特開 2023-131460 低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131460

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/00 20060101AFI20230914BHJP

   B09C 1/08 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

C02F11/00 C ZAB

B09C1/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036240

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】512150532

【氏名又は名称】鈴木 孝行

(71)【出願人】

【識別番号】503226903

【氏名又は名称】ｄｏｍｉ環境株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】522094989

【氏名又は名称】エコラボ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝行

(72)【発明者】

【氏名】定光 孝義

(72)【発明者】

【氏名】山内 裕元

(72)【発明者】

【氏名】守屋 勉

(72)【発明者】

【氏名】早野 公敏

【テーマコード（参考）】

4D004

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D004AA41

4D004AC04

4D004BA02

4D004CA07

4D004CA35

4D004CB02

4D004CC01

4D004DA03

4D004DA12

4D059AA30

4D059BF13

4D059BG00

4D059BJ00

4D059BK09

4D059BK11

4D059BK30

4D059CC04

4D059DA37

4D059DA64

4D059EB05

4D059EB07

4D059EB11

4D059EB16

(57)【要約】

【課題】濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを濃縮せず、ｐＨが８．６以下の中性再生土を短時間で大量に製造することが可能な、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法を提供する。
【解決手段】建設汚泥または建設発生土にＰＳ（ペーパースラッジ）灰系改質材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、前記改質固化処理土をほぐして顆粒化させたほぐし造粒改質土を生成するほぐし造粒工程、前記ほぐし造粒改質土をふるいで分級した分級土を生成する分級工程、前記分級土をピット内で層状に敷設する敷設工程、濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを前記ピットの底部に供給して前記分級土を中性化させる中性化工程、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建設汚泥または建設発生土にＰＳ（ペーパースラッジ）灰系改質材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、
前記改質固化処理土をほぐして顆粒化させたほぐし造粒改質土を生成するほぐし造粒工程、
前記ほぐし造粒改質土をふるいで分級した分級土を生成する分級工程、
前記分級土をピット内で層状に敷設する敷設工程、
濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを前記ピットの底部に供給して前記分級土を中性化させる中性化工程、
を含むことを特徴とする、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項2】

前記敷設工程は、前記分級土を粒度の大きい順に下から前記ピットに敷設することを特徴とする、請求項１記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項3】

前記敷設工程において最上層に敷設される前記分級土は、粒径が１０ｍｍ未満であり、最下層に敷設される前記分級土は、粒径が４０ｍｍ以上７５ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項２記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項4】

前記中性化工程は、
前記敷設工程において前記ピット内に敷設された前記分級土の体積をＶと仮定した場合、
供給開始から０．１～１時間の間、前記低濃度炭酸ガスを５Ｖ～２０Ｖの体積流量で供給する初期供給工程、
前記低濃度炭酸ガスが前記ピット内に充満した後に前記低濃度炭酸ガスを８Ｖ～４０Ｖの体積流量で供給する後期供給工程、
前記初期供給工程と前記後期供給工程の間に、前記低濃度炭酸ガスを８０Ｖ～３２０Ｖの体積流量で供給する中期供給工程
を含み、
前記低濃度炭酸ガスの全供給時間は４～２４時間であることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項5】

前記中性化工程の後、粒径が２０ｍｍ未満の前記分級土をすき取るすき取り工程を含むことを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項6】

複数サイクルの中性化処理を経た、粒径が２０ｍｍ以上の前記分級土を、該低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によって得られた中性再生土と混合することを特徴とする、請求項１～５の何れか一項に記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【請求項7】

前記改質固化処理土は、ｐＨが１１以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルカリ性を呈する軟弱な建設汚泥を改質するとともに低濃度炭酸ガスを効率的に改質土壌に炭酸カルシウムとして固定し、中性の再生土を製造する方法を提供する、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建設現場で排出される建設汚泥は、セメントや石灰成分を含有するケースが多く、通常ｐＨが１１以上のアルカリ性を呈する。このような建設汚泥は、中間処理場に持ち込まれた後、生石灰やセメント系固化材を添加し、改質処理した上で再生土として再利用されたり、または最終処分場で埋立処分される。再生土として再利用される場合、ｐＨが１１を上回る強アルカリを呈することが多いため、利用用途が限られるという問題が指摘されている。

