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技術 低強度地盤改良工法のセメント系固化材スラリー

出願人 小野田ケミコ株式会社
発明者 西尾径有馬一浩木村文彦
出願日 2002年3月15日 (19年9ヶ月経過) 出願番号 2002-071788
公開日 2003年9月25日 (18年3ヶ月経過) 公開番号 2003-268371
状態 特許登録済
技術分野 地盤中に固結物質を施すことによる地盤強化 土壌改良剤および土壌安定剤
主要キーワード 強度確認試験 改良仕様 粘性度 高圧噴射攪拌 目標強度 先端ノズル 式機械 高圧噴射攪拌工法
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この項目の情報は公開日時点(2003年9月25日)のものです。
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課題

軟弱地盤改良工事において、高圧噴射攪拌工法により造成される改良体の強度を、低強度に抑える必要がある場合に使用するセメント系固化材スラリーに関する。

解決手段

高圧噴射攪拌工法に用いるセメント系固化材スラリーを、施工仕様配合のセメント系固化材スラリーにより発現される固化強度よりも低強度とするために、セメント系固化材配合割合を減じた貧配合とし、該セメント系固化材にベントナイトあるいはCMC等の増粘材を加えた特殊配合とし、粘性度を施工仕様配合のセメント系固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度を有する低強度地盤改良工法固化材スラリーとしたことである。

概要

背景

セメント系固化材スラリーを用いた地盤改良工法高圧噴射攪拌工法があるが、この工法において固化材添加量を設定するときには、一般的に次の2点を考慮して設定される。

第一は、設計上の目標強度満足させるという点からの必要添加量(「計画配合」)であり、第二は施工仕様上必要とされる点からの最低添加量でいわゆる「施工仕様配合」である。第一の添加量(「計画配合」)は、改良地盤供用されるために必要とされる目標強度を満足するという点から決まる必要添加量で、通常室内配合試験から決定される。すなわち、計画配合といわれる固化材の必要添加量である。

第二の施工仕様配合については一般的に、高圧噴射攪拌工法の場合は、造成径を確保するための必要最少噴射時間とスラリー噴射量が設定されている。例えばW/C(水:固化材比)=1.0〜1.5、噴射量:Q=100l/分、噴射時間:t=4.0分/m(最低改良時間)、改良断面積:S=4.4m2(2軸)の場合137〜100kg/m3となる。

上記のように施工仕様配合が設定されているために、設計上必要な目標改良強度がその施工仕様配合から得られる強度より低いときに、均一な強度を持った改良体を造成しようとする場合、規定の水・固化材比を上げて希釈設定すると、固化材スラリーブリーディングが起こりやすく、また、固化材スラリーの粘性度が小さくなり、圧力と流量の関係から規定の施工仕様が満足されず、しいては、改良強度の均一性に問題が生ずる可能性がある。

そこで本発明は、低強度の目標強度でかつ低配合の添加量が設定された場合でも、設計上必要な目標強度を確保し、均一で強度ムラのない改良体を造成できるセメント系固化材スラリーを提供することを課題とするものである。

概要

軟弱地盤改良工事において、高圧噴射攪拌工法により造成される改良体の強度を、低強度に抑える必要がある場合に使用するセメント系固化材スラリーに関する。

高圧噴射攪拌工法に用いるセメント系固化材スラリーを、施工仕様配合のセメント系固化材スラリーにより発現される固化強度よりも低強度とするために、セメント系固化材配合割合を減じた貧配合とし、該セメント系固化材にベントナイトあるいはCMC等の増粘材を加えた特殊配合とし、粘性度を施工仕様配合のセメント系固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度を有する低強度地盤改良工法用固化材スラリーとしたことである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

軟弱地盤改良工法に用いるセメント系固化材スラリーが、施工仕様配合で発現される固化強度に比べ目標固化強度が低強度であり、かつ、増粘材を加えた特殊配合により、粘性度を施工仕様配合のセメント系固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度を有することを特徴とする低強度地盤改良工法のセメント系固化材スラリー。

請求項2

軟弱地盤改良工法に用いるセメント系固化材スラリーにおける、セメント系固化材と水とを配合するセメント系固化材スラリーの添加量について、施工仕様上必要な施工仕様配合によるセメント系固化材添加量より、設計上の目標強度満足させる計画配合によるセメント系固化材添加量が少ない場合に、セメント系固化材スラリー中のセメント系固化材の配合割合を落として、替わりに増粘材を加えた特殊配合によって、スラリーの粘性度を計画配合の粘性度と同等の粘性度とすることを特徴とする、低強度地盤改良工法用セメント系固化材スラリー。

