JP2019074485A

JP2019074485A - 土砂の利用可否判定方法

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Publication number: JP2019074485A
Application number: JP2017202434A
Authority: JP
Inventors: 丈示嶋; Joji Shima; 一哉八木澤; Kazuya Yagisawa
Original assignee: DOBOKU KANRI SOGO SHIKENJO KK
Current assignee: DOBOKU KANRI SOGO SHIKENJO KK
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: JP6963963B2

Abstract

【課題】ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定することができる土砂の利用可否判定方法を提供する。【解決手段】ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する土砂の利用可否判定方法であって、土砂に含有される微生物の量を求め、求められた微生物の量と、土砂の利用可否を判定する基準となる微生物の量のしきい値とを比較する工程Ｓ１０１と、微生物の量が、しきい値以下である場合は、土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定しＳ１１１、微生物の量が、しきい値より大きい場合は、土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定するＳ１１２工程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する土砂の利用可否判定方法に関する。

ソイルセメント工法は、現地発生土砂を構造物の構築材料に活用するため、環境、コスト、工期などに寄与する工法である。構造物の構築材料に使用する土砂は、構造物の安定性を確保するためセメントの水和反応により固化または硬化させる。ただし、現地発生土砂によっては固化または硬化しなく、固化または硬化しても所定の強度が得られない場合がある。これは、土砂中に含まれる成分や土砂の状態が採取される場所によって異なるためであると思われる。土に含まれる成分などを分析する土壌の分析・診断システムが特許文献１：特開平０９−１７８７３５号公報に記載されている。

特開平０９−１７８７３５号公報

特許文献１に記載されている土壌中の成分を分析する方法や分析装置によって採取した土砂の成分を分析したとしても、同じような成分、成分量の土砂でも強度発現する土砂と、セメントの水和反応を阻害して固化または硬化しにくい土砂がある。このため、土砂の成分を分析しただけでは、ソイルセメント材料に利用可能な土砂であるかを判別することはできない。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する土砂の利用可否判定方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の土砂の利用可否判定方法は次の構成を備える。すなわち本発明は、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する土砂の利用可否判定方法であって、前記土砂に含有される微生物の量を求め、求められた前記微生物の量と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記微生物の量のしきい値とを比較する工程と、前記微生物の量が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記微生物の量が、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とする。この構成によれば、土砂をソイルセメントに利用可能であるか否かを判定することができ、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化するか否かを判定することができる。

また、本発明において、さらに、前記土砂に含有されるフミン酸の量を求め、求められた前記フミン酸の量と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記フミン酸の量のしきい値とを比較する工程と、前記フミン酸の量が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記フミン酸の量が、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含む。これによれば、土砂をソイルセメントに利用可能であるか否かをより正確に判定することができ、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化するか否かを判定することができる。

また、本発明において、さらに、前記土砂の含水比を求め、求められた前記含水比と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記含水比のしきい値とを比較する工程と、前記土砂の粒度を求め、求められた前記粒度と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記粒度のしきい値とを比較する工程と、前記含水比および前記粒度が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記含水比および前記微生物の量のうち少なくとも一つが、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含む。これによれば、土砂をソイルセメントに利用可能であるか否かを判定することができ、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化して所定の強度が得られるか否かを判定することができる。

また、本発明において、さらに、複数の前記土砂を用いて作製された複数の供試体の一軸圧縮強度を測定する工程と、前記供試体の一軸圧縮強度と前記微生物の量との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記フミン酸の量との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記含水比との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記粒度との相関関係を得る工程と、前記相関関係を得る工程で得られた前記相関関係に基づいて、前記ソイルセメントとして要求される一軸圧縮強度に対応する前記微生物の量、前記フミン酸の量、前記含水比および前記粒度を、それぞれ前記微生物の量のしきい値、前記フミン酸の量のしきい値、前記含水比のしきい値、前記粒度のしきい値として定める工程と、を含む。これによれば、ソイルセメントとして要求される一軸圧縮強度を満足しているか否かを、含水比、粒度、フミン酸の量、微生物の量を測定することにより、判定することができる。また、採取される現場ごとに、一軸圧縮強度と含水比、粒度、フミン酸の量、微生物の量との相関関係が異なっていても、採取される現場に特有の正確なしきい値を設定することができる。そしてこれにより、採取される現場において、採取される箇所ごとに含水比、粒度、フミン酸の量、微生物の量が異なっていても、採取された土砂がソイルセメントに利用可能であるか否かを判定することができる。

