(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、強度が高い改良土を提供する。【解決手段】本発明は、乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントとを混合することにより、セメント系水硬性材料を含む改良土を作製し、且つ、高炉スラグ及び石膏を前記セメント系水硬性材料として含み、ｐＨが１１．６以上である前記改良土を作製する、改良土の製造方法である。また、乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントを含有するセメント系水硬性材料とを備えており、高炉スラグ及び石膏が前記セメント系水硬性材料として含まれ、ｐＨが１１．６以上である、改良土である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントとを混合することにより、セメント系水硬性材料を含む改良土を作製し、且つ、
高炉スラグ及び石膏を前記セメント系水硬性材料として含み、ｐＨが１１．６以上である前記改良土を作製する、改良土の製造方法。
【請求項２】
前記改良土のｐＨが１１．６〜１４．０である、請求項１に記載の改良土の製造方法。
【請求項３】
前記セメント系水硬性材料が、高炉スラグを２０〜９５質量％含有する、請求項１又は２に記載の改良土の製造方法。
【請求項４】
前記セメント系水硬性材料が、石膏を５〜３０質量％含有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の改良土の製造方法。
【請求項５】
前記セメントの一部と、前記有機質土の一部とを混合することにより、混合物を作製し、該混合物のｐＨを測定するｐＨ測定工程を、前記改良土の作製前に行う、請求項１〜４の何れか１項に記載の改良土の製造方法。
【請求項６】
前記ｐＨの測定値と、前記改良土の圧縮強さの目標値とに基づいて、前記有機質土と、前記セメント系水硬性材料を構成する材料との配合割合を決定する、請求項５に記載の改良土の製造方法。
【請求項７】
乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントを含有するセメント系水硬性材料とを備えており、
高炉スラグ及び石膏が前記セメント系水硬性材料として含まれ、
ｐＨが１１．６以上である、改良土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良土、及び、改良土の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、盛土や道路、構造物等の基礎の強度が不足する場合や、浚渫土等の不良土を利用する場合には、対象となる地盤や土の強度を高めるために、高炉スラグ及び石膏を含むセメント系組成物を対象土に混合すること（改良土の作製）が行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０６２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、対象土が有機質土である場合に改良土の強度が十分でないことがあるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、強度が高い改良土、及び、強度が高い改良土を製造し得る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】
【０００６】
本発明者らが鋭意検討したところ、対象土が有機質土である場合に、改良土はｐＨ１１．６以上となることで強度が高くなりやすいことを見出し、本発明を想到するに至った。
【０００７】
即ち、本発明に係る改良土の製造方法は、乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントとを混合することにより、セメント系水硬性材料を含む改良土を作製し、且つ、
高炉スラグ及び石膏を前記セメント系水硬性材料として含み、ｐＨが１１．６以上である前記改良土を作製する。
【０００８】
本発明に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記改良土のｐＨが１１．６〜１４．０である。
【０００９】
本発明に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記セメント系水硬性材料が、高炉スラグを２０〜９５質量％含有する。
【００１０】
本発明に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記セメント系水硬性材料が、石膏を５〜３０質量％含有する。
【００１１】
本発明に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記セメントの一部と、前記有機質土の一部とを混合することにより、混合物を作製し、該混合物のｐＨを測定するｐＨ測定工程を、前記改良土の作製前に行う。
【００１２】
前記ｐＨ測定工程を行う、改良土の製造方法では、好ましくは、前記ｐＨの測定値と、前記改良土の圧縮強さの目標値とに基づいて、前記有機質土と、前記セメント系水硬性材料を構成する材料との配合割合を決定する。
【００１３】
また、本発明に係る改良土は、乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する有機質土と、セメントを含有するセメント系水硬性材料とを備えており、
高炉スラグ及び石膏が前記セメント系水硬性材料として含まれ、
