(57)【要約】【課題】掘削深度の深い掘削孔において膨張作用を有する発泡剤を添加した膨張するセメント流動物を打設することで、このセメント流動物が掘削孔内で充分に膨張して杭周面の隙間を埋め、先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力の増大を図る場所打ち杭工法を提供すること。【解決手段】  地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する工法である。【選択図】図１
2017020327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、
掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起することを特徴とする場所打ち杭工法。
【請求項２】
膨張作用を有する発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する少なくとも、アルミニウム粉末、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭工法。
【請求項３】
セメント流動物としては、セメントで構成する少なくとも、セメントミルク、モルタル、コンクリートの何れかであり、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように前記発泡剤を添加する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の場所打ち杭工法。
【請求項４】
セメントミルクの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、
モルタルの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、
コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００４％から５．２％とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の場所打ち杭工法。
【請求項５】
アルミニウム粉末の添加量は、掘削孔中の所定の深度での水深圧と比重に応じて算出することを特徴とする請求項４に記載の場所打ち杭工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物等の基礎杭を築造する場所打ち杭工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建造物等の基礎杭を築造する基礎工法として場所打ち杭工法が知られている。
場所打ち杭工法には、掘削機により地中内に掘削孔を形成し、掘削した掘削孔にコンクリートを流し込む場所打ちコンクリート杭工法がある。
【０００３】
このような工法により杭支持力を向上させて場所打ちコンクリート杭を築造する必要があり、場所打ちコンクリート杭先端側の単位面積当りの耐力の指標として先端支持力係数が用いられている。
場所打ちコンクリート杭では、先端支持力係数をα＝１５０ｋＮ／ｍ２に設定している。
【０００４】
近年になって、杭先端側の地盤の緩みを圧密にすることでコンクリート杭の先端支持力を３０から４０％向上することができる先端プレロード場所打ち杭工法が用いられている（例えば特許文献１に記載）。
この工法は、場所打ちコンクリート杭の杭体コンクリート硬化後、鉄筋カゴ先端にあらかじめ取り付けた注入バックに地上からセメントミルクを加圧注入し、杭先端のスライム除去及び地盤の強化を行い、杭の沈下量の減少と支持力の向上を図る工法であり、従来の工法に比べて先端支持力を向上させる工法である。
【０００５】
また、前記先端支持力に加え、場所打ちコンクリート杭の周面支持力の向上や周面摩擦力の向上を図る施工方法が提案されている。
例えば、特許文献２には、場所打ちコンクリート杭のコンクリートの打ち込みにおいて、杭コンクリート本体よりも硬化を遅延させた膨張性材料を杭の周面に配設し、その膨張性材料が膨張することで杭の周面に膨らみを形成することにより、周面支持力の向上や周面摩擦力の増大を図る工法が開示されている。
また、特許文献３には、セメント等の固化剤に硬化遅延材を混ぜ、杭の周面摩擦を増加させる膨張部材を場所打ちコンクリート杭のかぶり部（外周部）に取り付けて場所打ちコンクリート杭を生成し、杭のかぶり部で膨張部材が膨張することにより、周面摩擦力の増大を図る工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９２６３６４号公報
【特許文献２】特許第４１１１４３２号公報
【特許文献３】特許第４１５５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、通常のコンクリートを掘削孔内に打設した場合に、そのコンクリートが硬化するとコンクリート杭全体が収縮し、或いは、掘削中に地盤が緩み、その関係でコンクリート杭と掘削孔地盤の密着力が弱くなり、コンクリート杭の外周面と掘削孔の内壁面との間に緩みや隙間が生じていた。
この緩みや隙間は、コンクリート杭の先端側での先端支持力の低下、コンクリート杭の外壁面での周面摩擦力の低下及び引抜抵抗力の低下にも繋がっていた。
従って、コンクリート杭全体の機能低下を招いていた。
【０００８】
また、特許文献１に記載の前記先端プレロード場所打ち杭工法では、コンクリート杭本体を打設する工程と、コンクリート杭本体の硬化後にセメントミルクを加圧注入する工程との２回施工の工程が必要であり、コンクリートが硬化するまでの時間とセメントミルクが硬化するまでの時間も多く必要とするため、杭の性能発揮まで時間を多く要する問題を有していた。
【０００９】
また、前記特許文献２に記載のコンクリート杭工法では、いずれもコンクリート杭が硬化した後、膨張性材料が膨張するような施工方法であるので、コンクリート杭の性能発揮までに相当の時間を要していた。
しかも、コンクリート杭の基礎となる杭本体の周囲に膨張性材料を配設するような構造を有するため、そのままでは中途部に膨張性材料を位置させるのが困難であり、しかも、コンクリート杭本体と膨張性材料を２回施工する必要があった。
【００１０】
さらに、前記特許文献３に記載のコンクリート杭工法では、杭本体のコンクリートの硬化よりも遅れて膨張部材が膨張しながら硬化する工法であるため、コンクリート杭としての性能発揮までに相当の時間を要していた。
【００１１】
また、前記特許文献３に記載のコンクリート工法では、杭コンクリートの硬化より遅れて膨張部材が膨張しながら硬化する工法であるので、特に、掘削深度が深い場合においては、削孔地盤の杭先端部や先端近くでは地下水下の高水圧下になるので、杭コンクリートの外周部の発泡剤を添加した膨張部材には高水圧がかかり、膨張部材の膨張が抑制され、杭周面摩擦力及び杭先端支持力を向上させる効果が小さくなる可能性が考えられた。
【００１２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、掘削深度の深い掘削孔においても膨張作用を有する発泡剤を添加した膨張するセメント流動物を打設することで、このセメント流動物が掘削孔内で充分に膨張して杭周面の緩みや隙間を埋め、先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力の増大を図る場所打ち杭工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明では、地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する。
【００１４】
請求項２に記載の本発明は、膨張作用を有する発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する少なくとも、アルミニウム粉末、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上である。
【００１５】
請求項３に記載の本発明は、セメント流動物としては、セメントで構成する少なくとも、セメントミルク、モルタル、コンクリートの何れかであり、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように前記発泡剤を添加する。
【００１６】
請求項４に記載の本発明は、セメントミルクの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、
モルタルの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、
コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００４％から５．２％とする。
【００１７】
請求項５に記載の本発明は、アルミニウム粉末の添加量は、掘削孔中の所定の深度での水深圧と比重に応じて算出する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る本発明では、地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する場所打ち杭であるので、大きな膨張作用を有する発泡剤を添加する簡単な方法によって、先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力を高めた場所打ち杭を築造することができる。
【００１９】
本発明は、発泡剤を用いることで、圧力下でボイルの法則を構成することで、掘削孔に打設または注入したセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する。
すなわち、本発明では、掘削孔の拘束下の圧力下（水圧下）において、発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が掘削深度に応じて逆テーパー形状の膨張率の膨張圧力を生起しながら体積が増大するので、逆テーパー形状の膨張を形成する場所打ち杭を築造することができる。
発泡剤を添加したセメント流動物は、打設高さの範囲において、逆テーパー形状の膨張圧力を生起して逆テーパー形状の膨張を形成する。
この逆テーパー形状の膨張は、膨張圧力で掘削の孔壁を逆テーパー形状に押圧しながら孔壁の地盤の緩みを圧密し強化する。
また、逆テーパー形状に膨張した基礎杭は載荷重の杭の沈下に対して、圧密し強化した孔壁地盤を押し広げようとするので、孔壁地盤は載荷重の杭の沈下による押し広げに対抗する抵抗力を発現し、杭の沈下を抑制する効果がある。
また、打設高さの範囲において、膨張して硬化するセメント流動物は膨張したくさび型を形成するので引抜きに対して抵抗力を大きく向上させる効果がある。
また、既製杭（鋼杭、既製コンクリート杭）または鉄筋や鋼管などの鋼製補強材が建て込まれていると、膨張して硬化するセメント流動物は、掘削孔の孔壁地盤と既製杭または鉄筋や鋼管などの鋼製補強材に膨張圧力を同時にかけるので、膨張して硬化するセメント流動物の膨張圧力は、孔壁地盤と既製杭または鉄筋や鋼管などの鋼製補強材に拘束されて、同時に反作用の反力を受けるので、膨張して硬化するセメント流動物と孔壁地盤と既製杭または鉄筋や鋼管などの鋼製補強材とは強固な圧密力の密着力で一体化する効果がある。
このように、膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入する簡単な方法で、打設または注入するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起するので、本発明の場所打ち杭工法は先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力が向上する効果がある。
【００２０】
また、請求項１に記載の本発明は、前記特許文献１に記載のような先端プレロード場所打ち杭工法のように、コンクリートを打設して硬化後にセメントミルクを注入する工程を設ける必要がない。
すなわち、本発明は、セメント流動物に膨張作用を有する発泡剤を添加して一体で場所打ち杭を築造するようにしているので、前記特許文献に記載のような複数施工する必要がなく一回の施工のみで済む。
従って、本発明の場所打ち杭工法は性能発揮までの時間を短縮できる効果がある。
【００２１】
さらに、請求項１に記載の本発明は、セメント流動物に膨張作用を有する発泡剤を同時に添加してセメント流動物を発泡膨張させて硬化させるので、前記特許文献２、及び前記特許文献３に記載のように、基礎杭の部分を硬化させた後に膨張材を硬化させる手間が生じない。
従って、本発明の場所打ち杭工法は性能発揮までの時間を短縮できる効果がある。
【００２２】
請求項２に係る本発明では、膨張作用を有する発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する少なくとも、アルミニウム粉末、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上を添加しているので、発泡剤は、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する際にガスの浮遊力を利用してセメントの拡散を促し、セメント流動物の発泡膨張の機能を充分に生起させて、膨張するセメント流動物の全般にわたるち密で均一な膨張を生起させる。
発泡剤は、性質に応じて最適な種類を選択して添加することで、確実にガスを発泡させて必要な膨張率を得ることができる。
例えば、発泡剤を２種類選択することにより、セメント流動物中において、気泡の大きさが異なる２種類のガスを発生して、大小の気泡による膨張するセメント流動物を生成することができる。
発泡剤を添加したセメント流動物の膨張は、緩い地盤や掘削による掘削孔の周面地盤の緩みを大きな膨張圧力で押圧し地盤を圧密し強化する効果を有する。
且つ、セメント流動物の発泡膨張の圧力により、作用・反作用の膨張の圧力は膨張して硬化するセメント流動物と孔壁地盤を強固な圧密力の密着力で周面摩擦力が向上する。
また、発泡剤はセメントをセメント流動物の全般にわたるち密で均一に拡散させるので、セメント流動物の膨張圧力を均一に生起させ既製杭または鉄筋や鋼管などの鋼製補強材とセメント流動物とは膨張圧力で付着力が向上する。
このように、発泡剤を添加したセメント流動物は、大きく発泡膨張するため従来技術に比べて膨張圧力の圧密力で付着力を大きく増大させる効果を有する。
【００２３】
請求項３に係る本発明では、セメント流動物としては、セメントで構成する少なくとも、セメントミルク、モルタル、コンクリートの何れかであり、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように前記発泡剤を添加するので、膨張して硬化するセメント流動物のセメントミルク、モルタル、コンクリート等の膨張率が１％から１６％に生起することができる。
本発明の膨張率１％から１６％のセメント流動物は、膨張率１％から１６％の膨張率の膨張圧力を生起することで、膨張して硬化するセメント流動物体は、掘削孔の孔壁地盤を膨張圧力で押圧し圧密強化して孔壁地盤と強固に一体化する効果を有する。
また、この膨張率１％から１６％の膨張率の膨張圧力が大きくなるほど、作用・反作用の圧力による膨張して硬化するセメント流動物体は孔壁地盤とより強固に一体化する。
発泡剤を添加したセメント流動物の膨張率が１％未満の場合は、膨張圧力が小さくなり、セメント流動物体と掘削孔の孔壁地盤との圧密力の密着力が弱くなる。
