JP2021127648A

JP2021127648A - 供試体作製方法

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Publication number: JP2021127648A
Application number: JP2020023995A
Authority: JP
Inventors: 正人清田; Masato Kiyota
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-09-02

Abstract

【課題】セメント系固化材を用いた固化処理土から気泡等を適切に除去して均一な供試体を作製できる供試体作製方法を提供すること。【解決手段】試料土とセメント系固化材とが混合された固化処理土を筒状容器に投入した後、固化処理土が投入された筒状容器をテーブルバイブレータのテーブル上に載置して、テーブルを固化処理土の状態に応じて例えば４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下の振動周波数、鉛直方向に０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍの振幅で５秒以上振動させて供試体を作製する。【選択図】図３

Description

本発明は、土とセメント系固化材とが混合された供試体を作製する供試体作製方法に関する。

近年、セメント系固化材を使用した地盤改良工事が増加し、様々な土質の改良がなされている。このようなセメント系固化材を使用しても土質の種類によって、改良した土の強度が異なるため、地盤改良工事の度に、セメント系固化材と土とを混合した供試体を用いた室内配合試験を実施し、その土質を確認する必要がある。この室内配合試験の供試体作製には、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」（ＪＧＳ０８２１−２００９）、又は、セメント協会標準試験方法「セメント系固化材による改良体の強さ試験方法」（ＪＣＡＳＬ−０１：２００６）が用いられる。前者はタッピング法とも呼ばれ、固化処理土をモールド（筒状容器）に詰めて、床などにモールドを打ちつけて気泡除去の操作を行うものである。固化処理土の状態は比較的柔らかく、団子状又はひも状になるものに適している。後者はランマー法とも呼ばれ、ランマーの落下によるエネルギーにより固化処理土を突き固めて、供試体を作製する方法である。固化処理土の状態は比較的硬く、タッピング法では供試体の作製が難しい場合に適用される。

これらのうち、タッピング法は、個人の叩き方の違いにより、供試体にばらつきが生じることがあり、空隙が多く残る供試体や、ジャンカなど粗悪な状態の供試体が作製される可能性がある。また、多くの配合試験を実施することで、供試体作製者は多大な労力を必要とし、腱鞘炎の発症などのリスクがある。このため、個人差が生じない一定の供試体を作製する方法として、例えば、特許文献１及び２に記載のコンクリート成形物や軽量化粧パネルの製造方法に用いられるテーブルバイブレータを利用することが考えられる。

特許文献１に記載の軽量化粧パネルの製造方法は、テーブルバイブレータを用いて、表面化粧層、接着層、軽量パネル基体の３層からなる軽量化粧パネルを一体化製造する方法であり、テーブルバイブレータの振動加速度を０．５〜５ｇとして軽量化粧パネルを振動成形している。
特許文献２に記載の着色表面層を有するコンクリート成形物の製造方法は、テーブルバイブレータ上に設置された型枠内にスランプの着色セメント、砂及び水の混合物を流し込んで適宜厚さの着色表面層を形成し、ついで成形物の基層を成すコンクリート混合物を流し込んだ後、適宜強さの振動を適宜時間与えている。

特開平６−３２０５１２号公報特開平９−２０１８０９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の製造方法を供試体作製に用いることは難しい。具体的には、供試体は、試料土とセメント系固化材とが混合された固化処理土からなり、試料土は、地盤改良工事を実施する場所により、成分比率が都度異なる。このため、特許文献１に記載の方法における振動加速度で振動させても、セメント系固化材を用いた固化処理土から気泡を適切に除去することはできない。また、特許文献２の方法は、コンクリートの製造方法であることから、セメント系固化材を用いた固化処理土に適したものではなく、適宜強さの振動を適宜時間与えることしか開示されていないため、固化処理土に適切な振動を与えることはできない。つまり、特許文献１及び２に記載の製造方法では、セメント系固化材を用いた固化処理土から気泡等を適切に除去し、均一な供試体を作製できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、セメント系固化材を用いた固化処理土から気泡等を適切に除去して均一な供試体を作製できる供試体作製方法を提供することを目的とする。

