリ性土壌毎に処理され、いわゆる「バッチ処理」が行なわれる。
また、酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速い場合にドライアイス（３０）を前記空間（１）内に供給する前記工程（Ｓ２）では、酸素濃度が上昇して、所定の上限値（上方のしきい値：例えば、１８％）に到達した時点で、新たにドライアイス（３０）を前記空間（１）内に投入する。
【０００９】
本考案において、前記のドライアイス（３０）を前記空間（１）内に供給する工程（Ｓ２）と、アルカリ性土壌（２）とドライアイス（３０）を攪拌して混合する工程（Ｓ３）と、前記空間（１）内の酸素濃度を計測する工程（Ｓ４）と、酸素濃度の上昇速度を決定する工程（Ｓ７、Ｓ８）と、酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速い場合にドライアイス（３０）を前記空間（１）内に供給する工程（Ｓ２）は、複数回に分けて実施されるのが好ましい。
【００１０】
そして本発明において、前記酸素濃度の上昇速度を決定する工程（Ｓ７、Ｓ８）では、複数の時点で酸素濃度を計測し、その計測結果と計測タイミングを記録し、酸素濃度の上昇分（Δ酸素濃度）を計測タイミングの間隔（Δ計測時間）で除することにより、前記酸素濃度の上昇速度を決定するのが好ましい。
【００１１】
或いは本発明において、前記酸素濃度の上昇速度を決定する工程（Ｓ７、Ｓ８）では、酸素濃度が所定の下限値まで低下してから所定の上限値に到達するまでの時間（復帰時間）を計測し、計測された時間（復帰時間）が復帰時間しきい値（例えば、２２分）よりも短いと酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速いと判断し、計測された時間（復帰時間）が復帰時間しきい値よりも長いと酸素濃度の上昇速度がしきい値以下であると判断するのが好ましい。
【００１２】
さらに本発明において、前記空間（１）内の酸素濃度を計測する工程（Ｓ４）は、空間（１）中に設けられた酸素濃度計測手段（酸素センサ６）により計測され、該酸素濃度計測手段（６）は前記空間（１）の下方の領域（例えば、内部の高さ１７０ｍｍのポット容器であれば、当該容器の上縁から７５ｍｍ以下の領域：容器上方から４４％以下の領域）であって、アルカリ性土壌（２）とドライアイス（３０）を攪拌して混合する攪拌手段（例えば、攪拌翼７）と干渉しない領域に設けられているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述する構成を具備する本発明によれば、上方に開口部を設けた空間（１：例えば、ミキサー車のミキサー、ポットミキサーのつぼ部分、容器）内にドライアイス（３０）を供給すれば、ドライアイス（３０）は酸素や窒素よりも重いため、上方の開口部（１ｉ）以外は閉鎖されている当該空間（１）内に存在する酸素や窒素は、投入されたドライアイス（３０）と置換されて、上方の開口部（１ｉ）を介して当該空間（１）から排出される。その結果、当該空間（１）内における酸素濃度が減少する。
そして、アルカリ性土壌（２）とドライアイス（３０）を攪拌して混合すれば、アルカリ性土壌（２）を中和する反応によりドライアイス（３０）が消費されるので、前記空間（１）におけるドライアイス量（３０）が減少する。その結果、上方の開口部（１ｉ）から、酸素と窒素の混合気体である空気が前記空間（１）内に流入するので、当該空間（１）内における酸素濃度が上昇し続ける。
【００１４】
ここで、アルカリ性土壌（２）のｐＨが高い状態であれば、アルカリ性土壌（２）の中和反応は進行中であり、当該中和反応によりドライアイス（３０）が消費される速度も速い。そのため、酸素濃度の上昇速度も速い。
これに対して、アルカリ性土壌（２）のｐＨが低くなり、中性域に近づけば、アルカリ性土壌（２）の中和反応も反応速度も低下して、当該中和反応によりドライアイス（３０）が消費される速度も遅くなる。そのため、酸素濃度の上昇速度も遅くなる。
本発明では、酸素濃度の上昇速度を決定し、酸素濃度の上昇速度がしきい値以下であれば、アルカリ性土壌（２）の中和反応も反応速度も低下して、当該中和反応によりドライアイス（３０）が消費される速度も遅くなったと判断して、前記空間内の土壌は中和したと判断する。
【００１５】
また、本発明では、酸素濃度の上昇速度がしきい値よりも速い場合には、アルカリ性土壌（２）の中和反応は進行中であり、当該中和反応によりドライアイス（３０）が急速に消費されている状態であると判断し、速度前記空間（１）内の土壌（２）は中和していないと判断する。
