JPS641516B2

JPS641516B2 -

Info

Publication number: JPS641516B2
Application number: JP3265679A
Authority: JP
Inventors: Takao Ito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1989-01-11
Also published as: JPS55125186A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は土木工事等において行われている土質
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、その一つに石灰安定処理がある。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
のような深層部の安定処理の２つの分野が考えら
れる。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
青材などと異なつている。したがつて石灰との反応しやすい細粒粘土分が
不可欠であり、これは高含水比粘性土に脳まされ
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る
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
石灰が主であり、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。なお、生石灰の特徴
として土中水と反応して体積が２倍位に膨張し、
この反応は土の圧密を促進し、発熱によつて水分
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、地下埋設物工事等の掘削・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、十分な転圧ができず、転圧効果も悪いた
め、表層を簡易舗装し表面沈下が落着いた後に表
層を、さらに舗装仕直すのが従来行われている方
法である。この場合、掘削した土は埋戻しには使
用せず（捨土する）埋戻し材として砂質土を用
い、表層部には砕石を敷き簡易舗装し表層沈下
後、舗装を仕直す場合が多く、さらに、捨土の運
搬・捨場所の確保、埋戻し材（砂等）の購入・運
搬、表層部の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。最近このような狭小掘削部
の安定処理に、化学的処理が理想的であるとさ
れ、埋戻し土に石灰安定処理することが行なわれ
たが、このような処理を行うとガス、水道管、地
下ケーブル等の埋設物は耐久年数や、その他の事
情により再掘削が行なわれるが、石灰安定処理し
た土の掘削は困難であることが指適されている。本発明の土質安定処理用膨張促硬性固粒体は、
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促硬性固粒体（以
下、固粒体と称す）は１個当りの構成状況とし
て、表―１に示すような配合にし、これらの構成
材を混合し造粒機械で高加圧成型することによ
り、凸レンズ状で密度が2.7〜2.9位（粗骨材と同
程度）の固粒体が造粒でき、初期強度（反応前）
が20〜50Kg位の固粒体である。以上のような構成
の固粒体であり、固粒体１個当りの生石灰の量
は、体積比で１／２使用しているので吸水・膨張
消化後の消石灰の体積は約1.5倍となり、さらに、
消石灰とアルミニユーム粉末（体積比で0.02％添
加が反応必要量）と土中水の反応により水素を発
生し（発砲）、当初の固粒体の体積の50％の膨張
を示す。よつて吸水・消化後の固粒体の体積は、
反応前の２倍の体積に膨張する。なお、反応過程は、次のように考えられる。固粒体の成分である生石灰が、土中水と反応し
消石灰を生成する第一段階の作用、次に生成した
消石灰がアルミニユーム粉末と反応し発泡する第
二段階の作用、さらにセメント（水滓スラグ）が
消石灰と水と反応し、水和硬化物を生成する第三
段階の作用に分けられる。（表―０参照）第一段階は速効的な水分低下および膨張効果を
もたらし、第二段階は消石灰とアルミニユーム粉
末による水素を発生し、その発砲効果により、第
一段階の膨張効果を増強させるとともに、Ca
（AlO₂）₂という硬化物を生成する。また第三段階
は、セメント（水滓スラグ）が消石灰と水と反応
し硬化作用を助長し早期に硬化させ、固粒体が膨
張状態のまま固化し軽量骨材のようになる。

【表】上記のような性質により、埋戻しの際に掘削土
中に本固粒体を適量混入し転圧することにより、
固粒体の生石灰が土中水を吸水し、膨張・発熱し
土中内部において均等に膨張しするので、転圧効
果を高め表層沈下を軽減させ、さらに固粒体の生
石灰が消石灰となり、その消石灰が固粒体中の硬
化材と反応して早期に硬化することにより埋戻し
土の強度を高める。この際、固粒体の周囲が土塊
状に安定処理されるため再掘削も容易である。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、支持力の増加も期待で
き、さらに固粒体の周囲が安定処理され、固粒体
自体も早期に硬化し骨材のようになることによ
り、前述の問題点である転圧不足による表層沈下
をおさえ、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、従来の石灰処理に比べ
効果が増大し経済性の面にお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、固粒体の構成は表―１に示すと

