JPS60135478A - 軟弱土地盤安定化処理用固化材 - 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、軟弱土地盤の安定化処理に適した固化材に関
するものである。さらに詳しく言えば。

本発明は粘土成分含量の多い軟弱土に添加混合して軟弱
土地盤上に構築物を建造することができる程度に軟弱土
地盤を安定化処理するのに特に適した固化材に関するも
のである。

微粒子が多く含まれ、また含水比が鳥いなど。

性状が軟弱土地盤を構成する軟弱土と類似しているヘド
ロの固化処理に適したセメント質固化材としては９例え
ば、（１）ポルトランドセメントまたは高炉セメントに
１０重量％以上のセラコラを配合したもの、（２）ポル
トランドセメントまたは高炉セメノドにカルシウムフル
オロアルミネート［１１ＣａＯ・７Ａｔ２０３・ＣａＦ
ｚ〕を１０重量φ以上含有させたもの。

および（３）ポルトランドセメント ドにカルシウムサルホアルミネ−１・〔ろＣａＯ−３Ａ
２２０３’・ＣａＳＯ４］を１０重量％以上含有させた
ものなどかよく知られている。

これらの固化材は，いずれもヘドロと混合した場合にお
ける固化材の水和にさいして，エトリンガイト（　′り
ＣａＯ−　Ａｔｚｏ３．　３０ａＳＯ４　−　５２Ｈ２
０１の針状結晶を生成させ，その水和物組成の形成によ
りへドロを密実化させようとするものである。これらの
固化ｆＡは、ヘドロを廃棄するだめの前処理に用いられ
るものであるが、これと同様に軟弱上を廃棄するだめの
前処理を目的として軟弱上の固化処理に使用することも
可能である。

しかしなから、改良地盤上に構築物を建造するなどの目
的で軟弱上を原位僅で固化処理、すなわち安定化処理す
る場合には、エトリンガイトの生成速度が速すきるだめ
、これらの固化材の使用は適切とはいえない。

すなわち、このような目的で行われる軟弱上安定化処理
は一般に大規模に２日以上にわたって。

安定化処理領域を連続的にずらしながら実施するが、２
１目以降に、前日までに安定化処理が終了した領域に接
続する領域の安定化処理を行う際に。

その安定化処理が終了した領域に既に七メノト水和物の
組成が形成されている場合には、その水和物組成が破壊
きれてし才う傾向かある。このように一旦水オ１１物組
成が破壊された後の当該部分の強度発現は充分とはいえ
ないだめ、その低強度の接続部分が９点になり、従って
、このような場合。

安定化処理された地盤が不均質となるため、１久性に問
題が生じる。

また近年、陸上のみならず海底をも含めた深層部、すな
わち地表面または海底面より約１ｏｎ、もしくはそれ以
−！二の深きまで存在する軟弱土地盤の安定化処理に際
して、固化材を深層部に供給し固化材と軟弱上とをその
位置で攪拌混合したのち硬化させて改良地盤を形成させ
る。いわゆる深層混合処理工法が広く採用されるように
なっている。

この工法では、固化材としては普通ポルトランドセメン
トまたは高炉セメントなどの混合セメントが使用されて
きた。しかし、そのような深層部では熱放散が少ないた
め、水和熱により温度が上昇することもあって、これら
のセメントをその捷ま用いた場合には、軟弱土との混合
攪拌中に水和か速い速度で進行して粘度が高くなるため
、混合攪拌の円滑な継続が困難となる。捷たこの工法は
一般に大規模に行われるので、先述の接続部分か弱点に
ならないようにする必要もある。

これらの理由から、この工法で用いられる同化材は遅硬
性にする必要があるが、従来から知られている同化材で
は、初期材令での強度発現を抑制して遅硬性にすれば長
期材令での強度発現も捷だ不充分となるという欠点を有
している。例えば。

軟弱上に対する固化材の添加量を少なくすれば。

あるいは、リグニンスルホン酸塩などを主成分とする凝
結遅延剤を多量に、たとえば固化材に対して１０重量係
以−ヒ添加すれば、初期制令での強度の発現を低下させ
ることができる。しかしこれらの場合には、同時に長期
材令での強度も低下するため、安定化処理にさいして最
も重要な性質である耐久１／１に大きな問題が生じる。

