Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
図-2.20 一軸圧縮強さと養生日数の関係 $ ^{13)} $

2）吉田ら $ ^{10)} $ は、異なる2種類の土質材料に対し、再生石膏を添加し、力学特性について検討している。実験に用いた試料は、含水比100%に設定した有明粘土と蓮池粘土である。固化材として再生石膏を用い、添加量を50～300kg/m³と変化させ検討している。また、養生日数を7～56日としている。

図-2.21 に一軸圧縮強さと養生日数の関係を示す。図に示すように、再生石膏は添加量、養生期間が多くなるほど、固化材としての効果が顕著に現れ、発現強度が大きくなっていることがわかる。これは、所定日数養生後、24時間風乾させたため含水比が低下し、強度が増進したことが考えられる。

図-2.21 一軸圧縮強さと養生日数の関係 $ ^{10)} $

以上の２つの既往の研究を総括する。補助固化材を粘性土に混合した条件においての材齢１日の一軸圧縮強さは、 $ q_{u}=25\sim100\ kN/m^{2} $ 、材齢７日では $ q_{u}=75\sim175kN/m^{2} $ 、材齢２８日では $ q_{u}=100\sim200kN/m^{2} $ 程度の強度発現を示す。また、再生半水石膏のみを添加した場合の一軸圧縮強さは材齢１日で $ q_{u}=100\sim750kN/m^{2} $ 、材齢２８日では $ q_{u}=600\sim1300kN/m^{2} $ という強度発現を示す。このように再生半水石膏のみ添加した場合の方で強度が大きくなったのは、試料を風乾し含水比を低下させたため、強度が飛躍的に増加したためであると報告している。また、粘性土の場合、再生半水石膏の硬化特性は含水比による影響が大きいことも明らかにしている。さらに、再生半水石膏を混入したセメント安定処理土は、粘り強い材料となり延性的なものに形態変化し、養生後も安定した強度が得られることが明らかとなった。
## 2 –5–4 セメント等の種類の違いによる影響

この節では、表2.11、12に示す今山ら $ ^{15)} $ 、森ら $ ^{16)} $ の既往の研究に着目する。

1）今山ら $ ^{15)} $ は、廃石膏を有効利用した中性無害の石膏系固化材とPS灰と石灰を主成分とする石灰系固化材を用いて港湾浚渫土(CH)を粒状固化処理し、一軸圧縮試験にて力学特性を検討している。固化材として石膏系固化材(Case 1)、石灰系固化材（Case 2）、石灰固化材に石膏系固化材を混合したもの（Case 3）を用いている。

図-2.22 に固化材添加量と一軸圧縮強度の関係を示す。図に示すように、Case 1 では、添加後 3 時間後と 28 日後の一軸圧縮強度には大きな差は認められないことがわかる。しかし、Case 2 では材齢とともに強度増加が著しいことがわかる。また、 $ q_{u}=50kN/m^{2} $ の強度（第四種処理土）を得るために必要な固化材添加量を比較すると、石膏系固化材で第四種処理土を生成するためには石灰系固化材の 2.7～6.7 倍の添加量が必要であることがわかる。

a) Case 1

b) Case 2

図-2.22 固化材添加量と一軸圧縮強度の関係 $ ^{15} $

図-2.23 に石灰と石膏を添加した改良土の一軸圧縮強度の経時変化を示す。図に示すように、養生7日以内の強度は、石膏系固化材を加えることにより大きくなるが、養生28日の強度は石膏系固化材の添加の有無に関わらずほぼ同程度の値を示している。これは、石膏系固化材添加による強度発現は、添加直後に収斂することに起因していると考察している。これらのことから、石膏系固化材の強度増加を図るためには、少量の石灰やセメントを添加することが必要であるとしている。

図-2.23 石灰と石膏を添加した改良土の一軸圧縮強度 $ ^{15)} $
2）森ら $ ^{16)} $ は、石膏系固化材を用いて軟弱土を改良する固化材を開発する研究を行っている。固化材として、低アルカリ性の水硬性材料である軽焼マグネシア（MgO）と石膏、pH調整・抑制効果及び凝集効果のある非晶質水酸化アルミニウム（Al(OH) $ _{3} $ ）を主な材料としたものを使用している。また、土質材料は横浜市で採取した砂混じり火山灰質粘性土を使用している。

図-2.24 に一軸圧縮強さと固化材添加量の関係、図-2.25 にコーン指数と固化材添加量の関係を示す（どちらも材齢7日の値を示している）。まず、図-2.24 に着目すると、含水比110%調整土に中性固化材を添加したときの一軸圧縮強さは、固化材添加量150kg/m³では固化材無添加時の2倍、添加量200kg/m³では3倍の強度となり、改良効果が確認できる。また、含水比120%調整土に対して添加した条件では、添加量200kg/m³において100kN/m²以上の強度発現が確認できる。次に図-2.25 に着目すると、110%調整土に中性固化材を添加したときのコーン指数は、添加量100kg/m³で固化材無添加時の5倍以上の強度となり、少ない添加量での改良効果がより顕著であることが判明した。また、含水比120%調整土に対して添加した場合2割程度の強度低下も確認されている。

図-2.24 一軸圧縮強さと固化材添加量 $ ^{16)} $

図-2.25 コン指数と固化材添加量 $ ^{16)} $

以上の２つの既往の研究を総括する。まず、(株アイコが行った研究について見ると、石膏系を添加した場合の材齢28日における一軸圧縮強さは、 $ q_{u}=25\sim125\ kN/m^{2} $ 、石灰系では $ q_{u}=50\sim240\ kN/m^{2} $ 、石膏と石灰を混合したものでは $ q_{u}=50\sim100\ kN/m^{2} $ 程度の強度発現を示した。この結果から、石膏と石灰を混合した条件より、石膏のみの条件の方が高い強度発現を示すことが明らかとなった。次に村樫石灰工業株が行った研究について着目すると、補助固化材として酸化マグネシウムと酸化アルミニウムを混合した条件での材齢7日における一軸圧縮強さは、 $ q_{u}=150\sim350\ kN/m^{2} $ の強度発現を示した。このように補助固化材の種類の違いで再生半水石膏を用いた地盤改良材の強度発現は大きく異なることが明らかとなった。そのため、早期に高強度が必要な場合は補助固化材の種類を選定しなければならない事が示唆される。

