(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現地発生土にセメントミルクを加えて製造するソイルセメント固化体であって、圧縮強度1.5 〜4.0 ＭＰａのソイルセメントに、細い直径で短く、高強度の繊維である繊維径10〜20μｍ、繊維長４〜10ｍｍ、繊維破断強度1500〜2500ＭＰａのビニロン繊維を繊維混入量が0.5 〜1.0 ％の体積比になるように混入したことを特徴とする繊維補強ソイルセメント固化体。
【請求項２】
現地発生土にセメントミルクを加えて製造するソイルセメント固化体であって、圧縮強度1.5 〜4.0 ＭＰａのソイルセメントに、細い直径で短く、高強度の繊維である繊維径25〜50μｍ、繊維長10〜20ｍｍ、繊維破断強度800〜1500ＭＰａのビニロン繊維を繊維混入量が0.5 〜1.0 ％の体積比になるように混入したことを特徴とする繊維補強ソイルセメント固化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築・土木分野のソイルセメント工法で製造または施工される繊維補強ソイルセメント固化体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ソイルセメント工法は、掘削残土などの現地発生土を骨材として利用し、これにセメントミルクを加え混練りして得られるソイルセメントを用いて山留め壁等の地下構造体を施工する工法で、建設工事に求められている環境問題への対応および施工合理化の要求への解決策として期待される。
【０００３】
しかし、このソイルセメント工法の適用はソイルセメントの材料性能、特に曲げ・引張強度の不足や信頼性の低さによってその適用が制限される場合がある。かかる問題を解決する手段の一つとして、ソイルセメントに補強繊維を混入させる方法が提案され、例えば特開平 6-257135号公報、特開平6-228942号公報などに記載されている。
【０００４】
特開平6-228942号公報には、図４にも示すように軟弱地盤１に攪拌機を貫入しながら、セメントミルクと繊維３を圧入し、地盤を構成する土粒子とセメントミルク、繊維３を混練りすることで、格子壁状の繊維補強ソイルセメント構造物２を形成し、この繊維３を一様に分散した繊維補強ソイルセメント構造物２で軟弱地盤１の液状化時の土水圧に抵抗する旨の記載がある。また、補強繊維として鋼繊維、炭素繊維、高強度樹脂繊維、ガラス繊維などを使用した繊維補強ソイルセメントの開示がある。
【０００５】
そして、この特開平6-228942号公報に記載の繊維補強ソイルセメントは、曲げ強度が無補強の場合に比較して２倍程度に向上していることが明記されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記特開平6-228942号公報に記載の繊維補強ソイルセメントは、圧縮強度が10ＭＰａと、ソイルセメントとしては高すぎるうえに、この圧縮強度に対する曲げ強度の比率は、繊維を１〜３％の体積比で混入しているにもかかわらず、30％程度しかなく、繊維補強の効果が十分とはいえなかった。
【０００７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ソイルセメントの圧縮強度の値と、補強繊維の種類や混入量を設定することで、少ない混入量でも圧縮強度に対する曲げ強度や引張強度を向上でき、その結果、十分な補強効果が期待できる繊維補強ソイルセメント固化体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、現地発生土にセメントミルクを加えて製造するソイルセメント固化体であって、圧縮強度1.5 〜4.0 ＭＰａのソイルセメントに、細い直径で短く、高強度の繊維である繊維径10〜20μｍ、繊維長４〜10ｍｍ、繊維破断強度1500〜2500ＭＰａのビニロン繊維を繊維混入量が0.5 〜1.0 ％の体積比になるように混入したことを要旨とするものである。
【０００９】
第２に、現地発生土にセメントミルクを加えて製造するソイルセメント固化体であって、圧縮強度1.5 〜4.0 ＭＰａのソイルセメントに、細い直径で短く、高強度の繊維である繊維径25〜50μｍ、繊維長10〜20ｍｍ、繊維破断強度800〜1500ＭＰａのビニロン繊維を繊維混入量が0.5 〜1.0 ％の体積比になるように混入したことを要旨とするものである。
【００１０】
本発明によれば、ソイルセメントの圧縮強度を1.5 〜 4.0ＭＰａとし、これに細い直径で短く、高強度の繊維を繊維混入量0.5〜 1.0％体積比で混入することにより、圧縮強度に対する曲げ強度の比が50％以上、引張強度の比が30％以上の高い曲げ・引張強度が得られ、ひび割れ分散の挙動も見られ高い靱性がえられる。
【００１１】
さらに、前記作用に加えて、補強繊維をビニロン繊維としてその直径、繊維長、繊維破断強度を所定値に設定することで、セメント硬化体との間の高い付着強度を確保でき、高い曲げ・引張強度を確実にものにできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の繊維補強ソイルセメント固化体の引張応力とひずみの関係を示すグラフ、図２は同上圧縮応力とひずみの関係を示すグラフ、図３は同上曲げ応力と変形の関係を示すグラフである。
【００１３】
本発明は、現地発生土にセメントミルクを加えてソイルセメント固化体を製造する場合に、このソイルセメントは圧縮強度 1.5〜4.0 ＭＰａのものであり、このようなソイルセメントに、細い直径で短く、高強度の繊維を繊維混入量が 0.5〜 1.0％の体積比になるように混入した。