特に、海底下深層部の軟弱上を安定化処理する場合にお
いて、上記のように同化剤の添加量の低減あるいは凝結
遅延剤の添加を行なって生成する固化部分に、海水中に
含有されるＭＩｉＩＣｔ２等の塩化物およびＭｉｉＩＳ
０４等の硫酸塩による侵食に対する抵抗性が充分ではな
い。また陸上の軟弱上の安定化処理にさいＩ〜で−に記
と同様な処置を施した場合にも、その安定化処理部分が
深層に及ぶときには地下水中等に含量１される塩化物や
硫酸塩による侵食に対する抵抗性が充分とならない。

このように、深層部の軟弱土地盤安定化処理に用いるだ
めの耐久性に優れかつ遅硬性の固化（−４が要求されて
いるにもかかわらず、未だこのような特性を併せ有する
固化材が得られていない。

本発明は、軟弱土地盤安定化処理に適した固化材を提供
することを目的とするものであり。

（１）化合物組成はろＣａＯ・ＳｉＯ３含量が６０〜７
０重量係、３ＣａＯ−ＡＩ−２０３含量が４重知係以−
１へ粒度組成は２粒径１０μｍ以下が１０重量％以下１
粒径ろ０１１ｙｎ以下が２０重量％以下１粒径Ｂ　８　
ｌｌｙ＋＋以−ヒか１０重ｆｉ＝％以下であるポルトラ
ンドセメ／１・を２０〜５０創１゜ （２）　そして高炉スラグを５０〜８０重量係。

を合一、１１１ｏ　ｏ車Ｍ％に々るように含有すること
を特徴とする軟弱土地盤安定化処理に適した固化材かも
なるものである。

この発明で使用するポルトランドセメント」ニ記化合物
のほか２ＣａＯ　・Ｓｉ０２　＋　４ＣａＯ　・Ａ−！
２０３　・Ｆｅ２０３＋ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ等、他の
組成を有する物質が存在していても何等きしつかえない
。

また１強度発現性および耐硫酸塩性の面から。

ろＣ！ａ０−８ｉ０２含量は６０−７０重量％、３Ｃａ
、０−ｄ２０３含量は４重量％以下であることか必要で
ある。すなわち、３ＣａＯ’５ｉ０２含量が６０重１％
より少ないと強度発現が長期制令でも不十分となり。

７０重量％をこえると強度発現が早過き′る。３ＣａＯ
・ａｚ　Ｏ３含量は４重量係をこえると耐硫酸塩性に問
題が生じる。

さらに、セメノドの粒度組成は１強度発現性の面から９
粒径１０１１ｍ以丁および３０μｍ以下の粒子の割合、
すなわちセメント協会標準試験方法”ＣＡＪＳＫ−０ろ
−１９８２″にしたかってエア・ジェット式ふるい装置
を用いて測定した目開き１０μｍふるいおよび３０μｎ
７ふるいの通過分が、それぞれ１０重量％以下および２
０重量％以下であり、さらに１粒径８８μｎ１以上の粒
子の割合、すなわち目開き８８μｍ網ふるい残分が１０
重量％以下でなければならない。

１０μｍ以下の粒子の割合か１０重に２＝％をこえる場
合および５０ｐ７７７以−卜の粒子の割合が２０重量％
をこえる場合は、いずれも初期利金における水和か速く
進行して強度発現が早過き、また８８μｍ以−トの粒子
の割合が１０重量％をこえると。

強度発現が長期制令でも不十分となり、耐久性に問題が
生じる。

以−ヒに述へたセメントは、ロータリーキルン等でクリ
ンカーに焼成した後、これにセノコウを加えてチーーフ
ミル等で粉砕する公知の方法によって製造することがで
きる。このさい１粒度組成を所定の範囲内に調整するた
めに、チーーブミル中の粉砕媒体の寸法を通常の粉砕の
場合よりも大きくしたり、あるいはエアセパレーターを
併用する閉回路粉砕方式によって粉砕することが望まし
い。

エアセパレーターが併設されたローラーεルを用いて粉
砕するとともできる。また２通常の方法で粉砕し製造さ
れた七メツ１゛をエアセパレーターで分級することによ
り１粒度組成をＩツｆ定の範囲内に調整することもでき
る。

