JP2007131805A

JP2007131805A - 改良地盤材料

Info

Publication number: JP2007131805A
Application number: JP2005328330A
Authority: JP
Inventors: Shin Uchiyama; 伸内山
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】粗粒材料とセメント系固化材とをベースとした改良地盤体を構築する一方、その改良地盤体の解体時において、もとの粒度の材料程度の再生できるようにする。
【解決手段】粗粒材料１０と、水硬性固化材１１と、水とを混合してなり、改良対象範囲に充填された粗粒材料１０の噛み合い部を水硬性固化材１１で、点接触部１ないしごく小範囲の接触部２で結合、接着させて改良地盤体を構築する。そして、改良地盤体を解体する際に、粗粒材料１０の結合部である接触部１，２での接着が切断され、もとの粗粒材料１０とほぼ近い寸法からなる再生粗粒材料が得られるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は改良地盤材料に係り、所定範囲の粒度の粗粒材料に対して所定の割合でセメント系固化材を添加して固化させ所定の材料強度の改良地盤体を構築できるようにするとともに、その改良地盤体の解体時において、もとの粒度の材料程度まで比較的容易に破砕でき、もとの粗粒材料に近い再生粗粒材料を生産することで、資源循環型材料として適用される改良地盤材料に関する。

従来、建設工事では、地下部分の構造物を構築する際に、対象地盤の変形・変位を防止するために、材料強度が高められた改良地盤材料が様々な用途、部位で使用されている。たとえば、軟弱地盤で各種大型建設用重機を走行させて作業すると、地表面が泥濘化して、各種重機の走行に支障が生じるおそれがある。そこで、建設用重機が作業する範囲の路盤を所定層厚分だけ補強したり、構造物のフーチング基礎や格子状の地中梁などを構築したり、直接基礎の床付け整地、建物基礎周辺部分の埋め戻し、場所打ち杭の空打部の埋め戻しなどに所定強度を有する改良地盤材料が使用されている。

これらの用途の改良地盤材料としては、良質な現場発生土であれば、それをそのまま使用できるが、一般に購入砂、砕石や解体コンクリートのコンクリート廃材を破砕装置によって破砕して再生破砕物(再生砕石)が単独で使用されることもあるが、供用後の地盤の変形や沈下を最小限にするため、セメント系固化材などを混合して改質した、いわゆる改良地盤材料が用いられることが多い。

一般的な改良地盤材料は、製造過程および打設時には湿潤した土砂の状態または水分量の多いスラリー状態をしており、そして、埋戻しあるいは充填作業の後、一定の養生期間を経た所定の強度に達し、各種用途に応じた地盤や仮設の構造物として供用される。

この種の既往の粗粒材を用いた地盤材料の先行技術例として、盛土材料として小割りしない採土したままの粗粒材料を撒き出し、所定配合で混練りされたソイルモルタルを粗粒材料間の空隙に充填し、堅固な盛土を構築する方法が提案されている（特許文献１）。

特開平５−３１１６６２７号公報

ところで、特許文献１等で開示されたような改良地盤材料は、配合に応じて固化後の一軸圧縮強さｑ_uは、通常４００〜２０００kN/m²程度に達し、上述したような一般的な用途の改良地盤としては必要以上に堅固な強度に達する場合も多い。さらにこれらソイルモルタル固化体は、構成材料として粒径２mm以下の細粒分(ローム、シルト、粘土)を多く含んでいるため、骨材間の結合力が十分発揮される結果、完成した盛土等は、粗粒材料が非常に密実で一体化した塊状体となる。

これらの改良地盤材料は「堅い地盤」としては有用であるが、改良された地盤が恒久的な用途以外に改変される場合に問題が生じる。たとえば、建物の増築に伴って埋め戻した地盤を再掘削するような基礎増築工事などが行われる場合、すでに構築されたこの堅固な既存改良地盤が、後の工事の支障となるおそれがある。そして再掘削され、掘り出された堅固なセメント系改良地盤塊は、細粒分が含まれる場合や、セメント系固化材の量が多い場合などには、モルタル塊が多量に存在するので、大部分が建設産業廃棄物として取り扱わなければならない。

また、砕石が主体の改良塊の場合でも現行の「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」（環境省）等の法令によれば、地盤材料として運搬および有効利用するために大型の破砕機などによって廃棄物を粒径４０mm以下の材料に破砕しなければならない点が規定されている。したがって、このような条件を満足するための破砕作業等が発生し、付加的な工事コストと工期が必要となる。

