(57)【要約】【課題】  半水石膏を主成分とする泥土固化材において、処理土のｐＨ上昇を抑制し、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を満たすと共に、フッ素の溶出を有利に防止し得る泥土固化材を提供すること。【解決手段】  半水石膏を主成分とする泥土固化材であって、半水石膏の１００質量部に対して、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２０ｍ2／ｇ以上である酸化マグネシウムを、０．５〜５質量部の割合で添加して、泥土固化材を構成した。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石膏を主成分とする泥土固化材であって、該半水石膏の１００質量部に対して、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２０ｍ2／ｇ以上である酸化マグネシウムを、０．５〜５質量部の割合で添加したことを特徴とする泥土固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥土固化材に係り、特に半水石膏を主体とした泥土固化材の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、湾岸、河川等の浚渫泥土や掘削工事等から生じる建設泥土等、土木・建築工事によって副次的に生じる泥土は、多量の水分を含んでおり、その上を人が歩くことが出来ない強度状態（コーン指数：２００ｋＮ／ｍ2 以下）の土壌であるところから、そのような泥土には、通常、固化材が添加、混合されることによって、所定の硬さに固化された後、埋め立てられたり、産業廃棄物として処分されている。
【０００３】
そして、そのような泥土の固化に際しては、一般に、固化材として、ポルトランドセメント、アルミナセメント等のセメントや、生石灰等の石灰が使用されているが、これらを用いて泥土の固化処理を行うと、その処理後の土壌（処理土乃至は改質土であって、以下、単に処理土という。）が高いアルカリ性を示し、そのために、処理土と接した水のｐＨが、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を大きく超えるという問題を内在している。
【０００４】
また、その得られた処理土は、再利用することを目的に、場内（敷地内）への仮置きが、法令上許容されている。しかしながら、その場合においても、特に、他工区への搬出が目的で仮置きするときには、廃棄物処理法の関係で７日のうちに搬出しなければならず、このため、固化処理後の土壌は、水質汚濁防止法の排水基準を満たすことが望ましく、そのような処理土を有利に形成し得る泥土固化材が求められているのである。
【０００５】
かかる状況下、処理土のアルカリ性化を誘引するセメントや石灰に代えて、石膏を用いることが提案され（特許文献１，［０００６］参照）、特に、処理土を中性域に維持することが可能な半水石膏が、泥土固化材として見直され、利用されてきている。そのような半水石膏としては、天然石膏の他に、石膏ボード等の廃棄物をリサイクルした再生石膏、排煙脱硫石膏、燐酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏を加熱処理したもの等、様々な石膏が市販されているが、それらの中でも、再生石膏や排煙脱硫石膏が多く出回っており、土木工事においては、経済性の観点から、それら再生石膏や排煙脱硫石膏が広く利用されているのである。
【０００６】
しかしながら、そのような石膏を泥土固化材として使用すると、処理土を中性域に維持することが可能となるものの、石膏自体から、土壌の汚染に係る環境基準（０．８ｍｇ／ｌ以下）を超える量のフッ素が溶出するおそれがあり、このため、かかる泥土固化材の使用によって新たに土壌汚染が惹起されてしまう可能性があることが、明らかとなったのである。
【０００７】
