JP2021067020A

JP2021067020A - 埋め戻し用流動化処理土

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Publication number: JP2021067020A
Application number: JP2019191315A
Authority: JP
Inventors: 菊池　清二; Seiji Kikuchi; 清二菊池; 英之臼井; Hideyuki Usui
Original assignee: Yahata Co Ltd
Current assignee: Yahata Co Ltd
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2021-04-30

Abstract

【課題】本発明は、ビル土台の末端部の下側や、水道管やガス管等が入り組み且つ道路、駐車場が隣接される場所に好適な埋め戻し処理用の流動化処理土を提供するものである。【解決手段】埋め戻し用流動化処理土は、１０ｍｍアンダーとした砂／土１００重量部に対し、５．８〜１１．５重量部のセメントと、４２．８〜６４．５重量部の水分を加えて成り、そのフロー値を１６０〜４５０ｍｍとし、硬化後の材齢２８日後の一軸圧縮の強さを１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ2としたことを特徴とする。その結果、入り組んだ場所への流動性と、硬化後には車両走行に耐える強度をバックホーでの易崩壊性を備えたものとなる。【選択図】図１

Description

本発明は、ビル、家屋等の建築物や構築物の周辺を埋め戻し処理するための流動化処理土に関する。

従来、建築物、構築物の周囲の埋め戻しには、単なる埋め戻しでなく、土砂を締め固めつつ埋め戻しを行う工法がとられている。
即ち、建築物や構築物の基礎工事にあって土台を築くには一旦溝を掘り、基礎工事が終了してから、その溝の周囲を埋め戻す必要があるが、その際、周囲の安定化の為に、埋めた土の上から一定の力で転圧を加え、土を締め固めつつ埋め戻す作業が行われるが、これは非常に面倒な作業となる。
そこで、その対策として、埋め戻し用の土砂として流動化処理土の利用がある（特許文献１及び２）。
ところで、上記建築物や建造物の周囲には水道管やガス管等の多様な管が配設されることが多い。例えば、オフィスや商業施設のビルには、必ず水道管やガス管又は電気線の配管等が敷設される。又、住宅家屋や倉庫にも各種配管がなされ、これらが地下で複雑に入り組んだ状態で埋設されていることが多い。
すると、これら配管の下には上記流動化処理土を用いても、比較的小さな配管や入り組んだ配管の下には入り込み難く、配管の下に空洞ができてしまう場合が少なくない。
又、上記オフィスや商業施設のビルの回りには、道路や駐車場が隣設される場合も多く、
この道路や駐車場の下を埋め戻す場合に、施した流動化処理土の硬化後の強度があまりに脆弱であると、道路や駐車場の上を重量車両が走行すると、その踏圧に耐えられないものとなってしまう。
一方、この建築物や構築物は永久不変のものではなく、一定年月を経ると建て替えや増改築が求められることがあり、埋め戻した場所の再度の掘り直しが必要とされるが、このとき上記強度をあまり屈強なものとすると、掘り起こしが困難な作業となってしまうという矛盾を孕むものとなる。
尚、引用文献１及び２には、流動化処理土を埋め戻し材に利用しようとする技術が示されているが、埋設された複雑な配管や硬化後の車両の走行等にはまったく配慮がなされていない。

特開２０１４−９４７８号公報特許第５２６９２３５号公報

本発明は、上記問題を解決しようとしてなされたもので、建築物や構築物の周辺の埋め戻しのための流動化処理土の利用にあたって、その構築物等への流動化処理土の施工箇所が道路や駐車場等にかかる場合に、その上を車両が走行できる強度を発揮する一方で、一定年月を経て建築物等に掘り直しが求められた場合に、バックホーを用いて比較的簡単に取り崩しのできる流動化処理土を提供しようとするものである。

本発明埋め戻し用流動化処理土は、１０ｍｍアンダーとした砂／土１００重量部に対し、５．８〜１１．５重量部のセメントと、４２．８〜６４．５重量部の水分を加えて成り、そのフロー値を１６０〜４５０ｍｍとし、硬化後の材齢２８日後の一軸圧縮の強さを１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²としたことを特徴とする。

請求項２に記載の埋め戻し用流動化処理土は、砂／土に用いる砂を、コンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑のいずれかを含んだ再生砂とすることを特徴とする。

本発明埋め戻し用流動化処理土は、例えば、ビル土台の末端部の下側や、水道管、ガス管等の配管の下側等の土砂の埋め戻しが困難な箇所を含む現場に対し、その埋め戻し箇所に、その一定条件と割合を備えた土砂、セメント及び水分が配合されて成るので、そのフロー値が１６０〜４５０ｍｍとなるべき流動性を備えたものとなる。
その結果、例えば、１５ｍｍ間隔の隙間を想定した場合にあって、そこに自然な流動が可能となり、水道管やガス管等の配管があった場合にも、管の下に空洞をつくることはない。

