(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌とセメント系硬化材を混練して製造する地盤改良体において、
破断強度が２００〜１２００ＭＰａで、練り混ぜ撹拌することにより繊維と繊維が相互に絡み合うように繊維の太さに対する長さの比率（アスペクト比）を１０００以上に調整したポリプロピレン繊維を、地盤改良体の体積比にして０．４〜２％混入して土壌と混練しマトリックスを補強して成ることを特徴とする、繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体。
【請求項２】
ポリプロピレン繊維の太さは、直径が１００ミクロン以下であることを特徴とする、請求項１に記載した繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体。
【請求項３】
ポリプロピレン繊維は、両端部に、繊維径より１０ミクロン以上大きいこぶ状又は塊状のアンカー部を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載した繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築又は土木構造物の山留め壁・基礎等の地下構造に使用する、繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良体は、現地の発生土にセメント系硬化材を加えて混練し固化させて製造する。一般的には撹拌翼を備えたロッドを軟弱地盤中へ貫入しながら、地上のプラントで製造したセメント系硬化材をロッド先端部から噴出させて掘削土壌と撹拌・混合することにより、軟弱地盤を補強した地盤改良体を製造する。或いは地上のサイロからセメント粉体を空気搬送して、前記攪拌翼を備えたロッドの先端から噴射させて、掘削土壌と攪拌・混合して地盤改良体を製造することも行われる。地盤改良体は、地盤支持力の向上、液状化の防止、あるいは山留め壁、止水壁など地下構造体の構築に広く利用されている。地盤改良体は、圧縮強度が０．５〜４ＭＰａ程度であり、地盤の種類に応じて、所要の強度が得られるセメント量をセメント系硬化材として混入する。
この地盤改良体は、最大荷重を超えると、脆性的な破壊を起こす。特に曲げや引っ張りを受ける場合は、最大耐力後に一気に破壊に至る。このため安全を考慮して、室内試験の圧縮強度の１／３〜１／１０程度が許容圧縮応力度として用いられる。引っ張り強度は、前記許容圧縮応力度の０．１〜０．２倍、せん断強度は０．３倍として設計することが多い。
【０００３】
地盤改良体の力学特性を改善する従来技術として、たとえば下記の特許文献１には、鋼繊維を混入した繊維補強ソイルセメントとその施工方法が開示されている。この従来技術は、強度レベルが１０ＭＰａと一般的な地盤改良体に比べて強度の大きいものについて、鋼繊維補強により、曲げ強度を圧縮強度の１５〜３０％高められる、との記載が認められる。水セメント比１００％のセメント系硬化材に鋼繊維を１〜３％混入することも記載されている。
【０００４】
下記の特許文献２には、直径１０〜２０ミクロン、繊維長さ４〜１０ｍｍ、破断強度１５００〜２５００ＭＰａのビニロン繊維を用いた繊維補強ソイル固化体、或いは直径２５〜５０ミクロン、繊維長さ１０〜２０ｍｍ、破断強度８００〜１５００ＭＰａのビニロン繊維を用いた繊維補強ソイル固化体を製造すると、圧縮強度に対する曲げ強度や引っ張り強度が向上し、靱性も向上できると記載されている。
