Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
次に、図-4.18 にまさ土（#1～6）、図-4.19 に博多粘土（#19～24）、そして図-4.20 に黒ボクの半水石膏改良物（#25～30）の結果を示す。

図-4.18 まさ土

図-4.19 博多粘土

図-4.20 黒ボク

いずれの試料についても測定開始後10～20日の間に硫化水素の発生が確認された。しかし、その後は発生した硫化水素ガスの濃度が維持される事なく消失する傾向が見られた。これらの試料については実験開始14～35日の間に硫化水素の発生が確認され、さらにその後、発生した硫化水素ガスの濃度が維持される傾向が見られた。以上の実験の結果から、本試験方法を用いて土壌の半水石膏改良土から硫化水素ガスが発生する場合、実験開始から一月以内にガスが発生していることから、一月間硫化水素ガスの発生を調べることでガス発生の有無を判定可能と考えた。また、土壌の半水石膏改良物からの硫化水素発生は、その特徴から次の3つに分類されることが明らかとなった。

a) 脱水ケーキ、シラス、赤土の半水石膏改良物の様に、硫化水素の発生が確認されないもの。

b) まさ土、博多粘土の半水石膏改良物の様に、一度硫化水素が発生するがその後消失するもの。

c) 黒ボクの半水石膏改良物の様に、一度硫化水素が発生しその後も硫化水素の濃度が維持されるもの。

これらの硫化水素の発生パターンは、a) 発生した硫化水素が直ちに硫化物として固定されたり、アルカリ性の水溶液に吸収されてガスとして発生しない場合、b) 硫化水素の発生が硫化水素の固定や吸収に追いつかず一時的にガスとして発生する場合、c) 発生した硫化水素に対し硫化水素の固定や吸収の能力が低い場合などの原因が考えられる。これには土壌の重金属（鉄）含有量、粒度分布（粒子径や比表面積）、pH、水分含量などが影響していると考えられるため、さらに詳細な関連性を調べる必要がある。一方、硫化水素ガスが発生しなくても硫化水素が硫化物や水に吸収されていることがあるため、硫化水素ガス発生試験終了後に試料に塩酸等の強酸を添加して、弱酸の硫化水素を遊離させ硫化水素ガス発生の有無を確認する必要がある。また、硫化水素ガスの発生が一時的、あるいは継続的に観察された土壌試料（まさ土、博多粘土、黒ボク）については鉄材の添加やpH調整等で発生抑制される可能性があり、安全利用の面からも今後の課題としたい。

以上の結果を受けて、硫化水素ガスの発生を促進させる試験の方法の確立、セメント等の補助固化材を添加した場合での硫化水素ガスの確認を行った。次節に検討結果を示す。
## 4 –6–2 固化材添加量の違いが硫化水素発生特性に及ぼす影響

本節では、硫化水素ガス発生試験及びよう素滴定試験についての実験手順を示す。

## (1) 硫化水素ガス発生試験

実験試料は、4-3 で使用した一軸圧縮試験終了後の供試体を 2mm ふるいに通過させたものを用いた。この試料を選定した理由は、pH が中性域に推移し硫化水素ガスが発生しやすい最も危険な状態を想定したためである。準備段階として、KH₂PO₄, MgCl₂, NH₄Cl の無機栄養成分をそれぞれ 0.5g/L, 0.8g/L, 1.0g/L 量り純水と混合する（ミネラル水）。その後、pH を 7 に調整しミネラル水を 200ml 量ったものと、試料 50g をデュアル瓶に入れ混合する。従来の試験方法では、無機栄養成分は投入せず純水を用いていたが、今回の試験では、より微生物の活性を高め硫化水素ガスの発生を促進させるため上記の方法で検討した。写真-4.19 に試料を混合するまでの流れを示す。

a）試料を50g量る

b）ミネラル水を作製

c) pH を 7 に設定

写真-4.19 試料を混合する流れ

d) 混合
次に種菌として硫酸還元菌を1mL添加する。その後、内部のガスを高純度窒素で置換（2L/分で1分）し、シリコン栓で密栓したものを、35℃の恒温槽に静置する。最後に、ガスクロマトグラフィーG6800により硫化水素ガスを測定する。写真-4.20に測定までの流れを示す。

a）硫酸還元菌を添加する

b）窒素で置換する

c) 恒温槽に静置

写真-4.20 測定までの流れ

d）ガスクロマトグラフ

## (2) よう素滴定試験

一般的に、硫化水素ガスが発生して直ぐに、土中の酸化鉄と反応して硫化物となり硫化水素ガスが発生しにくくなるとされている。そこで、よう素滴定試験を行い、硫化物を確認した。実験試料はⅠと同様のものを使用している。試験手順を以下に示す。

①2 個の吸収フラスコ 300ml に酢酸亜鉛溶液（200g/l） 5ml を水で 100ml に薄めたものを半量ずつ入れる。

②試料に硫酸10mlを加えて酸性とし、不活性ガスを送気して発生した硫化水素ガスを酢酸亜鉛溶液に固定する。

③吸收液に固定した硫化物と反応するのに十分な過剰の $ 0.025 \, mol/l $ よう素溶液を加え、さらに塩酸 $ 5 \, ml $ を加えてよく振り混ぜる。

④この溶液を一つの吸収フラスコに集め、でんぷん溶液を指示薬として0.025mol/lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する。⑤最初に加えた0.025mol/lよう素溶液のml数(a)と測定に要した0.025mol/lチオ硫酸ナトリウム溶液のml数(b)とから、4.1式によって、試料中の硫化物の濃度(mgS/l)を算出する。

写真-4.21 に試験中の様子を示す。

$$ 硫化物 (mgS/L)=(aF_{1}-bF_{2})\times\frac{1000}{ 試料 ml}0.400\times1.005 $$

$$ F_{1}:0.025mol/L よう素溶液のファクター $$

$$ F_{2}:0.025mol/L チオ硫酸ナトリウム溶液のファクター $$
写真-4.21 よう素滴定試験

## (3) 実験条件

表-4.17 に実験条件を示す。（再裾）所定のサイクル数を終えた供試体についてそれぞれ試験を行った。

表-4.17 配合条件（硫化水素発生試験）

土質材料	含水比w(%)	再生半水石膏B(kg/m³)	高炉セメントB種Bc(kg/m³)	養生日数t c(days)
博多粘土	100	100	50	7
200

## (4) 実験結果

表-4.18 硫化水素発生試験結果を、図-4.21 にサイクル数と硫化物の関係を示す。

表-4.18 硫化水素発生試験結果

土質材料	含水比
w(%)	高炉セメントB種
Bc(kg/m³)	再生半水石膏添加量
B(kg/m³)	サイクル数
C(time)	硫化水素ガス
(ppm)
博多粘土	100	50	100	1	0
3	0
5	0
7	0.2
9	0.2
12	0.1
15	0
200	1	0
3	0
5	0
7	0.1
9	0.3
12	0.1
15	0.1

