JP2001311134A - 硬化材添加含水流動性土、その硬化材添加量決定方法、とその製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化材添加含水流動性土に硬化材を添加する
場合の配合決定等が容易かつ有効な方法等を提供する。 【解決手段】 計量槽１９で測定される含水流動性土５
３の密度を制御装置４１が管理し、含水流動性土５３中
の水の総質量Ｗ_wを制御装置４１が演算により把握し、
Ｗ_wの値と、目標とする水硬化材比から硬化材添加質量
の目標値を制御装置４１が演算し、開閉バルブ２４を制
御して混練ミキサー３に投入させ混練を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土に水又は泥液を
添加して混練し流動性を付与したもの（以下、「含水流
動性土」という。）に自硬性の硬化材を添加・混練して
硬化させ強度を高めた硬化材添加含水流動性土、含水流
動性土に添加する硬化材量を決定する方法、この方法を
用いて硬化材添加含水流動性土を製造する方法、この方
法を用いて硬化材添加含水流動性土を製造する装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、硬化材添加含水流動性土として
は、上記の含水流動性土にセメント系硬化材、あるいは
石灰系硬化材を添加して生成したものが知られている。
この硬化材添加含水流動性土は、建設現場における埋め
戻し材料や、裏込め材料、充填材料等として用いること
ができる。

【０００３】硬化材添加含水流動性土内の硬化材は、時
間の経過により水と反応して硬化するため、硬化材添加
含水流動性土は、所定時間経過後には、所定の強度を発
揮するようになる。この強度は、含水流動性土の密度
（比重）、硬化材の添加量などによって変化すると考え
られている。また、硬化材は、土の量に応じて所定の比
率で添加することとなるため、その使用量も多量とな
り、そのコストも大きな額にのぼる。また、生成した硬
化材添加含水流動性土を用いて埋め戻し作業等を行う場
合、硬化材添加含水流動性土が固すぎると、硬化材添加
含水流動性土の取り扱いや、埋め戻し作業が困難とな
る。このことから、硬化材添加含水流動性土の柔らかさ
（コンシステンシー）は、好適な値、又は好適な値の範
囲が存在する。硬化材添加含水流動性土のコンシステン
シーとしては、シリンダー法によるフロー値が用いられ
ている。

【０００４】したがって、強度とコストと流動性の観点
から、硬化材添加含水流動性土のフロー値と、硬化材の
添加量等の配合を適切に決定することが必要となる。従
来のこの種の方法としては、特開平７−８２９８４号公
開公報に開示された方法が知られている。

【０００５】この方法では、処理される土（以下、「被
処理土」という。）に調整泥水と呼ばれる材料を混合す
る。調整泥水は、水の中に粘土、シルト、ベントナイト
等の細粒土を含ませたものである。この調整泥水につい
て、異なる各種の比重ごとに複数の試料を生成し、この
調整泥水を被処理土に混合する比率（以下、「調整泥水
混合比」という。）を異ならせた複数の試料を生成す
る。これら試料に、さらにある量の硬化材を混合したも
のについて、フロー値を測定するとともに強度（一軸圧
縮強度）を測定してグラフを描き、好適なフロー値が得
られるとともに好適な強度を得られる配合を決定してい
た。以下、この方法を「調整泥水法」という。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
調整泥水法では、上記のグラフを描くために、調整泥水
の比重や調整泥水混合比が異なる試料を１６から１７個
程度作成する必要があり、煩雑であるとともに、コスト
も高かった。このため、より簡易で有効な配合決定方法
が要請されていた。

【０００７】調整泥水法より簡易な方法としては、上記
の含水流動性土の比重を異ならせた複数個、例えば４個
の試料を作成し、これらに硬化材としてある一定の量を
混合した４個の試料を作成し、フロー値と強度を求め、
好適なフロー値と好適な強度が得られる配合を決定する
方法が知られている。以下、この方法を「硬化材量一定
法」という。

【０００８】しかし、この硬化材量一定法では、硬化材
の最小所要量を求めるためには、硬化材の量を異ならせ
た試験を少なくとも３回程度は行う必要があり、上記し
た４個の試料ごとに行うとすると、少なくとも１２（＝
４個×３回）の試料を作成する必要があった。このた
め、調整泥水法に比べ、煩雑さやコスト額の低減は十分
ではない。

【０００９】また、調整泥水法と硬化材量一定法のいず
れにも共通する問題として、これらの方法は、含水流動
性土に含まれる水の質量を直接に決定しているわけでは
なく、調整泥水混合比や含水流動性土の比重といった値
から間接的に配合を決定しようとしているため、同じ密
度（比重）等であっても、得られた硬化材添加含水流動
性土の最終強度が異なり、ばらつきが大きい、という問
題があった。

【００１０】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、硬
化材添加含水流動性土に硬化材を添加する場合の配合決
定等が容易かつ有効な方法等を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る硬化材添加含水流動性土の硬化材添加
量決定方法は、土に水又は泥液を添加し混練して生成し
た流動性を有する含水流動性土の密度である第１密度を
測定によって得るとともに、水の添加により流動化した
後に硬化して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質量
だけ前記含水流動性土に添加し混練して生成した流動性
を有する硬化材添加含水流動性土のフロー値である第１
フロー値を測定によって得、前記第１密度に対する前記
第１フロー値の関係を示す関数である第１関数又はグラ
フである第１グラフを作成する第１過程を実施し、次い
で、前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値であ
る第２フロー値に対応する含水流動性土の密度である第
２密度を前記第１関数又は前記第１グラフから求める第
２過程を実施し、次いで、前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ
³）とし、測定によって得た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃ
ｍ³）とし、前記土の粒子の密度を、２．５（ｇ／ｃ
ｍ³）〜２．９（ｇ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の値である
ρ_s（ｇ／ｃｍ³）と推定したとき、前記第２密度を有す
る前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水
の総質量Ｗ_w（ｇ）を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第３過程を実施し、次いで、前記Ｗ_wを
有する硬化材添加含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含
有される硬化材質量Ｃに対する前記Ｗ_wの比である水硬
化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬化材添加含水流動
性土の硬化後の強度の関係をあらかじめ求めて作成した
関数である第２関数又はグラフである第２グラフを用い
て、前記硬化材添加含水流動性土の目標の強度ｑ_Tに対
応する水硬化材比である目標水硬化材比Ｒを求める第４
過程を実施し、次いで、前記第２密度を有する前記含水
流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w
（ｇ）と、前記Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るた
めに前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加す
る硬化材の質量の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出し決定する第５過程を実施することを特徴と
する。

【００１２】上記の硬化材添加含水流動性土の硬化材添
加量決定方法において、好ましくは、前記土の粒子の密
度の推定値ρ_s（ｇ／ｃｍ³）として、２．７（ｇ／ｃｍ
³）を用いる。

【００１３】また、上記の硬化材添加含水流動性土の硬
化材添加量決定方法において、好ましくは、前記第１質
量は、前記含水流動性土の単位体積当り、５０（ｋｇ／
ｍ³）〜７００（ｋｇ／ｍ³）の範囲内の適宜の値とす
る。

