(57)【要約】      （修正有）【課題】砂質土にセメント等の添加材を混合して連続繊維補強土の強度を向上させつつ、土壌硬度の増加とｐＨの上昇を必要最低限に抑制することが出来る連続繊維補強土工法の提供。【解決手段】添加材は砂質土と添加材の混合物の一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２の範囲内となるように添加される。連続繊維としては、長繊維、例えばポリエステル繊維等を用いる。添加材としては、普通ポルトランドセメント、早強セメント、石灰、カルシウム系固化材、セメント石灰、石膏、マグネシウム等が適用可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂質土と連続繊維を吹き付ける連続繊維補強土工法において、砂質土に添加材を混合する工程を有し、添加材は砂質土と添加材の混合物の一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２の範囲内となるように添加されることを特徴とする連続繊維補強土工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続繊維（長繊維：例えば、ポリエステル繊維）を砂質土へ均等に混合した状態で各種壁面や法面等を補強する連続繊維補強土工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種壁面や法面等を補強するため、連続繊維を砂質土へ均等に混合した連続繊維補強土を、補強するべき対象に吹き付けて補強する連続繊維補強土工法は、環境保全や補強箇所における安全性向上のため、広く用いられている。
係る連続繊維補強土工法において、連続繊維補強土の強度を向上するために、セメント等（普通セメント、早強セメント、石灰系の固結材、その他を含む）の添加材を混合することが考えられる。そしてセメント等を添加材として添加すれば、骨材である砂が侵食される可能性がある河川護岸についても、連続繊維補強土を使用することが出来る。
しかし、セメント等の添加材を連続繊維補強土に混合した場合には、土壌硬度が増加し、ｐＨが上昇するという問題を有している。そして、吹き付けられる連続繊維補強土が植生基盤である場合には、土壌硬度の増加、ｐＨの上昇は、植物の生育を阻害する要因となってしまう。
【０００３】
これに対して、長繊維と固化材（セメント）と土の混合物において、固化材の添加量を植生可能な範囲で増加して使用する従来技術（特許文献１参照）も提案されている。
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、固化材であるセメントの添加量については、土の単位体積１ｍ３あたり３０ｋｇを上回るような量ではない旨が記載されている程度しか開示されていない。そして、固化材（セメント）を添加して連続繊維補強土の強度を向上しつつ、土壌硬度の増加とｐＨの上昇を必要最低限に抑制することが出来る技術については、開示してはいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４３２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、砂質土にセメント等の添加材を混合して連続繊維補強土の強度を向上させつつ、土壌硬度の増加とｐＨの上昇を必要最低限に抑制することが出来る連続繊維補強土工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の連続繊維補強土工法は、砂質土と連続繊維を吹き付ける連続繊維補強土工法において、砂質土に添加材を混合する工程を有し、添加材は砂質土と添加材の混合物の一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２の範囲内となるように添加されることを特徴としている。
【０００７】
本発明の実施に際して、添加材としては、普通ポルトランドセメント、早強セメント、石灰、カルシウム系固化材（低アルカリカルシウム系固化材）、セメント石灰、石膏、マグネシウム等が適用可能である。
また、砂質土としては砂または砂に類似した物（例えば、山砂、川砂、海砂、マサ土、シラス土、砕砂等）を用いることが出来るが、それに限定される訳ではない。
【０００８】
本発明の連続繊維補強土工法では、連続繊維補強土（砂質土と連続繊維と添加材の混合物）は植生基盤として（法面等に）吹き付けられる。ただし、連続繊維補強土を植生基盤以外の用途で用いる場合も包含する。
【０００９】
本発明において、連続繊維補強土を吹き付けるのに用いられる吹付けホースの長さは６０ｍ以上であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上述の構成を具備する本発明によれば、ｐＨや土壌硬度が植物生育に悪影響を及ぼす程度まで上昇すること無く、連続繊維補強土の補強効果、せん断強度を増加させることが出来る。
