(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合ジオシンセティックであって、該複合ジオシンセティックは、互いに隣接して配置された第１の補強材料および第１の排水材料を含み、ここで、該第１の補強材料および第１の排水材料の少なくとも１つが、電気伝導性材料を含み、その結果、該第１の補強材料および第１の排水材料の少なくとも１つが、電気伝導性であり、それによって該複合ジオシンセティックが電極として作用するように適応されている、複合ジオシンセティック。
【請求項２】
第２の排水材料をさらに含み、ここで、前記第１の補強材料が、前記第１の排水材料と前記第２の排水材料との間に介在され、その結果、等量の該排水材料が該補強材料のいずれの側にも設けられる、請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項３】
前記第１の補強材料が、電気伝導性である、請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項４】
前記第１の排水材料が、面内ジオシンセティックである、前記請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項５】
前記第１の排水材料が、重合材料からなる、請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項６】
前記重合材料が、ポリプロピレン繊維を含有する、請求項５に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項７】
前記第１の排水材料が、両側にフィルターを有する網目状のコアスペースからなるジオシンセティックを含有する、請求項４に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項８】
前記第１の補強材料が、ジオグリッドである、請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項９】
前記電気伝導性材料が、縫い目によって保持された複合層を含み、ここで、該縫い目が、電気伝導性材料からなる、請求項１に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１０】
前記複合層が、少なくとも１つのポリプロピレン層を有する、請求項９に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１１】
前記複合層が、少なくとも１つの金属ポリプロピレン層を有する、請求項９に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１２】
前記複合層が、少なくとも１つのポリプロピレン層および少なくとも１つの金属ポリプロピレン層を有する、請求項９に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１３】
前記電気伝導性材料が、ステンレス鋼糸を含有する、請求項９に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１４】
前記複合層が、一方が他方の上に積層されているポリプロピレンを含む、請求項９に記載の複合ジオシンセティック。
【請求項１５】
電気伝導性ジオシンセティックであって、該電気伝導性ジオシンセティックは、少なくとも１つの電気伝導性フィラメントをさらに含む請求項１に記載のジオシンセティックを含み、該フィラメントが該ジオシンセティック中に織り込まれているか、または縫い込まれている、電気伝導性ジオシンセティック。
【請求項１６】
前記フィラメントが多重撚りである、請求項１５に記載のジオシンセティック。
【請求項１７】
前記フィラメントが、少なくとも１種の電気伝導フィラメントを含有する複合紡績糸である、請求項１６に記載のジオシンセティック。
【請求項１８】
電極として作用するように適応され、接地材料によって隔てられた、一対の請求項１に記載の複合ジオシンセティックを含み、該電極が反対の電荷を有するように適応されている、構造体。
【請求項１９】
電場の作用下において、電気浸透、電気移動および電気泳動からなる群から選択される機構を使用して、土壌の圧密化および補強を改善、および／または土壌から汚染物を除去もしくは電気収着する方法であって、該方法は、請求項１８に記載の構造体を提供する工程、および前記電極間に電場を印加する工程、を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ジオテキスタイルとしても知られ、そして時々称される、建築工業における利用のためのジオシンセティック（geosynthetic）に関する。
ジオシンセティックは典型的には、特定の適用のための基本的な機能により帰属され、そして実質的に５つの基本的な機能が存在するため、５つのタイプのジオシンセティックが存在する。これらは、濾過、分離、膜、排水および補強ジオシンセティックである。
濾過のために使用されるジオシンセティックは典型的には、土壌が排水管またはパイプに移動するのを防止しながら、その系を通じての水流を維持する。
分離のために使用されるジオシンセティックは、材料（例えば、道路の基礎材料）がその下の材料（例えば、柔らかい路盤）にしみ込むのを防止し、それによって道路の設計、厚さおよび保全を維持する。
ジオメンブラン（geomembrane）は廃棄物処理に使用され、そして廃棄物処理側からの漏出または廃棄物処理側への水の通過の障壁として作用する。
排水のために使用されるジオシンセティックは、水が低透水性の土壌から、または低透水性の土壌を通って排水するのを可能にする。例えば、それらのジオシンセティックは堤防の基礎で間隙水圧の散逸のために使用され得る。
補強のために使用されるジオシンセティックは、土壌混合物に引張強度を加え、それによってより十分な構造的材料を生産する。補強によって、非常に柔らかい基礎上に安定な堤防を建設することを可能にし、そして急勾配の坂および擁壁の建設を可能にする。
本発明は、主として１つの局面において、排水および補強ジオシンセティックに関し、そしてそれゆえこれらのタイプを、以下により詳細に記述するが、これらに限定されない。
補強ジオシンセティックは、ポリマーマトリクス内に配置された高強度繊維またはポリマー外被内に封入された高強度繊維から構成され得る。繊維は、材料に引張特性を提供し、他方マトリクスまたは外被は幾何学的形状を提供し、そして繊維を損傷から保護する。マトリクスは、非常に安定で、かつ耐久性のポリマーから製造され得、そして繊維は、引張強度および伸長度に関して要求される特性を提供するために製造中に処理され得る。あるいは、補強ジオシンセティックは、単一の材料から製造され得る；理想的には高密度ポリエチレンである。さらに、ジオシンセティックは、ジオシンセティックと隣接する土壌との間の結合特性を最適にする特異的な幾何学的形状に形成され得る。製造者は、補強ジオシンセティックの性質（例えば、引張強度、伸長度、構造、耐久性、温度公差および費用）を決定する。これらの特性の複雑な相互作用は、一般に、使用される補強材料のタイプを定義する傾向がある。しかし、概して、補強ジオシンセティックの引張剛性および引張強度は、非常に重要である。なぜなら、補強された土壌の変形は、剛性および強度により決定されるからである。基本的に、補強ジオシンセティックに対して４つの主な要求が存在する；
１．強度
２．剛性
３．結合
４．耐久性
補強ジオシンセティックは、土壌における平衡を達成するのに必要な力を支持するに十分な強度を有しなければならない。さらに、必要な力が、土壌における許容される変形に適合する引張歪みで結集され得るように、十分な剛性を有しなければならない。ジオシンセティックは、必要な力を伝達するために周囲の土壌と十分に結合しなければならない。この後者の特性は、幅広の補強材料の場合、ジオストリップ（geostrip）またはジオバー（geobar)の場合よりもあまり重要ではない。なぜなら、主として前者は後者よりも土壌と結合するより大きな表面積を有するからである。