図-4.21 サイクル数と硫化物の関係
表4.25に示すように硫化水素ガスはほとんど発生していないことがわかる。これは、博多粘土の場合、微粒子なので比表面積が大きく土中の酸化物と硫化水素が反応して硫化物として固定されたためであると考えられる。これを踏まえ、図4.21に示す硫化物の測定結果を見ると、一般的に硫化水素ガスが発生して硫化物として固定された場合、初期値の数倍以上の差が出るため、この結果からは、硫化物は発生していないことが言える。サイクル数が増えるほど値が小さくなっているが、これは元々の博多粘土中に硫化物が含まれており、繰返し試験の際に硫化物を含む微粒子が脱落したためであると考えられる。硫化物が発生していない原因として、改良土のpHが弱アルカリ性を呈していたためであると考えられる。そのため硫酸塩還元菌の動きが鈍くなり、硫化水素ガスの発生量が少なくなったため、有意差として硫化物量が得られなかったと示唆される。

## 4 –7 環境安全性の評価

## (1) ふっ素溶出挙動の把握

地盤改良材として再生半水石膏を実地盤に適用した際のふつ素溶出举動を把握するために、乾湿線返し試験で得られた浸漬水を用いて検討した。その結果、供試体表面から微量のふつ素が溶出し続けることが明らかとなった。しかし、溶出濃度は0.2mg/l程度と低濃度であり、土壤環境基準値を満足している。また、実地盤では周辺地盤へふつ素が吸着されることが予想されるため、環境への影響は低いと考えられる。以上より、実施工では、適用する環境を考慮しなければならないことが示唆される。

(2) 固化材（再生半水石膏）及び補助固化材（高炉セメント B 種）添加量が再生半水石膏地盤改良土からのふつ素溶出特性に及ぼす影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土のふつ素の溶出を抑制するため、高炉セメントB種を添加し、抑制効果を確認した。その結果、ふつ素溶出濃度はセメント添加量が増加するにつれて低下することが明らかとなった。加えて、ふつ素溶出抑制効果に必要な最低セメント添加量が存在するため、溶出を抑制する補助固化材の最低添加量の把握が必要であることも明らかとなった。

## (3) 補助固化材の種類の違い（高炉セメント B 種、生石灰）がふつ素溶出特性に及ぼす影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土からのふつ素の溶出を抑制する補助固化材が、種類の違いによって不溶化効果が異なるのか検討した。その結果、pHは、高炉セメントB種を添加した条件の場合、生石灰と比べて低い値を示すこと、ふつ素溶出濃度は、再生半水石膏添加量200kg/m³の条件においても、補助固化材として高炉セメントB種あるいは生石灰を50kg/m³添加することにより、土壌環境基準値を満足することが明らかとなった。以上のことから、環境安全性の面では、生石灰及び高炉セメントB種どちらにおいても、ふつ素溶出を抑制する補助固化材として期待できることが示された。

## (4) 養生日数の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土からのふつ素の溶出を抑制する補助固化材が、長期養生後もふつ素抑制効果が現れるのか確認した。その結果、再生半水石膏による改良土のpHは、補助固化材を添加することにより長期養生後も強アルカリ性を示すことが明らかとなった。また、ふつ素溶出濃度は、値にばらつきがあるものの、養生日数が経過するにつれて溶出濃度が低下、もしくは一定の数値で上下することが明らかとなった。よって、再生半水石膏を用いた改良土は、補助固化材を添加することにより、長期養生後も環境に優しい材料となることが示唆される。

## (5) 再生半水石膏の種類の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、再生半水石膏の種類の違いによりふつ素の溶出特性に影響を及ぼすのか検討した。その結果、発生場所の異なる廃石膏によってふつ素溶出特性は異なり、石膏の種類や破砕方法の違いによってふつ素溶出特性は変化することが明らかとなった。このことから、リサイクルを促進していく上で今後データの蓄積を行う必要があることが示唆される。
## (6) 土質材料の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、土質材料の違いによってふつ素溶出特性が異なるのか検討した。その結果、まさ土と脱水ケーキに再生半水石膏を添加した材料では、養生日数の経過に伴いふつ素溶出濃度は低下するが、それ以外の土質材料では、養生日数に関係なくふつ素溶出濃度はほぼ一定値を示すことが明らかとなった。さらに、ふつ素溶出濃度は、土質材料の種類によって異なり、細粒分含有率が高い土質材料ほどふつ素溶出濃度が低下する傾向にあることが示された。

## (7) 実地盤に適用した際のふつ素溶出特性の検討

再生半水石膏により改良された地盤改良材を実地盤に適用した際のふつ素溶出特性を把握するため、カラム試験により溶出挙動を確認した。その結果、浅層改良工法へ再生半水石膏を用いた際の地盤改良土から溶出されるふつ素は、周辺地盤においてその移動を抑制できることが明らかとなった。また、実地盤への適用を想定した場合、改良土表面からはふつ素の溶出や、pHの低下が予想されるが、透水性が低いため、移流による改良土内部のアルカリ分や重金属等は溶出しにくいことが考えられる。今後、拡散による溶出について評価していく事も重要であることが示唆される。

## (8) 再生半水石膏地盤改良土の硫化水素発生特性

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、条件が揃うと硫化水素ガスが発生する危険性がある。そこで、乾湿繰返し試験により供試体のpHを低下させ、比較的ガスが発生しやすい条件下で硫化水素ガス発生試験を行った。その結果、セメントを添加し、改良土を弱アルカリ性に設定することで硫酸塩還元菌の動きが鈍くなり、硫化水素ガスの発生量が少なくなることが明らかとなった。さらに、博多粘土は微粒子であり、比表面積が大きいため、硫化水素が吸着されやすいことから、再生半水石膏の有効利用に寄与できる土質材料であると考えられることも示唆される。
## 第5章 ふっ素不溶化材の開発への取り組み

## 5 -1 概説

再生半水石膏の再利用は、再生半水石膏に含有するふつ素の溶出量が土壌環境基準値を上回る場合があることから、ふつ素の溶出を抑制させる研究が必要不可欠である。そこで本章では、ふつ素不溶化処理済みの再生半水石膏の搬出を目的とし、溶出試験による実験的検討を行った結果について述べている。

## 5 -2 実験概要及び結果

## (1) 実験概要

実験試料は、主材料として焼成方式の違いに着目し、IH ヒーターを用いて製造したものと、間接加熱キルンで製造したものを使用した。半水石膏を100gに設定し、その重量比から不溶化材の添加量を算出した。

## (2) 実験方法

実験方法は、環境庁告示46号法試験に準拠した方法で行った。再生半水石膏と不溶化材を混合した試料をL/S10となるようpH5.8～6.3に設定した溶媒に加え6時間振とうし、ろ過、遠心分離を経て検液を作製した。また、ふつ素の不溶化効果の確認には、イオンクロマトICS-3000を用いてふつ素の溶出濃度の変化に着目した。

