JP2006226000A - 改良土における固化材の配合方法および改良土における固化材と助剤の配合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良土について、締め固めエネルギを考慮に入れた一軸圧縮強さ・コーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角等が固化材添加率との関係で合理的に設定できる固化材の配合方法の提供。
【解決手段】土質材料と固化材との異なる配合比の供試体を作製し、一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係を求める。各供試体のときほぐしたものを締め固め、該締め固め供試体のコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上を求め、該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係も求め、これらのうちの一つ以上を参照し、設定締め固めエネルギに対応した一軸圧縮強さを当該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係から選定し、かつ、一軸圧縮強さに対応する固化材添加率を上記供試体の一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係から選定する。
【選択図】なし

Description

本発明は建設その他の分野で用いられる「改良土における固化材の配合方法」と「改良土における固化材と助剤の配合方法」に関し、より詳しくは土質材料に対する固化材や助剤の添加量を適切にして特性の優れた改良土を得るための方法に関する。

「土」は岩石が風化・細粒化したり、それが生物の影響を受けたりして生成されたものである。土木工学で「土」は、地表を構成する粒状物質（土粒子など）とこれに並存する三相（空気・水・有機物）とを総合したものをいう。「土」の密度（単位体積重量）・間隙比・含水比・飽和度（土の間隙中での水の占める割合）・コンシステンシー（含水比の多少による土の状態）・圧密特性・剪断特性などは、「土」の力学上の性質を知る上で欠かせない。「土」の工学的な性質・状態・種類を表すときに「土質」の語を用いることがある。また、建設用やその他の用途に用いられるさまざまな土質の「土」を「土質材料」ということもある。このほか、「土粒子」に属する礫・粗砂・細砂・シルト・粘土については、下記(1)〜(5)のような性質を有することが広く知られている。
(1) 礫＝粒径２ｍｍ超
透水性が大きい。活性が弱い。水をほとんど保持しない。
(2) 粗砂＝粒径０．４２５〜２．０ｍｍ
土壌の骨格形成に寄与する。粒子間孔隙が大きい。通気や排水を促進する。
(3) 細砂＝粒径０．０７５〜０．４２５ｍｍ
各粒子が分離する。粘着性や凝集性がない。
(4) シルト（微砂）＝粒径０．００５〜０．０７５ｍｍ
粗い部分が骨格的役割をし、細かい部分が物理化学的反応に寄与する。粘着性はないが凝集性がわずかにある。
(5) 粘土＝粒径０．００５ｍｍ未満
表面積が大きい。水の表面吸着やイオン交換などの物理化学反応に寄与する。粘着性や凝集性が大きい。

他の分野でも概ねそうであるが、建設分野で用いられる土質材料などは用途が異なるごとに要求される特性が異なる。これについて堤体盛土材料を参照すると、刃金土（はがね土）の場合はコーン指数５００ｋＮ／ｍ^２、空気間隙率１５％、透水係数１×１０^−５ｃｍ／ｓ以下、有効粘着力２０ｋＮ／ｍ^２、有効内部摩擦角２８゜が要求される。抱土（だき土）の場合はコーン指数や空気間隙率が上記と同じで、透水係数１×１０^−５〜１×１０^−４ｃｍ／ｓ、有効粘着力１５ｋＮ／ｍ^２、有効内部摩擦角３０゜が要求される。さらに鞘土（さや土）の場合もコーン指数や空気間隙率が上記と同じで、透水係数１×１０⁻⁴〜１×１０^−２ｃｍ／ｓ、有効粘着力１０ｋＮ／ｍ^２、有効内部摩擦角３５゜が要求される。したがって堤体などは、各用途に適した土質材料を原材料の配合でつくり、それを用いて目的物を築造する。

一方で土質材料の特性は原材料に左右される。ちなみに建設分野で用いられる土で低質のものは、施工性が悪いだけでなく工事物も設計どおりに仕上がりがたい。ゆえに不良土などは改良土に加工したりする。しかし土質が低劣なものの場合は、土質改良上の処理技術負担・労力負担・経費負担などが大きくなり、要求を満たすものが簡単に得られない。とくに最近、周辺環境保全や経済性の観点から現地発生土（現場発生土）を改良して用いたりするが、その際にしばしば遭遇する低劣な現地発生土については、これを改良する上での有効対策が希求されている。

