(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温常圧下にて5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液からなり、
上記ポリアクリル酸は、完全酸型であることを特徴とする含水土壌の改質剤。
【請求項２】
上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であることを特徴とする請求項１記載の含水土壌の改質剤。
【請求項３】
常温常圧下にて含水土壌に5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液を混合して、混合物を粒状化し、
上記ポリアクリル酸として、完全酸型のポリアクリル酸を用いることを特徴とする含水土壌の改質方法。
【請求項４】
上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であることを特徴とする請求項３記載の含水土壌の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水土壌の改質剤および改質方法に関するものであり、さらに詳しくは、含水土壌を改質して粒状化する際に好適な改質剤および改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、泥水シールド工法等を採用した掘削工事においては、掘削孔に掘削泥水を供給することにより、掘削時に発生する発生土を該掘削泥水と共に外部に排出している。上記の発生土は、土砂が分離されて再利用されると共に、残りが泥水として廃棄される。従って、泥水は、粘土と共に水を多量に含んだスラリー状となっている。そして、上記の泥水は、産業廃棄物として処理しなければならない。このため、運搬等が行えるように、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥、即ち、含水土壌に重合体等を混合して固化することが行われている。このような改質方法として、例えば、特開平1-176499号公報には、含水土壌に、水溶性の合成高分子物質等を混合する方法が開示されている。
【０００３】
そして、改質された含水土壌は、例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄されている。或いは、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、改質された含水土壌を掘削孔に注入することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、含水土壌は産業廃棄物として処理しなければならないので、多大な処分費用がかかる。また、含水土壌を廃棄する廃棄場所は、年々減少している。従って、上記従来の改質方法で含水土壌を処理すると、廃棄場所の確保が困難となるという問題点も有している。このため、含水土壌の再利用を図ることができる改質方法が切望されている。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、含水土壌を改質して粒状化し、例えば、透水性や酸素透過性に優れた農園芸用の培土等の資源としての再利用を図る際に好適な改質剤、および、改質方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記の目的を達成すべく、含水土壌の改質剤および改質方法について鋭意検討した。その結果、所定の性状等を備えたポリアクリル酸および／またはその塩の水溶液からなる改質剤を用いて含水土壌を改質することにより、改質後の含水土壌が所定の粒子径を有する粒子状に粒状化、即ち、細粒化され、例えば農園芸用の培土等として有効に活用できることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、本発明の含水土壌の改質剤は、上記の課題を解決するために、常温常圧下にて5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液からなり、上記ポリアクリル酸は、完全酸型であることを特徴としている。本発明の含水土壌の改質剤は、上記の構成に加えて、上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であることを特徴としている。尚、上記含水土壌の改質剤が、ポリアクリル酸塩を含む場合、ポリアクリル酸塩は、中和率が70％以下であるとよい。
【０００８】
上記の構成によれば、改質後の含水土壌（以下、改質物と称する）が所定の粒子径を有する粒子状に粒状化、即ち、細粒化（以下、単に細粒化と称する）される。これにより、上記の改質物を、例えば農園芸用の培土等として有効に活用することができる。即ち、改質物を、資源として再利用することができる。また、改質物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【０００９】
また、本発明の含水土壌の改質方法は、上記の課題を解決するために、含水土壌に常温常圧下にて5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液を混合して、混合物を粒状化し、上記ポリアクリル酸として、完全酸型のポリアクリル酸を用いることを特徴としている。本発明の含水土壌の改質方法は、上記の方法に加えて、上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であることを特徴としている。尚、上記含水土壌の改質方法にて、ポリアクリル酸塩を用いる場合、ポリアクリル酸塩は、中和率が70％以下であるとよい。
【００１０】
上記の方法によれば、改質物を細粒化することができる。これにより、上記の改質物を、例えば農園芸用の培土等として有効に活用することができる。即ち、改質物を、資源として再利用することができる。また、改質物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００１１】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１２】
本発明にかかる改質剤および改質方法によって改質するのに好適な含水土壌としては、主に粘土やシルトで構成され、例えば、地中連続壁工法、泥水シールド工法等を採用した掘削工事での掘削時に発生する発生土を土砂と泥水とに分離し、該泥水を脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥；建設作業に伴って発生する泥水を沈殿槽に静置し、沈殿として得られる汚泥（建設汚泥）；掘削残土、軟弱残土等が挙げられる。そして、上記の含水土壌は、ＪＩＳ  Ａ  １２０３（含水比試験方法）に基づいて測定され、「（水(g) ／固形分(g) ）×100 」で表される含水比が20％〜 150％の範囲内のものが好ましい。含水比が 150％を超える含水土壌は、水の含有量（以下、水分量と称する）が多いので、改質剤を多量に用いなければならず、改質剤のコストが高くなり、好ましくない。尚、水分量が多い含水土壌は、再度、固液分離を行い、水分量を低減すればよい。また、含水土壌の出所は、上記例示にのみ限定されるものではない。さらに、含水土壌は、粘土やシルトの他に、ベントナイト等を含有していてもよい。