## (3) 配合条件

配合条件を表-5.1に示す。本検討では、産業廃棄物や天然鉱物などを用いた低コストのふっ素不溶化材の開発を目的としている。

添加材A～Nでの詳細を以下に示す。

添加材A：Ca、Fe、Si、Al化合物を含むフライアッシュ

添加材B：Na、Si化合物を主成分とする污泥

添加材C：Na、Si化合物を主成分とする污泥(Bと発生場所が異なる污泥）

添加材 D：Ca、Si 化合物を主成分とする污泥

添加材 E+F : Ca(OH) $ _{2} $ +Al $ _{2} $ (SO $ _{4} $ ) $ ^{3} $

添加材 G : Mn、Zn、K 化合物を含む污泥

添加材 H：Ca、Fe、Si、Al 化合物を主成分とする工業材料

添加材Ⅰ：粘性土を主体とする污泥

添加材J：多孔質で細粒分が多いと考えられる新燃岳火山灰

添加材 K：細粒分の多い石粉

添加材Ｌ：発生場所の異なるアルミニウム含有汚泥

添加材 M：発生場所の異なるアルミニウム含有汚泥(Lと発生場所が異なる汚泥)

添加材 N: 炭酸カルシウム

これら 13 種類の添加材を用いて再生半水石膏からのふつ素不溶化効果について検討した。
表-5.1 配合条件

Case No.	再生半水石膏(g)	不溶化材(%)	備考
1	100	0	Blank
2	5	添加材A
3	10
4	20
5	30
6	5	添加材B
7	10
8	15
9	5	添加材C
10	10
11	15
12	5	添加材D
13	10
14	15
15	5+5	添加材E+添加材F
16	10	添加材G
17	20
18	30
19	10	添加材H
20	20
21	30
22	10	添加材I
23	20
24	30
25	100	0	IHヒーター
26	0	100	添加材J
27	100	5
28	100	10
29	100	15
30	0	100	添加材K
31	100	5
32	100	10
33	100	15
34	0	100	添加材L
35	100	5
36	100	10
37	100	15
38	100	0	間接焼成
39	100	10	添加材M
40	100	15
41	100	20
42	0	100	添加材N
43	100	5
44	100	10
45	100	15
## 5 −3 不溶化材の種類の違いが溶出特性に与える影響

図-5.1 の a)～n) に不溶化材添加率とふつ素溶出濃度の関係を示す。

a）不溶化材A

b) 不溶化材 B

c) 不溶化材 C

d) 不溶化材 D

e) 不溶化材 E+F

f） 不溶化材 G

g) 不溶化材 H

h) 不溶化材 I

i) 不溶化材 J

j) 不溶化材 K

k）不溶化材L

I) 不溶化材 M
m) 不溶化材 M

図-5.1 不溶化材とふっ素溶出濃度の関係

まず、a)～h)の条件に着目して考察する。pH について、不溶化材 E+F、不溶化材 G 以外のものは、添加率に関わらず一定して中性を呈している。次に、不溶化材添加率の増加に伴い、顕著なふっ素溶出濃度の低下を示したものに着目する。図より不溶化材 A においてはふっ素の溶出濃度は、不溶化材添加率5%以降から添加率の増加に伴い顕著に低下していることがわかる。不溶化材 E+F においては顕著な溶出濃度の低下が見られたが、添加することで pH がアルカリ側に変化していることがわかる。不溶化材 A、E+F においてこのように顕著に溶出濃度が低下した理由は、エトリンガイトの生成により、ふっ素の溶出を抑制させることに起因していると考えられる。既往の研究 $ ^{33)} $ より、高炉セメント B 種と半水石膏により生成されるエトリンガイトによるふっ素不溶化効果が確認されており、不溶化材 A、E+F においても、エトリンガイトを生成する化合物が含まれており、これらと半水石膏を混合することにより、添加率が増加するにつれてエトリンガイトの生成を促進させたものと考えられる。さらに、他の添加材と比べて、エトリンガイトを生成する化合物が多く含まれていることにも起因していると考えられる。また、不溶化材 G I においては、添加率の増加に伴い、溶出濃度は低下しているが、不溶化材 G では pH は強アルカリ側に変化していることがわかる。不溶化材 G I においてこのように顕著に溶出濃度が低下した理由は、両添加材ともに細粒分を多く含む廃棄物を混合した不溶化材のため、細粒分がふっ素を吸着させたことに起因していると考えられる $ ^{33)} $ 。また、不溶化材 G において pH が強アルカリ性を示したのはアルカリ金属であるカリウム(K)が多く含まれていたためであると推測される。分析結果に多少のばらつきはあるものの、顕著な溶出濃度の低下を示した4種の不溶化材は、不溶化材添加率の増加に伴いふっ素の溶出濃度は低下傾向にあることがわかる。しかし、4種の条件において土壤環境基準値を下回る結果は得られなかった。これは、今回使用した半水石膏単体のふっ素溶出濃度が、通常の半水石膏単体のふっ素溶出濃度の約2倍であったため土壌環境基準値を満足できなかったと考えられる。不溶化材 E+F 以外の不溶化材は様々な重金属を含有している廃棄物なので、ふっ素以外の溶出を防ぐ検討を行わなければ実用化は難しいと考えられる。今後、得られた結果をもとに、新たな不溶化材を開発していく予定である。

次に i)～m)の条件に着目する。まず、pH に着目すると、全ての条件において中性を示していることがわかる。さらに、半水石膏の違いで比較しても、大きな変化は見られないことから、pH は焼成方式に影響されないことが判明した。次にふっ素溶出濃度に着目する。新燃岳火山灰を用いた添加材 J の条件では添加率が増加するにつれて低下していることがわかる。これは添加材が多孔質で細粒分が多い試料のため、ふっ素が吸着されたと考えられる $ ^{33)} $ 。石粉を用いた添加材 K も同様に細粒分が多い試料であったため、溶出濃度は低下すると予測していたが、添加率の増加に伴い溶出濃度が増加する傾向が見られた。次に、発生場所の異なるアルミニウム含有汚泥を用いた添加材 L、M の条件に着目すると、添加率の増加に伴い溶出濃度が漸次低下していることがわかる。これは、半導体工場において、水酸化アルミウムによりフッ化カルシウムを凝集させ、凝集したフッ化カルシウムを沈降分離させる排水処理方法と同様な効果が得られたと考えられる $ ^{34)} $ 。また、その傾向は間接加熱キルンで焼成した半水石膏において顕著であることがわかる。さらに、IH ヒーターにより加熱焼成させた半水石膏は、初期ふっ素溶出濃度を低減させ搬出することが可能であるという知見が得られた。次に、炭酸カルシウムを用いた添加材 N の条件に着目すると、添加率 5% では溶出濃度は低下するものの、添加率が増加するにつれて溶出濃度が増加していることがわかる。これは次式の化学反応式「CaCO₃+2HF→CaF₂+H₂CO₃」に示す反応が起き、フッ化物イオンをフッ化カルシウムとして固定させたと考えられる。さらに、フッ化カルシウムは乾燥状態では非常に安定で無害であるが、Ca のイオン化傾向が大きいため、水の存在で溶解してふつ素の溶出濃度が環境基準を超過し、水溶液中にふつ素イオンが溶解したため溶出濃度が増加したと推察できる $ ^{33)} $ 。
## 5 -4 ふつ素不溶化材の評価