【表】図―１のCBR〜膨張比の関係は、本発明の固
粒体と他の配合の固粒体をローム土に一次混合し
た際の、４日水浸、非水浸養生後のデータを示し
たものである。図中のNo.Ａはセメント：生石灰（１：１）に微
量のAl添加、●印。No.Ｂは水滓スラグ：生石灰
（１：１）に微量のAl添加、×印で示した。おり
であり、バインダーを用いず粉末同志で高加圧成
型することにより、凸レンズ状の圧縮強度が20〜
50Kg位の固粒体が造粒でき（造粒機のセグメント
ロールの型状を変えることにより種々のサイズの
固粒体ができる）、その固粒体を試料土（砂質粘
土ローム）に混入しアスフアルト舗装要鋼により
突固め、試料土の含水比の変化による膨張比・
CBR値（支持力）の比較と、成型時の加圧を変
化させた固粒体の土中養生後の強度変化を調べた
結果、下記の如くである。４日養生後のCBR・膨張比（図―１）につい
て見ると、膨張比は試料土のみに比べ固粒体を混
入したものが、かなりの膨張を示している。これ
が内部膨張圧として転圧不足の空ゲキ部をうめる
分けである。次にCBR値（支持力）は、試料土
の最適含水比（25％位）より湿潤側において固粒
体を混入することにより支持力の増加が示されて
いる。さらに各固粒体の養生後の強度変化につい
て見ると、造粒時において高加圧成型することに
より（初期強度も増し）密度も高くなり、養生後
の強度復起も順調な伸びに示し、本固粒体の目的
である「内部膨張圧効果」「周辺土の支持力増加」
「固粒体の早期硬化」を充分満足される処理材で
あることが分かる。本発明のNo.Ａ＝セメント：生石灰（１：１）に
微量のAl添加、No.Ｂ＝水滓スラグ：生石灰
（１：１）に微量のAl添加の固粒体を用いて、ロ
ーム、山砂に一次混合し、一定の締固め条件下で
養生し、反応経過後の硬化強度、および、寒冷地
において使用する場合、冬期間の凍結融解が問題
とされるため、熱サイクル試験機により２，３の
凍結条件を変えて養生し、圧縮試験機により、そ
の影響を調べて図―３、図―４に示した。 No.Ａ、No.Ｂの固粒体の湿潤養生後の強度は、初
期強度においてはNo.Ａの強度が若干上回り、４週
強度ではほぼ同程度になつている。また、凍結融
解後の強度は、４週強度で湿潤養生後の強度より
強くなり、No.Ａ、No.Ｂの固粒体ともほぼ同程度の
強度で、冬期間の凍結融解に対しても問題がない
ものと考えられる。次に、本発明のNo.Ａ＝セメント：生石灰（１：
１）に微量のAl添加の固粒体において、生石灰
の粒状体使用を「固粒体（Ｍ）」、生石灰の粉末使
用を「固粒体（Ｓ）」とし、生石灰の塊状体と、
それぞれの特性比較試験を行い、図―５、図―
６、図―７、図―８、図―９に示した。図―５は、反応経過時間と反応熱の上昇温度を
示したものであり、生石灰に比べ反応熱も低く、
反応時間も若干遅くなつている。この特性が施工
時の施工性を良くし、施工時の急激な反応による
爆発事故を回避できる材料となることを示してい
る。図―６は、反応経過時間と膨張量を示したもの
で、生石灰に比べ反応時間は遅く、膨張量はアル
カリ成分で発砲する金属粉末Al（またはZn、Ni）
を微量添加した固粒体は、全く生石灰と同じ膨張
量を示している。図―７は、ローム土中に生石灰の塊状体と、固
粒体（Ｍ）、固粒体（Ｓ）を一次混合し、反応硬
化後の各養生日数後の破壊荷重について調べた。
生石灰は膨張はしているが、塊状体として取り出
せないので、測定は不可能である。しかし、固粒
体（Ｍ）、固粒体（Ｓ）は養生７日以降急激に硬
化反応が進み軽量骨材のように固まつている。図―８は、φ15cmモールドにローム土と一定量
の生石灰の塊状体と、固粒体（Ｍ）、固粒体（Ｓ）
を一次混合し、若干転圧後、一定荷重の上載圧を
かけ、水浸養生後の混合土の膨張量を測定したも
のである。生石灰の塊状体は、急激な反応を示
し、埋戻しの際の、埋戻し土中における内部膨張
圧による転圧効果を期待する処理材としては、施
工作などを考えると不適とされるが、固粒体
（Ｍ）、固粒体（Ｓ）は、埋戻し土に混入し転圧後
徐々に膨張し、その膨張圧が土中における内部膨
張圧として作用し、埋戻し土の転圧効果を高め埋
戻し部の沈下を軽減させる効果が期待できる。また、路床、路盤の安定処理材として用いる場
合は、固粒体を所定量撒布後、一次混合し、約１
時間後（固粒体が土中水を吸水・膨張直後）に二
次混合して転圧することにより、湿気を帯びた粉
体状となり、二次混合の際も粉塵は皆無であり、
生石灰の若干の反応熱によりセメント（または水
滓スラグ）の硬化反応を助長し、早期に安定処理
されます。現在、セメント系土質安定処理材とし
て使用されている物は、全て粉体であるため市街
化地区とか、風のある日には、施工時の粉塵公害
が問題とされております。その点、本発明の固粒体は、施工時の粉塵公害
が皆無であり、早期に安定処理され多くの施工実
績をあげ、高く評価されております。図―９は、生石灰の塊状体と、固粒体（Ｍ）、
固粒体（Ｓ）を土中に柱状に打設した際の、硬化
パイルのコアリング試料の圧縮強度を示したもの
であります。固粒体パイルに比べ約10倍以上の強
度を示しており、これは軟弱地盤を固粒体パイル
により処理することにより、従来の生石灰パイル
に比べ、より安定な処理効果が期待されることが
示されております。事実、現在どんな地盤処理対
策工法でも、処理対策が不可能とされていた、軟
弱地盤上に築造された橋台が、取付け道路の背面
盛土の施工中に軟弱地盤が沈下し、側方流動を起
し橋台が移動した箇所の復旧補強対策工として使
用し、本発明の固粒体は施工性、経済性、処理効
果の確実性などの点において、高く評価されてお
ります。また、先に述べたが種々の粒径の固粒体を作製
できることより、本固粒体を用いて処理するもの
として次のようなことが考えられる。一狭小掘削工事の埋戻し材二土留掘削工事の埋戻し材三土木・建築構造物の埋戻し材四特殊土の安定処理材五軟弱地盤の安定処理材六深層地盤の処理材（パイル状に打設）七その他、空ゲキ等の充てん材としてなどが考
えられる。注五）については種々の粒径の固粒体を粒度調
整材料として、パイル状に打設することによ
り、従来の生石灰パイル等に比べ、膨張後のパ
イルの硬化が短期間に終了することにより、パ
イル自体の支持力、セン断力を十分考慮できる
処理工法となる。

