JP2001040652A

JP2001040652A - 地盤改良方法及び固化材

Info

Publication number: JP2001040652A
Application number: JP11214826A
Authority: JP
Inventors: Koji Okuma; 孝二大熊; Katsuyuki Sakamaki; 克之酒巻; Keiji Omori; 啓至大森
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【解決手段】（Ａ）セメント、（Ｂ）高炉クラグ微粉
末及び（Ｃ）石膏を該成分の組成重量比〔（Ａ）：
（Ｂ）：（Ｃ）〕＝（３０〜８０）：（１０〜７０）：
（３〜１５）で含有する固化材を、対象とする地盤に粉
体又はスラリーで混合・攪拌し、該地盤の一軸圧縮強さ
を８０kgf／cm²以上にする地盤改良方法。【効果】建設現場の地盤を高強度に改良でき、砂質
土、シルト等の各種土質の地盤改良や、特に大型建造
物、支持地盤までの深さが深い場合、上部荷重が大きい
場合等の建設現場の地盤改良に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設現場における
地盤改良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地盤改良の現場では上部構造
物の荷重を支持するために、種々の基礎工法が用いら
れ、特に、支持地盤までの深さが深い場合や上部荷重が
大きい場合には、杭基礎やケーソン基礎等が用いられ
る。しかし、かかる基礎工法を用いた建設現場では、工
事に伴い発生する残土の量が年々増加し、一部は埋め戻
し等に再利用されるが、多くの場合、固化材により残土
を固化した後、最終処分場等で処理・処分されるのが現
状である。

【０００３】しかし、昨今の環境問題や処理・処分地不
足の実情を考慮すると、杭基礎やケーソン基礎の施工で
は、既製杭の打ち込みにより発生する騒音や振動等の問
題のほか、場所打ち杭やケーソン据え付けにより多量に
発生する残土が新たな問題となっている。

【０００４】かかる残土の処理方法として、残土に固化
材を混合して固めた改良土を杭基礎等に代用する方法が
ある。この場合、改良土には高強度が要求され、ちなみ
に場所打ち杭では、設計基準強度は２４０kgf／cm²程度
である。これに相当する強度とするには、改良体径を大
きくしたとしても、一軸圧縮強さで８０kgf／cm²以上の
高強度が要求される。

【０００５】一方、近年、セメント系、石灰系等の多種
多様の固化材が開発されているが、従来は、上記した程
の高強度が必要とされる事情がなかったことから、現
在、かかる高強度を発現しうる固化材は市販されてい
ず、入手不可能である。もっとも、高強度を得るために
固化材の添加量を多くする方法も考えられるが、この方
法では、改良土の品質、施工の観点から、水／セメント
比（Ｗ／Ｃ）＝６０％以上のスラリー施工を実施せざる
を得ず、固化材スラリーの容積が大きくなって残土の使
用量が減るため、残土の大量処理という本来の目的が果
たせない。

【０００６】一方、セメント、スラグおよび石膏の３成
分系固化材がいくつか提案されているが、これらは、ス
ラグと石膏を高粉末度化した固化材（特開昭５４−１０
０４２７号公報）、セメントとスラグを高粉末度化した
固化材（特開昭６０−１３７４９６号公報）、あるい
は、全体を高粉末度化した固化材（特開昭６３−１９９
２８３号公報）であり、いずれも有機質土やヘドロを対
象とした固化材、または、耐海水性や耐酸性の向上を目
的とした固化材であって、上述のような地盤の高強度化
という技術思想自体がなく、またかかる高強度化には適
さない。また、これらの固化材は添加量を増せば高強度
化が可能な場合もありうるが、前述した問題は回避でき
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、従
来の固化材よりも高強度を発現するとともに、残土の使
用量を増すことのできる地盤改良方法を提供することを
目的とする。

【課題を解決するための手段】

【０００８】かかる目的を達成すべく、本発明者らは、
従来の方法よりも高強度を発現できる地盤改良方法を鋭
意検討した結果、（１）セメント、高炉スラグ微粉末お
よび石膏を特定の割合で用いれば、従来の方法よりも、
高強度の改良地盤が得られること、また、（２）地盤に
減水剤を添加することにより、より高強度の改良地盤が
得られること、更に、（３）対象地盤の所定量を砂で置
換することにより、更に高強度の改良地盤が得られるこ
とを見出し本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、（Ａ）セメント、
（Ｂ）高炉クラグ微粉末及び（Ｃ）石膏を該成分の組成
重量比〔（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）〕＝（３０〜８０）：
（１０〜７０）：（３〜１５）で含有する固化材を、対
象とする地盤に粉体又はスラリーで混合・攪拌し、該地
盤の一軸圧縮強さを８０kgf／cm²以上にすることを特徴
とする地盤改良方法を提供するものである。また、本発
明は（Ａ）セメント、（Ｂ）高炉クラグ微粉末及び
（Ｃ）石膏を該成分の組成重量比〔（Ａ）：（Ｂ）：
（Ｃ）〕＝（３０〜８０）：（１０〜７０）：（３〜１
５）で含有し、対象地盤の一軸圧縮強さを８０kgf／cm²
以上にするための地盤改良用固化材を提供するものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用される（Ａ）セメン
トは、普通セメント等のポルトランドセメントのみなら
ず、高炉セメント等の各種混合セメントも用いることが
でき、特に高炉セメントを用いると、高炉スラグ微粉末
の混合量を低減できる。例えば、高炉セメントＢ種を用
いた場合の組成は、重量比で、高炉セメントＢ種：高炉
スラグ微粉末：石膏＝（５０〜９０）：（１０〜４
０）：（３〜１５）が好ましい。

