JPS5835552B2 - 土質安定処理用膨張速硬性固粒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は土木工事等において行なわれる土質安定処理に
用いられる土質安定処理材に関するものである。

従来、土質安定処理には色々の処理法があるが、その中
の一つに石灰安定処理がある。

この処理法は古くから中国、ヨーロッパ、アメリカなど
でも利用され、我国でも三和土、三和土などの形で用い
られていた、したがって新しい処理法とはいえないが最
近は石灰の品質の改良、多量生産ならびに施工法の新し
い開発がなされ、新しい形での土の安定処理に用いられ
ている。

この処理法が適用される範囲は、道路の路床、路盤、土
取場の土などのような表層部の安定処理と軟弱地盤のよ
うな深部の安定処理の２つの分野が考えられる。

具体的には０強度あるいわ安定性の不足する路盤材料の
改良、■高含水比粘性土を路床材に改良、■高含水比の
土を盛土材料に改良、■高含水比粘性土のトラフイカビ
リティ（仕事のしやすさ）の改良、■在来の道路の路床
、路盤、砂利道路の補修、■凍上防止のために遮断層と
して利用するといった適用範囲がある。

この処理法の特徴としては土を化学反応の相手として利
用することであり、土中の粘土を質的に変化させて土を
安定化する点でセメント、歴青材などと異なっている。

したがって石灰との反応しゃすい細粒粘土弁が不可欠で
あり、これは高含水比粘性土に悩まされる、我国の土質
に好適な条件となる。

また、ある程度の接着機能もあるので砂質土にも適用し
うろことはもちろんである。

現在、土質安定に利用される石灰は消石灰と生石灰が主
であって、それに種々の添加物を加えたものも最近では
作られている。

に）生石灰は石灰岩を石炭、コークスの重油、ガス等に
より１０００〜１２００℃に加熱し焼成したもので、水
と反応すると消石灰に変化し体積が約２倍となる（消化
吸水・膨張作用がある）。

Ｏ消石灰は生石灰に水を加えて常温あるいは加圧下で消
化したもので、水と粘土鉱物により固結する（水和物の
生成）。

臼 その他、石灰との混合物としては石コウの添加物、
酸化鉄の添加物、フライアッシュの添加物、ドロマイト
石灰などがあり、これらは特殊な化合物を生成せしめ早
期強度を期待するもので処理土の強度、支持力をさらに
大きくしようとするものである。

以上を表にすると表−〇のようになる。

また、生石灰の特徴は、次のような反応機構によって土
中の化合水の形でとり込む、 したがって１ｋｇのＣａＯの水利によって２８０Ｋｃａ
ｌの発熱があり、土中水と反応して体積が２倍近くに膨
張し、この反応は土の圧密を促進し、発熱によって水分
の蒸発が起こり土中水を減少させる。

このように石灰安定処理は土木業界では広く使用されて
いる。

しかし、ガス、水導管、下水管、地下ケーブル、カルバ
ートボックス等の施工における掘削・埋戻しにおいて埋
戻し土は何層かに分けて転圧が行なわれるがこのような
工事は幅の狭い掘削部である場合が多く十分な転圧を要
する個所であるにもかかわらず、場所的制約を受は転圧
が不十分となり転圧効果もかなり悪いため、表面を簡易
舗装し表面沈下が落着いた後に表層をさらに舗装仕置す
のが従来行なわれている方法である。

この場合掘削した土は埋戻しには使用せず（捨土す■埋
戻し材として砂質土等を用い表層部には砕石を敷き簡易
舗装し表面沈下が落着いた後、舗装を仕直す場合が多く
捨土の運搬・捨場所の確保・埋戻し材（砂等）の購入・
運搬・転圧不足による表層沈下・舗装の仕直しという問
題をかかえているのが現状である。

