(57)【要約】【課題】強度の高いコンクリート構造体を地中に作成する方法を提供する。【解決手段】コンクリート構造体を地中に作成する方法は、地中に設けた穴２２０内に、水を添加せずに固化剤と土と砂とを入れることと、穴２２０内に入れられた固化剤と土と砂とを含む混合材料を、地中の水と反応させることにより固化させることと、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設けた穴内に、水を添加せずに固化剤と土と砂とを入れることと、
前記穴内に入れられた前記固化剤と前記土と前記砂とを含む混合材料を、地中の水と反応させることにより固化させることと、
を含む、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項２】
前記混合材料を固化させることが、前記穴内の前記混合材料に圧縮力を加えながら前記混合材料を固化させることをさらに含む、
請求項１に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項３】
前記圧縮力が、重しを前記穴内の前記混合材料上に載置することにより前記混合材料に加えられる、
請求項２に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項４】
前記圧縮力が、重しにより前記穴内の前記混合材料を複数回叩くことにより前記混合材料に加えられる、
請求項２または請求項３に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項５】
前記砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項６】
前記穴内に前記混合材料を入れることが、地盤改良オーガーを使用して前記混合材料を前記穴内で締め固めることを含み、
前記地盤改良オーガーが、
所定方向に延在するオーガー軸と、
前記オーガー軸の外周に螺旋状に突設されて、前記オーガー軸の回転にともなって前記混合材料を前記所定方向に沿って移動させる螺旋搬送部と、
一端において前記オーガー軸から前記所定方向に延在する中継部と、
前記中継部の他端から前記所定方向に延在して、前記中継部から遠ざかるほど径が減少する略円錐形のヘッドと、
前記ヘッドの外周から突設された第１のブレードと、
前記ヘッドの外周から突設された第２のブレードと、
を備え、
前記螺旋搬送部が、前記オーガー軸の逆回転時に前記オーガー軸から前記ヘッドに向けて前記混合材料を送り込む形状をもち、
前記第１のブレードが、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に締め固める押圧下面と、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第１の横押圧面と、
を有し、
前記第２のブレードが、前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第２の横押圧面を有し、
前記第１のブレードと前記第２のブレードとが、前記所定方向にずれて配置されており、
前記第１のブレードと前記中継部との距離が、前記第２のブレードと前記中継部との距離よりも大きく、
前記所定方向に直交する断面において、前記中継部の前記他端における面積が、前記一端における面積より小さく、
前記中継部が、前記所定方向に沿った中心軸をもつ円錐台形であり、
前記所定方向に対する前記中継部の母線の傾斜角度が、前記所定方向に対する前記ヘッドの母線の傾斜角度より大きい、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物を地中に作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、地盤内に空けた穴内に柱状のコンクリート構造体を作成する場合、地上で固化剤と土と砂と水とを混合させて水を含む流動性の材料を作成した後、その流動性の材料で穴を埋める。その後、穴内で水を含む流動性の材料を固化させることにより、柱状の構造体を作成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の検証では、従来の方法によって作成されたコンクリート構造体は、固化前の流動性の材料に多くの水を含む。そのため、固化後に、経時的に構造体の水分が抜けて空洞が発生し、強度が弱くなることがわかった。
【０００５】
