(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(Ａ)無機凝結性化合物及び(Ｂ)水溶性高分子化合物を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤。
【請求項２】
(Ａ)無機凝結性化合物及び(Ｃ)椰子屑（Ｃｏｉｒ  Ｐｉｔｈ）を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤。
【請求項３】
(Ａ)無機凝結性化合物、(Ｂ)水溶性高分子化合物及び(Ｃ)椰子屑（Ｃｏｉｒ  Ｐｉｔｈ）を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤。
【請求項４】
さらに、(Ｄ)成分として、無機水硬性物質及び膨潤性粘土鉱物の中から選ばれた少なくとも１種を、（Ａ）成分に対して重量比で１：５〜１０：１の配合割合で含有する請求項１、２又は３記載のアルカリ性泥土の改質剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ性泥土の改質剤に関し、さらに詳しくは、地盤改良工事、杭・基礎工事などで使用されるセメント系改良剤、石灰系改良剤、水ガラス系改良剤などのアルカリ系土壌改良剤を用いる工事などにおいて発生するアルカリ性の泥土類を、短時間で再利用又は廃棄が容易な形態に改質しうるアルカリ性泥土の改質剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤改良工事、杭・基礎工事などで使用されるセメント系改良剤、石灰系改良剤、水ガラス系改良剤などのアルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土類は、含水量が多く流動性に富むため、通常のダンプカーやトラックなどによる運搬作業を困難なものとしている。このため、従来はこれらアルカリ性含水泥土は、それに石灰あるいはセメント系の固化剤を混合して処理したり、脱水機を用いて固液分離を行って処理するなどの方法がとられている。しかしながら、石灰あるいはセメント系固化剤を用いて、含水率の高いアルカリ性泥土を処理する場合、処理後のアルカリ性泥土が流動性を失い、取り扱いが容易な強度に達するまでには通常数十時間を要するという問題がある。
一方、通常の土木工事排出泥土の改質剤として用いられている高分子系の改質剤を使用して、含水率の高いアルカリ性泥土を処理する場合、改質に必要な添加量が、非常に多くなったり、場合によっては、改質効果を示さないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術がもつ欠点を克服し、含水量の多いアルカリ性泥土に添加することにより、短時間でその流動性を失わせ、強度が大きく再利用の容易な処理土とすることができるアルカリ性泥土の改質剤を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の優れた機能を有するアルカリ性泥土の改質剤を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、無機凝結性化合物の有する凝結効果及び吸水効果などに着目し、この無機凝結性化合物に、増粘効果、吸水効果、凝集効果などをもつ水溶性高分子化合物及び／又は吸水効果、繊維構造による補強効果などをもつ椰子屑（Ｃｏｉｒ  Ｐｉｔｈ）を組み合わせたものが、その目的に適合しうることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は
（１）(Ａ)無機凝結性化合物及び(Ｂ)水溶性高分子化合物を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤、
（２）(Ａ)無機凝結性化合物及び(Ｃ)椰子屑（Ｃｏｉｒ  Ｐｉｔｈ）を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤、
（３）(Ａ)無機凝結性化合物、(Ｂ)水溶性高分子化合物及び(Ｃ)椰子屑（Ｃｏｉｒ  Ｐｉｔｈ）を含有し、アルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土に用いることを特徴とするアルカリ性泥土の改質剤、及び
（４）さらに、(Ｄ)成分として、無機水硬性物質及び膨潤性粘土鉱物の中から選ばれた少なくとも１種を、（Ａ）成分に対して重量比で１：５〜１０：１の配合割合で含有する上記第(１)、(２)又は(３)項記載のアルカリ性泥土の改質剤、
を提供するものである。
また、本発明の好ましい態様は、
（５）(Ａ)成分と(Ｂ)成分との配合割合が、重量比で１：１０ないし５０：１である上記第(１)、(３)又は(４)項記載のアルカリ性泥土の改質剤、及び
（６）(Ａ)成分と(Ｃ)成分との配合割合が、重量比で１：１０ないし２０：１である上記第(２)、(３)又は(４)項記載のアルカリ性泥土の改質剤、
