六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材
【課題】本発明は、六価クロム溶出量を土壌環境基準値である0.05mg/L以下に抑制することができる機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材を提供する。
【解決手段】本発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、硫酸第一鉄一水塩と無水チオ硫酸ナトリウム、必要に応じてペーパースラッジ灰を組み合わせて配合した粉形状の構成としたものである。また、本発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、上記粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されたものである。
【解決手段】本発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、硫酸第一鉄一水塩と無水チオ硫酸ナトリウム、必要に応じてペーパースラッジ灰を組み合わせて配合した粉形状の構成としたものである。また、本発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、上記粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材に関し、詳しくは、セメントやセメント系固化材から溶出する六価クロムを固定・不溶化して土壌及び地下水汚染を防止する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントには製造時に使用する焼成窯の耐火材であるクロム・マグネシアと原料間との種々高温熱化学反応を経て微量の六価クロムが生成し含有されていて、このセメントやセメント系固化材を建設土木分野の各用途に用いると、土壌中の水や生コン製造時の水に溶解する。このようにして六価クロム溶出水が自然界へ流出した場合は土壌汚染を惹き起こす。この六価クロムは人の健康への影響が極めて強く、毒性被害の具体例としては各所皮膚炎、臓器障害等に加えて発ガン性（発ガン物質として国際ガン研究機関及び米国環境保護庁に登録されている。）もある。急性という点では砒素、シアンなどと同列とされていることから、各種法令で厳しく規制されている。
欧州全域ではＥＵ−ＲｏＨＳ規制物質とされ、特に日本の土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出量基準・地下水基準は０．０５ｍｇ／Ｌ以下で、現在市販されているセメントやセメント系固化材にとっては極めて厳しい数値といえる。よって、このような問題点を解決する技術の発明は急務となっている。
建設施工時の地盤強化や発生汚泥処理、沼地・河川のヘドロ処理には、セメント系固化材が一般的に使われている。この材料は水和反応に起因する速やかな凝結・硬化作用〔配合設計で、特にアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３系固溶体）の配合比率を高めれば、水和凝結が更に速まる。〕により、優れた固化機能を有し且つ安価ということから、建設土木用途には欠かせない材料となっている。但し、残念な事に当セメント系固化剤には有害な六価クロム化合物が含有されている。この六価クロム化合物は、建設工事などで土壌が汚染されと含水中で容易にイオン化するので雨水に溶出し、時間の経過に伴って徐々に地下水脈に達し、広範囲に亘って地下水汚染を引き起こしてしまう。
よって、平成１２年３月２４日付の「建設省技調発第４９号建設省官房技術審議官通達」で、国所管の施工に対し、セメント及びセメント系固化剤を地盤改良に使用する場合、溶出試験を実施し土壌環境基準以下であることの確認が必要となっている。既に国土交通省では、平成１２年４月１日より所管の建設工事の施工にあたっては、現地土壌と使用予定の固化剤による六価クロム溶出試験を実施している。
このような状況に鑑み、従来から問題解決に向けて六価クロムの溶出による土壌汚染や地下水汚染を防止するための数多くの方法が検討され、先行技術として報告されている。
【０００３】
六価クロムの溶出による土壌汚染・地下水汚染の防止方法には、セメント固化法、酸その他の溶剤による抽出法、溶融固定化法、薬剤添加法などがあるが、本発明と同一技術である薬剤添加法としては、処理対象物に有機液体キレート剤を添加混合することにより重金属とキレート化合物を形成して不溶性の固定化物とする方法が公知となっている。しかし、この有機液体キレート剤では六価クロムの溶出防止効果は低く、且つ形成されたキレート化合物は有機化合物と金属との配位結合なので酸・アルカリに弱く、長年の酸性雨や強アルカリのセメントなどの存在下では長期的に不安定である。
この他の薬剤添加法としては、六価クロムを含有する汚染土壌や産業廃棄物の焼却灰に多量の水と第一鉄化合物を添加混合して洗浄する技術が報告されている。また、六価クロムで汚染された土壌や地下水に還元薬剤の水溶液を直接注入することにより浄化する技術が特開２００５−７２４０号公報（特許文献１）に開示されている。しかしながらこれらの方法では、理論的には第一鉄イオン等の還元物質により還元されて毒性の無い三価のクロムに転化するが、土壌などの処理対象物と混練された際には酸化性物質との接触により六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
【０００４】
上述した先行技術の外にも本発明が目的とする技術である、セメント及びセメント系固化材そのものに添加剤を加えることにより当該固化材から六価クロムが溶出するのを防止する方法が特開平６−１００３４３号公報（特許文献２）に開示されている。それはセメントと水との混練時に還元剤を混入させ、セメント中に含まれる六価クロムと反応させて不溶性物質となすというものである。この方法も、第一鉄、第一バナジウム、第一銅等の遷移金属イオンの硫酸塩を使用する技術で、化学的観点からすると前記の特許公開２００５−７２４０と同じで、長期的には不安定であり、土壌などの処理対象物と混練された際には酸化性物質との接触により六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
【特許文献１】特開２００５−７２４０号公報
【特許文献２】特開平６−１００３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
種々処理方法の中では、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面と簡易性の点で薬剤添加法が優れているが、前述した如く有機液体キレート剤による六価クロムの溶出防止効果は長期的には不安定であり、還元物質で還元させて三価のクロムに転化する方法では六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
このように先行技術も含めて従来の方法では、六価クロム溶出量を土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制するには不十分である。
【０００６】
本発明は、現況に鑑みて開発されたものであり、上述したような種々の課題を解決するために、極めて優れた六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材を使用することで、このままでは今後も拡大するであろう土壌及び地下水汚染の防止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために使用する請求項１記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１記載の請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の固化材において、当該固化材は、セメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であるとするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物であって、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部であるとするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３、４又は５のいずれかに記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材であって、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部であるとするものである。
