Ｑ＆Ａ

固化破砕土について
寒地地盤チーム

以下本文では固化破砕土に関する用語を次の通りにすはじめにることにします。
最近固化破砕土という言葉を聞くことがあります。
ここでは、この固化破砕土について説明します。

・固化土：不良土と固化材を混合したもの。
・放置時間：固化材を混合してから破砕するまでの仮置き時間。

Ｑ１：固化破砕土とはどのようなものですか？

・養生時間：固化土および固化破砕土について供試体を作成してから各種試験を実施するまでの時間。

Ａ１：そのままの状態では盛土に使用できない様な軟不良土に固化材を混合した直後の状態と固化するの弱な土砂（不良土）を盛土材として有効利用する方法

を待ってから破砕した固化破砕土の例を写真－1に示の一つとして、これまでは、不良土にセメントや石灰します。固化材を混合した直後は粘り気があり軟らかなどの固化材を混合して固化土に改良してきました。

く締固めることはできません。固化破砕土はさらさらこの固化土について、より使いやすい材料とするためとして締固めることができます。の研究を行い、固化破砕土を開発しました。
固化破砕土とは、図－1に示すように、不良土に固化材を混合し、仮置きして固化材と反応させた後、固Ｑ２：固化破砕土の発案のきっかけについて経緯を教えてください。

化した固化土を破砕し、締固め可能にしたものです。
Ａ２：寒地地盤チームでは、工事現場で発生した土砂が不良土であっても、再利用不能な残土として処理することなく改良して有効利用する方法を検討してきました。その中でも、確実に効果のある固化改良について着目し研究を進めてきました。固化改良は、不良土にセメントや生石灰などの固化材を混合して、化学的に土を固めることです。
盛土として利用するための強度の目標のひとつは、
図－1

固化破砕土の作製および施工の流れ盛土を施工するために施工機械が走行できる強度です。さらに、たとえ施工できたとしても盛土が滑り破壊を発生することのないよう、盛土が安定する強度も必要です。これらのいずれも満足しなければなりません1)。固化改良では、いずれの強度も満足するように固化材を混合します。
盛土は、建設機械により土材料を敷均しして転圧して施工します。固化土であっても同様です。固化材混合直後の固化土は固化材の反応が進んでいないので、軟らかいため建設機械による敷均しや転圧ができません。この土をすぐに施工できる強度とするためには、含水比を下げる必要があります。固化材を固化反応のa.固化材混合直後の状況
写真－1
寒地土木研究所月報№849

b.固化後に破砕した状況
固化破砕土の例

2023年10月

ために混合するのではなく、含水比を低下させ、作業性向上のために使用するため、多くの固化材を混合す

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ることがあります。
度が大きくなります。盛土が安定する強度は、固化材を混合してからある程度時間が経過し、固化反応が進んだときの強度としています。
施工に必要な強度を確保するために、固化材の混合量を多くすると、時間の経過により不必要に大きな強一軸圧縮強さqu(kN/m2)

不良土に固化材を混合すると、時間の経過により強600

400300200100度となってしまいます。このため、不経済になってし0まうこと、将来盛土が不要になったときには固すぎて壊すことができなくなってしまうことがあります。ます。
固化土の強度は固化材量と養生時間により決まります。固化材量を少なくすると施工に必要な強度を確保できない場合があること、必要な強度が発現するまで

一軸圧縮強さqu(kN/m2)

び割れが発生する可能性があるなどの問題がありま

400

1000500

一軸圧縮強さqu(kN/m2)発現が中断されることにより強度がおさえられ、さらＡ３：固化破砕土の強度に関する特性を紹介します。
固化破砕土の強度の指標として一軸圧縮試験を行い、
図－2

固化材混合率10%0100200
養生日数3004004003002001000

養生時間による一軸圧縮強さの変化を求めました。図300200600

Ｑ３：固化破砕土の特性を教えてください。

200
養生日数

300

そこで、強度発現の途中の固化土を破砕すると強度化破砕土の研究を進めることになったきっかけです。

100400

きなくなります。

する固化材量を低減できると考えました2) 3)。これが固0500に多くの時間がかかり、この間盛土の安定性を確保でに施工しやすい土砂（固化破砕土）に改良でき、混合固化材混合率5%600

た、軟弱地盤の上に固化土による盛土を施工すると、地盤沈下したとき、地盤の変形に追随できず盛土にひ固化土
放置時間11日
放置時間53日
放置時間109日
放置時間259日

500

固化材混合率15%
0

100

200
養生日数

300

400

固化破砕土の養生時間と一軸圧縮強さの例－2に固化破砕土の養生時間と一軸圧縮強さの関係例
を固化土とともに示します。固化材混合率5%で放置時間11日の固化破砕土を除いて、どの養生時間でも固実績１：泥炭に適用し盛土を試験施工した事例

