JP6546797B2 - 流動化処理土の製造方法 - Google Patents
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Description
流動化処理土は、原料土を利用して配合設計を行うことで、土と水と固化材添加量を決定する。このとき土の性状により流動化処理土の密度が所要に値に満たないときは密度増の目的で必要量の砂質土主体の発生土を、別途、添加することもある。
配合設計基準図は、図5に示すように、泥土密度ρtに対するフロー値fと一軸圧縮強さquとが、それぞれ左右2つの縦軸を使い記載されている。この図を利用すれば、一定の固化材量が加えられた泥土の所要の一軸圧縮強さquの範囲および所要のフロー値fの範囲に対する泥土密度ρtの範囲を求めることができる。
また、泥土密度ρtから推定されるフロー値f(mm)の範囲は、フロー値fと泥土密度ρtとの関係式から、210〜360になる。この値からフロー値fの品質仕様が確保されているかを判断する。フロー値fの品質仕様による範囲内になければフロー値fの許容範囲内で、泥土密度ρtの範囲を再設定する。
ここで、図5は、沖積粘性土を主材とする原料土を利用して、泥土密度ρtを、1.25t/m3, 1.30t/m3, 1.35t/m3, 1.40t/m3および1.45t/m3に変化させて試料泥土を製造し、この試料泥土に対して1m3当り100kgの固化材を添加した流動化処理土に対して配合設計を行った例である。
製造現場では、大量の原料土から連続して泥土を製造して、貯泥槽等にストックしておいたものを流動化処理土に使用する場合がある。この場合には、原料土の粒度、含水量、泥土密度等にバラツキがあったとしても、貯泥槽内において任意の値に平均化される。一方、土の粒度や含水量は、自然の堆積条件やストックヤードの保管条件で変動することがある。
ところが、製造現場において新たに配合試験を実施するには手間と時間がかかる。
(1)前記配合試験によって得られた前記試験処理土の泥土密度と一軸圧縮強さとの関係をプロットするとともに、前記試験処理土の固化材添加量毎に当該プロットの近似曲線を作成する作業。
(2)前記近似曲線から目標一軸圧縮強さに対応する泥土密度を推定する作業。
(3)前記泥土密度の推定値と前記固化材添加量との関係をプロットするとともに、当該プロットの近似曲線の近似式を求める作業。
(4)前記近似式を利用して、前記泥土の泥土密度に対する所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を算出する作業。
(1)式1を利用して前記試験処理土の泥土密度を細粒分泥土密度に換算する作業。
(2)配合試験結果に基づいて前記細粒分泥土密度と一軸圧縮強さとの関係をプロットするとともに、前記試験処理土の固化材添加量毎に当該プロットの近似曲線を作成する作業。
(3)前記近似曲線から目標一軸圧縮強さに対応する細粒分泥土密度を推定する作業。
(4)前記細粒分泥土密度の推定値と前記固化材添加量との関係をプロットするとともに、当該プロットの近似曲線の近似式を求める作業。
(5)式1を利用して前記泥土の泥土密度を細粒分泥土密度に換算する作業。
(6)前記近似式を利用して、前記泥土の細粒分泥土密度に対する所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を算出する作業。
本発明の実施形態では、大量の原料土に水を加えて連続的に製造し、ストックしておいた泥土を流動化処理土に使用する場合について説明する。
第一の実施形態の流動化処理土の製造方法は、試験工程と、製造工程(泥土作成工程、添加量設定工程および処理土作成工程)と、を備えている。
まず、原料土から採取した試料土に対して水を加えて解泥することで、泥土密度ρt(t/m3)が異なる複数の試料泥土を作成する。なお、原料土の種類や、試料泥土の数および泥土密度は限定されるものではないが、本実施形態では、沖積粘性土を主材とする原料土から、泥土密度ρtが1.25t/m3,1.30t/m3,1.35t/m3,1.40t/m3および1.45t/m3の5種類の試料泥土を作成する。
すなわち、本実施形態では、泥土密度ρtおよび固化材添加量Cが異なる15種類の試験処理土を利用して試験を行う。
一軸圧縮試験後、試験結果を、図1に示すように、固化材添加量C毎に、一軸圧縮強さquと泥土密度ρtの関係をプロットするとともに、固化材添加量C毎に当該プロットの近似曲線を作成する。
ブリージング試験、フロー試験、一軸圧縮試験の結果に基づいて、配合設計基準図(図5参照)を作成する。なお、ブリージング試験およびフロー試験は、必要に応じて実施すればよい。同様に、配合設計基準図も必要に応じて作成すればよい。
