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課題

粘性土に適した配合の地盤改良用固化材を提供する。

解決手段

軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材である。 そして、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合される。 また、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合される。

概要

背景

従来、構造物基礎地盤が軟弱である場合、地盤強度の改良や不同沈下の防止などのために、セメント系の固化材が使用されてきた。

しかしながら、セメント系の固化材を粘性土に用いた場合には、砂質土に用いた場合とは異なり、固化材を十分に混練できずに発現強度が低くなるため、必要な強度を得るために多量の固化材が必要であった。

また、セメント系の固化材を用いた場合には、セメントに含有される六価クロム溶出する環境汚染リスクもあった。

このような問題のあるセメント系の固化材を用いない地盤固結改良材として、例えば、特許文献1の地盤固結改良材が知られている。

この特許文献1では、微粒子状の水砕スラグと微粒子状の消石灰生石灰水溶性硫酸塩及び炭酸アルカリ金属塩とを含有することで、ゲル化せずに液体として存在できる時間が長く、ブリージング率が低く、短時間固結信頼性とを兼ね備えることが開示されている。
特開平11−293243号公報

概要

粘性土に適した配合の地盤改良用固化材を提供する。軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材である。 そして、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合される。 また、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合される。

目的

そこで、本発明は、粘性土に適した配合の地盤改良用固化材を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合されることを特徴とする地盤改良用固化材。

請求項2

軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合されることを特徴とする地盤改良用固化材。

請求項3

カオリン系の粘性土と地盤改良用固化材とが混練されて水和反応を生じて形成される地盤改良土であって、前記カオリン系の粘性土100重量部に対して、請求項1又は請求項2に記載の地盤改良用固化材6.5〜25重量部が配合されることを特徴とする地盤改良土。

請求項4

カオリン系の粘性土と地盤改良用固化材とを混練する地盤改良方法であって、前記カオリン系の粘性土100重量部に対して、請求項1又は請求項2に記載の地盤改良用固化材6.5〜25重量部を混入し、撹拌することを特徴とする地盤改良方法。

請求項5

アロフェン系火山灰質粘性土と地盤改良用固化材とが混練されて水和反応を生じて形成される地盤改良土であって、前記アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、請求項1又は請求項2に記載の地盤改良用固化材55〜70重量部が配合されることを特徴とする地盤改良土。

請求項6

アロフェン系の火山灰質粘性土と地盤改良用固化材とを混練する地盤改良方法であって、前記アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、請求項1又は請求項2に記載の地盤改良用固化材55〜70重量部を混入し、撹拌することを特徴とする地盤改良方法。

技術分野

0001

本発明は、構造物基礎地盤が軟弱な場合に、その強度向上や沈下防止のために土壌混練する地盤改良用固化材に関するものである。

背景技術

0002

従来、構造物の基礎地盤が軟弱である場合、地盤強度の改良や不同沈下の防止などのために、セメント系の固化材が使用されてきた。

0003

しかしながら、セメント系の固化材を粘性土に用いた場合には、砂質土に用いた場合とは異なり、固化材を十分に混練できずに発現強度が低くなるため、必要な強度を得るために多量の固化材が必要であった。

0004

また、セメント系の固化材を用いた場合には、セメントに含有される六価クロム溶出する環境汚染リスクもあった。

0005

このような問題のあるセメント系の固化材を用いない地盤固結改良材として、例えば、特許文献1の地盤固結改良材が知られている。

0006

この特許文献1では、微粒子状の水砕スラグと微粒子状の消石灰生石灰水溶性硫酸塩及び炭酸アルカリ金属塩とを含有することで、ゲル化せずに液体として存在できる時間が長く、ブリージング率が低く、短時間固結信頼性とを兼ね備えることが開示されている。
特開平11−293243号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上記した特許文献1に開示された地盤固結改良材は、フミン酸を多く含む砂質土を対象とした配合に調整されており、粘性土に適した配合ではなかった。

0008

そこで、本発明は、粘性土に適した配合の地盤改良用固化材を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0009

