JP3996915B2 - 変形追従型遮水材 - Google Patents
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Description
図1は、遮水シートを用いる方法の1例を示し、図1Aにおいて、1は護岸、2は2重遮水シート、3は押え材料、4は透水性地盤である。処分場5の大きさは、例えば、その底部の長さaが500m、護岸1の高さbが20m、干潮時の水面と護岸頂部との高低差cを5m、押え材料3の厚さを5mとする。図1Bは、その平面図を示す。
図2Aは、鋼管矢板6を用いて護岸を形成する方法を示し、鋼管矢板6を図2Bの拡大図に示すようにその継手部分8で係合させて打ち込み、継手部分8に止水材9を注入して護岸7を形成し、図1Bと同様の平面形態の処分場5とする。図中、10は中詰材、11は不透水地盤である。
上記の遮水シートを用いる方法では、シートとシートの熱溶着やラップさせる作業を伴うために、現場作業が難しく、シートの破損が発生するおそれがあり、高い遮水性の確保が困難であった。
また、鋼管矢板を用いる方法には、継手部の止水材の充填が確実でなく護岸の変形により充填材が劣化するなどの欠点があった。
なお、管理型廃棄物最終処分場(以下、廃棄物処分場という)とは廃棄物処理法施行令第7条第14号ハに示された廃棄物最終処分場をいう。
1) 低透水性:
廃棄物中の有害物質が遮水材を通過しないよう、遮水材料には透水係数と施工厚みに基準値が設けられている。一般に必要とされる透水係数は、10-5(cm/sec)以下であり、施工厚みは、透水係数が10-5cm/secの場合には5.0m以上である。
2) 水中分離抵抗性:
海面における廃棄物処分場の遮水工では、トレーミー管を用いる水中打設工事が行なわれる。この場合、打設される遮水材に、適当な粘着性が無ければ、打設中に遮水材が海水中に分散し、施工を効率良く行うことができず、周辺海域を汚染する。
3) 変形追従性:
施工された遮水材は長期間(数十年)にわたって、加えられた外力の大きさに応じて変形し、亀裂および破断を生じない特性が必要である。
この特性がなければ、上記1)、2)の特性を満していても、廃棄物処分場の遮水工に用いる遮水材としての機能は発揮されない。
例えば廃棄物処分場の遮水材として、海成粘土にセメントなどの固化剤を添加した固化処理土を用いることが考えられているが、変形追従性に問題があり、施工後にひび割れを生じるなどの欠点がある。
また珪酸塩類は、化学大辞典(共立出版株式会社)に記載されている珪酸塩類と同一の物である。例えば、メタ珪酸ナトリウム、オルト珪酸ナトリウム、ニケイ酸ナトリウム、四珪酸ナトリウム、メタ珪酸カリウム、二ケイ酸水素カリウムがあり、なかでもメタ珪酸ナトリウムを用いることが最も好ましい。
ロックウールは、数種の鉱物を高熱で溶融処理し、細い繊維状にした非晶質の人工無機繊維であり、天然鉱物繊維である石綿(アスベスト)とは異なる。遮水材料としてロックウールを使用する目的は、繊維で遮水材料中の各物質を絡ませ、それによって、分離性を防ぎつつ変形追従性を維持し、強度を向上させることにある。
固化剤としては、消石灰、生石灰、石灰系固化剤、無水石膏、半水石膏、セメント系固化剤、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント類、高炉セメント、フライアッシュセメントなどを用いることができる。
一般の港湾浚渫で得られる海成粘土の含水比は、50〜150%である。この程度の含水比をもつ海成粘土に添加剤を混合し、均一で流動性をもち、雑物を分離しやすい性状の海成粘土にするためには、これに、予め海水あるいは清水を添加し、含水比を100%から300%程度まで増加させ、懸濁液にしておく必要がある。懸濁液にすると、海成粘土の間隙率が増加する。これにベントナイトを加えるとベントナイト粒子が海成粘土粒子の間隙をうめると同時にゲル化を引きおこす。
ベーンせん断値は海成粘土にベントナイト、さらにゲル化剤を加えて改質した場合、粘土鉱物及びゲル化剤の添加量に比例して増加する。ベーンせん断値が高い場合は、遮水材料が塑性状態を通り越し、固化状態になった場合と同様な亀裂が入る。ベーンせん断値が低い場合は液状を呈する。
フロー値は海成粘土に粘土鉱物、さらにゲル化剤を加えて改質した場合、粘土鉱物及びゲル化剤の添加量に比例して低下する。フロー値が高い場合は、遮水性は液状を呈している。フロー値が低い場合は塑性状態を呈する。
したがって、ベーンせん断値及びフロー値を測定することで変形追従性の大きさを知ることができる。本発明の遮水材料の最終のベーンせん断値の適正値は0.3〜6.0(kN/m2)、フロー値の適正値は80〜195mmである。
施工は図3に示すように、次の工程によって行なわれる。
(1) 解泥
原料土である海成粘土に水又は海水を加えスラリー状に解きほぐす。このとき、海成粘土中に含まれる大きなレキ、ゴミを取り除く。
(2) 調泥
スラリー状の海成粘土に、所定量の水又は海水を加え、雑物を除去し、目的とする含水比及び密度に調整する。
(3) 混練
得られた調整泥をプラント内のミキサーに送り込み、ベントナイトのみ、または、さらにゲル化剤、繊維状物質等を加え、練り混ぜ、遮水材を製造する。
(4) 圧送
遮水材を、圧送ポンプを用いて、圧送管により打設場所まで搬送する。
(5) 打設
トレーミー管を使用して、所定の位置に遮水材を打設する。
試験組成と結果を表1に示す。
名古屋港海成粘土の土質特性試験結果は、表2に示す。
試験方法は、流動性としてFlow試験(JHS A 313、単位:mm)を行ない、変形追従性としてベーン剪断(単位:kN/m2)試験を行った。測定間隔は、遮水材試作直後と、物性値がほぼ安定した状態となる16時間後、さらに長期間後の状態として2週間後(336時間)とした。
以上から、ベース流体(名古屋港海成粘土)1m 3 当りテルゲル100〜250kgを用いた場合、フロー値およびベーン剪断値はいずれも適正値内に入ることが判明した。
ベース流体にテルゲルを添加することで変形追従型遮水材が得られた。テルゲルの添加量によって流動性(Flow値)及び強度(ベーン剪断値)の物性値を変えることができる。
Claims (2)
- 含水比100〜300%の海成粘土懸濁液1m3にベントナイト(水溶性高分子化合物の併用を除く)を100〜250kgの割合で添加して、ゲル状物質に改質してなる変形追従型遮水材。
- ベントナイトが、ワイオミング産の高膨潤性ナトリウムベントナイトである請求項1に記載の変形追従型遮水材。
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