(57)【要約】【課題】安価に製造できる土壌用不溶化材およびその製造方法を提供する。【解決手段】土壌を不溶化処理するための土壌用不溶化材３である。この土壌用不溶化材３は、コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペースト２における固形分16を主成分とする。このような土壌用不溶化材３は、余剰セメントペースト２に加水し、余剰セメントペースト２と水５とを混合し、混合したものを固液分離することで得られる。また、固液分離した固形分16を乾燥し、例えば粒径５ｍｍ以下に粉砕すると、不溶化作用をより向上できるので好ましい。そして、土壌用不溶化材３は、コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペースト２の固形分16を主成分とするため、安価に製造できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌を不溶化処理するための土壌用不溶化材であって、
コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペーストにおける固形分を主成分とする
ことを特徴とする土壌用不溶化材。
【請求項２】
粒径が５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の土壌用不溶化材。
【請求項３】
コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペーストに加水し、
余剰セメントペーストと水とを混合し、
混合したものを固液分離する
ことを特徴とする土壌用不溶化材の製造方法。
【請求項４】
固液分離された固形分を乾燥し、
その乾燥された乾燥物を粉砕する
ことを特徴とする請求項３記載の土壌用不溶化材の製造方法。
【請求項５】
乾燥物を５ｍｍ以下に粉砕する
ことを特徴とする請求項４記載の土壌用不溶化材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌を不溶化処理するための土壌用不溶化材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、砒素やその他の重金属等の有害物質を含む土壌からの有害物質の溶出量を低減させるための技術としては、特許文献１等に示すように、例えばマグネシウム系の不溶化材やマグネシウム・カルシウム系複合不溶化材を土壌に混合することで、砒素の溶出を抑制する処理が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１等の既存の不溶化材は、価格が例えば１０万円／ｔ程度と非常に高く、処理コストの増加につながってしまう。
【０００５】
したがって、処理コストを抑えるために、より安価に製造できる土壌用不溶化材およびその製造方法が求められていた。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、安価に製造できる土壌用不溶化材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載された土壌用不溶化材は、土壌を不溶化処理するための土壌用不溶化材であって、コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペーストにおける固形分を主成分とするものである。
【０００８】
請求項２に記載された土壌用不溶化材は、請求項１記載の土壌用不溶化材において、粒径が５ｍｍ以下であるものである。
【０００９】
請求項３に記載された土壌用不溶化材の製造方法は、コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペーストに加水し、余剰セメントペーストと水とを混合し、混合したものを固液分離するものである。
【００１０】
請求項４に記載された土壌用不溶化材の製造方法は、請求項３記載の土壌用不溶化材の製造方法において、固液分離された固形分を乾燥し、その乾燥された乾燥物を粉砕するものである。
【００１１】
請求項５に記載された土壌用不溶化材の製造方法は、請求項４記載の土壌用不溶化材の製造方法において、乾燥物を５ｍｍ以下に粉砕するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート製品の遠心成形で発生する余剰セメントペーストの固形分を主成分とするため、土壌不溶化材を安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る土壌用不溶化材の製造装置および製造工程を示す構成図である。
【図２】実施例および比較例の不溶化試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態の構成について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１において、１は土壌用不溶化材製造装置を示し、この土壌用不溶化材製造装置１は、コンクリート製品の遠心成形工程にて発生する余剰セメントペースト２を用いて、土壌用不溶化材３を製造するものである。