本発明に係る土砂の利用可否判定方法によれば、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定することができる。

本実施形態の土砂の利用可否判定方法を示すフローチャートである。本実施形態の他の土砂の利用可否判定方法を示すフローチャートである。本実施形態の他の土砂の利用可否判定方法を示すフローチャートである。各しきい値を設定する処理を示すフローチャートである。土砂の粒度分析の結果を示す図である。各土砂の圧縮強度と細粒分含有率の結果を示す図である。各土砂の圧縮強度と細菌数の結果を示す図である。各土砂の圧縮強度と各パラメータの結果を示す図である。圧縮強度と細菌数の結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る土砂の利用可否判定方法を詳細に説明する。図１、図２、図３に本実施形態に係る土砂の利用可否判定方法のフローチャートの一例を示す。本実施形態の土砂の利用可否判定方法は、採取される土砂とセメントを混ぜて得られるソイルセメントが、必要な特性を備えるか否か、すなわち、採取される土砂が、ソイルセメントとして利用可能であるか否かを判定する方法である。

ソイルセメントは、土砂をセメントと混ぜて水和反応させ、固化または硬化させたものであり、構造物などに利用することができる。しかし、土砂によっては所定の特性が得られない場合、すなわち、セメントと混合しても固化または硬化しない土砂があり、図１に示す利用可否判定方法が適用され、ソイルセメントの材料として利用可能であるか否かを判断される。

本実施形態の土砂の利用可否判定方法は、土砂に含有される微生物の量を求め、求められた微生物の量と、土砂の利用可否を判定する基準となる微生物の量のしきい値とを比較する工程（Ｓ１０１）を含む。そして、微生物の量が、しきい値以下である場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定する（Ｓ１１１）。一方、微生物の量が、しきい値より大きい場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する（Ｓ１１２）。これにより、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化するか否かということがわかり、土砂をソイルセメントに利用することが可能であるか否かを判定することができる。

さらに、本実施形態の土砂の利用可否判定方法は、土砂に含有されるフミン酸の量を求め、求められたフミン酸の量と、土砂の利用可否を判定する基準となるフミン酸の量のしきい値とを比較する工程（Ｓ１０２）を含んでもよい。そして、微生物の量およびフミン酸の量のすべてが、しきい値以下である場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定する（Ｓ１１３）。一方、微生物の量およびフミン酸の量のうち少なくとも一つが、しきい値より大きい場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する（Ｓ１１４）（図２）。これにより、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化するか否かということが正確にわかり、土砂をソイルセメントに利用することが可能であるか否かをより正確に判定することができる。上記の微生物の量だけを求めてしきい値と比較する場合でも混合物が固化または硬化するか否か判定できるが、フミン酸の量を求めてしきい値と比較すると、微生物の量だけを求めてしきい値と比較する場合と比べて、より正確に判定することができる。