泥土作成工程は、原料土に水を加えて泥土を作成する工程である。
原料土に加える水の量は、配合試験結果(図5参照)に基づいて、適宜設定すればよい。なお、原料土に加える水の量の決定方法は限定されるものではない。
作成した泥土は、貯泥槽に貯泥する(以下、貯泥槽にストックされた泥土を「ストック泥土」という)。
なお、大量の原料土から泥土を作成すると原料土の粒度や含水量にバラツキがあるため、ストック泥土の泥土密度ρtb等にもバラツキが生じるが、貯泥槽にストックすることで泥土密度ρtb等は平均化される。なお、ストック泥土の泥土密度ρtbは、配合試験により得られた配合設計基準図(図5参照)に示された一軸圧縮強さquの許容範囲に対応する泥土密度ρtの範囲内に限定する。
まず、ストック泥土の泥土密度ρtbを計測(算出)する。
泥土密度ρtb(g/cm3)、所定の容器によって採取したストック泥土の質量Mと体積Vを測定し、この質量Mと体積Vにより式2を利用して算出する。
細粒分含有率Fcbの推定方法は限定されるものではないが、例えば、下記の方法により行えばよい。
まず、体積目盛のある容器内にストック泥土を投入して撹拌したのち、容器を静置する。そうすると、撹拌により細粒分泥土から洗い出された粗粒分(砂礫分)が沈降し、容器の下部に堆積する。
この粗粒分の空隙を含む見かけの体積を目盛により測定することで、原料土中の粗粒分の概ねの量を把握する。原料土の粗粒分の量を把握することができれば、原料土の土粒子の量と粗粒分の量との関係により、細粒分(粘土シルト分)の量を算出することができる。
固化材添加量Cbは、配合試験により得られた複数の試験処理土の一軸圧縮強さquおよび泥土密度ρtの関係を利用して、ストック泥土の泥土密度ρtbに適した量となるようにする。
なお、本実施形態では、ストック泥土の細粒分含有率Fcbが、配合試験時の試験処理土の細粒分含有率Fcと同程度の場合における固化材の添加量Cbの設定方法について説明する。
続いて、近似曲線の近似式を求める。本実施形態の近似式を式3に示すが、近似式は、目標一軸圧縮強さ等に応じて適宜求めればよい。なお、近似式は、直線近似、累乗近似または指数近似でもよく、限定されるものではない。
C=4761.8×ρt −12.75 ・・・ 式3
なお、固化材添加量Cbは、図2に示される近似曲線から直接読み取ってもよい。
また、式3を利用することで、品質仕様で決められた一軸圧縮強さquを確保するための固化材添加量Cを、任意の泥土密度ρtに対してそれぞれ算出することができる。そのため、配合試験時と製造時において泥土密度ρtが変化している場合であっても、高品質な流動化処理土を簡易に製造することができる。
第二の実施形態では、泥土の細粒分含有率Fcbが、配合試験時の試験処理土の細粒分含有率Fcと異なっている場合について説明する。
本実施形態の流動化処理土の製造方法は、試験工程と、製造工程(泥土作成工程、添加量設定工程および処理土作成工程)とを備えている。
なお、試験工程および泥土作成工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
まず、試験工程において得られた試験処理土の泥土密度ρtを、式1を利用して細粒分泥土密度ρfに換算する。本実施形態では、細粒分含有率Fc=41.8%、土粒子比重Gs=2.7として算出するが、細粒分含有率Fcおよび土粒子比重Gsは限定されない。
続いて、図3の近似曲線から、目標一軸圧縮強さquに対応する細粒分泥土密度ρfを推定する。すなわち、目標一軸圧縮強さquが400kN/m2の場合、固化材添加量C=120kg/m3,100kg/m3,80kg/m3に対する細粒分泥土密度ρfはそれぞれ1.160t/m3,1.170t/m3,1.185t/m3となる。
近似曲線を作成したら、この近似曲線の近似式を求める。本実施形態の近似式を式4に示すが、近似式は、目標一軸圧縮強さqu等に応じて適宜求めればよい。なお、近似式は、直線近似、累乗近似または指数近似でもよく、限定されるものではない。
C=1968.9×ρf −18.9 ・・・ 式4
なお、図4に示すように固化材添加量Cは試験処理土の泥土体積(細粒分泥土と泥土中の砂分の合計体積)1m3に対する添加量となる。このとき泥土中の細粒分泥土体積Vf(m3)は、以下の式5で算出される。
泥土密度ρtbの算出方法は、第一の実施形態で示した方法と同様なため、詳細な説明は省略する。
泥土密度ρtbを算出したら、式1を利用して泥土の泥土密度ρtbを細粒分泥土密度ρfbに換算する。このとき、Fcは、ストック泥土の土の細粒分含有率(%)を適用する。
