「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」【27】

北海道の土質とセメント系固化材の選定
北海道土質試験協同組合

1. はじめに〇宇山 哲司,

中川 範彦

ューメーン等がセメントの固化作用を阻害している作用

北海道の低地帯では、低温多湿の条件下で植物遺体がに起因する強度低下1)と考えられる。

分解不十分のまま堆積した泥炭が多く分布している。また、火山活動由来のアロフェンを多く含んだ黒ボク土(ア(2) 高有機質土用セメント系固化材

ロフェン質黒ボク土)などの特殊土も分布している。
その含水比と一軸圧縮強さの関係を図-2に示す。150kg/m3

ため、地盤改良の際には、適切な固化材の選定や添加量添加では、含水と一軸圧縮強さの関係に強度増加の傾向の決定が重要になる。本論文では、これまで当組合で蓄は確認できないが、250,350kg/m3添加では含水の低下に積した北海道各地の室内配合のデータを纏め、各土質に伴う強度増加の傾向が顕著に確認できる。含水比500%で対しての固化材や添加量の傾向、含水比と一軸圧縮強さ

も一軸圧縮強さが概ね500kN/m2を上回り、350kg/m3添加との関係を整理した結果を報告する。

においては、含水比500%以上でも十分に固化効果が確認
で き た 。 ま た 、 含 水 比 200% 程 度 で は 一 軸 圧 縮 強 さ
3000kN/m2を上回る結果が確認でき、高有機質土用セメン

2. 土質と固化材
対象土質は、北海道の各地に分布している有機質土(泥炭を含む) 及び砂質土、粘性土等を対象とした一般軟弱ト固化材は北海道の泥炭に対し固化効果を満足していると考えられる。
2σ28 (kN/m )土、また、低強度になりやすいアロフェン質黒ボク土の3土質とした。各土質の湿潤密度及び含水を表-1に示す。

湿潤密度土質

一軸圧縮強さ表-1 各土質の物性値
含水比(%)(g/cm3 )泥炭

0.985～1.350110～ 580

一般軟弱土

1.550～1.850

29.0～ 82.5

アロフェン質黒ボク土

1.5856.5
有機質土 含水比（%）

固化材は標準製品である高炉 B 種セメントと、一般軟図-1 有機質土含水比と一軸圧縮強度の関係

弱土用セメント系固化材、特殊土用セメント系固化材、(高炉 B 種セメント・一般軟弱土用固化材)
2

σ28 (kN/m )高有機質土用セメント系固化材を選定し、北海道で使用例の多い各1製品の結果を整理した。この時の配合条件
は、スラリー添加方法（W/C＝100%）のものを選別した。

一軸圧縮強さ各セメント系固化材の成分表を表－2に示す。
表-2 セメント系固化材の成分表
密度

比表面積(g/cm 3)(cm 2/g)

一 般軟 弱 土 用

3.12

特殊 土 用3.05

高 有機 質 土 用

2.98

固化 材 種SiO 2(%)

Al 2O 3(%)

CaO(%)

SO 3(%)

SAC
含有比率452020.86.260.3

7.0

0.226450

23.9

8.055.3

5.50.246150

23.4

8.749.8

12.1

0.42

有機質土 含水比（%）

図-2 有機質土含水比と一軸圧縮強度の関係(高有機質土用セメント系固化材)

3. 有機質土4. 一般軟弱土(1) 高炉 B 種セメント ・ 一般軟弱土用セメント系固化材(1) 高炉 B 種セメント ・ 一般軟弱土用セメント系固化材

含水比と一軸圧縮強さの関係を図-1に示す。高炉 B 種
3

各固化材の含水比と一軸圧縮強さの関係を図-3,4に示セメント300kg/m 添加では、含水と一軸圧縮強さの関係す。どちらの固化材も70,100kg/m3の低添加量では、含水に著しい強度増加の傾向は確認できないが、500kg/m3添低下による著しい強度増加の傾向が確認できないが、高加まで固化材を増加させると含水比200%を境に強度増加

炉 B 種セメント200kg/m3以上、一般軟弱土用セメント系の傾向が確認できる。一般軟弱土用セメント系固化材も固化材150kg/m3以上の添加量で含水低下による強度増加

