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図面 (5)

課題

本発明は、改良土初期強度を高くすることができる地盤改良材等を提供する。

解決手段

セメント高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏が、合計を100質量%とした際に、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、MnO夫々を下記に示す合計含有量で含有する、地盤改良材等。CaO:45.0〜57.0質量%、SiO2:19.0〜30.0質量%、Al2O3:6.0〜12.0質量%、SO3:4.7〜11.0質量%、MnO:0.05〜0.15質量%

概要

背景

従来、構造物等の基礎となる地盤の強度を高めて地盤を改良するために、セメントを含有する地盤改良材と、水とを、対象地盤土壌に混合すること(改良土の作製)が行われている(例えば、特許文献1、2)。

地盤を改良する工法としては、SMW工法、流動化処理工法高圧噴射撹拌工法などが知られている。これらの工法では多くの水を用いるが、改良土が多くの水を含有すると、初期強度(例えば材齢3日の強度)が低く、施工後の作業性を確保し難いという問題がある。

初期強度を高くすることができる地盤改良材としては、早強ポルトランドセメントアーウィン系セメントを含有する地盤改良材(例えば、特許文献1)、硬化促進剤を含有する地盤改良材(例えば、特許文献2)が知られている。

概要

本発明は、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材等を提供する。セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏が、合計を100質量%とした際に、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、MnO夫々を下記に示す合計含有量で含有する、地盤改良材等。CaO:45.0〜57.0質量%、SiO2:19.0〜30.0質量%、Al2O3:6.0〜12.0質量%、SO3:4.7〜11.0質量%、MnO:0.05〜0.15質量%

目的

本発明は、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材、及び、該地盤改良材を備える改良土を提供する

効果

実績

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請求項1

セメント高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、MnOそれぞれを下記に示す合計含有量で含有する、地盤改良材。CaO:45.0〜57.0質量%SiO2:19.0〜30.0質量%Al2O3:6.0〜12.0質量%SO3:4.7〜11.0質量%MnO:0.05〜0.15質量%

請求項2

前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、Fe2O3を下記に示す合計含有量で含有する、請求項1に記載の地盤改良材。Fe2O3:0.8〜2.0質量%

請求項3

前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、MgOを下記に示す合計含有量で含有する、請求項1又は2に記載の地盤改良材。MgO:1.7〜4.5質量%

請求項4

改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられ、前記土の乾燥質量に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量の比が、0.4以上である、請求項1〜3の何れか1項に記載の地盤改良材。

請求項5

請求項1〜4の何れか1項に記載の地盤改良材、土、及び、水を含有する、改良土。

技術分野

0001

本発明は、地盤改良材及び改良土に関する。

背景技術

0002

従来、構造物等の基礎となる地盤の強度を高めて地盤を改良するために、セメントを含有する地盤改良材と、水とを、対象地盤土壌に混合すること(改良土の作製)が行われている(例えば、特許文献1、2)。

0003

地盤を改良する工法としては、SMW工法、流動化処理工法高圧噴射撹拌工法などが知られている。これらの工法では多くの水を用いるが、改良土が多くの水を含有すると、初期強度(例えば材齢3日の強度)が低く、施工後の作業性を確保し難いという問題がある。

0004

初期強度を高くすることができる地盤改良材としては、早強ポルトランドセメントアーウィン系セメントを含有する地盤改良材(例えば、特許文献1)、硬化促進剤を含有する地盤改良材(例えば、特許文献2)が知られている。

先行技術

0005

特開2002−137950号公報
特開平11−106244号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、初期強度を高くすることができる、さらなる地盤改良材については十分に検討がなされていない。

0007

そこで、本発明は、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材、及び、該地盤改良材を備える改良土を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、
前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、MnOそれぞれを下記に示す合計含有量で含有する。
CaO:45.0〜57.0質量%
SiO2:19.0〜30.0質量%
Al2O3:6.0〜12.0質量%
SO3:4.7〜11.0質量%
MnO:0.05〜0.15質量%

0009

本発明に係る地盤改良材では、好ましくは、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、Fe2O3を下記に示す合計含有量で含有する。
Fe2O3:0.8〜2.0質量%

0010

本発明に係る地盤改良材では、好ましくは、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、MgOを下記に示す合計含有量で含有する。
MgO:1.7〜4.5質量%

0011

本発明に係る地盤改良材は、好ましくは、改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられ、
前記土の乾燥質量に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量の比が、0.4以上である。

0012

また、本発明に係る改良土は、前記地盤改良材、土、及び、水を含有する。

発明の効果

0013

本発明によれば、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材、及び、該地盤改良材を備える改良土を提供し得る。

図面の簡単な説明

0014

粘性土1における、MnOの濃度と、材齢3日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。
粘性土1における、MnOの濃度と、材齢28日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。
粘性土2における、MnOの濃度と、材齢3日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。
粘性土2における、MnOの濃度と、材齢28日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。

0015

以下、本発明の一実施形態について説明する。

0016

本実施形態に係る地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む。

0017

前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、MnOそれぞれを下記に示す合計含有量で含有することが重要である。
CaO:45.0〜57.0質量%
SiO2:19.0〜30.0質量%
Al2O3:6.0〜12.0質量%
SO3:4.7〜11.0質量%
MnO:0.05〜0.15質量%