発泡剤を添加したセメント流動物の膨張率が１６％より大きい場合は、膨張圧力が大きくなり、セメント流動物体と掘削孔の孔壁地盤は密着力が良いもののセメント流動物体の強度が大きく低下してしまう。
【００２４】
請求項４、５に係る本発明では、セメントミルクの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、モルタルの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００４％から５．２％とすることで、これらのセメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率を１％から１６％に生起することができる。
セメントミルク、モルタル、コンクリートのそれぞれの膨張率は、セメント質量に対してアルミニウム粉末の添加量に応じて、略直線的の増加する相関関係があるので、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量で適宜調整することできる。セメントミルク、モルタル、コンクリートに大きな膨張率が必要とあれば、セメント質量に対して、アルミニウム粉末の添加量を予測的に多くすることで所定の大きさの膨張率を生起することができる。
また、上記のアルミニウム粉末の添加量は、掘削孔中の所定の深度での水深圧と比重に応じて算出することができる。
よって、掘削孔の拘束下における高い水圧力下（加圧下）において、掘削深度に対するアルミニウム粉末の添加量を設定することで、セメントミルク、モルタル、コンクリートが常圧（大気圧）の膨張率を生起することができるので、掘削深度を１５０ｍまでとするアルミニウム粉末の添加量で、適宜、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率の生起を調整する。
アルミニウム粉末を添加したセメントミルクの膨張率が、セメント質量に対してアルミニウム粉末の添加量が０．００１％未満、モルタルの膨張率がセメント質量に対して０．００３％未満、コンクリートの膨張率がセメント質量に対して０．００４％未満の場合では、掘削孔内で膨張して硬化するセメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％未満と小さくなり、膨張して硬化するセメントミルク、モルタル、コンクリートの強度の低下は抑えられる反面、掘削孔の孔壁地盤に充分な膨張圧力を与えることができない。
また、セメントミルクの膨張率がセメント質量に対してアルミニウム粉末の添加量が０．８％を越える、モルタルの膨張率がセメント質量に対して１．５％を越える、コンクリートの膨張率がセメント質量に対して５．２％を越える場合では、掘削孔内で膨張して硬化するセメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１６％より大きくなるので、孔壁地盤とは圧密力の密着力が高まるものの強度の低下が大きくなる。強度を上げるにはセメント量を多くする必要があり材料コストが上昇し経済性が悪くなる。
このようにして、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率１％から１６％に生起できるアルミニウム粉末添加量を設定することで、所定の大きさの膨張率の膨張圧力を生起させることができ、掘削孔の孔壁地盤とは強固な圧密力の密着力で一体化する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施例に係る標準的な場所打ちコンクリート杭の工法を説明する説明する説明図である。
【図２】図１とは異なる場所打ちコンクリート杭の工法を説明する説明する説明図である。
【図３】図１及び図２とは異なる場所打ちコンクリート杭の工法を説明する説明する説明図である。
【図４】コンクリート硬化時の発泡剤等の効果を説明する説明図である。
【図５】場所打ちコンクリート杭の工法の変形例１を説明する説明図である。
【図６】場所打ちコンクリート杭の工法の変形例２を説明する説明図である。
【図７】場所打ちコンクリート杭の工法の変形例３を説明する説明図である。
【図８】場所打ちコンクリート杭の工法の変形例４を説明する説明図である。
【図９】場所打ちコンクリート杭の工法の変形例５を説明する説明図である。
【図１０】発泡剤とセメントミルクとの関係を表わすグラフである。
【図１１】発泡剤とモルタルとの関係を表わすグラフである。
【図１２】膨張量の推移を示すグラフである。
【図１３】拘束なしの場合と拘束下の場合におけるアルミニウム添加量と強度との関係を示すグラフである。
【図１４】配合例１に使用する材料を表わした一覧である。
【図１５】配合例１の使用材料の配合量を表わす表である。
【図１６】配合例１におけるＡＬ（アルミニウム粉末）添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧である。
【図１７】配合例１の膨張率と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１８】配合例１におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである
【図１９】配合例２に使用する材料を表わした一覧である。
【図２０】配合例２の使用材料の配合量を表わす表である。
【図２１】配合例２におけるＡＬ添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧である。
【図２２】配合例２におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである
【図２３】配合例３に使用する材料を表わした一覧である。
【図２４】配合例３の使用材料の配合量を表わす表である。
【図２５】コンクリートのフレッシュ試験の結果を表わした一覧である。
【図２６】配合例３におけるＡＬ添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧である。
【図２７】ＡＬ添加量と膨張率測定結果を表わした一覧である。
【図２８】配合例３の膨張率と経過時間との関係を示すグラフである。
【図２９】配合例３におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである
【図３０】配合例４および５に使用する材料を表わした一覧である。
【図３１】（ａ）配合条件・試験、（ｂ）使用ミキサ・練り混ぜ方法を表わした一覧である。
【図３２】配合例４の使用材料の配合量を表わす表である。
【図３３】配合例４におけるＡＬ添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧である。
【図３４】配合例４の膨張率と経過時間との関係を示すグラフである。
【図３５】配合例４におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである
【図３６】配合例５の使用材料の配合量を表わした一覧である。
【図３７】配合例５におけるＡＬ添加量を変化させた時のコンクリート試験結果を表わした一覧である。
【図３８】配合例５の膨張率と経過時間との関係を示すグラフである。
【図３９】配合例５におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【図４０】配合例４および配合例５の使用材料の配合量（ＡＬなし）を表わした一覧である。
【図４１】配合例４および配合例５においてのコンクリート試験結果を表わした一覧である。
【図４２】配合例４および配合例５においての経過時間あたりのブリーディング量（ｃｍ3）を表わすグラフである。
【図４３】配合例Ａ，Ｂ，Ｃ，１から５におけるアルミニウム粉末の添加率と膨張率との関係を表わしたグラフである。
【図４４】配合例Ｃ，３，４，５におけるアルミニウム粉末の添加率とコンクリート圧縮強度との関係を表わしたグラフである。
【図４５】配合例Ｃ，１から５におけるアルミニウム粉末の添加率０％の初期膨張率と水セメント比との関係を表わしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明では、地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する。
【００２７】
膨張作用を有する発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する少なくとも、アルミニウム粉末、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上である。
【００２８】
セメント流動物としては、セメントで構成する少なくとも、セメントミルク、モルタル、コンクリートの何れかであり、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように前記発泡剤を添加する。
【００２９】
セメントミルクの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、
またはモルタルの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、
またはコンクリートの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００４％から５．２％とする。
【００３０】
アルミニウム粉末の添加量は、掘削孔中の所定の深度での水深圧と比重に応じて算出する。
【００３１】
本発明は、本発明者の先の特許出願（特願２０１５−００２９０５号）の場所打ちコンクリート杭工法に基づいたものである。
先願の発明では、地中内に形成した掘削孔にコンクリートを打設してコンクリート杭を築造する場所打ちコンクリート杭工法であって、膨張作用を有する発泡剤を添加した膨張するコンクリートを掘削孔に打設しコンクリートを膨張させ硬化させるもので、添加する発泡剤のアルミニウム粉末の添加量をセメント質量に対して質量パーセントで０．００４％から０．０２５％とすることで、膨張するコンクリートが掘削孔で膨張を生起して孔壁地盤に膨張圧力をかけて孔壁地盤からは反作用の反力を受けることで、膨張して硬化する基礎杭と周辺地盤とは強固に一体化するとしている。
【００３２】
しかしながら、先願の発明の発泡剤のアルミニウム粉末を添加したコンクリートでは、常圧（大気圧）のアルミニウム粉末の添加量でのコンクリートの膨張率が、掘削の深度の深い高水圧下においては常圧でのコンクリートの膨張率を生起することができない。
【００３３】
通常、場所打ち杭工法では、掘削の深度が深い掘削孔には安定液（水や泥水を含む）が孔壁保護のために施工地盤近くまで張られている。
例えば、アースドリル工法、オールケーシング工法、リバース工法、ＢＨ工法、地中連続壁工法等での掘削深度が深くなると、次のように水や泥水を用いる。
オールケーシング工法では、ボイリングの発生が起こりうる地盤の地層においては、掘削時に水や泥水を掘削孔内に満たしつつ、予定の深度まで掘削したのちにコンクリートを打設する。
また、アースドリル工法、リバース工法、ＢＨ工法、地中連続壁工法等においては、掘削孔壁の崩壊防止として自然泥水や人口泥水（安定液）を使用し、掘削孔内の自然泥水や人口泥水は通常施工地盤まで張られ、掘削は泥水が張られたまま掘進し、予定の深度まで掘削したのちにコンクリートを打設する。
このように、掘削孔の掘削深度が深い場合には、掘削孔内に泥水が満たされた状態であることから掘削孔の底部分、すなわち、コンクリート杭の先端部分には相当な水圧がかかる。
【００３４】
掘削深度が深い掘削孔の拘束下の高水圧下では、掘削孔に打設または注入した発泡剤のアルミニウム粉末を添加したセメント流動物（セメントミルク、モルタル、コンクリート）は、アルミニウム粉末がセメントと化学反応して微細な水素ガス（気体）を発泡するが、掘削深度が深くなるほど比例して水素ガスの気体の体積が小さくなる（ボイルの法則）ので水素ガスの膨張率は掘削深度に比例して小さくなる。
【００３５】
このことは、掘削孔の拘束下の加圧下において、発泡剤のアルミニウム粉末を添加したセメント流動物の膨張率が掘削深度に比例して小さくなるので、セメント流動物の膨張率は掘削深度に比例した逆テーパー形状の膨張率を生起し逆テーパー形状の膨張圧力を生起する。
【００３６】
掘削深度が深い場所打ち杭工法では、高層建物において国内では掘削深さＧＬ−８６ｍの施工があり、国外ではＧＬ−１０５ｍの施工がされており、将来的には建物の高層化で掘削深度はＧＬ−１５０ｍ程度と推測される。
よって、最大掘削深度がＧＬ−１５０ｍの高水圧下においても常圧と同じ膨張率を生起するように発泡剤のアルミニウム粉末の添加量を定める。
【００３７】
掘削の深度の水圧は、水深１０ｍでの水圧は水の圧力１気圧＋水面を押す大気圧１気圧＝２気圧であり、水深２０ｍ下では３気圧、水深５０ｍ下では６気圧、水深１００ｍ下では１１気圧、水深１５０ｍ下では１６気圧である。
【００３８】
高水圧下で常圧（大気圧）の膨張率を生起させるには、水深１０ｍでは水圧が２気圧で常圧の２倍であることから、常圧におけるアルミニウム粉末の添加量を２倍にすることで、高水圧下で常圧の膨張率を生起させることができる。
【００３９】
よって、水深２０ｍ下では３倍（３気圧）、水深５０ｍ下では６倍（６気圧）、水深１００ｍ下では１１倍（１１気圧）、水深１５０ｍ下では１６倍（１６気圧）にする。
【００４０】
また、場所打ち杭工法は、通常は掘削の深度が深くても、打設または注入するセメント流動物の天端は施工地盤近くであるので、掘削孔内はセメント流動物（セメントミルク、モルタル、コンクリート等）を形成している。
【００４１】
水深における圧力の大きさは、水の密度を１．０としているのでセメント流動物の最大密度のコンクリートの密度（比重）を２．３とすると水の圧力の２．３倍である。
【００４２】
よって、掘削の深度におけるアルミニウム粉末の添加量は、常圧（大気圧）の添加量に対して水深１０ｍ下では２（水深１０ｍの気圧）×２．３（コンクリート比重）＝４．６倍、水深２０ｍ下で３×２．３＝６．９倍、水深５０ｍ下で６×２．３＝１３．８倍、水深１００ｍ下で１１×２．３＝２５．３倍、水深１５０ｍ下で１６×２．３＝３６．８倍の添加量になる。
【００４３】
例えば、掘削深度（杭先端）がＧＬ−５０ｍで、杭天端がＧＬ±０ｍ（杭長５０ｍ）の場合では、アルミニウム粉末の添加量は、掘削深度がＧＬ−５０ｍであるから、掘削深度５０ｍ下では６気圧で６倍になり、セメント流動物の密度を２．３（コンクリートの比重）とした場合には２．３倍にする。
よって、アルミニウム粉末の添加量は常圧の添加量の６×２．３＝１３．８倍となる。
【００４４】
また、最大掘削深度をＧＬ−１５０ｍとした場合のアルミニウム粉末の添加量は、１６（１６気圧）×２．３（コンクリート比重）＝３６．８で常圧の添加量の３６．８倍となる。
【００４５】
本発明は、セメント流動物の膨張率が１％から１６％になるように発泡剤を添加するようにしているので添加するアルミニウム粉末の添加量を定める。
【００４６】
セメント流動物（セメントミルク、モルタル、コンクリート）に発泡剤のアルミニウム粉末を添加した膨張性の実証試験によると、セメント流動物の膨張率が１％から１６％を生起するにはアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して、セメントミルクでは０．００１％から０．０２％であり、モルタルでは０．００３％から０．０４％であり、コンクリートでは０．００４％から０．１４％である。
【００４７】
