(57)【要約】    【課題】本発明は、改良土の強度を高め得る地盤改良材等を提供する。    【解決手段】本発明は、対象土と混合されて用いられ、セメント系水硬性材料を含有する地盤改良材であって、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、前記対象土が火山灰質粘性土である、地盤改良材等である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象土と混合されて用いられ、セメント系水硬性材料を含有する地盤改良材であって、
亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である、地盤改良材。
【請求項２】
前記セメント系水硬性材料１００質量部に対して、前記化合物を１．０質量部以上含有する、請求項１に記載の地盤改良材。
【請求項３】
前記セメント系水硬性材料が石膏を含有し、
前記セメント系水硬性材料における前記石膏の含有割合が４．０質量％以上である、請求項１又は２に記載の地盤改良材。
【請求項４】
対象土と、セメント系水硬性材料とを含有する、改良土であって、
亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である、改良土。
【請求項５】
対象土と、セメント系水硬性材料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、
前記改良土は、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である、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、地盤改良材、改良土、及び、改良土の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤を構成する土が軟弱で種々の用途に適さない場合に、これらの土の強度、安定性、耐久性等を向上させて地盤を改良する方法として、改良すべき地盤の土にセメント系水硬性材料を含む地盤改良材を混合し、固化させることで地盤を補強することが行なわれている。しかし、これらのセメント系水硬性材料を含む地盤改良材は、改良する地盤を構成する土質によっては充分な効果が得られない場合がある。
そこで、土の成分にあわせた種々の地盤改良材が検討されており、六価クロムの溶出を低減しつつ、改良土の強度を高めるために硫黄粉末を含む地盤改良材が検討されている（例えば、特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９１９１１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、火山灰質粘性土は、一般的な粘性土に比べて、地盤改良材と混合しても、改良土の強度が高くなり難いことが知られている。
火山灰質粘性土の改良土の強度発現性が低いのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、火山灰質粘性土には特有の粘土鉱物であるアロフェンが多く含まれている。また、アロフェンは、カルシウムイオンを吸着する性質がある。そのため、火山灰質粘性土と、地盤改良材と混合すると、地盤改良材に含まれるカルシウムイオンがアロフェンに吸着されてしまい、セメントの水和が阻害されると考えられる。
【０００５】
火山灰質粘性土を含む改良土の強度を高めるには、火山灰質粘性土に混合させる地盤改良材の量を増やすことが考えられる。
しかし、地盤改良材の量を増やしてしまうと、それに伴い、発生する排泥（改良土）の処分にコストが掛かったり、或いは、環境への負荷が増大してしまうことが懸念される。
従って、地盤改良材の量を増やすこと以外にも、火山灰質粘性土を含む改良土の強度を高めるための方法や、地盤改良材などが求められ得る。
【０００６】
そこで、本発明は、改良土の強度を高め得る地盤改良材及び改良土の製造方法、並びに、強度が高い改良土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】
【０００７】
本発明者が鋭意研究したところ、火山灰質粘性土に対して、特定の化合物を含有する地盤改良材を用いれば、改良土の強度を高め得ることを見出し、本発明を想到するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る地盤改良材は、対象土と混合されて用いられ、セメント系水硬性材料を含有する地盤改良材であって、
亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である。
【０００９】
ここで、本発明に係る地盤改良材の一態様は、前記セメント及び前記石膏を含むセメント系水硬性材料を含有し、
前記セメント系水硬性材料１００質量部に対して、前記化合物を１．０質量部以上含有する。
【００１０】
また、本発明に係る地盤改良材の他の態様では、前記セメント系水硬性材料が石膏を含有し、
前記セメント系水硬性材料における前記石膏の含有割合が４．０質量％以上である。