本発明の供試体作製方法は、試料土とセメント系固化材とが混合された固化処理土を筒状容器に投入した後、前記固化処理土が投入された前記筒状容器をテーブルバイブレータのテーブル上に載置して、前記テーブルを前記固化処理土の状態に応じた振動周波数で５秒以上振動させて供試体を作製する。

本発明では、固化処理土が投入された筒状容器をテーブルバイブレータにより振動させることにより、固化処理土内の気泡等を適切に除去できる。つまり、供試体作製者が、固化処理土が投入された筒状容器のタッピングをする必要がないことから、供試体作製者のタッピング技術の個人差が生じることがなく、筒状容器を均一に振動させることができる。このため、筒状容器内の固化処理土から気泡等を均一に除去でき、均一な供試体を作製できる。

本発明において、前記振動周波数は４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下であるとよい。
振動周波数が４０Ｈｚ未満であると、振動周波数が低すぎて筒状容器内の固化処理土から適切に気泡等を除去するのが難しい。一方、振動周波数が９０Ｈｚを超えると、振動周波数が高すぎて、筒状容器内の固化処理土が振動により飛び跳ねたり、ブリーディングが生じたりして、固化処理土内の水分と固形分とが分離して供試体を適切に作製できないおそれがある。
振動周波数を４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下の範囲に設定することにより、この範囲内で振動周波数を固化処理土の状態に合わせて筒状容器を適切に振動させることができる。これにより、適切な供試体を作製できる。

本発明の供試体作製方法の好ましい態様としては、前記筒状容器は内径５ｃｍｍ、高さ１０ｃｍであり、前記固化処理土の前記筒状容器への投入は、複数回に分けて実施され、前記筒状容器に前記固化処理土が投入される度に、前記テーブルを前記固化処理土の状態に応じた振動周波数で、かつ、鉛直方向の振幅を０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍで５秒以上振動させるとよい。
上記態様では、固化処理土が複数回に分けて筒状容器に投入され、その度に筒状容器を振動させるので、確実に固化処理土から気泡等を除去でき、より均一な供試体を作製できる。

本発明の供試体作製方法の好ましい態様としては、前記固化処理土のＪＩＳＲ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に基づくフロー試験により測定されたフロー値が１１０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を８５±５Ｈｚとし、前記フロー値が１２０ｍｍ以上１３５ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を７２．５±７．５Ｈｚとし、前記フロー値が１３５ｍｍ以上１５０ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を５７．５Ｈｚ±７．５Ｈｚとし、前記フロー値が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満の場合に４５±５Ｈｚとするとよい。
ここで、フロー値が大きいほど、固化処理土は緩くなる。
上記態様では、フロー値が大きくなるほど振動周波数を小さく設定しているので、フロー値が大きく緩い固化処理土を激しく振動させることを防止して、筒状容器外に固化処理土が飛び散ることを抑制できる。また、フロー値に応じた振動周波数を設定しているので、固化処理土の緩さ（状態）にかかわらず、供試体を安定かつ均一に作製できる。