そのため、本発明によれば、前記空間（１）中に投入された土壌（２）が中和したか否かが容易且つ確実に判断される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】実施形態における酸素濃度と経過時間との関係を示す特性図である。
【図３】実施形態における累積二酸化炭素添加量と経過時間との関係を示す特性図である。
【図４】実施形態における土壌のｐＨと経過時間との関係を示す特性図である。
【図５】実施形態における土壌中和作業手順を示すフローチャートである。
【図６】実験例で用いられた実験装置を示すブロック図である。
【図７】実験例１〜３の手順を示すフローチャートである。
【図８】実験例１の結果を示す特性図である。
【図９】実験例２の結果を示す特性図である。
【図１０】実験例３の結果を示す特性図である。
【図１１】実験例４の結果を示す特性図である。
【図１２】実験例５の結果を示す特性図である。
【図１３】実験例６の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るアルカリ性土壌の中和工法を施工するための設備を示している。
図１において、実施形態に係る工法を施工するための設備は、上端部１ｉが開口した容器１、ＣＯ２タンク３、ＣＯ２供給管４、容器１へ供給するＣＯ２量を制御する流量制御弁５、酸素センサ６、攪拌翼７、攪拌翼駆動用モータ８及びコントロールユニット１０を有している。
【００１８】
ここで、上端部が開口した容器１は、つぼ型の容器であって、例えば、移動可能なミキサー車における回転式ドラム、或いは施工現場に設置した固定容器を適用することが出来る。その内部には、中和するべき土壌、即ちアルカリ性の土壌２が投入されている。
ＣＯ２タンク３に貯留される二酸化炭素（ＣＯ２）３０は、例えば、微粉状のドライアイス（固相のＣＯ２）であっても良いし、高圧で貯蔵された気相のＣＯ２であっても良い。
【００１９】
容器１の底部近傍には攪拌翼７が配置され、その攪拌翼７は容器１の下方に設置した攪拌翼駆動用モータ８によって駆動される。
容器１内の下方にはＣＯ２タンク３からのＣＯ２供給管４が配置されており、ＣＯ２供給管４の先端にはノズル４Ｎが接続されている。そして、ＣＯ２供給管４の途中には、流量制御弁５が介装されている。
容器１内には酸素センサ６が設けられており、酸素センサ６は、入力信号ラインＬｉによって、容器１の外部に設置された制御手段（コントロールユニット）１０と接続されている。
後述するように、酸素センサ６の容器１内における高さ方向位置としては、攪拌翼７が動作した場合でも攪拌翼７と干渉しない位置であって、しかも、出来る限り容器１の下方に設けることが好ましい。
【００２０】
図示は省略するが、酸素センサ６に代えて、容器1内に空気吸引部（図示せず）を設け、空気吸引部に接続されたパイプ（図示せず）をガス分析装置（図示せず）に連通しても良い。
容器１内の空気が空気吸引部、パイプを介してガス分析装置に供給され、ガス分析装置によって容器１内の酸素濃度を計測することが出来る。
【００２１】
コントロールユニット１０は、制御信号ラインＬｏによって、流量制御弁５および攪拌翼駆動用モータ８と接続されている。
後述するように、コントロールユニット１０は、流量制御弁５を開弁して、固体或いは気体のＣＯ２が容器１内に供給して、容器１内の酸素濃度を一旦降下せしめる様に構成されている。
そしてコントロールユニット１０は、土壌の中和反応の進行と共に酸素濃度が再び上昇して、所定値（図２では１２％）に達したならば、流量制御弁５を再び開弁して、容器１内に固体或いは気体のＣＯ２を供給する機能を有している。
【００２２】
図２は、容器１内における酸素濃度と経過時間による変化或いは特性（特性線Ｌｏ２）を示している。なお、図２で示す特性は、酸素センサ６の位置によって、異なる。
図２において、ＣＯ２タンク３（図１参照）からＣＯ２（例えば、微粉状のドライアイス：固相のＣＯ２）を容器１内に供給する以前の段階では、容器１内の酸素濃度は、大気中の酸素含有率である２１％となっている（図２において、特性線ＬＯ２が縦軸に接している点）。
【００２３】
