(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土の強度を予測する改良土の強度予測方法であって、
火山灰質粘性土を含む懸濁液がｐＨ１２となるように水酸化ナトリウム水溶液を該火山灰質粘性土に加えて懸濁液を得ることにより該火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、
火山灰質粘性土を含む懸濁液がｐＨ１２となるように水酸化ナトリウム水溶液を該火山灰質粘性土に加えて懸濁液を得ることにより該火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量から、改良土の強度を予測する、改良土の強度予測方法。
【請求項２】
セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土を製造する改良土の製造方法であって、
火山灰質粘性土を含む懸濁液がｐＨ１２となるように水酸化ナトリウム水溶液を該火山灰質粘性土に加えて懸濁液を得ることにより該火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、改良土の強度が所定値以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を決めて、固化材と火山灰質粘性土とを混合する、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、改良土の強度予測方法及び改良土の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤改良方法としては、掘り起こした土に、セメントなどの固化材を混合して硬化させることによって、地盤の強度を向上させた改良土を製造することが行われている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、このような固化材を用いる方法だと、関東ロームのように、火山灰や軽石を多く含む火山灰質粘性土では、固化不良が生じ、強度が上がらない場合がある。
【０００４】
かかる固化不良は、火山灰質粘性土に由来する非晶質無機成分の一種であるアロフェンに起因するものと考えられている。具体的には、火山灰質粘性土には、アロフェン（Ａｌ２Ｏ３・（１〜２）ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ）が多量に含有されており、固化材中のセメントが水和する過程で生成される水酸化カルシウムをアロフェンが吸着することによって、セメントの水和反応が阻害され、その結果、固化が阻害されると考えられている。
【０００５】
そこで、火山灰質粘性土に含有されているアロフェンの含有量が分かれば、その含有量に応じて上記固化材の混合量を設計することが可能になることから、アロフェンの含有量を測定し、得られたアロフェン含有量に基づいて上記固化材の混合量を決定することが行われている。アロフェンの測定としては、例えば北川法を用い、火山灰質粘性土中のアロフェンを、塩酸と水酸化ナトリウムとで交互に溶出させ、溶出による質量減少分を、アロフェン含有量として算出することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０１４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような測定法では、アロフェンを酸及び塩基で交互に溶解させる時間が必要となるため、作業性が良いとはいい難い。
また、アロフェン含有量を測定することによって固化材の混合量を設定しても、依然として固化不良が生じる場合がある。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、従来よりも適切に、且つ、作業性良く強度を予測することが可能な改良土の強度予測方法、及び、固化不良に起因する強度の低下を抑制可能な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】
【０００９】
本発明に係る改良土の強度予測方法は、
セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土の強度を予測する改良土の強度予測方法であって、
火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、
火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量から、改良土の強度を予測する。
【００１０】
かかる構成によれば、火山灰質粘性土に含有されているアロフェン量（アロフェン含有量）と改良土の強度との間よりも、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量（アルミニウム溶出量）と改良土の強度との間の方が、良好な相関関係を示すため、従来よりも適切に、改良土の強度を予測することができる。
また、火山灰質粘性土中のアロフェン含有量の測定よりも、火山灰質粘性土からのアルミニウム溶出量の測定の方が簡易であるため、従来よりも作業性良く、改良土の強度を予測することができる。