【発明の効果】
【００１４】
これらの発明によれば、六価クロムの溶出による土壌汚染・地下水汚染の防止に際して、本発明である六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材を使用することの効果は、有機液体キレート化合物とは違って土壌の酸性、アルカリ性を問わず安定であり、更に還元物質による処理のように一時的に無害の三価クロムに転化したものが酸化物質の存在下で有害な六価クロムに再転化しないので、長期的に六価クロム溶出量を土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出基準・地下水基準０．０５mg/L以下に抑制することができる。
また、従来の汎用セメントやセメント系固化材に少量添加混合するだけなので如何なる用途においても従来の固化材による施工方法と全く同じで良く、設計時に何等煩わしい検討は必要ない。よって本発明の技術による方法を用いれば、新たな設計コスト、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面及び施工の簡易性の点で極めて優れている。
しかも本発明によって六価クロムが不溶化された固化材は、その原料として製紙工場から排出されるペーパースラッジ灰、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することが可能なので、これらの廃棄処分コスト及びリサイクルによる原料費低減等の顕著な経済効果をもたらすとともに、併せて環境リスクの低減をも図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、必須成分として粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されて構成されている。
【００１６】
上記の必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムは、均一に混合する為、乾燥状態であり且つ粒径が同程度のものを選定する。
【００１７】
ときに改良対象土壌に対して、臭気の改良又は植生向上の為に泥濘化や粘土化の防止が要求される場合には、必要に応じて焼却灰が添加配合されて且つ均一に混合されて構成されている。
【００１８】
上記の焼却灰は、高温燃焼された乾燥灰で比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質形状のものを選定する。
【００１９】
建設土木工事で対象土壌が高含水比や軟弱地盤の場合には、セメントやセメント系固化材を用いて地盤強化を施すが、当該固化材に前記の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加し且つ均一に混合することで六価クロム溶出防止機能が付加された本発明の固化材を使用して土壌汚染及び地下水汚染を防止する。
【００２０】
なお、上記で六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加される対象固化材は、ポルトランドセメント、高炉セメント、石炭灰、ペーパースラッジ灰又はこれらを１種以上組み合わせて含有する市販の汎用固化材のいずれであっても良い。
【００２１】
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を構成する各成分の機能については以下の通りである。
【００２２】
前記の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を構成する必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムは、必ず組み合わされて配合されなければならない。その理由として、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化させる機能だけでは、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化されるので長期安定化には不十分である。よって粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムを必ず併用する。因みにこれらは均一に混合する必要があるので乾いた粉形状であって、且つ粒径及び比重が同程度であるのが好ましい。
【００２３】
前記の粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムの機能は、汚染土壌やセメント及びセメント系固化材に含有する水溶性の六価クロム化合物から水に溶出した六価クロムイオン及び、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化された後に、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化された六価クロムイオンをチオ硫酸金属塩 Ｎａ３〔Ｃｒ（Ｓ２Ｏ３）２〕として分子内に収着固定することで不溶化する。すなわち、化学反応によって確実に水溶性から不溶性に変えることで雨水等への溶出を完全に防止する。したがって、地下水への流出による広範囲に亘る環境汚染も長期間防止することができる。
【００２４】
本発明では、上述した発明の必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムの他に、更に必要に応じて特定の性質を持つ選択された焼却灰が添加配合されて且つ均一に混合されて構成される。この選択された焼却灰の効能は、高温燃焼された乾燥灰で比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質形状を有することにより、悪臭の素因の吸着や水分の吸収機能が極めて優れ、臭気の改良又は土壌の泥濘化や粘土化を防止することができる。
【００２５】
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、組み合わされる成分の配合比を定め、また当該六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物をセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に添加混合する際に、その添加率も定めているので、更に説明する。
【００２６】
請求項１記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００２７】
粉形状の硫酸第一鉄一水塩については、不溶化処理対象物に含まれる六価クロム量によって５〜９５重量部の範囲で変化させ、適正量を添加・混合することによって、有害な六価クロムを還元作用により無害な三価クロムへ転化して土壌汚染対策法施行規則で定められた六価クロム溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制する機能をもつ。
【００２８】
粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムについては、不溶化処理対象物に含まれる六価クロム量及び、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化された後に、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化された量によって５〜９５重量部の範囲で変化させ、適正量を添加・混合することによって、六価クロムイオンをチオ硫酸金属塩 Ｎａ３〔Ｃｒ（Ｓ２Ｏ３）２〕として分子内に収着固定することで不溶化させることによって土壌汚染対策法施行規則で定められた六価クロム溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制する機能をもつ。
