(57)【要約】      （修正有）【課題】有機質土を対象として、従来よりも強度が向上された改良土を製造する改良土の製造方法等を提供する。【解決手段】有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、改良土を製造する、改良土の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、改良土を製造する、改良土の製造方法。
【請求項２】
有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合されてなる、改良土。
【請求項３】
有機質土に添加されるものであり、
硫酸鉄を含有し、
前記有機質土に添加されることによって該有機質土の固化阻害を低減させるものである、有機質土用固化阻害低減剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良土の製造方法、改良土、及び、有機質土用固化阻害低減剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機質を含有する土である有機質土を対象とした地盤改良においては、一般に、有機質土にセメント系固化材を混合して固化させて改良土を製造する工法が用いられている。
しかし、有機質土にセメント系固化材を混合しても、十分な強度が得られないことが多い。このような場合、十分な強度が得るために必要なセメント系固化材の添加量が過剰となり、その分、材料費が高くなったり、混合後の改良土の体積が増加し、使用されかった残土の処分費用がかかったりするといった事態を招くことになる。
そこで、例えば、有機質土の１種であるピートに対して、セメント系固化材の一部を予め混合し、その後、残りのセメント系固化材を混合することによって、改良土の強度を向上させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８８１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されたような技術を用いても、十分な強度の改良土が得られないおそれがある。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、有機質土を対象として、従来よりも強度が向上された改良土を製造可能な改良土の製造方法、改良土、及び、有機質土用固化阻害低減剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題について本発明者らが鋭意研究を行ったところ、以下の知見を見出した。
すなわち、一般的に、セメント系固化材による地盤改良では、カルシウムイオンによる土粒子の団粒化、及び、水和物の生成によって強度を発現させている。
しかし、有機質土を改良する場合は、有機質土に含まれている腐植物質によりカルシウムイオンが吸着されて上記反応が阻害され、その結果、十分な強度が得られない現象が起こる。
そこで、上記特許文献１に記載された技術では、セメント系固化材の一部を予め混合し、先に混合したセメント系固化材から溶出するカルシウムイオンによって腐植物質の水和阻害を抑制しようとしている。
しかし、この技術では、該先の混合によって水和反応も進行するため、次の混合時に先の水和反応で生成された水和構造が破壊されてしまい、得られる改良土の強度が、本来期待される強度よりも低くなるという問題があることを見出した。
この問題点に鑑みて、本発明者らが更に鋭意研究を行ったところ、有機質土にセメント系固化材のみを添加しても改良土の強度が十分に向上しない原因として、有機質土中のフミン酸等の腐食物質が、セメント系固化材中のカルシウムイオンを吸着し、この吸着によって水和反応に必要なカルシウムイオンが減少し、これによって固化阻害が引き起こされ、その結果、改良土の強度が十分に向上しないことを見出した。
この知見に基づいて、フミン酸によるカルシウムイオンの吸着を抑制する手段について本発明者らが更に鋭意研究したところ、有機質土にセメント系固化材を添加する前に、硫酸鉄を添加して混合した後、セメント系固化材を添加して混合することによって、セメント系固化材のみを先後に分けて添加する場合、及び、鉄塩以外の金属塩を先に添加し、その後、セメント系固化材を添加する場合よりも、固化阻害が低減され、その結果、得られる改良土の強度が向上することを見出した。
さらに、本発明者らは、鉄塩として硫酸鉄を用いることによって、硫酸塩以外の他の鉄塩を添加する場合よりも、固化阻害が低減され、その結果、得られる改良土の強度が向上することも見出した。
そして、有機質土に硫酸鉄を添加し、その後３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加することによって、それよりも前にセメント系固化材を添加する場合よりも、固化阻害が低減され、その結果、得られる改良土の強度が向上することを見出した。
