JP6376944B2 - 瓦礫処理方法 - Google Patents
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Description
〔瓦礫処理用組成物〕
(石膏)
本発明の瓦礫処理用組成物を構成する石膏としては、二水石膏、半水石膏、無水石膏(I型無水、II型無水、III型無水)のいずれも使用できるが、瓦礫に付着している土砂の処分の際、一定程度の強度が必要とされることが多く、その点を考慮すると、半水石膏又はIII型無水石膏であることがより好ましい。また、半水石膏やIII型無水石膏は吸湿性に優れるため、二水石膏、II型無水石膏と比較し、高分子凝集剤が吸湿してダマになる不具合の発生を防止する性能に優れるという利点もある。先に述べたように、本発明の瓦礫処理用組成物では、これを瓦礫と混練して使用した場合に、瓦礫に付着した土砂(土壌)に含まれるナトリウムが、石膏の構成成分である石膏のカルシウムと置き換わること(ナトリウム成分は水に溶ける)で、土砂(土壌)の膠着性を低減させることを可能としている。また、本発明者らの検討によれば、本発明の瓦礫処理用組成物は、石膏を構成成分としたことで、石膏と併用する高分子凝集剤を在庫等で保存する際に問題となる、高分子凝集剤がダマになるといった不具合の発生を抑制することができる。本発明者らの検討によれば、特に、本発明で規定する配合割合を満たすものであれば、瓦礫処理用組成物として長期間保存することができる。したがって、本発明の瓦礫処理用組成物は、その荷姿を石膏と高分子凝集剤とを含む混合物とすることができ、このようにすることで、その実用性を向上させることができる。しかし、本発明の瓦礫処理用組成物は、このような形態に限られるものでなく、使用状況に応じて、本発明で規定する石膏と、本発明で規定する高分子凝集剤とを別々にしたセットとし、使用時にこれらを一緒に使用する形態としてもよい。
本発明の瓦礫処理用組成物を構成する高分子凝集剤は、上記した石膏100質量部に対して0.1〜10質量部の範囲の量で含有されるが、本発明では、その95%以上が粒子径200μm以下の粉末状である粒子の揃ったものを用いる。本発明者らの検討によれば、本発明の瓦礫処理用組成物は、その構成成分として高分子凝集剤を含んでいるため、本発明の瓦礫処理用組成物と瓦礫とを混練させた場合に、早期に瓦礫に付着した土壌の水分を吸収して保持することができる。また、本発明者らの検討によれば、本発明の瓦礫処理用組成物と瓦礫との混練処理によって、石膏が供給するカルシウムと速やかに置き換わり、土壌中の水分に溶け込んだナトリウム成分が、高分子凝集剤にとりこまれることになる。なお、高分子凝集剤に、ナトリウム成分自体を保持する力はない。
本発明の瓦礫処理用組成物は、上記した構成成分の他に、アルミニウム化合物等を含有させてもよい。特開2010−207659号公報に記載されているように、焼石膏(半水石膏)に対して、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種のアルミニウム化合物、さらに、カルシウム又はマグネシウム成分を含む中和剤を添加混合させれば、重金属等の溶出を効率よく低減でき、かつ、泥土に対して良好な固化性能を示し、さらに処理物が中性となる重金属等不溶化固化材とできる。本発明で処理対象としている瓦礫は、当然に重金属も含むこともあると考えられ、本発明の瓦礫処理用組成物によって処理され、瓦礫から剥離した土砂にも重金属が含まれる可能性はある。したがって、本発明の瓦礫処理用組成物にも、アルミニウム化合物等を含有させることが有効である。また、特開2010−208870号公報に記載されているように、焼石膏にアルミニウム化合物を添加した組成物は、土壌の固化材として用いた場合に硫化水素の発生を抑制できる。したがって、この点からもアルミニウム化合物を添加した形態とすることが好ましい。その他、pH調整剤等も必要に応じて適宜に使用できる。なお、土砂と混練した場合に、土砂と反応してしまう石灰系等の材料は、構成材料として使用しない方が好ましい。すなわち、多量の石灰系等の材料を添加すると、石灰系等の材料が土壌中の窒素成分と反応してアンモニアを生成し、この場合には、処理環境の悪化が懸念されるからである。
