(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物から成り、且つ半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２〜１０質量部の割合で含有して成ることを特徴とする土壌固化剤。
【請求項２】
半水石膏、リン酸水素カルシウム二水和物及び有機高分子凝集剤から成り、且つ半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２〜１０質量部及び有機高分子凝集剤を０．１〜１質量部の割合で含有して成ることを特徴とする土壌固化剤。
【請求項３】
土壌に有機高分子凝集剤を混合し、引き続き該土壌１ｍ３当たり請求項１又は２記載の土壌固化剤を１００〜１７０kgの割合で混合することを特徴とする土壌の固化方法。
【請求項４】
土壌が含水率４０〜７０質量％のものである請求項３記載の土壌の固化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌固化剤及び土壌の固化方法に関し、更に詳しくは、河川、池、湖沼等からの浚渫土や、土木工事現場、建設工事現場等からの排土等、比較的含水率の高い泥状の土壌を固化するための固化剤及び固化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような土壌の固化剤として、半水石膏乃至石膏を用いた各種の例が知られている。これには例えば、半水石膏及び高炉スラグを含有するもの（例えば特許文献１参照）、半水石膏、製紙スラッジ灰、高炉スラグ微粉末及び石灰等を含有するもの（例えば特許文献２参照）、石膏、石灰及び石炭燃焼灰から選ばれる少なくとも一つを含有するもの（例えば特許文献３参照）、半水石膏、マグネシア系固結化助材、無機質吸水性硬化促進材及び無機質硬化助剤等を含有するもの（例えば特許文献４参照）等が挙げられる。
【０００３】
しかし、かかる従来の土壌固化剤には、それを用いた土壌の固化それ自体に問題は少ないものの、用いる半水石膏や固化する土壌に含まれるフッ素に起因して、固化した土壌からフッ素が溶出するという問題がある。従来の土壌固化剤では、それを用いて固化した土壌からのフッ素の溶出量を、土壌環境基準の０．８mg／Ｌ以下にまで確実に低減させることが難しいのである。
【特許文献１】特開平９−２６３７５８号公報
【特許文献２】特開２００２−８８３６２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４６５９５号公報
【特許文献４】特開２００５−１３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、それを用いて固化した土壌からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の０．８mg／Ｌ以下にまで確実に低減させることができる土壌固化剤及びこれを用いる土壌の固化方法を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、半水石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物から成り、且つ半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２〜１０質量部の割合で含有して成ることを特徴とする土壌固化剤に係る。また本発明は、半水石膏、リン酸水素カルシウム二水和物及び有機高分子凝集剤から成り、且つ半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２〜１０質量部及び有機高分子凝集剤を０．１〜１質量部の割合で含有して成ることを特徴とする土壌固化剤に係る。更に本発明は、土壌に有機高分子凝集剤を混合し、引き続き該土壌１ｍ３当たりこれらの本発明に係る土壌固化剤を１００〜１７０kgの割合で混合することを特徴とする土壌の固化方法に係る。
【０００６】
本発明に係る土壌固化剤（以下、単に本発明の固化剤という）は、半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）及びリン酸水素カルシウム二水和物（ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）から成るものである。半水石膏は、各種の石膏、例えばリン鉱石から湿式リン酸法によりリン酸を生成させる際の副産物として得られる石膏、石灰法により排煙脱硫する際の副産物として得られる石膏等を、１２０〜１６０℃程度で加熱処理することにより得られる。またこれらの石膏を用いて製造した石膏ボードの廃材（以下、単に廃石膏という）を粉砕し、同様に加熱処理することによっても得られる。半水石膏として廃石膏由来のものを用いると、処分の面倒な廃石膏を有効利用できる。
【０００７】
前記のような半水石膏と共に用いる薬剤はリン酸水素カルシウム二水和物である。リン酸水素カルシウム二水和物に代えて他のリン酸カルシウム化合物、例えばリン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）を使用することも考えられるが、その効果すなわちフッ素の溶出量を低減させるという効果はリン酸水素カルシウム二水和物に比べて著しく劣る。
【０００８】
本発明の固化剤において、半水石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物の含有割合は、半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２〜１０質量部の割合で含有するものとするが、リン酸水素カルシウム二水和物を３〜８質量部の割合で含有するものとするのが好ましい。半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物の含有割合を３質量部未満にすると、効果がやや低くなる傾向を示し、逆にリン酸水素カルシウム二水和物の含有割合を８質量部超にしても、効果はそれほどに変わらず、それだけ非経済的になるからである。