本発明によれば、セメント系固化材を用いた固化処理土から気泡等を適切に除去して均一な供試体を作製できる。

本発明の一実施形態に係る供試体作製方法に用いられる供試体作製装置を示す側面図である。上記実施形態の供試体作製装置の上面図である。上記実施形態の供試体作製方法の手順を示すフローチャートである。図３のフローチャートにおけるフロー値を取得するために実行されるフロー試験の手順を示すフローチャートである。図３のフローチャートにおける振動数決定手順を示すフローチャートである。上記実施形態の供試体作製方法により供試体を作製する前に実施するフロー試験における筒体に固化処理土を投入する工程を示す模式図である。上記フロー試験における筒体を垂直方向に除去する工程を示す模式図である。上記フロー試験における固化処理土に振動を付与する工程を示す模式図である。上記フロー試験における振動後の固化処理土のフロー値を計測する工程を示す模式図である。上記実施形態の筒状部材が装着された筒状容器がゴム部材に装着され、かつ、固化処理土が投入された状態を拡大して示す断面図である。図１０に示す状態の筒状容器を振動させた後の状態を示す断面図である。図１１に示す状態の供試体作製装置から筒状部材を取り外して、不要な固化処理土をそぎ落とした状態の筒状容器を示す断面図である。上記実施形態の供試体作製方法により作製された供試体を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の供試体作製方法は、図１に示す供試体作製装置４０を用いて、図３のフローチャートに示す手順で実行される。供試体１０Ａ（図１３参照）は、室内配合試験に用いられるものであり、供試体作製には、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」（ＪＧＳ０８２１−２００９）によるタッピング法、又は、セメント協会標準試験方法「セメント系固化材による改良体の強さ試験方法」（ＪＣＡＳＬ−０１：２００６）によるランマー法のいずれかが用いられるのが一般的である。本実施形態の供試体作製方法は、タッピング法に代わる供試体作製方法であり、試料土にセメント系固化材を混合した固化処理土１０から気泡等を適切に除去して、均一な供試体１０Ａを作製する方法である。

［供試体作製装置の構成］
本実施形態の供試体作製装置４０は、いわゆるテーブルバイブレータにより構成され、図１に示すように、駆動部（図示省略）を内部に有する本体部４１と、制御パネル４２と、制御パネル４２の制御により振動させられるテーブル４４と、テーブル４４と本体部４１との間に設けられるばね部材４３と、テーブル４４の上面に固定されたゴム部材４５と、を備えている。この本体部４１の下面（図１における下側の面）には、本体部４１を支持する４つの脚部が設けられている。制御パネル４２は、テーブル４４の振動周波数等を制御可能に構成されている。

ここで、振動周波数が４０Ｈｚ未満であると、振動周波数が低すぎて筒状容器５０内の固化処理土１０から適切に気泡等を除去するのが難しい場合がある。一方、振動周波数が９０Ｈｚを超えると、振動周波数が高すぎて、筒状容器５０内の固化処理土１０が振動により飛び跳ねたり、ブリーディングが生じたりして、固化処理土１０内の水分と固形分とが分離して供試体を適切に作製できない可能性がある。
このため、本実施形態では、テーブル４４を振動させる振動周波数は、例えば、４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下に設定されており、テーブル４４の鉛直方向の振幅は、０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍに設定されている。このような振動周波数は、制御パネル４２の操作により４０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲内で適宜設定可能とされており、供試体１０Ａを作製するための固化処理土の状態に合わせて変更される。

ゴム部材４５は、例えば、天然ゴムや合成天然ゴム（イソプレンゴム）、ニトリルゴムなどにより形成され、ボルト（図示省略）によりテーブル４４の上面に固定されている。このゴム部材４５の上面には、筒状容器５０を収容するための凹部４５１が複数（図２に示す例では９つ）形成されている。この凹部４５１の高さが筒状容器の２０％未満では、筒状容器５０がテーブル４４の振動により飛び出す可能性がある。一方、凹部４５１の高さが筒状容器５０の高さの８０％を超えると、筒状容器５０（固化処理土１０）に適切に振動を伝えにくく、供試体を適切に作製できない可能性がある他、振動終了後に筒状容器５０を取り出すのが難しい。このため、本実施形態では、凹部４５１の高さを筒状容器５０の高さの２０％以上８０％以下に設定している。

また、筒状容器５０は、内径５ｃｍ×高さ１０ｃｍに設定されており、金属、紙、プラスチック等により形成されている。つまり、筒状容器５０の外径は、形成された材料により異なる。このため、本実施形態では、ゴム部材４５の凹部４５１の内径は、５０ｍｍ以上５２ｍｍ以下に設定され、筒状容器５０がどの素材により形成されていても適切に支持できるようにしている。

なお、ゴム部材４５の引張強さ（ＪＩＳＫ６２５１）が１６ＭＰa未満では、ゴム部材４５が伸びにくく、硬すぎることから、筒状容器５０に振動を与えにくくなる可能性があり、３５ＭＰaを超えるとゴム部材４５が伸びやすく、柔らかすぎることから、筒状容器５０を適切に保持できない可能性がある。このため、本実施形態では、ゴム部材４５の引張強さを１６ＭＰa以上３５ＭＰa以下としている。

