JP2008133374A

JP2008133374A - 土質改良材、土質改良方法及び改良土

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Publication number: JP2008133374A
Application number: JP2006320954A
Authority: JP
Inventors: Takeharu Kurotani; 武晴黒谷; Shinya Nagata; 信也永田
Original assignee: OTOSHIGUMI KK
Current assignee: OTOSHIGUMI KK
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP4325876B2

Abstract

【課題】軟弱なシルト系粘性土の改質を行うことができ、リサイクル品の使用が可能でエネルギー効率の高い土質改良材、土質改良方法及び改良土を提供する。また、備北層群を形成する備北層群粘性土の土質改良に好適な土質改良材及び土質改良方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る土質改良材は、生石灰と鉄鋼スラグからなり、シルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグが合計質量で２５〜７０ｋｇであるものである。シルト系粘性土は、軟弱な海成層から成る備北層群粘性土を使用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、軟弱なシルト系粘性土についての土質改良材、土質改良方法及び改良土に係り、特に備北層群を形成するシルト系粘性土に好適に使用することができる土質改良材、土質改良方法及び改良土に関する。

軟弱な土壌の土質改良材又は土質改良方法として、セメント系のもの、あるいは石灰系のものをはじめ種々の材料を利用した土質改良材又は土質改良方法が提案されている。

例えば、特許文献１に、大量の軟弱土を、比較的少ない添加量の改良材にて減容化させ中性領域で改良し、また、土工材料としても使用可能な土壌に改良する、経済的な軟弱土の改良方法として、石こう１００重量部に対して酸化マグネシウムを２０〜１００重量部混合してなる改良材を軟弱土１ｍ^３に対して５０〜２００ｋｇ添加する軟弱土の改良方法が提案されている。

特許文献２に、水を含んだ粘土、シルトなどの低品質な土に、主材の生石灰と助材の石炭灰を添加、混合してなる砂状の改良土が提案されている。そして、従来の石炭灰（フライアッシュ）を利用した土質改良法においては、第３、４種建設発生土、泥土、浚渫土など細粒分を多く含む低品質な土を改良して、１週間位で一軸圧縮強度ｑｕ＝２５０ＫＮ／ｍ^２以上の改良土に改良する場合、生石灰を３．０〜５．０％程度添加する必要があったけれども、この発明によると、低品質な土（特に含水率１５〜６０％）に、生石灰を主材とし、助材として石炭灰を好ましくは１０〜３０％（特に好ましくは１５〜２０％）程度（低品質土重量比）添加すると、生石灰の添加量は１．０〜３．０％（特に好ましくは１．５〜２．０％）程度にまで減らすことができることが開示されている。

また、特許文献３に、トンネル工事、上水道や下水道工事等の工事現場で発生した泥土、湖沼や河川における浚渫泥土等の処理泥土の一軸強度を高めることができる土質改良材が提案されている。すわちち、半水石膏、及び高炉スラグを含有した土質改良材であって、前記半水石膏と前記高炉スラグの重量混合比が５０：５０〜７０：３０であり、前記高炉スラグに対して消石灰が、０．１〜２．０重量％添加されてなる土質改良材が提案されている。

特開2004-278133号公報特開2001-55756号公報特開2004-315662号公報

特許文献１又は３に係る土質改良材は、生石灰を土質改良材として利用すると、土壌がアルカリ性になり盛土材、埋戻し材、園芸用度には適さないということから提案されたものであるが、元々酸性土壌の我国においては生石灰を土質改良材として利用することは必ずしも不利益とは言えず、実際に生石灰は広く土質改良材として利用されている。しかしながら、生石灰はその製造のために多くのエネルギーを消費するものであり、また土壌のアルカリ度の過剰な上昇を防止するためにも、土質改良に使用する生石灰量は少なくするのが望ましい。

