(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
椰子がら粉砕物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤。
【請求項２】
椰子がら粉砕物、水溶性高分子化合物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤。
【請求項３】
椰子がら粉砕物、無機多孔性物質若しくは膨潤性粘土鉱物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、掘削泥土の改質剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、石油井、ガス井、地熱井、トンネル工事、浚渫工事、建設工事、その他の工事現場で発生する掘削泥土や、ヘドロ、スラッジ類を、再利用又は廃棄が容易な形態に改質することができる掘削泥土の改質剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事、建設工事、浚渫工事等において発生する掘削泥土は、含水量が多く流動性に富むため、通常のダンプカーやトラック等による運搬作業を困難なものとしている。このため、従来はこれら含水泥土に石灰あるいはセメント系の固化剤を混合して処理したり、水溶性高分子化合物又は高吸水性樹脂を混合して処理している。
石灰あるいはセメント系固化剤を用いて、含水率の高い掘削泥土を処理する場合、処理後の掘削泥土が流動性を失い、取扱いが容易な強度に達するまでには通常数十時間を要し、掘削泥土１トン当たり１００ｋｇ以上の大量の固化剤を添加しても、高含水率の掘削泥土を短時間には処理できないという問題がある。
一方、水溶性高分子化合物又は高吸水性樹脂等のみを用いて、含水率の高い掘削泥土を処理する場合、処理後の掘削泥土が流動性を失うまでの時間は、水溶性高分子化合物又は高吸水性樹脂添加後数分以内と短時間であるが、掘削泥土の含水率が非常に高い場合や、掘削泥土が粘性土又は有機性土である場合、処理土の強度が十分には高くならないという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、含水量の多い掘削泥土に添加することにより、短時間でその流動性を失わせ、数時間後には重機等での作業が可能な強度（ほぼ２ｋｇ／ｃｍ２）とし、さらに数十時間の養生後には、強度が大きく再利用の容易な処理土とすることができる掘削泥土の改質剤を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、掘削泥土の改質剤に繊維状物質を含有せしめることにより、繊維状物質の有する吸水効果、繊維構造による補強効果等により、短時間で取扱いの容易な処理土が得られること見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）椰子がら粉砕物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤、
（２）椰子がら粉砕物、水溶性高分子化合物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤、及び、
（３）椰子がら粉砕物、無機多孔性物質若しくは膨潤性粘土鉱物及び水硬性セメント若しくは石灰とを含有することを特徴とする掘削泥土の強度改質剤、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（４）椰子がら粉砕物及び水硬性セメント若しくは石灰の重量比が、１：１０〜１０：１である第(１)項記載の掘削泥土の強度改質剤、
（５）椰子がら粉砕物及び水硬性セメント若しくは石灰の合計量と水溶性高分子化合物の重量比が、１：１〜１００：１である第(２)項記載の掘削泥土の強度改質剤、及び
（６）椰子がら粉砕物と水硬性セメント若しくは石灰の合計量と無機多孔性物質若しくは膨潤性粘土鉱物の重量比が、１：６０〜２０：１である第(３)項記載の掘削泥土の強度改質剤、
を挙げることができる。
【０００５】
