論文報告

公益社団法人地盤工学会中国支部論文報告集
地盤と建設Vol.37,No.1,2019

一次養生後に攪乱・再養生した製鋼スラグ混合土の強度発現特性
Strength Development of Dredged Marine Soil Stabilized by Steelmaking Slag under Disturbance and Re-Curing
Arlyn Aristo CIKMIT（広島大学大学院工学研究科）

土田 孝

Takashi TSUCHIDA （広島大学防災・減災研究センター）

白神拓也

Takuya SHIRAGA

橋本涼太

Ryota HASHIMOTO （広島大学大学院工学研究科）

嘉屋健二

Kenji KAYA

（中国地方整備局広島港湾空港技術調査事務所）

水谷享二

Kyoji MIZUTANI（中国地方整備局広島港湾空港技術調査事務所）（広島大学大学院工学研究科）

製鋼スラグ混合土の初期強度を調整する方法として，混合後一次養生して強度を発現させ，その後攪拌して打設する方法が考えられる．この場合の強度発現特性を調べるため，室内試験により製
鋼スラグ混合土を一次養生し，その後攪拌・モールド充填を行った試料を用いて強度発現特性を調べた．一次養生して攪乱・充填すると，攪乱が無い場合と比べて充填後の強度は低下する．強度低下
は一次養生時間が長いほど大きいが，充填後約 1 日経過すると強度は時間とともに急速に回復する．
一次養生時間が 7 時間の場合は，28 日強度と 90 日強度で攪乱の影響はほとんどなかった．一次養生
時間が 1 日，2 日，3 日の場合は，混合から経過時間 28 日の強度は攪乱なしの強度の 26～83%，経過時間 90 日の強度は攪乱なしの強度の 52%～70%であった．

キーワード：製鋼スラグ，固化処理土，リサイクル，港湾，潜堤（IGC：D-06)の土層を用いて軟弱な粘土地盤上に体積混合率 30％の製

1．はじめに

鋼スラグ混合土を直接打設し，混合土のめり込み形状や仕製鋼スラグは製鋼過程において銑鉄から鋼へ変換する
際の副産物である

1) ,2)．鉄鋼スラグは高炉スラグと製鋼ス

上がり勾配を調べている．これによると高さ約 30cm まで打設したときの潜堤の法面勾配は 1:3～1:2.5 となっている．

ラグの二種類に大別され,高炉スラグは道路用路盤材，高一般に潜堤ののり勾配は 1:2～1:2.5 程度で設計されること

炉セメント，肥料成分，被覆ブロックなどに使用されてきが多いので，山田らの結果は混合直後に打設した場合には

た 1),3)-5)．一方，転炉系スラグと電気炉系スラグである製

所要の勾配にするための補助工が必要になるといえる．

鋼スラグは高炉スラグに比べて建設現場での利用が進ん筆者らは，製鋼スラグ混合土の打設直後からの強度発現

でいないが，近年，製鋼スラグを再利用することを目的と特性を報告しているが，製鋼スラグ混合土は混合直後に約した多くの研究が行われてきた．製鋼スラグの化学的，力5 時間の強度発現準備期があり，その後強度が急速に増加

学的性質を中心に，道路建設における骨材 4)，コンクリー

する前期強度発現期に移行する 5),6)．この強度発現特性を

ト中の骨材 5)，セメント中のセメント質材料 1)，および肥考慮すると，混合後に一定時間放置して強度増加を待ち，料，また，製鋼スラグを用いて安定化した軟弱地盤改良 6),

その後に運搬・打設するという施工方法が考えられる．竹7)などの製鋼スラグの様々な用途について研究がなされて山ら 16)は製鋼スラグ混合土で海水中に潜堤を構築するこきた．

とを目的として，混合した土をミキシングバケット内に 1

製鋼スラグの主成分は，石灰とシリカであるが，精錬時日および 2 日タンク内で養生し，その後，グラブを水底に間が長く石灰含有量が高いため，石灰の一部が遊離石灰と降下して開放する方法とグラブを水面下で開放して水底して残り，普通ポルトランドセメントと類似した化学組成まで自由落下させる方法で潜堤を構築する実験を行って

7),8)．これによって粘土と混合することにより強度いる．この場合，製鋼スラグ混合土は，混合→放置によるが発現する特性があり，港湾や航路の浚渫によって大量に固化→ほぐしと打設→施工後の時間経過（養生），という発生する浚渫粘土のリサイクルを目的として，製鋼スラグ

