JP7746485B2 - Neutral solidification material and soil processing method - Google Patents
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Description
本発明は、中性固化材及び土の処理方法に関する。 The present invention relates to a neutral solidification material and a soil treatment method.
軟質土壌や建設発生土等の搬出や再利用を容易にするために、土の強度を向上させる土壌固化材が用いられる。土壌固化材は、その含有成分に応じて、セメント系、石灰系及び石膏系などに分類されており、典型的には、水質や植生等の周囲環境の保全を考慮して、土壌改良後の土壌のpHを中性付近に維持することができる石膏系の土壌固化材が用いられる。しかし、石膏系の土壌固化材は、セメント系のものと比較して、強度発現が十分でないことがあり、この点について改善の余地があった。 Soil solidification materials are used to improve soil strength and facilitate the removal and reuse of soft soil and construction waste soil. Soil solidification materials are classified into cement-based, lime-based, and gypsum-based types depending on the components they contain. Gypsum-based soil solidification materials are typically used, as they can maintain the pH of the soil near neutral after soil improvement, taking into consideration the preservation of the surrounding environment, such as water quality and vegetation. However, gypsum-based soil solidification materials sometimes do not develop sufficient strength compared to cement-based materials, and there is room for improvement in this regard.
土壌固化材を用いた際の改良土の強度向上を目的として、特許文献1には、酸化マグネシウムと、硫酸アルミニウム及び/または硫酸鉄、残部が石膏からなる土壌固化材が開示されている。また特許文献2には、金属硫酸塩等の金属塩、マグネシウム含有物及び高分子系の増粘用材料に加えて、半水石膏等の助材を含む土壌用改良材が開示されている。 Patent Document 1 discloses a soil solidification material consisting of magnesium oxide, aluminum sulfate and/or iron sulfate, with the remainder being gypsum, with the aim of improving the strength of improved soil when using a soil solidification material. Patent Document 2 also discloses a soil improvement material that contains metal salts such as metal sulfates, magnesium-containing substances, and polymer-based thickening materials, as well as auxiliary materials such as gypsum hemihydrate.
しかし、特許文献1及び2に記載の土壌改良材は、改良土のpHを中性付近に維持することが可能であったが、強度発現性が十分でなく、目的とする強度に改良できないことがあった。 However, while the soil improvement materials described in Patent Documents 1 and 2 were able to maintain the pH of the improved soil near neutral, they did not adequately develop strength, and sometimes were unable to improve the soil to the desired strength.
また建設発生土に固化処理を行って得られた改良土は、建設発生土が発生した現場で再利用される場合と、別の現場で再利用される場合とがある。後者の場合、典型的には、改良土は、建設発生土が発生した現場で一定期間養生した後、再利用される場所へ搬入される。このとき、掘削や解きほぐし等の工程を行うことに起因して、改良土としての強度低下が生じ得る。その結果、再利用される場所での十分な強度が発現できないことがある。このような点を改善することに関して、特許文献1及び2に記載の土壌改良材では何ら検討されていない。 The improved soil obtained by solidifying construction waste soil may be reused at the site where it was generated, or at a different site. In the latter case, the improved soil is typically cured for a certain period of time at the site where it was generated, and then transported to the site where it will be reused. During this process, the strength of the improved soil may decrease due to processes such as excavation and loosening. As a result, the soil may not be able to achieve sufficient strength at the site where it is to be reused. The soil improvement materials described in Patent Documents 1 and 2 do not address this issue at all.
そこで本発明は、pHを中性付近に維持しつつ、且つ掘削,解きほぐしによる強度低下が発生しにくい改良土を得ることができる中性固化材を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a neutral solidification material that can produce improved soil that maintains a pH close to neutral and is less likely to lose strength due to excavation or loosening.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の組成を有する高分子凝集剤を用いることによって、改良土のpHの維持と高い強度とを両立できることを見出し、本発明を成すに至った。 After extensive research to solve the above problems, the inventors discovered that by using a polymer flocculant with a specific composition, it is possible to maintain the pH of improved soil while also increasing its strength, leading to the creation of the present invention.
すなわち、本発明は、酸化マグネシウムと、
硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩と、
アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有する高分子凝集剤とを含み、
前記高分子凝集剤を構成するアクリルアミドユニットの組成比が55~90mol%である、中性固化材を提供するものである。
That is, the present invention relates to a composition comprising magnesium oxide and
at least one sulfate selected from aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum;
a polymer flocculant having an acrylamide unit and a sodium acrylate unit,
The present invention provides a neutral solidification material in which the composition ratio of the acrylamide units constituting the polymer flocculant is 55 to 90 mol %.
また本発明の好適な態様として、前記高分子凝集剤を1~8質量%含む中性固化材を提供するものである。 A preferred embodiment of the present invention provides a neutral solidification material containing 1 to 8 mass % of the polymer flocculant.
また本発明の好適な態様として、前記酸化マグネシウムを10~50質量%含む中性固化材を提供するものである。 A preferred embodiment of the present invention provides a neutral solidification material containing 10 to 50 mass % of the magnesium oxide.
更に本発明は、処理対象となる土と中性固化材との混合物を、JIS A1228に準じて測定されるコーン指数が800kN/m2以上となるまで養生する工程を備え、
前記中性固化材は、酸化マグネシウムと、硫酸アルミ、硫酸第一鉄、及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩と、ポリアクリルアミド及びアクリル酸ナトリウムを主成分とする高分子凝集剤とを含み、前記高分子凝集剤を構成するアクリルアミドユニットの組成比が55~90mol%である、土の処理方法を提供するものである。
Furthermore, the present invention provides a method for treating soil and a neutral solidification material, the method comprising the step of curing the mixture until the cone index measured in accordance with JIS A1228 is 800 kN/ m2 or more;
The neutral solidification material contains magnesium oxide, at least one sulfate selected from aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum, and a polymer flocculant containing polyacrylamide and sodium acrylate as main components, and the composition ratio of the acrylamide units constituting the polymer flocculant is 55 to 90 mol %.
更に本発明の好適の態様として、気泡剤を含む前記土を処理対象とする土の処理方法を提供するものである。 A further preferred embodiment of the present invention provides a soil treatment method in which the soil to be treated contains an aerating agent.
本発明によれば、pHを中性付近に維持しつつ、且つ高い強度を発現した土に改良できるので、改良土を幅広い用途で再利用することができ、資源の有効利用に繋げることができる。 This invention allows soil to be improved to have high strength while maintaining a near-neutral pH, allowing the improved soil to be reused for a wide range of purposes, leading to more effective use of resources.
本発明の好適な実施形態を以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の説明では、「X~Y[Z]」(X及びYは任意の数字であり、[Z]は単位である。)と記載した場合、特に断らない限り「X[Z]以上Y[Z]以下」を意味する。 Preferred embodiments of the present invention are described below. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, when it is stated that "X to Y[Z]" (X and Y are arbitrary numbers, and [Z] is a unit), it means "greater than or equal to X[Z] and less than or equal to Y[Z]" unless otherwise specified.