請求項3

前記増粘材がベントナイトあるいはCMC等の増粘材であることを特徴とする請求項1〜2記載の低強度地盤改良工法用セメント系固化材スラリー。

技術分野

0001

この発明は、高圧噴射攪拌工法等のセメント系固化材スラリーを使用する軟弱地盤改良工法において、改良体の強度を低強度に抑える必要のある場合に、強度を抑制しつつ、ブリーディングや強度の不均一性をなくする前記の軟弱地盤改良工法に用いるセメント系固化材スラリーに関する。

背景技術

0002

セメント系固化材スラリーを用いた地盤改良工法に高圧噴射攪拌工法があるが、この工法において固化材添加量を設定するときには、一般的に次の2点を考慮して設定される。

0003

第一は、設計上の目標強度満足させるという点からの必要添加量(「計画配合」)であり、第二は施工仕様上必要とされる点からの最低添加量でいわゆる「施工仕様配合」である。第一の添加量(「計画配合」)は、改良地盤供用されるために必要とされる目標強度を満足するという点から決まる必要添加量で、通常室内配合試験から決定される。すなわち、計画配合といわれる固化材の必要添加量である。

0004

第二の施工仕様配合については一般的に、高圧噴射攪拌工法の場合は、造成径を確保するための必要最少噴射時間とスラリー噴射量が設定されている。例えばW/C(水:固化材比)=1.0〜1.5、噴射量:Q=100l/分、噴射時間:t=4.0分/m(最低改良時間)、改良断面積:S=4.4m2(2軸)の場合137〜100kg/m3となる。

0005

上記のように施工仕様配合が設定されているために、設計上必要な目標改良強度がその施工仕様配合から得られる強度より低いときに、均一な強度を持った改良体を造成しようとする場合、規定の水・固化材比を上げて希釈設定すると、固化材スラリーのブリーディングが起こりやすく、また、固化材スラリーの粘性度が小さくなり、圧力と流量の関係から規定の施工仕様が満足されず、しいては、改良強度の均一性に問題が生ずる可能性がある。

0006

そこで本発明は、低強度の目標強度でかつ低配合の添加量が設定された場合でも、設計上必要な目標強度を確保し、均一で強度ムラのない改良体を造成できるセメント系固化材スラリーを提供することを課題とするものである。

0007

この発明は上記の課題を解決するために、高圧噴射攪拌工法等に用いるセメント系固化材スラリーを、施工仕様配合で発現される固化強度に比べ、目標固化強度が低強度であって、かつ、増粘材を加えた特殊配合により、粘性度を施工仕様配合のセメント系固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度とする低強度地盤改良工法用セメント系固化材スラリーとしたことである。

0008

すなわち、軟弱地盤改良工法のうちの高圧噴射攪拌工法に用いるセメント系固化材スラリーにおけるセメント系固化材と水との配合において、施工仕様配合よりも計画配合が少ない場合に、セメント系固化材スラリー中のセメント系固化材の配合割合を落として、替わりに増粘材を加えた特殊配合によって、スラリーの粘性度を施工仕様配合の粘性度と同等の粘性度とする低強度地盤改良工法のセメント系固化材スラリーとしたことである。

0009

また、この低強度地盤改良工法に用いるセメント系固化材スラリーにおける特殊配合として用いられる増粘材が、ベントナイトあるいはCMCカルボキシメチルセルロース)等の増粘材である低強度地盤改良工法のセメント系固化材スラリーとしたことである。

0010

この様にこの発明の第一の特徴は、地盤改良工法のうち、高圧噴射攪拌工法に用いるセメント系固化材スラリーを、施工仕様配合により発現される固化強度より低い固化強度を目標強度として得るために、セメント系固化材を減量して水固化材比を調整する方法において、固化材スラリーの粘性度を施工仕様配合の固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度とするセメント系固化材スラリーとしたことである。

0011

第二の特徴は、施工仕様配合の固化材スラリー混入量により発現される固化強度より低い固化強度を目標強度として得るために、セメント系固化材を減量して水固化材比を調整する方法において、セメント系固化材にベントナイト、CMC等のような物質を増粘材として添加した特殊配合とし、低強度改良を目的とするセメント系固化材スラリーの粘性度を施工仕様配合のセメント系固化材スラリーの粘性度と同等の粘性度としたことである。