【００１４】また、本発明に係る硬化材添加含水流動性
土の製造方法は、土に水又は泥液を添加し混練して生成
した流動性を有する含水流動性土の密度である第１密度
を測定によって得るとともに、水の添加により流動化し
た後に硬化して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質
量だけ前記含水流動性土に添加し混練して生成した流動
性を有する硬化材添加含水流動性土のフロー値である第
１フロー値を測定によって得、前記第１密度に対する前
記第１フロー値の関係を示す第１関数又はグラフである
第１グラフを作成する第１過程を実施し、次いで、前記
硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値である第２フ
ロー値に対応する含水流動性土の密度である第２密度を
前記第１関数又は前記第１グラフから求める第２過程を
実施し、次いで、前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ³）と
し、測定によって得た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）
とし、前記土の粒子の密度を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜
２．９（ｇ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の値であるρ_s（ｇ
／ｃｍ³）と推定したとき、前記第２密度を有する前記
含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質
量Ｗ_w（ｇ）を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第３過程を実施し、次いで、前記Ｗ_wを
有する硬化材添加含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含
有される硬化材質量Ｃに対する前記Ｗ_wの比である水硬
化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬化材添加含水流動
性土の硬化後の強度の関係をあらかじめ求めて作成した
関数である第２関数又はグラフである第２グラフを用い
て、前記硬化材添加含水流動性土の目標の強度ｑ_Tに対
応する水硬化材比である目標水硬化材比Ｒを求める第４
過程を実施し、次いで、前記第２密度を有する前記含水
流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w
（ｇ）と、前記Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るた
めに前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加す
る硬化材の質量の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出し決定する第５過程を実施し、次いで、前記
第２密度を有する前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）
当りＣ_T（ｇ）の質量の硬化材を添加して混練し流動状
態の硬化材添加含水流動性土を生成する第６過程を実施
することを特徴とする。

【００１５】また、本発明に係る硬化材添加含水流動性
土製造装置は、土に水又は泥液を添加し混練して生成し
た流動性を有する含水流動性土の測定された密度である
第１密度と、水の添加により流動化した後に硬化して強
度を発現する自硬性の硬化材を第１質量だけ前記含水流
動性土に添加し混練して生成した流動性を有する硬化材
添加含水流動性土の測定されたフロー値である第１フロ
ー値から得られた、前記第１密度に対する前記第１フロ
ー値の関数である第１関数のデータを格納する第１関数
記憶手段と、前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロ
ー値である第２フロー値が入力された場合に、前記第２
フロー値に対応する含水流動性土の密度である第２密度
を前記第１関数から算出する第１演算手段と、前記第２
密度をγ（ｇ／ｃｍ³）とし、測定によって得た前記水
の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記土の粒子の密度
を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ／ｃｍ³）の範囲
内の適宜の値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）と設定したとき、
前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ
³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第２演算手段と、前記Ｗ_wを有する硬化
材添加含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される硬
化材質量Ｃに対する前記Ｗ_wの比である水硬化材比（Ｗ_w
／Ｃ）に対応する前記硬化材添加含水流動性土の硬化後
の強度の関係をあらかじめ求めて作成した関数である第
２関数のデータを格納する第２関数記憶手段と、前記硬
化材添加含水流動性土の目標の強度ｑ_Tが入力された場
合に、前記目標強度ｑ_Tに対応する水硬化材比である目
標水硬化材比Ｒを前記第２関数を用いて算出する第３演
算手段と、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体
積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前
記Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るために前記含水
流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質
量の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出する第４演算手段と、前記第２密度を有する
前記含水流動性土に体積Ｖ（ｃｍ³）当りＣ_T（ｇ）の質
量の硬化材を添加して混練し流動状態の硬化材添加含水
流動性土を生成する混練手段を備えることを特徴とす
る。

【００１６】上記の硬化材添加含水流動性土製造装置に
おいて、好ましくは、前記第４演算手段により算出され
た体積Ｖ（ｃｍ³）当りの含水流動性土への硬化材の添
加質量の目標値Ｃ_T（ｇ）を出力又は表示する硬化材添
加量出力・表示手段を備える。

【００１７】また、上記の硬化材添加含水流動性土製造
装置において、好ましくは、前記第４演算手段により算
出された体積Ｖ（ｃｍ³）当りの含水流動性土への硬化
材の添加質量の目標値Ｃ_T（ｇ）に基き、所要量の硬化
材を計量し前記混練手段に供給する硬化材計量・供給手
段を備える。

【００１８】また、本発明に係る硬化材添加含水流動性
土は、土に水又は泥液を添加し混練して生成した流動性
を有する含水流動性土の密度である第１密度を測定によ
って得るとともに、水の添加により流動化した後に硬化
して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質量だけ前記
含水流動性土に添加し混練して生成した流動性を有する
硬化材添加含水流動性土のフロー値である第１フロー値
を測定によって得、前記第１密度に対する前記第１フロ
ー値の関係を示す関数である第１関数又はグラフである
第１グラフを作成し、次いで、前記硬化材添加含水流動
性土の目標のフロー値である第２フロー値に対応する含
水流動性土の密度である第２密度を前記第１関数又は前
記第１グラフから求め、次いで、前記第２密度をγ（ｇ
／ｃｍ³）とし、測定によって得た前記水の密度をρ
_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記土の粒子の密度を、２．５
（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の
値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）と推定したとき、前記第２密
度を有する前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有
される水の総質量Ｗ_w（ｇ）を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出し、次いで、前記Ｗ_wを有する硬化材添加含
水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される硬化材質量
Ｃに対する前記Ｗ_wの比である水硬化材比（Ｗ_w／Ｃ）に
対応する前記硬化材添加含水流動性土の硬化後の強度の
関係をあらかじめ求めて作成した関数である第２関数又
はグラフである第２グラフを用いて、前記硬化材添加含
水流動性土の目標の強度ｑ_Tに対応する水硬化材比であ
る目標水硬化材比Ｒを求め、次いで、前記第２密度を有
する前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される
水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前記Ｒの値から、前記目標強
度ｑ_Tを得るために前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）
当りに添加する硬化材の質量の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下
式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出して決定し、次いで、前記第２密度を有する
前記含水流動性土に体積Ｖ（ｃｍ³）当りＣ_T（ｇ）の質
量の硬化材を添加し混練することにより生成されること
を特徴とする。

【００１９】上記の硬化材添加含水流動性土において、
好ましくは、前記硬化材は、セメント又は酸化カルシウ
ム若しくは水酸化カルシウムを含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施形態である硬化材
添加含水流動性土製造装置の構成を示すブロック図であ
る。図１に示すように、本実施形態の硬化材添加含水流
動性土製造装置１００は、含水流動性土調製部１と、硬
化材調製部２と、混練ミキサー３と、計測・制御部４を
備えて構成されている。

【００２２】含水流動性土調製部１は、土貯留容器１１
と、搬送装置１２と、貯水槽１３と、ポンプ１４と、混
練ミキサー１５と、ポンプ１６と、計量槽１９を有して
いる。また、硬化材調製部２は、硬化材貯留容器２１
と、搬送装置２２と、計量容器２３と、開閉バルブ２４
を有している。また、計測・制御部４は、制御装置４１
と、質量測定装置４２、４３、４４、４６、及び４７
と、体積測定装置４５を有している。

【００２３】以下に、上記した各機器・装置等のさらに
詳細な構成と、その作用を詳細に説明する。

【００２４】土貯留容器１１は、土木・建築作業等の建
設現場、あるいは農業土木工事の現場等から地盤掘削等
により発生した土、あるいは土採取場等から採取した土
などを収容する容器である。この土には、水分含有量が
少なくほぼ固体状となっている通常の土のほか、当初か
ら相当量の水を含有し軟弱となっている土や、泥状とな
っている土、若しくはヘドロ状の土も含まれる。

【００２５】この土貯留容器１１には、質量測定装置４
２が設けられている。質量測定装置４２は、例えば、圧
力センサー（図示せず）を有しており、土の質量（重
量）によって土貯留容器１１に発生する圧力を検出し、
この検出圧力に基いて、土貯留容器１１内に収容されて
いる土の質量を算出する。圧力センサーとしては、スト
レインゲージ（ロードセル）、圧電素子、ダイアフラ
ム、ブルドン管、ベローズ等の公知の力検出器が用いら
れる。質量測定装置４２が検出した土貯留容器１１内の
土の質量データは、有線又は無線の回線（図示せず）を
介して制御装置４１に出力される。