さらに、本実施形態の土砂の利用可否判定方法は、土砂の含水比を求め、求められた含水比と、土砂の利用可否を判定する基準となる含水比のしきい値とを比較する工程（Ｓ１０３）を含む。さらに、本実施形態の土砂の利用可否判定方法は、土砂の粒度（粒径分布）を求め、求められた粒度と、土砂の利用可否を判定する基準となる粒度のしきい値とを比較する工程（Ｓ１０４）を含む。そして、微生物の量、フミン酸の量、含水比および粒度のすべてが、しきい値以下である場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定する（Ｓ１１５）。一方、微生物の量、フミン酸の量、含水比および粒度のうち少なくとも一つが、しきい値より大きい場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する（Ｓ１１６）（図３）。これにより、土砂、セメントおよび水を混合した場合に、混合物が固化または硬化して、ソイルセメントは所定の強度が得られるか否かということがより確実にわかり、土砂をソイルセメントに利用可能であるか否かを判定することができる。上記の微生物の量、フミン酸の量を求めてしきい値と比較する場合でも混合物が固化または硬化するか否か判定できる。しかし、含水比および粒度を求めてしきい値と比較すると、微生物の量、フミン酸の量を求めてしきい値と比較する場合と比べて、より確実に判定することができる。

ソイルセメントを製造するための土砂としては、含水比と粒度を適切に調整したものを用いることができる。しかし、含水と粒度を適切に調整しても、土砂、セメントおよび水を混合した混合物は固化しないケースがある。このような固化しない土砂に対して、微生物の量を測定すると、固化しない土砂は、固化した土砂と比較して微生物の量が多い。ソイルセメントに利用可能な土砂であるかを判定するための微生物の量の基準、また、土砂が固化または硬化するか否かを判定するための微生物の量の基準を設ける。微生物の量の基準は、複数の土砂を採取して微生物の量を求めて設定してもよい。この微生物の量の基準を微生物の量のしきい値とし、ある場所から採取された土砂の微生物の量を測定し、しきい値と比較して土砂のソイルセメントとしての利用の可否を判定することができる。なお、本実施形態の土砂の利用可否判定方法を発明するにあたり、微生物の量が多いとセメント水和反応を阻害し、固化、硬化しにくくなることが明らかになった。

フミン酸は、微生物を増殖または活性化させる有機物の一つである。フミン酸の量が多いと微生物を増殖または活性化させる可能性があるため、フミン酸の量を測定することにより、より正確に土砂の利用の可否を判定することができる。フミン酸の量が多いと、微生物が繁殖しやすく、微生物の量が多くなるため、水和反応を阻害し、固化、硬化しにくくなる。ソイルセメントに利用可能な土砂であるかを判定するため、また、土砂が固化または硬化するか否かを判定するためのフミン酸の量の基準を設ける。フミン酸の量の基準は、複数の土砂に対してフミン酸の量を求めて設定してもよい。このフミン酸の量の基準をフミン酸の量のしきい値とし、ある場所から採取された土砂のフミン酸の量を測定し、しきい値と比較して土砂の利用の可否を判定することができる。

本実施形態の土砂の利用可否判定方法により、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する。そして、微生物の量のがしきい値より大きいため、ソイルセメントに利用可能ではないと判定された場合は、土砂の微生物の量を調整することで、ソイルセメントに利用できるようになり、セメントと混合して、水和反応により、固化、硬化する。製造されたソイルセメントは、土砂の微生物の量がしきい値以下であり、ソイルセメント中の土砂の微生物の量が適切に調整されたソイルセメントである。また、有機成分の量自体は土砂の固化または硬化に直接影響を与えるのではなく、有機成分を餌とする微生物とその排泄物、死骸などの量に影響を与えるため、有機成分を排除して土砂の微生物の量を調整してもよい。

本実施形態の土砂の利用可否判定方法により、ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する。そして、含水比、粒度がしきい値より大きいため、ソイルセメントに利用可能ではないと判定された場合は、土砂の含水比、粒度を調整することで、ソイルセメントに利用できるようになり、セメントと混合して、水和反応により、固化、硬化する。製造されたソイルセメントは、土砂の含水比、粒度がしきい値以下であり、ソイルセメント中の土砂の含水比、粒度が適切に調整されたソイルセメントである。