ふっ素不溶化処理済みの再生半水石膏の搬出を目的とし、産業廃棄物や天然鉱物などを不溶化材として用い、溶出試験により実験的検討を行った。その結果、酸化カルシウム(CaO、生石灰)と酸化アルミニウム( $ Al_{2}O_{3} $ 、アルミナ)とが、硫酸カルシウム( $ CaSO_{4} $ 、石膏)と反応して生成されるエトリンガイト( $ Ca_{6}Al_{2}(SO_{4})_{3}(OH)_{12}\cdot26H_{2}O $ )によるふっ素不溶化効果は、不溶化材Aにおいて顕著なふっ素溶出濃度の低下が見られたことから本研究でも既往の研究と同様の不溶化効果が現れたと考えられる。また、本研究では廃棄物を用いたふっ素の不溶化の検討を行っているため、廃棄物自体に含有している重金属などについても検討が必要である。

本検討では全ての条件においてふつ素の土壌環境基準値を満足する値が確認できなかった。今後の検討課題として、基準値を満足するまで不溶化させる新たな不溶化材が必要である。

なお、再生半水石膏自体が中性であり、環境にやさしい固化材であることに着目し、中性のフライアッシュ（不溶化材Aと同様にCa、Si、Al、Fe系化合物を含む）を用いてふつ素の不溶化効果の確認試験を行った。試験は2種類の再生半水石膏に対して不溶化材（フライアッシュ）の添加率を0%、10%、20%、30%及び40%の5種類で行った。その結果を表-5.3に示す。

表-5.3 ふつ素溶出試験結果

[单位：mg/L]

不溶化材の添加率(%)	再生半水石膏
サンプルA	サンプルB
0	3.3	5.0
10	1.0	1.3
20	0.6	1.2
30	0.5	1.0
40	0.3	0.9

この試験に用いた再生半水石膏自体からのふつ素溶出濃度は、サンプル A が 3.3mg/L、サンプル B が 5.0mg/L といずれも土壌環境基準の溶出基準値 0.8mg/L をオーバーしていた。

また、不溶化材のふつ素溶出防止効果は、再生半水石膏のサンプル A の場合は不溶化材の添加率 20% で土壌環境基準の溶出基準値 0.8mg/L に適合した。しかし、サンプル B では不溶化材の添加率 40% でも土壌環境基準の溶出基準値 0.8mg/L を僅かながらオーバーした。

この原因としては、廃石膏ボードの製造年、再生半水石膏の製造方法や製造後の保管状況、ふつ素含有量の違い等、あるいは不溶化材として用いたフライアッシュの化学組成のバラツキなどが考えられる。このことについては、今後もさらに検討が必要である。
## 第6章 再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルの検討

## 6 –1 再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルの検討

再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルを作成するため、第5章までに得られた実験結果を基に、再生半水石膏を用いる際の目標強度の設定方法及び地盤材料として用いる場合の環境安全性に関して有効利用法のガイドライン案について述べる。

## 6 –2 再生半水石膏地盤改良土の目標強度の設定

表6.1に土木利用に関する用途目的別の要求強度を示す。

表6.1 利用目的別の要求強度

用途	软弱地盤トラフカビリティー	浅層改良	道路用盛土	河川築堤	堤体用盛土材	堤体用基礎地盤
埋立地	住宅地	路床	路体	高規格堤防	一般堤防
用途一との要求品質	材料規定	最大粒径	-	-	-	-	-	100mm以下	150mm以下	-	-
粒度	-	-	-	-	-	粒径37.5mm以上の混入率40%以下	(Fe=15～50%)	高い密度を与える粒度分布であり、適度に細粒分が含まれている	-
コンシステンシー	-	-	-	-	-	-	-	収縮性が小さく、適度に塑性を有する	-
比重	-	-	-	-	-	-	-	比重2.6以上	-
透水度	-	-	-	-	-	-	-	目標：1×10-5cm/s	1×10-4cm/s以下
要求強度	普通ブルドーザー：qc≥490kN/m²ダンブトラック：qc≥1176kN/m²	トラフカビリティーの確保	qu≥300kN/m²（養生7日）	規定のCBR値以上	-	qc≥400kN/m²	-	せん断強さ：cヒゅ	qc=500kN/m²程度
施工管理規定	施工含水比	-	-	-	最適含水比とDe≥90%の得られる湿潤側の含水比の範囲	最適含水比とDe≥90%の得られる湿潤側の含水比の範囲	最適含水比とDe≥90%の得られる湿潤側の含水比の範囲	最適含水比とDe≥90%の得られる湿潤側の含水比の範囲	-	-
締固の度	-	-	-	De≥90～95%	De≥90%	R計器：締固の度平均値≥90%砂置捻法：締固の度最低値De≥85%	締固の度平均値≥90%締固の度品質下限值De≥85%	-	-
空気間隙率または飽和度	-	-	-	-	粘性土Va≤10%Sr≥85%砂質土Va≤15%	粘性土Va≤2～10%Sr≥85～95%	粘性土Va≤2～10%Sr≥85～95%	-	-
1層の仕上がり厚さ	-	1m～3m未満	1m～3m未満	30cm以下	30cm以下	30cm以下	30cm以下	-	-

表に示すように、用途別の要求強度のチェックにはその多くがコーン指数により規定されていることがわかる。再生半水石膏を地盤改良材として用いる場合、高含水比の軟弱地盤では、再生半水石膏の凝結硬化作用は対象土の含水比に大きく依存する。また本研究でも明らかなように要求強度を満足するためには、補助固化材としてセメント等を添加することが必要である。
これまでに述べた研究結果より、再生半水石膏のみにより改良された地盤改良土は、高含水比の粘性土では、十分な強度発現を示さないこと、締固めが可能な砂質土では、再泥化が懸念されることが明らかとなった。さらに、環境面においても改良土からのふつ素の溶出や硫化水素ガスが発生することが明らかとなった。しかし、耐水性、強度増加、ふつ素溶出抑制、そして硫化水素ガス抑制効果を期待し、高炉セメント（補助固化材）を添加することで上記に示した再生半水石膏のみによる改良効果を改善できることが明らかとなった。また、高炉セメントを添加した改良土の一軸圧縮強さとコーン指数の関係は、一義的な関係にあることから、実地盤で目標強度を設定する際にも、室内試験により関係性を確認して配合量を決定する必要があることが考えられる。さらに、環境面においても周辺地盤により移動は抑制されると考えられるため安全である。また、硫化水素ガスについても、セメントを添加することによりpHがアルカリ性を示すため安全であるが、適用箇所の環境について把握することが重要である。

上記の結果は室内試験のみによるものであるため、現場施工の際には室内と現場の強度比を考慮して用いる必要がある。以上の目標強度の提案から、次節に再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用フローについて力学、環境安全性の2つの視点から提案する。なお、本研究で検討した利用用途は、軟弱地盤改良を想定した浅層混合処理工法と盛土材としての適用である。そのため、提案するフローはこの2点への適用を考えている。図-6.1に浅層混合処理工法、図-6.2に盛土工法の1例を示す。