【００２６】制御装置４１は、図示してはいないが、コ
ントローラと、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕ
ｂｅ：陰極線管）や液晶表示器等を含む表示装置、キー
ボードやスイッチ等の入力装置、出力端子等の出力装
置、ハードディスクや光ディスク記録再生装置等の外部
記憶装置を有している。コントローラは、コンピュータ
により構成されており、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃ
ｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ：中
央演算処理装置）と、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏ
ｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：読出し専用メモリ）と、図示し
ないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒ
ｙ：随時書込み読出しメモリ）等を有している。

【００２７】このうち、ＣＰＵは、ＲＯＭやＲＡＭ等を
統括し、各種演算やプログラム実行等の処理を実行する
部分である。ＲＯＭは、ＣＰＵの実行するプログラムや
予め設定された情報等を格納した記憶装置である。ＲＡ
Ｍは、ＣＰＵにより演算された中間結果データ等を一時
記憶する記憶装置である。このような構成により、ＣＰ
Ｕは、ＲＯＭに格納された演算プログラムを読み出し、
ＲＯＭやＲＡＭ又は外部から与えられるデータ値に基づ
いて前記演算プログラムを実行して演算結果を得た後、
この演算結果をＲＡＭに一次記憶させ、外部に出力した
り、ＲＡＭの一次記憶値に基づき、さらに他の演算プロ
グラムを実行する。

【００２８】上記の土貯留容器１１には、搬送装置１２
が接続している。搬送装置１２は、例えばベルトコンベ
ア（図示せず）を有しており、土貯留容器１１から土５
１を取り出して搬送し混練ミキサー１５へ供給する。

【００２９】貯水槽１３は、水道等から供給される水を
収容する水密性を有する容器である。この貯水槽１３に
は、質量測定装置４３が設けられている。質量測定装置
４３は、上記した質量測定装置４２と同様の構成を有し
ている。質量測定装置４３が検出した貯水槽１３内の水
の質量（重量）データは、有線又は無線の回線（図示せ
ず）を介して制御装置４１に出力される。

【００３０】貯水槽１３には、配管を介してポンプ１４
が接続している。ポンプ１４は、貯水槽１３から水５２
を汲み上げ、配管を介して圧送し混練ミキサー１５へ供
給する。

【００３１】混練ミキサー１５は、容器の内部に、回転
する羽根や螺旋状突起部等が設けられており、供給され
た土５１と水５２を十分均一になるように混合し練り混
ぜる装置である。内部の羽根等は、電動モータ等の回転
駆動源によって回転駆動される。混練ミキサー１５によ
り、土５１には水５２が添加されるとともに十分混練さ
れるため、流動性を有するようになる。以下、この状態
の土５１と水５２の混練物を含水流動性土という。

【００３２】この混練ミキサー１５には、質量測定装置
４４が設けられている。質量測定装置４４は、上記した
質量測定装置４２と同様の構成を有している。質量測定
装置４４が検出した混練ミキサー１５内の含水流動性土
の質量（重量）データは、有線又は無線の回線（図示せ
ず）を介して制御装置４１に出力される。

【００３３】混練ミキサー１５には、配管を介してポン
プ１６が接続している。ポンプ１６は、混練ミキサー１
５内の含水流動性土５３を汲み上げ、配管を介して圧送
し含水流動性土貯留槽１７内に収容する。

【００３４】含水流動性土貯留槽１７は、混練ミキサー
１５から送られてきた含水流動性土５３を一時的に収容
するための水密性を有する容器である。この含水流動性
土貯留槽１７には、配管を介してポンプ１８が接続して
いる。ポンプ１８は、含水流動性土貯留槽１７内の含水
流動性土を汲み上げ、配管を介して圧送し計量槽１９へ
供給する。

【００３５】計量槽１９は、含水流動性土貯留槽１７か
ら供給される含水流動性土５３を計量するための水密性
を有する容器である。この計量槽１９の内部の寸法はあ
らかじめ計測されており、内部の含水流動性土の表面の
位置を計測することにより、計量槽１９内に収容された
含水流動性土５３の体積が算出できるようになってい
る。このため、計量槽１９の例えば上方には、体積測定
装置４５が設けられている。体積測定装置４５は、例え
ば、表面位置検出センサー（図示せず）を有しており、
含水流動性土の表面位置を計測し、この距離に基いて、
計量槽１９内に収容されている含水流動性土の体積を算
出する。表面位置検出センサーとしては、レーザー光線
を利用した距離測定センサー等の公知の位置検出器が用
いられる。体積測定装置４５が検出した計量槽１９内の
含水流動性土の体積データは、有線又は無線の回線（図
示せず）を介して制御装置４１に出力される。

【００３６】また、計量槽１９には、質量測定装置４６
が設けられている。質量測定装置４６は、上記した質量
測定装置４２と同様の構成を有している。質量測定装置
４６が検出した計量槽１９内の含水流動性土の質量（重
量）データは、有線又は無線の回線（図示せず）を介し
て制御装置４１に出力される。

【００３７】計量槽１９には、配管を介して混練ミキサ
ー３が接続している。この配管には、開閉弁（図示せ
ず）が配置されており、この開閉弁は、有線又は無線の
回線（図示せず）を介して制御装置４１に接続され、そ
の開閉が制御されるようになっている。これにより、計
量槽１９内の含水流動性土５３の計量が終了した後は、
制御装置４１のＣＰＵ（図示せず）が開閉弁（図示せ
ず）に開放指令信号を送って開放させ、含水流動性土５
３は、配管を通って混練ミキサー３に供給される。

【００３８】硬化材貯留容器２１は、硬化材を収容する
容器である。硬化材には、セメント系硬化材と、石灰系
硬化材がある。セメント系硬化材は、セメントを母材と
し、各種の機能を発揮させるための機能成分を混入させ
て生成される。セメントとしては、ポルトランドセメン
ト等が用いられる。また、混入される機能成分として
は、硬化時に水を結合水として取り込むエトリンガイト
の生成を補助する石膏、ポゾラン反応を促進するための
スラグやフライアッシュ、硬化材の硬化性能を向上させ
るアルミナセメントやジェットセメント、成分を調整し
て焼成したクリンカー等が使用される。

【００３９】また、石灰系硬化材は、石灰を母材とし、
各種の機能を発揮させるための機能成分を混入させて生
成される。石灰としては、生石灰（酸化カルシウム）で
もよいし、消石灰（水酸化カルシウム）でもよく、これ
らの適宜の混合物でもよい。

【００４０】上記の硬化材貯留容器２１には、搬送装置
２２が接続している。搬送装置２２は、例えばベルトコ
ンベアやスクリューコンベア（図示せず）を有してお
り、硬化材貯留容器２１から硬化材５４を取り出して搬
送し計量容器２３へ供給する。

【００４１】計量容器２３には、質量測定装置４７が設
けられている。質量測定装置４７は、上記した質量測定
装置４２と同様の構成を有している。質量測定装置４７
が検出した計量容器２３内の硬化材５４の質量（重量）
データは、有線又は無線の回線（図示せず）を介して制
御装置４１に出力される。

【００４２】計量容器２３には、直接に、あるいは配管
を介して開閉バルブ２４が接続している。この開閉バル
ブ２４は、有線又は無線の制御回線４８を介して制御装
置４１に接続され、その開閉が制御されるようになって
いる。開閉バルブ２４を通過した硬化材５４は、配管を
通って混練ミキサー３に供給される。

【００４３】混練ミキサー３は、混練ミキサー１５と同
様の構成を有しており、供給された含水流動性土５３と
硬化材５４を十分均一になるように混合し練り混ぜる装
置である。混練ミキサー３により、含水流動性土５３に
は硬化材５４が添加されるとともに十分混練される。こ
の結果、混練ミキサー３により生成された混練物５５
は、所定時間が経過した後に硬化して強度を発現する性
質（自硬性）を有するようになる。以下、この状態の含
水流動性土５３と硬化材５４の混練物５５を硬化材添加
含水流動性土という。

