(57)【要約】      （修正有）【課題】改良土の最適な配合を容易に設計できる方法等を提供する。【解決手段】対象土の含水比、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、およびアロフェンを除く非晶質相の含有率に基づき算出した対象土の特性値と、改良土の目標強度に基づき、エーライト、石膏、および高炉スラグの配合量を算出して改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法と、該改良土の配合設計方法により求めたエーライト、石膏、および高炉スラグの配合量に基づき、少なくとも、セメントクリンカー、および石膏を混合してセメント系固化材を製造するセメント系固化材の製造方法と、該固化材の製造方法を用いて製造してなるセメント系固化材である。【選択図】図２
2014218856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象土の含水比、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、およびアロフェンを除く非晶質相の含有率に基づき算出した対象土の特性値と、改良土の目標強度に基づき、エーライト、石膏、および高炉スラグの配合量を算出して改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法。
【請求項２】
以下の（Ａ）〜（Ｃ）工程を経て算出した、エーライト、石膏、および高炉スラグの配合量に基づいて、固化材と対象土の配合割合を決め、該配合割合に基づき改良土の配合設計を行う、請求項１に記載の改良土の配合設計方法。
（Ａ）前記対象土の含水比、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、およびアロフェンを除く非晶質相の含有率を変数として含む、対象土の特性値の算出式（ａ）を用いて、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、およびアロフェンを除く非晶質相の含有率から対象土の特性値を算出するための、対象土の特性値算出工程
（Ｂ）対象土の特性値と改良土の強度を変数として含む、改良土の特性値の算出式（ｂ）を用いて、前記算出した対象土の特性値と改良土の目標強度から、改良土の特性値を算出するための、改良土の特性値算出工程
（Ｃ）エーライト、石膏、および高炉スラグの配合量を変数として含む、改良土の特性値の算出式（ｃ）を用いて、前記算出した改良土の特性値から、エーライト、石膏、および高炉スラグの配合量を算出するための、固化成分の配合量算出工程
【請求項３】
前記算出式（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）が、それぞれ下記（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）式で表される、請求項１または２に記載の改良土の配合設計方法。
Ｐｏ＝Ｗ＋３０×Ｂ＋１０×Ｈ＋１０×Ｆ＋２×Ａ−１０×Ｎｃ＋２００    …（ａ）
（式中、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｗは対象土の含水比（重量比を％で表示）、Ｂは対象土中のビチューメンの含有率（質量％）、Ｈは対象土中のフミン酸の含有率（質量％）、Ｆは対象土中のフルボ酸の含有率（質量％）、Ａは対象土中のアロフェンの含有率（質量％）、Ｎｃは対象土中のアロフェンを除く非晶質相の含有率（質量％）を表す。）
Ｐｉ＝｛Ｓ−（０．０３２×Ｐｏ２−３４．９×Ｐｏ＋３５００）｝／｛１５５×ｅｘｐ（−０．００２×Ｐｏ）｝    …（ｂ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｓは改良土の強度（ｋＮ／ｍ２）または改良土の目標強度（ｋＮ／ｍ２）、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）を表す。）
Ｐｉ＝Ｃ＋０．１×Ｇ＋０．２５×Ｂ    …（ｃ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｃは改良土１ｍ３あたりのエーライトの配合量（ｋｇ／ｍ３）、Ｇは改良土１ｍ３あたりの石膏の配合量（ＳＯ３換算、ｋｇ／ｍ３）、Ｂは改良土１ｍ３あたりの高炉スラグ粉末の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