また、供試体作製装置４０は、筒状容器５０上に載置するための筒状部材６０を有している。筒状部材６０は、例えば、ステンレスにより形成され、内径が５０ｍｍ〜６０ｍｍ、高さが２０ｍｍ〜６０ｍｍに設定されている。この筒状部材６０は、筒状容器５０上に載置されることにより、振動により筒状容器５０が凹部４５１から飛び出すことを抑制する。具体的には、筒状部材６０は、筒状容器５０の上端部を囲むように筒状容器５０に取り付けられ、これにより筒状容器５０に振動が付与される際に、筒状容器５０外に固化処理土１０が溢れ出すことを抑制する。

なお、本実施形態の供試体作製装置４０におけるゴム部材４５及び筒状容器５０の寸法を例示すると、ゴム部材４５の高さＨ１は、２０ｍｍ〜８０ｍｍ、筒状容器５０の高さＨ２が１００ｍｍ＋筒状容器５０の底面の厚み、凹部４５１の底面の厚みＨ３が１ｍｍ〜５ｍｍとされている。また、凹部４５１の底面の厚みＨ３は、上記数値範囲内であることが好ましいが、凹部４５１は、ゴム部材４５を貫通していてもよい。この場合、筒状容器５０の底面が直接テーブル４４に当接することとなる。

［供試体作製方法］
この供試体作製装置４０を用いた供試体作製方法では、試料土とセメント系固化材とが混合された固化処理土１０を地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」（ＪＧＳ０８２１−２００９）に基づくモールド（内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの筒状容器５０）に投入した後、固化処理土１０が投入された筒状容器５０をテーブルバイブレータ４０のテーブル４４上に載置して、テーブル４４を固化処理土１０の状態に応じた振動周波数で、かつ、鉛直方向の振幅を０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍで５秒以上振動させることにより供試体を作製する。以下、詳しく説明する。

まず、供試体を作製するための固化処理土１０のフロー値を取得する（ステップＳ１）。このフロー値の取得は、例えば、図４に示すフローチャートに示す手順にて実行される。まず、試料土にセメント系固化材を混合して固化処理土１０を作製する（ステップＳ１１）。試料土は、室内配合試験の対象となる土地の土であり、その土質は、粘質土や砂質土からなるのが一般的である。また、セメント系固化材としては、例えば、ユースラビラー５０（三菱マテリアル株式会社岩手工場製）が用いられる。このステップＳ１１の処理では、試料土１ｍ^３に対して２００〜４００ｋｇ／ｍ^３のセメント系固化材を添加するとともに、必要に応じて水を加えて混合することにより、水固化材比（セメント系固化材に対する水の比率：Ｗ／Ｃ）が０％以上２２０％以下の固化処理土とする。

ステップＳ１１の処理により固化処理土１０を作製した後、図６に示すように、固化処理土１０を筒体２０に投入する（ステップＳ１２）。具体的には、ＪＩＳＲ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載のフロー試験の手順に合わせて、フローテーブル３０の上面３１における中央に置いた筒体２０に固化処理土１０を２層に詰め、各層を直径２０±１ｍｍ、質量５００±３ｇの突き棒の先端が各層の約１／２の深さまで入るように全面にわたって各々１５回突き、最後に必要に応じて不足分を補い、表面をならすことにより実行される。この筒体２０は、上部内径７０．０±０．５ｍｍ、下部内径１００±０．５ｍｍ、高さ６０．０±０．５ｍｍに設定される円錐台状に形成されている。

そして、ステップＳ１２の処理により固化処理土１０が筒体２０に充填されると、この筒体２０を図７に示すように、垂直方向に移動させて取り外す（ステップＳ１３）。これにより、図８に示すように、円錐台状に形成された固化処理土１０がフローテーブル３０の上面３１における中央に配置される。

