(57)【要約】【課題】天然の材料の組み合わせにより長期的に亘り従来の遮水性能と略同等又はそれ以上の遮水性能を発揮し、しかも材料費を低く抑えて安価に施工できるようにする。【解決手段】この構造及び施工方法では、ベントナイト粉体２１を粘性土層１、３の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙１、３に充填し、ベントナイト粉体２１の吸水膨潤作用により、粘性土層１、３の遮水側の面を目止めする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性土層とベントナイトを用いた各種の遮水材が積層されて形成され、水分の浸透、漏洩を抑制する廃棄物処分施設の低透水層構造において、
前記遮水材はベントナイト粉体が採用され、前記ベントナイト粉体が前記粘性土層の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙に充填されてなり、
前記ベントナイト粉体の吸水膨潤作用により、前記粘性土層の遮水側の面にベントナイト目止め層を積層形成する、
ことを特徴とする廃棄物処分施設の低透水層構造。
【請求項２】
ベントナイト粉体は含水状態で粘性土層の遮水側の面に充填される請求項１に記載の廃棄物処分施設の低透水層構造。
【請求項３】
ベントナイト粉体は粘性土層の遮水側の面に充填された状態から吸水される請求項１に記載の廃棄物処分施設の低透水層構造。
【請求項４】
ベントナイト粉体はベントナイトの吸水膨潤作用を遅延する材料が含有される請求項１乃至３のいずれかに記載の廃棄物処分施設の低透水層構造。
【請求項５】
粘性土層とベントナイトを用いた各種の遮水材を積層して形成し、水分の浸透、漏洩を抑制する廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法において、
前記遮水材にベントナイト粉体を採用し、
前記ベントナイト粉体を前記粘性土層の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙に充填し、
前記ベントナイト粉体を吸水により膨潤させて、前記粘性土層の遮水側の面を目止めする、
ことを特徴とする廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法。
【請求項６】
ベントナイト粉体を粘性土層に充填する前に吸水状態とする請求項５に記載の廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法。
【請求項７】
ベントナイト粉体を粘性土層に充填した後に吸水状態とする請求項５に記載の廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法。
【請求項８】
ベントナイト粉体にベントナイトの吸水膨潤作用を遅延する材料を含有し、前記ベントナイト粉体の吸水膨張作用を制御する請求項５乃至７のいずれかに記載の廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処分施設の低透水層構造及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の廃棄物処分場や低レベル放射性廃棄物処分場で廃棄物を埋設処理する場合、廃棄物の下及び上にそれぞれ低透水層を形成し、降雨の処分場への浸透や浸透水（汚染水）の場外への漏出を抑制している。
これらの廃棄物処分施設では、これまで、降水の浸透を防止し、浸透水の場外への漏洩を防止するために、高密度ポリエチレンシートなどの遮水シート、ベントナイト混合土などの低透水性の粘土、毛管力の働きを利用したキャピラリーバリアなどが研究され、これらを用いた遮水工が採られている。
【０００３】
近年、この種の低透水層構造ではベントナイトを利用した遮水材が多用されている。このような遮水材としてはジオシンセティッククレイライナー（ＧＣＬ）が周知であり、例えば特許文献１、２などに開示されている。これらの文献１、２に記載のとおり、ＧＣＬはベントナイトを主成分とする遮水材の遮水面となる上下両面に不織布や織布などのジオテキスタイルを積層したもので、上下のジオテキスタイルの間でベントナイトがその吸水性により膨潤して透水性を低減し、高い遮水作用を発揮する。
