JP6568431B2

JP6568431B2 - 土質改良材及び土質改良方法

Info

Publication number: JP6568431B2
Application number: JP2015170889A
Authority: JP
Inventors: 優作天本; 松山　祐介; 祐介松山
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP2017048272A

Description

本発明は、土質改良材及び該土質改良材を用いた土質の改良方法に関する。

従来、様々な土質改良材が提案されている。
例えば、特許文献１には、土質の固化・改良処理に使用するセメント系固化材として、普通セメント、高炉セメント、早強セメント、アーウイン系セメントの１種または２種以上を１００重量部および石膏を３〜１００重量部含むことを特徴とするセメント系固化材が記載されている。
また、特許文献２には、高含水比の土壌においても強度発現が容易に得られ、また六価クロムを溶出することなく固化処理が行なえる土壌用固化材として、セメント系固化材及び酸化マグネシウムからなることを特徴とする土壌用固化材が記載されている。

特開２００２−１３７９５０号公報特開２００４−２９２５６８号公報

本発明の目的は、有機物を含む高含水比の土（未改良土）に対して使用した場合であっても、強度発現性に優れた土質改良材を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、有機物を含む高含水比の未改良土を固化して改良土を形成するための土質改良材であって、セメント系固化材およびシリカ系多孔質材料を含む土質改良材によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］有機物を含む高含水比の未改良土を固化して改良土を形成するための土質改良材であって、セメント系固化材およびシリカ系多孔質材料を含むことを特徴とする土質改良材。
［２］上記シリカ系多孔質材料が、珪質頁岩またはセピオライトである前記［１］に記載の土質改良材。
［３］前記［１］又は［２］に記載の土質改良材を用いた土質改良方法であって、上記未改良土中の腐植物含有量が３０質量％以上であることを特徴とする土質改良方法。
［４］上記未改良土の強熱減量が５０質量％以上である前記［３］に記載の土質改良方法。
［５］上記未改良土の含水比が１００％以上である前記［３］又は［４］に記載の土質改良方法。
［６］上記未改良土１ｍ^３当たりの上記土質改良材の添加量が、３００ｋｇ以上である前記［３］〜［５］のいずれかに記載の土質改良方法。

本発明の土質改良材によれば、有機物を含む高含水比の土（未改良土）に対して使用する場合であっても、改良後の土（改良土）の強度（例えば、一軸圧縮強さ）を向上させることができる。

本発明の土質改良材は、有機物を含む高含水比の未改良土を固化して改良土を形成するための土質改良材であって、セメント系固化材およびシリカ系多孔質材料を含むものである。
本発明で用いられるセメント系固化材は、セメントを母材とし、各種の有効成分を添加したものである。
セメント系固化材に用いられるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメントや、アルミナセメントや、エコセメント等を使用することができる。
また、セメント以外に添加可能な有効成分の例としては、石膏、高炉スラグ微粉末、石炭灰（フライアッシュ）、石灰石微粉末、シリカフューム等が挙げられる。
セメント系固化材としては、従来から軟弱地盤の固化処理等に使用されている市販のセメント系固化材（例えば、太平洋セメント社製、商品名「ジオセット」）を使用することができる。

本発明で用いられるシリカ系多孔質材料としては、例えば、珪質頁岩、セピオライト、珪藻土、ゼオライト、及びシリカゲル等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、土質改良材の強度発現性の観点から、珪質頁岩またはセピオライトが好ましく、珪質頁岩がより好ましい。

土質改良材中のセメント系固化材の含有率は、好ましくは２０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％、特に好ましくは４０〜６０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、有機物を含む高含水比の未改良土に対する土質改良材の強度発現性が向上する。
土質改良材中のシリカ系多孔質材料の含有率は、好ましくは２０〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％、特に好ましくは４０〜６０質量％である。該含有率が上記数値範囲内であれば、有機物を含む高含水比の未改良土に対する土質改良材の強度発現性が向上する。