下記特許文献１の発明は溜池に沈殿堆積した底泥を盛土材に使用できるようして取り除き、それを用いて溜池堤体の補修や補強を行うという技術である。この文献技術のステップはつぎのようなものである。まずは固化材を溜池底泥に添加し攪拌混合して混合物をつくる。つぎは混合物を所定の養生期間だけ放置し、この養生固化で固化混合物をつくる。その後は固化混合物をバックホーなどで掘削し、掘削した固化混合物塊を破砕機で所定の大きさ（粒径）に砕き、破砕片をつくる。こうして得られた破砕片を堤体の盛土造成部に運搬し盛土材として用いる。
特開２０００−２４８５３８号公報 泥岩によるフィルダムの盛土工事(城本定宏ほか) 三重県企業庁・山村ダム 施工技術 Vol.10 No.3 pp.12〜19(1977年) 砕いた処理土の強度特性(川鍋修ほか) 第17回土質工学研究発表会 2621〜2624頁(1982年) 建設汚泥の性状に関する調査・その２ 固化試験結果(田坂行雄ほか)第30回土質工学研究発表会 2233〜2234頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１ 各種固化材による強度特性の違い(関眞一ほか) 第30回土質工学研究発表会 2221〜2222頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その２ 再生利用過程を想定した室内実験(佐藤靖彦ほか) 第30回土質工学研究発表会 2223〜2224頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その３ 強度特性(藤崎勝利ほか) 第30回土質工学研究発表 2225〜2226頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その４ 強度指標の相関性(久野嘉代ほか) 第30回土質工学研究発表会 2227〜2228頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その５ 締固め特性(猿渡裕明ほか) 第30回土質工学研究発表会 2229〜2230頁(1995年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その６ 剪断−圧密特性(佐藤靖彦ほか) 第31回地盤工学研究発表会 199〜200頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その７ オーバーコンパクション特性(清水和也ほか) 第31回地盤工学研究発表会 299〜300頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その８ 水浸条件下における膨潤−強度特性(藤崎勝利ほか) 第31回地盤工学研究発表会 301〜302頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その９ 乾湿繰り返しによる性状変化(横山勝彦ほか) 第31回地盤工学研究発表会 303〜304頁(1996年) 建設汚泥改良土の再生利用に関する基礎的研究・その１０ 種類の異なる建設汚泥改良土の強度特性(田坂行雄ほか) 第31回地盤工学研究発表会 305〜306頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１１ 石灰系改良材による強度特性(久野嘉代ほか) 第31回地盤工学研究発表会 307〜308頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１２ 改良土からのアルカリ溶出量の把握(中村俊彦ほか) 第31回地盤工学研究発表会 309〜310頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１３ 土のアルカリ吸着能の研究(馬場文啓ほか) 第31回地盤工学研究発表会 291〜292頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１４ 植栽への影響(阪本廣行ほか) 第31回地盤工学研究発表会 293〜294頁(1996年) 建設汚泥の再生利用の考え方と技術開発(小川伸吉ほか) 第31回地盤工学研究発表会 297〜298頁(1996年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１５ セメント系及び石灰系改良材の固化特性(田坂行雄ほか) 第32回地盤工学研究発表会 89〜90頁(1997年) 建設汚泥改良土の再生利用に関する基礎的研究・その１６ 再固化を行った建設汚泥改良土の強度特性(本間拓也ほか) 第32回地盤工学研究発表会 91〜92頁(1997年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１７ 一軸圧縮強さ−連続針貫入試験による改良土浸水劣化特性の評価、第32回地盤工学研究発表会 93〜94頁(1997年) 建設汚泥改良土の利用に関する基礎的研究・その１９ 改良土浸透水のｐＨ経時変化(吉川和行ほか) 第32回地盤工学研究発表会 97〜98頁(1997年) 改良および締固めた建設発生土の強度特性(大菅貴広ほか) 第32回地盤工学研究発表会 2417〜2418頁(1997年) 改良した建設発生土の締固めに関する一考察(藤崎勝利ほか) 第32回地盤工学研究発表会 2419〜2420頁(1997年) 固化破砕土の強度特性について(佐藤厚子ほか) 第32回地盤工学研究発表会 2423〜2424頁(1997年) 固化破砕土の強度特性について・その２(佐藤厚子ほか) 第33回地盤工学研究発表会 2291〜2292頁(1998年) 建設汚泥の盛土への利用(建設省総プロ) 基礎工(山本博之) Vol.26 No.11 58〜63頁(1998年) ため池底泥土を有効利用した新しいため池改修工法(谷茂) 農業土木学会 Vol.68 No.12 90〜91頁(2000年) 農林水産省構造改善局建設部設計課：土地改良事業設計指針「ため池整備」 農業土木学会(2000年) 固化処理したため池底泥土の盛土材への適用性の研究(福島伸二・谷茂ほか) 土木学会論文集 No.666 III-53 99〜116頁(2000年) 固化処理したため池底泥土の堤体盛土材への適用性確認のための現場実証試験(福島伸二・谷茂ほか) No.680 III-55 269〜284頁(2001年) 老朽ため池における固化処理した底泥土を活用した堤体改修法(福島伸二・谷茂ほか) 土と基礎 Vol.50 No.11 36〜38頁(2002年) 固化処理した底泥土を砕・転圧した築堤土の目標強度設定・配合試験法と施工管理法の提案(福島伸二・谷茂ほか) No.715 III-60 165〜178頁(2002年) 固化処理した底泥土を活用した老朽ため池の堤体改修事例(福島伸二・谷茂ほか) 土と基礎 Vol.51 No.11 5〜7頁(2003年) 老朽ため池における底泥土を活用した堤体改修工法とその適用事例(谷茂・福島伸二ほか) 水と土 No.135 84〜93頁(2003年) 固化処理した底泥土により築造した均一型堤体盛土の強度・遮水特性(福島伸二・谷茂ほか) No.750 III-65 205〜221頁(2003年) セメント系固化材による地盤改良マニュアル・第三版 社団法人セメント協会 (2003年) 土の締固めと管理(土質工学会編) 土質基礎工学ライブラリー36 締固め管理 品質規定による方法・空気間隙率などによる方法 177〜178頁(1991年) フィルダム技術ノート・材料と基本と実際(宇梶文雄) 日刊工業新聞社 51頁(1979年) セメント系安定処理土の物理・力学特性に関する研究委員会 セメント系安定処理土に関するシンポジウム 社団法人地盤工学会 (1996年８月)

特許文献１の技術によるときは、溜池内に沈殿堆積した底泥を堤体盛土材に適用することができる。これは底泥処理による溜池の機能回復（貯水容量の確保や水質浄化）と溜池堤体の改修補強とが、盛土材量入手のための用地買収をともなわない形で可能になるということである。したがって特許文献１の発明は、底泥の沈殿堆積した溜池の工事に有用な技術となるほか、発生土の現地利用という課題も同時解決できる技術となる。

しかしながら特許文献１は、腹付け盛土や押え盛土の固化材添加率について開示しているが、抱土や鞘土なども含めた盛土材料全般に関する固化材添加率は開示していない。ゆえに種々の改良土をつくるときの固化材添加率について、それらを最適に設定するための技術が望まれる。この種の技術分野では、また、固化材添加量に過不足のない特性の一定した改良土を再現性よく製造しなければならないから、かかる技術の早期確立も重要といえる。それに発生土は水底堆積泥土だけにとだまらない。たとえば建設発生土（第１種建設発生土〜第４種建設発生土）や建設汚泥（掘削工事から生じる泥状の掘削物・泥水・泥土など）も、固化材を過不足なく添加して各種の用途に適した改良土をつくるための固化材添加技術が不可欠である。

一方、非特許文献１〜４０で報告されたり開示されたりするところの技術も、その成果の範囲ないで有効と目される内容や参照できる事項が少なくないが、上記の課題を解決することのできる有望な技術を提供するには、さらなる研究や開発が望まれる。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものである。すなわち本発明は、改良土における固化材の配合技術について、締め固めエネルギを考慮に入れたところの一軸圧縮強さ・コーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角などが固化材添加率との関係で合理的に設定できる方法を提供し、さらには、同種の目的をより経済的に達成することのできる固化材と助剤の配合方法を提供しようとするものである。

本発明の請求項１に記載された改良土における固化材の配合方法は所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１記載の改良土における固化材の配合方法は、土質材料と固化材とを主原料とする供試体について、土質材料と固化材との配合比が異なる複数の供試体を作製するとともに作製した供試体の一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係を求めること、および、各供試体のときほぐしたものをそれぞれ締め固め、該締め固め供試体におけるコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上を求めるとともに該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係も求めること、および、設定した締め固めエネルギで締め固めることによりコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上が目標どおりに仕上がるところの改良土をつくるとき、その選択した項目の目標値に等しい上記締め固め供試体のコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上を参照して、設定締め固めエネルギに対応した一軸圧縮強さを当該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係から選定し、かつ、この選定した一軸圧縮強さに対応する固化材添加率を上記供試体の一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係から選定すること、および、選定した固化材添加率に基づいて所定量の固化材を土質材料に添加することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載された改良土における固化材の配合方法は、請求項１記載の方法において、土質材料のコンシステンシー指数が−０．４６以下のとき粉体状固化材を土質材料に添加し、土質材料のコンシステンシー指数が−０．４６以上のとき［水／固化材＝１］のスラリ状固化材を土質材料に添加することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載された改良土における固化材と助剤の配合方法は所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項３記載の改良土における固化材と助剤の配合方法は、請求項１または２記載の方法で得られた改良土に強度向上用の助剤を添加することを特徴とする。