図５にこのＧＣＬを用いた低透水層構造を例示している。図５に示すように、この低透水層構造は、ＧＣＬ５２と、粘性土又はベントナイト混合土５１、５３の積層構造からなり、現場での施工では、処分場の整地後の基盤上に粘性土又はベントナイト混合土５１、ＧＣＬ５２を順次敷き、このＧＣＬ５２上に粘性土又はベントナイト混合土５３を敷設することによって構築する。このようにしてＧＣＬ５２の高い遮水性能により処分場での降水の浸透、浸透水の場外への漏洩を防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−  ２４８９４公報
【特許文献２】特開２０１０−１４３７９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の廃棄物処分施設の低透水層構造では、ＧＣＬ、及びベントナイト混合土について、次のような問題がある。
（１）ＧＣＬは、ベントナイトを保護するために、既述のとおり、ベントナイトの遮水面側の２面を不織布や織布などのジオテキスタイルで被覆する構造になっているので、ベントナイトは天然の粘土鉱物で長期的かつ安定的にその性能を維持することができるものの、他面で、不織布や織布などのジオテキスタイルが人工材料でその耐久性に限りがある。廃棄物処分施設での廃棄物の処分が長期に亘り、特に低レベル放射性廃棄物処分場にあっては廃棄物の処置が数百年に及ぶことから、廃棄物処分施設の低透水層構造には、長期的な耐久性を考えた場合に、天然の材料のみ又はその組み合わせからなることが望ましい。
（２）ベントナイト混合土はベントナイトそれ自体が高価なので、ベントナイトの混合比率を高くすると、材料費が高額となる。また、ベントナイトは原料土によって均質に混合することが難しく、このため、ベントナイトと原料土との混合に多くの手間と費用が必要になる。したがって、廃棄物処分施設の低透水層構造において、ベントナイトの使用量を増加させると、コスト全体が大きく増大する。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、この種の廃棄物処分施設の低透水層構造において、天然の材料の組み合わせにより長期的に亘り従来の遮水性能と略同等又はそれ以上の遮水性能を発揮すること、材料費を低く抑えて安価に施工することなど、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、粘性土層とベントナイトを用いた各種の遮水材が積層されて形成され、水分の浸透、漏洩を抑制する廃棄物処分施設の低透水層構造において、前記遮水材はベントナイト粉体が採用され、前記ベントナイト粉体が前記粘性土層の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙に充填されてなり、前記ベントナイト粉体の吸水膨潤作用により、前記粘性土層の遮水側の面にベントナイト目止め層を積層形成する、ことを要旨とする。
この場合、ベントナイト粉体は含水状態で粘性土層の遮水側の面に充填されることが好ましい。また、ベントナイト粉体は粘性土層の遮水側の面に充填された状態から吸水されてもよい。
また、この場合、ベントナイト粉体はベントナイトの吸水膨潤作用を遅延する材料が含有されるものであってもよい。
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、粘性土層とベントナイトを用いた各種の遮水材を積層して形成し、水分の浸透、漏洩を抑制する廃棄物処分施設の低透水層構造の施工方法において、前記遮水材にベントナイト粉体を採用し、前記ベントナイト粉体を前記粘性土層の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙に充填し、前記ベントナイト粉体を吸水により膨張させて、前記粘性土層の遮水側の面を目止めする、ことを要旨とする。
この場合、ベントナイト粉体を粘性土層に充填する前に吸水状態とすることが好ましい。
また、ベントナイト粉体を粘性土層に充填した後に吸水状態とするようにしてもよい。
また、この場合、ベントナイト粉体にベントナイトの吸水膨潤作用を遅延する材料を含有し、前記ベントナイト粉体の吸水膨張作用を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の廃棄物処分施設の低透水層構造及びその施工方法によれば、遮水材にベントナイト粉体を採用し、ベントナイト粉体を粘性土層の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙に充填し、ベントナイト粉体を吸水により膨潤させて、粘性土層の遮水側の面を目止めするので、天然の材料の組み合わせにより長期的に亘り従来の遮水性能と略同等又はそれ以上の遮水性能を発揮することができ、しかも材料費を低く抑えて安価に施工することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における廃棄物処分施設の低透水層構造を示す図
