(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してなる残土処理用固化剤。
【請求項２】
前記吸水性樹脂が、４２メッシュ通過分を８０％以上含有する粉末でありかつその離水率が４０％以下である、請求項１に記載の残土処理用固化剤。
【請求項３】
前記吸水性樹脂が、ポリアクリル酸塩の架橋物である、請求項１または２に記載の残土処理用固化剤。
【請求項４】
前記吸水性樹脂と前記グアガムとの混合物が、前記吸水性樹脂１００重量部に対して前記グアガムを１０〜１，０００重量部配合したものである、請求項１、２または３に記載の残土処理用固化剤。
【請求項５】
吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してなる残土処理用固化剤を、残土１ｍ3に対して０．４〜４０ｋｇの割合で添加して混合することを特徴とする残土の固化処理方法。
【請求項６】
吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部からなる第１剤と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部からなる第２剤とを、残土１ｍ3に対して合計で０．４〜４０ｋｇとなるよう混合することを特徴とする残土の固化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、残土処理用剤および残土の処理方法、特に、残土処理用固化剤および残土の固化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設工事により排出される発生土や汚泥等の建設残土、および下水処理場や浄水場で発生するスラッジ等の残土は、短時間で搬出するために、または再利用可能な強度および形状にするために、固化剤を用いて固化処理する場合が多い。
従来、このような残土の処理では、（１）生石灰および／またはセメント等の無機系固化剤を添加混合し、その水和作用および凝結作用を利用して固化処理を行う方法、（２）水溶性高分子等の凝集作用を利用して凝集固化させる方法、および（３）吸水性樹脂等の吸水作用を利用して残土を固化処理する方法などが採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記（１）の方法のうち、生石灰を用いる方法では、生石灰の水和作用のために残土を短時間で固化することが可能であるが、固化処理後に十分な強度を得るためには多量の生石灰を添加する必要がある。また、固化処理後の残土のｐＨが長期間にわたって高くなるので、透過水が環境に影響を与える可能性がある。さらに、生石灰を残土に添加する際に、作業環境の安全性或いは衛生性に悪影響を与えるおそれがある。
【０００４】
一方、前記（１）の方法のうち、セメントを用いる方法では、その高い水和作用のために生石灰を用いる場合に比べて十分に高い固化強度を実現することができるが、軟弱な残土が搬出可能或いは再利用可能な強度に達するまでには数日から数か月といった長時間の養生が必要になる。このため、残土発生現場からの搬出（搬送）を行うために、セメントの水和作用が十分に進行するまで敷地内に養生中の残土を保管しなければならず、そのための保管場所の確保が必要になる。また、固化後の状態がコンクリート塊のような塊状になるので、搬送しにくく、再利用を目的とする場合には当該塊を再粉砕しなければならない欠点がある。
【０００５】
また、前記（２）の方法または前記（３）の方法のように、水溶性高分子や吸水性樹脂等の高分子系の残土処理用固化剤を用いる方法は、前記（１）の方法のように無機系の固化剤を用いる場合に比べて、残土の固化処理に要する時間が比較的短く、短時間のうちに固化処理を完了することができ、しかも、固化処理土による環境汚染のおそれが少ないので、有益である。ところが、これらの方法のように水溶性高分子或いは吸水性樹脂を単独で残土の固化処理剤として利用する場合は、当該処理剤が残土中に均一に分散しにくく、ままこ状になって効率良く溶解しない。その結果、十分な強度に固化するまでには長時間を要することになる。したがって、短時間で十分な固化強度を得るためには、結果として多量の処理剤を用いる必要があり、効率的ではない。
【０００６】
さらに、前記（２）の方法のように、水溶性高分子を単独で残土処理用固化剤として用いる場合は、残土との混合処理中に糸曳き現象を起こしたり、残土固化処理に用いる混合機の軸、羽根またはバケットなどに水溶性高分子が付着して混合機が汚染されることが多く、作業効率が低下し易い。また、固化処理土を搬出または移動等のためにダンプトラック等へ積載したときに、固化処理土そのものの自重や輸送時の振動等により、固化処理土が含有している水が遊離水（泥水）として流出し易く、生活道路や一般道路の汚染を引き起こすおそれがある。