本発明の改良土における固化材の配合方法は、改良土について、コーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちから選択された一つ以上と一軸圧縮強さとを満足させるものであるから、つぎのような効果を有する。
(1) 改良土としての条件を満足させる上で重要なデータを供試体で事前に求めておき、それに基づく所定量の固化材を土質材料に添加して所要特性の改良土をつくる。この場合の土質材料に対する固化材は、所要の改良土特性を確保するため、事前に求めておいたデータに基づいて正確に添加される。したがって必要とする特性との関係で信頼性の高い改良土が得られる。
(2) 必要最小限の固化材添加量で所要の改良土特性を満たすことができるから、固化材の無駄が生じない。それがコストにも反映するから、改良土を安価で合理的に製造することができる。
(3) 二以上の複数特性をもつ各種の改良土について、特性値の異なるものを固化材の添加量に依存してつくることができる。したがって特性面からみた最低の条件を満たすものはもちろんのこと、より高特性の改良土も固化材の調製で簡単に製造することができる。これはまた、用途に応じた特性をもつ改良土が簡単に得られるということでもある。
(4) 土質材料のコンシステンシー指数に応じて粉体状の固化材を使用したりスラリ状の固化材を使用したりするから、性質や状態が異なる各種の土質材料についても無理なく所要の改良土に仕上げることができる。
(5) 改良土の仕様が定まりさえすれば、現地（現場）に即応した現場生産やヤード等でのストック可能な生産など、いずれの場でも実施できる。したがって改良土を製造する上でのフレキシビリティが高い。
(6) 高額を費やして捨土処分せざる得なかった不良土なども高品質の有用物に改良することができ、そうしたものが有価物にもなる。これは一方で不良土処分をなくし、他方においてはマイナスからプラスへの転換で有価物資源を獲得することになるから、環境負荷の軽減効果や経済面での価値が大きい。
(7) 固化材を土質材料に添加して混合処理するだけであるから、改良土を製造する上での設備負担が軽く、運転エネルギも少なくてすむ。したがってイニシャルコスト・ランニングコストをいずれも低く抑えることができる。

本発明の改良土における固化材と助剤の配合方法は、上記発明の方法を利用するのであるから上記と同様の効果が得られるが、それ以外にもつぎのような効果がある。
(8) 多種多様の土質材料について、１回の処理で強度や特性を過不足なく改良するのは難しい。ちなみに強度不足の場合は固化材を追加しながら土質材料を再処理しなければならず、強度過剰の場合は固化材の無駄な使用分が多くなる。とくにカッティングブレードで改良土のときほぐしを行う場合などは強度不足をきたしやすい傾向にある。このような場合、固化材の添加で改良された後の土質材料（改良土）に強度向上用の助剤を添加することで強度の不足分が補償される。これはまた、先行処理（固化材添加）における強度設定の緩和やそれにともなう処理作業の簡易化につながり、固化材の過剰使用の防止にもつながるから、改良土を製造する上で有利な手段となる。もちろん助剤については、固化材よりも安価のものを使用することでコストプッシュ要因が回避できる。

本発明に係る改良土における固化材の配合方法について、その実施形態を実験結果や添付図面に基づいて以下説明する。

本発明方法は土質材料に固化材を添加して改良土をつくる。この場合の土質材料には土木工学でいうところの既述の「土」が含まれる。より上位の概念でいえば、自然（天然）のもの・人工のもの・それらが混じり合ったものなど種々のものが土質材料に該当する。したがって土質材料のうちには、建設の分野とかその他の分野で利用可能なさまざまな土質の「土」がある。土質材料のいくつかを具体的にあげると、砂質土・粘土・シルト・火山灰質粘性土・有機質土・汚泥・ヘドロや、これらのうちの二種以上が混じり合ったものである。固化材については、セメント系固化材・石灰系固化材・水砕スラグ微粉末・中性固化材（高アルカリを溶出しない固化材）・中性固化改良材（固化成分・凝集成分・含水比調製成分が主成分）・中性化固化改良材（固化成分・凝集成分・含水比調製成分・ｐＨ調整成分が主成分）などをあげることができる。土質改良のために用いられるセメント系固化材で代表的な数例は、普通ポルトランドセメント・高炉セメント・特殊土用セメント（コロイドセメントや超速硬セメント）・これらの混合セメントなどである。

はじめに、土質材料と固化材とを主原料とする供試体について、土質材料と固化材との配合比が異なる複数の供試体たとえば三種類の供試体を作製する。この場合の具体的一例は下記のとおりである。ついで、各供試体の物理的特性や化学的特性を下記のようにして測定する。

［供試体の作製］
土質材料については、現場から採取した溜池堆積泥土（池底堆積泥土）および／またはこれを模して作製したものを用いる。固化材としてはセメント系の「高炉セメントＢ種」を用いる。この固化材を用いる理由の一つは、高炉水砕スラグによる潜在水硬性が期待でき、六価クロム溶出量が基準値以下になるからである。
(1) 配合試験に先立ち、あらかじめ泥土を十分に攪拌して泥土の湿潤密度、含水比を測定する。池底堆積泥土については物理・化学特性試験の結果からつぎのことがいえる。強熱減量１６．６％の結果から有機物がかなり多く含まれていると判断される。自然含水比が約３００％と極めて大きい理由は含有有機物に起因していると考えられる。地盤材料としては有機質粘土に分類される。他のため池泥土の自然含水比が１２〜２４０％の範囲にあるのに対し、池底堆積泥土の含水比約３００％はかなり大きい。粘土分は６５．９％でシルト分の約２倍含有しており、すべて細粒分（０．０７４ｍｍ以下）である。自然含水比約３００％を塑性限界（５３．７％）まで含水比を低下させることは容易でない。重金属の溶出は、平成３年)環境庁告示４６号の各項目に関していずれも環境基準値を満足しており問題はないと考える。
(2) 土質材料に対する固化材添加率は上記泥土の乾燥質量に対して外割りで５０〜２００％とし、Ｗ／Ｃ＝１としたセメントスラリーを所定量添加し、ハンドミキサーで約５分間攪拌混合する。このときの切り返しは２回である。これで固化材添加率の異なる供試体用の初期改良土を三種類つくる。
(3) 直径５ｃｍ×高さ１２．５ｃｍのアクリル樹脂製モールドに、供試体用の改良土を入れる。
(4) 気泡が入り込まないようにしてモールドをコンクリート床面に５０回叩きつける。
(5) モールドの上端面を合成樹脂製のラップ（wrapping film）で密封し、温度２０℃、湿度９５％の恒温室で初期改良土を７日間養生する。

［初期改良土の一軸圧縮試験］
７日間の養生を終えた後の初期改良土すなわち材令７日の供試体をそれぞれモールドから脱型して取り出し、ＪＩＳ−Ａ−１２１６に準拠して一軸圧縮試験を行い、湿潤密度・含水比・乾燥密度・一軸圧縮強さを測定する。