埋め戻し終了後本流動化処理土は、土中の空気に含まれる二酸化炭素を吸収して、セメント成分としての水酸化カルシウムが反応して、炭酸カルシウムに硬化し、上記配合割合によって適量となる炭酸カルシウムの結合性から、材齢２８日後の一軸圧縮の強さが１．０Ｎ／ｍｍ²以上の強さを発揮するものとなる。
その結果、その上にアスファルト舗装の路面を形成した場合に、その上を１０トン車程度の車両が走行しても、その踏圧に耐え得る強さを発揮し、建築物の隣が道路や駐車場等であっても、その利用が充分可能となる強度が得られるものとなる。

一方、埋め戻し作業を完了後、数年又は数十年が経て、建物や設備の仕方に変更により再掘削が求められた場合、本発明流動化処理土にあっては、一軸圧縮の強さが３．０Ｎ／ｍｍ²と以下となる強さ、つまり、バックホーによって崩壊可能な強さに設定しているので、同機器によって比較的容易にこれを打ち砕くことができるものとなる。
即ち、道路や駐車場等に求められる強度の強さと、再掘削時に求められる強度の抑え（弱さ）の２つの要求に応えることが可能となる。

用いる土砂に、コンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑のいずれかを含んだ再生砂を用いれば、廃棄物となった土砂を資源として有効に活用することができる。

本発明のフロー値試験の試験器を示す模式的縦断側面図で、（イ）が流動化処理土を遮蔽板から流し込む前の状態、（ロ）が流し込んでいる途中の状態、（ハ）が終了した状態を示す。同上試験器の模式的平面図である。同上試験器の容器内に立設した２本のパイプを示す一部拡大側面図である。

本発明流動化処理土に用いる砂には、瓦礫類を砕いたコンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑等を含んだ再生砂を利用することができる。
又、その建設現場で、穴、溝等を掘ったときに発生した残土を用いることもできる。
この土砂のうち１０ｍｍアンダーとした粒径の土砂を選ぶ。
１０ｍｍアンダーとするのは、後述する想定する埋め戻すべき建築物等の溝部や水道管等の配管下等に、自然に流入可能となる流動性を維持すると共に、硬化後の強度の発揮のためである。

次に、本流動化処理土に用いる固化材には、セメントを利用する。
セメントは、ケイ酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、石膏等の粉状の混合物をいい、上記土砂に水と共に混合させて流動性を保つものである。
施工後には、水分との反応で硬化し、ケイ酸カルシウム等の水和化合物を形成して固化物となる。
そして、その配合割合を５．８〜１１．５重量部とするが、それはケイ酸カルシウム等の水和物は比較的強い結合性を発揮することから、その配合割合を少な目の範囲に抑えて、後述する所定のフロー値及び一軸圧縮強度が発揮できるようにするためである。

上記土砂及びセメントの混合物に水分を加えて撹拌するものとし、その水分割合を、土砂１００重量部に対し４２．８〜６４．５重量部とする。
この４２．８〜６４．５重量部としたのは、流動性を配慮したものであり、４２．８重量部以下では水分割合が低くて粘性が高く、６４．５重量部以上では過剰な流動性となるからである。

上記の如く、本発明埋め戻し用流動化処理土を、１０ｍｍアンダーとした砂／土１００重量部に対し、５．８〜１１．５重量部のセメントと、４２．８〜６４．５重量部の水分を加えて成り、そのフロー値を１６０〜４５０ｍｍとし、硬化後の材齢２８日後の一軸圧縮の強さを１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²とする。
斯かる条件の妥当性は、以下の本発明者の試験によって確認されたものである。