そして本発明によれば、添加材が砂質土に混合されるため連続繊維が砂質土中から引き抜き難くなる。そのため、連続繊維の補強効果、せん断強度が増加するので、連続繊維補強土工法の信頼性を向上させることが出来る。
さらに本発明によれば、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められているため信頼性が高いパラメータである一軸圧縮強度により添加材の添加量が定義されるため、施工現場においても正確且つ客観的に砂質土と添加材とを調整、混合することが出来る。
【００１１】
本発明において、連続繊維補強土を吹き付けるに際して、吹付けホースの長さを６０ｍ以上にすれば、砂質土、連続繊維、添加材が均一に混合され、必要な一軸圧縮強度（３０ｋＮ／ｍ２以上）を発現させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】連続繊維補強土工法を実施するためのシステムの概要を示す説明図である。
【図２】連続繊維を包含していない砂質土の一面せん断試験の試験結果を示す特性図である。
【図３】連続繊維を包含する砂質土の一面せん断試験の試験結果を示す特性図である。
【図４】表３で示す供試体Ｎｏ．２〜Ｎｏ．１４の一軸圧縮強度及び粘着力増加値をプロットした特性図である。
【図５】表４で示す供試体Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．３１の一軸圧縮強度及び土壌硬度をプロットした特性図である。
【図６】連続繊維補強土の吹付けホース長さと一軸圧縮強度の特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、連続繊維補強土工法を実施するためのシステムの概要を例示している。
図１において、連続繊維補強土工法を実施するためのシステム１００は、砂質土を施工領域に搬送する砂搬送機構８と、連続繊維供給機構２０を有している。そして、砂搬送機構８から搬送される砂に連続繊維供給機構２０（図１では一点鎖線で包囲された領域で示す）から供給される連続繊維を絡ませて（混合して）連続繊維補強土として施工している。
【００１４】
砂搬送機構８は、ベルトコンベア９ａを介してホッパー１０に連結している計量器１１と、ベルトコンベア９ｂを介して計量器１１に連結する吹付機１２を有している。図１において、符号１３は砂搬送用のトラクターショベル、符号１５は吹付機１２に圧縮空気を供給するコンプレッサーである。吹付機１２にはマテリアルホース３３が接続されており、マテリアルホース３３の先端に砂質土（添加材が混合されている砂質土）を噴射する噴射装置が設けられている。
図１では明示されていないが、ホッパー１０に充填されている砂質土には添加材が混合されている。砂質土、添加材の詳細については後述する。
【００１５】
連続繊維供給機構２０は、連続繊維２を貯蔵する連続繊維供給装置３５と、エジェクタ７とを備え、エジェクタ７は、連続繊維供給装置３５からの連続繊維２を高圧水を利用して噴射ノズル６から噴射する様に構成されている。
連続繊維供給装置３５は複数（図１では４台）のボビンケース２１を有しており、ボビンケース２１は、複数（例えば４台）の糸巻１９からの連続繊維２を絡ませてガイドステー２５を介して送り出す機能を有している。
ボビンケース２１はロードセル３４を有し、連続繊維２を計量している。
ここで、符号１６は発電機、符号１７は分電盤、符号１８は計量装置である。
【００１６】
連続繊維供給装置３５から繰り出される連続繊維２は、水タンク３から高圧ポンプ４を介して供給管５で送られる高圧水を利用して、噴射ノズル６から噴射される。
上述した様に、マテリアルホース３３の先端からは、添加材が所定量添加された砂質土が、施工領域の施工面に吹き付けられる。そして噴射ノズル６からは連続繊維２が噴射される。その結果、添加材が所定量添加された砂質土と連続繊維２とは、施工領域で好適に混合されて積層される。
【００１７】
以下、実験例をも参照して、添加材が所定量添加された砂質土、あるいは図示の実施形態で用いられる連続繊維補強土について説明する。
図１で示すシステムで施工領域に吹き付けられるのは、砂質土と添加材の混合物と、連続繊維である。
連続繊維は、例えばポリエステル繊維等のマルチフィラメント無撚糸であり、施工領域において砂質土と添加材の混合物に均一に混合される。
【００１８】
発明者の実験によれば、連続繊維の種類はせん断強度には殆ど影響を与えない。また、連続繊維補強土におけるせん断強度について、連続繊維の混合率（或いは混合量）は殆ど影響を与えないことが確認されている。
特に、連続繊維の混入率が砂質土の０．１５％〜０．２５％においては、一面せん断試験で計測されたせん断強度は差が無いことが確認されている。
【００１９】