一方、特許文献１には、汚染された土壌に存在するフッ素の溶出を抑制するため、酸化マグネシウムを利用することが明らかにされ、また、特許文献２には、酸化マグネシウムをベースとして、これに石膏を配合してなるフッ素又はホウ素の溶出抑制材が、提案されているが（特許文献２、［請求項２］参照）、何れの場合も、酸化マグネシウムを汚染された土壌に混合すると、フッ素の溶出は抑制されるものの、処理土のｐＨが上昇し、目的とする排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を満たさなくなる問題が生じることとなるのである。このため、土壌のｐＨを中性にするための、酸性中和剤等のｐＨ調整剤によるアルカリ溶出対策が不可欠となる（特許文献１、［００１８］参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３４５２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９８７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、半水石膏を主成分とする泥土固化材にして、処理土のｐＨ上昇を抑制し、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を満たすと共に、フッ素の溶出を有利に防止し得る泥土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】
【００１０】
そして、本発明者等は、そのような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、半水石膏を泥土固化材の主成分として用いると共に、これに、特定の比表面積を有する酸化マグネシウムを、特定割合で添加することによって、上述の如き課題が悉く解決され得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１１】
すなわち、本発明は、半水石膏を主成分とする泥土固化材であって、該半水石膏の１００質量部に対して、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２０ｍ2／ｇ以上である酸化マグネシウムを、０．５〜５質量部の割合で添加したことを特徴とする泥土固化材を、その要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明に従う泥土固化材にあっては、半水石膏を主成分として、これに、且つ酸化マグネシウムが、極めて低い配合割合で添加されてなるものであるところから、そのような泥土固化材を用いて処理された土のｐＨ上昇を効果的に抑制することが可能となり、これによって、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）が有利に満たされ得るのである。しかも、本発明では、酸化マグネシウムとして、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２０ｍ2 ／ｇ以上のものが採用されていることから、酸化マグネシウムの配合割合が少なくても、半水石膏に起因するフッ素の溶出が極めて効果的に抑制され得るのである。かくして、本発明に従う泥土固化材によれば、処理土のｐＨ上昇の抑制と泥土固化材に起因するフッ素の溶出の抑制とを有利に両立させることが出来ることとなったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ところで、かくの如き本発明において主成分として用いられる半水石膏は、泥土中の水分との水和反応により、泥土を凝結固化する作用を奏するものであって、かかる半水石膏を泥土と混合することによって、泥土が所望とする強度の土壌に改質されるようになる。しかも、半水石膏は、セメントや石灰等の強アルカリ物質とは異なり、中性物質であるところから、雨水等に晒されても、排水は中性を維持し、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を有利に満たすことが出来るのである。
【００１４】
ここにおいて、本発明において採用される半水石膏（別名：焼石膏）としては、分子式：ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏにて表される硫酸カルシウムからなる粉状乃至は粒状ものであれば特に制限されるものではなく、具体例として、天然石膏、石膏ボード等の石膏製品廃棄物をリサイクルして得られる再生石膏、硫黄分を含んだ化石燃料や廃棄物を燃焼乃至は焼却することによりボイラプラントやその他の燃焼炉から排出される、排煙脱硫に由来する排煙脱硫石膏、燐酸製造時に副生する燐酸石膏、酸化チタン製造時に副生するチタン石膏、フッ酸製造時に副生するフッ酸石膏を必要に応じて加熱処理（硫酸カルシウム二水和物を硫酸カルシウム半水和物にするための脱水処理）して得られるもの等を挙げることが出来、これらは、単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、土木・建築工事おけるコストの低減を図るためには、高価な天然石膏以外の半水石膏が有利に採用されることとなるが、天然石膏以外の半水石膏には、多かれ少なかれ不純物質が混入しているところから、この不純物質による土壌汚染、特に有害物質であるフッ素による土壌汚染を予め防止することが必要となる。
