(57)【要約】【課題】低強度ソイルセメントの強度を早期に判定することのできる低強度ソイルセメントの強度判定方法および強度判定システムを提供する。【解決手段】セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定する方法であって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得するステップＳ１〜Ｓ５と、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求めるステップＳ６とを備えるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定する方法であって、
低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得するステップと、
あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求めるステップとを備えることを特徴とする低強度ソイルセメントの強度判定方法。
【請求項２】
前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であることを特徴とする請求項１に記載の低強度ソイルセメントの強度判定方法。
【請求項３】
前記所定の値が、０．２５であることを特徴とする請求項１または２に記載の低強度ソイルセメントの強度判定方法。
【請求項４】
セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定するシステムであって、
低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得する手段と、
あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求める手段とを備えることを特徴とする低強度ソイルセメントの強度判定システム。
【請求項５】
前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であることを特徴とする請求項４に記載の低強度ソイルセメントの強度判定システム。
【請求項６】
前記所定の値が、０．２５であることを特徴とする請求項４または５に記載の低強度ソイルセメントの強度判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭周部などを構成する低強度ソイルセメントの強度を早期に判定する強度判定方法および強度判定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、杭の根固め部の施工管理方法が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。こうした杭の根固め部を構成するソイルセメントの強度推定方法として、本特許出願人は、既に特許文献４〜９に示すような技術を提案しており、この中で以下の（１）〜（３）の工程からなる強度推定方法を提示している。
【０００３】
（１）ボーリング調査の際に採取した支持層材料を用いて、あらかじめセメント水比と圧縮強度の関係を求める関係式を作成する工程。
【０００４】
（２）実際に施工を行う根固め部から、セメントミルクを採取し、セメント水比を算出する工程。ここで、根固め液中の水分量の算出には、例えば赤外線水分計や電子レンジを用いて水分を逸散させる方法を使用することができる。また、セメント量の算出には、例えば水分量を算出した後の試料を所定量の塩酸に溶解させて水酸化ナトリウムで滴定を行う方法や、酸に溶解させた際の溶解熱の算出により求める方法を使用することができる。
【０００５】
（３）セメント水比を求めたのち、図４のそれぞれの地盤材料の工学的分類によって分けられる回帰式（強度評価式）によって、強度を算定する工程。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１８４３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−５９６１９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４８８６８号公報
【特許文献４】特願２０１７−０１２２２１号（現時点で未公開）
【特許文献５】特願２０１７−０９６５１３号（現時点で未公開）
【特許文献６】特願２０１７−０９６７９４号（現時点で未公開）
【特許文献７】特願２０１７−１０４７６４号（現時点で未公開）
【特許文献８】特願２０１７−１３５５３３号（現時点で未公開）
【特許文献９】特願２０１７−１３６３０２号（現時点で未公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の根固め部の強度推定方法では、５Ｎ／ｍｍ２以下といった低強度を精度よく推定することは難しい。このため、例えば、杭の根固め部の上方の杭周部を構成する杭周固定液（杭周充填液）からなる低強度ソイルセメントのような強度を推定することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低強度ソイルセメントの強度を早期に判定することのできる低強度ソイルセメントの強度判定方法および強度判定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法は、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定する方法であって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得するステップと、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求めるステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法は、上述した発明において、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法は、上述した発明において、前記所定の値が、０．２５であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定システムは、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定するシステムであって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得する手段と、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムは、上述した発明において、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムは、上述した発明において、前記所定の値が、０．２５であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定する方法であって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得するステップと、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求めるステップとを備えるので、低強度ソイルセメントの強度を早期に精度よく判定することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であるので、圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下という低強度ソイルセメントの強度を精度よく判定することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、前記所定の値が、０．