JP3469368B2 - 土質改良材及びこれを用いた土質改良方法 - Google Patents
土質改良材及びこれを用いた土質改良方法Info
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Description
を得ることができ、しかも、有機質を含んだ土の改良に
も有効な土質改良材及びこれを用いた土質改良方法に関
するものである。
石灰やポルトランドセメント系セメント(3CaO・S
iO2 ;C3S 、2CaO・SiO2 ;C2S 系)の土
質改良材が広く用いられており、これを粉体もしくはス
ラリーで対象とする軟弱土や汚泥に混入して、攪拌混合
することにより固化・改良している。
することによってC−S−H水和物を生成して、Ca
(OH)2 を排出する性質を持っており、このCa(O
H)2が土質改良材自体もしくは軟弱土や汚泥中の粘土
成分と化学反応(主にポゾラン反応)を起こし、水硬性
が発揮されるとともに、緻密な水和組織を形成して固化
・改良効果を高めるものである。このポゾラン反応は、
一般的にpH=11以上で開始される反応であり、従来
の技術における固化・改良には欠かせない要素であった
が、改良土のpHが11以上になってしまい、環境保全
の面で問題となっている。
ポゾラン反応を主体とする土質改良材は、有機成分が多
く含まれている対象土に使用した場合、有機成分(フミ
ン酸、フルボ酸、ビチューメン等)の影響によってCa
イオンが封鎖されることにより、C−S−H水和物の生
成が著しく阻害され、緻密な水和組織を形成することが
困難となる。このため、生石灰やポルトランドセメント
系の土質改良材は、対象土中に有機成分が多く含まれて
いる場合、材料本来の固化・改良効果を発揮できないと
いう問題点があった。
良材を有機質を含んだ対象土に使用した場合、材料自体
の高いpHにより、すなわち水和によって排出されるC
a(OH)2 により、有機成分からアルカリ溶出成分の
抽出が促進される。(フミン酸、フルボ酸、ビチューメ
ン等はpHが高いほど溶解度が高くなる。) このアルカリ溶出成分も、C−S−H水和物の生成に必
要なCaイオンを吸着・捕捉し、水和反応を著しく阻害
する性質を持っている。つまり、材料自体の性質及び固
化・改良に必要な要素が、改良作用及び効果に対する阻
害要因を兼ね備えているという、材料としては致命的な
欠点もあった。
が低く、しかも、有機物を含んだ対象土も良好に固化・
改良することのできる土質改良材を提供することにあ
る。
3CaO・3Al2O3・CaSO4 、4CaO・Al2
O3・Fe2O3及び2CaO・SiO2 を主要鉱物とす
るクリンカーの粉砕物を主成分とするものである。(請
求項1) そして、本発明の土質改良材は、クリンカーのそれぞれ
の鉱物の含有量が、3CaO・3Al2O3・CaSO4
が55〜70重量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3が
15〜30重量%、2CaO・SiO2 が10〜20重
量%である。(請求項2) また、本発明の土質改良材には、副材として、石膏、ス
ラグ、フライアッシュ、セメント、生石灰、消石灰のう
ちの少なくとも1種以上を添加することができる。(請
求項3) そして、これらの土質改良材の使用にあたっては、粉体
またはスラリーで対象土に混合するものである。(請求
項4)
質改良材と土を混合した場合、ポルトランドセメントの
鉱物組成であるC3S及びC2Sが水和することによって
生成するCa(OH)2 が改良土のpHを上昇させるこ
とは明白である。よって、改良土のpHを上昇させない
為の対策として(1)Ca(OH)2 の生成が少ない、
又は生成しないセメントを使用する。(2)生成するC
a(OH)2 を何らかの方法で消費し、遊離の−OH基
の生成を抑える等が考えられる。
(2)を満足する材料である。すなわち、3CaO・S
iO2 及び2CaO・SiO2 の量を制限することで、
水和によるC−S−Hの生成によって排出されるそCa
(OH)2 量を抑制し、排出されたCa(OH)2 も3
CaO・3Al2O3・CaSO4 の水和(主にエトリン
ガイト;3CaO・Al2O3・3CaSO4 ・32H2
Oの生成反応)及び4CaO・Al2O3・Fe2O3の水
和によって消費することにより、pHの上昇の要因であ
る遊離の−OH基の生成を抑えるものである。さらに、
ここで生成したC−S−Hは、土粒子を接着する効果を
有し、エトリンガイト;3CaO・Al2O3・3CaS
O4 ・32H2O は、大量の水を包含する性質と初期強
度を増加させる効果を有する。
作用によって、改良土のpHを上昇させることなく、従
来のポルトランドセメント系の材料を使用した場合と同
等の強度発現をすることを可能にしたもので、pH8.