過程で強度が発現することになる．本論文では最初の放置と浚渫土の混合処理土（カルシア改質土とも呼ばれている）

期間を「一次養生」，ほぐしと打設を「攪乱」，施工後の時を持つの利用に関する研究が活発に実施されてきた

9)-15)．

間経過を「二次養生」と呼ぶことにする．

港湾事業における製鋼スラグ混合土の利用として，環境本研究では，室内で作成した製鋼スラグ混合土に上記の創造のために造成されている人工干潟の潜堤としての利過程を模擬的に与えることによって，二次養生後の強度発は，長さ 3.0m，奥行き 0.6m

現過程を調べ，一次養生時間が二次養生後の強度発現に及用が検討されている．山田ら

15)－ 123 －

Cikmit・土田・白神・橋本・嘉屋・水谷
ぼす影響を調べた．その結果，一次養生時間が強度発現がにおいて，混合後に強度発現を待って海水中に投入し，潜緩やかに起きる強度発現準備期内である場合は，攪乱がそ堤の構築や埋め立てを行うまでの時間である．一次養生がの後の強度発現に大きな影響を与えないこと，一次養生時施工後の製鋼スラグ混合土の強度発現にどのような影響

間が前期強度発現期に達すると攪乱によって強度は大きを及ぼすかを調べるため，室内ベーンせん断試験（LSV）

く低下するが，一次養生時間が 3 日以内であれば，二次養と一軸圧縮試験（UC）によって時間とともに強度が発現

生後の強度は最終的に攪乱を与えない場合と同等になるする過程を調べた．混合から攪乱およびモールド充填までまで回復することがわかった．

の一次養生時間は，2, 5, 7 時間および 1, 2, 3 日とした．
3.1 粘土および製鋼スラグの土質工学的特性

2. 製鋼スラグ混合土の強度の経時的発現特性

本研究では山口県徳山港の海底から浚渫された粘土を用いた．無臭で濃い緑色をしており，液性限界 119.9％，

製鋼スラグ混合土の強度発現過程は，3 つの領域にわけ

塑性限界 45.6％，塑性指数 74.3％であり，統一土質分類法

直後の強度がほとんど増加しない強度発現準備期，強度と養生時間が両対数グラフ上でほぼ直線となる前期強度発
現期，強度増加が小さくなる後期強度発現期の 3 つである．図-1 は筆者らが 2017 年に報告した製鋼スラグ混合土（製鋼スラグの混合後の経過時間と強度の関係である 5),6)．
の F-CaO 4.25%，最大粒径は 5 ㎜）製鋼スラグ混合土の強度は，スラグの体積混合率 RSS と粘土の含水比 w0 によっておおよそ決まってくる．体積混合率 RSS の定義は次式の通りであり，通常は 20%か 30%とする場合が多い．
R SS 

V SS
 100
V soil  V water  V SS

(%)

(1)

ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度qu (kN/m2)

ることができることが明らかになっている．これは，混合10000
徳山港粘土：ｗL=107%
製鋼スラグ: f‐CaO4.25%

前期強度
発現期

後期強度
発現期

1000
5時間
100

72時間

強度発現
準備期

Rss=30%, 1.2wL
30%SMS;1.2wL
Rss=30%, 1.5wL
30%SMS;1.5wL

10

Rss=30%, 1.7wL
30%SMS;1.7wL
Rss=30%, 2.0wL
30%SMS;2.0wL
Rss=30%, 1.2wL
20%SMS;1.2wL
Rss=30%, 1.5wL
20%SMS;1.5wL

1

Rss=30%, 1.7wL
20%SMS;1.7wL
Rss=30%, 2.0wL
20%SMS;2.0wL

製鋼スラグ混合土
0

0.1

1

10

100

1000

養生時間 (hours)

ここで VSS は製鋼スラグの固形分体積，Vsoil と Vwater は粘図-1 異なる初期含水比と製鋼スラグ添加率における製鋼スラグ処理土の強度発現 5)

土の土粒子体積と水の体積．
図-1 は RSS と w0 のさまざまな条件において強度の経時的な発現過程が，強度発現準備期（約 5 時間），前期強度

表-1 徳山港粘土の土質特性発現期は（混合後 5 時間後～3 日後），後期強度発現期（混項

合後 3 日以降）の 3 つに分けることができることを示して

目

液性限界, wL (%)

119.9

塑性限界, wP (%)の値となっていて大きな変化はなく，前期強度発現期では45.6

塑性指数, Ip74.3

時間の対数と強度の対数がほぼ直線関係になる．さらに後

土粒子密度, ρs (g/cm3)2.68

期強度発現期では時間の対数に対して強度がほぼ直線的

粗粒分 (%)