地盤改良のソイル固化体は、地盤の土質に応じて、所要強度が得られるセメント量を決定して施工するのが一般的である。セメント量には幅があるが、例えば砂層では８０〜３００Ｋｇ／ｍ３ 程度、粘性土では１００〜３００Ｋｇ／ｍ３ 程度、シルトでは１００〜３００Ｋｇ／ｍ３ 程度のセメント量である。しかし、特許文献２の開示技術は、全ての土質についてセメント量は３５０Ｋｇ／ｍ３と記載しているので、一般的に実施されている地盤改良体とは異質な調合となっている。セメント量が非常に多いことに加えて、高価なビニロン繊維を使用している点が注目される。
【０００５】
下記の特許文献３には、上記特許文献２に記載された繊維補強ソイル固化体の施工法が開示されている。即ち、特許文献２に記載された繊維補強ソイル固化体の施工法では、セメント系硬化材の粘度が非常に低く、繊維の分散が困難であるので、特許文献３の発明は、水セメント比の下限値（６０〜８０％）で粘土の高い状態のセメント系硬化材に増粘剤、分散剤を加える。その上で、繊維を体積比率にして１％以下０．５％以上混入して分散させる。その後、加水して所要の水セメント比とし、所要の圧縮強度を発揮させると記載されている。 
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２８９４２号公報
【特許文献２】特開２００１−４８６０９号公報
【特許文献３】特開２００３−２３２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示された繊維補強ソイルセメントとその施工方法は、水セメント比１００％のセメント系硬化材に、鋼繊維を１〜３％混入すると記載しているが、水セメント比１００％のセメント系硬化材に、体積比で１％を超える鋼繊維を混入して圧送することは甚だ困難である。曲げ強度の向上についても、圧縮強度の３０％の向上を期待できると記載されている。しかし、地盤の種類によっては、地盤改良体の１０％程度の体積比しかセメント系硬化材を使用しないため、補強繊維は、地盤改良体の体積に対して０．１〜０．３％しか混入されず、十分な繊維補強効果を期待できない。また、最大耐力が向上したとしても、最大耐力以降の靱性改善効果の有無は不明であり、靱性改善効果は検証できないままである。
【０００８】
上記特許文献２に開示された繊維補強ソイル固化体は、いずれの土質に対しても、セメント量は３５０Ｋｇ／ｍ３ と記載されており、一般的に実施されている地盤改良とは異質な調合となっている。地盤の土質に応じて、所要強度が得られるセメント量を決定して施工するのが一般的である。それにしても特許文献２の開示技術は、セメント量が非常に多い上に高価なビニロン繊維を使用するので、仮に高性能の繊維補強ソイル固化体が得られるとしても、地盤改良費用は大幅に高価になり、経済的ではない。
上記特許文献３に開示された繊維補強ソイル固化体の施工方法は、水セメント比が低く粘度が高いセメント系硬化材へ、繊維を体積比で１％以下０．５％以上混入して分散させるため、増粘剤や分散剤の使用が不可欠であるし、その後は均一に練り混ぜるため水を供給して所要の水セメント比にする必要があるので、現場での実施が面倒である。
【０００９】
本発明の目的は、安価で簡便・確実に地盤改良体の靱性を向上させることができ、従来技術品に比較して一層大きな曲げ強度と引っ張り強度が得られる、高強度、高靱性セメント系地盤改良体を提供することである。
本発明の次の目的は、現在広い分野で大量に使用されており、安価で経済性に優れているポリプロピレン繊維を使用し、しかも練り混ぜ撹拌することにより、繊維が互いに絡み合って大きな繊維補強効果を発揮しマトリックスを補強して成る高強度、高靱性セメント系地盤改良体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体は、
土壌とセメント系硬化材を混練して製造する地盤改良体において、