本発明では、さらに高炉スラグを併用することを特徴と
している。高炉スラグは９通常セメント製造用として使
用されているものであれば特に制限はなく、十分効果を
あげることができる。なおこの高炉スラグの粒度は、ブ
レーン比表面積３５００ｃｒＡ　／　１７’以上、好ま
しくは４５ｏｏｉ／７以上になるように粉砕された形態
で固化相中に含有されていることが１強度発現性ならび
に耐硫酸塩性および耐塩化物性の面から好ましい。高炉
スラグのブレーン比表面積５ｓｏｏｃ１Ａ／ｙ以下の場
合は１強度発現が長期制令でも不十分となり、耐久性に
問題が生じる。

本発明の固化材は所定の化合物組成と所定の粒度組成を
有するポルトランドセメント、および高炉スラグが必須
成分であるが２本発明の目的を達成するため両成分を一
定の範囲の割合で配合しなければならない。その配合割
合は、ポルトランドセメントが２０〜５０重量係、高炉
スラグが５゜〜８０重量％である。これらの範囲を明ら
かに逸脱した成分量からなる固化材は１強度発現性、耐
久性の両面から本発明の目的にそぐわなくなるだめ適当
でない。すなわち、固化相中のポルトランドセメントが
２０重量％より少ないとき、換言すれば高炉スラダ含量
が８０重量％以上になると強度発現が長期制令でも不十
分となり、またボルトランドセメントが５０重量％をこ
えるときは１強度発現が早過ぎる。なお、ポルトランド
セメントが′５０〜４０重量％、高炉スラグが６０〜７
０重量係の範囲を示す割合がとくに好ましい。

本発明の固化材は、凝結遅延剤を固化材に対して２重量
係以下、好ましくは０．０１〜２重量係添加混合するこ
とが有効である。

凝結遅延剤としては、たとえばケイフッ化マグネシウム
などのケイフッ化物、ホウ酸カリウムなどのホウ素化合
物、リン酸三ナトリウムなどのリン酸塩およびグルコン
酸ナトリウムなどのオキシカルボン酸塩が好ましく、こ
れらのうち１種類以うに添加すると耐久性を損うことな
く、添加量にほぼ比例して初期強度発現時期を遅らせる
ことができるので、土質、含水比、施工深で、温度など
の施工条件に応じた適切な強度発現性をもたせることが
可能である。

本発明の固化拐は各成分月利を別途に粉砕し。

必要ならばさらに分級した後に混合する方法で調製でき
るが、各成分拐料を施工現場に持込み、施工機械に付設
された混合機中で混合する方法で調製してもよい。

以上述べたような本発明の固化月は、従来にお′　いて
深層部の軟弱土の同化処理あるいは安定化処理に用いら
れてきたセメント組成物に比し、つぎのような優れた利
点かある。

（１）軟弱土を現地で固化処理、すなわち安定化処理す
るのに適し、施工性を損わないような遅硬性を廟するの
で、連続的に安定化処理層を形成略せることが可能であ
る。

（２）　遅硬性であるが、長期材令における強度発現性
が優れており、壕だ硫酸塩および塩化物による侵食に対
する抵抗性が優れているので、軟弱土を安定化処理して
耐久性の大きい改良地盤を形成させることができる。

なお１本発明の説明にあたって、これまでは軟弱土地盤
の安定化処理、とくに深層混合処理工法が適用される場
合を対象として記述してきたが。

本発明の同化拐が類似１−だ対象物への施工に用い得る
ものであることは言うまでもない。

以下１本発明の実施例および比較例を示す。

各々の実施例および比較例において用いた。ポルトラン
ドセメントは第１表に示した化学組成およびブレーン比
表面積を有するもの、ならびにこれを分級したものであ
る。

第１表に示したポルトランドセメント（１０）の化合物
組成をボークの式で算出すると、　Ｍ３ａ、Ｏ・５１０
２は６２Ｍ量チであり＋　３　Ｃ！　＆　０−Ａｔ２０
３は１重量％であった。一方、ポルトランドセメン＋−
（２ｏ）は好適ポルトランドセメントで同様に舞、出す
ると３０ａＯ８１０２は５０重量％であり、ろＣａＯ・
Ａ／、２０３は９重量％であった。