写真-6.1 浅層混合処理工法

写真-6.2 盛土
## 6 –3 再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用フロー

本研究で提案するフローについては、石炭灰混合材料の有効利用ガイドラインに基づいて作製している。各産業廃棄物の委員会では、高炉スラグや石炭灰等の産業廃棄物のリサイクルについては、地盤改良材としての力学的な材料特性とさらに産業廃棄物を用いる際の環境安全性を考慮するため、検査方法等のガイドラインが提案されている $ ^{34} $ 。そこで、本研究で着目してきた再生半水石膏についても同様に、特に環境安全性の検査方法に準拠したフローを提案するべきであると考える。図-6.1に石炭灰混合材料の港湾工事利用におけるライフサイクルと微量物質の放出イベントを示す $ ^{34} $ 。再生半水石膏を用いた地盤改良材の「最も配慮すべき暴露環境」は、利用環境そのものとして設定する。

図-6.1 石炭灰混合材料の港湾工事利用におけるライフサイクルと微量物質の放出イベント $ ^{34)} $

これまでに作製されたガイドラインを参考に再生半水石膏を地盤材料として用いる場合のマニュアル案を提案する。図-6.2 に本研究で提案する再生半水石膏を用いた地盤改良材の力学試験フローについて示す。また、ここでは主に地盤改良材と盛土材としての利用に着目しフローを作製している。

浅層地盤改良については、再生半水石膏のみによる地盤改良では表-6.1に示すような要求強度は満足できないことが第3章より明らかとなっている。そこで、セメント等の補助固化材を添加することを前提条件としている。始めに室内配合試験により一軸圧縮試験及びコーン指数試験を行い、それらの関係性を把握する。次に目標強度を満足するのか、環告46号法試験により、pH・ふつ素溶出濃度を満足しているのか確認し、満足できないものについては、セメント等の補助固化材の添加量を増加させ再度室内試験を行う。その後、硫化水素ガスが発生しにくい施工環境を満足しているのか（※第2章参照、嫌気状態等）検討し、満足できないものについては既存の地盤改良材を用いなければならないと考えられる。

盛土材への適用は、第3章より再生半水石膏のみでも目標強度を満足できることが明らかとなっているため、検討を適用する初期段階では再生半水石膏のみ添加することを前提条件としている。再生半水石膏を混合し締固めた地盤材料は、水の影響により再泥化してしまうため、施工場所が地下水位より浅いのか把握する必要がある。そこで、この条件が満足できないものについては、セメント等の補助固化材を添加し室内配合試験を行う。その後要求強度を満足するのか把握する。また、再生半水石膏の有効利用の課題として、ふつ素の溶出が懸念されているため、地盤改良材として利
用する再生半水石膏単体でのふつ素の溶出濃度の確認を行わなければならない。

図-6.3 に再生半水石膏を用いた地盤改良材の溶出試験フローを示す。溶出濃度を確認した後、セメント等の補助固化材を添加し、溶出濃度を再度確認し利用するべきである。また現場では任意の量に対してコアサンプリングを行い、溶出試験によって環境基準値を満足しているか確認する必要がある。また、試験方法についても浅層改良においては環告46号法試験、盛土材の場合はタンクリーチング試験を提案している。

今回提案するフローにしがって、廃石膏ボードから得られる再生半水石膏を地盤改良材料として有効利用することが出来ると、廃石膏ボード処分による最終処分場の逼迫、建設資源の枯渇などの問題が解消されると考えられる。

図-6.2 再生半水石膏利用のフロー図（力学特性）

図-6.3 再生半水石膏利用のフロー図（環境安全性）
## 第 7 章 分別解体工法の提案

## 7 -1 研究の背景

建設リサイクル法が施行され、解体工事では木くず、金属くず、コンクリート塊等は事前に分別され場外へ搬出されている。しかしながら、廃石膏ボードは特定建設資材に指定されていないことから、特に解体系の廃石膏ボードは混合廃棄物として中間処理施設に搬入され、再資源化されずに最終処分される事例が多いと推察されている。

本研究はこのような現状を踏まえて、廃石膏ボードから紙と分離した二水石膏 $ CaSO_{4}\cdot2H_{2}O $ を加熱・脱水して半水石膏 $ CaSO_{4}\cdot1/2H_{2}O $ を製造し、この半水石膏（以下リサイクル石膏という）を地盤改良工事等における固化材として再利用することを目的に平成21年度から行っている。

一方、リサイクル石膏を製造する中間処理施設では、搬入された廃石膏ボード中に木くず、金属くず、ビニールクロス等やモルタル等の不純物が付着・混入している事例が多くみられる。これらの不純物が混入したまま中間処理施設に投入すると、破砕・選別工程の機械装置の損傷や摩耗および回収した紙と石膏粉に不純物が混じり、リサイクル品の品質確保に支障をきたす原因となる。

そこで、平成21年度は稼働中の中間処理施設を対象に実態調査を実施した。その結果、中間処理施設では2～3名の作業員を配置し、作業員が手作業で不純物の分離・選別作業を行っていた。中間処理施設ではこのように選別作業に多くの手間と労力を要していることが確認できた。この実態調査結果から、廃石膏ボード解体工事現場では分別撤去、廃棄物の種類別の選別及び分別搬出の必要性が示唆された。

したがって、平成22年度は解体工事現場の実態調査を行った。実態調査は、在来工法での解体工事の実態把握及び分別解体工法の実証試験を実施した。その結果、在来工法及び分別解体工法により搬出された磨石膏ボードの組成は、平成21年度に実施した前処理後の組成調査結果と比較してみると、磨石膏ボード単体の占める割合には大差がなかった。また、中間処理施設での前処理（破砕・選別機に投入する前に不純物を除去する）作業で不純物の選別作業に要した延べ作業時間を在来工法及び分別解体工法と比較すると、作業員の削減は図れていないことが示唆された。

このことは、平成22年度に実施した実態調査は、在来工法での解体現場でも実態調査に入ると事前に通告していたことや、（社）福岡県建造物解体工業会のメンバー企業を調査対象に選定したこともあり、いずれの現場でも当初予想していた一部ミンチ解体工法は採用されておらず、いずれの解体工事現場でも分別解体（撤去・分別）がなされていたためと考えられる。

このことから、実証試験に採用した分別解体作業を整理して、ここでは分別解体工法の手順を提案する。
## 7 –2 分別解体工法の手順の考え方

図-7.1 はリサイクル石膏を製造する中間処理施設に搬入された解体系廃石膏ボードの組成調査結果である。図のように木くず、金属くず、ビニールクロスやモルタル等の不純物が付着・混入したまま搬入されている。

図7.2 は中間処理施設での前処理作業後の磨石膏ボードの組成調査結果を示したものである。図から前処理により付着・混入していた不純物が取り除かれ、磨石膏ボード単体が97％となり、ビニールクロス等が付着したものが0.9%、その他混入物が0.8%、モルタル等の付着物が0.7%、木くずが0.3%、金属くずが0.3%となった。これは、新築工事現場から搬入された組成調査結果とほぼ同程度にまで改善されていた（図7.3参照）。