よって、最大掘削深度を１５０ｍまでとする場合のアルミニウム粉末の最大添加量は、セメントミルクでは、０．０２％×３６．８倍＝０．７３６％となるので、最大添加量を０．８％とし、添加量の範囲を０．００１％から０．８％とする。
【００４８】
モルタルでは、０．０４％×３６．８倍＝１．４７２％となるので、最大添加量を１．５％とし、添加量の範囲を０．００３％から１．５％とする。
【００４９】
コンクリートでは、０．１４％×３６．８倍＝５．１５２％となるので、最大添加量を５．２％とし、添加量の範囲を０．００４％から５．２％とする。
【００５０】
従って、場所打ち杭工法の最大掘削深度をＧＬ−１５０ｍまでとする加圧下においては、アルミニウム粉末の添加量を、セメントミルク場合はセメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、モルタルの場合はセメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、コンクリートの場合はセメント質量に対して０．００４％から５．２％とする、ことで、セメント流動物の膨張率が１％から１６％を生起することができる。
【００５１】
すなわち、掘削深度の深い場合において、掘削孔に打設または注入するセメント流動物が設定の膨張率１％から１６％を生起するには、掘削孔の所定の掘削深度に応じた水深圧と安定液の比重とセメントミルク、モルタル、コンクリートの比重を加味して算出したアルミニウム粉末添加量を添加する。
【００５２】
セメント流動物を膨張させるには発泡剤を使用する。
発泡剤としては、化学反応によりガスを発泡させるものであればよく、特に限定されない。
【００５３】
上述した本工法において、発泡剤としてのアルミニウム粉末を一例として説明したが、その他の発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する物質として、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上である。
【００５４】
ガス発泡物質の具体例としては、例えば、過炭酸塩、過硫酸塩、過ホウ酸塩、過マンガン酸塩、過酸化水素等の過酸化物質である。
窒素ガス発泡物質としては、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体等であり、具体的に、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチルニトリル、Ｎ，Ｎ‘−ジニトロペンタメチレンテトラミン、４，４‘−オキシビス、ヒドラジンカルボンアミド等が挙げられる。また、これら各種の発泡剤を混合して添加してもよい。
【００５５】
これらの発泡剤を用いることで、セメント組成物中における化学反応により、ガスを発泡する際に浮遊力を利用してセメントの拡散を促し、セメント流動物に充分な発泡機能を生起させる。且つ、セメントと骨材の付着力を高めセメント流動物体の全般にわたるち密な膨張硬化を発揮することができる。
また、発泡剤は単独の材料で十分な発泡・膨張させる効果を有するが、複数の発泡剤を併用して使用してもよい。
【００５６】
発泡剤は、そのガスの発泡量を調整できるので、ガスの発泡量でセメント流動物の膨張量の調整ができる。
発泡剤は、通常、コンクリートの軽量化のために使用されているが本発明では膨張作用を有するものとして使用する。
【００５７】
発泡剤のアルミニウム粉末は、うろこ状で純度９９％以上、粉末度１８０メッシュ以上でステアリン酸により被覆されたものが好ましく、通常ＪＩＳＫ５９０６（塗料用アルミニウム粉末）第２種標準ふるい８８μ残分２％以下に適合するもので、セメントとの化学反応開始時間を適宜調整したものが好ましい。
【００５８】
膨張するセメント流動物は、セメントで構成するセメント流動物と発泡剤から構成され、セメントは、普通ポルトランドセメントや高炉セメント等であり、特に限定されるものではない。
【００５９】
セメント流動物は、セメントで構成するセメント流動物のセメントミルク、モルタル、コンクリート、泥土モルタル、ソイルセメント等であり、セメントと水、またはセメントと水と骨材または泥土や土砂から構成される。
【００６０】
骨材として砂や礫を用いるが、例えば砂の代わりにアルミニウムを含有する溶融スラグや金属製造起源スラグ（鉄鋼スラグ、非鉄金属スラグ）等を使用してよい。
【００６１】
また、セメント流動物は、セメントと水ガラスに混和材や混和剤で構成されるセメント系水ガラス系懸濁液型、溶液型グラウトやセメント系可塑性グラウト等であってもよい。
【００６２】
また、セメント流動物の代わりに合成樹脂を使用することができ特に限定されない。
【００６３】
また、セメント流動物にはフライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカ微粉末、ベントナイト、膨張材、混和剤、起泡剤、繊維物質、金属製の針金等を混入してもよい。
【００６４】
なお、繊維物質としては、例えば、スチールファイバー、ビニオンファイバー、炭素繊維、ワラストナイト繊維等であり、繊維物質を使用するとセメント流動物の硬化体のひび割れ抵抗性や靱性及び強度を向上させることができる。
【００６５】
フライアッシュは、シリカやアルミナを主成分で構成され火力発電所で石炭を燃焼する際に生成される副産物の灰である。
また、フライアッシュは混和材やフライアシュセメントとして用いられる。
良質なフライアッシュを使用した場合には、単位水量の低減、ワーカビリティーの改善、水和発熱量の低下、長期強度及び耐久性の増進、水密性の改善、化学抵抗性の改善、化学抵抗性の向上などの効果が得られる。
【００６６】
混和剤は、減水剤、高性能減水剤、凝結遅延剤、膨張材、保水剤、増粘剤等である。
混和剤はセメント流動物に添加することで次のような効果を得ることができる。
（1）流動性が良好となり、経時に伴う流動性の低下が少ない。
（2）材料分離が少ない。
（3）適度の凝結遅延性を得ることができる。
（4）適度の膨張性をもち、粗骨材との良好な付着性を得ることができる。
（5）拘束内（掘削孔内）での硬化後、所要の強度、耐久性、水密性を得ることができる。
【００６７】
発泡剤は膨張材とともに使用することができる。
膨張材は、セメント流動物の硬化後に水和や乾燥による収縮を補償する（収縮をゼロとする）作用を有するため、発泡剤によってセメント流動物が硬化するまでの初期収縮以上の体積増大を図り、膨張材によって硬化後のセメント流動物の収縮を補償することにより、セメント流動物の収縮を使用期間全体にわたって保障することが可能となる。
【００６８】
膨張材としては、特に限定されないが、セメント、水とともに水和し、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）を生成して膨張するカルシウム・サルフォ・アルミネート鉱物を含むもの、及び水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を生成して膨張する石灰を含むものを使用する。
【００６９】
以下、場所打ち杭の標準的な場所打ちコンクリート杭工法、拡幅部を備えた場所打ちコンクリート杭工法、混在の場所打ちコンクリート杭工法、場所打ちコンクリート杭工法の変形例１から５、および場所打ち杭工法の変形例を説明する。
続いて、膨張するセメント流動物（セメントミルク、モルタル、コンクリート）実証試験を詳説し、場所打ちコンクリート杭とマイクロパイル、グランドアンカー、ＰＣウェルで実施の形態を説明する。
【００７０】
（標準的な場所打ちコンクリート杭工法）
最初に、本発明の標準的な場所打ちコンクリート杭１０の工法について説明する。
図１は、標準的な場所打ちコンクリート杭の工法を説明する説明図である。
【００７１】
まず、図１（ａ）に示すように、地中Ａ内には掘削機により掘削することで深い掘削深度を有する掘削孔１１が形成される。
掘削はアースドリル工法、オールケーシング工法、又はリバース工法、地中連続壁基礎工法（壁杭・壁体基礎を含む）、ＢＨ工法等により行われ、円筒形状又は角筒形状の掘削孔１１が地中Ａ内に形成される。
なお、アースドリル工法等によって、後述する先端拡幅部１４や中途拡幅部１５以外での掘削孔１１の内壁面Ｎは同径状に形成される。
【００７２】
図１（ｂ）に示すように、掘削孔１１内に掘削液の安定液（ベントナイト系安定液、ポリマー系安定液等を含む）１６を注入して掘削孔１１の内壁面Ｎの保護を行う。
【００７３】
次に、図１（ｃ）に示すように、網目構造を有する鉄筋カゴ１３が掘削孔１１中に建て込まれる。
鉄筋カゴ１３は、コンクリート杭１０の長さ及び径によって所定間隔を有して網目状に配筋されている。
【００７４】
また、その掘削孔１１に打設する膨張するコンクリート１２を準備する。
コンクリートは、セメント（例えばポルトランドセメント）、水、及び骨材（細骨材及び／又は粗骨材）等で構成している。
なお、本発明では、生コンプラント工場又は現場において膨張するコンクリート１２を生成してこれを打ち込むことを特徴とするものである。
【００７５】
その膨張するコンクリ−ト１２は、セメント、水、及び骨材に加え反応開始時間を適宜調整した膨張作用を有する発泡剤他等の混和材料を添加したものである。
また、所定の深度で予定の膨張率を生起できるアルミニウム粉末の添加量は掘削深度に応じた水深圧と安定液の比重とコンクリートの比重とを加味する前述した方法で算出する。
【００７６】
なお、場所打ちコンクリート杭１０は膨張率を大きくするとコンクリート強度が低下してしまうので、強度低下を可及的に抑制するようにその膨張率をコントロールする必要があるが、その低下率は簡単に配合試験確認等により予測できるので許容範囲内で制御できる。
【００７７】
次に、図１（ｄ）に示すように、鉄筋カゴ１３が掘削孔１１中に建て込まれた掘削孔１１にトレミー管１７を吊り込む。
次いで、トレミー管１７の頭部にポンプを接続し、掘削孔１１の先端部Ｓのスライム（図示せず）を除去する。
この後、ミキサー車（図示せず）からそのトレミー管１７を通して掘削孔１１中にコンクリート１２を打設する。
【００７８】
そして、図１（ｅ）に示すように、検尺テープ（図示せず）によって打設高さを確認し、トレミー管１７を上方に引き抜いていく。
この時、安定液１６と膨張するコンクリート１２が混ざらないようにする為、トレミー管１７底部は常に膨張するコンクリート１２の中に埋まっている状態にする。
また、膨張するコンクリート１２を打設しながら安定液１６の引き抜き処理をする。
【００７９】
打設した膨張するコンクリート１２は必要に応じて養生して硬化させることでコンクリート杭１０を築造することができる。
このように、発泡剤等が添加された膨張するコンクリート１２を打設し、これを硬化することで本発明のコンクリート杭１０本体を築造できる。
【００８０】
図４に示すように、発泡剤等の添加により膨張するコンクリート１２中に気泡１９が拡散することによりコンクリート躯体が膨張する。
このように、発泡剤によって膨張するコンクリート１２を膨張させ、掘削孔１１の内壁面Ｎとコンクリート杭１０の外壁面Ｇとの間に形成される隙間を埋め且つ膨張圧力をかける。
【００８１】
また、膨張するコンクリート１２によりコンクリート杭１０の体積が増大することで、掘削孔１１の内壁面Ｎにはコンクリート杭１０の外壁面Ｇによる圧力が加わり、その反力として掘削孔１１の内壁面Ｎからコンクリート杭１０の外壁面Ｇに対して圧力が加わることになる。
【００８２】
また、コンクリート杭１０本体を形成する膨張するコンクリート１２は型枠を代用する掘削孔１１の内壁面Ｎに打設されることにより、型枠を代用する掘削孔１１の内壁面Ｎ（孔壁地盤）が膨張するコンクリート１２の膨張を拘束する。
これにより、コンクリート杭１０の外壁面Ｇと掘削孔１１の内壁面Ｎとの隙間が埋められ、膨張圧力と反力がかけあったまま、これらが一体化する。
したがって、コンクリート杭１０が大きな先端支持力、周面摩擦力及び引抜抵抗力を有することになる。
【００８３】
しかも、膨張するコンクリート１２自体に圧縮応力が生じることになり、これに加えて鉄筋カゴ１３が建て込まれていればコンクリート杭１０本体が予め応力を備えた状態、すなわちケミカルプレストレスも存在した状態となり、杭耐力向上を図ることができる。
【００８４】
さらに、生コンプラント工場又は現場において、セメント、水、骨材に加え、膨張作用を有する発泡剤等の混和材料を添加して膨張するコンクリート１２を生成し、これを掘削孔１１に打設するようにしているので、一回の施工のみで場所打ちコンクリート杭１０を築造できる。
従って、先行特許文献に開示の従来技術に比べてコンクリート杭１０の性能発揮までの時間を短縮することができる。
【００８５】
このように、本発明の場所打ちコンクリート杭１０の工法は、比較的な簡単な工法であり、強固な基礎杭を築造することができる。
【００８６】
最後に、図１（ｆ）に示すように、掘削孔１１からケーシングを取外し、空堀部の埋戻しを行い場所打ち杭の工事完了となるが、打設コンクリート養生後に杭頭処理工程を持って標準的な場所打ちコンクリート杭１０を完成させる。
【００８７】
（拡幅部を備えた場所打ちコンクリート杭工法）
次に、掘削孔１１の先端部Ｓ又は掘削孔１１の中途部Ｔに形成した拡幅部に、前記発泡剤を添加した膨張するコンクリート１２を打設する工法を説明する。
【００８８】
図２は、掘削孔１１の先端部Ｓ又は中途部Ｔに形成した拡幅部に膨張作用を有する膨張するコンクリート１２を打設する工法を説明する説明図である。
【００８９】
掘削孔１１の先端部Ｓ又は中途部Ｔが拡幅した拡幅部（先端拡幅部１４又は中途拡幅部１５）を形成する掘削方法として、拡幅掘削装置（図示せず）を使用する。
【００９０】
すなわち、アースドリル工法における拡幅掘削装置（図示せず）として、地中Ａ内を掘削して掘削孔１１を形成するバケット（図示せず）が裾広がり形状を有するものを使用して、掘削孔１１の先端部Ｓが裾広がりの形状にするものが挙げられる。
【００９１】
または、バケットの上方に先端拡幅部１４の上部斜面部Ｂを掘削する斜面部拡幅ブレード（図示せず）を設け、このブレードをバケットの掘削範囲から外側に突出させることにより、掘削孔１１の先端部Ｓが裾広がりの形状の先端拡幅部１４を形成するものでもよい。
この拡幅掘削装置は、掘削孔１１を所定の深さまで掘削した後、前記バケットを掘削孔１１に挿入し、斜面部拡幅ブレードを開いて掘削孔１１拡幅部の上部斜面部Ｂを掘削するとともに、立ち上り部拡幅ブレードを開いて掘削孔１１の下部立ち上り部Ｃを拡幅させて掘削するものである。
【００９２】
前記拡幅掘削装置により、図２（ａ）に示すように、掘削孔１１の先端部Ｓに軸部よりも拡大させた先端拡幅部１４が形成される。
そして、掘削孔１１の先端拡幅部１４に膨張作用を有する膨張するコンクリート１２を打設する。
すると、気泡１９を発生させて膨張しながら掘削孔１１の先端拡幅部１４に膨張するコンクリート１２が充填されるのである。
【００９３】
このように、先端拡幅部１４に膨張作用を有する膨張するコンクリート１２を打設し、これが硬化することにより、図２（ａ）に示すように、掘削孔１１の先端部Ｓは下方への膨張する力が作用する。
また、掘削孔１１の先端部Ｓの内壁面Ｎからの反力が作用する。
これにより、先端部Ｓでコンクリート杭１０と内壁面Ｎとが一体になって、先端支持力が増大することになる。
【００９４】
また、掘削孔１１の上部斜面部Ｂでは、コンクリート杭１０から掘削孔１１への斜め上方への力が作用する。
従って、通常のコンクリート１８では作用しない前記斜め上方への力が発生することにより、より周面摩擦力が増大することになる。しかも、引抜抵抗力を増大することになる。
【００９５】