加えて、このように、硫酸鉄が有機質土用の固化阻害低減剤として特に有用であることも見出して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明に係る改良土の製造方法は、
有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、改良土を製造する方法である。
【０００８】
かかる構成によれば、有機質土に硫酸鉄を添加して混合し、該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、鉄塩以外の他の金属塩を添加する場合、硫酸塩以外の他の鉄塩を添加する場合、及び、硫酸塩を添加した後に３時間経過するよりも前にセメント系固化材を添加する場合よりも、固化阻害が低減され、得られる改良土の強度を向上させることができる。
従って、従来よりも強度が向上された改良土を製造することが可能となる。
【０００９】
本発明の改良土は、
有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合されてなる。
【００１０】
かかる構成によれば、上記と同様、改良土が、従来よりも強度が向上されたものとなる。
【００１１】
本発明の有機質土用固化阻害低減剤は、
有機質土に添加されるものであり、
硫酸鉄を含有し、
前記有機質土に添加されることによって該有機質土の固化阻害を低減させるものである。
【００１２】
かかる構成によれば、上記有機質土用固化阻害低減剤を用いることによって、有機質土の固化阻害を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、有機質土を対象として、従来よりも強度が向上された改良土を製造可能な改良土の製造方法、改良土、及び、有機質土用固化阻害低減剤が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実験例１の結果を示すグラフ
【図２】実験例１の結果を示すグラフ
【図３】実験例２の結果を示すグラフ
【図４】実験例３の結果を示すグラフ
【図５】実験例４の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態の改良土の製造方法、改良土、及び、有機質土用固化阻害低減剤について説明する。
【００１６】
本実施形態の改良土の製造方法は、有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、改良土を製造する方法である。
【００１７】
本実施形態で用いられる有機質土は、「地盤材料の工学的分類方法（地盤工学会基準：ＪＧＳ  ００５１−２００９）」の土質分類で規定された有機質土を意味する。
有機質土の含水比（固形分に対する水の比）は、特に限定されるものではない。有機質土の含水比としては、例えば、５０〜１１５０質量％程度が挙げられる。かかる含水比は、ＪＩＳ  Ａ  １２０３（２００９）「土の含水比試験方法」によって測定される値である。
有機質土の湿潤密度は、特に限定されるものではない。有機質土の湿潤密度としては、例えば、０．８〜１．７ｇ／ｃｍ３程度が挙げられる。かかる湿潤密度は、ＪＩＳ  Ａ  １２２５（２００９）「土の湿潤密度試験方法」によって測定される値である。
有機質土の強熱減量は、特に限定されるものではない。有機質土の強熱減量としては、例えば、５〜９５質量％程度が挙げられる。かかる強熱残分は、ＪＩＳ  Ａ  １２６６（２００９）「土の強熱減量試験方法」によって測定される値である。
【００１８】
本実施形態で用いられる硫酸鉄は、化学式ＦｅＳＯ４で示される化合物である。
硫酸鉄は、例えば、粒状物として有機質土に添加され得る。
硫酸鉄は、単独成分として有機質土に添加されても、他の化合物との混合成分として有機質土に添加されてもよい。
【００１９】
硫酸鉄の添加（配合）量は、特に限定されるものではないが、有機質土（乾燥質量）１００質量部に対して、４〜２０質量部が好ましく、６〜１２質量部がより好ましい。
【００２０】
本実施形態で用いられるセメント系固化材は、通常の地盤改良に用いられるセメント系固化材の中から適宜選択して使用することが可能である。
セメント系固化材としては、特に限定されるものではないが、例えば、軟質地盤用に市販されているセメント系固化材が挙げられる。かかる市販品としては、例えば、ＴＬ−３Ｅ（住友大阪セメント社製）等が挙げられる。この他、セメント系固化材としては、例えば、普通、早強、超早強等の各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、シリカ、フライアッシュを混合してなる各種混合セメント、白色セメント、超速硬セメント、アルミナセメントなど、一般的なセメントも挙げられる。
【００２１】
セメント系固化材の添加（配合）量は、特に限定されるものではないが、有機質土（乾燥質量）１００質量部に対して、１５〜４０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。
【００２２】
