(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）気泡シールド工法で発生する泥土に、アニオン性高分子凝集剤１００質量部とカチオン性高分子凝集剤０．０５〜２０質量部を混合してなる高分子凝集剤を添加して、該高分子凝集剤を添加した泥土について、粉砕および混合の処理を行ない、高分子凝集剤を含む泥土を得る凝集剤添加工程、および、
（Ｂ）上記高分子凝集剤を含む泥土に、マグネシウム成分および金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩を含む固化不溶化材を添加して混合し、処理済みの泥土を形成させる固化不溶化材添加工程、
を含む、気泡シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、
上記アニオン性高分子凝集剤が、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミドを含み、かつ、上記カチオン性高分子凝集剤が、ポリアミン、ジアリル系アミン、ポリアルキレン・ポリアミン、およびポリアクリル酸エステルの中から選ばれる少なくとも１種を含むものであり、
上記固化不溶化材の上記マグネシウム成分が、下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシア類を、上記金属塩１００質量部当たり５〜５０質量部の量で含むことを特徴とする気泡シールド工法で発生する泥土の処理方法。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類
【請求項２】
上記固化不溶化材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末から選ばれる少なくとも１種からなる助材を含む請求項１に記載の泥土の処理方法。
【請求項３】
上記凝集剤添加工程（Ａ）における粉砕および混合の処理が、竪型３軸クラッシャーを用いて行なわれる請求項１又は２に記載の泥土の処理方法。
【請求項４】
上記気泡シールド工法で発生する泥土が、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たさないものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
【請求項５】
上記処理済みの泥土の溶出検液のｐＨが、５．８〜８．６である請求項１〜４のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
【請求項６】
上記処理済みの泥土が、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たすものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
【請求項７】
上記気泡シールド工法で発生する泥土１ｍ３当たり、上記高分子凝集剤の添加量が、０．５〜１０ｋｇであり、かつ、上記固化不溶化材の添加量が、２０〜２５０ｋｇである請求項１〜６のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡シールド工法で発生する泥土の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気泡シールド工法で発生する泥土を固化して処理することが、行なわれている。
この処理方法の一例として、特許文献１に、気泡シールド工法で発生する建設排泥に、アニオン性高分子凝集剤または天然高分子を添加混合し、造粒した後、無機系固化材を添加混合して固化することを特徴とする気泡シールド工法で発生する建設排泥の処理方法が記載されている。
【０００３】
一方、重金属等を含む汚染土壌を固化して、重金属等を不溶化するための固化不溶化材として、例えば、特許文献２に、金属硫酸塩および金属塩化物から選ばれる、少なくとも１種以上の水溶性塩類（Ａ）１００質量部に対し、下記（Ｂ１）〜（Ｂ３）：
（Ｂ１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類、
（Ｂ２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類、
（Ｂ３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類、
の条件をすべて満たすマグネシア類（Ｂ）を、５〜５０質量部含むことを特徴とする重金属等処理材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６５８８５号公報
【特許文献２】特許第５７５７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、気泡シールド工法で発生する泥土が、含水比が大きい粘性土であっても、４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させることができる泥土の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理対象物である泥土に対して、特定の２種の高分子凝集剤を特定の量で添加して、特定の処理を行なった後、得られた処理後の泥土に対して、さらに、特定の固化不溶化材を添加して混合すれば、本発明の目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、以下の［１］〜［９］を提供するものである。
