(57)【要約】      （修正有）【課題】添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮しやすい、分散助剤の量を簡便に把握しうる、改良土の製造方法を提供する。【解決手段】土壌と、セメント系水硬性材料と、分散剤と、分散助剤とが混合された改良土を作製する、改良土の製造方法であって、前記分散助剤として、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤を含む分散助剤を用い、前記土壌から採取した試料と、前記セメント系水硬性材料と、前記分散助剤とが混合された試験対象物の電気伝導率を測定する測定工程を前記改良土の作製前に実施し、前記測定工程では、前記錯体形成剤の含有割合が異なる複数の試験対象物の電気伝導率を測定する、改良土の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌と、セメント系水硬性材料と、分散剤と、分散助剤とが混合された改良土を作製する、改良土の製造方法であって、
前記分散助剤として、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤を含む分散助剤を用い、
前記土壌から採取した試料と、前記セメント系水硬性材料と、前記分散助剤とが混合された試験対象物の電気伝導率を測定する測定工程を前記改良土の作製前に実施し、
前記測定工程では、前記錯体形成剤の含有割合が異なる複数の試験対象物の電気伝導率を測定する、改良土の製造方法。
【請求項２】
前記分散助剤は、前記錯体形成剤として、アルカリ金属の炭酸塩及びアルカリ金属の重炭酸塩の少なくとも一方を含有する、請求項１に記載の改良土の製造方法。
【請求項３】
前記分散助剤は、前記錯体形成剤として、炭酸水素ナトリウムを含有する、請求項２に記載の改良土の製造方法。
【請求項４】
前記土壌が粘性土である、請求項１〜３の何れか１項に記載の改良土の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良土の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌の強度を高める方法として、土壌にセメント系水硬性材料を添加して改良土を製造する方法が知られている。
ここで、改良土内に芯材を建て込む際や、改良土の一部を排泥として処理する際等には、作業性の観点から改良土の粘度は低いことが望まれるが、土壌に細粒分が多く含まれていると、土粒子及びセメントが凝集して粘度が高くなり、取り扱い難いものとなることがある。
このような観点から、改良土の分散性を高めて改良土の粘度を低下させるべく、セメント系水硬性材料とともに、分散剤が用いられている。
また、特に、土壌として、粘性が高い粘性土を用いる場合のように、より一層改良土の粘度を低下させることが求められる場合には、分散剤に加えて、分散助剤が用いられている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８６８４５１号公報
【特許文献２】特許第３９５５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、分散剤及び分散助剤を使用する場合には、分散剤及び分散助剤を過剰量に使用すると、コストがかかるという問題があり、また、特に分散助剤については、過剰量を使用すると改良土の物性の変状を招くおそれがある。
そこで、従来は、分散剤及び分散助剤の配合量を決定するために、分散剤及び分散助剤の配合量を異ならせて、改良土の粘度を測定する配合試験が行われている。
しかし、このような配合試験には手間や時間を要していた。
【０００５】
そこで、本発明では、上記要望点に鑑み、分散助剤に着目し、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮しやすい、分散助剤の量を簡便に把握しうる、改良土の製造方法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】
本発明に係る改良土の製造方法は、土壌と、セメント系水硬性材料と、分散剤と、分散助剤とが混合された改良土を作製する、改良土の製造方法であって、
前記分散助剤として、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤を含む分散助剤を用い、
前記土壌から採取した試料と、前記セメント系水硬性材料と、前記分散助剤とが混合された試験対象物の電気伝導率を測定する測定工程を前記改良土の作製前に実施し、
前記測定工程では、前記錯体形成剤の含有割合が異なる複数の試験対象物の電気伝導率を測定する。
【０００７】