本発明の中性固化材は、改良対象となる土と混合することによって、pHが中性に維持され、且つ高い強度を発現した土を得るために用いられる材料である。改良対象となる土は、例えば水を含んだ軟質土壌等の含水土壌、あるいは、泥土等といった、道路工事、シールド工法等によるトンネル工事及び建造物建設工事等の各種建設工事によって副次的に発生した建設発生土や建設汚泥等が挙げられる。つまり、本発明の中性固化材は、含水土壌、建設発生土及び建設汚泥の少なくとも一種を固化するために好適に用いられる。
以下の説明では、「改良土」は、改良対象となる土に本発明の中性固化材を含有させて改良させた後の土を指す。
The neutral solidification material of the present invention is a material that can be mixed with soil to be improved to maintain a neutral pH and obtain soil with high strength. Examples of soil to be improved include wet soil such as soft soil containing water, or mud, such as construction waste soil and construction sludge that are generated secondarily during various construction works, such as road construction, tunnel construction using the shield tunneling method, and building construction. In other words, the neutral solidification material of the present invention is suitable for solidifying at least one of wet soil, construction waste soil, and construction sludge.
In the following description, "improved soil" refers to soil that has been improved by adding the neutral solidification material of the present invention to the soil to be improved.
本発明における「中性」とは、「改良土におけるpHが5.8以上8.6以下である」ことを指す。これは、水質汚濁防止法に規定される排水基準のpHにおける「海域以外の公共用水域に排出されるもの」の項に示されている数値である。したがって、本発明の中性固化材を含む改良土は、例えば該改良土に浸透した雨水が地下水や河川に流出してしまった場合でも、排水基準に適合しているので、改良土の用途や使用場所に制限されず、環境負荷を低減して再利用することができる。 In this invention, "neutral" refers to "the pH of the improved soil being 5.8 or higher and 8.6 or lower." This is the value shown in the section on "those discharged into public waters other than the sea" in the pH standards for wastewater stipulated in the Water Pollution Control Act. Therefore, improved soil containing the neutral solidification material of this invention complies with the wastewater standards, even if, for example, rainwater that has permeated the improved soil flows into groundwater or a river. Therefore, the improved soil can be reused with reduced environmental impact, regardless of its intended use or location.
本発明の中性固化材は、以下の(1)ないし(3)に示す成分を含む。
(1)酸化マグネシウム
(2)硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩
(3)アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有する高分子凝集剤
The neutral solidification material of the present invention contains the following components (1) to (3).
(1) magnesium oxide; (2) at least one sulfate selected from aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum; and (3) a polymer flocculant having an acrylamide unit and a sodium acrylate unit.
本発明の中性固化材は、酸化マグネシウムを含む。酸化マグネシウムは、主に、改良対象となる土を固化するために配合される成分である。
酸化マグネシウムとしては、例えば水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを600~900℃で焼成した軽焼酸化マグネシウム等が挙げられる。
The neutral solidification material of the present invention contains magnesium oxide, which is a component that is mainly blended to solidify the soil to be improved.
Examples of magnesium oxide include lightly burned magnesium oxide obtained by burning magnesium hydroxide or magnesium carbonate at 600 to 900°C.
中性固化材における酸化マグネシウムの含有量は、無水物換算として、好ましくは10~50質量%であり、より好ましくは10~47質量%であり、更に好ましくは10~45質量%である。酸化マグネシウムを上述した含有量とすることによって、改良対象となる土の強度発現性と、pHを中性に維持することとを高いレベルで両立することができる。これに加えて、重金属類等により汚染された土壌を改良対象とした場合に、重金属類を不溶化させて、改良土からの重金属類の溶出を抑制することができる。その結果、改良土を用いた周囲の環境を保全できるという利点もある。 The magnesium oxide content in the neutral solidification material is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 10 to 47% by mass, and even more preferably 10 to 45% by mass, calculated on anhydrous basis. By using this amount of magnesium oxide, it is possible to achieve a high level of both the strength development of the soil to be improved and the maintenance of a neutral pH. In addition, when improving soil contaminated with heavy metals, the heavy metals can be insolubilized, preventing their leaching from the improved soil. This has the added benefit of preserving the surrounding environment when the improved soil is used.
本発明の中性固化材は、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩を含む。硫酸塩は、主に、改良対象となる土のpHを中性に維持するために配合される成分である。 The neutral solidification material of the present invention contains at least one sulfate selected from the group consisting of aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum. The sulfate is a component that is primarily added to maintain the pH of the soil to be improved at a neutral level.
中性固化材に含まれる硫酸塩は、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄又は石膏のいずれか一種であってもよく、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち二種を含んでいてもよく、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のすべてを含んでいてもよい。
改良対象となる土の強度発現性と、pHを中性に維持することとを高いレベルで両立させる観点から、中性固化材に含まれる硫酸塩は、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも二種以上を含むことが好ましく、硫酸アルミニウム及び硫酸第一鉄を少なくとも含むことがより好ましく、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のすべてを含むことが更に好ましい。
The sulfate contained in the neutral solidification material may be any one of aluminum sulfate, ferrous sulfate, or gypsum, or may contain two of aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum, or may contain all of aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum.
From the viewpoint of achieving a high level of strength development in the soil to be improved while maintaining a neutral pH, the sulfates contained in the neutral solidification material preferably contain at least two of aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum, more preferably contain at least aluminum sulfate and ferrous sulfate, and even more preferably contain all of aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum.
中性固化材における硫酸塩の総含有量は、無水物換算として、好ましくは42~89質量%であり、より好ましくは44~87質量%であり、更に好ましくは46~84質量%である。
硫酸塩を上述した含有量とすることによって、改良対象となる土の強度を発現させつつ、pHを中性に且つ安定的に維持することができる。
The total content of sulfates in the neutral solidifying material is preferably 42 to 89 mass %, more preferably 44 to 87 mass %, and even more preferably 46 to 84 mass %, calculated on an anhydrous basis.
By adjusting the sulfate content to the above range, it is possible to develop strength in the soil to be improved while maintaining a neutral and stable pH.
硫酸塩として硫酸アルミニウムを含む場合、中性固化材における硫酸アルミニウムの含有量は、無水物換算として、好ましくは0~65質量%であり、より好ましくは0~60質量%であり、更に好ましくは0~55質量%である。つまり、硫酸塩の総含有量が上述の範囲を満たす限りにおいて、硫酸アルミニウムは非含有であってもよい。
硫酸アルミニウムを上述した含有量とすることによって、改良対象となる土の強度を発現させつつ、pHを中性に且つ安定的に維持することができる。
When aluminum sulfate is contained as the sulfate, the content of aluminum sulfate in the neutral solidification material is preferably 0 to 65 mass %, more preferably 0 to 60 mass %, and even more preferably 0 to 55 mass %, calculated on an anhydrous basis. In other words, as long as the total content of sulfates satisfies the above range, aluminum sulfate may not be contained.
