(57)【要約】      （修正有）【課題】ナノファイバーによる繊維補強作用を土粒子に及ぼしめることが可能な地盤改良方法を提供する。【解決手段】水、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合し、これを第１のＣＮＦ含有液としてのＣＮＦ含有液５とする。このように、水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合すると、炭酸カルシウムは、炭酸水素カルシウムとして水に溶解する。次に、タンク１内に貯留されたＣＮＦ含有液５を、地盤改良の対象となる地盤２に浸透させる。地盤２は、軟弱地盤や液状化が懸念される地盤が対象となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合して第１のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第１のＣＮＦ含有液を地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合することを特徴とする地盤改良方法。
【請求項２】
水、セルロースナノファイバー及び二酸化炭素を混合して第２のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第２のＣＮＦ含有液を炭酸カルシウムを主成分とする固形物の集合体に通水した後、地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合することを特徴とする地盤改良方法。
【請求項３】
前記第１のＣＮＦ含有液又は前記第２のＣＮＦ含有液を、前記水の温度が前記地盤中の温度よりも低い状態で作製する請求項１又は請求項２記載の地盤改良方法。
【請求項４】
前記第１のＣＮＦ含有液又は前記第２のＣＮＦ含有液を、大気圧を上回る圧力下で作製する請求項１又は請求項２記載の地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状化防止や支持力向上等を目的として、主に軟弱地盤に適用される地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震による液状化は、地盤が鉛直支持力を失って建物の倒壊を招くほか、地盤の側方流動によって杭が損壊するなどの被害を引き起こすため、従来からさまざまな対策工が研究開発されており、過剰間隙水圧を消散させるドレーン工法や地下水位低下工法のほか、地盤改良による対策工としては、薬液注入等による固結工法や、サンドコンパクションパイル等による締固め工法などが知られている。
【０００３】
また、建築土木工事を行うにあたり、地盤の強度が不足している場合には、本体工事に先立って地盤改良を行う必要があり、それらの対策工としては、水ガラス溶液を主剤とした薬液を地盤内に浸透注入する薬液注入工法や、地盤内の所定領域に拡がる土を切削しつつ原位置でセメント系の硬化材と攪拌混合することで、強度が改善された改良体を地盤内に造成する方法などが知られている。
【０００４】
ここで、薬液注入による対策工は、液状化防止や地盤改良のために広く採用されており信頼性も高いが、コストが割高になるため、対象が広範囲にわたるときには採用が難しくなる場合がある。
【０００５】
一方、セメント等の水硬性材料を用いて液状化防止や地盤改良を図る場合には、十分な強度が期待できるものの、ｐＨ環境がアルカリ側に遷移することによって植物の生長を阻害したり、重金属を溶出させたりといった問題を引き起こす。
【０００６】
かかる状況下、動植物由来のナノファイバーが添加混合されてなるナノファイバー含有液を液状化防止あるいは強度改善の対象となる地盤に浸透注入する工法が研究開発された（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の工法においては、対象地盤にナノファイバー含有液が浸透注入された後、該ナノファイバー含有液中のナノファイバーが土粒子に絡み付いて該土粒子のずれや移動に抵抗する繊維補強作用を発揮し、その結果、対象地盤全体のせん断変形が抑制されて液状化の発生が防止され、あるいは地盤強度が改善されるものと期待された。
【０００９】
しかしながら、ナノファイバーは、繊維径がｎｍオーダーであるため、粒径が大きな土粒子と絡み合わず、上述した繊維補強作用が十分に発揮されないという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ナノファイバーによる繊維補強作用を土粒子に及ぼしめることが可能な地盤改良方法を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る地盤改良方法は請求項１に記載したように、水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合して第１のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第１のＣＮＦ含有液を地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合するものである。
