JPWO2019244856A1 - 重金属不溶化固化材及び汚染土壌類の改良工法 - Google Patents
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Abstract
Description
加えて、建設汚泥や浚渫土等の軟弱土壌の場合、再生利用するために、固化処理によって所定強度の土壌に改良する必要がある。
しかし、特許文献1,2に記載されている方法は、土壌からのヒ素や鉛の溶出を抑制することは可能であるものの、不溶化後における改良土壌の強度発現性が低く、軟弱土壌の再生利用には不十分である。
ヒ素含有汚泥の処理について、不溶化剤による不溶化処理工程、固化材による固化処理工程、及び乾燥剤による乾燥処理工程からなる三工程の処理方法(特許文献3)が提案されているが、工程が煩雑であり、現場施工に不向きである。また、ヒ素汚染土壌を200〜700℃で加熱処理した後、Ca化合物と水を添加する処理方法(特許文献4)も提案されているが、こうした高温加熱処理も、現場での施工に適さない。
軟弱土壌又は汚泥を、一軸圧縮強さ100〜3000kN/m2の改良土壌にしたり、ヒ素溶出量0.01mg/l以下、又は鉛溶出量0.01mg/l以下の改良土壌にする場合に好適な工法である。
セメントとしては、JIS規格品(JIS R 5210〜5214)あるいは、ポルトランドセメントを製造する際の中間原料であるクリンカーを使用できる。すなわち、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメント及び混合セメントが挙げられるが、好ましくはポルトランドセメント、高炉セメントである。
高炉スラグとしては、徐冷スラグ、水砕スラグが挙げられるが、潜在水硬性を有する水砕スラグが適する。
石膏としては、無水石膏が適する。
なお、高炉セメントなどセメント中に高炉スラグや石膏を含むものも存在するが、本発明のセメント系固化材としてセメントに配合される高炉スラグや石膏は、これとは別に加える量であると理解される。
セメント系固化材の製造は、それぞれの粉末を混合、あるいは混合粉砕のいずれも使用できる。セメント系固化材の粒径は、ブレーン比表面積が4000cm2/g以上、好ましくは5000cm2/g以上である。
セメント系固化材に消石灰又は軽焼ドロマイトを配合した重金属不溶化固化材の粒径は、消石灰を配合する場合、ブレーン比表面積が7000cm2/g以上、好ましくは8000cm2/g以上である。軽焼ドロマイトを配合する場合、ブレーン比表面積が5000cm2/g以上、好ましくは6000cm2/g以上である。上限は特に限定されないが、粉砕限界の観点から、12000cm2/g程度である。
消石灰としては、JIS規格品(JIS R 9001)を使用できる。好ましくは特号であり、CaO分を72.5質量%以上含有するものが適する。また、消石灰には、土壌と混合した際に消石灰となり得る化合物を含む。好ましくは生石灰である。
また、消石灰の平均粒径(d50)は、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下である。
軽焼ドロマイトとしては、JIS規格品(JIS R 9001)を使用できる。好ましくは特号であり、CaO・MgO分を93.0質量%以上、MgO分を30.0質量%以上含有するものが適する。
粉末度(比表面積)は、好ましくは5000〜7000cm2/gである。ここで、粉末度は、軽焼ドロマイトをセメント固化材等と混合、粉砕した後の数値である。
塩化物としては、好ましくは塩化カルシウム、又は塩化ナトリウムが挙げられ、硫酸塩としては、好ましくは硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、又は硫酸カルシウムが挙げられ、これらを単独又は二種以上を混合して使用できる。
塩化物及び/又は硫酸塩は、上記セメント系固化材と消石灰類の合計100質量部に対し、2〜20質量部を配合することがよく、好ましくは7〜15質量部である。
軟弱土壌としては、一般に泥土と言われ、建設ないし浚渫等により発生する土壌のうち流動性を呈する状態のものであって、強度としては、コーン指数200kN/m2未満であるか、あるいは一軸圧縮強さが概ね50kN/m2以下の土壌がある。
汚泥としては水槽、川、池、湖沼、海底等に堆積したものがあるが、これらは水分量が多く、流動性が大きいので、陸地に放置してある程度乾燥させるか、水分量の少ない土壌と混合して事前処理して含水量を調整することがよい。
また、湿潤密度としては、1〜3g/cm3、好ましくは1.5〜2.50g/cm3の土壌に適する。
加えて、重金属としてヒ素と鉛を含む軟弱土壌類が対象である。ヒ素と鉛の含有量は特に限定されないが、土壌1kg当たり、各1.0mg以上、好ましくは10.0mg以上含むことがよい。上限には制限はないが、200mg程度以下であれば、固化後の改良土壌において、排出基準値(0.01以下)の溶出量に低減できる。
特に、粘土を多く含む軟弱土壌において、本発明の固化材や改良工法は有効である。土壌は通常、粘土と砂とから構成されるが、粘土が多い土壌は粘性土、逆に砂が多い土壌は砂質土と言われる。本発明は、粘土と砂の合計量に対して粘土を50質量%以上含む粘性土、又は粘土を30質量%以上含む砂質土を処理するのに有効である。