破断強度が２００〜１２００ＭＰａで、練り混ぜ撹拌することにより繊維と繊維が相互に絡み合うように繊維１の太さに対する長さの比率（アスペクト比）を１０００以上に調整したポリプロピレン繊維Ｐを、地盤改良体の体積比にして０．４〜２％混入して土壌と混練しマトリックス２を補強して成ることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体において、
ポリプロピレン繊維Ｐの太さは、直径が１００ミクロン以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体において、
ポリプロピレン繊維Ｐは、両端部に、繊維径より１０ミクロン以上大きいこぶ状又は塊状のアンカー部を有することを特徴とする。
【００１３】
（発明の理論的根拠と産業上の利用可能性）
ポリプロピレン繊維は、表面が疎水性であり、破断強度は２００〜１２００ＭＰａ程度、ヤング係数は２〜１５ＧＰａ程度であり、他の有機繊維と比較して機械的性質に劣る。そのためポリプロピレン繊維は、地盤改良体の繊維補強効果を得るためには大量に使用しなければならないと考えられてきた。
しかし、本発明では、このポリプロピレン繊維を地盤改良体の体積比にして０．４〜２％混入することで繊維補強効果を発揮させ、セメント系地盤改良体の靱性を大幅に向上させ、曲げ強度、引っ張り強度も大幅に向上させることに成功した。
即ち、一般的な繊維補強の原理は、マトリックス（この明細書で、マトリックスとは、セメント系地盤改良体組織の母材の意味で使用する。）と繊維との付着力や摩擦抵抗で応力を繊維に伝達して曲げ強度、引っ張り強度、靱性を高めると考えられている（図１Ｂ、図２Ｂを参照）。図１Ｂ、図２Ｂにおいて、符号１が繊維、２がマトリックス、３がひび割れを指す。
しかし、本発明では、地盤改良体の中で繊維１が屈曲した状態となり互いに絡み合うように混入されると、引き抜き時の抵抗が増大し同繊維１に応力を伝達してマトリックス２を補強する（図１Ｂ）という事実、効果に着眼している。
【００１４】
セメント系地盤改良体に関する一般の繊維補強現象は、作用する応力が、マトリックスと繊維の間の付着力を介して繊維に応力が伝達されることにより生ずる。
マトリックスと繊維との間には十分な付着力が作用しており、ひび割れが発生するまでは、繊維とマトリックスが一体的に挙動すると仮定すると、歪みが同じでもヤング係数が大きい繊維ほど大きい応力を負担する。このためマトリックスがひび割れを生ずる歪みに達した際の応力は、ヤング係数が大きい繊維を用いるほどに高くなる。繊維補強マトリックスにひび割れが入る際の断面平均応力σｃは、マトリックス単体のひび割れ発生応力σｍに、繊維体積比Ｖｆ、繊維のヤング係数Ｅｆ、マトリックスのヤング係数Ｅｍを用い、繊維の配向による低減率を無視すると、下記の数式１で評価できる。
（数式１）  σｃ ＝σｍ ｛１＋Ｖｆ（Ｅｆ／Ｅｍ−１）｝
鋼繊維やビニロン繊維は、地盤改良体のマトリックスに対して、ヤング係数がそれぞれ２５０倍と５０倍程度であり、繊維体積比Ｖｆ＝１％とすると、ひび割れ発生時の断面平均応力σｃはそれぞれ、３．５倍と１．５倍程度と予測される。一方、ポリプロピレン繊維は、ヤング係数が３倍程度であり、ひび割れ発生時の断面平均応力σｃは１．０２倍にすぎない。
また、繊維補強体の終局強度σｕは、繊維の終局強度をσｆｕとして、下記の数式２で評価できる。
（数式２）  σｕ ＝σｆｕ・Ｖｆ
【００１５】
鋼繊維やビニロン繊維は、地盤改良体のマトリックスに対しては、終局強度がそれぞれ１０００ＭＰａと２０００ＭＰａ倍程度である。繊維体積比Ｖｆ＝１％として、単純化のために繊維の配向による低減率を無視して終局強度σｕを求めると、それぞれ１０ＭＰａと２０ＭＰａとなる。一方、ポロプロピレン繊維は、終局強度が５００〜１０００ＭＰａ程度であり、同繊維による補強体の終局強度σｕは５〜１０ＭＰａとなる。