【００１２】
また、本発明に係る地盤改良方法は請求項２に記載したように、水、セルロースナノファイバー及び二酸化炭素を混合して第２のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第２のＣＮＦ含有液を炭酸カルシウムを主成分とする固形物の集合体に通水した後、地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合するものである。
【００１３】
また、本発明に係る地盤改良方法は、前記第１のＣＮＦ含有液又は前記第２のＣＮＦ含有液を、前記水の温度が前記地盤中の温度よりも低い状態で作製するものである。
【００１４】
また、本発明に係る地盤改良方法は、前記第１のＣＮＦ含有液又は前記第２のＣＮＦ含有液を、大気圧を上回る圧力下で作製するものである。
【００１５】
第１の発明に係る地盤改良方法においては、水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合して第１のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第１のＣＮＦ含有液を地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合する。
【００１６】
このようにすると、第１のＣＮＦ含有液に含まれている炭酸カルシウムは、該第１のＣＮＦ含有液が作製された後、次式、
ＣaＣＯ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ  →  Ｃa（ＨＣＯ3）2  （１）
により、炭酸水素カルシウムとして水に溶解し、かかる状態でセルロースナノファイバーとともに土粒子間隙を流れ、あるいは滞留する。
【００１７】
また、第２の発明に係る地盤改良方法においては、水、セルロースナノファイバー及び二酸化炭素を混合して第２のＣＮＦ含有液とし、次いで、該第２のＣＮＦ含有液を、炭酸カルシウムを主成分とする固形物の集合体に通水することにより、該固形物を構成する炭酸カルシウムを、（１）式により、炭酸水素カルシウムとして第２のＣＮＦ含有液に溶解させる。
【００１８】
次に、炭酸水素カルシウムが溶解した第２のＣＮＦ含有液を地盤に浸透させ又は該地盤と攪拌混合する。
【００１９】
このようにすると、第２のＣＮＦ含有液に含まれている炭酸水素カルシウムは、水に溶解した状態でセルロースナノファイバーとともに土粒子間隙を流れ、あるいは滞留する。
【００２０】
そして、第１の発明や第２の発明において、水に溶解した炭酸水素カルシウムがセルロースナノファイバーとともに土粒子間隙を流れ、あるいは滞留する際、水分が蒸発したり二酸化炭素が放出されたりすると、（１）式の化学平衡が左に移動し、水に溶解していた炭酸水素カルシウムは、セルロースナノファイバーを足場として再び炭酸カルシウムとして結晶化するとともに、結晶化の際には、セルロースナノファイバーと絡み合った状態でかつ土粒子表面まで延びるようにして固化する。
【００２１】
すなわち、上述した各発明によれば、固形物である炭酸カルシウムを炭酸水素カルシウムの形でいったん水に溶解させることにより、該炭酸水素カルシウムを所望の地盤改良範囲にくまなく行き渡らせるとともに、土粒子間隙内においてセルロースナノファイバーと絡み合う形で炭酸カルシウムとして再結晶させることが可能となり、かくして、土粒子同士は、炭酸カルシウムによる結合作用とセルロースナノファイバーによる補強作用との相乗作用によって強固に結合され、浸透あるいは攪拌混合の対象となった地盤のせん断強度は大幅に向上する。
【００２２】
上述した各発明においては、水の自然蒸発や二酸化炭素の自然放出によって炭酸カルシウムを再結晶化させるようにしてもよいが、水分蒸発や二酸化炭素の放出を促進させるようにすれば、地盤の強度発現も早期に実現することができる。
【００２３】
具体的には、第１のＣＮＦ含有液又は第２のＣＮＦ含有液を、水の温度が地盤中の温度よりも低い状態で作製するようにすれば、浸透後又は攪拌混合後に水温が上昇して二酸化炭素の溶解度が低下するので、二酸化炭素の放出が促進されるとともに、水分蒸発による寄与も期待できる。
【００２４】
なお、地盤深度にもよるが、地中温度よりも地表温度の方が低くなる時期、特に冬期に上述した各発明を実施することでも同様の作用効果が期待できる。