本発明の重金属不溶化固化材は、上述のとおり軟弱土壌類を所定強度に固化できると共に、ヒ素と鉛の溶出量を低減できる。好ましくはヒ素又は鉛の溶出量の少なくともいずれかを環境基準値(0.01mg/L以下)にすることも可能となる。なお、溶出量の測定は実施例の条件に従う。
普通ポルトランドセメント(OPC) 日鉄セメント社製、ブレーン比表面積3340 cm2/g
高炉スラグ 日本製鉄社製
無水石膏 タイ産
消石灰特特選 北海道石灰化工社製 (CaO:73.5%,平均粒径:4.8μm)
軽焼ドロマイト 黒崎播磨社製 (CaO・MgO:97.0%、MgO:39.5%、粉末度:6140 cm2/g)
上記OPC57.0質量部、高炉スラグ34.7部及び石膏8.3部を、混合、粉砕して、ブレーン比表面積6310cm2/gのセメント系固化材(II)とした。セメント(II)とも言う。
荒木田土 あかぎ園芸製
砕砂 白老産
8号珪砂 東北珪砂社製
ひ酸水素二ナトリウム七水和物(特級) 関東化学社製
硝酸鉛(II) 関東化学社製
表1において、湿潤密度の単位は(g/cm3)であり、ヒ素、鉛の含有量(上段)の単位は(mg/kg)であり、ヒ素、鉛の溶出量(下段)の単位は(mg/L)である。配合量は部である。
なお、溶出量の測定は、環境省告示46号に準拠して検液を作製し、ICP発光分光分析法によって測定した。
土壌A〜Dに、セメント系固化材(II)を100kg/m3となるように混合して、7日後及び28日後のヒ素溶出量と一軸圧縮強さを測定した。結果を表2に示す。
上記土壌Eに対し、セメント系固化材(II)と消石灰を配合してなる重金属不溶化固化材を混合処理して、7日後の溶出量と一軸圧縮強さを測定した。結果を表3に示す。なお、表3には、重金属不溶化固化材のブレーン比表面積も示す。
上記模擬土壌Eに対し、セメント系固化材(II)と消石灰に加えて塩化物を配合してなる重金属不溶化固化材を混合処理して、7日後の溶出量と一軸圧縮強さを測定した。結果を表4に示す。なお、表4には、重金属不溶化固化材のブレーン比表面積も示す。
上記模擬土壌Eに対し、セメント系固化材(II)と消石灰に加えて硫酸塩を配合してなる重金属不溶化固化材を混合処理して、7日後の溶出量と一軸圧縮強さを測定した。結果を表5に示す。なお、表5には、重金属不溶化固化材のブレーン比表面積も示す。
上記土壌E(表3と同条件の土壌)に対し、セメント系固化材(II)と軽焼ドロマイトを配合してなる重金属不溶化固化材を混合処理して、7日後の溶出量と一軸圧縮強さを測定した。結果を表6に示す。なお、表6には、重金属不溶化固化材のブレーン比表面積も示す。
Claims (11)
- 重金属としてヒ素及び鉛を含有する軟弱土壌又は汚泥を固化して改良土壌にする共に改良土壌からのヒ素及び鉛の溶出を抑制する重金属不溶化固化材であって、セメント、高炉スラグ及び石膏からなるセメント系固化材と、消石灰又は軽焼ドロマイトを含み、セメント系固化材と消石灰又は軽焼ドロマイトの合計に対し、消石灰又は軽焼ドロマイトの配合量が10〜55質量%であることを特徴とする重金属不溶化固化材。
- 消石灰が、平均粒径が20μm以下であり、CaOを72.5質量%以上含有する請求項1に記載の重金属不溶化固化材。
- 軽焼ドロマイトが、CaO・MgOを93.0質量%以上含有し、粉末度が5000〜7000cm2/gである請求項1に記載の重金属不溶化固化材。
- セメント系固化材が、セメント25〜90質量%、高炉スラグを5〜50質量%及び石膏を5〜25質量%含有する請求項1又は2に記載の重金属不溶化固化材。
- セメント系固化材と消石灰又は軽焼ドロマイトの合計100質量部に対し、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の塩化物及び/又は硫酸塩を2〜20質量部配合してなる請求項1に記載の重金属不溶化固化材。
- 軟弱土壌又は汚泥を、一軸圧縮強さ100〜3000kN/m2の改良土壌にするために使用される請求項1に記載の重金属不溶化固化材。
- 軟弱土壌又は汚泥を、ヒ素溶出量0.01mg/l以下、又は鉛溶出量0.01mg/l以下の改良土壌にするために使用される請求項1に記載の重金属不溶化固化材。
- ヒ素及び鉛を含有する軟弱土壌又は汚泥を改良して強度を高める共に上記重金属の溶出を抑制する軟弱土壌又は汚泥の改良工法であって、請求項1に記載の重金属不溶化固化材を土壌又は汚泥に混合することを特徴とする軟弱土壌又は汚泥の改良工法。
- 軟弱土壌又は汚泥に対し、消石灰又は軽焼ドロマイトの添加量が5〜55kg/m3になるように、重金属不溶化固化材を土壌又は汚泥に混合する請求項8に記載の軟弱土壌又は汚泥の改良工法。
- 軟弱土壌又は汚泥を、一軸圧縮強さ100〜3000kN/m2の改良土壌にする請求項8に記載の軟弱土壌又は汚泥の改良工法。
- 軟弱土壌又は汚泥を、ヒ素溶出量0.01mg/l以下、又は鉛溶出量0.01mg/l以下の改良土壌にする請求項8に記載の軟弱土壌又は汚泥の改良工法。
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