用いた高炉スラグの化学組成およびブレーン比表面積も
第１表に併記した。

第１表に示したボルトラッドセメンｈ（１ｏ）およびこ
れを分級して粒度調整した七メンｌ−（１１）−（ａ）
。

普通ポルトランドセメント（２０）を上記と同様に粒度
調整した同セメント（２りのそれぞれの粒度組成を第２
表に示す。

第　２　表 注※１　セメント協会標準試験方法（、ＣＡＪＳ　Ｋ−
ｏｓ−１９８２）に準じて測定した１０μｍふるい残分
および５０μｍふるい残分より算出。

※２　ＪＩＳ　Ｒ５２０１−１９８１に準じて測定した
８８μｍ網ふるい残分。

固化処理の実験に用いた軟弱土は、実験室で調製した人
工軟弱土および横浜港内海底から採取した軟弱土である
。

人工軟弱土の組成を第５表に示す。粘土鉱物はアロフェ
ンが主成分である。

第　６　表 注※６　アロフェン系で粒径５μお以下※４　豊浦標準
砂を粉砕した抜水ひしたもの。

粒径５〜７４μｍ ※５　北九州若松海砂を水洗粉砕後ふるい分けたもの１
粒径７４〜１１９０μｍ 横浜港内海底の軟弱土の物理的性質を第４表に示す。Ｘ
線回折試験、熱分析、電子顕微鏡観察などにより、粘土
鉱物としてアロフェノのほかモンモリロナイトおよびセ
リサイトを含有している。

実施例１ ポルトランドセメン）（ｔｌ）４０ｉｋ量係、高炉スラ
グ６０重量％よりなる固化材に固化材に対して６０重量
％の海水を加えてろ分間混練してスラリー状にした。次
に２人工軟弱十に対して固化材のスラリー２０重Ｎ％を
加えて５分間混練した後。

この混練物を直径５ｃｆｒＬ、高ζｉｏｃｍの型枠に注
入し、２０±１℃の恒温室内で湿空養生した。所定の材
令に達した後脱型し、ＪＩＳ　Ａ１２１６−１９７７に
より一軸圧縮強度を測定した。その結果を第５表に示す
。

なお、第５表には一軸圧縮強度の目標値を併記した。

実施例２および比較例１〜２ 実施例１において固化材として、ポル１−ラッドセメン
ｌ−（＋　１）　３０重量％、高炉スラグ７Ｏｋ量係よ
りなる固化材・・・・実施例２１ ポルトランドセメント（ＩＱ＋ｏ３３Ｈ＠％、高炉スラ
グ９０重量％よりなる固化材・・・比較例１；ポルトラ
ンドセメント（１１）６Ｏｉ量係、高炉スラグ４０重量
％よりなる固化拐・・・比較例２；を用いた以外は、実
施例１と同じ条件で実験を行った。それらの結果を第５
表に示す。

比較例５〜６ 実施例１において、固化利を構成する成分としてポルト
ランドセメン１−（１１）の代りに。

ポルトランドセメント（１０片・・・比較例ろ；ポルト
ランドセメント（１２）・・・・比較例４；ポルトラン
ドセメント（１３片・・・比較例５；ポルトランドセメ
ント（１４）・・・・比較例６；を用いた以外は、実施
例１と同じ条件で実験を行った。それらの結果を第５表
に示す。

表から明らかなように９本発明の範囲の化学組成と粒度
組成を有するポルトランドセメントおよび高炉スラグを
本発明の配合割合で混合し、得られた固化拐に所定量の
水を加えてスラリーとしたのち軟弱土の同化に用いると
、軟弱土の固化体の一軸圧縮強度は、初期利金では低く
、長期相合では十分高い値を示し、すぐれた強度発現性
を有していることがわかる。

これに対して本発明の化学組成を有するポルトランドセ
メントでも粒度組成が本発明の範囲をはずれたとき、あ
るいは本発明のポルトランドセメントと高炉スラグを使
用してもその配合割合が本朴 発明の範囲をはずれたときは、その固化体を使用して軟
弱土を固化しても一軸圧縮強度は、初期相合で高いかま
たは長期材令で低いかのいずれかであり、共に効果は得
られていない。