【図２】同低透水層構造の施工方法を示す図
【図３】同低透水層構造の室内透水試験とその結果を示す図
【図４】本発明の他の実施の形態における廃棄物処分施設の低透水層構造及びその施工方法を示す図
【図５】従来の廃棄物処分施設の低透水層構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１に廃棄物処分施設の低透水層構造を示している。図１に示すように、この低透水層構造は、粘性土層（ベントナイト混合土層を含む。）１、３とベントナイトを用いた遮水材２１が積層されて形成される。特に、この構造では、遮水材２１にベントナイト粉体が採用され、ベントナイト粉体２１が粘性土層１、３の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙１０、３０に充填されてなり、ベントナイト粉体２１の吸水膨潤作用により、粘性土層１、３の遮水側の面間にベントナイト目止め層２を積層形成する。
この場合、この構造は下層、中間層、上層の３層構造からなる。上下の層はそれぞれ粘性土層１、３で、これらの粘性土層１、３は一般に廃棄物処分場で積層される低透水層相当になっている。中間層はベントナイト粉体２１の層で、ベントナイト粉体２１が含水状態で下層の粘性土層１の遮水側の面である上面と上層の粘性土層３の遮水側の面である下面との間に当該各面の粘性土粒子間の空隙１０、３０に浸み込んだ状態となるように積層される。このようにしてベントナイト粉体２１の膨潤作用により、下層の粘性土層１の上面（遮水面）及び上層の粘性土層３の下面（遮水面）がベントナイト粉体２１からなるベントナイト目止め層２で目止め（遮水面の粘性土粒子間の空隙１０、３０が水密に閉塞）される。
【００１１】
図２にこの低透水層構造の施工方法を示している。この施工方法では、粘性土層１、３とベントナイト粉体２を次のように積層して形成する。
まず、下層を一般に廃棄物処分場で形成される低透水層相当の粘性土層（ベントナイトをまったく含有していないもの）又はベントナイト混合土層（ベントナイトを低い割合で混合したもの）１として形成する。この場合、粘性土又はベントナイト混合土を油圧ショベルやブルドーザーなどによって撒き出し、敷き均す。そして、この粘性土又はベントナイト混合土全体を転圧ローラーなどを用いて均一に転圧し締め固める。なお、この層の厚みは数ｃｍ〜数十ｃｍ程度を考える。
次に、ベントナイト粉体２１を水に溶かしスラリー状にした液（ベントナイト溶液）を下層の粘性土層又はベントナイト混合土層１の表面に塗布し、この過程で、ベントナイト溶液を粘性土層又はベントナイト混合土層１の表面の空隙１０に浸み込ませていく。
そして、このベントナイト粉体２１の中間層の上に、上層を、下層と同様に、一般に廃棄物処分場で形成される低透水層相当の粘性土層又はベントナイト混合土層３として形成する。ベントナイト混合土層３を形成する際には、転圧ローラーや振動ローラーを用いることによりベントナイト粉体（あるいはベントナイト溶液）をベントナイト混合土層１や３の空隙により効果的に浸透させることができる。
このようにして吸水状態のベントナイト粉体２１を粘性土層又はベントナイト混合土層１、３に充填し、膨潤させて、下層の粘性土層１の上面（遮水面）及び上層の粘性土層３の下面（遮水面）をベントナイト目止め層２で目止めする。
【００１２】
このような施工により、上下各層の粘性土層又はベントナイト混合土層３、１は下面、上面がそれぞれ粘性土粒子間の空隙３０、１０にベントナイト溶液が浸み込み膨潤することで水密に閉塞され、これによりこれら粘性土層又はベントナイト混合土層３、１の透水係数がさらに低下して、止水性が高められる。
【００１３】
本願発明者は、この低透水層構造の止水効果を確認するために、室内透水試験を実施した。図３（右側）に示すように、従来の粘性土層としてクニボンド（ベントナイトの一種）を混合した粘性土を用い、その中間にスラリー状のベントナイトペーストを塗布した供試体と、ベントナイトペーストを塗布していない供試体を作成し、透水試験を行って、透水性の比較を行った。