【００４４】上記した本実施形態の装置１００の特徴
は、混練ミキサー３において含水流動性土５３に添加す
べき硬化材５４の質量を制御装置４１で決定し、開閉バ
ルブ２４を制御し、適正質量の硬化材５４を混練ミキサ
ー３に供給する方法にある。以下、この方法（以下、
「本制御方法」という。）の内容について説明する。

【００４５】本制御方法においては、「含水流動性土５
３のある体積（以下、Ｖとする。）中に含まれる水の質
量又は重量（以下、Ｗ_wとする。）と、体積Ｖの含水流
動性土５３に添加される硬化材５４の質量又は重量（以
下、Ｃとする。）の比（Ｗ_w／Ｃ：以下、「水硬化材
比」という。）を一定とすれば、所定時間が経過した後
に硬化材添加含水流動性土５５が硬化して発現する強度
（例えば、一軸圧縮強度）は、ほぼ一定となる。」とい
う事実を前提としている。この事実は、出願人らの研究
により発見された。以下に、この事実を明示する実験結
果を表１として示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】上記の表１から明らかなように、試料２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの場合には、単位体積の含水流動性
土に添加する硬化材の質量Ｃを一定としても、水硬化材
比（表１におけるＷ_w／Ｃ）が異なっているため、強度
（１４日経過後の一軸圧縮強度：単位はキロパスカル）
の値がばらつき、値が１１〜３８％も変動している。こ
れに対し、試料２０ＡＡ、２０ＢＢ、２０ＣＣの場合に
は、水硬化材比（表１におけるＷ_w／Ｃ）を一定にした
ため、強度（２８日経過後の一軸圧縮強度：単位はキロ
パスカル）の値はほとんど一定となり、変動率は２〜６
％程度である。

【００４８】水硬化材比を一定にするように制御するた
めには、含水流動性土５３のある体積（以下、Ｖとす
る。）中に含まれる水の質量Ｗ_wを正確に求める必要が
ある。

【００４９】図２は、ある含水流動性土の中の土と水の
関係を模式的に表現した図である。図２において、Ｖは
含水流動性土の全体の体積（単位：ｃｍ³）を示し、Ｗ
は含水流動性土の全体の質量又は重量（単位：ｇ（グラ
ム））を示し、γは含水流動性土の密度又は比重（単
位：ｇ／ｃｍ³）を示している。また、Ｖ_sは含水流動性
土中の土粒子のみの体積（単位：ｃｍ³）を、Ｗ_sは含水
流動性土中の土粒子のみの質量又は重量（単位：ｇ（グ
ラム））を、ρ_sは含水流動性土中の土粒子の密度又は
比重（単位：ｇ／ｃｍ³）を、それぞれ示している。ま
た、Ｖ_wは含水流動性土中の水のみの体積（単位：ｃ
ｍ³）を、Ｗ_wは含水流動性土中の水のみの質量又は重量
（単位：ｇ（グラム））を、ρ_wは含水流動性土中の水
の密度又は比重（単位：ｇ／ｃｍ³）を、それぞれ示し
ている。

【００５０】まず、密度＝質量／体積であるから、下式 γ＝Ｗ／Ｖ ………（１） ρ_s＝Ｗ_s／Ｖ_s ………（２） ρ_w＝Ｗ_w／Ｖ_w ………（３） が成立する。

【００５１】また、土の体積と水の体積の和は、全体の
体積であるから、下式 Ｖ_s＋Ｖ_w＝Ｖ ………（４） が成立する。

【００５２】また、土の質量と水の質量の和は、全体の
質量であるから、下式 Ｗ_s＋Ｗ_w＝Ｗ ………（５） が成立する。

【００５３】上式（５）より、 Ｗ_w＝Ｗ−Ｗ_s ………（６） となる。

【００５４】上式（１）より得たＷ＝γ×Ｖを上式
（６）に代入し、 Ｗ_w＝γ×Ｖ−Ｗ_s ＝γ×Ｖ−ρ_s×Ｖ_s ＝γ×Ｖ−ρ_s×（Ｖ−Ｖ_w） ………（７） となる。

【００５５】ここで、上式（３）より得たＶ_w＝Ｗ_w／ρ
_wを上式（７）に代入すると、 Ｗ_w＝γ×Ｖ−ρ_s×｛Ｖ−（Ｗ_w／ρ_w）｝ ＝γ×Ｖ−ρ_s×Ｖ＋Ｗ_w×（ρ_s／ρ_w） ……（８） となる。

【００５６】上式（８）のＷ_wをまとめると、 Ｗ_w−Ｗ_w×（ρ_s／ρ_w） ＝γ×Ｖ−ρ_s×Ｖ ………（９） となる。

【００５７】上式（９）より、 Ｗ_w×（ρ_s／ρ_w）−Ｗ_w ＝ρ_s×Ｖ−γ×Ｖ ………（１０） となる。

【００５８】上式（１０）を整理すると、 Ｗ_w×｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ ＝Ｖ×（ρ_s−γ） ………（１１） となる。

【００５９】上式（１１）をＷ_wについて解くと、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ ………（１２） が得られる。

【００６０】上式（１２）において、Ｖは、含水流動性
土の全体の体積（ｃｍ³）であるから、図１における体
積測定装置４５によって測定される既知の値である。ま
た、γは、含水流動性土の全体の密度又は比重（ｇ／ｃ
ｍ³）であるから、Ｗ／Ｖで算出できる。Ｗは、含水流
動性土の全体の質量（ｇ）であるから、図１における質
量測定装置４６によって測定される既知の値であり、Ｖ
は上述のように既知である。また、ρ_wは、含水流動性
土の中の水の密度又は比重（ｇ／ｃｍ³）であるから、
あらかじめ室内試験等により計測により求めておくこと
ができる。このρ _wの値は、水の温度の関数となる場合
もあるが、水温との関係についても、室内試験等によ
り、あらかじめ把握することが可能である。水温をパラ
メータとして考慮する場合には、制御装置４１の入力装
置により、水温の値を入力する。また、ρ_wの値を近似
的に１．０とすることも可能である。

【００６１】ρ_sは、含水流動性土の中の土粒子の乾燥
状態での密度又は比重（ｇ／ｃｍ³）である。この値
も、室内試験により厳密な値を求めることは可能である
が、建設現場で土質が変化するたびに室内試験によりρ
_sを求めることは煩雑である。

【００６２】出願人らは、日本国内での各種の土を調査
し、その土粒子密度を厳密に測定することにより、「日
本国内の土においては、土質が異なっても、土粒子の密
度又は比重は、おおむね２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９
（ｇ／ｃｍ³）の範囲内の値である。」という事実を発
見した。以下に、この事実を明示する実験結果の一例を
表２として示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】したがって、上式（１２）においては、ρ
_sの値として、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ／ｃｍ
³）の範囲内の適宜の値を用いることができると考えら
れる。例えば、ρ_sの値を２．７として上式（１２）に
よりＷ_wの値を計算したとき、実際に実験で求めたρ_sの
値を用いた場合との差は、各種の土で比較したが、３％
以下であった。このことから、通常は、ρ_sの値を２．
７としても、さしつかえないと考えられる。

【００６５】しかし、他のデータ等により土質等が判明
している場合には、上記の表２等を参考にして、ρ_sの
値を２．７から２．９までの間で適宜増加させ、あるい
は２．７から２．５までの間で適宜減少させるように補
正すればよい。また、あらかじめ室内試験を行って、表
２よりも詳細な土質分類と土粒子密度の関係表を作成し
ておき、これに基いてρ_sの値を詳細に決定してもよ
い。この場合、土の外観観察による土質分類だけでな
く、土のデータで比較的簡易に得られるデータ、例え
ば、Ｎ値等とも関連づけられれば、より簡易で有効な土
質と土粒子密度の関係表を作成することができる。