【００１４】
本発明の繊維補強ソイルセメント（ＦＲＳＣ）固化体の材料と基本調合例を下記の表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
本発明で使用する現地発生土は、性状が異なる砂、粘土、シルト、砂質土の計４種類であり、これに細い直径で短く、高強度の繊維として、２種類の高強度ビニロン繊維Ｆ１，Ｆ２を組み合わせて繊維補強ソイルセメントを練り混ぜた。
【００１７】
このうち、高強度ビニロン繊維Ｆ１は、繊維径10〜20μｍ、繊維長４〜10ｍｍ、繊維破断強度1500〜2500ＭＰａのビニロン繊維であり、高強度ビニロン繊維Ｆ２は、繊維径25〜50μｍ、繊維長10〜20ｍｍ、繊維破断強度800 〜1500ＭＰａのビニロン繊維である。
【００１８】
現地発生土に対する添加セメント量は、全てに対して 350ｋｇ／ｍ３  の共通とし、土質にかかわらず 1.5〜 4.0ＭＰａの圧縮強度を有するソイルセメントマトリクスとなるように単位セメント量および水セメント比を設定する。
【００１９】
また、繊維混入量はソイルセメントに対して 0.5〜 1.0％体積比として、混入する。
【００２０】
現地発生土、セメントミルク、ビニロン繊維を各種組み合わせて前記表１に示すような11種類の試験体を得、硬化後に、圧縮、引張、曲げの各種強度実験を行った。現地発生土は施工中の工事現場より採取し、砂、粘土、シルト、砂質土で、できるだけ互いに性状が異なるよう採取する地層を選んだ。
【００２１】
また、現地発生土への繊維の練り混ぜはモルタルミキサーで行った。圧縮試験では直径５×10ｃｍの円柱供試体を用い、曲げ試験では４×４×16ｃｍの直方体試験体をスパン10ｃｍで中央集中載荷した。引張試験は、１軸直接引張で行った（引張断面12×30ｍｍ）。各試験とも最低３体の試験体の平均を試験値とした。
【００２２】
これらの各種強度試験の結果を次に説明する。引張強度試験の結果は、図１の引張応力と引張ひずみの関係を示すグラフに示すように、初期ひび割れ以降もひずみが１％以上までひび割れ強度以上の応力を保持し、非常に優れた靱性能を有していることが分かった。このような優れた靱性能は、今回試験した現地発生土による繊維補強ソイルセメント（ＦＲＳＣ）の実施例の全種類で発揮された。そして、前記表１から11種類の全ての試験体において圧縮強度に対する引張強度の比が30％以上の高い強度が得られたことがわかる。ちなみに比較例では30％に達していないものも２例ある。
【００２３】
圧縮強度試験の結果は、図２の圧縮応力と圧縮ひずみの関係を示すグラフからわかるように、圧縮強度は繊維の効果によって30％程度、また、圧縮ひずみ能力も大幅に改善されていることがわかる。
【００２４】
曲げ強度試験の結果は、図３の曲げ応力と曲げ変形の関係を示すグラフからわかるように、繊維補強ソイルセメント（ＦＲＳＣ）ではソイルセメントに比較して曲げ強度時の変形が20倍近くまで改善され、曲げ強度も２倍以上に達しており、顕著な繊維補強効果が現れている。そして、前記表１から11種類の全ての試験体において圧縮強度に対する曲げ強度の比が50％以上の高い強度が得られたことがわかる。ちなみに比較例では５例中４例が50％に達していない。
【００２５】
さらに、表１からも本発明の11種類の試験体では全てにおいてひび割れ分散の挙動が見られることがわかり、高い靱性能が得られた。ちなみに比較例では、ひび割れ分散は見られなかった。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の繊維補強ソイルセメント固化体は、ソイルセメントの圧縮強度の値と、補強繊維の種類や混入量を設定することで、少ない混入量でも圧縮強度に対する曲げ強度や引張強度を向上でき、高い靱性能も得られて十分な補強効果が期待できるものである。
【００２７】
そして、繊維の混入量は少量で足りるから、練り混ぜにおける繊維分散が比較的容易で低コストでもあり、繊維の他の原材料にも特殊なものを使用しないですむ。
【００２８】
また、高い曲げ・引張強度および靱性能は、例えば、山留め壁の設計・施工において芯材である鋼材を省略することも可能にし、鋼材を省略した地下構造物では、硬化後に重機による再掘削が可能で、仮設としての役割を終えた後の構造物撤去が容易に行える。
【００２９】
さらに、浅層地盤改良工事に本発明の繊維補強ソイルセメント固化体を使用すれば、高い曲げ強度・および付随して期待される剪断強度の向上により、改良体の工事費を大幅に低減することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の繊維補強ソイルセメント固化体の引張応力とひずみの関係を示すグラフである。
【図２】  本発明の繊維補強ソイルセメント固化体の圧縮応力とひずみの関係を示すグラフである。
【図３】  本発明の繊維補強ソイルセメント固化体の曲げ応力と変形の関係を示すグラフである。
【図４】  従来の繊維補強ソイルセメント構造物の一例を示す一部切欠いた斜視図である。
【符号の説明】
１…軟弱地盤                    ２…繊維補強ソイルセメント構造物
３…繊維
【図１】
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【図２】
0003723385.tif 000004
【図３】
0003723385.tif 000005
【図４】
0003723385.tif 000006