2-5-4 までに示した既往の研究での添加量と一軸圧縮強さの関係をまとめたグラフを図-2.26 及び図-2.27 に示す。

図-2.26 固化材添加量と一軸圧縮強さ（再生半水石膏のみ）

図-2.27 固化材添加量と一軸圧縮強さ（改良土）
以上の結果より、再生半水石膏のみを添加した場合では改良土は $ 200kN/m^{2} $ 以下の強度を示し、石膏のみの地盤改良には限界があることがわかる。しかし、補助固化材としてセメント等の添加材を加えた改良土は、石膏のみと比較して強度発現が大きいことから、再生半水石膏を地盤改良材として使用する際にはセメント等の固化材を用いる必要があることがわかる。このような結果を踏まえ、再生半水石膏を用いた地盤改良材の適用性の評価を行う必要がある。

## 2 –5–5 再生半水石膏により固化された処理土の再泥化挙動

この節では、表-2.9と表-2.12に示す柴田ら $ ^{7)} $ 、市原ら $ ^{20)} $ の既往の研究に着目する。

1）柴田ら $ ^{7)} $ は、泥土に対し、固化材として半水石膏とセメント系材料を用いて、養生条件の違いに着目し、改良効果を検討している。養生条件は、気中養生と水浸養生の2種類としている。

図-2.28 に改良を水中及び気中で養生した試料の一軸圧縮強さ比と材令の関係を示す。なお、No.2は半水石膏を添加した条件、No.5は中性改良材を添加した条件である。また、含水比、添加量ともに39.5%、180kg/m³と同条件である。図に示すように、中性改良材は、半水石膏単独と比較して強度低下が小さく、改良土の水浸に対する安定性が向上していることがわかる。この結果から、半水石膏を地盤改良材として使用する際には施工場所の環境条件を把握することが重要であり、セメント系固化材を添加することで水浸に対する安全性が増すことが明らかとなった。

図-2.28 石灰と石膏を添加した改良土の一軸圧縮強度 $ ^{7} $

2）市原ら $ ^{20)} $ は、石こう系固化材を混合した軟弱土を、天日乾燥させて改良土を作製し、土工材料としての適用性を検討するために、突固め試料による水浸時の劣化について検証している。

表-2.16に突固めた試料を3日水浸させた後のコーン指数を示す。表に示すように、締固め直後と水浸時のコーン指数を比較すると固化材無添加の試料は、コーン指数が1割程度まで低下しているが、固化材を添加し天日乾燥させた試料はコーン指数の低下が認められていないことがわかる。また、乾燥後の試料を水浸させたときの状況を図-2.29に示す。図に示すように、固化材無添加の試料が1日後に崩壊したが、固化材を100kg/m³添加した試料は、約1ヶ月後も崩壊せず変化が認められなかったことを明らかにしている。

表-2.16 水浸時のコーン指数 $ ^{20)} $

添加量	コーン指数 (kN/m²)
締固め直後	3日水浸後
0kg/m³	1235	104
100kg/m³	388	388
200kg/m³	216	208

図-2.29 水浸時の状況 $ ^{20)} $
以上の２つの既往の研究を総括する。高含水比の浚渙土に半水石膏と高炉水砕スラグを混合したものを添加して再泥化試験を行った結果、添加量 $ 100kg/m^{3} $ では１ヶ月後でも再泥化は起こらない。また、半水石膏のみでは水浸に対して弱いが、中性改良材では水浸に対する安全性が向上する。これらの結果から、再生半水石膏のみを添加した固化処理土は、水溶性があるものの、耐水性または撥水性の添加物を混合することで水浸に対する安全性が向上することが明らかとなった。しかし、添加量によって耐水性は異なるため、実地盤での施工環境を把握し添加量を設定しなければならないことが示された。

## 2 –5–6 再生半水石膏からのふつ素溶出特性

この節では、表2.9.10.11に示す吉田ら $ ^{9} $ 、今山ら $ ^{15} $ 、亀井ら $ ^{14} $ の既往の研究に着目する。

1）吉田ら $ ^{9} $ は、再生石膏単体に対し、化学的特性評価を行っている。用いた再生半水石膏は、固化材焼成温度が160℃及び210℃と異なる。

表2.17に重金属溶出試験結果を示す。表に示すように、全ての条件においてふつ素溶出濃度は、土壌環境基準値を大きく上回る値を示している。また、pH測定試験を行った結果、再生石膏はpHの値が7.2とほぼ中性であったため、セメント系および石灰系固化材で問題になっているアルカリ性の問題は極めて小さいとしている。この結果から、再生半水石膏を地盤改良材として使用する際には、ふつ素の溶出が懸念されるため、溶出抑制方法を検討していく必要があると考察している。

表-2.17 重金属溶出試験結果（単位:mg/l） $ ^{9)} $

Cd	Pb	Cr6+	As	Se	T-Hg	F	B
環境 基準值	0.001	0.01	0.05	0.01	0.01	0.0005	0.8	1
再生石膏 (160℃)	N.D	0.005	0.028	N.D	0.004	N.D	6.4	0.06
再生石膏 (210℃)	N.D	0.001	N.D	0.006	0.004	N.D	3.9	0.03

2) 今山ら $ ^{15} $ は、廃石膏を有効利用した中性無害の石膏系固化材と PS 灰と石灰を主成分とする石灰系固化材を用いて港湾浚渫土（CH）を粒状固化処理したものに対し、pH 測定試験、溶出試験を行い溶出特性について検討している。固化材として石灰系固化材、石灰固化材に石膏系固化材を混合したものを用いている。

図-2. 30 に改良土の pH の経時変化を示す。石膏系固化材による改良土の pH は 7.1～7.9 の中性域にあるのに対し、石灰系固化材による改良土の pH は 11.0～12.5 の強アルカリ性を呈していることがわかる。石灰系固化材を 50kg/m³ 添加し改良した土の pH は中性域に達しないが、それぞれ材齢 58 日で 9.6 と 9.2 まで低下しており、石膏系固化材に中和能力があることが確認された。