【００１３】
本発明において、ポリアクリル酸とは、アクリル酸を主成分とする共重合体も含むものとする。そして、ポリアクリル酸が共重合体である場合における共重合成分は、特に限定されるものではない。ポリアクリル酸の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；アンモニウム塩；アミン塩等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００１４】
ポリアクリル酸の中和率は、特に限定されるものではないが、70％以下が好ましく、40％以下がより好ましく、20％以下がさらに好ましい。ポリアクリル酸の中和率が70％を超える場合には、改質物を細粒化することができなくなるおそれがある。そして、ポリアクリル酸および／または中和率が70％以下のポリアクリル酸塩のうち、完全酸型であるポリアクリル酸が最も好ましい。
【００１５】
ポリアクリル酸および／またはその塩（以下、ポリアクリル酸（塩）と記す）の重量平均分子量(Mw)は、50,000〜 5,000,000の範囲内が好ましく、 200,000〜 1,500,000の範囲内がより好ましい。そして、重量平均分子量(Mw)が 500,000〜1,200,000 で、かつ、中和率が40％以下のポリアクリル酸（塩）が最も好ましい。ポリアクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が50,000未満である場合には、改質物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、ポリアクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)が 5,000,000を超える場合には、ポリアクリル酸（塩）の水溶液を含水土壌に混合すると該水溶液の粘度が高くなり過ぎ、両者を均一に混合することができなくなるので好ましくない。
【００１６】
ポリアクリル酸（塩）の水溶液の粘度は、５cP（センチポアズ）〜 5,000cPの範囲内が好ましく、10cP〜 1,000cPの範囲内がより好ましい。水溶液の粘度が５cP未満である場合には、改質物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、水溶液の粘度が 5,000cPを超える場合には、含水土壌に水溶液を均一に混合することができなくなると共に、改質物を細粒化することができなくなるので好ましくない。尚、1cP は、10−３Pa・sである。尚、用いるポリアクリル酸（塩）の重量平均分子量(Mw)にもよるが、水溶液の粘度を上記の範囲内に設定するには、該水溶液の濃度を 0.5重量％〜50重量％の範囲内、好ましくは 1.0重量％〜15重量％の範囲内に設定すればよい。
【００１７】
含水土壌 100重量部に対する上記ポリアクリル酸（塩）の使用量は、0.05重量部〜10重量部の範囲内が好ましく、 0.1重量部〜５重量部の範囲内がより好ましい。ポリアクリル酸（塩）の使用量が0.05重量部未満である場合には、改質物を細粒化することができなくなるので好ましくない。また、ポリアクリル酸（塩）の使用量を10重量部より多くしても、上記の範囲内で使用した場合と殆ど効果が変わらない。従って、過剰に使用したポリアクリル酸（塩）が無駄となるので好ましくない。尚、ポリアクリル酸（塩）の使用量とは、水溶液中の該ポリアクリル酸（塩）の量（純分）を示す。
【００１８】
以上のように、本発明にかかる改質剤は、所定の性状等を備えたポリアクリル酸（塩）の水溶液からなっている。次に、上記構成の改質剤を用いて含水土壌を改質する改質方法について以下に説明する。
【００１９】
先ず、該含水土壌に上記のポリアクリル酸（塩）の水溶液を混合する。含水土壌とポリアクリル酸（塩）の水溶液とを混合する際に用いられる混合機としては、両者の混合物を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好ましく、例えば、いわゆる遊星運動式または二軸式で、かつ、両者の混合物に対して剪断力を付与しながら攪拌することができるように、攪拌翼の形状が棒状や釣針状等に形成されている装置が好適である。つまり、攪拌翼は、攪拌・混合によって移動する混合物の移動方向に対して、できるだけ直角方向に拡がった形状が、混練による粒子径の粗大化を抑制することができると共に、攪拌翼や装置内壁への混合物の付着を防止することができるので、望ましい。
【００２０】
このような装置としては、例えば、遊星型強制ミキサ（プラネタリミキサ）等が挙げられる。上記の混合機を用いて含水土壌とポリアクリル酸（塩）の水溶液とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、混合物を粒子径が 0.1mm〜50mmの範囲内、好ましくは 0.3mm〜10mmの範囲内である粒子状に細粒化（粒状化）することができる。これにより、改質物が得られる。尚、含水土壌とポリアクリル酸（塩）の水溶液との混合方法は、特に限定されるものではない。
【００２１】
以上のようにして得られる改質物は、所定の粒子径を備えているので、粉砕やふるい分け等の操作を行わなくても、例えば農園芸用の培土等の資源としての再利用を図ることができる。また、上記の改質物は、埋設管や構造物等を埋め戻す際の埋め戻し材、人工砂等としての遮断層材、のり面に吹き付けて該のり面を加工する植生基材、土壌改良材、路盤材料、保水材、透水材、水質改善材等に用いることができる。さらに、改質物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００２３】
〔実施例１〕
泥水シールド工法を採用した掘削工事によって発生した泥水を脱水プレスすることにより、含水土壌を得た。含水土壌の含水比は、84％であった。そして、混合機として、釣針状のフック型攪拌翼を備えたプラネタリ式混合機（株式会社土木試験機製作所製・Ｍ−２０型）を用いた。
【００２４】
該混合機に上記の含水土壌５kgを仕込み、該含水土壌を 160 rpmで攪拌しながら、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の５重量％水溶液 500ｇを含水土壌に少しずつ添加・混合して粒子化した。上記水溶液の粘度は、40cPであった。また、含水土壌に対するポリアクリル酸の割合、即ち、使用量は、 0.5重量％である。
【００２５】
以上の操作により、改質物である細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が0.3mm〜８mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００２６】
〔参考例２〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が40％であるポリアクリル酸（ナトリウム）の５重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。上記水溶液の粘度は、 350cPであった。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜10mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００２７】