一方、特許文献２の提案に係る土質改良材のような石炭灰を利用する土質改良材又は土質改良方法は、廃棄物である石炭灰のリサイクル利用をするもので好ましい。しかしながら、さらに少ない量の土質改良材により効率よく土質を改良することができる土質改良材又は土質改良方法が求められている。

また、シルト系粘性土であるが海成層からなる備北層群のような軟弱なシルト系粘性土の土質改良について提案されたものはない。備北層群が広範囲にわたる広島県北部において、その土質改良を好適に行うことができる土質改良材又は土質改良方法が求められている。

本発明は、このような要請及び問題点に鑑み、軟弱なシルト系粘性土の改質を行うことができ、リサイクル品の使用が可能でエネルギー効率の高い土質改良材、土質改良方法及び改良土を提供することを目的とする。また、備北層群を形成する備北層群粘性土の土質改良に好適に使用される土質改良材及び土質改良方法を提供することを目的とする。

本発明に係る土質改良材は、生石灰と鉄鋼スラグからなり、シルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグが合計質量で２５〜７０ｋｇとされるものである。

また、本発明に係る改良土は、シルト系粘性土と、該シルト系粘性土１ｍ^３当たり生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグが合計質量で２５〜７０ｋｇ添加されてなるものである。そして、この発明は、シルト系粘性土として備北層群粘性土を対象にすることができる。

また、本発明に係る土質改良方法は、シルト系粘性土１ｍ^３当たり１０ｋｇ以上の生石灰を添加し、かつ、生石灰と鉄鋼スラグを合計質量で２５〜７０ｋｇ添加することにより実施される。

本発明に係る土質改良材又は土質改良方法は、生石灰とリサイクル品である鉄鋼スラグを利用するものであり、より少ない生石灰量及び生石灰と鉄鋼スラグの合計量で軟弱なシルト系粘性土の改質を行うことができる。また、この土質改良材を用いてＣＢＲ値が数％以下の備北層群粘性土をＣＢＲ値が１０％以上の改良土に改質することができる。

以下、本発明に係る土質改良材の実施の形態について説明する。本発明に係る土質改良材は、生石灰と鉄鋼スラグからなり、シルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグとの合計質量で２５〜７０ｋｇである土質改良材である。

本発明において、生石灰、鉄鋼スラグは特に限定されない、市販されているものを使用することができる。なお、鉄鋼スラグは、盛土への使用、経済性等を考慮すると高炉徐冷スラグが好ましい。

シルト系粘性土とは、例えば、シルト成分が質量比で９０％以上、ＣＢＲ値が３％未満の粘性土であり、本発明はこのような軟弱なシルト系粘性土に適用することができる。

本発明に係る土質改良材は、このようなシルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される質量が、生石灰について質量１０ｋｇ以上で、かつ、生石灰と鉄鋼スラグについて合計質量２５〜７０ｋｇとなるものである。すなわち、本土質改良材は、生石灰がシルト系粘性土１ｍ^３当たり質量１０ｋｇ以上加えられてなる。これにより、図１及び２に示すように、鉄鋼スラグの添加の効果が発揮され、より少ない生石灰量で土質を改質することができる。

図１は、横軸にシルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される鉄鋼スラグの質量を示し、縦軸にＣＢＲ値を示す。図中の数字は、シルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される生石灰の質量を示す。図２は、横軸にシルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰及び鉄鋼スラグの合計質量を示し、縦軸にＣＢＲ値を示す。図中の記号及び数字、例えば図中の（○ １０）は、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰の質量を１０ｋｇに固定し、鉄鋼スラグのシルト系粘性土１ｍ^３当たりの質量を生石灰の質量比で０．２５〜３倍に変化させた場合を示す。すなわち、生石灰量を一定に固定し、生石灰と鉄鋼スラグの組成割合を変化させて添加した場合を示す。なお、生石灰のみ（鉄鋼スラグなし）の場合を図２に併記した（図中の▽生石灰）

