特許 7603509 粉塵飛散抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】粉塵飛散抑制方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 45/08 20060101AFI20241213BHJP

   E21F 5/02 20060101ALI20241213BHJP

   C09K 3/00 20060101ALI20241213BHJP

   G21F 9/28 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

B01D45/08 Z

E21F5/02

C09K3/00 110

G21F9/28 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021059447

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022155976

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104927

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 久志

(72)【発明者】

【氏名】田中 徹

(72)【発明者】

【氏名】冨貴 丈宏

(72)【発明者】

【氏名】三浦 玄太

(72)【発明者】

【氏名】長幡 逸佳

(72)【発明者】

【氏名】稲邉 裕司

【審査官】伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－１３３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０３９６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１９３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】井出一貴ほか，ポリイオンコンプレックスを用いた新しい粉塵飛散防止材の開発，大林組技術研究所報，日本，2018年12月，Ｎｏ．８２，ｐ．１～６

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ４５／００－４５／１８

Ｂ０１Ｄ ４７／００－４７／１８

Ｃ０９Ｋ ３／２２

Ｅ０１Ｈ １／００－１５／００

Ｅ２１Ｆ ５／０２－ ５／０６

Ｂ６５Ｇ ３／００－ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉塵が浮遊している空気中に向けて、噴霧器を用いてポリカチオンを含む水溶液を噴霧された水粒子が一定時間浮遊可能となるように水粒子の直径は５～２００μmとして噴霧し、空気中に浮遊する粉塵を捕捉して地面に落下させる第１手順と、
前記ポリカチオンを含む水溶液が乾燥する前に、ポリアニオンを含む水溶液を地面に散布し、前記ポリカチオンを含む水溶液と混合してポリイオンコンプレックスを形成し、土壌を固化する第２手順とからなることを特徴とする粉塵飛散抑制方法。

【請求項2】

ポリカチオンを含む水溶液を噴霧する前記噴霧器は、噴出する水粒子の粒径が異なる複数のノズルを組み合わせて使用するようにしてある請求項１記載の粉塵飛散抑制方法。

【請求項3】

ポリカチオンよりポリアニオンの方が散布量が多い請求項１、２いずれかに記載の粉塵飛散抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、宅地造成工事やトンネル工事等の現場で、ダンプトラック等の工事用車両が仮設道路を走行することなどによって粉塵が飛散するのを抑制する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、工事現場において工事用車両が未舗装の仮設道路を走行して巻き上げた粉塵を作業者が吸引することによって、呼吸器障害やじん肺を引き起こすことが大きな社会問題となっている。工事の最盛期には工事用車両がほとんど間を置かず１日に何度も往来するため、飛散する粉塵量も増加していた。

【0003】

このような粉塵の飛散抑制方法として、粉塵が飛散しないように現場や仮設道路上に散水し、表層を湿らすことで粉塵の飛散を抑制する方法が知られている。ところが、この散水による方法では、特に夏場の乾燥が早く、散水の頻度が増加するため、作業の大きな負担になっていた。

【0004】

また別の方法として、現場に複数の敷鉄板を敷設し、その上を工事車両が走行することで粉塵の飛散を抑える敷鉄板の敷設による方法も広く採用されている。この方法は、都市部など周辺に住宅地が存在する現場などで用いられることが多い。ところが、この敷鉄板の敷設による方法では、日々走行ルートが変化する造成工事などの現場では、敷鉄板を敷設替えするのに手間がかかるという課題があった。

【0005】

また別の方法として、現場や仮設道路に市販の粉塵防止剤を散布する方法も知られている。しかし、このような粉塵防止剤はコスト的に割高で、広範囲に散布すると多くの費用がかかる課題があった。

【0006】

近年では、たとえば下記特許文献１～３に開示されるように、ポリイオンコンプレックスを用いて土壌を固化し、粉塵を抑制する技術が提案されている。ポリイオンコンプレックスは、図１に示されるように、ポリカチオンとポリアニオンを混合することで生成され、ゲル状で水に溶解しない物質であり、これを土壌に散布することにより、土壌中にはカチオンとアニオンのイオン結合部位から成る親水性の部分と、高分子の鎖を形成する疎水性の部分とが不均一に分散し、乾燥後はポリイオンコンプレックスと土壌粒子が絡み合い、固定化されるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－１８５９４１号公報

