(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭を、重量割合で５〜５０％混合した複合盛土。
【請求項２】
土砂の層に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭の層を介在させた複合盛土。
【請求項３】
前記有機固形物が、植物性廃棄物を圧縮成形したものである請求項１または２に記載の複合盛土。
【請求項４】
前記炭化後の固形炭の最小断面寸法の平均値を、１０ｍｍ以上で５０ｍｍ以下とした請求項１乃至３のいずれかに記載の複合盛土。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、堤防、道路、宅地等の地盤上に形成される盛土に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、堤防、道路、宅地等の地盤上に形成される盛土の材料としては山砂等の土砂が用いられている。また、雨水等による浸食や風化に伴う盛土法面の崩落を防止するために、バラス等が骨材として入れられることもある。
【０００３】
しかしながら、土砂は比重が大きいので、軟弱地盤上の盛土に使用すると、地盤沈下や地滑りが生じやすい問題がある。
【０００４】
この問題に対して、土砂に樹脂発泡体やパーライト、蛭石、軽石、ゼオライト等の無機質軽量体から成る軽量骨材を混合し、盛土を軽量化することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、樹脂発泡体と土砂との結合力不足による盛土法面の崩落を防止するために、樹脂発泡体の他に合成繊維を混入することも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、廃棄物の処理方法として、廃棄物の乾留物を地盤に埋蔵することが提案され、その実施例として、粉末状とした乾留物をバインダ樹脂で硬化させたり粘土で固形化したりしてブロック状としたものを地盤上に積層し、その上を盛土で覆って道路床とした例が示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−２２６９１４号公報（第２−３頁）
【特許文献２】
特開平７−１１６２１号公報（第２−３頁）
【特許文献３】
特開平１１−５７６４６号公報（第４頁、第３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記無機質軽量体から成る軽量骨材は、土砂との結合力は比較的優れているが、例示されたパーライト等の無機質軽量体は、比重が土砂の半分程度であり、盛土を効果的に軽量化するためには、その混合率をかなり多くする必要がある。このため、盛土の材料コストに占める無機質軽量体用の費用が嵩む問題がある。
【０００８】
また、上記樹脂発泡体から成る軽量骨材は、比重は十分に小さいが、前述したように、樹脂発泡体は土砂との結合力が非常に小さいので、例えば、この結合力を補うために合成繊維を混入すれば、やはり盛土の材料コストが高くなる。
【０００９】
一方、上記粉末状とした廃棄物の乾留物をバインダ樹脂で硬化させたり粘土で固形化したりしたブロックを盛土内に積層して埋蔵する方法は、廃棄物の有効利用が可能であるが、ブロックが盛土を支える強度部材となるので、粉末状の乾留物をかなり強固に硬化または固形化する必要がある。このため、バインダ樹脂で硬化する場合は、かなりの量のバインダ樹脂を必要とし、粘土で固形化する場合は、焼成等の処理が必要と思われる。
【００１０】
したがって、上述した複合材料から成る各複合盛土は、いずれも一般的な盛土よりもかなり高価なものとなる。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、安価で軽量な複合盛土を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の複合盛土は、土砂に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭を、重量割合で５〜５０％混合した構成を採用した。なお、土砂は水分量が変動するので、上記混合率は、乾燥状態における土砂と固形炭の各重量に対して定義されるものである。