従って、従来よりも適切に、且つ、作業性良く強度を予測することができる。
【００１１】
また、本発明に係る改良土の製造方法は、
セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土を製造する改良土の製造方法であって、
火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、改良土の強度が所定値以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を決めて、固化材と火山灰質粘性土とを混合する。
【００１２】
かかる構成によれば、上記改良土の強度予測方法に基づいて、改良土の強度が所定値以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を決めることによって、アロフェン含有量に基づいて火山灰質粘性土と固化材との混合比を決める場合よりも、より適切に、且つ、作業性良く上記混合比を決めることができる。
従って、固化不良に起因する強度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、従来よりも適切に、且つ、作業性良く強度を予測することが可能な改良土の強度予測方法、及び、固化不良に起因する強度の低下を抑制可能な改良土の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実験例２で用いた土について、アルミニウム溶出量と強度との関係を示すグラフ
【図２】本発明の実験例２で用いた土について、アルミニウム含有量と強度との関係を示すグラフ
【図３】本発明の実験例２で用いた土について、アルミニウム溶出量とアロフェン含有量との関係を示すグラフ
【図４】本発明の実験例２で用いた土について、アルミニウム含有量とアロフェン含有量との関係を示すグラフ
【図５】本発明の実験例２で用いた土について、アルミニウム溶出量とアロフェン含有量との関係を示すグラフ
【図６】本発明の実験例２で用いた土について、アロフェン含有量と強度との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態の改良土の強度予測方法、及び、改良土の製造方法について説明する。
【００１６】
本実施形態の改良土の強度予測方法は、セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土の強度を予測する改良土の強度予測方法であって、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量から、改良土の強度を予測する。
【００１７】
まず、本実施形態で改良される火山灰質粘性土としては、例えば、関東ローム、八戸ローム、赤ボク等が挙げられる。
この火山灰質粘性土は、アロフェン（Ａｌ２Ｏ３・（１〜２）ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ）を含有している。
なお、火山灰質粘性土は、アロフェンを１０質量％以上、好ましくは２０質量％以上含んでいる。また、火山灰質粘性土は、アロフェンを１００質量％以下、好ましくは９０質量％以下含んでいる。
【００１８】
本実施形態では、具体的には、まず、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量を測定する。
具体的には、火山灰質粘性土と水を混合し、懸濁液を作製する。一方、２０質量％となるように水酸化ナトリウム水溶液を作製する。得られた懸濁液に水酸化ナトリウム水溶液を添加して、懸濁液のｐＨを１２に調整した後、質量比で火山灰質粘性土（乾燥質量）：水＝１：５となるように懸濁液に水を添加して調整し、３０分間攪拌することによって、水溶液中にアルミニウムを溶出させ、溶出させたアルミニウムの量を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ)を用いて測定する。このＩＣＰ−ＡＥＳを用いた測定では、イットリウム溶液を内部標準物質として添加する。
なお、乾燥質量とは、火山灰質粘性土を１０５℃で乾燥し、水分量（乾燥残分の質量）が平衡状態にあるときの質量を意味する。
【００１９】
一方、火山灰質粘性土と、固化材と、水とを混合し、内径（直径）５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒状の型枠に投入し、表面をならして改良土を作製して２０℃で封緘養生した後、得られた改良土の一軸圧縮強度（ｋＮ／ｍ２）を測定する。本実施形態では、材齢２８日での一軸強圧縮強度を測定する。
【００２０】
次いで、得られた強度と、アルミニウム溶出量との相関関係を求める。
そして、例えば改良土の製造時に、使用する火山灰質粘性土のアルミニウム量を測定すれば、例えば材齢２８日での上記相関関係から、この火山灰質粘性土を用いて作製した改良土の強度を予測することができる。
【００２１】
