JPH0665912A

JPH0665912A - 土質材料

Info

Publication number: JPH0665912A
Application number: JP22163092A
Authority: JP
Inventors: Masanori Muto; 雅典武藤; Takeshi Inatsuchi; 剛稲土; Akio Kitagawa; 明雄北川
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高強度と安定性を有する土質材料
の提供を目的とする。【構成】本発明の土質材料は、SiO₂含有量 1〜60重量
% のシリカ水性ゼリー又はシリカ水性ゾル、土、水硬性
セメント及び水をこれら成分の偏在がなくなるまで攪拌
してなる土質材料である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は改良された土質材料に関
する。本発明の土質材料は、特に人工地盤の造成や盛土
の構築用に適する。

【０００２】

【従来の技術】従来、盛土、擁壁背面の埋め戻し土など
の土構造物の構築には、自然土や高炉スラグなどにセメ
ントなどの固結剤を混合して強度を高めたものが使われ
ている。特開平４ー９３４１９号公報には、珪酸質水性
ゼリーと土との均一な自由流動性の法面安定用土質材料
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セメント等の固結剤を
土に添加すると、土の強度が改善される他、土の含水比
の低下、イオン交換、団粒化等も伴い、土の塑性限界が
高くなり、土物性の改善が行なわれる。しかし、含水比
の大きい軟弱な粘性土や、セメントの水和を阻害する有
機物を多量に含む土の場合では、これら固結剤の添加に
よる効果が充分に発現しない。特開平４ー９３４１９号
公報に記載の土質材料は、充分な強度を発現しない。

【０００４】本発明は、安定で高い強度を有する土質材
料を提供しようとするものであり、そして通常の土は勿
論のこと、含水比の大きい軟弱な粘性土やセメントの水
和を阻害する有機物を多量に含む現地土砂を用いても、
このような改良された土質材料が得られるような土質材
料の製造方法を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の土質材料は、Ｓ
ｉＯ₂含有量１〜６０重量％のシリカ水性ゼリー又は水
性ゾル、土、水硬性セメント及び水を、これら成分の偏
在がなくなるまで攪拌することによって得られる。本発
明に用いられるシリカ水性ゼリーは、公知の方法によっ
て容易に得られる。その例としては、水ガラスなど水溶
性珪酸塩の水溶液に各種酸や塩類、例えば、硫酸、塩
酸、酢酸、くえん酸、食塩、硫酸マグネシウムなどを加
える方法、水ガラスなど水溶性珪酸塩の水溶液を脱陽イ
オン処理することにより得られる珪酸又はそのオリゴマ
ーの水溶液をゲル化させる方法、或いは更に、シリカ水
性ゾルを公知の方法によりゲル化させる方法などがあげ
られる。

【０００６】本発明に用いられるシリカ水性ゼリーは、
通常ＳｉＯ₂分を１〜６０重量％、好ましくは３〜３０
重量％含有する。このゼリーの大きさ及びその形状には
特に制限はなく、取扱い易い大きさ及び形状でよい。こ
のゼリーは、本発明の目的が達成される限り、任意の成
分、たとえば界面活性剤、動物性タンパク質、繊維質材
料などを含有することができる。

【０００７】本発明に用いられるシリカ水性ゾルとして
は、そのコロイダルシリカの粒径が１〜１５０ミリミク
ロンであるものが好ましい。このゾルのＳｉＯ₂分とし
ては、１〜６０重量％程度が好ましい。本発明に用いら
れる土は、砂質土や粘性土などの自然土でよく、特に制
限はない。

【０００８】本発明に用いられる水硬性セメントとして
は、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、生石灰、石膏等が挙られ
る。本発明に用いられる水は、通常の工事に用いられる
水でよく、また土中に含まれる水やゼリーあるいはゾル
中に含まれる水も、場合によっては利用できる。土とゼ
リーの成分比率及びゾルと水硬性セメントと水の成分比
率は、これら成分を合わせて攪拌したときに、これら成
分の偏在がなくなるような比率でよく、例えば、土とし
てＳＡＭクレー( 商品名）を、そして水硬性セメントと
して普通ポルトランドセメントを用いた場合では、ＳＡ
Ｍクレー１００に対し、セメント０．５〜４０重量％程
度がよく、シリカゾル又はゼリーの使用量はその由来の
ＳｉＯ₂分として、得られ土質材料全体の０．０１〜１
０重量％程度がよく、そして水の使用量としては、０．
３〜２．０の水／土の重量比が得られる量がよい。

