(57)【要約】【要  約】【課  題】  本発明は、圧縮強度0.1Ｎ／mm2未満の軟弱土壌の圧縮強度を改善し、かつ、重金属の溶出を抑えることを可能とした軟弱土壌の改良方法に関する。【解決手段】  圧縮強度0.1Ｎ／mm2未満の軟弱土壌１ｍ3に対して、高炉水砕スラグを50kg以上混合する。また、前記高炉水砕スラグの質量に対して10〜50％の質量に相当する量の生石灰および／または消石灰を、前記高炉水砕スラグと一緒に混合する。さらに、前記高炉水砕スラグが高炉水砕スラグ微粉末であることを好適とする。【選択図】      無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮強度0.1Ｎ／mm2未満の軟弱土壌１ｍ3に対して、高炉水砕スラグを50kg以上混合することを特徴とする軟弱土壌の改良方法。
【請求項２】
前記高炉水砕スラグの質量に対して10〜50％の質量に相当する量の生石灰および／または消石灰を、前記高炉水砕スラグと共に前記軟弱土壌に混合することを特徴とする請求項１に記載の軟弱土壌の改良方法。
【請求項３】
前記高炉水砕スラグが高炉水砕スラグ微粉末であることを特徴とする請求項１または２に記載の軟弱土壌の改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮強度が0.1Ｎ／mm2未満であるような軟弱土壌を硬化する軟弱土壌の改良方法であって、特に、改良後の土壌から重金属の溶出がない軟弱土壌の改良方法に関する。
【０００２】
なお、ここで言う重金属としては、クロム（Cr）を代表例として、その他、水銀（Hg）、カドミウム（Cd）、鉛（Pb）等があげられる。
【背景技術】
【０００３】
湿地や湖沼、水田、海岸等の軟弱な土壌からなる地盤を宅地や工業用地、商業用地、道路等として有効利用する場合には、これら軟弱土壌を硬化するための土壌改良を行う必要がある。
【０００４】
この土壌改良を行うため、従来から、軟弱土壌にポルトランドセメントや高炉セメント等を土壌改良材として混入する土壌改良工事が土木工事として行われている。
【０００５】
このような土壌改良工事は、一般的に行われているものであるが、近年、土壌改良材として上記のようなセメントを用いた場合に、改良後の土壌が六価クロム（Cr6+）などの重金属に汚染され、その溶出が見られることが明らかになってきた。汚染度合いとしては、土壌の環境基準をわずかに上回る程度か、汚染度が高い場合でも環境庁告示46号溶出試験で環境基準の３倍程度であるような比較的軽度の汚染が多い。
【０００６】
このように汚染が発生するのは、セメントを製造する過程において、セメント中にクロム（Cr）が混入することがあるためであり、クロムが混入したセメントを土壌に混入することによってクロム含有土壌となり、このクロムが改良後の土壌から溶出するためであると考えられている。
【０００７】
また、上記のような軟弱土壌においては、周囲の環境汚染の影響によりクロムをはじめとする各種の重金属が溶出する土壌となっている場合もある。
【０００８】
ところで、クロムを含有する土壌からのクロム溶出を抑制する方法として、例えば特許文献１には、クロム鉱滓やCr6+イオンを含む廃液等によって汚染された土壌に未エージング高炉徐冷スラグや溶銑予備処理スラグ等のスラグや高炉スラグ溶出水を接触させてクロムを還元し、クロムの溶出を抑制する技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２では、重金属に汚染された土壌からの重金属の溶出抑制方法として、高炉スラグ微粉末、石膏、カルシウムを含有するアルカリ材料を混合してなる重金属溶出抑制材と重金属溶出抑制方法が開示されている。
【特許文献１】特開2000-93934号公報
【特許文献２】特開2002-320954号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の処理方法は、クロム含有土壌からのクロム溶出を抑制するための処理方法であり、圧縮強度が0.1Ｎ／mm2未満という軟弱な土壌を硬化することについては触れられていない。しかも、特許文献１に記載の対象となる土壌を掘削してスラグと混合し、その後埋設するためには、土壌とスラグを混合するミキサー等の大掛かりな設備が必要となり、多くの費用がかかる可能性がある。
【００１１】
次に、特許文献２に記載の技術においても、圧縮強度が0.1Ｎ／mm2未満という軟弱な土壌を硬化することについては触れられていない。また、特許文献２は、重金属溶出抑制剤として高炉スラグに加えて石膏やカルシウムを含むアルカリ材料を添加していることからも明らかなように、対象とする汚染土壌がクロムを13〜16mg／ｌも溶出するような極めて溶出量の多い重度の汚染土壌の重金属溶出抑制に適用するものである。