【００２９】
請求項２記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の悪臭度合や泥濘度合によって変化させ、適正量を添加・混合することによって、比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質構造内に悪臭素因を吸着し、水分を吸収する機能をもつ。
【００３０】
請求項３記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３１】
請求項４記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３２】
請求項５記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材であって、使用する固化材がセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であるとするものである。前記固化材としては、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することも可能である。
【００３３】
請求項６記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物において、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部とするものである。この添加量は土壌及び軟弱地盤又は汚泥に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３４】
請求項７記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材において、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部とするものである。この添加量は土壌及び軟弱地盤又は汚泥の土質や含水比によって変化させることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明に係る実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１−１）
セメント又はセメント系固化材の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント又は市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。また、比較例として市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の固化材について六価クロム溶出試験を行った結果を表１に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：普通ポルトランドセメント（トクヤマ製）
比較例２：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）
比較例３：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して比較例の固化材を作製した。
実施例１：普通ポルトランドセメント（トクヤマ製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
実施例２：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
【００３７】
【表１】
表１に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣り、特に比較例１と比較例２の数値は環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌの１８倍を超え、また、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた比較例３でも５倍を示し、これらを無策のまま土壌改良に使用するのは土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れが高く極めて危険である。
【００３８】
（実施例１−２）
セメント系固化材の六価クロム含有量試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の固化材について六価クロム含有量試験を行った結果を表１−２に示す。尚、当該試験は環境庁告示第１９号に定める方法により含有検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）
実施例１：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
【００３９】
【表１−２】
表１−２に示すように、実施例１は定量下限値である0.2 mg/kg未満を示し、比較例１の数値の少なくとも４４分の1に低減されたことを表している。この結果からも明らかなように、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａが、有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化させたことを証明するものである。即ち、このような改良策を講ずれば市販のセメント系固化材を土壌改良に使用しても土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れがないことを検証したものである。
【００４０】
（実施例２）
六価クロム溶出低減固化材の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩６０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム４０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ｂを、改良対象とする市販の六価クロム溶出低減固化材１００重量部に対して、３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の六価クロム溶出低減固化材とについて六価クロム溶出試験を行った結果を表２に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：六価クロム溶出低減固化材タフロックＴＬ−３Ｅ（住友セメント製）
比較例２：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）
比較例３：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを３重量部添加し、均一に混合して比較例の固化材を作製した。
実施例１：六価クロム溶出低減固化材タフロックＴＬ−３Ｅ（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
実施例２：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
【００４１】
【表２】
表２に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣る。ここに記載の比較例１と比較例２は、固化材製造を業とする専門業者が夫々独自の六価クロム溶出低減技術を駆使して開発した固化材製品であるが、環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌの５〜１５倍を超える数値を示し、実施例のように完璧な防止策との比較では極めて大きな差異がある。また、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた比較例３でも、環境基準値の３倍超を示し、このまま土壌改良に使用するのは土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れが高く極めて危険である。