しかし、実際に試験を行ってみると、作用応力が大きくなるとマトリックスと繊維の間の付着が切れ繊維が抜け出しはじめるため、繊維の抜けだし時の摩擦抵抗のみが繊維に伝達されて外力に抵抗するにすぎないことが確認された。結局、強度やヤング係数の大きな繊維を使用しても、上記した期待通りのひび割れ強度や終局強度は得られないことがわかった。これを逆にいうと、強度やヤング係数が低く、繊維補強のためには大量に（例えば３％以上）も添加しないと効果が生じないと考えられてきたポリプロプピレン繊維であっても、強度の低いセメント系地盤改良体の補強には比較的少量の添加でも補強に有効であることを見出し、高靱性化を実現できることが確認されたのである。
【００１６】
かくして本発明者らは、セメント系地盤改良体は、セメントコンクリートに比較すると構造組織が粗であるため、マトリックスと繊維の界面に隙間や空隙があり、作用応力の低い時点から付着切れが発生し、部分的に繊維が抜け出してしまい、上記数式１の関係が成り立たないことから、ひび割れ発生応力に繊維とマトリックスのヤング係数比の影響がほとんど無いことを見出した。
最も重要なことは、繊維の強度やヤング係数よりも、最大応力以降には摩擦により繊維に応力を伝達しやすいことである。この現象により繊維補強マトリックスの曲げ強度、引っ張り強度、靱性の向上が可能になるのである。
繊維の強度は、摩擦抵抗で生ずる応力によって破断しなければよいと考えられる。地盤改良体自体の強度が０．５〜４ＭＰａ程度として、繊維補強マトリックスの引っ張り応力度１ＭＰａを実現できるとしても、繊維体積比１％で繊維強度は１００ＭＰａ、繊維体積比０．５％としても必要繊維強度は２００ＭＰａ程度であればよい。ヤング係数が大きい繊維は、早い段階で繊維とマトリックスの付着破壊が発生し、繊維強度を有効に発揮できず、補強の効率は低下してしまう。
【００１７】
本発明者らは、地盤改良体の組織構造および地盤改良体マトリックスと繊維の界面について研究した結果、マトリックスには１０％以上の空隙が存在し、マトリックスと繊維の界面には脆弱で５〜１０ミクロン程度の空隙が存在することがわかった。そのため繊維径が小さいとマトリックスと繊維の接触度が不十分となるので、応力を伝達するためには繊維直径が５ミクロン以上であるべきことを確認した。
【００１８】
次に、マトリックスと繊維との間の摩擦抵抗によって高い（又は効率の良い）繊維補強効果を得るためには、繊維直径を上記した条件下で適切な太さにしても、図１のように直線状の繊維では、マトリックス２と繊維１の間に十分大きな摩擦抵抗を得られない。図２のように繊維１が屈曲され、繊維と繊維が相互に絡み合う条件を整えることが、引き抜き時の摩擦抵抗を増すことにすこぶる有効であることが確認された。マトリックス２と繊維１との界面で摩擦抵抗を得るため、図２のように繊維１を屈曲させた状態にするには、アスペクト比（繊維の太さに対する長さの比率）が大きいほど有利である。繊維の材質とアスペクト比が同じで、施工時の撹拌力が同じであれば、繊維直径が太くなるにつれ、繊維を屈曲させて相互に絡み合わせた状態にすることが難しくなる。現状、工業的に安価な繊維を大量生産（連続成形）する場合、単糸の直径は１００ミクロン程度が限界と知られている。一方で、地盤改良体の施工時の撹拌性、地盤改良体マトリックスの流動性、繊維を混入した後の流動性などを考慮すると、引き抜きに対して十分な摩擦抵抗が得られるように屈曲させるための繊維直径の上限は、１００ミクロンを上限とする必要がある。好ましくは５０ミクロン以下であるといえる。
【００１９】