また、今山らが使用した石膏系固化材はふつ素の溶出抑制を施したものであったため、300～500kg/m³添加の改良土において、0.1～0.2mg/lのふつ素溶出濃度と土壌環境基準値を満足する値が確認された。

図-2.30 改良土のpHの経時変化 $ ^{15)} $
3）亀井ら $ ^{14)} $ は、高炉セメントB種による半水石膏のふつ素不溶化技術を開発する研究を行っている。土質試料は成分調整されたMCクレーを用いている。実験条件は、含水比140%に設定した軟弱粘性土に、高炉セメントB種を5,10%、半水石膏を0,10,20,30,50%添加し、環告13号法に基づきふつ素の溶出試験を行っている。

図-2.31 に高炉セメント B 種のみ少量の 5% 添加した供試体、図-2.32 に高炉セメント B 種と半水石膏の両者を少量の 5% ずつ添加した供試体についてエトリンガイト生成の有無を確認した X 線回折の結果を示す。両者の図を比較すると、図-2.32 では、X 線照射角が 16° 〜17° にエトリンガイト特有の X 線回折ピークが明瞭に現れているが、図-2.31 の同じ箇所には X 線回折ピークが明瞭に現れていない。エトリンガイトの析出が認められる供試体には、ふつ素溶出の抑制効果が作用していることから、エトリンガイトの析出に高炉セメント B 種と半水石膏が関与していることが示された。

図-2.33 に養生1日の石膏添加量と pH 濃度の関係を、図-2.34 に養生28日の石膏添加量とお pH 濃度の関係を示す。図に示すように、養生日数及び半水石膏添加率が増加するにつれて pH 値が急激に低下していることがわかる。これは高炉セメント B 種に含まれる酸化カルシウムと酸化アルミとが、硫酸カルシウムと反応してエトリンガイトを生成させたためであり、酸化カルシウムがエトリンガイト生成に消費されたためと考察している。

図-2.31 養生期間28日，C/S=5%，B/S=0%のX線回折結果 $ ^{14)} $

図-2.32 養生期間28日，C/S=5%，B/S=10%のX線回折結果 $ ^{14)} $

図-2.33 養生期間1日の

石膏添加量と pH 濃度の関係 $ ^{14)} $

図-2.34 養生期間28日の

石膏添加量と pH 濃度の関係 $ ^{14)} $

以上の3つの既往の研究を総括する。まず、長崎大学が行った再生半水石膏のみで固化処理した研究に着目すると、pHは7.2程度の中性を示すことが判明している。しかし、再生半水石膏由来のふつ素により、固化処理土から土壌環境基準値を大きく上回るふつ素の溶出が確認されている。次に(株)アイコが行った石膏系、PS灰と石灰を主成分とする石灰系固化材を用いた研究に着目すると、pHは石膏系では7.1～7.9の中性域に、石灰系固化材では11.0～12.5の強アルカリ性を示すことが判明した。これらの固化材により固化処理されたものは、全ての条件でふつ素は土壌環境基準値を満足する値が得られている。この研究で使用した石膏系固化材は、あらかじめふつ素の溶出抑制を施したものであるため、このような結果が得られたと考えられる。次に、島根大学が行った半水石膏と高炉セメントB種で固化処理した研究に着目すると、養生日数に関係なくpHは10～11のアルカリ性を示すことが判明している。さらに、高炉セメントB種を5%添加することで、ふつ素溶出量を満足することが確認されている。以上の結果から、再生半水石膏を地盤改良材として用いる場合、中性固化材としての特徴を現すものの、土壌環境基準値を上回るふつ素の溶出が確認されることが明らかとなった。しかし、セメント等の添加材によりふつ素の溶出は抑制されることが確認された。
## 2 –5–7 再生半水石膏利用に伴う硫化水素発生特性

1）武下ら $ ^{23)} $ は、リサイクル石膏を混合した試料からの硫化水素発生について検討を行っている。用いた土質材料は、まさ土、脱水ケーキ、しらす、博多粘土、黒ボク、赤土の6種類である。また、固化材として、ロータリーキルン間接加熱方式で焼成されたものと、IH加熱方式で焼成されたものを使用している。表-2.18に配合条件を示す。

表-2.18 配合条件 $ ^{23)} $

Case #	土質材料	半水石膏	濕水量(%)
種類	添加率(%)
1	まさ土	石膏A	10	143
2	15
3	20
4	石膏B	10	116
5	15
6	20
7	脱水ケーキ	石膏A	10	143
8	15
9	20
10	石膏B	10	116
11	15
12	20
13	しらす	石膏A	10	143
14	15
15	20
16	石膏B	10	116
17	15
18	20
19	博多粘土	石膏A	10	143
20	15
21	20
22	石膏B	10	116
23	15
24	20
25	黒ボク	石膏A	10	143
26	15
27	20
28	石膏B	10	116
29	15
30	20
31	赤土	石膏A	10	143
32	15
33	20
34	石膏B	10	116
35	15
36	20

図-2.35 に硫化水素発生試験結果を示す。図に示すように、Ⅰ硫化水素ガスが全く発生しない、Ⅱ硫化水素ガスの発生が一時的に確認されるがその後消失する、Ⅲ硫化水素ガスの発生が確認されさらにその濃度が維持される、3つのパターンがあることが明らかとなった。実験結果をこのパターンに分類すると、脱水ケーキ、しらす、赤土の試料からは、硫化水素ガスの発生は全く認められなかったためⅠに該当する。まさ土、博多粘土については硫化水素ガスが全く発生しない試料も見られたが、硫化水素ガスの発生が一時的に確認されるがその後消失する試料も見られたため、Ⅱに該当する。黒ボクについては全ての試料について硫化水素ガスの発生が確認され、その濃度が維持される傾向が見られたため、Ⅲに該当する。また、リサイクル石膏と土壌を混合して空気との接触期間を十分に設定した試料からは、硫化水素の発生が認められなかったため、石膏混合資材に対しても十分な空気接触と養生期間を設定することが硫化水素発生対策となりうる可能性が示されている。
a）脱水ケーキ $ ^{23)} $

b) まさ土 $ ^{23)} $

c) 黒ボク $ ^{23)} $

図-2.35 硫化水素発生試験結果 $ ^{23)} $

2）遠藤ら $ ^{24)} $ はこれまでに、再生石膏の地盤工学的有効利用を目的として、硫化水素ガス発生抑制対策について検討を行うため、再生石膏、生石灰、酸化鉄粉を用いた地盤改良材による硫化水素ガス発生ポテンシャルについて検討している。図-2.36に硫化水素ガス培養試験結果を示す。再生石膏添加率に着目すると添加率が上昇するにつれて硫化水素濃度が上昇していることが確認できる。これは、硫化水素発生の原因となる石膏中のデンプン質が増加していることに起因するものと考えられる。次に生石灰添加量との比率に着目すると、比率0.5以上では硫化水素ガス濃度が検出されておらず、再生石膏添加量の50%以上の生石灰を添加すれば硫化水素ガスの発生を抑制できることが示された。