本開示は、その目的は、強度の高いコンクリート構造体を地中に作成する方法を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の方法は、地中に設けた穴内に、水を添加せずに固化剤と土と砂とを入れることと、穴内に入れられた固化剤と土と砂とを含む混合材料を、地中の水と反応させることにより固化させることと、を含む、コンクリート構造体を地中に作成する方法である。
【０００７】
第１の方法によれば、水を添加せずに地中の水を利用するので、水を添加する場合に比べると少ない水でコンクリート構造体を作成することができる。固化前の混合材料に水を添加しないので、不要な水分で固化前の混合材料が膨張しすぎることがない。そのため、余分な水分により余分な空洞が形成されないので、強固なコンクリート構造体を作成することができる。特に、固化後にコンクリート構造体が乾燥した場合でも、強度を高く保つことができる。
【０００８】
第２の方法は、第１の方法において、混合材料を固化させることが、穴内の混合材料に圧縮力を加えながら混合材料を固化させることをさらに含む。
【０００９】
第２の方法によれば、穴内の混合材料に圧縮力を加えながら混合材料を固化させるので、固化に必要な最小限の水分だけが混合材料に含浸する。その結果、過剰な水分を含まない強固なコンクリート構造体を作成することができる。
【００１０】
第３の方法は、第２の方法において、圧縮力が、重しを穴内の混合材料上に載置することにより混合材料に加えられる。
【００１１】
第３の方法によれば、重しの重さにより混合材料に圧縮力が加わるので、簡単に強固なコンクリート構造体を地中に作成することができる。
【００１２】
第４の方法は、第２または第３の方法において、圧縮力が、重しにより穴内の混合材料を複数回叩くことにより混合材料に加えられる。
【００１３】
第４の方法によれば、重しにより穴内の混合材料を複数回叩くので、簡単に強固なコンクリート構造体を地中に作成することができる。
【００１４】
第５の方法は、第１から第４のいずれか一つの方法において、砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含む。
【００１５】
第５の方法によれば、砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含むので、大きな粒径の砂で強度を高くしながら、小さな粒径の砂で隙間を埋めることができる。その結果、大きな粒径の砂によりできる空間に充填された小さな粒径の砂が、過剰な水分の含浸を防いで、強固なコンクリート構造体を作成することができる。
【００１６】
第６の方法は、第１から第５のいずれか一つの方法において、穴内に混合材料を入れることが、地盤改良オーガーを使用して混合材料を穴内で締め固めることを含み、地盤改良オーガーが、所定方向に延在するオーガー軸と、オーガー軸の外周に螺旋状に突設されて、オーガー軸の回転にともなって混合材料を所定方向に沿って移動させる螺旋搬送部と、一端においてオーガー軸から所定方向に延在する中継部と、中継部の他端から所定方向に延在して、中継部から遠ざかるほど径が減少する略円錐形のヘッドと、ヘッドの外周から突設された第１のブレードと、ヘッドの外周から突設された第２のブレードと、を備え、螺旋搬送部が、オーガー軸の逆回転時にオーガー軸からヘッドに向けて混合材料を送り込む形状をもち、第１のブレードが、オーガー軸の逆回転時に、周辺土に対して混合材料を所定方向に締め固める押圧下面と、オーガー軸の逆回転時に、周辺土に対して混合材料を所定方向に直交する方向に締め固める第１の横押圧面と、を有し、第２のブレードが、オーガー軸の逆回転時に、周辺土に対して混合材料を所定方向に直交する方向に締め固める第２の横押圧面を有し、第１のブレードと第２のブレードとが、所定方向にずれて配置されており、第１のブレードと中継部との距離が、第２のブレードと中継部との距離よりも大きく、所定方向に直交する断面において、中継部の他端における面積が、一端における面積より小さく、中継部が、所定方向に沿った中心軸をもつ円錐台形であり、所定方向に対する中継部の母線の傾斜角度が、所定方向に対するヘッドの母線の傾斜角度より大きい。
【００１７】
第６の方法によれば、混合材料を穴内に入れるときに、混合材料を締め固めるので、締め固めない場合に比べて隙間が減り、地中から穴内に過剰な水分が入ることを防ぐことができる。その結果、固化した後のコンクリート構造体が過剰な水分を含まず、高い強度を示す。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、強度の高いコンクリート構造体を地中に作成する方法を提供することを一つの目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態のオーガーの正面図である。
