(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫底泥などの泥液であって、含水比が100％以上、かつ含有される土粒子が粒径74μm以下の細粒分となるように分級された泥液に、該泥液をゲル化させるための高吸水性ポリマーと、ゲル化後の初期支持力の発現のために必要な材料として樹皮・木材・パルプ・綿・グラスファイバーから選択される１種以上の材料を微粉砕して繊維状にしたもの、樹脂、セメント又はこれらの混合物を添加し、均質に攪拌・混合することを特徴とする荷重に対する変形追随性のある不透水性土質材料の製造方法。
【請求項２】
鉱滓又は鉄鋼スラグを粉砕した微粉末を混入した泥液を用いることを特徴とする請求項１記載の荷重に対する変形追随性のある不透水性土質材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒径74μm以下の含水微粒子が主体である浚渫底泥などの泥液を、廃棄物処分場の遮水土質材料（透水係数＝10−5〜10−6cm／sec程度以下）として再資源化するための製法技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処分場は広大な面積を埋め立てるために、そこに用いられる遮水土質材料は偏荷重をうけやすく、セメントを混合して泥液を固化処理した材料のような剛性の高いものでは、偏荷重せん断力に起因したクラックなどの発生による遮水性能の劣化が懸念される。特に、立地現地盤に軟弱層が多い廃棄物水面処分場の場合には偏荷重に対する不同沈下が避けられない。
【０００３】
したがって、そうした場所に適した、ある程度の強度は有しながらも偏荷重に対する変形追随性のある（初期にはゼリーのように流動性を保有し、徐々に粘土のように変形追随性を確保しながらもある程度の強度を発現する）不透水土質材料の人工的な製法が求められていた。
【０００４】
従来における含水微粒子の再資源化技術には、乾燥・脱水・良質土混合などの物理的技術やセメントや石灰などによる固化などの化学的技術および高吸水性ポリマー添加による造粒などの物理・化学的技術がある。しかしながら、これらはいずれも泥状含水微粒子を粒状に改質して再利用しようとするものがほとんどで、製品の不透水性能は期待できない。セメントによる固化は不透水性能が期待できるが、製品の剛性が高く、荷重に対する変形追随性は全く期待できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物処分場の山間立地は周辺住民の反対によって非常に困難な状況に立ち至っており、今後の方向性の１つとして、水面立地の可能性が示唆されている。従来、廃棄物水面処分場は沖積粘性土層の地盤上に建設されてきた。これは、ある程度の強度は有しながらも偏荷重に対する変形追随性のある不透水土質材料が開発されていなかったために、条件を満足する自然の沖積粘性土地盤上に処分場の立地を限定せざるをえなかった結果ともみられる。
【０００６】
今後ニーズの増加すると思われる水面処分場の候補地が沖積粘性土層の地盤上に限定されると、全国的にみても残された地点はそれほど多くはないし、廃棄物の発生地から遠隔な地点に立地せざるをえないという場合も考えられる。
【０００７】
水面埋立処分場に適した不透水土質材料が開発されれば、今まで立地不適とされてきた砂質地盤などの透水地盤をこの材料に置き換えることによって、立地の適地に変えることができる。本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであって、荷重に対する変形追随性のある不透水性土質材料の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の不透水性土質材料の製造方法は、含水比が100％以上である浚渫底泥などの泥液に、該泥液をゲル化させるための高吸水性ポリマー（例えば、マンナン、ガラクトースなどの天然系多糖類ポリマーなど）とゲル化後の初期支持力の発現に必要な材料とを添加し、均質に攪拌・混合させることを特徴とする。
【０００９】
ここで、使用する浚渫底泥などの泥液の含水比が100％に満たない場合は、前処理として水を添加し、含水比が100％以上となるように水分調整する。泥液としては、含有される土粒子のほとんどが粒径74μm以下の細粒分となるように分級されたものを原料として用いてもよい。また、製品である土質材料の水中における流動性を高める目的で、鉱滓又は鉄鋼スラグを粉砕した微粉末を混入して湿潤密度を上げた泥液を原料として用いてもよい。
【００１０】