本発明の土質改良材を用いて土質を改良する対象となる未改良土は、有機物を含む高含水比の土である。
未改良土に含まれる有機物としては、腐植物質等が挙げられる。
腐植物質としては、フミン酸、フルボ酸及びビチューメンが挙げられる。
なお、フミン酸とは、腐植物質を構成する成分の中でも、アルカリに溶け、酸に溶けない成分をいう。フルボ酸とは、腐植物質を構成する成分の中でも、アルカリ及び酸に溶ける成分をいう。ビチューメンとは、腐植物質を構成する成分の中でも、ベンゼン等の有機溶媒に可溶な成分をいう。
本明細書中、未改良土中のフミン酸、フルボ酸及びビチューメンの含有量（％）の合計（水を除く絶対乾燥状態における値）を「腐植物含有量」という。腐植物含有量は、「ＪＧＳＴ２３２（土の腐植含有量試験方法）」に定められている方法によって測定することができる。
本発明において、未改良土中の腐植物含有量は、本発明の土質改良材の特長（フミン酸、フルボ酸及びビチューメンの含有量の合計が大きくても、強度発現性向上の効果があること）を考慮すると、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは３２質量％以上、特に好ましくは３５質量％以上である。該含有量の上限値は、特に限定されないが、通常、７０質量％である。

未改良土の強熱減量（水を除く絶対乾燥状態における値）は、本発明の土質改良材の特長（有機物の量を示す指標である強熱減量が大きくても、強度発現性向上の効果があること）を考慮すると、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは５５質量％以上、特に好ましくは６０質量％以上である。該量の上限値は、特に限定されないが、通常、９０質量％である。
なお、強熱減量は、絶対乾燥状態の試料を用いて、「ＪＩＳＡ１２２６：２０００（土の強熱減量試験法）」に準拠して測定した値である。

未改良土の含水比は、好ましくは１００％以上、より好ましくは２００％以上、さらに好ましくは３００％以上、特に好ましくは４００％以上である。
本発明の土質改良材は、含水比が１００％以上の未改良土に対して使用した場合であっても、優れた強度発現性を有する。該含水比の上限値は、特に限定されないが、通常、
１２００％である。
なお、「含水比」（単位：％）とは、土の絶対乾燥状態の質量に対する、土に含まれている水の質量の百分率（［水の質量］×１００／［絶対乾燥状態の土の質量］）をいう。
未改良土の例としては、泥炭、黒泥等が挙げられる。

本発明の土質改良材を用いた未改良土の改良は、未改良土に土質改良材を添加することで行われる。具体的には、未改良土に土質改良材を粉体のまま添加して混合するドライ添加方法や、土質改良材に水を加えてスラリーとした後に、該スラリーを未改良土に添加して混合するスラリー添加方法等が挙げられる。
本発明において、未改良土１ｍ^３当たりの土質改良材の添加量は、土質改良材を用いた改良土の一軸圧縮強さをより向上させる観点からは、好ましくは３００ｋｇ以上、より好ましくは４００ｋｇ以上、特に好ましくは５００ｋｇ以上である。該添加量は、土質改良のコストの低減の観点からは、好ましくは１，０００ｋｇ以下、より好ましくは８００ｋｇ以下である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）セメント系固化材：太平洋セメント社製、商品名「ジオセット２００」
（２）シリカ系多孔質材料Ａ：珪質頁岩、クロス・ファーム社製、商品名「Ｎａｎｏ−Ｋ」
（３）シリカ系多孔質材料Ｂ：セピオライト、セピオジャパン社製、商品名「セピオライト１５−３０メッシュ」
（４）未改良土Ａ：北海道札幌市厚別区産、泥炭
（５）未改良土Ｂ：北海道勇払郡厚真町上厚真産、泥炭