【図２】図１の２−２線を通る断面におけるオーガーの断面図である。
【図３】一実施形態における、コンクリート構造体を地中に作成する方法のフロー図である。
【図４】地盤内に鉛直方向に延びた穴を掘削し終えた段階の断面図である。
【図５】圧密しながら混合材料で穴を埋める途中段階を示す断面図である。
【図６】圧縮力を加えながら混合材料を固化させる固化段階を示す断面図である。
【図７】水分量の異なる供試体１〜供試体５の乾燥による経時的な質量変化を示すグラフである。
【図８】供試体１〜供試体５を十分に乾燥させた後の、体積と乾燥質量と供試体密度とを示すテーブルである。
【図９】供試体１〜供試体５の一軸圧縮強さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本説明において、互いに直交するｘ方向とｙ方向とｚ方向とを規定する。ｘ方向は、互いに逆を向くｘ１方向とｘ２方向とを区別せずに表す。ｙ方向は互いに逆を向くｙ１方向とｙ２方向とを区別せずに表す。ｚ方向は互いに逆を向くｚ１方向とｚ２方向とを区別せずに表す。ｚ１側を上と表現し、ｚ２側を下と表現する場合がある。ｚ方向を縦方向と呼び、ｚ方向に直交する方向を横方向と呼ぶ場合がある。これらの方向は、相対的な位置関係を説明するために便宜上規定するのであって、実際の使用時の方向を限定するわけではない。
【００２１】
構成要素の形状は、「略」という記載があるかないかにかかわらず、本明細書で開示された実施形態の技術思想が実現される限り、記載された表現に基づく厳密な幾何学的な形状に限定されない。回転軸に直交して回転軸から離れる方向を径方向とする。直径という場合、上下方向に直交する断面における直径をさすこととする。図中の寸法は、一例にすぎない。
【００２２】
（地盤改良オーガー）
図１を参照して、一実施形態における地盤改良オーガー１００（以下、オーガー１００と呼ぶ場合がある）の構造について説明する。オーガー１００は、後述のコンクリート構造体を地中に作成する方法において使用する。本実施形態で作成するコンクリート構造体は、円柱形であるが、本開示を適用可能なコンクリート構造体は、円柱形に限らない。
【００２３】
図１は、オーガー１００の正面図である。オーガー１００は、全体として、金属により一体的に形成される。オーガー１００は、オーガー軸１１０を含む。オーガー軸１１０は、ｚ方向に延びた仮想的な中心軸をもつ略円柱形である。オーガー軸１１０の直径は、上下方向において略一定である。オーガー軸１１０の直径が大きいほど、直径の大きな柱状体の形成に適する。
【００２４】
オーガー１００は、さらに、オーガー軸１１０の外周曲面から径方向に突設された螺旋搬送部１２０を含む。螺旋搬送部１２０は、薄板状でオーガー軸１１０の上端から下端まで螺旋状につづいている。螺旋搬送部１２０の一連の上面１２１は、上方を臨むなだらかな螺旋状の斜面となっている。オーガー１００を地中の穴に入れて正回転させると、上面１２１に載った材料が、オーガー軸１１０の下端から上端に向けて搬送される。また、オーガー１００を、正回転とは反対に逆回転させると、上面１２１に載せた材料が、オーガー軸１１０の上端から下端に向けて搬送される。
【００２５】
螺旋搬送部１２０の、オーガー軸１１０から径方向に最も遠い外縁１２２には、外縁１２２から下方に延在するリブ１２３が設けられている。リブ１２３の上下方向の幅は、１周分の螺旋搬送部１２０の上下方向の間隔よりも短い。本実施形態のリブ１２３は、下から３周分にわたって螺旋搬送部１２０に設けられているが、他の部分に設けられてもよい。オーガー軸１１０が穴の中で回転するとき、リブ１２３が穴の内壁に接触して、オーガー１００のぶれを防止する。リブ１２３がない場合、尖った螺旋搬送部１２０が内壁に食い込むが、幅の広いリブ１２３によって、食い込みを防いで安定した回転を維持できる。また、リブ１２３は、逆回転時に下に向けて送り込んだ材料が、穴の内壁と螺旋搬送部１２０との間を通って上方に逆流することを防ぎ、それによって、水平方向の締め固めを効率良く行う。リブ１２３によって、穴の内壁を締め固めてもよい。
【００２６】
