(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグ、人工ゼオライト及びグルコン酸を含む第１液とケイ酸を含む第２液とを混合した汚染物質吸着用注入材であって、地盤中に注入し土壌に含まれる汚染物質を吸着固化させることを特徴とする汚染物質吸着用注入材。
【請求項２】
前記第１液において前記高炉スラグに対し前記人工ゼオライトが３０乃至４０重量％であり、且つ、グルコン酸が０．１８重量％乃至０．２５重量％であることを特徴とする請求項１記載の汚染物質吸着用注入材。
【請求項３】
前記第１液においてさらに石灰を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の汚染物質吸着用注入材。
【請求項４】
上記人工ゼオライトはＣａ添加人工ゼオライト又はＦｅ添加人工ゼオライトであることを特徴とする請求項１，２又は３記載の汚染物質吸着用注入材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、重金属等で汚染された土壌の浄化のための汚染物質吸着用注入材に関し、特に薬液注入工法を用いて土壌浄化を行うための汚染物質吸着用注入材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場跡地等の土壌が有害物質で汚染されている例が明らかとなっている。特に、環境基準を上回る重金属たとえば水銀、鉛、砒素、クロム（クロミウム）が土壌から検出されれば、その土壌の周りの地下水も汚染されている可能性があり、付近の住民に健康被害をもたらしかねない。
【０００３】
そのため、汚染土壌を掘削して処分場に搬出し、新しい土壌で埋め戻すことも行われている（特許文献１、２等）。
【０００４】
そこで、汚染土壌を搬出するのではなく、その中の重金属を吸着固定することが考えられる。そのための工法は、たとえば、機械撹拌工法にて重金属吸着材もしくはセメント系固化材を汚染土壌と混合撹拌する工法が一般的である（特許文献３等）。
【０００５】
一方、汚染物質吸着効果を有する物質として、近年、人工ゼオライトが注目されている。人工ゼオライトは石炭灰焼却灰をアルカリ処理等して得られる多孔質構造体であり、吸着能、イオン交換能、触媒能などを有し様々な用途に利用できる有用な物質である。人工ゼオライトの製造方法は、特許文献４〜７等に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２７３１４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６２２６２号公報
【特許文献３】
特開平１１−２６２７５１号公報
【特許文献４】
特開平１０−３２４５１８号公報
【特許文献５】
特開２０００−１３１１号公報
【特許文献６】
特開２００２−３２１４号公報
【特許文献７】
特開２００２−１８７７１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処分場までの距離を考えると、汚染土壌を搬出するのは、時間と手間がかかる。また、汚染土壌による処分場の汚染を防止しなければならない。また、機械攪拌工法は、大型機械の搬入が困難な場所には不適であり、汚染物質が地盤中に部分的に存在する場合は効率が悪い。
【０００８】
さらに、セメント系固化材自体も重金属を含んでおり、土壌によっては、セメント系固化材からも重金属が溶出することがある。
【０００９】
そこで、本発明は、薬液注入工法に適用可能であり、重金属等の有害汚染物質を吸着固定することができる汚染物質吸着用注入材を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明による汚染物質吸着用注入材は次の構成を有する。
（１）請求項１に係る汚染物質吸着用注入材は、高炉スラグ、人工ゼオライト及びグルコン酸を含む第１液とケイ酸を含む第２液とを混合した汚染物質吸着用注入材であって、地盤中に注入し土壌に含まれる汚染物質を吸着固化させることを特徴とする。
【００１２】
（２）請求項２に係る汚染物質吸着用注入材は、請求項１の前記第１液において前記高炉スラグに対し前記人工ゼオライトが３０乃至４０重量％であり、且つ、グルコン酸が０．１８重量％乃至０．２５重量％であることを特徴とする。
【００１３】
（３）請求項３に係る汚染物質吸着用注入材は、請求項１又は２の前記第１液においてさらに石灰を含むことを特徴とする。
【００１４】
