JPH0415038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

ａ 産業上の利用分野 本発明は、石油井、ガス井、地熱井等の掘削、
トンネル工事その他の土木工事あるいは建設基礎
工事などで発生する掘削土を、再利用に適する形
態あるいは廃棄が容易な形態にするための掘削土
の改質方法に関する。 ｂ 従来の技術 一般に、石油井、ガス井、地熱井等の掘削、土
木工事などで発生する掘削土は、地域によつて異
なるが、通常約20〜90％の含水率を有している。 このように多量の水分を含有している掘削土
は、従来、セメント系固化剤を混合することによ
り処理されていた。 ｃ 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のセメント系固化剤を用い
る掘削土の処理方法には、処理後の掘削土が流動
性を失い、必要以上の強度に達するまでに、長時
間（24〜48時間）を要するという欠点があつた。 また、固化後の掘削土に、必要以上の強度を付
与するためには、セメント系固化剤を多量に添加
する必要があるが（通常は４〜８重量％）、セメ
ント系固化剤を４重量％以上添加すると、PHが12
以上になり、処理工程中におけるPHの調整が難し
いという欠点があつた。 本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされ
たものであつて、その目的は、掘削土を再利用に
適する形態あるいは廃棄が容易な形態になるよう
に、効率良く固化処理する掘削土の改質方法を提
供することにある。 ｄ 課題を解決するための手段 本発明の要旨は、掘削の際に生ずる掘削土100
重量部に対して、天然水溶性高分子物質、その半
合成高分子物質、凝集性を有する合成水溶性高分
子物質および吸水性樹脂から選ばれた少なくとも
１種の高分子物質0.03〜0.7重量部と２価以上の
陽イオンを含有する塩類0.1〜1.6重量部を添加混
合し、次いで、水硬性セメント0.6〜4.5重量部を
混合せしめることを特徴とする掘削土の改質方法
にある。 本発明によつて改質することができる掘削土
は、石油井、ガス井、地熱井等の掘削の際、ある
いはトンネル工事その他の土木工事の際などに発
生するものであり、地域によつて異なるが、通常
約20〜90％の含水率を有している。 本発明によつて改質することができる掘削土の
含水率は20〜90％であるが、好ましくは20〜50％
であり、とくに効果的に改質することができる。 本発明の掘削土の改質方法においては、まず、
掘削土に対して、天然水溶性高分子物質、その半
合成高分子物質、凝集性を有する合成水溶性高分
子物質および吸水性樹脂から選ばれた少なくとも
１種の高分子物質を添加混合する。 上記天然水溶性高分子物質またはその半合成高
分子物質としては、グアーガム、ローカストビー
ンガム、クインスシードガム、アラビノガラクタ
ンガム、アラビアガム、トラガカントガム、澱
粉、ザンサンガム、ザンコート、ゼラチン、サイ
リユームガム、アルギン酸塩類、カルボキシメチ
ルセルロース、カルボキシメチルハイドロオキシ
エチルセルロースなどを用いることができる。 また、上記凝集性を有する合成水溶性高分子物
質としては、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリビニルメタアクリレート、ポリ
アクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエ
チレンオキサイド、ビーガムなどを用いることが
できる。 さらに、上記吸水性樹脂としては、ポリアクリ
ル酸系、ポリサツカライト系、またはこれらの共
重合体系、イソブチレン、無水マレイン酸共重合
体系などの樹脂で代表される吸水性樹脂を用いる
ことができる。 これらの高分子物質は、水溶性であり、かつ増
粘性、保水性、吸水性および凝集性を有するもの
であり、本発明に効果的に用いることができる。 これら高分子物質の掘削土に対する添加量は、
掘削土の種類あるいは含水率によつても異なる
が、通常は掘削土100重量部（１Kl）に対して
0.03〜0.7重量部（0.5〜９Kg）である。 高分子物質の添加量が、0.03重量部（0.5Kg）
未満の場合は、掘削土の水分の吸収が十分でな
く、0.7重量部（９Kg）より多く添加しても添加
効果は少なく経済的でない。 高分子物質の好ましい添加量は、掘削土の種類
および含水率に基づいて、次のように決めること
