JP2024003963A - 地盤改良方法および地盤改良材 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素の排出量を低下させることができる地盤改良方法を提供する。【解決手段】本発明の地盤改良方法は、土に、コンクリートクラッシュ材および固化材を添加して混合することを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、二酸化炭素排出量の削減に寄与する地盤改良方法および地盤改良材に関する。

従来、軟弱地盤を改良するために、固化材を使用した地盤改良が知られている。例えば、改良対象地盤にセメント系固化材を散布または注入しながら、セメント系固化材と改良対象地盤とを攪拌する注入攪拌工程を１回または複数回行うことにより地盤改良体を形成する地盤改良工法が存在する（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－０２６６６１号公報

近年、産業界において、二酸化炭素の排出量の削減が求められている。固化材は、その製造時に、多くの二酸化炭素を排出するため、地盤改良において、固化材の使用量を減らすことが望ましいと考えられる。

本発明は、二酸化炭素の排出量を減らすことができる地盤改良方法および地盤改良材を提供することを目的とする。

発明者らは、改良の対象とする土に、コンクリート廃棄物の破砕物または粉砕物であるコンクリートクラッシュ材を添加することにより、固化材の使用量を減らしたとしても、地盤に十分な支持力および強度をもたらすことができることを見出し、本発明に至った。

本発明は、以下に掲げる態様の発明を提供する。
（項目１）
土に、コンクリートクラッシュ材および固化材を添加して混合することを含む、
地盤改良方法。

（項目２）
前記コンクリートクラッシュ材の粒子径は、１００ｍｍ以下である、
項目１に記載の地盤改良方法。

（項目３）
前記土と前記コンクリートクラッシュ材との合計を１００体積％としたとき、前記コンクリートクラッシュ材は、１０体積％以上添加される、
項目１または２に記載の地盤改良方法。

（項目４）
前記固化材は、前記土と前記コンクリートクラッシュ材との混合物１ｍ^３当たり、３０ｋｇ以上２００ｋｇ以下である、
項目１から３のいずれか１項に記載の地盤改良方法。

（項目５）
コンクリートクラッシュ材と、
固化材と、
を含む地盤改良材。

（項目６）
前記コンクリートクラッシュ材の粒子径は、１００ｍｍ以下である、
項目５に記載の地盤改良材。

地盤改良の際に、土にコンクリートクラッシュ材を添加することにより、固化材の使用量を減らして二酸化炭素の排出量を低下させることができると共に、十分な支持力および強度を有する地盤を得ることができる。

実施例および比較例の試験体の、固化材の添加量に対する一軸圧縮強度の変化を示すグラフである。

本発明の地盤改良方法および地盤改良材について説明する。

本発明の地盤改良方法は、改良すべき地盤の土に、コンクリート廃棄物の破砕物または粉砕物であるコンクリートクラッシュ材（以下、「ＣＣ材」と表記することがある。）および固化材を添加して混合することを含む。地盤は、例えば、路盤、路床、建築物の基礎、盛土地盤または築堤である。

ＣＣ材と固化材は、あらかじめ混合されており、ＣＣ材と固化材との混合物が土に添加されるようにしてもよい。あるいは、ＣＣ材と固化材は、事前に混合されずに、土に別々に添加されてもよい。

本発明は、地盤改良材にも関する。本発明の地盤改良材は、ＣＣ材と、固化材と、を含む。

ＣＣ材は、コンクリート廃棄物を破砕または粉砕して粒子状または粉末状にしたものである。コンクリート廃棄物としては、例えば、建設現場で余剰となった戻りコンクリートや、コンクリート製の建造物などを取り壊した際に発生する廃棄物が挙げられる。ＣＣ材を篩にかけることにより、ＣＣ材の粒子径を制御してもよい。ＣＣ材の粒子径は、例えば、１００ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下である。

