(57)【要約】【課題】ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物及び製紙スラッジをソイル柱打設時のベントナイトの代替物として再利用して産業廃棄物の処理量及び処理コストの低減を図るとともにソイル柱材使用量の節減をはかる。【解決方法】セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、からなるソイル柱材及びソイル柱。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、の混合物からなることを特徴とするソイル柱材。
【請求項２】
セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、の混合物からなることを特徴とするソイル柱。
【請求項３】
セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質及び水を混合してソイル柱を打設することを特徴とするソイル柱造成方法。
【請求項４】
対象土１ｍ３当たりの配合が、セメント：１８０〜２６０ｋｇ、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末：７０〜１００ｋｇ、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質：１０〜２０ｋｇ及び水：５５０〜７００ｋｇであることを特徴とする請求項３に記載のソイル柱造成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山止め壁等を構成するソイル柱材、ソイル柱及びソイル柱造成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルなどの構築物の地下建設工事の値伐り工事に際し、隣接土地及び建物等への影響を防止するため止水効果を有する山止め壁等が造成され、その工法としてソイル柱列工法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ソイル柱は、穿孔と同時に、あるいは穿孔後に、セメント、ベントナイト等の固結材及び水、さらに造成地の原位置土が攪拌混合されて地中に造成される。前記穿孔と同時にソイル柱を造成した場合には、単純計算では、ソイル柱造成時に加えられた固結材と水の分量に相当する量の土砂との混合物が地上に排出されることになる。
【０００４】
もっとも、加えられた固結材及び水の一部は，周囲の地層に浸透するため、前記相当量が地上に排出されることはない。しかしながら、ソイル柱列として多くのソイル柱を造成すると、地上に排出される前記固結材、水及び土砂の混合物は大量になる。
【０００５】
ソイル柱の造成時に地上に排出された前記混合物は、ベントナイトが混合された泥土とされ、産業廃棄物として処理することが義務付けられ、その処理コストが建設工事のコストアップの一因になっている。
【０００６】
そこで、本願発明者の一人によってソイル柱の造成時に、地上に排出された前記混合物を、続くソイル柱の打設に再利用し、前記混合物の廃棄処理量及び廃棄コストの低減を図り、同時に固結材を節約して、建設工事コストの低減を図ることが提案された（特開平１０−２１２７２６号公報参照。）。
【０００７】
さらにまた、前記ソイル柱の造成時に、地上に排出された前記混合物を乾燥粉末化して取り扱いを容易にしてソイル柱の素材として再利用することも提案された。（特開平１０−２７３９１１号公報参照。）。
【０００８】
本発明は、前記ソイル柱の造成時に、地上に排出された前記混合物と、製紙工場で紙をすくった後に残った繊維のカス、すなわち、製紙スラッジの有効再利用を図る（特開平５−３４６０１８号公報参照。）とともに、前記ソイル柱造成におけるベントナイトの代替物として再利用することにより、産業廃棄物としての処理量及び廃棄コストの低減、さらにソイル柱材使用量の節減を図ることを目的とする。
【０００９】
【特許文献】
特開平１０−２１２７２６号公報
【００１０】
【特許文献】
特開平１０―２７３９１１号公報
【００１１】
【特許文献】
特開平５−３４６０１８号公報
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に示す本発明のソイル柱材は、セメントと、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、の混合物からなることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、自然界から調達して処理され、その混合物が産業廃棄物となるベントナイトに代えて、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物の乾燥粉末と、製紙工場で紙をすくった後に残る繊維のカス、すなわち、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質が利用される。したがって、ソイル柱列全体として産業廃棄物としての処理量及び廃棄コストの低減を図ることができる。
【００１４】
