JP3116766B2

JP3116766B2 - 微粒子集合体の流動化方法

Info

Publication number: JP3116766B2
Application number: JP7074995A
Authority: JP
Inventors: 博久保; 武川地
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH08239662A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設残土、建設汚泥等
を改良して充填材等に利用する微粒子集合体の流動化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設工事やシールド工事等では多くの建
設残土や建設汚泥が発生するが、資源の有効利用、廃棄
処分コストや処分場の問題、環境保護等の観点から考え
れば、これらの残土や汚泥をできるだけ再利用していく
ことが望ましい。特に、いわゆる不良土についてはその
ままで再利用することは難しいため、これを改良して有
効利用する技術を開発することが急務となっている。

【０００３】このような背景において、セメント系材料
または石灰系材料を軟弱な土に添加混合して強度を増大
させる方法がセメント安定処理工法あるいは石灰安定処
理工法として従来から知られており、このような方法で
つくられた改良土は、盛土や斜面形成、遮水壁の構築あ
るいは裏込め等の空洞充填に広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、改良土をポン
プ圧送して所望の空洞箇所に充填したい場合、締め固め
を省略したい場合、原位置で攪拌混合したい場合等にお
いては、当該改良土の流動性を高めることが不可欠とな
るが、このような流動性は、従来、水の添加によって確
保されてきた。

【０００５】しかしながら、水の添加によって土を流動
化させるには、液性限界の約1.5 倍以上の含水比にしな
ければならず、多量の水が必要となり、特に、改良すべ
き不良土が粘土質である場合には、必要な水量はきわめ
て多くなる。

【０００６】また、多量の水を加えるということは、所
定の固化強度を維持するために水量が増えた分だけセメ
ント等の量も増やさねばならないとともに、できあがっ
た改良土に占める元の不良土の量が少なくなり、不良土
の利用率、言い換えれば改良土への転換効率が低下する
ことを意味する。例えば、粘性土を改良する場合、改良
土を１ｍ³ つくるのに元の粘性土は0.4 〜0.6ｍ³しか混
合できない。

【０００７】一方、元の土が砂質土である場合には、比
較的少ない水量で流動化させることができるが、添加し
た水が分離しやすく安定した流動性が得られないため、
該砂質土に粘土を加えるのが一般的である。したがっ
て、かかる場合においても、上述した問題が同様に生じ
てくる。

【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、セメント、石灰等を混合した土の流動性を高
めることができる微粒子集合体の流動化方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の微粒子集合体の流動化方法は請求項１に記
載したように、粘性土を除く土からなる微粒子集合体に
セメント、石灰等の硬化材および水を混合するととも
に、アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれら
の誘導体を主成分とする添加剤をさらに添加混合するも
のである。

【００１０】また、本発明の微粒子集合体の流動化方法
は請求項２に記載したように、石炭灰、ごみ焼却灰又は
スラグ粉末からなる微粒子集合体にセメント、石灰等の
硬化材および水を混合するとともに、アクリル酸塩若し
くはポリアクリル酸塩又はそれらの誘導体を主成分とす
る添加剤をさらに添加混合するものである。

【００１１】また、本発明の微粒子集合体の流動化方法
は、請求項１若しくは請求項２の微粒子集合体および添
加剤を水と混合させた後、前記硬化材を混合するもので
ある。

【００１２】

【作用】粘性土を除く土からなる微粒子集合体や、石炭
灰、ごみ焼却灰又はスラグ粉末からなる微粒子集合体
に、セメント、石灰等の硬化材および水を加えるととも
にさらに、アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又は
それらの誘導体を主成分とする土質改良添加剤を添加混
合すると、該添加剤を加えない場合に比べて微粒子集合
体の流動性が大幅に高まり、通常のコンクリート流動化
剤よりも優れた流動性を備える。さらに、何も添加しな
い場合あるいは通常のコンクリート流動化剤を添加した
場合に比べて、圧縮強度も増加する。

【００１３】混合の仕方は任意の順序でよいが、土等の
微粒子集合体、水および土質改良添加剤を先に混合した
後、セメント等の硬化材を添加混合するようにすると、
流動性および強度特性はさらに向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の微粒子集合体の流動化方法の
実施例について、添付図面を参照して説明する。