繊維直径が１０〜５０ミクロンで、繊維直径に対する繊維長さの比率（アスペクト比）が１０００以上のポリプロピレン繊維を、地盤改良体の体積に対する体積比０．４〜２％で混入すると、セメント系地盤改良体の繊維補強効果が特に高いことを確認できた。前記アスペクト比を１２００程度にすると、高い繊維補強効果が得られることも確認した。
以上の繊維補強効果を得る繊維の材質は、破断強度が２００〜１２００ＭＰａ程度、ヤング係数が２〜１５ＧＰａと比較的低強度で、低剛性の繊維でよく、工業的に広く使用されて安価に入手できるポリプロピレン繊維が適合することが判明した。
【００２０】
その他、セメント系地盤改良体のマトリックス２と繊維１との間の界面における引き抜き摩擦抵抗を増大させる他の方法として、繊維の表面に凹凸を設けたり、繊維の両端にこぶ状又は塊状のアンカー部（引っ掛かり部）を設けることが有効的であることも確認された。繊維１とマトリックス２の界面には５〜１０ミクロンの空隙や脆弱部が存在するが、繊維径に少なくとも１０ミクロン加えた大きさのこぶ状又は塊状のアンカー部を両端に設けることにより、繊維の引き抜き抵抗を増大してマトリックス２を補強する効果の大きいことを確認できた。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜３に記載した発明に係る繊維補強による高強度、高靱性セメント系地盤改良体は、地盤改良体に不足する引っ張り強度、曲げ強度、靱性を効果的に大幅に向上させることができ、優れた力学特性を発揮させることが出来る。
したがって、セメント系地盤改良体についての優れた力学特性を有効活用する設計法を採用することで、自立山留めや液状化防止を目的とする地盤改良体断面の低減化（経済設計）、あるいは中層、高層建物への直接基礎形式の採用、更に杭状改良体や壁杭の水平支持力の増大による地下構工法の合理化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
土壌とセメント系硬化材を混練して製造する地盤改良体に、破断強度が２００〜１２００ＭＰａで、練り混ぜ撹拌することにより繊維と繊維が相互に絡み合うように繊維の太さに対する長さの比率（アスペクト比）を１０００以上に調整したポリプロピレン繊維Ｐを、地盤改良体との体積比にして０．４〜２％混入して土壌と混練しマトリックス２を繊維補強する。
前記ポリプロピレン繊維Ｐの太さは、直径が好ましくは５０ミクロン以上、１００ミクロンまでとする。
また、ポリプロピレン繊維Ｐは、両端部に、繊維径より１０ミクロン以上大きいこぶ状又は塊状のアンカー部を有するものを使用するのが好ましい。
【実施例１】
【００２３】
下記の表１中に示した実施例１〜１２は、高炉セメントＢを使用し、土質種類（粘土、シルト、砂）に応じて、３〜４ＭＰａの圧縮強度が得られるようにセメント量を１７０〜３００Ｋｇ／ｍ３ と定めた水セメント比１００％のセメント系硬化材を、それぞれの土質土壌と混練すると共に、破断強度が６４７ＭＰａ、９３５ＭＰａである２種類のポリプロピレン繊維（表１中の繊維種類記号Ｐ）を混入し練り混ぜ撹拌した。
ちなみに、ポリプロピレン繊維をセメント系硬化材および各土質土壌へ混入し練り混ぜ撹拌する手法としては、地盤改良装置の撹拌掘削翼で掘削した原位置土壌中へセメント系硬化材の注入管とは別系統の例えば少し太めの空気圧搬送管を通じて圧送供給して直接混入する直接方式と、原位置の掘削土壌を掘削して一旦は地上へ排出し、地上の混練プラントに収容した上で、セメント系硬化材と上記ポリプロピレン繊維を混入して混練する地上方式などを実施条件に応じて選択的に実施する。実施例１〜１２は後者の地上方式を採用して実施した場合を示す。
【００２４】
【表１】
0004624292.tif 000002
【００２５】