流量制御弁５を開弁して、容器１内に微粉状のドライアイス（固相のＣＯ２）を投入した後、ドライアイスが気化・膨張する。ここで、気相のＣＯ２は酸素や窒素よりも重いため、容器１内には気相のＣＯ２が残留して、空気（酸素、窒素）は開口部１ｉから容器１外に排出される。すなわち、気相のＣＯ２が空気（酸素、窒素）と置換され、容器１内の酸素濃度は、図２の例では６％まで低下する（図２の点Ｐ１）。ここで、「６％」という酸素濃度は、説明の便宜のために設定した数値であり、実際の酸素濃度下限値とは一致しない場合がある。
その後、容器１内のアルカリ性土壌２の中和反応により気相のＣＯ２が消費され、気相のＣＯ２が消費された分だけ開口部１ｉを介して空気（酸素、窒素）が容器１内に侵入する。その結果、微粉状のドライアイス投入直後には減少した（容器１内の）酸素濃度が徐々に増加する。
【００２４】
酸素濃度が増加して、例えば１２％に達したならば、流量制御弁５を開弁して、容器１内に微粉状のドライアイス（固相のＣＯ２）を投入する（図２の点Ｐ２）。
ここで、「１２％」という酸素濃度は、説明の便宜のために設定した数値であり、実際にドライアイス（固相のＣＯ２）を再投入する酸素濃度とは一致しない場合がある。例えば、後述の実験例では、当該数値は１８％が好適である、という結果が出ている。
【００２５】
図２の点Ｐ２において、流量制御弁５を開弁して、容器１内に微粉状のドライアイス（固相のＣＯ２）を投入すれば、ドライアイスが気化・膨張して、開口部１ｉを介して空気（酸素、窒素）が容器１から排出される。そして、容器１内の酸素濃度は、図２の点Ｐ３まで低下する。
そして、容器１内のアルカリ性土壌２の中和反応により気相のＣＯ２が消費され、開口部１ｉを介して空気（酸素、窒素）が容器１内に侵入し、ドライアイス投入直後には減少した（容器１内の）酸素濃度が徐々に増加して、１２％（図２の点Ｐ４）に到達する。
この際に、点Ｐ１〜Ｐ２間で中和反応が既に行なわれているので、点Ｐ３〜Ｐ４間における中和反応の速度が低下し、点Ｐ３〜Ｐ４間の酸素濃度上昇特性曲線における傾きは、点Ｐ１〜Ｐ２間の酸素濃度上昇特性曲線における傾きよりも、小さな値となる。換言すれば、点Ｐ３〜Ｐ４間の酸素濃度上昇速度は点Ｐ１〜Ｐ２間の酸素濃度上昇速度よりも遅くなる。
【００２６】
以後、ドライアイスを投入する毎に、酸素濃度は低下するが、酸素濃度上昇速度は遅くなり、酸素濃度上昇特性曲線の傾きは小さくなる。そして、ドライアイスを投入する間隔は、徐々に長くなる。
最終的には、図２の特性曲線において、符号Ｅで示す領域では、ドライアイス投入のタイミングの酸素濃度（図２の例では１２％）まで復帰しなくなる。
係る状態は、中和反応が行なわれず、ＣＯ２が消費されないことを意味している。従って、図２の特性曲線において、符号Ｅで示す状態になったならば、アルカリ性土壌が中和されたと判断する。
そして、符号Ｅで示す状態になったか否かについては、例えば、酸素濃度速度（酸素濃度上昇率：ΔＯ２／ΔＴ）がしきい値以下であるか否かにより、判断することが出来る。
【００２７】
図３は、アルカリ性土壌２に供給（投入）された二酸化炭素量の累積値を、特性線ＬＣＯ２として示している。
図３における点Ｐ１１は、図２における点Ｐ１に対応しており、容器１内に微粉状のドライアイス（固相のＣＯ２）を投入した直後の状態を示している。
そして、図３における点Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４は、それぞれ、図２における点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応している。
図３においても、容器１内のアルカリ性土壌２の中和反応が進行するに連れて、ドライアイス（固相のＣＯ２）を投入する間隔が長くなることが理解される。
【００２８】
経過時間に対する土壌ｐＨの変化を特性線Ｌｐｈで示す図４において、横軸、すなわち経過時間軸は、図２、図３の経過時間軸と対応している。
図４では、ドライアイス（固相のＣＯ２）投入を開始した時点（図４における左側の領域）では、土壌のｐＨが減少して中性側に移行する速度が速いが、ドライアイス（固相のＣＯ２）を何回か投入すると（図４における右側の領域）、土壌のｐＨが減少して中性側に移行する速度が遅くなることが示されている。
【００２９】
次に、主として図５に基づき、図１〜図４をも参照して、図示の実施形態に係るアルカリ性土壌中和工法の作業手順を説明する。
図５のステップＳ１において、中和処理をするべきアルカリ性土壌２を、例えばベルトコンベア等の公知手段によって、容器１の開放した上端部１ｉから容器１内に投入する。