【００１３】
前記固形炭の混合率を重量割合で５〜５０％としたのは、以下の理由による。すなわち、５％未満では、比重の小さい固形炭の割合が不足して盛土を効果的に軽量化できず、その強度増加も期待できない。また、５０％を超えると、固形炭そのものは強度が強いものではないので、盛土の基本的な要求特性であるせん断強度が低下する恐れがある。なお、固形炭は透水性が高いので、粘性土のように保水性の高い土砂に混合する場合は混合率を大き目に、砂質土のように保水性の低い土砂に混合する場合は混合率を小さ目にするとよい。
【００１４】
前記塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭はあまり靱性が高くないので、土砂に混合して盛土を締め固める際に、多くのものが複数に破砕され、この破砕で形成されるエッジ部が土砂とかみ合い、土砂との結合力が優れた骨材の役割をする。また、炭は水分をよく吸収するので、土砂中の水分が多いときに、これを調整して土砂の強度を強くする効果もある。
【００１５】
また、この発明の複合盛土は、土砂の層に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭の層を介在させた構成も採用した。
【００１６】
この複合盛土は、固形炭の層の分だけ盛土を軽量化できるとともに、固形炭の層で土砂中の水分を吸収し、これを盛土の外部に排水する効果が有る。この場合の固形炭も、盛土を締め固める際に多くのものが破砕されるので、その破砕エッジ部の土砂層とのかみ合わせ効果により、固形炭層と土砂層は強固に結合される。前記有機固形物を、植物性廃棄物を圧縮成形したものとすることにより、植物性廃棄物を有効利用することができる。
【００１７】
前記炭化後の固形炭は、その最小断面寸法の平均値を１０ｍｍ以上で５０ｍｍ以下とするのが好ましい。すなわち、最小断面寸法が１０ｍｍ未満では、骨材としての寸法が小さ過ぎ、かつ、盛土の締め固め時に破砕され難いので、前記破砕エッジ部のかみ合わせ効果による土砂との結合力があまり期待できず、最小断面寸法が５０ｍｍを超えると、強度があまり強くない固形炭が偏在する恐れがあり、盛土のせん断強度が低下するからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図１乃至図８に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図７は、第１の実施形態を示す。図１に示すように、この複合盛土１は軟弱地盤２の上に形成された堤防用のものであり、砂質土の土砂３に、植物性廃棄物としての刈草を棒状に圧縮成形した有機固形物を炭化した固形炭４が、重量割合で１０％混合されている。刈草を棒状に圧縮成形した有機固形物の寸法は、直径２０ｍｍ、長さ約１００ｍｍであり、したがって、炭化後の固形炭４の寸法も、ほぼこれに等しい。なお、有機固形物の炭化温度は５００℃、炭化時間は４時間とした。
【００１９】
前記土砂３に混合された固形炭４は、盛土を締め固める際に大半が複数に破砕され、その破砕エッジ部が土砂３に食い込んで、土砂３との結合力が優れた骨材の役割をする。また、固形炭４は水分をよく吸収するので、土砂３中の水分が多いときに、これを調整して土砂３の強度を強くする効果もある。
【００２０】
【実施例】
実施例としての前記固形炭の土砂への混合率を５〜５０％とした盛土材料と、比較例としての土砂のみ（混合率０％）の盛土材料とを用意した。これらの盛土材料の土砂としては、上記砂質土の他に粘性土も用い、砂質土の土砂に対しては、固形炭の混合率を５〜２０％の範囲で変化させ、粘性土の土砂に対しては、固形炭の混合率を１０〜５０％の範囲で変化させた。
【００２１】