次に、掘削孔１１の中途部Ｔにおいては、円筒形状のバケットの上方にそのバケットより外方に突出させたブレード等（図示せず）により掘削することで、掘削孔１１径より径の大きい中途拡幅部１５を形成する。
中途拡幅部１５は、掘削孔１１内に複数設けることができる。
【００９６】
そして、図２（ｂ）に示すように、この中途部Ｔに膨張作用を有する膨張するコンクリート１２を打設する。
すると、気泡１９を発生させて膨張しながら中途拡幅部１５に膨張するコンクリート１２が充填されるのである。しかも、この膨張作用により、中途拡幅部１５の最外周の角部の狭い部分まで膨張するコンクリート１２が充填される。
【００９７】
これにより、図２（ｂ）に示すように、掘削孔１１の中途拡幅部１５では、斜め上方及び斜め下方への力がコンクリート杭１０外方に向かって作用することになる。
また、これに対する反力が掘削孔１１の内壁面Ｎから作用することになる。
従って、中途拡幅部１５において、通常のコンクリート１８では作用しない力が発生することにより、より周面摩擦力や引抜抵抗力が増大することになる。
【００９８】
以上のように、本実施例では掘削孔１１の先端部Ｓでの先端拡幅部１４又は中途部Ｔでの中途拡幅部１５に膨張するコンクリート１２を打設することにより、膨張するコンクリート１２が中途拡幅部１５で膨張するため、周面摩擦力や先端支持力が増す。
すなわち、拡幅部分での膨張するコンクリート１２の体積を拡大させ、そこに生じる周面摩擦力の増大を図ると共に、周面支持力の増加及び引抜抵抗力の増大を図ることができる。
【００９９】
（混在の場所打ちコンクリート杭工法）
本実施例では、膨張するコンクリート１２と、膨張しない通常のコンクリート１８とを混在させてコンクリート杭１０を形成するものである。
図３は、膨張するコンクリート１２と通常のコンクリート１８とを混在させた場所打ちコンクリート杭１０を説明する説明図である。
【０１００】
まず、トレミー管１７を通して先端側に発泡剤が添加された膨張するコンクリート１２を所定量打設して、この後に通常のコンクリート１８をコンクリート杭１０の杭頭まで打設する。
【０１０１】
これにより、図３（ａ）に示すように、下部に膨張するコンクリート１２層が形成され、上部に通常のコンクリート１８層が形成されたコンクリート杭１０を築造できる。
【０１０２】
このように、下部には膨張するコンクリート１２層が形成されることにより先端支持力が増大されたコンクリート杭１０を施工することができる。
特に、下部に膨張するコンクリート１２層を形成することにより、先端支持力を増大させたコンクリート杭１０を築造することができる。
【０１０３】
なお、図３（ｂ）に示すように、膨張するコンクリート１２と通常のコンクリート１８とを混在させて複数層に形成したコンクリート杭１０を形成することができる。その層の数は限定されない。
【０１０４】
また、膨張するコンクリート１２の各層で発泡剤の添加量を異ならせて、膨張率を調整しながらコンクリート杭１０を構築できる効果を有する。
例えば、下部のコンクリート層では膨張率を高め、上部ではその膨張率を低くしたコンクリート杭１０を築造できる。
【０１０５】
このように、通常のコンクリート１８に膨張するコンクリート１２を複数層混在させて打設することにより、複数層に応じて掘削孔１１内での先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力を増大できる効果を有する。
【０１０６】
以上、本発明の場所打ちコンクリート杭工法の実施形態を図面に基づいて説明したが、膨張するコンクリートを用いた場所打ちコンクリート杭工法に基づいて、種々の変形、改良を施した他の実施形態を実施することも可能である。
以下の変形例では、膨張するコンクリートを用いた場所打ちコンクリート杭と既製杭との合成杭の工法である。すなわち、場所打ちコンクリート杭の直杭や先端拡幅杭及び中途部拡幅杭に膨張するコンクリートを打設する場所打ちコンクリート杭工法で、掘削はアースドリル工法、オールケーシング工法、リバース工法、ＢＨ工法、深礎工法や地中連続壁工法（壁杭・壁体基礎を含む）等の場所打ちコンクリート杭の上部（杭頭部）に既製杭を建込み、その既製杭の先端部（根入れ部）と膨張するコンクリートとを一体化させて、上部は既製杭で構成され、下部は膨張するコンクリート杭とした場所打ちコンクリート合成杭の工法に実施することも可能である。
【０１０７】
（場所打ちコンクリート杭の変形例１）
変形例１では、図５に示すように、掘削孔中の鉄筋カゴに膨張するコンクリート１２を打ち込み、さらに膨張するコンクリート１２に既製杭２０を挿入してコンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を形成するものである。なお、図５中の既製杭２０としては、一例として鋼製の構真柱を用いる。
【０１０８】
掘削孔１１内に安定液１６を充填して掘削孔１１の内壁面Ｎの保護を行う。次に、網目構造を有する鉄筋カゴ１３が掘削孔１１中に建て込まれる。
【０１０９】
鉄筋カゴ１３が掘削孔１１中に建て込まれた掘削孔１１にトレミー管１７を吊り込む。
次いで、トレミー管１７の頭部にポンプを接続し、掘削孔１１の先端部Ｓのスライム（図示せず）を除去する。この後、ミキサー車（図示せず）からそのトレミー管１７を通して先端側に発泡剤が添加された膨張するコンクリート１２を所定量打設する。
【０１１０】
その後、硬化前の膨張するコンクリート１２に既製杭２０を挿入して、コンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を築造する。
【０１１１】
このように、下部に膨張するコンクリート１２が硬化したコンクリート杭１０と既製杭２０とを一体化した合成杭２１が形成されることにより先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力が増大された合成杭２１を施工することができる。
【０１１２】
（場所打ちコンクリート杭の変形例２）
変形例２では、図６に示すように、掘削孔１１中に膨張するコンクリート１２を打ち込み、さらに膨張するコンクリート１２に既製杭２０を挿入してコンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を形成するものである。なお、図６中の既製杭２０としては、一例として鋼製の構真柱を用いる。
【０１１３】
掘削孔１１内に安定液１６を充填して掘削孔１１の内壁面Ｎの保護を行う。
【０１１４】
掘削孔１１にトレミー管１７を吊り込む。次いで、トレミー管１７の頭部にポンプを接続し、掘削孔１１の先端部Ｓのスライム（図示せず）を除去する。この後、ミキサー車（図示せず）からそのトレミー管１７を通して先端側に発泡剤が添加された膨張するコンクリート１２を所定量打設する。
【０１１５】
その後、硬化前の膨張するコンクリート１２に既製杭２０を挿入して、コンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を築造する。
【０１１６】
このように、下部に膨張するコンクリート１２が硬化したコンクリート杭１０と既製杭２０とを一体化した合成杭２１が形成されることにより先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力が増大された合成杭２１を施工することができる。
【０１１７】
（場所打ちコンクリート杭の工法の変形例３）
変形例３では、図７に示すように、掘削孔１１中に鉄筋カゴ１３と既製杭２０を一体化して建て込んだ後、膨張する膨張コンクリート１２を打ち込み、コンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を形成するものである。なお、図７中の既製杭２０としては、一例として鋼製の鋼管を用いる。
【０１１８】
掘削孔１１内に安定液１６を充填して掘削孔１１の内壁面Ｎの保護を行う。次に、網目構造を有する鉄筋カゴ１３上部が既製杭２０の中空間に挿入固定して一体化される。
【０１１９】
鉄筋カゴ１３と一体化した既製杭２０を掘削孔１１中に建て込み、既製杭２０の内孔を介して掘削孔１１にトレミー管１７を吊り込む。
次いで、トレミー管１７の頭部にポンプを接続し、掘削孔１１の先端部Ｓのスライム（図示せず）を除去する。この後、ミキサー車（図示せず）からそのトレミー管１７を通して先端側に発泡剤が添加された膨張するコンクリート１２を所定量打設する。
【０１２０】
コンクリート杭１０と既製杭２０とからなる合成杭２１を築造する。すなわち、既製杭２０と鉄筋カゴ１３は一体化され、既製杭２０の中空内に鉄筋カゴ１３上部が挿入された形態のまま膨張するコンクリート１２が硬化して合成杭２１を築造する。
【０１２１】
このように、下部に膨張コンクリート１２が硬化したコンクリート杭１０と既製杭２０と鉄筋カゴ１３を一体化した合成杭２１が築造されることにより先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力が増大された合成杭２１を施工することができる。このように杭頭部に鋼管の既製杭２０を用いることにより水平方向の力が印加した場合に充分に杭頭部が耐えうる合成杭２１を築造することができる。
【０１２２】
（場所打ちコンクリート杭の変形例４）
変形例４では、上述した図７の合成杭工法３と図８の合成杭工法４との違いは、掘削孔内に建て込む鉄筋カゴ１３と既製杭２０の一体化方法が異なるのみで図８においては既製杭２０の先端部（根入れ部）の外周に鉄筋カゴ１３上部を重ねて固定して一体化する形態であり、その他の構成は同様であり、同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１２３】
図８に示すように、鉄筋カゴ１３と既製杭２０とコンクリート杭１０とからなる合成杭２１を築造する。
【０１２４】
このように、下部に膨張するコンクリート１２が硬化したコンクリート杭１０と既製杭２０と鉄筋カゴ１３を一体化した合成杭２１が築造されることにより先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力が増大された合成杭２１を施工することができる。
【０１２５】
なお、図５から図８中の場所打ちコンクリート杭の変形例において、各変形例を既製杭の先端根固めとしての膨張するコンクリートを用いる既製杭根固め工法で実施することも可能である。
【０１２６】
（場所打ちコンクリート杭の変形例５）
変形例５では、図９に示すように、掘削孔１１中の鉄筋カゴ１３上部（杭頭部）に既製杭２０をラップさせ一体化して建て込み膨張するコンクリート１２を打ち込み、コンクリート杭１０と既製杭２０付きの鉄筋カゴ１３からなる合成杭２１を形成するものである。
この合成杭２１は杭の曲げ耐力を向上するために、膨張するコンクリートを用いた場所打ちコンクリート杭の杭頭部を突起付き鋼管や縞鋼管、又は素鋼管等により補強した場所打ち鋼管コンクリート杭や炭素繊維管で補強した場所打ちコンクリート杭である。
【０１２７】
掘削孔１１内に安定液１６を充填して掘削孔１１の内壁面Ｎの保護を行う。次に、網目構造を有する鉄筋カゴ１３に鋼管や炭素繊維管等の既製杭２０で補強し掘削孔１１中に建て込まれる。
【０１２８】
鉄筋カゴ１３の上部に既製杭２０を一体化して掘削孔１１中に建て込まれ、掘削孔１１にトレミー管１７を吊り込む。
次いで、トレミー管１７の頭部にポンプを接続し、掘削孔１１の先端部Ｓのスライム（図示せず）を除去する。この後、ミキサー車（図示せず）からそのトレミー管１７を通して先端側に発泡剤が添加された膨張するコンクリート１２を所定量打設する。
【０１２９】
コンクリート杭１０と既製杭２０付き鉄筋カゴ１３とからなる合成杭２１を築造する。すなわち、既製杭２０の直径は鉄筋カゴ１３の直径より大きいため、既製杭２０の中空内に鉄筋カゴ１３上部が挿入された形態のまま膨張するコンクリート１２が硬化して合成杭２１を築造する。
【０１３０】
このように、膨張するコンクリート１２が硬化したコンクリート杭１０と既製杭２０付きの鉄筋カゴ１３を一体化した合成杭２１が築造されることにより先端支持力や周面摩擦力及び引抜抵抗力が増大された合成杭２１を施工することができる。このように杭頭部に既製杭２０を用いることにより水平方向の力が印加した場合に充分に杭頭部が耐えうる合成杭を築造することができる。
【０１３１】
また、既製杭の外周又は内周には、突起又は凹凸を設けることでコンクリート杭との結合を増すように構成してもよい。
【０１３２】
なお、上述した既製杭２０としては、鋼杭や既製コンクリート杭であり、鋼杭は鋼管杭、Ｈ型鋼杭、構真柱杭等であり、或いは、既製コンクリ―ト杭はＰＨＣ杭(Pretensioned Spun High Strength concrete Piles)、ＳＴ杭(Step Tapered Piles)、節杭(Nodular Piles)、ＳＣ杭(Steel Composite Concrete Piles)、ＰＲＣ杭(Pretensioned & Reniforced Spun High Strength Concrete Piles)、ＳＬ杭(Slip Layer Compund Piles)等である。
【０１３３】
なお、膨張するコンクリートには繊維物質を含有するようにしてもよい。繊維物質としては、例えばスチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維、ワラストナイト繊維等である。繊維物質を含有した膨張するコンクリートはひび割れ抵抗性や靱性及び強度が向上する効果がある。
【０１３４】
上述した図５から図９中の杭の形状は、膨張するコンクリートを用いた場所打ちコンクリート杭のストレート杭（直杭）であるが、図３に示すように掘削孔の先端を膨張するコンクリートを打設し、その上部に通常のコンクリートを打設した形態であってもよい。その他、膨張するコンクリートを用いた場所打ちコンクリート杭の先端拡幅杭や中途部拡幅杭、及び先端拡幅や中途部拡幅を含む地中連続壁杭（壁杭・壁体基礎を含む）に応用することも可能である。
【０１３５】
（場所打ち杭工法の変形例）
本発明の場所打ち杭工法は、地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入し、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する基礎杭を築造する工法であるが、変形例の工法としては、基礎杭および基礎体を築造する工法である。
【０１３６】
図示はしないが、基礎杭を築造するマイクロパイル、アンカー体の基礎体を築造するグラウンドアンカー、壁杭の基礎杭や壁体の基礎体を築造する地中壁基礎・地中連続壁基礎、底盤の基礎体を築造するケーソン基礎や鋼管矢板基礎、補強体の基礎体を築造する地山補強土工やグラウト工等の基礎工法である。
【０１３７】
これらの基礎工法は、地中内に形成した掘削孔中にセメント流動物を打設または注入し、基礎杭や基礎体を築造する工法であるので、予め発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入して、セメント流動物を逆テーパー形状に発泡膨張させることができるので、掘削孔の水圧等の加圧下において、膨張して硬化するセメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する基礎杭や基礎体を築造することができる。
【０１３８】
［膨張するコンクリートの実証試験］
以下、発泡剤のアルミニウム粉末を添加した膨張するセメント流動物の実証試験について詳説する。実証試験を行うにあたり、８種類の配合例を作製し各配合例を順次説明したのち考察している。
