JP2017179248A - 地盤改良材、及び、改良土 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材等を提供する。【解決手段】セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏が、合計を１００質量％とした際に、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＭｎＯ夫々を下記に示す合計含有量で含有する、地盤改良材等。ＣａＯ：４５．０〜５７．０質量％、ＳｉＯ２：１９．０〜３０．０質量％、Ａｌ２Ｏ３：６．０〜１２．０質量％、ＳＯ３：４．７〜１１．０質量％、ＭｎＯ：０．０５〜０．１５質量％【選択図】図１

Description

本発明は、地盤改良材及び改良土に関する。
従来、構造物等の基礎となる地盤の強度を高めて地盤を改良するために、セメントを含有する地盤改良材と、水とを、対象地盤の土壌に混合すること（改良土の作製）が行われている（例えば、特許文献１、２）。
地盤を改良する工法としては、ＳＭＷ工法、流動化処理工法、高圧噴射撹拌工法などが知られている。これらの工法では多くの水を用いるが、改良土が多くの水を含有すると、初期強度（例えば材齢３日の強度）が低く、施工後の作業性を確保し難いという問題がある。
初期強度を高くすることができる地盤改良材としては、早強ポルトランドセメントやアーウィン系セメントを含有する地盤改良材（例えば、特許文献１）、硬化促進剤を含有する地盤改良材（例えば、特許文献２）が知られている。
特開２００２−１３７９５０号公報 特開平１１−１０６２４４号公報
しかしながら、初期強度を高くすることができる、さらなる地盤改良材については十分に検討がなされていない。
そこで、本発明は、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材、及び、該地盤改良材を備える改良土を提供することを課題とする。
本発明に係る地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、
前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＭｎＯそれぞれを下記に示す合計含有量で含有する。
ＣａＯ：４５．０〜５７．０質量％
ＳｉＯ２：１９．０〜３０．０質量％
Ａｌ２Ｏ３：６．０〜１２．０質量％
ＳＯ３：４．７〜１１．０質量％
ＭｎＯ：０．０５〜０．１５質量％
本発明に係る地盤改良材では、好ましくは、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、Ｆｅ２Ｏ３を下記に示す合計含有量で含有する。
Ｆｅ２Ｏ３：０．８〜２．０質量％
本発明に係る地盤改良材では、好ましくは、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、ＭｇＯを下記に示す合計含有量で含有する。
ＭｇＯ：１．７〜４．５質量％
本発明に係る地盤改良材は、好ましくは、改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられ、
前記土の乾燥質量に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量の比が、０．４以上である。
また、本発明に係る改良土は、前記地盤改良材、土、及び、水を含有する。
本発明によれば、改良土の初期強度を高くすることができる地盤改良材、及び、該地盤改良材を備える改良土を提供し得る。
粘性土１における、ＭｎＯの濃度と、材齢３日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。 粘性土１における、ＭｎＯの濃度と、材齢２８日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。 粘性土２における、ＭｎＯの濃度と、材齢３日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。 粘性土２における、ＭｎＯの濃度と、材齢２８日の一軸圧縮強さとの関係を示す図。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む。
前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＭｎＯそれぞれを下記に示す合計含有量で含有することが重要である。
ＣａＯ：４５．０〜５７．０質量％
ＳｉＯ２：１９．０〜３０．０質量％
Ａｌ２Ｏ３：６．０〜１２．０質量％
ＳＯ３：４．７〜１１．０質量％
ＭｎＯ：０．０５〜０．１５質量％
また、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、
ＣａＯを好ましくは４５．８〜５５．４質量％、より好ましくは５０．６〜５５．４質量％、
ＳｉＯ２を好ましくは２１．８〜２９．０質量％、より好ましくは２１．８〜２５．７質量％、
Ａｌ２Ｏ３を好ましくは７．７〜１１．９質量％、より好ましくは７．７〜９．７質量％、
ＳＯ３を好ましくは４．７〜１０．６質量％、より好ましくは４．７〜１０．３質量％、
ＭｎＯを好ましくは０．０５〜０．１２質量％、より好ましくは０．０５〜０．０８質量％、
Ｆｅ２Ｏ３を好ましくは０．８〜２．０質量％、より好ましくは１．０〜２．０質量％、さらにより好ましくは１．２〜２．０量％、特により好ましくは１．２〜１．６質量％、
ＭｇＯを好ましくは１．７〜４．５質量％、より好ましくは２．０〜４．５質量％、さらにより好ましくは２．２〜４．４質量％、特により好ましくは２．２〜３．２質量％含有する。
なお、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｎＯの含有量は、ＪＩＳ Ｒ５２０２：２０１０の湿式分析によって測定することができる。
前記セメントは、水硬性セメントであり、前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱などの各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに、フライアッシュ、シリカ等を混合してなる混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントなどが挙げられる。
前記石膏としては、無水石膏（ＣａＳＯ4 ）、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）等が挙げられる。
前記高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられ、該高炉水砕スラグとしては、高炉水砕スラグの微粉末等が挙げられる。
高炉水砕スラグの微粉末としては、ＪＩＳ Ａ６２０６：２０１３の“高炉スラグ微粉末”が好ましく、すなわち、比表面積が２，７５０ｃｍ２／ｇ以上１０，０００ｃｍ２／ｇ未満のものが好ましい。なお、比表面積は、ＪＩＳ Ｒ５２０１：２０１５の比表面積試験に従って測定することができる。
本実施形態に係る地盤改良材は、セメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより作製してもよく、また、セメント及び高炉スラグが混合された高炉セメントと、石膏とを混合することにより作製してもよく、さらに、セメント及び高炉スラグが混合された高炉セメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより作製してもよい。
前記地盤改良材は、硬化促進剤、分散剤などの混和剤を含有してもよい。
本実施形態に係る地盤改良材は、前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏を合計で、好ましくは８８〜１００質量％、より好ましくは９４〜１００質量％含有する。
本実施形態に係る地盤改良材は、改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられる地盤改良材である。
本実施形態に係る地盤改良材は、前記土の乾燥質量（ｋｇ）に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量（ｋｇ）の比が、０．４以上である場合に好適に用いられ、０．４〜２．１５である場合により好適に用いられ、０．４〜１．５０である場合にさらにより好適に用いられる。
本実施形態に係る改良土は、前記地盤改良材、土、及び、水を含有する。
また、本実施形態に係る改良土は、前記土の体積（ｍ３）に対する、前記セメントと前記高炉スラグと前記石膏との合計質量（ｋｇ）の比（ｋｇ／ｍ３）が、好ましくは１００〜４５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１００〜３５０ｋｇ／ｍ３である。
さらに、本実施形態に係る改良土は、前記セメントと前記高炉スラグと前記石膏との合計質量（ｋｇ）に対する、前記水（土に含まれる水は含まれない。）の質量（ｋｇ）の比が、０．６〜２．５である場合に好適に用いられ、０．６〜１．３である場合により好適に用いられる。
本実施形態に係る改良土は、前記地盤改良材、及び、水を混合して、セメントミルクを作製した後に、該セメントミルクと、土とを混合して作製してもよい。
なお、本発明に係る地盤改良材及び改良土は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る地盤改良材及び改良土は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る地盤改良材及び改良土は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
＜試料土＞
使用した試料土を表１に示す。なお、「含水比」は、「土中の水の質量／土中の固形分の質量」を「質量％」で表したものを意味する。
なお、「含水比」は、地盤工学会のＪＧＳ０１２１−２００９「土の含水比試験方法」により測定した。
＜地盤改良材＞
使用した地盤改良材の各化学成分の含有割合（セメント、高炉スラグ、及び、石膏全体における、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｎＯの合計含有量）を表２に示す。地盤改良材は、セメント、高炉スラグ、及び、石膏を混合することにより作製した。セメント、高炉スラグ、及び、石膏の配合割合を調整することで、地盤改良材の各化学成分の含有割合を調整した。なお、地盤改良材１０として、市販品を使用した。また、地盤改良材の各化学成分の含有割合は、上述した方法で測定した。
＜改良土＞
上記試料土、上記地盤改良材、及び、水を混合することにより、改良土を作製した。なお、地盤改良材添加量（地盤改良材の質量（ｋｇ）／試料土の体積（ｍ３））を３１０ｋｇ／ｍ３とし、水地盤改良材比（前記水（土に含まれる水は含まれない。）の質量（ｋｇ）／地盤改良材の質量（ｋｇ））を０．８とした。なお、前記土の乾燥質量に対する、前記水（土に含まれる水は含まれない。）及び前記土に含まれる水の合計質量の比は、粘性土１の場合は１．１０、粘性土２の場合は０．５３であった。
そして、材齢３日、２８日の改良土の一軸圧縮強さ（強度）を測定した。なお、改良土の一軸圧縮強さは、ＪＩＳ Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に従って測定した。
粘性土１の結果を下記表３、及び、図１、２に示す。また、粘性土２の結果を下記表４及び、図３、４に示す。なお、図中の「％」は、質量％を意味する。
なお、判定については、以下を基準にした。
○：材齢３、２８日の強度が、市販品（地盤改良材１０）を用いた場合よりも上回るもの
△：材齢３日の強度のみが、市販品（地盤改良材１０）を用いた場合よりも上回るもの
×：○、△の評価以外のもの
表３、４に示すように、本発明によれば、改良土の初期強度を高くすることができることがわかる。

