JP6032013B2

JP6032013B2 - 軟弱土改良材、これを用いた軟弱土の改良方法及び軟弱地盤の改良方法

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Publication number: JP6032013B2
Application number: JP2013001167A
Authority: JP
Inventors: 正義横尾; 義規椛山; 山本　充; 充山本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2033-01-08
Also published as: JP2014133782A

Description

この発明は、軟弱土の強度を改良する軟弱土改良材、これを用いた軟弱土の改良方法及び軟弱地盤の改良方法に関する。

例えば、道路・土木工事等で発生した軟弱土を路床材や盛土材等として利用できる良質土に改良する場合や、浚渫土を利用した埋立て地や田んぼ等の軟弱地盤に構造物を敷設したり宅地として利用できるように地盤改良する場合等において、軟弱土の改質をはかるための軟弱土改良材が用いられている。

このような軟弱土改良材として、一般的には、セメントや石灰等を使用したセメント改良材、石灰改良材等が良く知られている。ところが、これらの使用にあたっては、次のような問題が挙げられる。すなわち、セメントや石灰のような粉体を軟弱土に対して満遍なく添加するためには、混合効率の良い専用の重機が必要となる。それと同時に、粉体であるために使用時に発塵してしまい、更には、セメント反応を利用して強度改良をはかるため、強度発現に時間が掛かってしまう。特に、混合した後に短時間で必要な強度が得られないと、トラフィカビリティ（重機作業性）が確保されないことから、例えば現地で混合するような場合には、直ちに次の作業工程に進むことができない。

そこで、セメント改良材や石灰改良材が抱える課題を改善する手段として、製鋼スラグを軟弱土改良材に使用する技術が知られている。これは、製鋼スラグに含まれるｆ−ＣａＯ（遊離石灰：フリーライム）によるポゾラン反応を利用して、軟弱土の強度を改良することができる。

例えば、特許文献１には、１ｍ³当たりの軟弱土に対して、遊離石灰を含有した最大粒径が１０ｍｍ以下の転炉スラグ２０〜１５０ｋｇと高炉セメント４０〜１００ｋｇとを添加して混合し、軟弱土を固化させる方法が提案されている。また、特許文献２には、最大粒径が３〜５０ｍｍの範囲に入るように破砕した製鋼スラグ、高炉水砕微粉末、石膏、石炭灰、及びアルミナ系物質を軟弱土に対して所定の割合となるように配合して、軟弱土を硬化させる方法が提案されている。ところが、製鋼スラグは、それに含まれるｆ−ＣａＯの水和反応によって膨張する性質があることから、例えば、軟弱地盤の地盤改良を行った上で、更に盛土を設けて構造物を敷設したり、宅地として利用するような場合に、供用後の膨張が問題となることがある。

特開２００６−２３１２０８号公報特開平９−１００４７０号公報

本発明は、上記の従来技術における軟弱土改良材の問題を解決するためになされたものであり、軟弱土と混合して短時間でトラフィカビリティを確保することができると共に、路床材や盛土材等として利用したり、地盤改良した後に必要な強度を得ることができ、しかも、製鋼スラグの膨張による影響を抑えることができる軟弱土改良材を提供することを目的とする。また、この軟弱土改良材を用いて軟弱土の強度を改良する方法、及び、軟弱土改良材を用いて軟弱地盤を改良する方法を提供することを目的とする。