土に対するＣＣ材の添加割合（体積割合）が大きいほど、地盤の支持力および強度を向上させることができるため好ましい。ＣＣ材は、土とＣＣ材との合計を１００体積％としたとき、１０体積％以上が好ましく、２０体積％以上がより好ましく、３０体積％以上がさらに好ましい。

固化材としては、例えば、セメント、セメントを主成分としたセメント系固化材、石灰または石灰を主成分とした石灰系固化材が挙げられるが、これらに限定されない。二種以上の固化材を混合して使用することもできる。固化材は、粉末などの固体状の固化材であってもよく、粉末の固化材が水などの液体と混合されたスラリー状の固化材であってもよい。

固化材の添加量が多いほど地盤の支持力および強度を向上させることができると考えられるが、一方で、固化材は、その製造時に、多くの二酸化炭素を排出するため、固化材の使用量を抑えることが好ましい。このような観点から、一実施形態において、固化材は、土とＣＣ材との混合物１ｍ^３当たり、３０ｋｇ以上で２００ｋｇ以下となるように、添加されることが好ましい。

以下では、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例の試験体を以下で説明する方法により作製し、試験体の一軸圧縮強度を比較した。

＜試験体の作製方法＞
実施例１（１－１～１－３）、実施例２（２－１～２－３）および実施例３（３－１～３－３）では、関東ローム土、セメント系固化材であるジオセット２００（太平洋セメント株式会社）およびＣＣ材を混合して試験体を作製した。

比較例１（１－１～１－３）では、ＣＣ材を配合せず、関東ローム土およびジオセット２００を混合して試験体を作製した。

各原料の配合割合は、表１に示されている。セメント系固化材の添加量は、関東ローム土とＣＣ材との混合物１ｍ^３当たりの質量である。ＣＣ材は、篩かけを行うことにより、１０ｍｍ以下となるように調整された。

試験体は、「セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｌ－０１：２００６ セメント系固化材による改良体の強さ試験方法」にしたがって作製された。以下に、作製手順を簡単に示す。
（１）各原料を所定の配合割合で混合した混合物を作製した。モールド、１．５ｋｇランマーおよびカラーを用いて混合物を突固めた。
（２）突固め方法は、質量１．５ｋｇのハンマーを２０ｃｍの高さから自由落下させ、３層で突固めた。突固め回数は各層１２回とした。
（３）１層当たりに突固める混合物の量は、突固め後の試験体高さのほぼ１／３程度となるようにした。各層の突き終わり面には、へらで刻みを付し、その上の層との密着をはかった。
（４）３層突固め後は、カラーを取り外してモールド上部の余分の土をストレートエッジで注意深く削り取った。砂粒などのために表面にできた穴は混合物の細粒分で埋め、上面がモールド上面と同じ高さになるように平滑に仕上げた。
（５）水分が蒸発しないように試験体を密閉し、７日間養生した。作製された試験体のサイズは、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱状であった。

＜一軸圧縮試験＞
養生後の試験体の一軸圧縮強度を調べるために、一軸圧縮試験を行った。一軸圧縮試験は、ＪＩＳ Ａ １２１６：１９９８「土の一軸圧縮試験方法」にしたがって行った。表１に、一軸圧縮試験の結果を示す。図１は、実施例１、実施例２、実施例３および比較例１の、固化材の添加量に対する一軸圧縮強度の変化を示すグラフである。