9.98に増加している．

細粒分 (%)

90.02

統一土質分類法による分類(USCS)

CHpH
強熱減量, LOI (%)

8.17

塩分濃度(%)

3.48

いる．強度発現準備期では強度は配合によって 1～10kPa

浚渫土を用いた製鋼スラグ混合土を水中に打設したときに法面勾配を支配するのは強度発現準備期の強度である．したがって，法面勾配を制御するために前期強度発現

7.2

期まで待って強度が発現した後に打設することが考えられる．本研究では，製鋼スラグを液性限界の 1.5 倍の含水10090比に調整した海成粘土と混合し，混合後に一定時間静置
水中養生して（二次養生）強度発現過程を調べた．

3．用いた製鋼スラグ，粘土と試験方法

80

通過重量百分率(％)
Percent finer by mass (%)（一次養生）した後に攪拌してモールドに充填し，その後

70
60
50
40
30
20
10
0
0.001

0.01

本研究では，粘土と製鋼スラグを混合後に一次養生した
後に，モールドに充填するために練り返し（ほぐし）を行うことを攪乱と定義している．一次養生時間は実際の施工－ 124 －

Clay

Silt

0.1
1
Particle(mm)
粒径diameter(mm)Sand

10Gravel

図-2 用いた試料の粒度分布加積曲線100

一次養生後に攪乱・再養生した製鋼スラグ混合土の強度発現特性から高塑性粘土に分類される．土粒子密度は 2.68g/cm3 で

表-2 用いた製鋼スラグの基本的特性あり，表-1 に徳山港粘土の基本的な物理的性質をまとめた．
製鋼スラグは福山市の JFE スチール（株）西日本製鉄所で製造されたものである．最大直径は 37.5mm で，0.5％の細粒分含有量を有する．徳山港粘土と製鋼スラグの元の粒

特 性

製鋼スラグ

表面乾燥状態の土粒子密度 (g/cm3)3.15

絶対乾燥状態の土粒子密度 (g/cm3)3.02

吸水率 (%)

4.6

最大粒径 (mm)37.5

粗粒分(%)

径分布を図-2 に示す．製鋼スラグの表面乾燥状態での平89.5

細粒分(%)

10.5

均土粒子密度は 3.15g/cm3，絶対乾燥状態の平均土粒子密

遊離石灰, f-CaO (%)

8.49

度は 3.02g/cm3 であり，エチレングリコール法を用いて得られた製鋼スラグの遊離石灰含有量は 8.49％であった．表

表-3 製鋼スラグ混合土の混合条件と養生時間-2 は製鋼スラグの基本的な物理的性質をまとめたもので粘土の初期含水比 (%)

製鋼スラグ添加率 Rss (%)

178.5%(1.5wL)20, 30ある．X 線回折分析から製鋼スラグはポルトランダイト（Ca(OH)2），バテライト（CaCO3），ウスタイト（FeO），
スレボドルスカイト（Ca2Fe2O5），カルサイト（CaCO3），

養生時間
0.5, 2, 3, 5, 7, 10, 15 (hours)
1, 2, 3, 7, 28, 90 (days)

ラルナイト（Ca2SiO4），石灰（CaO）ライト（Fe2iO4），マ
グネタイト（FeFe2O4）のような鉱物を示した．蛍光 X 線

3.6%であった．製鋼スラグをふるい分け，最大粒径が試験より得られた結晶構造は主に CaO，Fe2O3，SiO2，P2O5，

4.75mm になるように調整した．

MnO，Al2O3，MgO であった．

(3)試料の含水比の加水調整には塩分濃度を 3.5％に調整した市販の人工海水を用いた．

3.2 供試体の配合と作成方法

徳山港粘土の含水比は人工海水を加水して液性限界の供試体の配合条件と製鋼スラグ添加率を表-3 に示す．
製鋼スラグ添加量（体積混合率）は既往の研究 13)-16)でよく

1.5 倍に調整した．その後，ハンドミキサーを用いて製鋼スラグと粘土を 5 分間混合した．

用いられている 20％と 30％であり，養生時間は 0.5 時間～90 日までである．

試料調製から強度試験までの流れを図-3 に示す．混合
した直後に試料を密閉容器に入れて一次養生を行った．そ

試料作製の前に，材料を以下のように調製した．

の後，所定の一次養生時間が経過した後に，密閉容器の試(1)浚渫粘土に含まれる礫や貝殻などの不純物を除去する

料を攪乱した．1 日，2 日，3 日の一次養生によって一軸圧ために 2mm のふるいを用いて濾過した．濾過後は乾燥

縮強度はそれぞれ 20, 70，150kN/m2 程度まで発現した．一を防ぐために，密閉容器内で保管した．

次養生後の「攪乱」は，これらの試料を小型のスコップで(2)製鋼スラグを表面乾燥状態とするため室内で 24 時間自ほぐして練返しを行う方法で与えた．ほぐしと練り返しを然乾燥させた．乾燥後の製鋼スラグの含水量は平均行った後に，試料を直径 5cm 高さ 10cm の一軸圧縮供試体