【００４２】
（実施例３−１）
固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。また、比較例として市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、市販のセメント系固化材と、市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して作製した固化材とを、大規模団地造成用土壌１ｍ３に対して１５０ｋｇ添加して地盤強化を施した改良土について六価クロム溶出試験を行った結果を表３に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）を所定量添加混合した。
比較例２：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して作製した固化材を所定量添加混合した。
実施例：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
【００４３】
【表３】
表３に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣り、特にセメント系固化材をそのまま使用した比較例１の数値は環境基準値0.05 mg/Lの５倍を超え、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた固化材を使用した比較例２でも３倍を示し、これらを土壌改良に使用した場合には、土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こすことが実証された。
【００４４】
（実施例３−２）
固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の一軸圧縮試験
前記（実施例３−１）の、固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の六価クロム溶出試験で使用した比較例１及び実施例と同一の資料を用いて一軸圧縮試験を行い、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加しても地盤強度が低下しないことを検証した。その結果を表４に示す。
【００４５】
【表４】
表４に示すように、比較例のセメント系固化材に本発明の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加しても地盤強度が低下しないことが実証された。
【００４６】
（実施例４）
固化材で固化処理した生ゴミ汚泥混入腐敗土壌の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合した粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰２００重量部を添加し、均一に混合して本発明の請求項２の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｃを調整した。
３．上記１と２で調整した粉形状組成物ＡとＣの夫々を、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３と請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
４．下記に列挙記載した、本発明の請求項３と請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、市販のセメント系固化材とを、生ゴミ汚泥混入腐敗土壌１ｍ３に対して２００ｋｇ添加して固化処理を施した改良土について六価クロム溶出試験と臭気判定を行った結果を表５に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３
（住友セメント製）を所定量添加混合した。
実施例１：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
実施例２：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項２の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｃを１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
【００４７】
【表５】
表５に示すように、比較例のセメント系固化材だけで固化処理したものは、六価クロム溶出量の数値が環境基準値0.05 mg/Lの６倍を超え、残臭も有る。また、実施例１では、六価クロムの溶出は完全に防止されているが、残臭は改良されない。これらに比べて実施例２では、六価クロムの溶出は完全に防止され且つ残臭も改良されることが実証された。
【００４８】
以上、種々の実施例の試験結果が示すように、本実施例の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加した固化材を用いれば、周辺環境への六価クロム溶出を完全に環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制することができる。
【００４９】
また、本実施例は、建設施工時の地盤強化や発生汚泥処理、沼地・河川のヘドロ処理に際して、従前一般的に使われてきたセメント系固化材による施工方法と全く同一で良い。よって設計時に何等煩わしい検討を必要としないことから、新たな設計コスト、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面及び施工の簡易性の点で極めて優れている。
【００５０】
しかも本実施例の六価クロムが不溶化された固化材は、その原料として製紙工場から排出されるペーパースラッジ灰、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することが可能なので、これらの廃棄処分コスト及びリサイクルによる原料費低減等の顕著な経済効果をもたらすとともに、併せて環境リスクの低減をも図ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材に関し、詳しくは、セメントやセメント系固化材から溶出する六価クロムを固定・不溶化して土壌及び地下水汚染を防止する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントには製造時に使用する焼成窯の耐火材であるクロム・マグネシアと原料間との種々高温熱化学反応を経て微量の六価クロムが生成し含有されていて、このセメントやセメント系固化材を建設土木分野の各用途に用いると、土壌中の水や生コン製造時の水に溶解する。このようにして六価クロム溶出水が自然界へ流出した場合は土壌汚染を惹き起こす。この六価クロムは人の健康への影響が極めて強く、毒性被害の具体例としては各所皮膚炎、臓器障害等に加えて発ガン性（発ガン物質として国際ガン研究機関及び米国環境保護庁に登録されている。）もある。急性という点では砒素、シアンなどと同列とされていることから、各種法令で厳しく規制されている。
欧州全域ではＥＵ−ＲｏＨＳ規制物質とされ、特に日本の土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出量基準・地下水基準は０．０５ｍｇ／Ｌ以下で、現在市販されているセメントやセメント系固化材にとっては極めて厳しい数値といえる。よって、このような問題点を解決する技術の発明は急務となっている。
建設施工時の地盤強化や発生汚泥処理、沼地・河川のヘドロ処理には、セメント系固化材が一般的に使われている。この材料は水和反応に起因する速やかな凝結・硬化作用〔配合設計で、特にアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３系固溶体）の配合比率を高めれば、水和凝結が更に速まる。〕により、優れた固化機能を有し且つ安価ということから、建設土木用途には欠かせない材料となっている。但し、残念な事に当セメント系固化剤には有害な六価クロム化合物が含有されている。この六価クロム化合物は、建設工事などで土壌が汚染されと含水中で容易にイオン化するので雨水に溶出し、時間の経過に伴って徐々に地下水脈に達し、広範囲に亘って地下水汚染を引き起こしてしまう。