【0003】

このような問題に対処するため、発明者らはすでに、「再生土製造システムおよび製造方法」に関する特許（特許文献１参照）、および「二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび製造方法」に関する特許（特許文献２参照）を取得している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６５５９６４４号公報

【特許文献2】特許第６９７５７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

今回の発明は、先願特許では解決されていないＣＯ₂濃度に関する課題の解決策を提案する。すなわち、上述の２つの特許発明ではアルカリ建設土壌に対して純度の高い（濃度９５％以上）炭酸ガスを接触させることで中性再生土を製造する方法を考案したものであった。したがって、工場の煙突等から排出される比較的低濃度（濃度１０％以下）のＣＯ₂では、効率的かつ実用レベルでの中性化が困難であるという問題があった。

【0006】

本発明の目的は、濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを濃縮せず、ｐＨが８．６以下の中性再生土を短時間で大量に製造することが可能な、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち、本発明は下記の事項を包含する。
本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
建設汚泥または建設発生土にＰＳ（ペーパースラッジ）灰系改質材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、
前記改質固化処理土をほぐして顆粒化させたほぐし造粒改質土を生成するほぐし造粒工程、
前記ほぐし造粒改質土をふるいで分級した分級土を生成する分級工程、
前記分級土をピット内で層状に敷設する敷設工程、
濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを前記ピットの底部に供給して前記分級土を中性化させる中性化工程、
を含むことを特徴とする。

【0008】

上述の工程を経ることにより、濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを濃縮せず、ｐＨが８．６以下の中性再生土を短時間で大量に製造することができる。

【0009】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
前記敷設工程は、前記分級土を粒度の大きい順に下から前記ピットに敷設することを特徴とする。

【0010】

これにより、各層ごとに粒径が揃って粒径を分級しない場合よりも分級土間の空隙が大きくなり（分級土の乾燥密度が小さくなり）、通気性が上昇するため中性化時間を短縮化することができる。

【0011】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
前記敷設工程において最上層に敷設される前記分級土は、粒径が１０ｍｍ未満であり、最下層に敷設される前記分級土は、粒径が４０ｍｍ以上７５ｍｍ未満であることを特徴とする。

【0012】

このように、粒径の粗い分級土を下層に敷設することにより、粒径の粗い分級土ほど中性化に要する時間が長くなるという中性化特性を利用し、下層ほどＣＯ₂の接触時間を長く確保することで中性化効率を向上させることができる。さらに、最上部に粒径の細かな改質土を敷設することで土層上部の密封度が増し、表層からのＣＯ₂の散逸を防ぐ蓋としての機能を果たすことができる。

【0013】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
前記中性化工程は、
前記敷設工程において前記ピット内に敷設された前記分級土の体積をＶと仮定した場合、
供給開始から０．１～１時間の間、前記低濃度炭酸ガスを５Ｖ～２０Ｖの体積流量で供給する初期供給工程、
前記低濃度炭酸ガスが前記ピット内に充満した後に前記低濃度炭酸ガスを８Ｖ～４０Ｖの体積流量で供給する後期供給工程、
前記初期供給工程と前記後期供給工程の間に、前記低濃度炭酸ガスを８０Ｖ～３２０Ｖの体積流量で供給する中期供給工程
を含み、
前記低濃度炭酸ガスの全供給時間は４～２４時間であることを特徴とする。

【0014】

このように、低濃度炭酸ガスの供給量と分級土の接触時間を調整することにより、分級土の中性化を短期間かつ効率的に行うことができる。

【0015】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
前記中性化工程の後、粒径が２０ｍｍ未満の前記分級土をすき取るすき取り工程を含むことを特徴とする。

【0016】

これにより、除去された分級土は、製品ストックヤードに移され、そのまま中性再生土として利用される。

【0017】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
複数サイクルの中性化処理を経た、粒径が２０ｍｍ以上の前記分級土を、該低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によって得られた中性再生土と混合することを特徴とする。

【0018】

これにより、ピット内に受け入れた建設汚泥を余すことなく利用することができる。

【0019】

また、本発明の低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法によれば、
前記改質固化処理土は、ｐＨが１１以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする。

【0020】

すなわち、本発明によれば、このような強アルカリ性を呈する建設汚泥を中性化することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る発明によれば、濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを濃縮せず、ｐＨが８．６以下の中性再生土を短時間で大量に製造することが可能な、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係る分級土が層状に敷設され中性化されるピットを示す概要図である。