ステップＳ１３の処理により、円錐台状の固化処理土１０が上面３１の中央に載置されると、フロー装置（図示略）を駆動させて、円錐台状の固化処理土１０に振動を付与する（ステップＳ１４）。この振動付与は、フローテーブル３０に１５秒間に１５回の割合で落下運動を与えることにより実行される。
このステップＳ１４の処理が実行されると、円錐台状の固化処理土１０が振動により上面３１側の部位が徐々に崩れて円周方向外側に広がり、例えば、図９に示す状態となる。

ステップＳ１４の処理後、上面３１に広がった固化処理土１０の外径を測定してフロー値を算出する（ステップＳ１５）。具体的には、図９に示すように、固化処理土１０が広がった後の径を最大と認める方向の幅ｗ１と、これに直交する方向の幅ｗ２とで１ｍｍ単位まで測定し、その平均値を、ミリメートル（ｍｍ）を単位とする無名数の整数で表す。この試験は２回行い、その平均値をフロー値とする。

このステップＳ１（ステップＳ１１〜Ｓ１５）によりフロー値を取得すると、フロー値に応じたテーブル４４の振動周波数を決定する（ステップＳ２）。このステップＳ２の処理は、図５に示すフローチャートに示す手順で実行される。まず、ステップＳ１により測定された固化処理土１０のフロー値を取得する（ステップＳ２１）。そして、取得したフロー値が１１０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２の判定処理により、フロー値が１１０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満である（ステップＳ２２でＹＥＳ）と判定された場合、テーブル４４の振動周波数を８５±５Ｈｚに設定し（ステップＳ２３）、処理を終了する。一方、ステップＳ２２の判定処理によりフロー値が１２０ｍｍ以上である（ステップＳ２２でＮＯ）と判定された場合、次の判定ステップ（ステップＳ２４）へと移行する。

判定ステップＳ２４では、フロー値が１２０ｍｍ以上１３５ｍｍ未満であるか否かを判定する。このステップＳ２４の判定処理により、フロー値が１２０ｍｍ以上１３５ｍｍ未満である（ステップＳ２４でＹＥＳ）と判定された場合、テーブル４４の振動周波数を７２．５±７．５Ｈｚに設定し（ステップＳ２５）、処理を終了する。一方、ステップＳ２４の判定処理によりフロー値が１３５ｍｍ以上である（ステップＳ２４でＮＯ）と判定された場合、次の判定ステップ（ステップＳ２６）へと移行する。

判定ステップＳ２６では、フロー値が１３５ｍｍ以上１５０ｍｍ未満であるか否かを判定する。このステップＳ２６の判定処理により、フロー値が１３５ｍｍ以上１５０ｍｍ未満である（ステップＳ２６でＹＥＳ）と判定された場合、テーブル４４の振動周波数を５７．５±７．５Ｈｚに設定し（ステップＳ２７）、処理を終了する。一方、ステップＳ２６の判定処理によりフロー値が１５０ｍｍ以上である（ステップＳ２６でＮＯ）と判定された場合、次の判定ステップ（ステップＳ２８）へと移行する。

判定ステップＳ２８では、フロー値が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満であるか否かを判定する。このステップＳ２８の判定処理により、フロー値が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満である（ステップＳ２８でＹＥＳ）と判定された場合、テーブル４４の振動周波数を４５±５Ｈｚに設定し（ステップＳ２９）、処理を終了する。一方、ステップＳ２８の判定処理によりフロー値が２００ｍｍ以上である（ステップＳ２８でＮＯ）と判定された場合も処理を終了する。この場合、フロー値が１１０ｍｍ未満、又は２００ｍｍ以上であることから、供試体作製装置４０による供試体作製は困難であるため、これ以降の処理も終了する。