よって、平成１２年３月２４日付の「建設省技調発第４９号建設省官房技術審議官通達」で、国所管の施工に対し、セメント及びセメント系固化剤を地盤改良に使用する場合、溶出試験を実施し土壌環境基準以下であることの確認が必要となっている。既に国土交通省では、平成１２年４月１日より所管の建設工事の施工にあたっては、現地土壌と使用予定の固化剤による六価クロム溶出試験を実施している。
このような状況に鑑み、従来から問題解決に向けて六価クロムの溶出による土壌汚染や地下水汚染を防止するための数多くの方法が検討され、先行技術として報告されている。
【０００３】
六価クロムの溶出による土壌汚染・地下水汚染の防止方法には、セメント固化法、酸その他の溶剤による抽出法、溶融固定化法、薬剤添加法などがあるが、本発明と同一技術である薬剤添加法としては、処理対象物に有機液体キレート剤を添加混合することにより重金属とキレート化合物を形成して不溶性の固定化物とする方法が公知となっている。しかし、この有機液体キレート剤では六価クロムの溶出防止効果は低く、且つ形成されたキレート化合物は有機化合物と金属との配位結合なので酸・アルカリに弱く、長年の酸性雨や強アルカリのセメントなどの存在下では長期的に不安定である。
この他の薬剤添加法としては、六価クロムを含有する汚染土壌や産業廃棄物の焼却灰に多量の水と第一鉄化合物を添加混合して洗浄する技術が報告されている。また、六価クロムで汚染された土壌や地下水に還元薬剤の水溶液を直接注入することにより浄化する技術が特開２００５−７２４０号公報（特許文献１）に開示されている。しかしながらこれらの方法では、理論的には第一鉄イオン等の還元物質により還元されて毒性の無い三価のクロムに転化するが、土壌などの処理対象物と混練された際には酸化性物質との接触により六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
【０００４】
上述した先行技術の外にも本発明が目的とする技術である、セメント及びセメント系固化材そのものに添加剤を加えることにより当該固化材から六価クロムが溶出するのを防止する方法が特開平６−１００３４３号公報（特許文献２）に開示されている。それはセメントと水との混練時に還元剤を混入させ、セメント中に含まれる六価クロムと反応させて不溶性物質となすというものである。この方法も、第一鉄、第一バナジウム、第一銅等の遷移金属イオンの硫酸塩を使用する技術で、化学的観点からすると前記の特許公開２００５−７２４０と同じで、長期的には不安定であり、土壌などの処理対象物と混練された際には酸化性物質との接触により六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
【特許文献１】特開２００５−７２４０号公報
【特許文献２】特開平６−１００３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
種々処理方法の中では、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面と簡易性の点で薬剤添加法が優れているが、前述した如く有機液体キレート剤による六価クロムの溶出防止効果は長期的には不安定であり、還元物質で還元させて三価のクロムに転化する方法では六価に再転化する可能性があるので完全な処理法とはいえない。
このように先行技術も含めて従来の方法では、六価クロム溶出量を土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制するには不十分である。
【０００６】
本発明は、現況に鑑みて開発されたものであり、上述したような種々の課題を解決するために、極めて優れた六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材を使用することで、このままでは今後も拡大するであろう土壌及び地下水汚染の防止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために使用する請求項１記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１記載の請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の固化材において、当該固化材は、セメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であるとするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物であって、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部であるとするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３、４又は５のいずれかに記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材であって、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部であるとするものである。
【発明の効果】
【００１４】
これらの発明によれば、六価クロムの溶出による土壌汚染・地下水汚染の防止に際して、本発明である六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物及び当該組成物を添加した固化材を使用することの効果は、有機液体キレート化合物とは違って土壌の酸性、アルカリ性を問わず安定であり、更に還元物質による処理のように一時的に無害の三価クロムに転化したものが酸化物質の存在下で有害な六価クロムに再転化しないので、長期的に六価クロム溶出量を土壌汚染対策法施行規則で定められた溶出基準・地下水基準０．０５mg/L以下に抑制することができる。
また、従来の汎用セメントやセメント系固化材に少量添加混合するだけなので如何なる用途においても従来の固化材による施工方法と全く同じで良く、設計時に何等煩わしい検討は必要ない。よって本発明の技術による方法を用いれば、新たな設計コスト、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面及び施工の簡易性の点で極めて優れている。
しかも本発明によって六価クロムが不溶化された固化材は、その原料として製紙工場から排出されるペーパースラッジ灰、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することが可能なので、これらの廃棄処分コスト及びリサイクルによる原料費低減等の顕著な経済効果をもたらすとともに、併せて環境リスクの低減をも図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、必須成分として粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されて構成されている。
【００１６】
上記の必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムは、均一に混合する為、乾燥状態であり且つ粒径が同程度のものを選定する。
【００１７】
ときに改良対象土壌に対して、臭気の改良又は植生向上の為に泥濘化や粘土化の防止が要求される場合には、必要に応じて焼却灰が添加配合されて且つ均一に混合されて構成されている。
【００１８】
上記の焼却灰は、高温燃焼された乾燥灰で比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質形状のものを選定する。
【００１９】
建設土木工事で対象土壌が高含水比や軟弱地盤の場合には、セメントやセメント系固化材を用いて地盤強化を施すが、当該固化材に前記の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加し且つ均一に混合することで六価クロム溶出防止機能が付加された本発明の固化材を使用して土壌汚染及び地下水汚染を防止する。
