JP6578316B2 - 地盤の改良工法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、セメント系凝結遅延剤と、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンから選ばれた1種または2種以上の化合物からなるセメント系硬化促進剤とを配合した地盤改良用配合剤が開示されている。
特許文献2には、トリエタノールアミン、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムを含む、地下の鉱坑設備に使用するのに適したセメントの硬化を促進する促進剤が開示されている。
特許文献3には、(i)スラグ、(ii)アルカリ金属水酸化物及び(iii)水酸化カルシウム、水酸化カルシウム形成性カルシウム化合物及びトリエタノールアミンの中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有する混合物からなる土壌改良剤が開示されている。
本発明は、土壌が含む粘土の組成に関わらず地盤改良体の強度、例えば7日程度の初期強度と28日程度の長期強度とを向上できる地盤の改良方法を提供する。
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する、
地盤の改良工法に関する。
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する、
地盤改良体に関する。
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する、
地盤改良体に関する。
セメント系固化材による地盤改良は、JISで規定された製品(セメント、粗骨材、細骨材等)を用い硬化するコンクリートと違い、自然に存在する多種多様な土を固化するものである。ゆえに、地域、土質性状(含水比、粒度等)により強度発現効果が全く異なる。本発明は、土壌が含む粘土の組成に関わらず地盤改良体の強度、例えば7日程度の初期強度と28日程度の長期強度とを向上できる地盤の改良方法を提供する。
水硬性粉体は、水和反応により硬化する物性を有する粉体のことであり、セメント、石膏等が挙げられる。
本発明では、土壌が含む粘土の組成に関わらず地盤改良体が高い強度を発現する観点から、水硬性粉体は、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する。水硬性粉体は、無水石膏を、好ましくは6質量%以上、より好ましくは8質量%以上、そして、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下含有する。無水石膏は、結晶水を持たない硫酸カルシウムであり、例えば、可溶性無水石膏(III型無水石膏)と不溶性無水石膏(II型無水石膏)とがある。本発明では、これらのいずれを用いてもよい。
また、水硬性粉体は、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどのポゾラン作用及び/又は潜在水硬性を有する粉体や、石粉(炭酸カルシウム粉末)を含有することができる。セメントに、これらが添加された高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等でもよい。水硬性粉体は、水和生成物であるエトリンガイトのアルミニウムイオン供給源の観点から、高炉スラグを含有することが好ましい。水硬性粉体が高炉スラグを含有する場合、その含有量は、水硬性粉体中、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%未満である。
水硬性粉体は、無水石膏、及びポルトランドセメントを含む水硬性粉体が好ましい。また、水硬性粉体は、無水石膏、ポルトランドセメント、及び高炉スラグを含む水硬性粉体もまた好ましい。
<方法(I)>
水と、水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを含有し、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下であるスラリーを、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌と混合する方法。
<方法(II)>
水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを、それぞれ、粉体で粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌と混合する方法。
以下、方法(I)と(II)について説明する。
方法(I)では、土壌1m3あたりのスラリーの混合量が100kg以上800kg以下であることが好ましい。
また、方法(I)では、スラリー中の水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下であることが好ましい。
また、方法(I)では、スラリーの調製に用いる水は、真水、海水の何れも用いることが出来る。スラリーの水の少なくとも一部が海水であってもよい。
スラリーを地盤に注入する方法として、例えば、噴射撹拌工法(一相流方式、二相流方式、三相流方式)や機械撹拌工法(CDM工法など)、さらに地中連続壁工法(SMW工法、TRD工法など)などが挙げられる。さらに水硬性粉体にトリエタノールアミンをドライブレンドした系では、粉体混合方式のDJM(Dry Jet Mixing)工法やスタビライザなどを使用した浅層改良などにも使用できる。
<工程1>
水と、水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを混合してスラリーを調製する工程であって、水と水硬性粉体とを、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下で混合し、水硬性粉体とトリエタノールアミン又はその塩とを、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の割合が0.01質量%以上2.0質量%以下で混合する工程
<工程2>
工程1で得られたスラリーを地盤に注入してスラリーと土壌とを混合して混合物を得る工程であって、土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、土壌1m3あたりのスラリーの混合量が100kg以上800kg以下であり、スラリー中の水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下である工程
<工程3>
工程2で得られたスラリーと土壌の混合物を固化させる工程
方法(II)では、水硬性粉体と、トリエタノールアミンとを、それぞれ、粉体で粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌と混合する。水硬性粉体の粉体とトリエタノールアミンの粉体は、別々に土壌と混合してもよいし、予め両者を混合した粉体混合物として土壌と混合してもよい。予め両者を混合した粉体混合物は、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミンの含有量が0.01質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、これは、本発明の地盤改良用粉末固化材組成物である。前記粉体混合物は、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下で土壌と混合して用いられることが好ましい。