［１］  （Ａ）気泡シールド工法で発生する泥土に、アニオン性高分子凝集剤１００質量部およびカチオン性高分子凝集剤０．０５〜５０質量部を含む高分子凝集剤を添加して、該高分子凝集剤を添加した泥土について、粉砕および混合の処理を行ない、高分子凝集剤を含む泥土を得る凝集剤添加工程、および、（Ｂ）上記高分子凝集剤を含む泥土に、マグネシウム成分および金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩を含む固化不溶化材を添加して混合し、処理済みの泥土を形成させる固化不溶化材添加工程、を含むことを特徴とする気泡シールド工法で発生する泥土の処理方法。
［２］  上記アニオン性高分子凝集剤が、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミドを含み、かつ、上記カチオン性高分子凝集剤が、ポリアミン、ジアリル系アミン、ポリアルキレン・ポリアミン、およびポリアクリル酸エステルの中から選ばれる少なくとも１種を含む、前記［１］に記載の泥土の処理方法。
【０００８】
［３］  上記固化不溶化材の上記マグネシウム成分が、下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシア類を、上記金属塩１００質量部当たり５〜５０質量部の量で含む、前記［１］又は［２］に記載の泥土の処理方法。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類
［４］  上記固化不溶化材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末から選ばれる少なくとも１種からなる助材を含む、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［５］  上記凝集剤添加工程（Ａ）における粉砕および混合の処理が、竪型３軸クラッシャーを用いて行なわれる、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［６］  上記気泡シールド工法で発生する泥土が、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たさないものである、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［７］  上記処理済みの泥土の溶出検液のｐＨが、５．８〜８．６である、前記［１］〜［６］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［８］  上記処理済みの泥土が、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たすものである、前記［１］〜［７］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［９］  上記気泡シールド工法で発生する泥土１ｍ３当たり、上記高分子凝集剤の添加量が、０．５〜１０ｋｇであり、かつ、上記固化不溶化材の添加量が、２０〜２５０ｋｇである、前記［１］〜［８］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気泡シールド工法で発生する泥土が、含水比が大きい粘性土であっても、４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の気泡シールド工法で発生する泥土の処理方法は、（Ａ）気泡シールド工法で発生する泥土に、アニオン性高分子凝集剤１００質量部およびカチオン性高分子凝集剤０．０５〜５０質量部を含む高分子凝集剤を添加して、該高分子凝集剤を添加した泥土について、粉砕および混合の処理を行ない、高分子凝集剤を含む泥土を得る凝集剤添加工程、および、（Ｂ）上記高分子凝集剤を含む泥土に、マグネシウム成分および金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩を含む固化不溶化材を添加して混合し、処理済みの泥土を形成させる固化不溶化材添加工程、を含む。
以下、工程毎に詳しく説明する。
【００１１】
［（Ａ）凝集剤添加工程］
本発明の処理対象物は、気泡シールド工法で発生する泥土である。
気泡シールド工法とは、土圧式シールド工法の一種であり、切羽あるいはチャンバ内に、特殊起泡材により作られた気泡を注入しながら、掘進する工法をいう。
本発明の処理対象物である、気泡シールド工法で発生する泥土の好ましい例としては、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たさないもの（換言すると、土壌溶出量基準として定められているカドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、および、ほう素及びその化合物の中のいずれかについて、土壌溶出量基準（ｍｇ／Ｌ）の上限値を超えるもの；以下、これらの有害物質を「重金属等」と総称することがある。）が挙げられる。
【００１２】
本発明の処理対象物である泥土の含水比は、特に限定されないが、含水比が大きい粘性土であっても、大きなコーン指数を有する固化体を形成させることができるという本発明の特長を生かす観点から、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上、特に好ましくは６０％以上である。
該含水比の上限値は、特に限定されないが、通常、８０％である。
ここで、含水比とは、泥土に含まれている水の質量を、泥土の絶対乾燥状態の質量で除したものを百分率で表したもの（「水の質量」×１００÷「絶対乾燥状態の質量」）をいう。