次に、固化処理土１０を内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの筒状容器５０に筒状部材６０を固定した状態で投入する（ステップＳ３）。この筒状部材６０の内径は、筒状容器５０の外径よりも若干小さく形成されているため、筒状部材６０の内周面が筒状容器５０の外周面に当接し、筒状容器５０の開口より上側に溢れた状態の固化処理土１０を囲むように配置される。具体的には、図１０に示すように、筒状容器５０の開口端の上側に溢れるように固化処理土１０を投入する。
そして、固化処理土１０が投入された筒状容器５０をテーブル４４上（ゴム部材４５の凹部４５１内に固定する（ステップＳ４）。この場合、凹部４５１の直径は、筒状容器５０の外径と略同じか若干大きく形成されているため、筒状容器５０が凹部４５１に確実に固定される。

そして、テーブル４４を固化処理土１０の状態に応じた振動周波数で５秒以上振動させて筒状容器５０に振動を付与する（ステップＳ５）。具体的には、ステップＳ５では、上述したステップＳ２により決定された振動周波数で、かつ、鉛直方向の振幅を０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍで５秒以上テーブル４４を振動させる。これにより、筒状容器５０に投入された固化処理土１０の内部の気泡がその振動により適切に除去され、固化処理土１０の一部が筒状容器５０内に隙間なく侵入して図１１に示す状態となる。
なお、図１１に示す固化処理土１０の形状は、筒状容器５０の外縁にまで広がって筒状部材６０の内周面６１にまで達しているが、必ずしもステップＳ５の処理により固化処理土１０が広がるわけではない。

なお、本実施形態では、ステップＳ５の処理における振動の付与時間は、５秒以上６０秒以下とされ、振動付与終了の判断は、６０秒経過後であってもよいし、供試体作製者の判断によってもよい。供試体作製者は、例えば、テーブル４４により振動が付与された筒状容器５０から発せられる音で振動付与を終了する判断を行う。具体的には、振動を付与した直後は、筒状容器５０内に投入された固化処理土１０内に複数の気泡が含まれているため、振動周波数が低いが、振動により気泡が外部に放出されると筒状容器５０内の固化処理土１０の密度が高まることから、筒状容器５０の振動周波数が高まり、筒状容器５０から発せられる音が高くなる。この音の変化を察知することにより、振動付与を終了する。
このため、本実施形態では、振動付与終了の判断を供試体作製者が判断することとしているが、音の変化を検知できるセンサなどを設けて、音変化が検知された際に振動付与を終了するようにしてもよい。

このステップＳ５の処理が終了すると、ゴム部材４５の凹部４５１から筒状容器５０を取り外す。そして、筒状容器５０の上端部から筒状部材６０を取り外して、ヘラなどを用いて、筒状容器５０の開口から溢れ出た固化処理土１０を除去し、図１２に示す状態とする（ステップＳ７）。そして、図１２に示す状態となった筒状容器５０を３日〜７日間乾燥させた後に、筒状容器５０を除去する（ステップＳ８）。これにより、図１３に示す供試体１０Ａが作製される。

本実施形態では、固化処理土１０が投入された筒状容器５０を供試体作製装置４０（テーブルバイブレータ）により振動させることにより、固化処理土１０内の気泡等を適切に除去できる。つまり、供試体作製者が、固化処理土１０が投入された筒状容器５０のタッピングをする必要がないことから、供試体作製者のタッピング技術の個人差が生じることがなく、筒状容器５０を均一に振動させることができる。このため、筒状容器５０内の固化処理土１０から気泡等を均一に除去でき、均一な供試体１０Ａを作製できる。
また、振動周波数を４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下の範囲で自由に設定できるので、固化処理土１０の状態に応じた振動周波数で固化処理土１０が投入された固化処理土１０の状態に応じて筒状容器５０より適切に振動させることができる。
さらに、ステップＳ１で取得したフロー値が大きくなるほど振動周波数を小さく設定しているので、フロー値が大きく緩い固化処理土１０を激しく振動させることを防止して、筒状容器５０外に固化処理土１０が飛び散ることを抑制できる。また、フロー値に応じた振動周波数を設定しているので、固化処理土１０の緩さにかかわらず、供試体１０Ａを安定かつ均一に作製できる。