試験結果を図３（左側）に示す。
この結果から、ベントナイトを塗布していない供試体に比べ、ベントナイトを塗布した供試体は透水係数が１桁以上低下し透水性が低くなっており、止水性能が高められていることが確認された。
【００１４】
以上説明したように、この廃棄物処分施設の低透水層構造及びその施工方法によれば、遮水材にベントナイト粉体２１を採用し、ベントナイト粉体２１の溶液を粘性土層（ベントナイト混合土を含む。）１、３の遮水側の面に塗布して当該面の粘性土粒子間の空隙１０、３０に充填し、ベントナイト溶液の膨潤作用により、粘性土層１、３の遮水側の面を目止めするようにしたので、次のような効果を奏する。
（１）粘性土層１、３の遮水面のベントナイトによる目止めにより、従来の低透水層に比較して透水係数を１桁以上低下させるまでに止水作用を向上させることができる。
（２）粘性土とベントナイトの天然の材料の組み合わせにより、長期的かつ安定的に遮水性能を維持することができる。
（３）所定の低透水性の遮水層が求められる場合でも、トータルとしてベントナイトの使用料を低減して、低コストの低透水層を構築することができる。また、ＧＣＬなど他の工法に比べて、安価に施工することができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、廃棄物処分施設の低透水層構造及びその施工方法に関して、ベントナイト粉体２１を含水状態で粘性土層（ベントナイト混合土を含む。）１、３の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙１０、３０に充填するものとしたが、ベントナイト粉体２１を粘性土層１、３の遮水側の面に充填した状態から吸水するようにしてもよい。
この場合、図４に示すように、まず、下層を一般に廃棄物処分場で形成される低透水層相当の粘性土層又はベントナイト混合土層１として形成した後、この粘性土層又はベントナイト混合土層１の遮水側の面となる上面にベントナイト粉体２１を噴霧若しくは撒布することにより当該面の粘性土粒子間の空隙１０に充填する。続いて、このベントナイト粉体２１の中間層の上に、上層を、下層と同様に、一般に廃棄物処分場で形成される低透水層相当の粘性土層又はベントナイト混合土層３として形成する。この過程で、下層の粘性土層又はベントナイト混合土層１上に載っているベントナイト粉体２１が、振動などにより、上層の粘性土層又はベントナイト混合土層３の遮水側の面となる下面の粘性土粒子間の空隙３０にも充填されながら、上下の粘性土層又はベントナイト混合土層１、３間に介挿される。そして、充填後のベントナイト粉体２１に降雨などにより吸水させるようにすればよい。雨が降ると、雨水は上層の粘性土層又はベントナイト混合土層３から中間層のベントナイト粉体２１に浸透して容易に含水状態となり、ベントナイトの粉末がスラリー状に変化して、上下各層の粘性土層又はベントナイト混合土層３、１の遮水面の粘性土粒子間の空隙３０、１０に浸み込んでいく。このようにしてこのベントナイトの吸水膨潤作用により、上下各層の粘性土層又はベントナイト混合土層３、１の遮水面を目止めする。このようにしても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、ベントナイト粉体２１を含水状態で粘性土層１、３の遮水側の面の粘性土粒子間の空隙１０、３０に充填する場合に、施工上の必要により、ベントナイト粉体２１にベントナイトの吸水膨潤作用を遅延する材料を含有して、ベントナイトの止水効果を遅延させるように制御してもよい。この場合、ベントナイト粉体２１を水に代えて塩水やエタノールなどのベントナイトの膨潤性を抑える液体に溶かして、このスラリー状のベントナイト溶液を粘性土層１、３の空隙１０、３０に浸入させておき、雨水などの淡水が粘性土層１、３のベントナイト溶液に浸透して塩分を洗い流す時点でベントナイト溶液を膨潤させて、止水効果を発揮するようにすればよい。
【符号の説明】
【００１６】
１  粘性土層（ベントナイト混合土層を含む。）
１０  空隙
２  ベントナイト目止め層
２１  遮水材（ベントナイト粉体）
３  粘性土層（ベントナイト混合土層を含む。）
３０  空隙
【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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