東急建設技術研究所報 No. 43

U.D.C 624.138.23

流動性と自硬性を有したセメントおよびベントナイトを利用した埋戻し材の力学的特性
張

要約：

媛＊

古垣内靖＊

川崎健二郎 ＊

近年既存建物の解体工事は杭基礎の解体・撤去を伴うものが多く，撤去位置の近傍に新築建物の杭基礎が計画される事例が増えている。埋戻し箇所の近傍に新設杭を構築する時に，埋戻し土の強度が周辺の地盤と比較して不足している場合，新設杭の先端が埋戻し箇所方向に傾き，強度が過大であれば，新設杭の先端が埋戻し箇所以外の方向に傾く恐れがある。本論は，様々な模擬泥水とセメントおよびベントナイトを配合した埋戻し材（CBモルタル）について，一軸圧縮試験および超音波速度測定試験を実施し，力学的特性について考察した。その結果，一軸圧縮強度とヤング率および S 波速度の関係は，流動化処理土と類似した性質であることが示唆された。

キーワード：

既存杭，引抜き，埋戻し，ベントナイト，一軸圧縮強度，ヤング率，ひずみレベル

目

1．はじめに

4．CB モルタルのヤング率とひずみレベル

2．試験概要5．まとめ

次：

3．試験結果1．はじめにと し た。練 混 ぜ し た 試 料 は，ブ リ ー デ ィ ン グ 率 試 験

都市部の建替に伴う建築工事では既存建物の基礎杭（以（JSCE‑F 522‑2013）およびファンネル粘度を測定した。

下，既存杭）の引抜きを伴うものが多く，既存杭埋戻し位

また，直径 50 mm 高さ 100 mm の型枠にいれ，20℃にて置の近傍に新築建物の基礎杭（以下，新設杭）が計画され封かん養生した。養生期間 14 日，28 日では，一軸圧縮試る事例も少なくない。筆者らは，既存杭を引抜いた後の埋験（JIS A 1216：2009）を実施し，養生期間 56 日では，戻しの状態がその後施工する新設杭の施工性や品質管理に超音波速度測定試験（JGS 2110‑2009）を実施した後，同1)影響をすることを指摘 し，埋戻し材料やその施工方法に一供試体で一軸圧縮試験を実施した。 ， /ついて室内試験 2) や現場施工 1) を通して実験的かつ実践的よびセメントとベントナイトの混入量に対する水の比に研究してきた。最近では埋戻し材料として流動化処理土W /(C+B) をパラメータとした埋戻し材のフレッシュ性を利用する事例が増えてきているが，流動化処理土の品質状および一軸圧縮強度とヤング率および S 波速度の関係

1)やその打設方法に課題 がある。そこで，比較的簡易で安，/ おを確認した。

定した品質が確保できる埋戻し材料として，模擬泥水とセメントおよびベントナイトによって配合された埋戻し材

3．試験結果（CB モルタル）を採用し，その配合について検討した。

3.1

本報では，CB モルタルのフレッシュ性状および力学的性3.1.1状に関する試験を行った。さらに，6 種類のベントナイト

フレッシュ性状
ブリーディング率

図 1 にブリーディング率rと W /(C+B) の関係を示を用いた CB モルタルについてこれら同様の試験を実施し，す。全体的な傾向として，水に対する粉体量 W /(C+B)

ベントナイトの種類による影響についても確認を行った。

が小さい場合rが小さくなることを確認した。

ρ mud が 1.25 g/cm 3 の場合に着目すると，S s：S c が 0：1
2．試験概要の場合には小さく，1：0 の場合には

表 1 に CB モルタルの配合条件を示す。試験体は水（水つまり，粘土の割合が大きいほどrrが増加している。

が小さい傾向を確認

道水），高炉セメント B 種（密度 3.04 g/cm 3），砂（豊浦した。実際の既存杭引抜き孔内の泥水中の粘土の割合を推砂，密度 2.65 g/cm 3），粘土（カオリン粘土，密度 2.75 g/定することは困難であるため，安定的にブリーディングをcm 3）およびベントナイト（密度 2.48 g/cm 3）を使用し抑制するためには，一定量のベントナイトを混入することた。本研究では，6 種類のベントナイト（B ①〜B ⑥）をが有効と考えられる。
なお，W /(C+B) が 4 以下の場合に用いた。配合は，水，砂および粘土から決まる模擬泥水の3