ができる。 掘削土がシルト質土の場合 含水率20〜60％のシルト質土１Klに対して
0.5〜８Kg、 掘削土が砂質シルト土の場合 含水率20〜50％の砂質シルト土１Klに対して
0.5〜８Kg、 掘削土が粘土質シルト土の場合 含水率40〜70％の粘土質シルト土１Klに対し
て0.5〜８Kg、 掘削土が有機質土の場合 含水率15〜70％の有機質土１Klに対して、
0.5〜９Kg。 上記２価以上の陽イオンを含有する塩類として
は、周期律表ａ、ｂ、ａ、ｂ、ｂ、
ｂ、ｂ、ｂおよび族の陽イオンを含有する
水酸化物、塩化物、硫酸塩および硝酸塩のなかで
水溶性のものが好ましく、例えば、マグネシウ
ム、カルシウム、アルミニウムなどの水酸化物、
マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニ
ウム、ジルコニウム、クロム、マンガンなどの塩
化物、硫酸塩または硝酸塩を用いることができ
る。 さらに、酸素化合物で陰イオン化する化合物、
例えばホウ酸塩、アルミン酸塩、クロム酸塩、そ
して過マンガン酸塩なども使用することができ
る。 これら２価以上の陽イオンを含有する塩類の添
加量は、掘削土100重量部（１Kl）に対して0.1〜
1.6重量部である。 塩類の添加量が、0.1重量部未満の場合は、凝
集効果が小さく、処理した掘削土の強度が小さ
く、1.6重量部より多い場合は、凝集効果が大き
く、遊離水が生じやすくなる。 上記水硬性セメントとしては、普通ポルトラン
ドセメント、速硬性ポルトランドセメント、高炉
セメント、その他の改良されたポルトランドセメ
ント、アルミナセメント、カルシウムセメント、
フライアツシユやポゾランを含有するセメント類
などを用いることができる。 水硬性セメントの使用量は掘削土100重量部
（１Kl）に対して0.6〜4.5重量部（10〜70Kg）、好
ましくは1.2〜2.8重量部（20〜40Kg）である。 水硬性セメントの使用量が0.6重量部（10Kg）
未満の場合は、掘削土を十分に固化させることが
できず、掘削土の強度が不足する。また、4.5重
量部（70Kg）より多い場合は、掘削土のPHが大き
くなり、掘削土の強度が大きくなりすぎ、再利用
や廃棄に適さない。 ｅ 作用 一般に、親水性の高い高分子物質は、その特性
として増粘効果、吸水効果、凝集効果などを有し
ている。 本発明においては、このような特性を有する高
分子物質を掘削土に添加混合することにより、掘
削土の増粘、凝集および脱水を行う。 すなわち、本発明において用いる天然水溶性高
分子物質、その半合成高分子物質、凝集性を有す
る合成水溶性高分子物質および吸水性樹脂は、水
溶性であり、増粘性、保水性および凝集性を有し
ている。 このような高分子物質の特定量を、チキソトロ
ピツク性を有し、含水率の高い掘削土に添加混合
すると、掘削土粒子にこれらの高分子物質は物理
的または化学的に吸着し、同時に粒子表面の電荷
が中和され、あるいは水分が吸収されて、掘削土
全体が凝集状態に保持される。 さらに、このような高分子物質と共に２価以上
の陽イオンを含有する塩類を特定量加えると、掘
削土の凝集状態をより効果的にかつ速やかに得る
ことができる。 すなわち、２価以上の陽イオンを含有する塩類
を加えることによつて、掘削土の凝集状態をより
良好にし、次に添加混合する少量の水硬性セメン
トの効果をより高めることができる。 この凝集状態にある掘削土に、水硬性セメント
を添加すると、水硬性セメントが掘削土や高分子
物質などと反応し、あるいは物理的吸着などを起
して、掘削土全体が凝集し、粉状化する。 したがつて、掘削土は適度の固さを持つた粉状
物になり、再利用するに適する形態、あるいは廃
棄が容易な形態の土壌になる。 このように、本発明方法によれば、掘削土は固
形分と液体分とを分離することなく短時間のうち
に効率良く固化されて、流動性がなくなり、一定
以上の強度を付与されて再利用に適する形態ある
いは廃棄が容易な形態になる。 ｆ 実施例 以下に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 実施例 １ 砂質シルトの掘削土に水を加え、一定の含水率
（23.1％、28.6％）に調整したのち、ポリビニル
メタアクリレートおよび硫酸第二鉄を添加混合
し、これにポルトランドセメントを加え、その混
合物の一軸圧縮強度の経時変化を測定した。 なお、ポリビニルメタアクリレート、硫酸第二
鉄およびポルトランドセメントの配合比は、水を
加えた掘削土100重量部に対して、表−１に示し
た量とした。 結果を表−１に示す。