［配合例Ａ］
配合例Ａは、発泡剤のアルミニウム粉末とセメントペースト（水、普通ポルトランドセメント、高性能ＡＥ減水剤標準形）と配合したセメントミルクである。
図１０は、セメントミルクとしてのセメントペースト（水、普通ポルトランドセメント、高性能ＡＥ減水剤標準形）にアルミニウム粉末の量を変えて添加した場合の膨張率を示すグラフである。セメントペーストとアルミニウム粉末の配合例は表１の通りとなる。
【０１３９】
【表１】
2017020327.tif 000003
Ｊ１４ロート流下時間  ２５秒
・アルミニウム粉末（セルメックＰ）の添加量は表２に示す。
【０１４０】
【表２】
2017020327.tif 000004
膨張率試験は、土木学会規準（ＪＳＣＥ−Ｆ  ５２２）プレバックドコンクリートの注入モルタルの膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）によって測定した。
【０１４１】
すなわち、図１０に示すグラフは発泡剤のアルミニウム粉末の添加量とセメントミルクの膨張率との関係を示すものである。
発泡剤のアルミニウム粉末の添加量０ｇ／ｍ３、５０ｇ／ｍ３、１００ｇ／ｍ３、１５０ｇ／ｍ３、２００ｇ／ｍ３によるセメントミルクの膨張率を示した。
アルミニウム粉末の添加量１００ｇ／ｍ３から２００ｇ／ｍ３の範囲における膨張率は、点線で示す予測的な近似直線から得ることができる。
【０１４２】
セメントミルクの膨張率は、セメント質量に対してアルミニウム粉末の添加量の増加に応じて略直線的に増加する相関関係があることから、表２のアルミニウム粉末の添加量が０ｇ／ｍ３、５０ｇ／ｍ３、１００ｇ／ｍ３の場合のそれぞれの膨張率は、０％、５％、８％であるので、アルミニウム粉末の添加量が１０ｇ／ｍ３、１５０ｇ／ｍ３、２００ｇ／ｍ３の膨張率は予測的な近似直線から１％、１２％、１６％と推定でき、アルミニウム粉末の添加量で膨張率を適宜調整することができる。
【０１４３】
また、アルミニウム粉末の添加量５０ｇ／ｍ３、１００ｇ／ｍ３は、セメント質量に対して、それぞれ０．８ｇ、１．５ｇであって（表２参照）、セメント質量２５ｋｇに対して、０．００３２％、０．００６％の添加率で、１０ｇ／ｍ３、１５０ｇ／ｍ３、２００ｇ／ｍ３は表２及び図１０から１０ｇ／ｍ３は０．１５５ｇ、１５０ｇ／ｍ３は２．３２ｇ、２００ｇ／ｍ３は３．１ｇと推定でき、約０．０００６２％、約０．００９２％、約０．０１２４％の添加率である。
【０１４４】
よって、発泡剤を添加したセメントミルクの膨張率が１％から１６％を生起するアルミニウム粉末の添加量は、セメント質量に対して約０．０００６２％から約０．０１２４％である。
【０１４５】
［配合例Ｂ］
配合例Ｂは、発泡剤のアルミニウム粉末とモルタル（セメント＋水+細骨材：砂等）を配合したモルタルである。表３は配合材料を示すものである。表４は配合材料の配合量を示したものである。表５は表４のとおり発泡剤のアルミニウム粉末入りモルタルを配合してその膨張率を示すものである。
【０１４６】
【表３】
2017020327.tif 000005
【０１４７】
【表４】
2017020327.tif 000006
【０１４８】
【表５】
2017020327.tif 000007
膨張率試験は、土木学会規準（ＪＳＣＥ−Ｆ  ５２２）プレバックドコンクリートの注入モルタルブリーディング率および膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）によって測定した。
【０１４９】
すなわち、図１１に示すグラフは、発泡剤のアルミニウム粉末の添加率によるモルタルの膨張率との関係を示すものである。
【０１５０】
モルタルの膨張率は、セメント質量に対してアルミニウム粉末の添加量の増加に応じて略直線的に増加する相関関係があることから、表４のアルミニウム粉末添加量が０ｇ／ｍ３、２０ｇ／ｍ３、４０ｇ／ｍ３の場合のそれぞれの膨張率は、０％、１．０９％、２．５３％であり、予測的な近似直線を描くことで、アルミニウム粉末添加量が２３０ｇ／ｍ３の場合は膨張率１６．３％と推定でき、アルミニウム粉末の添加量で膨張率を適宜調整することができる。
【０１５１】
このアルミニウム粉末の添加量２０ｇ／ｍ３、４０ｇ／ｍ３、２３０／ｍ３はセメント質量６８１ｋｇ／ｍ３に対して、それぞれ０．００３％、０．００６％、０．０３３７％となり、膨張率が１％と１６％は図１１より、それぞれ１８ｇ／ｍ３、２２６ｇ／ｍ３と推定され、アルミニウム粉末の添加率はそれぞれ約０．００２６％、約０．０３３２％である。
【０１５２】
よって、発泡剤を添加したモルタルの膨張率が１％から１６％を生起するアルミニウム粉末の添加量は、セメント質量に対して約０．００２６％から約０．０３３２％である。
【０１５３】
［配合例Ｃ］
ここで、普通ポルトランドセメントを用いた膨張性コンクリート（スランプ配合）において、表６（使用材料表）、表７（コンクリート配合表）、表８（コンクリート試験結果）の基づき、コンクリートの膨張性と拘束なしの場合と拘束下の場合において圧縮強度の実証試験を行った。図１２は、アルミニウム粉末添加率と膨張量の推移を示すグラフであり、図１３は、拘束なしの場合と拘束下の場合における横軸にアルミニウム添加量と縦軸に強度との関係を示すグラフである。
セメント質量３４４ｋｇに対して、アルミニウム粉末の添加量０ｇ、２０ｇ、４０ｇの場合のセメント比は０％、０．００５８％、０．０１１６％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた各膨張率は、−０．３８％、０．２６％、１．５８％となる。なお、水セメント比は４５％である。
図４３中の配合例Ｃに示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合には、予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
従って、アルミニウム粉末を添加率０．０２５％で添加した場合には、コンクリートの膨張率が予測的な近似直線から約４．５％と予測できる。添加率０．０３０％で膨張率５．６％である。よって、コンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量で適宜調整することができる。
図１３のグラフについて考察すると、拘束なしにおいては、アルミニウム粉末の添加率が多くなると強度低下は略直線的に低下し、発泡剤のアルミニウム粉末の添加率が０．００５８％の場合は低減強度率８９．７６％となり、アルミニウム粉末の添加率が０．０１１６％の場合は低減強度率７４．９％となり、予測的に添加率０．０２５％の場合は低減強度率４５．３６％と添加率０．０３０％で低減強度率３３．７８％と予測することができる。
拘束下においては、アルミニウム粉末の添加率が０．００５８％の場合は低減強度率９４％となり、アルミニウム粉末の添加率が０．０１１６％の場合は低減強度率９４．９８％となり、予測的に添加率０．０２５％の場合は低減強度率８９．１８％と添加率０．０３０％で低減強度率８６．８７％と予測することができる。
このグラフから拘束下においては圧縮強度が大きく低下しないことが明らかである。
【０１５４】
【表６】
2017020327.tif 000008
【０１５５】
【表７】
2017020327.tif 000009
【０１５６】
【表８】
2017020327.tif 000010
・膨張は２時間程度で開始し、４から５時間程度で終了した（図１２参照）。
・供試体の拘束がない場合の強度低下は、膨張率１．５％程度で２５％低下した。
・供試体を拘束することで強度低下を抑えることが出来る。
【０１５７】
［膨張するコンクリートの実証試験］
以下において膨張性コンクリートの各種実証試験を行い、発泡剤のアルミニウム粉末を添加した膨張性コンクリートの実証試験について詳説する。実証試験を行うにあたり、５種類の配合例を作製し、各配合例を順次説明したのち考察している。
【０１５８】
［配合例１］
図１４は配合例１に使用する材料を表わした一覧であり、図１５は配合例１の使用材料の配合量を表わし、図１６は配合例１におけるＡＬ（アルミニウム粉末）添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧であり、図１７は配合例１の膨張率と経過時間との関係を示すグラフであり、図１８は配合例１におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【０１５９】
配合例１では、普通ポルトランドセメントを用いた膨張性高流動コンクリートである。図１６に示すように発泡剤のアルミニウム粉末の添加率（セメント質量比）セメント量５００ｋｇに対してアルミニウム粉末を１５ｇ、３０ｇ、４５ｇはセメント比、それぞれ０．００３％、０．００６％、０．００９％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた膨張率は、０．２％、１．０％、２．５％となる。なお、水セメント比は３５％である。
【０１６０】
図１８に示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合にはアルミニウム粉末添加量と膨張率との回帰式  ｙ＝０．０７８Ｘ−１．０７３３又は予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
【０１６１】
従って、図４３の配合例１に示すように、回帰式により、アルミニウム粉末の添加率が０．０１２％でコンクリートの膨張率は約３．６％、添加率が０．０１５％で膨張率は約４．７７％、添加率が０．０２０で膨張率は約６．７２％、添加率が０．０２５％で膨張率は約８．６７％、添加率が０．０３０％で膨張率は約１０．６２％と算出でき、コンクリートの膨張率１％のアルミニウム粉末の添加率は約０．００５３％で、膨張率１６％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０４３７％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％から１６％を生起するアルミニウム粉末の添加量はセメント質量に対して約０．００５３％から約０．０４３７％である。
【０１６２】
よって、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量から算出することができるので、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することでコンクリートの膨張率を設定することができる。
【０１６３】
［配合例２］
図１９は配合例２に使用する材料を表わした一覧であり、図２０は配合例２の使用材料の配合量を表わし、図２１は配合例２におけるＡＬ添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧であり、図２２は配合例２におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【０１６４】
配合例２では、高炉セメントＢ種を用いた膨張性高流動コンクリートである。図２１に示すように発泡剤のアルミニウム粉末の添加率（セメント質量比）セメント量４０７ｋｇに対してアルミニウム粉末を０ｇ、２５ｇ、３７．５ｇ、５０ｇはセメント比、それぞれ０％、０．００６％、０．００９％、０．０１２％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた膨張率は、−０．３％、０．５％、１．３５％、１．９８％となる。なお、水セメント比は４３％である。
【０１６５】
図２２に示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合にはアルミニウム粉末添加量と膨張率との回帰式  ｙ＝０．０５９２Ｘ−０．９４３３又は予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
【０１６６】
従って、図４３の配合例２に示すように、回帰式により、アルミニウム粉末の添加率が０．０１５％でコンクリートの膨張率は約２．６７％で、添加率が０．０２０％で膨張率は約３．８７％、添加率が０．０２５％で膨張率は約５．０８％、添加率が０．０３％で膨張率は約６．２８％と算出でき、コンクリートの膨張率１％のアルミニウム粉末の添加率は約０．００８％で、膨張率１６％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０７０３％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％から１６％を生起する発泡剤のアルミニウム粉末の添加量は、セメント質量に対して０．００８％から０．０７０３％である。
【０１６７】
よって、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量から算出することができるので、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することでコンクリートの膨張率を設定することができる。
【０１６８】
また、配合例２の実質膨張率は、アルミニウム粉末の添加率０％でコンクリートの膨張率−０．３％であるのでアルミニウム粉末の添加率０．０３０％においては０．３％＋６．２８％＝６．５８％である。
【０１６９】
［配合例３］
図２３は配合例３に使用する材料を表わした一覧であり、図２４は配合例３の使用材料の配合量を表わし、図２５はコンクリートのフレッシュ試験の結果を表わした一覧であり、図２６は配合例３におけるＡＬ添加量を変化させた時のフレッシュ試験と膨張率を表わした一覧であり、図２７はＡＬ添加量と膨張率測定結果を表わした一覧であり、図２８は配合例３の膨張率と経過時間との関係を示すグラフであり、図２９は配合例３におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【０１７０】
配合例３では、低熱ポルトランドセメントを用いた膨張性高流動コンクリートである。図２６に示すように発泡剤のアルミニウム粉末の添加率（セメント質量比）セメント量５００ｋｇに対してアルミニウム粉末を２０ｇ、４０ｇ、６０ｇはセメント比、それぞれ０．００４％、０．００８％、０．０１２％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた膨張率は、０．９４％、３．２８％、４．６７％となる。なお、水セメント比は３４％である。
【０１７１】
図２９に示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合にはアルミニウム粉末添加量と膨張率との回帰式  ｙ＝０．０９３５Ｘ−０．７８又は予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
【０１７２】
従って、図４３の配合例３に示すように、回帰式により、アルミニウム粉末の添加率が０．０１５％でコンクリートの膨張率は約６．２３％で、添加率が０．０２０％で膨張率は約８．５７％、添加率が０．０２５％で膨張率は約１０．９％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％のアルミニウム粉末の添加率は約０．００３８％で、膨張率が１６％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０３５８％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％から１６％を生起する発泡剤のアルミニウム粉末の添加量は、セメント質量に対して約０．００３８％から約０．０３５８％である。