【００１２】
すなわち、圧縮強度が0.1Ｎ／mm2未満という軟弱な土壌を改良して宅地、道路等に適用できる強度とし、かつクロム等の重金属を溶出させることのない軟弱土壌の改良方法については、従来知られていなかった。
【００１３】
本発明は、安価で簡単な操作によって、圧縮強度0.1Ｎ／mm2未満という軟弱な土壌を、宅地、道路等の有効利用が可能となる圧縮強度0.1Ｎ／mm2以上の土壌に改良することができ、また、加えて、改良後の土壌からクロム等の重金属の溶出がないという優れた特質を有してなる軟弱土壌の改良方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、重金属に軽度に汚染された軟弱土壌に高炉水砕スラグを混合することにより、重金属の溶出を低減し、さらに改良前の軟弱な土壌の強度を増大させて、改良後の土地利用において家屋の建築などの有効利用を可能にするものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、圧縮強度0.1Ｎ／mm2未満の軟弱土壌１ｍ3に対して、高炉水砕スラグを50kg以上混合することを特徴とする軟弱土壌の改良方法である。
【００１６】
また、本発明は、前記高炉水砕スラグの質量に対して10〜50％の質量に相当する量の生石灰および／または消石灰を、前記高炉水砕スラグと共に前記軟弱土壌に混合することを好適とするものであり、更に、前記高炉水砕スラグが高炉水砕スラグ微粉末であることを好適とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、重金属に軽度に汚染された軟弱土壌に高炉水砕スラグを混合することにより、重金属の溶出を低減し、さらに土壌の強度を増大させ、改良後の土地利用において道路の敷設や家屋の建築などの有効利用を可能とすることができた。
【００１８】
具体的には、軟弱土壌１ｍ3に対し、高炉水砕スラグを50kg以上混合することにより、重金属の溶出を環境基準値以下に低減するとともに、改良後の圧縮強度を0.1Ｎ／mm2以上とすることができる。
【００１９】
特に、本発明では、強度を確保することが困難とされる関東ローム層の土壌などに対しては、混合する高炉水砕スラグの質量に対して10〜50％の質量に相当する生石灰あるいは消石灰あるいはそれらの混合物を添加することにより、重金属の溶出低減と強度発現を得ることを容易とすることができる。
【００２０】
さらに、高炉水砕スラグとして高炉水砕スラグ微粉末を使用することにより、重金属の溶出の低減と強度発現の両方の効果をさらに強化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
まず、高炉スラグについて説明する。
【００２２】
高炉スラグには、その冷却形態、形状により、高炉徐冷スラグ、高炉徐冷スラグ微粉末、高炉水砕スラグ、高炉水砕スラグ微粉末がある。高炉スラグは、徐冷すると結晶質の固体になり、含有成分の水への溶出が多くなるという傾向がある。
【００２３】
重金属の溶出低減には、高炉スラグからの溶出物質を利用することが有効であり、特に、高炉徐冷スラグや高炉徐冷スラグ微粉末の方が効果的であるとされている。
【００２４】
それに対し、高炉水砕スラグは、高炉スラグを溶融状態から急冷するので非晶質となり、含有成分の水への溶出は少なくなるという傾向がある。また、高炉水砕スラグ微粉末は、高炉水砕スラグをさらに微粉砕してなるものであり、同様の傾向がある。
【００２５】
従って、重金属の溶出低減には、高炉水砕スラグや高炉水砕スラグ微粉末が効果的とは言えないが、一方、これらは水の存在下において互いに結合して硬化する水硬性が大きいという特徴がある。そのため、軟弱土壌を改良し、その強度を確保するためには高炉水砕スラグや高炉水砕スラグ微粉末を用いることが好適である。
【００２６】
ところで、高炉水砕スラグや高炉水砕スラグ微粉末は、高炉徐冷スラグや高炉徐冷スラグ微粉末よりも重金属の溶出低減効果が小さいが、汚染度合いとして、土壌の環境基準をわずかに上回る程度か、汚染度が高い場合でも環境庁告示46号溶出試験で環境基準の３倍程度であるような比較的軽度の汚染土壌に対しての重金属の溶出低減に用いるには、十分の性能を有しているのである。
【００２７】
本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、高炉水砕スラグ、より好適には、高炉水砕スラグ微粉末を用いることで、軟弱土壌の改良を行い、土壌の強度確保と、軽度に汚染された重金属の溶出低減の両方の効果を得ることを可能としたのである。
【００２８】