図-3 試料調製から強度試験までの流れ－ 125 －

Cikmit・土田・白神・橋本・嘉屋・水谷

ごとに空隙を除去するため直径 2 ㎝の棒を手で押し込む
方法で突き固めを行った．攪乱とモールドへの充填に要す
る時間は一次養生時間が 7 時間以下の場合は約 15 分であったが，一次養生時間が 1 日，2 日，3 日の試料では固化した塊を細粒化するため最大約 60 分を要した．
混合から攪乱・充填までの一次養生時間は，2 時間，5 時
間，7 時間，1，2，3 日とした．モールドに充填した試料は水中養生（二次養生）の後に強度を測定した．以下の試験結果では，混合から強度試験までの時間を経過時間とし，経過時間と一次養生時間によって整理している．経過時間
は一次養生時間と二次養生時間の和であり，攪乱と充填に

10,000ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度 qu (kN/m2)用のモールドに充填した．充填は 3 層に分けて行い，各層

5時間

3日

1,000

100

製鋼スラグ混合土F-CaO=8.49%
w0=117.5% (1.5wL )スラグ粒径 0~4.75mm

10

R SS =20%
R SS =30%

1
前期強度
発現期

強度発現準備期

要した時間は含めていない．

0

0.1

1

後期強度発現期

10

100

1000

10000

養生時間 (時間)

3.3 強度試験

図-4 製鋼スラグ添加率における製鋼スラグ処理土の強度発現

二次養生後の試料の強度は 2 種類の強度試験を用いて間まで）の測定はベーンせん断試験 (地盤工学会基準，
JGS 1441-2012)を用いた．
ベーンの回転速度は 6°/min とし，羽根の高さと直径はいずれも 20mm とした．
二次養生時間が 1 日以上の試料は一軸圧縮試験により強度を測定した（JGS 0511-2014）．

4. 試験結果と考察
4.1 攪乱が無いときの製鋼スラグ混合土の強度発現特性
図-4 は一次養生と攪乱・充填がなく混合後直ちにモーベーンせん断強度2cu ,一軸圧縮強度qu (kN/m2)測定した．低強度の供試体（二次養生時間 0.5 時間～15 時

攪乱なし
一次養生5時間
一次養生7時間攪乱なしの強度

RSS =30%

10

2時間

1

ルドに充填し水中養生した試料の，養生時間と強度の関係

一次養生2時間

100

一次養生
7時間
5時間

1

を示している．図のように今回用いた製鋼スラグにおいて

10

100

混合後の経過時間 （時間）も，強度発現過程は図-1 と同様に強度発現準備期（混合後5 時間），前期強度発現期（5 時間後～3 日まで）
，後期強度
発現期（3 日以降）に分けることができた．製鋼スラグの図-5 Rss =20%における一次養生時間が 2 時間，5 時
間，7 時間のときの経過時間と強度の関係

体積混合率 20%と 30%の試料の強度を比較すると，養生降において，体積混合率 30%の試料の強度が大きくなった．
4.2 一次養生後に攪乱・充填した試料の強度発現特性
図-5 は Rss =20%における一次養生時間が 2 時間，5 時
間，7 時間のときの経過時間と強度の関係である．図のように，攪乱直後の強度は 1.5kN/m2 程度で一次養生による強度増加はほとんど見られず，攪乱後の経過時間と強度の関係にも影響がほとんど見られなかった．図-4 に示すよ
うに強度発現準備期は経過時間 5 時間までであり，経過時
間 7 時間でも強度発現は小さい．強度発現準備期に攪乱をあたえても強度に及ぼす効果，影響は小さいといえる．
．
図-6 は，製鋼スラグと徳山港粘土を混合後，所定の一次養生期間を経て攪乱・モールド充填した後の試料の強度発現特性（Rss =30%）であり，横軸には混合後の経過時間（＝一次養生時間＋二次養生時間）を対数で，縦軸は強度を対数目盛でプロットしている．図-7 は，同じグラフを強度を10,000ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度qu (kN/m2)