前記目的を達成するために、本発明の地盤改良用固化材は、軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合されることを特徴とする。

0010

また、本発明の地盤改良用固化材は、軟弱地盤と混合されて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合されることを特徴とする。

0011

さらに、本発明の地盤改良土は、カオリン系の粘性土と地盤改良用固化材とが混練されて水和反応を生じて形成される地盤改良土であって、前記カオリン系の粘性土100重量部に対して、上記の地盤改良用固化材6.5〜25重量部が配合されることを特徴とする。

0012

そして、本発明の地盤改良方法は、カオリン系の粘性土と地盤改良用固化材とを混練する地盤改良方法であって、前記カオリン系の粘性土100重量部に対して、上記の地盤改良用固化材6.5〜25重量部を混入し、撹拌することを特徴とする。

0013

また、本発明の地盤改良土は、アロフェン系火山灰質粘性土と地盤改良用固化材とが混練されて水和反応を生じて形成される地盤改良土であって、前記アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、上記の地盤改良用固化材55〜70重量部が配合されることを特徴とする。

0014

さらに、本発明の地盤改良方法は、アロフェン系の火山灰質粘性土と地盤改良用固化材とを混練する地盤改良方法であって、前記アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、上記の地盤改良用固化材55〜70重量部を混入し、撹拌することを特徴とする。

発明の効果

0015

このように、本発明の地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合されている。

0016

したがって、粘性土に混練された際には、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができる地盤改良用固化材となる。

0017

また、本発明の地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合されている。

0018

したがって、粘性土に混練された際には、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができる地盤改良用固化材となる。

0019

さらに、本発明の地盤改良土は、カオリン系の粘性土100重量部に対して、地盤改良用固化材6.5〜25重量部が配合されている。

0020

したがって、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤改良土となる。

0021

そして、本発明の地盤改良方法は、カオリン系の粘性土100重量部に対して、地盤改良用固化材6.5〜25重量部を混入し、撹拌する。

0022

したがって、カオリン系の粘性土を、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤に改良することができる。

0023

また、本発明の地盤改良土は、アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、地盤改良用固化材55〜70重量部が配合されているため、必要な強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤改良土となる。

0024

さらに、本発明の地盤改良方法は、アロフェン系の火山灰質粘性土100重量部に対して、地盤改良用固化材55〜70重量部を混入し、撹拌するため、必要な強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤に改良することができる。

発明を実施するための最良の形態

0025

以下、本実施の形態の地盤改良用固化材のそれぞれの成分について説明する。

0026

本実施の形態の地盤改良用固化材は、軟弱地盤と混合されて水和反応を生じて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグと、消石灰と、二水石膏と、の混合物を基本成分としている。

0027

ここにおいて、本発明で対象とする軟弱地盤とは、泥土と呼ばれている支持力の非常に小さい軟弱な一般粘性土である。

0028

そして、後述する実施例2に示した室内試験では、カオリナイトを含有するカオリン系の積粘性土としてのカオリン粘土を泥土と想定して、液性限界付近に調整したものを用いた。

0029

さらに、後述する実施例3に示した室内試験では、アロフェンを含有するアロフェン系の火山灰質粘性土としての関東ローム採取したものを用いた。

0030

高炉スラグは、鉄鉱石コークス還元する過程で、鉄分以外の鉄鉱石中岩石分と成分 調整のための石灰が融合してできるものであり、酸化カルシウム二酸化ケイ素シリカ(SiO2))や酸化アルミニウムアルミナ(Al2O3))などを主成分とする常温固体粉末である。

0031

また、本実施の形態では、この高炉スラグとして、潜在水硬性を有する水砕スラグを乾燥微粉末化した高炉スラグ微粉末4000を使用している。すなわち、比表面積ブレーン)が4000(cm2/g)に調整されたものを用いている。

0032

また、消石灰は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を基本成分とする常温で固体の物質であり、六価クロム(Cr6+)を微量に含有している。この消石灰は、後述する生石灰(酸化カルシウム)に、水を加えることによって生成される。

