(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物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、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを改良土の作製前に行い、改良土の配合を設計し、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３未満である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１５０質量％以上、前記ＣａＯ量を１６５ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を２０ｋｇ／ｍ３以上にする、改良土の製造方法。
【請求項２】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物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、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを改良土の作製前に行い、改良土の配合を設計し、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３以上である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１６０質量％以上、前記ＣａＯ量を１７０ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を３０ｋｇ／ｍ３以上にする、改良土の製造方法。
【請求項３】
前記第一工程及び第二工程で求めた測定値、並びに、前記改良土の圧縮強さの目標値に基づいて、前記対象土と前記セメント組成物との混合比、前記セメント組成物中のＣａＯ含有量、前記セメント組成物中のＳＯ３含有量、及び、前記対象土に加える水の割合を求める、請求項１又は２に記載の改良土の製造方法。
【請求項４】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するためのセメント組成物を製造する、セメント組成物の製造方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３未満である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１５０質量％以上、前記ＣａＯ量を１６５ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を２０ｋｇ／ｍ３以上にする、セメント組成物の製造方法。
【請求項５】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するためのセメント組成物を製造する、セメント組成物の製造方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３以上である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１６０質量％以上、前記ＣａＯ量を１７０ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を３０ｋｇ／ｍ３以上にする、セメント組成物の製造方法。
【請求項６】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するための改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３未満である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１５０質量％以上、前記ＣａＯ量を１６５ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を２０ｋｇ／ｍ３以上にする、改良土の配合設計方法。
【請求項７】
対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するための改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、
前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３以上である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、前記Ｗ比を１６０質量％以上、前記ＣａＯ量を１７０ｋｇ／ｍ３以上、前記Ｗ比を前記ＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を３０ｋｇ／ｍ３以上にする、改良土の配合設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物等の基礎となる地盤の強度を高めて地盤を改良するために、セメントを含有するセメント組成物を対象地盤の土壌に混合すること（改良土の作製）が行われている。
【０００３】
土壌に混合するセメント組成物の量を多くすることで土壌の強度を高めることができるが、セメント組成物を必要以上に用いるとコストがかかってしまう。
そのようなことから、地盤の強度を目標強度以上にしつつセメント組成物の使用量を抑制するように、改良土の配合設計が行われている。
改良土の配合設計方法としては、地盤改良の対象となる地盤から土壌試料を採取し、異なる添加量でセメント組成物を土壌試料に混合して複数の供試体を作製し、所定材齢の供試体の強度を測定して、土壌へのセメント組成物の必要な添加量を求めることが行われている。
【０００４】
しかし、このような方法では、強度を測定するための試験に手間がかかり、また、供試体を所定の材齢とするのに時間がかかるという問題もある。
このような問題に対し、地盤改良の対象となる地盤の土壌（以下、「対象土」ともいう。）の含水比、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、アロフェン、および、非晶質相（アロフェンを除く）の含有率を測定し、これらの測定値を使った改良土の配合設計方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では測定対象項目が多いため、より簡便に改良土の配合設計を行うことができる方法が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記要望点に鑑み、簡便に改良土の配合設計を行うことができる改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計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】
【０００８】
本発明者らが鋭意研究したところ、対象土が火山灰質粘性土であれば、前記対象土の含水比と、前記対象土中のアロフェンの含有量とから改良土の配合を設計できることを見出し、本発明を想到するに至った。
【０００９】
本発明は、対象土と、セメントを含有するセメント組成物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、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを改良土の作製前に行い、改良土の配合を設計する、改良土の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するためのセメント組成物を製造する、セメント組成物の製造方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、改良土の配合を設計する、セメント組成物の製造方法である。