連続繊維が均一に混合される砂質土は、砂または砂に類似した土である。砂質土以外の土、例えば粘性土は、連続繊維補強土工法には使用することが出来ない。
砂質土以外の土、例えば粘性土を混合した場合には、粘性が高いので、施工対象領域に吹き付けることが困難である。また、砂質土以外の土（例えば粘性土）を連続繊維補強土に混合した場合には、吹き付け後の排水性（透水性）が悪くなり、法面が不安定になる可能性がある。
【００２０】
砂質土としては、下表１で示す範囲のものが該当する。換言すれば、表１で示す範囲の性質を有する土は、砂質土として、連続繊維補強土工法で使用することが可能である。
表１で示す範囲から外れた砂質土であっても、一面せん断試験を行い、粘着力（せん断強度）が設計値以上となる場合には、使用可能である。
使用可能な砂質土（砂または砂に類似した物）としては、例えば山砂、川砂、海砂、マサ土、シラス土、砕砂等がある。
表１
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【００２１】
添加材としては、普通ポルトランドセメント、早強セメント、石灰、カルシウム系固化材（低アルカリカルシウム系固化材）、セメント石灰、石膏、マグネシウム等が適用可能である。
添加材は、添加後の砂質土の一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２となる量だけ、連続繊維補強土に添加される。この一軸圧縮強度は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ａ１２１６に従った方法で計測する。
【００２２】
ここで添加材としては、上述のものに限定される訳ではない。添加後の砂質土のｐＨが１１．０未満（弱アルカリ性）であり、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２以下となる添加材であれば、代替可能である。
なお、一軸圧縮強度３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２は「２８日経過」の時点で計測した数値を用いる。ただし、「２８日経過」の時点で計測した一軸圧縮強度は、「最終的な」一軸圧縮強度と同義であると考えて差し支えない。
【００２３】
図１で示す様なシステムで用いられる砂質土と添加材との混合物を連続繊維補強土に使用するメリットを、以下に説明する。
図２及び図３は、連続繊維を包含していない砂質土（図２）と、連続繊維を包含している砂質土（連続繊維補強土）（図３）について、一面せん断試験を行なった結果を示している。ここで一面せん断試験では、箱状の供試体の上下方向から垂直応力を加え、定まった一つの面で供試体をせん断せしめ、供試体のせん断強度（ｋＮ／ｍ２）を求めている。
【００２４】
図２及び図３において、「○」のプロットは添加材を添加していない供試体の測定結果を示しており、「■」のプロットは添加材を添加した供試体の測定結果を示している。
図２、図３の一面せん断試験において、添加材及びその添加量は、添加後の供試体の一軸圧縮強度が５０ｋＮ／ｍ２となるものが選定された。そして図２については、添加後の供試体の一軸圧縮強度が５０ｋＮ／ｍ２となる添加材及び添加量であれば、一面せん断試験の結果に有意な差異はなかった。
【００２５】
図２から明らかなように、連続繊維を包含していない砂質土を供試体とする一面せん断試験では、添加材を添加した供試体のせん断強度（プロット「■」）と添加材を添加していない供試体のせん断強度（プロット「○」）は、大きな差異は認められない。すなわち、図２で示す一面せん断試験の結果として、連続繊維を包含していない砂質土では、添加材を添加してもせん断強度は顕著には増加しないことが明らかである。
それに対して、図３で示す一面せん断試験の結果、特に垂直応力が小さい領域（図３における左側の領域）では、添加材を添加した供試体のせん断強度（プロット「■」）は、添加材を添加していない供試体のせん断強度（プロット「○」）に比較して、向上することが分かった。
そして、図２、図３から、少なくとも添加後の供試体の一軸圧縮強度が５０ｋＮ／ｍ２となる様に添加材を添加すれば、連続繊維補強土のせん断強度が増加することが分かった。
【００２６】
次に、連続繊維補強土のせん断強度を増加するために、添加材をどの程度添加するべきかを検討する。
発明者は、下表２で示す様に、砂質土に添加材を混合した供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１４を作成した。ただし、供試体Ｎｏ．１は、添加材を添加していない。なお、供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１４は連続繊維を包含していない。
そして、各供試体の一軸圧縮強度、粘着力、粘着力増加値、土壌硬度、ｐＨを計測した。
表２
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【００２７】