密度 ρ mud を 1.0〜1.5 g/cm として，水セメント比3〜8，ベントナイト混入量はおよそ 5 以下となり，ブリーディング抑制効果が顕著であることを確認した。

/ をを 20〜150 kg/m 3 および模3.1.2

ファンネル粘度

図 2 にファンネル粘度 FV と W /(C+B) の関係を示す。

擬泥水中の砂と粘土の質量比 S s：S c を 1：0，1：1，0：1＊技術研究所r

基礎・構造グループ33

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粉体量が増加すると FV が増加することを確認した。
3.23.2.1u

強度・変形特性るもの 3)と考えられる。

一軸圧縮試験の結果

図 3 は，ベントナイト濃度が異なる。これは，ベントナイトの中の可溶性シリカ，アルミナや水酸化カルシウム成分の含有量の違いに起因す/と一軸圧縮強度u

図 4 に B ①におけるの/とベントナイト混入量の関係
3関係を示す。用いたベントナイトの種類は B ①〜B ⑥でを示す。図 4(ある。図 3 より，いずれのベントナイトでも /の S s：S c の影響を示す。全体的にが大き)は

uが 6，ρ mud が 1.25 g/cm の場合
u

はが大きくなるとくなるにつれ， u の明確な増加傾向が見られる。しかし，増加する。このとき砂の割合が大きいほどその増加傾向はベントナイトの種類によって大きく異な傾向にある。また，図 4(

り，等しい /いほど増加する傾向が見られる。総じて，ベントナイトはであってもベントナイトの種類によって

図1

ブリーディング率試験結果

図2
表1uが減少する)によると， u は，ρ mud が大きファンネル粘度試験結果

CB モルタルの配合条件

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強度を高める効果があると認められる。
図 5 に B ①における ρ mud ときいほど方がuuくなるほどとが大きく，また模擬泥水中の粘土の量が多い

図 6 に ρ =1.25 g/cm 3，S ：S =1：1，m におけるuは大きい。

sとの関係を示す。

sは， u と同様に，W /(C+B)

が大きくなるにつれて減少する傾向がわかる。

は大きい。

3s

図 12 は，B ①〜B ⑥において全配合条件での W /(C+B)

u の関係を示す。ρ mud が大と①=50 kg/4．CB モルタルのヤング率とひずみレベル/ の関係に及ぼす養生期間の影響を示す。図 6 より，/ の増加に伴い

u

図 13 および図 14 に B ①〜B ⑥のは曲線的に減少しuと50およびsのている。また，56 日材齢で 14 日材齢の 2.7〜6.7 倍の強度関係を流動化処理土の関係曲線 3) と共に示す。

増加が認められた。しかし，化処理土の関係式と概ね一致するが，それよりもやや大き

28 日材齢のu/が 4 以上では 56 日とu

また，図 15 に一軸圧縮試験から得られるの関係を示す。同図より，W /(C+B) が大きくなるるきが大きい。この関係を用い CB モルタルの一軸圧縮強度係式 γ=(1+ν)ε を用いて算出し 4)，を推定することは難しいと考えられる。

求めて，既往のせん断剛性比

超音波速度測定試験の結果

図 8 は，S 波速度とs/sは流動化処理土の関係式より大きい傾向がある。

につれて， u が減少する傾向が見られるものの，ばらつ3.2.2は流動い傾向がある。また， u が 60〜1500 kN/m 2 の範囲にが概ね同じになることを確認した。

図 7 は，B ①〜B ⑥において全配合条件での W /(C+B)と50の関係を示す。用いたベ50を算出す

u/2 の圧縮ひずみレベルより，せん断ひずみを近似関/50dと γ の関係を/0とせん断ひずみとの関係図 5), 6)に重ねた。ここに，ν とdは超音波速度測定試験によって得られるポアソン比とヤング率である。本試験のと γ の関係は既往のとγのントナイトの種類は B ①〜B ⑥である。同図より，いずCB モルタルのれのベントナイトにおいても， u と同様に /が増加す関係に概ね対応している。つまり，CB モルタルにおいてが大きくなるが，その傾向はベントナイトも自然地盤（砂質）と同様なひずみレベルに応じたヤングるにつれてs