本発明の瓦礫処理方法は、土砂が付着した瓦礫1m3に、石膏10〜100kgと、高分子凝集剤0.01〜10kgとを添加して混練する処理工程と、該処理工程で得られた混練物から、瓦礫と該瓦礫に付着した土砂とを分離する分離工程を有することを特徴とする。その際における瓦礫への石膏と高分子凝集剤の添加方法としては、それぞれに添加してもよいし、予め石膏と高分子凝集剤とを混合した状態とし、混合物を添加するようにしてもよい。本発明で処理対象とする土砂が付着した瓦礫は、特に限定されないが、例えば、山中や海岸等に不法投棄されている瓦礫や、海岸等に打ち上げられた瓦礫や、高潮や津波により発生した瓦礫、特に東日本大震災で発生した瓦礫に対して適用した場合に、本発明の顕著な効果が得られる。特に、従来の方法を適用しても、土砂と瓦礫との分離を容易にすることができなかった、海水等の影響でナトリウム成分を多量に含む、高い膠着性を有する土砂が付着した瓦礫に対して本発明の方法を適用することで、土砂と瓦礫との分離処理が容易にできるようになるので、本発明のより大きな効果が得られる。すなわち、本発明の瓦礫処理方法では、本発明で規定する石膏と粉末状の高分子凝集剤とを、本発明で規定する比率で瓦礫に添加し、これらを混練するという極めて簡易な操作によって、瓦礫に付着していた高い膠着性を有する土砂であっても、瓦礫から容易に剥離することが可能になる。具体的には、瓦礫にべたついた状態で強固に付着していた土砂が、上記混練操作後には、ぼろぼろとした剥離しやすい状態のものになる。上記の場合に使用する混練機は特に限定されず、本発明の目的を達成できればいずれのものでもよい。
石膏粉末の性状がそれぞれに異なる瓦礫処理用組成物を用い、東日本大震災で発生した巨大津波に起因して多量の土砂が付着している実際の瓦礫に対し、下記のように処理して瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。処理に使用した瓦礫の含水比は、40%であった。処理には、BSA比表面積が表1に示した通りにそれぞれ異なる半水石膏50kgと、その95%以上が粒子径150μm以下の粉末状である高分子凝集剤0.5kgとで構成した各瓦礫処理用組成物(以下、瓦礫処理材と呼ぶ)をそれぞれに用いた。各瓦礫処理材を構成する半水石膏には、95%以上が粒子径600μm以下の粉末状のものを用いた。また、高分子凝集剤には、その主成分が、アクリルアミド・アクリル酸ソーダの共重合物(アニオン量:30〜35mol%、アニオン度:3.6〜3.8meq/gr、分子量:約900万)のアニオン系のものを用いた。
剥離効率(%)
=〔篩下の処理土の重さ/(瓦礫+瓦礫処理材(石膏粉末+高分子凝集剤))〕×100
実施例1の処理に用いたと同様の含水比40%の瓦礫を1m3ずつ用い、各瓦礫処理材を構成する石膏粉末の種類を表2に示したように変えたこと以外は、実施例1で行ったと同様の処理試験を行い、同様の方法で評価した。具体的には、各瓦礫処理材の構成を、石膏粉末については、実施例1−5で用いたと同様のBSA比表面積が5000cm2/gとし、かつ、表2に示した種類の異なる石膏粉末をそれぞれに用いた。また、各瓦礫処理材を構成する高分子凝集剤には、実施例1で用いたと同様のものを用いた。実施例1の場合と同様にして剥離効率を測定し、表2に得られた結果を示した。また、篩下の処理土のコーン指数を下記のようにして測定し、表2中に、得られた結果を合わせて示した。
まず、篩下の処理土を、JIS A1210に準じて内径10cmのモールドに入れ、質量2.5kgのランマーで1層当たり25回ずつ3層突固め表面を整形し、供試体を調製する。次に、得られた供試体の上端面の中央にコーンペネトロメーターを鉛直に立て、1cm/秒の速度で貫入させ、コーンの先端が供試体端面から、5cm、7.5cm及び10cm貫入したときの荷重計の読みから、それぞれの貫入抵抗力を求める。コーン指数qc(kN/m2)は、平均貫入抵抗力Qc(N)をコーン先端の底面積A(cm2)から、下記式によって算出する。
qc=Qc×10/A
実施例1の処理に用いたと同様の含水比40%の瓦礫を1m3ずつ用い、各瓦礫処理材の構成を表3に示したようにした以外は、実施例1で行ったと同様の処理試験を行い、実施例1の場合と同様の方法で評価した。具体的には、各瓦礫処理材の構成を、石膏粉末については、実施例1−5で用いたと同様のBSA比表面積が5000cm2/gである半水石膏を用い、一定の条件とし、高分子凝集剤に、それぞれ粒度分布の異なる粉末状のものを用いた。具体的には、その95%以上の粒子径が表3中に示した値以下であるものをそれぞれ用いた。得られた結果を表3中に示した。