図-7.1 解体系廃石膏ボードの組成調査結果

図-7.2 解体系廃石膏ボード前処理後の組成調査結果

図-7.3 新築系廃石膏ボードの組成調査結果

つぎに、平成22年度に分別解体工法を採用した実態調査結果を図-7.4に示す。この図-7.4は7現場の平均であるが、廃石膏ボード単体は98.5%を占めていた。この図から、中間処理施設において前処理により付着・混入していた不純物を取り除いた後の組成（図-7.2）と同程度の割合になっていた。

すなわち、調査対象の解体工事現場では、廃石膏ボードの分別・撤去や現場での選別及び分別搬出が徹底されており、中間処理施設での前処理作業後の廃石膏ボードの組成調査結果と同程度の組成になったと考えられる。このように、解体工事現場では、廃石膏ボードの分別・撤去や現場での選別及び分別搬出の徹底が重要である。

図-7.4 解体現場から搬出された廃石膏ボードの組成調査結果
## 7 –3 分別解体工法の手順の提案

本研究では平成22年度に磨石膏ボードが木くずや金属くず等と同様に将来特定建設資材に追加されることを念頭に分別解体工法の実態調査を実施した。この時、現場から搬出される磨石膏ボード単体の混入率は、中間処理施設での前処理作業により付着・混入していた不純物が取り除かれ後の組成（図-7.2）を目標値とした。その結果、前述のとおり解体現場から搬出された磨石膏ボードの組成は、磨石膏ボード単体が98.5％と良好な結果が得られた。

ここでは廃石膏ボードを再資源化することを目的とした分別解体工法の手順ーすなわち、解体前の確認・把握調査、解体時の解体・撤去・分別工事、解体後の搬出・処理・処分の各段階についてーを図-7.5に示す。以下に、各項目を整理して述べる。

図-7.5 分別解体工法の手順

## 7 -3-1 対象物件の把握

解体工事では、対象物件の事前調査が重要である。調査項目は以下のとおりである。

① 対象物件の名称

② 用途（事務所、教育施設、病院、ホテル、店舗、工場、倉庫、住宅、集合住宅、その他）

③ 設計図書等の有無

④ 構造（S 造、RC 造、SRC 造、木造、その他）

⑤ 築後年数

⑥ 延床面積

⑦ 建築面積

## 7 –3–2 石膏ボードが施工された部位等の現況調査・確認

石膏ボードが施工されている部位、表面仕材や下地材の種類、取付方法、敷設面積等を把握する。

① 施工されている部位（天井、壁、柱型・梁型）

② 表面仕上材（ビニールクロス、紙クロス、布クロス、化粧ボード、その他）

③ 下地材（木製、鋼製、石膏ボード、コンクリート、ALC板、その他）

④ 取付方法（くぎ止め、ビス止め、クリップ止め、接着剤・ファスナー併用、接着剤・ステープル併用、接着剤のみ、直張用接着剤、自立壁、その他）

⑤ 敷設面積 $ m^{2} $

## 7 –3–3 作業場所の確認

廃石膏ボードを他の種類の廃棄物と分別して搬出するために、解体・撤去に必要な作業スペース、選別した廃石膏ボードを搬出するまでに保管しておくスペースおよび現場で分別した建設廃棄物を中間処理施設に搬出するまで種類別に集積・保管しておく搬出場所を事前に確認しておく必要がある。
## 7 –3–4 解体・撤去・分別工事

解体工事は次の手順で行う。また、作業時の留意点を下記に示す。

① 表面仕上材（クロス類）の撤去と種類別分別・保管

② 石膏ボードの分別解体・撤去・保管

③ 下地材、取付金具等の解体・撤去・種類別分別・保管

④ 粉じんの飛散防止のため湿潤化や散水を行う場合は、水濡れ防止シート掛けを行う。

⑤ 搬出場所は、石膏ボードにコンクリート塊や他の産業廃棄物が混合しないように分別して集積する。

⑥ 石膏ボードを濡らさないように、屋内で保管するかシート掛け等を行う。

## 7 -3-5 廃石膏ボードの搬出

分別・保管された廃石膏ボードは、種類別・搬送先（中間処理施設）ごとに積載する。小量だからといって混載しないように、例えば写真のようにフレコンバッグ等に袋詰めして搬出する。

## 7 -4 まとめ

提案した分別解体工法の手順は、平成22年度に実施した実証試験において作業員への教育、訓練を行うことにより精度良く解体現場で廃棄物の種類別分別並びに中間処理施設への積み込み・搬出が可能であることが確認できた。

今後は、今回の調査に協力いただいた（社）福岡県建造物解体工業会のメンバー企業に引き続き提案した手順を試行していただき、そのデータ一に基づき作業性、経済性の両面から見直しを含めてさらに検討したいと考えている。
## 第 8 章 結論

本論文は今後建築物の耐用年数の関係から高度経済成長期に建設で使用された石膏ボードが大量に排出されるため、廃石膏粉を焼成して得られる再生半水石膏の凝結硬化作用を利用し、大量に消費できる土木分野での地盤改良材としての適用性の評価を実験的検討により明らかにしたものである。

以下に本研究で得られた結果を示し、本研究で提案する再生半水石膏を用いた地盤改良材の適用性の評価を行う。

## 1 ）再生半水石膏を用いた地盤改良固化特性

## (1) 土質材料の影響

まさ土及び脱水ケーキ等の砂質土に、再生半水石膏を添加して締固めた固化処理土は、一般盛土材としての目標強度である $ q_{u}=100kN/m^{2} $ を満足した。しかし、高含水比軟弱地盤を想定した博多粘土は、泥土と判断される $ q_{u}=50kN/m^{2} $ 以下の強度を示した。以上より、再生半水石膏のみを地盤改良材として高含水比粘性土に用いる場合、強度発現が含水比に依存することが明らかとなった。さらに、土質材料の違いによって再生半水石膏による凝結硬化作用が異なることから、施工前の段階で土の性状を把握し、配合量を室内試験によって決定する必要がある事が示唆される。

## (2) 初期含水比の影響

博多粘土を用いた初期含水比が固化特性に及ぼす影響を検討した結果、初期含水比の増加に伴い、再生半水石膏を用いた改良土の一軸圧縮強さは低下することが明らかとなった。また、w=100(%)において再生半水石膏の凝結硬化作用が働いたのは再生半水石膏添加量 B=150(kg/m³)の場合のみであり、再生半水石膏の凝結硬化作用は、対象土の設定含水比に大きく依存しており、再生半水石膏の凝結硬化作用に対する限界の含水比が存在することが示された。