By adjusting the aluminum sulfate content to the above range, it is possible to develop strength in the soil to be improved while maintaining a neutral and stable pH.
硫酸塩として硫酸第一鉄を含む場合、中性固化材における硫酸第一鉄の含有量は、無水物換算として、好ましくは0~30質量%であり、より好ましくは0~25質量%であり、更に好ましくは0~20質量%である。つまり、硫酸塩の総含有量が上述の範囲を満たす限りにおいて、硫酸第一鉄は非含有であってもよい。
硫酸第一鉄を上述した含有量とすることによって、改良対象となる土のpHを中性に維持しながら、強度をより高く発現させることができる。これに加えて、重金属類等により汚染された土壌を改良対象とした場合に、重金属類を還元させて不溶化させて、改良土からの重金属類の溶出を抑制することができる。
When ferrous sulfate is contained as a sulfate, the content of ferrous sulfate in the neutral solidification material is preferably 0 to 30% by mass, more preferably 0 to 25% by mass, and even more preferably 0 to 20% by mass, calculated on an anhydrous basis. In other words, as long as the total content of sulfates satisfies the above range, ferrous sulfate may not be contained.
By adjusting the ferrous sulfate content to the above range, it is possible to maintain the pH of the soil to be improved at a neutral level while increasing the strength of the soil. In addition, when improving soil contaminated with heavy metals, the heavy metals can be reduced and insolubilized, thereby suppressing the elution of heavy metals from the improved soil.
硫酸塩として石膏を含む場合、石膏としては、無水石膏、半水石膏及び二水石膏等のうち少なくとも一種を用いることができる。またJIS R9151に規定する石膏を用いることもできる。これらのうち、改良対象となる土の強度向上及びpHの維持に加えて、製造コストの低減を達成する観点から、石膏として半水石膏を用いることが好ましい。
硫酸塩として石膏を含む場合、中性固化材における石膏の含有量は、無水物換算として、好ましくは0~75質量%であり、より好ましくは0~70質量%であり、更に好ましくは0~65質量%である。つまり、硫酸塩の総含有量が上述の範囲を満たす限りにおいて、石膏は非含有であってもよい。
石膏を上述した含有量とすることによって、石膏自体が有する水硬性によって、改良土の強度を更に高く発現させることができる。
When gypsum is contained as the sulfate, at least one of gypsum anhydride, gypsum hemihydrate, gypsum dihydrate, etc. can be used as the gypsum. Gypsum specified in JIS R9151 can also be used. Of these, it is preferable to use gypsum hemihydrate as the gypsum from the viewpoint of improving the strength and maintaining the pH of the soil to be improved, as well as reducing production costs.
When gypsum is contained as a sulfate, the gypsum content in the neutral solidification material is preferably 0 to 75 mass %, more preferably 0 to 70 mass %, and even more preferably 0 to 65 mass %, calculated on an anhydrous basis. In other words, as long as the total content of sulfates satisfies the above range, gypsum may not be contained.
By adjusting the content of gypsum to the above range, the hydraulic properties of the gypsum itself can be used to further increase the strength of the improved soil.
本発明の中性固化材は、アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有する高分子凝集剤を含む。
高分子凝集剤は、主に、改良対象となる土の粒子を凝集させて、改良土の強度を高めるために配合される成分であり、好ましくは有機ポリマーの単一成分又は混合物である。中性固化材における高分子凝集剤の総含有量は、好ましくは1~8質量%であり、より好ましくは1~7質量%であり、更に好ましくは1~6質量%である。
本発明における「ユニット」とは、ポリマーを構成するモノマー単位を指す。
The neutral solidification material of the present invention contains a polymer flocculant having an acrylamide unit and a sodium acrylate unit.
The polymer flocculant is a component that is mainly added to agglomerate the soil particles to be improved and increase the strength of the improved soil, and is preferably a single component or a mixture of organic polymers. The total content of the polymer flocculant in the neutral solidification material is preferably 1 to 8 mass%, more preferably 1 to 7 mass%, and even more preferably 1 to 6 mass%.
In the present invention, the term "unit" refers to a monomer unit that constitutes a polymer.
中性固化材に含まれる高分子凝集剤の具体的態様は、例えば、第1モノマーであるアクリルアミドと、第2モノマーであるアクリル酸ナトリウムとが重合してなる共重合体(コポリマー)である態様等があり、高分子凝集剤中にアクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有するものである。
また、前記共重合体は、各モノマーが交互に重合した交互共重合体、各モノマーの配列が無秩序であるランダム共重合体、同種のモノマーが連続して重合した構成単位を有するブロック共重合体、及び一方のモノマーからなる重合体が他方のモノマーからなる重合体に分枝して結合しているグラフト共重合体等の少なくとも一種の態様であり得る。
Specific examples of the polymer flocculant contained in the neutral solidification material include a copolymer formed by polymerizing acrylamide, which is a first monomer, and sodium acrylate, which is a second monomer, and the polymer flocculant contains an acrylamide unit and a sodium acrylate unit.
The copolymer may be in at least one of the following forms: an alternating copolymer in which each monomer is polymerized alternately; a random copolymer in which the arrangement of each monomer is random; a block copolymer having structural units in which the same type of monomer is polymerized successively; and a graft copolymer in which a polymer made of one monomer is branched and bonded to a polymer made of the other monomer.
中性固化材に含まれる高分子凝集剤は、該高分子凝集剤を構成するアクリルアミドユニットが特定の組成比であることを特徴の一つとしている。
詳細には、高分子凝集剤に含まれるアクリルアミドユニットの組成比は、好ましくは55~90mol%であり、より好ましくは60~85mol%であり、更に好ましくは60~80mol%である。アクリルアミドユニットがこのような割合で構成された高分子凝集剤を用いることによって、改良対象となる土の強度発現性と、pHを中性に維持することとを高いレベルで両立させることができる。
One of the characteristics of the polymer flocculant contained in the neutral solidification material is that the acrylamide units constituting the polymer flocculant have a specific composition ratio.
Specifically, the composition ratio of acrylamide units contained in the polymer flocculant is preferably 55 to 90 mol%, more preferably 60 to 85 mol%, and even more preferably 60 to 80 mol%. By using a polymer flocculant with acrylamide units in such a ratio, it is possible to achieve a high level of both the strength development of the soil to be improved and the maintenance of a neutral pH.