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、
水硬性粉体を、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下で混合し、
トリエタノールアミン又はその塩を、水硬性粉体に対して0.01質量%以上2.0質量%以下で混合する、
地盤の改良工法が挙げられる。
本発明の地盤改良体は、土壌、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良体であって、土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する、地盤改良体である。この地盤改良体は、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.01質量%以上2.0質量%以下であることが好ましい。
この地盤改良体は、前記土壌と、水と、無水石膏を所定量含有する水硬性粉体と、トリエタノールアミンとを含有するスラリーを硬化させてなる地盤改良体であってよい。従って、本発明は、水、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有するスラリーと土壌との混合物を硬化させてなる地盤改良体であって、土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有する、地盤改良体もまた提供する。前記スラリーは、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下であることが好ましい。また、前記スラリーは、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.01質量%以上2.0質量%以下であることが好ましい。また、この地盤改良体では、土壌1m3あたりの前記スラリーの混合量が100kg以上800kg以下であることが好ましい。また、この地盤改良体では、前記混合物は、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下であることが好ましい。
本発明の地盤改良体における、水硬性粉体、トリエタノールアミンの具体例、好ましい態様や、各質量比、質量%などの量的な規定も、本発明の地盤の改良工法と同じである。
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、
前記スラリーは、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下であり、
前記スラリーは、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.01質量%以上2.0質量%以下であり、
土壌1m3あたりの前記スラリーの混合量が100kg以上800kg以下であり、
前記混合物は、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下である、
地盤改良体が挙げられる。
本発明の地盤改良用スラリーは、水、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良用スラリーであって、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌に用いられる、地盤改良用スラリーである。本発明の地盤改良用スラリーは、本発明の地盤の改良工法に好ましく用いられる。本発明の地盤の改良工法、地盤改良体で述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用スラリーに適用することができる。
本発明の地盤改良用スラリーの使用量は、地盤改良用スラリーの種類、土壌(地盤)の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良方法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。
本発明の地盤改良用スラリーは、土壌1m3あたり好ましくは100kg以上、より好ましくは150kg以上、更に好ましくは200kg以上、そして、好ましくは800kg以下、より好ましくは700kg以下、更に好ましくは600kg以下、且つ水硬性粉体/土壌の質量比が好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、そして、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.8以下で、土壌と混合して用いられるものが好ましい。
本発明の地盤改良用粉末固化材組成物は、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良用粉末固化材組成物であって、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌に用いられる、地盤改良用粉末固化材組成物である。本発明の地盤改良用粉末固化材組成物は、本発明の地盤の改良工法に好ましく用いられる。本発明の地盤の改良工法、地盤改良体、地盤改良用スラリーで述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用粉末固化材組成物に適用することができる。
本発明の地盤改良用粉末固化材組成物の使用量は、該組成物の組成、土壌(地盤)の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良方法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。
本発明の地盤改良用粉末固化材組成物は、水硬性粉体/土壌の質量比が、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、そして、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.8以下で、土壌と混合して用いられるものが好ましい。
表1の成分を用いてソイルセメントを調製し、硬化体の強度を以下のように測定した。結果を表1に示す。
プラスティックコンテナの容器内で、乾燥粘土6.15kgと蒸留水3.85kgとを、ハンドミキサーで混合し、24時間以上吸水させて模擬粘性土を調製した。乾燥粘土は、スミクレー(住友大阪セメント(株)製、比重2.65)又は笠岡粘土(カサネン工業(株)製、比重2.45)を用いた。スミクレーによる模擬粘性土は、比重1.62、吸水率62.6%、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が100質量%であった。笠岡粘土による模擬粘性土は、比重1.50、吸水率77.6%、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が100質量%であった。
ホバート型モルタルミキサーに表1の粉体を投入し、表1の添加剤を添加し低速(62rpm)で5分間撹拌したものを粉体混合物として用いた。
500mlプラスチックカップ内で、混練水と(2)で調製した粉体混合物とをハンドミキサーで混合してセメントミルクを調製した。粉体混合物は、添加剤を混合する前の粉体について、混練水/粉体の比率が60質量%となるように用いた。ここで、混練水は、蒸留水を用いた。
粉体は、下記のものを表1の組み合わせで用いた。
・NC:普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント(株)製、比重3.15
・無水石膏:(株)コクサイ商事製