図 9 は，B ①における S s：S c が異なる場合の ρ mud とは， とs

きくなるとsとおよそ 1.0〜1.5 g/cm 3 として配合した CB モルタルについの関係を示す。同図(て，フレッシュ性状の試験，一軸圧縮試験および超音波速)度測定試験を実施した。得られた知見を以下に示す。の関係に及ぼす S s：S c の影響を示す。 が大sは 増 加 し て い る。同 図 ( ) に 示 す 通 り，

ρ mud が大きいほどs①sとど，した。
②/ の関係に及ぼす養生期間の影響を示す。 u と同様に，//とu

CB モルタルの一軸圧縮強度とヤング率および S 波速度の関係は，流動化処理土と概ね類似した性質をもつが大きくなるほ可能性を示唆している。

s は減少していることがわかる。また養生期間が長図3

室内試験より，セメントおよびベントナイトによる埋戻し材 CB モルタルのブリーディング抑制効果を確認が増加する傾向にある。

図 11 は ρ =1.25 g/cm 3，S ：S =1：1，B=50 kg/m 3の場合に，B ①におけるの関係
図4

図5

ρ mud とu0

本報では，砂質土と粘性土を配合した模擬泥水の密度での増加度合が高くなっている。

図 10 に B ①における/5．まとめs が 高 く な る 一 方，粘 土 の 割 合 が 大 き い 場 合sdsの関係を示す。同図より，いずれも ρ mud が大きくなると（S ：S =1：1）には/率の設定が可能であると考えられる。の種類によって異なることがわかる。

ともに50の関係

図6/ とuの関係とuの関係

図7

W /(C+B) とuの関係

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図8/とsの関係

図9ρ mud とsの関係

図 13

図 14
図 10

図 11/ とsの関係とsuと50とsuの関係の関係の関係

図 12W /(C+B) とsの関係

図 15

CB モルタルの/50とγ

参考文献
1) 古垣内靖・中沢楓太・川崎健二郎・張媛：既存杭撤去後の安定液置換による埋戻し処理の事例報告，第 51 回地盤工学研究発表会，pp. 1197‑1198, 2016 年 9 月
2) 古垣内靖・中沢楓太・宇髙泰・徳田啓輔：流動化処理土のヤング率に関する考察，日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿），pp. 591‑592, 2014 年 9 月
3) 鬼塚克忠・南里勝：生石灰とポゾラン材料添加による建設発生土（有明粘土）の強度発現特性，土木学会論文集 No. 547/III‑36,
pp. 97‑106, 1996 年 9 月
4) 吉見吉昭：砂地盤の液状化，p. 166，技報堂出版株式会社，1991 年 2 月5) 日本建築学会編：建築基礎構造設計指針 2001, p. 1426) 2007 年版建築物の構造関係技術基準解説書，pp. 442‑443

MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BACKFILL SOIL WITH FLUIDITY AND SELF‑HARDEN
PROPERTY USING CEMENT AND BENTONITE
Y. Zhang, Y. Furugaichi and K. Kawasaki
In recent years, existing buildings for demolition works accompanying with pull‑out pile foundations are increasing, andnew pile foundations are placed near by the position of removal existing piles. As the new pile is placed on the backfill soil,
the tip of new pile is inclined to backfill soil due to its low strength comparing with surrounding natural ground. Contrarily,
the tip is biased toward to natural ground due to high strength of backfill soil. In this paper, the backfill soil were made up
primarily by drilling slurry, cement and bentonite, called CB mortar. Unconfined compression tests and ultrasonicpropagation velocity tests were conducted to evaluate mechanical characteristics of the CB mortar. Test results show
relationships among unconfined compression strength, Youngʼs modulus and S‑wave velocity has similar characteristics ofthe fluidization treated soil.

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