図１によると、各ＣＢＲ曲線は概して右肩上がりの直線状をしている。そして、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰の量が、３０ｋｇ以下の場合はわずかに上に凸状、４５ｋｇ以上の場合はわずかに下に凸状、３５又は４０ｋｇの場合はほぼ直線状になっている。また、ＣＢＲ曲線の勾配をみると、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰の量が５ｋｇの場合の勾配は１／１０以下、１０ｋｇの場合の勾配は１０／３５以下、４０ｋｇの場合の勾配は９／１０、４５ｋｇの場合の勾配は１０／１０以上であり、生石灰が１０ｋｇ曲線を境にして、勾配が急速に大きくなっている。すなわち、生石灰に加えて鉄鋼スラグを添加することによってＣＢＲ値を向上させることができ、その向上度合いは、生石灰の量を多くするほど高くすることができることが分かる。

一方、一般に改良土のＣＢＲ値は８％以上必要とされるが、安全率を考慮して、例えばＣＢＲ値を１０％とする場合には、図２によると、生石灰の質量が１０ｋｇ以上である場合には、生石灰と鉄鋼スラグの合計質量を２５〜３５ｋｇとすればよいが、生石灰の量が５ｋｇの場合には、生石灰と鉄鋼スラグの合計質量を７０ｋｇ以上にしなければならないことが分かる。

ずなわち、生石灰の質量は、シルト系粘性土１ｍ^３当たり１０ｋｇ以上とするのがよい。そして、生石灰の質量を１０ｋｇを越えてさらに増加すれば、生石灰の質量を増加させるほど鉄鋼スラグを追加することによりＣＢＲ値を一層高めることができる。また、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰量を４０ｋｇ以上にすると、鉄鋼スラグの添加により生石灰と同等以上にＣＢＲ値を向上させることができる。したがって、本発明によれば、できるだけ少ない生石灰量で、また、より少ない生石灰と鉄鋼スラグ量で所定以上のＣＢＲ値（８〜１０％、あるいは必要に応じて１２％）を有する改良土を製造することができるようになる。

また、本発明に係る土質改良材は、生石灰と鉄鋼スラグの合計質量がシルト系粘性土１ｍ^３当たり２５〜７０ｋｇとなるものである。一般に改良土の目標ＣＢＲ値は２０％とされるが、図２によると、シルト系粘性土１ｍ^３当たり生石灰と鉄鋼スラグの合計質量を４０〜６０ｋｇにするとＣＢＲ値を２０％にできることが分かる。さらに、シルト系粘性土１ｍ^３当たり生石灰と鉄鋼スラグの合計質量を５０〜７０ｋｇにすればＣＢＲ値を３０％にできることが分かる。なお、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰の量が４０〜５０ｋｇを越えると、土質改良材を添加したときの発熱量が高く、また、改質土が変色するので、生石灰の量は４０〜５０ｋｇ以下にするのが好ましい。

なお、上記図１及び２は、表１に示す締め固めた土のＣＢＲ試験の結果と、図３及び図４のグラフから求めた。ＣＢＲ試験は、ＪＩＳＡ１２１０、ＪＩＳＡ１２１１に基づいて行った。ＣＢＲ試験に使用したシルト系粘性土は備北層群粘性土であった。その備北層群粘性土の特性値を表２に示す。生石灰は足立石灰工業株式会社製アートライムＡＬ−１００、鉄鋼スラグは東方金属株式会社製高炉徐冷スラグＨＭＳ−２５を使用した。含水比試験はＪＩＳＡ１２０３に基づいて、土粒子の密度試験はＪＩＳＡ１２０２に基づいて行った。なお、表２によると、このシルト系粘性土の湿潤密度は、１．８８６ｇ／ｃｍ^３であるから、シルト系粘性土１ｍ^３当たり生石灰と鉄鋼スラグの合計質量が５０ｋｇであると、その質量％は２．６５％となり、３％以下である。また、一般にＣＢＲ値が３％未満の粘性土は軟弱粘性土といわれているが、本シルト系粘性土の平均ＣＢＲ値は、０．８％であり、０．６〜０．９％の範囲にあった。