オーガー１００は、さらに、オーガー軸１１０の下端から下方に延在する中継部１３０を含む。中継部１３０は、オーガー軸１１０の回転軸の延長上に中心軸をもつ円錐を、上下方向に直交する２つの平面で切り取った円錐台形である。中継部１３０の上端の直径は、オーガー軸１１０の下端の直径と同じである。中継部１３０の下端の直径は、中継部１３０の上端の直径よりも小さい。中継部１３０の直径は、オーガー軸１１０から下方に離れるほど減少する。すなわち、上下方向に直交する断面を比べたとき、中継部１３０の下端の面積は、中継部１３０の上端の面積よりも小さい。
【００２７】
中継部１３０により材料が上方に戻ることを防ぐことができる。回転体である円錐台形の中継部１３０により、回転方向に一様なねじり耐性をもたらすことができる。
【００２８】
オーガー１００は、さらに、中継部１３０の下端から下方に延在するヘッド１４０を含む。ヘッド１４０は、オーガー軸１１０の回転軸の延長上に中心軸をもつ円錐形で、その直径は、中継部１３０から下方に離れるほど減少する。上下方向に沿ったその回転軸を含む断面でみたとき、上下方向に対する中継部１３０の母線の傾斜角度は、上下方向に対するヘッド１４０の母線の傾斜角度より大きい。
【００２９】
ヘッド１４０の最下端は、非常に径の小さい円錐形であるので、回転時にオーガー１００の回転の中心を安定させることができる。一方、ヘッド１４０の上端にいくほど、回転時に受けるねじりの力が大きくなるが、ヘッド１４０の上端にいくほど直径が大きくなるので、ねじりに強い構造となっている。オーガー軸１１０に必要とされる直径と、ヘッド１４０の上端に必要とされる直径との差を、中継部１３０で補うことができる。
【００３０】
オーガー１００は、さらに、ヘッド１４０の外周曲面からｘ１方向に突設された第１のブレード１５０を含む。第１のブレード１５０は、第１の支持部１５１と下押圧部１５２と第１の横押圧部１５３と角部１５４とを含む。
【００３１】
第１の支持部１５１は、ヘッド１４０の外周曲面からｘ１方向に突設されており、形状が平板状である。第１の支持部１５１の上端および下端は、ｘ方向に沿っており、第１の支持部１５１のｘ１側端部はｚ方向に沿っている。
【００３２】
図２は、図１の２−２線に沿ったｘｙ平面に平行な断面を上から見た断面図である。下押圧部１５２は、第１の支持部１５１の下端から、ｚ２方向とｙ２方向との間の方向に向かって延びる。下押圧部１５２は、形状が平板状である。下押圧部１５２は、押圧下面１５５を含む。押圧下面１５５は、ｘ方向に平行であり、ｚ２方向とｙ１方向との間の方向を向く。図１に示すように、下押圧部１５２のｘ２側端部は、ヘッド１４０に連結される。
【００３３】
図２に示すように、第１の横押圧部１５３は、第１の支持部１５１のｘ１側端部から、ｘ１方向とｙ２方向との間の方向に延在している。第１の横押圧部１５３は、形状が平板状である。第１の横押圧部１５３は、第１の横押圧面１５６を含む。第１の横押圧面１５６は、ｚ方向に平行であり、ｘ１方向とｙ１方向との間の方向を向く。第１の横押圧部１５３のｘ１側端部は、ｚ方向に略平行である。
【００３４】
図１に示すように、下押圧部１５２のｘ１側端部と第１の横押圧部１５３のｚ２側端部との間は、板状の角部１５４により連結される。
【００３５】
図１に示すように、オーガー１００は、さらに、ヘッド１４０の外周曲面からｘ２方向に突設された第２のブレード１６０を含む。第２のブレード１６０は、第２の支持部１６１と第２の横押圧部１６２とを含む。ｚ方向の位置のみを比べたとき、第２のブレード１６０の下端は、第１のブレード１５０の上端と同じ高さか、第１のブレード１５０の上端より上方に位置する。
【００３６】
第２の支持部１６１は、ヘッド１４０の外面曲面からｘ２方向に突設されており、形状が平板状である。第２の支持部１６１の上端と下端とは、ｘ方向に略平行であり、第２の支持部１６１のｘ２側端部はｚ方向に沿っている。
【００３７】
第２の横押圧部１６２は、第２の支持部１６１のｘ２側端部から、ｘ２方向とｙ１方向との間の方向に延在している。第２の横押圧部１６２は、形状が平板状である。図２に示すように、第２の横押圧部１６２は、第２の支持部１６１のｘ２側端部からｘ２方向とｙ１方向との間の方向に延在する。第２の横押圧部１６２の第２の横押圧面１６３は、上下方向に平行で、ｘ２方向とｙ２方向との間の方向を臨む。第２の横押圧部１６２のｘ２側端部は、ｚ方向に略平行である。
【００３８】
形状の似通った第１のブレード１５０と第２のブレード１６０とがヘッド１４０のｘ方向両側に設けられるので、オーガー１００が安定して回転する。第１のブレード１５０と第２のブレード１６０とを上下にずらして配置することにより、第１のブレード１５０と第２のブレード１６０との各々が受け持つ混合材料の量が多くなり、混合材料から第１のブレード１５０と第２のブレード１６０との各々にかかる荷重が大きくなる。それにより、第１のブレード１５０と第２のブレード１６０とで混合材料の塊を壊して攪拌しながら周囲に塗りつける動作が起こりやすくなる。その結果、混合材料がオーガー１００と一体となって回転することを防ぐことができる。