２５であるので、安全側の判定を行うことができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定するシステムであって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得する手段と、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求める手段とを備えるので、低強度ソイルセメントの強度を早期に精度よく判定することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であるので、圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下という低強度ソイルセメントの強度を精度よく判定することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、前記所定の値が、０．２５であるので、安全側の判定を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実験に用いた調合を示すテーブル図である。
【図２】図２は、低セメント水比の場合を含んだ材齢２８日の一軸圧縮強さの関係を示す図である。
【図３】図３は、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法および強度判定システムの実施の形態を示すフローチャート図である。
【図４】図４は、従来の根固め部の強度推定方法で用いられるセメント水比と圧縮強度の関係（ＳＧ（礫質砂）の場合）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法および強度判定システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
（本発明の基礎となった知見）
まず、本発明の基礎となった知見について説明する。
本発明者は、上記の課題を解決するため、５Ｎ／ｍｍ２以下となるセメント水比とソイルセメントの強度の関係を実験により検討した。実験に使用した調合を図１に示す。図１中の調合名の表記は、水セメント比（％）を表している。
【００２４】
使用した土は、地盤を構成する成分としては一般的な砂（図４の場合と同じ砂（記号Ｓ：絶乾状態の密度２．６９ｇ／ｃｍ３））を用いた。また、現場で採取した正常なソイルセメントの未固結試料の材料組成の分析を重ねた結果、未固結試料中の土の量の最大値は、正常な未固結試料の場合２５％程度であることが確認されたことを考慮して、ソイルセメントの試験体全体に対する土の重量％が２５％となるように調整し、所定の水セメント比（Ｗ／Ｃ）で練混ぜを行った。練混ぜ後、ブリーディングが低減できるよう、練返しを行ったが、やむを得ず試験体から発生したブリーディング水は、調合から差し引き、試験体中の実質の水量となるようにセメント水比（Ｃ／Ｗ）と強度の関係を整理した。
【００２５】
その実験結果を図２に示す。水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％未満の場合と１００％以上の場合に分けて、材齢２８日の一軸圧縮強さ（ｙ）とセメント水比（Ｃ／Ｗ：ｘ）の関係を表す回帰直線をそれぞれ求めると、ｙ＝３６．０４ｘ−３１．４５（式１）と、ｙ＝１３．９９ｘ−９．７６（式２）という直線が得られた。
【００２６】
図より、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％以上の時（Ｃ／Ｗが１より小さいとき：以降はＣ／Ｗを用いて記述する）、Ｃ／Ｗが１以上の場合と比較して、直線の傾きが明らかに異なることがわかる。これは、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％未満の場合、上記の従来の根固め部の強度推定方法の強度評価式（式１）を外挿して強度を求めることが不可能であることを示している。そのため、上記の従来の根固め部の強度推定方法における（１）〜（３）の工程を踏襲して、より精度の良い強度推定を行うためには、強度評価式をＣ／Ｗ＝１以下では別の式に変える必要がある。
【００２７】
以上の検討より、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％以上の低強度ソイルセメントについては、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％未満のソイルセメントの強度評価式（例えば上記の式１）とは別の強度評価式（例えば上記の式２）を用いて強度推定することが望ましい。このようにすることで、従来困難であった杭周固定液（杭周充填液）からなる低強度ソイルセメントの強度を精度よく早期に判定することが可能となる。なお、実際のところ、未固結試料を採取後（試料が試験開始できる状態から）は１時間程度で判定可能である。これにより、杭工事の工期短縮やさらなる品質確保が期待できる。
【００２８】
（本発明の実施の形態）
次に、上記の知見に基づいて考案された本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
［低強度ソイルセメントの強度判定方法］
まず、本実施の形態に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法について、杭の根固め部の上方の杭周部を構成する低強度ソイルセメントの強度判定に適用する場合を例にとり説明する。
【００３０】
ここで、ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値（例えば、質量比０．２５）である調合のソイルセメントについて、材齢２８日の一軸圧縮強さと、その一軸圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下となるセメント水比（Ｃ／Ｗ）との関係（例えば、図２を参照）を上記の実験等を通じて事前に検討しておき、Ｃ／Ｗ≦１の区間における強度評価式（図２の例では上記の式２）を、あらかじめ把握しておくものとする。
【００３１】
図３に示すように、まず、杭周固定液を注入して施工された杭周部より、強度判定対象の低強度ソイルセメントの未固結試料を採取する（ステップＳ１）。この場合、例えば、掘削ロッドの先端に取り付けた試料採取器を使用して、杭周部の低強度ソイルセメントの未固結試料を採取することができる。
【００３２】
次に、採取した未固結試料を適切な篩（ふるい）にかけ、粗大な骨材を除去する（ステップＳ２）。続いて、粗大な骨材が除去された未固結試料に含まれる水の質量を測定分析し（ステップＳ３）、さらにセメントの質量を測定分析する（ステップＳ４）。ここで、未固結試料に含まれる水、セメントの質量は、上記の従来の根固め部の強度推定方法の（２）の工程などにより測定することができる。こうして測定された水の質量（Ｗ）、セメントの質量（Ｃ）から、未固結試料の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を算定し（ステップＳ５）、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％以上であることを確認しておく。
【００３３】