容器１には、図示を省略したレベルセンサ、或いは質量計が設置されており、所定量のアルカリ性土壌２が投入されたなら、投入を停止する。あるいは、予め所定量に計量されたアルカリ性土壌が、ベルトコンベア等の公知手段により、容器１に投入される。
【００３０】
ステップＳ２では、コントローラ１０が流量制御弁５を開閉処理を行い、所定量のＣＯ２（例えば、微粉状のドライアイス：図１では符号３０で示す）をＣＯ２供給管４のノズル４Ｎから、容器１内に供給する。ここで、微粉状のドライアイスは、安価で大量供給可能なＣＯ２の一例である。
微粉状のドライアイス（ＣＯ２）３０を容器１内に投入すると共に、容器１内の攪拌機７が作動し、容器１内のアルカリ性土壌２と微粉状のドライアイス（ＣＯ２）とを攪拌、混合する（ステップＳ３）。
【００３１】
アルカリ性土壌２と微粉状のドライアイス（ＣＯ２）を攪拌、混合すると、二酸化炭素ＣＯ２がアルカリ性土壌２に含まれる水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２と反応して、炭酸カルシウムＣａＣＯ３と水Ｈ２Ｏを生成する反応（中和反応）が行われ、以って、アルカリ性土壌２が中和される。
また、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）は、アルカリ性土壌２と攪拌、混合された際に、気化して体積が急激に増大する。
酸素、窒素、その混合物である空気は、気化したＣＯ２よりも比重が小さいため、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）が気化した際に、容器１の開放した上端部１ｉから容器１外に排出される。その結果、容器１内の空気中の酸素量は減少する（図２の特性線ＬＯ２における開始点から点Ｐ１までの領域）。
【００３２】
容器１内に設置した酸素センサ６は、容器１内の（より詳細には酸素センサ６の設置位置における）酸素濃度を検出する（ステップＳ４）。
酸素センサ６により検出された酸素濃度に関する情報は、入力信号ラインＬｉを経由して、コントロールユニット１０に伝送される。
ステップＳ５では、コントロールユニット１０は、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）を投入してから一定時間（ケース・バイ・ケースで設定される）が経過した際に、酸素センサ６で検出した酸素濃度が所定値（下限値）である６％以下になったか否かを判断する。上述したが、「６％」という所定値（酸素濃度下限値）は、説明の便宜のために設定した数値である。
【００３３】
酸素濃度が６％以下になったならならば（ステップＳ５がＹＥＳ：図２の点Ｐ１）、ステップＳ６に進む。
一方、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）を投入してから一定時間が経過しても、容器１内の酸素濃度が６％よりも高いのであれば（ステップＳ５がＮＯ）、ステップＳ２に戻る。換言すれば、ステップＳ５が「ＮＯ」のループは、容器１内の酸素濃度が６％以下になるまで繰り返される。
【００３４】
ステップＳ６では、コントロールユニット１０は、流量制御弁５を閉鎖して、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）が容器１内に投入されない様に制御する（図２の点Ｐ１、図３の点Ｐ１１）。
図２の点Ｐ１〜Ｐ２間の領域では、投入されたＣＯ２は上述した中和反応により消費され、ＣＯ２の消費に伴い空気が容器１内に侵入するので、酸素濃度（特性線Ｌｏ２）は徐々に回復する。そして、所定値１２％（点Ｐ２）まで回復する。
酸素濃度が所定値１２％まで回復したならば、ステップＳ７に進む。
【００３５】
図２の点Ｐ１〜Ｐ２間の領域では中和反応が進行しているため、図４で示す様に、土壌ｐＨは徐々に低下する（図４参照）。
ここで、前述した様に、「１２％」という所定値（酸素濃度）は、説明の便宜のために設定した数値であり、実際の施工に際して、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）を再投入する酸素濃度が「１２％」に限定する訳ではない。
【００３６】
ステップＳ７において、コントロールユニット１０は、アルカリ性土壌が中和されたか否か、換言すれば、図２の特性曲線における符号Ｅで示す状態になったか否かを判断する。
図２の特性曲線における符号Ｅで示す状態になったか否かを判断するため、図示の実施形態では、ステップＳ７において、所定の間隔ΔＴを空けて、２回に亘って酸素濃度を計測する。