［指標となる初期改良強度の設定］
公知や周知の技術内容を参照し、指標となる初期改良強度（ｑ_ｕ７）を設定する。ここではそれぞれの供試体に対して、ｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝２４６ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝３６９ｋＮ／ｍ^２とする。

［固化材添加率の決定］
それぞれ供試体について、一軸圧縮強さと固化材添加率の関係からｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝２４６ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝３６９ｋＮ／ｍ^２に対応する固化材添加率を決定する。

［初期改良土のときほぐし］
各供試体をストレートエッジでときほぐし、これをときほぐし土とする。ときほぐし土の最大粒径は、締め固め密度や作製した供試体の強度特性に有意なばらつきを生じさせないようにするためモールド径の１／５以下とする。粒径範囲については、初期改良土の一軸圧縮強さと満足すべき透水係数とを勘案して以下のように設定する。
ｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２の初期改良土→目標粒径 ０〜９．５ｍｍ（刃金土）
ｑ_ｕ７＝２４６ｋＮ／ｍ^２の初期改良土→目標粒径４．７５〜９．５ｍｍ（鞘土）
ｑ_ｕ７＝３６９ｋＮ／ｍ^２の初期改良土→目標粒径４．７５〜９．５ｍｍ（抱土）

［ときほぐし土の締め固め］
ときほぐした初期改良土を直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの鉄製二つ割り型モールド内に二層に分けて入れた後、各層に対し、１．５２５ｋｇのランマーを高さ２０ｃｍから落下させてこれを締め固める。締め固め回数は、各供試体とも０回／層、１回／層、３回／層、６回／層（これらの締め固めエネルギＥｃはそれぞれ０ｋＪ／ｍ^３、３１ｋＪ／ｍ^３、９２ｋＪ／ｍ^３、１８３ｋＪ／ｍ^３）で、測定項目は湿潤密度・含水比・乾燥密度である。標準締め固め試験（ＪＩＳ−Ａ−１２１０）の突き固め方法Ａと同じ締め固めエネルギは、上記モールドを用いた場合にＥｃ＝５５０ｋＪ／ｍ^３（締め固め回数１８回／層）となる。

［締め固めた土のコーン指数試験］
ときほぐした初期改良土を上記と同様の鉄製二つ割り型のモールド内に二層に分けて入れ、上記締め固めと同様の手段で突き固める。突き固め（締め固め）回数や突き固め（締め固め）エネルギＥｃも上記締め固めと同様である。締め固めたそれぞれの改良土について、ＪＩＳ−Ａ−１２２８に準拠してコーン指数試験を行う。これは限られた試料の中で種々の試験を行わなければならないため、モールド寸法は上述した直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍとする。ＪＩＳ−Ａ−１２２８で使用する直径１０ｃｍ×高さ１２．７３ｃｍモールドと直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍモールド（鉄製二つ割り型）については、コーン指数（ｑｃ）の相関性を事前に確認しておき、それを補正する。測定項目は湿潤密度・含水比・乾燥密度である。

［ときほぐし締め固め土の透水試験］
ときほぐした供試体（材令７日目の改良土）を直径１０ｃｍ×高さ１２．７３ｃｍのモールドに二層に分けて入れ、これを静的に圧縮して５ｃｍの試料高さにする。このとき直径１０ｃｍ×高さ５ｃｍの供試体に対しては、上記締め固め時（締め固め回数０回／層、１回／層、３回／層、６回／層）の湿潤密度となるように圧縮力を調整する。供試体の材令は上記の７日であるが、透水試験にかけるものは材令２８日以降のものとする。透水試験方法はＪＩＳ−Ａ−１２１８に準拠し、想定される透水係数の大きさに応じて定水位・変水位を使い分ける。

［ときほぐし締め固め土の三軸圧縮試験（圧密非排水・間隙水圧測定）］
上記と同様にしてときほぐし土を締め固め、それを上記コーン指数試験と同様にして直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの鉄製二つ割り型のモールド内に二層に分けて入れ、各層ごと、１．５２５ｋｇのランマーを高さ２０ｃｍから落下させて突き固める。突き固め回数も段落００２２と同様で、各供試体とも０回／層、１回／層、３回／層、６回／層（締め固めエネルギＥｃは、それぞれ０ｋＪ／ｍ^３、３１ｋＪ／ｍ^３、９２ｋＪ／ｍ^３、１８３ｋＪ／ｍ^３）である。ここでも供試体の材令は７日であるが、透水試験は材令２８日以降のものとする。試験はＪＩＳ−０５２３、土の圧密非排水・間隙水圧測定・三軸圧縮試験方法に準拠して行う。試験条件はつぎのとおりである。
(1) 供試体について、二重負圧法で飽和させ、さらに１００ｋＮ／ｍ^２の背圧（バックプレッシャ）を加えて飽和させる。供試体側面にはドレーンペーパーを巻き、圧密時の排水をよくする。
(2) 供試体の飽和状態の確認は、Ｂ値＝０．９５以上（Ｂ値＝間隙水圧の増加分／拘束圧の増加分）とする。
(3) 供試体に対する等方圧密応力は、２５ｋＮ／ｍ^２、５０N／m^２、１００ｋＮ／ｍ^２とする。
(4) 間隙水圧消散後、供試体の剪断速度は０．１％／分とする。

［破砕機によるときほぐし試験］
図１・図２に示された破砕機は、破砕室２１の直径が約１ｍ、破砕用ブレード４１の段数が１〜６段、破砕用ブレード４１の本数が（６段）×（８本／段）＝４８本／ｍａｘ、破砕用ブレード４１の回転数が０〜１２００ｒｐｍというものである。各ブレード４１は両刃の剣のような形状をしており、その両刃の部分にストレートのナイフエッジ４２を有する。このほか図１・図２において、１１は支持台、１２は台座、１３は架構物、１５は電動機（モータ）、１６は伝動系、１７は伝動系１６の原動プーリ、１８は伝動系１６の従動プーリ、１９は伝動系１６のベルト、２２は破砕室２１の入口、２３は破砕室２１の出口、３１・３２は上下一対の軸受、３３はステー、３５は回転軸、３６は回転軸３５に設けられた吹出口、３７はカッティングブレード４１の取付部、３８は温風ないし熱風を供給するための気体供給系の配管、５１はカッティングブレード４１を回転軸３５に取り付けるための連結具、６１は処理対象物（改良土）の搬入系（ベルトコンベア）、６２はときほぐし物の搬出系（ベルトコンベア）をそれぞれ示す。

ときほぐし試験にかける供試体の一つは、池底堆積泥土を土質材料にしてつくられた材令７日の初期改良土からなる。ときほぐし試験にかける供試体の他の一つは、池底堆積泥土に準ずる模擬泥土（含水比ｗ＝１００％のクレイサンド）を土質材料にしてつくられた材令７日の初期改良土からなる。ちなみにこのクレイサンドは陶土として用いる木節粘土を土木用に改良した粘土製品（裏込め注入したりするもの）である。