最後に、ジオシンセティックは耐久性でなければならない。これは、時間および環境条件が考慮されなければならないことを意味する。相対的に短期間の適用（例えば、柔らかい土壌上の堤防を補強する）とより長期間の適用との間を区別しなければならない。長期間の適用では、クリープが荷重支持能（load carrying capacity）を評価する際に重要な考慮点となる。（一定に付加される荷重下での材料の伸長においてクリープが増加する）。実際上は、クリープの問題は、高強度耐久性ポリマー補強材が使用されれば顕著に現れないようである。さらに、材料の耐久性はまた、長期間の意味合いがある。金属の補強材は、長期間の設計計画において非金属の補強材よりも好ましくないであろう。なぜなら、非金属補強材料は分解しやすいが、腐食に対し耐性が高い傾向がある。すなわち、非金属補強材料は可溶性塩のような化合物の存在に影響を受けにくい。逆に、金属補強材は腐食、すなわち電気化学的反応を受けやすい。
補強は、簡単にいえば、補強材料が土壌に導入され、そして引張歪み方向に配列される場合、それらは、補強が存在しなければ発達するであろう歪みの一定の様式を補強材料が破壊するという理由で、補強は作用する。さらに、補強はまた、土壌全体に渡る連続的な破断面積の形成を阻害し、その結果、土壌の剛性および剪断強度の改善を示す。当然、補強ジオシンセティックは、土壌に接着するか、あるいは補強において土壌の変形が歪みを生じるように成形されていなければならないということになる。
一般に、補強と土壌との間の摩擦が高くなるにつれて補強がより有効になる。従って、粗いバーストリップ（bar strip）またはシート補強材は、滑らかな表面を有する補強材よりも顕著に良好である。
上記のことが意味するのは、土壌のタイプが、土壌の補強の有効性において重要な役割を担っているという事実である。充填材は補強された土壌構造の最も大きい成分を形成し、そして使用される土壌または充填材料の選択は、問題の構造の性質に依存する。充填材の費用が大きく増加すれば、計画の総費用が全体として増加する。典型的には、良好に分級された非粘着性充填材（例えば、砂）または良好な粘着性の摩擦性充填材が使用される。純粋に粘着性の土壌は、めったに使用されないが、潜在的に主要な経済的利益を提供する。非粘着性充填材の利点は、それらが安定で、自由に排水し、そして氷結しにくいことである。［国内標準は充填材の性質を定義する傾向にあり、英国では摩擦性の充填材は、63ミクロンのBSふるいを通過するものが10％未満の材料として定義される（1987）］。しかし、このような材料は高価であるばかりか、入手するのも困難であり得る。あまり高価でなくそしてより容易に入手できる充填材を使用し得るのであれば明らかな利点が得られる。例えば、世界のある地域においては、非粘着性充填材は産出されないので、これらの地域で容易に入手できる粘着性充填材を使用し得るならば、有利である。あいにく、多くの広範囲な国内規定が、良好な品質の非粘着性土壌が補強土壌構造を建築するために必要とされることを提示している。
代表的な粘着性土壌は、粘土土壌である。粘土土壌は、水を吸収し、そして粘土水の塊（mass）を形成する能力を有し、この粘土水の塊は、最適なコンシステンシーにおいて成形され得、そして成形のための力が除去された後も、その形状を保持し得る。（粘土土壌を取扱う際、技術者は一般に、排水を操作し、そして特に排水の速度を上げるように排水溝を短縮化することにより、土壌の透水特性に影響を与えることをめざす）。粘土は非透水性であるので、間隙水がそこから散逸することは困難であり、そして荷重が粘土基礎または充填材に付加される場合、間隙水圧の増加および有効剪断強度の減少へと至る。このため、ジオシンセティック排水材料の使用により、粘土土壌の剪断強度を改善し得る。この重要性は、以下明らかとなる。
排水はまた、補強土壌構造において重要な考慮点である。このような構造に水が浸み込むと、充填材の特性が変化し、そして補強成分における引張力が増加する。ジオシンセティックが排水のために使用され得ることは公知である。確かに、ジオシンセティックは、横断面流（濾過）および面内流（面内排水）に関する２つの重要な水力機能に作用し得る。濾過よりも面内排水の特性についての入手可能な情報が少ない。排水ジオシンセティックは、空隙（細孔）および粒子（フィラメントおよび繊維）を有する。代表的には、細孔サイズは、ジオシンセティクスが使用される土壌の粒子のサイズとの簡単な関係を有する。
明らかに、粘着性土壌または充填材と共に排水ジオシンセティックを使用することは、粘着性土壌または充填材の特性を変化させ、そのため粘着性土壌または充填材は補強材料との使用に対してより好ましくなる。確かに、土壌または充填材の摩擦特性は、土壌または充填材が良好に排水されるならば顕著に改善される。この場合、高価な、そして／または輸入される非粘着性土壌の必要をなくすることができ、そして補強土壌構造の用途が増大し得る。
それゆえ、本発明の目的は、排水および補強特性の両方を有するジオシンセティック材料を提供することであり、そしてそれゆえ、補強土壌構造における粘着性土壌のような非標準的な材料の使用を容易にする。
しかし、本発明者らが研究を開始したとき、本発明者らは驚くべきことに、補強材料の上または下に排水材料を備えたジオシンセティック材料の提供が所望の効果を有しなかったことを見出した。実際、本発明者らは、この複合材料を使用した場合、充填材の剪断強度（これは、充填材が排水材料または補強材料のどちらかと共に使用される場合に通常増加する）が、１つの機能のみ有するジオシンセティックとの使用と比べて顕著に減少したことを見出した。これは、全ての予想と反し、そして確かに、当該技術の状態を考慮すると、どの先行する予言とも反していた。
本出願が以下の仮定により限定されることを意図しないが、本発明者らは、補強材料と組み合わせて排水材料を使用する場合、補強材料が排水材料の影響により潤滑されたために（従って、補強材料が土壌／充填材と結合する能力が減少し、その結果土壌／充填材の剪断強度が減少したために）土壌／充填材剪断強度における予想される増加が達成されなかったと考える。
しかし、本発明者らのさらなる研究によって、驚くべきことに、粘着性充填材からなる補強土壌構造の剪断強度をどのようにして有利に増加させるかという問題の解決に至った。この解決法は、複合ジオシンセティックの提供を包含する。この複合ジオシンセティックは、排水特性および補強特性を共に備え、そして驚くべきことに他のジオシンセティックよりも機能的に優れている。すなわち、この複合ジオシンセティックの土壌／充填材剪断強度における増加は、複合体の各部分を独立して使用した場合の合計よりも大きい。従って、この複合ジオシンセティックは相乗的に機能するようである。
従って、本発明の第１の局面によれば、建築工業における使用のための複合ジオシンセティックが提供される。この複合ジオシンセティックは、排水材料内に埋め込まれた補強材料を含み、その結果ジオシンセティックの機能的有効性が各材料の有効性の合計よりも大きくなる。
排水材料内に補強材料を埋め込むことまたは封入することで、上記で仮定した潤滑の問題が克服されるようである。従って、本発明の材料は、排水特性および補強特性の両方を有している。この材料は補強土地構造において有利に使用され得る。実際、記載したように、本発明者らは、このような材料の使用によって、単一の補強材料または排水材料、あるいは単一の補強材料および排水材料のいずれかを用いて達成される剪断強度を越えて粘着性土壌／充填材の剪断強度が増加することを見出している。
さらに、本研究によって、また、本発明者らは電気伝導性ジオシンセティックの提供をする実験へと至った。本発明者らは、このようなジオシンセティックが有利であると考える。なぜなら、それはジオシンセティックと関連して上で述べた単一の機能を増大させ（例えば、排水特性を改良する）からであり、これは次いでまた、隣接する土壌の剪断強度の改良およびジオシンセティックと土壌との間のよりよい接着へと直接至るからである。
実際、本発明者らは、電気伝導性ジオシンセティックには多くの分野における用途があると考える。例えば、電気伝導性ジオシンセティックには、上述の用途に加えて、土壌からの汚染物の除去における用途もある。