【００１５】図１は、本実施例に係る微粒子集合体の流
動化方法の手順を示した略図である。同図でわかるよう
に、本実施例の微粒子集合体の流動化方法においては、
まず、微粒子集合体としての土を水とともにソイルミキ
サー１に入れるとともに、アクリル酸塩若しくはそれら
が重合したポリアクリル酸塩又はそれらの誘導体を主成
分とする添加剤を添加し、これらを攪拌混合する。

【００１６】ここで使用するアクリル酸塩あるいはポリ
アクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カルシウム塩、
マグネシウム塩、アルミニウム塩などがあるが、２価以
上の塩のポリマーは水に不溶性になるため、水に溶けや
すい１価の代表的な塩であるナトリウム塩を用いるのが
よい。

【００１７】また、本実施例に係る土質改良添加剤が添
加される土としては、一般の地下掘削工事で発生した掘
削残土や切り土工事で発生した建設残土のみならず、地
中連続壁工事やシールド工事で発生した残土や汚泥、リ
バース工法やアースドリル工法等の杭工事で発生した残
土や汚泥、あるいは河川や湖の浚渫工事で発生したヘド
ロ等も対象となる。

【００１８】次いで、セメントや石灰等の硬化材をソイ
ルミキサー１に入れてさらに攪拌混合する。なお、本実
施例の土質改良添加剤をセメントや水とともに土に添加
混合する順序は任意でよいが、できれば図１に示したよ
うに、土質改良添加剤を先に土および水に添加混合して
土粒子を十分に分散させ、しかる後にセメントを混合す
るようにした方がよい。

【００１９】また、攪拌混合する際、ソイルミキサーに
代えて原位置に設置された攪拌混合機械を用いて行って
もよい。

【００２０】次に、本実施例に係る土質改良添加剤の実
験概要およびその結果について説明する。まず、実験に
使用した土の性状を表１に示す。かかる土は、某工事現
場の地下掘削工事で発生した建設残土であり、同表に示
すように、細粒分（７４μｍ以下）を８９％含んだ粘性
土である。

【００２１】

【表１】次に、表１に示す土の含水比を所定の値に調整するとと
もに、該土に本実施例の土質改良添加剤を入れてホバー
ト形ソイルミキサーで混合した後、セメントを混合して
ソイルセメントを作製した。本実施例の土質改良添加剤
には、ポリアクリル酸ナトリウムを主成分としアクリル
酸ナトリウムを所定量含んだものを使用し、セメントに
は高炉セメントＢ種を用いた。

【００２２】次に、作製したソイルセメントの小型スラ
ンプフローを測定した。ここで、小型スランプフローと
は、試料の流動性を評価する指標となるものであり、上
径５ｃｍ、下径１０ｃｍ、高さ１５ｃｍの小型スランプ
コーン（ＪＩＳの１／２のスケール）に試料を詰め、こ
れを鉄板上で静かに引き上げた際の試料の拡がり直径
（ｃｍ）を測定したものである。

【００２３】次に、ソイルセメントを直径５ｃｍ、高さ
１０ｃｍの円筒容器に詰めて密閉し、２０゜Ｃの恒温室
で７日間養生した後、一軸圧縮強度を測定した。

【００２４】図２は、セメントを１ｍ³ あたり２００ｋ
ｇ混合した場合のソイルセメントの小型スランプフロー
を各含水比ごとに示したグラフであり、本実施例の土質
改良添加剤を添加しなかった場合も併せて示してある。

【００２５】同図に示すように、本実施例の土質改良添
加剤を添加した場合と添加しなかった場合とでは、小型
スランプフローに大きな差が見られる。一般的に、ポン
プ圧送性やセルフレベリング性を確保する場合には１８
ｃｍ以上、水中打設する場合には２２ｃｍ以上の流動性
が必要であると言われているが、本実施例の土質改良添
加剤を１ｍ³ あたり５ｋｇ添加した場合には、土の含水
比を８０％程度に抑えた状態で１８ｃｍ程度の流動性を
確保することができ、１０ｋｇの添加量であれば７０％
に抑えた状態で２０ｃｍ程度の流動性を確保することが
できる。一方、該添加剤を添加しない場合、土の含水比
が７０乃至８０％程度では、粘土細工ができるほどの固
練り状態となる。そして、添加剤を添加した場合と同程
度の流動性を確保するには約１６０乃至１７０％程度の
含水比が必要となる。