【請求項４】
前記エーライト、石膏、および高炉スラグ粉末に代えて、セメント系固化材（エーライト、石膏、および高炉スラグ粉末のプレミックス品）を用いる場合は、前記（ｃ）式に代えて下記（ｄ）式を用いる、請求項１〜３に記載の改良土の配合設計方法。
Ｐｉ＝（ｃ＋０．１×ｇ＋０．２５×ｂ）×α    …（ｄ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、ｃはセメント系固化材中のエーライトの含有率（質量％）、ｇはセメント系固化材中の石膏の含有率（ＳＯ３換算、質量％）、ｂはセメント系固化材中の高炉スラグ粉末の含有率（質量％）、αは改良土中のセメント系固化材の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
【請求項５】
請求項２または３に記載の改良土の配合設計方法により求めたエーライト、石膏、および高炉スラグ粉末の配合量に基づき、少なくとも、セメントクリンカー、および石膏を混合してセメント系固化材を製造する、セメント系固化材の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の固化材の製造方法を用いて製造してなるセメント系固化材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固化材を混合して改良した土（以下「改良土」という。）の固化を阻害する土壌中の物質（以下「固化阻害因子」という。）の含有率等に基づいて、改良土の配合を設計する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
改良土の固化阻害因子は、おもに、水、アロフェン、および腐植酸等が知られている。これらの因子の固化阻害メカニズムは、単独では、それぞれ改良土中の空隙の形成、セメントの水和により生成したカルシウムイオンの土壌への吸着、およびセメントの水和阻害等が考えられている。しかし、実際の土壌改良の現場ではこれらの因子が単独で作用することはなく、常に複合して作用を及ぼしている。ところが、これらの固化阻害因子の複合作用は未解明な点が多く、改良土の配合設計が難しい理由の一つに挙げられる。そのため、改良土の配合設計において、一般に、固化処理の対象となる土壌（以下「対象土」という。）を用いて多種類の配合を、実際に試さなければならず、この試行錯誤の手間を減らすことが大きな課題になっている。
【０００３】
かかる課題に関連して、特許文献１では、経済的とされる改良土の配合設計方法が提案されている。すなわち、該方法は、改良土に対して少なくとも１種類の土質試験を行う工程と、前記土質試験から得られた結果に基づいて設定された分類基準により前記改良土を分類する工程と、前記改良土についてテスト配合を決定して改良土を得る工程と、前記改良土について所定の試験を行って判定値を取得する工程と、前記判定値に基づいて正配合の要不要を判定する工程とを具備する方法である。
しかし、前記方法は、少なくとも５つの工程を経なければならず、未だ手間のかかる方法であると考える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７３３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、改良土の最適な配合を容易に設計できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明者らは、前記課題の解決手段を種々検討した。具体的には、
（１）対象土中の固化阻害因子の含有率等と、改良土の強度に基づき、対象土を特徴づける特性値（パラメータ、指標）を検討した。また、
（２）改良土中の、強度発現性に関係するエーライト、石膏、および高炉スラグ粉末の配合量と、改良土の強度の関係を表す改良土の特性値を検討した。そして、
（３）前記対象土の特性値と改良土の特性値を変数として含む、改良土の強度推測式を求めた。その結果、
（４）後掲の図４に示すように、該予測式は、多種類にわたる改良土の強度を精度よく推測できること、したがって、
（５）該推測式を用いれば、対象土中の固化阻害因子の含有率等と、改良土の目標強度から、該目標強度を発現する改良土に含まれるべき前記固化成分の配合量等を求めて、固化材と対象土の配合割合を決定することにより、改良土の最適配合を容易に設計できること
