(57)【要約】【課題】  ポンプ圧送が可能な流動性を保持しつつ、且つモルタル組成物が脱水によって管内で閉塞することなく地盤内に塊状の硬化体を造成することが可能なコンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材を提供する。【解決手段】  建設発生土及び／又は汚染土壌を８００℃以上で焼成した焼成骨材を８０〜９５質量部と、細粒土を５〜２０質量部（但し、焼成骨材と細粒土の合計を１００質量部とする）からなる骨材を採用する。骨材はさらに砂を５〜３５質量部含んでいてもよい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材であって、建設発生土及び／又は汚染土壌を８００℃以上で焼成した焼成骨材を８０〜９５質量部と、細粒土を５〜２０質量部からなる前記骨材（但し、焼成骨材と細粒土の合計を１００質量部とする）。
【請求項２】
請求項１記載の骨材１００質量部に対して、更に目開き１０ｍｍふるいを全通し、５ｍｍふるいを８５％以上通過する砂を５〜３５質量部含んでなるコンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の骨材１００質量部に対して、５〜２０質量部の水硬性組成物を含んでなるコンパクショングラウチング工法用のモルタル用組成物。
【請求項４】
水硬性組成物が、ポルトランドセメント、高炉セメント及びセメント系固化材のいずれか一種以上からなる請求項３記載のコンパクショングラウチング工法用のモルタル用組成物。
【請求項５】
建設発生土及び／又は汚染土壌からコンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材を得る方法であって、建設発生土及び／又は汚染土壌を洗浄する工程、該洗浄土を８００℃以上で焼成して焼成骨材とする工程、及び該焼成骨材と、細粒土を８０：２０〜９５：５（質量比）で混合する工程、の各工程を有する前記方法。
【請求項６】
請求項５に記載の骨材１００質量部に対して、更に目開き１０ｍｍふるいを全通し、５ｍｍふるいを８５％以上通過する砂を５〜３５質量部混合する工程を有するコンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の方法で骨材を得、この骨材１００質量部に対して５〜２０質量部の水硬性組成物を混合するコンパクショングラウチング工法用のモルタル用組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良のためのコンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材、及び該骨材を含むモルタル組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種土木・建築構造物を構築する場合、その地盤が軟弱な際には、各種の工法により地盤改良が行われる。また既存構造物の地盤であっても、耐震性などを高めるために、事後に地盤改良を行うことも多い。
【０００３】
地盤改良の方法には多様な方法があるが、その一つにコンパクショングラウチング工法（以下「ＣＰＧ工法ともいう」）がある（特許文献１〜３、非特許文献１，２等参照）
ＣＰＧ工法は、緩い砂地盤などで発生する液状化現象を未然に防止する対策や、空洞充填、不同沈下した建物の沈下修正などに使用される工法である。本工法は、無振動・低騒音で施工することができ、また同様な効果をもたらす他の工法と比べて施工に必要な設備のスペースが少なくて済む等の利点がある。なおＣＰＧ工法は、流動性の極めて低いモルタルを地盤中に静的に圧入し、塊状のモルタル硬化体を連続的に形成し、この硬化体の体積増加による締固め効果で周辺地盤を圧縮強化する工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６６３０７７号
【特許文献２】特許第３９０９１７６号
【特許文献３】特許第３７０９４２０号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】土木工法事典編集委員会編、「土木工法事典」、産業調査会事典出版センター、２０１０年６月３０日、ｐ．２８９−２９０
【非特許文献２】沿岸技術研究センター、「液状化対策としての静的圧入締固め工法技術マニュアル」、沿岸技術ライブラリーＮｏ２５、２００７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の通り、ＣＰＧ工法においては塊状の硬化体を形成させる必要があるため、モルタル組成物の流動性は極めて低くなくてはならず、具体的にはスランプが０ｃｍ〜７ｃｍ程度である必要がある。しかし、単にスランプが小さければ良いというものではなく、ポンプ圧送ができる程度の流動性を保持しつつ、且つモルタル組成物が脱水によって管内で閉塞しないことが求められることから、スランプは３〜５ｃｍ程度に管理されていることが一般的である。