【表】 実施例 ２ シルト質の掘削土に水を加え、一定の含水率
（41.2％、47.4％）に調整したのち、ザンサンガ
ムおよび塩化カルシウムを添加混合し、これに高
炉セメントを加え、その混合物の一軸圧縮強度の
経時変化を測定した。 なお、ザンサンガム、塩化カルシウムおよび高
炉セメントの配合比は、水を加えた掘削土100重
量部に対して、表−２に示した量とした。 結果を表−２に示す。

【表】

【表】 実施例 ３ シルト質の掘削土に水を加えて、一定の含水率
（41.2％、47.4％）に調整したのち、グアーガム
および硫酸アルミニウムを添加混合し、これにア
ルミナセメントを加え、その混合物の一軸圧縮強
度の経時変化を測定した。 なお、グアーガム、硫酸アルミニウムおよびア
ルミナセメントの配合比は、水を加えた掘削土
100重量部に対して、表−３に示した量とした。 結果を表−３に示す。

【表】 表−１〜表−３に示す結果から、掘削土に対す
る高分子物質、２価以上の陽イオンを含有する塩
類、および水硬性セメントの好ましい添加量が判
る。 比較例 １ シルト質の掘削土に水を加え、一定の含水率
（41.2％、47.4％）に調整したのち、グアーガム
を加え混合し、さらにポルトランドセメントを加
えた場合と、グアーガムのみを加えた場合の、一
軸圧縮強度の経時変化を測定した。 グアーガムおよびポルトランドセメントの配合
比は、水を加えた掘削土100重量部に対して、表
−４に示した量とした。 結果を表−４に示す。

【表】 比較例 ２ 砂質シルトの掘削土に水を加え、一定の含水率
（33.3％、37.5％）に調整したのち、ポリビニル
メタアクリレートを加え混合し、さらにポルトラ
ンドセメントを加えた場合と、ポリビニルメタア
クリレートのみを加えた場合の、一軸圧縮強度の
経時変化を測定した。 ポリビニルメタアクリレートおよびポルトラン
ドセメントの配合比は、水を加えた掘削土100重
量部に対して、表−５に示した量とした。 結果を表−５に示す。

【表】

【表】 比較例 ３ シルト質の掘削土に水を加え、一定の含水率
（41.2％、47.4％）に調整したのち、ポリサツカ
ライド系吸水樹脂を加え混合し、さらにアルミナ
セメントを加えた場合と、ポリサツカライド系吸
水樹脂のみを加えた場合の、一軸圧縮強度の経時
変化を測定した。 なお、ポリサツカライド系吸水樹脂およびアル
ミナセメントの配合比は、水を加えた掘削土100
重量部に対して表−６に示した量とした。 結果を表−６に示す。

【表】 比較例 ４ ポリビニルメタアクリレート、硫酸第二鉄およ
びポルトランドセメントを同時に加える以外は、
実施例１と同様にして得た混合物の一軸圧縮強度
の経時変化を測定した。 結果を表−７に示す。

【表】 実施例１〜３と比較例１〜３の対比から、掘削
土に対して、高分子物質、２価以上の陽イオンを
含有する塩類および水硬性セメントの３成分を混
合することにより、高分子物質と水硬性セメント
を混合する場合よりも、さらに優れた効果が得ら
ることがわかる。 また、実施例１と比較例４の対比から、掘削土
に対して、高分子物質と２価以上の陽イオンを含
有する塩類を添加混合したのち、水硬性セメント
を混合することにより、高分子物質、２価の陽イ
オンを含有する塩類および水硬性セメントを同時
に添加混合するよりも、さらに優れた効果が得ら
れることが判る。 ｇ 発明の効果 本発明によれば、石油井、ガス井および地熱井
の掘削、トンネル工事その他の土木工事で発生す
る掘削土を、固形分と液体とを分離することなく
短時間のうちに効率よく固化させて、流動性をな
くし、一定以上の強度を付与することができ、掘
削土を再利用に適し、また廃棄が容易になるよう
に改質することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削の際に生ずる掘削土100重量部に対して、
   天然水溶性高分子物質、その半合成高分子物質、
   凝集性を有する合成水溶性高分子物質および吸水
   性樹脂から選ばれた少なくとも１種の高分子物質
   0.03〜0.7重量部と２価以上の陽イオンを含有す
   る塩類0.1〜1.6重量部を添加混合し、次いで、水
   硬性セメント0.6〜4.5重量部を混合せしめること
   を特徴とする掘削土の改質方法。 ２ 上記塩類が、２価以上の陽イオンを含有する
   水酸化物、塩化物、硫酸塩および硝酸塩から選ば
   れた少なくとも１種の化合物である特許請求の範
   囲第１項記載の掘削土の改質方法。 ３ 上記２価以上の陽イオンが、周期律表ａ、
   ｂ、ａ、ｂ、ｂ、ｂ、ｂ、ｂまた
   は族の陽イオンである特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の掘削土の改質方法。 ４ 上記水硬性セメントが、ポルトランド系セメ
   ント、アルミナ系セメント、特殊セメント、また
   はこれらとフライアツシユ、ポゾランなどを含有
   したものである特許請求の範囲第１項〜第３項の
   いずれか１項に記載の掘削土の改質方法。