【００１５】
そして、そのような半水石膏に起因するフッ素による土壌汚染を防止すべく、本発明に従う泥土固化材にあっては、上記した半水石膏に対して、更に、フッ素の溶出抑制効果を有する酸化マグネシウムが添加されているのであるが、本発明では、この酸化マグネシウムとして、特定の比表面積を有するものが用いられると共に、その配合量が可及的に少ない割合に設定されているところに、大きな特徴がある。
【００１６】
すなわち、本発明においては、酸化マグネシウムとして、ＢＥＴ法により測定される比表面積：２０ｍ2／ｇ以上のものが採用されていることから、酸化マグネシウムの配合割合が少なくても、半水石膏に起因するフッ素の溶出を極めて効果的に抑制することが出来るようになっているのである。なお、かかる酸化マグネシウムの比表面積は、２０ｍ2／ｇ以上であれば、特に制限されるものではないものの、より好ましくは、８０ｍ2／ｇ以上であることが望ましい。ここにおいて、かかる比表面積が２０ｍ2／ｇ未満となると、フッ素の溶出抑制効果が著しく低下し、土壌環境基準（０．８ｍｇ／ｌ以下）を満たすことが出来なくなる一方、かかる基準を満たすべく、後述する酸化マグネシウムの配合割合を多くすると、固化処理後の土壌のｐＨが高められてしまい、ｐＨの排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を満たすことが出来なくなってしまうのである。
【００１７】
また、本発明において、そのような酸化マグネシウムは、半水石膏の１００質量部に対して、０．５〜５質量部、より好ましくは、０．５〜３質量部の割合で配合されることとなる。なぜなら、０．５質量部未満の場合には、酸化マグネシウムによるフッ素の溶出抑制効果が十分に得られず、土壌環境基準（０．８ｍｇ／ｌ以下）を満たせなくなるおそれがあるからであり、また逆に５質量部を超える場合には、泥土固化材にて処理された土壌のｐＨが高くなりすぎて、上記排水基準を達成することが出来ず、アルカリ流出水の対策が必要となるからである。
【００１８】
而して、上記した半水石膏及び特定の酸化マグネシウムを必須の構成成分とする本発明に従う泥土固化材には、更に必要に応じて、固化促進剤、吸水剤等の従来から公知の添加剤を、適宜に選択し、本発明の効果を阻害しない量的範囲において、配合することも可能である。これによって、その添加剤の種類に応じた機能乃至は作用を有利に享受することが出来る。
【００１９】
ところで、本発明に係る泥土固化材は、上述のように、半水石膏と酸化マグネシウムを必須の構成成分として含有すると共に、その他必要に応じて添加される添加剤を含有するものであって、それらの成分を公知の混合機を用いて、均質に混合することにより、製造されるものである。そして、そのようにして製造された泥土固化材は、泥土との混合時に、粉状のまま、或いは少量の水分が加えられたスラリー状で、使用されることとなる。
【００２０】
かくして、上記半水石膏と酸化マグネシウムを含む本発明に従う泥土固化材を用いて泥土を固化するに際しては、泥土に対して、本発明に従う泥土固化材を添加、混合すればよい。この際、泥土に対する泥土固化材の配合割合は、泥土に含まれる水分量等に応じて適宜に設定され、特に限定されるものではないものの、通常、泥土の１００質量部に対して３質量部以上、好ましくは５〜２０質量部の割合で、配合されることが望ましい。なぜなら、上記配合割合が過少であると、泥土の固化が不十分となって、固化処理後の土壌の強度が十分に出せないからであり、一方、多過ぎる場合は、配合によって得られる効果が飽和状態となり、経済性が悪化するからである。
【００２１】
なお、泥土の固化処理において、泥土の含水比があまりにも高い場合には、泥土を固化するために必要とされる泥土固化材の添加量が増加し、経済性が悪化するところから、本発明に従う泥土固化材の泥土への添加に先立ち、天日や、フィルタープレス機、遠心分離機等の従来から公知の脱水機により、泥土の含水比を、１５０質量％以下に下げておくことが望ましい。
【００２２】
また、本発明に従う泥土固化材を、処理対象である泥土に添加するに先立ち、泥土に対して、高分子系凝集剤を添加することも有効である。この高分子系凝集剤の添加によって、予め、泥土の水分中に分散している懸濁粒子（土粒子）を凝集して、土粒子を団粒化することが可能となり、これによって、その後に添加される泥土固化材による凝結固化作用がより一層効果的に発現され、取扱性の良好な処理土を得ることができる。
【００２３】