【００２０】
なお、上記で六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加される対象固化材は、ポルトランドセメント、高炉セメント、石炭灰、ペーパースラッジ灰又はこれらを１種以上組み合わせて含有する市販の汎用固化材のいずれであっても良い。
【００２１】
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を構成する各成分の機能については以下の通りである。
【００２２】
前記の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を構成する必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムは、必ず組み合わされて配合されなければならない。その理由として、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化させる機能だけでは、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化されるので長期安定化には不十分である。よって粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムを必ず併用する。因みにこれらは均一に混合する必要があるので乾いた粉形状であって、且つ粒径及び比重が同程度であるのが好ましい。
【００２３】
前記の粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムの機能は、汚染土壌やセメント及びセメント系固化材に含有する水溶性の六価クロム化合物から水に溶出した六価クロムイオン及び、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化された後に、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化された六価クロムイオンをチオ硫酸金属塩 Ｎａ３〔Ｃｒ（Ｓ２Ｏ３）２〕として分子内に収着固定することで不溶化する。すなわち、化学反応によって確実に水溶性から不溶性に変えることで雨水等への溶出を完全に防止する。したがって、地下水への流出による広範囲に亘る環境汚染も長期間防止することができる。
【００２４】
本発明では、上述した発明の必須成分である粉形状の硫酸第一鉄一水塩と粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムの他に、更に必要に応じて特定の性質を持つ選択された焼却灰が添加配合されて且つ均一に混合されて構成される。この選択された焼却灰の効能は、高温燃焼された乾燥灰で比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質形状を有することにより、悪臭の素因の吸着や水分の吸収機能が極めて優れ、臭気の改良又は土壌の泥濘化や粘土化を防止することができる。
【００２５】
本実施の形態に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、組み合わされる成分の配合比を定め、また当該六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物をセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に添加混合する際に、その添加率も定めているので、更に説明する。
【００２６】
請求項１記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００２７】
粉形状の硫酸第一鉄一水塩については、不溶化処理対象物に含まれる六価クロム量によって５〜９５重量部の範囲で変化させ、適正量を添加・混合することによって、有害な六価クロムを還元作用により無害な三価クロムへ転化して土壌汚染対策法施行規則で定められた六価クロム溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制する機能をもつ。
【００２８】
粉形状の無水チオ硫酸ナトリウムについては、不溶化処理対象物に含まれる六価クロム量及び、硫酸第一鉄一水塩の還元作用により有害な六価クロムから無害な三価クロムへ転化された後に、土壌等に含有する酸化性物質の作用で六価クロムに再転化された量によって５〜９５重量部の範囲で変化させ、適正量を添加・混合することによって、六価クロムイオンをチオ硫酸金属塩 Ｎａ３〔Ｃｒ（Ｓ２Ｏ３）２〕として分子内に収着固定することで不溶化させることによって土壌汚染対策法施行規則で定められた六価クロム溶出基準・地下水基準０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制する機能をもつ。
【００２９】
請求項２記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の悪臭度合や泥濘度合によって変化させ、適正量を添加・混合することによって、比表面積が大きく且つポーラス面を形成する多孔質構造内に悪臭素因を吸着し、水分を吸収する機能をもつ。
【００３０】
請求項３記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３１】
請求項４記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されている。この配合量は土壌の土質やセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３２】
請求項５記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材であって、使用する固化材がセメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であるとするものである。前記固化材としては、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することも可能である。
【００３３】
請求項６記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物は、請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物において、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部とするものである。この添加量は土壌及び軟弱地盤又は汚泥に含まれる六価クロム量によって変化させることができる。
【００３４】
請求項７記載の発明に係る六価クロム溶出防止機能を有する固化材は、請求項３又は４記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材において、土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部とするものである。この添加量は土壌及び軟弱地盤又は汚泥の土質や含水比によって変化させることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明に係る実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１−１）
セメント又はセメント系固化材の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント又は市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。また、比較例として市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の固化材について六価クロム溶出試験を行った結果を表１に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：普通ポルトランドセメント（トクヤマ製）
比較例２：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）