【００２６】図３は、土の含水比を１３８％に調整し、
セメントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイ
ルセメントの小型スランプフローを示したグラフであ
り、本実施例の土質改良添加剤に代えて市販のコンクリ
ート流動化剤を添加した場合も併せて示してある。市販
のコンクリート流動化剤としては、ポリカルボン酸塩
（(1) は添加剤を加えた後でセメントを加えた場合、
(2) はセメントを加えた後で添加剤を加えた場合）、オ
キシカルボン酸塩をそれぞれ主成分とするものを用い
た。

【００２７】同図に示すように、本実施例の土質改良添
加剤を用いた場合には、５ｋｇの添加量で小型スランプ
フローは約５０ｃｍとなるのに対し、市販のコンクリー
ト流動化剤では、２０ｃｍ程度である。このことから、
本実施例の土質改良添加剤は、市販のコンクリート流動
化剤に比べてきわめて高い流動化能力を持っていること
がわかる。

【００２８】図４は、土の含水比を８２％に調整し、セ
メントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイル
セメントの小型スランプフローを示したグラフである。

【００２９】同図に示すように、本実施例の土質改良添
加剤の添加量を増やすにつれて小型スランプフローも大
きくなっているが、５ｋｇ程度が妥当な添加量であるこ
とがわかる。

【００３０】図５は、セメントを１ｍ³ あたり２００ｋ
ｇ混合した場合のソイルセメントの一軸圧縮強度を各含
水比ごとに示したグラフであり、本実施例の土質改良添
加剤を添加しなかった場合も併せて示してある。

【００３１】同図でわかるように、いずれの場合でも含
水比が増えるにつれて圧縮強度が低下しているが、本実
施例の土質改良添加剤を添加した場合の圧縮強度は、添
加しない場合に比べて約二倍になっており、言い換えれ
ば、同一強度を得るために必要なセメント量は半分で済
むことがわかる。

【００３２】図６は、土の含水比を１３８％に調整し、
セメントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイ
ルセメントの一軸圧縮強度を示したグラフであり、本実
施例の土質改良添加剤に代えて市販のコンクリート流動
化剤を添加した場合も併せて示してある。市販のコンク
リート流動化剤としては、ポリカルボン酸塩、オキシカ
ルボン酸塩をそれぞれ主成分とするものを用いた。

【００３３】同図でわかるように、本実施例の土質改良
添加剤を用いた場合には、市販のコンクリート流動化剤
を用いた場合に比べて大きな固化強度を発現する。

【００３４】図７は、土の含水比を８２％に調整し、セ
メントを１ｍ³ あたり２００ｋｇ混合した場合のソイル
セメントの一軸圧縮強度を示したグラフである。

【００３５】同図に示すように、本実施例の土質改良添
加剤の添加量を増やすにつれて一軸圧縮強度も大きく若
しくは漸増しており、本実施例の土質改良添加剤の添加
によって強度が低下することはないことがわかった。

【００３６】図８は、ソイルセメントの小型スランプフ
ローＳＦが１８乃至２２ｃｍ、２８日後の固化強度ｑが
６０ｋｇｆ／ｃｍ² になるように作製する際の配合を試
算したものであり、左側は、本実施例に係る土質改良添
加剤を添加しない場合、右側は添加した場合である。同
図でわかるように、前者においては、水が約６００リッ
トル、セメントが３００ｋｇ必要であるのに対し、後者
においては、水は約２４０リットル、セメントは２００
ｋｇで済むことがわかった。また、使用できる土の量
も、土質改良添加剤を用いない場合には３３０リットル
にすぎないのに対し、これを添加した場合には約７００
リットルまで増やすことができる。

【００３７】以上説明したように、本実施例に係る微粒
子集合体の流動化方法によれば、セメントや石灰を混合
した処理土の流動性を少量の水で十分に高めることが可
能となると同時に、セメント量の低減および残土の利用
効率の向上を図ることができる。また、大量の水を取り
扱う設備を簡素化あるいは省略することができ、システ
ム全体の簡素化および省スペース化が可能となる。

【００３８】また、流動性が増すことにより、攪拌混
合、ポンプ圧送、裏込め、空洞充填等の各作業における
作業性が格段に向上するとともに、その品質も向上す
る。また、セルフレベリング性に優れるため、転圧や締
め固めが不要になる。特に、地盤にセメントミルクを供
給しながら攪拌混合して該地盤の表層に格子状の固化体
を造成したり地盤の深さ方向に杭状や壁状の固化体を造
成する場合、本実施例の土質改良添加剤を添加すること
により、少量の水でも十分に流動化させることが可能と
なる。また、その結果、セメント量を低減するととも
に、地表面からオーバーフローする混合物の量を減らし
て廃棄処理する手間を省くことができる。さらに、有害
物質を含む土や廃棄物を処理する方法として、セメント
等を添加混合して土から有害物質が溶出するのを防止す
る方法があるが、かかる場合に本実施例の土質改良添加
剤を添加すれば、混合、圧送、処分場所への充填等を少
量の水で行うことができる。