実施例６ 実施例１において９人工軟弱土の代りに横浜港内海底の
軟弱土を用いた以外は、実施例１と同じ条件で実験を行
った。その結果を第６表に示す。

実施例４〜１０および比較例７ 実施例乙において、固化材の一部を。

ケイフッ化マグネシウム０．５重Ｎ係・・・・実施例４
゜ホウ酸カリウム　０．５重量％・・・・実施例５；リ
ン酸三ナトリウム　０．５重量％・・・・実施例６゜グ
ルコン酸すｌ−１Ｊウム０．００５重量％・・・・実施
例７；グルコン酸プ用・リウム０．ｏ５重量係・・・・
実施例８゜グルコン酸ナトリウム　０．５重量％・・・
・実施例９；グルコノ酸すトリウム　１．５重量％・・
・・実施例１ｏ；グルコン酸ナトリウム　５重量％・・
・・比較例７；と置き換えた以外は、実施例ジと同じ条
件で実験を行った。それらの結果を第６表に示す。

第６表かられかるように２本発明の範囲の化学組成と粒
度組成を有するポルトランドセメントおよび高炉スラグ
を本発明の配合割合で混合し　ｑ４Ａｊられた固化月に
所定量の水を加えてスラリーとしたのち軟弱土の同化に
用いると２人工軟弱十と同様横浜港内海底の軟弱土の固
化体の一軸圧縮強度も、初期相合では低く、一方長期利
金では十分高い値を示し、優れた強度発現性を有してい
ることがわかる。

また、固化イ２に本発明の配合割合の量の凝結遅延剤を
添加すると遅延剤の添加量に応じて軟弱土の固化体の一
軸圧縮強度は初期材令では遅延納を添加しない場合より
さらに低く、一方長期利金も十分高い値を示しており、
優れた強度発現性を備えていることがわかる。

これに対して７本発明の配合割合より多く遅延剤を添加
した場合は、軟弱土の同化体の一軸圧縮強度が長期制令
でも低い値を示している。

実施例１１ ポル（・ランドセメンＩ−（１ｉ）　ａ　ｏ　Ｑ鼠係、
高炉らびに水を前記同化材１重量部に対してそれぞれ２
Ｍ敏部ならびに０．６５重量部の割合で混合して。

縦４Ｃｆｎ　＋横’１ｃｍ＋長き１６ｃｍのセメントモ
ルタル供試体を成形した。これを２０±１℃の恒温室内
で４８時間湿空養生した後脱型し、５℃、２０℃および
３０℃の淡水ならびに硫酸マクネ／ウム０２４重量係お
よび塩化マグネ／ラム０．４０重量係を含有する人工海
水中に浸漬し、ｆＡ令１年における圧縮強度をＪＩＳ　
Ｒ５２０１−１９８１により測定した。その結果を第７
表に示す。

比較例８ 実施例１１こおいて、ポルトランドセメント（１１）の
代りにポルトランドセメント（２つを用いた以外は、実
施例１０と同じ条件で実験を行った。その結果を第７表
に示す。

第７表かられかるように１本発明の化学組成範囲内のポ
ルトランドセメント（１１）を用いたときは人工海水浸
漬／淡水浸漬の強度比が９５チ以上となり、耐海水性が
ひじ上うに優れていることがわかる。

これに対して１粒度組成が本発明の範囲内にあっても、
化学組成が本発明の範囲外のポルトランドセメント（２
１）を用いたときには１人工海水浸漬／淡水浸漬の強度
比が８０係未満であり２本発明の目的に適合しないこと
がわかる。

特許出願人　宇部興産株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）化合物組成は５ＣａＯ−５ｉ０２含量が６０〜７
   ０重量％、ろＣａＯ・ＡＬ２０３含量が４重量％以下。 粒度組成は２粒径１０μｍ以下が１−０重量％以下。 粒径ろ０μｍ以下が２０重量％以下１粒径８８μｍ以上
   が１０重量％以下であるポルトランドセメントを２０〜
   ５０重量％。 そして高炉スラグを５０〜８０重量％ を合計１００重量％になるように含有することを特徴と
   する軟弱土地盤安定化処理用固化材。
2. （２）固化材中に２重量％以下の凝結遅延剤を含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固化材。