【０００９】本発明の土質材料を得るための攪拌は、常
温で、通常の混合機を用いることによって行なうことが
できる。本発明の土質材料としては、本発明の目的が達
成される限り、この攪拌の際に加えられた任意の成分を
含有することができる。この加えられる任意成分の例と
しては、界面活性剤、動物性タンパク質、繊維質材料な
どが挙げられる。特に界面活性剤、動物性タンパク質な
どを加えると、攪拌の際に発泡が起こり、気泡の含有に
よって、軽量で良好な土質材料が得られる。

【００１０】

【作用】用いられる土、水硬性セメント等は、通常粉粒
体であり、また、ゼリーも通常塊状であるが、これら成
分に水加えて攪拌を続けると、当初に加えられた塊のゼ
リーはその姿が肉眼では消失してしまい、ゼリー塊、
土、セメント又は水の偏在がなくなり、見かけ上これら
成分の均一な混合物が得られる。そして得られた土質材
料の粒子の大きさは、肉眼では、当初の土粒子の大きさ
と差異がないように見える。

【００１１】恐らく、上記攪拌により、加えられた上記
ゼリーは次第に細分され、その細分されたゼリーの分断
片が土の粒子の周りに固着し、この微細分断片のゼリー
を介して幾つかの土粒子が固着した構造のブロックが生
成し、そしてセメントの水和を阻害する有機物が土中に
含まれる場合でも、その有機物はこのような生成ブロッ
ク内に固定されるものと考えられる。

【００１２】このゼリーの作用によって、土の塑性限界
が高く改善されると共に、加えられたセメントと水はセ
メントスラリーとしてこの土粒子ブロック間を接合する
ために、上記攪拌を行うのみでこれら成分の偏在がない
良好な土質材料が得られるものと考えられる。シリカゾ
ルを使用した場合には、上記攪拌中に土粒子の表面がゾ
ルの液によって濡れて、その状態で土粒子同士が合着
し、その粒子表面を覆っているゾルは、セメントに由来
するカルシウムによってゲル化を起こし、そのゲル化物
が上記ゼリーと同様に作用するものと考えられる。

【００１３】

【実施例】水硬性セメントトして普通ポルトランドセメ
ントを、土としてＳＡＭクレー（商品名）を、シリカ水
性ゼリーとして、ケイ酸及びそのオリゴマーの水溶液を
常温放置によってゲル化させたものをそれぞれ用意し
た。土質材料に気泡を含有させる場合には、起泡剤とし
て界面活性剤であるスノーラップ（商品名）を使用し
た。

【００１４】土／セメントの重量比は５．０、及び水／
セメントの重量比は４．５で配合した。尚、シリカ水性
ゼリーあるいはシリカゾルに含有する水も水／セメント
重量比の水に算入した。シリカ水性ゼリー、シリカゾル
等は、それぞれ由来のＳｉＯ₂として土質材料の０．５
重量％又は１．０重量％となるように配合された。

【００１５】土質材料に気泡を含有させる場合には、シ
リカ水性ゼリーに界面活性剤をゼリー重量の０．５％添
加し、スターラー攪拌（約１０００ｒｐｍ）を１分間行
なうことにより作成した気泡とゼリーの混合物を用い
た。実施例１上記土、セメント及び水を上記の配合比率に、そしてゼ
リー又はゾルは第１表の添加量で攪拌することにより、
７つの土質材料を得る実験を行った。

【００１６】次いで、流動性に関する試験を行なうため
に、ＪＩＳＲ５２０１セメントの物理試験方法のフ
ロー試験に従い土質材料のフロー値を測定した。第１表
にその測定値を示す。第１表ゼリー又はゾルとその添加量 (重量％) 土質材料のフロー値（ｍｍ）無添加ー２０３ゼリー０．５１９０ゼリー１．０１５０ゾル０．５１７５ゾル１．０１５５気泡とゼリーの混合物０．５１９０気泡とゼリーの混合物１．０１５０第１表は、シリカ水性ゼリーやシリカゾルの添加によっ
て、高含水比の土質材料のフロー値は低下し、土質材料
の流動性が大きく低下することを示している。