なお、かかる高分子系凝集剤としては、水性媒体中でｐＨが中性となるものであれば、特に限定されるものではなく、従来から公知の高分子系凝集剤を使用することが出来る。その具体例としては、デンプン、ゼラチン、キトサン及びアルギン酸ナトリウム等の天然水溶性高分子化合物、アクリル酸ナトリウム、アミノアルキルアクリレート４級塩、ポリアクリルアミドとその塩、及びこれらの共重合物、ポリビニルアルコール、カチオン化デンプン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンイミン、カルボキシルメチルセルロース等の合成水溶性高分子化合物、並びにこれらの混合物等を挙げることが出来、これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、高分子系凝集剤の配合量にあっても、泥土に含まれる水分量等に応じて適宜に設定され、特に限定されるものではないものの、泥土の１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１質量部の割合が採用される。かかる配合量が過少である場合には、添加による効果が十分に得られず、逆に過多であると、添加による効果が飽和状態となり、経済性が悪化するからである。
【００２４】
ところで、本発明に従う泥土固化材と泥土との混合は、一般に、当該技術分野で用いられているバックホウ、二軸並列パドルミキサー、自走式土質改良機等の混合機を用いて行うことが出来る。また、泥土固化材を泥土に混合するに際しては、予め泥土を加温したり、混合時に混合機内を加温したり等して、泥土固化材による凝結固化を促進させることも可能である。
【００２５】
かくして、泥土固化材が添加、混合されることによって処理された泥土（処理土乃至は改質土）は、その後の養生により、所望とする強度（具体的には、コーン指数：２００ｋＮ／ｍ2超）の土壌に改質されるようになるのである。特に、本発明においては、半水石膏が主成分として用いられ、且つ比表面積：２０ｍ2／ｇ以上の酸化マグネシウムが低割合で添加された泥土固化材が採用されるところから、酸化マグネシウムのフッ素溶出抑制効果によって、半水石膏にフッ素系不純物が混入していても、半水石膏に起因するフッ素の溶出を効果的に阻止することが可能となり、以て処理土においては、泥土固化材によるフッ素汚染が有利に防止されるのである。
【００２６】
しかも、酸化マグネシウムの配合量が低く設定されているため、処理土のｐＨの上昇が効果的に抑制され、中性のｐＨ範囲（ｐＨ５．８〜８．６）を短期間で実現することが出来るのである。より具体的には、本発明に従う泥土固化材の添加により、処理後の土壌は、そのｐＨが一時的に高くなるものの、空気中の二酸化炭素によって、数日中に中性のｐＨ範囲となる。また、上記ｐＨ範囲を有利に達成することが出来るため、酸性中和剤等を利用したアルカリ溶出対策を実施する手数を省くことが出来るといった利点も得られることとなる。
【００２７】
而して、上述のようにして本発明に従う泥土固化材によって処理された土は、水質汚濁防止法の排水基準（ｐＨ）及び土壌環境基準（フッ素）を満たすものであり、造成、堤防、盛土、埋め戻し等の様々な用途に有効利用され得るものである。
【実施例】
【００２８】
以下に、幾つかの実施例を用いて、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明は、そのような実施例の記載によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。また、以下の実施例において、「ｇ」及び「％」は質量基準である。
【００２９】
＜実施例１＞
半水石膏として、廃石膏ボードから面材等の不要部分を取り除いた後、加熱処理して得られた半水石膏を準備し、そのフッ素溶出量を、平成１５年環境省告示１８号の「土壌溶出量調査に係る測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２−１９９８）に従って測定したところ、４．２ｍｇ／ｌであった。また、この半水石膏の１００ｇに、ＢＥＴ法により測定される比表面積が１４６ｍ2／ｇである酸化マグネシウム（商品名：キョーワマグ＃１５０、協和化学工業社製）を、１ｇ添加して、混合することにより、実施例１に係る泥土固化材を得た。そして、この得られた泥土固化材のフッ素溶出量を、同様にして測定したところ、０．５ｍｇ／ｌであった。
【００３０】