等を見い出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は以下の構成からなるものである。
［１］対象土の含水比、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、およびアロフェンを除く非晶質相（以下「対象土成分」という。）の含有率に基づき算出した対象土の特性値と、改良土の目標強度に基づき、エーライト、石膏、および高炉スラグ（以下「固化成分」という。）の配合量を算出して改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法。
なお、前記固化成分は、おもに固化材に由来する。
［２］以下の（Ａ）〜（Ｃ）工程を経て算出した固化成分の配合量に基づいて、固化材と対象土の配合割合を決め、該配合割合に基づき改良土の配合設計を行う、前記［１］に記載の改良土の配合設計方法。
（Ａ）前記対象土成分の含有率を変数として含む、対象土の特性値の算出式（ａ）を用いて、対象土成分の含有率から対象土の特性値を算出するための、対象土の特性値算出工程
（Ｂ）対象土の特性値と改良土の強度を変数として含む、改良土の特性値の算出式（ｂ）を用いて、前記算出した対象土の特性値と改良土の目標強度から、改良土の特性値を算出するための、改良土の特性値算出工程
（Ｃ）固化成分の配合量を変数として含む、改良土の特性値の算出式（ｃ）を用いて、前記算出した改良土の特性値から、固化成分の配合量を算出するための、固化成分の配合量算出工程
【０００８】
［３］前記算出式（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）が、それぞれ下記（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）式で表される、前記［１］または［２］に記載の改良土の配合設計方法。
Ｐｏ＝Ｗ＋３０×Ｂ＋１０×Ｈ＋１０×Ｆ＋２×Ａ−１０×Ｎｃ＋２００    …（ａ）
（式中、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｗは対象土の含水比（重量比を％で表示）、Ｂは対象土中のビチューメンの含有率（質量％）、Ｈは対象土中のフミン酸の含有率（質量％）、Ｆは対象土中のフルボ酸の含有率（質量％）、Ａは対象土中のアロフェンの含有率（質量％）、Ｎｃは対象土中のアロフェンを除く非晶質相の含有率（質量％）を表す。）
Ｐｉ＝｛Ｓ−（０．０３２×Ｐｏ２−３４．９×Ｐｏ＋３５００）｝／｛１５５×ｅｘｐ（−０．００２×Ｐｏ）｝    …（ｂ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｓは改良土の強度（ｋＮ／ｍ２）または改良土の目標強度（ｋＮ／ｍ２）、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）を表す。）
Ｐｉ＝Ｃ＋０．１×Ｇ＋０．２５×Ｂ    …（ｃ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｃは改良土１ｍ３あたりのエーライトの配合量（ｋｇ／ｍ３）、Ｇは改良土１ｍ３あたりの石膏の配合量（ＳＯ３換算、ｋｇ／ｍ３）、Ｂは改良土１ｍ３あたりの高炉スラグ粉末の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
ただし、エーライトおよび石膏は必須の成分であるが、高炉スラグ粉末は任意の成分である。
［４］前記固化成分に代えて、セメント系固化材（前記固化成分のプレミックス品）を用いる場合は、前記（ｃ）式に代えて下記（ｄ）式を用いる、前記［１］〜［３］に記載の改良土の配合設計方法。
Ｐｉ＝（ｃ＋０．１×ｇ＋０．２５×ｂ）×α    …（ｄ）
（式中、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、ｃはセメント系固化材中のエーライトの含有率（質量％）、ｇはセメント系固化材中の石膏の含有率（ＳＯ３換算、質量％）、ｂはセメント系固化材中の高炉スラグ粉末の含有率（質量％）、αは改良土中のセメント系固化材の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