ポリプロピレン繊維Ｐに関しては、上記練り混ぜ撹拌の結果において、繊維と繊維が相互に絡み合うようにする条件として、繊維の太さに対する長さの比率（アスペクト比）を、１０００、１２００、１７７０、１７８６に調整したポリプロピレン繊維を用いた。そして、ポリプロピレン繊維は、地盤改良体に対する体積比にして０．５％、又は１．０％混入し、前記土壌と混練してマトリックス２を繊維補強するセメント系地盤改良体を製造した。
かくして製造したセメント系地盤改良体の繊維分散状態は、およそ図２Ａ、Ｂに示すように、各繊維１はそれぞれ湾曲状態となり、しかも繊維と繊維が相互に絡み合った状況でマトリックス２中に内在することを確認できた。
【００２６】
他方、表１中に示した比較例１〜１７は、同じく高炉セメントＢを使用し、土質の種類（粘土、シルト、砂）に応じて、３〜４ＭＰａの圧縮強度が得られるようにセメント量を１７０〜３００Ｋｇ／ｍ３ と定めたセメント系硬化材を、各土質土壌と混練したものである。
比較例１、７、１４、１７は、従来用いられている地盤改良体で、繊維を混入していない。その他の比較例へ混入した繊維は、ビニロン繊維とナイロン繊維およびポリプロピレン繊維の３種類である。
更に詳細には破断強度９６０ＭＰａのナイロン繊維、同１９５０ＭＰａのビニロン繊維、同３１１〜９３５ＭＰａのポリプロピレン繊維をそれぞれ選択使用して練り混ぜ撹拌した。各繊維の太さに対する長さの比率（アスペクト比）は、２１０〜８００とした。これらを体積比にして１．０％混入して、前記土壌と混練しマトリックスを補強するセメント系地盤改良体を製造した。もっとも、各比較例２〜６、８〜１３、および１５、１６の繊維分散状態は、およそ図１Ａ、Ｂに示すとおりで、各繊維１、１は直線状態を保ち、繊維と繊維が絡み合うことなく、マトリックス２中に分散した状況であることを確認した。
【００２７】
表１中の右欄に併記した各実施例１〜１２および各比較例１〜１７の力学性能における曲げ、および引っ張りの判定結果を示す◎印、○印と×印および△印の意味内容は、判定例を図３に「曲げ・引っ張り・靱性の判定例」として示したとおりである。
即ち、最大耐力に至った直後に破断して全く靱性のないものを×印とし、最大耐力に達した直後に、破断はしないが、耐力が大きく低下するものを△印、最大耐力に達した後に歪みが２％に至った時点でも最大耐力の５０％以上を保持するものを○印、そして、歪みが２％を超えても耐力低下が殆ど見られず靱性が優れているものを◎印で表している。
【００２８】
更に、図４〜図９は、各実施例および比較例における繊維のアスペクト比の影響を示したグラフである。このグラフによれば、セメント系地盤改良体における強度、靱性に関する改善効果を、次のように評価することが出来る。
先ず、図４の場合はシルトに水セメント比１００％のセメント系硬化材を１７０Ｋｇ／ｍ３ 混入したが、繊維の混入は無い比較例１をマトリックスとして、これに直径１７ミクロンで長さ２０ｍｍ（アスペクト比が１１９０）であるポリプロピレン繊維Ｐを体積比で１％混入した本発明の実施例１と、一方、アスペクト比が２１０〜６００の範囲で、ポリプロピレン繊維Ｐ、ビニロン繊維Ｂ、ナイロン繊維Ｎをそれぞれ体積比１％混入した比較例２〜６の引っ張り試験および曲げ試験における応力と歪みの関係を示している。
本発明の実施例１は、大きな歪みを生じた時点でも高い耐力を保持しており、優れた靱性を発揮することがわかる。
【００２９】
図５の場合は、粘性土に水セメント比１００％のセメント系硬化材を２００Ｋｇ／ｍ３ 混入したが、繊維の混入は無い比較例７をマトリックスとして、これに繊維強度が９３５ＭＰａ、直径１７ミクロンのポリプロピレン繊維Ｐを、アスペクト比４００、６００、８００、１０００、１２００、１７８６として、地盤改良体に対する体積比１％混入した試験材の引っ張り試験および曲げ試験における応力と歪みの関係を示している。