化破砕土の一軸圧縮強さは固化土よりも小さくなって高含水の不良土を固化土とするためには、施工するいます。全体の傾向として放置時間が長くなると養生ための強度を確保するために多量の固化材を使用しま時間に対する一軸圧縮強さの増加の程度は小さくなっす。固化破砕土とすることで改良のための固化材量をています。

少なくできました。具体的には、北海道に広く分布す

このように放置時間、固化材の混合量などにより固化破砕土の強度をコントロールできれば、現場の条件に応じた施工ができるようになります。

る泥炭を固化破砕土にして試験的に盛土を施工しました4)。その概略は次の通りです。
改良の対象とした泥炭の土粒子密度ρs は1.582～1.910g/cm3、自然含水比wnは582～747%、強熱減量Li

Ｑ４：固化破砕土の実績はありますか？

は82.2～86.5%で、含水比が高く軟弱でそのままの状態では施工することができません。

Ａ４：固化破砕土の地盤工学的な特性を利用して、これまで3種類の実績がありますので紹介します。
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この泥炭の固化改良の目標は、施工機械が施工できるコーン指数として普通ブルドーザが走行できる強寒地土木研究所月報№849

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り、目標強度を得るために必要な固化材量は変化しま

要な固化材量(%)

目標強度を得るために必100100以上した。この不良土の場合は、放置時間1日とした固化80

いずれも満足す

60

る固化材量40少なくなり、固化土の場合の半分以下にすることがで一軸圧縮強さquきます。実際の試験盛土の施工の様子を写真－2に示します。ここでは、室内試験よりも少ない30%の固化コーン指数qc

200
固化土
01

図－3

破砕土とすることにより改良に必要な固化材量は最も234
放置時間

56

材量でいずれの強度も満足したことを確認でき、固化7

放置時間と目標強度を得るために必要な固化材量破砕土とすることにより経済的に盛土を施工できました。
同時期に、ため池の底泥などの高含水比土のような材料を固化して破砕してから有効利用するという例が他研究機関により報告され、固化破砕土に類似した研度である500kN/m 、盛土の安定性を確保できる強度2究が各機関でなされるようになりました5)。

として7日養生後の一軸圧縮強さを150kN/m2とし、いずれも満足する固化材量としました。改良のために用表－1いた固化材は高炉セメントB種です。試験施工のために事前に室内で試験したときの放置時間と目標強度を得るために必要な固化材量の関係を図－3に示します。
室内試験では、固化土の場合、目標コーン指数を得ることのできる固化材量は100%以上、目標一軸圧縮強さを得ることのできる固化材量は22%で、いずれも満足することのできる固化材量は100%以上となります。

固化破砕土の補強土壁盛土材としての施工例

No.

補強土壁の種類110)

ジオテキスタイル

締固め度、せん断強度

211)

ジオテキスタイル

施工性、せん断強度

3

ジオテキスタイル

スレーキング、せん断強度

4

多数アンカー

施工性、せん断強度

12)
13)

改良目的

放置時間1日として固化破砕土にすることで、目標コーン指数を得ることのできる固化材量は38%、目標一軸圧縮強さを得ることのできる固化材量は45%で、いずれも満足する固化材量は45%となります。放置時間
3日では、固化破砕土にすることで、目標コーン指数を得ることのできる固化材量は30%、目標一軸圧縮強さを得ることのできる固化材量は45%で、いずれも満足する固化材量は45%となります。さらに放置時間を長くして放置時間7日とすると、目標コーン指数を得ることのできる固化材量は30%、目標一軸圧縮強さを得ることのできる固化材量は80%で、いずれも満足

a.補強土壁盛土施工時する固化材量は80%となります。放置時間の長さによ

b.補強土壁盛土完成時
写真－2

泥炭を原土とする固化破砕土の施工寒地土木研究所月報№849

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写真－3 No.1 の施工例
写真－3 No.1の施工例

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状況、締固め状況、養生状態などが異なりますので、実績２：補強土壁の盛土材として使用した事例
補強土壁の盛土材には、補強材との摩擦を確保できる材料が求められます

6) 7) 8)

。固化土は一軸圧縮強さで実際の施工で用いる原土、固化材、混合機械、転圧機械を用いて固化材混合量および転圧回数を決定するた評価される ことから、内部摩擦角を0として設計さめの現場試験施工を行います。

れるため、基本的に補強土壁の盛土材として使用され・室内配合試験で求めた固化材混合量を参考値としてることは多くありません。しかし、発生土の有効利用4種類程度の固化材混合量と、転圧回数3～4種類としの観点から盛土材として活用ができないような土砂でて、試験盛土を施工します（写真－4）。

9)

あっても改良して利用することが社会的に求められるようになってきました。固化破砕土は固化土を破砕することから、内部摩擦角が管理可能な土砂となります。
この考え方を利用して4箇所の補強土壁を施工した事
例を表－1にまとめました。いずれの施工例でも、発生土は補強土壁の盛土として必要な条件を満たしていなかったことから、固化破砕土に改良して補強土壁の盛土材としました。写真－3にNo.1補強土壁盛土の施工時と完成時の状況を紹介します。No.1を含めてすべての盛土で施工後の変状は確認されていません。
a.転圧