【図2】分級土の試料を収容した供試体を静置するインキュベーターを示す概要図である。

【図3】中性再生土の中性化完了時間とＣＯ₂濃度の関係を配合試料別に示すグラフである。

【図4】アルカリ模擬汚泥の乾燥密度別の中性化時間を示すグラフである。

【図5】中性再生土の中性化完了時間と粒径の関係を示すグラフである。

【図6】カラム型による中性化・固定化試験の概念図である。

【図7】二酸化炭素の流量と中性化時間の関係を示すグラフである。

【図8】二酸化炭素の流量とその流入量に対する土壌への固定化率の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法について説明する。まず、建設現場で排出された建設汚泥が中間処理施設に搬送される。ここで、中間処理施設に搬送される建設汚泥は、強アルカリ性を呈する産業廃棄物である。また、この建設汚泥のコーン指数（ｑｃ）は２００ｋＮ／ｍ²未満である。

【0024】

（ステップＳ１：改質固化工程）
ここで、中間処理施設に持ち込まれたアルカリ性の建設汚泥は、そのまま放置しておけばやがては固化する。しかしながら、中間処理施設のスペースの制約上、そのまま長期間放置（養生）しておくことができない。よって、強アルカリを呈する固化材を追添加して改質し、速やかにハンドリングできるように処置するのが一般的である。この場合、固化材の追添加によりｐＨは１２以上になるケースも見受けられる。

【0025】

本発明では、かかる従来技術をそのまま適用し、建設汚泥の改質固化を行う。すなわち、中間処理施設の改質固化処理エリア（不図示）において、建設汚泥にアルカリ性改良材を添加して改質固化する。アルカリ性改良材としては、ＰＳ（ペーパースラッジ）灰系吸水性改質材を用いる。

【0026】

なお、後述の実施例１で説明するように、試験を実施した結果、ＰＳ灰系改質材を添加することで建設汚泥の中性化時間が大幅に短縮できることが見出されたため、本発明において、アルカリ性改良材としてＰＳ灰系性改質材を使用することが必須条件である。

【0027】

なお、ＰＳ灰系改質材の添加量は建設汚泥の含水状態にもよるが、通常は建設汚泥中の固体成分に対する質量比で５～３０％の範囲であり、１０～２０％であればより好適である。ＰＳ灰系改質材を２０％以上添加した建設汚泥では、ＣＯ₂による中和反応後の水の生成に伴う再泥化が起きないことが室内実験で確認されている。また、ＰＳ灰系性改質材を添加した後の建設汚泥（以下、改質固化処理土と呼ぶ。）のｐＨの値については限定されない。

【0028】

かかる改質固化工程において、建設汚泥にアルカリ固化材を添加することにより、軟弱な建設汚泥が確実に改質固化され、半固体状の改質固化処理土が生成される。

【0029】

（ステップＳ２：ほぐし造粒工程）
半固体状となった土塊状の改質固化処理土は、水和反応が進行中であり、そのまま放置すれば土塊状のまま固結してしまう。このため、半固体状となった改質固化処理土をほぐし造粒技術（たとえば、特開２０１５－１２７０５０号公報参照）を用いて解砕し、顆粒化する。

【0030】

ここで、ほぐし造粒の適否の判定は、コーン指数試験方法（ＪＩＳ Ａ １２２８）によって行う。通常、改質固化処理土のコーン指数が１００ｋＮ／ｍ²以上ならばほぐし造粒は可能であるが、より顆粒化した建設汚泥（以下、ほぐし造粒改質土という。）をほぐし造粒で製造するには、改質固化処理土のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ²以上１８００ｋＮ／ｍ²未満であることが好ましい。なお、ほぐし造粒処理に用いる機械（ほぐし造粒手段）は、バックホウでもよいが、解砕機能を有する土質改良機（プラント）のような解砕機が好適である。

【0031】

かかるほぐし造粒工程において得られたほぐし造粒改質土は、顆粒化されているため、粒子の表面積が増加し、空気や炭酸ガスに接触しやすい状態ができるとともに、適度な粒度に調整されている。