泥液がゲル化した後の初期支持力の発現に必要な材料としては、樹皮・木材・パルプ・綿・グラスファイバーから選択される１種以上の材料を微粉砕して繊維状にしたもの、樹脂、セメント若しくはこれに代替する硬化剤又はこれらの混合物を使用する。混合物とする場合、繊維状物、樹脂、セメント等の硬化剤のうち２種を選択してもよいし、全部を選択してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
浚渫底泥などの泥液は脱水・圧密すれば、それ自体で廃棄物処分場に要求される遮水性（透水係数＝10−5〜10−6cm／sec程度以下）を満足しうる場合が多い。透水係数が大きく、それ自体では遮水土質材料としての条件を満足しない場合には、含有される土粒子のほとんどが粒径74μm以下の細粒分となるように分級した後の泥液を原料として用いる。
【００１２】
製品としての土質材料は水中では浮力を受けるため、気中よりも格段にその流動性が阻害される。水中における材料の流動性を保つためには、材料の湿潤密度を上げてやればよい。したがって、水中施工時の流動性を特に要求される場合には、鉱滓や鉄鋼スラグを粉砕した微粉末を混入した泥液を原料として用いる。
【００１３】
要求される土質材料の性質は不透水性能を確保しながら、初期には流動性を保有し、徐々に変形追随性を保ちつつ、ある程度の強度を発現することである。これらの性質は全て主に泥液に含まれる水分量に依存して変化する。材料の流動性は水分量が多いほど高いが、ゲル化に必要な高吸水性ポリマー量が増加するとともにゲル化後の初期支持力の発現に必要な材料の所要量も増加する。水分量が少なければ、高吸水性ポリマーおよびゲル化後の初期支持力の発現に必要な材料の所要量は減少するが、材料の流動性が落ちる。
【００１４】
本発明者が試験した範囲では、泥液の含水比が100％未満の含水状態になると、泥液と高吸水性ポリマーなどの添加資材を一様な状態に攪拌・混合することが非常に困難になる。泥液と高吸水性ポリマーが一様な状態に混合されないと、いわゆる「だま」の状態になり、泥液中に部分的な団粒化が生じ、製品の不透水性が著しく阻害される。さらに高吸水性ポリマーを添加し続けると、泥液全体が団粒化して土壌と同等の状態になってしまう。本発明において、含水比を100％以上になるように水分調整する前処理を行うのは、このような状態を避けるためである。
【００１５】
ゲル化後の初期支持力の発現に必要な材料としては、樹皮・木材・パルプ・綿・グラスファイバーから選択される１種以上の材料を微粉砕して繊維状にしたもの、樹脂、セメント若しくはこれに代替する硬化剤又はこれらの混合物を使用するが、各々の材料に特徴があるので、製品である不透水性土質材料の使用条件や工費によって、添加材料を選定あるいは組み合わせる必要がある。
【００１６】
木材・パルプ・綿・グラスファイバーを微粉砕して繊維状にしたものを添加した製品は、荷重に対する変形追随性に優れているが、大きな粘着力を期待することはできない。樹脂を添加した製品は大きな粘着力が期待でき、かつ荷重に対する変形追随性もまずまずの性状を示すが、樹脂のコストが高いのが難点である。セメントないしはこれに代替する硬化剤は固化が目的でなく、粘着力の増大と高吸水性ポリマーの使用量の削減を目的として使用する。本発明者が試験した範囲では、最大でも30kg／m3を越えない添加量で十分望ましい性状を示した。
【００１７】
泥液に対する高吸水性ポリマーの添加量は、泥液の水分量によって変化させなければならない。本発明者が試験した範囲では、含水比が250〜300％の泥液の場合で1.5〜2.5 kg／m3程度、150〜200％の泥液の場合で0.9〜1.5kg／m3程度、100〜150％の泥液の場合で0.6〜1.0kg／m3程度の添加量で望ましい性状を示した。
【００１８】
材料となる泥液の含水状態は、その存在場所および発生起源ごとに様々で、示す性状も異なる。したがって、要求される性質を示す土質材料に改質するために必要な高吸水性ポリマーやゲル化後の初期支持力の発現に必要な材料は、現地の泥液を使用した現場試験により、その配合を決定する。
【００１９】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、粒径74μm以下の含水微粒子が主体である浚渫底泥などの泥液を、廃棄物処分場の遮水土質材料（透水係数＝10−5〜10−6cm／sec程度以下）として再資源化できる。製品は初期には流動性を保有し、徐々に変形追随性を保ちつつ、ある程度の強度を発現する性質を有するので、特に立地地盤の軟弱層に起因する不同沈下が避けられない廃棄物水面処分場の遮水材料に適する。この材料で砂質地盤などの透水地盤の置き換えを行うことにより、今まで立地不適とされてきた透水地盤も廃棄物水面処分場の立地の適地に変えることができるという大きな利益がある。