0033

なお、この消石灰の代わりに、酸化カルシウム(CaO)を基本成分とする生石灰を用いてもよい。この生石灰は、常温で固体の白色粉末であり、六価クロム(Cr6+)を微量に含有している。この生石灰は、一般には、石灰石摂氏約900度で焼成して得ることができる。

0034

そして、これらの消石灰や生石灰は、その製造方法や粉砕方法などによって特に制約を受けることはなく、広く公知の方法で製造されたものの中から選定して使用することができる。

0035

また、二水石膏は、硫酸カルシウム2水和物(CaSO4・2H2O)を基本成分とする常温で固体の白色粉末であり、いわゆる石膏といわれるものである。この二水石膏は、摂氏160度〜170度に加熱することによって、水分を失い、半水石膏(CaSO4・1/2H2O)となる。

0036

なお、この二水石膏は、その製造方法や粉砕方法などによって特に制約を受けることはなく、広く公知の方法で製造されたものの中から選定して使用することができる。

0037

そして、本実施の形態の地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合されている。

0038

ここにおいて、消石灰を100重量部より多く配合すると、消石灰に含有される六価クロムの量も多くなるため、消石灰は100重量部より少ないことが好ましい。

0039

加えて、二水石膏は上記範囲だけ配合することで、より発現強度が大きくなるため、上記範囲内であることが好ましい。

0040

さらに、高炉スラグ100重量部に対して、好ましくは消石灰25〜50重量部を、さらに好ましくは消石灰25重量部程度を配合することが好ましい。このように配合することで、より発現強度を大きくすることができる。

0041

同様に、上記の配合として、高炉スラグ100重量部に対して、好ましくは二水石膏25重量部程度を配合することが好ましい。このように配合することで、より発現強度を大きくすることができる。

0042

次に、本実施の形態の地盤改良用固化材が地盤を固化する作用について説明する。

0043

本実施の形態の地盤改良用固化材は、軟弱地盤と混合されて水和反応を生じて前記軟弱地盤を固化する地盤改良用固化材であって、高炉スラグと、消石灰又は生石灰と、二水石膏と、の混合物を基本成分としている。

0044

したがって、軟弱地盤に添加され、混合された際には、以下のような化学反応を生じる。

0045

ここにおいて、軟弱地盤に地盤改良用固化材を添加し、混合する方法としては、撹拌翼などによって原地盤を撹拌する機械撹拌工法や、ジェットによる高圧噴射や、掘削土を取り出して改良して再利用する方法などがあるが、これらに限定されるものではなく、軟弱地盤に添加されて混合されるものであればどのような方法であってもよい。

0046

まず、土にカルシウムイオンCaを加えると、土との間のイオン交換反応により、土粒子凝集されて団粒化する。

0047

また、消石灰(Ca(OH)2)と石膏(CaSO4)の共存下で、酸化カルシウム(CaO),アルミナ(Al2O3),三酸化硫黄(SO3)と、多量の水が反応して水和反応を起こし、安定した針状鉱物であるエトリンガイトを生成する。

0048

その後、土の粘土鉱物と水酸化カルシウム(Ca(OH)2)とが反応するポゾラン反応が起こる。このポゾラン反応は、シリカ(SiO2),アルミナ(Al2O3)などの粘土鉱物が、消石灰(Ca(OH)2)と反応することで、不溶性水和物を生成するもので、高い固化強度を得ることができる。

0049

ここにおいて、高炉スラグは、高アルカリ環境のもとで潜在水硬性を示すため、pHの高い消石灰と併用することで強度を発現しやすくなる。また、この高炉スラグは、消石灰や石膏に比べて、ポゾラン反応に必要なシリカ(SiO2)やアルミナ(Al2O3)を多く含んでいる。

0050

また、石膏を多く使用すると、酸化カルシウム(CaO)が多量に供給されることで、水和反応は進行しやすくなるが、それに伴う水酸化カルシウム(Ca(OH)2)の多量の消費によって、ポゾラン反応が進行しにくくなるため、長期強度が出にくくなることがある。

