（一社）建設コンサルタンツ協会 近畿支部 第48回（平成27年度）研究発表会 論集 学生発表アブストラクト №310 固体系廃棄物の地盤工学的有効利用における 遮水性コーティング技術の開発に関する研究 明石工業高等専門学校 高 垣 修 太 １．はじめに 現在，種々の固体系廃棄物を地盤工学的に有効利用する 目的で，セメント等の固化材による固化処理が一般的に行 われている。しかしながら，固化処理された固体系廃棄物 （固化処理土）からの有害物質（重金属等）溶出に関わる 懸念が未だ残されている。よって，固化処理による固体系 廃棄物の地盤工学的な有効利用においては，処理土の力学 特性の改善とともに，有害物質の溶出抑制（不溶化）も重 要な課題である。また，東日本大震災によって発生した大 量の災害廃棄物を処理・有効利用する際にも，上記と同様 の課題が指摘されている。 遮水性コーティング処理とは，熱可塑性エラストマー， 写真−１ 撹拌中の遮水性コーティング材 高吸水性ポリマー，充填材，および溶剤を配合する吸水ポ 表−１ 遮水コーティング材の諸特性 リマー系の止水材（遮水性コーティング材；写真－１およ 粘度 高吸水性ポリマー添加率 固形分 淡水 重量膨潤率 人工海水 び表－１参照）によって，固体系廃棄物を粒子単位で事前 コーティングする技術である。遮水性コーティング処理が 実施された土（遮水性コーティング処理土）は，固体系廃 棄物の粒子表面が難透水性の止水材で均一にコーティング （被覆）されているため，粒子表面に付着し得る重金属等 の溶出を抑制することができる。同時に，遮水性コーティ 特 性 19,000mPa･s 25% 45% 25 倍 6 倍 ング処理土は，遮水コーティング材が間隙水を吸収して膨 ィング処理土の模擬供試体を淡水環境下で浸漬した場合の 潤し当該間隙空間を塞ぐため，その遮水性能の劇的な向上 浸漬時間と重金属（ZnSO4）溶出量の関係を示している。 が期待できる。 図－２は pH4（HCl による pH 調整）の酸性水環境下で浸 本研究の一連では，遮水性コーティング処理土が地盤改 漬した場合の浸漬時間と重金属（ZnSO4）溶出量の関係を 良や遮水処理等で有効に活用されることを目的として，室 示し，また，図－３は pH11（NaOH による pH 調整）のア 内試験を通じて固体系廃棄物を利用した遮水性コーティン ルカリ水環境下で浸漬した場合の浸漬時間と重金属 グ処理土の重金属溶出特性，アルカリ溶出特性（pH 経時変 （ZnSO4）溶出量の関係を示している。 化），透水係数，さらには遮水性コーティング処理土の膨潤 これらより，何れの浸漬環境下でも遮水性コーティング 率特性（被覆量および充填量）と隆起特性の関係を評価・ 処理土の模擬供試体からは，浸漬時間とともに若干の重金 検証している 1) 。なお，本概要では遮水性コーティング処 属の溶出が認められる。しかしながら，遮水性コーティン グ材が無被覆の模擬供試体と比較すると，淡水では，模擬 理土の重金属溶出特性を中心に述べている。 固体物からの溶出量が 7.6mg/L に対し，遮水性コーティン ２．遮水性コーティング処理土の重金属溶出特性 グ材を被覆した模擬供試体からの溶出量は 2.7mg/L で，同 遮水性コーティング処理土の重金属溶出特性は，固体系 様に酸性水は，8.6mg/L に対し 3.2mg/L である。さらに， 廃棄物の有効利用において重要な要因である。本研究では， アルカリ水は，6.9mg/L に対し，2.5mg/L であり，これらの 遮水性コーティング処理土の重金属溶出特性を検証するた 結果より，それぞれの浸漬条件下での遮水性コーティング め，硫酸亜鉛（ZnSO4）を固体系廃棄物の模擬付着物質と 材を被覆した模擬供試体からの重金属の溶出量は少なく， し，以下に示す方法にて溶出試験を実施した。 明らかに溶出を抑える効果があると判断できる。 