0018

また、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を100質量%とした際に、
CaOを好ましくは45.8〜55.4質量%、より好ましくは50.6〜55.4質量%、
SiO2を好ましくは21.8〜29.0質量%、より好ましくは21.8〜25.7質量%、
Al2O3を好ましくは7.7〜11.9質量%、より好ましくは7.7〜9.7質量%、
SO3を好ましくは4.7〜10.6質量%、より好ましくは4.7〜10.3質量%、
MnOを好ましくは0.05〜0.12質量%、より好ましくは0.05〜0.08質量%、
Fe2O3を好ましくは0.8〜2.0質量%、より好ましくは1.0〜2.0質量%、さらにより好ましくは1.2〜2.0量%、特により好ましくは1.2〜1.6質量%、
MgOを好ましくは1.7〜4.5質量%、より好ましくは2.0〜4.5質量%、さらにより好ましくは2.2〜4.4質量%、特により好ましくは2.2〜3.2質量%含有する。

0019

なお、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、Fe2O3、MgO、MnOの含有量は、JIS R5202:2010の湿式分析によって測定することができる。

0020

前記セメントは、水硬性セメントであり、前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに、フライアッシュシリカ等を混合してなる混合セメントアルミナセメントなどの特殊セメントなどが挙げられる。

0021

前記石膏としては、無水石膏(CaSO4 )、半水石膏(CaSO4 ・0.5H2 O)、二水石膏(CaSO4 ・2H2 O)等が挙げられる。
前記高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられ、該高炉水砕スラグとしては、高炉水砕スラグの微粉末等が挙げられる。
高炉水砕スラグの微粉末としては、JIS A6206:2013の“高炉スラグ微粉末”が好ましく、すなわち、比表面積が2,750cm2/g以上10,000cm2/g未満のものが好ましい。なお、比表面積は、JIS R5201:2015の比表面積試験に従って測定することができる。

0022

本実施形態に係る地盤改良材は、セメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより作製してもよく、また、セメント及び高炉スラグが混合された高炉セメントと、石膏とを混合することにより作製してもよく、さらに、セメント及び高炉スラグが混合された高炉セメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより作製してもよい。

0023

前記地盤改良材は、硬化促進剤、分散剤などの混和剤を含有してもよい。

0024

本実施形態に係る地盤改良材は、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏を合計で、好ましくは88〜100質量%、より好ましくは94〜100質量%含有する。

0025

本実施形態に係る地盤改良材は、改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられる地盤改良材である。
本実施形態に係る地盤改良材は、前記土の乾燥質量(kg)に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量(kg)の比が、0.4以上である場合に好適に用いられ、0.4〜2.15である場合により好適に用いられ、0.4〜1.50である場合にさらにより好適に用いられる。

0026

本実施形態に係る改良土は、前記地盤改良材、土、及び、水を含有する。
また、本実施形態に係る改良土は、前記土の体積(m3)に対する、前記セメントと前記高炉スラグと前記石膏との合計質量(kg)の比(kg/m3)が、好ましくは100〜450kg/m3、より好ましくは100〜350kg/m3である。
さらに、本実施形態に係る改良土は、前記セメントと前記高炉スラグと前記石膏との合計質量(kg)に対する、前記水(土に含まれる水は含まれない。)の質量(kg)の比が、0.6〜2.5である場合に好適に用いられ、0.6〜1.3である場合により好適に用いられる。

0027

本実施形態に係る改良土は、前記地盤改良材、及び、水を混合して、セメントミルクを作製した後に、該セメントミルクと、土とを混合して作製してもよい。

0028

なお、本発明に係る地盤改良材及び改良土は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る地盤改良材及び改良土は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る地盤改良材及び改良土は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

0029

次に、実施例及び比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。

0030

試料土
使用した試料土を表1に示す。なお、「含水比」は、「土中の水の質量/土中の固形分の質量」を「質量%」で表したものを意味する。
なお、「含水比」は、地盤工学会のJGS0121−2009「土の含水比試験方法」により測定した。

0031

0032

<地盤改良材>
使用した地盤改良材の各化学成分の含有割合(セメント、高炉スラグ、及び、石膏全体における、CaO、SiO2、Al2O3、SO3、Fe2O3、MgO、MnOの合計含有量)を表2に示す。地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を混合することにより作製した。セメント、高炉スラグ、及び、石膏の配合割合を調整することで、地盤改良材の各化学成分の含有割合を調整した。なお、地盤改良材10として、市販品を使用した。また、地盤改良材の各化学成分の含有割合は、上述した方法で測定した。

0033

0034

<改良土>
上記試料土、上記地盤改良材、及び、水を混合することにより、改良土を作製した。なお、地盤改良材添加量(地盤改良材の質量(kg)/試料土の体積(m3))を310kg/m3とし、水地盤改良材比(前記水(土に含まれる水は含まれない。)の質量(kg)/地盤改良材の質量(kg))を0.8とした。なお、前記土の乾燥質量に対する、前記水(土に含まれる水は含まれない。)及び前記土に含まれる水の合計質量の比は、粘性土1の場合は1.10、粘性土2の場合は0.53であった。
そして、材齢3日、28日の改良土の一軸圧縮強さ(強度)を測定した。なお、改良土の一軸圧縮強さは、JIS A1216:2009「土の一軸圧縮試験方法」に従って測定した。
粘性土1の結果を下記表3、及び、図1、2に示す。また、粘性土2の結果を下記表4及び、図3、4に示す。なお、図中の「%」は、質量%を意味する。
なお、判定については、以下を基準にした。
○:材齢3、28日の強度が、市販品(地盤改良材10)を用いた場合よりも上回るもの
△:材齢3日の強度のみが、市販品(地盤改良材10)を用いた場合よりも上回るもの
×:○、△の評価以外のもの

0035

0036

実施例

0037

表3、4に示すように、本発明によれば、改良土の初期強度を高くすることができることがわかる。

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