【００６６】上記のようにして含水流動性土の体積Ｖ
（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）が算出でき
れば、次は、硬化後の硬化材添加含水流動性土の目標強
度ｑ_T（例えば、一軸圧縮強度）を得るために必要な水
硬化材比が求められればよい。これは、含水流動性土の
体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）が判
明しているのであるから、硬化材の質量を変えた複数
（例えば、３個、又は４個、若しくは５個以上）の硬化
材添加含水流動性土の試料を作成し、硬化した試料につ
いて強度試験を行えば、水硬化材比と強度（例えば、一
軸圧縮強度）との関係を表す関数（グラフに描けば関係
曲線）を得ることができる。この関数から内挿比例配分
又は外挿比例配分を行って算出するか、グラフ上から読
み取ることにより、硬化後の硬化材添加含水流動性土の
目標強度ｑ_Tを得るために必要な水硬化材比Ｒ（以下、
「目標水硬化材比」という。）を求めることができる。
目標水硬化材比Ｒが求められれば、含水流動性土の体積
Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）は、上記
のように求められているから、含水流動性土の体積Ｖ
（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質量又は重量の目標
値Ｃ_T（ｇ）を計算によって求めることができる。

【００６７】しかし、上記の手順だけでは十分ではな
い。上記の手順においては、混練ミキサー１５で生成さ
れる含水流動性土５３の密度γの値は適宜であった。し
かし、含水流動性土５３の含水量が小さく、γの値が１
よりかなり大きい場合には、最終的に生成される硬化材
添加含水流動性土５５の流動性が低く、建設現場等にお
いて埋め戻し作業や充填作業等が困難となる場合があ
る。したがって、含水流動性土５３の密度γの値には、
好適な範囲があると考えられる。

【００６８】本実施形態の硬化材添加含水流動性土製造
装置１００で実施される手順は、施工等から規定される
含水流動性土５３の密度γの所要値をも考慮したもので
ある。

【００６９】本実施形態の硬化材添加含水流動性土製造
装置１００においては、制御装置４１のコンピュータの
ＲＯＭ（図示せず）に、図３のグラフに示すような関数
データが格納されている。図３のグラフの横軸は、含水
流動性土５３の密度又は比重（ｇ／ｃｍ³）を示してい
る。また、図３のグラフの縦軸は、含水流動性土５３で
はなく、含水流動性土５３にさらに硬化材を添加した後
の硬化材添加含水流動性土５５のフロー値（ｍｍ）を示
している。

【００７０】フロー値とは、硬化材添加含水流動性土５
５の柔らかさ、流動し易さ等（コンシステンシー）を示
す指標値である。硬化材添加含水流動性土５５のフロー
値の試験方法としては、一般的には、「日本道路公団規
格（ＪＨＳ）」のＡ３１３−１９９２に規定されている
「エアモルタル及びエアミルクの試験方法」の「１．２
シリンダー法」が準用されている。

【００７１】このシリンダー法は、内径８０ｍｍ、高さ
８０ｍｍの黄銅等からなる両端開放の円筒を用いる。以
下、上記規格に記載された「エアモルタル及びエアミル
ク」を「硬化材添加含水流動性土」に読み替えて説明す
る。

【００７２】まず、このシリンダーを水平な鋼板等の板
の上に静置する。その後、硬化材添加含水流動性土を、
シリンダーからあふれさせないように、シリンダーの上
端まで静かに入れる。その後、硬化材添加含水流動性土
の表面が水平で、かつシリンダーの上端に一致するよう
に、シリンダーの側面を指で軽くたたく。その後、シリ
ンダーを静かに鉛直上方に引き上げる。これにより、硬
化材添加含水流動性土が板上に広がる。広がって１分後
に、最大と認められる方向の径（以下、「最大径」とい
う。単位：ｍｍ）、及びこの最大径に直角な方向の径
（以下、「直交径」という。単位：ｍｍ）を計測する。
フロー値としては、上記の最大径と直交径の加重平均値
（ｍｍ）を用いる。

【００７３】図３のグラフは、密度の異なる複数個（例
えば４個）の含水流動性土について、それぞれ硬化材を
添加した後の硬化材添加含水流動性土のフロー値を測定
しプロットしたものである。なお、試料の個数は、４個
には限定されず、３個、あるいは５個以上であってもよ
い。この場合、複数個の含水流動性土の試料のそれぞれ
の密度の測定値は、特許請求の範囲における第１密度に
相当している。また、複数個の含水流動性土の各試料に
添加される硬化材の質量又は重量は、特許請求の範囲に
おける第１質量に相当している。また、複数個の硬化材
添加含水流動性土の試料のそれぞれのフロー値の測定値
は、特許請求の範囲における第１フロー値に相当してい
る。また、図３に示すグラフは、特許請求の範囲におけ
る第１グラフに相当し、第１グラフの内容を示す関数
は、特許請求の範囲における第１関数に相当している。

【００７４】この場合、硬化材添加含水流動性土のフロ
ー値は、添加する硬化材の質量にはほとんど左右されな
い。図３のグラフの横軸に示すように、硬化材を添加す
る前の状態の含水流動性土の密度（ｇ／ｃｍ³）が、
１．１〜１．３程度であり、ほとんど液体状であるた
め、硬化材の添加質量が多少変わっても、硬化材添加含
水流動性土のフロー値の変動は非常に微小であるからで
ある。しかしながら、硬化材添加質量が極端に多い場合
と極端に少ない場合には、その差が無視できなくなるた
め、図３のグラフを得るためのフロー値測定における硬
化材添加質量の値には、好適な範囲があると考えられ
る。本実施形態においては、各種の調査、試験を行い、
図３のグラフを得るためのフロー値測定における硬化材
添加質量の値として、含水流動性土の単位体積当り、５
０（ｋｇ／ｍ³）〜７００（ｋｇ／ｍ³）の範囲内の適宜
の値が好適であるという結果を得ており、この値を採用
している。

【００７５】上記したように、本実施形態の硬化材添加
含水流動性土製造装置１００においては、制御装置４１
のコンピュータのＲＯＭ（図示せず）に、図３のグラフ
に示すような関数データが格納されている。したがっ
て、まず、試験工事等により、建設現場等における埋め
戻し作業等に必要なフロー値（以下、「目標フロー値」
という。）Ｆを決定する。目標フロー値Ｆは、特許請求
の範囲における第２フロー値に相当している。この目標
フロー値Ｆを、この装置１００の操作者が、制御装置４
１の入力装置（図示せず）から入力すれば、制御装置４
１のコンピュータのＣＰＵ（図示せず）が、図３に示す
ような関数により、含水流動性土の密度の目標値（以
下、「目標含水流動性土密度」という。）γを算出す
る。目標含水流動性土密度γは、特許請求の範囲におけ
る第２密度に相当している。

【００７６】したがって、図１の装置１００において、
所定の硬化材添加含水流動性土５５を製造するために
は、まず、混練ミキサー１５によって生成される含水流
動性土５３の密度が、上記の目標含水流動性土密度γの
値からはずれないように制御する必要がある。このた
め、制御装置４１のコンピュータのＣＰＵは、計量槽１
９に設けられた質量測定装置４６及び体積測定装置４５
からおくられてくる含水流動性土５３の質量Ｗと体積Ｖ
から密度を算出し、この値を監視する。

【００７７】そして、監視している含水流動性土５３の
密度が、γの値の上下に設定された所定の許容値のうち
上限許容値を上まわって大きくなった場合（含水流動性
土５３が固くなりすぎた場合）には、制御装置４１のコ
ンピュータのＣＰＵは、制御回線（図示せず）を介して
混練ミキサー１５に土を供給する搬送装置１２に停止指
令信号を送って停止させる。一方、監視している含水流
動性土５３の密度が、γの値の上下に設定された所定の
許容値のうち下限許容値を下まわって小さくなった場合
（含水流動性土５３が液状になりすぎた場合）には、制
御装置４１のコンピュータのＣＰＵは、制御回線（図示
せず）を介して混練ミキサー１５に水を供給するポンプ
１４に停止指令信号を送って停止させる。このようにし
て、制御装置４１のコンピュータのＣＰＵは、含水流動
性土５３の密度が、γを中心とした上下の所定許容値の
範囲内に収まるように制御する。

