(57)【要約】【課題】軽量性と機械的強度のいずれにも優れた軽量盛土材を提供する。【解決手段】本発明の軽量盛土材は、セメント、軽量骨材、気泡剤、及び水を含む。軽量骨材は、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。軽量骨材の少なくとも一部は、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材、及び／又は、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である。軽量盛土材は、硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ、及び、１．８以下の比重を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする軽量盛土材。
【請求項２】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である請求項１に記載の軽量盛土材。
【請求項３】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である請求項１又は２に記載の軽量盛土材。
【請求項４】
上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量盛土材。
【請求項５】
水を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の軽量盛土材。
【請求項６】
硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ  Ａ  １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する請求項５に記載の軽量盛土材。
【請求項７】
硬化後に、１．８以下の比重を有する請求項５又は６に記載の軽量盛土材。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の軽量盛土材を調製する工程であって、セメント、軽量骨材、気泡剤、水、及び、空気を用いて、気泡を含む未硬化の軽量盛土材を調製する盛土材調製工程と、
該未硬化の軽量盛土材を打設する打設工程と
を含むことを特徴とする盛土工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量盛土材、及び該軽量盛土材を用いた盛土工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土留めの擁壁の内側などに盛土を形成する場合において、擁壁への土圧の低減などのために、盛土の材料として、通常の土に比して軽量化された盛土材を用いることが行われている。
このような軽量化された盛土材として、気泡剤を用いて気泡を生じさせてなる気泡混合軽量土が知られている。
気泡混合軽量土を用いた盛土工法の一例として、原料土（砂質土）、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したもの、または、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したものである気泡混合軽量土に対して急結剤を混合して打設することを特徴とした気泡混合軽量土による盛土工法が提案されている（特許文献１）。
この盛土工法は、気泡混合軽量土が軽量性、流動性、硬化後の自立性などの特徴を有しているものの、この流動性を有するがゆえに盛土では型枠を必ず必要とすることから、簡単な型枠を用いるだけであるいは型枠なしでも打設できるようにしたものである。
【特許文献１】特開平１０−１３１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、簡単な型枠を用いるだけであるいは型枠なしでも気泡混合軽量土を打設することを目的とするものであり、打設作業が簡易であるという利点を有するものの、水以外の材料として、原料土（砂質土）及びセメントを主に用いるものであるため、機械的強度（特に、一軸圧縮強さ）が不十分であるなどの問題がある。
このように、気泡混合軽量土を用いた従来の盛土工法は、機械的強度が不十分であり、盛土の上に重量の大きな建造物を構築する場合などにおいて、盛土自体が地盤沈下するなどの問題があった。
そこで、本発明は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた軽量盛土材、及び該軽量盛土材を用いた盛土工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、軽量盛土材の材料として、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を用いることによって、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた物性が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供するものである。
［１］  セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする軽量盛土材。
［２］  上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である上記［１］に記載の軽量盛土材。