製鋼スラグを軟弱土改良材に使用する場合、製鋼スラグに含まれるｆ−ＣａＯがポゾラン反応に利用されて、改良強度を発現することができるが、その反面、ｆ−ＣａＯの水和反応により供用後の膨張が問題となる。そこで、本発明者らは、このようなトレードオフを解消しながら、混合後短時間でトラフィカビリティが確保されると共に、軟弱土の改良をはかるのに必要な強度を得ることができ、しかも、製鋼スラグの膨張による影響を抑える手段について鋭意検討した結果、少なくとも最大粒径が異なる２種類の製鋼スラグを使用して、最大粒径が小さい方の製鋼スラグはエージング処理を施さず、最大粒径が大きい方の製鋼スラグはエージング処理を施すことで、上記のような問題を同時に解決できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）軟弱土に混合して軟弱土の強度を改良する軟弱土改良材であって、エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれていることを特徴とする軟弱土改良材。
（２）最大粒径Ｄ₁が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである（１）に記載の軟弱土改良材。
（３）エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれた軟弱土改良材を軟弱土に混合して、軟弱土の強度を改良することを特徴とする軟弱土の改良方法。
（４）最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである（３）に記載の軟弱土の改良方法。
（５）１ｍ³あたりの容積比において、軟弱土改良材が１０％以上５０％以下、軟弱土が５０％以上９０％以下となるように混合する（３）又は（４）に記載の軟弱土の改良方法。
（６）エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれた軟弱土改良材を、軟弱土を有した軟弱地盤に撒き出し、軟弱地盤を掘削しながら混合して、軟弱地盤の強度を改良することを特徴とする軟弱地盤の改良方法。
（７）最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである（６）に記載の軟弱地盤の改良方法。
（８）１ｍ³あたりの容積比において、軟弱土改良材が１０％以上５０％以下、軟弱土が５０％以上９０％以下となるように混合する（６）又は（７）に記載の軟弱地盤の改良方法。

本発明の軟弱土改良材によれば、軟弱土と混合して短時間にトラフィカビリティが確保されると共に、軟弱土の改良をはかるのに必要な強度を得ることができ、しかも、製鋼スラグの膨張による影響が抑えられる。そのため、軟弱土を路床材や盛土材等として利用する場合のほか、軟弱地盤に構造物を敷設したり、宅地として利用するような地盤改良の場合などに好適に用いることができる。

図１は、第１製鋼スラグにおける最大粒径に含まれるｆ−ＣａＯの存在形態と、第２製鋼スラグにおける最大粒径に含まれるｆ−ＣａＯの存在形態とを、それぞれ模式的に示した説明図である。図２（ａ）は、粒度範囲３０〜０ｍｍの製鋼スラグ（未エージング）の水浸膨張試験の結果であり、図２（ｂ）は粒度範囲５〜０ｍｍの製鋼スラグ（未エージング）の水浸膨張試験の結果を示す。図３は、試験改良土Ａ及びＣの荷重−貫入量曲線（CBR試験）を示す。図４は、セメント改良土を用いて軟弱土を改良した場合と試験改良土Ａを用いて軟弱土を改良した場合とについて、それぞれの一軸圧縮強度の経時的な強度発現データを示す。図５（ａ）は、試験改良土Ａの水浸膨張試験の結果を示し、図５（ｂ）は、試験改良土Ｂの水浸膨張試験の結果を示す。図６（ａ）は、試験改良土Ａに覆土を行った場合の水浸膨張試験の結果を示し、図６（ｂ）は、試験改良土Ｂに覆土を行った場合の水浸膨張試験の結果を示す。図７は、試験改良土Ｄの水浸膨張試験の結果を示す。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明における軟弱土改良材は、最大粒径Ｄ₁を有する第１製鋼スラグと、最大粒径Ｄ₁よりも小さな最大粒径Ｄ₂を有する第２製鋼スラグとを含み、このうち第１製鋼スラグはエージング処理が施されたものであり、第２製鋼スラグはエージング処理が施されていないものである。このような２種類の製鋼スラグを軟弱土改良材に含める理由について、以下のように考えている。

図１には、両者を比べて最大粒径が大きい第１製鋼スラグと最大粒径が小さい第２製鋼スラグとについて、それぞれの最大粒径のスラグに含まれるｆ−ＣａＯの存在形態を模式的に示した説明図が示されている。第１製鋼スラグにおける最大粒径のスラグ粒子では、クラック等から水が浸入して内在する粒状のｆ−ＣａＯと反応し、その水和反応によって新たに発生するクラック等から水が浸入して、更に内部のｆ−ＣａＯとの水和反応が順次進行していくものと考えられる。一方の第２製鋼スラグにおける最大粒径のスラグ粒子では、第１製鋼スラグの場合に比べてｆ−ＣａＯがスラグ表面に近いところに存在するため、それらは水と直に反応し得る。