時間 7 日まではほとんど差がみられず，養生時間 28 日以

系列7
攪乱なし
"7h"
一次養生7時間"1d"
一次養生1日攪乱なし"2d"
一次養生2日1,000

一次養生3日"3d"

RSS =30%100

一次養生3日後に攪乱・充填

一次養生7時間後に攪乱・充填

10

一次養生2日後に攪乱・充填

1

一次養生1日後に攪乱・充填
1

10

100

1,000

混合後の経過時間 （時間）図-6 一次養生時間を経て攪乱・モールド充填した後の試料の強度発現特性（Rss =30%,強度は対数）－ 126 －

一次養生後に攪乱・再養生した製鋼スラグ混合土の強度発現特性
普通目盛として示している．

よる強度低下は完全に回復した．

図をみるとまず一次養生を行うことで攪乱後の強度は一次養生時間を 1 日とした試料では攪乱直後の強度は10kN/m2 以上となり，混合直後の強度発現準備期の強度15.4kN/m2 であり，攪乱なしの強度 19.1 kN/m2 より少し小（1~3kN/m2）よりも増加する．したがって，打設時の初期さくなった．その後 1 日の二次養生で強度は 27.5kN/m2 ま

強度の増加のために一次養生を行うことは有効であるとで増加したがこの値は攪乱なしの同じ経過時間の試料にいえる．

比べ大幅に小さい．しかし，経過時間 3 日～28 日の間に次に，充填後の試料の強度発現に着目すると，図のようは図-6 の両対数グラフ上でほぼ直線的に強度は増加し，に，一次養生期間を強度発現準備期より少し長い 7 時間と混合後 28 日（二次養生期間 27 日），90 日（二次養生期間

して攪乱・充填した試料の強度は，攪乱の影響によって攪89 日）の強度は攪乱なしの強度に対してそれぞれ 35％，

乱なしの強度よりも小さくなるが，混合後 28 日，90 日経

70%まで回復した．

過した強度は攪乱なしの強度に対してそれぞれ 74%，

一次養生時間を 2 日，3 日とした場合，攪乱後の強度は105%であった．すなわち，混合後 90 日経過すると攪乱にそれぞれ 10.4 kN/m2，10.2kN/m2 であり，一次養生時間 1 日の場合よりも低下した．一次養生時間 2 日で攪乱した試料
もは，二次養生時間 1 日後（経過時間 3 日）から一次養生

ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度qu (kN/m2)

2,000

時間 1 日の試料と同様の勾配でほぼ直線的に強度は増加

系列2
攪乱なし

1,800

系列5
一次養生7時間

し，混合後 28 日（二次養生期間 26 日），90 日（二次養生

系列4
一次養生1日

1,600

系列6
一次養生2日期間 88 日）の強度は攪乱なしの強度のそれぞれ 26%，52%

一次養生3日系列1であった．一次養生時間 3 日の試料は，二次養生期間の強1,400

RSS =30%

1,200（二次養生期間 87 日）の強度は攪乱なしの強度のそれぞれ 27%，53%であった．

攪乱なし

1,000

図-8 と図-9 は，体積混合率が 20%の試料の結果を図-6，
一次養生7時間後に攪乱・充填

800

図-7 と同様に整理したものである．体積混合率 30%の試料と比べて攪乱が無い場合に対する攪乱後の強度はやや600

一次養生1日後に攪乱・充填

400

大きくなっている．また，一次養生時間を 3 日としたときの強度は 2 日の場合よりも明らかに小さく，混合後の一次養生時間が長いほどその後の攪乱による影響で二次養生

200
0

度増加により，混合後 28 日（二次養生期間 25 日），90 日

一次養生2日後に攪乱・充填

一次養生3日後3日に攪乱・充填

後の強度発現が小さい傾向がはっきりと表れている．

1,000

このように，製鋼スラグ混合土は少なくとも混合から 3

混合後の経過時間 （時間）日間までは攪乱して打設した後も，攪乱が無い場合と同様

10

100

図-7 一次養生時間を経て攪乱・モールド充填した後の試料の強度発現特性（Rss =30%,強度は普通目盛に強度が発現する．強度発現と攪乱の関係は以下のようにまとめることができる．
(1) 一 次 養 生 期 間 7 時 間 以 下 で は 攪 乱 直 後 の 強 度 は
2,000

ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度qu (kN/m2)

ベーンせん断強度2cu，一軸圧縮強度qu (kN/m2)