［３］  上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である上記［１］又は［２］に記載の軽量盛土材。
［４］  上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる上記［１］〜［３］のいずれかに記載の軽量盛土材。
［５］  水を含む上記［１］〜［４］のいずれかに記載の軽量盛土材。
［６］  硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ  Ａ  １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する上記［５］に記載の軽量盛土材。
［７］  硬化後に、１．８以下の比重を有する上記［５］又は［６］に記載の軽量盛土材。
［８］  上記［５］〜［７］のいずれかに記載の軽量盛土材を調製する工程であって、セメント、軽量骨材、気泡剤、水、及び、空気を用いて、気泡を含む未硬化の軽量盛土材を調製する盛土材調製工程と、該未硬化の軽量盛土材を打設する打設工程とを含むことを特徴とする盛土工法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の軽量盛土材は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れている。
そのため、本発明の軽量盛土材は、（ａ）軟弱地盤上の盛土、（ｂ）既設の盛土と新設の擁壁（壁材）の間に裏込め材として充填するための、道路拡幅材等としての盛土、（ｃ）既存の地盤上に所定の高さの道路等を構築するために新設の一対の擁壁（壁材）の間に充填するための、道路造成材料等としての盛土、（ｄ）地下に埋設された配管等の各種の構造物を保護するための埋め戻し材としての盛土、（ｅ）軽量盛土材自体の流動性を利用した、地下の空洞部分または狭小部分を充填するための盛土、などの用途に好適に用いることができる。
これらの用途において、本発明の軽量盛土材は、盛土の下方に位置する軟弱地盤の地盤沈下の抑制や、擁壁等に対する土圧の低減や、盛土の上に重量の大きな建造物を構築した場合における軽量盛土材自体の地盤沈下の抑制や、軽量盛土材自体の側方変位の抑制、などの効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［Ａ．軽量盛土材］
本発明の軽量盛土材は、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むものである。
本発明の軽量盛土材は、水を含まない形態（例えば、固体材料であるセメント、軽量骨材、及び気泡剤のみからなるプレミックス材）と、水を含む形態のいずれも包含するものである。また、本発明の軽量盛土材は、水を含む形態の場合、硬化前の形態と硬化後の形態のいずれも包含するものである。さらに、本発明の軽量盛土材は、現地発生土等の土を含まない形態と、土を含む形態のいずれも包含するものである。
なお、従来より、土、セメント、起泡剤、及び水を含む盛土材は、気泡混合土、軽量混合処理土、気泡混合軽量土などと称されている。
（１）セメント
本発明の軽量盛土材に用いられるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低発熱性ポルトランドセメント、高炉セメント等が挙げられる。
【０００８】
（２）軽量骨材
本発明の軽量盛土材に用いられる軽量骨材は、少なくともその一部が、（ａ）粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下（好ましくは０．６以上１．０以下）である骨材、及び／又は、（ｂ）粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下（好ましくは１．０以上１．５以下、さらに好ましくは１．０以上１．４以下）である骨材を含むことが好ましい。このような骨材を用いることによって、軽量性及び機械的強度をさらに向上させることができる。
上記骨材（ａ）の比重が０．６未満では、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．３を超えると、盛土材の軽量性が不十分になることがある。
上記骨材（ｂ）の比重が１．０未満であると、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．７を超えると、盛土材の軽量性が不十分になることがある。
本発明において、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用した形態であるコンクリートと、骨材（ｂ）のみを用いた形態であるモルタルのいずれであっても、本発明の優れた効果を得ることができる。
【０００９】
本発明で用いられる軽量骨材としては、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、廃棄物の焼成物等が挙げられる。
これらの焼成物は、原料（例えば、頁岩、粘土、廃棄物等）を、ロータリーキルン等を用いて焼成することにより得ることができる。焼成温度は１，０５０℃以上であることが好ましい。１，０５０℃以上で焼成することによって、原料中に発生した酸素、二酸化炭素等のガスに起因する発泡が生じ、骨材を軽量化することができる。原料は、１，０５０℃以上の温度に２分間以上滞留させることが好ましい。この滞留時間の上限は特に限定されないが、焼成のコストの観点から、通常２０分間以下である。
