(57)【要約】【課題】水分を多量に含む汚泥を固化し、再利用に適したものとする土質改良材を提供する。【解決手段】焼石膏及びフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンを含み、水酸化カルシウムを含まない土質改良材とする。さらに、前記土質改良材は、二水石膏とポリテトラフルオロエチレンとの混合物を剪断力を加えながら８０〜２００℃の温度で加熱脱水することで得られる。【効果】防塵性を有し作業性に優れ、環境に影響を与え難く、しかも固加速度が大きい。また、ｐＨが中性であるので、処理後の土壌を植生等に再利用することにも有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼石膏及びフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンを含み、水酸化カルシウムを含まないことを特徴とする土質改良材。
【請求項２】
焼石膏に対しフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンを０．０５〜０．２０重量％の範囲で含むことを特徴とする請求項１記載の土質改良材。
【請求項３】
焼石膏の粒子が薄片結晶が層状に積み重なって形成され且つ粒子形状が針状であることを特徴とする請求項１に記載の土質改良材。
【請求項４】
更に酸化鉄を含むことを特徴とする請求項１に記載の土質改良材。
【請求項５】
二水石膏とポリテトラフルオロエチレンとの混合物を剪断力を加えながら８０〜２００℃の範囲の温度で加熱脱水することを特徴とする請求項１に記載の土質改良材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水分を多量に含む汚泥を固化し、再利用に適したものとする土質改良材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設工事、掘削工事、浚渫工事等で排出される泥土、軟弱土等の汚泥は水を多量に含み強度が低く、従来よりセメント、石灰、石膏等の固化材により固化処理し、土質を改良した後、埋め立て、埋め戻し等に再利用していたが、これらの固化材は微細な粉体であるため、施工する際に著しい粉塵が発生し、作業環境が悪いばかりでなく、住宅地等では施工が困難な場合も生じている。このため、各種の防塵処理された固化剤が提案されている。例えば、湿潤二水石膏を酸化カルシウムの水和反応熱で脱水させた付着水を含まない二水石膏及び／又は半水石膏と水酸化カルシウムを含む土質安定処理用固化材を、ポリテトラフルオロエチレンのフィブリルによって防塵処理する技術（例えば特許文献１参照）等が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２７９１４２号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の技術は、原料として用いる酸化カルシウムの水和反応熱を利用して湿潤状態の二水石膏を脱水するため、脱水の程度（半水石膏と二水石膏の配合比）をコントロールすることは困難であった。また、酸化カルシウムの水和反応物である水酸化カルシウムを配合しているためｐＨがアルカリ性となり、この土質安定処理用固化材を用いて固化処理した土壌もアルカリ性を呈し、植生等に適さず再利用が困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、固化材として焼石膏を用い、フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンを処理された土質改良材は、汚泥の固化速度が速く、ｐＨが中性であるため、これで処理された土壌は再利用に適し、しかも発塵が著しく抑制されることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明は焼石膏及びフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンを含み、水酸化カルシウムを含まないことを特徴とする土質改良材である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は土質改良材であって、焼石膏及びフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンを含み、水酸化カルシウムを含まないことを特徴とする。本発明では固化材として、焼石膏を用いるため、焼石膏と汚泥に含まれる水との水和反応により、従来のセメント、二水石膏と比較して固化が進み易く、しかもｐＨが中性であるので、処理土も中性を呈し植生等に適したものとなる。一方、ポリテトラフルオロエチレンは、通常、多数の繊維が塊状になって１つの粒子を形成しており、本発明ではこのポリテトラフルオロエチレンの粒子を開裂し単繊維状にしたもの、所謂フィブリル化したものを処理することにより、発塵を抑制している。これは、ポリテトラフルオロエチレンの単繊維が、微細な前記焼石膏粒子に絡まり、飛散し難くなるためであると考えられる。また、ポリテトラフルオロエチレンは安定性が高く、長期間土壌中にあってもほとんど分解しないので、本発明の土質改良材を土壌に投入しても環境に影響を与え難い。更には、ポリテトラフルオロエチレン繊維の補強効果により、土壌の強度も向上する。
【０００８】
焼石膏は化学式ＣａＳＯ４・０．５Ｈ２Ｏで表される半水石膏と呼ばれる化合物、または化学式ＣａＳＯ４で表されるＩＩＩ型無水石膏と呼ばれる化合物、あるいはそれらの混合物である。土質改良材に含まれるフィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンの量は、焼石膏に対し０．０５〜０．２０重量％の範囲が好ましい。フィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンの量が前記範囲より少ないと十分な発塵抑制効果が得られず、また、前記範囲を超えても更なる効果は得られず、より好ましい範囲は０．０８〜０．１５重量％である。
【０００９】
