(57)【要約】【課題】地盤改良時に行う六価クロム溶出試験の負荷を低減する。【解決手段】セメントまたはセメント系固化材を用いる地盤改良の実施にさいし，現地土壌を採取し，その土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を測定し，両測定値から，当該固化材を用いた改良土からの六価クロム溶出のおそれがあるか否かを予め判定し，この判定結果に基いて地盤改良に用いるセメントまたはセメント系固化材を選定することを特徴とする地盤改良における六価クロム溶出の予防試験法である。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六価クロム溶出のおそれのある固化材を用いる地盤改良の実施にさいし，現地土壌を採取し，その土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を測定し，両測定値から，当該固化材を用いた改良土からの六価クロム溶出のおそれがあるか否かを予め判定し，この判定結果に基いて地盤改良に用いる当該固化材の使用または不使用を選定することを特徴とする地盤改良における六価クロム溶出の予防試験法。
【請求項２】
固化材は，セメントまたはセメント系固化材である請求項１に記載の六価クロム溶出の予防試験法。
【請求項３】
現地土壌の陽イオン交換容量の測定値（単位：　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ）を横軸（Ｘ軸）に，リン酸吸収係数の測定値（単位：ｇ／ｋｇ−ｄｒｙ）を縦軸（Ｙ軸）にプロットし，そのプロットされた位置が，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線近傍上にあるかまたはそれより上方に位置し，且つ陽イオン交換容量の測定値が一定値以上のとき，固化材として普通ポルトランドセメントを用いると六価クロム溶出のおそれがあると判定する請求項２に記載の六価クロム溶出の予防試験法。
【請求項４】
現地土壌の陽イオン交換容量の測定値（単位：　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ）を横軸（Ｘ軸）に，リン酸吸収係数の測定値（単位：ｇ／ｋｇ−ｄｒｙ）を縦軸（Ｙ軸）にプロットし，そのプロットされた位置が，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線近傍より下方に位置するとき，固化材として普通ポルトランドセメントを用いてもクロム溶出の懸念がないと判定する請求項２に記載の六価クロム溶出の予防試験法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，六価クロムの溶出のおそれのある固化材，　例えばセメントまたはセメント系固化材を用いる地盤改良における六価クロム溶出の予防試験法に係り，より詳しくは，六価クロム溶出試験を簡略化した地盤改良法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント及びセメント系固化材の地盤改良への使用に当たっては，条件によっては六価クロムが土壌環境基準を超える濃度で溶出するおそれがあるため，現地土壌と使用予定の固化材による六価クロム溶出試験を実施し，その試験の結果，土壌環境基準を超える場合には，六価クロム溶出の少ない固化材の使用や配合設計の変更もしくは工法の変更を行なわねばならない。すなわち，セメントまたはセメント系固化材を用いて地盤改良を実施する場合には，事前に配合試験を行い，六価クロムの溶出量が土壌環境基準値である０．０５ｍｇ／Ｌ以下であることを確認した上で施工しなければならない。
【０００３】
セメント及びセメント系固化材（以下，単に「セメント系固化材」と略称することがある）を用いた改良地盤からの六価クロム溶出には未知な部分が多い。六価クロムのクロム源は主としてセメント系固化材であるとされているが，その配合の多寡や，水量，土壌の種類等によって，改良地盤からの六価クロムの溶出速度や程度が異なり，六価クロムへの酸化挙動や六価クロムの溶出挙動が完全に解明された訳ではない。このようなことから，事前の配合試験では，現地土壌の土層，土質ごとにセメント系固化材を配合して溶出試験を実施し，溶出量が土壌環境基準値以下となるセメント系固化材とその配合が決まるまで，それを繰り返えすことが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
事前の配合試験による六価クロムの溶出量の検出は，現地土壌とセメント系固化材との配合を必須とするものであり，このため，土層や土質が異なる数種の現地土壌と，数種類のセメント系固化材との組合せごとに試験しなければならず，数多くの検体を必要とし，且つその結果を見て，さらに有利なセメント系固化材を選定するなど，その溶出量が基準値以下となることを確認するには，時間的にも労力的にも負荷が大きくならざるを得ない。このため，試験費用や管理負担が大きくならざるを得なかった。
【０００５】
本発明は，このような問題を解決しようとするものであり，現地土壌とセメント系固化材との配合試験を行わずとも，現地土壌の性質を把握するだけで，適正なセメント系固化材を選択できる手段，すなわち地盤改良を行ったさいの六価クロムの溶出の予知手段を見いだすことを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，前記の課題を解決すべく，数多くの土壌と各種のセメント系固化材を組合せた場合の，六価クロム溶出挙動に関する試験研究を重ねてきたが，土壌の化学的性質を評価する指標のうち，土壌の陽イオン交換容量と，土壌のリン酸吸収係数を用いると，セメント系固化材を用いたさいの六価クロムの溶出の程度を予知できることを見い出した。
