JP4706582B2

JP4706582B2 - 地盤改良工法

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Publication number: JP4706582B2
Application number: JP2006196314A
Authority: JP
Inventors: 正人清田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008025126A

Description

本発明は、盛土や埋戻土等の対象土に地盤改良材を混合して得られた軽量化させた気泡混合軽量土を用いた地盤改良工法に関するものである。

近年では、基礎地盤の耐力に見合った土構造物を造ることが経済的であるという視点から、軽量化された地盤材料が盛土材等として利用されるようになってきた。地盤材料を軽量化させることは、盛土等の上載荷重を低減でき、基礎地盤の沈下を抑制し、支持力等の安定性を確保できる利点がある。
地盤材料の軽量化方法としては、(1)土に代わる単位体積重量（密度）の小さい発泡スチロールブロックや発泡ウレタンを混合する方法、(2)土自体に発泡剤や気泡剤等の軽量化材料を混入させて土自身の単位体積重量（湿潤密度）を低減させる方法、及び(3)土材料に比べて単位体積重量（湿潤密度）が小さいものを所要の強さを付して地盤材料とする方法等がある。

このうち、上記(2)の土自体に発泡剤や気泡剤等の軽量化材料を混入させる方法では、混合する軽量化材料として、発泡ビーズ、気泡剤、発泡剤等を用いる。発泡ビーズとは、ポリエチレン等の合成樹脂を発泡させて形成された軽量な粒状体である。このような軽量の発泡ビーズと固化材、場合によっては水を対象土に添加混合することにより得られる発泡ビーズ軽量土は、使用目的に応じて単位体積重量（湿潤密度）や圧縮強さを調整することが可能となる。気泡剤とは、界面活性剤による表面張力低下能を有し、攪拌することによって物理的に気泡を発生させることができるものである。気泡剤に求められる物性としては、発生させた気泡がスラリー化した地盤材料に混入しても均一の形状で均等に分布すること、消泡し難いことが挙げられる。気泡剤の種類には、合成界面活性剤系、樹脂せっけん系、たんぱく質系がある。また、発泡装置により気泡を発生させ、この気泡と固化材及び水を対象土に添加混合することにより得られる気泡混合軽量土は、使用目的に応じて単位体積重量（湿潤密度）や圧縮強さに調整することが可能となる。これに対して、発泡剤とは、化学反応を用いてガスを発生させることにより、このガスを気泡とするものであり、気泡作製の際に温度の影響を特に受け易く、気泡作製が不安定になり易い。

気泡混合軽量土の製造方法は、気泡剤を用いたミックスフォーム方式とプレフォーム方式、発泡剤を用いたポストフォーム方式により得られた気泡を地盤改良材として対象土に混合する方法が知られている。ミックスフォーム方式は、気泡剤と水とをミキサーで急速攪拌することにより気泡を発生させ、この気泡に砂とセメントを添加混合することにより気泡混合軽量土を得る方式である。また、プレフォーム方式は、気泡剤含有溶液を発泡装置の圧縮空気によってあらかじめ発泡させておき、この発泡させた気泡剤含有溶液と、別に作製したセメントスラリーとを添加混合することにより気泡混合軽量土を得る方式である。気泡の混入量により比重を調整でき、品質管理が容易であることから、このプレフォーム方式が主流となっている。

ポストフォーム方式は、金属アルミニウム粉末のような発泡剤をセメントスラリー中に混合し、セメントスラリーの凝結途中にガス発泡させることにより気泡混合軽量土を得る方式である。上記ポストフォーム方式を用いた地盤改良工法として、軟弱地盤に、発泡体粒子と固化材とを加えたものに発泡剤を加え、攪拌混合して改良地盤を形成することを特徴とする軟弱地盤の改良工法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。上記特許文献１では発泡剤として、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム合金の粉末等が挙げられ、好ましく用いられる発泡剤としてアルミニウム粉末が開示されている。
特開平２−１３６０８号公報（特許請求の範囲１，２、第２頁左下欄１９行〜右下欄４行目）