図１・図２の破砕機において、ベルトコンベア式搬入系６１・電動機（モータ）１５・ベルトコンベア式搬出系６２などを運転状態にして上記供試体をときほぐすときは、つぎのようになる。搬入系６１は供試体を搬送しながらこれを破砕室２１の入口２２から破砕室２１内に投入する。破砕室２１内では、回転軸３５とこれに装備された複数段かつ放射状の各ブレード４１とが電動機１５からの動力伝達を受けて高速回転している。具体的にいうと、土質材料が池底堆積泥土からなる供試体の場合、ｑ_ｕ７＝２５０ｋＮ／ｍ^２のものを６００ｒｐｍ、ｑ_ｕ７＝３５０ｋＮ／ｍ^２のものを７５０ｒｐｍとする。土質材料がクレイサンドからなる供試体の場合、ｑ_ｕ７＝１５０ｋＮ／ｍ^２のものについて、４５０ｒｐｍ、７５０ｒｐｍ、１０５０ｒｐｍの三通りとする。ただしブレード４１については下段の４本のみを使用するため、これ以外を取り外す。破砕室２１内に投入された塊状の供試体は、入口２２から出口２３に至るまでの間、高速水平回転中の各ブレード４１により切断されてときほぐされる。すなわち全体の７０〜９０％程度が直径１０〜１５０ｃｍぐらいにときほぐされ、残部が１０ｃｍ以下にときほぐされる。この切断状況を模式的に示したのが図３である。図３を参照するところの改良土（供試体）７１は、多数の土粒子７２が固化材粒子７３を介して弱い力で接着しており、各土粒子７２の間隙内に水分７４を保持している。この改良土７１に対して水平高速回転中のブレード４１が鋭い切れ味を発揮し、そのブレード通過部分のみを切り裂いてこれを切断する。したがって各土粒子７２がバラバラに分散して間隙水が多量に流出するとか、その流出間隙水と分散土粒子とが再攪乱されて軟泥化するとかいう事態は起きない。処理後のときほぐし土が破砕室２１の出口２３に至ったときは搬出系６２の上に落下する。この搬出系６２を介して所定の場所まで運ばれる間、ときほぐし土は温風ないし熱風を受けて乾燥（送風乾燥）し、その後、粒度確認のため、ふるいに掛けられてふるい分けされる。

つぎに、泥土を土質材料とし、セメントを固化材とする初期改良土の試験結果について表１を参照して説明する。

表１における各記号はつぎのとおりである。Ｐ１は湿潤自然状態の泥土１ｍ^３に対して外割りで添加する固化材の量（単位ｋｇ／ｍ^３）を表示したものである。Ｐ２は改良する泥土の湿潤質量に対して外割りで添加する固化材質量の比を百分率（単位％）で表示したものである。Ｐ３は改良する泥土の乾燥質量に対して外割りで添加する固化材質量の比を百分率（単位％）で表示したものである。Ｗｃは乾燥した改良土１ｍ^３あたりの固化材添加量を表示したものである。

表１における(01)式〜(03)式はそれぞれＰ１、Ｐ３、Ｗｃに関するもので、これらはつぎのとおりである。
(01)式 Ｐ１＝１０×ρｔｎ×Ｐ２（ｋｇ／ｍ^３）
(02)式 Ｐ３＝Ｐ２×（１＋ｗｎ／１００）
＝（１＋ｗｎ／１００）×Ｐ１／（１０×ρｔｎ）
(03)式 Ｗｃ＝１０００×ρｄ×Ｐ３／（１００＋Ｐ３）（ｋｇ／ｍ^３）
上記式中、ρｔｎは泥土の湿潤密度（ｇ／ｃｍ^３）、ｗｎは泥土の含水比（％）、ρｄは改良土の乾燥密度（ｇ／ｃｍ^３）である。

湿潤自然状態の泥土１ｍ^３の質量は下記のとおりである。
１ｍ×１ｍ×１ｍ×ρｔｎ（ｔ／ｍ^３）×１０００＝１０００ρｔｎ（ｋｇ）
Ｐ１の定義より下記の式を導くことができる。
Ｐ１＝１０００×ρｔｎ×（Ｐ２／１００）＝１０×ρｔｎ×Ｐ２
Ｐ３の定義より下記の式を導くことができる。
Ｐ３＝Ｐ２×（１＋ｗｎ／１００）＝（１＋ｗｎ／１００）×Ｐ２
＝（１＋ｗｎ／１００）×Ｐ１／（１０×ρｔｎ）
したがってＰ３は下記(04)式のようになる。
(04)式 Ｐ３＝１００×Ｗｃ／Ｗｓ

改良土の乾燥密度ρｄは下記のとおりである。
ρｄ＝（Ｗｓ＋Ｗｃ）／Ｖ＝（Ｗｓ＋Ｗｃ）／（１×１×１）＝Ｗｓ＋Ｗｃ
上記Ｗｓについては(04)式から下記式が導き出せる。
Ｗｓ＝１００×Ｗｃ／Ｐ３
さらにＷｃは、ρｄに関する下記の式から下記(05)式のようになる。
ρｄ＝（１００×Ｗｃ／Ｐ３）＋Ｗｃ＝Ｗｃ×（１００＋Ｐ３）／Ｐ３
(05)式 Ｗｃ＝ρｄ×Ｐ３×１０００／（１００＋Ｐ３）（ｋｇ）

図４は、表１の室内配合試験とその結果に基づき、初期改良土（材令７日）の一軸圧縮強さと固化材添加率Ｐ３（％）との関係を示したものである。図４から下記の内容が考察できた。
(1) 固化材添加率の増加にともない一軸圧縮強さは大きくなるが、泥土が有機物を多く含有しているため一般の粘性土に比べて一軸圧縮強さは小さい。
(2) 固化材添加率１５０〜２００％の範囲で一軸圧縮強さにややバラツキがみられるものの相関性は良いと判断される。
(3) 指標となる強度ｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝２４６ｋＮ／ｍ^２、ｑ_ｕ７＝３６９ｋＮ／ｍ^２に対応する固化材添加率Ｐ３はそれぞれＰ３＝１０５％、Ｐ３＝１４５％、Ｐ３＝１７５％である。

図５は初期改良土をストレートエッジでときほぐしたときの試料の粒度分布を示したものである。図５から下記の事項が判明した。
(1) ストレートエッジでときほぐした各試料は、刃金土：最大粒径１９．０ｍｍ、抱土：最大粒径１９．０ｍｍ、鞘土：最大粒径１９．０ｍｍである。
(2) 設定強度がｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２であるときほぐし土については、目標粒径範囲を０〜９．５ｍｍとしたため、ｑ_ｕ７＝２４６ｋＮ／ｍ^２やｑ_ｕ７＝３６９ｋＮ／ｍ^２のときほぐし土よりも粒径４．７５ｍｍ以下の通過質量百分率が大きくなっている。