本発明者が鋭意検討したところ、分散助剤が少なすぎると改良土の分散効果が発揮し難く、また、分散助剤が多すぎても増えた分による改良土の分散効果が乏しいことを見出した。
また、本発明者が鋭意検討したところ、前記測定工程で得られたデータをもとに、前記錯体形成剤の含有割合をｘ軸とし、前記試験対象物の電気伝導率をｙ軸としたグラフを作成すると、変曲点が見られ、また、前記錯体形成剤の濃度は、変曲点を境にして、改良土の分散を抑制する効果が大きく変わることを見出した。
また、電気伝導率は、測定が比較的簡便な指標である。
すなわち、斯かる改良土の製造方法によれば、前記変曲点を求めることにより、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮しやすい、分散助剤の量を簡便に把握しうる。
【０００８】
ここで、本発明に係る改良土の製造方法の一態様では、前記分散助剤は、前記錯体形成剤として、アルカリ金属の炭酸塩及びアルカリ金属の重炭酸塩の少なくとも一方を含有する。
【０００９】
また、前記分散助剤は、前記錯体形成剤として、アルカリ金属の炭酸塩及びアルカリ金属の重炭酸塩の少なくとも一方を含有する改良土の製造方法の一態様では、前記分散助剤は、前記錯体形成剤として、炭酸水素ナトリウムを含有する。
【００１０】
また、本発明に係る改良土の製造方法の他態様では、前記土壌が粘性土である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮しやすい、分散助剤の量を簡便に把握しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】粘性土１を用いた試験対象物における電気伝導率。
【図２】粘性土２を用いた試験対象物における電気伝導率。
【図３】粘性土３を用いた試験対象物における電気伝導率。
【図４】粘性土４を用いた試験対象物における電気伝導率。
【図５】試験例２における改良土の粘度。
【図６】試験例３における改良土の粘度。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態に係る改良土の製造方法は、土壌と、セメント系水硬性材料と、分散剤と、分散助剤とが混合された改良土を作製する、改良土の製造方法である。
【００１５】
前記セメント系水硬性材料は、セメントを含有する。
【００１６】
前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱など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、フライアッシュ、シリカ等を混合してなる混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントなどが挙げられる。
前記セメントは、高炉スラグ、石膏を含有してもよい。また、前記セメント系水硬性材料は、硬化促進剤などの混和剤を含有してもよい。
【００１７】
前記石膏としては、無水石膏（ＣａＳＯ4 ）、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）等が挙げられる。
【００１８】
前記高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられ、該高炉水砕スラグとしては、高炉水砕スラグの微粉末等が挙げられる。
高炉水砕スラグの微粉末としては、ＪＩＳ  Ａ６２０６：２０１３の“高炉スラグ微粉末”が好ましく、すなわち、比表面積が２，７５０ｃｍ２／ｇ以上１０，０００ｃｍ２／ｇ未満のものが好ましい。なお、比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１：２０１５の比表面積試験に従って測定することができる。
【００１９】
前記分散剤としては、例えば、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸などが挙げられる。
【００２０】
前記分散助剤としては、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤を含む分散助剤を用いることが重要である。
前記錯体形成剤としては、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の重炭酸塩、エチレンジアミン四酢酸などが挙げられる。
前記アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムカリウムなどが挙げられる。
前記アルカリ金属の重炭酸塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどが挙げられる。
【００２１】