しかしながら、ポストフォーム方式における発泡剤を用いて発生させた気泡は、変形した球状の粗大な気泡が多く、気泡径や分布が不均一でその取扱いが難しい問題があった。また、発泡剤として一般的に使用されている金属アルミニウム粉末は見掛け密度が低いため、セメント系材料と水で作製されたスラリーの比重に比べて軽く、金属アルミニウム粉末が水面に浮く状態となって、均一になり難いため混合が難しい問題があった。また、混合の際に金属アルミニウム粉末が飛散したり、混合容器の壁面にへばり付いたりして、混合性が非常に悪くなる問題があった。更に、発泡剤による気泡の発生は、化学反応によるため、温度の影響を非常に受けやすい問題もあった。以上のようなことから、発泡剤を用いたポストフォーム方式は、気泡混合軽量土の製造には適していないとされている。

本発明の目的は、ポストフォーム方式により得られた地盤改良材を用い、均質に気泡を混入させた気泡混合軽量土により地盤改良を行う工法を提供することにある。
本発明の別の目的は、ポストフォーム方式で得られた地盤改良材を用いて、単位体積重量（湿潤密度）を１０％以上低減させた軽量地盤を築造する地盤改良工法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、水硬性材料と水と金属アルミニウム粉末とを添加混合した地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土を対象となる地盤に築造することにより地盤改良を行う工法の改良である。その特徴ある構成は、地盤改良材が脂肪族多価アルコールを含み、上記金属アルミニウム粉末を上記脂肪族多価アルコールに添加混合する前に、上記脂肪族多価アルコール１００重量部に対して、水を５０重量部以下の割合で添加し、図１に示すように、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合した後に、金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールを含む添加物と水硬性材料と水とを混合するところにある。
請求項１に係る発明では、金属アルミニウム粉末１１を脂肪族多価アルコール１２に添加混合することで、微視的に見ると、金属アルミニウム粉末１１が脂肪族多価アルコール１２の表面に付着した形となるため、このような形態に保たれた金属アルミニウム粉末を水硬性材料と混合しても、金属アルミニウム粉末が飛散することがない。このように、脂肪族多価アルコール１２は金属アルミニウム粉末１１を飛散させることなく、また脂肪族多価アルコールは水硬性材料中に金属アルミニウム粉末を均質に分布させる媒体になるものと考えられる。そして、金属アルミニウム粉末１１と脂肪族多価アルコール１２を含む添加物と水硬性材料と水とを混合することで、金属アルミニウム粉末１１は飛散することなく水硬性材料中に均質に分布された地盤改良材が得られるため、このような地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土中には、均質な気泡を混入させることができ、品質の良い気泡混合軽量土を用いた地盤改良を行うことができる。

また、脂肪族多価アルコールに所望の割合で水を添加することにより、脂肪族多価アルコールが存在する表面積及び体積を増加することができるため、添加する金属アルミニウム粉末の量を増加させることが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、脂肪族多価アルコールがエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、流動パラフィン及びグリセリンからなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む工法である。
請求項２に係る発明では、上記列挙した化合物は脂肪族多価アルコールの中でも水硬性材料と馴染みが良く、水硬性材料と短時間でより均質な混合がなされる。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、金属アルミニウム粉末の粒度が最大粒径５００μｍ以下である工法である。
請求項３に係る発明では、金属アルミニウム粉末の粒度が最大粒径５００μｍ以下であれば発生する気泡の大きさをより均質に制御できる。

請求項４に係る発明は、請求項１又は３に係る発明であって、水硬性材料１００重量部に対して、金属アルミニウム粉末を０．０１〜５重量部添加する工法である。
請求項４に係る発明では、金属アルミニウム粉末の添加量が上記範囲内であれば、発生する気泡量を容易に制御できる。

