JP5190988B2 - 短繊維補強土の製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、最適含水比を有する土砂を三次元的に分散、撹拌しながら、繊維材料を少量ずつ混入させる方法が開示されている。しかし、特許文献1に係る技術では、使用する土の性質により短繊維が流動体の一部に偏在し、或いは、流体内で短繊維が塊となってしまうという問題が存在する。
さらに、短繊維補強土には、各種の添加剤、例えば粘度及び/又は粒度を調整するために粉末状の粘土鉱物(特殊粘土鉱物:カオリン系鉱物等)を添加する場合があるが、係る添加剤についても、適正な配合というものは、定まっていない。
そのため、短繊維補強土の実用的な組成を確定したいと言う要請があっても、係る要請に応えることは不可能であった。
しかし、係る従来技術(特許文献2)は、固化材及び水を添加した場合に短繊維が偏在してしまうという不都合や、短繊維が塊になってしまうという不都合を解消するものではない。
そして、圧送用ホース(6)の先端に設置した合流管(BT)で、前記短繊維補強土に団粒剤と圧縮空気を混入し、合流管(BT)の先端に設置した先端ホース(HE)を介し、吹付ノズル(7)から噴射するのが好ましい。
一方、土の粘性が高くない場合には、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維をミキサ等により空練りして、短繊維が均一に混合された段階で水を添加するので、短繊維の偏在や、塊となることが防止される。
ここで、水を加えない空練りを行う段階では、土の粘性が高くないので、短繊維の偏在や固まりとなる心配はない。
図1及び図2は、堤防裏のり面に本発明に係る短繊維混合補強土(被覆用土質材料)を被覆する態様を示している。
一方、エアーコンプレッサーCpから送られる圧縮空気と、団粒剤供給ポンプP1から送られる団粒剤とは、それぞれ圧送ホースH1、H2により合流管BTに送られ、合流管BTの中で短繊維補強土8とミキシングされながら、合流管BTに接続された先端ホースHEに送られる。そして、短繊維補強土8は、先端ホースHEに接続された吹付ノズル7の先端から空気圧で噴出され、施工箇所に所定の厚さだけ被覆される。
本発明の短繊維補強土8を施工箇所に被覆する方法は、被覆手段に限定されず、ポンプ圧送方式や、バックホーによる搬出方式以外にも、各種油圧ショベル等掘削・運搬用重機による撒出しや、人力による被覆もできる。
係る短繊維補強土8は、土と、固化材(例えばセメント)と、短繊維と、粘度及び/又は粒度調整剤(以下、「PP」と標記する)と、水の混合物である。
PPとは、粘度及び/又は粒度を調整するために添加される粉末状の特殊粘土鉱物(例えば、カオリン系特殊粘土鉱物)であり、多孔質のものを意味している。
そして、短繊維補強土8は、固化材を所定量だけ添加することにより、少なくとも0.2N/mm2(許容値)以上の圧縮強度を発現するように、配合されている。
図3で説明する実験は、短繊維補強土について、0.6N/mm2以上の圧縮強度(安全率を3に設定)を発現する配合を求めるために行われた。
図3は、セメント添加量(横軸:ベースである土に対するセメントの重量%:S×%)と、セメント添加後、7日経過した時点における短繊維補強土の1軸圧縮強度(縦軸:N/mm2)との関係を示している。
固化材としては、セメントを選択している。
ベースとなる土は、砂を粒度調整することにより作成しており、粘土シルト分30%程度を含有している。
従って、短繊維補強土のセメント添加量は、2重量%以上であるのが好ましく、より好適には5重量%以上が好ましい。
但し、係る数値は、上述した実験条件下で求められた条件であり、土質如何によっては、セメント添加量を、上述した範囲外にするべき場合が存在する。
図4は、実験に用いたロット(No.1〜No.8)の各々における短繊維添加量(土に対する混入比率:S×%)及び圧縮強度(N/mm2)を示している。なお、ロットNo1については、明確な実験結果を得られていない。
図5は、横軸に短繊維添加量(土に対する混入比率:S×%)、縦軸に圧縮強度(N/mm2)を示している。
