JFE 技報 No. 40（2017 年 8 月）p. 45-50

鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性
Properties of Embankment Made from Tsunami Sediment
Mixed Steel Slag鈴木操

SUZUKI Misao

JFE スチール

スラグ事業推進部

主任部員（副部長）

林正宏

HAYASHII Masahiro

JFE スチール

スラグ事業推進部

主任部員（副部長）

吉澤千秋

YOSHIZAWA Chiaki

JFE ミネラル

技術サービス部・博士（工学）要旨
東日本大震災の復興における社会基盤整備事業においては，津波堆積物を処理して得られた津波堆積土を主体とする分級土を有効活用するとともに，鉄鋼スラグなどの循環資材を活用することも望まれている。一方，分級土は木片を多く含んでおり，復興資材として利用するためには施工性，力学的特性，環境安全性を把握する必要がある。
このため，地盤工学会東北支部「東日本大震災における廃棄物資源循環のための研究委員会」の「鉄鋼スラグ有効利活用小委員会」において，分級土と分級土に鉄鋼スラグを混合して改良した土について，室内試験と現地盛土試験を行い，盛土材としての適用性を検討した。検討の結果，津波堆積土を鉄鋼スラグ混合で改良した土で盛土することで，高品質な盛土が構築可能であると判断することができた。

Abstract:
Effective utilization of classified soil mainly consisting of tsunami sediments classified from processing of tsunami
deposits together with recycled resources such as steel slag is desired for social infrastructure development projectsof the Great East Japan Earthquake. In order to use classified tsunami sediments which have many wood chips asreconstruction materials, their workability, mechanical properties and environmental safety need to be understood.
Applicability of classified tsunami sediments and mixed steel slag for embankment materials was studied bylaboratory tests and field test. The study was conducted at the Japanese geotechnical society, Tohoku branch.
It was concluded that high quality embankment structure can be made from classified tsunami sediment by mixing
steel slag.

1． はじめに

2． 実験概要
2.1

東日本大震災の復興における社会基盤整備事業では，環境負荷に配慮しながら安全で品質の良い社会基盤の構築が2.1.1

求められている。そのためには，津波堆積物を処理して得られた津波堆積土を主体とする分級土を有効活用するとと
1）

もに，循環資材を活用することも望まれる 。

鉄鋼スラグと分級土の室内配合試験鉄鋼スラグによる既存の地盤改良技術

鉄鋼スラグは，高炉で鉄鉱石を溶融・還元する際に生成する高炉スラグと，鋼を精錬する製鋼段階で生成する製鋼スラグに大別される。そのうちの製鋼スラグは，粒状材料で一方で，分級土は，木片等を多く含んでいるため，従来あり，土と混合することで，かみ合わせ効果と製鋼スラグのの地盤材料とは性状が異なっており，復興資材として利用主成分である酸化カルシウム（CaO）による安定処理効果するためには施工性，力学的特性，環境安全性を把握するによる改質が期待できる。

必要があった。そこで，分級土または分級土と循環資材の製鋼スラグを用いた既存の代表的な地盤改良技術として，ひとつである鉄鋼スラグの混合土を盛土材として適用検討

地盤改良深さが 3 m までの浅層地盤改良と 3 m 以上の深層するため，室内試験と現地盛土試験を実施した。

地盤改良とがある。
ここでは浅層地盤改良の具体例として，林道舗装で検討された事例を紹介する。林道は，黒ぼく土と褐色土の二層からなる CBR が 2.5％の軟弱な路床に計画された。この土質は有機分を多く含んでおり，一般的に地盤改良が難しいとされている。これを製鋼スラグ混合で改良する検討を行2017 年 4 月 3 日受付

い，図 1 に示すように混合率（乾燥質量比）が 40％を超え－ 45 －Copyright © 2017 JFE Steel Corporation. All Rights Reserved.

鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性

図 1 CBR と製鋼スラグ配合率の関係

2）

図 2 水浸膨張試験結果

2）Fig. 1

Relationship between CBR and steel slag mixing ratio

Fig. 2

Expansion stability test (80˚C)

2）

ると地盤改良効果が発揮されることを確認した 。この技術を応用することで，津波堆積土を主体とする分級土を盛土材として利用することができると考え，以下，検討を進めた。
2.1.2

室内配合試験

宮城県名取市閖上地区より採取した木片を含む津波堆積土等の発生土に製鋼スラグを混合した土の改質効果を確認するため，室内試験により配合を決定し，その結果を基に現地盛土試験を実施し，施工性，盛土としての性能等を確認
3）した 。分級土と製鋼スラグの混合率を決定するため，事前に製鋼スラグの混合割合を変化させた室内配合試験を実施
図 3 一軸圧縮試験結果した。製鋼スラグを分級土に対し，20％，40％，60％と混合した 3 種類のケースで締め固めた土のコーン指数試験を行っ

Fig. 3Result of unconfined compression test

た結果を表 1 に示す。製鋼スラグ混合率による大きな違い
3）は見られなかった 。
製鋼スラグによる膨張影響を確認するため，これらの混果を十分に発揮することが確認できた。