【００３９】
回転時の安定性を高めるため、および、より回転軸に近い内側部分まで広く締め固めるためには、ヘッド１４０の先端が小さいことが好ましい。一方、搬送する混合材料の抵抗を小さくするため、オーガー軸１１０の径を太くして螺旋搬送部１２０の幅を小さくすることが好ましい。
【００４０】
オーガー１００が中継部１３０を含むので、ヘッド１４０の上端の直径がオーガー軸１１０の直径よりも小さい。従って、ヘッド１４０周りの空間が広く、第１のブレード１５０と第２のブレード１６０とにかかる混合材料からの荷重が大きい。また、第１のブレード１５０と第２のブレード１６０ととの径方向の長さの差が小さく、回転のバランスを取りやすい。中継部１３０は、オーガー軸１１０の逆回転時に、上方から送り込まれた混合材料が、上方に戻るのを防ぐ役割も果たす。
【００４１】
中継部１３０を設けることにより、オーガー軸１１０に必要とされる直径とは別に、ヘッド１４０の上端の直径を決定できる。例えば、ねじり耐性を高めるため、オーガー軸１１０の直径を大きくした場合でも、ヘッド１４０周辺の空間を大きくとって、第１のブレード１５０と第２のブレード１６０との径方向の長さを長くすることができる。下押圧部１５２を、径方向に長く設けることができるので、より広い面積を一度に締め固めることができる。特に、回転軸に近い内側部分まで、下押圧部１５２で締め固めて強い柱状体を作成することができる。また、下押圧部１５２は、掘削にも使用できるため、より長い下押圧部１５２で、より広い範囲を掘削することによって、掘削速度を速めることができる。
【００４２】
（コンクリート構造体を地中に作成する方法）
図３は、一実施形態における、コンクリート構造体を地中に作成する方法のフロー図である。図４〜図５は、コンクリート構造体を地中に作成する方法における、いくつかの段階を示す断面図である。図４〜図５の断面図において、オーガー１００は断面として描いていない。実際にコンクリート構造体を作成する際には、本明細書に記載されている工程以外の工程が適宜含まれてもよい。
【００４３】
まず、図３のステップ２０１に示すように、地中に図４に示す穴２２０を作成する。図４は、地盤２１０内に鉛直方向に延びた穴２２０を掘削し終えた段階の断面図である。オーガー１００を、図２に示す矢印１７１の方向に正回転させるのに伴って、ヘッド１４０と第１のブレード１５０と第２のブレード１６０とが一体的に回転して地盤２１０を掘削する。掘削により生じる掘削土は、螺旋搬送部１２０によって上方に搬送され、穴２２０から外に排出される。
【００４４】
次に、図３のステップ２０２に示すように、掘削により排出される掘削土と、粒径の異なる複数種類の砂と、セメント系固化剤と、を混合して混合材料を作成する。混合材料には地中の水分として自然に含まれる水以外に、外部から水を添加しない。
【００４５】
次に、図３のステップ２０３に示すように、圧密しながら混合材料で穴２２０を埋める。図５は、ステップ２０３の途中段階を示す断面図である。オーガー１００を図２の矢印１７２の方向に逆回転させるのに伴って、図５に示すように、螺旋搬送部１２０により混合材料が地上から下方に運ばれ、ヘッド１４０周辺の空間に落下する。穴２２０の下端には、すでに投入された混合材料で形成された混合材料柱２３０が存在する。
【００４６】
新たに投入された混合材料は、混合材料柱２３０の上端と押圧下面１５５との間、ｚ方向に延びた穴２２０の側面と第１の横押圧面１５６との間、および、穴２２０の側面と第２の横押圧面１６３との間に送り込まれ、こてのような作用によって締め固められる。混合材料を締め固めると、混合材料中の水分や気泡が排出されるので、混合材料を高密度に圧縮することができる。混合材料をさらに投入して締め固めが進むと、オーガー１００は混合材料柱２３０の抵抗によって上に押し上げられる。オーガー１００が所定の高さまで上昇した場合、すなわち、混合材料柱２３０が所望の高さまで形成された場合、混合材料の投入を終える。
【００４７】
次に、図３のステップ２０３に示すように、圧縮力を加えながら混合材料を固化させる。図６は、圧縮力を加えながら混合材料を固化させる固化段階を示す断面図である。混合材料柱２３０の上端に、重し３００を載置することにより、混合材料柱２３０に下向きの圧縮力を加える。一例において、重し３００は、静止したまま放置される。一例において、重し３００は、混合材料柱２３０上に１回以上落下される。一例において、圧縮力は、混合材料柱２３０に打撃を加える装置により印加される。圧縮力を加える期間は、連続的でもよく断続的でもよく、固化期間の一部でも全体でもよい。重し３００は、限定はされないが、例えば、金属の塊、コンクリートの塊、木材、樹脂などである。