【文献】特開２０１９－５６０７５号公報

【文献】特開２０１５－１９９０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記特許文献１～３に記載された方法は、ポリイオンコンプレックスを含有する溶液を土壌表面に散布して土壌を固化し、風や工事用車両の通行によって地面から粉塵が飛散するのを防止するものであるが、既に飛散している粉塵に対しては効果がなかった。すなわち、工事用車両が繰り返し通行することによって、ポリイオンコンプレックスを散布して固化した土壌が剥がれ、下層土壌が露出することにより発生した粉塵や、トンネル工事において切羽付近での掘削作業によって発生した大量の粉塵などに対しては、効果がなかった。

【0009】

そこで本発明の主たる課題は、既に飛散している粉塵を地面に落下しやすくするとともに、落下した粉塵の再飛散を抑制した粉塵飛散抑制方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、粉塵が浮遊している空気中に向けて、噴霧器を用いてポリカチオンを含む水溶液を噴霧された水粒子が一定時間浮遊可能となるように水粒子の直径は５～２００μmとして噴霧し、空気中に浮遊する粉塵を捕捉して地面に落下させる第１手順と、
前記ポリカチオンを含む水溶液が乾燥する前に、ポリアニオンを含む水溶液を地面に散布し、前記ポリカチオンを含む水溶液と混合してポリイオンコンプレックスを形成し、土壌を固化する第２手順とからなることを特徴とする粉塵飛散抑制方法が提供される。

【0011】

上記請求項１記載の発明では、第１手順として、粉塵が浮遊している空気中に向けて、噴霧器を用いてポリカチオンを含む水溶液を噴霧された水粒子が一定時間浮遊可能となるように水粒子の直径は５～２００μmとして噴霧することによって、ポリカチオンの正電荷と、負に帯電した粘土やシルト等の粉塵とが電気的に結合し、空気中に噴霧されたポリカチオンを含む水溶液が、浮遊する粉塵を捕捉して地面に落下させるため、既に飛散している粉塵が地面に落下しやすくなる。その後、第２手順として、前記ポリカチオンを含む水溶液が乾燥する前に、ポリアニオンを含む水溶液を地面に散布することによって、粉塵を捕捉したポリカチオンとポリアニオンとが反応してポリイオンコンプレックスを形成し、乾燥後はポリイオンコンプレックスと土壌とが絡み合って固定化されるため、落下した粉塵の再飛散が抑制できる。

【0012】

請求項２に係る本発明として、ポリカチオンを含む水溶液を噴霧する前記噴霧器は、噴出する水粒子の粒径が異なる複数のノズルを組み合わせて使用するようにしてある請求項１記載の粉塵飛散抑制方法請求項１記載の粉塵飛散抑制方法が提供される。

【0013】

上記請求項２記載の発明では、ポリカチオンを含む水溶液を噴霧する前記噴霧器に関して、噴出する水粒子の粒径が異なる複数のノズルを組み合わせて使用するようにしたものである。

【0014】

請求項３に係る本発明として、ポリカチオンよりポリアニオンの方が散布量が多い請求項１、２いずれかに記載の粉塵飛散抑制方法が提供される。

【0015】

上記請求項３記載の発明では、ポリカチオンとポリアニオンの散布量が同等でなくても、ポリアニオンをポリカチオンより多く散布することによって、ほぼ同等の粉塵飛散抑制効果が得られる。

【発明の効果】

【0016】

以上詳説のとおり本発明によれば、既に飛散している粉塵が地面に落下しやすくなるとともに、落下した粉塵の再飛散が抑制できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ポリイオンコンプレックスによって土壌粒子を固定化した状態を示す模式図である。

【図2】本発明に係る粉塵飛散抑制方法を示す概略図である。

【図3】実験装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

【0019】

本発明に係る粉塵飛散抑制方法は、図２に示されるように、空気中に粉塵１が浮遊している状態において、ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧し、この空気中に噴霧されたポリカチオンを含む水溶液２の水粒子が、浮遊する粉塵１を空気中で捕捉して地面に落下させる第１手順と、ポリアニオンを含む水溶液３を地面に散布し、前記ポリカチオンを含む水溶液と混合してポリイオンコンプレックスを形成し、土壌を固化する第２手順とから構成される。