本発明の改質剤は、石油井、ガス井、地熱井、トンネル工事、浚渫工事、建設工事、その他の工事現場で発生する掘削泥土や、ヘドロ、スラッジ類の改質に使用することができる。本発明の改質剤によって処理することができる掘削泥土の含水率の上限は特に問わず、例えば、含水率が９０重量％に達するような高含水率の掘削泥土も処理することができる。掘削泥土に対する改質剤の添加量は、掘削泥土の性状及び所望する処理土の性状により適切に選ぶことができるが、通常は掘削泥土に対し３０重量％以下で十分である。
本発明に用いる繊維状物質に特に制限はなく、例えば、綿、麻、パルプ、ヤシ、羊毛、絹等の天然繊維、レーヨン、アセテート等の再生繊維、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリウレタン等の合成繊維、アスベスト、アタパルジャイト等の鉱物繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機繊維等を挙げることができる。本発明において、繊維状物質は１種を単独に使用することができ、あるいは２種以上を併用することができる。繊維状物質はその特性として吸水効果を有し、また繊維構造によって補強効果を発揮するので、掘削泥土に繊維状物質を添加することにより急速に掘削泥土中の水分が吸収され、処理土は繊維によって補強されるので、強度の大きい、取扱いやすい固化した処理土が得られる。
本発明に用いる繊維状物質としては、紙粉砕物及び椰子がら粉砕物は吸水効果に優れるので、特に好適に使用することができる。紙粉砕物としては、古紙の粉砕物を有利に使用することができ、古紙（故紙ともいう）としては、例えば、新聞あるいは雑誌古紙等の低密度の古紙が好ましい。しかし、古紙はこれらに限らず、上質紙、中質紙、未晒し系古紙等や、新しい紙の裁断くず等、その種類を問わず使用することができる。椰子がら粉砕物として使用する椰子がらの種類には特に制限はなく、通常ココヤシの椰子がらを最も容易に入手することができるが、その他アブラヤシ、サトウヤシ、ニッパヤシ等の椰子がらも同様に使用することができる。
【０００６】
本発明に用いる水硬性セメントは、水と混和した状態で水和硬化する性質を有するセメントであれば特に制限なく使用することができる。水硬性とは、狭義には、水に対する溶解度のきわめて小さい水和鉱物が速やかに生成するために、セメントが水中においても水和硬化する性質をいうが、本発明においては、水和鉱物の水に対する溶解度がやや大きく、水中においては硬化させることができない広義の水硬性セメントや、水和速度が比較的ゆるやかで、石灰石等を加えて塩基性にすることにより顕著な水硬性を示すようになる潜在水硬性セメントも使用することができる。このような水硬性セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、速硬性ポルトランドセメント、その他の改良されたポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、カルシウムセメント、フライアッシュやポゾランを含有するセメント類等を挙げることができる。水硬性セメントは、泥粒子や有機物質と反応あるいは物理的な吸着による凝結効果、水和による脱水効果等により掘削泥土の水分を吸収するので、強度の大きい、取扱いやすい固化した処理土が得られる。
本発明に用いる石灰に特に制限はなく、例えば、生石灰、消石灰、石灰系の土壌改質剤等を挙げることができる。石灰は、泥粒子や有機物質と反応あるいは物理的な吸着による凝結効果、水和による脱水効果等により掘削泥土の水分を吸収するので、強度の大きい、取扱いやすい固化した処理土が得られる。
本発明においては、１種の水硬性セメントを使用することができ、２種以上の水硬性セメントを使用することができる。また、１種の石灰を使用することができ、２種以上の石灰を使用することができる。さらに、本発明においては、１種以上の水硬性セメントと１種以上の石灰を併用することができる。
【０００７】