＜流出試験＞
流出試験として、下記の条件設定とした。
即ち、ビルの土台や、水道管等の下にできる空隙部は、土台、配管等が垂直面となり、その下側に形成されることが多いから、先ず、垂直壁を設定し、その下に潜り込めるような入口となる穴部の大きさの設定が必要となる。
（試験器）
そこで、図１、２に示す如く、縦１５０００ｍｍ×横２０００ｍｍ×深さ３００の桝形容器２を備えた試験器１を作成し、その中央部を縦方向に直径１００ｍｍの２本のパイプ３、３を立設する。２本のパイプの隙間を、図３に示す如く、１５ｍｍのクリアランスに設定する。パイブで区画された一方の土砂の流入側とし、他方を流出側とし、流入側のパイプの前には遮蔽板４を立てる。その遮蔽板４は中央部に長さ６００ｍｍとした１枚の板４ａと、それを挟んで左右に分かれた２枚の板４ｂ、４ｂを配する。中央の板が流入口となり、左右の２枚の板は常時遮蔽壁となる。
（試験方法）
上記試験器の流入側に試験すべき流動化処理土を流し込み、試験容器の立設したパイプの上端部付近までいっぱいに充填する。
そして、中央の流入口となる遮蔽板を取り除いて、その時刻を始点とする（図１（イ）参照）。すると、取り除いた遮蔽板の部分が流入口となって、試験流動化処理土が流入側から流出側へと流れ出す（図１（ロ）参照）。
これは重力による自然な流れとなり、一定のスピードを伴った流れが続く。流入側の土砂が減少し、流出側の土砂が増加し、やがて、流入側となる上側パイプの土砂の高さが低くなり、流出側となる下側パイプの上端の高さに達する（図１（ハ）参照）。そこで、この上端高さに一定数値を定めこれを終点とし、その時刻をプロットする。
そして、始点から終点までに要する時間（流出時間）に適正な時間を設定する。
（結果）
この流出の設定時間を３５０秒以内としたとき、上記本発明流動化処理土は、すべて設定時間内に流出を完了し、想定する現場において問題なく施工できることが確認できた。
例えば、フロー値１６０の場合の流出時間は３３０秒、４５０の場合の流出時間は６０秒となり、すべて設定時間内となった。

＜一軸圧縮強さ＞
上記各配合割合に基づいたとき、材齢２８日後の一軸圧縮の強さを１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²とする。
その値は、以下に示す方法によって導かれる。
前輪一列２本でタイヤ数２個、後輪が一列４本で前後に２列でタイヤ数計１０個の荷重１０トン車を想定する。
そのとき、タイヤ１本の接地面積は、前輪：長さ２４０ｍｍ×幅２２０ｍｍ、後輪前列：長さ１８０ｍｍ×幅２２０ｍｍ、後輪後列：長さ１７０ｍｍ×幅２２０ｍｍとなる。
その総接地面積Ｓは、
Ｓ＝（２４０×２２０×２）＋（１８０×２２０×２）＋（１７０×２２０×２）
＝４１３６００ｍｍ² となる。
タイヤにかかる荷重Ｐ＝２０ｔとした場合、そのタイヤにかかる面圧Ｆは、
Ｆ＝Ｐ/Ｓ＝２０×１０００×９．８/４１３６００
＝０．４７Ｎ/ｍｍ² となる。
従って、約１．０Ｎ/ｍｍ²以上の強度で踏圧に耐えられるものとなる。
（結果）
上記条件で踏圧試験をしたところ、本発明流動化処理土を施した箇所でアスファルト面に凹み等の変形は観察されず、踏圧に耐え得るものであることが確認できた。

そして、硬化後の材齢２８日後の一軸圧縮の強さを３．０Ｎ／ｍｍ²以下とするのは、バックホーによる再掘削を可能とするためである。

次いで、本発明埋め戻し用流動化処理土の製造及びその施工方法について説明する。
本発明埋め戻し用流動化処理土の製造手段は限定されないが、その一例を述べると、一般的には計量容器とミキサ等を備えた生コン製造用プラントにて、所定量の原料の配合とそのミキシングを行いペースト化させた流動化処理土を製造する。
このとき、コンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑等を含む再生砂を用いる場合には、これを破砕機等で細粒に粉砕し、それを篩器で１０ミリアンダーとなるよう選別し、その選別された土砂を泥水練り混ぜ槽でバックホーにて撹拌し、生コンプラントの計量器にて計量後、アジテータ車に投入する。同時に生コンプラントにてセメントと水分をペースト状に練り、これを上記アジテータ車に投入し、互いを混合・撹拌する。
そして、撹拌を加えながら上記アジテータ車を走らせて、埋め戻し現場へと運ぶ。
又、これに限定されず、埋め戻しの現場において、所定量の土砂とセメント及び水分とを準備して、備え付けのミキサで撹拌して製造する手段も採ることができる。

さて、アジテータ車が施工現場に到着したら、アジテータ車からシュートを伸ばして埋め戻しが必要な箇所へと、圧送ポンプを駆動させて、その流動性を利用して自動的に搬送する。
そのときの埋め戻し箇所には、ビル土台の末端部の下側や、水道管、ガス管等の配管の下側等の土砂の埋め戻しが困難な箇所を含む現場が想定される。
ここに上記と同様にアジテータ車のポンプを駆動させて流動化処理土を流し込む。このとき、上記フロー試験で述べた如く、１５ｍｍ間隔の隙間を想定して、流動化処理土のフロー値は２００〜４５０ｍｍの範囲にあり、ビル土台の末端部の下側や配管の下側等の埋め戻しが困難な箇所であっても、人力等を要さず、自然の重力で本流動化処理土を流し込むことができる。