## (3) 補助固化材添加量及ひ補助固化材の種類の違いの影響

軟弱な粘土に対し、再生半水石膏のみを用いた改良では、土構造物における要求強度が得られないことから、補助固化材として高炉セメントB種及び生石灰を用いて検討した。その結果、補助固化材を用いた改良土の補助固化材添加量と一軸圧縮強さの相関性は良く、目標強度である養生7日において300kN/m²を満足する補助固化材の最低添加量を近似式を用いて推測することができることが明らかとなった。また、再生半水石膏添加量が増加するに伴って要求強度を満足する補助固化材最低添加量が減少することが明らかとなった。さらに、補助固化材の種類の違いによる影響では、セメントと石灰では補助固化材添加量の違いによって強度発現が異なることから、要求強度に応じての適切な補助固化材の配合が必要であることが明らかとなった。そのため、実地盤に適用する際には、要求強度を把握した上での配合が必要であると示唆される。

## (4) 補助固化材を用いた地盤改良土の養生日数の違いによる影響

再生半水石膏を用いた地盤改良土の長期的な強度発現については、既往の研究においても行われていないため検討した。その結果、再生半水石膏に補助固化材を一定量添加した改良土は、養生日数の経過に伴い一軸圧縮強さは増加する傾向を示すことが明らかとなった。また、6ヶ月に及ぶ長期養生後も安定した強度発現があることから、再生半水石膏を添加した改良土は、補助固化材を添加することで長期的にも安定した改良土になることが明らかとなった。

## (5) 固化材及び補助固化材添加量の違いがコーン指数に及ぼす影響

一般的に現場ではコーン指数によって要求強度を算定することが多いため、コーン試験により検討した。その結果、補助固化材として生石灰と高炉セメントB種を用いた場合、一軸圧縮強さから得られるコーン指数算定式の値が大きく異なることが明らかとなった。また、補助固化材の種類によってコーン指数の値は異なることが判明したため、補助固化材の種類を考慮した上でコーン指数による強度の算定が必要であると考えられる。

## (6) 発生現場及び破砕方法の異なる再生半水石膏が力学特性に及ぼす影響

発生現場の異なる新築系と解体系石膏では、最大圧縮応力に差が生じることが明らかとなった。また、破砕方法の異なる再生半水石膏では、ミルによって粒径が細かくなった再生半水石膏は、土質試料との付着面積が大きくなり強度が発現することが予想されたが、焼成直後とミル直後の条件は、同程度の強度発現を示した。今後 X 線回折などによりメカニズムを解明する必要がある。
## (7) 再生半水石膏地盤改良土の耐久性

乾湿線返し作用を受けることによって体積または質量の収縮・膨張を繰り返す傾向が見られた。しかし体積変化率については、長期的には体積変化はあまり変動せず一定値に収束していくことが予想される。また、再生半水石膏添加量が多い条件のものが固結力の増加により、膨張に対する引張抵抗力が生じたため膨張比は低い傾向を示す。以上より、実施工では、適用箇所の環境面などを考慮した上で適用しなければならないことが示唆される。

## (8) 再生半水石膏地盤改良土の膨張性

今回検討した再生半水石膏 $ 280kg/m^{3} $ 及び高炉セメント B 種 $ 50kg/m^{3} $ を混合した固化処理土は、路床として良好な状態で用いることができ、膨張しひび割れが生じる可能性は低いことが明らかとなった。

## (9) 再生半水石膏地盤改良土の再泥化

脱水ケーキ単体では、水浸直後に再泥化が開始し、水浸10分後には完全に再泥化する。再生半水石膏のみ添加した材料では、脱水ケーキは水浸直後に角が崩れ、水浸1日後までには再泥化するが、博多粘土は再泥化は起こらない。再泥化には土質試料の透水係数が大きく寄与しており、再生半水石膏と高炉セメントB種により改良された材料では、周囲にひび割れが見られるものもあったが、水浸7日後でも完全な再泥化は見られなかった。

## 2 ）再生半水石膏を地盤改良材として用いた際の環境安全性

## (1) ふっ素溶出挙動の把握

地盤改良材として再生半水石膏を実地盤に適用した際のふつ素溶出举動を把握するために、乾湿線返し試験で得られた浸漬水を用いて検討した。その結果、供試体表面から微量のふつ素が溶出し続けることが明らかとなった。しかし、溶出濃度は0.2mg/l程度と低濃度であり、土壤環境基準値を満足している。また、実地盤では周辺地盤へふつ素が吸着されることが予想されるため、環境への影響は低いと考えられる。以上より、実施工では、適用する環境を考慮しなければならないことが示唆される。

## (2) 固化材（再生半水石膏）及び補助固化材（高炉セメント B 種）添加量が再生半水石膏地盤改良土からのふつ素溶出特性に及ぼす影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土のふつ素の溶出を抑制するため、高炉セメントB種を添加し、抑制効果を確認した。その結果、ふつ素溶出濃度はセメント添加量が増加するにつれて低下することが明らかとなった。加えて、ふつ素溶出抑制効果に必要な最低セメント添加量が存在するため、溶出を抑制する補助固化材の最低添加量の把握が必要であることも明らかとなった。

## (3) 補助固化材の種類の違い（高炉セメント B 種、生石灰）がふつ素溶出特性に及ぼす影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土からのふつ素の溶出を抑制する補助固化材が、種類の違いによって不溶化効果が異なるのか検討した。その結果、pHは、高炉セメントB種を添加した条件の場合、生石灰と比べて低い値を示すこと、ふつ素溶出濃度は、再生半水石膏添加量200kg/m³の条件においても、補助固化材として高炉セメントB種あるいは生石灰を50kg/m³添加することにより、土壌環境基準値を満足することが明らかとなった。以上のことから、環境安全性の面では、生石灰及び高炉セメントB種どちらにおいても、ふつ素溶出を抑制する補助固化材として期待できることが示された。

## (4) 養生日数の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土からのふつ素の溶出を抑制する補助固化材が、長期養生後もふつ素抑制効果が現れるのか確認した。その結果、再生半水石膏による改良土のpHは、補助固化材を添加することにより長期養生後も強アルカリ性を示すことが明らかとなった。また、ふつ素溶出濃度は、値にばらつきがあるものの、養生日数が経過するにつれて溶出濃度が低下、もしくは一定の数値で上下することが明らかとなった。よって、再生半水石膏を用いた改良土は、補助固化材を添加することにより、長期養生後も環境に優しい材料となることが示唆される。

## (5) 再生半水石膏の種類の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、再生半水石膏の種類の違いによりふつ素の溶出特性に影響を及ぼすのか検討した。その結果、発生場所の異なる廃石膏によってふつ素溶出特性は異なり、石膏の種類や破砕方法の違いによってふつ素溶出特性は変化することが明らかとなった。このことから、リサイクルを促進していく上で今後データの蓄
積を行う必要があることが示唆される。

## (6) 土質材料の影響

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、土質材料の違いによってふつ素溶出特性が異なるのか検討した。その結果、まさ土と脱水ケーキに再生半水石膏を添加した材料では、養生日数の経過に伴いふつ素溶出濃度は低下するが、それ以外の土質材料では、養生日数に関係なくふつ素溶出濃度はほぼ一定値を示すことが明らかとなった。さらに、ふつ素溶出濃度は、土質材料の種類によって異なり、細粒分含有率が高い土質材料ほどふつ素溶出濃度が低下する傾向にあることが示された。