【０００７】
モルタル組成物が脱水しないためには、礫分や砂分よりも保水効果に優れる細粒分が必要となる。結合剤として用いられるセメント分を増やすことも考えられるが、ＣＰＧ工法に用いられるＣＰＧプラントは、一般的にはセメント量の大幅な調節が困難であり、細粒分をセメント分に期待することができない。したがって、骨材に含まれる細粒分にその効果を期待せざるを得ない。
【０００８】
細粒分は、シルトと粘土に大別される。このうち、特に保水性を有するのは粘土である。細粒分のうち粘土分が少ないものを使用すると、充填は良いが保水性が良くないことから、圧送ホースの接合部や吐出口付近において圧送圧力によって脱水が進行し、脱水されたモルタル組成物が管内で閉塞してしまう。その一方で、粘土分が多すぎるものを使用すると保水効果は高まるが、最適なスランプを得るために必要以上に単位水量が多くなることや、粘着力が大きくなるため改良土を圧送するための圧力が高くなること、単位水量が多くなることに起因して地盤内に圧入した際に割裂や脈状に注入されて塊状の硬化体が施工できない等の問題が生じていた。
【０００９】
また、適度な細粒分を有する骨材の調達が困難であるということも課題として挙げられる。特に西日本においては良質な骨材が確保しにくく、粘土分を適度に含有する骨材が乏しい。例えば、東海地方から中国・四国地方の瀬戸内海沿岸、九州地区北部にかけてまさ土が広く堆積しているが、まさ土は花崗岩を母岩とした風化残積土であることから、一般的には粘土分は多く含まれていない。したがって、まさ土を単体で骨材として使用することは、保水性がなく施工が困難であるため、粘土分を含む細粒分を混合しなければならない。
【００１０】
一方で、複数の骨材を現場で混合することは、既設構造物下の液状化対策として用いられることが多い工法であることから、周辺環境への影響を鑑みると現実的に困難である。したがって、複数の骨材を混合するとしても、予め混合された骨材が現場に供給されることが望ましい。
【００１１】
その他、改良土に粘性を持たせるための対策として、練り混ぜ水に増粘剤などの混和剤やベントナイトを添加することによって、練り混ぜ水の粘性を高めて施工するといった対策がとられている。しかし、現場における作業手間になることや、混和剤やベントナイトの価格は一般に高価であるため経済的ではなく、適度な粘性を有する骨材が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討を進め、建設発生土及び／又は汚染土壌を８００℃以上で焼成した焼成骨材と細粒土を適切に調合することによって、ポンプ圧送ができる程度の流動性を保持しつつ、且つモルタル組成物が脱水によって管内で閉塞しない骨材を見出し、本発明を完成させた。
【００１３】
即ち本発明は、コンパクショングラウチング工法に用いるモルタル組成物用の骨材であって、建設発生土及び／又は汚染土壌を８００℃以上で焼成した焼成骨材を８０〜９５質量部と、細粒土を５〜２０質量部とからなる前記骨材である。
【００１４】
また上記骨材に対して、更に目開き１０ｍｍふるいを全通し、５ｍｍふるいを８５％以上通過する砂を含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ポンプ圧送が可能な流動性を保持しつつ、且つモルタル組成物が脱水によって管内で閉塞することなく地盤内に塊状の硬化体を造成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＣＰＧ骨材粒度規定を満たす範囲を示す図。
【図２】用いた各原料の粒度分布を示す図。
【図３】フロー試験評価のイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
これより、発明を実施するための形態を示す。
【００１８】
本発明で使用する焼成骨材とは、建設発生土及び／又は汚染土壌を８００℃以上で焼成したものである。
【００１９】
当該建設発生土及び／又は汚染土壌は、焼成に先立って細粒土から汚染物質を分離するために洗浄することが好ましい。当該洗浄は回転式洗浄機、洗浄コンベアによる水洗及び強制攪拌式洗浄機により行うことができる。好ましくは、回転式洗浄機で重力落下による洗浄効果によって団粒化した細粒分を破砕し、洗浄コンベアで水洗した後に、更に強制攪拌式洗浄機で細粒分に付着した汚染物質を強制的に分離する。
【００２０】
上記のようにして洗浄された建設発生土及び／又は汚染土壌の焼成は、公知の焼成機器を使用することができる。好ましくは、ロータリーキルンを使用し、更に好ましくは、ロータリーキルンで乾燥させる前にロータリードライヤにて洗浄した骨材を予乾燥する。
