(57)【要約】【課題】製紙スラッジ灰や石膏を同時に有効に活用することができて、しかも重金属類の溶出が殆どなく材質が安定し、土壌改良を安全に行うことのできる土壌改良固化材を提供すること。【解決手段】建設残土を固化して処理するための土壌改良固化材であって、製紙スラッジを８００℃〜９００℃で焼成して得られた製紙スラッジ灰４０〜５０重量％と、高炉スラグ微粉末２０〜３０重量％と、無水石膏または半水石膏を１０〜３０重量％とを混合したこと。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設残土を固化して処理するための土壌改良固化材であって、
製紙スラッジを８００℃〜９００℃で焼成して得られた製紙スラッジ灰４０〜５０重量％と、高炉スラグ微粉末２０〜３０重量％と、無水石膏または半水石膏を１０〜３０重量％とを混合してなる土壌改良固化材。
【請求項２】
前記無水石膏または半水石膏の代わりに生石灰を採用したことを特徴とする請求項１に記載の土壌改良固化材。
【請求項３】
前記無水石膏または半水石膏の代わりにフライアッシュを採用したことを特徴とする請求項１に記載の土壌改良固化材。
【請求項４】
にがりを０．５〜５重量％さらに添加したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の土壌改良固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場から発生する所謂建設残土を改良して、様々な場所で再利用できるようにすることのできる土壌改良固化材に関し、特に、製紙スラッジ灰を有効に利用した土壌改良固化材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設現場においては、様々な残土が生ずるものであり、この残土の性質や特性も様々である。例えば、粘度質の建設現場からは粘性の高い残土が発生するし、河川敷等の砂が多い部分では、砂質の残土が生ずる。これらの残土は、その性質に応じて処分あるいは再利用しなければならないが、その処分等に手間の掛かるものとなっている。粘度質の残土は、粘性が高くて機械や道具にこびり付き易いため、機械的処理が困難となっているのであり、逆に砂質の残土では、粘性が少ないため形状維持や保水性が劣ることになるのである。
【０００３】
このため、従来より、残土の改質を行うための改良材が種々提案されてきており、その代表的なものは、所謂セメントを主材としたセメント系固化材、あるいは石灰を主材とした石灰系固化材である。セメント系固化材は、人体に悪影響を及ぼすことがあると考えられている「重金属類」、例えば「六価クロム」を含有していることがあり得るものであり、この六価クロムが残土処理箇所から土壌環境基準を超える濃度で溶出するおそれがある。一方、石灰系固化材は、石灰そのものが土中の水分と反応して発熱し、水蒸気を発生する場合があり得る。
【０００４】
そこで、このようなセメントや石灰を使用しないようにする土壌改良固化材が、例えば特許文献１に提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２７８９１１号公報、要約
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、「高強度が得られ、かつ廃棄物の有効利用が図」れるといった効果が得られるようにするために、「都市ゴミ焼却灰及び下水汚泥焼却灰から選ばれる１種又は２種以上を原料とし、Ｃ11Ａ7ＣａＣｌ2、Ｃ11Ａ7ＣａＦ2及びＣ3Ａの１種又は２種以上を１０〜４０重量％含有し、かつＣ2Ｓ及び／又はＣ3Ｓを含有する焼成物１００重量部に対し、石膏５〜５０重量部と生石灰及び／又は消石灰１０〜６０重量部とを混合したことを特徴とする固化材」が提案されている。
【０００６】
この特許文献１の固化材によると、高強度が得られ、かつ廃棄物の有効利用が図れるといった効果が得られると考えられるが、「都市ゴミ焼却灰及び下水汚泥焼却灰から選ばれる１種又は２種以上を原料」としているため、この特許文献１の固化材には、材質が不安定であり、場合によっては人体に悪影響を及ぼすことがあると考えられている「重金属類」を溶出するものとなり得る。
【０００７】
そこで、本発明者等は、固化材の材料として、材質が常に安定していて、重金属類等の人体に悪影響を及ぼすものが溶出することがないものとするにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、「製紙スラッジ灰」に行き着いたのである。
【０００８】
近年、ゴミの処理問題も身近なものとして注目を集めてきているが、その中の一つである「古紙再生」も、処理手段として盛んに利用されている。古紙再生は、森林の伐採を弛めるため、地域住民も協力を惜しまず、大量の古紙が集まるようになってきている。そのため、古紙再生を行った後の「製紙スラッジ」も大量に発生するようになり、この製紙スラッジは焼却して埋め立て処分等で処理されている。