(1)で調製した模擬粘性土を地盤の土壌とし、これに(3)で調製したセメントミルクを注入して地盤改良を模擬的に行った。土壌1m3あたりのセメントミルクの注入量は400kgに設定した。なお、それぞれの模擬粘性土から次のようにして試供体を作製した。
<スミクレーの模擬粘性土からの試供体>
模擬粘性土1312g(810ml)とセメントミルク324g(189ml)を、500mlプラスチックカップ内で、ハンドミキサーで1分間混合してソイルセメントとした。得られたソイルセメントを、直ちに型枠(直径50mm×高さ100mm)に充填した。充填は、テーブルバイブレータで15秒の2層詰めとした。供試体は4本作製した。
<笠岡粘土の模擬粘性土からの試供体>
模擬粘性土1230g(820ml)とセメントミルク328g(191ml)を、500mlプラスチックカップ内で、ハンドミキサーで1分間混合してソイルセメントとした。得られたソイルセメントを、直ちに型枠(直径50mm×高さ100mm)に充填した。充填は、テーブルバイブレータで15秒の2層詰めとした。供試体は4本作製した。
ソイルセメントを充填した型枠を、20±2℃で静置し、7日後及び28日後に脱型し、得られた硬化体(地盤改良体)の強度を、一軸圧縮試験機により測定した。結果を表1に示した。
また、表中、添加剤の添加量は、粉体に対する質量%である(以下同様)。
また、表中、強度の数値の下のかっこ内の数字は、同じ粉体において添加剤を使用しない比較例の強度を100とする相対値である(以下同様)。
実施例1と同様に、ただし、粉体として表2のものを用いて硬化体を調製し、強度を測定した。表2中、BBとSLは以下のものである。結果を表2に示した。
・BB:高炉セメントB種、太平洋セメント株式会社製、密度3.04g/cm3
・SL:高炉スラグ、日鐵住金セメント(株)製スピリッツ4000、比重2.91
実施例1と同様に、ただし、セメントミルクの調製に用いる混練水として人工海水を用いて硬化体を調製し、硬化体の強度を測定した。ここで、人工海水は、富田製薬株式会社「マリンアートSF−1」を使用した。結果を表3に示した。
Claims (18)
- 土壌に、水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを混合する地盤の改良工法であって、
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、
トリエタノールアミン又はその塩を、水硬性粉体に対して0.1質量%以上2.0質量%以下で混合する、
地盤の改良工法。 - 水硬性粉体を、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下で混合する、請求項1記載の地盤の改良工法。
- 水硬性粉体が、高炉スラグを10質量%以上60質量%以下含有する、請求項1又は2記載の地盤の改良工法。
- 水硬性粉体とトリエタノールアミン又はその塩とを、下記(I)及び(II)のいずれかの方法で前記土壌と混合する、請求項1〜3の何れか1項記載の地盤の改良工法。
<方法(I)>
水と、水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを含有し、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下であるスラリーを、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌と混合する方法。
<方法(II)>
水硬性粉体と、トリエタノールアミン又はその塩とを、それぞれ、粉体で粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌と混合する方法。 - 水硬性粉体とトリエタノールアミン又はその塩とを、前記土壌と混合する方法が、前記(I)の方法であり、土壌1m3あたりのスラリーの混合量が100kg以上800kg以下であり、スラリー中の水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下である、請求項4記載の地盤の改良工法。
- 水硬性粉体とトリエタノールアミン又はその塩とを、前記土壌と混合する方法が、前記(I)の方法であり、水の少なくとも一部が海水である、請求項4又は5記載の地盤の改良方法。
- 水硬性粉体がポルトランドセメントを含む、請求項1〜6の何れか1項記載の地盤の改良工法。
- 土壌、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良体であって、
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、
水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.1質量%以上2.0質量%以下である、
地盤改良体。 - 水、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有するスラリーと土壌との混合物を硬化させてなる地盤改良体であって、
土壌が、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌であり、
水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、
前記スラリーは、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.1質量%以上2.0質量%以下である、
地盤改良体。 - 前記スラリーは、水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下である、請求項9記載の地盤改良体。
- 土壌1m3あたりの前記スラリーの混合量が100kg以上800kg以下である、請求項9又は10記載の地盤改良体。
- 前記混合物は、水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下である、請求項9〜11の何れか1項記載の地盤改良体。
- 水硬性粉体がポルトランドセメントを含む、請求項8〜12の何れか1項記載の地盤改良体。
- 水、水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良用スラリーであって、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミンの含有量が0.1質量%以上2.0質量%以下であり、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌に用いられる、地盤改良用スラリー。
- 水/水硬性粉体の質量比が0.5以上1.5以下である、請求項14記載の地盤改良用スラリー。
- 土壌1m3あたり100kg以上800kg以下、且つ水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下で土壌と混合して用いられる、請求項14又は15記載の地盤改良用スラリー。
- 水硬性粉体、及びトリエタノールアミン又はその塩を含有する地盤改良用粉末固化材組成物であって、水硬性粉体が、無水石膏を5質量%以上15質量%以下含有し、水硬性粉体の含有量に対するトリエタノールアミン又はその塩の含有量が0.1質量%以上2.0質量%以下である、粒径0.074mm以下の細粒分の割合が50質量%以上の土壌に用いられる、地盤改良用粉末固化材組成物。
- 水硬性粉体/土壌の質量比が0.01以上1.0以下で土壌と混合して用いられる、請求項17記載の地盤改良用粉末固化材組成物。
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