分散材(油)を短繊維に塗布することにより、短繊維補強土中で、短繊維同士が絡まりあって、塊を形成してしまう事を防止するためである。
短繊維混入率0.2%であるロットNo3の圧縮強度が0.82N/mm2であり、短繊維混入率0.4%のロットNo4の圧縮強度が0.90N/mm2となっている。ロットNo.3とロットNo.4の圧縮強度は、何れも、0.57N/mm2〜1.03N/mm2 の範囲内に入っており、短繊維混合率と圧縮強度との相関は見られなかった。
図5においても、同様に、短繊維混合率と圧縮強度との相関が見られない。
すなわち、図4、図5から、短繊維混入率を0.1%〜0.4%に変化しても、圧縮強度には影響は見られなかった。
短繊維添加量をベースとなる土の3重量%以上にすると、短繊維の量が多過ぎてしまい、混練方法の如何にかかわらず、短繊維補強土に水を加えて流体状となった際に、当該流体状の短繊維補強土内で短繊維同士が絡まり合ってしまい、塊を形成する恐れが存在するからである。
係る観点より、PPの添加について、図6を参照して説明する。
図6は、横軸にPPの混入率(土に対する重量%:S×%)を示し、縦軸に、「フレッシュコンクリートに関する基準モルタルフロー試験」で測定されたフロー値を示している。すなわち、図6では、PP添加量と粘性との特性を示している。
係る実験結果(PP添加量が少ない領域ではプロットが分散して、明確な特性が出ないという実験結果)は、PP添加量が少ないと、粘性が低く、材料分離により水だけが排出されてしまい、フロー値(粘性)が安定しないことを示している。
ここで、短繊維補強土をポンプ5(図1参照)により圧送するときに、粘性が低すぎると圧送過程で材料が分離してしまい、所定の性能を発揮できない。また、粘性が高すぎると作業性が低下し、圧送用ホース6の大径化による搬送コストの高騰化を招き、或いは、圧送用ホースが詰まり搬送そのものが困難となる。
換言すれば、PP添加量が少な過ぎると(例えば、ベースとなる土の2重量%未満であると)、フロー値が安定せず、材料分離の恐れがある。一方、PP添加量が多過ぎると(例えば、ベースとなる土の30重量%を超えてしまうと)、PP添加量を増加しても粘性に対する影響は少なくなり、PP消費量増加分の施工コストが高騰化してしまう。また、必要以上に材料の粘性が高くなると、作業性が低下し、材料の搬送が困難になる。
ここで、図6はサンプル採取の土に対する実験結果であり、採取する土の性質や条件によってPP添加量の好適な範囲が異なることが考えられる。そのため、実際の施工に際しては、使用する土に対してJIS規格「フレッシュコンクリートに関する基準モルタルフロー試験」を実行し、その試験結果(フロー値)から、図6の特性を参照して、PP添加量を決定するのが好ましい。
図7は、ベースとなる土、例えば施工現場の原位置土の粘性を計測し、計測された粘性により、2種類の混練方法を使い分けている。
次のステップS2では、土の粒度分布調査を行い、粒度調整剤の投入量を決定する。
ステップS3では、土の粘土を計測し、粘性が所定値以上であるか否かを判断する(ステップS4)。
他方、土の粘性が高い場合は、土と短繊維を混ぜた段階で、短繊維が塊となり、或いは、一部に偏在してしまう。そのため、土の粘性が高い場合、最初にミキサに土と水とを投入して、スラリー状の流体とする。係るスラリー状の流体であれば、短繊維を投入しても、短繊維が一部に偏在してしまうことはなく、或いは、短繊維が塊となってしまうこともない。
空練りした後、ミキサに水を加え、全体がスラリー状になるように混合し(ステップS13)、ステップS8に進む。
そして、先端ホースHE手前に設置した合流管BTで団粒剤と圧縮エアーを混入し(ステップS9)、合流管BT内でミキシングされた短繊維補強土8を先端の吹付ノズル7より施工箇所の法面へ吹き付けるのである。
換言すれば、土の組成や粘性、施工条件、その他の条件を特定しない限り、係る所定値(閾値)は、具体的に特定する事は出来ない。
図8において、ステップS14では、計測された土の粘性が、第1の閾値と第2の閾値との間であるか、第1の閾値未満であるか、或いは、第2の閾値を超えているかを判断する。