【0032】

具体的には、ＰＳ灰系改質材が改質固化処理土に添加されているため顆粒化が促進され、ほぐし造粒改質土の大半の粒径は４０ｍｍ以下になる。
ここで、実際のプラントでほぐし造粒改質土を生成した場合、概算値として、粒径４０ｍｍ以上７５ｍｍ未満のほぐし造粒改質土が１０％、粒径４０～２０ｍｍのほぐし造粒改質土が約１０％、粒径２０～１０ｍｍのほぐし造粒改質土が約４０％、粒径１０ｍｍ以下のほぐし造粒改質土が約４０％の割合で発生することが確認されている。

【0033】

また、ほぐし造粒改質土は、表面積が増えた分、乾燥しやすい状態になっている。これと同時に、空気中の二酸化炭素と反応して、ｐＨが低減しやすい状態にもなっている。

【0034】

（ステップＳ３：分級工程）
次に、ほぐし造粒改質土をふるいにかけて分級する。具体的には、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍのふるいを用意し、ほぐし造粒改質土を粒径４０ｍｍ以上７５ｍｍ未満の分級土（以下、４０ｍｍオーバー材という）、粒径４０未満２０ｍｍ以上の分級土（以下、４０～２０ｍｍ材という）、粒径２０未満１０ｍｍ以上の分級土（以下、２０～１０ｍｍ材という）、粒径１０ｍｍ未満の分級土（以下、１０ｍｍアンダー材という）の４種類の粒度の異なる分級土に分級する。ふるい機としては、振動ふるいが好適である。

【0035】

（ステップＳ４：敷設工程）
図１は、実施の形態に係る分級土が投入されるピットを示す概要図である。図１（ａ）に示すように、ピット２は、地面に形成された矩形状の空間である。ピット２の底部には、耐熱性のパイプなどで形成された、炭酸ガスを供給するための流入管４が予め埋設されている。なお、流入管４の地上の端部には、炭酸ガスを流入管４に供給するためのブロワー８が接続されている。

【0036】

次に、図１（ｂ）に示すように、ピット２の中に４０ｍｍオーバー材１０、４０～２０ｍｍ材１２、２０～１０ｍｍ材１４、１０ｍｍアンダー材１６の順に緩詰の状態で分級土が敷設される。

【0037】

このように、ほぐし造粒改質土を分級し、粒度の大きい順に下から緩詰の状態でピット２に敷設することにより、分級土における炭酸ガスの通気性を上昇させることができる。すなわち、分級土は、各層ごとに粒径が揃っているので、粒径を分級しない場合よりも分級土間の空隙が大きくなり（分級土の乾燥密度が小さくなり）、通気性が上昇するため中性化時間の短縮化につながる。

【0038】

また、粒径が大きい分級土ほど、通気性がよくなることも一般的に知られた事実である（粘土よりも砂の、そして砂よりも礫の通気性が良い）。そこで、粗い粒径の材料を下層に、細かい粒径の材料を上層に敷設すると下層ほど通気性のよい土層空間を作り出すことができる。その結果、下層に敷設された流入管からの強制的なＣＯ₂の圧入（特許第６９７５７５７号公報参照）が不要となる。併せて、粒径の粗い分級土を下層に敷設することにより、粒径の粗い分級土ほど中性化に要する時間が長くなるという中性化特性を利用し、下層ほどＣＯ₂の接触時間を長く確保することで中性化効率を向上させることができる。さらに、最上部に粒径の細かな改質土を敷設することで土層上部の密封度が増し、表層からのＣＯ₂の散逸を防ぐ蓋としての機能を果たすことができる。

【0039】

（ステップＳ５：中性化工程）
この状態において、ブロワー８を駆動し、図１（ｃ）に示すように、流入管４に濃度１０％以下の低濃度炭酸ガス（もちろん、濃度１０％以上の炭酸ガスでもよい。）を供給する。

【0040】

ここで、上述の敷設工程（ステップＳ４）においてピット２内に敷設された分級土の体積をＶと仮定した場合、初期の段階（供給開始から０．１～１時間後）では、低濃度炭酸ガスが５Ｖ～２０Ｖの体積流量で緩やかに供給されるようにブロワー８の圧力を絞り（初期供給工程）、その後ブロワー８の圧力を高め低濃度炭酸ガスの供給量を次第に強めて８０Ｖ～３２０Ｖの体積流量で供給し（中期供給工程）、低濃度炭酸ガスがピット２内に充満したら再びブロワー８の圧力を絞って低濃度炭酸ガスが１０Ｖ～４０Ｖの体積流量で供給されるようにする（後期供給工程）。なお、低濃度炭酸ガスがピット２内に充満したことについては、検知装置によって検知し、自動的にブロワー８に圧力を絞る指示を与えてもよい。