そのため、本発明では、最大粒径が大きい第１製鋼スラグには予めエージング処理が施されたものを使用して、製鋼スラグの膨張による影響を最小限に抑えるようにする。一方の最大粒径が小さい第２製鋼スラグについては、軟弱土中の水分とｆ−ＣａＯとが比較的即時に反応して軟弱土の強度改善の寄与が大きいことから、エージング処理を施さずに軟弱土改良材に使用する。仮に第２製鋼スラグがｆ−ＣａＯの水和反応によって膨張したとしても、路床材や盛土材等に利用したり、軟弱地盤を改良して構造物の敷設や宅地に利用するなどの供用後の影響は比較的少なくてすむ。また、最大粒径が大きい第１製鋼スラグは、最大粒径が小さい第２製鋼スラグとのかみ合せ効果や締固め性増大の効果をもたらし、特には、軟弱土と混合した直後のトラフィカビリティの確保に寄与すると考えられる。

第１製鋼スラグのエージング処理については公知の手段を採用することができて特に制限はなく、例えば、スラグを野積みにして風雨にさらす自然エージングのほか、スラグを蒸気で処理する蒸気エージング等のように温度を上げて水和反応を促進する促進エージング等を例示することができる。また、第２製鋼スラグは、このようなエージング処理が施されていないものであるが、第１製鋼スラグと第２製鋼スラグの区別に際して、製鋼スラグの管理で用いられている各種規格値をもとにして行ってもよい。すなわち、このようなエージング処理の管理のひとつとして、道路用鉄鋼スラグJIS A 5015の附属書２に規定された水浸膨張試験方法による水浸膨張比等が知られており、この水浸膨張比が規格値を満たすものを第１製鋼スラグとし（例えば0.8％以下をエージング処理品とするなど）、規格値を満たさないものを第２製鋼スラグとして用いるようにしてもよい。

また、第１製鋼スラグと第２製鋼スラグとは、それぞれの最大粒径を比較して、第１製鋼スラグの最大粒径Ｄ₁の方が第２製鋼スラグの最大粒径Ｄ₂よりも大きい関係（Ｄ₁＞Ｄ₂）を有していればよい。このうち、第１製鋼スラグの最大粒径Ｄ₁が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内に含まれるのがよい。第１製鋼スラグの最大粒径Ｄ₁が５０ｍｍを超えると、路床材や盛土材等に利用したり、軟弱地盤の改良等に使用する軟弱土改良材として適さない場合がある。反対に最大粒径Ｄ₁が１５ｍｍ未満であると、骨材のかみあわせや締固め性が十分でなく、混合後のトラフィカビリティが確保されないと共に、供用後の支持力が得られない場合がある。なかでも、路床材や盛土材、埋戻し材等に利用したり、地盤改良等に利用することなどを考慮すれば、道路用鉄鋼スラグJIS A 5015で規定される粒度の呼び名での粒度範囲の上限が２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であるもの、具体的には、HMS-25（粒度範囲25〜0mm）、MS-25（同25〜0mm）、CS-30（同30〜0mm）、CS-40（同40〜0mm）、CS-20（同20〜0mm）等の粒度範囲を有した製鋼スラグを第１製鋼スラグとして用いるのが好適である。

一方、第２製鋼スラグの最大粒径Ｄ₂は１０ｍｍ以下であるのがよく、好ましくは、最大粒径Ｄ₂が５ｍｍ以下であるのがよい。第２製鋼スラグの最大粒径Ｄ₂が１０ｍｍを超えると、エージング処理を施していないことによる供用後の膨張の問題が懸念される場合がある。軟弱土の強度改善としての寄与がより望める観点から、好適には、コンクリート骨材における細骨材に分類されるような粒度範囲を有する製鋼スラグであって、最大粒径Ｄ₂が５ｍｍ以下のものを用いるのがよい。