【００７８】この場合、制御装置４１のコンピュータの
ＣＰＵは、土貯留容器１１の質量測定装置４２から送ら
れてくる土の質量データ、貯水槽１３の質量測定装置４
３から送られてくる水の質量データ、混練ミキサー１５
の質量測定装置４４から送られてくる混練中の含水流動
性土の質量データも監視し、混練ミキサー１５で混練中
の含水流動性土の密度の予測を行うこともできる。この
ようにすれば、計量槽１９からのデータにより含水流動
性土５３の密度が判明する以前の段階で状況を把握でき
るため、含水流動性土５３の密度管理をより正確、か
つ、きめ細かく行うことが可能となる。

【００７９】また、本実施形態の硬化材添加含水流動性
土製造装置１００においては、制御装置４１のコンピュ
ータのＲＯＭ（図示せず）に、上式（１２）の関数と、
温度パラメータ等も含んだρ_wの関数が格納されてい
る。ρ_sの値は、一定値としてＲＯＭに格納しておいて
もよいし、この装置１００の操作者が制御装置４１の入
力装置（図示せず）により入力するようにしてもよい。
上式（１２）におけるＶの値は、体積測定装置４５によ
って測定され、制御装置４１に送られてくる。また、Ｗ
の値は、質量測定装置４６によって測定され、制御装置
４１に送られてくる。また、γは、制御装置４１のコン
ピュータのＣＰＵ（図示せず）が、Ｗ／Ｖにより算出す
る。この結果、あらかじめＲＯＭ等に記憶された値や関
数、装置１００内で測定されて送られてきた値に基き、
制御装置４１のコンピュータのＣＰＵ（図示せず）が、
上式（１２）により含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に
含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）の値を算出する。

【００８０】また、本実施形態の硬化材添加含水流動性
土製造装置１００においては、制御装置４１のコンピュ
ータのＲＯＭに、図４のグラフに示すような関数データ
が格納されている。図４のグラフの横軸は、硬化材添加
含水流動性土５５の水硬化材比Ｗ_w／Ｃを示している。
また、図４のグラフの縦軸（右側）は、硬化材添加含水
流動性土５５の硬化後の一軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）を示している。なお、図４のグラフの縦軸（左
側）は、硬化材添加含水流動性土５５のフロー値（ｍ
ｍ）を示している。

【００８１】図４のグラフは、水硬化材比の異なる複数
個（例えば４個）の硬化材添加含水流動性土について、
それぞれ硬化後の一軸圧縮強度を測定しプロットしたも
のである。なお、試料の個数は、４個には限定されず、
３個、あるいは５個以上であってもよい。図４に示すグ
ラフは、特許請求の範囲における第２グラフに相当し、
第２グラフの内容を示す関数は、特許請求の範囲におけ
る第２関数に相当している。

【００８２】上記したように、本実施形態の硬化材添加
含水流動性土製造装置１００においては、制御装置４１
のコンピュータのＲＯＭ（図示せず）に、図４のグラフ
に示すような関数データが格納されている。したがっ
て、まず、試験工事等により、建設現場等における埋め
戻し作業等に必要な最終強度（以下、「目標強度」とい
う。）ｑ_Tを決定する。この目標強度ｑ_Tを、この装置１
００の操作者が、制御装置４１の入力装置（図示せず）
から入力すれば、制御装置４１のコンピュータのＣＰＵ
（図示せず）が、図４に示すような関数により、硬化材
添加含水流動性土の水硬化材比の目標値（以下、「目標
水硬化材比」という。）Ｒを算出する。

【００８３】制御装置４１のコンピュータのＣＰＵ（図
示せず）は、求められた目標水硬化材比の値と、すでに
求められている含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有
される水の総質量Ｗ_w（ｇ）の値から、添加すべき硬化
材の質量（ｇ）の目標値（以下、「目標硬化材添加質
量」という。）Ｃ_T（ｇ）を算出する。

【００８４】制御装置４１のコンピュータのＣＰＵは、
この目標硬化材添加質量値Ｃ_Tに基き、制御回線４８を
介して開閉バルブ２４にバルブ開放指令信号を出力して
開閉バルブ２４を開放させる。この際、制御装置４１の
コンピュータのＣＰＵは、質量測定装置４７から送られ
てくる値を監視する。これにより、計量容器２３から放
出された硬化材の質量が、上記のようにして算出された
目標硬化材添加質量値Ｃ_Tに達したことが検出された場
合には、制御装置４１のコンピュータのＣＰＵは、制御
回線４８を介して開閉バルブ２４にバルブ閉塞指令信号
を出力し、開閉バルブ２４を閉塞させる。このようにし
て、混練ミキサー３により、目標の硬化強度ｑ_Tが得ら
れる硬化材添加含水流動性土５５が生成される。

【００８５】混練ミキサー３から取り出された硬化材添
加含水流動性土５５は、アジテータ車等（図示せず）で
運搬され、建設現場における埋め戻し材料や、裏込め材
料、充填材料等として用いることができる。また、流動
状態の硬化材添加含水流動性土５５を地盤内に混入さ
せ、地盤中の土又は他の地盤構成要素と攪拌させれば、
所定時間経過後には、硬化材の硬化により地盤の強度を
増加させることができ、この方法を地盤改良工法として
利用することもできる。

【００８６】上記において、混練ミキサー３は、特許請
求の範囲における混練手段に相当している。また、制御
装置４１のコンピュータのＲＯＭ（図示せず）は、特許
請求の範囲における第１関数記憶手段及び第２関数記憶
手段に相当している。また、制御装置４１のコンピュー
タのＣＰＵ（図示せず）は、特許請求の範囲における第
１演算手段、第２演算手段、第３演算手段、及び第４演
算手段に相当している。また、計量容器２３と、質量測
定装置４７と、開閉バルブ２４と、制御装置４１のコン
ピュータのＣＰＵ（図示せず）と、制御回線４８は、特
許請求の範囲における硬化材計量・供給手段を構成して
いる。

【００８７】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発
明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に
同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、い
かなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【００８８】例えば、上記実施形態においては、各質量
の測定を質量測定装置４２、４３、４４、４６、４７が
行って質量データを制御装置４１内のＣＰＵ（図示せ
ず）に出力し、計量槽１９における体積の測定を体積測
定装置４５が行って体積データを制御装置４１内のＣＰ
Ｕ（図示せず）に出力する例について説明したが、本発
明はこの例には限定されず、他の構成、例えば、質量を
算出する前の段階のセンサーの直接検出値（圧力検出式
の質量測定装置における圧力値、あるいは検出した電気
信号のレベル値そのもの）や、体積を算出する前の段階
のセンサーの直接検出値（レーザー光線による距離値、
あるいは検出した電気信号のレベル値そのもの）を制御
装置４１内のＣＰＵ（図示せず）に出力し、ＣＰＵが質
量や体積を演算するように構成してもよい。この場合に
は、質量測定装置や体積測定装置のかわりに、質量や体
積を算出可能な各種の値を検出するセンサーを配置すれ
ばよい。

【００８９】また、上記実施形態の装置１００に設けら
れた質量積測定装置４２、４３、４４は設けなくてもよ
い。少なくとも、質量測定装置４６及び４７と、体積測
定装置４５が設けられていれば、本発明の基本的な制御
は可能である。

【００９０】また、上記実施形態においては、制御装置
４１のＲＯＭ（図示せず）が、図３に示す第１グラフの
内容を有する第１関数のデータや、図４に示す第２グラ
フの内容を有する第２関数のデータを格納しており、制
御装置４１のＣＰＵ（図示せず）がこれらの関数に基い
て演算を行って各目標値を算出する例について説明した
が、本発明はこの例には限定されず、他の方法、例え
ば、混練手段（例えば混練ミキサー３）の操作者が、第
１グラフや第２グラフから所要の目標値を読み取って、
後の計算や硬化材添加質量の計量等を行うようにしても
よい。あるいは、混練手段（例えば混練ミキサー３）の
操作者が、第１関数や第２関数から所要の目標値を計算
により算出し、後の計算や硬化材添加質量の計量等を行
うようにしてもよい。