例えば、泥土の粘度を安定化すべくフロー値が同じになるように製造管理した結果、泥土の泥土密度ρtb=1.450t/m3、細粒分含有率Fc=30.5%であったので、泥土の細粒分泥土密度ρfbは、1.168t/m3と、目標値の範囲になった(式6参照)。
細粒分泥土密度ρfb=1.168t/m3の場合の固化材添加量Cbは、式7に示すように、105kgとなる。
固化材添加量C’は、式5に試験処理土の泥土とストック泥土の細粒分含有率Fcの値をそれぞれ代入し、細粒分泥土体積VfとVfbを求め、両者の比αと、算出した固化材添加量Cbとの積により算出する。
C’=Cb×α=Cb×Vfb/Vf・・・ 式8
ストック泥土の細粒分泥土密度ρfb=1.168(t/m3)、細粒分含有率Fcb=30.5(%)の場合、土粒子比重Gsを2.7と仮定すると細粒分泥土体積Vfb=0.816(m3)となる。
スットック泥土1m3に占める細粒分泥土量は、試験処理土の泥土1m3に占める細粒分泥土量より少ないので固化材添加量C’は92%、配合修正する必要がある。
例えば、前記実施形態では、貯泥槽にストックした泥土を利用して流動化処理土を製造する場合について説明したが、泥土は必ずしもストックされたものである必要はない。
Claims (2)
- 原料土から採取した試料土に水と固化材を加えて作成した、泥土密度および固化材添加量が異なる複数の試験処理土を利用して配合試験を行う試験工程と、
原料土に水を加えて泥土を作成する泥土作成工程と、
所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を設定する添加量設定工程と、
前記泥土に前記添加量の固化材を添加して流動化処理土を製造する処理土作成工程と、を備える流動化処理土の製造方法であって、
前記添加量設定工程では、前記配合試験により得られた前記複数の試験処理土の一軸圧縮強さおよび泥土密度の関係を利用して、前記泥土の泥土密度に適した固化材の添加量を割り出すものとし、
前記添加量設定工程は、
前記配合試験によって得られた前記試験処理土の泥土密度と一軸圧縮強さとの関係をプロットするとともに、前記試験処理土に対する固化材添加量毎に当該プロットの近似曲線を作成する作業と、
前記近似曲線から目標一軸圧縮強さに対応する泥土密度を推定する作業と、
前記泥土密度の推定値と前記固化材添加量との関係をプロットするとともに、当該プロットの近似曲線の近似式を求める作業と、
前記近似式を利用して、前記泥土の泥土密度に対する所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を算出する作業と、を備えていることを特徴とする、流動化処理土の製造方法。 - 原料土から採取した試料土に水と固化材を加えて作成した、泥土密度および固化材添加量が異なる複数の試験処理土を利用して配合試験を行う試験工程と、
原料土に水を加えて泥土を作成する泥土作成工程と、
前記泥土の泥土密度を計測するとともに、所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を設定する添加量設定工程と、
前記泥土に前記添加量の固化材を添加して流動化処理土を製造する処理土作成工程と、を備える流動化処理土の製造方法であって、
前記添加量設定工程では、前記配合試験により得られた前記複数の試験処理土の一軸圧縮強さおよび泥土密度の関係を利用して、前記泥土の泥土密度に適した固化材の添加量を割り出すものとし、
前記添加量設定工程は、
式1を利用して前記試験処理土の泥土密度を細粒分泥土密度に換算する作業と、
配合試験結果に基づいて前記細粒分泥土密度と一軸圧縮強さとの関係をプロットするとともに、前記試験処理土に対する固化材添加量毎に当該プロットの近似曲線を作成する作業と、
前記近似曲線から目標一軸圧縮強さに対応する細粒分泥土密度を推定する作業と、
前記細粒分泥土密度の推定値と前記固化材添加量との関係をプロットするとともに、当該プロットの近似曲線の近似式を求める作業と、
式1を利用して前記泥土の泥土密度を細粒分泥土密度に換算する作業と、
前記近似式を利用して、前記泥土の細粒分泥土密度に対する所望の一軸圧縮強さを得るために必要な固化材の添加量を算出する作業と、を備えていることを特徴とする、流動化処理土の製造方法。
ρw:1.0(ton/m3)
Gs:泥土の土粒子比重
Fc:配合試験時の土の細粒分含有率(%)
ρf:求める細粒分泥土密度(ton/m3)
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