図－１は，重金属（ZnSO4）が付着した固体物（ガラス アルカリ水の浸漬条件では，無処理の模擬供試体からの ビーズ）に遮水性コーティング材を被覆した遮水性コーテ 溶出量が酸性水の浸漬条件に比べ，やや少ない傾向にある が，原因は模擬供試体表面に付着している ZnSO4 の溶出の － 259 － （一社）建設コンサルタンツ協会 近畿支部 第48回（平成27年度）研究発表会 論集 学生発表アブストラクト №310 一部が，アルカリ水中の NaOH と反応し，水酸化亜鉛 本試験結果より，遮水性コーティング材を固体物に被覆 （Zn(OH)2）の沈澱が形成されているものと考えられる。 処理することにより，固体物表面等に付着した有害物（重 また，酸性水の浸漬条件においては，図－２より無処理 金属等）の溶出量を抑える効果は明らかであるが，少量の と遮水性コーティング処理のいずれの模擬供試体からも溶 重金属溶出が認められる。この原因は，遮水性コーティン 出が早く，溶出量もやや多い傾向にあるが，これは ZnSO4 グ材の膨潤率特性の影響が大きいと考える。すなわち，重 付着物の酸性水に対する溶解性が高いことに依るものと考 金属溶出試験は供試体を浸漬水が満たされた容器内に入れ えられる。 た環境下であり，供試体は 360°浸漬水に面したオープン 状態の環境下で浸漬させている。このため，固体物に被覆 () された遮水性コーティング材は四方八方に膨潤が進み，遮 () 水性コーティング材の膨潤率が大きいほど，その膨潤が進 みやすくなる。膨潤が進むと一般的に膨潤体膜強度は弱く なる傾向にあり（図－４参照），膨潤体膜の固体物に対する ( $'%"&#) 付着強度も下がると考えられる。そのため抑制力が低下し， * ! * () 一部重金属の溶出に繋がったものと考えられる。すなわち， 遮水性コーティング材は用途に合わせて膨潤特性を選ぶ必 グ材の膨潤率特性を制御することで，溶出量をさらに抑え 図−１ 淡水浸漬時間と重金属溶出量 ることができると考える。 )* ３．おわりに )* 本研究の一連では，遮水性コーティング処理土が地盤改 ) %(&#'$* 良材，さらに鋼管矢板継手部の遮水処理材として適用され ることを想定し，遮水性コーティング処理土の重金属溶出 要があり，重金属溶出試験においても，遮水材コーティン +" +! )* 量，透水特性等について試験的に検討した。 得られた成果は以下のとおりである。 (1) 固体系廃棄物の粒子表面に遮水性コーティング材を被 図−２ 酸性水浸漬時間と重金属溶出量 覆処理した遮水性コーティング処理土は，固体物の表 面に付着した重金属等の有害物の溶出量を抑制するこ )* とができる。また，アルカリ溶出も抑制する効果があ )* り，pH の上昇を抑制し，安定させることが可能となる。 (2) 遮水性コーティング処理土（ガラスビーズを用いた模 擬供試体）の透水係数は，1×10-8cm/s オーダーの低透 ) %(&#'$* 水性が得られる。したがって，遮水性コーティング処 +" +! )* 理土は地盤改良材，ならびに鋼管矢板継手部の遮水処 理材として適用が期待できる。 (3) 遮水性コーティング処理土の隆起率は，被覆されてい 図−３ アルカリ水浸漬時間と重金属溶出量 る遮水性コーティング材の膨潤率ならびに被覆量に影 最後に，遮水性コーティング処理土は今後も引き続き， 響される。 適用先に最適な膨潤率の遮水性コーティング材の検討およ び特性評価を実施する必要がある。同時に，遮水性コーテ ィング処理土の量産に適した被覆方法の確立も必要である。 参考文献 1) 稲積真哉，川端秀雄，重松祐司，宍戸賢一：固体系廃 棄物の地盤工学的有効利用における遮水性コーティン グの可能性，地盤工学ジャーナル，地盤工学会，Vol.9， 図−４ 膨潤率と膨潤体膜強度 Vol.3，pp.457-466，2014-9． － 260 －
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