【００１６】
土壌用不溶化材３は、建設残土や各種固体廃棄物に含有される例えば砒素、銅、亜鉛、カドミウム、フッ素およびホウ素等の有害物質の土壌からの溶出を抑制する不溶化処理のために、不溶化処理対象の土壌に混合して使用される。
【００１７】
ここで、余剰セメントペースト２とは、コンクリート製品の遠心成形の際に発生して不要物として分離されるもので、粗骨材および細骨材の含有量が低く、主にセメント由来のペースト状のセメント分と水分とから構成される。なお、通常、余剰セメントペースト２は、時間の経過とともにセメント分の水和反応により硬化する。
【００１８】
土壌用不溶化材製造装置１は、余剰セメントペースト２が供給される処理槽４を備えている。この処理槽４には、水５を供給する水供給手段６が接続され、処理槽４内に供給された余剰セメントペースト２と水５とが撹拌手段９で撹拌される。
【００１９】
水供給手段６は、配管７およびバルブ８を有し、バルブ８を開放することにより、配管７を通って処理槽４に水５が供給される。
【００２０】
撹拌手段９は、例えばミキサ等の撹拌機であり、処理槽４に供給された余剰セメントペースト２と水５とを撹拌して混合する。
【００２１】
そして、処理槽４内では、余剰セメントペースト２および水５が供給された状態、すなわち余剰セメントペースト２に加水された状態にて撹拌手段９で撹拌されることにより、余剰セメントペースト２に含まれるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制されて、硬化作用抑制物15となる。
【００２２】
また、処理槽４には、配管12およびバルブ13を介して固液分離手段14が接続されている。そして、硬化作用抑制物15が処理槽４から固液分離手段14に供給される。
【００２３】
この固液分離手段14は、フィルタープレス等のように、硬化作用抑制物15の固形分16と液分17とを分離するものである。そして、分離された固形分16と液分17とがそれぞれ別個に回収される。
【００２４】
回収された固形分16は、例えば天日やヒーター等の乾燥手段18により乾燥されて乾燥物19となる。
【００２５】
そして、この乾燥物19が例えばボールミル等の粉砕手段20により粉砕されて、粒状の土壌用不溶化材３が形成される。
【００２６】
すなわち、土壌用不溶化材３は、コンクリート製品の遠心成形にて発生する余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用が抑制された硬化作用抑制物15の固形分16が主成分である。
【００２７】
また、土壌用不溶化材３は、粒径が５ｍｍより大きいと、土壌に対して不溶化作用を奏しにくくなる可能性がある。そのため、土壌用不溶化材３は、粒径が５ｍｍ以下であると好ましく、用途に応じて、平均粒径が３０μｍであるとより好ましく、平均粒径が１５μｍであるとさらに好ましい。
【００２８】
次に、土壌用不溶化材３の製造方法を説明する。
【００２９】
土壌用不溶化材３を製造する際には、コンクリート製品の遠心成形工程にて発生した余剰セメントペースト２を用いる。このような余剰セメントペースト２は、Ｗ／Ｃ比が約２００％であり、遠心成形にともなって骨材と分離されるため、土壌の不溶化反応に寄与しない骨材がほとんど含まれていない。
【００３０】
この余剰セメントペースト２には、セメント分が含まれているため、硬化抑制工程にて硬化を抑制する。すなわち、余剰セメントペースト２に加水し、余剰セメントペースト２と水５とを撹拌して混合することにより、水和反応における強度発現を通常より遅らせて水和時間を長くする。
【００３１】
なお、通常、余剰セメントペースト２等のコンクリートスラッジを再利用する場合は、水分を減らして減量する。これに対して、土壌用不溶化材３の製造に余剰セメントペースト２を用いる場合には、上述のように加水することにより、水和時間を通常より長くし水和条件を変化させる。そのため、通常の水和反応に比べて、水和後の粒径や強度が変化し比表面積が大きくなるとともに、水酸化カルシウムの生成量が多くなり高アルカリ性となる。
【００３２】
硬化抑制工程の上記作用を考慮すると、余剰セメントペースト２に加水する際の水５の供給量は、供給される余剰セメントペースト２の４倍以上５倍以下が好ましい。また、撹拌時間は、４時間以上３６時間以下が好ましい。
【００３３】
硬化抑制工程にて硬化作用を抑制させた硬化作用抑制物15は、強度発現が完了する前に固液分離工程にて固液分離する。なお、固液分離工程にて固液分離された固形分16には、水酸化カルシウムが含まれている。
【００３４】
水酸化カルシウムが含まれている固形分16は、乾燥工程にて乾燥される。なお、乾燥工程では、乾燥後の乾燥物19の含水比が３０％以上５０％以下となるように乾燥させることが好ましい。
【００３５】
乾燥工程にて乾燥させた乾燥物19は、粉砕工程にて粉砕されて土壌用不溶化材３が成形される。粉砕工程では、土壌用不溶化材３の粒径が５ｍｍ以下になるように乾燥物19を粉砕することが好ましい。
【００３６】
また、粉砕後には、想定される用途に応じて所定の平均粒径に分級してもよく、例えば、砒素、銅、亜鉛、カドミウム、フッ素およびホウ素等の有害物質の不溶化に用いる場合には、平均粒径３０μｍや１５μｍに分級してもよい。
