(57)【要約】【課題】建設汚泥や軟弱土壌等の高含水土壌を造粒して、土壌造粒物を調製するための土壌造粒用添加材であって、土壌造粒物の運搬や再利用等の際の取り扱いが容易であり、かつ、土壌造粒物のｐＨを、環境基準値である５．８〜８．６の範囲内に収めることのできる土壌造粒用添加材を提供する。【解決手段】９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を含む土壌造粒用添加材。ノニオン性高分子凝集剤の一例は、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である。土壌造粒用添加材は、炭酸カルシウム粉末等の無機系材料や、グアガム等の増粘用材料や、セメント等の強度促進材を含むことができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を含むことを特徴とする土壌造粒用添加材。
【請求項２】
上記ノニオン性高分子凝集剤が、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である請求項１に記載の土壌造粒用添加材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の土壌造粒用添加材を製造するための方法であって、９０％重量累積粒径が４００μｍを超えるノニオン性高分子凝集剤を粉砕して、上記９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を得る粉砕工程を含むことを特徴とする土壌造粒用添加材の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の土壌造粒用添加材を、処理対象物である土壌に添加して混合し、上記土壌が造粒されてなる改質された土壌を得る添加材添加工程、を含むことを特徴とする土壌の改質方法。
【請求項５】
上記添加材添加工程の後に、上記改質された土壌を、目開き寸法が８〜６０ｍｍの篩を用いて、篩分けして、上記篩を通過する細粒分の割合を求める篩分け工程、及び、上記篩分け工程で得た細粒分の割合の適否を評価して、上記土壌造粒用添加材を構成する成分組成を調整する成分組成調整工程、を含む請求項４に記載の土壌の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌造粒用添加材及びそれを用いた土壌の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設汚泥や軟弱土壌等の高含水土壌に対して、運搬や再利用等の際の取り扱いを容易にする目的で、固化材を用いて固化処理を行うことがある。
このような固化材として、例えば、特許文献１に、（Ａ）合成水溶性高分子（例えば、アニオン性ポリアクリルアミド）と天然水溶性高分子との混合物が０．２〜１０重量部、（Ｂ）無機物粉末および／または有機物粉末が０．２〜２０重量部、および（Ｃ）無機系固化剤が１０〜２００重量部、からなる残土固化処理剤が、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、建設汚泥や軟弱土壌等の高含水土壌を造粒して、土壌造粒物を調製するための土壌造粒用添加材であって、土壌造粒物の運搬や再利用等の際の取り扱いが容易であり、かつ、土壌造粒物のｐＨを、環境基準値である５．８〜８．６の範囲内に収めることのできる土壌造粒用添加材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を含む土壌造粒用添加材によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］  ９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を含むことを特徴とする土壌造粒用添加材。
［２］  上記ノニオン性高分子凝集剤が、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である、上記［１］に記載の土壌造粒用添加材。
［３］  上記［１］又は［２］に記載の土壌造粒用添加材を製造するための方法であって、９０％重量累積粒径が４００μｍを超えるノニオン性高分子凝集剤を粉砕して、上記９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を得る粉砕工程を含むことを特徴とする土壌造粒用添加材の製造方法。