アクリルアミドユニットが上述した割合となった高分子凝集剤を用いることによって、強度を向上させるように改質できる理由は明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
一般的に、中性~アルカリ性のpH領域(すなわちpHが5.8以上の領域)では、土粒子を構成する鉱物粒子の等電点が低いことに起因して、該粒子が負に帯電しており、水と土粒子との間で静電的な反発が生じやすい。そのため、土粒子は凝集等の団粒化が生じにくいため,結果として土全体の強度が低くなりやすい。
上述した高分子凝集剤を添加すると、まず、アクリルアミドユニットに由来するアミド基が土粒子表面に吸着し、次いで、アクリル酸ナトリウムユニットに由来するカルボキシ基が反発しあって,高分子凝集剤の分子鎖を広げ、その広がりによって土粒子や水を抱え込む(取り込む)ことによって、土粒子を効果的に団粒化させ,土粒子間に水を保持することができるため、改良土の強度を向上させることができると考えられる。特に,上述した高分子凝集剤の添加による強度発現プロセスは、(i)凝集剤の土粒子の表面への吸着、(ii)土粒子どうしの架橋、及び(iii)土粒子の団粒化といった順に進むものと考えられており、高分子凝集剤に含まれるアクリルアミドユニットの組成比を好ましくは55~90mol%とすることによって、強度発現に重要な前記(i)及び(ii)の過程をバランス良く進行させることができると考えられる。
The reason why the use of a polymer flocculant containing acrylamide units in the above-mentioned ratio can be modified to improve strength is not clear, but the present inventors speculate as follows.
Generally, in the neutral to alkaline pH range (i.e., a pH range of 5.8 or higher), the mineral particles that make up soil particles have a low isoelectric point, which causes the particles to be negatively charged, and electrostatic repulsion easily occurs between water and the soil particles. As a result, the soil particles are less likely to aggregate, such as by flocculation, and as a result, the strength of the soil as a whole tends to decrease.
When the above-mentioned polymer flocculant is added, first, the amide groups derived from the acrylamide units adsorb to the soil particle surfaces, and then the carboxyl groups derived from the sodium acrylate units repel each other, widening the molecular chain of the polymer flocculant, which then embraces (takes in) the soil particles and water, effectively agglomerating the soil particles and retaining water between the soil particles, which is thought to improve the strength of the improved soil. In particular, the strength development process caused by the addition of the above-mentioned polymer flocculant is thought to proceed in the following order: (i) adsorption of the flocculant to the soil particle surfaces, (ii) cross-linking between soil particles, and (iii) agglomeration of the soil particles. By preferably setting the composition ratio of acrylamide units in the polymer flocculant to 55 to 90 mol%, it is thought that the above processes (i) and (ii), which are important for strength development, can be progressed in a balanced manner.
高分子凝集剤に含まれる炭素、水素及び窒素は、例えば以下の方法で測定することができる。詳細には、測定対象となる高分子凝集剤を約2mg精秤し、これを元素分析装置(例えばジェイ・サイエンス・ラボ社製、マイクロコーダーJM10)に導入して、各元素の質量を定量測定する。標品は、例えばアンチピリン(炭素元素:70.2質量%、水素元素:6.4質量%、窒素元素:14.9質量%)を用いることができる。 The carbon, hydrogen, and nitrogen contained in a polymer flocculant can be measured, for example, by the following method. Specifically, approximately 2 mg of the polymer flocculant to be measured is precisely weighed out and introduced into an elemental analyzer (e.g., J Science Lab's Microcorder JM10) to quantitatively measure the mass of each element. For example, antipyrine (carbon element: 70.2% by mass, hydrogen element: 6.4% by mass, nitrogen element: 14.9% by mass) can be used as a standard.
上述の方法で測定された炭素元素の質量比(質量%)をC1とし、窒素元素の質量比(質量%)をN1とする。これらの値から、アクリルアミドユニット及びアクリル酸ナトリウムユニットの各組成比を以下の方法で算出する。
まず、アクリルアミドユニットは「-CH2-CH(CO-NH2)-」の化学式であるところ、該ユニット中の炭素数は3であり、該ユニット中の窒素数は1である。
また、アクリル酸ナトリウムユニットは「-CH2-CH(COONa)-」の化学式であるところ、該ユニット中の炭素数は3であり、該ユニット中の窒素数はゼロである。
The mass ratio (% by mass) of carbon element measured by the above method is designated as C1, and the mass ratio (% by mass) of nitrogen element is designated as N1. From these values, the composition ratios of acrylamide units and sodium acrylate units are calculated by the following method.
First, the acrylamide unit has the chemical formula "-CH 2 -CH(CO-NH 2 )-", and the unit contains three carbon atoms and one nitrogen atom.
The sodium acrylate unit has the chemical formula "--CH 2 --CH(COONa)--", and the number of carbon atoms in the unit is 3 and the number of nitrogen atoms in the unit is zero.
高分子凝集剤中のアクリルアミドユニットの組成比(mol%)を「A」とし、高分子凝集剤中のアクリル酸ナトリウムユニットの組成比(mol%)を「100-A」とし、各ユニットの炭素数及び窒素数に基づくと、アクリルアミドユニットの炭素の組成比(mol%)は、「3×A」、アクリルアミドユニットの窒素の組成比(mol%)は「A」でそれぞれ表される。また、アクリル酸ナトリウムユニットの炭素の組成比(mol%)は「3×(100-A)」で表される。 The composition ratio (mol%) of the acrylamide units in the polymer flocculant is "A," and the composition ratio (mol%) of the sodium acrylate units in the polymer flocculant is "100 - A." Based on the number of carbon atoms and nitrogen atoms in each unit, the carbon composition ratio (mol%) of the acrylamide units is expressed as "3 x A," and the nitrogen composition ratio (mol%) of the acrylamide units is expressed as "A." Furthermore, the carbon composition ratio (mol%) of the sodium acrylate units is expressed as "3 x (100 - A)."
上述の各割合に基づいて、高分子凝集剤中における、窒素元素の組成比(N5)に対する炭素元素の組成比(C5)の比(C5/N5)は、以下の式(a)により算出される。
(C5/N5)={(3×A)+3×(100-A)}/A=300/A ・・(a)
Based on the above-mentioned proportions, the ratio (C5/N5) of the carbon element composition ratio (C5) to the nitrogen element composition ratio (N5) in the polymer flocculant is calculated by the following formula (a).
(C5/N5)={(3×A)+3×(100-A)}/A=300/A...(a)
ここで、C5/N5は、「{(C1)/(炭素原子量)}/{(N1)/(窒素原子量)}」として表される(炭素原子量=12、窒素原子量=14)から、アクリルアミドユニットの組成比Aは以下の式(b)で算出される。
アクリルアミドユニットの組成比A(mol%)
=300/{(C1)/(炭素原子量)}/{(N1)/(窒素原子量)} ・・(b)
Here, C5/N5 is expressed as "{(C1)/(carbon atom amount)}/{(N1)/(nitrogen atom amount)}" (carbon atom amount = 12, nitrogen atom amount = 14), and therefore the composition ratio A of the acrylamide unit is calculated by the following formula (b).
Composition ratio A of acrylamide units (mol%)
= 300/{(C1)/(amount of carbon atoms)}/{(N1)/(amount of nitrogen atoms)} (b)
また、アクリル酸ナトリウムユニットの組成比は、以下の式(c)で算出される。
アクリル酸ナトリウムユニットの組成比(mol%)=100-A ・・(c)
The composition ratio of the sodium acrylate unit is calculated by the following formula (c).