比較例３：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して比較例の固化材を作製した。
実施例１：普通ポルトランドセメント（トクヤマ製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
実施例２：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
【００３７】
【表１】
表１に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣り、特に比較例１と比較例２の数値は環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌの１８倍を超え、また、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた比較例３でも５倍を示し、これらを無策のまま土壌改良に使用するのは土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れが高く極めて危険である。
【００３８】
（実施例１−２）
セメント系固化材の六価クロム含有量試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の固化材について六価クロム含有量試験を行った結果を表１−２に示す。尚、当該試験は環境庁告示第１９号に定める方法により含有検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）
実施例１：セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の六価クロム溶出防止機能を有する本発明の請求項３の固化材を作製した。
【００３９】
【表１−２】
表１−２に示すように、実施例１は定量下限値である0.2 mg/kg未満を示し、比較例１の数値の少なくとも４４分の1に低減されたことを表している。この結果からも明らかなように、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａが、有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化させたことを証明するものである。即ち、このような改良策を講ずれば市販のセメント系固化材を土壌改良に使用しても土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れがないことを検証したものである。
【００４０】
（実施例２）
六価クロム溶出低減固化材の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩６０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム４０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ｂを、改良対象とする市販の六価クロム溶出低減固化材１００重量部に対して、３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、比較例の六価クロム溶出低減固化材とについて六価クロム溶出試験を行った結果を表２に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：六価クロム溶出低減固化材タフロックＴＬ−３Ｅ（住友セメント製）
比較例２：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）
比較例３：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを３重量部添加し、均一に混合して比較例の固化材を作製した。
実施例１：六価クロム溶出低減固化材タフロックＴＬ−３Ｅ（住友セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
実施例２：六価クロム溶出低減固化材ユースタビラースーパー１０（宇部三菱セメント製）１００重量部に対して、上記１で作製した本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｂを３重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
【００４１】
【表２】
表２に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣る。ここに記載の比較例１と比較例２は、固化材製造を業とする専門業者が夫々独自の六価クロム溶出低減技術を駆使して開発した固化材製品であるが、環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌの５〜１５倍を超える数値を示し、実施例のように完璧な防止策との比較では極めて大きな差異がある。また、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた比較例３でも、環境基準値の３倍超を示し、このまま土壌改良に使用するのは土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こす恐れが高く極めて危険である。
【００４２】
（実施例３−１）
固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．上記で調整した粉形状組成物Ａを、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。また、比較例として市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して固化材を作製した。
３．下記に列挙記載した、本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、市販のセメント系固化材と、市販のセメント系固化材１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して作製した固化材とを、大規模団地造成用土壌１ｍ３に対して１５０ｋｇ添加して地盤強化を施した改良土について六価クロム溶出試験を行った結果を表３に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例１：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）を所定量添加混合した。
比較例２：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、粉形状の硫酸第一鉄一水塩だけを５重量部添加し、均一に混合して作製した固化材を所定量添加混合した。
実施例：地盤強化対象土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
【００４３】
【表３】
表３に示すように、比較例は本発明に係る実施例との比較では明らかに劣り、特にセメント系固化材をそのまま使用した比較例１の数値は環境基準値0.05 mg/Lの５倍を超え、昨今報告されている幾つかの先行技術に見られる還元物質を用いて有害な六価クロムを無害の三価クロムに転化する改良策を講じた固化材を使用した比較例２でも３倍を示し、これらを土壌改良に使用した場合には、土壌汚染乃至地下水汚染を惹き起こすことが実証された。
【００４４】
（実施例３−２）
固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の一軸圧縮試験
前記（実施例３−１）の、固化材で地盤強化を施した大規模団地造成用土壌の六価クロム溶出試験で使用した比較例１及び実施例と同一の資料を用いて一軸圧縮試験を行い、本発明の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加しても地盤強度が低下しないことを検証した。その結果を表４に示す。
【００４５】
【表４】
表４に示すように、比較例のセメント系固化材に本発明の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加しても地盤強度が低下しないことが実証された。