廃棄物の焼成物は、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥、建設汚泥、建設発生土、及び汚染土壌から選ばれる１種以上からなる廃棄物を成形して成形物を得た後、この成形物を焼成することによって得ることができる。
ここで、建設汚泥としては、泥水式シールド工法等において、掘削面の崩壊の防止や掘削土の排土のために泥水を用いることによって生じる建設副産物等が挙げられる。建設発生土としては、工事現場の掘削やダムの浚渫工事等で発生する土壌や、残土等が挙げられる。汚染土壌としては、工場等からの有害物質を含む排水の漏出により汚染された土壌や、有害物質を含む薬品で汚染された工場跡地の土壌等が挙げられる。
【００１０】
廃棄物を用いる場合、廃棄物のみを単独で用いてもよいし、あるいは、他の原料（例えば、頁岩と粘土の両方または片方）と併用してもよい。
廃棄物を単独で用いる場合、汚染土壌、建設発生土が原料として好ましく用いられる。これらは、通常、酸化カルシウムの含有率が小さいため、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることができる。
一方、建設汚泥は、石灰等の酸化カルシウム含有物を高含有率で含み、軽量な焼成物を得ることが困難であるため、建設汚泥を原料として用いる場合には、酸化カルシウム含有率の低い他の原料（汚染土壌、建設発生土等）と混合し、混合物全体として酸化カルシウムの含有率を低下させて用いることが好ましい。この場合、混合物中の酸化カルシウムの含有率は、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。該含有率が１５質量％を超えると、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることが困難になる。
廃棄物と他の原料を併用する場合、他の原料（例えば、頁岩及び／又は粘土）と廃棄物（例えば、石炭灰）とをロータリーキルンに投入し、上述の条件下で焼成することによって軽量骨材を得ることができる。この場合、低温域からガラスメルト相を生成させるために、長石、シラス、黒曜石、真珠岩、又は抗火石等のガラス質鉱物や、ペグマタイト、又はアプライト等の長石や、黒曜石から造られるパーライトや、廃ガラスや、都市ゴミ焼却灰や、下水汚泥焼却灰等の低融点材料を添加することが好ましい。
【００１１】
本発明の軽量盛土材において、軽量骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜３５０質量部、より好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部である。該配合量が１０質量部未満であると、機械的強度が低下する。一方、該配合量が３５０質量部を超えると、流動性が低下する。
なお、ここでの軽量骨材の配合量は、骨材（ａ）または骨材（ｂ）を単独で用いる場合には、その骨材の配合量を示すものであり、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用する場合には、その合計の配合量を示すものである。
【００１２】
（３）気泡剤
本発明の軽量盛土材に用いられる気泡剤としては、例えば、市販のエアーモルタル用の気泡剤や、市販のエアーミルク用の気泡剤を用いることができる。
気泡剤の成分組成上の種類としては、例えば、界面活性剤系気泡剤、蛋白質系気泡剤等が挙げられる。
本発明の軽量盛土材において、気泡剤の配合量は、硬化後の軽量盛土材中のガス（通常、空気）の量が、好ましくは５０〜５００リットル／ｍ3、より好ましくは１５０〜４００リットル／ｍ3となる量である。該量が５０リットル／ｍ3未満では、軽量盛土材の軽量性が不十分になることがある。該量が５００リットル／ｍ3を超えると、軽量盛土材の機械的強度が不十分になることがある。
【００１３】
（４）水
本発明の軽量盛土材に用いられる水としては、工業用水、水道水等を使用することができる。
本発明の軽量盛土材における水／セメント比（質量比）は、好ましくは０．４〜５．０、より好ましくは０．４〜２．５である。該比が０．４未満であると、流動性が低下して施工が困難になることがある。該比が５．０を超えると、機械的強度が低下したり、材料分離が生じることがある。
【００１４】
（５）その他の材料
本発明の軽量盛土材には、必要に応じて、減水剤や消泡剤などの混和剤や、合成樹脂製の軽量材や、土を添加することができる。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。
合成樹脂製の軽量材としては、発泡ビーズ等を用いることができる。発泡ビーズの例としては、ポリスチレン製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、ウレタン製等のいずれの材質のものを用いてもよい。発泡ビーズの形状は、球状、塊状などのいずれでもよい。
本発明の軽量盛土材は、現地発生土等の土を含んでもよいが、本発明の効果を十分に得る観点から、土の配合量が少ないことが望ましい。土の配合量は、本発明の軽量盛土材中の割合で、好ましくは０〜６０質量％、より好ましくは０〜４０質量％、より好ましくは０〜２０質量％である。
【００１５】
（６）軽量盛土材の物性
本発明の軽量盛土材の硬化後の物性は、以下のとおりである。
材齢２８日の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ  Ａ  １２１６の試験方法に準じて測定した値）は、好ましくは１Ｎ／ｍｍ2以上、より好ましくは２Ｎ／ｍｍ2以上、さらに好ましくは３Ｎ／ｍｍ2以上、特に好ましくは４Ｎ／ｍｍ2以上である。一軸圧縮強さの上限は、特に限定されないが、通常、１０Ｎ／ｍｍ2である。