［４］  上記［１］又は［２］に記載の土壌造粒用添加材を、処理対象物である土壌に添加して混合し、上記土壌が造粒されてなる改質された土壌を得る添加材添加工程、を含むことを特徴とする土壌の改質方法。
［５］  上記添加材添加工程の後に、上記改質された土壌を、目開き寸法が８〜６０ｍｍの篩を用いて、篩分けして、上記篩を通過する細粒分の割合を求める篩分け工程、及び、上記篩分け工程で得た細粒分の割合の適否を評価して、上記土壌造粒用添加材を構成する成分組成を調整する成分組成調整工程、を含む、上記［４］に記載の土壌の改質方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の土壌造粒用添加材によれば、建設汚泥や軟弱土壌等の高含水土壌を造粒して、物理的及び化学的特性に優れた土壌造粒物を調製することができる。
調製された土壌造粒物は、互いに付着しにくく、かつ、硬さが大きいため、運搬や再利用等の際の取り扱いが容易である。
また、土壌造粒物は、そのｐＨが、環境基準値である５．８〜８．６の範囲内に収まるものである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の土壌造粒用添加材は、９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を含むものである。
このノニオン性高分子凝集剤について、以下、詳しく説明する。
［ノニオン性高分子凝集剤］
ノニオン性高分子凝集剤の例としては、ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤等が挙げられる。
ノニオン性高分子凝集剤は、ノニオン性モノマーを重合させることによって得ることができる。ノニオン性モノマーの例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらのモノマーは、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０００８】
ノニオン性高分子凝集剤の９０％重量累積粒径は、土壌造粒物同士の付着がなく、取り扱い易いこと（本明細書中、「造粒物の独立性」ともいう。）や、土壌造粒物の硬さの程度が大きく、再利用等においても取り扱い易いこと（本明細書中、「造粒物の硬さ特性」ともいう。）の観点から、４００μｍ以下、好ましくは３５０μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは２５０μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下、特に好ましくは１８０μｍ以下である。
該９０％重量累積粒径の下限値は、特に限定されないが、粉砕に要する手間及び時間の観点から、好ましくは７０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。
ここで、９０％重量累積粒径とは、粒径の小さな粒子から順に累積させていった場合における、粒子全体の９０質量％に達したときの粒径をいう。
【０００９】
ノニオン性高分子凝集剤の５０％重量累積粒径は、３００μｍ以下、好ましくは２５０μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下である。
該５０％重量累積粒径の下限値は、特に限定されないが、粉砕に要する手間及び時間の観点から、好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは７０μｍ以上である。
ノニオン性高分子凝集剤のアニオン度は、好ましくは４以下、より好ましくは３以下、さらに好ましくは２以下、さらに好ましくは１以下、特に好ましくは０である。
【００１０】
［無機系材料］
本発明の土壌造粒用添加材は、無機系材料を含むことができる。
無機系材料の例としては、炭酸カルシウム粉末（工業製品）、石灰石粉末、半水石膏、無水石膏、ゼオライト、活性白土、ベントナイト、珪石粉末、石炭灰、頁岩粉末、セピオライト、活性炭、珪藻土、ドロマイト等が挙げられる。
これらは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
無機系材料の配合量は、無機系材料の種類や造粒対象土壌の種類（性状）によっても異なるが、ノニオン性高分子凝集剤１００質量部に対して、好ましくは５０〜３０，０００質量部、より好ましくは２００〜２５，０００質量部、特に好ましくは５００〜２０，０００質量部である。