また、本実施形態の改良土の製造方法は、セメントを含有する固化材と火山灰質粘性土とを混合して固化させてなる改良土を製造する改良土の製造方法であって、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と、火山灰質粘性土と固化材とを含んでなる改良土の強度と、の相関関係に基づいて、改良土の強度が所定値以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を決めて、固化材と火山灰質粘性土とを混合する
【００２２】
具体的には、上記のようにして得られた相関関係から、上記水溶液中で上記のようにして溶出させたアルミニウムの溶出量が、目標とする強度に対応するような、火山灰質粘性土と固化材の混合比を算出する。
より具体的には、例えば、火山灰質粘性土と固化材の混合比を変えて改良土を作製し、各改良土の上記材齢２８日での強度と、用いた火山灰質粘性土から溶出したアルミニウム量との相関関係をそれぞれ求める。そして、得られた相関関係から、所定値以上の強度となるような火山灰質粘性土と固化材の混合比を決定する。
【００２３】
そして、このように決定された混合比となるように、火山灰質粘性土と固化材と混合して硬化させることにより、改良土を作製する。
より具体的には、火山灰質粘性土及び固化材に、さらに水を加えて混合して固化させることにより、改良土を作製する。
【００２４】
本実施形態で用いられる固化材は、通常の地盤改良に用いるセメント系の固化材の中から適宜選択して使用することが可能であるが、例えば、普通、早強、超早強等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、シリカ、フライアッシュを混合してなる各種混合セメント、白色セメント、超速硬セメント、アルミナセメントなど、一般的なセメントを使用することができる。
【００２５】
固化材の混合（配合）量は、特に限定されるものではないが、火山灰質粘性土（乾燥質量）１００質量部に対して、３０〜１６０質量部が好ましく、４５〜７０質量部がより好ましい。
また、混練する際の水の量（土に含有されている水を含む。）は、火山灰質粘性土（乾燥質量）１００質量部に対して１２０〜２８０質量部が好ましく、１６０〜１８０質量部がより好ましい。
【００２６】
上記の通り、本実施形態の改良土の強度予測方法によれば、火山灰質粘性土に含有されているアロフェン量と改良土の強度との間よりも、火山灰質粘性土から溶出されるアルミニウム量と改良土の強度との間の方が、良好な相関関係を示すため、従来よりも適切に、改良土の強度を予測することができる。
また、火山灰質粘性土中のアロフェン含有量の測定よりも、火山灰質粘性土からのアルミニウム溶出量の測定の方が簡易であるため、従来よりも作業性良く、改良土の強度を予測することができる。
従って、従来よりも適切に、且つ、作業性良く強度を予測することができる。
【００２７】
また、本実施形態の改良土の製造方法によれば、上記改良土の強度予測方法に基づいて、改良土の強度が所定値以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を決めることによって、アロフェン含有量に基づいて火山灰質粘性土と固化材との混合比を決める場合よりも、より適切に、且つ、作業性良く上記混合比を決めることができる。
従って、固化不良に起因する強度の低下を抑制することができる。
【００２８】
本実施形態の改良土の強度予測方法、及び、改良土の製造方法は以上の通りであるが、本発明は、上記実施形態に特に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、改良土の強度として、材齢２８日の強度を採用したが、本発明においては、他の材齢の強度を採用してもよい。
【実施例】
【００２９】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
（実験例１）土の物性の測定
【００３１】
・土中のアルミニウム溶出量の測定
火山灰質粘性土として、５箇所から採取した関東ローム１〜５を用いた。
比較対象として、砂質粘土を用いた。
これら火山灰質粘性土及び砂質粘土と、水とを混合し、さらに２０％水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨが１２、土（乾燥質量）：水（土に含有されている水を含む）＝１：５となるように混合して懸濁液を調製した。
この懸濁液を３０分間撹拌し、アルミニウムを溶出させ、水に溶出したアルミニウムの量を、イットリウム溶液を内部標準物質として添加し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ、ＣＩＲＯＳ−１２０  ＥＯＰ、ＳＰＥＣＴＲＯ社製）を用いて、土１ｋｇ当たりのアルミニウム溶出量を測定した。
結果を表１に示す。
【００３２】
・土中のアロフェン含有量の測定
比較対象として、各土に含まれるアロフェンの含有量について、北川法に基づいて測定した。具体的には、各土の乾燥質量を測定した後、各土に対し、８Ｎの塩酸水溶液と０．５Ｎの水酸化ナトリウム水溶液とを交互に添加してアロフェンを溶出させた後の各土の乾燥質量を測定し、溶出前の各土の乾燥質量から溶出後の各土の乾燥質量を差し引くことによって処理減量（アロフェン量）を算出し、溶出前の各土の乾燥質量に対する処理減量の割合（％）を算出した。