アスペクト比が１０００の本発明実施例４は、歪みが２％に達した時点でも耐力低下は５０％未満を維持している。更に大きなアスペクト比１２００、１７８６の本発明実施例３と２は、一層優れた靱性を発揮することがわかる。
【００３０】
図６は、図５と同じ比較例７のマトリックスに、繊維強度が６４７ＭＰａ、直径１１ミクロンのポリプロピレン繊維Ｐを用いて、アスペクト比と靱性改善効果を確認したグラフである。
図５と同様に、アスペクト比が１０００の本発明実施例７は、歪みが２％に達した時点でも耐力低下は５０％未満を維持している。更に大きなアスペクト比１２００、１７７０の本発明実施例６と５は、非常に優れた靱性を発揮することがわかる。
【００３１】
図７の場合は、シルトに水セメント比１００％のセメント系硬化材を２００Ｋｇ／ｍ３ 混入したものをマトリックスとし、これに繊維強度が９３５ＭＰａ、直径１７ミクロンのポリプロピレン繊維Ｐを、アスペクト比８００、１２００、１７８６として、体積比１％混入した試験材の曲げ試験の応力と撓み／載荷スパンの関係を示している。アスペクト比が１２００、１７８６の本発明実施例９、１１と８の場合は、繊維混入量が０．５％でも、歪みが２％に達した時点の耐力低下は５０％未満を維持しており、優れた靱性を発揮することがわかる。
【００３２】
最後に、図８は、砂に水セメント比１００％のセメント系硬化材を３００Ｋｇ／ｍ３ 混入した比較例１７と、前記比較例１７をマトリックスとし、これに繊維強度が９３５ＭＰａ、直径１７ミクロン、アスペクト比１２００のポリプロピレン繊維Ｐを、地盤改良体に対する体積比１％混入した実施例１２の曲げ試験の応力と撓み／載荷スパンとの関係を示している。
以上のとおり、本発明によれば、ポリプロピレン繊維Ｐを用いて、いかなる土壌でも、優れた靱性と高強度が得られることが明らかである。
【００３３】
以上に本発明を実施例と試験例に基づいて説明したが、もとより本発明は実施例と試験例の構成に限定する意味ではない。本発明の目的と要旨を変更しない範囲で、当業者が必要に応じて通常行う設計変更や、応用、利用の範囲を含むものであることを、念のため申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】Ａ・Ｂは、一般的な繊維補強における、繊維分散状態と応力伝達メカニズムを模式的に表した説明図である。
【図２】Ａ・Ｂは本発明の実施例における、繊維分散状態と応力伝達メカニズムを模式的に表した説明図である。
【図３】曲げ・引っ張り・靱性の判定図を示す。
【図４】Ａ・Ｂは本発明実施例１と比較例１〜６の引っ張り試験結果と曲げ試験結果を示すグラフである。
【図５】Ａ・Ｂは本発明実施例２〜４と比較例７〜１０の引っ張り試験結果と曲げ試験結果を示すグラフである。
【図６】Ａ・Ｂは本発明実施例５〜７と比較例７および１１〜１３の引張り試験結果と曲げ試験結果を示すグラフである。
【図７】本発明実施例８、９、１１と比較例１０、１５、１６の曲げ試験結果を示すグラフである。
【図８】本発明実施例１２と比較例１７の曲げ試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１     繊維
２     マトリックス
３     ひび割れ
【図１】
0004624292.tif 000003
【図２】
0004624292.tif 000004
【図３】
0004624292.tif 000005
【図４】
0004624292.tif 000006
【図５】
0004624292.tif 000007
【図６】
0004624292.tif 000008
【図７】
0004624292.tif 000009
【図８】
0004624292.tif 000010