請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、水硬性材料が低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び混合セメントからなる群より選ばれた１種又は２種以上の発熱温度の低いセメント材料を含む工法である。
請求項５に係る発明では、上記列挙したセメント材料は、水和反応による発熱量が低く、発生する気泡の周囲温度の上昇が抑制され、気泡作製の際の不安定要因を低減するため、より好ましい。

請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明であって、水硬性材料に石膏、生石灰及び消石灰からなる群より選ばれた１種又は２種以上を更に含む工法である。

本発明の地盤改良工法では、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合することで、微視的に見ると、金属アルミニウム粉末が脂肪族多価アルコールの表面に付着した形となるため、このような形態に保たれた金属アルミニウム粉末を水硬性材料と混合しても、金属アルミニウム粉末が飛散することがない。そして、金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールを含む添加物と水硬性材料と水とを混合することで、金属アルミニウム粉末は飛散することなく水硬性材料中に均質に分布された地盤改良材が得られるため、このような地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土中には、均質な気泡を混入させることができ、品質の良い気泡混合軽量土を用いた地盤改良を行うことができる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の地盤改良工法における、改良した気泡混合軽量土の単位体積重量（湿潤密度）が低下する作用機構は、金属アルミニウム粉末と、対象土やセメントスラリーから供給される水分とが反応することによって発泡作用が起こり、対象土中に無数の気泡（水素ガス）を発生させ、この気泡の存在によって対象土を軽量化するものである。

本発明の地盤改良工法は、水硬性材料と水と金属アルミニウム粉末とを添加混合した地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土を対象となる地盤に築造することにより地盤改良を行う工法の改良である。その特徴ある構成は、地盤改良材が脂肪族多価アルコールを含み、図１に示すように、金属アルミニウム粉末１１を脂肪族多価アルコール１２に添加混合した後に、金属アルミニウム粉末１１と脂肪族多価アルコール１２を含む添加物と水硬性材料と水とを混合するところにある。金属アルミニウム粉末１１を脂肪族多価アルコール１２に添加混合することで、微視的に見ると、金属アルミニウム粉末１１が脂肪族多価アルコール１２の表面に付着した形となるため、このような形態に保たれた金属アルミニウム粉末を水硬性材料と混合しても、金属アルミニウム粉末が飛散することがない。このように、脂肪族多価アルコール１２は金属アルミニウム粉末１１を飛散させることなく、また脂肪族多価アルコールは水硬性材料中に金属アルミニウム粉末を均質に分布させる媒体になるものと考えられる。そして、金属アルミニウム粉末１１と脂肪族多価アルコール１２を含む添加物と水硬性材料と水とを混合することで、金属アルミニウム粉末１１は飛散することなく水硬性材料中に均質に分布された地盤改良材が得られるため、このような地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土中には、均質な気泡を混入させることができ、品質の良い気泡混合軽量土を用いた地盤改良を行うことができる。このように、本発明の工法では、発泡剤である金属アルミニウム粉末を飛散することなく、水硬性材料に均質に混合できるため、湿潤密度を１０％以上に低減させた軽量地盤を築造することができる。

本発明の工法で使用される脂肪族多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、流動パラフィン及びグリセリンからなる群より選ばれた１種又は２種以上を含むことが好適である。上記列挙した化合物は脂肪族多価アルコールの中でも水硬性材料と馴染みが良く、水硬性材料と短時間でより均質な混合がなされる。

本発明の工法で使用される金属アルミニウム粉末の粒度は最大粒径５００μｍ以下、より好ましくは１０〜３００μｍが好適である。金属アルミニウム粉末の粒度が最大粒径で上記範囲にあれば発生する気泡の大きさをより均質に制御できるため好ましい。金属アルミニウム粉末は、水硬性材料１００重量部に対して、０．０１〜５重量部、より好ましくは０．１〜３重量部の割合で添加することが好適である。金属アルミニウム粉末の添加量が上記範囲内であれば、発生する気泡量を容易に制御できる。金属アルミニウム粉末の添加量が０．０１重量部未満では発生する気泡量が少ないため、気泡混合軽量土の単位体積重量（湿潤密度）を大きく低減させることが難しく、また軽量土とならない場合がある。金属アルミニウム粉末の添加量が５重量部を越えると、発生する気泡量を制御することが困難となる傾向にある。