5〜11.0程度の改良土を得ることができる。
l2O3・CaSO4 の量は、エトリンガイトの生成、及
び2CaO・SiO2 からのCa(OH)2 の消費のた
め、さらに他の成分との関係から、55〜70重量%が
好ましい。4CaO・Al2O3・Fe2O3の量は、エト
リンガイトの生成、及び2CaO・SiO2 からのCa
(OH)2 の消費のため、さらに他の成分との関係か
ら、15〜30重量%が好ましい。2CaO・SiO2
の量は、強度発現の点、及び他の成分との関係から、1
0〜20重量%が好ましい。
料を用いて土質の改良を行った場合、有機物を含んだ対
象土中においては、有機成分がC−S−Hの生成に必要
なCaイオンを吸着・捕捉するために、C−S−Hの生
成反応が著しく妨げられ、また、材料自体の高いpHが
原因で、有機物からアルカリ溶出成分が抽出されること
によって、さらに固化・改良が阻害されるという問題点
があった。
2O3・CaSO4 を多く含んでおり、非常にエトリンガ
イトを生成しやすい系の材料である。このエトリンガイ
トは、非常に大量の水を結晶水として包含し、繊維状の
結晶を生成する。つまり、対象土中の水分を結晶水とし
て取り込むことにより含水比を低下させ、繊維状の結晶
が対象土の構造を密にする作用を有する。また、エトリ
ンガイトの生成反応は非常に迅速に進行し、初期におけ
る改良効果が顕著であり、その結晶中に対象土中の有機
成分を取り込む性質も持っている。
ることにより、C−S−Hの生成によって排出されるC
a(OH)2 を消費し、遊離の−OH基を抑えることで
改良土のpHの上昇を防ぎ、固化・改良の阻害要因であ
るアルカリ溶出成分の抽出を未然に防ぐ効果も有してい
る。
ンガイトの生成をさらに促すために、各種の石膏(石膏
成分の補充)やスラグ(アルミ成分の補充)などを添加
することが有効である。これらの添加量は対象土の性状
や求められる改良強度に合わせて設定する。さらに、多
少のpHの上昇を伴っても、改良強度を優先する場合に
は、ポルトランド系その他の各種のセメントや生石灰等
のポゾラン物質を添加して対応することも可能である。
すなわち、本発明の土質改良材に、副材として、石膏、
スラグ、フライアッシュ、各種のセメント、生石灰、消
石灰のうちの一種以上を配合することができる。そし
て、これらの添加量は必要に応じて適宜に設定する。
トの生成による含水比の低下作用及びアルカリ溶出成分
の抽出を抑制し、C−S−Hを生成させることによっ
て、従来の土質改良材に比較して有機質を含んだ対象土
に対しても、改良初期から十分な固化・改良強度を得る
ことを可能にしたものである。
は、建設発生土、汚泥、高含水比の軟弱土壌、有機質土
及び現位置での改良地盤など、改良を必要とする対象土
すべてに関するものであり、限定されるものではない。
質改良材に用いられていた普通ポルトランドセメントの
鉱物組成を示す。また、表2にこれらを用いたモルタル
の圧縮強度及びその供試体のpHを示す。なお、モルタ
ルの圧縮強度は、JIS R 5201−1987に準
じて測定し、供試体のpHは、試料5gに水100ml
を加え、20分間抽出後、ろ過したろ液のpHをガラス
電極式のpHメータによって測定した。
ポルトランドセメントと比較して、pHの値が低くて
も、強度が十分に出ており、低pH型の有効な材料であ
ることが判る。
関東ローム及び鉱石粘土に対して、表1に示した土質改
良材Aに天然II型無水石膏を40%添加した比表面積約
6000cm2 /gの土質改良材Bと、普通ポルトラン
ドセメントを使用して固化処理試験を行った。試験は、
対象土に対して各材料を粉体のまま添加、混合して供試
体を作製し、所定の材令まで恒温室において湿空養生し
たものについて、一軸圧縮強さ試験及びpH試験を実施
した。なお、一軸圧縮強さは、土質工学基準 JSF
T 511−1990(土の一軸圧縮試験方法)に準じ
て測定し、pHは、土質工学基準 JSF T 211
−1990(土のpH試験方法)に準じて測定した。供
試体の一軸圧縮強さ試験の結果を表4に、供試体のpH
を表5に示す。また、これらの強度とpHの関係を図1
に示す。
良材Bは、普通ポルトランドセメントと比較して、強度
的にもほぼ同等の性能を示し、いずれの対象土において
も材令にかかわらず低いpH値を示している。また、と
くに関東ロームに対しては、普通ポルトランドセメント
よりも強度の発現性が良好であることから、土質改良材
Bは、有機質を含んだ対象土により有効な土質改良材で
あると言える。
通ポルトランドセメントを用いた供試体の一軸圧縮強さ
とpHの値を図示したものであるが、この図から、土質
改良材Bが、強度面ではほぼ普通ポルトランドセメント
と同等な性能を示しながら、改良後のpH値が低い材料
であることが良くわかる。
良材B(石膏添加)と、普通ポルトランドセメントを使