【００２１】
焼成温度は８００℃以上であり、好ましくは８００℃以上、１２００℃以下である。８００℃以上で焼成すれば、重金属類等の汚染物質を飛灰として確実に捕集でき、且つ１２００℃以下とすることで骨材の溶融を防ぐことができ、良質な焼成骨材を得ることができる。
【００２２】
なお上記の洗浄又は焼成に先立って、土中に混入している砂利や瓦礫等を除去するために５〜１０ｍｍ程度の篩を通すことが好ましい。
【００２３】
このようにして得られる焼成骨材の粒度は、粒子径２ｍｍ以下の骨材を５０質量％以上含有するものである。焼成骨材のもととなる建設発生土及び／又は汚染土壌は、発生する産地により汚染物質の種類やその含有量が異なるが、洗浄による浄化と８００℃以上で高温熱処理する工程を経ることにより、重金属類なども無害化され、地盤改良材や埋戻し土、路盤材、園芸材料などとしても利用されているものであり、上述の条件を満たすものであれば市販されているものを用いてもよい。
【００２４】
本発明の骨材では上記焼成骨材が主材料となる。このため建設発生土及び／又は汚染土壌を洗浄・分級し、高温で焼成され無害化されたものを使用することになり、リサイクル材料として有効利用される。
【００２５】
本発明において細粒土とは、地盤工学会基準「地盤材料の工学的分類方法」の中分類用三角座標で示される細粒土（Ｆｍ）に属するものを指し、当該細粒土に属するものであれば、特に制限なく使用することができる。好ましくは粒子径０．０７５ｍｍ以下のものを６０質量％以上含有するものであり、且つ粒子径２ｍｍ以上のものの含有量が１０質量％以下のものである。
【００２６】
細粒土の粒子径０．０７５ｍｍ以下のものが６０質量％以上とすることにより、骨材全体における細粒分含有率が少なく、圧送時に圧送ホースの接合部や吐出口付近において圧送圧力によって脱水が進行し、脱水されたモルタル組成物が管内で閉塞し難くなる。また、粒子径２ｍｍ以上のものの含有量が１０質量％以下であれば骨材全体における礫分含有率が少なくなり、モルタル組成物の材料分離が生じ難くなる。
【００２７】
上記細骨材は、焼成骨材の粒度に応じて単独あるいは複数種を組み合わせて使用できる。上記細骨材は、乾燥粘土、珪石粉、火山灰質粘性土を単独あるいはこれらを組み合わせて使用する。好ましくは、乾燥粘土である。
【００２８】
本発明のＣＰＧ工法用骨材において、上記焼成骨材と細粒土とは、質量比で８０質量部：２０質量部〜９５質量部：５質量部の範囲で混合される。この範囲とすることによりＣＰＧ工法用としての各種物性を満足することができる。さらに好ましくは、焼成骨材と細粒土とが８０質量部：２０質量部〜９０質量部：１０質量部である。
【００２９】
ＣＰＧ工法に使用する骨材には、図１に示す最適粒度分布範囲が定められており、この基準に合致する骨材でなければならない。市販の骨材はある特定の粒径に分布が集中していることが多いことから、複数の骨材を組み合わせて粒度分布を調節している。
【００３０】
本発明においては、主材料として建設発生土及び／又は汚染土壌を洗浄し、該骨材を８００℃以上で焼成された焼成骨材を使用することから、市販の骨材とは異なり、特定の粒径に分布が集中することなく、大小様々な粒子を保持した骨材を得ることができる。
【００３１】
しかし、焼成骨材は、焼成されたことによって細粒分の焼結が生じることや、飛灰として微粒子は取り除かれることから、特に粘土分が少ないという課題がある。このことから、細粒土を加えることによって、不足した細粒分を補っているものである。
【００３２】
本発明のＣＰＧ工法用骨材には、上記焼成骨材と細粒土とに加えて更に砂が含まれることが好ましい。
【００３３】
なおここで砂とは、目開き１０ｍｍふるいを全通し，５ｍｍふるいを８５％以上通過するものである。一般にコンクリートなどで用いられる細骨材であり、特に制限なく使用できる。好ましくは、粒子形状が丸みを帯びているものであり、海砂、川砂、石灰砕砂、高炉スラグ細骨材を単独あるいはこれらを組み合わせて使用する。
【００３４】
当該砂は、改良土が割裂及び脈状に造成される地盤において、塊状の硬化体を形成しやすくするために使用されることが好ましい。また、圧送ホース内で圧送圧力が効率よく伝播をされるため、圧送ホース内で脱水により改良土が管内で閉塞することを防ぐという効果も有する。
【００３５】
本発明において上記砂を更に配合する場合の配合量は特に限定されるものではないが、その配合効果を十分に得るためには、前記焼成骨材と細粒土との合計を１００質量部として５質量部以上配合することが好ましい。一方、多すぎると本発明の効果が失われる虞があるため３５質量部以下とすることが好ましく、２５質量部以下がより好ましい。
【００３６】
本発明のモルタル組成物用骨材において、上記各構成成分の混合は、公知の混合機を使用することができる。
【００３７】