本発明の工法では、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合する前に、脂肪族多価アルコール１００重量部に対して、水を５０重量部以下、より好ましくは１０〜３０重量％の割合で添加することが好適である。脂肪族多価アルコールに所望の割合で水を添加することにより、脂肪族多価アルコールが存在する表面積及び体積を増加することができるため、添加する金属アルミニウム粉末の量を増加させることが可能となる。また水の添加割合が５０重量部を越えるとセメント中の持ち込み水が多くなり、セメントの固結発生等を生じる不具合がある。従って、地盤改良材への金属アルミニウム粉末量の増加によって、発生する気泡量を高まるため、湿潤密度の低減率を高めた気泡混合軽量土を得ることができる。

本発明の工法で使用される水硬性材料としては、セメント系固化材、普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント等の混合セメント、アルミナセメント等が挙げられる。このうち、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び混合セメントからなる群より選ばれた１種又は２種以上の発熱温度の低いセメント材料を含む水硬性材料は、水和反応による発熱量が低く、発生する気泡の周囲温度の上昇が抑制され、気泡作製の際の不安定要因を低減するため、より好ましい。中でも、温度上昇の低い低熱ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメントが特に好ましい。
また、水硬性材料に石膏、生石灰及び消石灰からなる群より選ばれた１種又は２種以上を更に含むことが好適である。石膏や生石灰、消石灰が含まれる水硬性材料は、エトリンガイド水和物の生成による間隙土粒子の緻密化、ポゾラン反応による強度増加という効果を有する。石膏は天然産品、副産品のいずれも使用できる。無水石膏には、半水石膏、二水石膏、粘土鉱物などの不純物が混入しても使用できる。

対象土に対する地盤改良材の添加量については、現場における必要強度などとあらかじめの予備試験を行うことにより容易に決定でき、必要な強度発現を得ることができる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１〜５＞
対象土として火山灰質粘性土（埼玉県新座市採取、湿潤密度１．４２ｇ／ｃｍ³、含水比９９．７％）を使用した。また地盤改良材材料として水硬性材料にセメント系固化材（宇部三菱セメント株式会社製；ユースタビラー１０；記号ＵＳ１０）を、最大粒径１５０μｍ、平均粒径２３μｍの金属アルミニウム粉末（大和金属粉工業株式会社製；記号ＡＬ−１）を、脂肪族多価アルコールにエチレングリコール（記号ＥＧ）をそれぞれ用意した。次の表１に示す配合割合となるように、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合し、金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールを含む添加物と水硬性材料とを混合することにより地盤改良材を作製した。
得られた地盤改良材に所定の割合で水を加え、ミキサーで１分間混合して、水固化材比が８０％となるセメントスラリーを作製した。作製したセメントスラリーを固化材添加量が対象土１ｍ³に対して２５０ｋｇの割合となるように対象土に投入し、ホバートミキサーで２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落としてから、更に、２．５分間練り混ぜることにより、気泡混合軽量土を作製した。

＜実施例２〜５＞
地盤改良材に含まれる金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールの配合割合を次の表１に示す割合となるように変更した以外は、実施例１と同様にして地盤改良材を作製し、これらの地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較例１＞
実施例１で使用した水硬性材料をそのまま地盤改良材とし、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。即ち、地盤改良材には金属アルミニウム粉末及び脂肪族多価アルコールは含まれていない。
＜比較例２＞
次の表１に示す配合割合となるように、金属アルミニウム粉末と水硬性材料とを混合して地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。即ち、地盤改良材には脂肪族多価アルコールは含まれていない。