ｐＨが１１．６以上である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、強度が高い改良土を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】混合直後の改良土のｐＨと、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図。
【図２】有機質土の量に対するセメントの量（セメントの質量／有機質土の体積）（図では「セメント添加量（ｋｇ／ｍ３）」と表記。）と、混合直後の改良土のｐＨとの関係を示す図。
【図３】セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度（質量％）（図では「スラグ量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における石膏濃度：１５質量％、腐植土）。
【図４】セメント系水硬性材料における石膏濃度（質量％）（図では「石膏量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度：４２．５質量％、腐植土）。
【図５】セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度（質量％）（図では「スラグ量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における石膏濃度：１５質量％、ため池底泥）。
【図６】セメント系水硬性材料における石膏濃度（質量％）（図では「石膏量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度：４２．５質量％、ため池底泥）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態に係る改良土は、有機質土と、セメント系水硬性材料を含有する地盤改良材とを備えている。
【００１８】
前記有機質土は、乾燥質量で有機物を１５質量％以上含有する。
前記有機質土の有機物の含有量（質量％）は、前記有機質土の強熱減量（質量％）を意味する。
有機質土の強熱減量は、ＪＩＳ  Ａ１２２６：２００９「土の強熱減量試験方法」に従って測定したものを意味する。
【００１９】
本実施形態に係る改良土は、ｐＨが１１．６以上であることが重要である。なお、改良土のｐＨは、改良土を構成する材料を混合した直後のｐＨを意味する。
本実施形態に係る改良土は、ｐＨが１１．６以上であることにより、強度が高いものとなる。
また、本実施形態に係る改良土は、ｐＨが、好ましくは１１．６〜１４．０、より好ましくは１１．６〜１２．８である。
【００２０】
前記セメント系水硬性材料は、セメントを含有する。
前記セメント系水硬性材料に含まれるセメントは、水硬性セメントであり、前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、白色、耐硫酸塩、中庸熱、低熱など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、フライアッシュ、シリカ等を混合してなる混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントなどが挙げられる。
【００２１】
前記セメント系水硬性材料は、石膏を含有する。
前記石膏としては、無水石膏（ＣａＳＯ4 ）、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）等が挙げられる。
前記セメント系水硬性材料は、石膏を、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１５〜２５質量％含有する。なお、石膏の含有量には、セメントが含有する石膏の量も含まれる。
【００２２】
前記セメント系水硬性材料は、高炉スラグを含有する。
前記高炉スラグとしては、高炉水砕スラグ等が挙げられ、該高炉水砕スラグとしては、高炉水砕スラグの微粉末等が挙げられる。
高炉水砕スラグの微粉末としては、ＪＩＳ  Ａ６２０６：２０１３の“高炉スラグ微粉末”が好ましく、すなわち、比表面積が２，７５０ｃｍ２／ｇ以上１０，０００ｃｍ２／ｇ未満のものが好ましい。なお、比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１：２０１５の比表面積試験に従って測定することができる。
前記セメント系水硬性材料は、高炉スラグを、好ましくは２０〜９５質量％、より好ましくは、４０〜９０質量％、さらにより好ましくは６０〜８０質量％含有する。なお、高炉スラグの含有量には、セメントが高炉スラグを含有する場合には、セメントが含有する高炉スラグの量も含まれる。
【００２３】
前記地盤改良材は、前記セメント系水硬性材料以外に、硬化促進剤、分散剤などの混和剤を含有してもよい。
【００２４】
本実施形態に係る地盤改良材は、前記セメント系水硬性材料を、好ましくは８０〜１００質量％、より好ましくは９０〜１００質量％含有する。
【００２５】
前記改良土は、水を含有する。
前記改良土は、改良土の固形分の質量に対する改良土の水の質量の比が、好ましくは０．５〜１０ｋｇ／ｋｇ、より好ましくは１〜８ｋｇ／ｋｇである。水の質量には、有機質土が含有する水の質量も含まれる。
なお、改良土の固形分の質量に対する改良土の水の質量の比は、改良土を構成する材料を混合した直後の比を意味する。
【００２６】
本実施形態に係る改良土は、上記の如く構成されてなるが、次に、本実施形態に係る改良土の製造方法について説明する。
【００２７】
