(57)【要約】【課題】含水土壌の分級促進効果に優れた分級処理剤を提供する。【解決手段】含水土壌に添加することにより、該含水土壌の分級処理を促進するための土壌の分級処理剤であって、吸水率（％）と嵩比重（ｇ／ｃｍ３）との比が５００以上の無機鉱物粉末よりなることを特徴とする土壌の分級処理剤。該無機鉱物粉末は、水と無機鉱物粉末との液固比５で混合してなる懸濁液のｐＨが６〜９であることが好ましく、特に珪藻土が好ましい。嵩比重に対して吸水率が非常に大きな無機鉱物粉末は、分級対象の含水土壌に添加、混合されると、土壌表面に均一に分散して、土壌粒子の表面を被覆すると共に土壌表面の自由水を即時に吸水して土壌を乾燥状態に改質し、土壌粒子同士の団粒化を防止し、粗大な造粒物の形成を抑制することで、分級効果を著しく向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水土壌に添加することにより、該含水土壌の分級処理を促進するための土壌の分級処理剤であって、吸水率（％）と嵩比重（ｇ／ｃｍ３）との比が５００以上の無機鉱物粉末よりなることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【請求項２】
請求項１において、前記無機鉱物粉末を、水と無機鉱物粉末との液固比５で混合してなる懸濁液のｐＨが６〜９であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記無機鉱物粉末が珪藻土であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記含水土壌の含水率が１０％以上であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の土壌の分級処理剤を、含水土壌に添加混合した後、分級することを特徴とする土壌の分級処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水土壌に添加することにより、該含水土壌の分級処理を促進するための土壌の分級処理剤と、この分級処理剤を用いた土壌の分級処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
震災に見舞われた被災地等では、瓦礫や廃棄物などの夾雑物が混入し、場合によっては土壌自体も汚染された含水土壌が大量に発生する。このような土壌の処理には、まず夾雑物と土壌とを分別し、土壌から分離した瓦礫等の夾雑物にあっては焼却、粉砕、埋め立てなど、それぞれ適当な処理方法で処理する必要がある。このため、夾雑物と土壌とを分別する分級処理が必要となる。
土壌の分級処理はまた、例えば建設現場等において、土壌を礫、砂、シルト・粘土に分級し、必要成分を回収する処理や、汚染土壌の処理を行う際に、礫、砂、シルト・粘土を分ける処理としても実施されている。
【０００３】
土壌の分級効率は、分級する篩の目開きが細かくなるほど、また、処理対象土壌の含水率が高くなるほど悪くなる。土壌の分級効率の低下は、土壌回収量の低下、処分ないしは焼却する廃棄物量の増加と発生する焼却灰量の増加につながると共に、分級処理自体の長期化につながる。従って、含水土壌の分級を効率よく行い、必要成分の純度を向上させると共に、分級時間を短くすることが求められている。
【０００４】
従来、土壌の分級効率の向上のために、分級対象土壌を天日等で乾燥させ、分級しやすい状態に改質する方法、アクリルアミド系合成高分子のような高分子凝集剤などを添加して土壌を改質する方法（例えば特許文献１）などが実施されている。
【０００５】
しかし、分級対象土壌を乾燥させる方法では、
(1)  天日による乾燥では、乾燥時間が気候に影響され、冬季は時間がかかる。また、降雨対策が必要である。
(2)  バーナーなどによる乾燥では、燃料代がかかる。
(3)  乾燥中、土壌を置くためのスペースが必要である。
といった問題がある。
【０００６】
一方、アクリルアミド系合成高分子のような高分子凝集剤などを土壌に添加する方法では、
(1)  土壌量に対して、添加量が少ないため、土壌との均一混合のために、高効率な攪拌装置が必要となる。
(2)  分級した土壌を田畑に還元する際、合成物質である高分子凝集剤等も土壌と共に還元され、長期間、土壌に合成物質が残留することとなるため、環境上好ましくない。特に、アクリルアミド系合成高分子は発がん性が疑われるアクリルアミドモノマーを含有し、これが分級土砂に含有されることは好ましくない。
(3)  液体高分子やエマルジョンは、添加量の増加に伴い、土壌含水率が増加し、むしろ分級効率が低下する。