【0041】

低濃度炭酸ガスがピット２内に充満した後、所定の時間が経過したらブロワー８をオフにし、低濃度炭酸ガスの供給を停止する。なお、供給開始から停止までの時間は４～２４時間程度である。このため、分級土の中性化に要する時間もまた概ね４～２４時間程度となる。

【0042】

このように、低濃度炭酸ガスの供給量と分級土の接触時間を調整することにより、分級土の中性化を短期間かつ効率的に行うことができる。

【0043】

また、空気よりも重い低濃度炭酸ガスをピット２の底部に埋設された流入管４から供給することにより、低濃度炭酸ガスがピット２内に徐々に堆積され、満遍なく低濃度炭酸がピット２内に行き渡る。このため、低濃度炭酸ガスが上層まで供給された時点で下層から上層まで同時に中性化が完了する。

【0044】

（ステップＳ６：すき取り工程）
次に、低濃度炭酸ガスの供給を停止し、ピット２から１０ｍｍアンダー材１６と２０～１０ｍｍ材１４をすき取り、除去する。除去された分級土は、製品ストックヤードに移され、そのまま中性再生土として利用される。

【0045】

なお、下層に残った中性化率の低い４０～２０ｍｍ材１２については、次回以降のサイクルの中性化処理（ステップＳ４：敷設工程、ステップＳ５：中性化工程）で繰り返し利用され、引き続き中性化される。最終的に中性化された４０～２０ｍｍ材１２は、解砕機により２０ｍｍ未満に解砕した上で、ステップＳ６：すき取り工程ですき取られた１０ｍｍアンダー材１６と２０～１０ｍｍ材１４と混合して中性再生土として利用される。

【0046】

なお、最下層に位置する４０ｍｍオーバー材１０は発生量もわずかであるため通気層としてそのまま継続して利用される。このように一定期間継続的に利用することでｐＨが８．６以下に低下する。そして、最終的には解砕機により、２０ｍｍ未満に解砕することで中性再生土として利用される。

【0047】

したがって、先願技術（特許第６９７５７５７号公報参照）のように単粒砕石を別途購入する必要がなるなるとともに、粒径の大きい分級土の再生利用が可能となる。
この実施の形態に係る発明によれば、コーン指数８００ｋＮ／ｍ²以上、かつ濃度１０％以下の低濃度炭酸ガスを濃縮せず、ｐＨが８．６以下の中性再生土を２４時間以内という短時間で大量に製造することが可能な、低濃度炭酸ガスによる中性再生土製造方法を提供することができる。

【0048】

また、低濃度炭酸ガスを加圧せず、緩やかに供給することで、ＣＯ₂の固定効率を高めるとともにピット２外への散逸を最小限に抑えることができる。さらに、ピット２内に受け入れた建設汚泥を余すことなく利用することができる。

【0049】

なお、先願の発明（特許第６９７５７５７号公報参照）では高圧の空気と共に純度１００％に近い高濃度炭酸ガスをピット底部から供給することで、最大土層厚３ｍ程度（１ピットで約１５０ｍ³）まで再生土を中性化することが可能であるとした。しかし、実際には土層厚１．５ｍまでが実用レベルであった。これに対してこの実施の形態に係る発明では、炭酸ガスの濃度が従来の１０分の１以下であるにもかかわらず、３ｍ以上の土層厚の建設汚泥を中性化することが可能である。

【0050】

以下、従来の方法と比較して以下の効果が期待できる。
（１）低コストの技術である。従来の技術は、炭酸ガスを濃縮するなどして純度を高めた工業用炭酸ガスを購入して利用する中性化方法を提案したものである。これに対して、本発明では濃度の低い低濃度炭酸ガスをそのまま中性化に利用することができる。例えば、石油精製プラントから排出される排気ガス中の炭酸ガス濃度は１０％程度と言われており、こうした排ガス中のＣＯ₂を濃縮することなく直接利用することができれば、大幅なコストダウンにつながる。さらに、ＣＯ₂を圧入するための装置や動力も不要になるので、従来技術に比べて低コストでの中性化が実現できる。