有機質土と硫酸鉄とを混合する際には、水を添加しなくても、水を添加してもよい。水を添加する場合には、その添加量は特に限定されない。かかる添加量は、例えば、有機質土と硫酸鉄との混合状態等に応じて適宜設定し得る。
有機質土とセメント系固化材とを混合する際にも、水を添加しなくても、水を添加してもよい。水を添加する場合には、その添加量は特に限定されない。
ここで、有機質土とセメント系固化材とを混合する際、水を添加することによって、混合物の流動性が向上し、混合物を圧送し易くなる傾向にある一方、水の添加量が多過ぎると、混合物の強度発現に悪影響を及ぼすおそれがある。
よって、水を添加する場合には、例えばかかる観点を考慮して適宜設定することができ、例えば、水の添加量（有機質土に含有されている水を含まない。）は、セメント系固化材１００質量部に対して５０〜１００質量部とすることができ、６０〜８０質量部とし得る。
【００２３】
有機質土に硫酸鉄を添加して混合した後、セメント系固化材を添加するまでの時間（間隔）は、３時間以上であれば、特に限定されるものではなく、適宜設定され得る。
例えば、上記間隔が長くなる程、改良土の強度が向上し得る点を考慮すれば、上記間隔は、例えば、１日以上がより好ましい。
一方、上記間隔が長過ぎると、経済的ではない点を考慮すれば、上記間隔は、例えば３日以内が好ましい。
【００２４】
本実施形態の改良土によれば、有機質土に硫酸鉄を添加して混合し、該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合することによって、鉄塩以外の他の金属塩を添加する場合、硫酸塩以外の他の鉄塩を添加する場合、及び、硫酸鉄を添加した後に３時間経過するよりも前にセメント系固化材を添加する場合よりも、固化阻害が低減され、得られる改良土の強度を向上させることができる。
従って、従来よりも強度が向上された改良土を製造することが可能となる。
【００２５】
本実施形態の改良土は、上記改良土の製造方法によって得られる改良土である。
すなわち、本実施形態の改良土は、
有機質土に、硫酸鉄を添加して混合し、
該混合から３時間以上経過した後に、さらにセメント系固化材を添加して混合されてなる。
【００２６】
なお、上記改良土は、後述する実施例に示すように、硫酸鉄を添加した後、３時間経過するよりも前にセメント系固化材を添加する場合よりも、３時間以上経過した後にセメント系固化材を添加する場合の方が、改良土の強度は向上され得る。しかし、両者が、改良土としてどのような構造、性質を有しているのかを直接特定することは不可能であるか、可能であったとしても困難であるため実際的ではない。
そこで、本実施形態では、上記の通り、硫酸鉄を添加して混合した後、３時間以上経過した後、セメント系固化材を添加して得られたものであることによって、改良土を特定する。
【００２７】
本実施形態の改良土によれば、該改良土は上記製造方法によって得られるため、上記と同様、改良土が、従来よりも強度が向上されたものとなる。
【００２８】
本実施形態の有機質土用固化阻害低減剤は、
有機質土に添加されるものであり、
硫酸鉄を含有し、
前記有機質土に添加されることによって該有機質土の固化阻害を低減させるものである。
【００２９】
本実施形態の有機質土用固化阻害低減剤を有機質土に添加して混合し、その後、３時間以上経過した後、セメント系固化材を添加することによって、上記の通り、有機質土の固化阻害が抑制される。
【００３０】
このように、本実施形態の有機質土用固化阻害低減剤によれば、上記有機質土用固化阻害低減剤を用いることによって、有機質土の固化阻害を抑制することが可能となる。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、有機質土を対象として、従来よりも強度が向上された改良土を製造する改良土の製造方法、改良土、及び、有機質土用固化阻害低減剤が提供される。
【００３２】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
（使用材料）
有機質土：黒ボク（熊本産）
有機質量：5.4質量％、含水比：１０７．９質量％、湿潤密度：１．３６５ｇ／ｃｍ３）
硫酸鉄（ＦｅＳＯ４）：製品名：１水硫酸鉄Ｄタイプ（  富士チタン工業株式会社製）
硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）：製品名：天然無水石膏（コクサイ商事社製）
硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３）：製品名：硫酸アルミニウム１４−１８水  鹿１級（関東化学株式会社製）
塩化鉄（ＦｅＣｌ３）：製品名：  塩化鉄(ＩＩＩ)(６水和物)（キシダ化学社製）
硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３）：製品名：硝酸鉄(ＩＩＩ)(９水和物)（キシダ化学社製）
セメント系固化材：製品名：ＴＬ−３Ｅ（住友大阪セメント株式会社製）
【００３４】
（実験例１）金属塩の種類による強度への影響