本実施形態に係る改良土の製造方法は、乾燥質量で有機物を１５質量％以上１００質量％以下含有する有機質土と、セメントとを混合することにより、セメント系水硬性材料を含む改良土を作製し、且つ、高炉スラグ及び石膏を前記セメント系水硬性材料として含み、ｐＨが１１．６以上である前記改良土を作製する。
【００２８】
本実施形態に係る改良土の製造方法は、乾燥質量で有機物を１５〜９０質量％含有する有機質土に対して好適に用いられ、また、乾燥質量で有機物を１５〜８０質量％含有する有機質土に対してより好適に用いられる。
【００２９】
本実施形態に係る改良土の製造方法では、有機質土と、地盤改良材を構成する各種材料とを混合することにより、改良土を作製する。
具体的には、本実施形態に係る改良土の製造方法では、有機質土と、高炉スラグを含まないセメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより改良土を作製してもよく、また、有機質土と、高炉セメントと、石膏とを混合することにより改良土を作製してもよく、有機質土と、高炉セメントと、高炉スラグと、石膏とを混合することにより改良土を作製してもよい。
【００３０】
また、本実施形態に係る改良土の製造方法では、有機質土と、地盤改良材を構成する各種材料と、水とを混合することにより、改良土を作製してもよい。
【００３１】
本実施形態に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記セメントの一部と、前記有機質土の一部とを混合することにより、混合物を作製し、該混合物のｐＨを測定するｐＨ測定工程を、前記改良土の作製前に行う。
これにより、改良土のｐＨを１１．６以上にするのに必要な、有機質土の量に対するセメントの量を把握することができる。
なお、混合物のｐＨは、前記有機質土の一部と、前記セメントの一部とを混合した直後の混合物のｐＨである。
【００３２】
前記混合物を作製する際には、前記有機質土の一部と、前記セメントの一部と、水とを混合して前記混合物を作製してもよい。水を用いることにより、ｐＨ測定がしやすくなるという利点がある。
前記混合物は、有機質土の乾燥質量に対する水の質量の比が、好ましくは５〜５０、より好ましくは５〜２０、更により好ましくは７〜１５、特に好ましくは８〜１２である。なお、この質量比における水には、有機質土が含有する水も含まれる。
【００３３】
本実施形態に係る改良土の製造方法では、好ましくは、前記ｐＨの測定値と、前記改良土の圧縮強さの目標値とに基づいて、前記有機質土と、前記セメント系水硬性材料を構成する材料との配合割合を決定する。
なお、本実施形態における圧縮強さは、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。
【００３４】
また、本実施形態に係る改良土の製造方法では、前記配合割合を決定するのに際して、好ましくは、高炉スラグの濃度及び石膏の濃度の少なくとも一方の濃度が異なる予備試験用セメント系水硬性材料と、前記有機質土の一部とを混合して複数種の供試体を作製し、各供試体の圧縮強さを測定する（圧縮強さ測定工程）。
これにより、前記改良土の圧縮強さが目標値になるのに必要な高炉スラグの濃度や石膏の濃度を把握することができる。
すなわち、本実施形態に係る改良土の製造方法によれば、上記ｐＨ測定工程により、改良土のｐＨが１１．６以上となる、有機質土の量に対するセメントの量を把握できる。また、上記ｐＨ測定工程後に、上記圧縮強さ測定工程をすることにより、改良土の圧縮強さが目標値になるのに必要な高炉スラグの濃度や石膏の濃度を把握することができる。
その結果、改良土を必要な強度となるように作製しつつ、使用するセメント、石膏、高炉スラグの量を抑制することができる。
言いかえれば、最も経済的な材料の量で必要な強度となる改良土を作製することができる。
【００３５】
なお、本発明に係る改良土、及び、改良土の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る改良土、及び、改良土の製造方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る改良土、及び、改良土の製造方法は、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】
【００３６】
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。
【００３７】
（試験例１）
有機質土として、関東地区で採取した腐植土（含水比：２６０％、湿潤密度：１．１３８ｇ／ｃｍ３、有機質土の乾燥質量当たりの有機物の質量：２９質量％）を用意した。
また、セメント（普通ポルトランドセメント）（石膏を２質量％含有）、高炉スラグ（高炉水砕スラグ）、及び、追加の石膏を混合することにより、高炉スラグを２２．５質量％、３２．５質量％、４２．５質量％、５２．５質量％、６２．５質量％含有し、石膏を１０．９５質量％、１５．５８質量％、２０．７５質量％含有するセメント系水硬性材料を作製した。
そして、セメント系水硬性材料１００質量部と、水６０質量部とを混合してミルク状混合物を得、該ミルク状混合物と、有機質土とを混合して改良土を作製した。有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量（セメント系水硬性材料の質量／有機質土の体積）は、２００ｋｇ／ｍ３、３００ｋｇ／ｍ３、４００ｋｇ／ｍ３とした。
次に、混合直後の改良土のｐＨを測定し、また、材齢２８日（４ｗ）の改良土の一軸圧縮強さを測定した。
【００３８】
結果を図１〜４に示す。