【０００９】
以上の古紙再生で発生する「製紙スラッジ灰」中には、重金属類は殆ど含まれていないものであり、しかもその由来からして極めて安定した材質のものでる。しかしながら、大量の製紙スラッジ灰の処理は、埋め立て処分する場所が少なくなってきている等の理由で、行いにくくなってきている。
【００１０】
ずなわち、本発明者は、この「製紙スラッジ灰」の実状に鑑みて、この製紙スラッジ灰を残土の固化材として利用することを思いついたのである。つまり、この製紙スラッジ灰は、性質が安定していて、セメントや石灰等と同様な水和反応を起こす成分が含まれており、しかも人体に悪影響のある重金属類を殆ど含まないことに気付いたのである。
【００１１】
また、建築現場において、断熱材として「石膏」を材料としているものが大量に使用されており、この石膏も建築廃材として大量に排出されているのが現状である。この断熱材の材料であった石膏も、廃材となれば当然処分しなければならないのであるが、その有効な処分方法はなかったのである。
【００１２】
そこで、本発明者等は、以上のような製紙スラッジ灰や石膏を同時に有効に活用するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。
【００１３】
すなわち、本発明の目的とするところは、製紙スラッジ灰や石膏を同時に有効に活用することができて、しかも重金属類の溶出が殆どなく材質が安定し、土壌改良を安全に行うことのできる土壌改良固化材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、
「建設残土を固化して処理するための土壌改良固化材であって、
製紙スラッジを８００℃〜９００℃で焼成して得られた製紙スラッジ灰４０〜５０重量％と、高炉スラグ微粉末２０〜３０重量％と、無水石膏または半水石膏を１０〜３０重量％とを混合してなる土壌改良固化材」
である。
【００１５】
すなわち、この請求項１に係る土壌改良固化材は、製紙スラッジ灰、高炉スラグ微粉末、無水石膏もしくは半水石膏からなるものであり、従来技術である特許文献１のものに比して、製紙スラッジ灰や高炉スラグ微粉末という埋め立てるしかなかったものを有効に利用しているものである。
【００１６】
また、製紙スラッジ灰は、その由来からして材質が安定していて、石灰やその他の助剤とともに１４５０℃で熱処理してセメントの代替品として使用されていたものであり、自硬性（自ら固化する性質で、溶解時に生成する焼却灰は徐冷すると結晶質の塊となるが、水によって急冷すると、内部に結晶エネルギーを温存したガラス状の粉粒状になる。この結晶エネルギーが潜在自硬性となる）と、カルシウムの不溶性炭酸カルシウム変化による硬化作用とを有しているものである。
【００１７】
さらに、この製紙スラッジ灰は、それ自身では固化する作用を持たないが、水の存在下で、水酸化カルシウムと反応して硬化する「ポラゾン反応」を有したものである。勿論、この製紙スラッジ灰は、さらい特筆した吸水性をも合わせ持っているため、この吸水性が上述した自硬性とポラゾン反応と合わせて、土壌改良固化材としたときに必要な固化作用を十分発揮することになるのである。
【００１８】
そして、この製紙スラッジ灰は、製紙工場でのダイオキシン対策として、製紙スラッジを８００℃〜９００℃の高温で焼成したものであり、ダイオキシンを含まないことは勿論、六価クロムを全く含まず、しかもその由来からして材質が非常に安定しているものである。
【００１９】
以上の製紙スラッジ灰は、本発明の土壌固化材中に、４０〜５０重量％含まれていることが必要である。その理由は、この製紙スラッジ灰が４０重量％より低いと、上述した吸水性、自硬性、及びポラゾン反応を十分なものとすることができないからであり、５０重量％よりも多いと、高炉スラグ微粉末や無水石膏または半水石膏に対する水和反応を起こすのに必要な相対量とすることができなくなってしまうからである。
【００２０】
高炉スラグ微粉末は、これ自体が自固性を有するものであり、他の物質と結びついて固化を促進するものである。この高炉スラグ微粉末は、例えば製鉄所からの廃棄物として提供されているもので安価であり、また、その処理は、埋め立て等に限定されていたものである。勿論、この高炉スラグ微粉末の流通ルートは確立されていて、入手が容易なものである。
【００２１】
この高炉スラグ微粉末の量は、完成された土壌改良固化材について、２０〜３０重量％であることが必要である。その理由は、完成された土壌改良固化材は中性に戻る必要があるが、高炉スラグ微粉末の量がこの範囲を超えると、中性には戻らなくなるからである。
【００２２】