(4)  粉体高分子は、粉のまま添加すると反応に長時間を要し、また、専用の攪拌装置を必要とし、しかも、ママコ（ダマ）ができてしまい、分級促進効果が得られにくい。
といった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７６３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来法の問題点のない土壌の分級処理剤と、この分級処理剤を用いた土壌の分級処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、吸水率（％）と嵩比重（ｇ/ｃｍ３）との比が所定値以上の無機鉱物粉末が、含水土壌の分級促進効果に優れることを見出した。
即ち、嵩比重に対して吸水率が非常に大きな無機鉱物粉末は、分級対象の含水土壌に添加、混合されると、土壌表面に均一に分散して、土壌粒子の表面を被覆すると共に土壌表面の自由水を即時に吸水して土壌を乾燥状態に改質し、土壌粒子同士の団粒化を防止し、粗大な造粒物の形成を抑制することで分級効果を著しく向上させることができる。
また、無機鉱物粉末の吸水率が大きくても、比表面積が小さいと土壌の表面を被覆するために、より多くの添加量が必要となるが、吸水率／嵩比重比の大きいものは、比表面積が大きく、即ち、吸水率／嵩比重の値は比表面積の大きさを表す指標ともなり、吸水率／嵩比重の大きい無機鉱物粉末であれば、比較的少ない添加量で含水土壌を改質することができる。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１０】
［１］  含水土壌に添加することにより、該含水土壌の分級処理を促進するための土壌の分級処理剤であって、吸水率（％）と嵩比重（ｇ／ｃｍ３）との比が５００以上の無機鉱物粉末よりなることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【００１１】
［２］  ［１］において、前記無機鉱物粉末を、水と無機鉱物粉末との液固比５で混合してなる懸濁液のｐＨが６〜９であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【００１２】
［３］  ［１］又は［２］において、前記無機鉱物粉末が珪藻土であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【００１３】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記含水土壌の含水率が１０％以上であることを特徴とする土壌の分級処理剤。
【００１４】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかに記載の土壌の分級処理剤を、含水土壌に添加混合した後、分級することを特徴とする土壌の分級処理方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、含水土壌を改質して分級効率を著しく向上させることができ、短時間で含水土壌を所望の粒度に効率的に分級することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例２、比較例３，５，７，９の結果に基づく、各種添加剤の吸水率／嵩比重と分級率との関係を示すグラフである。
【図２】実施例４〜６の結果に基づく、各種珪藻土の吸水率／嵩比重と分級率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の土壌の分級処理剤は、含水土壌に添加することにより、該含水土壌の分級処理を促進するための土壌の分級処理剤であって、吸水率（％）と嵩比重（ｇ／ｃｍ３）との比が５００以上の無機鉱物粉末よりなることを特徴とする。
また、本発明の土壌の分級処理方法は、このような本発明の土壌の分級処理剤を、含水土壌に添加混合した後、分級することを特徴とする。
【００１９】
本発明において、無機鉱物粉末の吸水率、嵩比重、ｐＨ、及び含水土壌の含水率は以下の通り定義される。
【００２０】
＜無機鉱物粉末の吸水率＞
乾燥状態の無機鉱物粉末（重量Ｗ１）に純水を添加して３０分静置し、吸水した無機鉱物粉末を完全に沈殿させ、上部に浮いた上澄水をマイクロシリンジで吸い取り、完全に除去することにより未吸水分の水を除去した後、その重量を測定し（重量Ｗ２）、以下の式で算出する。
吸水率（％）＝｛（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１｝×１００