バイアル瓶内の液相pH

再生石膏添加率(%)

(a) 沖積粘土

(b) 浚渫土

図-2.36 硫化水素ガス培養試験結果図中の●は2週間後、○は4週間後の培養結果 $ ^{24)} $
以上の２つの既往の研究を総括する。再生半水石膏を用いて改良された土質材料は、土質試料の種類の違いによって硫化水素ガス発生特性が大きく異なる。そのため、実施工において適用する際には、土の性状を把握することが必要である。しかし、再生半水石膏添加量の50%以上の生石灰を混合することで硫化水素ガスの発生は抑制できるため、安全策を考慮して、再生半水石膏のみ添加するのではなく、硫化水素発生抑制安定材を混入するべきであると言える。

## 2 –6 本章のまとめと本研究の着眼点

## 2 –6–1 既往の研究における課題

前章で紹介した既往の研究により、廃石膏ボードから得られる再生半水石膏を混入したセメント改良土の力学、溶出特性に関する実験的検討から、地盤改良材としての適用性の提案がなされている。しかし、現状において把握されていない研究課題も見受けられる。ここでは、それらの課題についてまとめている。

## 1 ）土質材料の違いによる影響

再生半水石膏を用いた地盤改良材の強度発現は、自然含水比に大きく依存する。具体的に、含水比40%の砂質土に半水石膏を60,100,150kg/m³添加した場合では、養生7日で200～250kPaの強度発現を示す。さらに、含水比120%の高含水比粘性土に半水石膏を100,200,300kg/m³添加した場合では、養生7日で20～65kPaの強度発現を示す。

要求強度を満足するための強度設定を補助固化材の添加量によって決定することが可能である。しかし、石膏を粘性土に用いる際には含水比の影響が大きく、強度発現が含水比に依存する。そのため、土質試料の違いによって固化効果が異なるため、施工前の段階で土の性状を把握し、配合量を室内試験によって決定する必要がある。このことから、強度と添加量の関係を明確にする必要がある。

## 2 ）再生半水石膏の品質の違いによる影響

土に混ぜ合わせる固化材が半水系の場合は、強度発現にある程度の遅れが生じるものの、材齢日数を重ねるにつれて、二水系よりも高い強度が得られる。また、その際土の膨張は二水系よりも半水系を混ぜ合わせたほうに顕著に現れる。具体的に、二水系では、養生1日から30日にかけて、供試体の湿潤密度が1.65から1.62への低下が見られた。半水系では、同条件で供試体の湿潤密度が1.65から1.59への低下が見られた。以上の結果より膨張性について検討していく必要がある。さらに、同じ半水系を使用した場合においても、固化材混合時の締固め度によって土の強度発現が異なる。このように、半水石膏の種類によって固化効果が異なるため、様々な影響因子（例えば焼成方式や発生場所等）に着目し検討する必要がある。

## 3 ）養生条件の違いによる影響

粘性土の場合、含水比120%の供試体を7日間養生させた一軸圧縮強さは50kPa程度の強度発現を示すため、再生半水石膏の硬化特性は含水比による影響が大きいといえる。さらに、再生半水石膏を混入したセメント安定処理土は、粘り強い材料となり延性的なものに形態変化し、28日養生後も安定した強度が得られる。しかし、長期耐久性については検討されていないため、長期養生の条件下で耐久性を証明する必要がある。

## 4 ）補助固化材の種類の違いによる影響

補助固化材の種類の違い（高炉セメント B 種、普通ポルトランドセメント、高炉水砕スラグ、石灰等）で再生半水石膏を用いた地盤改良材の強度発現は大きく異なる。そのため、早期に高強度が必要な場合は補助固化材の種類を選定しなければならない事が示唆される。そこで、同条件でセメント等の種類の違いによる固化特性及び環境安全性を明確にする必要がある。

## 5 ）再生半水石膏により固化された処理土の再泥化挙動

再生半水石膏のみを添加した固化処理土は、水溶性があるものの、耐水性または撥水性の添加物を混合することで水浸に対する安全性が向上する。また、添加量によって耐水性は異なるため、実地盤での施工環境を把握し添加量を設定しなければならない。そのため、土質材料の違いによる影響や、強度安定材の具体的な添加量を把握する必要がある。
## 6 ）再生半水石膏からのふつ素溶出特性

再生半水石膏からのふつ素の溶出は、あらかじめ半水石膏からのふつ素の溶出抑制を施したものであれば抑制できる。また、ふつ素の溶出を抑制していない固化処理土においても、高炉セメントB種を外割り配合で5%添加することで、ふつ素の溶出を抑制できる。以上のことから、再生半水石膏を地盤改良材として用いる場合、中性固化材としての特徴を現すものの、土壌環境基準値を上回るふつ素の溶出が確認されるため、セメント等の添加材によりふつ素の溶出を抑制させる必要がある。しかし、実地盤に適用した際のふつ素溶出挙動については明らかにされていないため、検討する必要がある。

## 7 ）再生半水石膏利用に伴う硫化水素発生特性

再生半水石膏を用いて改良された土質材料は、土質試料の種類の違いによって硫化水素ガス発生特性が大きく異なる。その差は、40ppm～400ppmと10倍以上にのぼる。そのため、実施工において適用する際には、土の性状を把握することが必要である。また、再生半水石膏添加量の50%以上の生石灰を混合することで硫化水素ガスの発生は抑制できるため、安全策を考慮して、再生半水石膏のみ添加するのではなく、硫化水素発生抑制安定材を混入するべきであると言える。しかし、硫化水素ガスが発生する状態で検討しなければ、安全性は証明できないため、比較的発生しやすい条件下で検討する必要がある。