このように、今まで建設工事の地盤改良は恒久地盤としてＯｎｅ−Ｗａｙな材料と考えられていたが、今後は再活用を考慮した「循環型材料」としての材料特性を有することが求められる。

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術を踏まえ、以上の問題点を解消すべく、粗粒材料あるいは再生砕石を利用して構築した改良地盤体を解体した場合等において、そのときの使用地盤材料を、ほぼもとの粗粒材料近くまで再生できる改良地盤材料を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は粗粒材料と、水硬性固化材と、水とを混合してなり、改良対象範囲に充填された前記粗粒材料の噛み合い部を前記水硬性固化材で、ほぼ点ないしごく小範囲の接触部位の結合部で接着させて構築した前記改良地盤体を構成する改良地盤材料であって、前記改良地盤体が解体される際に、前記粗粒材料の結合部での接着が切断され、前記粗粒材料とほぼ近い寸法からなる再生粗粒材料が得られるようにしたことを特徴とする。

前記水硬性固化材は、セメントまたはセメント系固化材を用いることが好ましい。

このとき、前記粗粒材料は、粒径２mm以上とすることが好ましい。

また、前記（Ｗ）と粗粒材料（Ｇ）との乾燥質量比Ｗ／Ｇが３〜７％であり、前記固化材（Ｃ）と粗粒材料（Ｇ）との乾燥質量比Ｃ／Ｇが１〜５％となるようにすることが好ましい。

本発明によれば、粗粒材料あるいは再生砕石を利用した改良地盤材料を用いて改良地盤体を構築し、その改良地盤体を解体した場合等において、そのときの使用地盤材料を、もとの粒度の材料程度まで比較的容易に破砕して、もとの粗粒材料にほぼ近い再生粗粒材料を生産することができるため、資源循環型材料を提供できるという効果を奏する。

以下、本発明の改良地盤材料の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

（改良地盤材料の特徴）
本発明の改良地盤材料は、細粒分を除いた粗粒材料に所定配合からなる水およびセメント系固化材等の結合材を混合して製造した、粗粒材料間に比較的弱い結合力を付与した混合材料である。この混合材料は、たとえば図１（ａ）に示したように、粒状の粗粒材料１０間に分布する点接触１ないし小範囲２での各接触部分の一体化が図られ、埋め戻し締固め作業によって粗粒材料間のかみ合いと固化材１１によるかみ合い部の接着作用によって地盤体としての一体化が図られている。このため、所定の地盤強度を発揮できる程度に改良された改良地盤体が提供できる。このとき粗粒材料１０は砕石表面の固化材１１により粗粒材料間の点接触部１あるいは小範囲２での接触部分のみが一体化され、また粒径２mm以下の細粒分を含んでいないため、後に粗粒材料間を分離させるのが困難となるモルタル状体(セメントと細粒分の混合体)が形成されていない。

本発明の改良地盤材料は、このような構成からなるため、改良地盤材料を再掘削するような場合、粗粒材料間の結合が比較的弱く、掘削重機等により再掘削する際、塊状体を押しつぶす程度の軽い押圧を付与することで、図１（ｂ）に示したように、固化材１１部分が切断され、容易に小径の塊状ないしはもとの粗粒材料１０（図１（ａ））の粒径にほぼ等しい再生粗粒材料１０Ｒとして分離された状態で回収される。

［使用材料］
（粗粒材料）
粗粒材料としては、バージン砕石の他、再生砕石（解体コンクリートを破砕して製造した砕石）、現場発生土や焼却灰等にセメント系固化材などの固化材を混合し造粒した人工造粒物、高炉スラグ砕石、鉱滓スラグ砕石等を使用することができる。これらのうち、砕石の規格としては砕石、高炉スラグに関してはＪＩＳＡ５００５，Ａ５０１１に準拠し、再生砕石に関しては、ＪＩＳ規格の再生骨材Ｍないし再生骨材Ｌを想定し、また再生クラッシャーラン（再生路盤材）（ＲＣ−４０）程度の材料を用いる。その際、粒径分布として２〜４０mmの範囲とし、粒径２mm以下の粉粒状体を取り除くことで、セメント系固化材と一体化して得られるモルタル分の形成を押さえ、点接触した状態の砕石間の接着強度を低くにおさえるようにしている。