【０１７３】
よって、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量から算出することができるので、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することでコンクリートの膨張率を設定することができる。
【０１７４】
［配合例４］
図３０は配合例４および５に使用する材料を表わした一覧であり、図３１は（ａ）配合条件・試験、（ｂ）使用ミキサ・練り混ぜ方法を表わした一覧であり、図３２は配合例４の使用材料の配合量を表わした一覧であり、図３３は配合例４におけるＡＬ添加量を変化させた時のコンクリート試験結果を表わした一覧であり、図３４は配合例４の膨張率と経過時間との関係を示すグラフであり、図３５は配合例４におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【０１７５】
配合例４では、普通ポルトランドセメントを用いた膨張性コンクリート（スランプ配合１８ｃｍ）である。図３３に示すように発泡剤のアルミニウム粉末の添加率（セメント質量比）セメント量３７０ｋｇに対してアルミニウム粉末を０ｇ、３０ｇ、３７ｇ、４４ｇはセメント比、それぞれ０％、０．００８％、０．０１０％、０．０１２％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた膨張率は、−０．８９％、−０．５２％、−０．２６％、−０．０２％となる。なお、水セメント比は５０％である。
【０１７６】
図３５に示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合にはアルミニウム粉末添加量と膨張率との回帰式  ｙ＝０．０３５７Ｘ−１．５８８１又は予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
【０１７７】
従って、図４３の配合例４に示すように、回帰式より、アルミニウム粉末の添加率が０．０１５％でコンクリートの膨張率は約０．３９％で、添加率が０．０２０％で膨張率は約１．０５％、添加率が０．０２５％で膨張率は約１．７１％、添加率が０．０３％で膨張率は約２．３７％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０１９５％で、膨張率が１６％のアルミニウム粉末の添加率は約０．１３３１％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％から１６％を生起する発泡剤のアルミニウム粉末添加量は、セメント質量に対して約０．０１９５％から約０．１３３１％である。
【０１７８】
よって、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量から算出することができるので、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することでコンクリートの膨張率を設定することができる。
【０１７９】
また、配合例４の実質膨張率は、アルミニウム粉末の添加率０％でコンクリートの膨張率−０．８９％であるのでアルミニウム粉末添加率０．０３０％においては０．８９％＋２．３７％＝３．２６％である。
【０１８０】
［配合例５］
図３６は配合例５の使用材料の配合量を表わした一覧であり、図３７は配合例５におけるＡＬ添加量を変化させた時のコンクリート試験結果を表わした一覧であり、図３８は配合例５の膨張率と経過時間との関係を示すグラフであり、図３９は配合例５におけるＡＬ添加量と膨張率の回帰式を示すグラフである。
【０１８１】
配合例５では、普通ポルトランドセメントを用いた膨張性コンクリート（スランプ配合18ｃｍ）である。図３７に示すように発泡剤のアルミニウム粉末の添加率（セメント質量比）セメント量３７０ｋｇに対してアルミニウム粉末を０ｇ、３０ｇ、３７ｇ、４４ｇはセメント比、それぞれ０％、０．００８％、０．０１０％、０．０１２％と算出される。また、アルミニウム粉末の添加量に応じた膨張率は、−０．５５％、０．４７％、０．９０％、１．２５％となる。なお、水セメント比は４５．９％である。
【０１８２】
図３９に示すように、アルミニウム粉末を添加したコンクリートの膨張率は、アルミニウム粉末の添加量に応じて略直線的に増加するため、所定の膨張率を得たい場合にはアルミニウム粉末添加量と膨張率との回帰式  ｙ＝０．０５５７Ｘ−１．１８８１又は予測的に近似直線を描いてアルミニウム粉末の添加量を算出することができる。
【０１８３】
従って、図４３の配合例５に示すように、回帰式より、アルミニウム粉末の添加率が０．０１５％でコンクリートの膨張率は約１．９％で、添加率が０．０２０％で膨張率は約２．９３％、添加率が０．０２５％で膨張率は約３．９６％、添加率が０．０３０％で膨張率は約４．９９％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０１０６％で、膨張率が１６％のアルミニウム粉末の添加率は約０．０８３４％と算出でき、コンクリートの膨張率が１％から１６％を生起する発泡剤のアルミニウム粉末添加量は、セメント質量に対して約０．０１０６％から約０．０８３４％である。
よって、コンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量から算出することができるので、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することでコンクリートの膨張率を設定することができる。
【０１８４】
また、配合例５の実質膨張率は、アルミニウム粉末の添加率０％でコンクリートの膨張率−０．５５％であるのでアルミニウム粉末の添加率０．０３０％においては０．５５％＋４．９９％＝５．５４％である。
【０１８５】
［配合例Ｃ、１から５のまとめ］
上述した配合例１から５の実証試験から、発泡剤のアルミニウム粉末の添加率に基づいた膨張するコンクリートの膨張率は事前に予測することが可能となり、当然にコンクリートの膨張率はアルミニウム粉末の添加量で適宜調整することができる。
【０１８６】
また、配合例１および配合例３においては発泡剤のアルミニウム粉末の添加率０％の場合に図１７および図２８に示すように初期膨張率０％である。図１５に示すように配合例１の水セメント比は３５％であり、図２４に示すように配合例３の水セメント比は３４％である。
従って、配合例１から５より、初期膨張率０％にする水セメント比は、コンクリート初期膨張率（アルミニウム粉末の添加率０％のとき）と水セメント比との関係から推測することができる。
【０１８７】
ここで、アルミニウム粉末添加率０％の初期膨張率と水セメント比との関係を図４５のグラフとして示した。図４５中のＮＯ１は配合例１の膨張率０％と水セメント比３５％との関係を示しており、ＮＯ２は配合例２の膨張率−０．３％と水セメント比４３％との関係を示しており、ＮＯ３は配合例３の膨張率０％と水セメント比３４％との関係を示しており、ＮＯ４は配合例４の膨張率−０．８９％と水セメント比５０％との関係を示しており、ＮＯ５は配合例５の膨張率−０．５５％と水セメント比４５．９％との関係を示している。
【０１８８】
図４５に示すように、配合例Ｃ，２，４，５の水セメント比の初期膨張率の各プロットを直線で結び、さらに点線で描いた近似直線を膨張率０％まで結ぶことで、コンクリート初期膨張率（アルミニウム粉末の添加率０％のとき）が水セメント比３９．５％程度であると予測的に読み取ることができる。
これにより、配合例Ｃ、１から５については水セメント比を３９．５％以下となる配合としたのちに、発泡剤のアルミニウム粉末を添加することにより、初期膨張率０％を基準としたコンクリートの設定膨張率を確実に生成することができる。
【０１８９】
また、配合例４および５についてブリーディング試験を実施した。
図４０は配合例４および配合例５の使用材料の配合量（ＡＬなし）を表わした一覧であり、図４１は、配合例４および配合例５においてのコンクリート試験結果を表わした一覧であり、図４２は配合例４および配合例５においての経過時間あたりのブリーディング量（ｃｍ3）を表わすグラフである。
【０１９０】
図４０中のＮＯ１は混和剤ＳＶ１０Ｌを用いた配合例４であり、ＮＯ２は混和剤ＳＦ５００Ｓを用いた配合例５である。すなわち、図４１に示すように、ＮＯ１の配合例４は、混和剤ＳＶ１０Ｌ（ＡＥ減水剤標準形）Ｃ×１．０％のときブリーディング率３．５７％となり、ＮＯ２の配合例５は、混和剤ＳＦ５００Ｓ（高性能ＡＥ減水剤）Ｃ×０．８％のときブリーディング率１．２４％となる。
【０１９１】
一方、混和剤のＡＥ減水剤を用いたコンクリート配合に発泡剤のアルミニウム粉末（セルメックＰ）を添加した場合には元の沈降量が大きいために膨張によってその沈降量をキャンセルするが、最終的にコンクリートが膨張した量は小さくなる。
【０１９２】
他方、混和剤の高性能ＡＥ減水剤を用いたコンクリート配合に発泡剤のアルミニウム粉末（セルメックＰ）を添加した場合には単位水量を低減することができるので、沈降量が小さくなり、最終的にコンクリートを所定の量だけ膨張させることができる。
【０１９３】
図４１および図４２に示すように、コンクリートのブリーディング量が多くなるとコンクリートの沈降量が大きくなる。したがって、コンクリートの沈降量が大きくなると発泡剤のアルミニウム粉末（セルメックＰ）による膨張量は小さくなる。
【０１９４】
かかることからコンクリートのブリーディング率が０％になるように、混和剤の高性能ＡＥ減水剤等の添加量を適宜決定して使用することで初期膨張率０からの膨張率を生成することが可能となる。
【０１９５】
従って、発泡剤のアルミニウム粉末の添加量によるコンクリートの膨張は、コンクリート配合を水セメント比からとブリーディングを抑える初期膨張率を０％配合して、設定膨張率に必要なアルミニウム粉末の量を適宜決定することが好ましい。
【０１９６】
また、コンクリートの膨張率を上げるには、単位セメント量を多くして、かつ、発泡剤のアルミニウム粉末の添加量を多くすることで、大きな膨張率を得ることが出来る。
【０１９７】
［ＡＬの添加量に応じたコンクリート圧縮強度実証試験］
図４４は、配合例Ｃ、３，４，５におけるアルミニウム粉末の添加率とコンクリート圧縮強度との関係を表わしたグラフである。
図４４に示すように、配合例３，５，４は発泡剤のアルミニウム粉末の添加率が増加するにつれて、圧縮強度の低減が略直線的に推移する。アルミニウム粉末添加率が０．００８％の場合において、配合例３の低減強度率は９２．０２％となり、配合例５の低減強度率は９３．２９％となり、配合例４の低減強度率は９３．６０％となる。よって、アルミニウム粉末添加率が０．００８％の場合では、低減強度率を最大約９２％程度と予測することができる。
【０１９８】
また、アルミニウム粉末添加率が０．０１２％の場合において、配合例３の低減強度率は８０．６７％となり、配合例５の低減強度率は８４．９１％となり、配合例４の低減強度率は８８．２４％となる。よって、アルミニウム粉末添加率が０．０１２％の場合では、低減強度率を最大約８０％程度と予測して、発泡剤のアルミニウム粉末の添加量の配合計画を事前に行うことができる。
【０１９９】
また、圧縮強度の低減が略直線的に推移することから予測的にアルミニウム粉末添加率が０．０１５％の場合において、配合例３の低減強度率は７９．３６％と、配合例５の低減強度率は８１．１９％と、配合例４の低減強度率は８５．１５％と推定できる。よって、アルミニウム粉末添加率が０．０１５％の場合では、低減強度率を最大約７９％程度と予測することができる。
【０２００】
また、予測的にアルミニウム粉末添加率が０．０２０％の場合において、配合例３の低減強度率は６８．４０％と、配合例５の低減強度率は７５．０４％と、配合例４の低減強度率は８０．４１％と推定できる。よって、アルミニウム粉末添加率が０．０２０％の場合では、低減強度率を最大約６８％程度と予測することができる。
【０２０１】
また、図４４の配合例３，４，５に示すように、アルミニウム粉末の添加率が０．０２５％の場合においては、配合例３の低減強度率は６０．５８％と、配合例５の低減強度率は６８．９％と、配合例４の低減強度率は７５．２５％と推定できる。
【０２０２】
また、予測的にアルミニウム粉末添加量が０．０３０％の場合において、配合例３，５，４のコンクリート圧縮強度と低減強度率は、次のように推定できる。
【０２０３】
すなわち、配合例３の強度は、３４．８Ｎ／ｍｍ２となり、配合例３の低減強度率は、５３．３７％となる。また、配合例５の強度は、３４．０Ｎ／ｍｍ２となり、配合例５の低減強度率は、６３．３１％となる。配合例４の強度は、３３．８Ｎ／ｍｍ２となり、配合例４の低減強度率は、６９．６９％となる。
【０２０４】
従って、アルミニウム粉末の添加率が０．０２５％の場合では、低減強度率を最大約６０％程度と近似直線から予測できる。
【０２０５】
また、アルミニウム粉末の添加率が０．０３０％の場合では、低減強度率を最大約５３％程度と近似直線から予測できる。
【０２０６】
このことから、アルミニウム粉末添加率が０．００８％の場合で低減強度率が最大９２％程度、０．０１２％の場合で低減強度率が最大８０％程度、０．０１５％の場合で低減強度率が最大７９％程度、０．０２０％の場合で低減強度率が最大６８％程度、０．０２５％の場合で低減強度率が最大６０％程度、０．０３０％の場合で低減強度率が最大値５３％程度となり、アルミニウム粉末の添加率が０．００５％ずつ増加すると、コンクリート強度は逆に約７％から１１％の範囲で略直線的に低下することが推定できる。
【０２０７】
よって、アルミニウム粉末添加量とセメント量とは、相関関係にあることから、アルミニウム粉末添加量によるコンクリート圧縮強度は、予測できる。
【０２０８】
配合例Ｃの拘束ありと拘束なし（自由膨張）の実証試験について説明する。
先ず、配合例Ｃの拘束ありの場合において、アルミニウム粉末添加率が０％の場合では、コンクリート強度５１．８Ｎ／ｍｍ２となる。アルミニウム粉末添加率が０．００５８％の場合では、コンクリート強度４８．７Ｎ／ｍｍ２で強度低減率９４．０１％となる。アルミニウム粉末添加率が０．０１１６％の場合では、コンクリート強度４９．２Ｎ／ｍｍ２で強度低減率９４．９８％となる。
予測的にアルミニウム粉末の添加率が、０．０２５％の場合では、コンクリート強度４６．２Ｎ／ｍｍ２で強度低減率８９．１８％と推定でき、予測的にアルミニウム粉末の添加率が、０．０３０％の場合では、コンクリート強度４５．０Ｎ／ｍｍ２で強度低減率８６．８７％と推定できる。
【０２０９】
この強度関係から、アルミニウム粉末添加率が０．００５８％より、添加量の多い０．０１１６％のコンクリート強度が僅かであるが増加していることから、ガス発生によるコンクリートの膨張が型枠の存在によって抑制される結果、骨材とセメントとの付着が改善されて、それに伴って強度も僅かながら増加するものと考えられる。
【０２１０】
しかし、予測的にアルミニウム粉末添加率０．０２５％の場合では強度低減率８９．１８％と推定でき、アルミニウム粉末添加率０．０３０％で強度低減率８６．８７％と推定できる。この強度の低減が、横ばいとなっている結果からも他の配合例３、４、５より拘束ありの状態が非常によく拘束状態を形成できているものと考えられる。
【０２１１】
このことは、本発明の場所打ちコンクリート杭工法では、膨張するコンクリートを拘束下の状態（掘削孔内）におくことで、コンクリートの強度低下は少なくとも横ばい状態とすることができ、すなわち、膨張するコンクリートは、膨張による強度低下を少なくすることができる。