0051

一方、石膏による多量の三酸化硫黄(SO3)の供給は、周囲の土壌に脱水効果をもたらし、固化強度を高めることになる。なお、一般に、セメント系固化材に三酸化硫黄(SO3)が増量されるのは、この効果を期待したものである。

0052

このように、本実施の形態の地盤改良用固化材は、高炉スラグと、消石灰と、二水石膏と、の混合物を基本成分とすることを特徴としている。

0053

したがって、粘性土に適するうえに、六価クロムの溶出リスクが低い地盤改良用固化材となる。

0054

すなわち、粘性土と混練した場合にも、セメント系固化材と比べて少ない添加量で同等の発現強度を得ることができる。

0055

そして、このように少ない添加量で同等の発現強度を得ることができれば、コストを安くすることもできる。

0056

さらに、本実施の形態の地盤改良用固化材は、従来のセメント系固化材と比べて六価クロムの含有量が少ないうえに、高炉スラグが六価クロムの溶出を抑制することで、全体の六価クロムの溶出リスクが低くなる。

0057

また、生石灰を使用した場合には、その水和反応によって土壌中の水分を消費するため、改良強度をより大きくすることができる。

0058

つまり、生石灰は土壌の水分と水和反応して消石灰となるが、この際に、水分子分子構造に取り込むため、土壌の粒子間などにある水分子の数を減少させることができる。

0059

加えて、上記した反応においては、消石灰の添加によって、pHが上昇するため、高炉スラグの潜在水硬性がより発揮されやすくなっている。

0060

そして、より多くの石膏を配合することで短期的な強度を増大させることができ、より多くの高炉スラグを配合することで長期的な強度を増大させることができる。これは、石膏は主に水和反応によって、高炉スラグは主にポゾラン反応によって硬化するためである。

0061

以下、前記実施の形態とは別の配合を備える地盤改良用固化材について説明する。

0062

本実施例の地盤改良用固化材は、高炉スラグと、消石灰と、半水石膏と、の混合物を基本成分している。つまり、前記実施の形態とは異なり、二水石膏ではなく、半水石膏を含有している。

0063

この半水石膏は、硫酸カルシウム1/2水和物(CaSO4・1/2H2O)を基本成分とする常温で固体の物質であり、二水石膏を摂氏160度〜170度に加熱することによって得られるほか、天然にバサニ石として産出される。

0064

なお、この半水石膏は、その製造方法や粉砕方法などによって特に制約を受けることはなく、広く公知の方法で製造されたものの中から選定して使用することができる。

0065

したがって、粘性土に適するうえに、六価クロムの溶出リスクが低い地盤改良用固化材となる。

0066

また、生石灰を使用した場合には、その水和反応によって土壌中の水分を消費するため、改良強度をより大きくすることができる。

0067

加えて、上記した反応においては、消石灰の添加によって、pHが上昇するため、高炉スラグの潜在水硬性がより発揮されやすくなっている。

0068

さらに、地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部と、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、の混合粉末とすることで、発現強度を大きくすることができる。

0069

ここにおいて、消石灰を100重量部より多く配合すると、消石灰に含有される六価クロムの量も多くなるため、消石灰は100重量部より少ないことが好ましい。

0070

加えて、半水石膏は上記範囲だけ配合することで、より発現強度が大きくなるため、上記範囲内であることが好ましい。

0071

さらに、高炉スラグ100重量部に対して、好ましくは消石灰25〜50重量部を、さらに好ましくは消石灰25重量部程度を配合することが好ましい。このように配合することで、より発現強度を大きくすることができる。

0072

同様に、上記の配合として、高炉スラグ100重量部に対して、好ましくは半水石膏25重量部程度を配合することが好ましい。このように配合することで、より発現強度を大きくすることができる。

