(57)【要約】【課題】  遮水土木構造物を構成する土壌の遮水性能および土質機能を向上させる土質改良方法、および従来の鋼土に代えて築堤に用いることができる土を提供する。【解決手段】  遮水土木構造物を構成する老朽化土などの土壌にベントナイトなどの膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させる土質改良方法。また、ため池の堤体の老朽化した鋼土などをこの方法により土質改良させ、再利用、リサイクルした築堤用鋼土。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮水土木構造物を構成する土壌に膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させることを特徴とする土質改良方法。
【請求項２】
前記土壌が老朽化土であり、該老朽化土の遮水性能を回復させることを特徴とする請求項１記載の土質改良方法。
【請求項３】
前記老朽化土がため池堤体の鋼土であることを特徴とする請求項２記載の土質改良方法。
【請求項４】
前記膨潤性層状珪酸塩鉱物がベントナイトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の土質改良方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法により土質改良された築堤用鋼土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土質改良方法および築堤用鋼土に関し、詳しくは、遮水土木構造物を構成する土壌に膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させる土質改良方法、およびこの方法により土質改良された築堤用鋼土に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ため池の堤体には、遮水を目的とした部分に遮水性の高い粘性土である鋼土が盛土されている。そして、ため池改修工事では、古くなり遮水性能が低下し老朽土となった鋼土を堤体から剥ぎ取り、新たに適正な遮水性能を有する鋼土を盛土することが行われている。
ため池改修工事で使用される主要材料の規格や品質は、それぞれの工事の発注者より示される仕様書により定められているのが通例である。例えば、非特許文献１では、築堤用の鋼土の場合は、粒度、塑性指数、土粒子密度および透水係数に規格が設けられている。
従来、この鋼土は、一般に林地から採掘されたものを使用していた。
しかし、近年、環境問題の観点から森林保護の重要性が極めて高くなってきており、鋼土の採掘許可が受け難くなりつつある。また、現実に鋼土の賦存量も限られ、入手困難な状況になることが予測されている。
一方、ため池改修工事において、古く痛んだ堤体（老朽堤体）から取り除かれた、現地発生土を廃棄する用地を確保することが近年困難なものとなっている。このため、現地発生土の処理費用の高騰も予想されている。
【非特許文献１】農林水産省中国四国農政局編「ため池改修工事共通仕様書」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、遮水土木構造物を構成する土壌の遮水性能及び土質機能を向上させる土質改良方法、および従来の鋼土に代えて築堤に用いることができる土を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、膨潤性層状珪酸塩鉱物（以下、「膨潤性粘土」という）を遮水性機能が低下した鋼土（老朽鋼土）、または遮水性の低いため池周辺部の土に混合することで機能回復や向上が図られ、低透水性化でき、ため池の堤体の老朽に伴う改良工事における堤体の遮水性部分に用いられる遮水性材料である鋼土の代替として使用し得ることを見出し、本発明を為すに至ったものである。
すなわち、本発明は、
（１）遮水土木構造物を構成する土壌に膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させることを特徴とする土質改良方法、
（２）前記土壌が老朽化土であり、該老朽化土の遮水性能を回復させることを特徴とする（１）項記載の土質改良方法、