【０００７】
なお、前記（３）の方法のように、吸水性樹脂を単独で残土処理用固化剤として用いる場合は、一般に水溶性高分子単独を残土処理用固化剤として用いる場合に比べて泥水の流出量は少ないが、保水力を示す指標である離水率が高い吸水性樹脂を用いる場合には、水溶性高分子単独を残土処理用固化剤として用いる場合と同様に泥水の流出量が多くなる。
【０００８】
本発明の目的は、短時間で効率的に、しかも固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を固化処理することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の状況を鑑みて鋭意検討した結果、吸水性樹脂と、微細粒子の凝集性能を有するグアガムとの混合物に特定の無機物粉末を増量分散剤として配合して得られる残土処理用固化剤は、残土への分散性が大幅に向上し、また、吸水性樹脂の吸水作用とグアガムの凝集作用との相乗効果により残土中の水分を効率良く吸収するため少量の添加量でも短時間で良好な固化状態を実現でき、さらに、処理後の残土からは輸送時等に遊離水が流出されにくいことを見い出し本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る残土処理用固化剤は、吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してなるものである。
【００１１】
ここで、吸水性樹脂は、通常、４２メッシュ通過分を８０％以上含有する粉末で、かつその離水率が４０％以下のものを使用する。また、吸水性樹脂は、例えば、ポリアクリル酸塩の架橋物である。なお、吸水性樹脂とグアガムとの混合物は、通常、吸水性樹脂１００重量部に対してグアガムを１０〜１，０００重量部配合したものである。
【００１２】
本発明に係る残土の固化処理方法は、吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部とを混合してなる残土処理用固化剤を、残土１ｍ3に対して０．４〜４０ｋｇの割合で添加して混合することを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る他の残土の固化処理方法は、吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部からなる第１剤と、タルクおよび珪砂からなる群から選ばれた１種または２種の無機物粉末１０〜１，０００重量部からなる第２剤とを、残土１ｍ3に対して合計で０．４〜４０ｋｇとなるよう混合することを特徴としている。
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられる吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸塩の架橋物、ビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体の架橋物、無水マレイン酸グラフトポリビニルアルコールの架橋物、アクリル酸塩−メタクリル酸塩共重合体の架橋物、アクリル酸メチル−酢酸ビニル重合体のケン化物の架橋物、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体の架橋物、澱粉−アクリロニトリル共重合体の加水分解物の架橋物、澱粉−アクリル酸エチルグラフト共重合体のケン化物の架橋物、カルボキシメチルセルロースの架橋物、ポリエチレンオキサイドの架橋物、吸水性ポリウレタンなどが例示できる。このうち、吸水能力が比較的高いという点で、特にポリアクリル酸塩の架橋物が好ましく用いられる。なお、上述の吸水性樹脂は、それぞれ単独で用いられてもよいし、２種以上混合して用いられてもよい。
【００１５】
本発明で用いられる吸水性樹脂は、通常、粉末状のものである。特に、４２メッシュ通過分を８０％以上含有し、かつその離水率が４０％以下の吸水性能を示す粉末状のものが好ましい。４２メッシュ通過分が８０％未満の場合は、吸水性樹脂の平均粒子径が大きくなり、結果として吸水性樹脂粉末の比表面積が小さくなるので、吸水に要する時間が長くなり、短時間で残土を固化処理しにくくなる。さらに、吸水性樹脂の粒子径が極端に大きい場合は、無機物粉末との分離が起こりやすくなり、無機物粉末が分散剤としての効果を十分に発揮しにくくなる。このため、この場合には、残土の固化処理のために本発明の残土処理用固化処理剤が多量に必要となる。