## (7) 実地盤に適用した際のふつ素溶出特性の検討

再生半水石膏により改良された地盤改良材を実地盤に適用した際のふつ素溶出特性を把握するため、カラム試験により溶出挙動を確認した。その結果、浅層改良工法へ再生半水石膏を用いた際の地盤改良土から溶出されるふつ素は、周辺地盤においてその移動を抑制できることが明らかとなった。また、実地盤への適用を想定した場合、改良土表面からはふつ素の溶出や、pHの低下が予想されるが、透水性が低いため、移流による改良土内部のアルカリ分や重金属等は溶出しにくいことが考えられる。今後、拡散による溶出について評価していく事も重要であることが示唆される。

## (8) 再生半水石膏地盤改良土の硫化水素発生特性

再生半水石膏により改良された地盤改良土は、条件が揃うと硫化水素ガスが発生する危険性がある。そこで、乾湿繰返し試験により供試体のpHを低下させ、比較的ガスが発生しやすい条件下で硫化水素ガス発生試験を行った。その結果、セメントを添加し、改良土を弱アルカリ性に設定することで硫酸塩還元菌の動きが鈍くなり、硫化水素ガスの発生量が少なくなることが明らかとなった。さらに、博多粘土は微粒子であり、比表面積が大きいため、硫化水素が吸着されやすいことから、再生半水石膏の有効利用に寄与できる土質材料であると考えられることも示唆される。

## 3 ）ふっ素不溶化材の開発への取り組み

産業廃棄物を使用した不溶化材によるふつ素不溶化効果は見られたものの、全ての条件においてふつ素の土壌環境基準値である0.8mg/l以下を下回る溶出濃度の結果は得られなかった。今後今回の結果を参考に不溶化材を用いて検討していく。

## 4 ）再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルの検討

今回再生半水石膏を地盤改良材料として用いる場合のフローチャートを提案した。このフローに従って室内及び現場において地盤改良固化特性と環境安全性を管理することが出来れば、利用目的に応じて再生半水石膏を有効かつ安全に利用することが出来る。また、この手法に用いて廃石膏ボードから得られる再生半水石膏を地盤改良材料として有効利用することが出来ると、廃石膏ボード処分による最終処分場の逼迫、建設資源の枯渇などの問題が解消されると考えられる。

## 5 ）分別解体工法の提案

提案した分別解体工法の手順は、現場における作業員への教育、訓練を行うことにより精度良く解体現場で廃棄物の種類別分別並びに中間処理施設への積み込み・搬出が可能であることが確認できた。

今後は、解体業者に提案した手順を試行していただき、そのデータに基づき作業性、経済性の両面から見直しを含めてさらに検討する予定である。

## 最後に、以上の研究結果を踏まえ今後の課題を示す。

## ①堤体用盛土材としての適用を想定した強度定数の把握

再生半水石膏を用いた地盤改良材を堤体用盛土材に適用する際、円弧すべり面法により安定計算を行い、いくつかの円についての計算から最小安全率を求める。その際、すべり面上の土の粘着力cと内部摩擦角φの強度定数が必要となる。また、堤防の長期安定性や、浸透流解析によって浸潤線が上昇して地下水の影響を受ける場合は、有効応力法の解析が用いられる。そのため、再生半水石膏により改良された土質材料の強度定数を把握するために、圧密非排水せん断試験を行う必要がある。
## ②添加方式の検討

本研究では全て粉体で土質材料と混合させて検討を行った。今後利用箇所を拡大させて有効利用を促進させていくためにも、柱状固化処理を想定した、スラリー混合による検討が必要となる。

## ③再生半水石膏の種類によるデータの蓄積

発生場所の異なる廃石膏によって溶出特性が異なるため、今後データの蓄積を行うことが一つの指標となると考えられるため検討する必要がある。

## ④拡散溶出試験の検討

再生半水石膏を用いた地盤改良材は、実地盤への適用を想定した場合、改良土表面からはふつ素の溶出や、pHの低下が予想されるが、透水性が低いため、移流による改良土内部のアルカリ分や重金属等は溶出しにくいことが考えられる。そのため、拡散係数を算出し、溶出挙動を把握する必要がある。
1) 廃石膏ボードの対策について,社団法人石膏ボード工業会, (2010 年)

2) 石膏ボード業界の概況, 社团法人石膏ボード工業会, (2012 年)

3) http://www.ceramic.or.jp/museum/contents/pdf/2008_02_02.pdf#search='石膏ボード 製造工程'

4）環境省ホームページ

5）廃石膏ボードの分別解体手法の研究，押方利郎

6) 平成21年年度廃石膏ボードの再資源化促進方策検討業務調査報告書,平成22年3月,環境省大臣官房廃棄物・リサイクル対策部

7) 柴田靖: 排煙脱硫石膏を主材とした中性土質改良材による軟弱土の改良実験, 土木学会第 57 回年次学術講演会 (2002 年)

8）武藤優：半水石膏を利用した流動性処理土の検討，土木学会第65回年次学術講演会，(2010年)

9）吉田友則：再生石膏中性固化材の地盤改良材としての適用性評価，土木学会第64回年次学術講演会（2009年）

10）鈴木良太：再生石膏中性固化材の地盤改良材としての適用性評価, 第43回地盤工学研究発表会, （2008年）

11）亀井健史：半水石膏の地盤改良材としての有効利用－廃石膏ボードの再利用－,地盤工学ジャーナル,Vol.2,No.3,245-252

12) 亀井健史: 磨石膏ボードから再生した半水石膏を混入したセメント安定処理土の一軸圧縮強さ, 地盤工学ジャーナル, Vol.2, No.3, 237-244

13）亀井健史：半水石膏を利用したセメント安定処理土の一軸圧縮特性に及ぼす養生期間の影響－廃石膏ボードの有効利用－，地盤工学ジャーナル, Vol.4, No.1, 99-105

14）亀井健史：高炉セメント B 種による半水石膏のフッ素不溶化技術の開発, 地盤工学ジャーナル, Vol.4, No.1, 91-98

15) 今山真治: 港湾浚渫土の粒状固化における石膏系固化材の適用性について, 土木学会第 64 回年次学術講演会, (2009 年)

16）森宏介：中性固化材を用いた軟弱改良に関する実験（改良土の強度, pH），第40回地盤工学研究発表会（2005年）

17) 松浦慎一: 石膏系中性域改良材による旧堤体土への遮水材への再利用に向けた室内配合試験, 第 40 回地盤工学研究発表会, (2005 年)

18）角一平：廃石膏・浄水污泥混合による石灰安定処理土の強度発現特性，第44回地盤工学研究発表会，（2009年）

19）小林学：石こうを用いた弱アルカリ性固化材に関する基礎的研究，土木学会第57回年次講演会，（2002年）

20）小寺秀則：石こう系固化材による軟弱土の改良に関する実験的研究（その2）－改良土の諸性状－，土木学会第58回年次学術講演会，（2003年）