さらに、本実施形態に係る改良土の製造方法では、前記土壌から採取した試料と、前記セメント系水硬性材料と、前記分散助剤とが混合された試験対象物の電気伝導率を測定する測定工程を前記改良土の作製前に実施する。
前記測定工程では、前記錯体形成剤の含有割合が異なる複数の試験対象物の電気伝導率を測定する。
【００２２】
前記土壌としては、粘性土が挙げられる。
本実施形態における粘性土は、地盤工学基準「地盤材料の工学的分類方法」（ＪＧＳ００５１−２０００）において、土質材料を１００質量％とした際に、粘土及びシルトを合わせて５０質量％以上含む土を意味し、言いかえれば、土質材料を１００質量％とした際に、粒径０．００７５ｍｍ未満の粒子を５０質量％以上含む土を意味する。
土質材料を１００質量％とした際の、粒径０．００７５ｍｍ未満の粒子の割合は、ＪＩＳ  Ａ１２０４：２００９「土の粒度試験方法」によって測定することができる。
【００２３】
前記改良土は、上述したセメント系水硬性材料に加えて、水も含有する。
【００２４】
前記改良土では、湿潤状態の土壌１ｍ３当たりのセメント系水硬性材料の量が、好ましくは１００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２００〜５００ｋｇ／ｍ３である。
また、前記改良土は、前記セメント系水硬性材料１００質量部に対して、水を、好ましくは４５〜２００質量部、より好ましくは６０〜１３０質量部含有する。
【００２５】
本実施形態に係る改良土の製造方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
【００２６】
なお、本発明に係る改良土の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る改良土の製造方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る改良土の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００２７】
次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２８】
（試験例１）
＜土壌試料＞
使用した土壌試料を表１に示す。なお、自然含水比は、「土中の水の質量／土中の固形分の質量」を「質量％」で表したものを意味する。自然含水比は、地盤工学会のＪＧＳ０１２１−２００９「土の含水比試験方法」により測定した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
＜使用材料＞
以下に示すセメント系水硬性材料、及び、分散助剤を用いた。
セメント系水硬性材料：市販のセメント系水硬性材料
分散助剤たる錯体形成剤：炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）
【００３１】
セメント系水硬性材料、炭酸水素ナトリウム、及び、水を混合してスラリーを作製した。次に、該スラリーと上記土壌試料とを混合して試験対象物を作製した。そして、該試験対象物の電気伝導率を測定した。
ここで、セメント系水硬性材料は、湿潤状態の土壌試料１Ｌに対して３１０ｇとなるようにした。
また、炭酸水素ナトリウムは、図１〜４に示す範囲で添加した。なお、図における「ＮａＨＣＯ３添加量（Ｃ×％）」は、「炭酸水素ナトリウムの質量／セメント系水硬性材料の質量」を「質量％」で表したものを意味する。
さらに、水は、試験対象物の固形分の質量（土壌試料の乾燥質量と、セメント系水硬性材料の質量と、炭酸水素ナトリウムの質量との合計の質量）に対して１０倍の質量となるようにした。
【００３２】
粘性土１〜４における結果をそれぞれ図１〜４に示す。
【００３３】
図１〜４に示すように、前記炭酸水素ナトリウムの含有割合をｘ軸とし、前記試験対象物の電気伝導率をｙ軸としたグラフを作成すると、変曲点が見られた。また、前記炭酸水素ナトリウムは、変曲点以下の量では、量が増えても、電気伝導率があまり変化しなかったが、変曲点を超えた量では、量が増えるに従って、電気伝導率が高くなった。
【００３４】
（試験例２）
試験例１に示す粘性土１、セメント系水硬性材料、及び、分散助剤たる錯体形成剤を用いた。
さらに、以下に示す分散剤を用いた。
分散剤：ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物（マイティ  １５０、花王社製）
【００３５】
セメント系水硬性材料、分散剤、錯体形成剤たる炭酸水素ナトリウム、及び、水を混合してスラリーを作製した。次に、該スラリーと土壌試料とを混合して改良土を作製した。そして、該改良土の粘度を測定した。
ここで、湿潤状態の土壌試料１Ｌに対して、セメント系水硬性材料を３１０ｇ、水を２４８ｇ、炭酸水素ナトリウムを０．０ｇ、１２．９ｇ又は１３．３ｇ、分散剤を１２．９ｇとなるようにした。