【００１１】
さらに、本発明は、対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するための改良土の配合設計を行う、改良土の配合設計方法であって、
前記対象土が、火山灰質粘性土であり、
前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行い、改良土の配合を設計する、改良土の配合設計方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡便に改良土の配合設計を行うことができる改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計方法を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】材齢２８日での一軸圧縮強さの実測値と予測値との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
まず、本実施形態の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製造方法では、対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製する。前記対象土は、火山灰質粘性土である。
また、本実施形態の改良土の製造方法は、前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを備えており、これらの測定値に基づいて改良土の配合を設計する。また、本実施形態の改良土の製造方法は、前記第一工程及び前記第二工程後に改良土の作製を行う方法である。
【００１７】
前記第一工程で測定する「対象土の含水比」は、「対象土中の水の質量／対象土中の固形分の質量」を「質量％」で表したものを意味する。
なお、「対象土の含水比」は、地盤工学会のＪＧＳ０１２１−２００９「土の含水比試験方法」により測定することができる。
【００１８】
前記第二工程で測定する「対象土中のアロフェンの含有量」は、「対象土中のアロフェンの質量／対象土の体積」を「ｋｇ／ｍ３」で表したものを意味する。
なお、「対象土中のアロフェンの含有量」は、「８Ｎ  ＨＣｌ−０．５Ｎ  ＮａＯＨ交互溶解法」、北川  靖男；土壌中のアロフェンおよび非晶質無機成分の定量に関する研究  農業技術報告  Ｖｏｌ.２９  ｐ１−３７（１９７７）に記載の方法で測定することができる。
【００１９】
本実施形態の改良土の製造方法では、例えば、前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３未満である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、Ｗ比を１５０質量％以上、ＣａＯ量を１６５ｋｇ／ｍ３以上、好ましくは１６５〜３５０ｋｇ／ｍ３、Ｗ比をＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を２０ｋｇ／ｍ３以上、好ましく２０〜１００ｋｇ／ｍ３にする。
また、本実施形態の改良土の製造方法では、例えば、前記対象土中のアロフェンの含有量の測定値が４００ｋｇ／ｍ３以上である場合には、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、Ｗ比を１６０質量％以上、ＣａＯ量を１７０ｋｇ／ｍ３以上、好ましくは１７０〜３５０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは１７０〜３００ｋｇ／ｍ３、Ｗ比をＣａＯ量で割った値を１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下にし、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量を３０ｋｇ／ｍ３以上、好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｍ３にする。
【００２０】
また、本実施形態の改良土の製造方法では、前記第一工程で求めた測定値及び第二工程で求めた測定値の２つの測定値、並びに、前記改良土の圧縮強さの目標値に基づいて、前記対象土と前記セメント組成物との混合比、前記セメント組成物中のＣａＯ含有量、前記セメント組成物中のＳＯ３含有量、及び、前記対象土に加える水の割合を求めてもよい。
本実施形態の改良土の製造方法では、これにより、測定値としては２つの測定値のみで改良土の配合設計を行うことができる。言い換えれば、本実施形態の改良土の製造方法では、対象土中のビチューメン、フミン酸、フルボ酸、および、非晶質相（アロフェンを除く）の含有率の測定値を用いずとも、改良土の配合設計を行うことができる。
なお、前記圧縮強さは、後述するような材齢２８日のものに限らず、例えば、材齢３日や７日等の他の材齢のものであってもよい。
【００２１】
また、本実施形態の改良土の製造方法では、前記改良土の圧縮強さの目標値を用いる場合には、前記第一工程及び第二工程で求めた測定値、前記改良土の材齢２８日の圧縮強さの目標値、並びに、下記式を用いて、前記対象土と前記セメント組成物との混合比、前記セメント組成物中のＣａＯ含有量、前記セメント組成物中のＳＯ３含有量、及び、前記対象土に加える水の割合を求めることが好ましい。
「ｑｕ２８」  ＝  ａ×「水」  ＋  ｂ×「ＣａＯ」  ＋  ｃ×「ＳＯ３」  ＋  ｄ×「アロフェン」  ＋  ｅ
ここで、前記「ｑｕ２８」は、「改良土の材齢２８日の圧縮強さの目標値」（ｋＮ／ｍ２）を表し、前記「水」は、「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」（質量％）を表し、前記「ＣａＯ」は、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量」（ｋｇ／ｍ３）を表し、前記「ＳＯ３」は、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量」（ｋｇ／ｍ３）を表し、前記「アロフェン」は、「対象土中のアロフェンの含有量」（ｋｇ／ｍ３）を表す。
また、前記「ａ」は、−６９〜−９３であり、好ましくは−７３〜−８９、さらに好ましくは−７７〜−８５である。前記「ｂ」は、３０〜４１であり、好ましくは３２〜３９、さらに好ましくは３４〜３８である。前記「ｃ」は、２５〜３４であり、好ましくは２７〜３３、さらに好ましくは、２８〜３１である。前記「ｄ」は、−２．３〜−３．２であり、好ましくは−２．５〜−３．０、さらに好ましくは、−２．６〜−２．９である。前記「ｅ」は、６８８６〜９３１７であり、好ましくは７２９２〜８９１２、さらに好ましくは、７６９７〜８５０７である。
なお、圧縮強さは、ＪＩＳ  Ａ１２１６：２００９「土の一軸圧縮試験方法」に従って測定したものを意味する。
【００２２】
前記セメント組成物は、セメントを含有する。前記セメントとしては、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、およびエコセメントが挙げられる。前記ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、および耐硫酸塩ポルトランドセメント等が挙げられる。前記セメントは、スラグ、石膏を含んでもよい。前記セメント組成物は、前記セメントを含有することにより、ＣａＯ及びＳＯ３を含有する。