結果を表１に示す。
【００３３】
・土の湿密度の測定
各土の湿潤密度を、ＪＣＡＳ  Ｌ−０1−２００６に準拠して供試体を作製し、供試体の質量から求めた単位体積質量によって測定した。
結果を、表２に示す。
【００３４】
・土の自然含水比の測定
各土の自然含水比を、ＪＩＳ  Ａ  １２０３：２００９に準拠して測定した。
結果を、表２に示す。
【００３５】
・アルミニウム含有量
各土のアルミニウム含有量を、四ホウ酸リチウムを用いたアルカリ融解法によって測定した。
結果を表２に示す。なお、表２には、表１に記載したアロフェン含有量及びアルミニウム溶出量の結果についても、併せて示す。
【００３６】
【表１】
0006512472.tif 000002
【００３７】
【表２】
0006512472.tif 000003
【００３８】
（実験例２）アルミニウム量と強度との関係
火山灰質粘性土として、上記関東ローム１〜４を用いた。
また、固化材として、セメント系固化材タフロック３Ｅ（住友大阪セメント社製）を用い、各土と、固化材と、水とを混合し、混合物を、内径（直径）５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱状の型枠に打設し、表面をならして改良土を作製して２０℃で封緘養生して、改良土を作製した。
各成分の混合比については、各土を乾燥質量で１００質量部、固化材を５０質量部、水（各土に含まれている水の量も含む。）を１６５質量部とする場合と、各土を１００質量部、固化材を６７質量部、水（各土に含まれている水の量も含む。）を１７３質量部とする場合とに設定した。
上記混合比で混合して打設した後、材齢２８日後の一軸圧縮強度を、ＪＩＳ  Ａ  １２１６：２００９に準拠して測定した。結果を表３に示す。
併せて、表２、表３より、アルミニウム溶出量と強度との関係を示すグラフを作成し、その相関関係を示す回帰直線と共に、図１に示す。
また、アルミニウム含有量と強度との関係を示すグラフを、その相関関係を示す回帰直線と共に、図２に示す。
【００３９】
【表３】
0006512472.tif 000004
【００４０】
図１に示すように、火山灰質粘性土では、固化材との混合比によらず、アルミニウム溶出量が増加すると、強度が低下する傾向が得られた。この結果、火山灰質粘性土では、アルミニウム溶出量と強度との相関関係を求めておけば、火山灰質粘性土のアルミニウム溶出量を測定することによって、上記相関関係に基づいて、改良土の強度を予測できることがわかった。
また、火山灰粘性土と固化材との配合比が変わると、アルミニウム溶出量と強度との相関関係が変わる傾向が得られた。この結果、火山灰質粘性土と固化材との混合比を変えて、混合比ごとにアルミニウム溶出量と強度との相関関係を求めておけば、所定値以上の強度が得られるような混合比を求められることがわかった。
また、図１の結果より、改良土の強度が１０００ｋＮ／ｍ２以上となるように、火山灰質粘性土と固化材との混合比を、火山灰質粘性土（乾燥質量）：固化材＝１００質量部：４０〜７０質量部とすることによって、固化不良が抑制され、強度に優れた改良土を製造することができることがわかった。
【００４１】
これに対し、図２に示すように、アルミニウム含有量が大きく異ならなくても、改良土の強度が大きく異なる傾向が得られた。すなわち、同じようなアルミニウム含有量でも、大きく異なる強度が得られることがわかった。また、火山灰質粘性土と固化材との混合比が異なっても、同様の傾向にあった。この結果、関東ロームに含まれているアルミニウム含有量を測定しても、強度を予測することは困難であることがわかった。
【００４２】
また、図１、２に示すように、砂質粘土では、火山灰質粘土と比較してアロフェン含有量が著しく少ないため、アルミニウムの溶出量と強度との関係が、火山灰質粘性土とは全く異なっていることがわかった。
【００４３】
前述した図１と、図２との傾向の違いを示すべく、以下の関係を図３〜６に示す。
すなわち、アルミニウム溶出量とアロフェン含有量との関係を図３に示し、アルミニウム含有量とアロフェン含有量との関係を図４に示し、アルミニウム溶出量とアルミニウム含有量との関係を図５に示す。
また、アロフェン含有量と強度との関係を図６に示す。
【００４４】
図４に示すように、アルミニウム含有量とアロフェン含有量との間には、相関関係が認められた。しかし、図３に示すように、アルミニウム溶出量とアロフェン含有量との間には、相関関係が認められなかった。また、図５に示すように、アルミニウム溶出量が変わってもアルミニウム含有量は変わらず、アルミニウム溶出量は、アルミニウム含有量の変化ではわからないような情報を提供し得ることがわかった。
【００４５】
一方、図６に示すように、アロフェン含有量と強度との間では、アルミニウム溶出量と強度との間（図１〜４）よりも、相関関係が認められず、強度を十分に予測し得ないことがわかった。
【図１】
0006512472.tif 000005
【図２】
0006512472.tif 000006
【図３】
0006512472.tif 000007
【図４】
0006512472.tif 000008
【図５】
0006512472.tif 000009
【図６】
0006512472.tif 000010