これまでの実施例で処理した含水比40%の瓦礫に替えて、東日本大震災で発生した巨大津波に起因した多量の土砂が付着した、含水比が30%と、実施例1の場合よりも低い実際の瓦礫を1m3ずつ用いて、下記のようにして処理して、瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。各瓦礫処理材の構成成分である半水石膏と高分子凝集剤の配合割合を表4に示したようにし、さらに、処理に用いた瓦礫処理材の使用量を半水石膏の量が30kgとなるようにし、使用量を少なくした以外は、実施例1で行ったと同様の処理試験を行い、同様の方法で評価した。ただし、各瓦礫処理材は、石膏粉末と高分子凝集剤を配合後、保存して1ヶ月経過したものを使用した。具体的には、各瓦礫処理材の構成を、石膏粉末については、実施例1−5で用いたと同様のBSA比表面積が5000cm2/gである半水石膏を100部用い、高分子凝集剤については、実施例1で用いたと同様の、95%以上が粒子径150μm以下の粒度分布のものを用いた。得られた結果を表4中にまとめて示した。
実施例1で処理した含水比40%の瓦礫に替えて、東日本大震災で発生した巨大津波に起因しての多量の土砂が付着した、含水比が50%と高い実際の瓦礫を1m3ずつ用いて、下記のようにして処理して、瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。各瓦礫処理材の構成成分である半水石膏と高分子凝集剤の配合割合を表5に示したようにした以外は、実施例1で行ったと同様にして処理試験を行い、同様の方法で評価した。ただし、試験に使用した各瓦礫処理材には、石膏粉末と高分子凝集剤を配合後1ヶ月経過したものを使用した。具体的には、瓦礫処理材の使用量を半水石膏の量が50kgとなるようにし、各瓦礫処理材の構成を、石膏粉末については、実施例1−5で用いたと同様のBSA比表面積が5000cm2/gである半水石膏を用い、高分子凝集剤については、実施例1で用いたと同様の、95%以上が粒子径150μm以下の粒度分布のものを用いた。得られた結果を表5中に示した。
実施例4で処理したと同様の、東日本大震災で発生した巨大津波に起因しての多量の土砂が付着した含水比30%の実際の瓦礫を1m3ずつ用いて、下記のようにして処理して、瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。瓦礫に添加する半水石膏と高分子凝集剤の割合を表6(表4と同じ割合)に示したようにしたが、使用した各瓦礫処理材は、石膏粉末と高分子凝集剤を予め配合したものではなく、それぞれをセットとし、別々に添加し、その後に混練処理を行った。その際、瓦礫1m3に対して、半水石膏を30kgと所定量の高分子凝集剤とを混練後、処理試験を行い、同様の方法で評価した。具体的には、石膏粉末については、実施例1−5で用いたと同様のBSA比表面積が5000cm2/gである半水石膏を用い、高分子凝集剤については、実施例1で用いたと同様の、95%以上が粒子径150μm以下の粒度分布のものを用いた。得られた結果を表6中に示した。
実施例4で処理したと同様の、東日本大震災で発生した巨大津波に起因しての多量の土砂が付着した含水比30%の実際の瓦礫を1m3ずつ用いて、瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。その際に用いた高分子凝集剤は、いずれも主成分が、アクリルアミド・アクリル酸ソーダの共重合体であるアニオン系のものであるが、その化学構造がそれぞれに異なるものを使用し、化学構造の違いによる処理の優位性の違いを調べた。具体的には、分岐のない直鎖状の高分子凝集剤、分岐を有する鎖状の高分子凝集剤、網状の高分子凝集剤をそれぞれ用いたこと以外は、実施例4−4と同様にして処理した。具体的には、上記した瓦礫に添加する半水石膏の量を100部とし、各高分子凝集剤の配合量をいずれも5部にした。表7に、得られた結果を示した。表7に示した通り、分岐を有してもよい鎖状構造の高分子凝集剤を用いることによる瓦礫処理の優位性、特に、分岐鎖のない直鎖状の高分子凝集剤を用いることによる瓦礫処理の優位性を確認した。