【００１３】
本発明で用いる高分子凝集剤は、アニオン性高分子凝集剤およびカチオン性高分子凝集剤を含むものである。
アニオン性高分子凝集剤の例としては、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミド等が挙げられる。
カチオン性高分子凝集剤の例としては、ポリアミン、ジアリル系アミン、ポリアルキレン・ポリアミン、ポリアクリル酸エステル等が挙げられる。
カチオン性高分子凝集剤の配合量は、アニオン性高分子凝集剤１００質量部に対して、０．０５〜５０質量部、好ましくは０．１〜４０質量部、特に好ましくは０．３〜３０質量部である。該配合量が０．０１質量部未満では、固化体（処理済みの泥土）のコーン指数が小さくなり、本発明の効果を十分に得ることが困難となる。該配合量が５０質量部を超えると、該配合量が４０質量部以下である場合に比べて、固化体（処理済みの泥土）のコーン指数が低下することがある。
【００１４】
本発明の処理対象物である泥土１ｍ３当たりの高分子凝集剤（アニオン性高分子凝集剤およびカチオン性高分子凝集剤を含むもの）の添加量は、好ましくは０．５〜１０ｋｇ、より好ましくは０．６〜９ｋｇ、さらに好ましくは０．７〜８ｋｇ、特に好ましくは０．８〜７ｋｇである。該添加量が０．５ｋｇ以上であると、固化体（処理済みの泥土）について、大きなコーン指数を得ることができる。該添加量が１０ｋｇ以下であると、泥土と高分子凝集剤の粉砕および混合の処理を容易に行うことができ、また、処理コストの過度な増大を避けることができる。
【００１５】
高分子凝集剤を添加した泥土について行なわれる粉砕および混合の処理のための手段の好ましい一例として、竪型３軸クラッシャーが挙げられる。
竪型３軸クラッシャーを用いることによって、粉砕と混合を同時に行なうことができ、本発明の処理方法における処理の効率を高めることができる。
なお、泥土と高分子凝集剤の混合過程で、粒径の大きい造粒物が形成された場合であっても、この造粒物は、竪型３軸クラッシャーによって粉砕される。
本発明において、粉砕および混合の処理のための手段として、粉砕手段と混合手段の組み合わせを用いてもよい。この場合、粉砕手段としては、ボールミル、ローラミル等が挙げられる。混合手段としては、強制撹拌型ミキサ等が挙げられる。粉砕と混合の順序は、混合の後に粉砕を行なってもよいし、粉砕の後に混合を行なってもよい。
【００１６】
［（Ｂ）固化不溶化材添加工程］
本発明で用いる固化不溶化材は、マグネシウム成分、および、金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩を含むものである。
マグネシウム成分の例としては、酸化マグネシウム含有物質等が挙げられる。
酸化マグネシウム含有物質の例としては、軽焼マグネシアや、軽焼マグネシアの部分水和物等が挙げられる。
金属硫酸塩の例としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の硫酸鉄塩や、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウム等の硫酸アルミニウム塩等が挙げられる。なお、後述の半水石膏（助材の一例）は、ここでの金属硫酸塩の例に含まれないものとする。
金属塩化物の例としては、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の塩化鉄塩や、ポリ塩化アルミニウム等の塩化アルミニウム塩等が挙げられる
【００１７】
本発明で用いる固化不溶化材の好ましい一例として、下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシア類を、金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩１００質量部当たり５〜５０質量部の量で含むものが挙げられる。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類
この固化不溶化材（好ましい一例）の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
【００１８】
固化不溶化材は、上述のマグネシウム成分および金属塩に加えて、泥土の固化または重金属等の不溶化の効果を高めることなどを目的として、各種の助材を含むことができる。
助材の例としては、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、砕石微粉末等が挙げられる。これらの助材の例の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
【００１９】
本発明の処理対象物である泥土１ｍ３当たりの固化不溶化材の添加量は、好ましくは２０〜２５０ｋｇ、より好ましくは２２〜２００ｋｇ、さらに好ましくは２４〜１７０ｋｇ、特に好ましくは２５〜１５０ｋｇである。該添加量が２０ｋｇ以上であると、重金属類等（特に、第二種特定有害物質）の溶出量を低く抑えることができ、不溶化の効果を十分に得ることができる。また、固化体（処理済みの泥土）について、大きなコーン指数を得ることができる。該添加量が２５０ｋｇ以下であると、処理コストの過度な増大を避けることができる。
【００２０】
固化不溶化材添加工程（Ｂ）における混合は、例えば、バックホウや、各種のミキサ（例えば、パン型ミキサ、パドルミキサ、ロータリーハンマミキサ、４軸直列混合式ミキサ等）等の混合手段を用いて行なわれる。
【００２１】