【００２５】
また、第１のＣＮＦ含有液又は第２のＣＮＦ含有液を、大気圧を上回る圧力下で作製するようにすれば、浸透又は攪拌混合後に大気圧に曝されたとき、気圧低下によって二酸化炭素の溶解度が低下するので、二酸化炭素の放出が同様に促進される、
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図。
【図２】第１実施形態の変形例に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図。
【図３】第１実施形態の別の変形例に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図。
【図４】第２実施形態に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図。
【図５】第２実施形態の変形例に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図。
【図６】実証試験に用いた供試体の図であり、(a)は供試体の構成を示す縦断面図、(b)は、試験ケースを、供試体と通水される液体との組み合わせで示した縦断面図。
【図７】一軸圧縮強度試験の結果を示したグラフ。
【図８（ａ）】炭酸カルシウムがセルロースナノファイバーと絡み合う形で再結晶した様子を示した顕微鏡写真（ケース３）。
【図８（ｂ）】図８(a)に示した顕微鏡写真の特徴部分を抽出して描いた図。
【図９（ａ）】炭酸カルシウムがセルロースナノファイバーと絡み合う形で再結晶した様子を示した顕微鏡写真（ケース４）。
【図９（ｂ）】図９(a)に示した顕微鏡写真の特徴部分を抽出して描いた図。
【図１０（ａ）】炭酸カルシウムがセルロースナノファイバーと絡み合う形で再結晶した様子を示した顕微鏡写真（ケース５）。
【図１０（ｂ）】図１０(a)に示した顕微鏡写真の特徴部分を抽出して描いた図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る地盤改良方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図である。同図(a)に示すように、本実施形態に係る地盤改良方法においては、まず、水、セルロースナノファイバー（図では、ＣＮＦと表記）、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合し、これを第１のＣＮＦ含有液としてのＣＮＦ含有液５とする。
【００２９】
セルロースナノファイバー（セルロースミクロフィブリル）は、木材、パルプ、紙、布といった地球上に豊富に存在する植物由来資源から適宜取り出すことが可能であるが、とりわけ、建設時に発生する廃棄木材や製紙製材工場の残材、稲わらや麦わら、間伐材や流木といった従来であれば焼却処分されていたものから取り出すようにすれば、植物が光合成の際に吸収した二酸化炭素を大気に戻すことなく固定する形で有効利用することができる。
【００３０】
セルロースナノファイバーは例えば、パルプ等の植物繊維を超高圧ホモジナイザー処理でせん断力を加えることでミクロフィブリル化した１０〜１００ｎｍ径のセルロースナノファイバー、具体的にはダイセルファインケム株式会社から「セリッシュ」の商品名で販売されている微小繊維状セルロースで構成することができる。
【００３１】
炭酸カルシウムは、管理型の廃棄物として大量に野積みされている貝殻を再利用することができる。
【００３２】
ここで、ＣＮＦ含有液５を作製するにあたっては、まず、炭酸カルシウムをセルロースナノファイバーとともに水に添加してタンク１内に注水し、次いで、該タンク内に二酸化炭素を吹き込むようにすればよいが、水については、その温度を、対象となる地盤中の温度よりも低く設定するとともに、大気圧を上回る圧力下で作製されるよう、タンク１を気密に構成しておくことで、二酸化炭素の溶解度を高めておく。
【００３３】
このように、水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合すると、炭酸カルシウムは、次式、
ＣaＣＯ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ  →  Ｃa（ＨＣＯ3）2  （１）
により、炭酸水素カルシウムとして水に溶解する。
【００３４】
なお、炭酸カルシウムは、その一部がタンク１内で溶解しきれず、固形物のまま、バルブ類を通過し、さらには地盤に浸透される場合も想定されるので、目詰まりによるトラブルを避けるべく、必要に応じて適宜破砕又は粉砕した上で上述した混合処理を行うのが望ましい。
【００３５】