（４）請求項４に係る汚染物質吸着用注入材は、請求項１，２又は３に記載の前記人工ゼオライトがＣａ添加人工ゼオライト又はＦｅ添加人工ゼオライトであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明による汚染物質吸着用注入材（以下、「注入材」と称する場合がある）は、高炉スラグ、人工ゼオライト及びグルコン酸を含む第１液と、ケイ酸を含む第２液とを混合してなる。第１液においては、高炉スラグに対し人工ゼオライトが３０乃至４０重量％であり、且つ、グルコン酸が０．１８重量％乃至０．２５重量％であることが好適である。また、第１液においてさらに石灰を含んでもよい。
【００１８】
第１液に含まれる高炉スラグは、高炉で溶融された鉄以外の成分を分離したスラグであり天然の岩石に類似した成分を有する。溶融した状態のスラグの冷却方法に応じて、結晶質の徐冷スラグと非晶質の水冷スラグがあるが、本発明の汚染物質吸着用注入材に含まれる石灰、ケイ酸と反応して、長期的に安定した強度が得られるのは、後者の水冷スラグである。
【００１９】
第１液に含まれる人工ゼオライトは、未使用資源・廃棄物の石炭灰・焼却灰をアルカリ処理して得られるゼオライトであり、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｏ４四面体が頂点を共有して作る多孔質の三次元編目構造体である。また、Ｃａ、Ｆｅを添加することにより人体に有害な重金属、たとえば鉛、砒素、水銀、カドミウム、クロミウム等を良く吸着する。
【００２０】
第１液に含まれる石灰には、生石灰と消石灰がある。石灰は、水と反応して消石灰（水酸化カルシウム）を生じる。石灰を土壌に注入すると、土壌中のシリカやアルミナ等と反応してケイ酸石灰水和物やアルミン酸石灰水和物を生成し、土壌の強度を高める。
【００２１】
第２液に含まれるケイ酸は、アルカリケイ酸塩たとえばＮａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２の濃厚水溶液であり、空気中に放置するとゲル状ケイ酸を析出して硬化する。これによって土壌と注入材が固化される。第２液はケイ酸と水からなる水ガラスである。
【００２２】
次に、本発明の汚染物質吸着用注入材を薬液注入工法を適用して地盤中に送り込む工法について説明する。本注入工法の一実施形態は、高炉スラグ、人工ゼオライト及びグルコン酸を含む第１液と、ケイ酸を含む第２液とを混合して汚染物質吸着用注入材を調製する工程と、調製された汚染物質吸着用注入材を注入管を用いて圧送し土壌中に注入する工程とを含む。
【００２３】
注入材の調製工程は、ミキサーで第１液と第２液とを所定の配合比で混合する工程である。また、注入材の注入工程は、汚染土壌からなる対象地盤を削孔して注入管を孔内に挿入し、調製された注入材を注入管を通して圧送し、注入管の先端部から土壌中に吐出することにより注入する工程である。
【００２４】
図１に、ゲル化時間が比較的長い注入材を使用する場合の注入材の注入工程の実施例を図示する。
まず、図１（ａ）で、汚染土壌１に孔１０を削孔する。
次に、図１（ｂ）で、注入管３を孔１０の底２まで挿入した後、注入材４を図示しないポンプで圧送し、吐出口５から土壌中へ注入する。
次に、図１（ｃ）で、注入管３を引き上げつつ注入材４を注入する。
最後に、図１（ｄ）で、注入管３を地表まで引き上げて注入を完了する。これによって、局所的注入が終了する。さらに、所定面積の土壌に注入材を注入する場合は、孔１０の隣に孔１１を削孔し、注入管３を孔１１に挿入し注入を繰り返す。
【００２５】
ゲル化時間が比較的短い場合には、２液混合を行うため２重注入管を使用する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、２重注入管の断面図である。第１液と第２液は、内管２０と外管２１（逆でもよい）によってそれぞれ注入管先端部まで圧送される。
【００２６】
図２（ａ）の実施形態では、内管２０に設けた開口２２によって外管２１中を圧送されてきた液を内管に導き、２液を混合して吐出口５から土壌中に注入する。但し、内管２０内の圧力を外管２１の圧力より高くすることによって、内管２０内の液を外管２１に導いて混合し、その混合液を外管２１の図示しない吐出口から土壌中に注入してもよい。この場合、別経路にて圧送された前記第１液と第２液とを注入直前に混合し土壌中に注入することになる。
【００２７】
図２（ｂ）の実施形態では、２液を別の経路によって注入管先端部まで圧送し内管の液を吐出口５から、外管の液を吐出口２３１、２３２から、それぞれ別々に注入し、２液が土壌中で混合するようにしてもよい。
【００２８】
【実施例】
（注入材の配合）