本発明の土質改良材に、更に酸化鉄が含まれていると、硫化水素に含まれる汚泥に用いた場合、酸化鉄が有害な硫化水素を吸着・固定化するので、より好ましい。酸化鉄の好ましい含有量は、Ｆｅ２Ｏ３として焼石膏に対して０．２〜５０重量％の範囲が好ましく、固化速度にとってより好ましい範囲は０．６〜３０重量％、更に好ましくは０．６〜１０重量％である。尚、本発明における酸化鉄とは、通常の鉄の酸化物の他、水和酸化鉄、水酸化鉄をも包含するものである。
【００１０】
本発明では、焼石膏としてその粒子が薄片結晶が層状に積み重なって形成され、且つ粒子形状が針状であるものを用いると、より水和反応が進み易く、多量の水分を含む汚泥に添加すると速やかに固化し易いので、特に好ましい。このもののＢＥＴ法による比表面積が２〜７０ｍ２／ｇの範囲であると、水和反応が一層進み易いので好ましく、より好ましい範囲は６〜３０ｍ２／ｇである。
【００１１】
また、本発明は上記土質改良材の製造方法であって、二水石膏とポリテトラフルオロエチレンとの混合物を剪断力を加えながら８０〜２００℃の範囲の温度で加熱脱水することを特徴とする。二水石膏を加熱脱水して焼石膏に転化させた後、ポリテトラフルオロエチレンを添加して剪断力を加えポリテトラフルオロエチレンをフィブリル化させても良いが、本発明の製造方法では、二水石膏から焼石膏への転化とポリテトラフルオロエチレンのフィブリル化を同時に行えるので、工業的、経済的に有利である。また、加熱温度が前記範囲を超えると、二水石膏の焼石膏への転化には支障ないが、フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンの単繊維が低剪断力でも切断され易くなり、本発明の効果が得られ難い。加熱温度のより好ましい範囲は１２０〜１８０℃、更に好ましくは１２０〜１５０℃である。
【００１２】
本発明で用いる二水石膏には特に制限は無く、硫酸法酸化チタンの製造工程、鉄鋼材料の酸洗浄工程等の副産物や、リン酸石膏、脱硫石膏等の副生石膏、合成石膏、再生石膏等の化学石膏、及び天然石膏、あるいはそれらの混合物を用いることができる。硫酸法酸化チタンの廃硫酸を、カルシウム成分を含むアルカリ、好ましくは炭酸カルシウムを用い、ｐＨが４〜９の範囲で中和した二水石膏を用いると、低コストで、しかも加熱により前記の薄片層状・針状粒子の焼石膏が得られ易く、特に好ましい。この廃硫酸には鉄成分が含まれるので、焼石膏と酸化鉄の混合物が得られ、これを用いると、新たに酸化鉄を加えなくても更に酸化鉄を含む土質改良材が得られる。
【００１３】
二水石膏とポリテトラフルオロエチレンとの混合物を得るには、リボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー等の混合機を用いることができる。あるいは、二水石膏を加熱・剪断工程に輸送する際に、スクリューコンベア、空気輸送管等の運搬機器中にポリテトラフルオロエチレンを添加すると、工程を合理化できるので更に好ましい。
【００１４】
次いで、剪断力を加えながら加熱脱水する。この工程では、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速攪拌機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー等の高剪断型攪拌機を用いて混合物を攪拌しながら加熱しても良いが、二水石膏の焼石膏への転化とポリテトラフルオロエチレンの最適なフィブリル化を両立するには、緩やかで且つ一定時間の加熱撹拌を行う事が望ましく、例えば、流動乾燥機、ロータリーキルン等の攪拌手段を備えた加熱装置を用いるのが好ましい。このような攪拌手段を備えた加熱装置を用いる場合、加熱装置に直接ポリテトラフルオロエチレンを添加できるなら、前記の混合物の調製工程と加熱・剪断工程とを同時に行っても良い。その時の添加位置は、フィブリル化が最適となる位置を任意に選択できる。
【００１５】
本発明の土質改良材には、通常用いられる各種の添加剤が含まれていても良い。例えば、フライアッシュ、ベントナイト等を吸水剤として、アルミニウムミョウバン、硫酸アルミニウム等のアルミニウム化合物等を固化促進剤として添加しても良く、汚泥と均一に固化するように、シリカバルーン、コロイダルシリカ、シラス、シラスバルーン等のケイ素化合物を添加することもできる。また、有機系吸収剤等と併用しても良い。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００１７】
実施例１〜４
付着水分１０重量％の二水石膏と、焼石膏重量当り０．０５、０．０８、０．１２、０．２０重量％のポリテトラフルオロエチレンをそれぞれ混合した後、加熱装置及び攪拌羽根を有するガラス容器に仕込んで、１５０℃の温度で、２時間、撹拌しながら加熱脱水して、本発明の土質改良材（試料Ａ〜Ｄ）を得た。
【００１８】
比較例１
ポリテトラフルオロエチレンを添加しなかったこと以外は実施例と同様に処理して比較試料Ｄを得た。
【００１９】
評価１
内径３９ｃｍ、高さ６９ｃｍの円筒容器の頂部投入口より、実施例１〜４、比較例１で得られた試料（試料Ａ〜Ｅ）２００ｇを自然落下させ、底面より高さ４５ｃｍの位置の容器内浮遊粉塵量を散乱光式デジタル粉塵計（Ｐ５Ｈ型；柴田科学製）にて測定した。結果を表１に示す。浮遊粉塵量の測定は、試料落下後１分間隔で５回計測し、試料投入前の測定値（ダークカウント）を差し引いた値の幾何平均値を当該試料の「落下粉塵量（ｃ．ｐ．ｍ）」とした。本発明の土質改良材は、比較例に対して大幅に落下粉塵量が削減されているのがわかる。尚、試料Ａ〜ＦのｐＨを確認したところ、いずれも中性であった。
【００２０】
【表１】
2004277608.tif 000002
【００２１】
評価２
建設現場で発生した泥土（含水比７０％）について、実施例１〜４、比較例１で得られた試料（試料Ａ〜Ｆ）を泥土に対し２０重量％添加し、添加直後に混合を行い、その後混練機より取り出した後、恒温恒室内に放置し、得られた固化物の１時間後のコーン指数を測定した。その結果を表２に示す。尚、添加、混合、放置、測定は何れも恒温室内で行った。又、混合はソイルミキサーを用い、９０秒間混合した。恒温室の室内条件は温度２０℃、湿度６０％ＲＨであった。本発明により、土壌の強度も上がる事がわかる。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【発明の効果】
本発明の土質改良材は防塵性を有し、作業性に優れ、環境に影響を与え難く、しかも固化速度が大きく、ｐＨが中性であるので、汚泥の固化処理に有用である。