【００４８】
地盤２１０内の水分が、混合材料柱２３０内の隙間に含浸し、固化剤と反応することにより、混合材料柱２３０が固化し、コンクリート構造体が完成する。
【００４９】
こてのような作用により締め固めながら混合材料柱２３０が形成されるので、混合材料柱２３０が下方向や水平方向に周辺土を押す力が強くなる。完成したコンクリート構造体と周辺土との摩擦力が大きいので、鉛直方向の力を下端だけでなく広い周辺面で受けることができる。したがって、完成したコンクリート構造体は、鉛直方向のずれや抜けに強い。また、上下方向の力が、コンクリート構造体の下端に集中することを防げる。
【００５０】
締め固めながら混合材料柱２３０が作成されるので、水や気泡を排除して密度の高いコンクリート構造体を作成することができる。したがって、完成したコンクリート構造体は、せん断、曲げなどに対する耐性が高い。重し３００により圧縮力を加えることにより、過剰な水分が混合材料柱２３０に入り込んで混合材料柱２３０が不必要に膨張することを防ぐことができる。その結果、完成したコンクリート構造体に不要な水分による空隙が発生せず、強固な性能が得られる。
【００５１】
（コンクリート構造体の強度実験）
図７は、水分量の異なる供試体１〜供試体５のコンクリート構造体の乾燥による経時的な質量変化を示すグラフである。供試体１〜供試体５のいずれのコンクリート構造体も、略同一直径の円柱として形成された。横軸は材齢（日）を表す。材料は、供試体形成後の経過日数を表す。縦軸は、質量（グラム）を表す。
【００５２】
グラフ４０１は、１５０グラムの固化剤に６０立方センチメートルの水を加えて作成された供試体１の質量変化を示す。グラフ４０２は、１５０グラムの固化剤に７５立方センチメートルの水を加えて作成された供試体２の質量変化を示す。グラフ４０３は、１５０グラムの固化剤に９０立方センチメートルの水を加えて作成された供試体３の質量変化を示す。グラフ４０４は、１５０グラムの固化剤に１２０立方センチメートルの水を加えて作成された供試体４の質量変化を示す。グラフ４０５は、１５０グラムの固化剤に１５０立方センチメートルの水を加えて作成された供試体５の質量変化を示す。
【００５３】
図７に示すように、作成時に加えた水が多いほど、経時的な質量の変化が大きかった。いずれも、７日目以降は約２００グラム付近で一定となった。すなわち、７日目で固化に寄与しない水が供試体からほぼ完全に除去された。７日目の高さは、供試体１が５６ミリメートル、供試体２が６４ミリメートル、供試体３が６８ミリメートル、供試体４が７７ミリメートル、供試体５が８６ミリメートルであった。いずれの供試体も直径は略同一であった。すなわち、作成時の水が多いほど、７日目の体積が大きくなった。
【００５４】
図８は、図７と同じ供試体１〜供試体５を十分に乾燥させた後の、体積と乾燥質量と供試体密度とを示すテーブルである。図８のテーブルからわかるように、作成時の水が多いほど、体積が大きい。乾燥質量は、供試体間で大きく変わらない。その結果、作成時の水が多いほど、供試体密度が小さい。これは、作成時の水が多いほど、固化後の空隙が大きいことを表す。すなわち、固化に寄与しない不要な水が多かったことがわかる。
【００５５】
図９は、図７と同じ供試体１〜供試体５の一軸圧縮強さを示すグラフである。一軸圧縮強さ（円柱の軸方向の圧縮強さ）は、キロニュートン／平方メートルで表される。供試体の識別番号が大きくなるほど、すなわち、グラフの右に行くほど、一軸圧縮強さが弱い。つまり、作成時の水が多いほど、一軸圧縮強さが弱い。図８と図９との考察と合わせると、作成時の水が多いほど、固化後に隙間が多く形成されるので、強度が弱くなったと考えられる。すなわち、含有水量を必要最小限に押さえることで、固化後のコンクリート構造体の強度が高くなる。ただし、全体が十分に固化するための水分量は必要である。
【００５６】
（まとめ）
本実施形態によれば、水を添加せずに地中の水を利用するので、水を添加する場合に比べると少ない水でコンクリート構造体を作成することができる。固化前の混合材料に水を添加しないので、不要な水分で固化前の混合材料が膨張しすぎることがない。そのため、余分な水分により余分な空洞が形成されないので、強固なコンクリート構造体を作成することができる。特に、固化後にコンクリート構造体が乾燥した場合でも、強度を高く保つことができる。