本発明者らは適用の２つの特定の領域を予見し、これらは以下を包含する：
（ａ）電気浸透を取り入れた排水；および
（ｂ）電気浸透を取り入れた排水と補強との組み合わせ。
電気浸透現象は1805年以来公知であるが、いまだジオシンセティックに適用されていないことが注目される。
上記（ａ）に関する範囲では、排水と関連して使用される電気浸透は２つの効果を有する：
（ｉ）電気浸透は、載荷重に付加せずに土壌の圧密化を誘導するために使用され得、その結果、低支持力の土壌での載荷重の付加中の支持力衰弱に関する問題を除去する。その効果は垂直排水と同様であるが、圧密化を誘導するための載荷重を必要としない。
（ii）電気浸透は、その部位からの水排出の速度を増加することにより圧密化の見かけ速度を増大する。従って、固定および剪断強度の特定の大きさを達成するために必要な時間が減少され得る。
上記（ｂ）に関する範囲では、電気浸透は、アノードの近辺における負の間隙水圧を誘導し、それによって電極と土壌との間の結合を増加させる。結合における増加は即座であり、そして永久となり得る。結合における増加と共に剪断強度における増加は、粘着性土壌における補強として作用するジオシンセティックの有効性を増大することが予見される。
土壌からの汚染物の除去に関する範囲では、汚染された土壌を環境的に受容可能な条件へ経済的に回復することは、科学者および技術者集団が直面する重要な難問である。
比較的新しく、かつ潜在的に重要なインサイチュの技術が現れた。この技術では、地面に配置した電極対間に交流電場が印加される。土壌における液相中の汚染物は、電場の作用下で井戸（well）へ移動し、次いで汲み出される。
汚染物輸送が電場の作用下で起こる主な機構は、電気移動（electromigration）、電気浸透および電気泳動である。電気移動は溶液中の荷電イオンの輸送である。電気浸透において、イオンを含む液体は、毛細管細孔中のように、静止荷電表面に対して移動する。電気泳動はこのプロセスの鏡像であり、荷電粒子が静止液体に対して移動する。
有機物により汚染された土壌は、有機化合物が水に可溶であるか、または不溶であるかにより区別され得る。重炭化水素のような不溶有機物は、本質的にイオン化されておらず、そしてそれらに接触する土壌は荷電されない。電場による不溶有機物の除去は、水と化合物を可溶化する界面活性剤とによる液体の電気浸透的パージか、または化合物をウォーターフロントの先に押進めることのいずれかによる土壌からの有機物の移動に限定される。これらの手法はおそらく適用性が限定される。しかし、比較的水に可溶であり、そして弱くイオン化した状態の、遍在する地下水汚染物として分類され得る広範囲の有機物が存在する。これらの有機物は、芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびフェノール性化合物）および塩素化溶媒を包含する。可溶性有機化合物を含んで形成された水溶液は、土壌（例えば、粘土）と接触すると土壌ゼータ電位を生じることが期待され得、そのために印加される電場の作用下で電気浸透対流が起こる。
電極反応の、電極反応の除去、土壌における吸着、およびゼータ電位の低下の汚染物除去に対する効果の観測により、電極での非毒性のパージ溶液の導入の概念へと至る。これらの溶液（典型的にはアノードで使用される）は、汚染物除去のための促進剤として作用し、ここではパージ溶液は電気浸透的に土壌中へ移動する。このような試薬は、pHの制御またはゼータ電位の増大のための緩衝化合物、および脱着を増加させ、溶解性を増大させ、または汚染物を流し出す補助のための溶液を含み得る。さらに、有害な影響を有する電極反応の生成物（例えば、カソードでの水酸イオン）は、流し出すことにより、または化学的コンディショニングにより電極で直接除去され得る。
電場の印加は、有機物の除去に対するよりも可溶化された金属の除去に対して、より大きな可能性を有するようである。この方法は見込みがある。なぜなら、少なくとも土壌が負に荷電している場合、金属イオンは正に荷電され、そして電気浸透流はこれらのカチオンのカソードへの電気移動により強められる。多くの研究が電場による金属除去について報告されている。多くの無機汚染物のより高い反応性のため、そして重金属の場合には反応平衡が飽和液体のpHに影響を受けやすいため、これらの結果の幾つかはあいまいである。金属が電場により影響を受けるためには、金属は飽和液体中に溶液として存在しなければならない。アノードでの水素イオンの生成（これが低pH条件およびカソードに移動する酸フロントへと至る）は土壌からの金属の可溶化を補助することが示唆されている。
酸性条件の促進による望ましくない結果は、ゼータ電位（およびそれゆえ電気浸透流）が酸中の高濃度の水素イオンにより抑制され得ることである。しかし、金属は荷電したイオンとして存在するので、電気移動により除去され得る。
電気伝導性エレクトロシンセティック（electrosynthetic）の設計において、多数の因子が考慮され、これらの因子は以下を包含する：
（ｉ）排水および濾過に関して：
（ａ）水透水性。
（ｂ）細粒土壌粒子からなるほとんど非透水性の層の形成による土壌ジオテキスタイル界面での妨害の危険性。
（ｃ）比較的粗粒な土壌粒子のジオテキスタイルへの通過による排水の詰まりの危険性。排水中に多数の土壌粒子が集まり過ぎると、排水能が減少する。
（ｄ）電気浸透中に電極での気体発生の可能性がある。発生した気体は有効に散逸されなければならない。さもなければ土壌電極界面での接触抵抗を増加させ、そしてまたアノードでの負の間隙圧の発達を妨げる。
（ii）電極として作用するジオシンセティックに関して：
（ａ）電気伝導性。
（ｂ）電極表面（特にアノード）を通る電流密度は、アノード付近の土壌の乾燥を防止するために20パンペア／m2を越えるべきではない。アノード付近の土壌の乾燥は土壌抵抗を増加させる。
（ｃ）比較的不活性。それが酸化するならば、酸化物は電気伝導性でなければならない。
（ｄ）土壌と接触して接触抵抗を最小限にするようにする。電極と土壌との間の湿潤接触は、乾燥接触と比較して接触抵抗を小さくさせる。
（ｅ）電極と土壌との間のジオテキスタイルの層を有することが可能である。しかし、この場合ジオテキスタイルは、電流が流れるために水で飽和されなければならない。
電気伝導性ジオテキスタイルの２つの要求を組み合わせることにより、提案される仕様および有望な構成は以下である：
１．ジオテキスタイルは、不織ニードルパンチジオテキスタイルであり得る。このファブリックは土壌および水中に天然に見出される化学物質に対して耐性であり得る。
２．ジオテキスタイルは電気伝導性であり得る。
３．ジオテキスタイルは比較的不活性であり得る。それが酸化するならば、酸化物は電気伝導性であるべきである。
本試験において使用されるジオシンセティック材料の物理特性は、表６に示す特性を有する。この表に含まれる情報は、本発明の性質を限定するように解釈されることを意図せず、むしろこの表に含まれる情報は、例示のみのために提出される。良好な結果は、異なるジオシンセティック材料を用いても見出され得ることが予見される。
例えば；可能な電気伝導ジオシンセティックは以下の構成を有し得た：
（ｉ）ジオテキスタイルは、完全に伝導性材料からなる不織ニードルパンチジオテキスタイルであり得た。物理特性は、表６に明記した通りであり得た。
（ii）ジオテキスタイルは、不織ニードルパンチジオテキスタイルであり得た。物理特性は、表６に明記した通りであり得たが、伝導性材料を両側に有していた。
この構成の利点は以下を包含する：
（ａ）これは湿潤または乾燥土壌表面に直接配置され得る。電極は直接土壌と接触し、それゆえ接触抵抗は最小となる。
（ｂ）これはどちらの側でも配置され得る。なぜなら、電極がジオテキスタイルの両側にあるからである。
（iii）ジオテキスタイルは、不織ニードルパンチジオテキスタイルであり得た。物理特性は、表６に明記された通りであり得たが、ジオテキスタイルの片側のみに伝導性材料を用いた。
この場合、ジオテキスタイルは伝導性層を土壌（乾燥土壌）に接触して配置しなければならない。伝導性層が土壌から離れていると、ジオテキスタイルは電流が流れるために飽和されなければならない。