である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のアルカリ性泥土の改質剤において、(Ａ)成分として用いられる無機凝結性化合物としては、アルカリ性泥土に混入させた場合、凝結効果及び吸水効果を発揮しうるものであればよく、特に制限されず、様々な化合物を使用することができる。この無機凝結性化合物の例としては、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸アンモニウムアルミニウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カルシウム、チオ硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウム、ホウ酸、モリブデン酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、水酸化ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、コロイダルシリカなどの無機化合物を挙げることができる。これらの凝結性無機化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。この(Ａ)成分の無機凝結性化合物は、その特性として凝結結果、及び吸水効果を有する。アルカリ性泥土に該無機凝結性化合物を添加することにより急速にアルカリ性泥土中のアルカリ成分が凝結され、かつアルカリ性泥土の中の水分が吸収されるので、強度の大きな取り扱いやすい固化した処理土が得られる。
本発明のアルカリ性泥土の改質剤において、(Ｂ)成分として用いられる水溶性高分子化合物としては特に制限はなく、従来公知の様々な化合物を使用することができる。この水溶性高分子化合物の例としては、デンプン、マンナン、アルギン酸ナトリウム、ローカストビーンガム、グアーガム、ペクチン、キサンタンガム、デキストラン、ゼラチン、ラムザンガム、ジェランガムなどの天然水溶性高分子化合物、ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カチオン化セルロース、α化デンプン、カルボキシルデンプン、ジアルデヒドデンプン、カチオン化デンプン、デキストリン、ブリティシュゴム、カチオン化グアーガム、アニオン化グアーガム、メチルグリコールキトサンなどの半合成水溶性高分子化合物、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリル酸又はそのナトリウム塩、ポリ（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルメチルエーテルなどの合成水溶性高分子化合物などを挙げることができる。これらの合成水溶性高分子化合物は、２種あるいは３種類以上のモノマーを共重合させた合成高分子化合物を使用することができる。これらの水溶性高分子化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０００６】
この(Ｂ)成分の水溶性高分子化合物は、増粘効果、吸水効果、凝集効果などを有し、(Ａ)成分の無機凝結性化合物、又は(Ａ)成分の無機凝結性化合物と後述する(Ｃ)成分の椰子屑（Coir Pith）との混合物に配合することにより、効果的にアルカリ性泥土を強度の大きな処理土に変換する。
本発明においては、前記(Ａ)成分の無機凝結性化合物と(Ｂ)成分の水溶性高分子化合物との配合割合は、効果の点から、重量比で１：１０ないし５０：１の範囲が好ましく、特に１：２ないし２０：１の範囲が好ましい。また、これらの水溶性高分子化合物以外の物質であっても、親水性であり、かつ増粘性、吸水性、凝集性などを有する物質であれば、本発明に効果的に用いることができる。
本発明のアルカリ性泥土の改質剤において、(Ｃ)成分として用いられる椰子屑（Coir Pith）は、ココヤシの実の中果皮より繊維を採取したあとに残される、通常淡褐色ないし暗褐色の短繊維状又は粉末状物質である。その性状などについては、「トロピック・ライン(Ｔｒｏｐｉｃ  Ｌｉｎｅ)」第６巻、第２号、第１〜４ページ（１９９３年）に報告されているが、多量のリグニン及びセルロースを含有し、吸水性を有する多孔性の物質である。
この(Ｃ)成分の椰子屑（Coir Pith）は、その特性として吸水効果を有し、また繊維構造によって補強効果を発揮する。アルカリ性泥土に椰子屑（Coir Pith）を添加することにより、急速にアルカリ性泥土中の水分が吸収され、処理土は繊維によって補強されるので、強度の大きな取り扱いやすい固化した処理土が得られる。
本発明においては、前記(Ａ)成分の無機凝結性化合物と(Ｃ)成分の椰子屑（Coir Pith）との配合割合は、効果の点から、重量比で１：１０ないし２０：１の範囲が好ましく、特に１：２ないし５：１の範囲が好ましい。
本発明のアルカリ性泥土の改質剤は、前記の(Ａ)成分と(Ｂ)成分、(Ａ)成分と(Ｃ)成分、又は(Ａ)成分と(Ｂ)成分と(Ｃ)成分を含有するものであるが、さらに必要に応じ、これらに、（Ｄ）成分として、無機水硬性物質、無機多孔性物質および膨潤性粘土鉱物の中から選ばれた少なくとも１種を含有させることができる。