0073

そして、より多くの石膏を配合することで短期的な強度を増大させることができ、より多くの高炉スラグを配合することで長期的な強度を増大させることができる。

0074

加えて、この半水石膏は、水と反応して固体の二水石膏となるため、軟弱地盤中の水分を消費して地盤改良強度を増大させることもできる。

0075

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

0076

以下、前記実施の形態及び実施例1に記載した地盤改良用固化材の最適な配合を求めるためにおこなった実験について説明する。

0077

まず、実験条件について説明する。

0078

本実施例では、改良の対象となる粘性土として、表1に示す物性値のカオリン粘土を用いた。このカオリン粘土は、一般的な粘性土として代表的なものである。また、表2には、実験に用いたセメント系固化材、高炉スラグ、消石灰、半水石膏の成分を示す。

0079

0080

0081

本実施例の一軸圧縮試験は、カオリン粘土に液性限界まで加水したものを用いた。

0082

具体的には、計量した試料に所定量の固化材を添加し、手で均一に混合し、φ5cm×10cmモールド処理土充填した。

0083

ここにおいて、処理土が軟弱で、そのままではモールドに充填できない場合には、安定処理土締固めをしない供試体作成方法(JSFT821−1990)に従っておこなった。

0084

一方、締固めできる場合には、処理土の突固めによる供試体作成方法(JSFT811−1990)に従っておこなった。モールドはφ5cm×10cmのもの、ランマーは質量1.5kgで落下高20cmのものを用い、3層に分けてそれぞれ12,12,13回突固めした。なお、この場合には、突固めエネルギーEcは0.55m/MN/m3である。供試体は、それぞれの配合で養生日数ごとに5本作成した。

0085

次に、供試体をモールドから脱型後、乾燥を防ぐためにポリエチレンフィルム密封し、密封容器に入れて、所定日数だけ恒温室(20度)で気中養生した。

0086

そして、所定の養生日数の経過後、JISA1216,JGST5111に準じて、一軸圧縮試験をおこなった。

0087

また、六価クロムの溶出試験に用いる検液は、環境告示第46号試験に従って抽出した。すなわち、試料を風乾し、土塊、団粒を粗砕した後に、非金属製の2mmのふるいを通過させ、試料(g)と溶媒(ml)とを1:10の割合で混合した混合液を毎分振とう回数200回で6時間連続振とうし、メンブレンフィルターでろ過することで得る。

0088

検液に含まれる六価クロム濃度の定量は、分析操作が簡単で一般によく用いられるジフェニルカルバジド吸光光度法(JIS K0102 65.2.1)によっておこなった。

0089

次に、それぞれの配合例について説明する。

0090

<配合例A〜D>
まず、本実施例の地盤改良用固化材と比較するために、従来のセメント系固化材をカオリン粘土に混合した配合例A〜Dの配合及び結果を表3に示す。

0091

この配合例A〜Dでは、セメント系固化材の量を6〜20%に変化させて一軸圧縮強度を測定することで、改良に必要なセメント量推定した。なお、以下の表3〜6において、記号Sは高炉スラグ、Lは消石灰、G半は半水石膏、G二は二水石膏、Cはセメント、を示している。

0092

表3の結果によると、配合例Aを除く配合例B,C,Dにおいて、4週強度が800kN/m2を超えている。

0093

そして、配合例A,B,C,Dと配合量が増加するのに比例して、4週強度も増加している。そこで、配合例Aと配合例Bとを線形補完すると、セメント系固化材の量が7.3%で、4週強度が800kN/m2となる。

0094

したがって、セメント系固化材を7.3%以上配合すれば、実験室建築現場との土質のばらつきや、混合の方法などの違いを考慮しても、4週強度60kN/m2を確保できるといえる。

0095

0096

<配合例1〜6>
次に、配合例1〜6の配合及び結果を表4に示す。

0097

この配合例1〜3では、消石灰の配合量を5%に固定し、半水石膏の配合量を2.5%に固定したうえで、高炉スラグの配合量を5〜15%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な高炉スラグの配合量を推定した。