（iv）ジオテキスタイルは、不織ニードルパンチジオテキスタイルであり得た。物理特性は、表６に明記された通りであり得たが、ジオテキスタイルの中央に伝導性材料を用いた。
このジオテキスタイルは乾燥土壌に直接設置され得ない。電流が土壌へ流れるために飽和される必要がある。
あるいは、可能な電気伝導ジオシンセティックは単に選択された従来のジオシンセティックであり得、これはその中に織り込まれるか、またはそれに縫い込まれた電気伝導性フィラメントあるいは糸（これは単撚りまたは多重撚りであり得る）を有する。電気伝導性ジオシンセティックが織られている場合、電気伝導性糸またはフィラメントは、従来のジオシンセティック材料と撚り合わせられ得、または従来のジオシンセティック材料内に網の目に絡ませられ得、そして電気伝導性ジオシンセティックが縫い込まれた形状で提供される場合、ユーザーの必要性に応じて、所定数の糸を材料に通し得る。
従って、本発明のさらなる局面によれば、電気伝導特性を有するジオシンセティックが提供される。
本発明の好適な局面において、上記電気伝導性ジオシンセティックには電気伝導材料が取り込まれているか、あるいは電気伝導性材料が付加されている。
好ましくは、上記材料は上記ジオシンセティックに織り込まれるか、あるいは上記ジオシンセティックに縫い込まれている。
好ましくは、さらになお上記材料はフィラメントまたは糸の形態であり、そして単撚りまたは多重撚りであり得る。
より好ましくは、なお上記糸またはフィラメントは、複合紡績糸（composite yarn）を含み得、この紡績糸は少なくとも１種の電気伝導性成分を含む。
本発明のその上さらに好適な実施態様において、上記複合ジオシンセティックは上記材料を含み、この材料の少なくとも１種は電気伝導特性を有する。
好ましくは、補強材料は電気浸透特性を有する。
本発明の理想的な実施態様において、補強材料は、等量の排水材料が補強材料の両側に設けられるように排水材料の中央に設けられる。
好ましくは、排水材料は面内ジオシンセティックである。
好ましくは、排水ジオシンセティックは適切な重合材料からなり、この材料は不織ニードルパンチポリプロピレン繊維、あるいは両側にフィルターを有する網目状のコアスペース（meshed core space）からなる複合ジオテキスタイルを含むが、これらに限定されない。
好ましくは、補強ジオシンセティックはジオグリッド（geogrid）である。
本発明の別の実施態様において、本発明に従って粘着性土壌およびジオシンセティックを含む補強土壌構造が提供される。
本発明の好適な実施態様において、ジオシンセティックは、系における引張歪みに沿うように土壌に対して配置される。
これより本発明の実施態様を、以下の表および図面を参照して例示としてのみ記載する。ここで；
表１は、以下の実験で使用されるジオシンセティックの指数的性質の詳細を表す；
表２は、以下の実験で使用されるジオシンセティックの性質および形状に関する情報を表す；
表３は、カオリン（粘土）の指数的性質の詳細を表す；
表４は、圧密-非排水圧縮三軸試験の試験結果を表す；
表５は、圧密-排水圧縮三軸試験の試験結果を表す；
表６は、電気伝導性ジオシンセティックについての仕様を表す；
図１は、カオリンG1、G1CT、G2、およびG3の物理特性を示す情報を表す；
図２は、G4、G5、G6、G7、G1、およびG2の物理特性を示す情報を表す；
図３は、三軸試験装置を表す線図である；
図４aは、組み合わせられたジオテキスタイルを表す線図である；
図４bは、使用時における組み合わせられたジオテキスタイルを表す線図である；
図４cは、本発明によるジオテキスタイルを表す線図である；
図５は、本発明によるジオシンセティックの構造番号１を表す；
図６は、本発明によるジオシンセティックの構造番号２を表す；
図７は、本発明によるジオシンセティックの構造番号４を表す；
図８は、本発明によるジオシンセティックの構造番号５を表す；
図９は、本発明によるジオシンセティックの構造番号７を表す；
図10は、本発明によるジオシンセティックの構造番号８を表す；
図11は、本発明によるジオシンセティックの構造番号９を表す；
図12は、本発明によるジオシンセティックの構造番号10を表す；
図13は、本発明によるジオシンセティックの構造番号12を表す；そして
図14は、本発明によるジオシンセティックの構造番号14を表す。
図15は、非固定材料の試験SHC5DN（圧密排水試験-拘束圧400kPa）についての応力-ひずみ曲線を表す。
図16は、縫い合わされた（stitched）材料の試験SHC5DS（圧密排水試験-拘束圧400kPa）についての応力-ひずみ曲線を表す。
図17は、電解槽および化学電池の標準的な設計を表す。
複合ジオシンセティックの提供
以下の実験において、多くのジオシンセティックを使用した。これらはG1、G2、G3、G4、G5、G6、およびG7である。これらのジオシンセティックに関する情報は、表１、表２、図１、および図２に見出し得る。表１はジオシンセティックの指数的性質の詳細に関する。表２はジオシンセティックの性質と形状についての情報に関し、そして図１および図２はジオシンセティックの物理的構造に関する情報を提供する。
以下の実験において、粘土鉱物カオリンを使用した。カオリンの指数的性質の詳細は表３に見出し得る。
ジオシンセティックG2、G3、G4、G5、およびG7は補強ジオシンセティックであり、G1およびG6は排水ジオシンセティックである。
さらに、ジオシンセティックG1の作用は、完全な（intact）材料を切断することによってのみ（それにより固有の補強特性が破壊される）排水機能を提供することに限定され、そしてこの切断された材料はG1CTとして表および図に示される。同様に、物質G6は、外側の濾過膜の除去によってのみ（従ってジオシンセティックG7を提供する）補強特性を提供するように適合された。
当該分野の教示および本発明者ら独自の予想に従って、本発明者らはまた、一方が他方の上に配置されたG1およびG2を有する複合ジオシンセティックを提供した。これは、補強と排水の両方を提供し、従ってカオリンの剪断強度を増強すると考えられる。以下から明らかになるように、本発明者らの結果はその逆を示した。
三軸試験
図３に示される三軸試験装置を、補強されたカオリンの剪断強度を測定するために使用した。根本的な（principle）応力を実地条件をシュミレートするために変動させることができ、破壊平面は剪断箱のように予め決定されず、そして間隙圧が測定され得、それゆえ効果的な応力分析が行われ得るため、この試験が適切であると考えられた。圧密非排水三軸圧縮試験（CU試験）と圧密排水三軸試験（CD試験）の両方を行った。
CU-Tsetは、建設が間隙圧散逸速度より早くあり得る場合の部分状態を表し、そしてCD試験は、排水が行われた場合の建設後の部分状態を表すことは当業者には明らかである。
公知の特性の選択されたジオテキスタイルを、粘着性土壌カオリン２を入れた荷重チャンバー１の中に置いた。チャンバー１は、その最下端に圧力制御手段４を備えたハウジング３の中に装填され、それゆえチャンバー１にかかるハウジング３内の圧力を変動させ得る（こうして土壌構造中のサンプルの有効密度および深度を模擬する）。ハウジング３の最外端に、貫通穴６で往復運動する荷重支持手段５が設けられ、その結果、下方に降りた位置で荷重５はチャンバー１の最上部位と接触し、そしてロードキャップ７上に荷重支持圧力をかけ、その圧力は、順番に、チャンバー１内のカオリン２およびジオテキスタイルに伝達される。
所定の範囲の荷重を付加している間、カオリンの剪断強度特性を測定した。２種類の試験の結果は表４および表５に示される。
CU試験において、カオリンの粘着特性は、ジオシンセティックが存在しない場合、最小であった。粘着剪断強度パラメーターは9.1KN/m2である。排水ジオシンセティックG1またはG6の提供は、顕著に粘着力を増加させ、最高の結果である39.5KN/m2がG6を用いて得られた。さらに、補強ジオシンセティックG2、G3、G4、G5、またはG7のいずれを単独で用いたときにも、粘着力の顕著な増加がまた見出された。