【００９１】また、制御装置４１が算出した体積Ｖ（ｃ
ｍ³）当りの含水流動性土への硬化材の添加質量の目標
値Ｃ_T（ｇ）を、出力端子等の出力装置（図示せず）か
ら外部へ出力し、この出力によって外部の他のコンピュ
ータ、コントローラなどを用いて硬化材の計量や、開閉
バルブ２４の制御等を行うようにしてもよい。あるい
は、制御装置４１が算出した体積Ｖ（ｃｍ³）当りの含
水流動性土への硬化材の添加質量の目標値Ｃ_T（ｇ）
を、ＣＲＴ（陰極線管）や液晶表示器等を含む表示装置
（図示せず）により操作者等に表示し、操作者が、この
値を視認し、この値に基いて硬化材の計量等を行うよう
にしてもよい。これらは、特許請求の範囲における硬化
材添加量出力・表示手段に相当している。

【００９２】また、上記実施形態においては、混練ミキ
サー１５において、土５１に水５２を添加して練り混ぜ
含水流動性土５３を生成する例について説明したが、本
発明はこの例には限定されず、他の方法、例えば、土中
に相当量の水を含み液状に近いものをあらかじめ他の装
置等で生成しておき、混練ミキサー１５において、水５
１のかわりに添加して練り混ぜ含水流動性土を生成する
ようにしてもよい。この「土中に相当量の水を含み液状
に近いもの」は、特許請求の範囲における泥液に相当し
ている。この泥液としては、例えば、含水比が７０％以
上の土などが挙げられる。ここに、含水比は、（ｍ_w／
ｍ_s）×１００で表される百分率であり、式中のｍ_wは水
分質量を、ｍ_sは土の乾燥質量を示している。このよう
な泥液としては、基礎工事等で発生する各種泥土、掘削
壁面安定液（連続地中壁工法、シールド工法等における
地盤掘削に用いられる材料で、ベントナイト等を含む水
溶液）、上記した調整泥水、水底のヘドロ状の泥土等を
用いることが可能である。あるいは、上記の調整泥水の
含有成分（細粒土）とともに、又はそのかわりに、砂、
又は砂質土、若しくはこれらの適宜の混合物を水中に含
ませてもよい。このような泥液を添加して含水流動性土
を生成した場合でも、上記装置１００の計量槽１９にお
ける質量及び体積の測定によって含水流動性土の密度γ
は測定され、土粒子の密度ρ_sは上述した方法と同様に
推定し、泥液中の水の密度ρ_wについてもあらかじめ測
定するか水温の関数として算出するか１．０に設定すれ
ばよいから、上記の式（１２）を上記と同様に用いて水
の質量Ｗ_wを算出し、硬化材の質量の目標値Ｃ_Tを算出す
ることができ、上記した硬化材添加含水流動性土５５と
同様の硬化材添加含水流動性土を生成することができ
る。また、上記のような泥液は、建設現場等から発生す
る廃棄物であることが多く、従来は処分場等へ運搬して
処分する必要があったが、上記のようにして含水流動性
土の材料として利用することにすれば、材料費と廃棄物
処理費をともに節約することができ、建設コストの低減
について二重の効果がある。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
含水流動性土に含まれる水の質量を求めて水硬化材比を
管理するので、硬化材添加含水流動性土の硬化後の強度
のばらつきを低く抑えることができ、施工に必要な好適
なフロー値を確保することができ、かつ、フロー値、密
度、強度等についてあらかじめ行う予備試験の試料個数
を従来の方法よりも少なくすることができ、全体として
簡易な手順となる、という利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である硬化材添加含水流動
性土製造装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態である硬化材添加含水流動
性土製造装置の制御装置における動作を説明する第１の
図である。

