JPS5993785A - 水底軟弱地盤改良用固化材及び水底軟弱地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として粘性土からなる水底軟弱地盤の改良
方法及び同方法に用いる固化材に関するものである。

海底等の水底軟弱地盤の強度を高めること等を目的とし
てセメント系深層混合処理工法が行なわれている。この
工法は、安定材（固化材）にセメントミルク等を用いて
深層の軟弱粘土と均一に混合し、化学的固結作用を利用
して軟弱地盤を改良する工法であって、十分な強度の改
良土を短期間に確実に施工でき、連続的な壁状施工や全
面改良が可能であり、港湾地域を中心に普及しつつある
。

ところで、従来上記のセメント系深層混合処理工法に使
用されている固化材は、普通ポルトランドセメントまた
は高炉セメントであるが、これらの固化材を、海底軟弱
粘土に通常の混合割合である１５重量％程度混合した場
合、材令１日ですでに一軸圧縮強度１０ｋｇ／ｃｍ＾２
以上の強度を有する改良土となって、時間をおいての施
工が困難となる。

また、前記固化材に遅延剤を添加して使用すれば、２４
時間以内に次の施工を行なうと一般に問題はないと言わ
れているが、実状はまだ硬化開始時間が速く、長期強度
の低下も著しい。特に、土と混合した場合には、前記遅
延剤の使用は、その効果を期待できず、添加量を多くす
ると全く硬化しない等、使用上に多くの問題点があると
共に、価格も高いものとなる。しかも、海象条件のため
工事が中断した場合、既改良部は高強度を有する改良上
となり、既改良部と改良部との接合部についての混合の
施工性が悪く、接合部の強度が設計上の問題となってい
る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、施工直後
から所定期間は初期強度を小さく保ち得て、かつ長期強
度が従来のものと同等かそれ以上となる水底軟弱地盤改
良方法及び同方法に使用する固化材を提供することを目
的とする。

この目的を達成するために、発明者等は、鋭意研究を重
ねた結果、水硬性セメントの含有量を比較少なく抑え、
かつその粉末度を調整し、また潜在水硬性物質の含有量
を多くし、かつその粉末度を調整し、さらに二水石膏を
主成分とする石膏類を所定の割合でもって添加して固化
材を形成することによって前記所望の特性を発現し得る
固化材を得ることができ、更にはこの固化材を水底土壌
に所定の混合比をもって混合することにより初期強度が
小さく、かつ充分大きい長期強度を発現し得る軟弱地盤
の改良が可能となることを知見し、本発明に到った。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明による水底軟弱地盤改良用固化材は、ブレーン比
表面積が１０００±３００ｃｍ＾２／ｇであって標準網
フルイ４４μｍ残分が５０〜７０重量％の粉末度に調整
された水硬性セメント５〜１５重間％と、ブレーン比表
面積が４０００ｃｍ＾２／ｇ以上であって標準網フルイ
４４μｍ残分が８．０重量％以下の粉末度に調整された
潜在水硬性物質６０〜８０重量％と、二水石膏を主成分
とする石膏類５〜２０重量％とを混合してなることを特
徴とするものである。

また、本発明による水底軟弱地盤改良方法は、ブレーン
比表面積が１０００±３００ｃｍ＾２／ｇであって標準
網フルイ４４μｍ残分５０〜７０重量％の粉末度に調整
された水硬性セメント５〜１５重量％と、ブレーン比表
面積が４０００ｃｍ＾２／ｇ以上であって標準網フルイ
４４μｍ残分が８．０％以下の粉末度に調整された潜在
水硬性物質６０〜８０重量％と、二水石膏を主成分とす
る石膏類５〜２０重量％とを混合して水底軟弱地盤改良
用固化材を得、この固化材を水底軟弱地盤の土壌に１５
〜２０重量％の割合で混合することを特徴とするもので
ある。

まず、本発明に使用される水硬性セメントとしては、普
通ポルトランドセメントが好適であって、他に早強性の
セメントを除く中庸熱ポルトランドセメント等が適用で
きる。この水硬性セメントはブレーン比表面積が１００
０±３００ｃｍ＾２／ｇの範囲であってかつ標準網フル
イ４４μｍ残分が５０〜７０重量％の粉末度に調整する
必要がある。粉末度が上記範囲より大きいと固化材によ
る改良土の初期強度が大きくなり望ましくない。また、
粉末度が上記範囲より小さいと充分な長期強度の発現が
期待できない。