補強特性を除去するように排水シンセティックG1を切断した場合、26KN/m2から16.5KN/m2への僅かな粘着力の減少があった。興味深いことに、G6からフィルターを除去してジオシンセティックG7を作成しても、粘着力は39.5KN/m2から36KN/m2へとほんの少し減少するに過ぎず、このことは排水材G6の補強特性は、G6で強化された土壌の剪断強度の増加において重要な部分を占め得ることを示唆する。
土壌の粘着特性の変化に加えて、異なるジオシンセティックを土壌に組み込んだ場合、その変化は大して劇的ではなかったが、土壌の摩擦特性（φ）もまた変化した（表４を参照のこと）。
しかし、すべての予想に反し、排水ジオシンセティック、特に粘着力を9.1KN/m2から26KN/m2へと増加させたG1（単独で使用した場合）と、粘着力を9.1KN/m2から25KN/m2へと増加させた補強ジオシンセティックG2（単独で使用した場合）との組み合わせは失望させる結果をもたらした。上記のいずれのジオシンセティックがなくても存在する粘着力は9.1KN/m2から16KN/m2へと増加したのみであった：従って、予想に反し、これらのジオシンセティックの組み合わせは相乗効果を有さなかった。１つのみのジオシンセティックの使用に伴う性能レベルも達成されなかった。むしろ、２つのジオシンセティックを組み合わせることは、１つだけのジオシンセティックが使用された場合に比較して有害な効果を有した。
この傾向は表５に示されるCD試験の結果においても反映された。
従って、すべての予想に反し、補強ジオシンセティックの上を覆う、または下を覆う排水ジオシンセティックの提供は、粘着性土の剪断強度特性において予期された正の効果を有さなかった。
ここで、図4a、4b、および4cを参照すると、表４および表５に見出される結果の説明が例示されている。図4aに示される排水ジオシンセティックG1と補強ジオシンセティック（すなわちジオグリッドG2）との組み合わせは、ジオシンセティックの表面の間の潤滑により低い摩擦を生じ得る。これは図4bに例示され、ここでは潤滑層は２つのジオシンセティックの層の間に示されている。図4cに本発明の新しいジオシンセティックが示される。これは比較的厚い排水ジオシンセティックの内側に配置された補強ジオシンセティックを含む。補強ジオシンセティックは排水ジオシンセティック内のほぼ中間に配置される。例えば、排水ジオシンセティックが４〜８mmの厚みを有する場合、補強ジオシンセティックは２〜４mmの深さに配置され、その結果、等しい厚みの排水ジオシンセティックが補強ジオシンセティックのいずれの側にも配置される。
驚くことに、図4cに示される構造は、図4aおよび図4bに例示されるG1-G2の組み合わせのいかなる欠点も有さないことを見出した。むしろ、図4cに示される構造は排水と補強の両方の特性を与え、それゆえ粘着性土の剪断強度を増加させる。
事実、本発明者らは図4cに示される構造が物質の剪断強度を増加させることを発見し、そしてこれは図15および図16に例示される。
図16は、図4cに示される構造が縫い合わされており、その結果使用準備がなされた状態（ready for use）で提供された場合を示す。この応力-ひずみ曲線が、表４または表５に示される剪断強度より高い剪断強度を表すデータを提供していることが（当業者に）認められる。
さらに、使用準備がなされた構造にするために図4cに示される構造を縫い合わせることの効果を測定するために、さらなる実験を行った。図15および図16を比較することにより、図4cに示される構造が縫い合わされ、そして使用準備がなされた場合、剪断強度の本質的な増加が該構造により提供されることが認められる。
それゆえ、本発明者らは驚くことに予想されなかった結果を確認した。そしてこれにより、本発明者らは効果的な補強特性および排水特性の両方を有する１つのジオシンセティックを開発し得た。これは、粘着性土が本発明のジオシンセティックと共に使用された場合、その剪断強度が増加され得ることを意味し、それゆえ、このような土壌が補強構造において使用され得ることを意味する。これは、多くの補強土地構造に対して意味深い。例えば、ここで、本発明のジオシンセティックおよび粘着性土を用いて急斜面の堤防が築かれ得、従って土地空間および利用可能なタイプの土が最大限に利用される。同様に、このような補強構造からなる急斜面の境界線を有する埋め立て部分が提供され得る。これは、埋め立てに利用可能な効果的な空間が増加し得ることを意味する。また、粘着性充填材の使用が望ましいかまたは必要な任意の補強土地構造において、本出願に記載されるジオシンセティックが使用され得ることも当業者には明らかである。
さらに、本発明者らはまた、本発明の新規なジオシンセティックは、その一部または全体が電気浸透特性を有する物質から作られた場合、電気浸透効果を利用することにより粘着性土の剪断強度の増加を促進および増大する増強された性能を示すことを見出した。特に、電気伝導性であるジオグリッドのような補強材の提供が望ましいことを見出した。補強材は、ジオグリッドまたはジオグリッドの構成成分を電気伝導性にすることにより電気伝導性を示し得る。
電気伝導性ジオシンセティックが予め選択された種（例えば、金属）を溶液から除去する能力を測定するために、確立されたジオシンセティック材料の使用に基づき多くのラボ試験を行った。
具体的に使用したジオシンセティックはスウェーデンの会社Engtex ABにより製造された819材料である。これは有機炭素誘導体である100%ポリプロピレン（polyproplene）からなり、優れた収着（sorption）能力を有し、そしてこれは以前から種々の物質に対する高い収着特性を示していた。
ラボ試験は電気化学の技術に基づき、ジオシンセティック材料を金属溶液を入れた電解槽内に化合物として置くことによった。試験の目的は収着性について試験することであった。一旦、ジオシンセティック材料による溶液からの金属の収着が確立されると、収着性を最適化する試みのためにさらなる試験を以下のことにより行った；
１．種々の実験パラメーターを改変すること；および
２．種々の異なる伝導性物質をジオシンセティック材料に組み込むこと
これらの代替物質は以下のものを含む：
・802ポリプロピレン金属材料（Engtex ABにより製造される）
・真鍮材料
・ステンレス鋼のメッシュ
・Visqueenプラスティックシート
・プラスティック導電性シート
・0.2mmのステンレス鋼の糸
この試験は、電解槽のカソード構造上および/またはカソード構造中へ金属を吸収および/または吸着することにより溶液から金属を除去するよう設計された。この試験に固有の推定は、吸収および吸着の両方の技術により金属が溶液から除去されることであった。用語「収着」は、ジオシンセティック構造によるこの金属の除去プロセスを記述するために用いられる。
以下の試験において、ジオシンセティックは電解槽のカソードとして設計された。しかし、カソードは、回路を完全にするために電気伝導性でなければならないため、この方法は電気伝導性物質に制限される。それゆえ、カソード成分が導電性になるように電気伝導性物質あるいは導電性基材上にレイアウトされた物質を用いることが提示された。
しかし、物質が吸着および/または吸収し得る効率は金属イオンの移動およびカソード物質成分への新鮮な溶液の流入に依存する。
電流密度、溶液撹拌、温度およびpHを包含するめっき条件の適切な選択により、炭素繊維中に均一に被膜化する金属収着が得られることが可能であると立証された。ほぼ完全に繊維間の空間を充填して事実上完全に密なる複合物を生成することがしばしば可能である。
以下の研究において、実験の手順は最も基礎的なものの試験から始まり、そしてさらに複雑な設計へと体系的に進行した。それぞれの試験は以下の工程を含む４つの重要な段階を包含する：
(a)電解槽での使用のための電解質溶液の調製。
(b)電解槽を用いるジオシンセティック構造による金属の収着。
(c)10%の硝酸を用いて819材料を浸出して収着された金属を除去する。
(d)原子吸光分析を用いて、浸出された物質を金属の存在および濃度について検査する。
コントロールサンプリングは、特定の金属がすでに819材料中に存在しないことを確認する予備検査として行った。結果は、通常0.5%のオーダー未満の微小量が金属溶液中での試験の前に材料中に存在していることを示した。この量は、不純物および/または試験システムの誤差を表すと考えられた。