合土に対して，80℃水浸膨張試験による膨張量の測定を行っ2.2

た結果を図 2 に示す。製鋼スラグ単体では，JIS A 5015 道路
用鉄鋼スラグの規格値 1.5％を大きく超えてしまうが，20％，盛土試験

2.2.1

現場施工性試験

40％，60％の各混合率では，膨張比がそれぞれ 0.42％，0.86％，盛土試験に際し，前述の名取市の分級度のほかに，木片1.22％であった。土との混合により，膨張量を抑制することの含まれている量の少ない宮城県山元町の分級土を対象に，ができることを確認した。

製鋼スラグを混合した盛土試験を実施した 。分級土と製3）以上の結果より，分級土を多く利用することと，膨張量を低く抑えることを考慮して，土に対し製鋼スラグの混合率を

鋼スラグは，図 4 に示すように，鉄鋼スラグを下層，分級土を上層に撒き出し，スタビライザーにより混合した。

40％とすることとした。

この方法により，分級土と製鋼スラグは，十分に混合する40％混合土の一軸圧縮試験結果を図 3 に示す。経過時間結果が得られた。盛土は，混合土を 350 mm で撒き出し，とともに強度が増加する様子が確認された。製鋼スラグのCaO による水和反応が進んだものと推測され，土の改質効

表 1 室内でのコーン貫入試験結果
Table 1 Result of cone penetration laboratory test
2Test caseCone index (kN/m )20% mixed slag

1.248

40% mixed slag

1.173

60% mixed slag

1.210

JFE 技報 No. 40（2017 年 8 月）

図 4 混合方法
Fig. 4－ 46 －Mixing method

鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性

図 5 盛土断面
Fig. 5Embankment section (workability test)

図 8 転圧回数とコーン指数の関係
Fig. 8Relationship between compaction cycle and cone index

図 6 転圧回数と層厚変化の関係
Fig. 6 Relationship between compaction cycle and layer thickness

図 9 現場 CBR
Fig. 9Field CBR

鋼スラグ混合土を盛土に適用することで，物理的な改質効果が発揮されることを確認できた。
2.2.2

盛土試験概要実験は宮城県亘理郡山元町の中浜小学校跡地のグランド4）

図 7 転圧回数と締固め度の関係で実施した 。盛土は平成 26 年 2 月中旬～3 月中旬にかけ

Fig. 7 Relationship between compaction cycle and compaction
degreeて施工した。盛土材料を表 2 に示す。盛土材は分級土（山元，名取），およびそれらのスラグ混合土，主灰造粒固化物，被覆用の山元良質土，吸着材混合土である。混合土の混合方

10 t 級のタイヤローラーにより転圧して造成した。図 5 に断法と混合割合についても表に示した。盛土の平面図，断面面を示す。転圧回数と層厚の変化，締固め度，コーン指数，

図および実験ケースを図 10，図 11 および表 3 に示す。
これらは分級土（ケース 1，5），スラグ混合土（ケース 2，および現場 CBR 試験の結果を図 6～図 9 に示す。
図には比較のため，分級土単体の結果も示した。転圧に6），放射線遮蔽効果（ケース 3，4）
，吸着材（ケース 7）でよる沈下量は，転圧回数 4 回でどのケースもほとんど終了し，ある。各盛土の第 1 層は砕石層とし，2 層目以降は撒き出し製鋼スラグ混合による施工性への影響は無いことが示され

厚 350 mm として 10 t 級タイヤローラーにより 6 回（3 往復）た。

走行することで転圧し層厚 300 mm に仕上げた。なお，盛スラグ混合土の締固め度は，転圧回数 6 回程度で 90％近土タイプⅡ以外の盛土では，降雨により盛土内を通過したい値となった。コーン指数は，分級土単体に対し，製鋼ス

浸透水の水質分析を行うために，採水用の遮水シートおよラグ混合土は大きく上昇する結果が得られた。現場 CBR は，び有孔管を設けた。試験盛土作製時の測定項目は，沈下量，分級土の結果にバラツキが見られたが，製鋼スラグ混合土

現場密度（RI 試験），コーン貫入抵抗，含水比，CBR（現場）は分級土単体より大きな値を示した。これらの結果より，製である。盛土完成後は定期的に沈下量測定，のり面侵食状－ 47 －

JFE 技報 No. 40（2017 年 8 月）

鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性

Table 2

表 2 盛土材料

表 3 実験ケース

Material of embankment

Table 3Overview

Case

Test case

No.

Material

1

Yamamoto separated

Sediment, 0-30dia.

1

Yamamoto separated

MaterialType

2Natori separated

Sediment, 0-20dia.

2

Yamamoto separated mixed slag

I3Steel slag

JFE Fukuyama, 0-30dia.