10,000
攪乱なし
系列7
一次養生7時間
系列5
系列4
一次養生1日系列6
一次養生2日

1,000

攪乱なし

系列1
一次養生3日RSS =20%100

一次養生1日後に攪乱・充填
一次養生3日後に攪乱・充填

10

一次養生2日後に攪乱・充填
一次養生7時間後に攪乱・充填

1

1

10

100

1,800

系列7
攪乱なし
系列5
一次養生7時間1,600

系列4
一次養生1日系列6
一次養生2日1,400

系列1
一次養生3日1,200

一次養生7時間後に攪乱・充填

RSS =20%1,000

一次養生1日後に攪乱・充填

800

攪乱なし

600
400

一次養生2日後に攪乱・充填
一次養生3日後に攪乱・充填

200
0

1,000

混合後の経過時間 （時間）

10

100

1,000

混合後の経過時間 （時間）図-8 一次養生時間を経て攪乱・モールド充填した後の試料の強度発現特性（Rss =20%,強度は対数）－ 127 －

図-9 一次養生後攪乱・モールド充填した試料の強度発現特性（Rss =20%,強度は普通目盛）

Cikmit・土田・白神・橋本・嘉屋・水谷
2,000

1,800

養生時間
90 日

1,600

軸差応力 (kN/m2)

軸差応力 (kN/m2)

28 日

1,000
800

400

7日
3日
0

2

2日

1日

4

軸ひずみ

(28-1) 日

6

8

0

0

2

(%)

(a)攪乱なし

4

軸ひずみ

1,000
800
600

0

8

例:(90-3) 日

1,600

経過時間

1,200

(7-2) 日0

一次養生時間(90-3) 日

800
600
400

(28-3) 日(7-3) 日 (5-3) 日

200(5-2) 日2

RSS=30%1,000(28-2) 日(%)(b) 一次養生時間 1 日

1,800

1,400

(90-2) 日

200

6

一次養生時
間

1,200

400

(7-1) 日(4-1) 日(3-1) 日

200

経過時間

1,400

800

400

200

(90-1)
日

1,000

600

例:(90-2) 日

1,600

1,200

600

2,000

RSS=30%

1,800

経過時間

1,400

1,200

2,000

RSS=30%

一次養生時間

1,600

1,400

0

例:(90-1) 日

1,800

軸差応力 (kN/m2)

RSS=30%

軸差応力 (kN/m2)

2,000(3-2) 日

4

6

軸ひずみ

(%)

0

8

(c) 一次養生時間 2 日(4-3) 日
0

2

4

6

軸ひずみ

(%)

8

(d) 一次養生時間 3 日

図-10 一次養生時間 0～3 日の混合後の経過時間と応力ひずみ曲線の関係
1.5kN/m2 程度で一次養生による強度増加はほとんど見らず次式によってよく表すことができた．

られなかった．また，二次養生後の強度においても攪乱qu28 =2.62qu7 + 128を与えた影響はほとんどみられなかった．
(2) 一次養生期間が 1 日～3 日の場合，一次養生を行って攪乱した後の一軸圧縮強度は 10~20kN/m2 となり，混合直後の製鋼スラグの強度発現準備期の強度（1~3kN/m2）
より大きくなる．打設時の初期強度の増加のために一次養生を行うことは有効であるといえる．二次養生過程で(2)

製鋼スラグ混合土では通常 7 日強度と 28 日強度の比はほぼ一定となるが，図-11 をみると qu7 は一次養生期間が長いほど攪乱の効果により低下するが，28 日経過した qu28 の低下は qu7 ほどではなく，攪乱が大きいほど二次養生によは，攪乱後 1 日程度は強度発現が停滞し，その後強度は急速に回復した．攪乱までの一次養生時間が長いほど強

1,200

度低下は大きいが，混合から経過時間 28 日の強度は攪
混合後28日の一軸圧縮強度, qu28

乱なしの強度の 26～83%，経過時間 90 日の強度は 52%～70%であった．
4.3 攪乱による応力－ひずみ関係の変化
図-10(a),(b),(c),(d)はそれぞれ製鋼スラグの体積混合率30％の試料における攪乱なし，一次養生時間 1 日，2 日および 3 日の供試体の養生後（攪乱なし），二次養生後（攪

1,000

7時間

7時間

2時間

800

1日
600

5時間

2時間

qu28= 2.62qu7 + 128

400

2日
3日

0

0

ク強度を示している．これに対して一次養生後に攪乱を加

1日

100

200

300

400

混合後7日の一軸圧縮強度, qu7

図-11 混合後 7 日の強度 qu7 と 28 日の強度 qu28 の関係

ずみ曲線と同様に軸ひずみ 2%前後で明瞭なピーク強度を2,500示している．このように一次養生期間が 3 日以内では，攪
乱後の二次養生による強度の回復とともに応力ひずみ関--