【0051】

（２）カーボンニュートラルに貢献する技術である。
工場から排出される炭酸ガスは、温室効果ガスとして地球温暖化の原因の一つに挙げられている。その炭酸ガスを再生土の中性化に利用することで、ＣＯ₂が炭酸塩として土に固定されるため、カーボンリサイクル技術の一つになる。さらに、分級土に低濃度炭酸ガスを効率的かつ大量に固定することで、カーボンニュートラル（場合によってはカーボンネガティブ）につながり、脱炭素社会の実現に向けた社会貢献に強く結びつく。

【0052】

（３）建設汚泥の再利用率が高まる。
現在利用用途が限られているアルカリ建設汚泥を高品質の中性再生土に改質することで幅広い地盤材料としてのみならず植生基盤材としても利用することができる。また、これまで利用されずに廃棄してきた粒径２０ｍｍオーバーの再生土も中性再生土として利用することができるので、建設汚泥の再利用率の向上が期待できる。

【0053】

（４）特別な機械を必要としないので汎用性が高い。
先願特許（特許第６９７５７５７号）と比較して追加する機械は、分級するための分級機（振動ふるい等）と顆粒化した粗粒状の改質土を解砕する解砕機のみであるため、汎用の機械を適用することで中性再生土の製造が可能である。

【0054】

（５）再生土は中性かつ高品質である
再生土は、ｐＨ＝５．８～８．６の中性を示し、コーン指数は８００ｋＮ／ｍ²以上を確保する。さらに、容易には再泥化しない高品質な再生土に仕上げることができる。

【0055】

なお、本実施形態の発明においては、建設汚泥を中性化して中性再生土を製造する場合を例示しているが、本発明は、建設汚泥に代えて、建設工事に伴い副次的に発生する建設発生土を用いた場合にも適用できる。

【0056】

なお、本発明では、低濃度ＣＯ₂による再生土の中性化を達成するために１０％以下の低濃度炭酸ガスを反応させる中性化試験を実施した結果、以下に示す新たな知見が得られた（詳細は実施例に示す）。
１）ＰＳ灰系改質材の添加量を増やすと、中性化時間が飛躍的に短くなる。
２）乾燥密度が小さい（間隙が大きい）改質土ほど、中性化時間が短くなる。
３）粒径の細かい改質土ほど、中性化時間が短くなる。
４）ＣＯ₂濃度が１０％以下でも、上記１）～３）の条件を揃えれば２４時間以内（最短で数時間）の接触時間で中性化する。
５）ＣＯ₂の流量が小さいほど中性化時間は長くなるが、ＣＯ₂固定化率は大きくなる。
以上の知見が、本発明において上述のステップＳ１～６の工程を必要とすることとなった根拠である。

【実施例0057】

次に、実施の形態に係る発明を用いて行った実験の実施例について説明する。
［実施例１］ ＰＳ灰系改質材の中性化促進効果
初期含水比ｗ＝１．０ｗ_Lの青粘土（液性限界ｗ_L＝４０．７％、塑性限界ｗ_P＝２３．７％）に、高炉セメントＢ種を乾燥質量比で３％、６％添加し、模擬汚泥を作製した。セメント３％添加のものについては、さらにＰＳ灰系改質材を青粘土の乾燥質量に対し０～２０％添加し、各試料を作製した。作製した試料は５日間密閉養生し、ＰＳ灰系改質材を添加していない試料については、ふるいを用いて９．５ｍｍ以上の土粒子を取り除いた。

【0058】

作製した各試料を直径８２ｍｍのプラスチックカップに層厚３０ｍｍになるよう緩詰めしたものを供試体とした。各試料について１０個の供試体を作製し、図２に示すようなインキュベーター内に静置し、ＣＯ₂濃度の異なる条件下で養生することで中性化を行った。本試験では、任意の経過時間で供試体を１個ずつインキュベーター内から取り出し、地盤工学会基準に基づき、ｐＨ測定した。なお、本実験ではｐＨ＝８．６を下回った時点を中性化完了とみなし、中性化完了時間ｔ_Nと定義した。