本実施形態では、テーブル４４に固定されたゴム部材４５の凹部４５１に筒状容器５０を収容することで、筒状容器５０をテーブル４４上に確実に支持でき、筒状容器５０を適切に振動させることができるとともに、振動終了後に筒状容器５０を容易にゴム部材４５から取り外すことができる。このため、筒状容器５０内の固化処理土１０から気泡等を均一に除去でき、均一な供試体１０Ａを作製できる。
また、ゴム部材４５の引張強さが１６ＭＰa以上３５ＭＰa以下とされているので、筒状容器５０に振動を確実に伝達し、かつ、筒状容器５０を適切に保持できる。
さらに、筒状容器５０上に重しとして筒状部材６０を置くことで、テーブル４４上に筒状容器５０を確実に保持でき、これにより、筒状容器５０を適切に振動させることができる。
加えて、筒状容器５０の上端部を筒状部材６０により囲んだ状態にできるので、筒状容器５０に振動が付与される際に、筒状容器５０外に固化処理土１０が溢れ出すことを抑制できる。これにより、供試体作製装置４０が固化処理土１０により汚れることを抑制できる。

その他、細部構成は実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、ステップＳ３において、固化処理土１０を筒状容器５０に筒状部材６０を固定した状態で一度に投入した後、ゴム部材４５の凹部４５１に筒状容器５０を固定する（ステップＳ４）こととしたが、これに限らない。例えば、ステップＳ３〜Ｓ５の処理に代えて、筒状部材６０が固定された状態の筒状容器５０をゴム部材４５の凹部４５１に固定した後、固化処理土１０を筒状容器５０に複数回（例えば、２〜５回に分けて投入することとしてもよい。この場合、筒状容器５０に固化処理土１０が投入される度に固化処理土１０の状態に応じた振動周波数で、かつ、鉛直方向の振幅を０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍで５秒以上テーブル４４を振動させるとよい。この変形例では、固化処理土１０が複数回に分けて筒状容器５０に投入され、その度に筒状容器５０を振動させるので、確実に固化処理土１０から気泡等を除去でき、より均一な供試体１０Ａを作製できる。

粘性土（宮城県仙台市採取,湿潤密度１．６５ｇ／ｃｍ^３,含水比４６．１質量％）を試料土とし、これら各試料土に対して、三菱マテリアル株式会社岩手工場製のセメント系固化材ユースラビラー５０（ＵＳ５０）を用いて固化処理を行った。固化処理土の固化材添加量は、湿潤土１ｍ^３に対し３００ｋｇ／ｍ^３とし、表１に示す水固化材比（Ｗ／Ｃ）を３０〜２２０質量％に変化させて試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３５の固化処理土とした。

これら試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３５の固化処理土については、規格（ＪＩＳＲ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の「１２フロー試験」）に従って、固化処理土のフロー試験を実施してフロー値を測定し、表１に示した。
このフロー試験の後、上記実施形態に記載した方法で、供試体を試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３５のそれぞれ３本ずつ作製した。具体的には、上記実施形態の供試体作製装置の振動周波数を表１及び表２に示す値にするとともに、鉛直方向の振幅を０．７５±５ｍｍとした。なお、固化処理土は、筒状容器に３回に分けて投入し、投入する度に上記条件で振動を付与した。また、供試体作製装置による１回ごとの振動付与時間は、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３１については、１０秒とし、試料Ｎｏ．３２〜Ｎｏ．３５については、表２に示す秒数とした。なお、供試体作製装置の振動により、固化処理土から水が浮き出てくるものは、その時点で振動を停止させた。また、ゴム部材には、引張強さが２８ＭＰaのニトリルゴム（ＮＢＲ）を使用した。