【００１６】
一方、離水率が４０％を超える場合には、固化処理された残土そのものの自重により遊離水が発生しやすくなり、結果として固化処理土から泥水が流出する可能性がある。
【００１７】
上述の離水率は、次の操作により求められる値である。先ず、吸水性樹脂０．１ｇをティーバッグ用不織布の袋に入れ、この吸水性樹脂がイオン交換水について有する吸水能力の８０％に相当するイオン交換水を当該吸水性樹脂に吸収させる。これにより得られた吸水ゲルを重量既知のろ紙により上下から挟み付けて４，９００Ｐａの荷重を加え、１分間強制的に離水させた後に上下のろ紙の重量増加分を測定し、最初に吸水させたイオン交換水量に対する値を求める。すなわち、イオン交換水についての吸水能力がＷＯ（ｇ／ｇ）の吸水性樹脂０．１ｇに対して下記の式（１）により求められるＷＩ（ｇ）のイオン交換水を吸収させ、得られた吸水ゲルを上下の合計重量がＷＢ（ｇ）のろ紙により挟み付けて４，９００Ｐａの荷重を加えて１分間強制的に離水させた後にろ紙重量ＷＡ（ｇ）を測定した場合、離水率Ｒ（％）は下記の式（２）から求めることができる。
【００１８】
【数１】
0003830557.tif 000002
【００１９】
本発明の残土処理用固化剤では、上述の吸水性樹脂とグアガムとを混合して用いている。
【００２０】
吸水性樹脂とグアガムとの混合割合は、特に限定されるものではないが、吸水性樹脂１００重量部に対してグアガムを１０〜１，０００重量部に設定するのが好ましく、２０〜５００重量部に設定するのがより好ましい。グアガムの混合割合が１０重量部未満の場合は、微細粒子の凝集が十分ではない。一方、グアガムの混合割合が１，０００重量部を超えると、保水性が悪くなり、遊離水を流出し易くなる。
【００２１】
本発明で用いられる無機物粉末としては、固化速度の速さ、および固化後の状態が良好な点から、タルクおよび珪砂が挙げられる。これらの無機物粉末は、併用されてもよい。
【００２２】
本発明の残土処理用固化剤は、上述の吸水性樹脂とグアガムとの混合物と、上述の無機物粉末とを混合したものからなる。無機物粉末の混合量は、吸水性樹脂とグアガムとの混合物１００重量部に対して１０〜１，０００重量部に設定するのが好ましく、２０〜５００重量部に設定するのがより好ましい。無機物粉末の混合量が１０重量部未満の場合は、吸水性樹脂とグアガムとを分散させる効果が小さくなる。逆に、混合量が１，０００重量部を超える場合は、残土の固化状態が不十分になりやすく、残土の固化処理をするために本発明の残土処理用固化剤を大量に用いる必要があり、効率が悪い。
【００２３】
本発明の残土処理用固化剤は、上述の吸水性樹脂、グアガムおよび上述の無機物粉末の所定量を通常の方法により混合すると調製することができる。また、本発明の残土処理用固化剤には、必要に応じて粉立ち防止剤、流動性改良剤、帯電防止剤、固結防止剤等を添加してもよい。
【００２４】
次に、本発明に係る残土の固化処理方法について説明する。
本発明に係る処理方法は、例えば、建設工事現場から発生する建設発生土および建設汚泥、泥水加圧シールド工法や泥土圧シールド工法等のトンネル掘削工事で発生する含水掘削汚泥、基礎杭工法等による工事で発生する軟弱汚泥、および浚渫工事等から発生する軟弱土砂、下水処理場または浄水場から発生するスラッジ等の残土、および他の工法により発生する残土など、含水した状態の残土を広く対象とすることができる。
【００２５】
本発明の方法により上述の残土を固化処理する場合は、残土に上述の残土処理用固化剤を添加して混合する。残土処理用固化剤の添加量は、残土の組成、性状、含水量、或いは残土処理用固化剤に用いている吸水性樹脂およびグアガムの種類により一義的には定めにくいが、通常は残土１ｍ3に対して０．４〜４０ｋｇに設定するのが好ましく、１〜２０ｋｇに設定するのがより好ましい。添加量が０．４ｋｇ未満の場合は、十分な固化作用が得られにくい。逆に、添加量が４０ｋｇを超える場合は、添加量に比例した効果が得られず、効率的でない。
【００２６】
残土処理用固化剤は、例えばホッパーを介して残土に対して添加される。この際、残土処理用固化剤は、無機物粉末を含まない固化剤に比べて流動性が改善されているためブロッキングしにくく、ホッパーから滑らかに流れ出て残土に添加され得る。
残土と残土処理用固化剤との混合方法としては、通常、公知の撹拌機軸を備えた混練機を用いる方法が採用され得る。また、バックホウなどのアタッチメントを装備したショベル系掘削機を用いて残土槽（ピット）内で混合する方法も採用することができる。このような残土と残土処理用固化剤との混合時には、残土処理用固化剤に含まれる吸水性樹脂およびグアガムがままこ状になりにくく、速やかにかつ均一に残土中に分散して作用する。このため、従来のような糸曳き現象が起こりにくく、また、残土処理用固化剤が混練機に付着したり混練機を汚染したりしにくいので、効率的に残土の固化処理を行うことができる。