上記実施例と比較例の各盛土材料について、締め固め試験（ＪＩＳ  Ａ  １２１０）、ＣＢＲ試験（ＪＩＳ  Ａ  １２１１）、コーン貫入試験（ＪＨＳ  １０４を準用）および改良型一面せん断試験を行った。ＣＢＲ試験、コーン貫入試験、および改良型一面せん断試験は、いずれも締め固め後の盛土に対して行った。なお、各土砂の含水比は、重量割合で約１０〜３０％の範囲で変化させた。以下に、各試験の概略内容と試験結果を述べる。
【００２２】
（１）締め固め試験
突き固めによる締め固めを行い、締め固め後の盛土の乾燥密度と固形炭の破砕率を測定した。
【００２３】
図２は、各盛土材料について、土砂の含水比を変化させたときの乾燥密度(tonf/m3) を示す。図２（ａ）は砂質土の土砂を用いた場合、図２（ｂ）は粘性土の土砂を用いた場合のものであり、乾燥密度は、締め固め後の水分を除いた盛土の密度である。いずれの土砂を用いた場合も、比重の小さい固形炭の混合率が多くなるほど、盛土の乾燥密度は小さくなり、すなわち、盛土が軽量になり、いずれの盛土材料も、土砂の含水比が２０％程度のときに、最大乾燥密度となって、よく締まることがわかる。
【００２４】
図３は、各実施例の盛土材料の締め固め後における固形炭の破砕率を示す。図３（ａ）は砂質土の場合、図３（ｂ）は粘性土の場合のものであり、図中の各破砕率の上下範囲は、土砂の含水比の異なるものを含めた破砕率の変動範囲である。いずれの場合も、固形炭の混合率が増加するほど破砕率がやや上昇する傾向が認められるが、実施例の各盛土材料は、土砂の含水比が変化しても、固形炭が６０％以上破砕されている。したがって、前述した固形炭の破砕エッジ部の土砂とのかみ合わせによる結合力の向上を期待することができる。
【００２５】
（２）ＣＢＲ試験
ＣＢＲ（California Bearing Ratio）試験は、自動車が安定して走行するための路床土支持力の評価値として広く採用されており、路床土に円柱状ピストンを貫入させるのに必要な荷重と、基準値であるクラッシャランに対する荷重強さとの比ＣＢＲ（％）で定義される。
【００２６】
図４は、前記最大乾燥密度となった含水比が約２０％の最適含水状態の場合と、含水比が約４０％の湿潤状態の場合とについて、ＣＢＲの値を測定した結果を示す。図４（ａ）は砂質土の場合、図４（ｂ）は粘性土の場合であり、いずれの場合も、ＣＢＲは湿潤状態の場合の方が小さな値となっている。また、砂質土の場合は、固形炭の混合率が１０％程度のときにＣＢＲが最大となり、粘性土の場合は、固形炭の混合率の増加につれてＣＢＲも増加し、混合率が５０％程度でその増加率が飽和している。路床土のＣＢＲ基準値は２％以上とされており、いずれの盛土もこの基準値を十分にクリアしている。
【００２７】
（３）コーン貫入試験
コーン貫入試験も土の支持力を評価するものであり、先端角３０°のコーンを土中に貫入させるときの貫入抵抗力を、コーンの底面積で除したコーン指数(kgf/cm2) で評価される。
【００２８】
図５は、ＣＢＲ試験の場合と同様に、最適含水状態の場合と湿潤状態の場合とについて、コーン指数を測定した結果を示す。図５（ａ）は砂質土の場合、図５（ｂ）は粘性土の場合である。いずれの場合も、最適含水状態のときは、比較例のものも含めて、全ての盛土が３０kgf/cm2 以上の高いコーン指数を示すが、湿潤状態の場合はコーン指数がかなり低下する。高規格堤防のコーン指数基準値は４kgf/cm2 以上とされており、比較例の盛土は、砂質土の場合にこの基準値の下限まで低下し、粘性土の場合は基準値を満足していない。これに対して、実施例の各盛土は、固形炭の吸水効果により、コーン指数の低下が抑制され、基準値を十分満足する値となっている。
【００２９】
（４）改良型一面せん断試験
改良型一面せん断試験は、地盤や盛土の安定強度を評価するものであり、供試体の体積を一定にして一面せん断試験を行い、せん断時に得られる粘着力(kPa) と内部摩擦角（°）で強度を評価する。
【００３０】
図６および図７は、コーン貫入試験およびＣＢＲ試験の場合と同様に、最適含水状態の場合と湿潤状態の場合とについて、粘着力と内部摩擦角を測定した結果を示す。図６（ａ）、（ｂ）は砂質土の場合、図７（ａ）、（ｂ）は粘性土の場合である。各実施例の盛土の粘着力と内部摩擦角は、いずれの含水状態の場合も比較例のものと同等であり、十分な強度を有することがわかる。