該量が５０質量部以上であると、無機系材料の種類に応じた各種の効果（例えば、ｐＨの調整や、硬化時間の調整や、保水性の付与等）を十分に与えることができる。該量が３０，０００質量部以下であると、土壌造粒用添加材中のノニオン性高分子凝集剤の割合が小さいことによる本発明の効果（例えば、造粒物の独立性や硬さ特性の向上）の低下を避けることができる。
無機系材料のブレーン比表面積は、好ましくは２，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。
本明細書中、ブレーン比表面積は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：２０１５」（セメントの物理試験方法）に準拠して測定された値である。
【００１１】
［増粘用材料］
本発明の土壌造粒用添加材は、増粘用材料を含むことができる。
増粘用材料の例としては、天然材料に由来する増粘多糖類（例えば、グアガム等）や、セルロース系増粘剤（例えば、メチルセルロース）等が挙げられる。
これら（例えば、グアガム、メチルセルロース等）は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
増粘用材料の配合量は、増粘用材料の種類や造粒対象土壌の種類によっても異なるが、ノニオン性高分子凝集剤１００質量部に対して、好ましくは１〜３，０００質量部、より好ましくは２〜２，５００質量部、特に好ましくは３〜２，０００質量部である。
該量が１質量部以上であると、増粘用材料による効果（土壌造粒用添加材を構成する各材料間の付着性の向上）を高めることができる。該量が３，０００質量部以下であると、土壌造粒用添加材中のノニオン性高分子凝集剤の割合が小さいことによる本発明の効果（例えば、造粒物の独立性や硬さ特性の向上）の低下を避けることができる。
増粘用材料の粘度は、大きいことが望ましいが、市販品の入手容易性等の観点からは、好ましくは３，０００〜２５，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５，０００〜２０，０００ｍＰａ・ｓである。
本明細書中、増粘用材料の粘度とは、増粘用材料を１質量％の濃度になるように液温２０℃の水に溶解させて水溶液を調製した場合における、溶解から１時間経過時の粘度をいう。
【００１２】
［強度促進材］
本発明の土壌造粒用添加材は、強度促進材を含むことができる。
強度促進材の例としては、各種のセメント（例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等）、生石灰、消石灰、酸化マグネシウム粉末、高炉スラグ粉末等が挙げられる。
これらは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
強度促進材の配合量は、強度促進材の種類や造粒対象土壌の種類によっても異なるが、ノニオン性高分子凝集剤１００質量部に対して、好ましくは１０〜３，０００質量部、より好ましくは３０〜２，０００質量部、特に好ましくは５０〜１，５００質量部である。
該量が１０質量部以上であると、土壌造粒物の強度（例えば、一軸圧縮強さ）を高めることができる。該量が３，０００質量部以下であると、土壌造粒用添加材中のノニオン性高分子凝集剤の割合が小さいことによる本発明の効果（例えば、造粒物の独立性や硬さ特性の向上）の低下を避けることができる。
強度促進材のブレーン比表面積は、好ましくは２，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。
【００１３】
［土壌造粒用添加材］
本発明の土壌造粒用添加材の好ましい実施形態例の一つとして、上述のノニオン性高分子凝集剤のみからなるものが挙げられる。
また、本発明の土壌造粒用添加材の好ましい実施形態例の他の例として、上述のノニオン性高分子凝集剤に加えて、上述の無機系材料、増粘用材料、及び強度促進材の中から選ばれる一種または二種以上を含むものが挙げられる。
土壌造粒用添加材の製造方法の一例として、９０％重量累積粒径が４００μｍを超えるノニオン性高分子凝集剤を粉砕して、９０％重量累積粒径が４００μｍ以下であるノニオン性高分子凝集剤を得る粉砕工程を含むものが挙げられる。
ここで、９０％重量累積粒径が４００μｍを超えるノニオン性高分子凝集剤の市販品の例としては、９０％重量累積粒径が８００〜１，２００μｍであるノニオン性高分子凝集剤が挙げられる。
ノニオン性高分子凝集剤の粉砕方法の例としては、ノニオン性高分子凝集剤を冷凍乾燥させた後に粉砕する方法や、ノニオン性高分子凝集剤をジェット気流乾燥させた後に、ジェットミルで粉砕する方法等が挙げられる。