（３）前記老朽化土がため池堤体の鋼土であることを特徴とする（２）項記載の土質改良方法、
（４）前記膨潤性層状珪酸塩鉱物がベントナイトであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の土質改良方法、および、
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の方法により土質改良された築堤用鋼土。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により、遮水性機能の低下した鋼土または遮水性の低いため池周辺部の土の機能を回復や向上でき、低透水性化させることが可能であり、また、築堤用鋼土に求められている土質機能特性も満足させることができる。それにより、ため池改修工事において発生した老朽鋼土を再生し、リサイクルできる。こうして現地発生土の廃棄を必要とせず、ゼロエミッションを可能にする。
また、発生土の品質に捕らわれることなく、鋼土に求められる規格と品質に蘇生させ、半永久的に利用可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の方法は、遮水土木構造物を構成する土壌に膨潤性層状珪酸塩鉱物を混合させ、遮水性能及び土質機能を向上させるものである。遮水土木構造物を構成する土壌としては、遮水性能が低下した老朽化土であることが好ましく、本発明の方法により遮水性能を回復させることができる。
本発明の方法が、好ましく用いられる老朽化土は、例えば、ため池の老朽堤体の土壌、または、ため池周辺部の土が挙げられる。ため池の堤体は、例えば、図１０に概略断面図で示されるように、さや土２の上に、鋼土１が盛土され、さらにその上に抱土３が盛土されて形成されており、水４を堰き止め池を形成している。堤体において、主に遮水機能を担うのが鋼土であるが、老朽化すると遮水性が低下するので、ため池改修工事により取り除かれ、発生土となる。本発明の方法は、この発生土に好ましく用いられ、とくに老朽堤体の鋼土（以下、旧堤体鋼土という）に用いられるのが好ましいが、これに限定されずさや土や抱土を混合した土壌に対しても適用することができる。以降、旧堤体鋼土を用いた場合に関して、本発明の方法を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【０００７】
本発明においては、旧堤体鋼土の遮水性能及び土質機能を向上させるため、土に膨潤性粘土を配合させるものである。
本発明に用いられる膨潤性粘土としては、ベントナイト、フッ素雲母、緑泥石、タルクなどが挙げられる。
膨潤性粘土の構成鉱物としては、モンモリロナイトが好ましい。モンモリロナイトの含有量は、旧堤体鋼土に対して少ない添加量で高い遮水性が得られるように、膨潤性粘土中に４５重量％以上であることが好ましい。
モンモリロナイト含有量が少なすぎると、土と混合する際、膨潤性粘土の添加量が多くなり、その結果、最適含水比（Ｗｏｐｔ）や最大乾燥密度（ρｄｍａｘ）に変化をきたしたり、また、土との混合においても作業性が悪くなることがある。
【０００８】
ベントナイトは、モンモリロナイトを主成分鉱物としており、また、夾雑物としては石英、長石、クリストバライトなどであり、化学的にはシリカ、アルミニウムを主成分としており、ほとんどが無機質であるため腐敗はなく安定性に優れるため本発明に用いられる膨潤性粘土として好ましい。
【０００９】
また、モンモリロナイトはナトリウム型であることがさらに好ましい。構成鉱物がナトリウム型モンモリロナイトである膨潤性粘土である場合、その特性値は、陽イオン交換容量が５０（ｍｅｑ／１００ｇ）以上、膨潤力が１３以上、および塑性指数が２５０以上が好ましく、陽イオン交換容量が６０（ｍｅｑ／１００ｇ）以上、膨潤力が１５（ｍｌ／２ｇ）以上、塑性指数が３００以上がさらに好ましい。なお、これらの特性値は、日本ベントナイト工業会が定める標準試験方法（ＪＢＡＳ）に準拠したものである。
更に、標準化されている浸出陽イオン（カチオン）測定方法（日本ベントナイト工業会標準試験ショーレンベルガー法）に基づく、浸出カチオンのナトリウム／（カルシウム＋マグネシウム）比が、好ましくは０．３以上３．０以下、さらに好ましくは０．９以上１．８以下、より好ましくは１．１以上１．６以下であるものがよい。この様なベントナイトの例としては、市販品のクニゲルＶ１、クニゲルＶ２、クニゲルＶＯ、クニゲルＵ（いずれも商品名、クニミネ工業（株）製）があげられる。