次に、タンク１内に貯留されたＣＮＦ含有液５を、同図(b)に示すように、地盤改良の対象となる地盤２に浸透させる。地盤２は、軟弱地盤や液状化が懸念される地盤が対象となる。
【００３６】
浸透にあたっては、地盤２に中空ロッド３を挿入し、該中空ロッドの吐出口４からＣＮＦ含有液５を高圧噴射することで、噴射直前まで二酸化炭素の溶解度を低下させないようにするのが望ましい。
【００３７】
このようにすると、ＣＮＦ含有液５は、炭酸水素カルシウムが水に溶解した状態でセルロースナノファイバーとともに地盤２の土粒子間隙を流れ、あるいは滞留する。
【００３８】
ここで、ＣＮＦ含有液５は、土粒子間隙を流れている間あるいは滞留中、大気圧に曝されることで圧力が低下するとともに、地盤中の温度によって加温されるため、二酸化炭素の溶解度が低下し、（１）式の化学平衡が左に移動する。そして、ＣＮＦ含有液５に溶解していた炭酸水素カルシウムは、セルロースナノファイバーを足場として再び炭酸カルシウムとして結晶化するとともに、結晶化の際には、セルロースナノファイバーと絡み合った状態でかつ土粒子表面まで延びるようにして固化する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る地盤改良方法によれば、固形物である炭酸カルシウムを炭酸水素カルシウムの形でいったん水に溶解させることにより、該炭酸水素カルシウムを所望の地盤改良範囲にくまなく行き渡らせることができるとともに、土粒子間隙内においてセルロースナノファイバーと絡み合う形で炭酸カルシウムとして再結晶させることができる。
【００４０】
そのため、土粒子同士は、炭酸カルシウムによる結合作用とセルロースナノファイバーによる補強作用との相乗作用によって強固に結合することとなり、かくして地盤２のせん断強度を大幅に向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る地盤改良方法によれば、炭酸カルシウムを補強する繊維をセルロースナノファイバーとしたので、数ｍｍオーダーの繊維で補強する場合に比べ、中空ロッド３を介した高圧噴射が阻害されたり、その吐出口４近傍で目詰まりが生じたりすることなく、所望の地盤範囲にセルロースナノファイバーを行き渡らせることができるとともに、炭酸水素カルシウムが溶解した液のみを地盤に浸透させる場合に比べれば、土粒子間隙内を比較的ゆっくりと流れるため、流れが速すぎて炭酸カルシウムを再結晶させることができないという事態が未然に防止される。
【００４２】
本実施形態では、ＣＮＦ含有液５を、水の温度が対象となる地盤中の温度よりも低い状態で作製したが、浸透後の圧力低下による二酸化炭素の溶解度低下によって、二酸化炭素の放出が十分に促進されるのであれば、作製時における上述の温度操作は不要である。
【００４３】
一方、浸透後の水温上昇による二酸化炭素の溶解度低下によって、二酸化炭素の放出が十分に促進されるのであれば、ＣＮＦ含有液５を、大気圧を上回る圧力下で作製する必要はなく、図２に示すように、気密性のタンク１に代えて開放型の清水槽２１を用い、該清水槽で、水、セルロースナノファイバー、二酸化炭素及び炭酸カルシウムを混合してＣＮＦ含有液５を作製するとともに、中空ロッド３を用いた高圧噴射工法に代えて、注水井戸２２を用いた注水工法とし、該注水井戸を介してＣＮＦ含有液５を地盤２に浸透させるようにしてもかまわない。
【００４４】
また、吹込み等によって二酸化炭素を強制的に溶解させた後の該二酸化炭素の自然放出や水分の自然蒸発によって炭酸カルシウムの再結晶化を図ることができるのであれば、上述した実施形態のように、水の温度が地盤中の温度よりも低い状態でＣＮＦ含有液５を作製したり、大気圧を上回る圧力下でＣＮＦ含有液５を作製したりする必要はない。
【００４５】
また、本実施形態では、地盤改良の対象となる範囲にＣＮＦ含有液５を浸透させるようにしたが、これに代えて、所望の地盤範囲を攪拌しつつＣＮＦ含有液５を混合するようにしてもよい。
【００４６】
図３は、同図(a)に示すように上述の実施形態と同様の手順でＣＮＦ含有液５を作製した後、同図(b)に示すようにオーガスクリュー３１によって地盤２を攪拌しつつ、該オーガスクリューの中空ロッドを介してＣＮＦ含有液５を吐出することで、ＣＮＦ含有液５を地盤２と攪拌混合する変形例を示したものである。
【００４７】
かかる変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するが、ここではその説明を省略する。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図４は、第２実施形態に係る地盤改良方法の実施状況を示した概略図である。同図(a)に示すように、本実施形態に係る地盤改良方法においては、まず、水、セルロースナノファイバー（図では、ＣＮＦと表記）及び二酸化炭素を気密性のタンク１内で混合して第２のＣＮＦ含有液としてのＣＮＦ含有液４１を作製する。