本発明における軟弱土改良材を得るにあたっては、その一例として、道路用鉄鋼スラグJIS A 5015でCS-40の呼び名で規定される４０〜０ｍｍの粒度範囲を有して、エージング処理が施された第１製鋼スラグと、粒度範囲が１０〜０ｍｍであって、エージング処理が施されていない第２製鋼スラグとを用意して、これらを混合して軟弱土改良材を得ることができる。或いは、エージング処理が施されていない上記CS-40の粒度範囲を有した製鋼スラグを用意して、１０ｍｍの篩目を有した篩で篩い分けし、その篩上だけをエージング処理して第１製鋼スラグとし、また、その篩下はエージング処理を施さずに第２製鋼スラグとして、これらを混合して軟弱土改良材を得るようにしてもよい。前者の例のように、エージング処理された第１製鋼スラグのなかに、一部、第２製鋼スラグの粒度範囲と重なる部分を有していたとしても、軟弱土改良材としての機能上何ら不都合はない。ただし、第２製鋼スラグの粒度範囲に重複する製鋼スラグを軟弱土の強度改善に有効活用させる観点で言えば、後者の例のように篩分けをして、第１製鋼スラグと第２製鋼スラグの粒度範囲が重ならないようにするのが望ましい。

軟弱土改良材における第１製鋼スラグと第２製鋼スラグとの混合割合については、軟弱土と混合した直後のトラフィカビリティと、最終的に軟弱土の改良をはかる上で必要な強度とが好適に得られる観点から、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比となるようにするのがよく、好ましくは７０：３０〜３０：７０、より好ましくは６０：４０〜４０：６０の容積比であるのがよい。

本発明で用いる製鋼スラグについては特に制限はなく、転炉や電気炉等の製鋼炉において生じたものを使用することができる。例えば、転炉スラグ、予備処理スラグ、脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、電気炉還元スラグ、電気炉酸化スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグ等を例示することができる。なお、製鋼スラグは１種からなるものを使用してもよく、２種以上が混合したものを使用することもできる。

また、本発明における軟弱土改良材は、上記のような第１製鋼スラグと第２製鋼スラグとが含まれることで、軟弱土と混合して短時間にトラフィカビリティが確保され、しかも、セメントや石灰等を使用せずに、軟弱土の改良をはかるのに必要な強度を得ることができる。但し、セメントや石灰等の配合を排除するものではなく、第１製鋼スラグや第２製鋼スラグ以外の成分が含まれるようにしてもよい。

本発明における軟弱土改良材を使って軟弱土の強度を改良するには、軟弱土改良材を軟弱土に加えて混合すればよい。その際、処理量や作業時間等に応じて、適宜、重機等を使用することができる。また、軟弱土改良材の添加量については、軟弱土が有する自然含水比や軟弱土がそもそも備える強度等によっても変わるため、一概に規定することはできないが、例えば、自然含水比が５０％程度であって、一軸圧縮強度が１０ｋＮ／ｍ²程度の軟弱土に対しては、１ｍ³あたりの容積比において、軟弱土改良材が１０％以上５０％以下、軟弱土が５０％以上９０％以下となるように混合するのがよく、好ましくは、軟弱土改良材が１０％以上３０％以下、軟弱土が７０％以上９０％以下となるように混合するのがよい。軟弱土改良材と混合された軟弱土は、気中養生や水中養生等によって養生させた後に、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ²以上の強度を有する改良土に改質することができる。なお、改質対象の軟弱土については特に制限はなく、例えば、道路・土木工事等で発生したものや、基礎杭施工時等に発生する高含水比泥土のほか、浚渫土を利用した埋立て地や田んぼ等のような軟弱地盤の表層に存在する軟弱な土など、これらを含めて、比較的高い含水比で水分を含んだ軟弱な土（一般に含水比10〜100％程度）をその対象とすることができる。