また、本発明に使用される潜在水硬性物質としては、高
炉急冷水砕スラグ（ＪＩＳ　Ｒ５２１１で規定されたも
の）、あるいは高炉急冷水砕スラグを主成分とする物質
が好適である。上記の潜在水硬性物質は、その粉末度が
ブレーン比表面積で４０００ｃｍ＾２／ｇ以上、かつ標
準網フルイ４４μｍ残分８．０重量％以下となるよう調
整する必要がある。潜在水硬性物質の上記粉末度は、固
化材による改良土の長期材令における強度発現を大きく
できる条件として定めたものである。

さらに、本発明に使用される石膏類は、二水石膏を主成
分とするものであればよく、例えば排煙脱硫石膏、天然
石膏、廃硫酸液の処理や湿式リン酸製造の際に副生する
二水石膏や不溶性無水石膏等をあげることができる。

本発明による固化材を製造するにあたっては、まず前記
水硬性セメント、潜在水硬性物質及び石膏類を分離粉砕
によって前述した所定の粉末度に調整し、次いで所定の
配合に従って計量し、均一に混合する。上記各材料の混
合割合は、水硬性セメントが５〜１５重量％、潜在水硬
性物質が６０〜８０重量％、石膏類が５〜２０重量％で
ある。

水硬性セメントの割合を５％未満とすると固化材による
改良土の長期強度が充分得られない。一方水硬性セメン
トの割合が１５％を越えると初期強度が大きくなって望
ましくない。また、潜在水硬性物質の割合は、前記長期
強度を発現させうる条件及び、コストの低減を図り得る
条件として定められる。また、石膏類は、長期強度の増
大を促す作用を有し、この作用を充分に発現し得て、か
つ前記水硬性セメント及び潜在水硬性物質を前記の所定
割合をもって配合し得るようにその混合割合が定められ
る。

なお、本発明による遅効性の固化材は、必要に応じて遅
延剤、減水剤等の混和剤を添加することもできる。

次に、上記本発明の固化材を用いた水底軟弱地盤の改良
方法について説明する。

使用に際して、まず上記固化材に水を添加し、アジテー
タ等によって水／固化材比５０〜１００重量％のスラリ
ーとする。次いで得られたスラリーを固化材対象土（水
底軟弱地盤の土壌）に固化材／対象土比で１５〜２０重
量％添加し、均一に混合して施工する。この施工に際し
ては、（１）施工現場から気中に採取した対象土に対し
て前記固化材を混合した後、水底に打設する方法、（２
）施工現場の土壌中に管等を用いて前記固化材を送り込
み、水底で混合する方法等が適用できる。

前記固化材の混合比が１５重量％未満であると必要充分
な長期強度を得ることが難しく、また、２０重量％を越
えると初期強度が大きくなって望ましくない。

上記の施工により得られた改良土は、施工後の材令１〜
１０日の初期強度が小さく、従って、数日程度に間隔を
おいての施工を余儀なくされる場合にも既施工部と新た
な施工部分との接合が容易である。また、材令１０日以
降の硬化開始によって材令２８日目程度で目的とする地
耐圧を有する改良地盤を得ることができる。

なお、前記水硬性セメント、潜在水硬性物質及び石膏類
の粉末度や固化材の混合割合は、改良の対象とする水底
軟弱粘土の成分や含水比などによって適宜調整を要する
。例えば、軟弱粘土の含水比が１００重量％程度である
場合、水硬性セメントのブレーン比表面積は１０００ｃ
ｍ＾２／ｇとし、軟弱粘土に混合する固化材の割合は１
５重量％とすると良好な結果が得られる。また軟弱粘土
の含水比が１００重量％を越える場合には、水硬性セメ
ントのブレーン比表面積を１３００ｃｍ＾２／ｇに上げ
、軟弱粘土に混合する固化材の割合を２０重量％とする
と良好な結果が得られる。