そして、次のステップＳ８では、２回計測した酸素濃度の増加分ΔＯ２を、所定の間隔ΔＴで除した値（ΔＯ２／ΔＴ）、すなわち酸素濃度の変化率（酸素濃度上昇速度）としきい値とを比較する。しきい値については、各地の土壌に関するｐＨその他のデータから、予め、個々の施工現場に関して定められているのが好ましい。
【００３７】
ステップＳ８において、酸素濃度上昇速度（ΔＯ２／ΔＴ）がしきい値以下であれば（ステップＳ８がＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、コントロールユニット１０は、図２の特性曲線における符号Ｅで示す状態になった、すなわち、アルカリ性土壌２の中和が完了した（図２の点Ｐｅ１）と判断する。
そして、ステップＳ１０に進み、土壌２を容器１から排出して中和作業は終了する。この時の土壌のｐＨは、図４においては、例えばｐＨ８である。
【００３８】
ステップＳ８において、酸素濃度上昇速度（ΔＯ２／ΔＴ）がしきい値を上回っていれば（ステップＳ８がＮＯ）、コントロールユニット１０は、図２の特性曲線における符号Ｅで示す状態になっておらず、アルカリ性土壌２の中和が完了していないと判断する。そしてステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、酸素濃度が１２％以上であるか否かを判断する。
酸素濃度が１２％以上になれば（ステップＳ１１がＹＥＳ）、図２における点Ｐ２、Ｐ４の状態になったと判断して、ステップＳ２まで戻り、ステップＳ２以降を繰り返す。
一方、酸素濃度が１２％に満たなければ（ステップＳ１１がＮＯ）、ステップＳ７以降を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ８において、酸素濃度上昇速度（ΔＯ２／ΔＴ）がしきい値を上回っているということは、例えば、図２における点Ｐ１〜Ｐ２の領域、或いは点Ｐ３〜Ｐ４の領域であることを意味している。
従って、酸素濃度が１２％以上となれば、微粉状のドライアイス（ＣＯ２）を再投入するべく、ステップＳ２に戻るのである。
【００４０】
図示の実施形態では、例えば土壌がｐＨ８であれば、「アルカリ性土壌の中和は完了」としている。
中和が完了した時点は、図２では点Ｐｅ１、図３では点Ｐｅ２、図４では点Ｐｅ３で、それぞれ示している。
【００４１】
発明者は、図示の実施形態に関連して、以下で述べる様な実験を行った。
図６は、実験装置を示している。
図６において、実験装置は、容器１１、酸素濃度計６０、攪拌用ガラス棒７０、スプーン８０、ビーカー９ガラス電極式水素イオン濃度計６５、計測兼分析装置（分析器）１００を備えている。
【００４２】
容器１１は、内径１２３．３ｍｍ、内部の高さ１７０ｍｍのポット容器を使用した。当該ポット容器の容積は、２０３０ｃｍ３（２．０３リットル：約２リットル）である。
酸素濃度計６０はマルチ型ガス検知器であり、伝達手段Ｌ６０によって分析器１００に接続されている。
ここで、酸素濃度計６０は、垂直方向位置を調節可能な態様で、容器１１内壁部に設置されている。
【００４３】
ここで、容器１１中の土壌２のｐＨを直接計測することは困難である。
そのため実験装置では、容器１１中の土壌２のｐＨを計測するに際しては、容器１１中の土壌２の少量だけビーカー9に採取し、溶媒（例えば、水）５０ｃｃを加えて水溶液とせしめ、当該水溶液の水素イオン濃度を、ｐＨ計測手段であるガラス電極式水素イオン濃度計６５を用いて計測する。
そして計測された水素イオン濃度に関する情報を、伝達手段Ｌ６５経由で分析器１００に送り、分析器１００において、水溶液の水素イオン濃度から容器１１中の土壌２におけるｐＨ濃度を演算している。
【００４４】
実験で使用される材料として、アルカリ性土壌２、微粉状ドライアイス３０、溶媒として水を用いた。
アルカリ性土壌２は、含水率１９％の中性の土壌に、水酸化カルシウム「Ｃａ（ＯＨ）２」を土壌の１０質量％だけ含有させた模擬土壌である。
また、微粉状ドライアイス３０は、アルカリ性土壌２に中和剤として添加する二酸化炭素として、用いられる。
【００４５】
実験の条件を、下表１に示す。
表１
0005419223.tif 000002
【００４６】
表１で示すように、１回の試験で使用する土壌は２００ｇ、１回の試験で使用するドライアイスの量１１．９ｇ＋α、微粉状ドライアイスの添加サイクル数は４回＋β、ｐＨ測定回数及び酸素濃度測定回数は所定のインターバルで随時行なわれる。