3

Yamamoto separated, Yamamoto quality

II4Absorbent

Sumitomo Osaka, MFX

4

Solid ash, Yamamoto quality

II5Yamamoto quality

Natural ground soil

5

Natori separated

I

6

Solid ash

Yamamoto disaster waste ash

6Natori separated mixed slag

I

7Mixed absorbent

Natori separated

7Absorbent, Natori separated

III

8

Yamamoto mixed slag

Yamamoto separated

9

Natori mixed slag

Natori separated

I

図 10 盛土平面図
Fig. 10Embankment plan view

図 12 山元分級土と混合土の締固め曲線と現場密度Fig. 12 Moisture density curve of Yamamoto classified soil andslag mixed soil

み合わせが改善されたものと考える。また締固め度は 90％前後の値となっており，従来の地盤材料と同様に締固めが

図 11 盛土断面図
Fig. 11可能である。次に施工後の盛土の性状について報告する。

Embankment section (field test)

図 13 に盛土天端の沈下量を示す。山元分級土は施工後 3 か
月で約 6 mm 沈下している。

況観察，浸出水の採取・分析を実施した。これらの計測は一方，スラグ混合土の膨張量は最大で 3～4 mm で層厚約 1 年間実施し，平成 27 年 3 月末に盛土を解体・撤去した。

900 mm に対して膨張比は 0.5％以下と小さかった。3 ヶ月

2.2.3

後の山元分級土とスラグ混合土の盛土の状況を図 14 に示盛土試験結果山元分級土およびスラグ混合土の締固め特性および現場す。

密試験結果を図 12 に示す。スラグを混合することで最適含すべての盛土でのり面に侵食は認められなかった。また，水比が低下するとともに，最大乾燥密度が増加している。こ

表面には雑草がみられるが，スラグ混合土ではいくぶん雑れはスラグ混合による粗粒分の増加により，盛土材料の噛草が少なくなっていることが確認できた。さらに盛土からのJFE 技報 No. 40（2017 年 8 月）

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鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性

図 15 盛土の現場飽和透水係数
Fig. 153． まとめ

図 13 盛土天端の沈下量
Fig. 13

Field saturation hydraulic conductivity

Embankment crest settlement

木片を含む津波堆積土等の現地発生土に製鋼スラグを混合した盛土試験を実施した結果，以下の結論が得られた。
1）室内試験および現地での盛土試験により，製鋼スラグによる浅層地盤改良の技術を応用することができる。
2）製鋼スラグの混合による施工への影響はない。
3）製鋼スラグの混合により，コーン指数や現場 CBR などの改善効果が期待できる。
4）1 年間の限られた期間であるが，盛土に沈下や膨張はほとんど発生しないこと，雨水に対する耐侵食性が高いこと，盛土内に雨水が浸透しづらいことを確認した。
以上により，製鋼スラグを混合した材料で盛土することで，高品質な盛土が構築できると判断できる。

4． おわりに津波で被災した防災緑地の復旧・復興工事において，本研究の成果，得られた知見が活かされた。津波堆積物に覆われた軟弱な地盤上に盛土を構築する際，製鋼スラグを敷設，現地盤を改良することで，計画どおりの盛土を行うことができた。今後も東日本大震災の復興に少しでも寄与できるよう，微力ながら関わって行くつもりである。
図 14 施工より 3 か月後の盛土の状況
Fig. 14

また，本成果が，今後の想定される地震の事前検討に何Embankment situation after 3 months of construction

らかの情報を提供できれば幸いである。

謝辞
浸出水の採取状況について説明する。日降水量 70 mm 程度の降雨イベントがあったが，まったく採水することができな

本文は，地盤工学会東北支部「東日本大震災における廃かった。これは，締固めにより強固な盛土が構築されたため，棄物資源循環のための研究委員会」の「鉄鋼スラグ有効利透水性も低下して雨水が盛土内に容易に浸透しなかったこ

活用小委員会」にて得られた成果や知見をまとめたものでとが原因であると考えた。このことを確かめるために盛土天ある。

端位置で現場透水試験を実施した。現場飽和透水係数を図－615 に示す。透水係数は 1.7×10－8m/s～5.0×10

なり低い値であることが確認できた。

m/s とか

現地実験の実施にあたり，宮城県，名取市，山元町には試験材料，フィールドを提供いただいた。株式会社フジタ，住友大阪セメント株式会社には多大な協力をいただいた。

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JFE 技報 No. 40（2017 年 8 月）

鉄鋼スラグを混合した津波堆積土改良土の盛土の力学特性

現場飽和透水係数の測定については岡山大学竹下祐二教授にご協力いただいた。記して謝意を表します。
参考文献
1）地盤工学会．災害廃棄物から再生された復興資材の有効活用ガイドライン．2014.
2）田辺和康，吉澤千秋，鈴木 操，林 正宏．製鋼スラグを用いた地盤改良技術への取り組み．地盤工学会誌．2015, vol. 63, no. 8, p. 8-11.
3）林正宏，鈴木 操，吉澤千秋，仙頭紀明．津波堆積土等の発生土の盛土試験（その 2 鉄鋼スラグを混合した改良土の力学特性）．土木学会．
第 71 回年次学術講演会，Ⅲ-385. 2016, p. 769-770.
4）仙頭紀明，飛田善雄，風間基樹，今西 肇，大河原正文．津波堆積土等の発生土の盛土試験（その 1 盛土試験の概要）．土木学会．第 71 回年次学術講演会，Ⅲ-384. 2016, p. 767-768.

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吉澤 千秋