【０２１２】
逆に、配合例Ｃの拘束なしの場合においては、アルミニウム粉末の添加量が増加するとコンクリート強度は大きく低下してしまう。
【０２１３】
配合例Ｃの拘束なしの強度低下は略直線的な関係を示しており、アルミニウム粉末の添加率が０．００５８％の場合では強度低減率が８９．７６％となる。アルミニウム粉末の添加率が０．０１１６％の場合では強度低減率が７４．９％となる。予測的にアルミニウム粉末の添加率が０．０２５％の場合では強度低減率が４５．３６％と推定できる。予測的にアルミニウム粉末の添加率が０．０３０％の場合では強度低減率が３３．７８％と推定でき、強度は１７．５Ｎ／ｍｍ２と大きく低下すると推定できる。
【０２１４】
さらに、アルミニウム粉末の添加率が０．０３０％の場合において、配合例Ｃの拘束なしを配合例Ｃの拘束ありと比較する。この配合例Ｃの拘束なしの強度低減率３３．７８％は配合例Ｃの拘束ありの強度低減率８６．８７％の（３３．７８÷８６．８７×１００＝）約１／２．５であり、配合例４の強度低減率６９．６９％の（３３．７８÷６９．６９×１００＝）約１／２となる。よって、拘束なしと拘束ありとは大きな圧縮強度差が出るが、膨張するコンクリートは掘削孔壁面により確実に拘束されるため、配合例Ｃの拘束ありと同じように良好な拘束状態を形成できるので、膨張による強度低下が少なく膨張するコンクリートを生成することができる。
【０２１５】
結果的に、発泡剤のアルミニウム粉末を添加したセメント流動物の実証試験において、セメントミルク、モルタル、コンクリートのセメント流動物の膨張率が１％から１６％を生起する発泡剤のアルミニウム粉末の添加量は、セメントミルクの場合はセメント質量に対して約０．０００６２％から０．０１２４％であり、モルタルの場合はセメント質量に対して約０．００２６％から０．０３３２％である。
【０２１６】
コンクリートの場合は、配合例１から５において、添加率が小さく膨張率が大きい配合例３ではセメント質量に対して約０．００３８％から約０．０３５８％であって、添加率が大きく膨張率が小さい配合例４ではセメント質量に対して約０．０１９５％から約０．１３３１％である。
よって、コンクリートの場合はセメント質量に対して約０．００３８％から約０．１３３１％である。
【０２１７】
また、アルミニウム粉末の添加率のよる膨張率は、同じ添加率でも温度が低くなるほど反応速度が遅くなり膨張率が小さくなる特性があるので、アルミニウム粉末の添加量を、セメントミルクの場合は０．００１％から０．０２％とする、モルタルの場合は０．００３％から０．０４％とする、コンクリートの場合は０．００４％から０．１４％とするのが好ましい。
【０２１８】
また、図４３に示すように、アルミニウム粉末の添加率によるセメントミルク、モルタル、コンクリートのセメント流動物の膨張率は、アルミニウム粉末の添加率が大きくなるほど略直線的に大きくなる相関関係があることから、アルミニウム粉末の添加率からセメント流動物の膨張率を予測することができる。
【０２１９】
また、図４４に示すように、アルミニウム粉末の添加率によるセメント流動物の強度は、アルミニウム粉末の添加率が大きくなるほど略直線的に低下する相関関係があることから、アルミニウム粉末の添加率からセメント流動物の圧縮強度を予測することができる。
【０２２０】
従って、必要な膨張率と必要な強度を加味しながら、アルミニウム粉末の添加量を適宜調整することで、セメント流動物が所定の膨張率及び強度を予測することができ、また、セメント流動物の膨張率及び強度を配合試験や試験練りで確認することができる。
【０２２１】
以下、場所打ちコンクリート杭、マイクロパイル、グラウンドアンカー、ＰＣウェルで実施の形態を説明する。
【０２２２】
場所打ちコンクリート杭で実施の形態を予測する。
（場所打ちコンクリート杭の例１）
例えば、杭径φ２０００ｍｍ（掘削孔）、掘削深さＧＬ−２５ｍ、杭長Ｌ＝２５ｍ（杭先端ＧＬ−２５ｍからＧＬ−１５ｍ間はアルミニウム粉末の添加したコンクリートで、ＧＬ−１５ｍからＧＬ±０ｍ（施工地盤）間は通常のコンクリートを打設する合成杭）の大径の基礎杭で実施する。
【０２２３】
先ず、杭長２５ｍの杭の先端部分１０ｍ（ＧＬ−２５ｍからＧＬ−１５ｍ間１０ｍ）は、膨張するコンクリートを打設する。続いて、膨張するコンクリートの上端から杭頭天端迄１５ｍ（ＧＬ−１５ｍからＧＬ±０ｍ間１５ｍ）は通常のコンクリートを打設する。
【０２２４】
先に打設する膨張するコンクリートは、セメントとの反応開始時間を適宜調整したアルミニウム粉末を添加したコンクリートで、配合例３の膨張率４．６７％（アルミニウム粉の添加率０．０１２％）を使用する。
【０２２５】
この膨張率４．６７％をＧＬ−１５ｍで生起させるアルミニウム粉末の添加率は、掘削深さＧＬ−１５ｍの気圧は２．５気圧であるから２．５倍し、また、コンクリートの比重２．３を乗じて求める。
【０２２６】
すなわち、０．０１２％×２．５×２．３＝０．０６９％の添加率であって、セメント質量が５００ｋｇ／ｍ３であるから、アルミニウム粉末の添加量は５００ｋｇ／ｍ３×０．０６９％＝０．３４５ｋｇ／ｍ３＝３４５ｇ／ｍ３である。
よって、この膨張するコンクリートは、ＧＬ−１５ｍで膨張率が４．６７％であるから、杭先端のＧＬ−２５ｍでの膨張率は、ボイルの法則から４．６７％×２．５（ＧＬ−１５ｍの気圧）＝１１．６７５％となり、１１．６７５％÷３．５（ＧＬ−２５ｍの気圧）≒３．３３％である。
【０２２７】
この膨張率は、掘削深さＧＬ−１５ｍの膨張率４．６７％は杭径φ２０００ｍｍをφ２０４６ｍｍの大きさに、また、ＧＬ−２５ｍの膨張率３．３３％は杭径φ２０００ｍｍをφ２０３３ｍｍの大きさに膨らます膨張圧力の大きさである。
【０２２８】
掘削孔の地盤が普通または緩い場合では、杭径φ２０００ｍｍで杭長２５ｍを形成する基礎杭は、杭長２５ｍの内、杭頭部側（通常のコンクリート）の１５ｍの杭径はφ２０００ｍｍの大きさで、杭下端側（膨張性コンクリート）の１０ｍにおいては、上部の掘削深さＧＬ−１５ｍの部分の杭径はφ２０００ｍｍをφ２０４６ｍｍの大きさに、下部（杭先端部）の掘削深さＧＬ−２５ｍの部分の杭径はφ２０００ｍｍをφ２０３３ｍｍの大きさに膨らます逆テーパー１３ｍｍの膨張圧力を生起して逆テーパー形状の膨張を形成する。
【０２２９】
この逆テーパー形状に膨張を形成する基礎杭は、載荷重による基礎杭の沈下で逆テーパー形状に側壁地盤を押し広げようとするので、側壁地盤は沈下に対する抵抗力を発現して沈下を抑制し支持力が向上する。
【０２３０】
また、掘削による地盤の緩みを膨張するコンクリートの膨張圧力で緩んだ地盤を押圧して締め固めるので、基礎杭と周面地盤とは強固に一体化し周面摩擦力が向上する。
また、高さ１０ｍで１３ｍｍの逆テーパー形状の膨張したくさび型であるので、周面地盤と強固に一体化したくさび型は引抜抵抗力が大きく向上する。
よって、逆テーパー形状の膨張を形成した基礎杭は先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力が向上する。
【０２３１】
掘削孔の孔壁地盤が硬い場合では、基礎杭の膨張性コンクリート杭部分の１０ｍの杭径φ２０００ｍｍは掘削孔内で膨張するが、地盤が硬いために掘削孔壁に拘束されて膨張は十分に膨らまず、膨張して硬化した基礎杭は逆テーパー形状の膨張圧力を生起したままの不十分な膨張を形成するので、膨張が拘束された余力の膨張圧力は掘削孔壁を押圧して反作用の反力を受けることで、基礎杭の膨張圧力と掘削地盤からの反作用の反力は膨張して硬化する基礎杭と孔壁地盤とを強固に一体化させる効果がある。
よって、逆テーパー形状の膨張圧力を生起して、不十分な逆テーパー形状の膨張を形成した基礎杭は先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力が向上する。
【０２３２】
掘削孔の孔壁地盤が非常に硬い（例えば、岩の地層）場合では、基礎杭の径φ２０００ｍｍは掘削孔内で膨張しようとするが、地盤が非常に硬いために膨張は掘削孔壁に拘束されて膨らまないが、膨張するコンクリートは逆テーパー形状の全膨張圧力を生起しているので、掘削孔壁で拘束された全膨張圧力の反作用の反力を受けて孔壁地盤とはより強固に一体化する。
よって、膨張が拘束され全膨張圧力を生起した基礎杭は先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力が向上する。
【０２３３】
また、圧縮強度においては、図４４の配合例３のアルミニウム粉末の添加率０．０１２％から５２．６Ｎ／ｍｍ２であるから、良好なコンクリート杭の強度である。
【０２３４】
（場所打ちコンクリート杭の例２）
例えば、杭径φ８００ｍｍ、掘削深さＧＬ−２０ｍ、杭長２０ｍ（杭先端１０ｍが膨張性コンクリート杭＋杭上端１０ｍが通常コンクリート杭＝合成杭２０ｍ）の小径の基礎杭で実施する。
コンクリート配合は、現状の場所打ちコンクリート杭に近い配合例５のセメント量３７０ｋｇ／ｍ３、スランプ１８ｃｍで膨張率は４．９９％（図４３の配合例５のアルミニウム粉末の添加率０．０３０％）のコンクリートを使用する。
【０２３５】
先ず、アルミニウム粉末の添加量は、掘削深さＧＬ−１０ｍで打設したコンクリートの膨張率が４．９９％となるようにするには、常圧（大気圧）でのアルミニウム粉末添加率は０．０３０％であるので、掘削深さＧＬ−１０ｍのアルミニウム粉末添加量はセメント質量に対して０．０３０％×２（ＧＬ−１０ｍの気圧）×２．３（コンクリート比重）＝０．１３８％であるから、アルミニウム粉末の添加量はセメント質量３７０ｋｇ／ｍ３×０．１３８％＝．０．５１０６ｋｇ／ｍ３≒５１０ｇ／ｍ３である。
【０２３６】
また、ボイルの法則から、深さ２０ｍの膨張率は、４．９９％×２（深さＧＬ−１０ｍの気圧）÷３（深さＧＬ−２０ｍの気圧）＝３．３２％である。
【０２３７】
この膨張率は、掘削深さＧＬ−１０ｍのコンクリートの膨張率４．９９％は杭径φ８００ｍｍをφ８１９ｍｍに、深さＧＬ−２０ｍの膨張率３．３２％は杭径φ８００ｍｍをφ８１３ｍｍに膨らます膨張圧力の大きさである。
【０２３８】
よって、杭径φ８００ｍｍで杭長２０ｍを形成する基礎杭は、杭先端から高さ１０ｍにおいて、上端部の掘削深さＧＬ−１０ｍの部分の杭径はφ８００ｍｍをφ８１９ｍｍの大きさに、下端部（杭先端部）の掘削深さＧＬ−２０ｍの部分の杭径はφ８００ｍｍをφ８１３ｍｍの大きさに膨らます逆テーパー６ｍｍの逆テーパー形状の膨張圧力を生起して、逆テーパー形状の膨張を形成した、または不十分な逆テーパー形状の膨張を形成した、或は逆テーパー形状の膨張圧力を生起した基礎杭である。
【０２３９】
また、コンクリート強度においては、図４４の配合例５から３４Ｎ／ｍｍ2であり、良好なコンクリート杭強度である。
【０２４０】
次に、マイクロパイルで実施の形態を予測する。
（マイクロパイル）
マイクロパイルとは、杭径φ１００ｍｍからφ３００ｍｍ程度の小口径の場所打ち杭・埋込み杭の総称である。
地山を削孔（掘削）して鉄筋、鋼管などの鋼製補強材を挿入し、セメント流動物を注入して基礎杭を築造する。
【０２４１】
例えば、杭径φ２００ｍｍ、掘削深さ１５ｍ、杭長１５ｍ（杭先端側１０ｍに膨張性セメントミルク＋杭天端側５ｍに通常セメントミルク＝合成杭１５ｍ）の基礎杭で実施する。
【０２４２】
先ず、掘削深さ５ｍの位置でセメントミルクを１２％に膨張させるには、注入するセメントミルクの膨張率が常圧と同じように生起するアルミニウム粉末の添加量を求める。
【０２４３】
膨張するセメントミルクが１２％を生起するには、図１１よりアルミニウム粉末の添加率は０．００９２％であるから、掘削深さＧＬ−５ｍで膨張率１２％を生起するには０．００９２％（常圧の添加率）×１．５（深さ５ｍで１．５気圧）×１．９２（水セメント比３０％のセメントミルク比重）≒０．０２６４％のアルミニウム粉末の添加量である。
【０２４４】
また、ボイルの法則から、掘削深さ１５ｍ部分の膨張率は１２％×１．５（深さ５ｍの気圧）÷２．５（深さ１５ｍの気圧）＝７．２％である。
この膨張率は、掘削深さＧＬ−５ｍで杭径φ２００ｍｍをφ２１１ｍｍに膨らます、深さＧＬ−１５ｍ（杭先端）の杭径φ２００ｍｍをφ２０７ｍｍに膨らます膨張圧力の大きさである。
【０２４５】
よって、杭径φ２００ｍｍで杭長１５ｍを形成する基礎杭は、杭先端から高さ１０ｍにおいて、杭長１５ｍの杭頭側５ｍは杭径φ２００ｍｍを形成し、杭先端側（下部側）の１０ｍの上端部（掘削深さＧＬ−５ｍ）は杭径φ２００ｍｍがφ２１１ｍｍの大きさに、下端部（杭先端）は杭径φ２００ｍｍがφ２０７ｍｍの大きさに膨らます逆テーパー４ｍｍの逆テーパー形状の膨張率を生起し、逆テーパー形状の膨張を形成した、または不十分な逆テーパー形状の膨張を形成した、或いは逆テーパー形状の膨張圧力を生起した基礎杭である。
【０２４６】
続いて、グラウンドアンカーで実施の形態を予測する。
（グラウンドアンカー）
地中内に掘削した掘削孔にセメント流動物を注入する基礎工法であって、基礎体（アンカー体）を築造するグラウンドアンカーで実施の形態を予測する。
【０２４７】
グラウンドアンカーは、削孔径φ５０ｍｍからφ１６５ｍｍのケーシングで水を用いて削孔する削孔内に、ＰＣ鋼材を挿入しセメント流動物（セメントミルクやモルタル等）を注入して、アンカー体（基礎体）を強固な安定地盤に築造し抵抗体とすることで斜面や土留め壁及び構造物の安定を図る基礎工法である。
この安定地盤は岩の地層や岩に近い地層等の強固な地盤であるので、安定地盤内に築造されたアンカー体は小さな膨張率の膨張圧力で周面摩擦力が期待できる。
水が氷になる膨張率は約９％でありこの膨張率は水道管などの筒状管の拘束下において筒状管を破裂させる膨張圧力である。アンカー体においても強固な安定地盤内の拘束下であるので注入するセメント流動物の膨張率を５％で実施する。
【０２４８】
例えば、削孔径φ９０ｍｍ、削孔深さＧＬ−２５ｍ、定着長７ｍのアンカー体（強固な安定地盤内に先端側５ｍにアルミニウム粉末を添加したセメントミルクを注入＋その上部２ｍに通常のセメントミルクを注入＝７ｍの合成アンカー体）の基礎体で実施する。
【０２４９】
先ず、削孔深さＧＬ−２０ｍの高水圧下でセメントミルクの膨張率５％のアンカー体を築造するアルミニウム粉末の添加量を求める。
セメントミルクが５％を生起するには、図１０より、アルミニウム粉末の添加率はセメント質量に対して０．００３２％／ｍ３であるから、深さＧＬ−２０ｍで膨張率５％を生起するには、０．００３２％×３（深さＧＬ−２０ｍの気圧）×１．９２（水セメント比３０％のセメントミルク比重）＝０．００９６％／ｍ３のアルミニウム粉末の添加率の添加量である。
【０２５０】
また、削孔深さＧＬ−２５ｍの膨張率は、ボイルの法則より、５％×３（深さＧＬ−２０ｍの気圧）÷３．５（深さＧＬ−２５ｍの気圧）≒４．２８５％である。
よって、アンカー体は、深さＧＬ−２０ｍで膨張率５％はφ９０ｍｍがφ９２．２ｍｍに、深さＧＬ−２５ｍで膨張率４．２８５％はφ９０ｍｍがφ９１．９ｍｍに膨らます逆テーパー形状の膨張圧力を生起する。
【０２５１】
アンカー体の定着長７ｍは、アンカー体の削孔径φ９０ｍｍが、削孔深さＧＬ−１８ｍからＧＬ−２５ｍの内、削孔深さＧＬ−１８ｍからＧＬ−２０ｍの２ｍ間においては、アンカー体の径はφ９０ｍｍであり、削孔深さＧＬ−２０ｍからＧＬ−２５ｍの５ｍ間においては、膨張するセメントミルクのアンカー体はＧＬ−２０ｍでφ９０ｍｍがφ９２．２ｍｍ、ＧＬ−２５ｍでφ９０ｍｍがφ９１．９ｍｍの逆テーパー０．３ｍｍの大きさの形状に膨らます膨張圧力を生起する。