【０００７】
前記無機水硬性物質としては、水硬性を示す無機物質であればよく、特に制限されず、様々な化合物を用いることができる。この無機水硬性物質の例としては、半水石膏、普通ポルトランドセメント、速硬性ポルトランドセメント、高炉セメント、その他の改良されたポルトランドセメント、アルミナセメント、カルシウムセメント、フライアッシュやポゾランを含有するセメント類、セメント系の土壌改良剤、生石灰、消石灰、石灰系の土壌改良剤などを挙げることができる。この無機水硬性物質は、泥粒子や有機物質との反応あるいは物理的な吸着による凝結効果、水和による脱水効果などによりアルカリ性泥土の水分を吸収するので、強度の大きな取り扱いやすい固化した処理土が得られる。
また、無機多孔性物質としては、例えば、ゼオライト、パーライト、バーミキュライト、珪藻土焼成物、粘土鉱物多孔質焼成物、ケイ酸カルシウム焼成物などを挙げることができる。この無機多孔性物質は、空孔による吸水効果、粒径による補強効果などによりアルカリ性泥土の固化に効果を発揮する。さらに、膨潤性粘土鉱物としては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、膨潤性雲母などを挙げることができる。この膨潤性粘土鉱物は、膨潤力による吸水効果、粘土質による増粘効果などによりアルカリ性泥土を固化し、適度の強度を与える。
この必要に応じて用いられる（Ｄ）成分の物質は１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記（Ａ）成分の無機凝結性化合物とこの（Ｄ）成分との配合割合は、効果の点から、重量比で１：５ないし２０：１の範囲が好ましく、特に１：３ないし１０：１の範囲が好適である。
本発明の改質剤は、地盤改良工事、杭・基礎工事などで使用されるセメント系改良剤、石灰系改良剤、水ガラス系改良剤などのアルカリ系の土壌改良剤を用いる工事において発生するアルカリ性泥土類の改質に使用することができる。本発明の改質剤によって処理することができるアルカリ性泥土の含水率の上限は特に問わず、例えば、含水率が９０重量％に達するような高含水率のアルカリ性泥土も処理することができる。アルカリ性泥土に対する改質剤の添加量は、アルカリ性泥土の性状（土質、含水率など）及び所望する処理土の性状などにより異なり、特に限定されないが、通常はアルカリ性泥土に対して、２０重量％以下で充分である。また、アルカリ性泥土１ｍ3当たり、０.５〜１５０kg程度、好ましくは１〜１００kgである。
本発明の改質剤の添加により、急速にアルカリ性泥土中のアルカリ成分が凝結性無機化合物の作用で凝結され、アルカリ性泥土の中の水分が吸収されるので、取り扱いの容易な強度を有する固化した処理土となり、処理土の再利用及び廃棄が容易となる。さらに改質剤に椰子屑（Coir Pith）を併用することにより、急速にアルカリ性泥土中の水分が吸収され、処理土は繊維によって補強されるので、さらに強度の大きな取り扱いやすい固化した処理土となり、処理土の再利用及び廃棄がより容易となる。
本発明の改質剤は、(Ａ)成分の無機凝結性化合物と(Ｂ)成分の水溶性高分子化合物及び／又は(Ｃ)成分の椰子屑（Coir Pith）と所望により用いられる（Ｄ）成分の物質を、予め混合してワンパック型改質剤として使用してもよいし、各成分をそれぞれ別々に添加して使用してもよく、あるいは、各成分のうちの何種かを予め混合し、残余の成分を別々に添加して使用してもよい。このように各成分を任意の順序で使用することができるが、これらの使用方法の中で、ワンパック型改質剤として、全成分を同時に添加する方法が、効果の点から有利である。
本発明の改質剤においては、(Ａ)成分、(Ｂ)成分、(Ｃ)成分及び必要に応じて用いられる(Ｄ)成分は、ミルなどを用いて粉砕し、粒径を１mm未満とすれば特に効果的であるが、未粉砕または１mm以上の粒径の各成分も使用することができる。本発明の改質剤は、各成分が乾燥状態であるとき最も高い効果が得られるが、スラリー状、その他の形状でも使用することができる。なお、本発明の改質剤をスラリー状とすれば、高粘性液体用ポンプで輸送することができる。
【０００８】
本発明のアルカリ性泥土の改質剤においては、無機凝結性化合物は、アルカリ成分に対する凝結効果及び土壌中の水分に対する吸水効果によって、高含水率のアルカリ性泥土を効果的に固化する。また、椰子屑（Coir Pith）は、吸水効果及び繊維構造による補強効果によって、無機凝結性化合物の効果を高め、高含水率のアルカリ性泥土を効果的に固化する。さらに、水溶性高分子化合物は、吸水効果、増粘効果、凝集効果などにより、無機凝結性化合物及び椰子屑（Coir Pith）の効果を高め、より強度のある改質土とし、水の遊離なども防止する。
一方、所望により用いられる無機水硬性物質は、凝結効果、水和による脱水効果などにより、無機凝結性化合物及び椰子屑（Coir Pith）の効果を高め、より強度のある改良土とし、雨水による処理土の軟弱化を抑制する。また無機多孔性物質は、空孔による吸水効果、粒径による補強効果などにより、低添加量でも効果的にアルカリ性泥土を固化する。次に膨潤性粘土鉱物は、膨潤力による吸水効果、粘土質による増粘効果などにより、低添加量でも効果的にアルカリ性泥土を固化する。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