構造番号１
第１の構造を、基本四角形（150mm×150mm）の819ポリプロピレン収着媒（sorbant）材料および電流の伝導を補助する金属ファイバーを含む同サイズ（150mm×150mm）の802ポリプロピレン材料から構成した。これらの２つの四角形の材料を、ジオシンセティック構造全体に伝導電流を伝導するステンレス鋼の糸で２列に縫い合わせた（図５）。
電流をわにぐちクリップを介してステンレス鋼ワイアに流した。鉛アノードを用いた。なぜなら、鉛はアルミニウムより電極電位（E°）が高く、そしてこれによりアルミニウムを還元し、そしてアルミニウムをカソード上に析出させるからである。
アルミニウム  Al3+＝-1.66E°
鉛            Pb2+＝-0.13E°
アルミニウム電解質溶液の調製
２リットルのフラスコおよび10mlのピペットを脱イオン水および少量のアルミニウム溶液でリンスした。0.5硝酸中の２mlのアルミニウムをピペットを用いてフラスコに入れた。（この硝酸アルミニウム標準溶液を初期のラボ製造の間に硝酸を用いて調製した。しかし、この酸の効果は無視しても良い。なぜなら、用いた少量（２ml）は、２リットルのフラスコ中で２千倍に希釈されて、最終的な溶液中では微量しか存在していないからである。）次いで、脱イオン水を目盛りまで加えて溶液を作製した。そしてフラスコを数回逆さにして、確実に適切な混合を行った。得られたアルミニウム溶液の濃度は、１μg/mlのレベルであった。これを平均的な湖または水性環境中に存在するアルミニウムの濃度のモデルとした。
電解槽中のジオシンセティック構造によるアルミニウムの収着
電解槽を組立てるための準備において、鉛アノードをアセトンで洗浄した。電解質容器を脱イオン水でリンスし、そして先に調製したアルミニウム電解質溶液で満たした。電解槽を図17で概略を示すように配し、そして電流をわにぐちクリップを介してアノードおよびカソードに接続した。電流を12ボルトに設定し、そして３-４時間電流を流した。
819材料を10％硝酸を用いて浸出し、収着したアルミニウムを除去する工程
３つの400mlビーカーを脱イオン水でリンスし、そしてラベルを付けた。819材料のサンプルをステンレス鋼の縫い目（stitching）を解くことによりカソード構造から取り外した。これによりステンレス鋼による妨害を最小限とするようにした。３つの819サンプルを８つの四角片に切断し、そしてラベルを付けたビーカー中に入れた。次いで、各々の重量を測定し、浸出前の819材料の重量を確定した。
10％酸を換気装置（fume cupboard）中で調製した。700mlの10％硝酸をそれぞれ500mlフラスコおよび200mlフラスコ中で調製した。各フラスコを初めに脱イオン水でリンスし、そして20mlおよび50mlの硝酸をそれぞれ200mlおよび500mlフラスコ中に入れた。目盛りまで脱イオン水を入れて溶液の残り部分を作製した。これにより、各フラスコ中を10％硝酸溶液とした。両方のフラスコを逆さにし、適切な混合が確実に起こるようにした。
次いでメスシリンダーを脱イオン水でリンスし、そして200mlの10％硝酸溶液を計量し、そして819材料を入れたラベルを付けた各ビーカー中に注いだ。これにより、819材料を溶液中に浸漬させた。
ビーカーを換気装置中で48時間浸出させた。
浸出した液体中のアルミニウムの存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
さらなる３つの400mlフラスコを脱イオン水でリンスし、そしてラベルを付けた。浸出した溶液を各フラスコ中に注ぎ、そして819材料をさらに脱イオン水で浸出した。これをまた新しいフラスコ中にそれぞれ注いだ。ホットプレートバイブレーターを用いて溶液中の水を残存量が100mlになるまで蒸発させた。
構造番号２
第２の構造を第１の構造にならって、新たな819材料および802金属材料の２つの四角形（150mm×150mm）で作製した。このサンプルをステンレス鋼の糸を用いて３列で縫い合わせ、カソード構造の伝導性を上げた。ステンレス鋼アノードを銅に対して使用して、溶液中の金属銅を還元し、そしてカソード上に金属銅を析出させた。
銅電解質材料の調製
アルミニウム電解質溶液を得るための調製方法を銅電解質溶液に対して繰り返した。2mlの硝酸銅標準溶液を用いた。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
アルミニウムの収着において使用した装置および手順を繰り返した。しかし、銅に関しては、電圧は25ボルトまで上げた。
10％硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
アルミニウム浸出に対する手順を銅に対して繰り返した。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
原子吸光分光装置を用いるアルミニウムの検査に対する手順を銅の評価について繰り返した。
この構造を、さらなる３つのサンプルで繰り返した。
構造番号３
第３の構造は、819材料および802金属材料の２つの四角形（150mm×150mm）から構成した。しかし、このサンプルをさらにステンレス鋼の糸を用いて５列で縫い合わせ、カソード構造の伝導性を上げた。
構造番号２における４段階をこの構造において繰り返した。
構造番号４
第４の構造を新たな四角形（150mm×150mm）の819ポリプロピレン材料および802金属ファイバー材料ならびに四角形（150mm×150mm）の真鍮材料から構成した。カソード成分全体の伝導性を上昇させることがこのさらなる真鍮材料の目的であった。３層をステンレス鋼の３列の縫い目で縫い合わせ、サンプル全体の電気伝導を確実にした（図７）。
銅電解質溶液の調製
先に用いた手順を繰り返した。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
電解槽装置を用い、電圧は、25ボルトのままとした。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した金属を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号５
第５の構造では、四角形（150mm×150mm）のポリプロピレン材料を２つのシート層の真鍮材料（同様の寸法（150mm×150mm））の間に狭持した。カソード成分の伝導性をさらに上昇させることが２つの真鍮層の目的であった。これらの３層をステンレス鋼の３列の縫い目を用いて縫い合わせた（図８）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
先の通りである。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した金属を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号６
第６の構造では、四角形の819ポリプロピレン材料（150mm×150mm）を２シートの真鍮材料（150mm×150mm）と共に縫い合わせて構成した。真鍮材料の一方のシートに+veリード線を、そして真鍮材料の他方のシートに-veリード線を取り付けることが提案された。材料を通過する電流の流れを増大させることをこの構造の目的とした。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
電解槽装置は、上記で説明した：しかし、アノード成分は省いた。真鍮材料シードに+veを、そして対向する真鍮材料シートに-veを取り付けることにより回路を接続した。先と同様に25ボルトの電圧を印加した。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した金属を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号７
第７の構造では、その最終的な使用目的についての実験に適合するように装置を変更した。湖床（lake bed）上にインサイチュに配置された場合、単一の層が、湖水から金属を収着し得るようにした。このことを達成するために、単一材料シート中にアノード成分およびカソード成分の両方を組み込むことを試みた。