【００３９】従来、コンクリートを対象とした減水剤あ
るいは流動化剤として、ナフタリンスルホン酸ホルムア
ルデヒド高縮合物塩系、メラミンスルホン酸ホルムアル
デヒド高縮合塩系、改良リグニンスルホン酸塩系、オキ
シカルボン酸塩、ポリオール複合体などが知られている
が、これらの減水剤は、処理土の流動性を高めるのにほ
とんど効果がなく、比較的効果があるものでも、処理土
１ｍ³ あたり２０乃至３０ｋｇも添加しなければならな
い。しかしながら、本実施例に係る土質改良添加剤を数
ｋｇ添加してやれば、固練り状態（含水比８０％程度）
のソイルセメントをポンプ圧送等に適した流動状態に容
易に変えることができる。これは、本実施例に係る土質
改良添加剤が土粒子に対して強力な分散作用を発揮し、
凝集状態にある土粒子を効率よく分散させるためである
と考えられる。特に、セメントや石灰等のアルカリ雰囲
気では、より強力な分散力を発揮し、その結果、コンク
リート減水剤に比べて非常に大きな処理土流動化力を発
揮したものと思われる。

【００４０】また、本実施例の土質改良添加剤を添加混
合することにより、流動性のみならず強度特性をも改善
することが可能となり、強化盛土、基礎地盤、遮水壁等
の材料として利用する際、セメント量を低減することが
できる。

【００４１】本実施例では、説明の便宜上、流動性を高
める対象を土に限定して説明したが、土以外の微粒子集
合体、例えば石炭灰、ごみ焼却灰、スラグ粉末等の産業
副生物も対象となり、これらにセメントや石灰を混合し
てスラリー化したものに本実施例の土質改良添加剤を添
加すれば、処理土と同様、少ない含水比で流動性を向上
させることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の微粒子集合
体の流動化方法によれば、微粒子集合体の流動性をわず
かな水量で十分に高めることができる。

【００４３】

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の微粒子集合体の流動化方法の手順を
示した略図。

【図２】土の含水比と小型スランプフローとの関係を本
実施例の土質改良添加剤を添加した場合と添加しなかっ
た場合とで比較したグラフ。

【図３】薬剤の添加量と小型スランプフローとの関係を
本実施例の土質改良添加剤と市販のコンクリート流動化
剤とで比較したグラフ。

【図４】本実施例の土質改良添加剤の添加量と小型スラ
ンプフローとの関係を示したグラフ。

【図５】土の含水比と一軸圧縮強度との関係を本実施例
の土質改良添加剤を添加した場合と添加しなかった場合
とで比較したグラフ。

【図６】一軸圧縮強度を本実施例の土質改良添加剤と市
販のコンクリート流動化剤とで比較したグラフ。

【図７】本実施例の土質改良添加剤の添加量と一軸圧縮
強度との関係を示したグラフ。

【図８】所定の流動性と固化強度とを実現することがで
きる配合の違いを本実施例の土質改良添加剤を添加した
場合と添加しかなった場合とで比較した説明図。

【符号の説明】

１ソイルミキサー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 103:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 17/00 - 17/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粘性土を除く土からなる微粒子集合体に
セメント、石灰等の硬化材および水を混合するととも
に、アクリル酸塩若しくはポリアクリル酸塩又はそれら
の誘導体を主成分とする添加剤をさらに添加混合するこ
とを特徴とする微粒子集合体の流動化方法。
【請求項２】石炭灰、ごみ焼却灰又はスラグ粉末から
なる微粒子集合体にセメント、石灰等の硬化材および水
を混合するとともに、アクリル酸塩若しくはポリアクリ
ル酸塩又はそれらの誘導体を主成分とする添加剤をさら
に添加混合することを特徴とする微粒子集合体の流動化
方法。
【請求項３】前記微粒子集合体および前記添加剤を水
と混合させた後、前記硬化材を混合する請求項１若しく
は請求項２記載の微粒子集合体の流動化方法。