【００５０】
ＣＮＦ含有液４１を作製するにあたっては、ＣＮＦ含有液５の作製と同様、水の温度が対象となる地盤中の温度よりも低い状態で行うとともに、タンク１内で作製する、すなわち大気圧を上回る圧力環境下で行うことにより、二酸化炭素の溶解度を高めておく。
【００５１】
次に、ＣＮＦ含有液４１を、タンク４４内に貯留された炭酸カルシウムを主成分とする固形物の集合体４３に通水することにより、該固形物を構成する炭酸カルシウムを、（１）式により炭酸水素カルシウムとしてＣＮＦ含有液４１に溶解させ、ＣＮＦ含有液４２とする。
【００５２】
集合体４３は、管理型の廃棄物として大量に野積みされている貝殻、例えばホタテの貝殻を再利用すればよい。
【００５３】
タンク４４は、ＣＮＦ含有液４１における二酸化炭素の溶解度が引き続き維持されるよう、 タンク１と同様、大気圧を上回る圧力環境を実現可能な気密性のタンクとする。
【００５４】
次に、ＣＮＦ含有液４２を、同図(b)に示すように、地盤改良の対象となる地盤２に浸透させる。浸透にあたっては、地盤２に中空ロッド３を挿入し、該中空ロッドの吐出口４からＣＮＦ含有液４２を高圧噴射することで、噴射直前まで二酸化炭素の溶解度を低下させないようにするのが望ましい。
【００５５】
このようにすると、ＣＮＦ含有液４２は、炭酸水素カルシウムが水に溶解した状態でセルロースナノファイバーとともに地盤２の土粒子間隙を流れ、あるいは滞留する。
【００５６】
ここで、ＣＮＦ含有液４２は、土粒子間隙を流れている間あるいは滞留中、大気圧に曝されることで圧力が低下するとともに、地盤中の温度によって加温されるため、二酸化炭素の溶解度が低下し、（１）式の化学平衡が左に移動する。そして、ＣＮＦ含有液４２に溶解していた炭酸水素カルシウムは、セルロースナノファイバーを足場として再び炭酸カルシウムとして結晶化するとともに、結晶化の際には、セルロースナノファイバーと絡み合った状態でかつ土粒子表面まで延びるようにして固化する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る地盤改良方法によれば、固形物である炭酸カルシウムを炭酸水素カルシウムの形でいったん水に溶解させることにより、該炭酸水素カルシウムを所望の地盤改良範囲にくまなく行き渡らせることができるとともに、土粒子間隙内においてセルロースナノファイバーと絡み合う形で炭酸カルシウムとして再結晶させることができる。
【００５８】
そのため、土粒子同士は、炭酸カルシウムによる結合作用とセルロースナノファイバーによる補強作用との相乗作用によって強固に結合することとなり、かくして地盤２のせん断強度を大幅に向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態に係る地盤改良方法によれば、炭酸カルシウムを補強する繊維をセルロースナノファイバーとしたので、数ｍｍオーダーの繊維で補強する場合に比べ、中空ロッド３を介した高圧噴射が阻害されたり、その吐出口４近傍で目詰まりが生じたりすることなく、所望の地盤範囲にセルロースナノファイバーを行き渡らせることができるとともに、炭酸水素カルシウムが溶解した液のみを地盤に浸透させる場合に比べれば、土粒子間隙内を比較的ゆっくりと流れるため、流れが速すぎて炭酸カルシウムを再結晶させることができないという事態が未然に防止される。
【００６０】
本実施形態では、ＣＮＦ含有液４２を、水の温度が対象となる地盤中の温度よりも低い状態で作製したが、浸透後の圧力低下による二酸化炭素の溶解度低下によって、二酸化炭素の放出が十分に促進されるのであれば、作製時における上述の温度操作は不要である。
【００６１】
一方、浸透後の水温上昇による二酸化炭素の溶解度低下によって、二酸化炭素の放出が十分に促進されるのであれば、ＣＮＦ含有液４１を、大気圧を上回る圧力下で作製する必要はなく、図５に示すように、気密性のタンク１に代えて開放型の清水槽２１を用い、該清水槽で、水、セルロースナノファイバー及び二酸化炭素を混合してＣＮＦ含有液５２を作製するとともに、気密性のタンク４４に代えて開放型の貯留槽５３に集合体４３を貯留し、該貯留槽にＣＮＦ含有液５２を通水することで炭酸水素カルシウムを溶解させてＣＮＦ含有液５４とし、しかる後、中空ロッド３を用いた高圧噴射工法に代えて、注水井戸２２を用いた注水工法とし、該注水井戸を介してＣＮＦ含有液５４を地盤２に浸透させるようにしてもかまわない。
【００６２】