【０００７】
すなわち本発明によれば，六価クロム溶出のおそれのある固化材，　例えばセメントまたはセメント系固化材を用いる地盤改良の実施にさいし，現地土壌を採取し，その土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を測定し，両測定値から，当該固化材を用いた改良土からの六価クロム溶出のおそれがあるか否かを予め判定し，この判定結果に基いて地盤改良に用いる固化材の使用・不使用を選定することを特徴とする地盤改良における六価クロム溶出の予防試験法を提供する。
【０００８】
例えば，現地土壌の陽イオン交換容量の測定値（単位：　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ　）　を横軸（Ｘ軸）に，リン酸吸収係数の測定値（単位：ｇ／ｋｇ−ｄｒｙ　）を縦軸（Ｙ軸）にプロットし，そのプロットされた位置が，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線近傍上にあるかまたはそれより上方に位置し，且つ陽イオン交換容量の測定値が一定値以上，　例えば２０（Ｃ．ｍｏｌ　＋／ｋｇ−ｄｒｙ　）　以上のとき，固化材として普通ポルトランドセメントを用いた場合に六価クロム溶出のおそれがあると判定することができる。
【０００９】
また，現地土壌の陽イオン交換容量の測定値（単位：　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ　）を横軸（Ｘ軸）に，リン酸吸収係数の測定値（単位：ｇ／ｋｇ−ｄｒｙ）を縦軸（Ｙ軸）にプロットし，そのプロットされた位置が，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線より下方に位置するとき，固化材として普通ポルトランドセメントを用いても六価クロム溶出の懸念がないと判定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
セメント及びセメント系固化材による改良土からの六価クロム溶出について，同じ固化材を用いたとしても，土壌によっては溶出し難いものと逆に溶出しやすいものがある。例えば関東ローム等の火山灰質粘性土を対象とした改良土からは六価クロムが溶出し易いことが知られている。他方，セメント系固化材においても六価クロムが溶出し易いものと，そうではないものがあり，その程度もまちまちである。例えば普通ポルトランドセメントは六価クロムが溶出しやすく，高炉セメントＢ種は溶出し難いとされている。そのほか，六価クロム溶出のおそれがないセメント系固化材も各種開発が進められており，入手できるものもある。
【００１１】
しかし，この状況では，任意の土壌に対して固化材の種類によって溶出する六価クロム量が不明であるため，強度的にも経済的にも満足な地盤改良を行うためのセメント系固化材を決定するには，現地土壌とセメント系固化材との配合を実際に行って見て六価クロム溶出量を測定し，基準値以下の溶出量となる条件を確認するしか方法がなかったのが現実である。
【００１２】
本発明者らは，地盤改良を行おうとする土壌の性質に基いて，改良地盤からの六価クロムの溶出量を予知できないか，との観点に立って多くの試験を行ってきた。その結果，数多くの土壌の化学的性質のうち，土壌の陽イオン交換容量（ＣＥＣ：Ｃａｔｉｏｎ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｙ）と，土壌のリン酸吸収係数が，的中率の高い指標となり得ることがわかった。
【００１３】
土壌の陽イオン交換容量（単位：　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ　）は，土壌のもつ陽イオン吸収量の指標であり，これが高いとセメント系固化材に含まれるカルシウム分を吸収しやすく，このため，固化材の硬化を阻害するようになることが知られている。このことが作用しているのか否かは不明であるが，土壌の陽イオン交換容量と，セメント系固化材を用いた改良地盤からの六価クロム溶出量との間には所定の相関が現れ，一般に陽イオン交換容量が高いと六価クロム溶出量も高くなるなることがわかった。本発明において土壌の陽イオン交換容量の測定は，セミミクロ　Ｓｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ　法で行うことができる。
【００１４】
土壌のリン酸吸収係数（単位：ｇ／ｋｇ−ｄｒｙ）は，土壌中にリン酸を固定する力の尺度となるものであり，この土壌のリン酸吸収係数と，セメント系固化材を用いた改良地盤からの六価クロム溶出量との間にも所定の相関が現れ，一般にリン酸吸収係数が高いと六価クロム溶出量が高くなることがわかった。本発明において，　土壌のリン酸吸収係数の測定は，リン酸アンモニウム液法で行うことができる。
【００１５】