固化不溶化材添加工程（Ｂ）で得られる処理済みの泥土（固化体）は、好ましくは、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たすものである。
ここで、第二種特定有害物質の土壌溶出量は、平成１５年３月６日環境省告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に記載されている方法を用いて、溶出検液を作成し、「ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２（２０１３）」に準じて測定することができる。
また、固化不溶化材添加工程（Ｂ）で得られる処理済みの泥土（固化体）は、好ましくは、その溶出検液のｐＨが５．８〜８．６の範囲内となるものである。
ここで、処理済みの泥土の溶出検液のｐＨは、「ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２（２０１３）  １２．１  ガラス電極法」に準拠して測定することができる。
【００２２】
処理済みの泥土（固化体）のコーン指数は、固化不溶化材添加工程（Ｂ）の終了時から６時間経過後の時点における値として、好ましくは４００ｋＮ／ｍ２以上、より好ましくは５００ｋＮ／ｍ２以上、特に好ましくは６００ｋＮ／ｍ２以上である。
なお、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以上であれば、処理済みの泥土の運搬が容易となる。
ここで、コーン指数は、「ＪＩＳ  Ａ  １２１０（２００９）」（突固めによる土の締固め試験方法）に準拠して、供試体（未処理の泥土）を作製した後、この供試体についての固化不溶化材添加工程（Ｂ）の混合の終了時から６時間経過後の時点で、「ＪＩＳ  Ａ  １２２８（２００９）」（締固めた土のコーン指数試験方法）に準拠して、測定することができる。
【実施例】
【００２３】
［実施例］
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（１）泥土
泥土としては、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．３の泥土を使用した。
【表１】
0005969099.tif 000002
【００２４】
（２）高分子凝集剤
高分子凝集剤としては、表２に示すＮｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｈの凝集剤を使用した。表２中の凝集剤の質量部の値は、いずれも、液体での質量部を表す。
【表２】
0005969099.tif 000003
【００２５】
（３）固化不溶化材
固化不溶化材としては、表３に示すＮｏ．ａ〜Ｎｏ．ｄの固化不溶化材を使用した。
なお、表３中のマグネシア類は、上述の固化不溶化材の好ましい一例におけるマグネシア類の（１）〜（３）の条件をすべて満たすものである。
【表３】
0005969099.tif 000004
【００２６】
（４）試験方法
泥土（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）に高分子凝集剤（アニオン性高分子凝集剤とカチオン性高分子凝集剤を予め混合してなるもの）を添加し、竪型３軸クラッシャ−を使用して、１〜３秒間、粉砕および混合の処理を行なった。
処理後の高分子凝集剤を含む泥土に、固化不溶化材を添加し、２軸パドルミキサを使用して、１分間混合した。
なお、固化不溶化材ａ〜ｃは、各材料を事前に混合しておき、該混合物を泥土に添加することによって用いた。固化不溶化材ｄは、硫酸アルミニウムとマグネシア類を事前に混合しておき、該混合物とポリ塩化アルミニウムをそれぞれほぼ同時に泥土に添加することによって用いた。
混合後の処理済みの泥土（固化体）について、上述の方法を用いて、コーン指数（工程（Ｂ）の終了から６時間後の値）、有害物質（ふっ素、砒素、または鉛）の土壌溶出量、および、溶出検液のｐＨを測定した。
結果を表４に示す。
【００２７】
【表４】
0005969099.tif 000005
【００２８】
表４から、実施例１〜８では、短時間（６時間）で４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数が得られており、埋立処分場等への処理済みの泥土の運搬等を短時間で始めることができることがわかる。
一方、比較例１〜３では、コーン指数が３００ｋＮ／ｍ２未満であり、実施例１〜８の値に比べて、非常に小さいことがわかる。
【要約】
【課題】気泡シールド工法で発生する泥土が、例えば４０％以上の大きな含水比を有する粘性土であっても、４００ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させることができる泥土の処理方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）気泡シールド工法で発生する泥土に、アニオン性高分子凝集剤１００質量部およびカチオン性高分子凝集剤０．０５〜５０質量部を含む高分子凝集剤を添加して、該高分子凝集剤を添加した泥土について、粉砕および混合の処理を行ない、高分子凝集剤を含む泥土を得る凝集剤添加工程、および、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた高分子凝集剤を含む泥土に、マグネシウム成分および金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなる金属塩を含む固化不溶化材を添加して混合し、処理済みの泥土を形成させる固化不溶化材添加工程、を含む泥土の処理方法。
【選択図】なし