比重は、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．４以下、特に好ましくは１．２以下である。比重の下限は、特に限定されないが、通常、０．６である。
材齢２８日の一軸圧縮強さと比重の好適な組み合わせとしては、例えば、一軸圧縮強さが４〜８Ｎ／ｍｍ2であり、かつ、比重が１．０〜１．２であるものが挙げられる。
【００１６】
［Ｂ．軽量盛土材を用いた盛土工法］
本発明の盛土工法は、（Ａ）セメント、軽量骨材、気泡剤、水、及び、空気（通常、圧縮空気）を用いて、気泡を含む未硬化の軽量盛土材を調製する盛土材調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた未硬化の軽量盛土材を施工現場に打設する打設工程とを含むものである。
【００１７】
［工程（Ａ）］
工程（Ａ）においては、通常、気泡剤以外の成分（具体的には、セメント、軽量骨材、及び水）を混合してなる未硬化のセメント組成物と、気泡剤または気泡含有水を混合して、軽量盛土材を調製する。
具体的な方法としては、以下の方法を採用することができる。
軽量盛土材の調製方法の一例として、撹拌機と気泡吐出装置とを組み合わせた装置を用いる方法が挙げられる。具体的には、気泡剤以外の成分を撹拌機で混合して未硬化のセメント組成物を調製しつつ、この未硬化のセメント組成物に対して気泡吐出装置から気泡剤を添加して、撹拌下でセメント組成物中に気泡を生じさせることによって、軽量盛土材を得ることができる。
軽量盛土材の調製方法の他の例として、気泡を含む水とセメント組成物とを別系統で調製した後に、これらを混合する方法が挙げられる。具体的には、発泡装置中で水、気泡剤、及び圧縮空気を混合することによって、気泡含有水を調製し、この気泡含有水と、別系統で製造したセメント、軽量骨材、及び水を混合してなる未硬化のセメント組成物とを混合することによって、軽量盛土材を得ることができる。
【００１８】
［工程（Ｂ）］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られた未硬化の軽量盛土材を施工現場に打設する工程である。
打設は、例えば、未硬化の軽量盛土材をポンプ圧送することによって行うことができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［材料の準備］
盛土材の形成材料として、下記の各材料を準備した。
（１）セメント；高炉セメント（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積：３８００ｃｍ２／ｇ）
（２）軽量細骨材Ｓ；粒径：０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．３０
（３）軽量粗骨材Ｇ；粒径：５．０ｍｍを超え、２５ｍｍ以下、比重：０．８４
（４）軽量細骨材Ｍ；粒径：２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．５０
（５）水；水道水
（６）気泡剤；テルフォーマーKA（テルナイト社製の界面活性剤）
【００２０】
［実施例１］
セメント３００ｋｇ／ｍ３、「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３、及び水１５０ｋｇ／ｍ３を混合して、配合物（水／セメント比；０．５）を得た。次いで、発泡装置に、気泡剤０．８ｋｇ／ｍ３、水１８．６ｋｇ／ｍ３、及び圧縮空気を強制的に吹き込み、水中の空気の量が３０９リットル／ｍ３である、気泡を含む水を調製した。次いで、前記配合物と前記気泡を含む水を混合し、軽量盛土材を得た。
得られた軽量盛土材を、φ１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの型枠中に打設し、試供体を得た。
得られた試供体の比重、及び、一軸圧縮強さ（ＪＩＳ  Ａ  １２１６）を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中の一軸圧縮強さの値における日数は、セメントと水の混合時点からの材齢を表す。
【００２１】
［実施例２］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を「軽量骨材Ｍ」６３５ｋｇ／ｍ３に変えたこと以外は実施例１と同様にして、軽量盛土材、及び試供体を得た。
試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［実施例３］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を「軽量骨材Ｓ」３１９ｋｇ／ｍ３及び「軽量骨材Ｇ」３１９ｋｇ／ｍ３の混合物に変えたこと以外は実施例１と同様にして、軽量盛土材、及び試供体を得た。
試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
骨材を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、軽量盛土材及び試供体を得た。
試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2010150843.tif 000002
【００２３】
表１から、本発明の軽量盛土材（実施例１〜３）によると、従来技術に相当する比較例１と同等の軽量性を維持しつつ、機械的強度（一軸圧縮強さ）を著しく向上させうることがわかる。