また、本発明における軟弱土改良材を使って、軟弱土を表層に有した軟弱地盤の改良を行うこともできる。例えば、所定量の軟弱土改良材を軟弱地盤に撒き出し、ドライブミキシングにより軟弱地盤を掘削しながら混合して、軟弱地盤を改良することができる。上記のような自然含水比が５０％程度、一軸圧縮強度が１０ｋＮ／ｍ²程度の軟弱土の例で言えば、従来のセメント改良材や石灰改良材を使用した場合には、ブルドーザーやダンプトラック等の重機を使って覆土や盛土を施工するような作業に進むためには、一般に、軟弱地盤の軟弱土と混合して３〜７日程度経過した後でなければならない。それに対して、本発明の軟弱土改良材の場合には、軟弱土と混合した直後であっても、例えば、JIS A1211規定のＣＢＲ試験によるＣＢＲが１０％以上を示すことから、短時間でこれらの重機を使った作業を行うことができる。

以下、各種評価試験に基づき、本発明について具体的に説明する。なお、以下の内容は実施形態の一例に過ぎず、本発明はこれらに制限されるものではない。

［軟弱土改良材の準備］
先ず、道路用鉄鋼スラグJIS A5015に規定の呼び名CS-30に相当する粒度範囲を有して、エージング処理が施されていない製鋼スラグを用意して、５ｍｍの篩目を有した篩で篩い分けし、篩下から回収した製鋼スラグを第２製鋼スラグ（粒度範囲5〜0mm）とした。一方、篩上の製鋼スラグは、水蒸気で処理する蒸気エージングを１４４時間施し、第１製鋼スラグとした（粒度範囲30〜5mm）。そして、これらの第１及び第２製鋼スラグを用いて、容積比で第１製鋼スラグが６０％、第２製鋼スラグが４０％となるように、ショベルによって混合し、実施例に係る軟弱土改良材を得た。

ここで、篩い分け前のCS-30に相当する粒度範囲３０〜０ｍｍを有して、エージング処理が施されていない製鋼スラグについて、道路用鉄鋼スラグJIS A 5015の附属書２に規定された水浸膨張試験方法に従い、膨張比を測定した結果（サンプル数ｎ＝３）を図２（ａ）に示す。また、篩い分けによる篩下を回収して粒度範囲が５〜０ｍｍであって、エージング処理が施されていない製鋼スラグ（すなわち第２製鋼スラグ）についても同様にして、膨張比を測定した結果を図２（ｂ）に示す。これらの結果から分かるように、エージング処理を行う前の状態で比較して、粒度範囲３０〜０ｍｍを有する製鋼スラグは測定を開始して数日で膨張比が１０％を超え、測定日数が１０日では、第２製鋼スラグの膨張比よりかなり大きく、且つ、収束する傾向がうかがえない。なお、粒度範囲３０〜０ｍｍを有する製鋼スラグについて、１４４時間の蒸気エージングを施した後に、これらと同様の水浸膨張試験方法で膨張比を測定したところ、測定日数１０日での膨張比は０．８％以下で収束の傾向がうかがえた。

［軟弱土の改良試験］
上記で得られた軟弱土改良材を用いて、以下のようにして軟弱土の改良試験を行った。先ず、対象とする軟弱土は、土地区画整理事業用地に含まれる田んぼから回収したものを使用した。この軟弱土はシルト・粘土分を３６％含有し、自然含水比は４５％であった。次に、上記で得られた軟弱土改良材が１ｍ³あたりの容積比で２０％となるように２０ｋｇの軟弱土に添加し、水平二軸小型ミキサーを用いて混合して、本発明に係る軟弱土改良材を混合した試験改良土Ａを得た。

一方、比較参照用として、CS-30に相当する粒度範囲３０〜０ｍｍを有して、１４４時間の蒸気エージングを施した製鋼スラグを用いて、この製鋼スラグが１ｍ³あたりの容積比で２０％となるようにした以外は試験改良土Ａの場合と同様にして、比較参照用の試験改良土Ｂを得た。また、第２製鋼スラグのみを用いて、第２製鋼スラグが１ｍ³あたりの容積比で２０％となるようにした以外は試験改良土Ａの場合と同様にして、比較参照用の試験改良土Ｃを得た。