Claims (5)

  1. セメント、高炉スラグ、及び、石膏を含む地盤改良材であって、
    前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＭｎＯそれぞれを下記に示す合計含有量で含有する、地盤改良材。
    ＣａＯ：４５．０〜５７．０質量％
    ＳｉＯ２：１９．０〜３０．０質量％
    Ａｌ２Ｏ３：６．０〜１２．０質量％
    ＳＯ３：４．７〜１１．０質量％
    ＭｎＯ：０．０５〜０．１５質量％
  2. 前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、Ｆｅ２Ｏ３を下記に示す合計含有量で含有する、請求項１に記載の地盤改良材。
    Ｆｅ２Ｏ３：０．８〜２．０質量％
  3. 前記セメント、前記高炉スラグ、及び、前記石膏は、合計を１００質量％とした際に、ＭｇＯを下記に示す合計含有量で含有する、請求項１又は２に記載の地盤改良材。
    ＭｇＯ：１．７〜４．５質量％
  4. 改良土を作製するために水及び土とともに混合されて用いられ、
    前記土の乾燥質量に対する、前記水及び前記土に含まれる水の合計質量の比が、０．４以上である、請求項１〜３の何れか１項に記載の地盤改良材。
  5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の地盤改良材、土、及び、水を含有する、改良土。
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