図１は、混合直後の改良土のｐＨと、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図である。
図２は、有機質土の量に対するセメントの量（セメントの質量／有機質土の体積）（図では「セメント添加量（ｋｇ／ｍ３）」と表記。）と、混合直後の改良土のｐＨとの関係を示す図である。
図３は、セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度（質量％）（図では「スラグ量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における石膏濃度：１５質量％、腐植土）である。
図４は、セメント系水硬性材料における石膏濃度（質量％）（図では「石膏量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度：４２．５質量％、腐植土）である。
【００３９】
図１に示すように、ｐＨが１１．６以上では一軸圧縮強さが高い値を示した。このことから、改良土は、ｐＨが１１．６以上であれば強度が高くなることがわかる。
改良土は、ｐＨが１１．６以上であれば強度が高くなったのは以下の理由によるものと考えられる。
すなわち、乾燥質量で有機物を２０質量％以上含有する有機質土といった高有機質土は、腐食物質（有機酸等）を多く含有する。そして、従来のセメント系水硬性材料と、高有機質土とを混合した場合には、セメント系水硬性材料のカルシウムイオンが腐食物質に吸着して水和反応が十分に進行し難くなり、その結果、改良土の強度が十分なものとなり難かったものと考えられる。一方で、ｐＨが１１．６以上である改良土は、セメント系水硬性材料のカルシウムイオンが腐食物質に吸着されても、水和反応が十分に進行できるほどのカルシウムイオンを含み、その結果、改良土の強度が高くなったと考えられる。
【００４０】
図２に示すように、有機質土の量に対するセメントの量（セメントの質量／有機質土の体積）が大きくなるに従いｐＨが大きい値を示した。従って、セメントの量を調整することで、改良土のｐＨを調整することができることがわかる。
また、ｐＨ１１．６以上ではｐＨの変化が緩やかになった。
【００４１】
図３に示すように、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が２００ｋｇ／ｍ３である場合では、高炉スラグの量が多いと一軸圧縮強さが高い値を示した。また、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が２００ｋｇ／ｍ３である場合では、ｐＨはすべて１１．６以上であった。
従って、ｐＨが１１．６以上であるときには、高炉スラグの量が多いと一軸圧縮強さが高くなることがわかる。
また、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が３００ｋｇ／ｍ３、４００ｋｇ／ｍ３である場合では、高炉スラグの量が多くても一軸圧縮強さが小さい値を示したものもあった。高炉スラグの量を多くても一軸圧縮強さが小さい値を示したものは、ｐＨが１１．６未満であった。
従って、ｐＨを１１．６以上とした上で、高炉スラグの量を調整すれば、必要な強度を得つつ、セメントの使用量、及び、高炉スラグの使用量を抑制することができる。
【００４２】
図４に示すように、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が２００ｋｇ／ｍ３、３００ｋｇ／ｍ３である場合では、石膏の量が多いと一軸圧縮強さが高い値を示した。また、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が２００ｋｇ／ｍ３、３００ｋｇ／ｍ３である場合では、ｐＨはすべて１１．６以上であった。
従って、ｐＨが１１．６以上であるときには、石膏の量が多いと一軸圧縮強さが高くなることがわかる。
また、有機質土の量に対するセメント系水硬性材料の量が４００ｋｇ／ｍ３である場合では、石膏の量が多くても一軸圧縮強さが小さい値を示したものもあった。石膏の量が多くても一軸圧縮強さが小さい値を示したものは、ｐＨが１１．６未満であった。
従って、ｐＨを１１．６以上とした上で、石膏の量を調整すれば、必要な強度を得つつ、セメントの使用量、及び、石膏の使用量を抑制することができる。
【００４３】
（試験例２）
有機質土として、ため池底泥（含水比：２５６％、湿潤密度：１．１３８ｇ／ｃｍ３、有機質土の乾燥質量当たりの有機物の質量：１５質量％）を用いたこと以外は、試験例１と同様に改良土を作製した。
【００４４】
結果を図５、６に示す。
図５は、セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度（質量％）（図では「スラグ量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における石膏濃度：１５質量％、ため池底泥）である。
図６は、セメント系水硬性材料における石膏濃度（質量％）（図では「石膏量（％）」と表記。）と、材齢２８日の改良土の一軸圧縮強さとの関係を示す図（セメント系水硬性材料における高炉スラグ濃度：４２．５質量％、ため池底泥）である。
【００４５】
図５に示すように、高炉スラグの量が多いと一軸圧縮強さが高い値を示した。なお、ｐＨはすべて１１．６以上であった。
図６に示すように、石膏の量が多いと一軸圧縮強さが高い値を示した。なお、ｐＨはすべて１１．６以上であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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