0098

同様に、配合例4〜6では、消石灰の配合量を5%に固定し、半水石膏の配合量を5.0%に固定したうえで、高炉スラグの配合量を変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な高炉スラグの配合量を推定した。

0099

表4の結果によると、配合例1,4,5を除く配合例2,3,6において、4週強度が800kN/m2を超えている。

0100

したがって、半水石膏の軟弱地盤に対する配合量を2.5%に抑えて、高炉スラグを10%以上配合すれば、実験室と建築現場との土質のばらつきや、混合の方法などの違いを考慮しても、4週強度60kN/m2を確保できるといえる。

0101

0102

<配合例7〜13>
次に、配合例7〜13の配合及び結果を表5に示す。

0103

この配合例7,8では、高炉スラグの配合量を10%に固定し、半水石膏の配合量を5.0%に固定したうえで、消石灰の配合量を7.5%又は10%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な消石灰の配合量を推定した。

0104

同様に、配合例9,10では、高炉スラグの配合量を7.5%に固定し、半水石膏の配合量を2.5%に固定したうえで、消石灰の配合量を5.0%又は2.5%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な消石灰の配合量を推定した。

0105

さらに、配合例11,12,13では、高炉スラグの配合量を10%に固定し、消石灰の配合量を2.5%に固定したうえで、半水石膏の配合量を1.25%,2.5%又は3.75%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な半水石膏の配合量を推定した。

0106

表5の結果によると、消石灰の配合量が2.5%の配合例10において、4週強度が最も大きくなっている。したがって、消石灰の配合量を2.5%にすることで、最も効率よく強度を発現させることができる。

0107

そして、半水石膏の量が2.5%の配合例12において、4週強度が最も大きくなっている。したがって、半水石膏の配合量を2.5%にすることで、最も効率よく強度を発現させることができる。

0108

また、高炉スラグ100重量部に対して、半水石膏12.5〜50重量部を配合することで十分な強度を得られることがわかる。

0109

さらに、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部を配合することで十分な強度を得られることがわかる。なお、半水石膏と二水石膏は水分子の数のみが異なるものであるため、次に示す配合例14〜21の場合でもこれと同様のことがいえる。

0110

0111

<配合例14〜21>
次に、配合例14〜21の配合及び結果を表6に示す。

0112

この配合例14,15,16では、高炉スラグの配合量を10%に固定し、消石灰の配合量を2.5%に固定したうえで、二水石膏の配合量を1.25%,2.5%又は3.75%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な二水石膏の配合量を推定した。

0113

同様に、配合例17,18,19では、高炉スラグの配合量を10%に固定し、消石灰の配合量を2.5%に固定したうえで、建設廃材から採取した二水石膏(以下、廃二水石膏という。)の配合量を1.25%,2.5%又は3.75%に変化させて、一軸圧縮強度を測定することで、最適な廃二水石膏の配合量を推定した。

0114

さらに、配合例20,21では、上記した配合例から、最も強度が大きくなる高炉スラグと消石灰と二水石膏との比を4:1:1.5と推定したうえで、全体の配合量を5.2%及び6.5%の2通りに変えて、一軸圧縮強度800kN/m2を満足するために必要な軟弱地盤に対する地盤改良用固化材の配合量を推定した。

0115

表6の結果によると、配合例14〜19のいずれにおいても、4週強度が800kN/m2を大きく超えているため、実験室と建築現場との土質のばらつきや、混合の方法などの違いを考慮しても、4週強度60kN/m2を確保できるといえる。

0116

また、配合例20では4週強度が800kN/m2を超えていないが、配合例21では4週強度が800kN/m2を超えている。そこで、配合例20と配合例21とを線形補完すると、地盤改良用固化材の量が5.5%で、4週強度が800kN/m2となる。

0117

さらに、高炉スラグ100重量部に対して、二水石膏12.5〜37.5重量部を配合することで十分な強度を得られることがわかる。

0118

0119

図1には、表3の配合例A,Bから線補完して推定した4週強度が800kN/m2となるセメント系固化材の1週強度及び4週強度と、表6の配合例20,21から線形補完して推定した4週強度が800kN/m2となる本実施の形態の地盤改良用固化材の1週強度及び4週強度を示した。