表２は、初期改良土の一軸圧縮強さと、ときほぐし締め固め土のコーン指数試験結果とを示したもの（コーン指数は補正した値）である。

図６は［ＪＩＳ−Ａ−１２２８］で使用する［直径１０ｃｍ×高さ１２．７３ｃｍ］のモールドと、［直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍ］のモールドについて、これらのコーン指数の相関性を示したものである。図６を参照して、［直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍ］のモールドのコーン指数は、モールド径が小さいためにすべり面が側壁の影響を受け、［直径１０ｃｍ×高さ１２．７３ｃｍ］のモールドのコーン指数よりも大きくなった。

図７は、初期改良土の一軸圧縮強さとときほぐし締め固め土のコーン指数との関係について、締め固めエネルギごとにプロットしたものを示している。図７から下記の内容が考察できた。
(1) 初期改良土の一軸圧縮強さの増加にともない、コーン指数が大きくなる。
(2) 締め固めエネルギＥｃが、Ｅｃ＝０ｋＪ／ｍ^３、Ｅｃ＝３１ｋＪ／ｍ^３、Ｅｃ＝９２ｋＪ／ｍ^３、Ｅｃ＝１８３ｋＪ／ｍ^３と増加するにともない直線の勾配は大きくなるが、当該エネルギがＥｃ＝５５０ｋＪ／ｍ^３に達するとやや小さくなる。目視観察では５５０ｋＪ／ｍ^３のときのときほぐし土の状態はこね返しが認められる。

表３は、ときほぐし締め固め土のコーン指数ｑ_ｃ７＝５００ｋＮ／ｍ^２となる初期改良土の一軸圧縮強さについて、締め固めエネルギごとに求めた結果を示したものである。

図８は締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さとの関係を示したものである。図８についてさらにいうと、表３をもとに締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さとの関係を描いたものである。図８においては、斜線部分がコーン指数ｑ_ｃ７＞５００ｋＮ／ｍ^２の領域に該当する。図８から下記の内容が考察できた。
(1) 初期改良土の強度が大きければ、小さい締め固めエネルギでもｑ_ｃ７＝５００ｋＮ／ｍ^２を満足できる。しかし強度が小さいときは、締め固めエネルギを大きくする必要がともなう。
(2) ｑ_ｃ７＝５００ｋＮ／ｍ^２を満足する最小の初期改良土の強度は、概ねｑ_ｕ７＝１７０ｋＮ／ｍ^２と判断される。

図９は締め固めエネルギと空気間隙率との関係を示しめしたものである。図９から下記の内容が考察できた。
(1) 締め固めエネルギの増加とともに空気間隙率は小さくなる。締め固めエネルギが同じでも初期改良土の一軸圧縮強さの大きさによって空気間隙率が異なる。
(2) 各試料は、締め固めエネルギが大きくなると粒子破砕が起こるため空気間隙率は２〜３％に漸近すると考えられる。
(3) 盛土の安定性に係わる締め固め度について、これを粒子破砕する泥岩盛土材料と同じように考えると、空気間隙率はＶａ＜１５％（非特許文献３８）となる。したがって、初期改良土の一軸圧縮強さが１２５ＫＮ／ｍ^２の場合は締め固めエネルギＥｃがＥｃ＝３０ｋＪ／ｍ^３以上となり、初期改良土の一軸圧縮強さが２４６ＫＮ／ｍ^２の場合は締め固めエネルギＥｃがＥｃ＝７６ｋＪ／ｍ^３以上となり、初期改良土の一軸圧縮強さが３６９ＫＮ／ｍ^２の場合は締め固めエネルギＥｃがＥｃ＝１１０ｋＪ／ｍ^３以上必要となる。その結果を示したのが表４である。

表５はときほぐし締め固め土の透水試験結果を示したものである。

図１０は締め固めエネルギとときほぐし締め固め土の透水係数との関係を示しめしたものである。図１０から以下の内容が考察できた。
(1) 締め固めエネルギが小さいときは初期改良土一軸圧縮強さの大きさにかかわらず透水係数は１〜２×１０^−３ｃｍ／ｓであるが、締め固めエネルギが増加すると急激に透水係数が小さくなり遮水性が増す。
(2) 初期改良土の一軸圧縮強さの大きさによって曲線が異なる。
(3) 締め固めエネルギが大きくなると、透水係数は４×１０^−６ｃｍ／ｓ程度に漸近する傾向が認められる。この現象は、粒子破砕に起因していると考えられる
(4) 図１０の曲線ごとに透水係数ｋ＝１×１０^-3ｃｍ／ｓ、透水係数ｋ＝１×１０^-4ｃｍ／ｓ、透水係数ｋ＝１×１０^-5ｃｍ／ｓを満足させる締め固めエネルギ示すと、表６のとおりである。

表７は三軸圧縮試験結果を示したものである。すなわちこれは、土の圧密非排水について三軸圧縮試験した結果である。ちなみに土の圧密非排水は、圧密後、非排水状態で間隙水圧を測定しながら剪断することをいう。

図１１は初期改良土の一軸圧縮強さと有効内部摩擦角との関係を示したものである。図１１から以下の内容が考察できた。
(1) 有効内部摩擦角φ’はφ’＝３０〜４０°の範囲にあり、ときほぐさないセメント安定処理土に関する文献（非特許文献４０）や非特許文献２と同様に一定の傾向が認められる。(2) 初期改良土の一軸圧縮強さに係わらず、ほぼ必要な有効内部摩擦角φ’が得られていると判断される。

図１２は初期改良土の一軸圧縮強さと有効粘着力の関係を示したものである。図１２から以下の内容が考察できた。
(1) 有効粘着力ｃ’は初期改良土の一軸圧縮強さの増加にともない大きくなる傾向が認められる（非特許文献２、４０）。
(2) 初期改良土の一軸圧縮強さｑ_ｕ７について、ｑ_ｕ７＝１２５ｋＮ／ｍ^２のときのＥｃ＝３１ｋＪ／ｍ^３、Ｅｃ＝９２ｋＪ／ｍ^３、Ｅｃ＝１８３ｋＪ／ｍ^３では、必要な有効粘着力ｃ’が得られていない。
(3) 有効粘着力ｃ’＝２０ｋＮ／ｍ^２と各締め固めエネルギＥｃ（ｋＪ／ｍ^３）が交わる一軸圧縮強さを示すと、表８のとおりである。