本発明の掘削泥土の改質剤には、必要に応じて水溶性高分子化合物を含有せしめることができる。使用する水溶性高分子化合物には特に制限はなく、例えば、デンプン、マンナン、アルギン酸ソーダ、ローカストビーンガム、グアーガム、ペクチン、キサンタンガム、デキストラン、ゼラチン、ラムザンガム、ジェランガム等の天然水溶性高分子化合物、ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カチオン化セルロース、α化デンプン、カルボキシルデンプン、ジアルデヒドデンプン、カチオン化デンプン、デキストリン、ブリティッシュゴム、カチオン化グアーガム、アニオン化グアーガム、メチルグリコールキトサン等の半合成水溶性高分子化合物、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルメチルエーテル等の合成水溶性高分子化合物等を挙げることができる。これらの水溶性高分子化合物は、１種を単独に使用することができ、あるいは２種以上を併用することができる。水溶性高分子化合物は、増粘効果、吸水効果、凝集効果等を有し、繊維状物質と水硬性セメント又は石灰とを含有する掘削泥土の改質剤に含有せしめたとき、効果的に掘削泥土を強度の大きい処理土に変換する。本発明においては、繊維状物質と水硬性セメント又は石灰の合計量と水溶性高分子化合物の割合は、重量比で１：１〜１００：１であることが好ましく、３：１〜３０：１であることがさらに好ましい。これらの水溶性高分子化合物以外の物質であっても、親水性であり、かつ増粘性、吸水性、凝集性等を有する物質は、本発明に効果的に用いることができる。
【０００８】
本発明の改質剤においては、必要に応じて、無機多孔性物質及び膨潤性粘土鉱物から選ばれる１種又は２種以上の物質を含有せしめることができる。本発明に用いる無機多孔性物質としては、例えば、ゼオライト、パーライト、バーミキュライト、珪藻土焼成物、粘土鉱物多孔質焼成物、ケイ酸カルシウム焼成物等を挙げることができる。無機多孔性物質は、空孔による吸水効果、粒径による補強効果等により掘削泥土の固化に効果を発揮する。本発明方法に用いる膨潤性粘土鉱物としては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、膨潤性雲母等を挙げることができる。膨潤性粘土鉱物は、膨潤力による吸水効果、粘土質による増粘効果等により掘削泥土を固化し、適度の強度を与える。本発明において、繊維状物質及び水硬性セメント又は石灰の合計量と無機多孔性物質又は膨潤性粘土鉱物の使用割合は、重量比で１：６０〜２０：１であることが好ましく、１：１０〜１０：１であることがさらに好ましい。
本発明の掘削泥土の改質剤の添加量は、掘削泥土の土質あるいは含水率により異なり特に限定されないが、通常は掘削泥土１トン当たり０．１〜２００ｋｇであり、好ましくは掘削泥土１トン当たり０．５〜１００ｋｇである。本発明の改質剤の添加により、掘削泥土に含まれる水分が吸収されるとともに、泥土粒子が凝結硬化し、かつ繊維状物質等により補強されるので、取扱いの容易な強度を有する固化した処理土となり、処理土の再利用及び廃棄が容易となる。
【０００９】
本発明の改質剤は、繊維状物質、水硬性セメント、石灰、水溶性高分子化合物、無機多孔性物質、膨潤性粘土鉱物等の各成分を、任意の順序で添加して使用することができる。例えば、あらかじめ混合してワンパック型改質剤として使用することができ、各成分をそれぞれ別々に掘削泥土に添加して使用することができ、あるいは、各成分のうち何種かをあらかじめ混合し、残余の成分を別々に添加して使用することができる。これらの添加方法のうち、ワンパック型改質剤として全成分を同時に添加し、あるいは、水溶性高分子化合物を先に添加したのち残余の成分を添加する方法が効果が良好であるので望ましい。
本発明の改質剤において、繊維状物質、水硬性セメント、石灰、水溶性高分子化合物、無機多孔性物質及び膨潤性粘土鉱物は、ミル等を用いて粉砕し、粒径を１ｍｍ以下とすれば特に効果的であるが、未粉砕又は１ｍｍ以上の粒径の各成分も使用することができる。本発明の改質剤は、各成分が乾燥状態であるとき最も高い効果を示すが、スラリー状、その他の形状でも使用することができる。本発明の改質剤をスラリー状とすれば、高粘性液体用ポンプで輸送することができる。本発明の改質剤は、掘削泥土と無撹拌で接触させるだけでも効果を奏するが、掘削泥土に添加したのち撹拌することにより、より高い効果を得ることができる。