混合後90日の一軸圧縮強度, qu90

2,000

係も攪乱がない場合と類似した形状に回復した．
4.4 混合後の経過時間 7 日の強度と 28 日の強度，90 日の強度との関係図-11 は，一連の試験における混合後経過時間 7 日の一軸圧縮強度 qu7 と混合後経過時間 28 日の強度 qu28 の関係である．図中には各点の一次養生時間を示している．図中

Rss=30%Rss=20%

5時間

qu90=6.19qu7+487(Rss=30%）
1日

1,500

7時間
2時間

3日
1,000

2時間

2日

500

1日

3日

qu90=3.65qu7+418（Rss=20%）
数字は一次養生時間

0には製鋼スラグの体積混合率 20%と 30%の試料を一緒に整理しており，両者の関係は製鋼スラグの体積混合率によRss=20%

数字は一次養生時間の試料では養生期間 7 日後から軸ひずみ 2.0%前後でピー

み曲線となるが，28 日経過後は攪乱がない場合の応力ひRss=30%-200

乱あり）の応力ひずみ曲線である．図のように，攪乱なし

えた試料では，攪乱後時間に破壊ひずみが大きい応力ひず

-

0

100
200
300
混合後7日の一軸圧縮強度, qu7400

図-12 混合後 7 日の強度 qu7 と 90 日の強度 qu90 の関係－ 128 －

一次養生後に攪乱・再養生した製鋼スラグ混合土の強度発現特性
日強度の関係においても体積混合率 30%の試料についる強度回復の比率（攪乱後の強度に対する）は大きいことがわかる．

ては同様の関係がみられた．

図-12 は経過時間 7 日の強度 qu7 と経過時間 90 日の強度以上の結果から，製鋼スラグ混合土は一次養生時間が 3

qu90 の比較である．図のように両者の関係は製鋼スラグ添日以内では攪乱後も高い強度回復特性を有するといえる．

加率 Rss によって異なっており，それぞれ次式で表すこと

また，攪乱後の強度間の良好な相関性は，一次養生を行っができた．

て施工時の初期強度を調整する場合の施工管理において

qu90 =6.19qu28 +487(Rss=30%)(3)qu(90d) =3.65qu28 + 416(Rss=20%)(4)

このように今回用いた試料では製鋼スラグの体積混合率

利用できると考えられる．
参考文献
1)

Characteristics, and Cementitious Properties. Journal ofの差が 90 日経過後の強度発現に大きく影響し，体積混合率 30%の試料の方が強度増加が顕著であった．また，式(3),(4)は，式(2)と同様に一次養生期間が長く攪乱による強Materials in Civil Engineering，Vol.16，pp. 230-236, 2004.
2)

図-12 に示すように式(3)と式(4)の相関は良好であり，一次Article ID 463638，pp.1-13，2011.
3)

日強度，90 日強度との相関を求めておけば，施工後 7 日

Ahmedzade, P., and Sengoz, B.: Evaluation of steel slag
coarse aggregate in hot mix asphalt concrete，Journal of

養生後に攪乱して打設する施工を行う場合，室内試験によって図-11，図-12 のように攪乱により低下した強度と 28

Yildirim, I.Z., and Prezzi, M. : Chemical, Mineralogical,
and Morphological Properties of Steel Slag, Vol.2011,

度低下が大きいほど，90 日経過後の強度増加比率（7 日経
過強度に対する）が高いことを示している．図-11 およびShi, C. : Steel Slag—Its Production, Processing,

Hazardous Materials，Vol.165，pp. 300-305，2009.
4)

Qasrawi, H., Shalabi, F., and Asi, I. : Use of low CaO
unprocessed steel slag in concrete as fine aggregate ，強度から 28 日強度，さらには 90 日後の強度発現を予測すConstruction and Building Materials，Vol.23，pp.1118-

ることができると考えられる．

1125，2009.
5)

Cikmit A. A., 土田孝, 姜庚吾, 嘉數浩靖, 本田秀樹,
湯怡新：製鋼スラグを用いて固化処理した浚渫海成

5. まとめ

粘土の強度発現特性，地盤と建設，Vol.35，No.1，pp.