また、吹込み等によって二酸化炭素を強制的に溶解させた後の該二酸化炭素の自然放出や水分の自然蒸発によって炭酸カルシウムの再結晶化を図ることができるのであれば、上述した実施形態のように、水の温度が地盤中の温度よりも低い状態でＣＮＦ含有液５２を作製したり、大気圧を上回る圧力下でＣＮＦ含有液５２を作製したりする必要はない。
【００６３】
また、本実施形態では、地盤改良の対象となる範囲にＣＮＦ含有液４２を浸透させるようにしたが、これに代えて、第１実施形態と同様、所望の地盤範囲を攪拌しつつＣＮＦ含有液４２を混合するようにしてもよい。
【００６４】
具体的には、上述の実施形態と同様の手順でＣＮＦ含有液４２を作製した後、図３(b)で説明したと同様に、オーガスクリュー３１によって地盤２を攪拌しつつ、該オーガスクリューの中空ロッドを介してＣＮＦ含有液４２を吐出することで、ＣＮＦ含有液４２を地盤２と攪拌混合するようにすればよい。
【００６５】
かかる変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏するが、ここではその説明を省略する。
【００６６】
［実証試験］
（１）試験概要
固形物である炭酸カルシウムを炭酸水素カルシウムの形でいったん水に溶解させた後、該炭酸水素カルシウムを土粒子間隙に浸透させてセルロースナノファイバーと絡み合う形で炭酸カルシウムとして再結晶させることができるかどうか、さらには強度改善が期待できるかどうかについて実証試験を行った。
【００６７】
図６(a)は、実証試験に用いた２種類の供試体を示したものであって、それらのうち、供試体６３は、内径５２ｍｍのアクリルパイプ６１内に上述の各実施形態に係る地盤２を模したビーズ層６２を高さ１５ｃｍにわたって充填して構成してあり、供試体６５は、同様のアクリルパイプ６１内に地盤２を模したビーズ層６２を高さ１２ｃｍにわたって充填するとともに、その上にＣＮＦ含有液５を作製する際に添加される炭酸カルシウム、あるいはＣＮＦ含有液４１が通水される炭酸カルシウムを模した炭酸カルシウム層６４を高さ３ｃｍとなるように充填積層して構成してある。
【００６８】
ここで、ビーズ層６２は、直径２〜２．８ｍｍのガラスビーズを約０．６の間隙比で充填形成し、炭酸カルシウム層６４は、鳥の餌として市販されているものを約０．８５の間隙比で充填形成した。
【００６９】
図６(b)は、実証試験で行う試験ケース１〜５を、供試体６３，６５とそれらに通水される液体との組み合わせの形で示したものであり、ケース１は、蒸留水を供試体６５に通水するケース、ケース２は炭酸水を供試体６５に通水するケース、ケース３は、ＣＮＦ含有水を供試体６３に通水するケース、ケース４は、ＣＮＦ含有水を供試体６５に通水するケース、ケース５は、ＣＮＦ炭酸水を供試体６５に通水するケースである。
【００７０】
ここで、炭酸水は、蒸留水に二酸化炭素を注入してｐＨを約４．０に調整したもの、ＣＮＦ含有水は、重量濃度で約０．５％となるようにセルロースナノファイバーを蒸留水に添加して約２４時間スターラーで混練したもの、ＣＮＦ炭酸水は、ＣＮＦ含有水に二酸化炭素を注入してｐＨを約４．０に調整したものである。
【００７１】
（２）試験結果
通水試験を実施してから約一ヶ月間常温で空気乾燥させた後、強度不足で整形できなかったケース１，２を除くケース３〜５に対し、一軸圧縮強度試験を行った。その結果を応力ひずみ図として図７に示すとともに、ビーズ層６２のビーズ間隙を観察した顕微鏡写真（１００倍率）を図８〜図１０に示す。
【００７２】
これらの図でわかるように、ケース３〜５についてはいずれも、セルロースナノファイバーが固まってできたセルロース膜が確認できた。この結果と、ケース３〜５における一軸圧縮強度の結果とを併せて検討すれば、セルロース膜がビーズ同士を互いに結合させる役割を果たしていることがわかる。
【００７３】
また、図１０(a)，(b)に示すように、ケース５の顕微鏡写真では、セルロース膜の表面に小さな粒が確認できるが、これは、炭酸カルシウムが再結晶化したものと推察されるため、供試体４，５の一軸圧縮強度の結果とも併せ検討すれば、炭酸カルシウムによる結合作用とセルロースナノファイバーによる補強作用とが相俟って、ケース５の一軸圧縮強度が最も高くなったものと推察できる。
【符号の説明】
【００７４】
２      地盤
５      ＣＮＦ含有液（第１のＣＮＦ含有液）
４１      ＣＮＦ含有液（第２のＣＮＦ含有液）
４３      集合体
【図１】
2018193679.tif 000003
【図２】
2018193679.tif 000004
【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（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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