［供試体の評価］
そして、材齢７日において筒状容器を脱型し、供試体のつまり状況を目視観察した。目視観察の判定は、均一な供試体である場合を良好「Ａ」と判定し、一部において空洞が認められるものの使用できると判断できる場合を可「Ｂ」と判定し、供試体作製時に固化処理土が飛び跳ねたり水と固形分とが分離したりして供試体を作製できなかった場合、多くの箇所で空洞が目立つ場合及びブリーディングが目立つ場合を不可「Ｃ」と判定した。
また、各試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３５の変動係数（％）を算出した。この変動係数は、３つの供試体に対してＪＩＳＡ１２１６−２００９「土の一軸圧縮試験方法」に基づいた一軸圧縮試験を実施し、３つの供試体の変動係数を算出した。この変動係数の値が小さいほど３つの供試体のばらつきが小さいことを示している。これら供試体の評価を表１及び表２に示した。なお、供試体を作製できなかった場合又はブリーディングが発生した試料については、変動係数の値を「-」としている。

表１から、固化処理土の柔らかさの指標となるフロー値により、供試体の状態及びばらつきの指標である変動係数が異なり、それぞれのフロー値ごとに最適な振動周波数があることがわかる。例えば、フロー値が１０２ｍｍの試料Ｎｏ．１０〜１３のうち、振動周波数を６５Ｈｚ又は８０Ｈｚに設定した試料Ｎｏ．１１及び１２では、供試体の評価がＡであり、変動係数も１３％以下と低いのに対して、試料Ｎｏ．１０では振動周波数が６０Ｈｚと低いため、供試体の評価が「Ｃ」となり、供試体を作製できなかった。また、試料Ｎｏ．１３では振動周波数が８２Ｈｚと高いため、供試体の評価が「Ｃ」となり、供試体を作製できなかった。

これらのことから、フロー値が１０２ｍｍの試料に適した振動周波数は、６５Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下であることがわかる。つまり、各試料のフロー値に適した振動周波数よりも低い振動周波数で振動を付与すると固化処理土が均一にならないため、供試体の評価が悪く、かつ、供試体が作製できない又は変動係数が高くなる。また、各試料のフロー値に適した振動周波数よりも高い振動周波数で振動を付与すると固化処理土が振動により飛び跳ねたり、水と固形分とが分離したりして供試体を作製できない又はブリーディングが目立つことがわかる。

表２から、供試体作製装置のテーブルの振動時間（固化処理土の投入の度にテーブルが振動される時間）を５秒、１０秒、３０秒及び６０秒と変化させても、供試体の評価及び変動係数が変化しないことがわかる。つまり、試料土の種類や状態の影響により多少の変化があるものの、供試体作製装置の振動時間は制限されるものでないことが示された。この振動時間は５秒以上であればよく、より好ましくは変動係数が小さいことから１０秒程度が最も好ましい。

１０…固化処理土
１０Ａ…供試体
２０…筒体
３０…フローテーブル
３１…上面
４０…供試体作製装置（テーブルバイブレータ）
４１…本体部
４２…制御パネル
４３…ばね部材
４４…テーブル
４５…ゴム部材
４５１…凹部
５０…筒状容器
６０…筒状部材
６１…内周面

Claims

試料土とセメント系固化材とが混合された固化処理土を筒状容器に投入した後、前記固化処理土が投入された前記筒状容器をテーブルバイブレータのテーブル上に載置して、前記テーブルを前記固化処理土の状態に応じた振動周波数で５秒以上振動させて供試体を作製することを特徴とする供試体作製方法。
前記振動周波数は４０Ｈｚ以上９０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１に記載の供試体作製方法。
前記筒状容器は内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍであり、前記固化処理土の前記筒状容器への投入は、複数回に分けて実施され、前記筒状容器に前記固化処理土が投入される度に、前記テーブルを前記固化処理土の状態に応じた振動周波数で、かつ、鉛直方向の振幅を０．７５ｍｍ±０．０５ｍｍで５秒以上振動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の供試体作製方法。
前記固化処理土のＪＩＳＲ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に基づくフロー試験により測定されたフロー値が１１０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を８５±５Ｈｚとし、前記フロー値が１１０ｍｍ以上１３５ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を７２．５±７．５Ｈｚとし、前記フロー値が１３５ｍｍ以上１５０ｍｍ未満の場合に前記振動周波数を５７．５Ｈｚ±７．５Ｈｚとし、前記フロー値が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満の場合に４５±５Ｈｚとすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の供試体作製方法。