ボーリング発生泥水の中性固化材による処理
基礎設計室○花田晋一郎永田和之

１．はじめに近年、土木・建設工事における環境対策は社会的要請が高まっており、発生土などの有効利用が求められている。また、発生土の中でも産業廃棄物として扱われる建設汚泥のリサイクルが推進されており、その適正な処理が求められている。
ボーリング関連工事および地質調査における課題の一つに泥水処理問題がある。従来の 泥 水 処 理 は 、 固 形 物 の 篩 い 分 け 、 泥 水 の 沈 殿 処 理 を 行 い 、「 流 用 土 と し て 可 能 な 土 」と 「 産 業 廃 棄 物 と し て 処 理 さ れ る 土 （ 建 設 汚 泥 ）」 に 分 け て い る 。 特 に ベ ン ト ナ イ ト 泥
水は沈殿分離が困難であり、産業廃棄物として処理場に投棄されることが多い。
これら泥水、泥土の処理に中性固化材を用いて、産業廃棄物の発生量を抑制させる方法について検討した。この中性固化材は、鋳物工場から産業廃棄物として処理されている微粉砂をリサイクルして開発されたもので、泥水、泥土のリサイクル及び有効利用を促進させるものである。
本報告では、次の室内試験及び現地試験結果を示し、中性固化材を利用した泥水、泥土処理の有効性を評価した。
○ 基礎実験･･･室 内 試 験 に よ り ベ ン ト ナ イ ト 泥 水 に 対 す る 中 性 固 化 材 の 有 効 性 を評価した。

○ 現 地 試 験 Ⅰ ･･･排 水 ボ ー リ ン グ 工 事 で 発 生 す る 泥 水 に 対 し て 、 中 性 固 化 材 で 凝 集分離・固化処理を行った。
○ 現 地 試 験 Ⅱ ･･･杭 打 ち 工 事 で 発 生 す る 泥 土 に 対 し て 、 中 性 固 化 材 で 固 化 処 理 を 行 った。

２．中性固化材の特性（１）組成鋳物工場で、原料砂のリサイクルを繰り返す過程で細粒の微粉砂が生成し、廃棄物として処理されている。この微粉砂に高分子物質を造粒材に、無機系物質（石膏ほか）を固化材として混合し中性固化材として商品化している。
品名：ＡＶハイキュア・・・旭有機材工業株式会社製（２）特徴
中 性 固 化 ： 固 化 処 理 物 の pH が 5.8～ 8.6 の 中 性 領 域 に 入 る
造粒固化：固化処理した改良土は高いコーン指数を短時間で発現し、土木用埋設土として多用途にリサイクルが可能
凝 集 固 化 ： 泥 土 の 微 粒 子 を 74 ミ ク ロ ン 以 上 に 凝 集 固 化 し 、 水 に 浸 透 し て も 再 汚 泥 化 せず、濁りも生じない。乾燥しても粉塵の発生がすくない。
消臭性：汚泥の悪臭を軽減することができる
安全性：有害物質が含まれなく、急性毒性がなく安全

（３）固化処理の過程
中性固化材による固化処理の過程を以下に示す。
① 原 泥 に 高 分 子 系 造 粒 材 （ S-1R、 K-1R） を 加 え 、 撹 拌 す る② 原泥の流動性がなくなり、撹拌すると泥土がボロボロと分離する③ 石 膏 系 固 化 材 （ S-2、 K-2） を 加 え 、 撹 拌 す る④ 粒状化した固化物が得られる

３．基礎実験（１）目的
ベ ン ト ナ イ ト 泥 水 （ 含 水 比 1,000%） を 作 製 し 、 中 性 固 化 材 を 添 加 し た 場 合 の 改 良 効
果 を 室 内 試 験 で 確 認 す る 。ま た 、現 場 の 状 況 を 考 慮 し て 泥 水 に 海 砂（ 均 質 細 砂 ）を 10wt%混合した。
中性固化材配合量
K-1R・ ・ ・ 造 粒 材
K-2・ ・ ・ 固 化 材

1wt%
1wt%

（２）方法
改 良 効 果 を 確 認 す る た め に 、 物 性 変 化 （ 目 視 確 認 ）、 pH、 透 水 係 数 、 コ ー ン 強 度 に ついて試験を行った。
（３）結果○ 物性変化（写真－１）
添 加 前 は 粘 性 の あ る 泥 水 状 態 だ っ た が 、固 化 材
添加後は撹拌して直ぐにパサパサの粒状物に変化して、水との分離性も向上した。
○ pH 測 定
添 加 前 の 泥 水 の pH は 約 10 と 若 干 ア ル カ リ 性に 傾 い て い た が 、 固 化 材 添 加 後 は 6～ 7 の 間 で 中写真－１ 添加後の状況性領域になった。
○ 透水試験