次に、あらかじめ把握されている上記の強度評価式を用いて低強度ソイルセメントの強度（材齢２８日の一軸圧縮強さ）を推定（判定）する（ステップＳ６）。ここで、上記の強度評価式は、セメント水比（Ｃ／Ｗ）の関数となっているため、上記のステップＳ５で算定した水セメント比（Ｗ／Ｃ）の逆数をとってセメント水比（Ｃ／Ｗ）を求め、これを強度評価式に当てはめることで、低強度ソイルセメントの強度を推定する。
【００３４】
このように、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％以上の低強度ソイルセメントについては、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が１００％未満のソイルセメントの強度評価式（図２の例では、上記の式１）とは別の強度評価式（図２の例では、上記の式２）を用いて強度推定することで、従来困難であった杭周固定液からなる低強度ソイルセメントの強度を精度よく早期に判定することが可能となる。これにより、杭工事の工期短縮やさらなる品質確保が期待できる。
【００３５】
次に、推定された低強度ソイルセメントの強度が設計基準強度を満たしているかを判定する（ステップＳ７）。設計基準強度を満たす場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、判定処理を終了する。設計基準強度を満たさない場合（ステップＳ７でＮｏ）、低強度ソイルセメントより作製された供試体の材齢Ｘ日強度もしくは、杭周部のコア強度を測定する（ステップＳ８）。そして、測定された強度が設計基準強度を満たしているかを判定する（ステップＳ９）。設計基準強度を満たす場合、判定処理を終了する（ステップＳ９でＹｅｓ）。一方、設計基準強度を満たさない場合（ステップＳ９でＮｏ）、杭周部の再施工を行い（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。
【００３６】
このようにすることで、杭周部を構成する低強度ソイルセメントの強度を早期に判定することができる。また、この結果、低強度ソイルセメントが所定の設計基準強度を満たさないことが予想される場合は、再施工などの対策を早急に実施することができる。
【００３７】
［低強度ソイルセメントの強度判定システム］
次に、本実施の形態に係る低強度ソイルセメントの強度判定システムについて説明する。
【００３８】
本実施の形態に係る低強度ソイルセメントの強度判定システムは、上述した低強度ソイルセメントの強度判定方法をシステムして具現化したものであり、例えば入力部、記憶部、演算部、出力部とからなる。この強度判定システムは、例えばＣＰＵを有するコンピュータ、メモリ、ディスプレイ、キーボード等のハードウェア、これらハードウェアを用いて実行されるコンピュータプログラム等のソフトウェアにより構成することができる。
【００３９】
入力部は、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を入力するためのものであり、例えばキーボードなどで構成することができる。水セメント比（Ｗ／Ｃ）は、上述した低強度ソイルセメントの強度判定方法で説明した方法で取得する。
【００４０】
記憶部は、Ｃ／Ｗ≦１の区間における、低強度ソイルセメントの材齢２８日の一軸圧縮強さと、セメント水比（Ｃ／Ｗ）との関係（例えば、図２の関係）を強度評価式（図２の例では上記の式２）の形で記憶するものである。記憶部は、例えばメモリなどの記憶媒体で構成することができる。
【００４１】
演算部は、入力部により入力された水セメント比（Ｗ／Ｃ）からセメント水比（Ｃ／Ｗ）を求め、これを記憶部の強度評価式に当てはめることで、このセメント水比（Ｃ／Ｗ）に応じた低強度ソイルセメントの材齢２８日の一軸圧縮強さを求めるものである。演算部は、例えばコンピュータとソフトウェアなどで構成することができる。
【００４２】
出力部は、演算部による演算処理結果を出力するものである。出力部は、例えばディスプレイやプリンタなどで構成することができる。
【００４３】
このように構成した低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、杭周部を構成する低強度ソイルセメントの強度を早期に判定することができる。また、この結果、低強度ソイルセメントが所定の設計基準強度を満たさないことが予想される場合は、再施工などの対策を早急に実施することができる。
【００４４】
以上説明したように、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定する方法であって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得するステップと、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求めるステップとを備えるので、低強度ソイルセメントの強度を早期に精度よく判定することができる。
【００４５】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であるので、圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下という低強度ソイルセメントの強度を精度よく判定することができる。
【００４６】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定方法によれば、前記所定の値が、０．２５であるので、安全側の判定を行うことができる。
【００４７】
また、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、セメントと、水と、土質材料とからなり、水セメント比が１００％であるソイルセメントよりも低強度である低強度ソイルセメントの強度を判定するシステムであって、低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を取得する手段と、あらかじめ把握されている、低強度ソイルセメントに対する土質材料の質量比が所定の値である低強度ソイルセメントの固結試料の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係に、取得した低強度ソイルセメントの未固結試料の水セメント比またはセメント水比を当てはめることで、この水セメント比またはセメント水比に応じた低強度ソイルセメントの固結試料の強度を求める手段とを備えるので、低強度ソイルセメントの強度を早期に精度よく判定することができる。
【００４８】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、前記関係が、材齢２８日における圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下の強度と、水セメント比またはセメント水比との関係であるので、圧縮強さが５Ｎ／ｍｍ２以下という低強度ソイルセメントの強度を精度よく判定することができる。
【００４９】
また、本発明に係る他の低強度ソイルセメントの強度判定システムによれば、前記所定の値が、０．２５であるので、安全側の判定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る低強度ソイルセメントの強度判定方法および強度判定システムは、低強度ソイルセメントの強度を早期に判定するのに有用であり、特に、杭の根固め部の上方の杭周部などを構成する低強度ソイルセメントの強度を判定するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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