Composition ratio of sodium acrylate unit (mol%)=100−A (c)
高分子凝集剤に含まれるアクリル酸ナトリウムユニットの組成比は、好ましくは10~45mol%であり、より好ましくは15~40mol%であり、更に好ましくは20~35mol%である。 The composition ratio of sodium acrylate units contained in the polymer flocculant is preferably 10 to 45 mol%, more preferably 15 to 40 mol%, and even more preferably 20 to 35 mol%.
酸化マグネシウム、硫酸塩及び高分子凝集剤は、その性状が、それぞれ独立して、粉末状であってもよく、あるいは水等の溶媒に溶解又は分散させた液状又はスラリー状であってもよい。酸化マグネシウム及び硫酸塩は、それぞれ独立して、無水物であってもよく、水和物であってもよい。
中性固化材の運搬時及び使用時における取り扱い性を高める観点から、酸化マグネシウム、硫酸塩及び高分子凝集剤はいずれも粉末状であることが好ましい。
また同様の観点から、本発明の中性固化材は、粉末状であることが好ましい。
The magnesium oxide, sulfate, and polymer flocculant may each independently be in the form of a powder, or may be in the form of a liquid or slurry dissolved or dispersed in a solvent such as water. The magnesium oxide and sulfate may each independently be in the form of an anhydride or a hydrate.
From the viewpoint of improving the ease of handling during transportation and use of the neutral solidification material, it is preferable that the magnesium oxide, sulfate, and polymer flocculant are all in powder form.
From the same viewpoint, the neutral solidification material of the present invention is preferably in powder form.
酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、好ましくは6000~20000cm2/gであり、より好ましくは7000~20000cm2/gであり、更に好ましくは8000~20000cm2/gである。
ブレーン比表面積をこのような範囲とすることによって、中性固化材の施工性を高めることができるとともに、高い水和活性に起因して改良対象となる土の固化性を高めて、改良土の強度を向上することができる。また、上述のブレーン比表面積の範囲は、酸化マグネシウムとして軽焼酸化マグネシウムを用いた場合に満たされることが、施工性の向上と改良土の強度の向上とを高いレベルで両立できる点で好ましい。
酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、例えばJIS R5201:1997「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。
The Blaine specific surface area of magnesium oxide is preferably 6,000 to 20,000 cm 2 /g, more preferably 7,000 to 20,000 cm 2 /g, and even more preferably 8,000 to 20,000 cm 2 /g.
By setting the Blaine specific surface area within this range, the workability of the neutral solidification material can be improved, and the high hydration activity can increase the solidification of the soil to be improved, thereby improving the strength of the improved soil. Furthermore, it is preferable that the above-mentioned Blaine specific surface area range is satisfied when light-burned magnesium oxide is used as the magnesium oxide, since this allows for a high level of both improvement in workability and improvement in the strength of the improved soil.
The Blaine specific surface area of magnesium oxide can be measured using a Blaine air permeability tester in accordance with, for example, JIS R5201:1997 "Physical testing methods for cement."
酸化マグネシウムのBET比表面積は、好ましくは5~30m2/gであり、より好ましくは7~30m2/gであり、更に好ましくは8~30m2/gである。
このような範囲とすることによって、中性固化材の施工性を高めることができるとともに、高い水和活性に起因して改良対象となる土の固化性を高めて、改良土の強度を向上することができる。また、上述のブレーン比表面積の範囲は、酸化マグネシウムとして軽焼酸化マグネシウムを用いた場合に満たされることが、施工性の向上と改良土の強度の向上とを高いレベルで両立できる点で好ましい。
酸化マグネシウムのBET比表面積は、例えば高精度ガス吸着装置(日本ベル社製、BELSORP-mini)を用いて、定容量型ガス吸着法によって測定することができる。
The BET specific surface area of magnesium oxide is preferably 5 to 30 m 2 /g, more preferably 7 to 30 m 2 /g, and even more preferably 8 to 30 m 2 /g.
By setting the range in this way, the workability of the neutral solidification material can be improved, and the high hydration activity can increase the solidification of the soil to be improved, thereby improving the strength of the improved soil. Furthermore, it is preferable that the above-mentioned range of Blaine's specific surface area is satisfied when light-burned magnesium oxide is used as the magnesium oxide, since this allows for a high level of both improvement in workability and improvement in the strength of the improved soil.
The BET specific surface area of magnesium oxide can be measured by a constant volume gas adsorption method using, for example, a high precision gas adsorption apparatus (BELSORP-mini, manufactured by BEL Japan Co., Ltd.).
酸化マグネシウムにおけるMgO含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。このような含有割合となっていることによって、改良土の周辺環境のpH緩衝能が減弱しづらくなるとともに、改良土の強度を向上させることができる。 The MgO content in the magnesium oxide is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more. This content ratio helps prevent a weakening of the pH buffering capacity of the environment surrounding the improved soil, and also improves the strength of the improved soil.
酸化マグネシウムにおけるCaO含有割合は、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。このような含有割合となっていることによって、改良土の周辺環境のpHを中性に維持しやすくすることができるとともに、改良土の強度を向上させることができる。 The CaO content in the magnesium oxide is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less. This content ratio makes it easier to maintain a neutral pH in the environment surrounding the improved soil, and also improves the strength of the improved soil.
上述した酸化マグネシウムに含有するMgO含有率およびCaO含有率は、JIS M 8853:1998「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」に準じて測定することができる。 The MgO and CaO contents of the magnesium oxide can be measured in accordance with JIS M 8853:1998 "Methods for chemical analysis of aluminosilicate raw materials for ceramics."
本発明の効果が奏される限りにおいて、中性固化材は、改良対象となる土の性状に応じて、添加剤を更に含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、ハイドロタルサイト及びハイドロカルマイト等のカルシウムアルミネート系鉱物、珪石等のケイ素含有鉱物、炭酸マグネシウム及び石灰石等の炭酸塩、セピオライト、パーライト、ゼオライト及びシリカ等の多孔質体、並びにキレート剤等の少なくとも一種を用いることができる。
各種添加剤の性状は、それぞれ独立して、粉末状であってもよく、あるいは水等の溶媒に溶解又は分散させた液状又はスラリー状であってもよい。
また各種添加剤は、それぞれ独立して、無水物であってもよく、水和物であってもよい。
各種添加剤の添加の有無及び混合量については、予め配合試験を行って、その結果に基づいて決定することが好ましい。
As long as the effects of the present invention are achieved, the neutral solidification material may further contain additives depending on the properties of the soil to be improved. Examples of additives that can be used include at least one of calcium aluminate minerals such as hydrotalcite and hydrocalumite, silicon-containing minerals such as silica stone, carbonates such as magnesium carbonate and limestone, porous materials such as sepiolite, perlite, zeolite and silica, and chelating agents.
The various additives may be in the form of powder, or may be in the form of a liquid or slurry dissolved or dispersed in a solvent such as water.
The various additives may be independently in the form of an anhydride or a hydrate.