高炉 B 種セメントと同じく含水比200%以上を境に強度増の傾向が確認できる。しかし、含水比50%程度以上になる加の傾向が確認できる。しかし、含水比200%以上の高有と強度増加の割合が小さく、同程度の含水比に対しても、

3

機質土になると添加量を500kg/m まで増加させても、固若干ばらつきのある結果となっている。また、火山灰質化作用が乏しく、強度増加の傾向は確認できなかった。

粘性土等の一部の土質では添加量を上げても低強度を示

これは高有機質土に含まれるフミン酸、フルボ酸、ビチす結果も確認された。

「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」(2) 特殊土用セメント系固化材

た。このため SAC 含有比率3)の高く、高有機質土に有効含水比と一軸圧縮強さの関係を図-5に示す。70kg/m3のである高有機質土用セメント系固化材を使用すること低添加量でも含水比と一軸圧縮強さの関係に顕著な強度で、特殊土用より2.0～1.8倍程度の強度増進の効果が確増加の傾向がみられ、各添加量に対する一軸圧縮強さも認された。
2σ28 (kN/m )高炉 B 種セメントや一般軟弱土用セメント系固化材に比べ、概ね高い強度を得られていることが確認された。含一軸圧縮強さ

水比に対して強度のばらつきが小さく、一部の低強度を2σ28 (kN/m )示す土質でも一定の固化作用の効果が確認された。

添加量 （kg/m3）

一軸圧縮強さ

図-6 アロフェン質黒ボク土と一軸圧縮強度の関係

6.

まとめ

(1) 有機質土
一般軟弱土 含水比（%）

図-3 一般軟弱土含水比と一軸圧縮強度の関係(高炉 B 種セメント)・含水比200%以上となる場合、高炉 B 種セメントや、一般軟弱土用固化材では固化作用が小さく、目標強度を求めるときは添加量を高めにして検討を行う。
・高有機質土用セメント固化材では、高含水の有機質土2σ28 (kN/m )においても十分に固化作用の効果がある。しかし、添一軸圧縮強さ加量150kg/m3以下では、固化作用に低い。
(2) 一般軟弱土・含水比50%程度以下の場合、高炉 B 種セメントや一般軟弱土用セメント系固化材にて効果が期待できる。
一般軟弱土 含水比（%）

・含水比50%程度以上の場合、高炉 B 種セメント・一般軟

図-4 一般軟弱土含水比と一軸圧縮強度の関係

弱土用セメント系固化材では、固化作用の効果のばら(一般軟弱土用セメント系固化材)つきがあるため、事前の配合試験等を行い、強度傾向を検証し、添加量の検討を行うことが重要である。

2σ28 (kN/m )・含水比50%程度以上の一般土の場合、特殊土用セメント系固化材は、固化作用の効果のばらつきが少ないため、一軸圧縮強さ含水と固化作用の相関性から、ある程度の強度推定の参考になりえる。
(3) アロフェン質黒ボク土
一般軟弱土 含水比（%）

・アロフェンを多く含んだ黒ボク土の場合、特殊土用セ

図-5 一般軟弱土含水比と一軸圧縮強度の関係

メント系固化材でも固化作用の効果が小さいときがあ(特殊土用セメント系固化材)る。その場合、SAC 含有比率の高い高有機質土用セメント系固化材にて固化効果がみられるケースがある。

5. アロフェン質黒ボク土
各固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を図-6に示す。
対象土は、事前試験より低強度を示していた黒ボク土で2）セメントの固化作用を阻害 するアロフェン量も52％と《引用・参考文献》
1) 能登繁幸：泥炭地盤工学， p.129，1991.4
2) 清田正人：土のアロフェン量と固化材の強度発現性に関多く、目標強度を満足させることが困難であった。高炉する検討，土木学会第65回年次学術講演会，2010.9

B 種セメント及び一般軟弱土用セメント系固化材では、

3) 国立研究開発法人 土木研究所 寒地土木研究所：泥炭

添 加 量 500kg/m3 以 上 に お い て も 、 一 軸 圧 縮 強 さ が2200kN/m 以下になり強度増加の傾向は見られず、特殊土用セメント系固化材においても、添加量500kg/m3では一軸圧縮強さが500kN/m2以下と強度増加の傾向は小さかっ

性軟弱地盤対策工マニュアル，pp.148，2017.3