そして、無水石膏もしくは半水石膏であるが、この無水石膏もしくは半水石膏も建築廃材や建築現場から廃棄物として出るものであるから、簡単に入手できるだけでなく、表装材であった紙を取り除けば、必要な物性のものとして容易に取り出せるものである。
【００２３】
この無水石膏または半水石膏は、１０〜３０重量％含まれていることが必要である。その理由は、
この無水石膏もしくは半水石膏が１０重量％よりも低いと、改良された土壌中の水の引きを悪くするだけでなく、十分な量の無水石膏もしくは半水石膏を消費することができないからである。また、この無水石膏もしくは半水石膏が３０重量％よりも多いと、当該土壌改良固化材施工後の土壌の強度が十分にはならないからである。中でも、この無水石膏もしくは半水石膏は、１５重量％〜２０重量％であることが好ましい。
【００２４】
従って、以上のように構成した土壌改良固化材によれば、製紙スラッジ灰や石膏を同時に有効に活用することができて、しかも重金属類の溶出が殆どなくて、土壌改良を安全に行うことのできるのである。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、請求項２に係る発明の採った手段は、上記請求項１に記載の土壌改良固化材について、
「前記無水石膏または半水石膏の代わりに生石灰を採用したこと」
である。
【００２６】
すなわち、この請求項２の土壌改良固化材は、無水石膏または半水石膏の代わりに生石灰を採用したものであるが、生石灰が安価にかつ大量に入手できる場合に適したものである。
【００２７】
従って、この請求項２の土壌改良固化材は、上記請求項１のそれと同様な機能を発揮する他、生石灰が簡単に入手できる場合にも、製紙スラッジ灰を有効に利用しながら、十分な機能のものとすることができるのである。
【００２８】
さらに、上記課題を解決するために、請求項３に係る発明の採った手段は、上記請求項１に記載の土壌改良固化材について、
「前記無水石膏または半水石膏の代わりにフライアッシュを採用したこと」
である。
【００２９】
すなわち、この請求項３の土壌改良固化材は、無水石膏または半水石膏の代わりにフライアッシュを採用したものであるが、フライアッシュの有効利用を図ることができるものである。
【００３０】
従って、この請求項３の土壌改良固化材は、上記請求項１のそれと同様な機能を発揮する他、製紙スラッジ灰とフライアッシュを有効に利用しながら、十分な機能のものとすることができるのである。
【００３１】
そして、上記課題を解決するために、請求項４に係る発明の採った手段は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の土壌改良固化材について、
「にがりを０．５〜５重量％さらに添加したこと」
である。
【００３２】
すなわち、この請求項５の土壌改良固化材は、減水機能を発揮させるための「にがり」を採用するようにしたものであり、この「にがり」を採用する場合には、０．５重量％〜５重量％にする必要はある。このにがりの量は、減水機能をどの程度発揮させるかによって変化することは当然であるが、他に影響を与えることなく十分な減水機能を発揮させようとすれば５重量％が最大値となる。
【００３３】
従って、この請求項４の「にがり」を採用した土壌改良固化材は、十分な減水機能を発揮させることができるから、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のそれと同様な機能を発揮する他、土壌改良固化材としての必要な機能を、より一層十分に確保することができるものとなっているのである。
【発明の効果】
【００３４】
以上、詳述した通り、本発明においては、
「建設残土を固化して処理するための土壌改良固化材であって、
製紙スラッジを８００℃〜９００℃で焼成して得られた製紙スラッジ灰４０〜５０重量％と、高炉スラグ微粉末２０〜３０重量％と、無水石膏または半水石膏を１０〜３０重量％とを混合してなる土壌改良固化材」
にその構成上の特徴があり、これにより、製紙スラッジ灰や石膏を同時に有効に活用することができて、しかも重金属類の溶出が殆どなく、さらには材質が常に安定していて、土壌改良を安全に行うことのできる土壌改良固化材を提供することができるのである。
【００３５】
特に、本発明の土壌改良固化材は、建築土木工事の際に発生する汚泥もしくは含水率の高い土壌、池や河川、湖沼、ダムの汚泥、もしくはそれらの含水率の高い土壌を改良し、再利用するための固化材として、非常に有効なものとなっているのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、上記のように構成した各請求項に係る発明を、実際の工事現場にて行った作業を中心に説明するが、この事件工事は２箇所で行ったので、各現場の実験をそれぞれ実施例１と実施例２に分けて説明することとする。
【実施例１】
【００３７】