【図面の簡単な説明】

図―１は、本発明の固粒体により一次混合処理
した土（ローム）の水浸、非水浸養生後４日後の
膨張比とCBR値を示す。（試料土のみとNo.Ａ、No.
Ｂ、および他の配合のNo.Ｅの固粒体混入との比
較）、図―２は、本発明の固粒体の成型加圧の違
いによる養生後の各固粒体の強度変化を示す。図
―３は、本発明の固粒体のローム土中養生後（湿
潤および凍結融解時）の固粒体の強度復起を示
す。図―４は、本発明の固粒体の砂質土中養生後
（湿潤および凍結融解時）の固粒体の強度復起を
示す。図―５は、本発明の固粒体の吸水経過時間
と反応熱による上昇温度の関係を示す。図―６
は、本発明の固粒体の吸水経過時間と膨張量を示
す。図―７は、本発明の固粒体のローム土中養生
経過時間と、反応硬化後の固粒体の破壊荷重を示
す。図―８は、本発明の固粒体をローム土中に一
次混合した際の、養生経過時間と膨張率を示す。
図―９は、本発明の固粒体を地盤に杭状に打設し
た際の、杭の吸水・膨張・硬化後のパイル（杭）
の圧縮強度を示す。なお、図―５〜図―９は、本
発明の固粒体のNo.Ａにおいて生石灰粒状体使用＝
固粒体（Ｍ）と、生石灰粉末使用＝固粒体（Ｓ）
のものと、生石灰塊状体についての実験結果を示
したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１土中水を吸水し膨張・発熱する生石灰粉末
（または粒状体）と早期に硬化を促進させる硬化
反応補助材として、セメント（または水滓スラ
グ）を体積比で１：１に、発砲・硬化材としてア
ルカリ成分と水和反応し、発砲する金属粉末Al
（またはZn，Ni）を微量添加し混合後、高加圧成
型し、骨材のように堅く固めた固粒体であり、生
石灰の塊状体と同様の密度で全く同じ吸水・膨張
効果を持つとともに、早期に硬化し軽量骨材とな
る土質安定処理用膨張促硬性固粒体。