【００１１】
また、本発明に係る改良土は、対象土と、セメント系水硬性材料とを含有する、改良土であって、
亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である。
【００１２】
さらに、本発明に係る改良土の製造方法は、対象土と、セメント系水硬性材料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、
前記改良土は、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有し、
前記対象土が火山灰質粘性土である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、改良土の強度を高め得る。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、セメント系水硬性材料として、セメント、及び、石膏を含むセメント系水硬性材料を用いる例を挙げて、本発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態に係る地盤改良材は、対象土と混合されて用いられる。
また、本実施形態に係る地盤改良材は、セメント系水硬性材料を含有する。
さらに、本実施形態に係る地盤改良材は、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物とを含有する。
前記対象土は、火山灰質粘性土である。
【００１６】
前記火山灰質粘性土は、地盤工学会基準「地盤材料の工学的分類方法（ＪＧＳ  ００５１−２００９）」において火山灰に由来する火山灰質粘性土に分類される土質材料を意味する。なお、地盤工学会基準において火山灰質粘性土に分類される土質材料は、大分類で細粒土に属する。細粒土は、地盤工学会基準「地盤材料の工学的分類方法（ＪＧＳ  ００５１−２００９）」において、土質材料の乾燥質量を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、土質材料の乾燥質量を１００質量％とした際に、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子を５０質量％以上含む土を意味する。粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子の割合は、ＪＩＳ  Ａ  １２０４：２００９「土の粒度試験方法」によって測定することができる。
前記火山灰質粘性土としては、例えば、関東ローム、赤ぼく、黒ぼくなどが挙げられる。
前記火山灰質粘性土は、水を含有する。
【００１７】
前記セメント系水硬性材料は、セメント、及び、石膏を含有する。
なお、セメント自体も石膏を含む。すなわち、前記セメント系水硬性材料は、セメントと、該セメントに含まれる石膏とは別の石膏とを含有する。
また、前記セメント系水硬性材料は、高炉スラグを含有してもよい。
【００１８】
前記セメントは、水硬性セメントである。
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が挙げられる。また、前記セメントとしては、例えば、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ質混合材（ポゾラン）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も挙げられる。
セメント系水硬性材料は、セメントを、好ましくは６５〜１００質量％、より好ましくは８５〜１００質量％含有する。
【００１９】
また、前記セメント系水硬性材料は、セメントに高炉スラグが含まれていることにより、高炉スラグを含有していてもよい。また、前記セメント系水硬性材料は、セメントの高炉スラグとは別の高炉スラグを含有してもよい。
【００２０】
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。
すなわち、セメントの石膏としては、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、また、セメントの石膏とは別の石膏としては、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。
前記セメント系水硬性材料における石膏の含有割合（セメントの石膏と、セメントの石膏とは別の石膏との合計の含有割合）は、好ましくは４．０質量％以上、より好ましくは６．０〜２４質量％、さらにより好ましくは１０〜１９質量％である。
【００２１】
前記高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられる。
すなわち、セメントの高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられ、また、セメントの高炉スラグとは別の高炉スラグとしては、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  Ａ  ６２０６：２０１３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  Ｒ  ５２０１：２０１５の比表面積試験に従って測定することができる。