The presence or absence of various additives and the amount of each additive to be added are preferably determined based on the results of a blending test carried out in advance.
本発明の中性固化材は、該中性固化材と、改良対象の土とを混合して固化処理を行う固化処理方法に供することができる。
改良対象の土との混合時における中性固化材の性状は、粉末であってもよく、スラリー状であってもよい。
また、中性固化材と、改良対象の土との混合は、中性固化材と改良対象の土とを同時に混合してもよく、中性固化材及び改良対象の土のうち一方を他方に添加してもよい。
The neutral solidification material of the present invention can be used in a solidification treatment method in which the neutral solidification material is mixed with soil to be improved and solidified.
The neutral solidification material may be in the form of a powder or a slurry when mixed with the soil to be improved.
In addition, when mixing the neutral solidification material with the soil to be improved, the neutral solidification material and the soil to be improved may be mixed simultaneously, or one of the neutral solidification material and the soil to be improved may be added to the other.
改良対象の土1m3当たりの中性固化材の添加量は、改良対象の土の種類や性状、並びに目的とする発現強度に応じて適宜変更可能であるが、混合の均一性、発現強度の向上及び処理コストの低減を兼ね備える観点から、好ましくは20~200kg/m3であり、より好ましくは20~150kg/m3であり、更に好ましくは20~75kg/m3である。 The amount of neutral solidification material to be added per cubic meter of soil to be improved can be changed as appropriate depending on the type and properties of the soil to be improved and the desired developed strength. From the viewpoint of achieving uniform mixing, improved developed strength, and reduced processing costs, the amount is preferably 20 to 200 kg/ m3 , more preferably 20 to 150 kg/ m3 , and even more preferably 20 to 75 kg/ m3 .
中性固化材と改良対象の土とを混合する装置は、例えば、バックホウ、ミキシングバケット装着バックホウ、スタビライザー、自走式土質改良機、定置式ミキサー、トレンチャー型撹拌混合機、深層混合処理機、パワーブレンダー及びプラント混合等といった、当該技術分野において通常用いられる装置を用いることができる。 The equipment used to mix the neutral solidification material with the soil to be improved can be any equipment commonly used in the relevant technical field, such as a backhoe, a backhoe with a mixing bucket, a stabilizer, a self-propelled soil improvement machine, a stationary mixer, a trencher-type agitator/mixer, a deep mixing machine, a power blender, and a plant mixer.
以下に、本発明の中性固化材を用いた土の処理方法の一例を図1を参照して説明する。本発明の中性固化材は、改良処理の対象となる土として、例えば泥土圧シールド工法や気泡シールド工法等のシールド工法によって排出された泥土等の掘削土に対して用いることができる。
図1に示すシールドマシン1は、典型的には気泡シールド工法に用いられるものである。シールドマシン1は、掘削方向に貫通した穴を複数備える円盤状のカッター11と、該カッター11に接続され、カッター11を回転駆動させるためのモーター12とを備える。モーター12の駆動軸の延びる方向は、掘削方向と一致している。また、同図に示すシールドマシン1は、カッター11より掘削方向後方に位置し、カッター11によって掘削された掘削土を掘削方向後方に搬送するためのスクリューコンベア3を備える。
An example of a soil treatment method using the neutral solidification material of the present invention will be described below with reference to Figure 1. The neutral solidification material of the present invention can be used for excavated soil such as mud discharged by shield tunneling methods such as the mud pressure shield tunneling method and the air bubble shield tunneling method, as the soil to be treated for improvement.
The shield machine 1 shown in Figure 1 is typically used in the air bubble shield tunneling method. The shield machine 1 includes a disk-shaped cutter 11 with multiple holes extending in the excavation direction, and a motor 12 connected to the cutter 11 for rotating the cutter 11. The direction of the drive shaft of the motor 12 coincides with the excavation direction. The shield machine 1 shown in the figure also includes a screw conveyor 3 located behind the cutter 11 in the excavation direction, for transporting the excavated soil excavated by the cutter 11 backward in the excavation direction.
まず、シールドマシン1によって地盤を掘削する。本実施形態では、地盤を掘削するにあたり、掘削土の流動性を高めることを目的として、掘削対象の土に気泡を注入する気泡注入管15を備えている。気泡注入管15は、一方がポンプ等の気泡供給装置(図示せず)と接続されており、他方はカッター11側へ開口している。気泡供給装置は、例えば気泡剤とともに気泡を供給してもよい。 First, the ground is excavated using the shield machine 1. In this embodiment, an air bubble injection pipe 15 is provided to inject air bubbles into the excavated soil in order to increase the fluidity of the excavated soil when excavating the ground. One end of the air bubble injection pipe 15 is connected to an air bubble supply device (not shown) such as a pump, and the other end opens to the cutter 11. The air bubble supply device may supply air bubbles together with an air foaming agent, for example.
地盤の掘削によって発生した掘削土は、カッター11に設けられた穴を介して、シールドマシン1におけるチャンバー2及びスクリューコンベア3によって、掘削方向とは反対方向に搬送される。気泡剤を含む掘削土は、流動性を高くなり、搬送しやすくなっている。
スクリューコンベア3による搬送の際、スクリューコンベア3からの掘削土の排出時における圧力変化に起因する噴発防止を目的として、スクリューコンベア3の掘削方向前方側に設けられた投入装置4で、スクリューコンベア3の内部に噴発防止材を添加して、掘削土10と混合しながら搬送してもよい。
続いて、スクリューコンベア3によって掘削方向後方に搬送された掘削土10は、スクリューコンベア3における掘削方向後方側に位置するゲート31を介して、ベルトコンベア5上に排出され、搬送される。
Excavated soil generated by excavating the ground is transported in the opposite direction to the excavation direction by the chamber 2 and screw conveyor 3 of the shield machine 1 through holes provided in the cutter 11. Excavated soil containing an aerating agent has high fluidity and is easy to transport.
During transport by the screw conveyor 3, in order to prevent eruptions due to pressure changes when the excavated soil is discharged from the screw conveyor 3, an anti-eruption material may be added to the inside of the screw conveyor 3 using a dosing device 4 provided on the front side of the screw conveyor 3 in the excavation direction, and the material may be mixed with the excavated soil 10 while being transported.
Next, the excavated soil 10 transported rearward in the excavation direction by the screw conveyor 3 is discharged onto the belt conveyor 5 through a gate 31 located on the rear side of the screw conveyor 3 in the excavation direction and transported there.
そして、ベルトコンベアによって搬送された掘削土10をバケット6に入れ、掘削土10に本発明の中性固化材を固化材添加装置20から添加して、ミキサ30により混合し、好ましくは一定期間養生する。これらの操作は、掘削土10をズリトロや立坑を介して地上に搬出した後で行ってもよく、トンネル建設現場内で行ってもよい。養生期間は、目的とする強度や搬出先の受け入れ状況等に応じて適宜変更可能であるが、好ましくは1日~14日程度、より好ましくは1日~7日程度とすることができる。 The excavated soil 10 transported by the belt conveyor is then placed in a bucket 6, and the neutral solidification agent of the present invention is added to the excavated soil 10 using a solidification agent adding device 20. The soil is then mixed using a mixer 30, and the soil is then preferably cured for a certain period of time. These operations may be carried out after the excavated soil 10 has been transported to the surface via a dump or shaft, or may be carried out at the tunnel construction site. The curing period can be adjusted as needed depending on the desired strength and the acceptance conditions at the destination, but is preferably set to approximately 1 to 14 days, and more preferably 1 to 7 days.