819ポリプロピレン材料（150mm×150mm）の切片を切り取り、そしてステンレス鋼の３列の縫い目で真鍮切片（同様の寸法（150mm×150mm））に縫い合わせた。これは、カソード成分を構成する。
ステンレススチールメッシュ（150mm×150mm）の切片を切り取り、そして通常の非伝導性糸を用いてカソード成分に縫いつけた。アノード成分とカソード成分との間にこの非伝導性糸を使用したので材料全体は短絡しなくなる。ステンレス鋼メッシュが、材料中のアノード成分として作用することを意図した（図９）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
装置は、上記で説明した：しかし、今回は、わにぐちクリップを介してステンレス鋼メッシュに+veリード線を、そして前回と同様にカソード成分に-veリード線を取り付けることによって電流を接続した。カソード成分は前回と同様にステンレス鋼の３列の縫い目で縫い合わされていた。これにより、カソード成分とアノード成分とが前回と同様に接続され、アノードおよびカソードの両方の成分が、１つの材料として存在する。これは湖の回復美化手段（remedial clean-up measure）としての使用のためにより好適である。
電圧は、同様に25ボルトのままとした。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した金属を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号８
この構造では、819材料（150mm×150mm）のベースシートをステンレス鋼材料のシート（150mm×150mm）に取り付けた。両層を３列のステンレス鋼の縫い目により互いに取り付けた（図１０）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
先の通りである。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号９
この設計では、819ポリプロピレンおよびステンレス鋼（150mm×150mm）の２層構造に縫い合わされた802金属ファイバー材料層（150mm×150mm）を含むように構造８を改変した。この３層を３列のステンレス鋼の縫い目で縫い合わせた。802金属ファイバー材料層の追加には、カソード成分の伝導性をさらに上昇させる意図が含まれていた（図１１）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
先の通りである。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１０
第10の構造は、この装置が湖水床上の単一収着層としての使用に適合するように構成された構造７のさらなる改変を含んだ。このことを達成するために、アノードおよびカソードを１つの層として構造中に組み込んだ。
構造10では、さらに単一層構造中のアノード成分とカソード成分との間に非伝導性層を導入することにより、このアイデアを実行した。具体的には、このことは、他のステンレス鋼シートをアノードとして使用することを伴う。これに家屋用絶縁体（house insulation）に利用されるpvc製品である、非伝導性層visqueenを、非伝導性糸により取り付け、そしてvisqueenに隣接してカソード成分である802伝導性材料および819収着材料を、再び非伝導性糸によって取り付けた。最終的な多層構造は、非伝導性層により分離されたアノード成分およびカソード成分から構成された。この非伝導性層であるvisqueenは、回路の短絡を防止する（図１２）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
多層構造を前回と同様に電解質溶液に入れた。電流は、ステンレス鋼アノードに対する+veリード線を通じて装置に入り、そして802および819カソード成分に対する-veリード線を通じて装置から出る。電圧は、25ボルトのままにした。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１１
結果が不明確な（non-conclusive）性質だったので、第１１の構造を、構造５の繰り返しから構成した。構造７の構造および手順を正確に繰り返した。
構造番号１２
第12の構造では、819材料層（150mm×150mm）を２層の伝導性プラスチックシート（各150mm×150mm）の間に狭持した。これは、カソード成分を含み、そして再び３列のステンレス鋼の縫い目で縫い合わされた（図１３）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
前回と同様に電解質溶液中にアノード成分およびカソード成分の両方を別々に浸漬して、前回と同様に装置を組み立てた。印加電圧は、25ボルトのままとした。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１３
構造12、13および14では、電圧、時間およびカソードの厚みの実験条件を変化させることを意図した。
構造13は、電解槽に印加する電圧を変化させるという意図を含んでいた。電圧を10ボルトまで低くすることにした。３列のステンレス鋼の縫い目を有する819収着材料および802伝導材料のオリジナルの構造を利用した。なぜなら、これが高度の金属収着を達成したからである。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
前回と同様のサンプルパラメーター（電解質濃度、アノード成分、室温および実験の持続期間（duration））を用いて装置を組み立てた。電圧のみを、変化させた（つまり、以前用いた25ボルトに対して10ボルトという低い電圧で電流を流した）。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１４
この構造では、カソードの厚みを変化させることを意図した。そのために３層の819材料を802導電材料層に３列のステンレス鋼の縫い目で縫い合わせた（図１４）。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
実験を先の実験と同様に行った。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１５
最後に構造１５では、実験時間の長さを変化させた。この構造はまた、４段階全てにおいて構造２と同じであった。
銅電解質溶液の調製
先の通りである。
電解槽中のジオシンセティック構造による銅の収着
実験を通常の４時間に対して８時間にして行った。
10％の硝酸を用いて819材料を浸出し、収着した銅を除去する工程
先の通りである。
浸出した液体中の銅の存在およびその濃度を、原子吸光分光法を用いて検査する工程
先の通りである。
構造番号１６〜２０
次に、一般的な金属（common metal）から選択された亜鉛（Zn）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、カドミウム（Cd）およびクロム（Cr）をジオシンセティック構造による収着について試験した。これらの金属元素は、日常の環境で見られ、そしてしばしば湖水まで追跡（trace）され得る。これらの金属が選択されたのは、この理由からであった。
各カソード構造は、基本四角形の819材料（150mm×150mm）を同様の四角形（150mm×150mm）の802材料に３列のステンレス鋼の縫い目で縫い合わせて構成した。なぜなら、今まででこの構造が、最も高い収着値（highest subsequent sorbance value）を有すると証明されたからである。先に用いた鉛アノードを再利用した。なぜなら鉛は、亜鉛、ニッケル、コバルト、カドミウムおよびクロムより高い電極電位（E°）を有し、そのためにそれぞれの溶液から金属を還元するはずだからである。
各試験を前回と同じ条件下で行った。すなわち、25ボルトで電解槽中に３〜４時間電流を流した。