本発明の対象とする建築物や建造物の周囲には水道管やガス管等の多様な管が配設され、これらは地下で複雑に入り組んだ状態で埋設されていることが多いが、これら配管の下には流動化処理土の下には入り込み難い。
例えば、上記フロー値試験の如く、２本の配管が並行してその間に僅かの隙間ができ、その間に処理土を流入させる場合等が想定される。
しかし、本発明流動化処理土にあっては、そのフロー値を１６０ｍｍ以上としたので、上記試験の如く、直径１００ｍｍの２本の配管の隙間を１５ｍｍとした場合でも、その間を自然な流動で通過することができることが確認されている。
その通過時間は処理土の量によって異なるものとなるが、上記試験の条件下では３５０秒以内で通過している。
従って、本発明流動化処理土は、相当に入り組んだ配管の状況下にあっても、上記の如く、自然の力で空洞をつくることなく隅々まで流し込むことが可能となる。
尚、このフロー値について調整が必要な場合に混和剤を添加することも可能である。

埋め戻しが終了して現場を去ると、本流動化処理土は土中の水分とセメント成分が反応して、ケイ酸カルシウム水和物、アルミン酸カルシウム水和物、アルミネート水和物等の多種類の水和物が形成されて硬化する。
この炭酸カルシウムを含む本発明流動化処理土は、０．９重量部以上に配合したセメント成分により、一軸圧縮の強さが１．０Ｎ／ｍｍ²以上の強さを発揮するものとなる。
その結果、転圧の締め付け力に相当する強度を有することはもちろん、道路等を想定して、その上にアスファルト舗装等を施した路面の上を１０トン車程度の車両が走行しても、その踏圧に耐え得る強さを発揮する。
従って、建築物の隣が、道路や駐車場その他の場合等であっても、その利用が充分可能となる埋め戻しの強度が得られるものとなる。

さて、斯くして埋め戻しが完了して、その現場が所期の目的に沿って利用され、数年又は数十年が経過したとする。
すると、建築物や構築物はけっして永久不変のものではないから、利用の仕方に変更が生じ、その取り壊しが求められる場合がある。
例えば、ビルの建て替え、建物周辺の水道やガス配管の移設、変更等が想定される。
このとき、上記施工して硬化した後の流動化処理土があまりに強い強度を有するものであると、その取り壊しが荷厄介なものとなる。

しかし、本発明流動化処理土にあっては、上記３７．１重量部以下としたセメント成分の配合割合に基づき、その一軸圧縮の強さが３．０Ｎ／ｍｍ²以下となる強さ、つまり、バックホーで崩壊可能な強さに抑えられている。
これにより、建築物、構築物の立て替えや利用変更等にも柔軟に対応が可能となる。
又、施工後にあって埋め戻した本発明流動化処理土を掘り起こした場合には、それを改良土として再利用することも可能である。

＜実施例＞
土砂としてコンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑を破砕機で砕いて１０ｍｍアンダーとしたものを篩で選別した。これにポルトランドセメントを加え、水分を加えてペースト状に混練りした。
それを以下の割合に基づいて配合し、フロー値及び一軸圧縮強さを測定した。
フロー値は、ＪＨＳＡ３１３−１９９２の規定、一軸圧縮強さは、ＪＩＳＡ１２１６（土の一軸圧縮試験）の規定に基づいて測定した。

Ｎｏ１〜１５のいずれも適切なフロー値及び一軸圧縮強さを示した。
斯かる試験結果に基づき、結果に誤差等を勘案して上記構成要件を定めている。

本発明流動化処理土は、建築物、構築物に限らず、例えば地下ケーブル、電気配管等の工事にあってもこれを利用することができる。

１試験器
２枡形容器
３パイプ
４遮蔽板

Claims

１０ｍｍアンダーとした砂／土１００重量部に対し、５．８〜１１．５重量部のセメントと、４２．８〜６４．５重量部の水分を加えて成り、そのフロー値を１６０〜４５０ｍｍとし、硬化後の材齢２８日後の一軸圧縮の強さを１．０〜３．０Ｎ／ｍｍ²としたことを特徴とする埋め戻し用流動化処理土。
砂／土に用いる砂を、コンクリート屑、陶器屑、ガラス屑、レンガ屑、瓦屑のいずれかを含んだ再生砂とすることを特徴とする請求項１記載の埋め戻し用流動化処理土。