【００５７】
本実施形態によれば、穴２２０内の混合材料に圧縮力を加えながら混合材料を固化させるので、固化に必要な最小限の水分だけが混合材料に含浸する。その結果、過剰な水分を含まない強固なコンクリート構造体を作成することができる。
【００５８】
本実施形態によれば、重し３００の重さにより混合材料に圧縮力が加わるので、簡単に強固なコンクリート構造体を地中に作成することができる。
【００５９】
本実施形態によれば、重し３００により穴２２０内の混合材料を複数回叩くので、簡単に強固なコンクリート構造体を地中に作成することができる。
【００６０】
本実施形態によれば、砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含むので、大きな粒径の砂で強度を高くしながら、小さな粒径の砂で隙間を埋めることができる。その結果、大きな粒径の砂によりできる空間に充填された小さな粒径の砂が、過剰な水分の含浸を防いで、強固なコンクリート構造体を作成することができる。
【００６１】
本実施形態によれば、混合材料を穴２２０内に入れるときに、混合材料を締め固めるので、締め固めない場合に比べて隙間が減り、地中から穴２２０内に過剰な水分が入ることを防ぐことができる。その結果、固化した後のコンクリート構造体が過剰な水分を含まず、高い強度を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１００…地盤改良オーガー、１１０…オーガー軸、１２０…螺旋搬送部、１２１…上面
１２２…外縁、１２３…リブ、１３０…中継部、１４０…ヘッド
１５０…第１のブレード、１５１…第１の支持部、１５２…下押圧部
１５３…第１の横押圧部、１５４…角部、１５５…押圧下面、１５６…第１の横押圧面
１６０…第２のブレード、１６１…第２の支持部、１６２…第２の横押圧部
１６３…第２の横押圧面
２１０…地盤、２２０…穴、２３０…混合材料柱、３００…重し
【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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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月31日(2017.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に穴を形成することと、
前記穴を形成する際に前記穴の外部に排出された土に地中の水分として自然に含まれる水以外に外部から水を添加せずに、土と、砂と、水に反応して固化する固化剤とを含む混合材料を前記穴内に入れながら、地盤改良オーガーを使用して前記混合材料を前記穴内で周辺土に対して締め固めることと、
前記地盤改良オーガーにより前記穴内に混合材料を入れ終えた後に、前記穴内の前記混合材料に圧縮力を加えながら、前記穴内に入れられた前記混合材料を、地中から前記混合材料に含浸する水と反応させることにより固化させることと、
を含む、コンクリート構造体を地中に作成する方法であって、
前記地盤改良オーガーが、
所定方向に延在するオーガー軸と、
前記オーガー軸の外周に螺旋状に突設されて、前記オーガー軸の回転にともなって前記混合材料を前記所定方向に沿って移動させる螺旋搬送部と、
一端において前記オーガー軸から前記所定方向に延在する中継部と、
前記中継部の他端から前記所定方向に延在して、前記中継部から遠ざかるほど径が減少する略円錐形のヘッドと、
前記ヘッドの外周から突設された第１のブレードと、
前記ヘッドの前記外周から突設された第２のブレードと、
を備え、
前記螺旋搬送部が、前記オーガー軸の逆回転時に前記オーガー軸から前記ヘッドに向けて前記混合材料を送り込む形状をもち、
前記第１のブレードが、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に締め固める押圧下面と、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第１の横押圧面と、
を有し、
前記第２のブレードが、前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第２の横押圧面を有し、
前記第１のブレードと前記第２のブレードとが、前記所定方向にずれて配置されており、
前記第１のブレードと前記中継部との距離が、前記第２のブレードと前記中継部との距離よりも大きく、