## 2 –6–2 本研究の着眼点

現在、石膏ボードは建築資材としてその特徴を生かし建築物の安全性と居住性向上に貢献するとともに、リサイクル原料を大量に使用することで地球環境保護に貢献している $ ^{13} $ 。

しかし近年、循環型社会形成推進基本法や、建設リサイクル法が施行されたため、新築現場から排出される磨石膏(新築系磨石膏)、解体現場から排出される磨石膏(解体系磨石膏)のリサイクル処理に焦点が当てられている。このような問題を背景に、磨石膏ボードのリサイクル技術の研究が進められている。そこで本研究では、地盤改良材として再生半水石膏をリサイクルすることを念頭に置き、浅層混合処理工法への適用を想定した際のマニュアルの作成を目的とする。本論文では、再生半水石膏による地盤改良固化特性と環境安全性に焦点を当て検討を行う。以下に本研究の着眼点を示す。

## (1) 再生半水石膏により固化処理された材料の強度・変形特性

再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルを作成するため、様々な要因が強度・変形特性に及ぼす影響について検討する。

## (2) 再生半水石膏により固化処理された材料の耐久性

実施工では、改良土が気象条件（降雨や日照）の影響を受けるため、耐久性が懸念される。そこで、厳しい条件下で耐久性の検討を行い評価する。

## (3) 再生半水石膏により固化処理された材料の膨張性

再生半水石膏とセメント系固化材を混合することで、エトリンガイトの生成反応が促進されることが既往の研究から報告されている。しかし、過剰な生成反応は膨張の原因となり長期養生後での事故に繋がり兼ねない。従って、再生半水石膏を混入したセメント改良土を用いて、膨張性を把握する。

## (4) 再生半水石膏により固化処理された材料の再泥化特性

既往の研究より、再生半水石膏のみを添加した固化処理土は、水溶性があるものの、耐水性または撥水性の添加物を混合することで水浸に対する安全性が向上することを明らかにしている。しかし、土質材料の違いや具体的な添加量については検討されていないため、その詳細を明確にする必要がある。
## (5) 再生半水石膏により固化処理された材料の環境安全性

これまでの既往では、実地盤に適用した際の溶出挙動については明らかにされていない。実際の実地盤では、覆土によってアルカリ成分やふつ素が吸着される可能性があるため、実地盤を想定した際のアルカリ成分及びふつ素溶出挙動を検討する。さらに、実施工では、改良土が気象条件（降雨や日照）の影響を受けアルカリ成分が溶出し、硫化水素ガスが発生しやすい条件へと推移していく可能性がある。また、乾湿線返しにより供試体内部で硫化水素が発生して硫化物を形成することで強度低下が生じる恐れもある。そのため、乾湿線返し下における耐久性及び硫化水素発生試験を行う。

## (6) ふっ素不溶化材の開発

再生半水石膏のみを添加した場合の改良土は、土壌含水比を低下させるため、添加量や養生期間を長くすることで、固化材としての効果がより顕著になることが既往の研究より報告されているが、ふつ素の溶出が懸念されていることが実情である。しかし、ふつ素不溶化処理された再生半水石膏を搬出することで、リサイクルがより促進されると考えられる。そこで天然鉱物、工業製品、産業廃棄物を用いたふつ素不溶化剤の開発を検討する。

## (7) 再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルの作成

再生半水石膏を用いた地盤改良材の利用マニュアルを作成するため、第5章までに得られた実験結果を基に、目標強度及び利用フローについて述べる。
## 第 3 章 再生半水石膏による地盤改良固化特性

## 3 -1 概説

本章では、再生半水石膏を用いた地盤改良材による改良効果を確認するため、土質材料を改良した際の力学特性について検討した。それぞれの検討項目の詳細について以下に示す。

## (1) 固化処理された材料の強度・変形特性

ここでは、土質材料、含水比、固化材添加量、セメント等の種類、養生日数の5つの要因に着目し、一軸圧縮試験及びコーン試験により検討した。

## (2) 再生半水石膏の種類が強度・変形特性に及ぼす影響

今後、高度経済成長期時代の廃石膏ボードの排出の拡大が予想されるため、再生半水石膏のリサイクルを促進させる上で、種類の違いによる影響を把握する必要がある。そこで、発生場所と破砕方法の違いに着目して検討を行った。

## (3) 耐久性の検討

実施工では、改良土が気象条件（降雨や日照）の影響を受けるため、耐久性が懸念される。そこで、乾湿繰返し試験を行い、再生半水石膏添加量の違いによって、強度、体積及び質量に影響があるのか検討した。

## (4) 膨張の検討

再生半水石膏とセメント系固化材を混合することで、エトリンガイトの生成反応が促進されることが既往の研究から報告されている。そこで、再生半水石膏を混入したセメント改良土を用いて吸水膨張試験を行い、再生半水添加量の違いによる膨張性への影響を検討した。

## (5) 再泥化の検証

再生半水石膏のみを添加した固化処理土は、水溶性があるものの、耐水性または撥水性の添加物を混合することで水浸に対する安全性が向上する。そこで、土質材料の違い、及び固化材添加量の違いに着目し検討した。

## 3 –2 実験に用いた試料と物理特性

## （1） 実験に用いた土質材料

土質材料として再生半水石膏の種類の違いによる影響（3-4、3-6）では、粒度調整されたカオリン粘土を用いた。その他の検討では、一般的な土木土質材料として利用されるまさ土、土質材料に建設発生土の有効利用手法の1つである洗浄処理時に発生する脱水ケーキ、福岡市内の現場で採取した海成の博多粘土を2mmふるいにて粒度調整したものを使用した。写真-3.1にまさ土、写真-3.2に脱水ケーキ、写真-3.3に博多粘土、写真-3.4にカオリン粘土を示す。

写真-3.1 まさ土

写真-3.2 脱水ケーキ
写真-3.3 博多粘土

写真-3.4 カオリン粘土

## (2) 固化材（再生半水石膏）

固化材として IH 式半水化装置( $ 130^{\circ}C \sim 160^{\circ}C $ で一定加熱)で焼成された β 型再生半水石膏を用いた。写真-3.5 に再生半水石膏を示す。