図１・図２の破砕機による初期改良土のときほぐし試験の結果を表１４に示す。

さらに、図１３に上記ときほぐし土の粒径加積曲線を示し、図１４に締め固めエネルギと粒度曲線を表すタルボット式の指数ｎ（非特許文献３９）との関係を示す。図１４から以下の内容が考察できた。
(1) 粒径加積曲線を表すところのタルボット式は下記(06)式のとおりであり、これについては指数ｎが０．２５〜０．５の範囲にあるとき最も良く締固まる粒度分布を示すといわれている。タルボット式で指数ｎが小さくなると細粒分は大きくなり、指数ｎが大きくなると細粒分は小さくなる（非特許文献３９）。
(06)式 Ｐ＝（ｄ／Ｄｍａｘ）^ｎ×１００（％）
上記式中、Ｐは材料の通過質量百分率（％）、ｄは材料のある粒径（ｍｍ）、Ｄｍａｘは材料の最大粒径（ｍｍ）、ｎは指数である。
(2) 破砕機におけるブレード４１の回転数の増加にともない、タルボット式の指数ｎが小さくなっている。また、初期改良土の強度が大きくなると、タルボット式の指数ｎが小さくなる傾向を示す。
(3) 破砕機は、回転数とブレード段数および本数とを変化させることによって、任意の粒度分布のときほぐし土の製造が可能と判断される。また、改良土中に硬い石や礫が入っていても、ブレード４１がフレキシブルに動作するので、運転には支障をきたすことがないと考える。
(4) 破砕機で改良土をときほぐす場合の留意点としては、エッジ型ブレードを用いてこね返さないこと、回転数を適切な範囲に選定すること、最大粒径を小さくしたいときブレードの段数を増すのがよいことなどがあげられる。

これまでに説述した事項のうちで、初期改良土の一軸圧縮強さとときほぐし締め固め土のコーン指数との関係（図７）、締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さとの関係（図８）、締め固めエネルギと空気間隙曲線との関係（図９）、締め固めエネルギとときほぐし締め固め土の透水係数との関係（図１０）、初期改良土の一軸圧縮強さと有効内部摩擦角との関係（図１１）、初期改良土の一軸圧縮強さと有効粘着力との関係（図１２）から得られた結果を、図１５に示すところの締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さとの関係に整理した。ちなみに図１５での斜線部分はコーン指数ｑ_ｕ７＝５００ｋＮ／ｍ^２を満足する領域である。図１５において、各盛土材料の設計数値（透水係数［ｋ］、強度定数［ｃ’、φ’］）を満足する境界線は一点鎖線で示し、盛土の締め固め管理基準値となる空気間隙率Ｖａを満足する境界線は破線で示した。図１５から以下の内容が考察できた。
(1) 各盛土材料で必要とされる設計数値を満足させる初期改良土の一軸圧縮強さについては、図１５において、ときほぐし締め固め土のコーン指数ｑ_ｕ７＝５００ｋＮ／ｍ^２以上が得られる範囲と透水係数ｋと空気間隙率Ｖａとの三要件を満足させる範囲から求めることとなる。
(2) 剪断強度定数については、ときほぐし締め固め土のコーン指数がｑ_ｕ７＝５００ｋＮ／ｍ^２以上を満足させる範囲であれば、有効粘着力ｃ’や有効内部摩擦角φ’を共に満足させることができる。すなわちコーン指数について、これを満足しさえすれば剪断強度定数は満足できる。
(3) コーン指数ｑ_ｕ７＝５００ｋＮ／ｍ^２、透水係数ｋ、剪断強度定数ｃ’、φ’、空気間隙率Ｖａを満足させる初期改良土の一軸圧縮強さｑ_ｕ７とそのときの締め固めエネルギＥｃについて、これらを求めた結果は以下のとおりである。
刃金土の場合→ ｑ_ｕ７＝１７０ｋＮ／ｍ^２ Ｅｃ＝１８３ｋＪ／ｍ^３
抱土の場合→ ｑ_ｕ７＝２１０ｋＮ／ｍ^２ Ｅｃ＝１０５ｋＪ／ｍ^３
鞘土の場合→ ｑ_ｕ７＝２５０ｋＮ／ｍ^２ Ｅｃ＝ ８０ｋＪ／ｍ^３
(4) 図４の固化材（セメント）添加率と初期改良土の一軸圧縮強さの関係から、各盛土材料に必要な固化材添加率Ｐ３（％）は以下のようになる。
刃金土の場合→ Ｐ３＝１２０％
抱土の場合→ Ｐ３＝１３５％
鞘土の場合→ Ｐ３＝１４８％
(5) Ｐ１（単位ｋｇ／ｍ^３）とＰ２（単位百分率％）とＷｃ（単位ｋｇ／ｍ^３）とを求めた結果を表１０に示す。これらＰ１、Ｐ２、Ｗｃは既述のとおりで、Ｐ１は湿潤自然状態の泥土１ｍ^３に対して外割りで添加する固化材（セメント）の質量、Ｐ２は改良する泥土の湿潤質量に対して外割り添加する固化材（セメント）質量の比、Ｗｃは乾燥した改良土の１ｍ^３当たりの固化材（セメント）添加量である。なお、Ｗｃ（ｋｇ／ｍ^３）を求めるために用いた初期改良土の乾燥密度は、刃金土０．５０ｔ／ｍ^３、抱土０．５１ｔ／ｍ^３、鞘土０．５２ｔ／ｍ^３である。

上述の内容は、池底に堆積した泥土を原位置で固化材（セメント）により改良し、その改良土をときほぐし、ため池の堤体盛土材料として使用するための適用性について既往の文献調査や室内配合試験で確認したものである。これに基づいて表１１に示す結果が得られた。以上の結果から下記の内容が考察できた。
(1) 表層部分から採取した供試用泥土のため、これへの固化材（セメント）添加量がきわめて多くなっている。ため池に堆積する泥土は、位置的にも（非特許文献３１）深度的にも含水比や粒度組成が異なるため、平均的な含水比、粒度組成を調査して室内配合試験を行うことが重要である。
(2) 固化材（たとえばセメント）添加量を低減させるためには、紛体添加または「水：セメント」の比［Ｗ／Ｃ］を小さくすることや、ｑ_ｕ２８／ｑ_ｕ７≒１．５の関係を利用して養生期間を長くとること（たとえば前年)度にセメント系固化材で改良し、次年)度にときほぐして盛土するなど２期に分けた施工をすること）が望ましい。

表１１において、泥土は有機質粘土で自然含水比が約３００％と高いものである。これは粉体混合が困難なため、セメント添加はＷ／Ｃ＝１のスラリーで添加している。さらにセメントとしては、材料コストが最も安価で、六価クロムの溶出量が少なく、長期強度増加が期待できる高炉Ｂを用いている。

本発明方法についてはこれまでの説明から明らかである。すなわち本発明方法は、固化材と土質材料とを原材料にして改良土をつくるときに、しかもコーン指数・空気間隙率・透水係数のうちから選択された一つ以上と一軸圧縮強さとを満足させる改良土をつくるときに、その条件を満たすための事項を供試体で求めておき、それを参照して選定した固化材添加率に基づいて所定量の固化材を土質材料に添加するものである。したがって本発明方法は、固化材を土質材料に添加して上記所定の２条件もしくはそれ以上の条件を満たす改良土をつくるというのであれば、各種の用途に適用することができる。