以上の工程を経て、処理対象の土に強度を発現させた改良土を得ることができる。その後、養生後の土を、ズリトロやトラック等の搬送設備を用いて、処理場や再利用現場等の目的の場所へ搬送して、再利用されるか、又は必要に応じて廃棄される。この改良土は再利用可能なレベルに強度が向上しているので、建設資材として搬出可能であり、また有効利用が可能となる。 Through the above process, improved soil can be obtained, which has developed strength from the soil being treated. The cured soil is then transported to the desired location, such as a treatment plant or recycling site, using transport equipment such as a dump truck or truck, and is either reused or disposed of as needed. Because the improved soil's strength has been improved to a level that allows it to be reused, it can be transported as construction material and put to effective use.
このように、本発明の中性固化材を用いることによって、従来技術では強度不足により産業廃棄物又は用途が限定された土として処理されていた建設発生土を、建設発生土の発生現場から外部に搬出する前に固化処理して、同一の又は異なる建設現場で改良土を建設資材として再利用することができる。 In this way, by using the neutral solidification material of the present invention, construction waste soil, which in conventional technology would have been treated as industrial waste or soil with limited uses due to its lack of strength, can be solidified before being transported outside the construction site where it was generated, and the improved soil can be reused as construction material at the same or a different construction site.
特に、建設発生土が発生した建設現場と異なる建設現場で改良土を用いる場合、改良土を一定期間養生した後で他の建設現場に搬出されるところ、本発明の中性固化材を用いて固化した改良土は、搬出時において掘削や解きほぐしを行った場合でも、改良土の強度が十分に維持された状態で搬出することができる。また改良土を搬入した他の建設現場でも、特段の工程を経ることなく、改良土をそのまま再利用することができる。 In particular, when improved soil is used at a construction site different from the one where construction waste soil was generated, the improved soil is cured for a certain period of time before being transported to the other construction site. However, improved soil solidified using the neutral solidification agent of the present invention can be transported with its strength fully maintained, even if it is excavated or loosened during transportation. Furthermore, the improved soil can be reused as is at the other construction site where it was transported, without any special processes.
また、本発明の中性固化材によって改良された土は、高い強度を発現したものであるので、例えば国土交通省による通達「発生土利用基準について」の土質区分基準に規定される「第2種建設発生土」や、国土交通省による通知「建設汚泥処理度利用技術基準」の品質基準に規定される「第2種処理土」として好適に利用することができる。詳細には、本発明の中性固化材によって改良された土は、例えば、工作物の埋戻し、建築物の埋戻し、土木構造物の裏込め、道路用盛土、築堤、土地造成、鉄道盛土、空港盛土及び水面埋立等の土木工事用又は建設用等の広範な用途で好適に利用することができる。 Furthermore, because soil improved with the neutral solidification material of the present invention exhibits high strength, it can be suitably used, for example, as "Type 2 construction generated soil" as defined in the soil classification standards of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism's notification "Regarding Generated Soil Utilization Standards," or as "Type 2 treated soil" as defined in the quality standards of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism's notification "Construction Sludge Treatment Level Utilization Technical Standards." In particular, soil improved with the neutral solidification material of the present invention can be suitably used in a wide range of civil engineering and construction applications, such as backfilling of structures, backfilling of buildings, backfilling of civil engineering structures, road embankments, embankments, land development, railway embankments, airport embankments, and water surface reclamation.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。以下の説明では、特に断りのない限り「%」は「質量%」を表す。 The present invention will be described in more detail below using examples. The scope of the present invention is not limited to these examples. In the following description, "%" represents "% by mass" unless otherwise specified.
〔実施例1~6及び比較例1~5〕
<1.建設発生土再現試料の調製>
原土として、粉末状の泥岩を用いた。この泥岩は、JIS A1203に準じて測定された含水比(以下、これを単に「含水比」ともいう)は29.9%であり、JIS A1210に準じて測定された湿潤密度は1.75g/cm3であり、JGS 0211-2000に準じて測定されたpHは8.4であった。
次いで、前記の泥岩に、水、気泡剤(太平洋シールドメカニクス社製、OK-1)及び噴発防止材(太平洋シールドメカニクス社製、SP-α)を以下の表1に示す割合で添加して、含水比が異なる2種の建設発生土再現試料(泥土状試料)を得た。以下、これらの建設発生土再現試料を「発生土試料1」及び「発生土試料2」ともいう。
[Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5]
<1. Preparation of construction waste soil samples>
Powdered mudstone was used as the raw soil. This mudstone had a water content of 29.9% measured in accordance with JIS A1203 (hereinafter simply referred to as "water content"), a wet density of 1.75 g/ cm3 measured in accordance with JIS A1210, and a pH of 8.4 measured in accordance with JGS 0211-2000.
Next, water, an aerating agent (OK-1, manufactured by Pacific Shield Mechanics Co., Ltd.), and an eruption prevention material (SP-α, manufactured by Pacific Shield Mechanics Co., Ltd.) were added to the mudstone in the proportions shown in Table 1 below to obtain two types of construction generated soil replica samples (mud-like samples) with different water contents. Hereinafter, these construction generated soil replica samples will also be referred to as "generated soil sample 1" and "generated soil sample 2."
<2.中性固化材の調製>
原料として、以下に示す酸化マグネシウム、硫酸アルミニウム及び硫酸第一鉄と、アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとの含有mol%が異なる高分子凝集剤とを以下の表2に示す割合で混合し、計10種類の粉末状の中性固化材を調製した。
・酸化マグネシウム:宇部マテリアルズ(株)製、軽焼酸化マグネシウム
・硫酸アルミニウム:中国産、硫酸アルミニウム14水和物
・硫酸第一鉄:中国産、硫酸第一鉄1水和物
・高分子凝集剤:
(1)中性固化材B及びH:MTアクアポリマー社製、アコフロックA-150UH
(2)中性固化材C:三洋化成工業社製、サンフロックAH-9S
(3)中性固化材D及びI:三洋化成工業社製、サンフロックAH-4SFA
(4)中性固化材E及びJ:MTアクアポリマー社製、アコフロックA-125
(5)中性固化材F:テクニカ合同社製、ウォーターフロックPA-041
(6)中性固化材G:MTアクアポリマー社製、アコフロックA-220
<2. Preparation of neutral solidification material>
As raw materials, magnesium oxide, aluminum sulfate, and ferrous sulfate shown below were mixed with polymer flocculants containing different mol% of acrylamide units and sodium acrylate units in the proportions shown in Table 2 below to prepare a total of 10 types of powdered neutral solidification materials.