【００１１】本発明に用いられる（Ｂ）高炉クラグは微
粉末化されたものであり、高炉スラグの微粉末化によ
り、表面活性度が増加し、Ａl₂Ｏ₃の溶出速度が速くな
ってエトリンガイトの生成が促進される。また、Ｃ−Ｓ
−Ｈ系のゲル化を促進すると共に、未反応部分が減少
し、高炉スラグの有効活用が図れる。従って、本発明で
使用する高炉スラグ微粉末の粉末度は、４，０００〜１
３，０００cm²／ｇが好ましい。高炉スラグ微粉末の粉
末度が４，０００cm²／ｇ未満では強度発現性が不十分
であり、１３，０００cm²／ｇ以上では、強度発現性は
更に向上するが、当該粉末度にするための粉砕コストが
高くなり好ましくない。

【００１２】本発明で使用する（Ｃ）石膏は、無水石
膏、半水石膏及び二水石膏の１種または２種以上が使用
できるが、強度発現性の観点から、無水石膏が好まし
い。なお、石膏の粉末度は特に限定されないが、２５０
０〜５０００cm²／ｇ程度が好ましい。

【００１３】本発明においては、上記成分（Ａ）セメン
ト：（Ｂ）高炉クラグ微粉末：（Ｃ）石膏の組成重量比
〔（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）〕は、（３０〜８０）：（１
０〜７０）：（３〜１５）であることが必要である。
（Ｂ）高炉スラグ微粉末の含有量が重量比で１０未満で
は強度が低く、また、７０を超えると、水硬性のセメン
ト鉱物が少なくなるため対象地盤の種類により強度発現
性が大きく変動し、また経済性の面で不利となる。ま
た、（Ｃ）石膏の含有量が重量比で３未満では、エトリ
ンガイトの生成量が少なくなるため強度が低くなり、１
５を超えると、セメント量およびスラグ量が少なくなる
ため同様に低強度となる。

【００１４】また、本発明方法に用いる固化材には、更
に必要に応じて、生石灰、消石灰、フライアッシュ、シ
リカヒューム等を配合することができる。

【００１５】本発明方法は、前記固化材を対象とする地
盤に粉体又はスラリーで混合・攪拌することにより、該
地盤の一軸圧縮強さを８０kgf／cm²以上にすることによ
り行われる。ここで、対象となる地盤は、支持地盤まで
の深さが深い場合、上部荷重が大きい場合、大型建造物
の建設現場等が特に好ましい。さらに、対象土質は、砂
質土、シルト、粘性土、関東ローム等のいずれの土質に
も適用できる。また、混合・攪拌は、常法、例えば深層
混合処理工法（ＣＤＭ）により行うのが好ましい。ま
た、掘削した土を地上で固化材と混合し、再び埋め戻す
方法も使用できる。また、改良地盤の一軸圧縮強さは８
０kgf／cm²以上とするのが好ましい。

【００１６】対象地盤の含水量が高い場合、対象地盤の
２０〜６０重量％を砂で置換することが好ましい。砂の
置換率が２０重量％未満では、砂置換による強度増進効
果が十分得られず、また、６０重量％を超えると高強度
は得られるが、残土の使用量が減るとともに、コスト高
となって不経済である。特に、含水比の高い、または有
機物含有量の多い対象地盤は、高強度を得にくいが、か
かる対象地盤に対しても、上記の範囲で砂で置換する
と、改良地盤の強度が向上する。なお、対象地盤の置換
に使用する砂は、山砂、珪砂、川砂または砕砂等の何れ
でも使用可能である。

【００１７】また、本発明においては、更に改良地盤の
強度を向上させる目的で高性能減水剤を添加するのが好
ましく、該添加量は固化材の重量に対し外割で固形分換
算で３〜１０重量％程度とするのが好ましい。減水剤の
添加量が３重量％未満では、減水効果が発揮されずに高
強度とはならず、また、１０重量％を超えると硬化不良
を起こすだけでなく、コスト高ともなり不経済である。
また、高性能減水剤を固化材と同時に添加すると、減水
剤が固化材中のＣ₃Ａ、Ｃ₄ＡＦに多く吸着され、良好な
減水効果が得られない場合があるから、高性能減水剤
は、対象地盤に固化材を添加・混合した後に添加して更
に混合するのが好ましい。高性能減水剤を上記の範囲の
量添加すると、作業性（コンシステンシー）を同一に保
持しつつ含水比の低減が可能となり、高強度の改良地盤
が得られる。