供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１４の一軸圧縮強度、粘着力、粘着力増加値、土壌硬度、ｐＨは、下表３の通りである。
本明細書において、「粘着力」という文言は、一面せん断試験において、垂直応力が０ｋＮ／ｍ２である場合のせん断強度を意味している。そして「粘着力増加値」とは、供試体Ｎｏ．２〜Ｎｏ．１４の各々における「粘着力」が、供試体Ｎｏ．１における「粘着力」よりも増加した値（せん断強度）を示している。
表３
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【００２８】
表３で示す計測値において、一軸圧縮強度を横軸、粘着力増加値を縦軸にした図表中に、供試体Ｎｏ．２〜Ｎｏ．１４の一軸圧縮強度及び粘着力増加値をプロットしたのが、図４である。
添加材を加えていない供試体Ｎｏ．１に比較して、粘着力（一面せん断試験において、垂直応力が０ｋＮ／ｍ２である場合のせん断強度）が有意に増加している（粘着力増加値が大きい）のは、図４から明らかなように、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２以上のプロットである。
換言すれば、図４で示す結果から、添加材を加えることによりせん断強度を有意に増加させるためには、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２以上とするべきことが明らかになった。
【００２９】
次に、添加材の添加量の上限値について検討する。
発明者は、下表４で示す様に、砂質土に添加材を混合した供試体Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．３１を作成した。供試体Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．３１の添加材及びその添加量と製造方法については下表４の備考欄で示されている。ここで、供試体Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．３１は連続繊維を包含していない。
そして、各供試体の一軸圧縮強度、土壌硬度を計測した。
ここで、土壌硬度（ｍｍ）は植物が生え易いか否かの指標であり、植物の根が土の中に入っていけるのか否かの指標である。下表４で示す実験では、土壌硬度は山中式土壌硬度計を用いて計測されている。
表４
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【００３０】
表４で示す計測値において、一軸圧縮強度を横軸、土壌硬度を縦軸にした図表中に、供試体Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．３１の一軸圧縮強度及び土壌硬度をプロットしたのが、図５である。
砂質土において、土壌硬度が２７ｍｍよりも大きいと、植物の根の生育を阻害してしまう恐れがあることは、当業者によく知られている。
図５から明らかなように、土壌硬度が２７ｍｍに対応する一軸圧縮強度は１５０ｋＮ／ｍ２である。
換言すれば、図５で示す結果から、添加材を加えても植物の根の生育を阻害してしまう恐れがなく、植生基盤として適用可能であるのは、一軸圧縮強度が１５０ｋＮ／ｍ２以下となる添加材の配合量であることが明らかになった。
そして、表２〜表４、図４、図５を参照して上述した発明者の実験から、せん断強度を有意に増加させることが出来て、植物の根の生育を阻害してしまう恐れがなく植生基盤として適当であるのは、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２となる添加材の配合量であることが明らかになった。
【００３１】
実施形態に係る連続繊維補強土の土壌硬度及びｐＨについて、発明者は別の供試体でも実験を行った。
下表５で示す供試体について、一軸圧縮強度とｐＨを計測した。
なお、供試体Ｎｏ．として「Ｎ」が付加されている供試体は連続繊維を包含しておらず、「Ｆ」が付加されている供試体は連続繊維を包含している。
表５
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【００３２】
表５において、低アルカリ（ｐＨが１１未満）となったのは、供試体Ｎｏ．ＣＮ２（一軸圧縮強度が２３８．０ｋＮ／ｍ２）と供試体Ｎｏ．ＣＦ２（一軸圧縮強度が２３８．０ｋＮ／ｍ２）以外の供試体であった。
すなわち、一軸圧縮強度が３０ｋＮ／ｍ２〜１５０ｋＮ／ｍ２の範囲内となる添加材の配合量であれば、連続繊維補強土のｐＨが低アルカリ（ｐＨが１１未満）となり、植物に与える影響を軽減できることが明らかとなった。
【００３３】
発明者の実験によれば、必要な一軸圧縮強度３０ｋＮ／ｍ２を発現させるためには、吹付けホース長さが６０ｍ以上とする必要があることが分かった。