＜比較試験１＞
実施例１〜５及び比較例１，２で得られた気泡混合軽量土について、軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。なお、軽量土の湿潤密度は、供試体の寸法及び質量を測定することにより算出した。湿潤密度の低減率（％）は、（１−軽量土の湿潤密度／金属アルミニウム粉末を添加しない場合の湿潤密度）×１００で算出した。また、一軸圧縮試験は、地盤工学会基準ＪＧＳ０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体の作製方法」に準拠した方法により、寸法がφ５ｃｍ×１０ｃｍの供試体を作製した。作製した供試体は、作製直後にポリエチレンフィルムで上面を覆い、２０℃の室内で密封養生した。供試体作製から材齢７日及び２８日において、ＪＩＳＡ１２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して強度試験を実施した。その結果を表１にそれぞれ示す。

また、実施例１及び比較例２の供試体の表面を観察したときの、供試体表面に存在する気泡の分散状況を図２（ａ）及び図２（ｂ）にそれぞれ示す。

表１より明らかなように、脂肪族多価アルコールを添加し、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合した後に水硬性材料を混合して得られた地盤改良材を用いた実施例１〜５は、発泡剤である金属アルミニウム粉末を添加しなかった比較例１に比べて湿潤密度の低減率が高い結果となった。この結果から、実施例１〜５の気泡混合軽量土を使用することで、湿潤密度を大きく低減させた軽量地盤を築造することができることが確認された。また、実施例１〜５は、水硬性材料に単に金属アルミニウム粉末を添加混合したに過ぎない比較例２に比べて、軽量土の湿潤密度は低く、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さの結果はそれぞれ高い結果となっていた。この結果は、脂肪族多価アルコールが金属アルミニウム粉末の飛散等を防止していることによるものと考えられる。また、実施例１〜５では、金属アルミニウム粉末及び脂肪族多価アルコールの割合が高まるにつれて、軽量土の湿潤密度は低下、湿潤密度の低減率は上昇、一軸圧縮強さは低下する傾向がそれぞれ見られた。

更に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、実施例１の供試体は、均質に気泡が分散しているのに対し、比較例２の供試体では、気泡が不均一に存在していることが確認された。この結果は、脂肪族多価アルコールが存在することで気泡を発生させるための金属アルミニウム粉末の分散が均質になっていることによるものと考えられる。

＜実施例６＞
脂肪族多価アルコールとして、エチレングリコールの代わりに、ジエチレングリコール（記号ＤＥＧ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例７＞
脂肪族多価アルコールとして、エチレングリコールの代わりに、トリエチレングリコール（記号ＴＥＧ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例８＞
脂肪族多価アルコールとして、エチレングリコールの代わりに、ポリエチレングリコール（記号ＰＥＧ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例９＞
脂肪族多価アルコールとして、エチレングリコールの代わりに、流動パラフィン（記号ＲＰ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例１０＞
脂肪族多価アルコールとして、エチレングリコールの代わりに、グリセリン（記号ＧＲ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較試験２＞
実施例６〜１０で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表２にそれぞれ示す。

表２より明らかなように、上記種類であれば脂肪族多価アルコールの種類を代えても試験結果に大きな差異が生じることはなかった。この結果から、実施例２で使用したエチレングリコールに限らず、実施例６〜１０で使用した種類についても、本発明で使用可能な脂肪族多価アルコールとして好適であることが判った。

＜実施例１１＞
金属アルミニウム粉末として、金属アルミニウム粉末ＡＬ−１の代わりに、最大粒径４５０μｍ、平均粒径５１μｍの金属アルミニウム粉末（大和金属粉工業株式会社製；記号ＡＬ−２）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例１２＞
金属アルミニウム粉末として、金属アルミニウム粉末ＡＬ−１の代わりに、最大粒径５５０μｍ、平均粒径６０μｍの金属アルミニウム粉末（大和金属粉工業株式会社製；記号ＡＬ−３）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較試験３＞
実施例１１〜１２で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表３にそれぞれ示す。

表３より明らかなように、金属アルミニウム粉末の最大粒径が高まるにつれて、軽量土の湿潤密度は低下、湿潤密度の低減率は上昇、一軸圧縮強さは低下する傾向がそれぞれ見られた。