【００１７】このことは、含水比が高く軟弱な現地土砂
を土として用いたときには、シリカ水性ゼリーあるいは
シリカゾルの添加によって、土性値が著しく改善される
ことを意味している。実施例２シリカ水性ゼリー、シリカゾルのいずれも無添加の例、
シリカ水性ゼリーを添加した例、シリカゾルを添加した
例及び気泡とゼリーの混合物を添加した例の４つの実験
が行われた。ゼリー又はゾルを添加したときは、その添
加量は土質材料の１．０重量％に設定された。

【００１８】次いで、得られた土質材料について、単位
容積重量と圧縮強度を測定した。その結果は第２表に示
されている。尚、圧縮強度は、ＪＩＳＲ５２０１セ
メントの物理試験方法の強さ試験の試験法に従い、材令
１日の一軸圧縮強度を測定した。第２表ゼリー又はゾル単位容積重量一軸圧縮強度（ｇ／ｃｍ³）（Ｋｇｆ／ｃｍ²）無添加１．５１１．８ゼリー１．５４６．９ゾル１．５４８．０気泡とゼリーの混合物１．５１５．４第２表によれば、ゼリーやゾルを添加すると、土質材料
の単位容積重量はやや増加する。しかし気泡とゼリーの
混合物を用いると、無添加の土質材料の単位容積重量と
同等のものが得られることを示している。更に、ゼリ
ー、ゾル等の添加により、土質材料は、強度が著しく改
善されることを示している。

【００１９】実施例３シリカ水性ゼリー、シリカゾルのいずれも添加しないで
界面活性剤と、土とセメントと水を用いた土質材料、界
面活性剤を添加せずに土とセメントとゼリーと水を用い
た土質材料、同様に界面活性剤を添加せずにゼリーの替
わりにゾルを用いた土質材料、及び、気泡とゼリーの混
合物と土とセメントと水を用いた土質材料を得る４つの
実験を行った。

【００２０】得られた土質材料の安定性をテストするた
めに、作成直後と作成５時間経過時点の土質材料の単位
容積重量を測定した。第３表にその結果が示されてい
る。尚、使用された界面活性剤の量は、気泡とゼリーの
混合物作成における量と同量とし、またゼリーおよびゾ
ルの添加量は、それぞれ由来のＳｉＯ₂として土質材料
の１．０重量％となる量とした。

【００２１】第３表ゼリー又はゾル土質材料の単位容積重量（ｇ／ｃｍ³）作成直後５時間後無添加（界面活性剤入り）１．３５１．５１シリカ水性ゼリー１．５４１．５４シリカゾル１．５４１．５４気泡とゼリーの混合物１．５１１．５１第３表によれば、ゼリー又はゾルを添加せずに界面活性
剤を加えると、単位容積重量の小さい土質材料が得られ
るが、この土質材料は５時間経過時点では、単位容積重
量は、界面活性剤を添加しないものと同様であった。こ
のことは、ゼリー、ゾルのいずれも含有しないときに
は、作成された土質材料が放置される間に、土質材料中
で当初含有された気泡が土質材料から抜けてしまったこ
とによると考えられる。

【００２２】それに対し、ゼリー又はゾルを用いた例で
は、５時間経過時点で、単位体積重量の変化は起こって
いない。そして気泡とゼリーの混合物を使用した例でも
同様に変化が起こっていないから、ゼリーは、作成した
土質材料中の気泡を、土質材料中に固定する能力を有し
ていることを示している。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、シリカ水性ゼリーある
いはシリカゾルと現地土砂と水硬性セメントと所要に応
じて水を、混合機等で攪拌するのみで、簡単に改良され
た土質材料が得られる。この改良された土質材料は、安
定した強度を有するため、人工地盤の造成や盛土、擁壁
背面の埋め戻し土などの土構造物の構築に、好適に使用
することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂含有量１〜６０重量％のシリカ
水性ゼリー又は水性ゾル、土、水硬性セメント及び水
を、これら成分の偏在がなくなるまで攪拌してなる土質
材料。