写真-3.5 再生半水石膏

## (3) 補助固化材（高炉セメント B 種、生石灰）

補助固化材には、高炉セメントB種を用いた。また、補助固化材の種類の違いによる再生半水石膏を用いた地盤改良材への力学特性の影響を把握するため、3-3-4,3-3-8では生石灰を用いている。写真-3.6に高炉セメントB種、写真-3.7に生石灰を示す。

写真-3.6 高炉セメントB種

写真-3.7 生石灰
## (4) 実験に用いた試料の物理特性

本研究で用いた試料の粒径加積曲線を図-3.1に示す。図に示すようにまさ土は粒径幅が広く、粒度分布の良い試料であることがわかる。博多粘土、脱水ケーキ、カオリン粘土及び再生半水石膏は粘土・シルト分で構成されていることが分かる。

図-3.1 粒径加積曲線

表-3.1 に試料の物理特性を示す。博多粘土及び脱水ケーキは、高有機質土であることがわかる。

表-3.1 物理特性值

博多粘土	まさ土	脱水ケーキ	カオリン粘土	II式再生半水石膏
粒子密度ρs(g/cm³)	2.737	2.721	2.620	2.731	2.951
細粒分含有率Fc(%)	86.9	17.4	100.0	100.0	80.0
液性限界wL(%)	79.65	44.90	58.54	52.10	-
塑性限界wP(%)	30.94	33.79	37.56	22.60	-
塑性指数IP	48.71	11.11	20.98	29.46	-
強熱減量(%)	9.79	4.14	18.40	3.11	-
pH	8.08	-	-	-	7.46
F'(mg/l)	1.21	-	-	-	5.94

## 3 −3 固化処理土の強度・変形特性

## 3 −3−1 実験概要及び結果

(1-1) 盛土材等への適用を想定した固化処理土の作製方法

①質材料を風乾させたものを準備する。その後、土質材料に対する重量比で配合条件に応じて添加材を混合する。

②土質材料と添加材が均一になるように混合した後、混合後の試料が最適含水比となるように水を加え混合し含水比を調整する（写真-3.8.3.9）。
写真-3.8 試料混合の様子

写真-3.9 混合後の試料

③含水比調整した試料の供試体の密度はいずれも D=95%(D= $ \rho_{d}/\rho_{dmax} $ )とする。表-3.2に締固め特性値を示す。

表-3.2 締固め特性値

土質材料	再生半水石膏	最大乾燥密度ρ_{dmax}(g/cm^{3})	最適含水比w_{opt}(%)	締固効密度ρ_{dmax}(g/cm^{3})
添加量(kg/m^{3})
耧さ土	0	1.934	12.14	1.84
200	1.873	13.59	1.78
280	1.826	16.16	1.73
脱水ケーキ	0	1.396	26.69	1.33
200	1.377	30.87	1.31
280	1.377	30.86	1.31

④試料を配合条件に従い混合した後、直径 5cm、高さ 10cm の円柱モールドに締固め密度 D=95％となるように試料を計量する。計量後、モールドに 5 層に分けて突き固める(写真-3.10,3.11)。

写真-3.10 モールドの様子

写真-3.11 突き固めの様子

⑤表面を成型後、モールドから脱型し、ラップで密封して恒温室にて一定期間養生する(写真-3.12,3.13)。

写真-3.12 成型の様子

写真-3.13 養生の様子
## (1-2) 高含水比軟弱地盤改良を想定した固化処理土の作製方法

①土質材料が設定含水比になるよう水を加え、約1分間攪拌し調整する（写真-3.14）。その後、添加材を加え、さらに約5分間混合する（写真-3.15）。

写真-3.14 攪拌の様子

写真-3.15 添加材投入の様子

②供試体については、安定処理土の締固めを行わない供試体作製方法 $ ^{25} $ (JGS0821-2000)に準じて、直径φ5×高さh10(cm)の塩ビ製モールドに打設した。このとき、供試体に空隙が残らないように各層30回モールドを床にタッピングして振動を与えた。タッピングの様子を写真-3.16に示す。

a）試料の投入の様子

b）タッピングの様子

写真-3.16 モールドに打設する様子

③打設の翌日に供試体上部を整形、翌々日に脱型し、ラップに包み20℃一定の恒温室で所定日数養生させた。写真-3.17に成型、脱型、養生の様子を示す。

a）成型

b) 脱型

c) 養生

写真-3.17 成型から養生までの流れ

## (2) 一軸圧縮試験方法 (JISA 1216)

養生後の供試体の質量を量り、ノギスで高さと直径を3箇所ずつ読む。その後、一軸圧縮試験機に設置し、ひずみ速度1%/minにて一軸圧縮試験を行う。圧縮力が最大となってから、引き続きひずみが2%以上生じるか、圧縮力が最大値の2/3程度に減少するか、又は圧縮ひずみが15%に達した圧縮を終了した。試験終了後の供試体から、破壊した破片を採り含水比を測定した。写真-3.18に一軸圧縮試験装置を示す。
写真-3.18 一軸圧縮試験装置

## (3) コーン指数試験（JIS A 1228）概要

（1）で示したように試料を作製した後、直径φ10×高さh12.5(cm)の塩ビ製モールドに3層に分けて突固めて作製した打設した。なお、モールド内に突固める際は、一軸圧縮試験と同様の締固め度D=95%（D= $ \rho_{d}/\rho_{dmax} $ ）になるように試料の質量を測り、タンピング法にて供試体を作製した（写真-3.19）。その後、供試体表面をラップに包み20℃一定の恒温室で所定日数養生させた（写真-3.20）。

写真-3.19 タンピングの様子

写真-3.20 供試体作製後の様子

供試体作製後、供試体質量を測定する。その後、コーン指数試験機に設置し、1cm/sの貫入速度で貫入する(写真-3.21)。その際、コーンが5cm,7.5cm,10cm連続的に押し込んだときの貫入抵抗力を平均し、平均貫入力Qc(N)を求める。その後モールドから供試体を取り出し、含水比w(%)を測定する。