【0020】

前記粉塵１は、工事用車両の通行や風などによって地面の土が巻き上げられたり、トンネル工事における切羽の掘削作業等によって飛散したりして、空気中に浮遊する粘土やシルト等の微粒子状の物質である。この粉塵１は、一般に負に帯電しており、特に人体に有害な微粉塵の粒径は、概ね１０μｍ以下のものである。

【0021】

前記ポリカチオンを含む水溶液２は、ポリカチオン（正電荷を帯びた陽イオン）を水に溶解して生成されるものである。前記ポリカチオンとしては、天然由来、合成由来のものを問わず使用可能であり、例えば、ジシアンジアミド・ホルムアルデヒド樹脂、ジエチレントリアミン・ジシアンジアミド・アンモニウムクロライド縮合物、（メタ）アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウムクロライドの重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライドの重合物、エチレンイミン重合物、ジアリルアミン重合物、アンモニア・エピクロロヒドリン・ジメチルアミン共重合物、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、カチオン化セルロースなどを例示することができる。

【0022】

前記ポリアニオンを含む水溶液３は、ポリアニオン（負電荷を帯びた陰イオン）を水に溶解して生成されるものである。前記ポリアニオンとしては、天然由来、合成由来のものを問わず使用可能であり、例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルアミロース、カルボキシメチル化澱粉、リグニンスルホン酸及びその塩、（ポリ）アクリル酸及びその塩、ポリスルホン酸及びその塩などを例示することができる。

【0023】

前記水溶液２、３を構成する水は、水道水などの水の他、水を主成分とする水系媒体を使用してもよい。本発明において使用される水を主成分とする水系媒体は、水が８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上を占める媒体である。水以外には、例えば、水溶性のメチルアルコール、エチルアルコール、２プロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類またはアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類の溶媒を少量配合して使用してもよい。これらの溶媒は、各水溶液２、３に対して粘度を調整したり、必要に応じてポリカチオン、ポリアニオン以外の他の成分を併用するときに、それらの成分を溶解させる必要がある場合に使用される。これらの溶媒の中では、人体に対する影響と環境負荷を少なくするためにエチルアルコールが好ましい。

【0024】

前記ポリカチオンを含む水溶液２を作製するには、ポリカチオンの含有割合が０．５～５質量％、好ましくは０．７～２質量％となるように溶媒と混合する。ポリカチオンの含有量が多すぎると、水溶液の粘性が大きくなり、空気中に噴霧しにくくなる。一方、含有量が少なすぎると、空気中に浮遊する粉塵を捕捉しにくいとともに、土壌を固化する効果が低下する。

【0025】

前記ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧するには、図２に示されるように、噴霧器４を用いるのがよい。前記噴霧器４は、先端に設けられたノズルから、ポンプによって圧送された前記水溶液２を微細な人工霧として空気中に噴出するものである。前記ノズルから噴霧される水粒子の大きさ（直径）は、空気中に噴霧された水粒子がある一定時間浮遊可能であれば特に限定されないが、５～２００μｍ、好ましくは５～３０μｍであるのがよい。前記噴霧器４のノズルは、地面から所定の高さに設置され、先端を水平方向又は水平より上方向に向けて配置されており、これによりポリカチオンを含む水溶液２が効率的に空気中に噴霧されるようになっている。空気中に噴霧された水溶液２の水粒子は、空気中に浮遊する粉塵１を捕捉して、又は水粒子単独で、地面に落下する。なお、空気中に微細な水粒子が噴出できるものであれば、シャワーノズルや散水器などを用いてもよい。

【0026】

前記噴霧器４から噴霧される水粒子の粒径が小さければ小さいほど空気中に浮遊して粉塵１と接触する機会が向上するが、地面に落下する水量が低下するおそれがある。そのため、例えば、地面からの高さが高い位置に、粒径が小さな水粒子を噴出可能なノズルを設け、地面からの高さが低い位置に、粒径が大きな水粒子を噴出可能なノズルを設けるなどのように、噴出する水粒子の粒径が異なる複数のノズルを組み合わせて使用することも可能である。

【0027】

前記ポリアニオンを含む水溶液３を作製するには、ポリアニオンの含有割合が０．５～５質量％、好ましくは０．７～２質量％となるように溶媒と混合する。ポリアニオンの含有量が多すぎると、水溶液の粘性が大きくなり、散布しにくくなる。一方、含有量が少なすぎると、土壌を固化する効果が低下する。