＜実施例１３〜１６＞
脂肪族多価アルコールに水を添加し、地盤改良材に含まれる金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールと水の配合割合を次の表４に示す割合となるように変更した以外は、実施例１と同様にして地盤改良材を作製し、これらの地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較試験４＞
実施例１３〜１６で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表４にそれぞれ示す。

表４より明らかなように、脂肪族多価アルコールに水を添加することで、地盤改良材に多量の金属アルミニウム粉末を添加することができており、湿潤密度の低減率が非常に高く、かつ一軸圧縮強さも高い結果が得られた。

＜実施例１７＞
水硬性材料として、セメント系固化材ＵＳ１０の代わりに、低熱ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製；記号ＬＰ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例１８＞
水硬性材料として、セメント系固化材ＵＳ１０の代わりに、中庸熱ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製；記号ＭＰ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例１９＞
水硬性材料として、セメント系固化材ＵＳ１０の代わりに、フライアッシュセメントＡ種（宇部三菱セメント株式会社製；記号ＦＣ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例２０＞
水硬性材料として、セメント系固化材ＵＳ１０の代わりに、高炉セメントＢ種（宇部三菱セメント株式会社製；記号ＢＢ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。
＜実施例２１＞
水硬性材料として、セメント系固化材ＵＳ１０の代わりに、アルミナセメント（旭硝子株式会社製；記号ＡＣ）を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例１と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較試験５＞
実施例１７〜２１で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表５にそれぞれ示す。

表５より明らかなように、上記種類であれば水硬性材料の種類を代えても試験結果に大きな差異が生じることはなかった。この結果から、実施例２で使用したセメント系固化材に限らず、実施例１７〜２１で使用した種類についても、本発明で使用可能な水硬性材料として好適であることが判った。

＜実施例２２＞
普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製；記号Ｎ）９０重量部に無水石膏（旭硝子株式会社製；記号Ａｎ）１０重量部を添加混合して得られた水硬性材料を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製した。
＜実施例２３＞
普通ポルトランドセメント（記号Ｎ）９０重量部に生石灰（菱光石灰工業株式会社製；記号Ｃ）１０重量部を添加混合して得られた水硬性材料を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製した。
＜実施例２４＞
普通ポルトランドセメント（記号Ｎ）９０重量部に消石灰（菱光石灰工業株式会社製；記号ＣＡ）１０重量部を添加混合して得られた水硬性材料を用いた以外は、実施例２と同様にして地盤改良材を作製した。

＜比較試験６＞
実施例２２〜２４で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表６にそれぞれ示す。

表６より明らかなように、上記種類であれば水硬性材料に添加剤を添加しても、試験結果に大きな差異が生じることはなかった。この結果から、セメントや生石灰、消石灰を含む水硬性材料を用いた地盤改良材でも、良好な試験結果が得られることが判った。

＜実施例２５＞
対象土として、砂質土（千葉県船橋市採取、湿潤密度１．９５ｇ／ｃｍ³、含水比１９．１％）を使用した。また地盤改良材材料として水硬性材料にセメント系固化材ＵＳ１０を、金属アルミニウム粉末ＡＬ−１を、脂肪族多価アルコールにエチレングリコールをそれぞれ用意した。次の表７に示す配合割合となるように、金属アルミニウム粉末ＡＬ−１をエチレングリコールに添加混合し、金属アルミニウム粉末ＡＬ−１とエチレングリコールを含む添加物とセメント系固化材とを混合することにより地盤改良材を作製した。
得られた地盤改良材に所定の割合で水を加え、ミキサーで１分間混合して、水固化材比が８０％となるセメントスラリーを作製した。作製したセメントスラリーを固化材添加量が砂質土１ｍ³に対して２５０ｋｇの割合となるように砂質土に投入し、ホバートミキサーで２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落としてから、更に、２．５分間練り混ぜることにより、気泡混合軽量土を作製した。