［５］前記［２］または［３］に記載の改良土の配合設計方法により求めた固化成分の配合量に基づき、少なくとも、セメントクリンカー、および石膏を混合してセメント系固化材を製造する、セメント系固化材の製造方法。
［６］前記［５］に記載の固化材の製造方法を用いて製造してなるセメント系固化材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の改良土の配合設計方法によれば、対象土の種類と改良土の目標強度に応じて、改良土の最適な配合を容易に設計できる。また、本発明のセメント系固化材の製造方法によれば、対象土に適したセメント系固化材を製造できる。さらに、本発明のセメント系固化材は、改良土の目標強度を確実に発現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】固化阻害因子の含有率と、改良土の一軸圧縮強さの間の関係を示す図である。ただし、セメント系固化材１の配合量が（Ａ）は２００ｋｇ／ｍ３、（Ｂ）は３００ｋｇ／ｍ３である。
【図２】改良土の特性値と改良土の一軸圧縮強さの間の直線関係の一例を示す図である。
【図３】（Ａ）は前記近似直線の傾きと、対象土の特性値との間の指数関数関係を示す図であり、（Ｂ）は前記近似直線の切片と、対象土の特性値との間の２次関数関係を示す図である。
【図４】改良土の一軸圧縮強さの実測値と、改良土の強度の推測式を用いて求めた推測値の適合度合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、前記のとおり、対象土成分の含有率に基づき算出した対象土の特性値と、改良土の目標強度に基づき、固化成分の配合量を算出して改良土の配合設計を行う方法等である。
以下、本発明を、（１）対象土の特性値、（２）改良土の特性値、（３）改良土の強度推測式、（４）改良土の配合設計手順、および（５）セメント系固化材の製造方法とセメント系固化材の各項目に分けて説明する。
【００１２】
（１）対象土の特性値
前記対象土の特性値は、該対象土を含む改良土の強度発現性の観点から、対象土成分の含有率等を用いて対象土を特徴づけるパラメータであり、該対象土を含む改良土の強度で表される。
ここで、前記対象土成分の含有率等とは、対象土の含水比、対象土中のビチューメンの含有率、フミン酸の含有率、フルボ酸の含有率、アロフェンの含有率、および、アロフェンを除く非晶質相の含有率である。
前記含水比は、含水量／対象土の質量比を％で表したもので、例えば、地盤工学会のＪＧＳ０１２１−２００９「土の含水比試験方法」に準拠して測定できる。ビチューメン、フミン酸、およびフラボ酸の含有率は、いずれも、例えば、小野田研究報告Ｎｏ．２０、１１〜２４頁（１９８０年）に準拠して測定できる。また、アロフェンは、火山灰質粘性土に多く含まれる非晶質の珪酸アルミニウム粘土鉱物の一種であり、アロフェンの含有率は、例えば、「酸性シュウ酸塩抽出法」、酪農学園大学紀要、２８（１）、７〜４５頁（２００３年）に準拠して測定できる。また、アロフェンを除く非晶質相（非晶質無機成分）とは、アロフェン類似のアルミニウムや鉄などのケイ酸塩鉱物、土壌中に存在するＸ線に対して非晶質であるケイ酸、アルミナ、酸化鉄などの風化無機ゲル、さらに厳密には非晶質とは言い難いが低結晶のゲータイトなどの鉄鉱物をも含めた鉱物である。アロフェンを除く非晶質相の含有率は、例えば、「土壌中のアロフェンおよび非晶質無機成分の定量に関する研究」、農業技術研究所報告  Ｂ  第２９号、１〜４８頁（１９７７）に準拠して測定できる。
後掲の図１に示すように、前記対象土成分の中でも、含水、ビチューメン、フミン酸、フラボ酸、およびアロフェンは、改良土の強度発現性を阻害する因子である。一方、アロフェンを除く非晶質相は、改良土の強度発現を促進させる因子である。このように、土壌中に共存する固化阻害因子と固化促進因子の複合作用により、改良土の強度発現性は複雑である。
【００１３】
前記固化阻害因子と固化促進因子の複合作用に鑑み、対象土の特性値は、対象土成分の含有率を説明変数にし、該対象土とセメント系固化材を含む改良土の強度を目的変数にした重回帰式により算出する。下記（ａ）式は該算出式の一例である。
Ｐｏ＝Ｗ＋３０×Ｂ＋１０×Ｈ＋１０×Ｆ＋２×Ａ−１０×Ｎｃ＋２００    …（ａ）