固 化 材 添 加 後 の 透 水 試 験 は ｋ ＝ 2.2×10 - 4 cm/sec と な り 、 粘 性 土 の 1,000 倍 以 上 の値となり、砂質土状を呈する結果となった。
○ コーン強度ベ ン ト ナ イ ト 泥 水 ＋ 海 砂 (10％ )固化材添加後

qc=300 kN/m 2 ・ ・ ・ 5kN/m 2 で 脱 水 後運搬可能で耕土利用可能な状態に改良
脱水した水は，無色，透明（４）考察
基礎実験結果から、粘性の強い高含水比で脱水が容易でない泥水に１％の固化材を添加することによって、放流可能な清水と沈殿分離できる砂質材に変化した。泥土は流用土として再利用が可能であり、発生土の処理に十分に適応できることが確認できた。

４．現地試験Ⅰ
排水ボーリング工事現場において循環水の余剰分から泥水が発生する。余剰分の泥水は沈殿池に流入させて沈殿処理を行うが、清水分離が困難でその大部分に固化処理が必要となる。セメントでの混合処理には多量のセメントが必要となり、容易な脱水と固化処理を必要とした。

（１）目的
ボーリング泥水に中性固化材を混合し、改良効果を確認する。
（２）方法① 沈殿池の泥水（写真－２）をフレコンバックに吸い出す② 高 分 子 凝 集 剤 （ 主 成 分 は ポ リ ア ク リ ル ア ミ ド ） で 凝 集 分 離 を 行 う （ 10～ 40L/m 3 ）③ 分離した上澄みを排水する（写真－３）④ 残留泥土に中性固化材（Ｓ－２・・・固化材）を混合し固化させる⑤ 固化処理土に加水、撹拌して再汚泥化の有無を確認する
（３）結果
原泥含水比

290％ （ pH=7.25）

凝集分離後の含水比

120％・・・ゼリー状

固化材混合後の強度〔固化材添加量とコーン指数の関係〕
Ｓ－２

10wt％

qc=

0ｋ N/m 2(pH=7.4)

20wt％

qc= 15ｋ N/m 2(pH=7.4)30wt％

qc=300ｋ N/m 2(pH=7.3)（第４種処理土）（４）考察
凝集分離剤として、Ｓ－１Ｒ・・・造粒材を混合したが、ネバネバになるばかりで分離できないことから、凝集分離効果の大きい高分子凝集材を利用した。固化材としては、産業廃棄物の鋳物砂の入った中性固化材が利用でき、再汚泥化も見られなかった。
なお、沈殿池下部の泥土は、安価なセメントで処理し、場内で盛土に利用した。

写真－２ 排水ボーリング現場の沈殿池

写真－３ 上澄みの排水状況

５．現地試験Ⅱ
杭打ち工事現場において泥水が発生する。泥水は循環水として再利用されているが、サイクルを重ねる毎に泥土が蓄積されるため、固化処理などの対応が必要とされた。

（１）目的
ボーリング泥水から堆積する泥土に中性固化材を混合し、改良効果を確認する。
（２）方法① 沈殿池に堆積した泥土をピットに吸い出す（写真－４）② Ｓ－１Ｒ（造粒材）を添加し、造粒化する③ 造 粒 化 し た 泥 土 に Ｓ － ２（ 固 化 材 ）を 添 加 し 、固化させる④ 混合はバックホウによって行う
（３）結果
原泥

写真－４ ピットに移した堆積泥土

含 水 比 ： 120％ （ pH=7.2）
比 重 ： ρ ＝ 1.34g/cm 3
微細砂・シルト質

中性固化材配合量
S-1R・ ・ ・ 1.5wt%
S-2・ ・ ・ 14wt%
撹拌時間
約 20 分 で 運 搬 可 能 な 状 態 に 達 し た（ 写 真 － ５ ）。
（４）考察

写真－５ 固化処理した泥土

中性固化材を用いることによって、短時間で粘性の泥土を運搬が可能な状態に固化処理することができた。固化処理後の泥土は野積みにしても自立しており、人が乗って歩いても全く問題ない状態であった。

６．おわりに本報告で使用した中性固化材による処理は、その名の通り中性範囲での泥水、泥土処理が可能であり、かつ短時間での作業が可能である。これによって周辺環境への配慮、施工性の向上が期待できる。同時に粒状化、透水性向上、中性域での処理の面から、土木用建築材に限らず、農業用耕作土など、多方面への再利用が期待できる。
中性固化材の種類及び配合量については、泥水、泥土の種類、含水比、細粒分の比率等によって変化するため、・ 土の種類に合わせた品種の選定
・ 条件別の配合量
・ 処理土の利用目的に合わせた材料・配合選定と強度等の項目について事前の配合試験を行う必要がある。