未改良土Ａ及びＢの強熱減量を、「ＪＩＳＡ１２２６：２０００（土の強熱減量試験法）」に準拠して測定した。なお、測定に用いる試料としては、絶対乾燥状態の試料を用いた。
また、未改良土Ａ及びＢのフミン酸、フルボ酸、及びビチューメンの含有量を、「ＪＧＳＴ２３２（土の腐植含有量試験方法）」に準拠して測定した。
表１に未改良土Ａ及びＢの強熱減量等の物性を示す。

［実施例１］
シリカ系多孔質材料Ａを、粒径が１ｍｍ以下となるまで粉砕した後、得られた粉砕物とセメント系固化材を表２に示す配合で混合して、土質改良材Ａを得た。
未改良土Ａに土質改良材Ａを４００ｋｇ／ｍ^３添加して混練を行った。混練後の改良土をφ３．５×７．０ｃｍの型枠に投入し、「ＪＧＳ０８２１：２００８（安定処理土の締固めをしない供試体作製方法）」に準拠して供試体を得た。得られた供試体を２０℃の条件下で封緘養生を行い、「ＪＩＳＡ１２１６：２００９（土の一軸圧縮試験方法）」に準拠して、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
［実施例２］
土質改良材Ａの添加量を４００ｋｇ／ｍ^３から６００ｋｇ／ｍ^３に変更する以外は実施例１と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。

［比較例１］
土質改良材Ａの代わりに、セメント系固化材を使用する以外は実施例１と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
［比較例２］
土質改良材Ａの代わりに、セメント系固化材を使用する以外は実施例２と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。

［実施例３］
未改良土Ａの代わりに、未改良土Ｂを用いる以外は実施例１と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
［実施例４］
未改良土Ａの代わりに、未改良土Ｂを用いる以外は実施例２と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。

［比較例３］
土質改良材Ａの代わりに、セメント系固化材を使用する以外は実施例３と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
［比較例４］
土質改良材Ａの代わりに、セメント系固化材を使用する以外は実施例４と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
結果を表３に示す。

［実施例５］
シリカ系多孔質材料Ｂを、粒径が１ｍｍ以下となるまで粉砕した後、得られた粉砕物とセメント系固化材を表２に示す配合で混合して、土質改良材Ｂを得た。
土質改良材Ａの代わりに土質改良材Ｂを用いる以外は実施例１と同様にして、材齢７日、２８日における供試体の一軸圧縮強さを測定した。
材齢７日における一軸圧縮強さは４８ｋＮ／ｍ^２であり、材齢２８日における一軸圧縮強さは５１ｋＮ／ｍ^２であった。

実施例１〜５および比較例１〜４から、本発明の土質改良材を、有機物を含む高含水比の未改良土に添加した場合（実施例１〜５）には、セメント系固化材のみを添加した場合（比較例１〜４）と比べて、改良土の一軸圧縮強さが向上することがわかる。
また、シリカ系多孔質材料として珪質頁岩を使用した場合（実施例１）とセピオライトを使用した場合（実施例５）を比べると、珪質頁岩を使用した場合（実施例１）には、セピオライトを使用した場合（実施例５）に比べて、改良土の一軸圧縮強さがより大きくなることがわかる。

Claims

有機物を含む高含水比の未改良土を固化して改良土を形成するための土質改良材を用いた土質改良方法であって、
上記未改良土中の腐植物含有量が３５質量％以上であり、上記未改良土の強熱減量が６０質量％以上であり、上記未改良土の含水比が４００％以上であり、
上記土質改良材が、セメント系固化材および珪質頁岩を含み、上記土質改良材中、上記セメント系固化材の含有率が４０〜６０質量％、上記珪質頁岩の含有率が４０〜６０質量％であることを特徴とする土質改良方法。
上記未改良土１ｍ^３当たりの上記土質改良材の添加量が、５００〜８００ｋｇである請求項１に記載の土質改良方法。