前記ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂との混合物の乾燥粉末（以下「ソイル粉末」と言う。）は、その水硬性（反応性）が小さいため、コンクリート・モルタル用の結合材及び混和材料としての使用には問題があるが、ソイルセメント用のベントナイト微粉及び結合材の一部として使用することは、十分可能であることが実験によって確認されており、本発明はその再利用を図る。
【００１５】
また、前記製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質（以下単に「スラッジ顆粒」と言う。）は、製紙スラッジを略２〜４ｍｍ径の顆粒状に乾燥造粒させたものである。ソイル柱造成溶液にスラッジ顆粒を配合することによって、これまでの技術ではなかった効果を得ることができる。
【００１６】
例えば、前記ソイル粉末とスラッジ顆粒の混合物に水を加えた懸濁液であるソイル柱造成溶液では、スラッジ顆粒の表面から紙繊維が解されて適度な粘性を発現し、沈降分離による材料分離がない均一なソイル柱材を作成することができるほか、掘削後地上に排出された後の処理処分の取扱いが容易になる。
【００１７】
さらに、ソイル柱造成時における掘削壁面の土の間隙にソイル柱造成溶液に含まれるスラッジ顆粒が詰まり、いわゆる目詰効果が発揮され、現場の土質が砂質土以上の粒径の場合、ソイル柱造成時における掘削壁面からのソイル柱造成溶液が逸脱するが、スラッジ顆粒を略々砂の粒径の略２〜４ｍｍ径にすることにより、ソイル柱造成溶液の逸脱を防止して、該ソイル柱材の使用量を節減できる機能を発揮する。
【００１８】
また、前記請求項１のソイル柱材は、前記ソイル粉末と前記スラッジ顆粒を混合して使用されるが、それぞれ粉末状及び顆粒状であり、見かけ比重が略同じであるために容易且つ均質にプレミックスすることも可能である。
【００１９】
請求項２に示す本発明のソイル柱は、セメントと、前記ソイル粉末、すなわち、ソイル柱造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物の乾燥粉末と、前記スラッジ顆粒、すなわち、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質と、の混合物からなることを特徴とする。
【００２０】
前記請求項２のソイル柱は、前記ソイル粉末及び前記スラッジ顆粒を、ベントナイトの代替物として有効利用を図ったソイル柱であり、産業廃棄物としての処理量及び処理コストの低減を図り、同時にソイル柱材使用量を節減することができる。
【００２１】
請求項３に示す本発明のソイル柱造成方法は、セメントと、ソイル粉末と、スラッジ顆粒及び水を混合してソイル柱を打設することを特徴とする。
【００２２】
前記請求項３のソイル柱造成方法では、ベントナイトを攪拌混合するものでないため、地上に排出された固結材と土砂の混合物は、泥土として取り扱う必要性がなくなるものと考えられる。したがって、産業廃棄物としての処理量及び廃棄コストの低減が図られる。
【００２３】
請求項４は、対象土１ｍ３当たりの配合が、セメント：１８０〜２６０ｋｇ、ソイル粉末：７０〜１００ｋｇ、スラッジ顆粒：１０〜２０ｋｇ、及び水５５０〜７００ｋｇであることを特徴とする請求項３に記載のソイル柱造成方法である。
【００２４】
前記セメント、ソイル粉末及びスラッジ顆粒及びその配合値は、現場の土質、すなわち、粘性土、砂質土、砂礫土や要求されるソイル柱強度によって大きく異なる。なお、本請求項４に示す配合値は、一つの好ましい例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行い得ることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
下記表１には、素材の配合量を変えた各種ソイルセメントペーストが示されている。なお、配合量は、それぞれ対象土１ｍ３に対する重量（ｋｇ）である。
【００２６】
【表1】
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基準配合としてベントナイト使用した配合、すなわち、セメント（高炉Ｂ種）：２４０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ベントナイト：２０ｋｇ（基準配合）が開示されている。
【００２７】
また、本発明一実施例として、セメント：２００ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ソイル粉末：７０ｋｇ、スラッジ顆粒：１０ｋｇ（配合Ａ）、セメント：２００ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ソイル粉末：７０ｋｇ、スラッジ顆粒：２０ｋｇ（配合Ｂ）及びセメント：１８０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ソイル粉末：７０ｋｇ、スラッジ顆粒：１０ｋｇ（配合Ｆ）が開示されている。
【００２８】