この膨張するアンカー体は強固な安定地盤内（岩の地層や岩に近い地層等）に築造されるので、安定地盤内の削孔内で逆テーパー形状の膨張圧力を生起するが、膨張は削孔壁地盤に拘束され膨らまず、逆テーパー形状の膨張圧力を生起したままで反作用により全膨張圧力の反力を受けた状態となり、互いに逆テーパー形状の膨張圧力をかけあってアンカー体と削孔地盤とは強固な圧密力の密着力で一体化したアンカー体となる。
【０２５２】
続いて、ＰＣウェルで実施の形態を予測する。
（ＰＣウェル工法）
ＰＣウェル工法はケーソン基礎の一つでオープンケーソンの圧入方式の一つである。
本工法は、円筒形の単体ブロックをポストテンション方式でプレストレスを導入させながら積み重ね内部をハンマーグラブなどで掘削し、グラウンドアンカーなどを反力として所定深度まで圧入沈設する工法で、ブロックを沈設後底盤に水中不分離性コンクリートをトレミー方式で打設し底盤コンクリートの基礎体を築造する工法である。
【０２５３】
例えば、ＰＣウェル外径φ３０００ｍｍ、内径φ２４００ｍｍで掘削深さＧＬ−２０ｍの水圧下において、掘削深さＧＬ−１７ｍまで水中コンクリートを打設し厚さ３ｍの底盤コンクリートの基礎体を築造する。
【０２５４】
打設する水中コンクリートは、水中不分離性混和剤を添加した水中不分離性コンクリートで配合例３の膨張率３．２８％（アルミニウム粉末の添加率０．００８％）を使用する。
【０２５５】
掘削深さＧＬ−２０ｍの水圧下で、この膨張率３．２８％を生起するアルミニウム粉末の添加率は、０．００８％×３（ＧＬ−２０ｍの気圧）×２．３（コンクリート比重）＝０．０５５２％であり、添加量はセメント質量５００ｋｇ／ｍ３×０．０５５２％＝０．２７６＝２７６ｇ／ｍ３である。
【０２５６】
また、ボイルの法則から、掘削深さＧＬ−２０ｍの膨張率は３．２８％であるので掘削深さＧＬ−１７ｍの膨張率は、３．２８％×３（ＧＬ−２０ｍの気圧）÷２．７（ＧＬ−１７ｍの気圧）≒３．６４％である。
【０２５７】
掘削深さＧＬ−１７ｍの底盤コンクリートの天端の膨張率は３．６４％であるので、φ２４００ｍｍをφ２４４３ｍｍに膨らます膨張圧力の大きさであり、掘削深さＧＬ−２０ｍの底盤コンクリートの下端の膨張率は３．２８％でφ２４００ｍｍをφ２４３９ｍｍに膨らます膨張圧力の大きさである。
【０２５８】
よって、底盤コンクリートの基礎体は、高さ（厚さ）３ｍにおいて、φ２４００ｍｍの底盤コンクリートは上部がφ２４４３ｍｍで下部がφ２４３９ｍｍの逆テーパー４ｍｍの大きさに膨らます逆テーパー形状の膨張圧力の大きさである。
【０２５９】
また、この底盤コンクリートの強度は図４４の配合例３から６０Ｎ／ｍｍ２で良好である。
【０２６０】
本工法は、掘削孔の加圧下の底盤に打設する水中コンクリートに発泡剤を添加したセメント流動物のコンクリートを打設することで、打設したコンクリートがＰＣウェル内壁面に逆テーパー形状の膨張圧力をかけるので、ＰＣウェル内壁面の膨張は拘束され膨張圧力の反力を生起し互いに圧力をかけあいＰＣウェルと底盤コンクリートとは強固に一体化する。
【０２６１】
また、底盤に打設した発泡剤を添加したコンクリートはＰＣウェル先端部の地山地盤に膨張圧力をかけ、先端地盤の掘削による地盤の緩みを膨張圧力で押圧し圧密して先端地盤を強化することで、ＰＣウェルの初期沈下を抑え先端支持力を向上する、また、ＰＣウェル内壁面は底盤コンクリートが逆テーパー形状の膨張圧力で強固に一体化して止水効果が大きい。
【０２６２】
このように、ケーソン内を水中掘削するケーソン基礎には、ＰＣウェル工法やハイアック圧入ケーソン工法、自動化オープンケーソン工法（ＳＯＣＳ）、アーバンリング工法等がある。また、鋼管矢板内を水中掘削し底盤コンクリートの基礎体を築造する鋼管矢板基礎も同様な工法である。
【０２６３】
以上、場所打ちコンクリート杭、マイクロパイル、グラウンドアンカー、ＰＣウェルで実施の形態を説明したが、掘削孔の地盤が普通または緩い場合では、掘削による地盤の緩みが大きくなるので、打設または注入するセメント流動物の膨張率を大きくし、緩んだ掘削孔壁を膨張圧力で押圧し圧密強化するとともに、作用・反作用の圧力をかけあうことで、膨張して硬化した基礎杭や基礎体と周面地盤とは強固に一体化することができる。
また、掘削孔の孔壁地盤が硬い場合、又は非常に硬い場合では、掘削による地盤の緩みが小さい又は緩みがないので、打設または注入するセメント流動物の膨張率を小さくしても、緩みが小さい又は緩みがない地盤を逆テーパー形状の膨張圧力で押圧する作用・反作用の圧密力の密着力で基礎杭や基礎体と周面地盤とはより強固に一体化する。
【０２６４】
大口径のケーソン基礎のＰＣウェルにおいては、ＰＣウェル内径φ２４００ｍｍ（外径φ３０００ｍｍ）を径φ２４００ｍｍからφ２４１０ｍｍに膨らます膨張率は０．８４％であり、φ２４００ｍｍからφ２４２０ｍｍに膨らます膨張率は１．６７％であり、φ２４００ｍｍからφ２４３０ｍｍに膨らます膨張率は２．５１％である。
【０２６５】
また、大口径の場所打ちコンクリート杭は、杭径φ２０００ｍｍからφ２０１０ｍｍに膨らます膨張率は１％であり、φ２０００ｍｍからφ２０２０ｍｍに膨らます膨張率は２％であり、φ２０００ｍｍからφ２０３０ｍｍに膨らます膨張率は３％である。
このように、大口径の掘削孔においては、小さな膨張率１％から３％で１０ｍｍから３０ｍｍ程度に膨らます逆テーパー形状の膨張圧力を生起することができる。
【０２６６】
また、小口径の場所打ちコンクリート杭は、杭径φ８００ｍｍからφ８１０ｍｍに膨らます膨張率は２．５１％であり、φ８００ｍｍからφ８２０ｍｍの２０ｍｍ膨らます膨張率は５．０６％であり、φ８００ｍｍからφ８３０ｍｍの３０ｍｍ膨らます膨張率は８．６５％である。
このように、小口径の掘削孔においては２％から９％の膨張率で１０ｍｍから３０ｍｍ程度に膨らます逆テーパー形状の膨張圧力を生起することができる。
【０２６７】
さらに小口径のマイクロパイルは、杭径φ２００ｍｍをφ２０５ｍｍに膨らます膨張率は５．０６％であり、φ２００ｍｍをφ２１０ｍｍに膨らます膨張率は１０．２％で、φ２００ｍｍをφ２１５ｍｍに膨らます膨張率は１５．５６％である。
このように、さらに小口径の掘削孔においては５％から１６％の膨張率で５ｍｍから１５ｍｍ程度に膨らます逆テーパー形状の膨張圧力を生起することができる。
【０２６８】
また、より小口径のグラウンドアンカーは、アンカー体が安定地盤（岩の地層や岩に近い地層等）内に築造されるので、膨張するセメント流動物は膨張の拘束力が大きい安定地盤内において、小さな膨張量１ｍｍから４ｍｍ程度の膨張圧力で周面摩擦力が期待できる。
削孔径φ９０ｍｍをφ９４ｍｍに膨らます膨張率は約９％であり、φ９０ｍｍをφ９３ｍｍに膨らます膨張率は約６．８％であり、φ９０ｍｍをφ９２ｍｍに膨らます膨張率は約４．５％であり、φ９０ｍｍをφ９１ｍｍに膨らます膨張率は約２．２％である。
このように、グラウンドアンカーではセメント流動物の膨張率が小さくても周面摩擦の抵抗力を期待できる。
【０２６９】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは、地中内に形成した掘削孔に、予め発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入する基礎工法であるので、地中内に形成した掘削孔に予め発泡剤を添加したセメント流動物を注入し、掘削土壌と攪拌混合してソイルセメントを造成する基礎工法で実施可能である。
例えば、既製杭埋込み工法、鋼管ソイルセメント杭工法、回転杭根固め工法および地盤改良の固化工法（浅層混合工法、中層混合工法、深層混合工法）、地山補強土工法等である。
これらは、地中内に掘削した掘削孔に予め発泡剤を添加したセメント流動物を注入し、掘削土壌と攪拌混合してソイルセメントを造成する工法であり、造成したソイルセメントを逆テーパー形状に発泡膨張させて、膨張して硬化するソイルセメントが逆テーパー形状の膨張圧力を生起する基礎杭、基礎体、改良体、補強体等を造成することができる。
また、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２７０】
１０  場所打ちコンクリート杭
１１  掘削孔
１２  膨張するコンクリート
１３  鉄筋カゴ
１４  先端拡幅部
１５  中途拡幅部
１６  安定液
１７  トレミー管
１８  通常のコンクリート
１９  気泡
２０  既製杭
２１  合成杭
Ａ  地中
Ｂ  上部斜面部
Ｃ  下部立ち上り部
Ｇ  外壁面
Ｎ  内壁面
Ｓ  先端部
Ｔ  中途部
【図１】
2017020327.tif 000011
【図２】
2017020327.tif 000012
【図３】
2017020327.tif 000013
【図４】
2017020327.tif 000014
【図５】
2017020327.tif 000015
【図６】
2017020327.tif 000016
【図７】
2017020327.tif 000017
【図８】
2017020327.tif 000018
【図９】
2017020327.tif 000019
【図１０】
2017020327.tif 000020
【図１１】
2017020327.tif 000021
【図１２】
2017020327.tif 000022
【図１３】
2017020327.tif 000023
【図１４】
2017020327.tif 000024
【図１５】
2017020327.tif 000025
【図１６】
2017020327.tif 000026
【図１７】
2017020327.tif 000027
【図１８】
2017020327.tif 000028
【図１９】
2017020327.tif 000029
【図２０】
2017020327.tif 000030
【図２１】
2017020327.tif 000031
【図２２】
2017020327.tif 000032
【図２３】
2017020327.tif 000033
【図２４】
2017020327.tif 000034
【図２５】
2017020327.tif 000035
【図２６】
2017020327.tif 000036
【図２７】
2017020327.tif 000037
【図２８】
2017020327.tif 000038
【図２９】
2017020327.tif 000039
【図３０】
2017020327.tif 000040
【図３１】
2017020327.tif 000041
【図３２】
2017020327.tif 000042
【図３３】
2017020327.tif 000043
【図３４】
2017020327.tif 000044
【図３５】
2017020327.tif 000045
【図３６】
2017020327.tif 000046
【図３７】
2017020327.tif 000047
【図３８】
2017020327.tif 000048
【図３９】
2017020327.tif 000049
【図４０】
2017020327.tif 000050
【図４１】
2017020327.tif 000051
【図４２】
2017020327.tif 000052
【図４３】
2017020327.tif 000053
【図４４】
2017020327.tif 000054
【図４５】
2017020327.tif 000055
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月21日(2016.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中内に形成した掘削孔にセメント流動物を打設または注入する基礎工法であって、
掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入する工程と、掘削孔中に打設または注入した発泡剤を添加したセメント流動物を発泡膨張させて、セメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する工程を少なくとも有する基礎杭または基礎体を築造することを特徴とする場所打ち杭工法。
【請求項２】
膨張作用を有する発泡剤としては、セメント組成物中における化学反応によりガスを発泡する少なくとも、アルミニウム粉末、亜鉛等の両性金属の粉末、炭素物質、過酸化物質、スルホニルヒドラジド化合物、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体から選択した１種または２種以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭工法。
【請求項３】
セメント流動物としては、セメントで構成する少なくとも、セメントミルク、モルタル、コンクリートの何れかであり、セメントミルク、モルタル、コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように前記発泡剤を添加する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の場所打ち杭工法。
【請求項４】
セメントミルクの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００１％から０．８％とする、
モルタルの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００３％から１．５％とする、
コンクリートの膨張率が１％から１６％となるように、掘削孔の掘削深度を１５０ｍまでとする前記発泡剤としてのアルミニウム粉末の添加量が、セメント質量に対して０．００４％から５．２％とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の場所打ち杭工法。
【請求項５】
アルミニウム粉末の添加量は、掘削孔中の所定の深度での水深圧と比重に応じて算出することを特徴とする請求項４に記載の場所打ち杭工法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明では、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入する工程と、掘削孔中に打設または注入した発泡剤を添加したセメント流動物を発泡膨張させて、セメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する工程を少なくとも有する基礎杭または基礎体を築造する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項１に係る本発明では、掘削孔には予め膨張作用を有する発泡剤を添加したセメント流動物を打設または注入する工程と、掘削孔中に打設または注入した発泡剤を添加したセメント流動物を発泡膨張させて、セメント流動物が逆テーパー形状の膨張圧力を生起する工程を少なくとも有する基礎杭または基礎体を築造するので、大きな膨張作用を有する発泡剤を添加する簡単な方法によって、先端支持力や周面摩擦力および引抜抵抗力を高めた場所打ち杭を築造することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
以下、場所打ち杭の標準的な場所打ちコンクリート杭工法、拡幅部を備えた場所打ちコンクリート杭工法、混在の場所打ちコンクリート杭工法、場所打ちコンクリート杭工法の変形例１から５、および場所打ち杭工法の変形例を説明する。
続いて、膨張するセメント流動物（セメントミルク、モルタル、コンクリート）実証試験を詳説し、場所打ちコンクリート杭とマイクロパイル、グランウドアンカー、ＰＣウェルで実施の形態を説明する。