ただし、式中、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｗは対象土の含水比（重量比を％で表示）、Ｂは対象土中のビチューメンの含有率（質量％）、Ｈは対象土中のフミン酸の含有率（質量％）、Ｆは対象土中のフルボ酸の含有率（質量％）、Ａは対象土中のアロフェンの含有率（質量％）、Ｎｃは対象土中のアロフェンを除く非晶質相の含有率（質量％）を表す。
【００１４】
（２）改良土の特性値
前記改良土の特性値は、改良土の強度発現性の観点から、改良土中の固化成分の配合量を用いて改良土を特徴づけるパラメータであり、改良土の強度で表される。
ここで、前記固化成分の配合量とは、改良土の単位量（１ｍ３）あたりのエーライトの配合量（ｋｇ／ｍ３）、石膏の配合量（ｋｇ／ｍ３）、および高炉スラグの配合量（ｋｇ／ｍ３）である。該固化成分は、おもにセメント系固化材に由来するものである。また、改良土の強度は、例えば、ＪＩＳ  Ａ  １２１６−２００９「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定できる。
【００１５】
配合設計上の必要性から固化成分の配合量と改良土の強度との関係式を得るため、前記固化成分の配合量を説明変数にし、該固化成分を含む改良土の強度を目的変数にして重回帰分析を行うことにより、改良土の特性値を算出するための算出式が得られる。下記（ｃ）式は該算出式の一例である。
Ｐｉ＝Ｃ＋０．１×Ｇ＋０．２５×Ｂ    …（ｃ）
ただし、式中、Ｐｉは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｃは改良土１ｍ３あたりのエーライトの配合量（ｋｇ／ｍ３）、Ｇは改良土１ｍ３あたりの石膏の配合量（ＳＯ３換算、ｋｇ／ｍ３）、Ｂは改良土１ｍ３あたりの高炉スラグ粉末の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。また、前記エーライトの含有率は、リートベルト法で測定して得た値を用いる。
前記固化成分に代えて、前記固化成分を一定量含むセメント系固化材（プレミックス品）を用いる場合は、前記（ｃ）式に代えて下記（ｄ）式を用いる。
Ｐｉ＝（ｃ＋０．１×ｇ＋０．２５×ｂ）×α    …（ｄ）
ただし、式中、Ｐｉは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、ｃはセメント系固化材中のエーライトの含有率（質量％）、ｇはセメント系固化材中の石膏の含有率（ＳＯ３換算、質量％）、ｂはセメント系固化材中の高炉スラグ粉末の含有率（質量％）、αは改良土１ｍ３あたりのセメント系固化材の配合量（ｋｇ／ｍ３）を表す。また、前記エーライトの含有率は、リートベルト法で測定して得た値を用いる。
【００１６】
（３）改良土の強度推定式
本発明者らは、前記対象土の特性値、前記改良土の特性値、および改良土の強度との関係を検討したところ、以下の知見を得た。すなわち、
図２に示すように、任意の改良土の強度（一軸圧縮強さ）は、改良土の特性値の１次関数（直線）を用いて近似できる。また、図３に示すように、該直線の傾きは、前記改良土に含まれる対象土の特性値の指数関数を用いて近似でき（Ａ）、該直線の切片は、前記改良土に含まれる対象土の特性値の２次関数を用いて近似できる（Ｂ）。
したがって、前記１次関数の傾きを対象土の特性値の前記指数関数で置き換え、前記１次関数の切片を対象土の特性値の前記２次関数で置き換えれば、改良土の強度を対象土の特性値で表した改良土の強度推測式が得られる。下記（ｂ０）式は該推測式の一例である。
Ｓ＝｛１５５×ｅｘｐ（−０．００２×Ｐｏ）｝×Ｐｉ＋（０．０３２×Ｐｏ２−３４．９×Ｐｏ＋３５００）    …（ｂ０）
ただし、式中、Ｓは改良土の強度（ｋＮ／ｍ２）または改良土の目標強度、Ｐｉは改良土の特性値（ｋＮ／ｍ２）、Ｐｏは対象土の特性値（ｋＮ／ｍ２）を表す。
後掲の図４に示すように、（ｂ０）式を用いて求めた改良土の強度の予測値は、改良土の材齢に依らず、実測値とよく一致している。
そして、前記（ｂ０）式をＰｉについて変形すると、下記（ｂ）式が得られる。
Ｐｉ＝｛Ｓ−（０．０３２×Ｐｏ２−３４．９×Ｐｏ＋３５００）｝／｛１５５×ｅｘｐ（−０．００２×Ｐｏ）｝    …（ｂ）
【００１７】
（４）改良土の配合設計手順
該手順を以下の（i）〜（vi）に示す。
（i）対象土の含水比と、対象土成分の含有率を前記試験方法等に準拠して測定する。
（ii）該測定値に基づき前記（ａ）式を用いて対象土の特性値（Ｐｏ）を求める。