最近このような幅の狭い掘削部の安定処理には化学的処
理が理想的であるとされて来ている。

このような考えから埋戻し土に石灰を混入し安定処理を
行なうことが考えられだしたが、この場合埋戻し土を何
層かに分け、層の一部を安定処理することによってもか
なりの効果があり、掘削部全てを石灰処理することが強
度面では理想的であるが、このような処理を行なうとガ
ス、水道、下水、地下ケーブル等の埋設物は管やケーブ
ルの耐久年数やその他の事情により必らず再掘削が行な
われる、この場合、石灰安定処理をした土の掘削は困難
であることが指適されている。

本発明は前述の問題点、欠点を解消できるものである。

本発明の土質安定処理用膨張速硬性固粒体（以下、固粒
体と称す）は１つの固粒体の構成材として、体積比で吸
水・膨張・発熱する生石灰粉末％、早期強度をうながす
硬化反応添加材として、砂、または石コウ、粘土粉末を
固粒体の体積の％の比率とし、（レキ、砂等の骨材によ
って強度は増加するとされている）、これらの構成材を
結合させるために水分を含まない合成樹脂（酢酸ビニル
樹脂）の接着剤等を有機溶剤にて薄すめ、それにより混
合し直径４ｃｒｒＬ位の２つ割り型枠（半球体）にて加
圧成形し球とし気乾燥させた後、防湿のためパラフィン
溶液（４伊〜５０℃位）等にて薄く被膜（厚さ０．２〜
０．３ ｍｍ位）した−軸圧縮強度が２０〜３０ｋｇの
固粒体である。

以上のような構成材であり防湿被膜は埋戻し土に混入し
転圧の衝撃で粗骨材（レキ等）等により容易に破壊し通
水する。

また、合成樹脂接着剤等は溶剤により薄められているた
め、各構成材の粒子に極めて薄い膜を形成し、さらに粒
子間を結合させているがビニール系のものであり容易に
湿気を通し生石灰粉末は早急に吸水・膨張・発熱し消石
灰となり体積が約１．５倍となり早期強度を促す添加材
（砂・石コウ・酸化鉄・粘土粉末）により速硬する固粒
体である。

上記のような性質のものであるので、埋戻しは掘削した
土を用いて埋戻し転圧するが、この際、埋戻し土中に本
発明の固粒体を適量混入することにより、固粒体の生石
灰が土中の水分を吸水し、膨張、発熱し土中内部にかい
て均等に膨張（球体であるため）し転圧効果を高め表面
沈下を最少限におさえ、ざらに固粒体の生石灰が消石灰
となり、その消石灰が固粒体中の添加材と反応して早期
に固結することにより埋戻し部の強度を高める。

この場合固粒体が吸水・膨張・固結することにより固粒
体の周囲が土塊状に安定処理されるため再掘削が容易で
ある。

このように本発明の固粒体を用いることにより埋戻し土
の転圧効果を高め、支持力の増加が期待でき、ざらに固
粒体の周囲が安定処理され１．固粒体自身も固結し骨材
のようになるため、前述の問題点である転圧不足による
表面沈下を卦さえ、舗装の仕直しが皆無となり、再掘削
も容易な安定処理材として、従来の生石灰粉末等の処理
に比べ効果が増大し経済性の面にかいても改善されるこ
とはいうまでもない。

次に、本発明の実施方法とその製品の実験結果の一部を
例をあげて説明する。

固粒体の構成材として生石灰粉末（体積比″Ａ）、砂・
（体積比Ａ″）。

結合剤（酢酸ビニル樹脂溶液）により、直径約４のの一
軸圧縮強度が２０〜３０ｋｇ位の固粒体を試料土（砂質
粘土ローム）に混入し、アスファルト舗装要綱により突
固め、試料土の含水比の変化にによる膨張量・ＣＢＲ値
（支持力）の比較調査と、土中養生における固粒体の強
度変化を調べた結果、下記の如くである。