前記セメント系水硬性材料における高炉スラグの含有割合（セメントの高炉スラグと、セメントの高炉スラグとは別の高炉スラグとの合計の含有割合）は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。
また、高炉スラグは、本実施形態に係る地盤改良材に実質的に含まれなくてもよい。
【００２２】
本実施形態に係る地盤改良材は、前記セメント系水硬性材料１００質量部に対して、前記化合物を、好ましくは１．０質量部以上、より好ましくは１．２〜３０質量部、さらにより好ましくは２．０〜２０質量部、特に好ましくは２．２〜１５質量部、特により好ましくは３．０〜１０質量部含有する。
【００２３】
また、本実施形態に係る地盤改良材は、六価クロム溶出抑制剤としても用いることができる。
【００２４】
なお、本実施形態に係る地盤改良材は、対象土への添加前に全ての成分が混合された状態になっている必要はなく、成分ごとに対象土に添加されてもよい。
【００２５】
本実施形態に係る改良土は、対象土と、セメント系水硬性材料とを含有する。また、本実施形態に係る改良土は、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有する。
【００２６】
言い換えれば、本実施形態に係る改良土は、対象土としての火山灰質粘性土と、本実施形態に係る地盤改良材とを含有する。
【００２７】
さらに、本実施形態に係る改良土は、火山灰質粘性土の水とは別の水を更に含有してもよい。また、本実施形態に係る改良土は、火山灰質粘性土の水とは別の水を含有しなくてもよく、言い換えれば、水として、火山灰質粘性土の水のみを含有してもよい。
【００２８】
本実施形態に係る改良土は、湿潤状態の火山灰質粘性土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、本実施形態に係る改良土は、乾燥状態の火山灰質粘性土１００質量部に対して、セメント系水硬性材料を、好ましくは１２．４〜３６４質量部、より好ましくは２４．８〜１８２質量部含有する。
さらに、本実施形態に係る改良土は、前記セメント系水硬性材料１００質量部に対して、火山灰質粘性土の水とは別の水を、好ましくは４５〜３００質量部、より好ましくは６０〜２００質量部含有する。
また、本実施形態に係る改良土は、セメント系水硬性材料１００質量部に対して、水を（火山灰質粘性土の水、及び、火山灰質粘性土の水とは別に加える水の合計で）、好ましくは６４〜８７０質量部、より好ましくは１２８〜４７３質量部含有する。
また、本実施形態に係る改良土は、火山灰質粘性土の水とは別の水を含有する場合、セメント系水硬性材料１００質量部に対して、水を（火山灰質粘性土の水、及び、火山灰質粘性土の水とは別に加える水の合計で）、好ましくは３２８〜８７０質量部、より好ましくは３２８〜４７３質量部含有する。
さらに、本実施形態に係る改良土は、水として、火山灰質粘性土の水のみを含有する場合、セメント系水硬性材料１００質量部に対して、水（火山灰質粘性土の水）を、好ましくは６４〜８２５質量部、より好ましくは１２８〜４１３質量部含有する。
【００２９】
本実施形態に係る改良土の製造方法では、対象土と、セメント系水硬性材料とが混合された改良土を作製する。また、前記改良土は、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、及び、チオ硫酸カリウムからなる群より選ばれた１種以上の化合物を含有する。
【００３０】
言い換えれば、本実施形態に係る改良土の製造方法では、対象土としての火山灰質粘性土と、本実施形態に係る地盤改良材とが混合された改良土を作製する。
【００３１】
本実施形態に係る改良土の製造方法では、改良土を構成する成分をどのような順序で混ぜてもよい。
例えば、本実施形態に係る改良土の製造方法では、本実施形態に係る地盤改良材を構成する成分と、水とを混合してスラリーを作製し、該スラリーと火山灰質粘性土とを混合することにより、改良土を作製してもよい。
また、本実施形態に係る改良土の製造方法では、前記スラリーを経ずに、本実施形態に係る地盤改良材を構成する成分と、水と、火山灰質粘性土とを混合することにより、改良土を作製してもよい。
さらに、本実施形態に係る改良土の製造方法では、火山灰質粘性土の水とは別の水を用いずに、本実施形態に係る地盤改良材を構成する成分と、火山灰質粘性土とを混合することにより、改良土を作製してもよい。
また、本実施形態に係る改良土の製造方法では、本実施形態に係る地盤改良材が、対象土への添加前に全ての成分が混合された状態になっている必要はなく、本実施形態に係る地盤改良材の成分ごとに対象土に添加されてもよい。
【００３２】
なお、本発明に係る地盤改良材、改良土、及び、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、本発明に係る地盤改良材、改良土、及び、改良土の製造方法は、上記した作用効果によって限定されるものでもない。さらに、本発明に係る地盤改良材、改良土、及び、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。