本発明者らは、種々の実験と調査研究を重ねた結果、重金属に軽度に汚染された軟弱土壌に高炉水砕スラグを、改良する土壌１ｍ3に対し50kg以上混合することで、圧縮強度が0.1Ｎ／mm2未満の軟弱土壌を改良し、かつ、重金属の溶出を抑えられることを見出した。50kg未満であると重金属溶出低減効果、強度増進効果が共に弱くなってしまうためである。
【００２９】
また、混合する高炉水砕スラグの質量に対して10〜50％の質量に相当する量の生石灰および／または消石灰、すなわち、10％以上50％以下の生石灰あるいは消石灰あるいはそれらの混合物、を添加することで、重金属の溶出低減と強度発現を得ることが更に容易となる。
【００３０】
高炉水砕スラグは、潜在水硬性を有しているが、その水硬性を効果的に、かつ短期間で引き出すためにはアルカリ刺激を与えることが有効である。また、アルカリ刺激を受けることにより、含有物質の溶出も促進されるので、重金属の溶出低減効果も向上する。そのために石灰分を添加するのが好適であるが、添加量が高炉水砕スラグの質量に対して10％未満では効果が弱<、50％を超えても効果がそれ以上増進しないので、10％以上、50％以下の添加が好ましい。
【実施例】
【００３１】
50mg／kgのクロム（Cr）を含有し、環境庁告示46号による溶出試験で六価クロム（Cr6+）が0.3mg/l溶出する関東ローム層の軟弱土壌１ｍ3（質量は、1500kg）に対し、表１に示すような処理を行った。但し、元の土壌の強度は、一軸圧縮強度で0.1Ｎ／mm2未満であった。
【００３２】
Cr6+汚染土（軟弱土壌でもある）に対し、高炉水砕スラグ、高炉水砕スラグ微粉末、消石灰を、表１に示す量だけ散布して攪拌し、混合を行った。そして、それぞれのサンプルに対し、処理後に環境庁告示46号による処理土壌の溶出試験、一軸圧縮強度試験を行い、Cr6+の混合後溶出量と土壌の圧縮強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
なお、土壌の強度は、土質工学会の基準であるJSF511-1990に規定される土の一軸圧縮試験方法に準拠して行った。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１からも明らかなように、汚染土壌１ｍ3あたり50kg以上の高炉水砕スラグ、あるいは高炉水砕スラグ微粉末を混合することで、Cr6+の溶出を抑え、かつ、土壌の圧縮強度を0.1Ｎ／mm2以上とした良好な土壌を得られることが確認できた。更に好適には、質量％で10%以上の消石灰を高炉水砕スラグ、あるいは高炉水砕スラグ微粉末と共に混合することで、土壌の改善効果を更に向上することができることを確認することができた。
【００３６】
一方、高炉水砕スラグ、あるいは高炉水砕スラグ微粉末を用いないと、Cr6+の溶出を抑えられず、また土壌の圧縮強度も改善されない。
【００３７】
また、高炉セメントＢ種を用いた比較例の場合は、土壌の圧縮強度は改善されるものの、Cr6+の溶出を抑えられないことは明らかである。
【００３８】
次に、クロム以外の重金属に汚染された汚染土に対して本発明を適用した例について、表２に基づき、説明する。
【００３９】
表２は、環境庁告示46号による溶出試験でカドミウム（Cd）が0.05mg／ｌ溶出する関東ローム質の土壌、同じく環境庁告示46号による溶出試験で水銀（Hg）が0.003mg／ｌ溶出する関東ローム質の土壌、同じく環境庁告示46号による溶出試験で鉛（Pb）が0.05mg／ｌ溶出する関東ローム質の土壌、或いは、環境庁告示46号による溶出試験で六価クロム（Cr6+）が0.3mg／ｌ、同時に鉛（Pb）が0.05mg／ｌ溶出する関東ローム質の土壌に対して処理を実施した結果を示している。但し、元の土壌の強度は、一軸圧縮強度で0.1Ｎ／mm2未満であった。また、処理後に、環境庁告示46号による処理土壌の溶出試験、一軸圧縮強度試験を行った。土壌の強度は土質工学会の基準であるJSF511-1990に規定される土の一軸圧縮試験方法に準拠して行った。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２から、本発明の実施例では、それぞれの重金属の溶出が抑えられ、かつ、圧縮強度も混合後７日から、遅くとも91日には、0.1Ｎ／mm2 を超えることが確認できた。
【００４２】
一方、高炉水砕スラグ、あるいは高炉水砕スラグ微粉末を用いない比較例の場合は、重金属の溶出を抑えられず、土壌の圧縮強度も改善されない。また、高炉セメントＢ種を用いた比較例の場合は、土壌の圧縮強度は改善されているものの、重金属の溶出を抑えることができない。
【００４３】
以上のことから、本発明の効果は明らかである。