本発明によれば，セメント系固化材による地盤改良の施工前に，まず，現地土壌を採取し，その土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を測定する。次いでそれらの測定値から，セメント系固化材を用いた改良土から六価クロム溶出のおそれがあるか否かを判定する。そして，　溶出のおそれがあると判断された場合には，より溶出のおそれが少ない固化材を選定し，溶出の懸念がないと判断された場合にはその固化材を用いるかそれと同等の固化材に選定し，選定された固化材を用いて地盤改良工事を施工する。改良地盤から六価クロム溶出のおそれがあるか否かの判定は，最も六価クロムの溶出のおそれがあるとされている普通ポルトランドセメントを固化材とした場合を基準とするのが好ましい。そこで，普通ポルトランドセメントを固化材とした改良土からの六価クロムの溶出量を，施工前の土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数から推定する場合を例として以下に説明する。
【００１６】
施工前の土壌の陽イオン交換容量が高いと，普通ポルトランドセメントを固化材として改良土からの六価クロム溶出量が高くなる傾向にある。例えば陽イオン交換容量が２０　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ　を超える土壌の場合には，普通ポルトランドセメントを用いた改良土からの六価クロム溶出量は環境基準値の０．０５ｍｇ／Ｌより高くなることが多い。また，施工前の土壌のリン酸吸収係数が高いと，普通ポルトランドセメントを固化材として改良土からの六価クロム溶出量が高くなる傾向にある。例えばリン酸吸収係数が１５を超える土壌の場合には，普通ポルトランドセメントを用いた改良土からの六価クロム溶出量は環境基準値の０．０５ｍｇ／Ｌより高くなることが多い。しかし，陽イオン交換容量だけの測定値からでは，改良土からの六価クロム溶出量を正確に予測するには無理があり，リン酸吸収係数だけの測定値からでも無理がある。
【００１７】
ところが，両者の測定値を総合して用いると，改良土からの六価クロムの溶出量をほぼ正確に予測することができる。本発明者の数多くの土壌についての試験によると，それらの土壌の陽イオン交換容量を横軸（Ｘ軸），リン酸吸収係数を縦軸（Ｙ軸）にとってプロットした場合，普通ポルトランドセメントを用いた改良土からの六価クロム溶出量が環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌより多くなる土壌については，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線上にあるか，それより上方にプロットされることがわかった。したがって，この場合には，普通ポルトランドセメントを用いた改良土からは六価クロムの溶出のおそれがあり，普通ポルトランドセメントは固化材として採用できない。このため，普通ポルトランドセメントよりも六価クロムが溶出し難い固化材を使用する必要がある。
【００１８】
他方，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される直線より下方にプロットされる土壌については，普通ポルトランドセメントを用いた改良土からは六価クロムの溶出の懸念が小さく，普通ポルトランドセメントを固化材として使用することができる。
【００１９】
このようにして，本発明によれば，現地土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を分析するだけで，その地盤改良に普通ポルトランドセメントを使用することができるか否かが判定できる。
【００２０】
同様にして，六価クロムが溶出するとされている他のセメント系固化材，例えば早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント，超早強ポルトランドセメント，耐硫酸塩ポルトランドセメント，白色ポルトランドセメント，ジェットセメント，混合セメント，ピーライトセメント，高炉セメント，都市ゴミ焼却灰を原料の一部としたエコセメント，そのほかのセメント系固化材についても，これを用いた改良土からの六価クロム溶出量と土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数との相関を予め求めておけば，その相関から，土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数の測定だけで，改良土からの六価クロムの溶出量を予知することができることになり，そのセメント系固化材を当該土壌に使用することができるか否かを判定できる。使用することができないと判定された場合には，その固化材よりも六価クロムの溶出の少ない固化材を選択すればよい。
【００２１】
普通ポルトランドセメントを用いた場合には，前記の式Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表される相関を用いるのが実際的にあるが，それ以外のセメント系固化材の場合にはそれらに特有の相関を使用することができ，それらの相関は予備試験によって予め求めておくことができる。いずれにしても，現地土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を指標として，改良土からの六価クロムの溶出の程度を予知することには変わりはない。
【００２２】
以下に，本発明者らが行った試験のうち代表的なもの実施例として挙げ，本発明の効果を示す。
【００２３】
【実施例】
関東近辺の各種の工事現場から，表層の有機成分を含む各種の土壌を入手し，それらに普通ポルトランドセメントを混合して改良土を製作し，それらの改良土について六価クロム溶出試験と一軸圧縮強度試験を行った。それらの結果を表１に示した。