写真-3.21 コーン貫入時の様子
## (4) 実験条件

以下に示す各々の安定材の添加量は、乾燥土 $ 1~m^{3} $ に対する質量比を示している。

Ⅰ土質材料の違いが力学特性に及ぼす影響（3-3-2）

表-3.3 に土質材料の違いが、再生半水石膏の凝結硬化作用に及ぼす影響を把握することを目的とし行った一軸圧縮試験の配合条件を示す。含水比は、まさ土、脱水ケーキは最適含水比、博多粘土は軟弱地盤を想定して65%とした。

表-3.3 土質材料の違いに着目した配合条件

土質材料	含水比
w
(%)	再生半水石膏
B
(kg/m³)	養生日数
t
(day)
耒茲土	w
opt	0,200,280	7
脱水尢一
干	w
opt
博多粘土	65%	75,100,150

Ⅱ含水比の違いが力学特性に及ぼす影響（3-3-3）

表-3.4 に再生半水石膏の凝結硬化作用と含水比の影響を把握することを目的とし行った一軸圧縮試験の配合条件を示す。含水比を65～100%の5%ピッチ、再生半水石膏添加量を50～150kg/m³とした。また、養生日数は再生半水石膏の速硬性を考慮し、養生日数に影響されないとして3日とした。

表-3.4 含水比の違いに着目した配合条件

土質試料	含水比
w(%)	再生半水石膏
B(kg/m³)	養生日数
t_c(day)
博多粘土	65
70
75
80
85
90
95
100	50
75
100
150	3

Ⅲ固化材及び補助固化材添加量の違いが力学特性に及ぼす影響（3-3-4）

表-3.5 に固化材及び補助固化材添加量の違いの影響を把握することを目的とし行った一軸圧縮試験の配合条件を示す。補助固化材の添加量を $ 35 \sim 75 ~kg/m^{3} $ とした。

表-3.5 固化材及び補助固化材添加量の違いに着目した配合条件

土質材料	含水比w(%)	再生半水石膏B(kg/m³)	高炉セメントB種Bc(kg/m³)	養生日数t c(day)
博多粘土	80	75	35	7
100	150	45	55
120	65	28
75
表-3.6 に補助固化材の種類の違いによる影響を把握するため行った、一軸圧縮試験とコーン試験の配合条件を示す。

表-3.6 補助固化材の種類の違いに着目した配合条件

土質材料	含水比w(%)	再生半水石膏B(kg/m^{3})	生石灰高炉セメントB種C_{A},B_{C}(kg/m^{3})	養生日数t_{c}(day)
博多粘土	100	0	50	7
100	75	14
200	100	28

V養生日数の違いが力学特性に及ぼす影響（3-3-5）

表-3.7 に養生日数の違いによる影響を把握するために行った、一軸圧縮試験の配合条件を示す。養生日数については、7～182日まで変化させた。また、高炉セメントB種については固化材添加量0kg/m³、補助固化材添加量75kg/m³は検討していない。

表-3.7 養生日数の違いに着目した配合条件

土質材料	含水比w(%)	再生半水石膏B(kg/m³)	生石灰高炉セメントB種C<sub>A</sub>,B<sub>C</sub>(kg/m³)	養生日数t<sub>c</sub>(day)
博多粘土	100	100	50	7,14,28,56
200	75	72,91,136,182
100

## (5) 実験結果

Ⅰ土質材料の違いに着目した一軸圧縮試験結果

土質材料であるまさ土、脱水ケーキ、博多粘土に再生半水石膏のみを添加した際の一軸圧縮試験結果を図-3.2a)～c）に示す（各データは代表値を示している）。

a) まさ土

b) 脱水ケーキ

c） 博多粘土

図-3.2 一軸圧縮試験結果（7日養生）

図に示すようにまさ土、脱水ケーキは再生半水石膏添加量の増加に伴ってせん断に伴う圧縮応力が大きくなっていることがわかる。これは、再生半水石膏の凝結硬化作用によるものであると考えられる。また、再生半水石膏を添加しない場合には圧縮ひずみの増加に伴って圧縮応力が増加し、圧縮ひずみ量1.5～2%でピーク値に達した後は、急激に低下している。再生半水石膏を添加した場合にも、添加しない場合との間に大きな違いは見られないことがわかる。次に博多粘土に着目すると、強度発現を示していないことがわかる。このことから、再生半水石膏の凝結硬化作用は、含水比に大きく依存していると考えられる。
Ⅱ含水比の違いに着目した一軸圧縮試験結果

土質材料である博多粘土に再生半水石膏のみを添加した際の一軸圧縮試験結果を図-3.3（a）～（h）に示す（各データは代表値を示している）。また、図-3.4に含水比と湿潤密度の関係を示す。

a) w=65%

b) w=70%

c) w=75%

d) w=80%

e) w=85%

f) w=90%

g) w=95%

h) w=100%

図-3.3 一軸圧縮試験結果 (再生半水石膏のみ)

図-3.4 含水比と湿潤密度の関係
図-3.3 より、再生半水石膏添加量の増加に伴い、せん断に伴う圧縮応力も増加していることが分かる。また、全ての条件において設定含水比の増加に伴い、圧縮応力は減少している。これは、図-3.4 より、含水比の増加に伴い土全体の液相の割合が増加し、湿潤密度が低下しているため、強度が低下したと考えられる。さらに、設定含水比 w=100(%)において硬化作用が発揮したのは、再生半水石膏添加量 B=150(kg/m³)の場合のみであった。また、再生半水石膏添加量 B=50, 75(kg/m³)では w=90(%)、B=100(kg/m³)では w=95(%)まで含水比を増加させると脱型した際に供試体が自重によって変形した。写真-3.12 に自重によって変形した供試体を示す。