前記所定方向に直交する断面において、前記中継部の前記他端における面積が、前記一端における面積より小さく、
前記中継部が、前記所定方向に沿った中心軸をもつ円錐台形であり、
前記所定方向に対する前記中継部の母線の傾斜角度が、前記所定方向に対する前記ヘッドの母線の傾斜角度より大きい、
コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項２】
前記圧縮力が、重しを前記穴内の前記混合材料上に載置することにより前記混合材料に加えられる、
請求項１に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項３】
前記圧縮力が、重しにより前記穴内の前記混合材料を複数回叩くことにより前記混合材料に加えられる、
請求項１に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項４】
前記砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月15日(2017.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良オーガーを正回転させることにより地中に穴を形成することと、
前記穴を形成する際に前記穴の外部に排出された土に地中の水分として自然に含まれる水以外に外部から水を添加せずに、土と、砂と、水に反応して固化する固化剤とを含む混合材料を前記穴内に入れながら、前記地盤改良オーガーを逆回転させることにより前記混合材料を前記穴内で周辺土に対して締め固めることと、
前記地盤改良オーガーにより前記穴内に混合材料を入れ終えた後に、前記穴内の前記混合材料の上端から前記穴内の前記混合材料に圧縮力を加えながら、前記穴内に入れられた前記混合材料を、地中から前記混合材料に含浸する水と反応させることにより固化させることと、
を含む、コンクリート構造体を地中に作成する方法であって、
前記地盤改良オーガーが、
所定方向に延在するオーガー軸と、
前記オーガー軸の外周に螺旋状に突設されて、前記オーガー軸の回転にともなって前記混合材料を前記所定方向に沿って移動させる螺旋搬送部と、
一端において前記オーガー軸から前記所定方向に延在する中継部と、
前記中継部の他端から前記所定方向に延在して、前記中継部から遠ざかるほど径が減少する略円錐形のヘッドと、
前記ヘッドの外周から突設された第１のブレードと、
前記ヘッドの前記外周から突設された第２のブレードと、
を備え、
前記螺旋搬送部が、前記オーガー軸の前記逆回転時に前記オーガー軸から前記ヘッドに向けて前記混合材料を送り込む形状をもち、
前記第１のブレードが、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に締め固める押圧下面と、
前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第１の横押圧面と、
を有し、
前記第２のブレードが、前記オーガー軸の前記逆回転時に、周辺土に対して前記混合材料を前記所定方向に直交する方向に締め固める第２の横押圧面を有し、
前記第１のブレードと前記第２のブレードとが、前記所定方向にずれて配置されており、
前記第１のブレードと前記中継部との距離が、前記第２のブレードと前記中継部との距離よりも大きく、
前記所定方向に直交する断面において、前記中継部の前記他端における面積が、前記一端における面積より小さく、
前記中継部が、前記所定方向に沿った中心軸をもつ円錐台形であり、
前記所定方向に対する前記中継部の母線の傾斜角度が、前記所定方向に対する前記ヘッドの母線の傾斜角度より大きい、
コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項２】
前記圧縮力が、重しを前記穴内の前記混合材料上に載置することにより前記混合材料に加えられる、
請求項１に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項３】
前記圧縮力が、重しにより前記穴内の前記混合材料を複数回叩くことにより前記混合材料に加えられる、
請求項１に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。
【請求項４】
前記砂が、粒径の異なる複数種類の砂を含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の、コンクリート構造体を地中に作成する方法。