ちなみに本発明方法で溜池内の堆積泥土を改良し、その改良土を用いて溜池堤体の補修ないし補強を行うときは、池内の落水（落水ステップ）→原位置混合（混合ステップ）→原位置改良土の養生（養生ステップ）→掘削と運搬（掘削−運搬ステップ）→改良土のときほぐし（ときほぐしステップ）→盛土場所への運搬（運搬ステップ）→撒き出しと敷き均し（撒き出し−敷き均しステップ）→締め固め（締め固めステップ）など、これらのステップを実施することとなる。

上記における各ステップはつぎのようなものである。落水ステップでは周知の手段で池水を抜き取る。混合ステップでは池内の堆積泥土にたとえばセメント系の固化材を加え、それをトレンチャー式攪拌機械などで均一に混合する。このときの泥土に対する固化材添加率は、改良土が何に用いられるか、また、その一軸圧縮強さや締め固めエネルギがどのような値であるかで異なる。それが鞘土用改良土の場合は図１５の鞘土領域を、抱土用改良土の場合は図１５の抱土領域を、さらに刃金土用改良土の場合は図１５の刃金土領域を参照すればよく、かつ、その際の一軸圧縮強さに対応する固化材添加率を図４から読みとって所定量の固化材を堆積泥土に添加すればよい。養生ステップのときは固化材添加後の状態を保持して所定日時が経過するのを待つ。一例をあげれば養生期間は７日である。掘削−運搬ステップはバックホウやゴムクローラキャリアなどを用いて実施する。ときほぐしステップのときは、図１・図２を参照して述べた破砕機を用いて実施する。運搬ステップはダンプトラックなどを用いて実施し、撒き出し−敷き均しステップは湿地ブルドーザなどを用いて実施し、さらに締め固めステップは湿地ブルドーザ・通常ブルドーザ・タイヤローラなどを用いて実施する。

上記において用いられる固化材の態様については、下記式に示す土質材料のコンシステンシー指数Ｉｃに応じて選定すればよい。ちなみに土質材料のＩｃが−０．４６以下のときは粉体状の固化材を用いるのがよく、逆に土質材料のＩｃが−０．４６以上のときは、［水（ｗ）／固化材（ｃ）＝１］のスラリ状固化材を用いるのがよい。粉体状固化材とスラリ状固化材との相対関係では、同じ添加率ならば粉体状固化材をした方が大きな強度が得られる。
Ｉｃ＝（Ｗ_Ｌ−Ｗ）／（Ｗ_Ｌ−Ｗ_Ｐ）＝（Ｗ_Ｌ−Ｗ）／Ｉ_Ｐ
Ｗ_Ｌ：液性限界
Ｗ_Ｐ：塑性限界
Ｗ ：自然含水比または与えられた含水比
Ｉ_Ｐ：塑性指数

既述の固化材配合で得られる改良土について、その強度が目標値を下回るようなとき、または、強度設定値の変更にともない改良土の強度を向上させるときは、当該改良土に強度向上用の助剤を添加してこれをときほぐせばよい。このようなときほぐしには一例として図１・図２に示された手段を用いる。

上記助剤としては、礫質土・ペーパスラッジ焼却灰・天然高分子ポリマ・合成高分子ポリマ・石炭灰・多孔質材料・コンクリート破砕微粒・石膏系固化材・セメント系固化材・石灰系固化材・貝殻・天然鉱物・鉄粉・活性炭などがある。したがって助剤についてはこれらのうちの単独、または、任意の二つ以上が組み合わされたものを用いればよい。改良土に対する助剤の添加量は、湿潤土砂重量に対して０．００１〜２０％の範囲内で選定する。

上述した実施形態であげた土質材料の一つは池底の堆積泥土であるが、かかる池底堆積泥土が土質材料の一例にすぎないことは既述の内容から明らかである。泥土系の土質材料でさらに他の一つをあげると、掘削工事から生じる泥状の掘削物・泥水・泥土なども本発明方法の適用範囲にある。したがって、これらも既述の内容に準じて固化材および／または助剤を添加することにより有望な改良土に仕上がる。

本発明方法は、固化材や助剤に依存した改良土について、締め固めエネルギを考慮に入れたところの一軸圧縮強さ・コーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角などを所要どおりに満足させるものが合理的に得られるから建設その他の分野における有用性が高い。

本発明方法の一実施形態で用いられる破砕手段の一例を略示した縦断面図である。 図１の破砕手段について略示した横断面図である。 本発明方法において改良土の切断状況を模式的に示した断面図である。 本発明方法における固化材添加率と初期改良土の一軸圧縮強さとの関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において初期改良土をストレートエッジでときほぐしたときの粒度分布を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において仕様の異なる二つのモールドのコーン指数相関性を描いた結果を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において初期改良土の一軸圧縮強さとときほぐし締め固め土のコーン指数との関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さとの関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において締め固めエネルギと空気間隙率の関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において締め固めエネルギとときほぐし締め固め土の透水係数との関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において初期改良土の一軸圧縮強さと有効内部摩擦角との関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において初期改良土の一軸圧縮強さと有効粘着力の関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態においてときほぐし土の粒径加積曲線を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において締め固めエネルギと粒度曲線を表すタルボット式指数との関係を示した図表である。 本発明方法の一実施形態において締め固めエネルギと初期改良土の一軸圧縮強さの関係を示した図表である。

符号の説明

４１ 破砕用ブレード
７１ 改良土
７２ 土粒子
７３ 固化材粒子

Claims (3)

1. 土質材料と固化材とを主原料とする供試体について、土質材料と固化材との配合比が異なる複数の供試体を作製するとともに作製した供試体の一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係を求めること、および、各供試体のときほぐしたものをそれぞれ締め固め、該締め固め供試体におけるコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上を求めるとともに該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係も求めること、および、設定した締め固めエネルギで締め固めることによりコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上が目標どおりに仕上がるところの改良土をつくるとき、その選択した項目の目標値に等しい上記締め固め供試体のコーン指数・空気間隙率・透水係数・有効粘着力・有効内部摩擦角のうちの一つ以上を参照して、設定締め固めエネルギに対応した一軸圧縮強さを当該締め固め供試体の一軸圧縮強さと締め固めエネルギとの相関関係から選定し、かつ、この選定した一軸圧縮強さに対応する固化材添加率を上記供試体の一軸圧縮強さと固化材添加率との相関関係から選定すること、および、選定した固化材添加率に基づいて所定量の固化材を土質材料に添加することを特徴とする改良土における固化材の配合方法。
2. 土質材料のコンシステンシー指数が−０．４６以下のとき粉体状固化材を土質材料に添加し、土質材料のコンシステンシー指数が−０．４６以上のとき［水／固化材＝１］のスラリ状固化材を土質材料に添加する請求項１記載の改良土における固化材の配合方法。
3. 請求項１または２記載の方法で得られた改良土に強度向上用の助剤を添加することを特徴とする改良土における固化材と助剤の配合方法。

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