第1の閾値、第2の閾値については、現位置土の組成や粘性、施工条件、その他により、ケース・バイ・ケースで定められるべきである。換言すれば、現位置土の組成や粘性、施工条件、その他の条件を特定しない限り、第1の閾値と第2の閾値を具体的に特定する事は不可能である。
ステップS15では、土、固化材、粒度調整剤を図示しないミキサに投入し、水を加えないで空練りを行う。さらに短繊維を投入し、混合して、空練りを行う(ステップS16)。
そしてステップS17では、水をミキサに投入し混合する。
換言すれば、ステップS15、S16の場合(土の粘性が第1の閾値と第2の閾値との間にある場合)には、次に述べるステップS18の場合(土の粘性が第1の閾値未満の場合)に比較すれば、短繊維が絡まり合う可能性が若干存在する。そのため、最初から短繊維を混合せず、短繊維以外の材料を混合し空練りを行い、次に短繊維を混合して空練りを行い、最後に水を加えて、混合している。
そのため、ステップS18においては、ステップS15とは異なり、土、固化材、粒度調整剤と同時に、短繊維をミキサに投入し、空練りを行う。そしてステップS17に進み、水をミキサに投入し混合する。
そのため、ステップS19では、先ず土、水をミキサに投入し、混合してスラリー化する。次にステップS20において、固化材、粒度調整剤をミキサに投入し、混合する。
そして、ステップS21において、短繊維をミキサに投入して混合する。最初に水と土とを十分に混練してスラリー化することによって、短繊維を混合しても、絡み合うこと無く、スラリー中に均一に分散するのである。
その後、ステップS8に進み、ポンプで圧送する。
ステップS8以降は、図7のステップS9以降と同一工程を実施する。
図8で示す実施形態によるその他の構成及び作用効果については、図7の実施形態と同様である。
2・・・河川側
3・・・地盤
5・・・圧送ポンプ
6・・・圧送用ホース
7・・・吹き付けノズル
8・・・短繊維補強土
9・・・プラント
Claims (2)
- 土を採取して粘性を測定する工程(S3)を有し、該工程(S3)により測定された粘性が高い場合(S5)には、土と水とをスラリー状となるまで混練し(S6)、スラリー状となった土と水との混合物に固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維を添加して混練し(S7)、前記測定された粘性が高くない場合(S11)には、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維とを混合し(S12)、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維との混合物に水を添加して混練する(S13)ことを特徴とする短繊維補強土の製造方法。
- 土を採取して粘性を測定する工程(S3)を有し、該工程(S3)により測定された粘性が第1の閾値よりも低い場合には、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維とを混合し(S18)、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維との混合物に水を添加して混練し(S17)、前記測定された粘性が第1の閾値以上であるが第2の閾値以下であれば、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤とを混合し(S15)、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤の混合物に短繊維を添加して混合し(S16)、土と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤と短繊維との混合物に水を添加して混練し(S17)、前記測定された粘性が第2の閾値よりも大きければ、土と水とをスラリー状となるまで混練し(S19)、スラリー状となった土と水との混合物に固化材と粘度及び/又は粒度調整剤とを添加して混練し(S20)、土と水と固化材と粘度及び/又は粒度調整剤の混合物に短繊維を添加して混練する(S21)ことを特徴とする短繊維補強土の製造方法。
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