ＳＭＷ工法（Ｓｏｉｌ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ｗａｌｌの略称：特許第１５７５２９４号掘削方法）による、地盤改良工事現場から採取したアルカリ性泥土（含水率５２.４重量％）２リットルに、炭酸ナトリウム１００ｇとCoir Pith１００ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、２.１kg／cm2であった。
実施例２
実施例１と同じ泥土２リットルに、炭酸ナトリウム５０ｇとCoir Pith３０ｇとグアーガム６ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、１.５kg／cm2であった。
実施例３
実施例１と同じ泥土２リットルに、炭酸ナトリウム５０ｇとCoir Pith３０ｇとグアーガム６ｇと生石灰３０ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、２.７kg／cm2であった。
比較例１
実施例１と同じ泥土２リットルに、ポルトランドセメント２００ｇを添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、流動性があり、コーン指数は測定できなかった。
比較例２
実施例１と同じ泥土２リットルに、炭酸ナトリウム２００ｇを添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、流動性があり、コーン指数は測定できなかった。
以上の結果、無機凝結性化合物とCoir Pithを添加した実施例１、無機凝結性化合物とCoir Pithと水溶性高分子化合物を添加した実施例２、無機凝結性化合物とCoir Pithと水溶性高分子化合物と無機水硬性物質を添加した実施例３では、処理土は所望のコーン指数を示し、トラックなどによる運搬に耐えうる強度に改質されている。これに対し、ポルトランドセメントのみを添加した比較例１、無機凝結性化合物のみを添加した比較例２では、アルカリ性泥土を短時間で改良処理することができなかった。
実施例４
疑似アルカリ性泥土（ポルトランドセメント１６.６重量％、粉末粘土３７.４重量％、含水率４５.７重量％、セメント分散剤０.３重量％）２リットルに、硫酸アンモニウムアルミニウム１００ｇとCoir Pith１００ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、２.５kg／cm2であった。
実施例５
実施例４と同じ泥土２リットルに、硫酸アンモニウムアルミニウム５０ｇとCoir Pith３０ｇと合成ポリマー［アクリル酸３３モル％とアクリルアミド６７モル％との共重合物、固有粘度１８dl／ｇ(２０℃、１Ｎ−ＮａＣｌ水溶液)］６ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、１.８kg／cm2であった。
実施例６
実施例４と同じ泥土２リットルに、硫酸アンモニウムアルミニウム５０ｇとCoir Pith３０ｇと合成ポリマー［前出］６ｇとケイ酸カルシウム焼成物３０ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、２.９kg／cm2であった。
実施例７
実施例４と同じ泥土２リットルに、硫酸アンモニウムアルミニウム５０ｇと合成ポリマー［前出］６ｇを同時に添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、１.２kg／cm2であった。
比較例３
実施例４と同じ泥土２リットルに、ポルトランドセメント２００ｇを添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、流動性があり、コーン指数は測定できなかった。
比較例４
実施例４と同じ泥土２リットルに、合成ポリマー［前出］１２ｇを添加し、２分間モルタルミキサーで撹拌した。１０分後に、コーンペネトロメータを用いて処理土のコーン指数を測定したところ、流動性があり、コーン指数は測定できなかった。
以上の結果、無機凝結性化合物とCoir Pithを併用した実施例４〜６、及び無機凝結性化合物と水溶性高分子化合物を併用した実施例７の処理土は、トラック搬出に十分なコーン指数を示した。これに対し、無機凝結性化合物を添加していない比較例３及び４の処理土は、流動性があり、トラック搬出は不可能であった。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のアルカリ性泥土の改質剤は、地盤改良工事、杭・基礎工事などで使用されるセメント系改良剤、石灰系改良剤、水ガラス系改良剤など、アルカリ系土壌改良剤を用いる工事などにおいて発生するアルカリ性の泥土類を、短時間に再利用又は廃棄が容易な形態の処理土とすることができる。