以上説明したように、本発明による水底軟弱地盤改良用
固化材及びこの固化材を用いた水底軟弱地盤改良方法に
よれば、前記固化材の硬化開始時間が充分に長く、かつ
この硬化開始時間が必要に応じて数日ないし十数日の範
囲で調整が可能であるため、改良土の初期強度を所定時
間小さく抑えることができ、従って時間的に間隔を置い
ての施工を必要とする場合にも既改良部分の強度が小さ
く、この既改良部分と新たな改良部分との接合部に対し
ての施工を容易にかつ確実に行なって一体化できる。ま
た同様の理由から、施工上の期間的な制約を大幅に緩和
できる。更には、潜在水硬性物質及び石膏類による長期
強度の発現によって、長期材令における改良地盤の強度
については、従来の普通ポルトランドセメントを使用し
た場合と同等の強度が得られる。加えて潜在水硬性物質
として安価な高炉水砕スラグを用いることができ、かつ
この潜在水硬性物質の混合割合を大きく設定しているた
め、コスト的にも有利である等種々の利点を有するもの
である。

次に実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。

〔実施例１〕 含水比８０重量％の海成粘土（千葉県幕張地区産）に本
発明による遅効性の固化材を、その水硬性セメントの配
合割合を変えて混合した場合の強度発現性を検討した。

水硬性セメントとしては、普通ポルトランドセメントを
使用し、ブレーン比表面積を１０００ｃｍ＾２／ｇとし
た。また、潜在水硬性物質としての高炉水砕スラグは、
ブレーン比表面積を４３００ｃｍ＾２／ｇとした。

前記海成粘土に対して異なった配合による固化材をそれ
ぞれ水／固化材比１００重量％のスラリーとして混合し
、２０℃恒温室で湿空養生し、各材令における固化体の
一軸圧縮強度を測定した。

その結果を第１表に示す。

第１表に示すように、本発明によれば初期材令における
強度を小さく抑えることができ、かつ充分大きい長期強
度を発現することができる。

〔実施例２〕 実施例１の海成粘土に海水を加え、含水比が１００重量
％となるよう調整した。この粘土に対して水硬性セメン
トの粉末度を変えた本発明の固化材を混合し、強度発現
性を検討した。固化材の配合は、ポルトランドセメント
１３重量％、高炉水砕スラグ７２重量％、二水石膏１５
重量％とし、高炉水砕スラグのブレーン比表面積は４３
００ｃｍ＾２／ｇとした。他の条件は実施例１と同様で
ある。

結果を第２表に示す。

上記第２表中のＮｏ．５は比較のために行なった市販の
普通ポルトランドセメントを使用した場合の結果であっ
て、材令７日で一軸圧縮強度が１５ｋｇ／ｃｍ＾２とな
っている。これに対して本発明の固化材は初期強度が小
さく抑えられている。

なお、初期強度を抑え、かつ７日〜２８日材令での強度
の伸びを良好にするためには、水硬性セメントの標準網
フルイ４４μｍ残分の設定が重要であることが他の実験
により示された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ブレーン比表面積が１０００±３００ｃｍ＾２／ｇ
   であって標準網フルイ４４μｍ残分が５０〜７０重量％
   の粉末度に調整された水硬性セメント５〜１５重量％と
   、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ＾２／ｇ以上であっ
   て標準網フルイ４４μｍ残分が８．０重量％以下の粉末
   度に調整された潜在水硬性物質６０〜８０重量％と、二
   水石膏を主成分とする石膏類５〜２０重量％とを混合し
   てなることを特徴とする水底軟弱地盤改良用固化材。 ２）ブレーン比表面積が１０００±３００ｃｍ＾２／ｇ
   であって標準網フルイ４４μｍ残分が５０〜７０重量％
   の粉末度に調整された水硬性セメント５〜１５重量％と
   、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ＾２／ｇ以上であっ
   て標準網フルイ４４μｍ残分が８．０％以下の粉末度に
   調整された潜在水硬性物質６０〜８０重量％と、二水石
   膏を主成分とする石膏類５〜２０重量％とを混合して水
   底軟弱地盤改良用固化材を得、この固化材を水底軟弱地
   盤の土壌に１５〜２０重量％の割合で混合することを特
   徴とする水底軟弱地盤の改良方法。