土砂に含有される微生物の量を求める方法は、特に限定されない。ただし、土砂の利用可否を判定する基準となる微生物の量のしきい値を求める際に実施された方法と同一の方法で、採取された土砂に含有される微生物の量を求める方が、土砂の利用可否判定が、より正確に行えるので好ましい。微生物の量を求める方法の一例としては、土砂から微生物のＤＮＡ（核酸）を抽出し、得られた抽出物を吸光光度法によって核酸の量を測定して、微生物を定量する方法がある。

土砂に含有されるフミン酸の量を求める方法は、特に限定されない。ただし、土砂の利用可否を判定する基準となるフミン酸の量のしきい値を求める際に実施された方法と同一の方法で、採取された土砂に含有されるフミン酸の量を求める方が、土砂の利用可否判定が、より正確に行えるので好ましい。フミン酸の量を求める方法の一例としては、土砂からアルカリ水溶液を用いてフミン酸を含む抽出物を抽出し、酸を用いて得られた抽出物からフミン酸を含む沈殿物を分離し、フミン酸を定量する方法がある。具体的には、アルカリ水溶液としては、ＮａＯＨ水溶液を用いて抽出する。定量方法は、二クロム酸比色法であり、抽出したフミン酸を定量することができる。抽出回数、ＮａＯＨ水溶液の濃度は、適宜設定される。なお、フミン酸は、土壌中の動植物の遺体が微生物のはたらきによって分解されて生成される有機物である。

土砂の含水比を求める方法は、特に限定されない。ただし、土砂の利用可否を判定する基準となる含水比のしきい値を求める際に実施された方法と同一の方法で、採取された土砂の含水比を求める方が、土砂の利用可否判定が、より正確に行えるので好ましい。土砂の含水比を求める方法の一例としては、ＪＩＳＡ１２０３「土の含水比試験方法」に規定される方法がある。

土砂の粒度（粒径分布）を求める方法は、特に限定されない。ただし、土砂の利用可否を判定する基準となる粒度のしきい値を求める際に実施された方法と同一の方法で、採取された土砂の粒度を求める方が、土砂の利用可否判定が、より正確に行えるので好ましい。粒度を求める方法の一例としては、ＪＩＳＡ１２０４「土の粒度試験方法」に規定される方法がある。なお、後述の「粒径が０．０７５ｍｍの土砂」とは、目開きが７５μｍのふるいを通過した土砂のことである。

求められた土砂の微生物の量、フミン酸の量、含水比および粒度は、あらかじめ設定された微生物の量のしきい値、フミン酸の量のしきい値、含水比のしきい値および粒度のしきい値とそれぞれ比較される。これら土砂の微生物の量、フミン酸の量、含水比および粒度のすべてが、しきい値以下である場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定される。一方、土砂の微生物の量、フミン酸の量、含水比および粒度のうち少なくとも一つが、しきい値より大きい場合、土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定される。このように、ソイルセメントに利用可能と判定され、ソイルセメントに利用可能な土砂を用いて製造されたソイルセメントは、所定の十分な圧縮強度が得られる。

図４に微生物の量のしきい値、フミン酸の量のしきい値、含水比のしきい値、粒度のしきい値を設定する処理のフローチャートを示す。なお、このフローチャートは、土砂とセメントと水との混合物が固化または硬化した上で、ソイルセメントが所定の強度を得るための基準を設定するためのものである。まず、複数の土砂を採取し（Ｓ２０１）、土砂１ｍ^３に対して、セメントを２００ｋｇ、または３００ｋｇ混合し、含水量が一定になるようにして混合物を作製した。こられの混合物をＪＩＳＡ１２１６「土の一軸圧縮試験方法」に規定される形状および寸法、作製方法により供試体を作製して、一軸圧縮強度試験が実施され、土砂の一軸圧縮強度が算出される。そして、一方で複数の土砂は、微生物の量、フミン酸の量、含水比、粒度がそれぞれ測定される（Ｓ２０２）。算出された土砂とセメントとの混合物（ソイルセメント）の一軸圧縮強度と、測定した複数の土砂の微生物の量、フミン酸の量、含水比、粒度とをプロットして（Ｓ２０３）、一軸圧縮強度と微生物の量、フミン酸の量、含水比、粒度とのそれぞれの相関関係を得ることができる。このとき、しきい値を定めるために一軸圧縮強度を測定する複数の土砂は、採取される地域、採取される位置を限定しなくてもよい。これにより、幅広く、地域などが限定されない平均的な一軸圧縮強度と微生物の量、フミン酸の量、含水比、粒度との相関関係を得ることができる。また、採取される地域を限定した場合は、地域ごとに、採取される現場に特有な一軸圧縮強度と含水比、粒度、フミン酸の量、微生物の量との相関関係を得ることができる。