本発明の土壌造粒用添加材の製造方法は、上述の粉砕工程の後、粉砕で得られた粉砕物（ノニオン性高分子凝集剤の粉末）を分級する分級工程を含むことができる。
【００１４】
［土壌の改質方法］
本発明の土壌の改質方法は、土壌造粒用添加材を、処理対象物である土壌に添加して混合し、土壌が造粒されてなる改質された土壌（土壌造粒物の集合体）を得る添加材添加工程、を含むものである。
本発明の土壌造粒用添加材の適用の対象となる土壌としては、運搬や再利用の際に取り扱い難く、本発明の土壌造粒用添加材を必要とするものであればよく、例えば、粘性土、有機質土、火山灰質粘性土等が挙げられる。
該土壌としては、本発明の土壌造粒用添加材の適用の必要性の観点から、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以下のもの（特に、３５０ｋＮ／ｍ２以下のもの）が好ましい。
本明細書中、改質前の土壌におけるコーン指数とは、「ＪＩＳ  Ａ  １２２８：２００９」（締固めた土のコーン指数試験方法）に準拠した方法で測定される値をいう。
【００１５】
本発明の土壌の改質方法は、添加材添加工程の後に、改質された土壌を、目開き寸法が８〜６０ｍｍの篩を用いて、篩分けして、篩を通過する細粒分の割合を求める篩分け工程、及び、篩分け工程で得た細粒分の割合の適否を評価して、本発明の土壌造粒用添加材を構成する成分組成を調整する成分組成調整工程、を含むことができる。
篩の目開き寸法は、８〜６０ｍｍ、好ましくは８〜５０ｍｍ、より好ましくは８〜４０ｍｍ、特に好ましくは８〜３０ｍｍである。
該目開き寸法が８ｍｍ以上であると、細粒分の割合が過少になり該割合の適否の評価が困難になるのを、避けることができる。該目開き寸法が６０ｍｍ以下であると、細粒分の割合が過大になり該割合の適否の評価が困難になるのを、避けることができる。
細粒分の割合の適否の評価の結果、「不適」と評価された場合、例えば、上述のノニオン性高分子凝集剤、無機系材料、増粘用材料、及び、強度促進材の中から選ばれる一つ以上について、その種類や量を変更すればよい。
【００１６】
改質された土壌（土壌造粒物の集合体；以下、「改質土壌」ともいう。）の物性は、以下のとおりである。
９．５ｍｍ篩通過率は、好ましくは８５質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは９５質量％以上である。
本明細書中、９．５ｍｍ篩通過率とは、改質土壌の全量中、目開き寸法が９．５ｍｍである篩を通過する改質土壌の質量割合をいう。
コーン指数は、好ましくは４００ｋＮ／ｍ２以上、より好ましくは４５０ｋＮ／ｍ２以上、さらに好ましくは５００ｋＮ／ｍ２以上、特に好ましくは６００ｋＮ／ｍ２以上である。
ここで、改質後の土壌におけるコーン指数とは、改質前の土壌１ｍ３に対して土壌造粒用添加材を所定の量（例えば、５ｋｇ）添加して混合してなる改質後の土壌について、「ＪＩＳ  Ａ  １２２８：２００９」（締固めた土のコーン指数試験方法）に準拠した方法で測定される値をいう。
このコーン指数は、改質対象土壌の硬さ特性に与える土壌造粒用添加材の効果を評価するために用いることができる。
ｐＨは、好ましくは５．８〜８．６、より好ましくは６．０〜８．４、特に好ましくは６．２〜８．２である。
本明細書中、ｐＨとは、「ＪＧＳ  ０２１１−２００９（土懸濁液のｐＨ試験方法）」に準拠した、土懸濁液のｐＨをいう。
【実施例】
【００１７】
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。
［実施例１〜１５、比較例１〜１１］
［１．使用材料］
（Ａ）改質の対象である土壌
土壌として、表１に示す土壌を用いた。
【００１８】
【表１】
2019182884.tif 000002
【００１９】
（Ｂ）高分子凝集剤
高分子凝集剤として、以下のものを用いた。
（１）ノニオン性高分子凝集剤Ａ（ポリアクリルアミド系高分子凝集剤；三洋化成工業社製の「サンフロック  Ｎ−５００Ｐ」（商品名）の粉砕物；アニオン度：０（ゼロ）；５０％重量累積粒径：８６μｍ；９０％重量累積粒径：１４９μｍ）
（２）ノニオン性高分子凝集剤Ｂ（粉砕の程度が異なる以外はノニオン性高分子凝集剤Ａと同じもの；５０％重量累積粒径：１３５μｍ；９０％重量累積粒径：２４４μｍ）
（３）ノニオン性高分子凝集剤Ｃ（粉砕を行わない以外はノニオン性高分子凝集剤Ａと同じもの；５０％重量累積粒径：７７９μｍ；９０％重量累積粒径：９８２μｍ）