0120

本実施の形態の地盤改良用固化材は、軟弱地盤に対して、従来のセメント系固化材よりも少ない配合量で、同程度の強度が得られることがわかる。さらに、本実施の形態の地盤改良用固化材は、セメント系固化材と比べて、長期的な強度増加の割合が大きいことがわかる。

0121

このように、本実施例の地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、二水石膏12.5〜37.5重量部と、が配合されている。

0122

したがって、粘性土に混練された際には、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができる地盤改良用固化材となる。

0123

また、本実施例の地盤改良用固化材は、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜100重量部と、半水石膏12.5〜50重量部と、が配合されている。

0124

したがって、粘性土に混練された際には、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができる地盤改良用固化材となる。

0125

また、本実施の形態の地盤改良土は、カオリン系の粘性土100重量部に対して、上記した地盤改良用固化材6.5〜25重量部が配合されている。

0126

したがって、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤改良土となる。

0127

すなわち、強度800kN/m2となるセメント系固化材の配合量は73kg/m3であるのに対して、本実施の形態の地盤改良用固化材の配合量は55kg/m3であるから、より少ない配合量で同程度の強度を得ることができるといえる。

0128

さらに、このように配合量を少なくすることによって、地盤改良用固化材に含まれる六価クロムの含有量も少なくなるため、地球環境に配慮した地盤改良用固化材となる。

0129

加えて、配合量を少なくすることができれば、より安いコストで同程度の強度を得ることができるため、コストパフォーマンスが高くなる。

0130

さらに、本実施の形態の地盤改良方法は、カオリン系の粘性土100重量部に対して、上記した地盤改良用固化材6.5〜25重量部が配合される地盤改良用固化材を混入し、撹拌する。

0131

したがって、軟弱地盤を、セメント系固化材と比べて少ない配合量で同程度の強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤に改良することができる。

0132

そして、配合例17,18,19に示すように、建設廃材から採取した廃石膏を用いても、必要な発現強度を得ることができるため、地球環境に配慮した地盤改良用固化材となる。

0133

以下、前記実施例2の実験によって各成分の配合が決められた地盤改良用固化材を、アロフェン系の火山灰質粘性土としての関東ロームに適用した実験について説明する。

0134

まず、実験条件について説明する。

0135

本実施例では、改良の対象となる試料粘性土として、表7に示す物性値の関東ロームを用いた。

0136

この実験に用いた試料は、採取地で分類すると下末吉ロームに分類されるが、試料の自然含水比武蔵野ローム含水比に近いことや、採取地が武蔵野ロームの層にも近接していることなどから、下末吉ロームと武蔵野ロームの中間的な性状を有していると考えられる。

0137

また、実験に用いたセメント系固化材、高炉スラグ、消石灰、二水石膏の成分は、実施例2と略同様であるから説明は省略する。

0138

0139

なお、一軸圧縮試験や六価クロムの溶出試験については、前記実施例2と略同様であるから説明は省略する。

0140

以下、配合例について説明する。

0141

<配合例22〜29,配合例E>
表8に、配合例22〜29の配合及び結果を示す。

0142

この配合例22〜25では、高炉スラグの配合量を30%に固定し、消石灰の配合量を10,15%に固定したうえで、二水石膏の配合量を10,15%に変化させて、一軸圧縮強度を測定した。

0143

同様に、配合例26〜29では、高炉スラグの配合量を40%に固定し、消石灰の配合量を10,15%に固定したうえで、二水石膏の配合量を10,15%に変化させて、一軸圧縮強度を測定した。