一軸圧縮強度と微生物の量との相関関係に基づいて、得られるソイルセメントの一軸圧縮強度の基準値に対応する土砂の微生物の量が決定される。同様に、一軸圧縮強度とフミン酸の量、含水比、粒度との相関関係に基づいて、得られるソイルセメントの一軸圧縮強度の基準値に対応する土砂のフミン酸の量、含水比、粒度が決定される。それぞれの指標の一例として、１ｋｇ当たりの土砂に含有される微生物の量、１ｋｇ当たりの土砂に含有されるフミン酸の量、粒径が０．０７５ｍｍ以下の土砂の割合がある。そして、一軸圧縮強度の基準値に対応する微生物の量、フミン酸の量、含水比、粒度は、微生物の量のしきい値、フミン酸の量のしきい値、含水比のしきい値、粒度のしきい値として定められる（Ｓ２０４）。この土砂の一軸圧縮強度の基準値は、要求される一軸圧縮強度に応じて適宜設定されるものであり、本実施形態の土砂の利用可否判定方法により、ソイルセメントに利用可能と判定された土砂を用いて製造されたソイルセメントは、所定の十分な一軸圧縮強度が得られる。

また、多数の測定値を蓄積して、上記相関関係を更新してもよい。これにより、上記相関関係の信頼性が向上し、より正確な土砂の利用可否判定ができ、土砂を有効利用してソイルセメントを製造することができる。

有機成分が強度発現に及ぼす影響について調査した。

（試料土の準備）
砂質土に有機成分を加えて、有機成分が強度発現に及ぼす影響を調査した（試験１）。試験は、腐植等の有機質を含まない砂質土Ｂ、砂質土Ｃを母材とし、これに粉末の有機質添加材を直接添加または、同添加材を水浸させて析出した水を添加して準備した。直接添加における添加率は、砂質土の質量に対して３ｍａｓｓ％とし、また析出水は目標土砂含水比に対して不足する水量を析出水に置き換えて添加した。有機質添加材（土砂）は以下の３種類を選定した。また、砂質土Ｃについては、析出水として煎茶も試みた。
（１）サンプルＡ（カナダ産）
フミン酸、フルボ酸を豊富に含む天然腐植地層を粉末化したもの。
（２）サンプルＦ（アメリカ産）
フミン酸、フルボ酸を豊富に含む天然腐植頁岩を粉末化したもの。
（３）サンプルＧ
窒素、リン酸等を豊富に含む。森の剪定枝にミネラル液を混ぜて撹拌発酵させた堆肥。

図５に砂質土Ｂ、砂質土Ｃの粒度（粒径分布）の結果を示す。粒径が０．０７５ｍｍ以下の土砂の割合は、砂質土Ｂは１０ｍａｓｓ％、砂質土Ｃは２０ｍａｓｓ％であった。

（一軸圧縮強度の確認）
型枠φ５０×１００ｍｍサミットモールドに混練後の材料を密度調整して突固め供試体を作製した。供試体作製後、室温２０℃で３日間の封緘養生を行い、一軸圧縮試験（ＪＩＳＡ１２１６）に供した。試験結果は表１に示す通りであり、非添加と比較して相対的に圧縮強度の差は少なく、有機質添加材の混練によって強度が増加したものも見られた。煎茶についても比較を行ったが、砂質土Ｃの析出水添加ケースにおいて最大値を示した。