【００１０】
本発明に用いられる膨潤性粘土には、天然の膨潤性粘土を使用することが好ましく、炭酸ナトリウムや水酸化ナトリウムなどによる見掛け上、活性化させ特性値を高めたものは、将来、特性の低下を来たす恐れがある。
【００１１】
旧堤体鋼土への膨潤性粘土の配合量の上限は、特に制限はないが、実用上、無水旧堤体鋼土に対し１５重量％以下であることが好ましい。また、旧堤体鋼土の透水係数が１×１０−３ｃｍ／ｓｅｃ以下１×１０−５ｃｍ／ｓｅｃ以上であれば、膨潤性粘土の配合量は、無水旧堤体鋼土に対し５〜１０重量％がさらに好ましい。また、旧堤体鋼土の透水係数が１×１０−４ｃｍ／ｓｅｃ以下１×１０−６ｃｍ／ｓｅｃ以上であれば、膨潤性粘土の配合量は、無水旧堤体鋼土に対し３〜５重量％がさらに好ましい。
【００１２】
本発明において、遮水性能とは、例えば、透水係数で示されるものであって、好ましくは、締固め度が最大乾燥密度×９０％のときの透水係数が１×１０−４〜１×１０−５の老朽土を本発明の方法により、透水係数１×１０−６〜１×１０−８に向上させるものである。
また、本発明において、土質機能とは、例えば、粒度、塑性指数、密度で示されるものである。本発明の方法において、好ましくは、塑性指数を１５以下から１５以上へ向上させ、さらに、密度を２．４ｇ／ｃｍ３以上２．６ｇ／ｃｍ３未満から２．６ｇ／ｃｍ３以上へ向上させることが好ましい。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、ため池改修工事で使用する主要材料である鋼土の老朽に伴い規格外に品質がした場合やため池周辺の鋼土品質以下の発生土に対して、膨潤性粘土を均一に混合することで築堤用鋼土として求められる規格と品質に完全に合致した混合土が作製可能となる土質改良方法である。
【００１４】
一般的に山から採取される市販の粘土では、膨潤性粘土をより多く混合しても、塑性指数や透水係数が規格や品質を満足することが難しい。しかし、本発明の方法によれば、膨潤性粘土を混合した土でも最適含水比（Ｗｏｐｔ）や最大乾燥密度（ρｄｍａｘ）は混合する前の土とほとんど変化なく、混合する前の土の最適含水比や最大乾燥密度が分かれば、膨潤性粘土を混合したものを調査しなくとも設定が可能となる。
【００１５】
本発明の方法により、膨潤性粘土を老朽堤体からの発生土に均一に混合することで、発生土を再利用、リサイクルすることによって、現場発生土の廃棄をなくし、ゼロエミッションを可能にする。また、膨潤性粘土を発生土の品質に捕らわれることなく低添加量混合することで、老朽鋼土の規格と品質を回復させ、半永久的に利用可能となる。
また、老朽堤体からの発生土は、その全てが土質として均質でないことも多く、それらに対しても膨潤性粘土を適性に混合することで極めて近似した土質にすることが可能となる。
【００１６】
また、膨潤性粘土は、吸水・膨張するだけでなく、その構造上、層間に鉛などの重金属を吸着することが可能で、浸透してくる水にそれらが含まれていたとしても低透水性及び吸着により堤体外への抑止ができる。
【００１７】
本発明の別の好ましい態様は上記の本発明の方法により改良された築堤用鋼土である。築堤用鋼土は、ため池改修工事で発生した旧堤体鋼土を改良したものであることが、原料確保の容易性や改修工事発生土の廃棄を減少させる点で好ましい。本発明の築堤用鋼土は、通常の堤体工に用いられる方法で盛土され、堤体を形成することができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
参考例１
ため池堤体から旧堤体鋼土を採取し、ＪＩＳ  Ａ  １２０３に基づく含水比試験、ＪＩＳ  Ａ  １２０４に基づく粒度試験、ＪＩＳ  Ａ  １２０５に基づく液性・塑性限界試験、ＪＩＳ  Ａ  １２１８に基づく透水試験、ＪＩＳ  Ａ  １２１０に基づく土の締固め試験、およびＪＩＳ  Ａ  １２０２に基づく密度試験を行った。
上記の各試験の結果得られた密度、塑性指数、および締固め度が最大乾燥密度×９０％のときの透水係数を表１に、粒度を図１に、締固め曲線を図２に示した。また、用いられた旧堤体鋼土は、図２に示されるように、最大乾燥密度１．８６９ｇ／ｃｍ３、最適含水比１０．８％であった。