上記で得られた試験改良土Ａ〜Ｃについて、それぞれ試験用モールドに詰めて成形したものを水の入った水槽中に全体が浸かるように沈めて、水槽中の水温を２０℃にして３日間水中養生させて、φ１５０ｍｍ×高さ３００ｍｍの改良土供試体を得た（試験No.1、2、4）。また、試験改良土Ｂについては、更に、別途試験用モールドに詰めて成形したものを密封材で被覆して３日間気中養生させて、上記と同様の改良土供試体を得た（試験No.3）。そして、これら改良土供試体を「土の一軸圧縮試験方法」JIS A 1216:1998に従い、一軸圧縮強度（kN/m²）を測定した。結果を表１にまとめて示す。

表１に示した結果から分かるように、本発明に係る軟弱土改良材を混合して得られた試験改良土Ａでは、水中養生によって７０ｋＮ／ｍ²を超える一軸圧縮強度が得られることが確認された。一般に、土地区画整理事業用地の地盤改良では３０ｋＮ／ｍ²以上の一軸圧縮強度が必要とされる。今回のような室内試験では、屋外現場で求められる強度と比べて、室内試験強度／現場強度≒２として捉えられることがあるが、この試験改良土Ａでの強度は、強度比を２とした場合の目標強度６０ｋＮ／ｍ²を上回る結果であった。また、水中養生を行って評価したのは、田んぼでの地盤改良を想定したものであり、CS-30に相当する製鋼スラグをエージング処理して、改良材として加えた試験改良土Ｂを水中養生した場合と比べて、２倍近い一軸圧縮強度が得られることが分かった。

次に、上記で得られた試験改良土Ａと試験改良土Ｃを用いて、それぞれを地面に対して厚み２０ｃｍに敷き均し、振動ローラー（酒井社製型式TW350）を使って締固めて、試験用の路床を作製した。そして、JIS A1211規定のＣＢＲ試験に従い、ＣＢＲ値を求めた（標準荷重2030kgf）。図３には、その貫入試験による荷重−貫入量曲線が示されている。その結果、本発明に係る軟弱土改良材を用いて得られた試験改良土Ａでは、貫入量５ｍｍにおけるＣＢＲは１５．４％であり、一般的な基準である１０％を超えることが確認された。一方で、第２製鋼スラグのみを加えた試験改良土Ｃの場合では、貫入量５ｍｍにおけるＣＢＲは４．８％であった。このことより、本発明に係る軟弱土改良材は、第１製鋼スラグと第２製鋼スラグとのかみ合せや締固め性の増大効果が得られて、軟弱土と混合した直後のトラフィカビリティが確保されることが確認できる。

また、セメント改良材を用いて得られたセメント改良土と、本発明に係る軟弱土改良材を用いて得られた試験改良土Ａとの一軸圧縮強度の発現状況の比較を行った。ここでは、セメント改良材として普通ポルトランドセメントを使用し、含水比８０％程度の軟弱土１ｍ³に対して８０ｋｇの普通ポルトランドセメントを添加混合してセメント改良土を得て、「土の一軸圧縮試験方法」JIS A 1216:1998に従い、一軸圧縮強度（kN/m²）を測定した。結果を図４に示す。この比較試験では、対象とする軟弱土が異なるため、７日経過後の両者の一軸圧縮強度を合せるようにして相対的な一軸圧縮強度の発現状況を比較した。本発明に係る軟弱土改良材を用いた場合には、軟弱土と混合した直後から強度の発現が認められるのに対し、セメント改良材の場合には、セメント反応が進まないと強度の発現がなされないことが分かる。

更には、上記で得られた試験改良土Ａと試験改良土Ｂを用いて、膨張の影響を調べた。試験改良土Ａと試験改良土Ｂを、それぞれ「道路用鉄鋼スラグ」JIS A 5015の附属書２に規定された水浸膨張試験方法に従い、膨張比を測定した。それぞれの改良土の測定結果（サンプル数ｎ＝３）を図５に示す。また、測定を開始して１３日目の膨張比の平均値を表２にまとめて示す。これらの結果から分かるように、本発明に係る軟弱土改良材を用いて得られた試験改良土Ａの膨張比（13日目の平均値）は０．４３％であって、「道路用鉄鋼スラグ」JIS A 5015の基準値である１．５％よりかなり小さなレベルであり、CS-30に相当する粒度範囲３０〜０ｍｍを有して蒸気エージングが施された製鋼スラグを改良材として用いた試験改良土Ｂの値と同等程度の抑制されていることが確認できる。