（阻害要因の推定）
煎茶に含まれるカテキンなど有機成分そのものを土砂に混合しても強度が出る。数万年経った腐植層も強度が出る。つまり、有機成分自体に水和反応を阻害する原因はない。しかし、一般的に自然状態の黒ボクは強度発現しないことから有機成分が分解され腐植土になる過程に水和反応を阻害する因子があるはずである。そこで、有機成分が水和反応を阻害しているのではなく、有機成分を餌とする微生物と微生物の排泄物がセメントの水和反応を阻害する原因であると考え、有機成分を含んだ土砂で、かつ強度発現したものとしなかったものの詳細分析を行った。

微生物が強度発現に及ぼす影響について調査した。

（試料土の成分分析）
試験に用いた土砂は、有機成分が強度発現に及ぼす影響について調査したときに用いたサンプルＡを含め、日本各地から４種類（サンプルＢ、サンプルＣ、サンプルＤ、サンプルＥ）の自然土を採取した。また、サンプルＢについては、自然状態のものと、微生物を減少させる目的からクロロピクリンを添加したものの２種類を準備し、成分分析に供した。成分分析の内、微生物量の定量には土壌肥沃度指標（ＳＯＦＩＸ（登録商標）：ＳｏｉｌＦｅｒｔｉｌｅｌｎｄｅｘ）分析を採用した。これは土壌肥沃度指標として確立されたもので、生物指標による農耕地上壌の診断技術である。有機栽培に望ましい土壌成分の量とバランスを数値化する診断指標であり、（１）植物生長に関する成分と、（２）物質循環に関する成分を測定する。土壌の化学的性質（肥料成分、緩衝作用等）、物理的性質（保水力、通気性等）、生物的性質（有機物の分解、耐病害虫等）の二つ要素が整った土壌が必要である。ＳＯＦＩＸ分析は、土壌中の微生物量や微生物による窒素循環活性、リン循環活性などを数量的に表すことで生物的分析を行える手法である。成分分析結果を表２に示す。

図６に各土砂の圧縮強度と細粒分含有率の結果を示す。図７に各土砂の圧縮強度と細菌数の結果を示す。図８に各土砂の圧縮強度と各パラメータ（細粒分含有率、フミン酸の量、総細菌数の最大値を１０としてパラメータ化したもの）の結果を示す。図９に圧縮強度と細菌数の結果を示す。細粒分が多いと水和反応しても強度発現は小さく、堰堤のような構造物に必要な強度が得られない可能性がある。しかし、この試験ではセメントの水和反応を阻害しているか否かが重要であるため、強度自体は低くても、材令によって強度が伸びているものは水和反応していると判断した。ただし、土砂に対してセメント量が多くなると、水和反応を阻害する量以上のセメントによって強度発現する可能性も考えられるため、セメント量も２００ｋｇ／ｍ^３と３００ｋｇ／ｍ^３の２ケース行い、強度発現の違いを計測した。

表２はサンプルＡとサンプルＢを比較したものである。この中でセメントの水和反応に影響が考えられる指標は、炭素量と細菌量である。これまで水和反応を阻害すると考えられていた有機成分は炭素量で表すことができる。サンプルＡ（１７００００ｍｇ／ｋｇ）とサンプルＢ（４３０００ｍｇ／ｋｇ）の全炭素量を比較すると４倍であり、水和反応を阻害する要因が有機成分であるなら、サンプルＡはまったく水和反応しないはずである。ところが、結果はまったく逆であった。そこで、両者で顕著な差として総細菌数に着目した。植物の育成に良好な土壌のバクテリア数は６億個／ｇ以上、不向きとされる土壌のバクテジア数は２億個／ｇ以下とされている。サンプルＡのバクテリア数は測定不能なほど少ない。これに対してサンプルＢのバクテジア数は９億個／ｇ以上である。このことから植物の生育環境によいとされる土壌は、ソイルセメントに不適な土砂である。つまり、生育環境がよい土砂ほどソイルセメントの母材に適さず、生育環境の悪い土砂は母材に向いていると考えられる。