また一方、浚渫泥土（含水比６０質量％、ｐＨ７．１５）１リットルに、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤（サンブロックＡＬ−３１０Ｐ、三洋化成社製）を１ｇ添加して攪拌することにより、泥土を凝集化させた後、そこに上記実施例１に係る泥土固化材を、１５０ｇ添加し、攪拌混合した。これを常温にて１日放置し、土質工学会基準ＪＳＦ  Ｔ  ２１１−１９９０「土のｐＨ試験方法」に従ってｐＨを測定したところ、９．４６であった。同様にして、２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨをそれぞれ測定し、得られた結果を下記表１に示した。なお、上記浚渫泥土の水分量は、ＪＩＳ Ａ １２０３−１９９９に規定される「土の含水量試験方法」（土木工学会基準ＪＳＦ  Ｔ  ０１２１−２０００）に準拠して、測定した。
【００３１】
＜実施例２＞
比表面積が８５ｍ2／ｇの酸化マグネシウム（商品名：キョーワマグ＃１００、協和化学工業社製）を１ｇ添加すること以外は、実施例１と同様にして、フッ素溶出量と１，２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨを、それぞれ測定したところ、フッ素溶出量は０．５ｍｇ／ｌとなり、ｐＨは、下記表１に示されるように、２日後には中性域となった。
【００３２】
＜実施例３，４＞
比表面積が２２ｍ2／ｇの酸化マグネシウム（商品名：キョーワマグ＃２０、協和化学工業社製）を３ｇ又は５ｇ添加すること以外は、実施例１と同様にして、フッ素溶出量と１，２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨをそれぞれ測定したところ、フッ素溶出量はそれぞれ０．５ｍｇ／ｌ及び０．３ｍｇ／ｌとなり、ｐＨは、下記表１に示されるように、何れも７日以内で中性域となった。
【００３３】
＜比較例１＞
酸化マグネシウムを添加することなく、半水石膏のみからなる泥土固化材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、１，２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨをそれぞれ測定し、その得られた結果を、下記表１に示した。
【００３４】
＜比較例２，３＞
比表面積が１５ｍ2／ｇの酸化マグネシウムを５ｇ又は１０ｇ添加すること以外は、実施例１と同様にして、フッ素溶出量を測定したところ、フッ素溶出量はそれぞれ２．０ｍｇ／ｌ及び１．２ｍｇ／ｌとなった。また、比較例２については、更に、１，２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨをそれぞれ測定し、得られた結果を、下記表１に示したが、比較例２では、ｐＨが７日以内で中性域にならなかった。
【００３５】
＜比較例４，５＞
比表面積が２２ｍ2／ｇの酸化マグネシウムを１０ｇ又は１００ｇ添加すること以外は、実施例１と同様にして、フッ素溶出量を測定したところ、フッ素溶出量は何れも検出できず、検出限界（０．２ｍｇ／ｌ）以下となった。また、１，２，３，７，１４及び３０日経過後のｐＨをそれぞれ測定し、得られた結果を、下記表１に示した。
【００３６】
また、上記した実施例１〜４及び比較例１，２，４，５において測定された土壌のｐＨを、経過日数に対してプロットしたものを、図１に示した。
【００３７】
【表１】
2008094901.tif 000002
【００３８】
かかる表１及び図１の結果から明らかなように、本発明に従って、半水石膏の１００質量部に対して、ＢＥＴ法により測定される比表面積が２０ｍ2／ｇ以上である酸化マグネシウムを、０．５〜５質量部の割合で添加した泥土固化材に係る実施例１〜４にあっては、泥土固化材のフッ素溶出量が０．８ｍｇ／ｌ以下であると共に、土壌のｐＨも短い期間（１週間以内）で排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）を達成している。
【００３９】
これに対して、半水石膏のみからなる比較例１にあっては、土壌のｐＨは排水基準を満たしているものの、フッ素溶出量が多く、土壌汚染を招来するおそれがある。また、比表面積が小さな酸化マグネシウムを用いた比較例２及び３にあっては、フッ素溶出量が、限界値の０．８ｍｇ／ｌを超えており、酸化マグネシウムによるフッ素溶出抑制効果が十分に発揮されていないことがわかる。更に、酸化マグネシウムが上記配合割合を超えて添加された比較例４及び５にあっては、土壌のｐＨ上昇が大きく、３０日を経過しても、排水基準を満たさなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例において測定された土壌のｐＨと経過日数との関係を表すグラフである。
【図１】
2008094901.tif 000003