【図３】本発明の一実施形態である硬化材添加含水流動
性土製造装置の制御装置における動作を説明する第２の
図である。

【図４】本発明の一実施形態である硬化材添加含水流動
性土製造装置の制御装置における動作を説明する第３の
図である。

【符号の説明】

１ 含水流動性土調製部 ２ 硬化材調製部 ３ 混練ミキサー ４ 計測・制御部 １１ 土貯留容器 １２ 搬送装置 １３ 貯水槽 １４ ポンプ １５ 混練ミキサー １６ ポンプ １７ 含水流動性土貯留槽 １８ ポンプ １９ 計量槽 ２１ 硬化材貯留容器 ２２ 搬送装置 ２３ 計量容器 ２４ 開閉バルブ ４１ 制御装置 ４２〜４４ 質量測定装置 ４５ 体積測定装置 ４６、４７ 質量測定装置 ４８ 制御回線 ５１ 土 ５２ 水 ５３ 含水流動性土 ５４ 硬化材 ５５ 硬化材添加含水流動性土 １００ 硬化材添加含水流動性土製造装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/00 １０１ Ｃ０９Ｋ 17/10 Ｐ Ｃ０９Ｋ 17/10 Ｅ０２Ｄ 3/12 １０２ Ｅ０２Ｄ 3/12 １０２ Ｃ０９Ｋ 17/06 Ｐ // Ｃ０９Ｋ 17/06 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ (72)発明者 神田 政幸 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 村田 修 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 滝沢 聡 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 市原 道三 東京都江東区亀戸１丁目38番６号 日東大 都工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AB09 CA01 CA03 CC01 2D043 CA01 EA04 EA06 4D004 AA32 AB01 AC07 BA01 BA02 CA15 CA45 CB02 CB21 CC11 CC12 CC13 DA01 DA02 DA04 DA09 DA10 DA16 DA20 4D059 AA09 BG00 BG02 CB04 CB06 CC04 DA04 DA05 DA06 DA64 DA66 DA67 DA68 EB11 4H026 CA01 CA02 CC03 CC06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土に水又は泥液を添加し混練して生成し
   た流動性を有する含水流動性土の密度である第１密度を
   測定によって得るとともに、水の添加により流動化した
   後に硬化して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質量
   だけ前記含水流動性土に添加し混練して生成した流動性
   を有する硬化材添加含水流動性土のフロー値である第１
   フロー値を測定によって得、前記第１密度に対する前記
   第１フロー値の関係を示す関数である第１関数又はグラ
   フである第１グラフを作成する第１過程を実施し、 次いで、前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値
   である第２フロー値に対応する含水流動性土の密度であ
   る第２密度を前記第１関数又は前記第１グラフから求め
   る第２過程を実施し、 次いで、前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ³）とし、測定に
   よって得た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記
   土の粒子の密度を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ
   ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）
   と推定したとき、前記第２密度を有する前記含水流動性
   土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）
   を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第３過程を実施し、 次いで、前記Ｗ_wを有する硬化材添加含水流動性土の体
   積Ｖ（ｃｍ³）に含有される硬化材質量Ｃに対する前記
   Ｗ_wの比である水硬化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬
   化材添加含水流動性土の硬化後の強度の関係をあらかじ
   め求めて作成した関数である第２関数又はグラフである
   第２グラフを用いて、前記硬化材添加含水流動性土の目
   標の強度ｑ_Tに対応する水硬化材比である目標水硬化材
   比Ｒを求める第４過程を実施し、 次いで、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積
   Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前記
   Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るために前記含水流
   動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質量
   の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出し決定する第５過程を実施することを特徴と
   する硬化材添加含水流動性土の硬化材添加量決定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の硬化材添加含水流動性土
   の硬化材添加量決定方法において、 前記土の粒子の密度の推定値ρ_s（ｇ／ｃｍ³）として、
   ２．７（ｇ／ｃｍ³）を用いることを特徴とする硬化材
   添加含水流動性土の硬化材添加量決定方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の硬化材添加含水流動性土
   の硬化材添加量決定方法において、 前記第１質量は、前記含水流動性土の単位体積当り、５
   ０（ｋｇ／ｍ³）〜７００（ｋｇ／ｍ³）の範囲内の適宜
   の値であることを特徴とする硬化材添加含水流動性土の
   硬化材添加量決定方法。
4. 【請求項４】 土に水又は泥液を添加し混練して生成し
   た流動性を有する含水流動性土の密度である第１密度を
   測定によって得るとともに、水の添加により流動化した
   後に硬化して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質量
   だけ前記含水流動性土に添加し混練して生成した流動性
   を有する硬化材添加含水流動性土のフロー値である第１
   フロー値を測定によって得、前記第１密度に対する前記
   第１フロー値の関係を示す第１関数又はグラフである第
   １グラフを作成する第１過程を実施し、 次いで、前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値
   である第２フロー値に対応する含水流動性土の密度であ
   る第２密度を前記第１関数又は前記第１グラフから求め
   る第２過程を実施し、 次いで、前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ³）とし、測定に
   よって得た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記
   土の粒子の密度を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ
   ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）
   と推定したとき、前記第２密度を有する前記含水流動性
   土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）
   を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第３過程を実施し、 次いで、前記Ｗ_wを有する硬化材添加含水流動性土の体
   積Ｖ（ｃｍ³）に含有される硬化材質量Ｃに対する前記
   Ｗ_wの比である水硬化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬
   化材添加含水流動性土の硬化後の強度の関係をあらかじ
   め求めて作成した関数である第２関数又はグラフである
   第２グラフを用いて、前記硬化材添加含水流動性土の目
   標の強度ｑ_Tに対応する水硬化材比である目標水硬化材
   比Ｒを求める第４過程を実施し、 次いで、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積
   Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前記
   Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るために前記含水流
   動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質量
   の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出し決定する第５過程を実施し、 次いで、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積
   Ｖ（ｃｍ³）当りＣ_T（ｇ）の質量の硬化材を添加して混
   練し流動状態の硬化材添加含水流動性土を生成する第６
   過程を実施することを特徴とする硬化材添加含水流動性
   土の製造方法。
5. 【請求項５】 土に水又は泥液を添加し混練して生成し
   た流動性を有する含水流動性土の測定された密度である
   第１密度と、水の添加により流動化した後に硬化して強
   度を発現する自硬性の硬化材を第１質量だけ前記含水流
   動性土に添加し混練して生成した流動性を有する硬化材
   添加含水流動性土の測定されたフロー値である第１フロ
   ー値から得られた、前記第１密度に対する前記第１フロ
   ー値の関数である第１関数のデータを格納する第１関数
   記憶手段と、 前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値である第
   ２フロー値が入力された場合に、前記第２フロー値に対
   応する含水流動性土の密度である第２密度を前記第１関
   数から算出する第１演算手段と、 前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ³）とし、測定によって得
   た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記土の粒子
   の密度を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ／ｃｍ³）
   の範囲内の適宜の値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）と設定した
   とき、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積Ｖ
   （ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出する第２演算手段と、 前記Ｗ_wを有する硬化材添加含水流動性土の体積Ｖ（ｃ
   ｍ³）に含有される硬化材質量Ｃに対する前記Ｗ_wの比で
   ある水硬化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬化材添加
   含水流動性土の硬化後の強度の関係をあらかじめ求めて
   作成した関数である第２関数のデータを格納する第２関
   数記憶手段と、 前記硬化材添加含水流動性土の目標の強度ｑ_Tが入力さ
   れた場合に、前記目標強度ｑ_Tに対応する水硬化材比で
   ある目標水硬化材比Ｒを前記第２関数を用いて算出する
   第３演算手段と、 前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積Ｖ（ｃｍ
   ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前記Ｒの値か
   ら、前記目標強度ｑ_Tを得るために前記含水流動性土の
   体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質量の目標値
   Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出する第４演算手段と、 前記第２密度を有する前記含水流動性土に体積Ｖ（ｃｍ
   ³）当りＣ_T（ｇ）の質量の硬化材を添加して混練し流動
   状態の硬化材添加含水流動性土を生成する混練手段を備
   えることを特徴とする硬化材添加含水流動性土製造装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の硬化材添加含水流動性土
   製造装置において、 前記第４演算手段により算出された体積Ｖ（ｃｍ³）当
   りの含水流動性土への硬化材の添加質量の目標値Ｃ
   _T（ｇ）を出力又は表示する硬化材添加量出力・表示手
   段を備えることを特徴とする硬化材添加含水流動性土製
   造装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の硬化材添加含水流動性土
   製造装置において、 前記第４演算手段により算出された体積Ｖ（ｃｍ³）当
   りの含水流動性土への硬化材の添加質量の目標値Ｃ
   _T（ｇ）に基き、所要量の硬化材を計量し前記混練手段
   に供給する硬化材計量・供給手段を備えることを特徴と
   する硬化材添加含水流動性土製造装置。
8. 【請求項８】 土に水又は泥液を添加し混練して生成し
   た流動性を有する含水流動性土の密度である第１密度を
   測定によって得るとともに、水の添加により流動化した
   後に硬化して強度を発現する自硬性の硬化材を第１質量
   だけ前記含水流動性土に添加し混練して生成した流動性
   を有する硬化材添加含水流動性土のフロー値である第１
   フロー値を測定によって得、前記第１密度に対する前記
   第１フロー値の関係を示す関数である第１関数又はグラ
   フである第１グラフを作成し、 次いで、前記硬化材添加含水流動性土の目標のフロー値
   である第２フロー値に対応する含水流動性土の密度であ
   る第２密度を前記第１関数又は前記第１グラフから求
   め、 次いで、前記第２密度をγ（ｇ／ｃｍ³）とし、測定に
   よって得た前記水の密度をρ_w（ｇ／ｃｍ³）とし、前記
   土の粒子の密度を、２．５（ｇ／ｃｍ³）〜２．９（ｇ
   ／ｃｍ³）の範囲内の適宜の値であるρ_s（ｇ／ｃｍ³）
   と推定したとき、前記第２密度を有する前記含水流動性
   土の体積Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）
   を、下式 Ｗ_w＝Ｖ×（ρ_s−γ）／｛（ρ_s／ρ_w）−１｝ により算出し、 次いで、前記Ｗ_wを有する硬化材添加含水流動性土の体
   積Ｖ（ｃｍ³）に含有される硬化材質量Ｃに対する前記
   Ｗ_wの比である水硬化材比（Ｗ_w／Ｃ）に対応する前記硬
   化材添加含水流動性土の硬化後の強度の関係をあらかじ
   め求めて作成した関数である第２関数又はグラフである
   第２グラフを用いて、前記硬化材添加含水流動性土の目
   標の強度ｑ_Tに対応する水硬化材比である目標水硬化材
   比Ｒを求め、 次いで、前記第２密度を有する前記含水流動性土の体積
   Ｖ（ｃｍ³）に含有される水の総質量Ｗ_w（ｇ）と、前記
   Ｒの値から、前記目標強度ｑ_Tを得るために前記含水流
   動性土の体積Ｖ（ｃｍ³）当りに添加する硬化材の質量
   の目標値Ｃ_T（ｇ）を、下式 Ｃ_T＝Ｗ_w／Ｒ により算出して決定し、 次いで、前記第２密度を有する前記含水流動性土に体積
   Ｖ（ｃｍ³）当りＣ_T（ｇ）の質量の硬化材を添加し混練
   することにより生成されることを特徴とする硬化材添加
   含水流動性土。
9. 【請求項９】 請求項８記載の硬化材添加含水流動性土
   において、 前記硬化材は、セメント又は酸化カルシウム若しくは水
   酸化カルシウムを含むことを特徴とする硬化材添加含水
   流動性土。