前記セメント組成物は、混和剤や混和材を含有してもよい。
【００２３】
前記対象土に加える水は、前記セメント組成物とともに前記対象土と混合してもよく、前記セメント組成物とは別に前記対象土に混合してもよい。また、前記対象土が十分に水を含んでいる場合には、前記対象土に水を加えなくてもよい。
【００２４】
本実施形態のセメント組成物の製造方法では、対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するためのセメント組成物を製造する。前記対象土は、火山灰質粘性土である。また、本実施形態のセメント組成物の製造方法では、前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行う。
【００２５】
さらに、本実施形態の改良土の配合設計方法では、対象土と、セメントを含有するセメント組成物とが混合された改良土を作製するための改良土の配合設計を行う。前記対象土は、火山灰質粘性土である。また、本実施形態の改良土の配合設計方法は、前記対象土の含水比を測定する第一工程と、前記対象土中のアロフェンの含有量を測定する第二工程とを行う。
【００２６】
尚、本発明の改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明の改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。さらに、本発明の改良土の製造方法、セメント組成物の製造方法、及び、改良土の配合設計方法は、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。
【実施例】
【００２７】
次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２８】
対象土として火山灰質粘性土である関東ロームを関東の３か所で採取した。
そして、それぞれの対象土について、含水比、及び、アロフェンの含有量を測定した。なお、含水比、及び、アロフェンの含有量は上述した方法で測定した。
次に、それぞれの火山灰質粘性土と、ＣａＯ及びＳＯ３を含有するセメント組成物と、水とをソイルミキサで６分間混合し、下記表１〜６の改良土を作製した。
なお、下記表では、「対象土中のアロフェンの含有量」を「アロフェン」と表し、「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」を「水」と表し、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量」を「ＣａＯ」と表し、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量」を「ＳＯ３」と表す。また、「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」を「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量」で割ったものを「水／ＣａＯ」と表す。「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」は、含水比、及び、対象土に加えた水の量から求めた。
そして、改良土をφ５ｃｍ、高さ１０ｃｍの型枠に投入した後、２０℃で封緘養生し、ＪＧＳ０８２１−２００８「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」に準拠して供試体を作製した。
次に、材齢２８日の前記供試体の一軸圧縮強さ（以下、［ｑｕ２８」ともいう。）を測定した。結果を下記表１〜６に示す。
【００２９】
【表１】
0006452043.tif 000002
【００３０】
【表２】
0006452043.tif 000003
【００３１】
【表３】
0006452043.tif 000004
【００３２】
【表４】
0006452043.tif 000005
【００３３】
【表５】
0006452043.tif 000006
【００３４】
【表６】
0006452043.tif 000007
【００３５】
アロフェンの含有量の測定値が２１９ｋｇ／ｍ３、３１６ｋｇ／ｍ３である対象土においては、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、Ｗ比が１５０質量％以上、ＣａＯ量が１６５ｋｇ／ｍ３以上、Ｗ比をＣａＯ量で割った値が１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下であり、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量が２０ｋｇ／ｍ３以上である供試体は、材齢２８日での一軸圧縮強さが１０００ｋＮ／ｍ２を超えていた。
また、アロフェンの含有量の測定値が４１９ｋｇ／ｍ３である対象土においては、前記対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量をＷ比とし、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量をＣａＯ量としたときに、Ｗ比が１６０質量％以上、ＣａＯ量が１７０ｋｇ／ｍ３以上、Ｗ比をＣａＯ量で割った値が１．０（質量％・ｍ３／ｋｇ）以下であり、更に、前記対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量が３０ｋｇ／ｍ３以上である供試体は、材齢２８日での一軸圧縮強さが１０００ｋＮ／ｍ２を超えていた。
【００３６】
上記データを用いて、「材齢２８日での一軸圧縮強さ」（「ｑｕ２８」）を従属変数（目的変数）とし、「対象土中のアロフェンの含有量」（「アロフェン」）、「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」（「水」）、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量」（「ＣａＯ」）、及び、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量」（「ＳＯ３」）を独立変数（説明変数）として、重回帰分析を行い、最小二乗法により下記回帰式の係数ａ〜ｅを求めた。
「ｑｕ２８」  ＝  ａ×「水」  ＋  ｂ×「ＣａＯ」  ＋  ｃ×「ＳＯ３」  ＋  ｄ×「アロフェン」  ＋  ｅ
【００３７】
そして、上記回帰式に、「対象土中のアロフェンの含有量」、「対象土の固形分の質量に対する前記改良土の水の質量」、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＣａＯの質量」、及び、「対象土の体積に対する前記セメント組成物中のＳＯ３の質量」の値を代入して「材齢２８日での一軸圧縮強さ」の「予測値」を求めた。
図１に、材齢２８日での一軸圧縮強さの実測値と予測値との関係を示す。
図１に示すように、材齢２８日での一軸圧縮強さの実測値と予測値とが同程度の値を示した。
【００３８】
また、上記重回帰分析で求めた各係数ａ〜ｅの値から、１５％分引いた値（−１５％）、１０％分引いた値（−１０％）、５％分引いた値（−５％）を求め、また、上記重回帰分析で求めた各係数ａ〜ｅの値に、５％分足した値（５％）、１０％分足した値（１０％）、１５％分足した値（１５％）を求めた。言い換えると、上記重回帰分析で求めた各係数ａ〜ｅに、０．８５、０．９０、０．９５、１．０５、１．１０、１．１５を掛けた値を求めた。これらの値を表７に示す。
【００３９】
【表７】
0006452043.tif 000008
【図１】
0006452043.tif 000009