実績３：軟弱地盤上の堤防盛土として使用した事例
治水事業では、掘削工事により発生した材料により築堤工事を行うことが多くあります。この発生した材料が不良な場合には改良する必要があります。
一方、軟弱地盤上に盛土を施工すると、時間の経過とともに地盤が圧密等により変形します。このような地盤上に固化改良による堤防盛土を施工すると変形した地盤に対して、固化した盛土では変形に追随できず、ひび割れが発生し14) 15)、そこからの漏水により破堤にいたることが懸念されます。
石狩川下流域の治水対策として整備されている北村

b.密度測定遊水地整備事業は、軟弱地盤の上に堤防盛土を行うも写真－4 固化破砕土による現場試験施工状況
写真－4 固化破砕土による現場試験施工状況のです。この事業では、掘削工事で発生した土砂が不良土であったため、基礎地盤の変形に盛土が追随可能な固化破砕土により堤防を施工しました16) 17)。このと③きの手順を次に示します。

・現場試験施工で求めた固化材混合量と転圧回数で本①施工を進めます。決められた頻度にしたがい盛土の施室内配合試験

・固化破砕土について、現場施工のための固化材の種類および概略の固化材混合率を決定するための室内配本施工および施工管理工管理を行います。
（文責：佐藤厚子）

合試験を行います。
・固化材2～3種類、固化材混合率5種類とします。

参考文献

・固化破砕土の目標は、コーン指数400kN/m 以上、2盛土の安定性を確保できる品質として締固め度90%以上、透水係数10 m/sec以下、六価クロム溶出量-60.05mg/ℓ以下です。
②

現場試験施工・室内配合試験と現場施工では、原土と固化材の混合
501） 土木研究所寒地土木研究所：北海道における不良土対策マニュアル、p.56、2013.3.
2） 佐藤厚子、西川純一：高含水比土の有効利用に関する実験、地盤工学会北海道支部技術報告集、第36号、pp.15-20、1996.2.
寒地土木研究所月報№849

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3） 佐藤厚子、西川純一：浚渫土砂の有効利用に関する検討、開発土木研究所月報、No.517、pp.9-18、
1996.6.

2008.11.
11）佐藤厚子、西本聡：固化処理した火山灰質細粒土の補強土壁背面盛土への利用、第44 回地盤工学

4） 佐藤厚子、西川純一、西本聡：改良した泥炭による盛土施工、地盤工学会第5回環境地盤シンポジ
ウム、pp.271-276、2003.7.
5） 福島伸二、北島明、石黒和男、池田康博、坂巻克之、谷茂：固化処理したため池低泥土の盛土材への適用性の研究、土木学会論文集、No.666、Ⅲ-53、pp.99-116、2000.12.
6） 一般財団法人土木研究センター：補強土（テールアルメ）壁工法設計・施工マニュアル第4回改訂版、p.35、2014.8.

研究発表会、pp.707-708、2009.8.
12）小柳裕輝、松原泰弘、佐藤厚子：固化破砕土を用いた補強土壁背面盛土への施工例 －改良した不良土の新たな利用方法の提案－、第52回北海道開発技術研究発表会、環11、2009.2.
13）橋本聖、西本聡、佐藤厚子、林宏親：固化破砕土を盛土材とした多数アンカー式補強土壁工法の施工事例、土木学会第62回年次学術講演会、pp.3940､ 2007.9.
14）地盤工学会：ジオテクノート⑭泥炭のお話し、

7） 一般財団法人土木研究センター：多数アンカー式
補強土壁工法設計・施工マニュアル第4回改訂版、
p.91、2014.8.

p.79、2014.7.
15）永多朋紀、稲澤豊、甲岡宏次：北村遊水地における堤防盛土材の改良工法について、第63回北海道

8） 一般財団法人土木研究センター：ジオテキスタイ
ルを用いた補強士の設計・施工マニュアル（第二回改訂版）、p.71、2013.12.
9） 社団法人セメント協会：セメント系固化材による地盤改良マニュアル、p.30、1985.4.

開発技術研究発表会、管20、2020.2.
16）田中大地、仲条元、岡田幸七：北村遊水地における堤防盛土材の改良工法について ―固化破砕土による施工報告と今後の展望―、第64回北海道開発技術研究発表会、防災10、2021.2.

10）佐藤厚子、西本聡、九笹英司：固化材により改

17）片桐悠太、橘内英治、諸橋雅幸：北村遊水地にお良した材料を用いた補強土壁背面盛土の施工、ける固化破砕土を用いた施工について、第65回北第8回地盤改良シンポジウム論文集、pp.95-98、

海道開発技術研究発表会、防災9、2022.2.

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