ここで、試験サンプル用として作成した土壌２００ｇに添加された水酸化カルシウム「Ｃａ（ＯＨ）２」について、中和に必要な微粉状ドライアイスの理論量は１１．９ｇである。
微粉状ドライアイスの添加量における「＋α」は、実験において理論量よりも多くの二酸化炭素を容器１１内に投入しなければならない場合を、予め想定していることを意味している。
【００４７】
また、微粉状ドライアイスの添加サイクル数における「＋β」は、理論量の二酸化炭素量を１サイクルで添加される二酸化炭素量で除算した理論サイクル数（実験例では４サイクル）よりも、多いサイクル数に亘って、二酸化炭素を容器１１内に投入しなければならない場合を、予め想定していることを意味している。
実験では、1サイクルで添加するドライアイス３０（二酸化炭素）の量は、３ｇである。１サイクルで添加するドライアイス３０は、中和に必要なドライアイス理論量（１１．９ｇ）未満、例えば１／２以下に設定する。
ここで、例えば、ドライアイス３ｇを容器１１内に投入してから、酸素濃度が所定の数値まで復帰して、ｐＨの測定が完了するまでを、１サイクルと表現している。
表１において、サイクル数を「４回＋β」としたのは、２００ｇの土壌について、中和に必要な二酸化炭素の理論値は１１．９ｇであるため、１サイクルにおける添加ドライアイス３ｇであれば、４サイクルで理論量と概略等しい二酸化炭素が容器１１内に投入されることによる。
【００４８】
図７は、実験例１〜実験例３の手順を示している。
以下、実験例１〜実験例３の手順（試験手順）を図７に基づいて説明する。
図７において、先ず、ステップＳｔ１で、実験前の土壌のｐＨを計測する。
ステップＳｔ２では、容器１１内にアルカリ性土壌２を２００ｇ投入する。
ステップＳｔ３では、アルカリ性土壌２が２００ｇ投入された容器１１内に、微粉状のドライアイス３０を３ｇ添加し、アルカリ性土壌２とドライアイス３０とを混合する。
【００４９】
ステップＳｔ４では、酸素濃度計６０により、容器１１内部の酸素濃度を測定した。酸素濃度測定後、ステップＳｔ５に進む。
ここで、ステップＳｔ３におけるドライアイス３０の投入は、酸素濃度計６０で計測された酸素濃度の変化に基づいて、調節されている。
【００５０】
ステップＳｔ５では、土壌のｐＨを測定した。
土壌のｐＨ測定に当たっては、容器１１中のアルカリ性土壌２から５ｇ（溶質）を採取し、ビーカー９中で中性の水（溶媒）５０ｃｃに溶解させて、水溶液を作成した。その際に、攪拌用ガラス棒７０で攪拌しつつ、溶質を溶媒に溶解させている。
そして、ガラス電極式水素イオン濃度計６５によって、当該水溶液の水素イオン濃度を計測し、当該計測値を分析器１００にかけて用いて水溶液のｐＨ値を演算し、アルカリ性土壌２のｐＨを決定した。
【００５１】
アルカリ性土壌２のｐＨを測定するのには、約１分間が費やされた。
その様にして測定されたｐＨについて、以下において、「土壌のｐＨ」、「ｐＨの測定」、「ｐＨ測定」等と表記する場合がある。
発明者は、実験に際して分析器１００を監視した。
ステップＳｔ６では、土壌２のｐＨが所定範囲（たとえば、ｐＨが８〜９の間）に収まるまで（ステップＳｔ６がＮＯのループ）、ステップＳｔ３〜Ｓｔ６を繰り返した。
ステップＳｔ６において、土壌２のｐＨが所定範囲（たとえば、ｐＨが８〜９の間）に収まったならば（ステップＳｔ６がＹＥＳ）、ステップＳｔ７に進み、実験を終了する。
【００５２】
発明者は、以下に述べる実施した実験例１〜実験例６を行なった。
以下、実験例１〜実験例６について説明する。
【００５３】
［実験例１］
実験例１では、「１サイクル」は、ドライアイス投入後から酸素濃度が上限値である２１％に復帰するまでとなっている。換言すれば、実験例１では、前サイクルにおいて酸素濃度が２１％になった時点で、次のサイクルのドライアイス投入を行った。
上述した様に、最初に容器１１に投入する土壌は２００ｇであり、ドライアイスを１サイクルについて３ｇずつ投入した。
土壌のｐＨについては、サイクル毎に計測した。
なお、酸素濃度計は、容器１１の上端（開口部）から７５ｍｍ下方の位置とした。
実験例１の結果を、酸素濃度（実線）及びｐＨ（点線）の時間経過特性として、図８で示す。
【００５４】
図８において、最初の２つのサイクル（図８では左側の領域Ｃ１、Ｃ２）において、酸素濃度特性線（実線）の変化は少ない。これは、微粉状のドライアイスを投入した後、ＣＯ２が直ちに中和反応に用いられ、容器１１内に存在する時間が極めて短かったことを意味している。