【００３３】
例えば、本実施形態に係る地盤改良材では、前記セメント系水硬性材料が、セメントと、セメントに含まれる石膏とは別の石膏とを含有するが、本発明に係る地盤改良材では、前記セメント系水硬性材料が、セメントに含まれる石膏とは別の石膏を実質的に含有しなくてもよい。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００３５】
＜対象土＞
対象土として以下のものを用いた。
火山灰質粘性土（湿潤密度：１．３６９ｇ／ｃｍ３、自然含水比：１１９．４％）
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、地盤工学会基準の「土の含水比試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １２０３：２００９）」により測定した。
【００３６】
＜地盤改良材＞
セメント系水硬性材料と下記表１の化合物とを下記表１の配合割合で混合して、実施例及び比較例の地盤改良材を得た。
なお、下記表１中の「添加量（質量部）」は、セメント系水硬性材料１００質量部に対する量（質量部）を意味する。
また、セメント系水硬性材料として、普通ポルトランドセメントと無水石膏との混合物（普通ポルトランドセメント（二水石膏を４．５質量％含有。）：無水石膏＝９０質量部：１０質量部）を用いた。
【００３７】
＜改良土＞
湿潤状態の火山灰質粘性土１ｍ３に対して、セメント系水硬性材料の量が３００ｋｇ、加える水の量が１８０ｋｇとなるように、火山灰質粘性土と、地盤改良材と、水とを混練し、「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法（ＪＧＳ  ０８２１−２００９）」に準拠して供試体を作製し、該供試体を封緘養生した。
すなわち、改良土は、乾燥状態の火山灰質粘性土１００質量部に対して、セメント系水硬性材料を４８質量部含む。また、改良土は、セメント系水硬性材料１００質量部に対して、水（火山灰質粘性土の水、及び、火山灰質粘性土の水とは別に加える水）を３０８質量部含む。
【００３８】
＜一軸圧縮強さ＞
材齢７日及び材齢２８日における改良土の一軸圧縮強さを測定した。なお、該一軸圧縮強さは、「土の一軸圧縮試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １２１６：２００９）」に従って測定した。
また、以下の基準で評価した。
・材齢７日
○：配合Ｎｏ．１（化合物なし）の一軸圧縮強さ（８５０ｋｇ／ｍ２）を超えるもの
×：○以外
・材齢２８日
○：配合Ｎｏ．１９（硫黄粉末）の一軸圧縮強さ（１，２３５ｋｇ／ｍ２）を超えるもの
×：配合Ｎｏ．１（化合物なし）の一軸圧縮強さ（１，１４０ｋｇ／ｍ２）以下のもの
△：○、×以外
結果を下記表１に示す。
【００３９】
＜六価クロムの溶出試験＞
材齢７日における改良土に対して、平成３年８月環境庁告示第４６号（土壌の汚染に係る環境基準について）付表に掲げる方法により検液を作製し、平成１５年３月６日環境省告示第１８号（改正  平成２６年３月２０日環境省告示第４６号）の別表に記載の方法で検液中の六価クロム濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定し、この検液中の六価クロム濃度（ｍｇ／Ｌ）を、「六価クロム（Ｃｒ６＋）の溶出量（ｍｇ／Ｌ）」とした。
また、以下の基準で評価した。
◎：０．０５ｍｇ／Ｌ（環境基準値）以下のもの
〇：０．０５ｍｇ／Ｌ（環境基準値）を超え、且つ、配合Ｎｏ．１４（硫酸鉄（ＩＩ）・７水和物）の六価クロムの溶出量（０．１５ｍｇ／Ｌ）未満のもの
△：配合Ｎｏ．１４（硫酸鉄（ＩＩ）・７水和物）の六価クロムの溶出量（０．１５ｍｇ／Ｌ）以上で、且つ、配合Ｎｏ．１（化合物なし）の六価クロムの溶出量（０．５１ｍｇ／Ｌ）未満のもの
×：配合Ｎｏ．１（化合物なし）の六価クロムの溶出量（０．５１ｍｇ／Ｌ）以上のもの
結果を下記表１に示す。
【００４０】
【表１】
2019178274.tif 000002
【００４１】
表１に示すように、本発明の範囲内の実施例の地盤改良材を用いた場合では、比較例の地盤改良材を用いた場合に比べて、改良土の一軸圧縮強さが高かった。
なお、カリウムは、ナトリウムと同様に、アルカリ金属であるので、セメントの水和を促進する機能を有する。また、カリウム塩は、ナトリウム塩と同様に、溶解度が高い。よって、亜硫酸カリウム、二亜硫酸カリウム、又は、チオ硫酸カリウムを用いても、亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムと同様に、改良土の強度を高くし得る。
したがって、本発明によれば、改良土の強度を高め得ることがわかる。
また、表１に示すように、本発明の範囲内の実施例の地盤改良材を用いた場合では、比較例の地盤改良材を用いた場合に比べて、六価クロムの溶出量が低かった。