製鋼スラグ混合土の初期強度を調整する方法として，混合後一次養生して強度を発現させ，その後攪拌して打設す

93-100，2017.
6)

Y.:Strength

る方法が考えられる．この場合の強度発現特性を調べるた

Stabilization Using Basic Oxygen Steel Slag Fines ，240，2006.
8)

解釈，地盤工学会 北海道支部技術報告集，Vol.56，

間が長いほど大きいが，その後強度は時間とともに回90 日強度において攪乱の影響はほとんどなかった．

pp.15–20，2016.
9)steel slag-based composite and its application for soft clay

攪乱なしに比べて強度が減少して 10～20kN/m2 となりstabilisation，European Journal of Environmental and Civil

強度発現が停滞した．しかし，その後強度は急速に回が，混合から経過時間 28 日の強度は攪乱なしの強度のEngineering，Vol.18，pp.1-16，2017.
10)

土の固化改良技術，海洋開発論文集，Vol.24，pp.327-(4) 一次養生と攪乱を与えた試料の 7 日強度と 28 日強度，
日強度に対する 28 日強度の比は攪乱によって 7 日強

木曽英滋, 辻井正人，伊藤公夫, 中川雅夫, 五明美智男, 永留健：転炉系製鋼スラグの混合による浚渫

26～83%，
経過時間 90 日の強度は 52%～70%であった．
90 日強度は，良好な相関を示した．この関係より，7

Deng, Y.F., Zhang, T.W., Zhao, Y., Liu, Q.W., L. andWang, Q. : Mechanical behaviour and microstructure of(3) 一次養生時間 1 日，2 日，3 日の場合は，攪乱直後に復した．一次養生時間が大きいほど強度低下は大きい

佐藤令菜，西村聡，戸田賀奈子，佐藤努，新井悠:カルシア改質浚渫土の早期強度・剛性発現特性とそのべて充填後の強度は低下する．強度低下は一次養生時復する．一次養生時間が 7 時間の場合は，28 日強度とPoh H. Y., Ghataora G. S., and Ghazireh N.: Soil
Journal of Materials in Civil Engineering，Vol.18，pp. 229-

（1~3kN/m2）より大きくなる．打設時の初期強度の増加(2) 一次養生して攪乱・充填すると，攪乱が無い場合と比microstructural

Materials，Vol.203，pp.501-513，2019.
7)になり，混合直後の製鋼スラグの強度発現準備期の強度のために一次養生を行うことは有効であるといえる．

and

oxygen furnace steel slag ， Construction and Building

後攪拌・モールド充填を行った試料を用いて強度発現特性(1) 一次養生を行って攪乱すると強度は 10~20kN/m2 程度

development

characteristics of soft dredged clay stabilized with basic

め，室内試験により製鋼スラグ混合土を一次養生し，そのを調べた．結果をまとめると以下のようになる．

Kang, G., Cikmit, A.A., Tsuchida, T., Honda, H., and Kim,

332，2008.
11)

度が低下した場合に大きくなっている．28 日強度と 90－ 129 －

土田孝，鶴ケ崎和博，Cikmit, A. A.：岸壁・護岸の設計における高重量地盤材料の活用に関する研究，土Cikmit・土田・白神・橋本・嘉屋・水谷
木学会論文集 B3（海洋開発), Vol.75，No.2，pp.I_444I_449，2019．
12)

No. 2，pp. I_888－I_893，2014．
15)

飼亮行：軟弱地盤上のカルシア改質土を用いた干潟夫，赤司有三，一村政弘，山越陽介：カルシア改質土潜堤に関する実験と考察，土木学会論文集 B3（海洋を用いた海岸埋立と地盤の評価，土木学会論文集 B3（海洋開発)，Vol. 68，No. 2，pp. I_486－I_491，2012．
13)

14)

山田耕一，辻匠，渡部要一，水谷崇亮，森川嘉之，鵜田中裕一，山田耕一，大久保泰宏，渋谷貴志，中川雅開発)，Vol. 69，No. 2，pp. I_1048－I_1053，2013．
16)

竹山佳奈,泉水めぐみ，西田 浩太，峯松麻成，田中裕

山越陽介，赤司有三，中川雅夫，菅野浩樹，田中裕一，一，江口信也，野口孝俊：カルシア改質浚渫土を用い辻匠，今村正，渋谷貴志：カルシア改質土の管中混合た汚濁低減のための潜堤施工手法の検証～強度・形工法による海面埋立，土木学会論文集 B3（海洋開発)，

状特性の把握，土木学会論文集 B3（海洋開発)，Vol.

Vol. 69，No. 2，pp. I_952－I_957，2013．

75，No.2，pp. I_899-I_904，2019.

田中裕一，高将真，今村正，渋谷貴志，山越陽介，赤司有三，北野吉幸，菅野浩樹：カルシア改質土による海面埋立，土木学会論文集 B3（海洋開発)，Vol. 70，－ 130 －

(2019 年 6 月 24 日

受付)