まず、一番目の工事として、図１に示す公園内の池の水量の容積拡大と法面改良工事を選択した。この公園は、愛知県のある都市が所有しているものである。
【００３８】
この実施例１で使用した本発明の土壌改良固化材としては、製紙スラッジ灰を３５重量％と、高炉スラグ微粉末を５０重量％と、無水石膏もしくは半水石膏を１５重量％とを混合して形成したものを採用した。また、この場合の各原料の粒径は、０．５ｍｍ以下のものであり、細かい砂粒程度以下のものであった。
【００３９】
つまり、この土壌改良固化材は、上記の各材料を単に混ぜるだけで完成するものであり、加熱エネルギーが全く不要である他、二酸化炭素を発生させる必要のないものであるから、地球温暖化軽減に貢献できるものとなっているのである。
【００４０】
以上の土壌改良固化材の各成分について、その含有される要素を分析してみたところ、次の表１に示す結果が得られた。
【００４１】
【表１】
2006241232.tif 000002
以上のように調製した本発明に係る土壌改良固化材を、図１に示す公園内の池の水量の容積拡大と法面改良工事に使用してみた。まず、図１中の白抜き部分に、資材搬入及び土壌搬出のための仮設道路を建設したのであるが、この仮設道路については、本発明に係る土壌改良固化材を、道路となる部分の周囲にある池の土砂１立米に対して、１４重量％となるように混合して、これを仮設道路の材料とした。完成された仮設道路上は、重量のある土砂運搬車両が往き来したのであるが、殆ど損傷がなく、工事期間中においてこの仮設道路の補修や改修は全く不要であった。この仮設道路は、本工事完了後に崩されて搬出されるのであるが、本実験工事では、ショベルカーによる取り崩しが簡単に行え、工事費が大幅に低減された。
【００４２】
以上のような仮設道路を利用して、図１の斜線部の搬出土壌（池の底にあったものであるから汚泥である）について、本発明に係る土壌改良固化材を１立米当たり１０重量％となるように入れて、バックホー等の機械を使用して撹拌あるいは混合した。このっかうはんされた土壌を、翌日に近くの田畑の基板土壌として搬出した。
【００４３】
本発明の土壌改良固化材を入れて撹拌した土壌を搬入した田畑では、当初ではＰＨ値が１１〜１２であったが、３週間後には、このＰＨ値は、７．２程度、つまり中性に近いものとなった。
【００４４】
また、本発明に係る土壌改良固化材を入れた土壌は、その分の重量は増加するのであるが、容積についてみてみると、約６％程の収縮がみられた。これは、土壌改良固化材が含んでいる製紙スラッジ灰が、土壌粒子と粒子との間にある水分を吸収することにあると考えられる。
【００４５】
なお、この公園池の容積拡大工事は、池の水抜き後２ヶ月間であり、本発明に使用した土壌改良固化材の各量は、仮設道路の原料土壌７００立米に対して９８トン、池の土壌３０００立米に対して３００トンであった。
【実施例２】
【００４６】
二番目の工事として、図２に示す河川の築堤工事と、川底土壌の改良工事を選択した。この河川は、愛知県を流れているものである。
【００４７】
この実施例２で使用した本発明の土壌改良固化材としては、製紙スラッジ灰を３５重量％と、高炉スラグ微粉末を５０重量％と、無水石膏もしくは半水石膏を１５重量％とを混合して形成したものを採用した。また、この場合の各原料の粒径は、０．５ｍｍ以下のものであり、細かい砂粒程度以下のものであった。
【００４８】
この築堤工事は、図２中の点線にて示す部分に新規の堤防を建築するものであり、そのための材料土壌は、曲がりくねっている現在堤防である。また、川底土壌の改良工事は、図２中の斜線を付した部分の水の地表への漏れである。
【００４９】
まず、築堤工事において、図２中の点線部分の、深さ４０ｃｍ、幅２０ｍ、長さ２００ｍについて、従来土１立米当たり、本発明に係る土壌改良固化材を１０重量％搬入し、スタピライザーにて撹拌し改良した。そして、この上に現在堤防を作っている土砂を搬入して、築堤した。
【００５０】
一方、川底土壌の改良工事については、図２中の斜線部分が柔軟な川底となっている（浅い川底水脈が存在している）ため、この部分の、深さ１ｍ、幅１０ｍ、長さ４０ｍの土砂１立米について１２重量％の土壌改良固化材を投入して固化した。これにより、水脈よりの水の地表への漏れを完全に遮断できた。
【００５１】
なお、この築堤及び川底土壌改良工事期間は３ヶ月間であり、本発明に使用した土壌改良固化材の各量は、築堤される部分の原料土壌１６００立米に対して１６０トン、川底の土壌４０００立米に対して４８トンであった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】池の容積拡大を行っている様子を示す部分平面図である。
【図２】築堤工事及び河川の土壌改良工事箇所を示す部分平面図である。
【図１】
2006241232.tif 000003
【図２】
2006241232.tif 000004