粘度については、回転粘度計（ビスコテスタ  ＶＴ−０６、リオン社製）を使用して粘度を測定した。
【００３６】
結果を図５に示す。
【００３７】
図５に示すように、炭酸水素ナトリウムの含有量は、図１に示された変曲点（Ｃ×４．１％）を境にして、粘度が大幅に低くなることが分かった。
すなわち、炭酸水素ナトリウムの含有量は、図１に示された変曲点（Ｃ×４．１％）を境にして、改良土の分散を抑制する効果が大きく変わることがわかった。
よって、炭酸水素ナトリウムの含有量を変曲点の量にすることで、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮させることができる。
【００３８】
このような結果が得られたのは以下の理由によるものと考えられる。
土粒子は、通常、表面が負の電荷を帯びており、一方で、セメント系水硬性材料や土壌には、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの二価の陽イオンが含まれている。
そして、改良土においては、土粒子は、二価の陽イオンを含めた陽イオンと反応することによって凝集される。
しかし、炭酸水素ナトリウムの炭酸イオンが改良土に含まれると、炭酸イオンが二価の陽イオンと錯体を形成し、不溶化する。
炭酸水素ナトリウムの含有量が変曲点以下の領域では、炭酸イオンが二価の陽イオンと結合し、二価の陽イオンが減少するが、それとともに、炭酸水素ナトリウムに含まれる水素イオンとナトリウムイオンが放出されるので、炭酸水素ナトリウムの含有量を増やしても電気伝導率はほとんど変化しないと考えられる。また、炭酸水素ナトリウムの含有量が変曲点を超える領域では、改良土に存在する二価の陽イオンの多くが炭酸イオンと十分に結合した状態となる一方で、炭酸水素ナトリウムに含まれる炭酸イオン、水素イオン、ナトリウムイオンが放出されるので、炭酸水素ナトリウムの含有量が増えると、電気伝導率が高くなると考えられる。
すなわち、炭酸水素ナトリウムに限らず、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤の含有量を変曲点の量付近にすることで、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮させることができると考えられる。
【００３９】
（試験例３）
セメント系水硬性材料、分散剤、及び、水を混合してスラリーを作製した（後述する図６の「分散剤のみ」）。次に、該スラリーと土壌試料とを混合して改良土を作製した。そして、該改良土の粘度を測定した。なお、粘度は試験例２と同様な方法で測定した。
セメント系水硬性材料、分散剤、及び、土壌試料は、試験例２で用いたものと同じものを用いた。
ここで、湿潤状態の土壌試料１Ｌに対して、セメント系水硬性材料を３１０ｇ、水を２４８ｇとなるようにした。
また、分散剤は、図６に示す範囲で添加した。なお、図における「有効成分量（土粒子×％）」は、「分散剤の固形分の質量／土壌試料の固形分（乾燥した土壌試料）の質量」を「質量％」で表したものを意味する。
【００４０】
また、セメント系水硬性材料と、分散助剤（炭酸水素ナトリウム）及び分散剤が混合された混和剤（混合品）と、水とを混合してスラリーを作製した（図６の「混合品」）。次に、該スラリーと土壌試料とを混合して改良土を作製した。そして、該改良土の粘度を測定した。なお、粘度は試験例２と同様な方法で測定した。
セメント系水硬性材料、及び、土壌試料は、試験例２で用いたものと同じものを用いた。
ここで、湿潤状態の土壌試料１Ｌに対して、セメント系水硬性材料を３１０ｇ、水を２４８ｇとなるようにした。
また、混和剤は、図６に示す範囲で添加した。なお、図における「有効成分量（土粒子×％）」は、「混合品の固形分の質量／土壌試料の固形分（乾燥した土壌試料）の質量」を「質量％」で表したものを意味する。
【００４１】
結果を図６に示す。
【００４２】
図６に示すように、分散剤のみを用いた場合には、分散剤の量を増やすに従って徐々に改良土の粘度が低下した。
一方で、混合品を用いた場合には、混合品の量が、ある添加量を超えると急激に粘度が低下した。
また、粘度を十分に低減できた領域では、分散助剤たる炭酸水素ナトリウムを用いた方が、有効成分量が少なくても粘度低減効果が高かった。
【００４３】
以上より、二価の陽イオンと錯体を形成できる錯体形成剤たる分散助剤の量を、添加量を抑制しつつ改良土の分散効果を発揮しやすい量にすれば、分散剤及び分散助剤の総量が小さくても、改良土の分散効果を発揮しやすくなる。
【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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