（iii）該Ｐｏ値と改良土の目標強度（Ｓ）から、前記（ｂ）式を用いて改良土の特性値（Ｐｉ）を求める。
（iv）該Ｐｉ値から前記（ｃ）式を用いて、固化成分の配合量を求める。または、前記固化成分に代えて、前記固化成分を一定量含むセメント系固化材（前記固化成分のプレミックス品）を用いる場合は、前記（ｃ）式に代えて前記（ｄ）式を用いてセメント系固化材の配合量を求める。
（vi）前記固化成分の配合量に従い、固化成分と対象土を混合する。または、前記セメント系固化材の配合量に従い、セメント系固化材と対象土を混合する。
【００１８】
（５）セメント系固化材の製造方法とセメント系固化材
本発明のセメント系固化材の製造方法は、前記改良土の配合設計方法により求めた固化成分の配合量に基づき、少なくとも、セメントクリンカー、および石膏を混合してセメント系固化材を製造する方法である。なお、固化成分のうち、高炉スラグ粉末は任意の成分である。
また、本発明のセメント系固化材は、前記固化材の製造方法を用いて製造してなるセメント系固化材である。次に、セメント系固化材中の固化成分について説明する。
【００１９】
前記セメントクリンカーは特に制限されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等のポルトランドセメントクリンカー、並びに、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、およびエコセメント等のセメントから選ばれる１種以上が挙げられる。
【００２０】
前記石膏は特に制限されず、例えば、二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、半水石膏、および無水石膏等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、強度発現性が高い点で、好ましくは無水石膏であり、石膏廃材から回収した二水石膏を加熱装置で加熱して得られる無水石膏も使用できる。
また、前記石膏のブレーン比表面積は、好ましくは２０００〜１２０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３０００〜８０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは４０００〜６０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは４５００〜５５００ｃｍ２／ｇである。該値が２０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの範囲を外れると、固化材の強度発現性が低下するおそれがある。
【００２１】
また、前記高炉スラグ粉末は、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷し破砕して得られる水砕スラグの粉砕物や、徐冷し破砕して得られる徐冷スラグの粉砕物が挙げられる。これらの中でも、潜在水硬性に優れることから、好ましくは水砕スラグの粉砕物であり、より好ましくはＪＩＳ  Ａ  ６２０６に規定する高炉水砕スラグである。
前記高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３０００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましく６０００ｃｍ２／ｇ以上、さらに好ましくは８０００ｃｍ２／ｇ以上である。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では、固化材の初期の強度発現性が低い場合がある。また、該値の上限は粉砕コストの点から２００００ｃｍ２／ｇである。なお、前記高炉スラグは、ボールミルやジェットミルなどの粉砕機で粉砕して得ることができる。
また、該高炉スラグ粉末の塩基度は、好ましくは１．７以上、より好ましくは１．８以上、さらに好ましくは１．９以上である。該値が１．７未満では、固化材の強度発現性が低下する場合がある。また、該値の上限は入手の容易性から３．０である。なお、塩基度は下記式を用いて算出する。
塩基度＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２
ただし、式中の化学式は、高炉スラグ粉末中の該化学式が表す化合物の含有率（質量％）を表す。