有機成分によるセメントの水和反応を阻害する要因として、以下のことが考えられる。１）有機成分を多く含むということだけではセメントの水和反応を阻害しない。２）水和反応を阻害する原因は、有機成分を餌とする微生物と微生物の排泄物である。３）微生物を薬品により死滅させても、微生物の死骸は残存し、水和反応を阻害する。４）腐植土となる前の草本や、腐植が進行し微生物による分解が終焉した有機質土は水和反応を阻害しないことから、微生物の活動がないか少ない土砂は水和反応する。

ソイルセメントエ法は、施工現場における堆積物を使用することが多い。これまで現地発生土砂に有機成分が含まれていると、このままではソイルセメントの母材として使えないと考えられていた。しかし、有機成分を餌とする微生物とその排泄物が原因であることをつきとめた。つまり、土石流堆積物に流木などが混入しているからといって使えないということではなく、微生物が繁殖する前や微生物が繁殖する前に餌となる有機成分を中和してしまえば、ソイルセメントの母材として活用することができる。

Ｓ１０１土砂に含有される微生物の量と微生物の量のしきい値とを比較する工程
Ｓ１０２土砂に含有されるフミン酸の量とフミン酸の量のしきい値とを比較する工程
Ｓ１０３土砂の含水比と含水比のしきい値とを比較する工程
Ｓ１０４土砂の粒度と粒度のしきい値とを比較する工程
Ｓ２０１複数の土砂を採取する工程
Ｓ２０２含水比、粒度、フミン酸の量、微生物の量と一軸圧縮強度を測定する工程
Ｓ２０３相関関係のグラフを作成する工程
Ｓ２０４しきい値を設定する工程

Claims

ソイルセメントに利用可能な土砂であるか否かを判定する土砂の利用可否判定方法であって、
前記土砂に含有される微生物の量を求め、求められた前記微生物の量と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記微生物の量のしきい値とを比較する工程と、
前記微生物の量が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記微生物の量が、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とする土砂の利用可否判定方法。
さらに、前記土砂に含有されるフミン酸の量を求め、求められた前記フミン酸の量と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記フミン酸の量のしきい値とを比較する工程と、
前記フミン酸の量が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記フミン酸の量が、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の土砂の利用可否判定方法。
さらに、前記土砂の含水比を求め、求められた前記含水比と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記含水比のしきい値とを比較する工程と、
前記土砂の粒度を求め、求められた前記粒度と、前記土砂の利用可否を判定する基準となる前記粒度のしきい値とを比較する工程と、
前記含水比および前記粒度が、しきい値以下である場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能であると判定し、前記含水比および前記微生物の量のうち少なくとも一つが、しきい値より大きい場合は、前記土砂は、ソイルセメントに利用可能ではないと判定する工程と、を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の土砂の利用可否判定方法。
さらに、複数の前記土砂を用いて作製された複数の供試体の一軸圧縮強度を測定する工程と、
前記供試体の一軸圧縮強度と前記微生物の量との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記フミン酸の量との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記含水比との相関関係、前記供試体の一軸圧縮強度と前記粒度との相関関係を得る工程と、
前記相関関係を得る工程で得られた前記相関関係に基づいて、前記ソイルセメントとして要求される一軸圧縮強度に対応する前記微生物の量、前記フミン酸の量、前記含水比および前記粒度を、それぞれ前記微生物の量のしきい値、前記フミン酸の量のしきい値、前記含水比のしきい値、前記粒度のしきい値として定める工程と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の土砂の利用可否判定方法。