0012

上記のように、低強度改良を目的とするセメント系固化材スラリーの粘性度を特殊配合により、施工仕様配合の固化材スラリーと同程度の粘度とする等の操作を加えることによって低強度改良を実現できる。

発明を実施するための最良の形態

0013

実施形態の一例として、液状化防止および掘削を目的とした高圧噴射攪拌工の現場を挙げる。改良対象土N値4〜15程度の砂質土であり、改良目標強度は現場での一軸圧縮強さ(quf)で3.0kgf/cm2、室内目標強度(qul)は9.0kgf/cm2であり、最少改良時間は4分/mで噴射量:Q=100l/分、標準水セメント比(W/C)は1.0である。改良断面積はA=4.4m2(2軸)であったので、施工上必要な最少固化材添加量は137kg/m3(181l/m3=100l/分×2軸×4.0分/m÷4.4m3/m)となる。この最小固化材添加量で室内配合試験を行ったところqul=31.0kgf/cm2の強度が発現し、必要強度を大幅に上回っていた。当該実施例では改良箇所に掘削する予定の箇所も含まれていたことから、低強度改良quf =3.0kgf/cm2を求められていた。

0014

そこで水固化材比を上げるとともに、セメント系固化材スラリーにベントナイトを添加し、施工仕様配合と同等となる固化材スラリー粘性度を保ちつつ、かつ、目標強度を満足するベントナイト添加量を見いだす試験を行った。第1段階の試験として、標準水固化材比W/C=1.0のスラリーと同じ粘度を有するときの、セメント系固化材にベントナイトを添加した固化材(以下、CB固化材という)のベントナイト配合割合を求めた。

0015

その結果は、図1のベントナイト混合固化材の比のW/(B+C)との粘度の関係、に示すとおりで、このグラフよりCB固化材のC:B=100:0におけるW/(B+C)=1.0のときの粘度は24.4秒であり、各ベントナイト混合比におけるCB固化材で粘度が24.4秒になる水:(ベントナイト+セメント)比は、配合比98:2のときW/(B+C)=1.7、95:5のときW/(B+C)=2.6、92:8のときW/(B+C)=3.4である。そこで、粘度を同一にしたこれらの配合比と水:セメント比の場合の配合試験を行った。

0016

その結果を表1に示す。

0017

1) 各W/(B+C)は、ファンネル粘度f=24.4秒が、W/C=1.0と同等となる水・固化材比を示す。
2) aw=181l/m3÷(1/3.1+W/(B+C)) 但し、3.1:固化材真比重

0018

第2段階の試験として、f=24.4秒に対応する各W/(B+C)のスラリーを最低混入量(181l/m3=100l/分×2軸×4.0分/m÷4.4m3/m)添加したときの、一軸圧縮強さ(qul)を求める試験を行った。その結果は図2に示すとおりである。

0019

これらの結果より、材齢28日における室内目標一軸圧縮強さqul=9.0kgf/cm2を満足するCB固化材の配合は、セメント系固化材:ベントナイト=95:5(ベントナイト添加率5%)、固化材添加量62kg/m3、水/CB固化材比=2.6、となり、この仕様で高圧噴射攪拌工法を施工した。

発明の効果

0020

以上の固化材スラリー仕様により施工を行い、、スラリー噴射圧力、スラリー噴射量、先端ノズルチップ等の改良仕様を基本的に通常施工仕様及び装置のまま変化させないで、施工を行った。
固化材スラリー噴射圧力:p=40MPa
固化材スラリー噴射量:Q=100l/分
現場での実測粘度:ファンネル粘度 f=24.4秒
強度確認試験としてコアサンプリングを行い改良体の一軸圧縮強さ(quf)を確認したところ、平均一軸圧縮強さはquf=3.15kgf/cm2であり、低強度の目標強度を満足していた。

0021

以上のように、本発明による低強度地盤改良工法、すなわち、水/固化材比を大きくしてベントナイト等の増粘材を加えて、通常施工によるスラリーと同等の粘性を確保する方法によれば、通常の改良仕様を変えることなく、低強度の地盤改良が可能になる。また、スラリー式機械攪拌工法においても、最少吐出量が90l/分とされていることより、必要強度が小さく抑えられている場合に、本発明が適用できる。

図面の簡単な説明

0022

図1ベントナイト混合固化材のW/(B+C)と粘度の関係図である。
図2室内強度試験結果のグラフである。

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