図３は、表１のＣＢＲ試験結果より求めたグラフで、鉄鋼スラグのシルト系粘性土１ｍ^３当たりに添加する質量をパラメータとし、シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰の質量とＣＢＲ値の関係を示すグラフである。横軸が生石灰の質量、縦軸がＣＢＲ値を示し、図中の数字が鉄鋼スラグの質量である。

図４は、表１のＣＢＲ試験結果及び図３を基に求めたグラフで、シルト系粘性土１ｍ^３に添加される生石灰の質量と鉄鋼スラグの質量に対して得られるＣＢＲ値を表したグラフである。横軸が生石灰の質量、縦軸が鉄鋼スラグの質量を示し、図中の数字がＣＢＲ値である。

以上本発明に係る土質改良材について説明した。本土質改良材によりシルト系粘性土を効果的に改質することができる。すなわち、シルト系粘性土１ｍ^３当たり１０ｋｇ以上の生石灰を添加し、かつ、生石灰と鉄鋼スラグを合計質量で２５〜７０ｋｇ添加することにより、軟弱なＣＢＲ値が３％未満のシルト系粘性土をＣＢＲ値が８〜３０％のものに改質することができる。なお、生石灰と鉄鋼スラグの添加方法は特に限定されないが、先ず生石灰を添加し、次に鉄鋼スラグを添加する方が、含水比を軽減し、ほぐされた状態で鉄鋼スラグを混合することができるから好ましい。

自然含水比が２２．１％の備北層群粘性土の改質効果試験を行った。備北層群粘性土１ｍ^３当たり生石灰を１５ｋｇ、鉄鋼スラグを２０ｋｇ添加して備北層群粘性土を改質した（設計ＣＢＲ値が１２％）。この改質土を巻きだし厚２０ｃｍの盛土にし、その含水比を種々に調整して１０トンタイヤローラで転圧した。盛土は含水比が２８．１％で破壊した。なお、生石灰及び鉄鋼スラグは、表１に示すＣＢＲ試験に使用したものを用いた。生石灰及び鉄鋼スラグの備北層群粘性土への添加は、株式会社小松製作所製自走式土質改良機リテラＢＺ２１０を使用して行った。含水比試験はＪＩＳＡ１２０３に基づいて行った。

また、比較のため、備北層群粘性土１ｍ^３当たり生石灰を１５．０ｋｇ添加して備北層群粘性土を改質し（設計ＣＢＲ値が３．２％）、同様な試験を行った。この場合、盛土は含水比が２３．６％で破壊した。上記結果によると、本発明係る改質土の方が、安定性が高いことが分かる。

シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰質量をパラメータとする鉄鋼スラグ質量とＣＢＲ値の関係を示すグラフである。シルト系粘性土１ｍ^３当たりの生石灰と鉄鋼スラグの合計質量とＣＢＲ値の関係を示すグラフである。シルト系粘性土１ｍ^３当たりの鉄鋼スラグ質量をパラメータとする生石灰質量とＣＢＲ値の関係を示すグラフである。シルト系粘性土１ｍ^３に添加する生石灰の質量及び鉄鋼スラグの質量に対して得られるＣＢＲ値を表したグラフである。

Claims

生石灰と鉄鋼スラグからなり、シルト系粘性土１ｍ^３当たり添加される生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグが合計質量で２５〜７０ｋｇであるシルト系粘性土の土質改良材。
シルト系粘性土と、該シルト系粘性土１ｍ^３当たり生石灰が質量１０ｋｇ以上、かつ、生石灰と鉄鋼スラグが合計質量で２５〜７０ｋｇ添加されてなる改良土。
シルト系粘性土が、備北層群粘性土であることを特徴とする請求項２に記載の改良土。
シルト系粘性土１ｍ^３当たり質量１０ｋｇ以上の生石灰を添加し、かつ、生石灰と鉄鋼スラグを合計質量で２５〜７０ｋｇ添加する土質改良方法。