実施例4で処理したと同様の、東日本大震災で発生した巨大津波に起因しての多量の土砂が付着した含水比30%の実際の瓦礫を1m3ずつ用いて瓦礫と土砂との分離処理試験を行った。その際に用いた高分子凝集剤には、イオン性の異なる下記の3種のものをそれぞれに用いた。具体的には、アニオン系の高分子凝集剤として、他の実施例に用いたアクリルアミド・アクリル酸ソーダの共重合体を用い、ノニオン系の高分子凝集剤としてポリアクリルアミドを用い、カチオン系の高分子凝集剤としてアクリルアミド・ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級塩の共重合体を用い、高分子凝集剤のイオン性の違いによる優位性を調べた。処理には、いずれも網状構造を有さない化学構造の高分子凝集剤を用いた。このこと以外は、実施例4−4と同様にして処理した。具体的には、上記した瓦礫に添加する半水石膏の量を100部とし、各高分子凝集剤の配合量をいずれも5部にした。表8に、得られた結果を示した。表8に示した通り、カチオン性のものに比較して、アニオン性或いはノニオン性の高分子凝集剤を用いることで瓦礫処理の優位性が得られること、特に、アニオン性の高分子凝集剤を用いることによる瓦礫処理の優位性が確認できた。
Claims (12)
- 土砂が付着した瓦礫から土砂を分離するための瓦礫処理方法であって、
前記土砂が付着した瓦礫1m3に対し、石膏と高分子凝集剤とを、粉末状の石膏10〜100kg、高分子凝集剤0.01〜10kgの割合で添加して、これらを混練する処理工程と、
該処理工程で得られた混練物から、瓦礫と該瓦礫に付着した土砂とを分離する分離工程とを有し、
前記処理工程で、BSA比表面積が15000cm2/g以下の粉末状の石膏を使用することを特徴とする瓦礫処理方法。 - 前記処理工程で、BSA比表面積が10000cm2/g以下の粉末状の石膏を使用する請求項1に記載の瓦礫処理方法。
- 前記粉末状の石膏は、その95%以上が粒子径700μm以下のものである請求項1又は2に記載の瓦礫処理方法。
- 前記高分子凝集剤は、その95%以上が粒子径200μm以下の粉末状である請求項1〜3のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
- 土砂が付着した瓦礫から土砂を分離するための瓦礫処理方法であって、
前記土砂が付着した瓦礫1m3に対し、石膏と高分子凝集剤とを、粉末状の石膏10〜100kg、高分子凝集剤0.01〜10kgの割合で添加して、これらを混練する処理工程と、
該処理工程で得られた混練物から、瓦礫と該瓦礫に付着した土砂とを分離する分離工程とを有し、
前記処理工程で、95%以上が粒子径700μm以下の粉末状の石膏、及び/又は、95%以上が粒子径200μm以下の粉末状である高分子凝集剤を使用することを特徴とする瓦礫処理方法。 - 前記粉末状の石膏は、その95%以上が粒子径650μm以下のものである請求項5に記載の瓦礫処理方法。
- 前記高分子凝集剤は、その95%以上が粒子径150μm以下の粉末状である請求項5又は6に記載の瓦礫処理方法。
- 前記高分子凝集剤は、その90%以上が粒子径10μm以上の粉末状である請求項1〜7のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
- 前記高分子凝集剤は、アニオン性或いはノニオン性の高分子凝集剤である請求項1〜8のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
- 前記高分子凝集剤は、分岐を有してもよい鎖状構造の合成高分子化合物である請求項1〜9のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
- 前記粉末状の石膏は、半水石膏又はIII型無水石膏である請求項1〜10のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
- 土砂が付着した瓦礫が、海水に起因する高い膠着性を有する土砂が付着した瓦礫である請求項1〜11のいずれか1項に記載の瓦礫処理方法。
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