【００２７】
本発明に係る他の残土の固化処理方法について説明する。
この方法では、上述の残土処理用固化剤を構成する吸水性樹脂とグアガムとの混合物を第１剤として、また、無機物粉末を第２剤として別々に準備する。そして、残土の固化処理時において、残土に対して第１剤と第２剤とを同時にかつ別々に添加して残土と共に混合する。この方法により残土を固化処理する場合においても、第１剤と第２剤との合計の添加量を残土１ｍ3に対して０．４〜４０ｋｇになるよう設定するのが好ましく、１〜２０ｋｇになるよう設定するのがより好ましい。また、混合方法としては、上述の方法と同様の方法を採用することができる。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。実施例および比較例において使用した原料は下記の通りである。
◎吸水性樹脂
アクリル酸塩の架橋物：住友精化株式会社製のアクアキープＳＡ−６０Ｎ（粒子径＝４２メッシュ通過分が８０％以上、離水率＝２５％）
◎ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）
住友化学工業株式会社製のスミフロックＦＡ−５０
◎グアガム
小原化工株式会社製のＦＦＨ−２００
【００２９】
実施例１〜６
表１に示す割合で吸水性樹脂、グアガムおよび無機物粉末を混合し、残土処理用固化剤を調製した。この残土処理用固化剤を、含水比が３０％の砂質土（粘度分＝１２重量部、シルト分＝７重量部、砂分＝８１重量部）１リットルに対して表１に記載の量添加し、株式会社ダルトン社製の５リットルモルタルミキサを用いて５分間混合した。その後、残土の固化状態を目視により観察し、評価した。結果を表１に示す。
また、吸水性樹脂の離水率を測定するための方法において、吸水性樹脂を充填したティーバッグの替わりに固化処理土５０ｇをそのままろ紙に挟みつけてろ紙の増加重量分を測定し、この値を固化処理土からの遊離水量とした。結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0003830557.tif 000003
【００３１】
比較例１〜８
表２に示した配合割合で吸水性樹脂、ＰＡＭ若しくはグアガムおよび無機物粉末を混合した残土処理用固化剤を調製し、実施例１〜６と同様の方法により固化処理を行った。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0003830557.tif 000004
【００３３】
参考例
表３に示した配合割合で吸水性樹脂、グアガムおよび無機物粉末を混合した残土処理用固化剤を調製し、実施例１〜６と同様の方法により固化処理を行った。実施例１〜６の場合と同様の評価に加えて、残土へ固化剤を添加した後固化するまでの時間（固化時間）を測定した。結果を表３に示す。
比較例９
吸水性樹脂として４２メッシュ通過分が６０％の粉末を用いて表３に示す配合の残土処理用固化剤を調製し、参考例と同じ方法で固化処理および評価を行った。結果を表３に示す。
比較例１０
吸水性樹脂として離水率が５０％以上の粉末を用いて表３に示す配合の残土処理用固化剤を調製し、参考例と同じ方法で固化処理および評価を行った。結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
0003830557.tif 000005
【００３５】
表１、表２および表３の結果から、本発明の残土処理用固化剤によれば、少ない使用量で、しかも短時間で良好な残土の固化状態を実現できることがわかる。また、吸水性樹脂として、離水率が小さな粉末を用いることにより、固化処理土から遊離水の流出を防止できることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の残土処理用固化剤は、吸水性樹脂とグアガムとの混合物に対して無機物粉末を混合してなるため、少ない使用量で効率的にかつ短時間で、しかも固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を固化処理することができる。
また、本発明に係る残土の固化処理方法では、上述の残土処理用固化剤、或いはそのような残土処理用固化剤を残土との混合と同時に調製し得る上述の第１剤および第２剤を用いているために、短時間で効率的に、しかも固化処理後に遊離水の流出が少ない状態で残土を固化処理することができる。