また、造成地を模した場合の試験改良土Ａと試験改良土Ｂの膨張の影響についても調べた。試験改良土Ａと試験改良土Ｂを用いて、それぞれ造成地の改良土（Ａ又はＢ）と覆土との層厚比が１：２となるように、「道路用鉄鋼スラグ」JIS A 5015の附属書２に規定された水浸膨張試験方法で使用するモールド内に詰め込み、模擬造成体を作製した。そして、当該JIS A 5015における水浸膨張試験方法に従い、膨張比を測定した。それぞれの模擬造成体の測定結果（サンプル数ｎ＝３）を図６に示す。また、測定を開始して１３日目の膨張比の平均値を表２にまとめて示す。これらの結果から分かるように、本発明に係る試験改良土Ａを用いた模擬造成体の膨張比（13日目の平均値）は、０．１０％であり、使用環境を考慮しての造成面への影響はほとんど無いレベルに抑制できることが分かった。

更には、CS-30に相当する粒度範囲３０〜０ｍｍを有して、エージング処理が施されていない製鋼スラグを用いて、この製鋼スラグが１ｍ³あたりの容積比で２０％となるようにした以外は試験改良土Ａの場合と同様にして、比較参照用の試験改良土Ｄを作製し、この試験改良土Ｄの単独の場合と、覆土を行った場合とについて、それぞれ上記と同様にして膨張の影響について調べた。膨張比の測定結果を図７に示すと共に、測定後１０日目の膨張比を表２にまとめて示す。これらの結果から、エージング処理が施されていない製鋼スラグを改良材に使用すると、試験改良土単独の場合とその表面に覆土を行った場合とについて、それぞれ高い膨張比を示すことが確認された。

上記の各種評価結果から分かるように、本発明の軟弱土改良材によれば、軟弱土と混合して短時間にトラフィカビリティが確保されると共に、軟弱土の改良をはかるのに必要な強度を得ることができる。しかも、製鋼スラグの膨張による影響が抑えられることから、軟弱土を路床材や盛土材等として好適に利用することができるほか、軟弱地盤に構造物を敷設したり、宅地として利用するような場合において、本発明の軟弱土改良材を軟弱地盤に撒き出し、軟弱地盤を掘削しながら混合することで、好適に軟弱地盤の強度を改良することができる。

Claims

軟弱土に混合して軟弱土の強度を改良する軟弱土改良材であって、エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれていることを特徴とする軟弱土改良材。
最大粒径Ｄ₁が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである請求項１に記載の軟弱土改良材。
エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれた軟弱土改良材を軟弱土に混合して、軟弱土の強度を改良することを特徴とする軟弱土の改良方法。
最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである請求項３に記載の軟弱土の改良方法。
１ｍ³あたりの容積比において、軟弱土改良材が１０％以上５０％以下、軟弱土が５０％以上９０％以下となるように混合する請求項３又は４に記載の軟弱土の改良方法。
エージング処理が施されており、最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内にある第１製鋼スラグと、エージング処理が施されておらず、最大粒径Ｄ ₂ が１０ｍｍ以下である第２製鋼スラグとが、第１製鋼スラグ：第２製鋼スラグ＝８０：２０〜２０：８０の容積比で含まれた軟弱土改良材を、軟弱土を有した軟弱地盤に撒き出し、軟弱地盤を掘削しながら混合して、軟弱地盤の強度を改良することを特徴とする軟弱地盤の改良方法。
最大粒径Ｄ ₁ が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内となるように調整された粒度調整製鋼スラグを１０ｍｍ以下の篩目を有した篩で篩い分けして、その篩上が第１製鋼スラグであり、その篩下が第２製鋼スラグである請求項６に記載の軟弱地盤の改良方法。
１ｍ³あたりの容積比において、軟弱土改良材が１０％以上５０％以下、軟弱土が５０％以上９０％以下となるように混合する請求項６又は７に記載の軟弱地盤の改良方法。