図１に示すように、同じ一軸圧縮強度（例えば、２５０ｋＮ／ｍ^２）を得ようとした場合、比較例よりも、実施例の方が、固化材の添加量が少なくて済むことが分かる。詳細に説明すると、ＣＣ材を添加していない比較例１の試験体の場合、２５０ｋＮ／ｍ^２の一軸圧縮強度を得るためには、図１から、１１９ｋｇ／ｍ^３の固化材を添加する必要があると推定される。一方で、実施例１の試験体（ＣＣ材を１０体積％添加）では、２５０ｋＮ／ｍ^２の一軸圧縮強度を得るために、固化材を９２ｋｇ／ｍ^３添加すればよいと推定され、固化材の添加量を比較例１と比べて２２．７％削減できる。同様に、実施例２の試験体（ＣＣ材を２０体積％添加）では、固化材を７９ｋｇ／ｍ^３添加すればよいと推定され、固化材の添加量を比較例１と比べて３３．６％削減できる。実施例３の試験体（ＣＣ材を３０体積％添加）では、固化材を６９ｋｇ／ｍ^３を添加すればよいと推定され、固化材の添加量を比較例１と比べて４２．０％削減できる。この結果から、所望の支持力および強度を得るために、ＣＣ材を添加することで、固化材の添加量を減らすことができることが分かる。例えば、セメント系固化材の主成分であるポルトランドセメントを１ｋｇ製造する場合、二酸化炭素の排出量は、約７６３ｇである。セメント系固化材は約６０質量％のポルトランドセメントを含むため、セメント系固化材を１ｋｇ製造する場合、二酸化炭素の排出量は、約４５８ｇと推定できる。一方、コンクリート廃棄物を粉砕して、ＣＣ材を製造する際に発生する二酸化炭素は、セメント系固化材の製造時に排出される二酸化炭素量に比べれば、ごくわずかである。したがって、固化材の一部をＣＣ材で置き換えることにより、固化材の使用量を低減させて二酸化炭素の排出量を低減させつつ、地盤の支持力および強度を向上させることができる。

図１から分かるように、同じ固化材の添加量（１００ｋｇ／ｍ^３，１５０ｋｇ／ｍ^３）で比較した場合、実施例１から実施例３の試験体の一軸圧縮強度は、比較例１の試験体の一軸圧縮強度よりも高かった。また、固化材の添加量が５０ｋｇ／ｍ^３の場合、実施例２－１および実施例３－１の試験体の一軸圧縮強度は、比較例１－１の試験体の一軸圧縮強度よりも高かった。このことから、ＣＣ材を配合することにより、一軸圧縮強度を向上させることができることが分かる。したがって、地盤に、固化材だけでなくＣＣ材も添加することにより、地盤の支持力および強度を向上させることができる。なお、実施例１－１の試験体（固化材の添加量が５０ｋｇ／ｍ^３）の一軸圧縮強度は、比較例１－１の試験体の一軸圧縮強度よりもわずかに低くなった。しかしながら、実施例１－１の試験体の一軸圧縮強度は、実用上問題のない値である。したがって、実施例１－１の配合割合であっても、実用に耐える支持力および強度を有した地盤を得ることができる上、二酸化炭素排出量も抑制できる。

また、同じ固化材の添加量で比較した場合、実施例１の試験体よりも、実施例２および実施例３の試験体の方が、一軸圧縮強度が高かった。このことから、土に対するＣＣ材の配合割合を大きくすることにより、地盤の支持力および強度を向上させることができると言える。

ＣＣ材に含まれる水酸化カルシウムは、空気中および土中で二酸化炭素と反応し、炭酸カルシウムを生成する。したがって、ＣＣ材を土に添加することにより、ＣＣ材によって二酸化炭素を吸収することができる。

Claims (6)

1. 土に、コンクリートクラッシュ材および固化材を添加して混合することを含む、
   地盤改良方法。
2. 前記コンクリートクラッシュ材の粒子径は、１００ｍｍ以下である、
   請求項１に記載の地盤改良方法。
3. 前記土と前記コンクリートクラッシュ材との合計を１００体積％としたとき、前記コンクリートクラッシュ材は、１０体積％以上添加される、
   請求項１または２に記載の地盤改良方法。
4. 前記固化材は、前記土と前記コンクリートクラッシュ材との混合物１ｍ^３当たり、３０ｋｇ以上２００ｋｇ以下である、
   請求項１または２に記載の地盤改良方法。
5. コンクリートクラッシュ材と、
   固化材と、
   を含む地盤改良材。
6. 前記コンクリートクラッシュ材の粒子径は、１００ｍｍ以下である、
   請求項５に記載の地盤改良材。