電解質の調製、サンプル試験、サンプル浸出およびAAS装置による検査という４段階を繰り返した。ここで、最初の電解質調製の段階のみが異なる（詳細は以下の通りである）：
亜鉛電解質溶液の調製
2mlの亜鉛標準溶液を用いて電解質溶液を作製したことを除いて、最初のアルミニウム電解質の調製の手順を繰り返した。このように得られた亜鉛電解質の濃度は、先の２つのアルミニウムおよび銅電解質と同一（1μg/ml）であった。従って、これを湖水中の亜鉛金属含量濃度のモデルとした。
ニッケル電解質溶液の調製
先のような手順を2mlのニッケル濃度を用いて行った。得られた濃度は、これも1μg/mlであった。
カドミウム電解質溶液の調製
前回と同様に2mlのカドミウム標準溶液を2mlの硝酸アルミニウムの代わりに最初に用いた。達成濃度は1μg/mlであった。
コバルト電解質溶液の調製
最初に2mlのコバルト標準溶液を用いてオリジナルの手順を繰り返した。得られた濃度は、前回と同様に1μg/mlであった。
クロム電解質溶液の調製
最終的な電解質溶液を初期濃度の2mlの硝酸クロム溶液を用いて調製した。1μg/mlの濃度が得られた。
結果
浸漬後のサンプルからの結果は、819ポリプロピレン材料が、どの特定の金属の場合でも、溶液から金属を収着しなかったことを示した。少量（通常、２％までのオーダー）得られた場合も取るに足らぬ結果として無視されるべきである。
電気分解を行った819ポリプロピレン材料のサンプルからの結果は、この材料が、電解槽中にカソード成分として配置された場合、金属を少量ながら収着することを明確に示した。収着量は、カソード構造の性質に応じて変化する。これにより、この試験の主要な目的が達成されたと結論した。つまり、819ポリプロピレン材料を電解槽中のカソード成分として配置することで819ポリプロピレン材料が溶液から金属を収着するのはどのような原理によるのかを識別（isolate）した。
種々の異なる構造の試験（全て同一の実験条件下で行われた）からの結果は、電気分解を行った構造３（５列のステンレス鋼の糸で縫い合わされた819材料層と802材料層とから構成される）が、溶液から最も多くの金属を収着することを示した。16.70％の値を得た。
構造５および構造１１からの結果は、不正確なので無視した。これらの不正確性は、金属の収着に対する真鍮材料の負の効果を引気合いに出すことによってのみ説明され得る。このことは、構造４の結果と構造２の結果とを比較することによってさらに強められる。構造２の電気分解されたサンプルについての収差値は、極めて良好（12.53％の値が得られた）である。しかし、構造４（真鍮材料層の付加したことを別にすれば、構造２と全く同じである）についての値は、より少量の収着（3.35％）を示している。このことは、真鍮層が、構造の伝導性を減少させ得、これにより収着される金属の量を減少させ得ることを示している。
構造６および７は成功しなかった。アノード成分を省き、そして-veおよび+veの両方のリード線をカソード構造に取り付けるというアイデア（電流の流れを上昇させるという意図で）は全回路を短絡させたに過ぎず、そのため構造の回路中の電流が流れなくなって逆の効果に達した。電流が流れなければ、金属は、その溶液から敢えて析出しようとはせず、従って収着はわずかしか起こり得ない。
構造８（導電性を高め、そしてこれにより収着を増強するために819材料およびステンレス鋼メッシュから構成した）は、実際、溶液からいくらか金属を収着した；しかし結果は、他の構造より収着が少ない（4.93％）ことを示し、このことはステンレス鋼メッシュが、以前に用いた802材料ほど良好な導体ではないことを示している。構造９（802材料層を構造８に付加した）では、収着の値が6.99%まで上昇した。このことは、ステンレス鋼導体が、802材料より効果的でないという事実を実証した。
構造１０は、天然水条件下での収着のために材料配置を改変することを意図しており、アノードおよびカソードを１つの成分中に組み込み、非導電性層により分離して、回路の短絡を防止した（構造６および７と同様）。結果は、小さい収着値（3.36％）が達成されたことを示す。しかし、この構造は、819ポリプロピレン材料が焦げて黒色灰残渣を金属水溶液中に放出しているように見えたので、成功ではなかった。加えて、明確な黄色の色合いが真鍮材料から発せられていた。金属水溶液は、収着試験前よりも浄化したように思われ、そしてこの構造は、溶液の品質を高めなかったようであった。
構造１１は、819材料層の両側を狭持した導電性プラスチックを用いることによりカソード構造の別の例を提供した。この構造は、他の構造と比較して、収着値が小さかった（2.95％）。このことは、プラスチックが、その導電性に関わらず、電流循環に劣るので予期された通りであった。
試験設計の第二段階は、標準的な実験条件を変化させて819材料により金属の最大の収着に達することを伴った。３つのパラメータ（電圧、カソードの厚みおよび時間）を変化させて、構造３の電気分解したサンプルの収着値と比較した。
構造１３は、標準値の25ボルトから12ボルトの値まで印加電圧を減少させることを伴った。金属の収着値パーセントは、8.85％であり、オリジナルの値の16.70％の約半分であった。以上より、この特定の構造について、電圧を減少させることにより、金属の収着のパーセントが減少するという結論が得られ得る。
構造１４は、構造中に３層の819材料を組み込むことによりカソードの厚みを変化させるという試みを伴った。全収着のパーセント値17.25％が達成された。しかし各層を別々に試験すると、819材料の露出した外層が、金属を最も多く（11％）収着したことを示した。これは、露出した表面領域の量が収着において重要なパラメーターであることを示す。さらにこのことは、金属の多くは材料中に収着されるよりむしろ819材料の表面上に単に析出し得ること（電着として知られる）をまた意味し得る。中心層および内層は、それぞれ3.7％および2.55％の収着値を示し、これは、収着される金属の量が内側ほど少なくなっていくことを示す。このことは金属の電着が、819材料中への実際の収着より大きいという理論をさらに増強する。
最後に構造１５において、実験時間を４時間まで延ばすことにより変化させ、819材料によって除去される金属のパーセントに対する効果を観測した。通常時間が長くなるほど、収着については収着がより少ししか起こらなくなる。収着金属パーセント値９％が達成された。このことは、16.7％の値が達成された同一の構造３と比較される。この現象は、おそらく金属収着のある最大値が得られた後に金属の脱着が起こることを示唆することによりのみ説明され得る。脱着は、溶液から既に収着された物質が、溶液に再び戻る場合である。しかし、必ずしもこの場合だけではない：人間による誤差または実験誤差が、この異常値の結果であり得る。従って、さらなる試験および調査が必要とされる。
最後に、実験設計の第３段階は、電解槽中の819材料の収着に対して他の金属を試験することを伴った。それらの金属は、亜鉛、ニッケル、コバルト、カドミウムおよびクロムを包含した。14.35％、5.76％、14.36％、8.44％および1.38％の金属収着値パーセントをそれぞれ得た。その結果以下の収着値の順序が得られた：
Cr＞Zn＞Co＞Cd＞Ni
得られたニッケル収着のパーセントがおそらく明らかな実験誤差のため不正確であることに留意すべきである。加えて、５つの金属は、明らかな黒色残渣を金属溶液中に放出したので、これらの金属を用いるこの金属回収（remediation）手順には疑問がある。さらなる研究が必要とされる。
上記の試験は、ジオシンセティクが、電解槽中のカソード成分として組み込まれた場合、このジオシンセティック材料を用いて水溶液から金属を収着し得ることを示す。ジオシンセティック材料は、単に金属溶液中に浸漬された場合には金属を収着しない。従って、この実験技術の最も重要なパラメーターの１つは電流の作用である。
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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