【００４６】
（実施例４）
固化材で固化処理した生ゴミ汚泥混入腐敗土壌の六価クロム溶出試験
１．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合して本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを調整した。
２．粉形状の硫酸第一鉄一水塩５０重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５０重量部配合し、均一に混合した粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰２００重量部を添加し、均一に混合して本発明の請求項２の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｃを調整した。
３．上記１と２で調整した粉形状組成物ＡとＣの夫々を、改良対象とする市販のセメント系固化材１００重量部に対して、１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３と請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を作製した。
４．下記に列挙記載した、本発明の請求項３と請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材と、市販のセメント系固化材とを、生ゴミ汚泥混入腐敗土壌１ｍ３に対して２００ｋｇ添加して固化処理を施した改良土について六価クロム溶出試験と臭気判定を行った結果を表５に示す。なお、当該試験は環境庁告示第４６号付表に定める方法により溶出検液を作成し、JIS K0102 65.2.1吸光光度計にて計量した。
＜比較例及び実施例＞
比較例：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３
（住友セメント製）を所定量添加混合した。
実施例１：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項１の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ａを１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項３の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
実施例２：固化処理対象生ゴミ汚泥混入腐敗土壌に、セメント系固化材タフロックＴＬ−３（住友セメント製）１００重量部に対して、本発明の請求項２の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物Ｃを１５重量部添加し、均一に混合して本発明の請求項４の六価クロム溶出防止機能を有する固化材を所定量添加混合した。
【００４７】
【表５】
表５に示すように、比較例のセメント系固化材だけで固化処理したものは、六価クロム溶出量の数値が環境基準値0.05 mg/Lの６倍を超え、残臭も有る。また、実施例１では、六価クロムの溶出は完全に防止されているが、残臭は改良されない。これらに比べて実施例２では、六価クロムの溶出は完全に防止され且つ残臭も改良されることが実証された。
【００４８】
以上、種々の実施例の試験結果が示すように、本実施例の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物を添加した固化材を用いれば、周辺環境への六価クロム溶出を完全に環境基準値０．０５ｍｇ／Ｌ以下に抑制することができる。
【００４９】
また、本実施例は、建設施工時の地盤強化や発生汚泥処理、沼地・河川のヘドロ処理に際して、従前一般的に使われてきたセメント系固化材による施工方法と全く同一で良い。よって設計時に何等煩わしい検討を必要としないことから、新たな設計コスト、設備コスト、メンテナンス及びランニングコスト等々の経済面及び施工の簡易性の点で極めて優れている。
【００５０】
しかも本実施例の六価クロムが不溶化された固化材は、その原料として製紙工場から排出されるペーパースラッジ灰、火力発電所などから排出される石炭灰、産業廃棄物及び生活ゴミ処理場の焼却灰等々を使用することが可能なので、これらの廃棄処分コスト及びリサイクルによる原料費低減等の顕著な経済効果をもたらすとともに、併せて環境リスクの低減をも図ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項２】
請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項３】
固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項４】
固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項５】
請求項３又は４記載の固化材において、当該固化材は、セメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項６】
土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部である請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項７】
土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部である請求項３、４又は５のいずれかに記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項１】
粉形状の硫酸第一鉄一水塩５〜９５重量部と、粉形状の無水チオ硫酸ナトリウム５〜９５重量部とが必ず組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項２】
請求項１記載の粉形状組成物１００重量部に対して、ペーパースラッジ高温乾燥灰１０〜５００重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項３】
固化材１００重量部に対して、請求項１記載の粉形状組成物０．１〜１０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項４】
固化材１００重量部に対して、請求項２記載の粉形状組成物０．１５〜５０重量部が組み合わされて配合され且つ均一に混合されていることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項５】
請求項３又は４記載の固化材において、当該固化材は、セメント又は、セメント及び焼却灰を含有するセメント系固化材であることを特徴とする六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【請求項６】
土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が０．００６〜６重量部である請求項１又は２記載の六価クロム溶出防止機能を有する粉形状組成物。
【請求項７】
土壌及び軟弱地盤又は汚泥１００重量部に対して、添加量が４〜７０重量部である請求項３、４又は５のいずれかに記載の六価クロム溶出防止機能を有する固化材。
【公開番号】特開２００９−１６５８１２（Ｐ２００９−１６５８１２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９９２０８（Ｐ２００８−９９２０８）
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（５０７１１４４０６）恭誉建設株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（５０７１１４４０６）恭誉建設株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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