0144

そして、比較のための配合例Eとして、従来のセメント系固化材を40%配合して一軸圧縮強度及び六価クロムの溶出量を測定した。

0145

表8の結果によると、配合例23,24,26,28,29において、4週強度が目標とする一軸圧縮強度425kN/m2を超えている。

0146

なお、この目標強度425kN/m2は、住宅地盤許容応力度目標値を3tf/m2、安全率を3として、抜き取りコアの平均一軸圧縮強度qufを逆算し、さらに(現場/室内)強さ比を0.5と設定して求めたものである。

0147

したがって、高炉スラグ100重量部に対して、二水石膏25〜50重量部を配合することで十分な強度を得られることがわかる。

0148

また、高炉スラグ100重量部に対して、消石灰25〜50重量部を配合することで十分な強度を得られることがわかる。なお、二水石膏と半水石膏は水分子の数のみが異なるものであるため、半水石膏を用いても同様のことがいえる。

0149

さらに、アロフェン系の火山灰質粘性土としての関東ローム100重量部に対して、地盤改良用固化材55〜70重量部を配合することで、必要な強度を得られることがわかる。

0150

そして、配合例22〜25と配合例26〜29とを比較することで、関東ローム100重量部に対して高炉スラグ40重量部を配合すればより強度が安定することがわかる。

0151

また、配合例22〜29からわかるように、消石灰や二水石膏の添加量については、関東ローム100重量部に対して、10重量部より多い15重量部を添加することで、強度も増加するとは必ずしもいえない。

0152

したがって、コストの面を考慮すると、関東ローム100重量部に対して消石灰及び二水石膏10重量部を配合することが好ましい。

0153

そして、配合例22〜29のいずれにおいても、六価クロムの溶出量は、0.005(mg/l)未満となり、六価クロムの溶出量がきわめて少ないことがわかる。

0154

これに対して、配合例Eでは、一軸圧縮強度は目標値を越えているものの、六価クロムの溶出量は0.153(mg/l)となり、土壌環境基準0.05(mg/l)を大きく超えている。

0155

0156

このように、本実施の形態の地盤改良土は、アロフェン系の火山灰質粘性土としての関東ローム100重量部に対して、上記した地盤改良用固化材55〜70重量部が配合されているため、必要な強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤改良土となる。

0157

すなわち、関東ローム100重量部に対して、高炉スラグ30〜40重量部、消石灰10〜15重量部、半水石膏10〜15重量部、を配合することで、消石灰や石膏に含有される六価クロムが高炉スラグによって還元されるため、六価クロムの溶出量が抑制されたと考えられる。

0158

そして、本実施の形態の地盤改良方法は、アロフェン系の火山灰質粘性土としての関東ローム100重量部に対して、上記した地盤改良用固化材55〜70重量部が配合される地盤改良用固化材を混入し、撹拌するため、必要な強度を得ることができるうえに、六価クロムの溶出量の少ない地盤に改良することができる。

0159

つまり、関東ローム100重量部に対して、高炉スラグ30〜40重量部、消石灰10〜15重量部、半水石膏10〜15重量部、を混入し、撹拌することで、消石灰や石膏に含有される六価クロムが高炉スラグによって還元されるため、六価クロムの溶出量が抑制されたと考えられる。

0160

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

0161

例えば、前記実施の形態及び実施例では、地盤改良用固化材を粘性土に適用しているが、これに限定されるものではなく、試験などによって必要な強度が発現することが確認された場合には、粘性土以外の土質にも適用することが可能である。

0162

また、前記実施の形態及び実施例1,2では、カオリン系の粘性土として工業製品化されているカオリン粘土を試料として説明したが、これに限定されるものではなく、カオリナイトを有する粘性土に広く適用することができる。

0163

さらに、前記実施例3では、アロフェン系の火山灰質粘性土として関東ロームを試料として説明したが、これに限定されるものではなく、アロフェンを有する火山灰質粘性土に広く適用することができる。

0164

建物構築する際に行う地盤支持力の改良や、不同沈下の防止や、液状化の防止などに利用することができる。

図面の簡単な説明

0165

地盤改良用固化材の一軸圧縮試験の結果をセメント系固化材の結果と対比して説明するグラフである。

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