なお、参考として農林水産省中国四国農政局編「ため池改修工事共通仕様書」に記載されている遮水材料として鋼土に求められている規格及び品質を表２および表３に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
実施例１
参考例１の旧堤体鋼土に対して、膨潤性粘土（クニゲルＶ２：クニミネ工業（株）製）を３重量％、５重量％及び７重量％混合させた後、参考例１と同様に、含水比試験、粒度試験、液性・塑性限界試験、透水試験、土の締固め試験、および密度試験を行った。得られた結果について、密度、塑性指数、および透水係数は表４に、粒度は図３に示した。また、締固め曲線は、膨潤性粘土を３重量％混合した土について図４に、５重量％混合した土について図５に、７重量％混合した土について図６にそれぞれ示した。また、膨潤性粘土を３重量％混合した土は、図４に示されるように、最大乾燥密度１．９６６ｇ／ｃｍ３、最適含水比１０．９％であった。また、膨潤性粘土を５重量％混合した土は、図５に示されるように、最大乾燥密度１．９７１ｇ／ｃｍ３、最適含水比１０．６％であった。また、膨潤性粘土を７重量％混合した土は、図６に示されるように、最大乾燥密度１．９６２ｇ／ｃｍ３、最適含水比１１．１％であった。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
比較例１
参考例１の旧堤体鋼土に対して、市販されている山から採取された粘土（以下、「山粘土」という）を７重量％及び１０重量％混合させた後、参考例１と同様に、含水比試験、粒度試験、液性・塑性限界試験、透水試験、土の締固め試験、および密度試験を行った。得られた結果について、密度、塑性指数、透水係数は表５に、粒度は図７に示した。また、締固め曲線は、山粘土を７重量％混合した土について図８に、山粘土を１０重量％混合した土について図９にそれぞれ示した。また、山粘土を７重量％混合した土は、図８に示されるように、最大乾燥密度１．９７５ｇ／ｃｍ３、最適含水比１１．４％であった。また、山粘土を１０重量％混合した土は、図９に示されるように、最大乾燥密度１．９８０ｇ／ｃｍ３、最適含水比１１．１％であった。
【００２６】
【表５】
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【００２７】
比較例では、いずれの配合量においても透水係数が上記共通仕様書で定める規格より高いのに対し、膨潤性粘土を混合した実施例では５重量％および７重量％混合したものでは、透水係数、粒度、塑性指数、密度とも共通仕様書で定める規格を満足するものであった。また、膨潤性粘土を３重量％混合させたものでは、密度、透水係数が僅かに共通仕様書で定める規格よりはずれるものの、実用上問題のないレベルであり、透水係数は参考例１の値を大きく改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】参考例１の旧堤体鋼土の粒度を示すグラフである。
【図２】参考例１の旧堤体鋼土の締固め曲線を示すグラフである。
【図３】実施例１における粒度を示すグラフである。
【図４】実施例１における膨潤性粘土を３重量％配合させた場合の締固め曲線を示すグラフである。
【図５】実施例１における膨潤性粘土を５重量％配合させた場合の締固め曲線を示すグラフである。
【図６】実施例１における膨潤性粘土を７重量％配合させた場合の締固め曲線を示すグラフである。
【図７】比較例１における粒度を示すグラフである。
【図８】比較例１における山粘土を７重量％配合させた場合の締固め曲線を示すグラフである。
【図９】比較例１における膨潤性粘土を１０重量％配合させた場合の締固め曲線を示すグラフである。
【図１０】ため池の堤体の一例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  鋼土
２  さや土
３  抱土
４  水（池）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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