本発明の掘削泥土の改質剤において、繊維状物質は、吸水効果及び繊維構造による補強効果によって、高含水率の掘削泥土を効果的に固化する。水硬性セメント及び石灰は、凝結効果、水和による脱水効果等により、繊維状物質の効果を高め、より強度のある改質土とし、雨水による処理土の軟弱化を抑制する。水溶性高分子化合物は、吸水効果、増粘効果、凝集効果等により、繊維状物質の効果を高め、より強度のある改質土とし、水の遊離等も防止する。無機多孔性物質は、空孔による吸水効果、粒径による補強効果等により、より低添加量でより効果的に掘削泥土を固化する。膨潤性粘土鉱物は、膨潤力による吸水効果、粘土質による増粘効果等により、より低添加量でより効果的に掘削泥土を固化する。
【００１０】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
容積５リットルのモルタルミキサーに、粉末粘土１，１１１ｇと水道水８８９ｍｌを取り、１分間撹拌し、含水率４４．５重量％の泥土を調製した。この泥土に、ハンマーミル（６ｍｍφプレート使用）で乾式粉砕した新聞古紙（以下「古紙粉砕物」という。）５０ｇ及びポルトランドセメント５０ｇを同時に添加し、２分間撹拌した。４時間後及び７２時間後に山中式土壌硬度計により処理土の土壌強度を測定したところ、それぞれ１．９ｋｇ／ｃｍ２及び８ｋｇ／ｃｍ２であった。
実施例２
ポルトランドセメント５０ｇの代わりに石灰系土壌改質剤［（株）カルシード製、グリーンライムＬＣ］５０ｇを使用した以外は、実施例１と全く同じ操作を繰り返した。４時間後及び７２時間後の処理土の土壌強度は、それぞれ１．８ｋｇ／ｃｍ２及び８ｋｇ／ｃｍ２であった。
実施例３
容積５リットルのモルタルミキサーに、粉末粘土１，１１１ｇと水道水８８９ｍｌを取り、１分間撹拌し、含水率４４．５重量％の泥土を調製した。この泥土に、ハンマーミル（２ｍｍφプレート使用）で乾式粉砕した椰子がら（以下「椰子がら粉砕物」という。）５０ｇ及びポルトランドセメント５０ｇを同時に添加し、２分間撹拌した。４時間後及び７２時間後に山中式土壌硬度計により処理土の土壌強度を測定したところ、それぞれ１．７ｋｇ／ｃｍ２及び１４ｋｇ／ｃｍ２であった。
実施例４
ポルトランドセメント５０ｇの代わりに石灰系土壌改質剤［（株）カルシード製、グリーンライムＬＣ］５０ｇを使用した以外は、実施例３と全く同じ操作を繰り返した。４時間後及び７２時間後の処理土の土壌強度は、それぞれ１．５ｋｇ／ｃｍ２及び６ｋｇ／ｃｍ２であった。
比較例１
容積５リットルのモルタルミキサーに、粉末粘土１，１１１ｇと水道水８８９ｍｌを取り、１分間撹拌し、含水率４４．５重量％の泥土を調製した。この泥土に、ポルトランドセメント１００ｇを添加し、２分間撹拌した。４時間後及び７２時間後に山中式土壌硬度計により処理土の土壌強度を測定したところ、それぞれ０．６ｋｇ／ｃｍ２及び４ｋｇ／ｃｍ２であった。
比較例２
ポルトランドセメント１００ｇの代わりに石灰系土壌改質剤［（株）カルシード製、グリーンライムＬＣ］１００ｇを使用した以外は、比較例１と全く同じ操作を繰り返した。４時間後及び７２時間後の処理土の土壌強度は、それぞれ０．７ｋｇ／ｃｍ２及び４ｋｇ／ｃｍ２であった。
古紙粉砕物とポルトランドセメント又は石灰系土壌改質剤を添加した実施例１〜２及び椰子がら粉砕物とポルトランドセメント又は石灰系土壌改質剤を添加した実施例３〜４は、古紙粉砕物又は椰子がら粉砕物を添加していない比較例１〜２よりも、いずれも高い土壌強度を示した。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の掘削泥土の改質剤によれば、石油井、ガス井、地熱井、トンネル工事、浚渫工事、建設工事、その他の工事現場で発生する掘削泥土や、ヘドロ、スラッジ類を、短時間で移送可能な形態とし、再利用又は廃棄が容易な形態の処理土とすることができる。