（４）アニオン性高分子凝集剤Ａ（ポリアクリルアミド・アクリル酸系高分子凝集剤；三菱ケミカル社製の「ダイヤフロック  ＡＰ１２０ＣＨ」（商品名）の粉砕物；５０％重量累積粒径：７８μｍ；９０％重量累積粒径：１３９μｍ）
（５）アニオン性高分子凝集剤Ｂ（粉砕を行わない以外はアニオン性高分子凝集剤Ａと同じもの；５０％重量累積粒径：６９４μｍ；９０％重量累積粒径：８６８μｍ）
【００２０】
（Ｃ）無機系材料
無機系材料として、以下のものを用いた。
（１）炭酸カルシウム粉末（ブレーン比表面積：７，５００ｃｍ２／ｇ；秩父太平洋セメント社製）
（２）半水石膏（ブレーン比表面積：４，１００ｃｍ２／ｇ；チヨダウーテ社製）
（３）ゼオライト（ブレーン比表面積：５，５００ｃｍ２／ｇ；日東粉化工業社製の「＃７０」（商品名）の粉砕物）
（４）活性白土（ブレーン比表面積：３，５００ｃｍ２／ｇ；東新化成社製の「ニッカナイト  Ｓ−２００」（商品名））
（５）ベントナイト（ブレーン比表面積：５，３００ｃｍ２／ｇ；クニミネ工業社製の「クニゲルＶ１」（商品名）の粉砕物）
（６）珪石粉末（ブレーン比表面積：３，８００ｃｍ２／ｇ；秩父鉱業社製）
（７）珪藻土（ブレーン比表面積：４，４００ｃｍ２／ｇ；稚内グリーンファクトリー社製）
（８）無水石膏（ブレーン比表面積：４，０００ｃｍ２／ｇ；太平洋セメント社製）
【００２１】
（Ｄ）増粘用材料
増粘用材料として、以下のものを用いた。
（１）メチルセルロース（松本油脂社製の「マーポローズ  ＭＥ−３５０ＴＳ」（商品名）；粘度：１７，７００ｍＰａ・ｓ）
（２）グアガム（三晶社製の「スーパーゲル２００」（商品名）；粘度：５，６００ｍＰａ・ｓ）
粘度の測定は、ブルックフィールド社製のＢ型粘度計（ＨＢＦ）を用いて行なった。
【００２２】
（Ｅ）強度促進材
強度促進材として、以下のものを用いた。
（１）セメント（ブレーン比表面積：３，４００ｃｍ２／ｇ；太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメント）
（２）酸化マグネシウム粉末（ブレーン比表面積：６，１００ｃｍ２／ｇ；太平洋セメント社製）
（３）生石灰（ブレーン比表面積：６，８００ｃｍ２／ｇ；山陽太平洋ライム社製）
（４）高炉スラグ微粉末（ブレーン比表面積：４，１００ｃｍ２／ｇ；デイシイ社製の「セラメントＣＲ」（商品名））
【００２３】
［２．模擬粘土の固化処理］
表１の模擬粘土に対して、表２〜表４に示す材料からなる土壌造粒用添加材を、表２〜表４に示す添加量で添加し混合して、改質された模擬粘土（実施例１〜１１、比較例１〜７）を得た。
これら改質された模擬粘土（実施例１〜１１、比較例１〜７）について、９．５ｍｍ篩通過率、コーン指数、及び、ｐＨを測定した。
結果を表２〜表４に示す。
【００２４】
［３．黒ボク土の固化処理］
表１の黒ボク土（入間産）に対して、表５に示す材料からなる土壌造粒用添加材を、表５に示す添加量で添加し混合して、改質された黒ボク土（実施例１２〜１５、比較例８〜１１）を得た。
これら改質された模擬粘土（実施例１２〜１５、比較例８〜１１）について、９．５ｍｍ篩通過率、コーン指数、及び、ｐＨを測定した。
結果を表５に示す。
なお、表２〜表５中、「ノニオン性高分子Ａ」、「ノニオン性高分子Ｂ」、「ノニオン性高分子Ｃ」、「アニオン性高分子Ａ」、「アニオン性高分子Ｂ」は、各々、「ノニオン性高分子凝集剤Ａ」、「ノニオン性高分子凝集剤Ｂ」、「ノニオン性高分子凝集剤Ｃ」、「アニオン性高分子凝集剤Ａ」、「アニオン性高分子凝集剤Ｂ」を意味する。
【００２５】
表２〜表５から、本発明の土壌造粒用添加材を用いた場合（実施例１〜１５）には、９．５ｍｍ篩通過率が８５質量％以上であり、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以上であり、ｐＨが５．８〜８．６の範囲内（環境基準値）に収まることがわかる。
一方、本発明に該当しない土壌造粒用添加材を用いた場合（比較例１〜１１）には、「９．５ｍｍ篩通過率が８５質量％以上」と「コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以上」を共に満たすことができないことがわかる。
【００２６】
【表２】
2019182884.tif 000003
【００２７】
【表３】
2019182884.tif 000004
【００２８】
【表４】
2019182884.tif 000005
【００２９】
【表５】
2019182884.tif 000006