また図８において、酸素濃度の下限は約６％であった。そのため、酸素濃度計６０を、容器１１の上端（開口部１１ｉ）から７５ｍｍ下方の位置とした場合には、酸素濃度の最小値を６％として、管理、制御することが好ましい。
【００５５】
さらに、図８では、中和が確認（点Ｐｅ１、点Ｐｅ３）されるまで、およそ８０分以上（１時間２１分）が経過している。このことは、実験例１の態様では、実際の工事では中和のための時間が掛かり過ぎることを意味している。
図８において、土壌のｐＨが中性域に到達した後においては、図示は省略しているが、酸素濃度が６％程度まで減少した後、２１％に戻るまで約２２分程度が経過している。このことから、１サイクルで２２分を費やした場合には、二酸化炭素の消費は行われておらず、中和反応が終了したと考えることが出来る。
【００５６】
［実験例２］
実験例２における土壌の量、ドライアイスの投入量とその割合、ｐＨ測定、酸素濃度計の設置位置については、実験例１と同様である。
実験例１では、前サイクルにおいて酸素濃度が２１％になった時点で、次のサイクルにおけるドライアイス投入を行った。
それに対して、実験例２では、前サイクルにおいて酸素濃度が２０％まで復帰した時点で、次のサイクルのドライアイス投入を開始した。
実験例２の結果として、酸素濃度（実線）及びｐＨ（点線）の時間経過特性を、図９で示す。
【００５７】
図９において、作業上は、前サイクルにおいて酸素濃度が２０％になった時点で、次のサイクルのドライアイス投入を行ったにも拘らず、Ｃ１〜Ｃ３サイクルでは酸素濃度（実線）は２１％まで復帰している。これは、ドライアイス投入から昇華するまでのタイムラグにおいても中和反応が進行して、ＣＯ２が消費されたことに起因すると思われる。
図９において、二酸化炭素投入量に対するｐＨ低下曲線は、図８で示す実験例１と概略等しい。このことから、ドライアイスの投入タイミング（制御における酸素濃度上限値）を酸素濃度２０％にしても、酸素濃度２１％にした場合に比較して、土壌中和（ｐＨ低下）の効率は、殆ど変わらないことが確認できた。
【００５８】
一方、図９では、土壌の中和が確認されるまでの実験時間は、約５０分程度（５４分）である。実験例１（８０分以上）に比較して、非常に短縮されている。
このことから、中和作業時間の短縮という観点から、ドライアイスの投入タイミング（制御における酸素濃度上限値）となる酸素濃度は、低い方が効率的であることが分った。
ここで、図９において、酸素濃度特性曲線において、酸素濃度が上昇する領域であって、酸素濃度１８％以下の領域（図９において、酸素濃度＝１８．００％よりも下方の領域）に着目すると、図２で示す酸素濃度特性線と同様な傾向が確認出来る。このことから、ドライアイスの投入タイミング（制御における酸素濃度上限値）を酸素濃度１８％にすることが好適であることが分る。
【００５９】
［実験例３］
実験例３では、土壌の量、１サイクルにおけるドライアイスの投入量、ｐＨ測定、酸素濃度計の設置位置については、実験例１、実験例２と同様である。
しかし、実験例３では、酸素濃度計６０の設置位置（垂直方向位置）を、実験の途中で変更している。
実験例３の結果（酸素濃度及びｐＨの時間経過特性）を、図１０で示す。
図１０における最初の２サイクル（Ｃ１、Ｃ２）では、酸素濃度計６０は、容器１１上端から１０ｍｍ下方に設置されていた。
図１０における３回目のサイクル（Ｃ３）以降は、酸素濃度計６０の垂直方向位置を、容器１１上端から３５ｍｍ下方に変更した。
【００６０】
図１０において、最初の２サイクル（Ｃ１、Ｃ２）では、計測された酸素濃度（実線）が大きくは変化していない。しかし、図１０において点線で示すｐＨの特性線を参照すれば明らかな様に、実験例３における最初の２サイクル（Ｃ１、Ｃ２）でも、ｐＨは低下している。
このことから、最初の２サイクル（Ｃ１、Ｃ２）では、酸素濃度計６０はドライアイス投入による酸素濃度の低下と、その後の中和反応に進行に伴う酸素濃度の上昇を検出していないことが分る。そして、容器１１上端から１０ｍｍ下方という、適当ではなかったことが判明した。
すなわち、酸素濃度計６０の設置位置が上方である場合には、酸素濃度によって二酸化炭素添加量を管理、制御することは困難であることが分る。
【００６１】
実験例３において、酸素濃度計を容器１１上端から３５ｍｍ下方に設置した後は、酸素濃度計６０の計測結果が変化している。