【００１８】また、前記の固化材の添加量は、対象地盤
１m³に対して２００〜４００kgが好ましい。固化材の添
加量が２００kg未満では、添加量が少なく十分な強度が
得られず、また、固化材の添加量が４００kgを超える
と、高強度が得られるものの、改良地盤に占める固化材
の容積が過大になって残土の使用量が減るだけでなく、
コスト高ともなる。

【００１９】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。なお、本試験で使用する材料を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】試験例１自然含水比４８．８８％の粘性土Ｉ（対象土）１m³当た
り、表１に示す組成の固化材を３５０kg添加して、ホバ
ートミキサーで３分間混練し、ＪＩＳＡ１２１６に
従い材齢９１日の改良土の一軸圧縮強さを測定した。試
験含水比は、すべての配合において１００％とした。測
定結果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２に示す測定結果から明らかなように、
無水石膏無添加の固化材（比較例１、２）、普通ポルト
ランドセメントのみの固化材（比較例３）、および一般
軟弱土用固化材（比較例５）では、改良土の強度は低
い。これに対し、本発明に係る固化材（実施例１〜９）
では、改良土の強度が比較例より５割以上高く、全ての
実施例において一軸圧縮強さは目標とする８０kgf／cm²
を上回っている。

【００２４】試験例２自然含水比５７．６４％の粘性土II（対象土）１m³当た
り、普通ポルトランドセメント：高炉スラグ微粉末：無
水石膏＝５５：４０：５（重量比）で含有する固化材３
５０kgを添加して、ホバートミキサーで１分間混合した
後、表３に示す添加量（固化材の重量に対する外割の添
加量）の高性能減水剤を添加し２分間混合した。試験例
１と同様にして改良土の一軸圧縮強さを測定した。その
測定結果を表３に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】表３の結果から、高性能減水剤の添加量の
増加とともに試験含水比を低減でき、一軸圧縮強さは向
上することが分かる。

【００２７】試験例３試験例２で用いた粘性土IIを、表４の珪砂置換率に従い
珪砂と置き換えて対象土を調整した。次に、当該対象土
１m³当たり、普通ポルトランドセメント：高炉スラグ微
粉末：無水石膏＝５５：４０：５（重量比）で含有する
固化材３５０kgを添加して、ホバートミキサーで３分間
混合し、試験例１と同様にして改良土の一軸圧縮強さを
測定した。その測定結果を表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】表４から、対象土を珪砂で置換することに
より、一軸圧縮強さが向上することが分かる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、建設現場の地盤を高強
度に改良でき、砂質土、シルト等の各種土質の地盤改良
や、特に大型建造物、支持地盤までの深さが深い場合、
上部荷重が大きい場合等の建設現場の地盤改良に有用で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森啓至千葉県佐倉市大作２−４−２太平洋セメント株式会社佐倉研究所内Ｆターム(参考） 2D040 AB05 AB07 AC02 AC04 BB03 CA01 CA03 CA04 CA09 CB01 CB03 CD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）セメント、（Ｂ）高炉クラグ微粉
末及び（Ｃ）石膏を該成分の組成重量比〔（Ａ）：
（Ｂ）：（Ｃ）〕＝（３０〜８０）：（１０〜７０）：
（３〜１５）で含有する固化材を、対象とする地盤に粉
体又はスラリーで混合・攪拌し、該地盤の一軸圧縮強さ
を８０kgf／cm²以上にすることを特徴とする地盤改良方
法。
【請求項２】（Ｂ）高炉クラグ微粉末の粉末度が、ブ
レーン比表面積で４，０００〜１３，０００cm²／ｇで
ある請求項１記載の地盤改良方法。
【請求項３】固化材の添加量が対象地盤１m³に対して
２００〜４００kgである請求項１又は２記載の地盤改良
方法。
【請求項４】高性能減水剤を、固形分換算で固化材の
重量に対し３〜１０重量％外割で添加することを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１項記載の地盤改良方法。
【請求項５】対象地盤の２０〜６０重量％を砂で置換
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載
の地盤改良方法。
【請求項６】（Ａ）セメント、（Ｂ）高炉クラグ微粉
末及び（Ｃ）石膏を該成分の組成重量比〔（Ａ）：
（Ｂ）：（Ｃ）〕＝（３０〜８０）：（１０〜７０）：
（３〜１５）で含有し、対象地盤の一軸圧縮強さを８０
kgf／cm²以上にするための地盤改良用固化材。