なお、ここで乾燥状態の無機鉱物粉末とは、加熱してもそれ以上重量が減ることのない含水率０％の状態をさす。
含水土壌の吸水率も同様に測定される。
【００２１】
＜無機鉱物粉末の嵩比重＞
無機鉱物粉末の嵩比重は、ホソカワミクロン社製「ＰＯＷＤＥＲ  ＴＥＳＴＥＲ  ＴＹＰＥ−Ｅ」を用いて測定したタップ嵩比重である。
【００２２】
＜無機鉱物粉末のｐＨ＞
ＪＧＳ−０２１１−２０００「土懸濁液のｐＨ試験方法」に従って、無機鉱物粉末に対して液固比（水／無機鉱物粉末の体積比）５となるように純水を添加し、６０分間撹拌混合して得られた懸濁液に対して、ｐＨ計でｐＨを計測した値である。
土壌のｐＨについては、含水率０％に乾燥させた土壌について、上記と同様にして測定した。
【００２３】
＜含水土壌の含水率＞
ＪＩＳ  Ａ１２０３「土の含水比測定方法」に準拠して測定した値である。
無機鉱物粉末の含水率についても同様に測定される。
【００２４】
＜含水土壌の比重＞
含水土壌の比重は、５００ｍＬシリンダーに湿潤状態の土壌を約６００ｇ採取し、締め固め、体積を測定し、当該測定値と採取した土壌の重量より算出した。
【００２５】
本発明の土壌の分級処理剤は、吸水率（％）と嵩比重（ｇ／ｃｍ３）との比が５００以上の無機鉱物粉末よりなることを特徴とする。一般に分級対象となる含水土壌は、吸水率４８．５８％、嵩比重１．０４ｇ／ｃｍ３で、吸水率／嵩比重は４６．７であり、このような含水土壌に対して、本発明で用いる無機鉱物粉末の吸水率／嵩比重は５００以上と、１０倍以上も大きい吸水率／嵩比重を有する。
このように、吸水率／嵩比重が大きく、嵩比重に対して大きな吸水率を示す無機鉱物粉末は、含水土壌の表面を効率よく被覆し、土壌粒子同士の付着（団粒化）を効果的に防止して分級効率を高める。この吸水率／嵩比重は大きいほど、微細な無機鉱物粉末粒子による土壌粒子の被覆効果、吸水による改質効果が高いことを示す。本発明では、このように吸水率／嵩比重の大きい無機鉱物粉末を選定することで、従来技術と比較して著しく高い分級促進効果を得る。この吸水率／嵩比重は、より好ましくは１０００以上である。吸水率／嵩比重の上限には特に制限はなく、分級促進効果の面からは、吸水率／嵩比重は大きい程好ましい。
【００２６】
本発明で用いる無機鉱物粉末はまた、前述の方法で無機鉱物粉末を、水と無機鉱物粉末との液固比５で混合して調製した懸濁液について測定したｐＨが６〜９であることが好ましい。
このように懸濁液が中性を示す無機鉱物粉末であれば、これを添加して処理した土壌のｐＨを中性に維持することができ、土質を変化させない点において好ましい。
【００２７】
本発明で用いる無機鉱物粉末は、上記の吸水率／嵩比重、好ましくは更にｐＨ条件を満たすものであればよく、特に制限はないが、珪藻土を好適に用いることができる。
【００２８】
このような無機鉱物粉末を分級処理剤として用い、含水土壌の分級処理を行う際に、含水土壌への分級処理剤、即ち無機鉱物粉末の添加量には特に制限はなく、含水土壌の含水率、その他の性状によっても異なるが、通常、含水土壌の体積に対して無機鉱物粉末を０．５〜２０ｋｇ／ｍ３、特に１〜１０ｋｇ／ｍ３程度添加することが好ましい。無機鉱物粉末の添加量が少な過ぎると分級効率を十分に向上させることができず、多過ぎると施工性が悪く、処理土壌の重量・体積が増加し、運搬等により多くの時間を必要とし、更に粉末の発塵量が増えるという問題がある。
【００２９】
なお、用いる無機鉱物粉末が吸水により含水したものであると、十分な吸水効果を得ることができないことから、本発明で用いる無機鉱物粉末は、含水率５％以下に乾燥したものであることが好ましい。
【００３０】
含水土壌に無機鉱物粉末を添加した後は、無機鉱物粉末が含水土壌中に均一に分散されるように十分に混合した後、常法に従って分級処理する。
【００３１】
含水土壌と無機鉱物粉末との混合には、例えば、リボン式、パドル式、回転ドラム式等の任意の方式の混合機や、バックホウ、バケットスタビライザーなどの建設重機を用いることができる。また、分級処理には、例えば、円筒篩、振動篩等の任意の方式の篩い機を用いることができる。
【００３２】
なお、本発明において分級処理対象となる含水土壌としては特に制限はないが、その含水率については通常１０〜５０、好ましくは１５〜４０％程度であることが好ましい。含水率が上記下限よりも低い土壌では、分級処理剤を添加せずとも比較的効率的に分級処理することができ、含水率が上記上限よりも多い含水土壌では、分級処理剤の必要添加量が著しく多くなり、施工性、経済性の面から好ましくない。
【００３３】