図３は、注入材の実施例１及び２の配合比とゲル化時間（ゲルタイム）、一軸圧縮強度との関係を示す表である。
注入材の実施例１は、第１液５００リットル（高炉スラグ１８７．５ｋｇ、石灰１３．５ｋｇ、グルコン酸０．３３ｋｇ、人工ゼオライト５６．３ｋｇ  水４０１．０リットル）と、水ガラスである第２液５００リットル（ケイ酸１１０リットル、水３９０リットル）からなる。
【００２９】
また、注入材の実施例２は、第１液５００リットル（高炉スラグ１３１．２ｋｇ、石灰１３．５ｋｇ、グルコン酸０．３３ｋｇ、人工ゼオライト５６．３ｋｇ水４２０．４リットル）と、実施例１の場合と同じ配合の第２液５００リットル（ケイ酸１１０リットル、水３９０リットル）からなる。
【００３０】
グルコン酸は、カルシウムや鉄とキレートを作り注入材の硬化に寄与する添加剤である。
【００３１】
また、第１液に石灰を含有させた理由は、石灰と高炉スラグの反応によって生じる水和物により、土壌の強度を制御するためである。また、第１液が硬化する時間と第２液が硬化する時間が異なることを利用して、注入材のゲル化時間を制御することができる。
【００３２】
２０℃でのゲルタイムは、Ｆｅ添加人工ゼオライトを含有する場合、実施例１が９分４０秒、実施例２が９分５０秒であり、ともに約１０分であった。これに対して、Ｃａ添加人工ゼオライトを含有する場合、実施例１が２分００秒、実施例２が２分１０秒であり、ともに約２分であった。このことは、人工ゼオライト中のＣａの水和反応により硬化反応が著しく促進されることを意味している。
【００３３】
また、２８日後の一軸圧縮強度は、Ｆｅ添加人工ゼオライトを含有するかＣａ添加人工ゼオライを含有するかにはあまり依存しない。具体的には、実施例１において、Ｃａ添加人工ゼオライト含有品は２８．１ｋｇｆ・ｃｍ２、Ｆｅ添加人工ゼオライト含有品は２６．４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。これに対して、実施例２においては、Ｃａ添加人工ゼオライト含有品もＦｅ添加人工ゼオライト含有品もともに１２．５ｋｇｆ／ｃｍ２であった。一軸圧縮強度は、高炉スラグの含有量とケイ酸含有量の比、又は高炉スラグと人工ゼオライトの合計含有量とケイ酸の比に依存するためであり、これらの比は、実施例１の方がより大きい。
【００３４】
以上の結果を参照すると、ゲルタイムが約１０分であり、一軸圧縮強度が２６．４ｋｇｆ／ｃｍ２であるＦｅ添加人工ゼオライトを含有する実施例１の注入材が、注入工程で使用しやすく強度の高い注入材であるといえる。
【００３５】
但し、ゲルタイムと一軸圧縮強度の最適値は、土壌によって異なることに注意する必要がある。
【００３６】
（注入工法）
Ｃａ添加人工ゼオライトを用いた注入材のゲルタイムは、実施例１、２とも約２分であり、比較的短いため、２重注入管が使用される。
【００３７】
具体的には、図２（ａ）で示した形態の如く、第１液、第２液を内管、外管によって２重注入管先端部まで圧送し注入管内で２液を混合してから土壌中に注入する１．５ショット法を採用する。もしくは、図２(ｂ)で示した形態の如く、第１液、第２液を２重注入管先端部まで圧送し別々に注入し、土壌中の２液の合流点で２液を混合する２ショット法を採用する。
【００３８】
一方、Ｆｅ添加人工ゼオライトを用いた注入材のゲルタイムは、実施例１、２とも約１０分であり、比較的長いため、調製後に注入管に圧送し吐出しても、２重注入管を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、土壌中の重金属等の有害汚染物質を吸着固定することができる汚染物質吸着用注入材が提供された。本発明の汚染物質吸着用注入材が土壌中に注入されると、注入材に含まれる人工ゼオライトが土壌中の有害汚染物質を吸着し、注入材に含まれる硬化成分が有害汚染物質を吸着した人工ゼオライトと土壌とを固化し固定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染物質吸着用注入材の注入工程を説明するための断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、２重注入管の断面図である。
【図３】本発明の注入材の実施例の配合を示す表である。
【符号の説明】
１  汚染土壌
２  孔の底
３  注入管
４  注入材
５  吐出口
１０、１１  孔
２０  内管
２１  外管
２２  開口
２３１、２３２  吐出口
【図１】
0003672555.tif 000002
【図２】
0003672555.tif 000003
【図３】
0003672555.tif 000004