用して、その固化・改良効果に関する検討を行った結果
を表6及び図2に示す。試験は、対象土に対して各材料
を粉体のまま添加、混合して供試体を作製し、所定の材
令まで恒温室で湿空養生したものについて、上記と同様
に、一軸圧縮強さ試験及びpH試験を実施した。なお、
この試験は、有機成分を多く含んでおり、固化・改良が
非常に困難である泥炭に対して行った。泥炭の性状を表
7に示す。
材Bは、普通ポルトランドセメントでは改良が困難であ
るとされてきた泥炭のような高含水比、高有機質含有の
対象土に対して改良初期から十分に改良効果を発揮する
材料であることが判る。
材を用いることによって、pH値を上昇させることなく
土質を改良することができ、さらには通常の改良が困難
な有機質を多く含んだ土質についても改良することがで
きる。
トを軟弱土の改良に用いた場合の一軸圧縮強さとその供
試体のpHの関係を示す図である。
トを有機質軟弱土の改良に用いた場合の一軸圧縮強さと
材令の関係を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 3CaO・3Al2O3・CaSO4 、4
CaO・Al2O3・Fe2O3及び2CaO・SiO2 を
主要鉱物とするクリンカーの粉砕物を主成分とすること
を特徴とする土質改良材。 - 【請求項2】 クリンカーのそれぞれの鉱物の含有量
が、3CaO・3Al2O3・CaSO4 が55〜70重
量%、4CaO・Al2O3・Fe2O3が15〜30重量
%、2CaO・SiO2 が10〜20重量%であること
を特徴とする請求項1に記載の土質改良材。 - 【請求項3】 副材として、石膏、スラグ、フライアッ
シュ、セメント、生石灰、消石灰のうちの少なくとも1
種以上を添加したことを特徴とする請求項1又は2に記
載の土質改良材。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の土
質改良材を、粉体またはスラリーで対象土に混合するこ
とを特徴とする土質改良方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21417095A JP3469368B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 土質改良材及びこれを用いた土質改良方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21417095A JP3469368B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 土質改良材及びこれを用いた土質改良方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0940951A JPH0940951A (ja) | 1997-02-10 |
JP3469368B2 true JP3469368B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16651401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21417095A Expired - Lifetime JP3469368B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 土質改良材及びこれを用いた土質改良方法 |
Country Status (1)
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---|---|
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KR100581227B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2006-05-18 | 김민우 | 토양 경화용 화학 조성물 |
JP5272541B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-08-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 地盤改良用セメント系材料と添加量の選定方法 |
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-
1995
- 1995-07-31 JP JP21417095A patent/JP3469368B2/ja not_active Expired - Lifetime
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