このことは、微粉状のドライアイス投入による酸素濃度の低下と、中和反応の進行によるＣＯ２の消費による酸素濃度の上昇が、酸素濃度計６０によって、計測されていることを意味しており、酸素濃度計６０の位置が下方となり、中和処理するべき土壌に近接するほど、計測精度が向上することが理解される。
【００６２】
［実験例４］
実験例１〜３では、ドライアイスを複数サイクルに分けて投入した。
それに対して、実験例４では、最初の１サイクルで、土壌の中和に必要なドライアイスの理論量を全量添加した。
また、実験例４において、土壌の量は実験例１〜３の１／２（１００ｇ）であり、土壌の中和に必要なドライアイスの理論量も、実験例１〜３の１／２（９ｇ）である。
なお、実験例４において、酸素濃度計６０は、容器上端から７５ｍｍ下方に設置した。
実験例４の結果として、酸素濃度（実線）及びｐＨ（点線）の時間経過特性を、図１１で示す。
【００６３】
図１１において、ドライアイス投入直後に酸素濃度計の計測値が０％近傍まで低下した。
しかし、図１１を図８〜図１０と比較すれば明らかな様に、実験例４における土壌のｐＨは、実験例１〜３に比較すると低下しておらず、アルカリ性土壌の中和効率が悪化していることが理解される。
図１０において、実験例４における最終的なｐＨは１０程度であり、土壌は強いアルカリ性を示している。
【００６４】
係る実験例４において、土壌のｐＨが低下しないのは、ドライアイスを当初に一度に投入すると、土壌の中和反応に使用されないＣＯ２（ＣＯ２の損失）が多くなり、投入されたＣＯ２が中和反応に有効に使用されていないためであると推定される。
換言すれば、土壌を効率的に中和するためには、ドライアイス（ＣＯ２）は複数回に亘って（或いは断続的に）付加するべきことが、実験例４の結果から分った。
【００６５】
［実験例５］
実験例５では、容器１１内に土壌を投入せず、ドライアイスのみを投入して、酸素濃度の変化を計測した。
投入したドライアイスは３ｇであり、酸素濃度計６０は容器１１上端から７５ｍｍ下方に設置した。
実験例４の結果として、酸素濃度（実線）の時間経過特性を、図１２で示す。
【００６６】
図１２において、ドライアイス投入直後、気化したＣＯ２は、酸素と窒素からなる空気よりも重いため容器１１内にとどまり、気化したＣＯ２によって、酸素及び窒素（空気）が容器１１の上端開口部から容器１１外に押し出される。そのため、酸素濃度が急激に低下する。
その後、時間の経過と共に、気化したＣＯ２は容器１１外の空気と置換され、酸素濃度が徐々に上昇する。
【００６７】
［実験例６］
実験例６では、アルカリ性に調整された土壌のみを容器１１内に投入し、空気中の二酸化炭素により中和されるか否かを確認した。
アルカリ性に調整された土壌は容器１１内に２００ｇ投入され、土壌のｐＨ測定は、約１０分間に１回の割合で行なわれた。
【００６８】
実験例６の結果として、土壌のｐＨの変化特性（点線）を、図１３で示す。
図１３において、土壌のｐＨは殆ど低下しておらず、ｐＨ１２程度の強アルカリ性を示している。
実験例６から、空気中の二酸化炭素のみでは、土壌の中和は困難であることが理解される。
【００６９】
図１〜図５を参照して実施形態を説明した際には、ＣＯ２を投入する酸素濃度の数値（酸素濃度上限値）を１２％と仮定して説明した。
しかし、実験例１〜６の結果から、約２リットルの容器（樹脂性ボトル：内径１２３．３ｍｍ、内部の高さ１７０ｍｍ）１１を用いて、容器の上縁から７５ｍｍの位置に酸素濃度計６０を設置して土壌の中和の制御、管理を行う場合には、酸素濃度上限値を１８％、下限値を６％にすると、良好な結果が得られることが分った。
また、１サイクルに２２分以上を費やしたならば、中和が完了していると考えられることが分った。
【００７０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
同様に、本発明の技術的範囲は、実験例１〜６に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・容器
２・・・土壌／中和対象のアルカリ性土壌
３・・・ＣＯ２タンク
４・・・ＣＯ２供給管
５・・・流量制御弁
６・・・酸素濃度センサ
７・・・攪拌翼
８・・・攪拌翼駆動モータ
１０・・・制御手段／コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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