【００２４】
改良土の製作にあたっては，土壌試料の含水比を自然含水比とすることを原則とし，自然含水比が土壌の塑性限界以下の試料については塑性限界の値まで加水して使用した。普通ポルトランドセメントの配合量は土壌１ｍ３あたりセメントを１５０Ｋｇ粉体で添加した。また，各土壌の分析（ｐＨ，有機炭素量，陽イオン交換容量，交換性陽イオン量，リン酸吸収係数）を行った。そのうちｐＨと有機炭素量を表１に示した。各分析は下記の方法によった。
【００２５】
ｐＨ：地盤工学会基準（ＪＧＳ０２１１−２０００）の土懸濁液のｐＨ試験方法に従って測定した。
有機炭素量：チューリン法に従って測定した。
陽イオン交換容量：セミミクロ　Ｓｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ　法で測定した。
交換性陽イオン量：原子吸光法で測定した。
リン酸吸収係数：リン酸アンモニウム液法で測定した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に見られるように，改良土の六価クロム溶出量が環境基準値（０．００５ｍｇ／Ｌ）を超えたものはＡ〜Ｆの６体あり，Ｇ〜Ｊの６体は六価クロム溶出が見られたが基準値以下であった。ＫとＬは溶出量が定量下限値（０．００１ｍｇ／Ｌ）未満であった。また，表１の結果からは改良土の六価クロム溶出量と有機炭素量との相関は見られない。
【００２８】
図１に，各土壌の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）の測定値（横軸）と改良土の六価クロム溶出量（縦軸）の関係をプロットした。図１から，陽イオン交換容量が多いと一般的に六価クロム溶出量が多くなる傾向が見られる。しかし，六価クロム溶出量が定量下限値未満の試料（ＫとＬ）の陽イオン交換容量はほぼ最高値を示していることから，陽イオン交換容量だけでは六価クロム溶出量を予測するには無理がある。
【００２９】
図２に，各土壌の塩基飽和度（横軸）と改良度の六価クロム溶出量（縦軸）の関係をプロットした。塩基飽和度（％）は，測定された土壌中の交換性陽イオン（ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ相当）の合計量を，測定された陽イオン交換容量で除した百分比である。図２から，土壌の塩基飽和度が小さいほど六価クロムの溶出量か多くなる傾向が見られるが，六価クロムの溶出量が定量下限値未満の試料（ＫとＬ）でも土壌の塩基飽和度がそれほど高くはなく，これだけでは六価クロムの溶出量を正確には予測できない。
【００３０】
図３に，各土壌のリン酸吸収係数（横軸）と改良度の六価クロム溶出量（縦軸）の関係をプロットした。図３から，土壌のリン酸吸収係数が大きいほど六価クロムの溶出量か多くなるという一般的な傾向が見られるが，六価クロムの溶出量が定量下限値未満の試料（ＫとＬ）でもリン酸吸収係数はそれほど小さくはないので，これだけでは六価クロムの溶出量を正確には予測できない。
【００３１】
ところが，図４に示したように，各土壌の陽イオン交換容量（Ｘ）を横軸に，リン酸吸収係数（Ｙ）を縦軸にプロットすると，ＫとＬの試料を除いて，全ての試料はほぼ一直線上に並んだ。すなわち，土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数の両者の測定値をとれば，改良土の六価クロム溶出量との間に一定の相関を見ることができる。図４の結果からは，この直線は，Ｙ＝０．６８Ｘ−１．０７で表すことができ，六価クロム溶出量が環境基準値を超えるのは陽イオン交換容量（Ｘ）が２０（　Ｃ．ｍｏｌ＋／ｋｇ−ｄｒｙ）を超えたときである。この直線より下方に位置する土壌（試料ＫとＬ）ではその改良土からの六価クロム溶出のおそれはない。この土壌（ＫとＬ）は，他のものとは別の性質，例えば六価クロムを還元する性質を有するか，或いは六価クロムの溶出を低減させる性質を有するのではないかと推測される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，セメント及びセメント系固化材の地盤改良への使用に当たって，現地土壌の化学的性質のうち陽イオン交換容量とリン酸吸収係数を測定するだけで，改良土からの六価クロム溶出を予知することができる。このため，地盤改良のさいに問題となる六価クロム汚染を未然に防止することができる。また，本発明による改良土からの六価クロム溶出の予知手段によれば，試験は現地土壌の化学分析であり，従来の現地土壌とセメント系固化材との実際の配合における六価クロム溶出試験を省略することも可能となるので，地盤改良における六価クロムの溶出試験の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】土壌の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）と改良土の六価クロム溶出量の関係図である。
【図２】土壌の塩基飽和度（％）と改良土の六価クロム溶出量の関係図である。
【図３】土壌のリン酸吸収係数と改良土の六価クロム溶出量の関係図である。
【図４】改良土の六価クロム溶出量を土壌の陽イオン交換容量とリン酸吸収係数で整理した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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