【０００９】
本発明の固化剤は、前記のような半水石膏及びリン酸水素カルシウム二水和物から成るものとすることもできるが、これらに加えて更に有機高分子凝集剤から成るものとすることもできる。かかる有機高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ナトリウム系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系等、各種が挙げられるが、ポリアクリルアミド系のものが好ましい。またかかる有機高分子凝集剤の含有割合は、半水石膏１００質量部当たり０．１〜１質量部とする。
【００１０】
本発明の固化剤は、これを前記のような比較的含水率の高い泥状の土壌、一般的には含水率（水分）が４０〜７０質量％の泥状の土壌と混合すると、かかる泥状の土壌を固化するだけでなく、固化した土壌からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の０．８mg／Ｌ以下にまで確実に低減させる。これは、本発明の固化剤を前記のような比較的含水率の高い泥状の土壌と混合すると、固化剤中のリン酸水素カルシウム二水和物の粒子表面がそこに大きさ数十ｎｍ程度の多数の微細結晶が析出した構造のものとなって活性化し、かくして活性化した粒子表面が固化剤中の半水石膏や固化処理する土壌に含まれるフッ素をフッ素アパタイトとして効率的に不溶化するためと考えられる。かかるリン酸水素カルシウム二水和物の特徴的な作用効果は、他のリン酸カルシウム化合物、例えばリン酸三カルシウムでは得られない。
【００１１】
本発明の固化剤は、これを直接、前記のような比較的含水率の高い泥状の土壌と混合することもできるが、かかる土壌に予め前記のような有機高分子凝集剤を混合しておき、引き続いて本発明の固化剤を混合する方法が好ましい。例えば、スクリューコンベヤを用いて泥状の土壌を搬送しつつ、その上流側で有機高分子凝集剤を加えて混合し、またその中流側で本発明の固化剤を加えて混合する方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、泥状の土壌を固化することができるだけでなく、固化した土壌からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の０．８mg／Ｌにまで確実に低減させることができる。
【実施例】
【００１３】
試験区分１（固化剤の調製）
実施例１｛固化剤（Ｐ−１）の調製｝
廃石膏を粉砕し、１４０〜１６０℃で１０分間程度加熱処理して、半水石膏とした。この半水石膏１００質量部当たり、リン酸水素カルシウム二水和物を２質量部の割合で混合して、固化剤（Ｐ−１）を調製した。
【００１４】
実施例２〜６及び比較例１｛固化剤（Ｐ−２）〜（Ｐ−６）及び（Ｒ−１）の調製｝
実施例１の固化剤（Ｐ−１）と同様にして、実施例２〜６の固化剤（Ｐ−２）〜（Ｐ−６）及び比較例１の固化剤（Ｒ−１）を調製した。実施例６の固化剤（Ｐ−６）は更にポリアクリルアミド系の有機高分子凝集剤を混合し、また比較例１の固化剤は半水石膏だけを用いた。以上の各例で調製した固化剤の内容を表１にまとめて示した。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１において、
ＤＣＰＤ：リン酸水素カルシウム二水和物
＊１：ポリアクリルアミド系の有機高分子凝集剤
【００１７】
試験区分２（土壌の固化）
実施例７
土木工事現場で掘削した排土（含水率６０質量％、比重１．６、シルト分の少ないほぼ無臭の良質な泥状の土壌、以下原泥という）１ｍ３当たり、予めポリアクリルアミド系の有機高分子凝集剤を０．１５kgとなる割合で混合し、引き続き試験区分１で調製した固化剤（Ｐ−１）を１００kgとなる割合で混合して、原泥を固化した。混合はスクリューコンベヤを用いて行ない、原泥をスクリューコンベヤに投入して搬送しつつ、その上流側でポリアクリルアミド系の有機高分子凝集剤を投入し、またその直後に固化剤（Ｐ−１）を投入した。固化剤（Ｐ−１）を投入後のスクリューコンベヤによる混合時間は約２５秒間であった。
【００１８】
実施例８〜２４及び比較例２〜４
実施例７と同様にして、表２に記載した各例の条件下で原土を固化した。
【００１９】
試験区分３（固化した土壌の評価）
試験区分２の各例で固化した土壌について、当日、１０日後、２８日後及び９０日後に、フッ素溶出量、コーン指数及びｐＨを以下の方法で求め、結果を表２及び３にまとめて示した。
フッ素溶出量：固化した土壌５０ｇに純水５００mlを加え、毎分２００回で６時間振盪し、１０分間静置した後、上澄液を０．４５ｎｍのメンブレンフィルターで濾過して溶出液を得た。そしてこの溶出液中のフッ素濃度をイオン選択性電極で測定した（定量下限は０．０２mg／Ｌ）。以下の各例についても、フッ素の溶出量は同様の方法で測定した。
コーン指数：ＪＩＳ−Ａ１２２８にしたがい、固化した土壌を締固め、コーン指数を測定した。
ｐＨ：地盤工学会基準（ＪＧＳ０２１１−２０００）にしたがい、固化した土壌の懸濁液についてｐＨを測定した。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
【表３】
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【００２２】
表２及び３において、
混合割合：原泥１ｍ３当たりの固化剤の混合量
当日：原泥に固化剤を混合した直後のもの
原泥：固化剤を混合する前の原泥それ自体
半水石膏：固化剤に用いた半水石膏
【００２３】
表１〜３の各比較例に対する各実施例の内容及び結果からも明らかなように、本発明の固化剤によると、原泥を固化するだけでなく、固化した土壌からのフッ素の溶出量を土壌環境基準の０．８mg／Ｌにまで確実に低減させることがわかる。