表１、２に示すように、有機質土に３種類の金属塩をそれぞれ添加して混合し、該混合から３日間経過後、セメント系固化材を添加して混合することによって、試料としての改良土を製造した。
セメント系固化材の添加量を２００ｋｇ／ｍ３に設定した。
金属塩の添加量を、上記セメント系固化材に対して内割で、表１、２では、３．５質量％、７質量％にそれぞれなるように設定した。
【００３５】
得られた改良土について、７日経過後（材齢７日）、及び、２８日経過後（材齢２８日）に、ＪＩＳ  Ａ  １２１６（２００９）「土の一軸圧縮試験方法」に基づいて、一軸圧縮強さ（２８ｄ強度）を測定した。結果を表１、２及び図１、２に示す。なお、図１、２において％は、質量％を意味する。
【００３６】
【表１】
2018084085.tif 000002
【００３７】
【表２】
2018084085.tif 000003
【００３８】
表１、２及び図１、２に示すように、硫酸鉄を添加しなかった試料よりも、硫酸鉄を添加した試料の方が、７日、２８日材齢での一軸圧縮強さが向上した。
表１、２及び図１、２に示すように、硫酸鉄の添加量が増加する程、一軸圧縮強さが向上した。硫酸鉄を３．５質量％添加した試料の７日材齢、２８日材齢の一軸圧縮強さは、これを添加していない試料の７日材齢、２８日材齢の一軸圧縮強さのそれぞれ１．４倍、１．５倍であった。硫酸鉄を７質量％添加した試料の７日材齢、２８日材齢の一軸圧縮強さは、これを添加していない試料の７日材齢、２８日材齢の一軸圧縮強さのそれぞれ１．６倍、１．８倍であった。
さらに、硫酸カルシウム及び硫酸アルミニウムを用いた試料よりも、硫酸鉄を用いた試料の方が、２８日材齢での一軸圧縮強さが顕著に向上した。
【００３９】
（実験例２）鉄塩の種類による強度に及ぼす影響
表３に示すように、有機質土に３種類の鉄塩をそれぞれ添加すること、セメント系固化材の添加量を３５０ｋｇ／ｍ３に設定し、鉄塩の添加量を、上記セメント系固化材に対して内割で７質量％とすること以外は実験例１と同様にして、試料としての改良土を製造した。
得られた改良土について、実験例１と同様にして、材齢７日での試料の一軸圧縮強さ（７ｄ強度）を測定した。結果を表３及び図３に示す。
【００４０】
【表３】
2018084085.tif 000004
【００４１】
表３及び図３に示すように、硫酸鉄を添加しなかった試料よりも、硫酸鉄を添加した試料の方が、７日材齢での一軸圧縮強さが向上した。硫酸鉄を７質量％添加した試料の一軸圧縮強さは、硫酸鉄を添加していない試料の一軸圧縮強さの１．４倍であった。
一方、塩化鉄及び硝酸鉄を用いた試料では、これらを添加しない試料と比較して、7日材齢での一軸圧縮強さは向上しなかった。
【００４２】
（実験例３）硫酸鉄の添加量と強度との関係
表４に示すように、有機質土に硫酸鉄を添加すること、セメント系固化材の添加量を３５０ｋｇ／ｍ３に設定し、硫酸鉄の添加量を、上記セメント系固化材に対して内割で０質量％、３．５質量％、７質量％、１０．５質量％、１４質量％に設定すること以外は実験例１と同様にして、試料としての改良土を製造した。
得られた改良土について、実験例１と同様にして、材齢７日での試料の一軸圧縮強さ（７ｄ強度）を測定した。結果を表４及び図４に示す。
【００４３】
【表４】
2018084085.tif 000005
【００４４】
表４及び図４に示すように、硫酸鉄の添加量が増加する程、材齢７日での一軸圧縮強さが増加した。硫酸鉄を３．５質量％添加した試料の一軸圧縮強さは、硫酸鉄を添加しない試料の一軸圧縮強さの１．１倍程度であったのに対し、硫酸鉄を７質量％添加した試料の一軸圧縮強さは、硫酸鉄を添加しない試料の一軸圧縮強さの１．４倍であり、７質量％添加することによって、一軸圧縮強さが顕著に増加した。
【００４５】
（実験例４）硫酸鉄の添加、混合後、セメント系固化材を添加するまでの間隔と、強度との関係
表５に示すように、有機質土に硫酸鉄を添加すること、セメント系固化材の添加量を３５０ｋｇ／ｍ３に設定し、硫酸鉄の添加量を、上記セメント系固化材に対して内割で７質量％に設定し、硫酸鉄の添加、混合からセメント系固化材を添加するまでの間隔を、０時間、３時間、１日、３日、７日とすること以外は実験例１と同様にして、試料としての改良土を製造した。
得られた改良土について、実験例１と同様にして、材齢７日での試料の一軸圧縮強さ（７ｄ強度）を測定した。結果を表５及び図５に示す。なお、図５においては、硫酸鉄の添加からセメント系固化材までの間隔を、仮置き日数と表す。
【００４６】
【表５】
2018084085.tif 000006
【００４７】
表５及び図５に示すように、硫酸鉄の添加、混合からセメント系固化材を添加するまでの間隔が３時間以上であると、材齢７日での一軸圧縮強さが増加した。
【図１】
2018084085.tif 000007
【図２】
2018084085.tif 000008
【図３】
2018084085.tif 000009
【図４】
2018084085.tif 000010
【図５】
2018084085.tif 000011