本発明のモルタル組成物用骨材は、ＣＰＧ工法用のモルタル用組成物用の骨材である。従って、使用時には水硬性組成物と混合して用いられる。
【００３８】
本発明で使用する水硬性組成物は、ポルトランドセメント、高炉セメント及びセメント系固化材のいずれか一種以上を使用できる。水硬性組成物は、良好な固化強度と硬化体を得るために必要である。
【００３９】
当該ポルトランドセメントには、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、耐硫酸塩ポルトランドセメントが挙げられる。好ましくは、普通ポルトランドセメントが使用できる。
【００４０】
当該高炉セメントには、高炉セメントＡ種、Ｂ種、Ｃ種が挙げられる。好ましくは、高炉セメントＢ種が使用できる。
【００４１】
セメント系固化材は、市販されているいずれのセメント系固化材を使用してもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００４３】
使用した材料を以下の表１に示す。なお、セメントはいずれかを単独で、骨材は単独もしくは複数混合したものを骨材とした。このうち焼成骨材は、関電ジオレ株式会社より、洗浄土のうち細粒土として販売されているものを用いた。これは近畿地区より納入された建設発生土及び／又は汚染土壌を分級・洗浄した後、約１０００℃で焼成したものである。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
上記の材料のうち骨材について、日本工業規格「土の粒度試験方法」に則り粒度試験を行った。即ち、ふるい分けと沈降分析により粒度を測定し、粒径加積曲線を作成した。粒度試験の結果を図２に示す。
【００４６】
表２に示す組成を有する骨材を調製した。調製は原料となる各骨材を計量し、ソイルミキサー（愛工舎製作所製）にて５分間、１６０ｒｐｍで低速混合した。また、混合した骨材中の水分が均質になるよう、ポリ袋に移し、２日間静置した。
【００４７】
次に、混合した骨材とセメント、水を混合してコンパクショングラウチング工法用組成物を作製した。予め容量１０リットルのソイルミキサー用ボウルに計量された骨材にセメントを投入し、次に水を投入して１６０ｒｐｍで５分間、低速混合した。
【００４８】
骨材は質量比でセメント１．０に対して８．５とし、水は日本工業規格「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に記載の６．２スランプ試験において、スランプ値１９ｍｍ±３ｍｍとなる水量とした。この組成物に対して、日本工業規格「セメントの物理試験方法」に記載の１１．フロー試験を行い、フローテーブル上に所定量充填した組成物に対して、フローテーブルを１５回落下運動させたときの組成物からの水の滲出状況の確認と、フロー試験実施前後における改良土表面の光沢の差異を目視により確認した。
【００４９】
水の滲出状況については、滲出が見られなかったものを「◎」、水の滲出は見られたが、フロー試験後の改良体径に対して両端５ｍｍ未満の滲出であったものを「○」、同５ｍｍ以上の滲出であったものを「△」、フローコーンに充填及び突き固める段階で水の滲出が見られた、又はフロー試験に供することができなかったものを「×」とし、「◎」又は「○」と評価したものを合格とした。
【００５０】
フロー試験実施前後における改良土表面の光沢の差異は、光沢の差異が見られなかったものを「○」、光沢の差異が見られたものを「×」とし、光沢の差異が見られなかったものは、改良土自体に保水性があると評価して合格とした。
【００５１】
フロー試験評価のイメージを図３に、試験結果を表３に示す。なお、表３のＣＰＧ骨材粒度規定は、上述した図１に示す粒度分布範囲である。
【００５２】
【表２】
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【００５３】
【表３】
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【００５４】
表３に示した試験結果より、実施例１〜１８に示したものは、いずれも水の滲出が５ｍｍ以内であり、水の滲出抑止性能としては良好であるといえる。また、改良土表面の光沢も少なく、保水性が良いことがいえる。
【００５５】
比較例１の焼成骨材単体は水の滲出は少なく良好であったが、改良土表面に明確な光沢の差異が見られた。これは、焼成骨材のみでは細粒分が少ないため、満足な保水性を有していないためであるといえる。
【図１】
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【図２】
2013185394.tif 000006
【図３】
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