【0028】

ポリアニオンを含む水溶液３を地面に散布するには、図２に示されるように、散水車５を用いることができる。前記散水車５は、散水装置が備えられた走行可能な車両であり、タンク内のポリアニオンを含む水溶液３を車両の後方などに設けられたホースやノズルから地面に向けて放水するものである。なお、散水車５を用いずに、作業者がホースを操作して散水する方法などを用いてもよい。

【0029】

前記水溶液２、３を散水する手順としては、ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧して空気中に浮遊する粉塵１を地面に落下させた後、ポリアニオンを含む水溶液３を地面に散布する。

【0030】

このように、第１手順として、ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧することによって、ポリカチオンの正電荷と、負に帯電した粘土やシルト等の粉塵１とが電気的に結合し、空気中に噴霧されたポリカチオンを含む水溶液２が、浮遊する粉塵１を捕捉して地面に落下させるため、既に飛散している粉塵１が地面に落下しやすくなる。すなわち、正に帯電したポリカチオンと負に帯電した粉塵１とが静電気力によって空気中で確実に結合し、空気中に浮遊する粉塵粒子の凝集が促進されることにより、大きなフロックを形成し、重力によって地面に落下する。

【0031】

その後、第２手順として、ポリアニオンを含む水溶液３を地面に散布することによって、粉塵１を捕捉して地面に落下したポリカチオンや空気中に噴霧されてそのまま地面に落下したポリカチオンとポリアニオンとが反応してポリイオンコンプレックスを形成し、乾燥後はポリイオンコンプレックスと土壌とが絡み合って固定化されるため、落下した粉塵の再飛散が抑制できる。ポリカチオンとポリアニオンとの混合は、ポリアニオンを含む水溶液３を地面に向けて高圧で噴出することで、地面の表面及び地面から若干土中に入り込んだ範囲において成されるようになる。

【0032】

前記ポリアニオンを含む水溶液３を散布するタイミングとしては、前記ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧して、この空気中に噴霧したポリカチオンが空気中に浮遊する粉塵１を捕捉して地面に落下した後であり、地面に落下したポリカチオンを含む水溶液２が完全に乾燥する前であるのが好ましい。具体的には、ポリカチオンを含む水溶液２を空気中に噴霧してから遅くとも半日～１日までの間に行うのがよい。

【0033】

前記ポリカチオンとポリアニオンの散布量はほぼ同等か、ポリカチオンよりポリアニオンの方が多く散布するのが好ましい。後述する実験の結果、ポリカチオンよりポリアニオンの散布量を多くした場合、ポリカチオンとポリアニオンをほぼ同量散布したときと概ね同等の粉塵飛散抑制効果が得られるようになる。一方、後述する実験の結果から、ポリアニオンよりポリカチオンの散布量を多くすると、粉塵の飛散量が増加する傾向にあるため、好ましくない。

【0034】

次に、粉塵飛散の抑制効果を実証するための実験について説明する。実験では、図３に示されるように、容器（内寸：縦１６６mm×横１０６mm×高８６mm）に関東ロームからなる供試土１０を充填し、この供試土１０の表面に、表１に示す内容の各試験検体（濃度１質量％）を５L/m²の割合で均一に散布し、気温２０℃、湿度６０％の条件の下で２日間養生した後、供試土１０の表面に送風機１１によって風速１５m/sで５分間送風したとき、送風前後の供試土１０の重量から土壌の飛散量を測定した。

【0035】

その結果、表１に示されるように、ポリカチオンとポリアニオンの量をほぼ同等としたポリイオンコンプレックスを散布したときが土壌の飛散量が最も少なく、次いで、ポリカチオンに比べポリアニオンを過剰に混合したポリイオンコンプレックスを散布したときが土壌の飛散量が抑えられている。これに対して、ポリアニオンに比べポリカチオンを過剰に混合したポリイオンコンプレックスを散布したものは、散水のみの場合より土壌の飛散量が多く、粉塵飛散抑制効果が低くなる傾向にある。

【0036】

【表1】

なお、表１中、PIC：ポリイオンコンプレックス、DAAMAC：ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（正電荷）、CMC：カルボキシメチルセルロース（負電荷）、PAAcNa：ポリアクリル酸ナトリウム（負電荷）である。

【符号の説明】

【0037】

１…粉塵、２…ポリカチオンを含む水溶液、３…ポリアニオンを含む水溶液、４…噴霧器、５…散水車、１０…供試土、１１…送風機

【図1】

【図2】

【図3】