なお、本発明のセメント系固化材は、前記エーライト、石膏および高炉スラグ粉末のほか、強度発現性が低下しない範囲で、石炭灰、フライアッシュ、および石灰石粉末等の混和材を含むこともできる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は該実施例に限定されない。
１．改良土の強度試験
表１に一部を示す対象土１ｍ３に対し、表２に示す配合組成（ただし、石膏はＳＯ３換算）のセメント系固化材（１と２の２種類）を２００ｋｇおよび３００ｋｇ粉末添加し、ソイルミキサで３分間混合して改良土を作製した。次に、該改良土を内径３．５ｃｍ、高さ７ｃｍの型枠に投入した後、２０℃で封緘養生し、ＪＧＳ０８２１−２００８「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」に準拠して供試体を作製した。なお、使用した各粉末のブレーン比表面積は、二水石膏で３４５０ｃｍ３／ｇ、無水石膏で４７１０ｃｍ３／ｇ、高炉スラグ粉末で４６７０ｃｍ３／ｇであった。
該供試体を用いて、ＪＩＳ  Ａ  １２１６−２００９「土の一軸圧縮試験方法」に準拠し、一軸圧縮強さを測定した。その結果の一部を、表３（セメント系固化材を２００ｋｇ／ｍ３添加）と表４（セメント系固化材を３００ｋｇ／ｍ３添加）に示す。
【００２３】
【表１】
2014218856.tif 000003
【００２４】
【表２】
2014218856.tif 000004
【００２５】
【表３】
2014218856.tif 000005
【００２６】
【表４】
2014218856.tif 000006
【００２７】
２．前記（ａ）〜（ｃ）式の誘導
表１〜４を含めた対象土全３５種類の数値を用いて、重回帰分析を行い、前記（ａ）〜（ｃ）式を求めた。
【００２８】
３．改良土の配合設計例
シルト質粘土をベースに、表５に記載の各固化阻害因子を含む試薬を添加して、含水比６５．０％、ビチューメン０．２５質量％、フミン酸６．４質量％、フルボ酸６．７質量％、およびアロフェン１３．９質量％を含む対象土（模擬土壌、ただし、アロフェンを除く非晶質相は含まない。）を作製した。該対象土の特性値は前記（ａ）式を用いて４１７．４ｋＮ／ｍ２と算出した。
なお、前記アロフェンは品川化成社製Ｐ−１、前記フミン酸はテルナイト社製フミン酸ナトリウム、前記ビチューメンは富士化学工業社製タンニン酸を使用した。また、含水比は、地盤工学会のＪＧＳ０１２１−２００９「土の含水比試験方法」に準拠して、ビチューメン、フミン酸、およびフラボ酸の含有率は、いずれも、小野田研究報告Ｎｏ．２０、１１〜２４頁（１９８０年）に準拠して、アロフェンの含有率は、「酸性シュウ酸塩抽出法」、酪農学園大学紀要、２８（１）、７〜４５頁（２０３３年）に準拠して測定した。
また、用いたセメント系固化材は、エーライト、石膏（ＳＯ３換算）、および高炉スラグ粉末の含有率（質量％）の比が、それぞれ５５．０：５．０：３０．０であり、ブレーン比表面積は３８５０ｃｍ２／ｇである。
【００２９】
【表５】
2014218856.tif 000007
【００３０】
次に、前記対象土の特性値と改良土の目標強度（材齢２８日で３５００ｋＮ／ｍ２）から、前記（ｂ）式を用いて改良土の特性値を１３３．６ｋＮ／ｍ２と算出した。そして、該改良土の特性値と前記（ｄ）式を用いて、改良土中の当該セメント系固化材の配合量を２３０ｋｇ／ｍ３と決定した。
次に、前記前記模擬土壌１ｍ３当たり、該固化材を２５０ｋｇ粉体添加してソイルミキサで３分間混合し改良土を作製した。該改良土は内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの型枠に投入し、ＪＧＳ  ０８２１−２００８に準じて供試体を作製した。該供試体は２０℃で封緘養生を行い、ＪＩＳ  Ａ  １２１６：２００９に準拠して一軸圧縮試験を行った。その結果、材齢２８日の一軸圧縮強さは３６４０ｋＮ／ｍ２で、目標強度と同程度であった。
このように、本発明の改良土の配合設計方法は、試行錯誤を行うことなく、対象土の種類と改良土の目標強度に応じて、改良土の最適な配合を容易に設計することができる。
【図１】
2014218856.tif 000008
【図２】
2014218856.tif 000009
【図３】
2014218856.tif 000010
【図４】
2014218856.tif 000011