添加材としてカルシウム系固化材（低アルカリカルシウム系固化材）を砂質土に対して１％混合し、連続繊維は混合せず、そして砂質土とカルシウム系固化材の混合物を、長さが２０ｍ、４０ｍ、６０ｍ、８０ｍ、１００ｍの吹付けホースにより移送し、その後、一軸圧縮強度を計測した。
その結果を下表６に示す。
表６
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【００３４】
表６で示す結果を、縦軸が一軸圧縮強度、横軸が吹付けホース長さの図表にプロットして表現したのが図６である。
表６及び図６から、３０ｋＮ／ｍ２の一軸圧縮強度を発現させるためには、吹付けホースの長さを６０ｍ以上にするべきことが明らかである。
なお、低アルカリカルシウム系固化材以外の添加材を砂質土に混入した場合においても、表６、図６で示す場合と同様に、３０ｋＮ／ｍ２の一軸圧縮強度を発現させるためには、吹付けホースの長さが６０ｍ以上必要であった。
連続繊維補強土を吹き付けるに際して、砂質土、添加材は吹付機での撹拌に加えて、吹付けホース内を移送される際に攪拌される。そのため、砂質土と添加材を均一に混合するためには吹付けホース内で十分に攪拌する必要があり、吹付けホースの長さを６０ｍ以上とする必要がある。
【００３５】
上述した発明者の実験結果から、実施形態で用いられる連続繊維補強土（砂質土、添加材、連続繊維の混合物）であれば、セメント等の添加材を添加してせん断強度が増加するが、植物の成育に悪影響がでる程度までは土壌硬度は増加しないことが明らかである。
従って、施工するべき領域に吹き付けられた連続繊維補強土は、せん断強度が高いため、各種壁面、法面等を補強することができる。それと共に、植生基盤として好適に吹き付けることが出来る。
図２、図３を参照して説明したように、図示の実施形態で用いられる連続繊維補強土は、砂質土自体のせん断強度が向上している訳ではなく、連続繊維の補強効果が増加している。
連続繊維を含有していない砂質土よりも、連続繊維を含有している連続繊維補強土の方が、せん断強度が増加するのは、砂質土と連続繊維の摩擦力に起因するものと推定される。そして実施形態で用いられた連続繊維補強土では、添加材を添加することにより砂質土と連続繊維の摩擦力が増加して、連続繊維を砂質土中から引き抜き難くなり、連続繊維の補強効果、せん断強度が増加したと考えられる。
【００３６】
上述した様に、連続繊維の補強効果はせん断強度の向上で表現される。
ここでせん断強度は、砂と繊維が固まる力が大きいと増加する。ここで、砂と繊維が固まる力は、一般的には一軸圧縮強度で示される場合が多い。一軸圧縮強度の計測は容易であり、且つ、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められているため信頼性が高いからである。
砂と繊維が固まる力を表示するパラメータとして、「連続繊維を引き抜く力」で表現することも考えられる。しかし、「連続繊維を引き抜く力」は計測が困難である。係る理由により、本発明において添加材の添加量を定義するのに一軸圧縮強度が用いられている。
【００３７】
図示の実施形態によれば、土壌硬度が植物生育に悪影響を及ぼす程度まで上昇すること無く、ｐＨの上昇も抑制することができて、しかも連続繊維補強土の補強効果、せん断強度を増加することが出来る。
そして、図示の実施形態によれば、連続繊維を砂質土中から引き抜き難くなり、連続繊維の補強効果、せん断強度が増加するので、連続繊維補強土工法の信頼性を向上させることが出来る。
また、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められているため信頼性が高いパラメータである一軸圧縮強度により添加材の添加量が定義されるため、施工現場においても正確且つ客観的に連続繊維補強土を調整、混合することが出来る。
【００３８】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では連続繊維補強土を植生基盤として用いる場合について説明されているが、本発明の連続繊維補強土工法は、連続繊維補強土を植生基盤以外の用途に用いる場合についても適用可能である。
また、連続繊維補強土工法を施工するシステムも、図１で示すシステムに限定される訳ではない。
【符号の説明】
【００３９】
２・・・連続繊維
６・・・噴射ノズル
７・・・エジェクタ
８・・・砂搬送機構
１０・・・ホッパー
１１・・・計量器
１２・・・吹付機
１５・・・コンプレッサー
１９・・・糸巻
２０・・・連続繊維供給機構
２１・・・ボビンケース
２５・・・ガイドステー
３３・・・マテリアルホース
３５・・・連続繊維供給装置
【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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