表−１は生石灰の分析値、表−２は砂の分析値を示す、
表−３は実験に使用した試料土の物理・力学的特性であ
る。

実験は表−４に示す、固粒体のみ、固粒体に用いた同量
の生石灰粉末を混入した試料状態について、４日養生後
の膨張量・ＣＢＲ値（支持力）を示したのが図−１、図
−２である。

これより膨張量は未処理土に比べ、生石灰粉末処理は少
ない量であるが、固粒体処理土の場合、試料の膨張量は
極めて大きいことが示され、埋戻し土中より内部膨張圧
を起させるにかなりの効果が認められる。

ＣＢＲ値（支持力）は生石灰粉末処理土はかなりの支持
力増加がある、これは現在行なわれている道路の路盤等
の石灰安定処理のもつとも特徴とする点である。

固粒体処理土の場合、試材上最適含水比より高い含水比
については数倍〜拾数倍の支持力が期待できる。

次に、養生日数による膨張量変動を図−３に示したが、
生石灰粉末処理土は生石灰を試料土に混入している間に
ほとんど膨張が終了し、締固め後の膨張は少ないことが
示されている。

これに比べ固粒体処理土は試料土に固ね体を混入し締固
める際、固粒体の防湿膜が破壊し生石灰が水分を吸水し
始め、１〜２日目には膨張が落着く、これは埋戻し土の
転圧効果を高める内部膨張圧が終了することを示す、よ
って従来より早期に表面舗装を終了できる。

図−４は試料土に生石灰粉末、および固粒体にて処理し
た場合、試料土のコンシスチンシーがどの程度低下する
かを調べたものである、固粒体処理土においては生石灰
粉末処理土はどではないが、かなりの低下が期待でき安
定処理材として十分効果があることが示された。

また、粘土中、砂中釦よび締固め土中に固ね体を養生し
、経過日数による固粒体自身の強度変化を見ると図−５
に示すとおりである。

粘土中、砂中の固粒体については載荷荷重、拘束圧を受
けていないために固粒体の強度復起はあまり示されない
が、締固め土中にかいては締固め時の衝撃等で防湿被膜
が破壊し、生石灰が吸水し消化・膨張し砂を核とし水和
物を生成、２日目頃から強度がいちじるしく増加するこ
とが認められる。

以上のように膨張量（転圧効果を高める）、ＣＢＲ値（
支持力）の増加、固粒体自身の強度も増すことが示され
、また、固粒体の周囲が安定処理されることにより掘削
も容易となり、埋戻し土の安定処理材として最適なもの
である。

また、軟弱地盤の安定処理材としても十分可能な土質安
定処理用膨張速硬性固粒体である。

【図面の簡単な説明】

図−１は本発明の固粒体により安定処理した土の水浸、
非水浸養生日数４日後の膨張比を示す（生石灰処理土と
の比較）。 図−２は本発明の固粒体により安定処理した土と生石灰
処理土の水浸、非水浸養生４日後のＣＢＲ値（子持力）
を示す。 図−３は本発明の固粒体を混入した土の水浸、非水浸養
生時間と膨張比の関係を示す。 図−４は未処理土のコンシスチンシーが本発明の固粒体
混入した場合と生石灰処理した場合の養生日数による変
化を示す。 図−５は本発明の固粒体を締固め土中に混入し水浸、非
水浸した場合、さらに拘束圧のない粘土中、砂中に養生
した場合の養生日数に対する圧縮強度の変化を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 土中水を吸水し膨張・発熱する生石灰の粉末と早期
   強度硬化を促進させる硬化反応添加材として、砂、石コ
   ウ、粘土粉末を用い、結合剤である酢酸ビニル樹脂溶液
   にて混合し、直径４ｃｒｒＬ位の球体に加圧造粒し、結
   合剤が乾燥した後に、防湿剤（固形パラフィン加熱溶液
   ）にて薄く被膜した土質安定処理用膨張速硬性固粒体。