【００３７】
次に上記一実施の形態の作用および効果を説明する。
【００３８】
上記土壌用不溶化材３は、例えば、土壌に含まれている砒素、銅、亜鉛、カドミウム、フッ素およびホウ素等の有害物質を不溶化するために用いられ、対象の土壌に対し、例えば質量比にて２．５％以上１０％以下で混合する。
【００３９】
このように土壌用不溶化材３を対象の土壌に混合することで、土壌用不溶化材３は、主に３つの不溶化作用を奏する。
【００４０】
１つ目は、土壌用不溶化材３に含まれる水酸化カルシウムやその他の塩基性カルシウム化合物によるｐＨ上昇と、それに伴う砒素、銅、亜鉛およびカドミウム等の重金属類の水酸化物としての不溶化である。
【００４１】
２つ目は、土壌用不溶化材３中のカルシウム化合物の溶解による重金属陰イオンやフッ素、ホウ素のカルシウム塩としての不溶化である。
【００４２】
３つ目は、エトリンガイトの硫酸イオンとの各種重金属陰イオンのイオン交換による不溶化である。
【００４３】
このような不溶化作用を奏する土壌用不溶化材３を作成するためには、従来、多大なコストが掛かり、価格が上昇してしまう。
【００４４】
しかしながら、上記一実施の形態に係る製造方法では、コンクリート製品製造時の副産物である余剰セメントペースト２を原料として用いるため、土壌用不溶化材３を安価に製造できる。
【００４５】
また、余剰セメントペースト２に加水し混合して硬化作用を抑制した後に、固液分離してその固形分16を乾燥し粉砕するだけであるため、特殊な設備を利用せずに比較的簡便な方法にて余剰セメントペースト２の固形分16を主成分とする粒体の土壌用不溶化材３を容易に製造できる。
【００４６】
ここで、硬化抑制工程では、余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制するため、通常より水和時間が長くなり、比表面積が増大するとともに、水酸化カルシウムの生成量が増加して高アルカリ性となる。したがって、余剰セメントペースト２を用いて性能の高い土壌用不溶化材３を容易に製造できる。
【００４７】
また、余剰セメントペースト２に加水し、余剰セメントペースト２と水５とを撹拌するだけで、余剰セメントペースト２におけるセメント分の水和反応による硬化作用を抑制できるため、容易に水和反応による硬化作用を抑制できる。
【００４８】
さらに、余剰セメントペースト２に加水する際には、余剰セメントペースト２の４倍以上５倍以下の量の水を供給することにより、水和反応による硬化作用をより効果的に抑制できる。
【００４９】
また、余剰セメントペースト２と水５とを撹拌する際には、撹拌時間を４時間以上３６時間以下とすることにより、水和反応による硬化作用をより効果的に抑制できる。
【００５０】
なお、加水され希釈された余剰セメントペースト２は、水中で水和反応を起こし、セメント化合物から、各種のケイ酸カルシウム水和物類や水酸化カルシウムなどの塩基性カルシウム化合物が生成する。また、陰イオン交換能を有するエトリンガイト（[Ｃａ６Ａｌ２(ＯＨ)１２・２４Ｈ２О]・（ＳＯ４）３・２Ｈ２Ｏ）も生成する。
【００５１】
土壌用不溶化材３は、粒径が５ｍｍ以下であると、土壌に対して不溶化作用を奏しやすく、平均粒径が３０μｍ（より好ましくは平均１５μｍ）であると、土壌に対して不溶化作用をより奏しやすい。
【実施例】
【００５２】
以下、本実施例および比較例について説明する。
【００５３】
砒素濃度が０．０４２ｍｇ／Ｌで環境基準（０．０１ｍｇ／Ｌ）の約４倍の土壌に対して、平均体積粒径（ＭＶ）が１５μｍの土壌用不溶化材（実施例１）、ＭＶが５ｍｍ以下の土壌用不溶化材（実施例２）、および、従来の不溶化材であるマグネシウム系の土壌用不溶化材（比較例）による不溶化試験を行なった。
【００５４】
不溶化試験では、土壌用不溶化材と土壌との合計量である試料使用量が１Ｌとなるように、各土壌用不溶化材を表１に示す割合で土壌に添加し、ホバートミキサーにより１分間撹拌混合した後、砒素の濃度を測定した。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
図２に示すように、実施例１を用いたＮｏ．１ないしＮｏ．３、および、実施例２を用いたＮｏ．６のいずれも環境基準を下回る不溶化作用を示した。また、特にＮｏ．３は従来のマグネシウム系不溶化材と同等の不溶化作用を示した。
【００５７】
実施例２を用いたＮｏ．４およびＮｏ．５は、砒素の濃度は低下し不溶化作用を示したが、環境基準以下まで低下しなかった。
【００５８】
以上の結果から、粒径や添加量にもよるが、土壌用不溶化材は、土壌に対して質量比において２．５％以上１０％以下で混合することにより、土壌不溶化作用を奏することが確認された。
【符号の説明】
【００５９】
２    余剰セメントペースト
３    土壌用不溶化材
５    水
16    固形分
19    乾燥物
【図１】
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【図２】
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