【0059】

図３は中性化完了時間ｔ_NとＣＯ₂濃度の関係を作製した配合試料別に示したものである。いずれの配合条件においても、ＣＯ₂濃度が低くなるとｔ_Nが長くなる傾向にある。ただし、ＰＳ灰系改質材を１０％または２０％添加したケースでは添加しないケースに比べて劇的に中性化完了時間が短くなっている。また、ＣＯ₂濃度が２～１０％の範囲では、ＰＳ灰系改質材を添加したすべてケースで中性化完了時間が２４時間以内となっている。以上のことから、ＰＳ灰系改質材を添加することが低濃度ＣＯ₂ガスによる中性化において極めて有効であることが判明した。

【0060】

［実施例２］ 密度の影響
ｗ＝１．０ｗ_Lの青粘土に、高炉セメントＢ種とＰＳ灰系改質材それぞれ乾燥質量比で３％、２０％添加しアルカリ模擬汚泥を作製した。その模擬汚泥を直径８２ｍｍのカップにｈ＝３０ｍｍまで詰め方を変えて作製した供試体（乾燥密度ρ_d＝０．７４、０．９３、１．１６ｇ／ｃｍ³）をＣＯ₂濃度１０％でインキュベーター養生し中性化した。各密度について約１０個の供試体を準備し、中性化中に順次取り出してｐＨを測定した。その結果を図４に示す。
乾燥密度ρ_dの小さいケースほど、中性化する時間が短くなっており、間隙を大きくすることで通気性を良くするほど、ＣＯ₂による中性化の効率が高まることが本試験で確認された。

【0061】

［実施例３］ 粒径の影響
初期含水比ｗ＝約３０，４０，５０％の笠岡粘土（比較的ねばりのある粘土、液性限界ｗ_L＝６０．４％、塑性限界ｗ_P＝２６．０％）に高炉セメントＢ種とＰＳ灰系改質材それぞれ乾燥質量比で３％、１０％添加しアルカリ汚泥を作製した。その試料を解きほぐしてふるいで分級し、各ふるい通過分の試料を用いて、ＣＯ₂濃度１０％でインキュベーター養生し中性化した。図５に結果を示す。粒径の小さな改質土ほど中性化完了に要する時間ｔ_Nが短くなることが確認された。

【0062】

［実施例４］ ＣＯ₂の流量の影響
ｗ＝１．０ｗ_Lの青粘土に、高炉セメントＢ種とＰＳ灰系改質材それぞれ乾燥質量比で３％、２０％添加しアルカリ汚泥を作製した。この汚泥を用いて、φ＝１００ｍｍ、ｈ＝１２７ｍｍの１Ｌの供試体（乾燥密度ρ_d＝０．７５～０．７７ｇ／ｃｍ³）に濃度１０％のＣＯ₂ガスを流量Ｑ＝０．５、１．０、１．５Ｌ／ｍｉｎで透過させ、中性化を実施した（図６参照）。試験では流入出で計測したＣＯ₂濃度比Ｃ_out／Ｃ_inから、中性化時間や固定したＣＯ₂量も評価した。流量Ｑが大きくなると、Ｃ_out／Ｃ_in＝１．０に到達する中性化時間ｔ_EONが短くなることが図７でわかる。また、流入ＣＯ₂に対するＣＯ₂固定化率Ｆ（％）を求め、ＦをＱに対して整理したものを図８に示す。Ｑの増加に伴い、ＣＯ₂固定化率Ｆが低下することが判明した。

【0063】

したがって、中和時間を早めるためには、ＣＯ₂の流量を大きくすることが良く、一方でＣＯ₂の土壌への固定化率を上げるたけには流量を小さくすることが重要であり、炊飯と同じ要領で、流量加減を調節することでＣＯ₂によるアルカリ土壌を効率的に中和することができる。

【0064】

以上の実施例から、強アルカリ建設汚泥でも確実にｐＨを低下させるとともに高品質の中性再生土の製造が可能であることを確認した。

【符号の説明】

【0065】

２ ピット
４ 流入管
８ ブロワー
１０ ４０ｍｍオーバー材
１２ ４０～２０ｍｍ材
１４ ２０～１０ｍｍ材
１６ １０ｍｍアンダー材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】