Magnesium oxide: Light-burned magnesium oxide manufactured by Ube Material Industries, Ltd. Aluminum sulfate: Aluminum sulfate tetratetrahydrate manufactured in China Ferrous sulfate: Ferrous sulfate monohydrate manufactured in China Polymer flocculant:
(1) Neutral solidification materials B and H: Acofloc A-150UH, manufactured by MT Aquapolymer Co., Ltd.
(2) Neutral solidification material C: Sanflock AH-9S, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.
(3) Neutral solidification materials D and I: Sanflock AH-4SFA, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.
(4) Neutral solidification materials E and J: Acofloc A-125, manufactured by MT Aquapolymer Co., Ltd.
(5) Neutral solidification material F: Waterflock PA-041, manufactured by Technica Co., Ltd.
(6) Neutral solidification material G: Acofloc A-220, manufactured by MT Aquapolymer Co., Ltd.
<3.改良土の調製>
粉末状の中性固化材を、発生土試料1には30kg/m3の添加量にて添加して混合し、発生土試料2には40kg/m3の添加量にて添加して混合し、目的とする改良土を得た。なお、各改良土のpHは、中性に維持されていた。
<3. Preparation of improved soil>
The powdered neutral solidification material was added and mixed at a rate of 30 kg/ m³ to generated soil sample 1, and at a rate of 40 kg/ m³ to generated soil sample 2, to obtain the desired improved soil. The pH of each improved soil was maintained at neutral.
〔土の強度評価〕
発生土試料及び改良土を対象として、JIS A1228に従ってコーン指数を測定した。
発生土試料においては、各材料の混合直後においてコーン指数測定用試験体を作製し、それぞれコーン指数を測定した。
改良土においては、練り返しの影響を確認するため、同一の改良土を養生1日後及び養生7日後において繰返し用いて、試験直前に各養生期間におけるコーン指数測定用試験体を作製し、それぞれコーン指数を測定した。
土の強度判定は、改良土の掘削や解きほぐしにおける強度低下の影響と、周囲環境の違いとを考慮して、屋内で上述の期間養生したあとで測定したコーン指数の値に0.9を乗じた値を改良土の現場における強度推定値とし、この推定値が800kN/m2以上(第2種建設発生土以上)であるものを良好(表3中「〇」で示す。)と評価し、推定値が800kN/m2未満のものを不良(表3中「×」で示す。)と評価した。結果を表1及び表3に示す。
[Soil strength evaluation]
The cone index was measured for the generated soil samples and the improved soil in accordance with JIS A1228.
For the excavated soil samples, specimens for measuring the cone index were prepared immediately after mixing each material, and the cone index of each was measured.
In order to confirm the effect of re-kneading on the improved soil, the same improved soil was repeatedly used after 1 day of curing and after 7 days of curing, and specimens for measuring the cone index were prepared for each curing period immediately before the test, and the cone index was measured for each period.
To judge the strength of the soil, the cone index value measured after the improved soil had been cured indoors for the aforementioned period was multiplied by 0.9, taking into consideration the effect of strength reduction during excavation and loosening of the improved soil, and differences in the surrounding environment. The cone index value was used as the estimated strength value of the improved soil at the site, and soils with an estimated value of 800 kN/ m2 or more (class 2 construction generated soil or more) were rated as good (shown as "O" in Table 3), and soils with an estimated value of less than 800 kN/ m2 were rated as poor (shown as "X" in Table 3). The results are shown in Tables 1 and 3.
表3に示すように、酸化マグネシウムと、硫酸塩と、アクリルアミドユニット組成比が所定の割合である高分子凝集剤とを用いた実施例の中性固化材は、比較例と比較して、養生期間によらず、改良土の強度を十分に発現できるものであることが判る。このことは、発生土試料のコーン指数が、前記通達「発生土利用基準について」の土質区分基準における「第4種建設発生土」に区分される程度の値であったものが、中性固化材の添加によって、第2種建設発生土相当のコーン指数を有する改良土に改良されたことからも支持される。
特に,中性固化材における高分子凝集剤の含有量を好適な範囲とした実施例1~4の中性固化材は、改良土の強度を一層高く発現させることができ、また掘削や解きほぐしによる強度低下の影響も少ないので、中性固化材の添加後一定期間養生させた場合であっても、改良土を好適に再利用できることも判る。
As shown in Table 3, the neutral solidification material of the example, which uses magnesium oxide, sulfate, and a polymer flocculant with a specified acrylamide unit composition ratio, is able to fully develop the strength of improved soil, regardless of the curing period, compared to the comparative example. This is supported by the fact that the cone index of the generated soil sample, which was at a level that would have been classified as "Class 4 construction generated soil" in the soil quality classification standard of the notification "Regarding Generated Soil Utilization Standards," was improved to an improved soil with a cone index equivalent to Class 2 construction generated soil by adding the neutral solidification material.
In particular, the neutral solidification materials of Examples 1 to 4, which have a suitable range of polymer coagulant content in the neutral solidification material, can further increase the strength of the improved soil and are less susceptible to strength reduction due to excavation or loosening, so it can be seen that the improved soil can be suitably reused even if it is cured for a certain period of time after the addition of the neutral solidification material.
以上のとおり、本発明の中性固化材は、改良対象となる土を、pHを中性付近に維持しつつ、且つ高い強度を発現した土に改良できるので、改良土を幅広い用途で再利用することができ、資源の有効利用に繋げることができる。 As described above, the neutral solidification material of the present invention can improve the soil to be improved, maintaining the pH at a near-neutral level while also improving the soil to develop high strength, allowing the improved soil to be reused for a wide range of applications, leading to effective use of resources.
Claims (5)
硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩と、
アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有する高分子凝集剤とからなり、
前記高分子凝集剤を構成するアクリルアミドユニットの組成比が55~90mol%である、中性固化材。 Magnesium oxide,
at least one sulfate selected from aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum;
a polymer flocculant having an acrylamide unit and a sodium acrylate unit,
The composition ratio of the acrylamide units constituting the polymer flocculant is 55 to 90 mol %.
前記中性固化材が、酸化マグネシウムと、硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄及び石膏のうち少なくとも一種の硫酸塩と、アクリルアミドユニットとアクリル酸ナトリウムユニットとを有する高分子凝集剤とからなり、前記高分子凝集剤を構成するアクリルアミドユニットの組成比が55~90mol%である、土の処理方法。 The method comprises a step of curing a mixture of the soil to be treated and the neutral solidification material until the cone index measured in accordance with JIS A1228 is 800 kN/m2 or more;
The soil treatment method includes the neutral solidification material comprising magnesium oxide, at least one sulfate selected from aluminum sulfate, ferrous sulfate, and gypsum, and a polymer flocculant having an acrylamide unit and a sodium acrylate unit, and the composition ratio of the acrylamide unit constituting the polymer flocculant is 55 to 90 mol %.
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