その他、比較例として、セメント：２４０ｋｇ、水：５５０ｋｇ（配合Ｃ）、セメント：２４０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、スラッジ顆粒：１０ｋｇ（配合Ｄ）、セメント：２４０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、スラッジ顆粒：２０ｋｇ（配合Ｅ）、セメント：１８０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ソイル粉末：１００ｋｇ（配合Ｇ）、セメント：１８０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ベントナイト：１０ｋｇ、ソイル粉末：７０ｋｇ（配合Ｈ）が開示されている。
【００２９】
図１及び図２には、前記各配合Ａ乃至配合Ｈに開示したソイルセメントペーストのブリーディング試験結果が示されている。
【００３０】
前記図1及び図２を検討すると、本発明一実施例の配合A、配合B及び配合Fのブリーディング率が、基準配合及びその他の比較例の配合C、D、E、G及びHに比べてきわめて低く好ましいことが判明した。
【００３１】
下記表２には、前記基準配合と本発明一実施例の配合A、配合B及び前記基準配合と本発明一実施例の配合F及び他の配合G、Hにおけるソイルセメントの強度試験結果を示す。
【００３２】
なお、対象砂質土の物性は、含水率：１０．１８％、嵩密度：１．８７ｇ／ｃｍ３であり、供試体寸法：φ５０ｍｍＸ１００ｍｍである。
【００３３】
【表2】
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前記試験結果によれば、養生条件：２０℃封緘養生、材齢：７日の場合、セメント２４０ｋｇ配合の前記基準配合よりも、セメント配合を２００ｋｇに減量し、ソイル粉末及びスラッジ顆粒を添加した前記本発明一実施例の配合A、Bの初期強度が前記基準配合より高い値であった。これは、ソイル柱材に添加されたソイル粉末及びスラッジ顆粒がセメントの水和反応に必要でない余分な水分を吸収したこと、及びスラッジ顆粒に含まれる紙繊維が土粒子と土粒子を一体化させる効果を発現したことにより、セメントの強度発現を高めたものと考えられる。
【００３４】
また、養生条件：2日脱型→2日４０℃封緘養生、材齢：４日、促進養生の場合、セメント２４０ｋｇ配合の前記基準配合に対し、セメント配合を１８０ｋｇに大幅減量し、ソイル粉末及びスラッジ顆粒を添加した前記本発明一実施例の配合F、ソイル粉末のみを添加した前記比較例G及びベントナイトとソイル粉末を添加した比較例Hとの、それぞれの一軸圧縮強度差は、比較的小さなものであった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のソイル柱材、該ソイル柱材を使用したソイル柱及び該ソイル柱造成方法によれば、ソイル柱の造成時に地上に排出された固結材と土砂の混合物及び製紙スラッジを有効利用するため、その産業廃棄物としての処理量及び処理コストの低減を図ることができるとともに、有効利用により得られた乾燥粉末及び顆粒状にした物質をベントナイトの代替物として利用するため、ソイル柱造成時における産業廃棄物の処理量及び処理コストの低減を図ることができる。また、製紙スラッジから生成した微細繊維を顆粒状にした物質がソイル柱打設時に、掘削壁面の土粒子と土粒子間の目詰効果を発揮し、さらに、土粒子と土粒子間を微細繊維が連結することにより、掘削壁面から周囲地層へのソイル柱材の浸透を低減し、該ソイル柱材使用量の節減に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ソイルセメントペーストのブリーディング試験結果を示す測定図である。
【図２】ソイルセメントペーストのブリーディング試験結果を示す測定図である。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月19日(2002.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【表１】
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基準配合としてベントナイト使用した配合、すなわち、セメント（高炉Ｂ種）：２４０ｋｇ、水：５５０ｋｇ、ベントナイト：２０ｋｇ（基準配合）が開示されている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
【表２】
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前記試験結果によれば、養生条件：２０℃封緘養生、材齢：７日の場合、セメント２４０ｋｇ配合の前記基準配合よりも、セメント配合を２００ｋｇに減量し、ソイル粉末及びスラッジ顆粒を添加した前記本発明一実施例の配合A、Bの初期強度が前記基準配合より高い値であった。これは、ソイル柱材に添加されたソイル粉末及びスラッジ顆粒がセメントの水和反応に必要でない余分な水分を吸収したこと、及びスラッジ顆粒に含まれる紙繊維が土粒子と土粒子を一体化させる効果を発現したことにより、セメントの強度発現を高めたものと考えられる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004197356.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004197356.tif 000010