（固化材）
固化材としては基本的に水硬性固化材としてのポルトランドセメント、高炉セメントあるいは、改良地盤材として製品化された各種セメント系固化材を使用することができる。
セメント系固化材は、添加材の効果による土中の余剰水の固定、有機物の影響を受けない水和物の生成等が期待できるので、対象地盤に応じた製品を適用することが好ましい。

（配合・製造）
粗粒材料（Ｇ：粒径２〜４０mm）に、水（Ｗ）、セメント系固化材（Ｃ）を添加する。このとき、水（Ｗ）は乾燥質量比（Ｗ／Ｇ）＝３〜７％で、セメント系固化材（Ｃ）は粗粒材料（Ｇ）に対して乾燥質量比（Ｃ／Ｇ）＝１〜５％とすることが好ましい。Ｗ／Ｇが３％を下回ると、セメント系固化材の有効な水和反応が行えず、加水量が７％より多いと、セメント系固化材の粘性が小さくなり、粗粒材料の空隙に均等に滞留できず、改良地盤材の強度にバラツキが出るおそれがある。また、Ｃ／Ｇの範囲は、所定の養生期間後の試験体の一軸圧縮強さｑ_uが２００〜１０００kN/m²程度となるように想定しており、この範囲において、改良地盤の目的に応じて原地盤程度から硬質地盤までの強度発現が期待できる。この改良地盤材料は湿潤セメント膜の点接点で結合されているものの、改良地盤としての強度と剛性は、粘性土や砂質土などの一般の原地盤に比べ、十分な補強性能を発揮することができる。

水とセメント系固化材の添加手順としては、加水して湿潤状態とした粗粒材料にセメント系固化材を粉体で添加しても、セメントに加水、混練りして製造したスラリーを粗粒材料に添加混合しても良い。これらの材料混合は地盤改良範囲の設置形状に応じて、粗粒材料を充填した空隙に、固化材スラリーを充填したり、充填された粗粒材料にセメント系固化材を粉体添加してもよい。

（改良地盤体の撤去）
上述した改良地盤材料による改良地盤体は、所期の目的を達した後、通常の掘削機械で掘削でき、かつ粗粒材料間の結合状態を容易に破砕、切断でき、これにより解体作業現場で直接、４０mm以下の新たな再生砕石、ＲＣ−４０材等を再生産することができる。

［改良地盤体例］
この改良地盤材料を用いて構築する仮設や本設の改良地盤体の例としては、軟弱地盤のに設けた路床（たとえばＣＢＲ値が２％程度以下）補強や、クレーン車、杭打ち機等の重機の走行する仮設道路、作業領域でのトラフィカビリティの向上のために所定の層厚の路盤構築、盛土工の法尻位置での円弧すべり防止のコラム状構造体の構築、建築基礎の床付け整地面の形成、山留め空間の床付け部のヒービング防止層構築、山留め空間の埋戻し材の切梁に相当する補強層の構築等、仮設及び本設構造において十分な地盤補強効果を奏し、その後、仮設解体時や増設工事等による改良地盤体の撤去時に、通常の掘削機械で容易にこの改良地盤体を破砕でき、その際、破砕片は所定径（＜４０mm）の砕石を再生産することができる。

本発明の改良地盤材料による改良地盤体の結合状態および解体時の粗粒材料の切断状態を模式的に示した拡大説明図。

符号の説明

１点接触部
２面接触部
１０粗粒材料
１０Ｒ切断により再生された粗粒材料
１１固化材

Claims

粗粒材料と、水硬性固化材と、水とを混合してなり、改良対象範囲に充填された前記粗粒材料の噛み合い部を前記水硬性固化材で、ほぼ点ないしごく小範囲の接触部位の結合部で接着させて構築した前記改良地盤体を構成する改良地盤材料であって、前記改良地盤体が解体される際に、前記粗粒材料の結合部での接着が切断され、前記粗粒材料とほぼ近い寸法からなる再生粗粒材料が得られるようにしたことを特徴とする改良地盤材料。
前記水硬性固化材は、セメントまたはセメント系固化材である請求項１記載の改良地盤材料。
前記粗粒材料は、粒径２mm以上である請求項１記載の改良地盤材料。
前記（Ｗ）と粗粒材料（Ｇ）との乾燥質量比Ｗ／Ｇが３〜７％である請求項１に記載の改良地盤材料。
前記固化材（Ｃ）と粗粒材料（Ｇ）との乾燥質量比Ｃ／Ｇが１〜５％である請求項１に記載の改良地盤材料。