【００３１】
以上の各試験結果より、実施例の各盛土は、盛土に要求される基本的な特性を、従来の土砂のみの盛土と同等以上に満足した上で、盛土を効果的に軽量化できることがわかる。
【００３２】
図８は、第２の実施形態を示す。この複合盛土５も、軟弱地盤２の上に形成された堤防用のものであり、土砂３の層に、第１の実施形態のものと同じ刈草を棒状に圧縮成形した有機固形物を炭化した固形炭４の層が介在している。
【００３３】
この実施形態では、第１の実施形態のものと同様に、固形炭４の層の分だけ盛土を軽量化できるとともに、固形炭４の層で土砂３中の水分を吸収し、これを盛土の外部に排水できる効果も有する。また、この場合の固形炭４も盛土を締め固める際に多くのものが破砕されるので、その破砕エッジ部のかみ合わせ効果により、固形炭４の層は土砂３の層と強固に結合される。なお、第１の実施形態のもののように、土砂３の層にも固形炭４を混合してもよい。
【００３４】
上述した各実施形態の盛土は、軟弱地盤上の堤防用のものとしたが、本発明に係る複合盛土は、道路床や宅地等の盛土にも採用することができ、勿論、軟弱でない通常の地盤上の盛土に採用してもよい。
【００３５】
また、固形炭とする有機固形物についても、実施形態の刈草を棒状に圧縮成形したものに限定されることはなく、各種の有機固形物を炭化して用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の複合盛土は、土砂に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭を、重量割合で５〜５０％混合したものとしたので、比重が小さい炭の特性を生かして、盛土の強度を確保した上で、効果的に盛土を軽量化でき、軟弱地盤上に好適な盛土を安価に提供することができる。固形炭は盛土を締め固める際に大半が破砕され、その破砕エッジ部が土砂とかみ合うので、土砂との結合力が優れた骨材の役割もし、かつ、炭は水分をよく吸収するので、土砂中の水分が多いときに、これを調整して盛土の強度を強くする効果もある。
【００３７】
また、この発明の複合盛土は、土砂の層に、塊状または棒状の有機固形物を炭化した固形炭の層を介在させた構成も採用したので、固形炭の層の分だけ盛土を軽量化できるとともに、固形炭の層で土砂中の水分を吸収して盛土の外部に排水することもできる。
【００３８】
さらに、前記有機固形物を、植物性廃棄物を圧縮成形したものとすることにより、植物性廃棄物を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の複合盛土を示す概略縦断面図
【図２】ａ、ｂは、それぞれ土砂が砂質土と粘性土の場合の締め固め試験における土砂の含水比と乾燥密度の関係を示すグラフ
【図３】ａ、ｂは、それぞれ土砂が砂質土と粘性土の場合の締め固め試験における固形炭の混合率と破砕率の関係を示すグラフ
【図４】ａ、ｂは、それぞれ土砂が砂質土と粘性土の場合のＣＢＲ試験における固形炭の混合率とＣＢＲ値の関係を示すグラフ
【図５】ａ、ｂは、それぞれ土砂が砂質土と粘性土の場合のコーン貫入試験における固形炭の混合率とコーン指数の関係を示すグラフ
【図６】ａ、ｂは、それぞれ土砂が砂質土の場合の改良型一面せん断試験における固形炭の混合率と粘着力および内部摩擦角の関係を示すグラフ
【図７】ａ、ｂは、それぞれ土砂が粘性土の場合の改良型一面せん断試験における固形炭の混合率と粘着力および内部摩擦角の関係を示すグラフ
【図８】第２の実施形態の複合盛土を示す概略縦断面図
【符号の説明】
１  複合盛土
２  地盤
３  土砂
４  固形炭
５  複合盛土
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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