分級処理された土壌は、含水土壌を採取した場所に還元してもよく、また、別途埋立資材として用いることもできる。この際、本発明の分級処理剤を用いて処理された分級土壌は、本来、天然土壌中に存在する無機鉱物粉末を含むものであり、合成物質を含まず、環境汚染等の問題もない。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
［供試土壌］
以下の実施例及び比較例で分級処理に供した含水土壌の種類と性状は以下の通りである。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
［添加剤］
以下の実施例及び比較例で含水土壌に添加した添加剤の種類と性状は以下の通りである。なお、添加剤はいずれも含水率０％のものを用いた。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
［分級促進効果の評価］
以下の実施例及び比較例において、分級促進効果は、試料（添加剤を添加、混合した後の含水土壌又は無添加の含水土壌）３００ｇを、ＪＩＳ  Ｚ８８０１に規定される目開き４．７５ｍｍの篩を用いて２０秒分級処理を行い、篩通過粒子の重量を測定して、分級率を下記式で算出することにより評価した。
分級率（％）＝｛篩通過粒子（ｇ）／３００（ｇ）｝×１００
【００４０】
[土壌のｐＨの測定]
以下の実施例及び比較例において、土壌のｐＨは、処理土壌を分級して得られた分級土壌又は無処理土壌について、前掲のＪＧＳ−０２１１−２０００に準拠して測定した。ｐＨの経時変化を調べる場合には、更に湿潤状態で３日間及び１０日間室内で養生した土壌に対して、同様にＪＧＳ−０２１１−２０００に準拠してｐＨを測定した。
【００４１】
［実施例１，２、比較例１〜１１］
含水土壌Ａを３００ｇ採取し、表３に示す添加剤を、含水土壌に対する添加量として表３に示す添加量となるように添加して（ただし、比較例１では添加剤添加せず）スパーテルで１分間撹拌（回転速度１２０ｒｐｍ）した後、分級率及びｐＨ（ｐＨ測定時の撹拌時間６０分）を調べ、結果を表３に示した。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
表３より次のことが分かる。
無添加の比較例１に対して、珪藻土を１５ｋｇ／ｍ３添加した実施例２では、分級率を８．３％まで増加させることができる。珪藻土以外の吸水率／嵩比重の小さい無機鉱物粉末を用いた比較例２〜９では分級率が低い。また、比較例１０，１１より、吸水性樹脂は、添加量を増加させると土壌の粘性が増加し、かえって分級率が低下することが分かる。
【００４４】
実施例２、比較例３，５，７，９の結果から、添加剤の添加量を１５ｋｇ／ｍ３とした場合の吸水率／嵩比重と分級率との関係を図１に示した。
図１より、吸水率／嵩比重が５００以上であると分級率が格段に向上することが分かる。
【００４５】
［実施例３、比較例１２，１３］
含水土壌Ｂを３００ｇ採取し、表４に示す添加剤を、含水土壌に対する添加量として表４に示す添加量となるように添加して（ただし、比較例１２では添加剤添加せず）スパーテルで１分間撹拌（回転速度１２０ｒｐｍ）した後、目開き４．７５ｍｍの篩で分級処理し、得られた分級土壌についてｐＨを測定し（ｐＨ測定時の撹拌時間６０分）、その経時変化を測定した。
無添加の比較例１２では、含水土壌Ｂについて同様にｐＨの経時変化を測定した。
結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
表４より、生石灰（酸化カルシウム）のようなアルカリ性の粉末を添加すると、分級処理土壌のｐＨは１０日間経過後も高アルカリ性となるのに対して、珪藻土のようにそれ自体が中性である無機鉱物粉末を添加すると、分級処理土壌のｐＨも変化しないことが分かる。
【００４８】
［実施例４〜６］
含水土壌Ｃを３００ｇ採取し、表５に示す珪藻土を、含水土壌に対して１５ｋｇ／ｍ３となるように添加してスパーテルで１分間撹拌（回転速度１２０ｒｐｍ）した後、分級率を調べ、結果を表５に示した。
【００４９】
また、分級率と吸水率／嵩比重との関係を図２に示した。
【００５０】
【表５】
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【００５１】
実施例４〜６の結果から、同じ珪藻土であっても、吸水率／嵩比重が大きい程、分級促進効果に優れることが分かる。
【図１】
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【図２】
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