〔参考例３〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が 100％であるポリアクリル酸ナトリウムの５重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。上記水溶液の粘度は、 600cPであった。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜12mmの範囲内であり、平均粒子径が２mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００２８】
〔実施例４〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 220,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の30重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。上記水溶液の粘度は、 3,700cPであった。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜25mmの範囲内であり、平均粒子径が３mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００２９】
〔実施例５〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 1,400,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の５重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。上記水溶液の粘度は、 1,400cPであった。得られた細粒化物は、粒子径が 3.0mm〜40mmの範囲内であり、平均粒子径が８mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００３０】
〔実施例６〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 800,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の10重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。上記水溶液の粘度は、 630cPであった。得られた細粒化物は、粒子径が 0.3mm〜５mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表１に示す。
【００３１】
〔実施例７〕
実施例６において用いた含水比が84％の含水土壌の代わりに、含水比が 112％の含水土壌５kgを用いた以外は、実施例６の操作と同様の操作を行うことにより、細粒化物を得た。得られた細粒化物は、粒子径が 0.5mm〜８mmの範囲内であり、平均粒子径が１mmであった。主な改質条件、および、細粒化物の粒子径を表２に示す。
【００３２】
〔比較例１〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が 3,000,000、中和率が60％であるポリアクリル酸（ナトリウム）の１重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.1重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。上記水溶液の粘度は、 5,700cPであった。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な改質条件を表２に示す。
【００３３】
〔比較例２〕
比較例１において用いたポリアクリル酸（ナトリウム）水溶液の使用量を、 0.1重量％から 0.5重量％に変更した以外は、比較例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な改質条件を表２に示す。
【００３４】
〔比較例３〕
実施例１において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量(Mw)が10,000、中和率が０％であるポリアクリル酸の５重量％水溶液を、含水土壌に対するポリアクリル酸の使用量（割合）が 0.5重量％となるように用いた以外は、実施例１の操作と同様の操作を行った。上記水溶液の粘度は、３cPであった。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な改質条件を表２に示す。
【００３５】
〔比較例４〕
実施例１において用いた含水比が84％の含水土壌の代わりに、含水比が 180％の含水土壌５kgを用いると共に、ポリアクリル酸水溶液の使用量を、 0.5重量％から10重量％に変更した以外は、比較例１の操作と同様の操作を行った。しかしながら、細粒化物を得ることができなかった。主な改質条件を表２に示す。
【００３６】
【表１】
0003966917.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003966917.tif 000003
【００３８】
【発明の効果】
本発明の含水土壌の改質剤は、以上のように、常温常圧下にて5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液からなり、上記ポリアクリル酸は、完全酸型である構成である。本発明の含水土壌の改質剤は、上記の構成に加えて、上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であること構成である。尚、上記含水土壌の改質剤が、ポリアクリル酸塩を含む場合、ポリアクリル酸塩は、中和率が70％以下であるとよい。以上のように、ポリアクリル酸の水溶液からなる構成である。
【００３９】
これにより、改質後の含水土壌が所定の粒子径を有する粒子状に細粒化されるので、該含水土壌を、例えば農園芸用の培土等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、改質物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。
【００４０】
また、本発明の含水土壌の改質方法は、以上のように、含水土壌に常温常圧下にて5cP 〜5000cP（5 ×10−３Pa・s 〜5Pa・s ）の粘度であるポリアクリル酸の水溶液を混合して、混合物を粒状化し、上記ポリアクリル酸として、完全酸型のポリアクリル酸を用いる方法である。本発明の含水土壌の改質方法は、上記の方法に加えて、上記ポリアクリル酸は、重量平均分子量が200,000 〜1,500,000 であることを特徴としている。尚、上記含水土壌の改質方法にて、ポリアクリル酸塩を用いる場合、ポリアクリル酸塩は、中和率が70％以下であるとよい。
【００４１】
これにより、改質後の含水土壌を所定の粒子径を有する粒子状に細粒化することができるので、該含水土壌を、例えば農園芸用の培土等の資源として有効に活用（再利用）することができるという効果を奏する。また、改質物を再利用することができるので、環境保全、省資源、および廃棄場所の延命を図ることができると共に、含水土壌の処分費用を低減することができるという効果も併せて奏する。