＜実施例２６＞
地盤改良材に含まれる金属アルミニウム粉末と脂肪族多価アルコールの配合割合を次の表７に示す割合となるように変更した以外は、実施例２５と同様にして地盤改良材を作製し、これらの地盤改良材を用いて実施例２５と同様にして気泡混合軽量土を得た。

＜比較例３＞
実施例２５で使用した水硬性材料をそのまま地盤改良材とし、この地盤改良材を用いて実施例２５と同様にして気泡混合軽量土を得た。即ち、地盤改良材には金属アルミニウム粉末及び脂肪族多価アルコールは含まれていない。
＜比較例４＞
次の表７に示す配合割合となるように、金属アルミニウム粉末と水硬性材料とを混合して地盤改良材を作製し、この地盤改良材を用いて実施例２５と同様にして気泡混合軽量土を得た。即ち、地盤改良材には脂肪族多価アルコールは含まれていない。

＜比較試験７＞
実施例２５，２６及び比較例３，４で得られた気泡混合軽量土について、上記比較試験１と同様にして軽量土の湿潤密度、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さを求めた。その結果を表７にそれぞれ示す。

表７より明らかなように、対象土が含水比の低い砂質土であっても、脂肪族多価アルコールを添加し、金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合した後に水硬性材料を混合して得られた地盤改良材を用いた実施例２５，２６は、発泡剤である金属アルミニウム粉末を添加しなかった比較例３に比べて湿潤密度の低減率が高い結果となった。この結果から、実施例２５，２６の気泡混合軽量土を使用することで、湿潤密度を大きく低減させた軽量地盤を築造することができることが確認された。また、実施例２５，２６は、水硬性材料に単に金属アルミニウム粉末を添加混合したに過ぎない比較例４に比べて、軽量土の湿潤密度は低く、湿潤密度の低減率及び一軸圧縮強さの結果はそれぞれ高い結果となっていた。この結果は、脂肪族多価アルコールが金属アルミニウム粉末の飛散等を防止していることによるものと考えられる。また、実施例２５，２６では、金属アルミニウム粉末及び脂肪族多価アルコールの割合が高まるにつれて、軽量土の湿潤密度は低下、湿潤密度の低減率は上昇、一軸圧縮強さは低下する傾向がそれぞれ見られた。

金属アルミニウム粉末を脂肪族多価アルコールに添加混合した状態を示す図。（ａ）実施例１の供試体に存在する気泡の分散状況を示す図。（ｂ）比較例２の供試体中に存在する気泡の分散状況を示す図。

符号の説明

１１金属アルミニウム粉末
１２脂肪族多価アルコール

Claims

水硬性材料と水と金属アルミニウム粉末とを添加混合した地盤改良材を対象土に混合して得られた気泡混合軽量土を対象となる地盤に築造することにより地盤改良を行う工法において、
前記地盤改良材が脂肪族多価アルコールを含み、
前記金属アルミニウム粉末を前記脂肪族多価アルコールに添加混合する前に、前記脂肪族多価アルコール１００重量部に対して、水を５０重量部以下の割合で添加し、
前記金属アルミニウム粉末を前記脂肪族多価アルコールに添加混合した後に、前記金属アルミニウム粉末と前記脂肪族多価アルコールを含む添加物と前記水硬性材料と水とを混合することを特徴とする地盤改良工法。
脂肪族多価アルコールがエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、流動パラフィン及びグリセリンからなる群より選ばれた１種又は２種以上を含む請求項１記載の工法。
金属アルミニウム粉末の粒度が最大粒径５００μｍ以下である請求項１記載の工法。
水硬性材料１００重量部に対して、金属アルミニウム粉末を０．０１〜５重量部添加する請求項１又は３記載の工法。
水硬性材料が低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び混合セメントからなる群より選ばれた１種又は２種以上の発熱温度の低いセメント材料を含む請求項１記載の工法。
水硬性材料に石膏、生石灰及び消石灰からなる群より選ばれた１種又は２種以上を更に含む請求項１記載の工法。