写真-3.22 自重によって変形した供試体

Ⅲ再生半水石膏と補助固化材（高炉セメントB種）を添加した一軸圧縮試験結果

図-3.5（a）～（j）に補助固化材を添加した際の一軸圧縮試験結果を示す。ここで、図中の色枠は浅層混合処理としての改良地盤の要求強度である300(kN/m²)以上を示している（各データは代表値を示す）。

a) w=80% B=75kg/m^{3} t_{c}=7days

c) w=100% B=75kg/m^{3} t_{c}=7days

b) w=80% B=75kg/m^{3} t_{c}=28days

d) w=100% B=75kg/m^{3} t_{c}=28days
e) w=100% B=150kg/m^{3} t_{c}=7days

f) w=100% B=150kg/m³ t_{c}=28days

g) w=120% B=75kg/m^{3} t_{c}=7days

h) w=120% B=75kg/m³ t_{c}=28days

i) w=120% B=150kg/m³ t_{c}=7days

j) w=120% B=150kg/m³ t_{c}=28days

図-3.5 一軸圧縮試験結果（補助固化材添加）

図-3.5 より、再生半水石膏の添加量の増加に伴い、せん断に伴う最大圧縮応力が増加していることが分かる。次に、破壊形態に着目すると、再生半水石膏添加量が増加すると延性的な破壊形態を示していることがわかる。これは、再生半水石膏の特徴である材料特性の改善作用が現れていると考えられる。含水比に着目すると、博多粘土の含水比の増加に伴い、せん断に伴う最大圧縮応力は減少しているが、補助固化材を添加することにより、再生半水石膏のみを添加した際と比べ、大きな強度発現を示すことが明らかとなった。また、養生7日の場合において、補助固化材添加量$\mathrm{B}_{\mathrm{C}}=35,\quad45(\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3})$では、軟弱地盤の浅層混合処理材料としての改良された地盤の一軸圧縮強度である$300(\mathrm{kN}/\mathrm{m}^{2})$を満足できないことが判明した。
Ⅳ補助固化材の種類（生石灰、高炉セメント B 種）の違いに着目した一軸圧縮試験結果

図-3.6（a）～（i）に補助固化材として生石灰を添加した場合、図-3.7（a）～（d）に高炉セメント B 種を添加した場合の一軸圧縮試験結果を示す。

a) $ C_{A}=50kg/m^{3} $ tc=7days

b) $ C_{A}=50kg/m^{3} $ tc=14days

c) $ C_{A}=50kg/m^{3} $ tc=28days

d) $ C_{A}=75kg/m^{3} $ tc=7days

e) $ C_{A}=75kg/m^{3} $ tc=14days

f) $ C_{A}=75kg/m^{3} $ tc=28days

g) $ C_{A}=100kg/m^{3} $ tc=7days

h) $ C_{A}=100kg/m^{3} $ tc=14days

図-3.6 一軸圧縮試験結果（生石灰添加）

i) $ C_{A}=100kg/m^{3} $ tc=28days
a) $ B_{c}=50kg/m^{3} $ tc=7days

b) $ B_{c}=50kg/m^{3} $ tc=28days

c) $ B_{c}=100kg/m^{3} $ tc=7days

d) B_{c}=100kg/m^{3} tc=28days

図-3.7 一軸圧縮試験結果（高炉セメント B 種添加）

図-3.6 及び図-3.7 より、補助固化材添加量が増加するにつれて、せん断に伴う最大圧縮応力が増加していることが分かる。またその傾向は、再生半水石膏添加量が多い条件で顕著であり、添加していない条件と比較しても明らかであることが分かる。これは、再生半水石膏の特徴である凝結硬化作用が働いたためであると考えられる。次に養生日数に着目すると、全ての条件において最大圧縮応力が増加する傾向が示された。このことから、長期的にも安定した強度が得られることが示唆される。次に、補助固化材の種類に着目すると、補助固化材添加量50kg/m³の場合は、生石灰を添加した条件の方が大きな強度発現を示しているが、補助固化材添加量100kg/m³の場合は、高炉セメントB種の方が大きな強度発現を示していることがわかる。このことから、再生半水石膏添加量と補助固化材添加量には強度を発現するための最適な配合があると考えられる。

## V 長期養生条件下での一軸圧縮試験結果

図-3.8（a）～（f）に補助固化材として生石灰を添加した場合、図-3.9（a）～（d）に高炉セメントB種を添加した場合の長期養生日数においての一軸圧縮試験結果を示す。

a) B=100kg/m $ ^{3} $ , C $ _{A} $ =50kg/m $ ^{3} $

b) B=100kg/m $ ^{3} $ , C $ _{A} $ =75kg/m $ ^{3} $

c) B=100kg/m^{3}, C_{A}=100kg/m^{3}
d) B=200kg/m^{3}, C_{A}=50kg/m^{3}

e) B=200kg/m $ ^{3} $ , C $ _{A} $ =75kg/m $ ^{3} $

f) B=200kg/m^{3}, C_{A}=100kg/m^{3}

図-3.8 一軸圧縮試験結果（生石灰添加、長期養生日數）

a) B=100kg/m $ ^{3} $ , B $ _{c} $ =50kg/m $ ^{3} $

b) B=200kg/m^{3}, B_{c}=50kg/m^{3}

c) B=100kg/m^{3}, B_{c}=100kg/m^{3}

d) B=200kg/m^{3}, B_{c}=100kg/m^{3}

図-3.9 一軸圧縮試験結果（高炉セメント B 種添加、長期養生日数）

図-3.8 及び図-3.9 より、養生日数の増加に伴い全ての条件において最大圧縮応力が増加する傾向が示された。また、再生半水石膏添加量に着目すると、長期養生後も、添加量が多い条件の方が強度が増進していることがわかる。このことから、再生半水石膏を用いた地盤改良材は、長期的にも安定した強度が得られることが明らかとなった。
## 3 −3−2 土質材料の違いが力学特性に及ぼす影響

図-3.10 に再生半水石膏のみ添加した材料の再生半水石膏添加量と一軸圧縮強さの関係、図-3.11 に破壊ひずみ、図-3.12 に変形係数の結果を示す（各データは平均値を示す）。

図-3.11 再生半水石膏添加量と破壊ひずみの関係

図-3.12 再生半水石膏添加量と変形係数の関係

図-3.10 に示すようにまさ土及び脱水ケーキは、一般盛土材としての目標強度である $ q_{u}=100kN/m^{2} $ を満足していることがわかる。一方で博多粘土は、泥土と判断される $ q_{u}=50kN/m^{2} $ 以下の強度を示している。これは、図-3.2 に示す一軸圧縮試験結果からも同様なことが言える。さらに、図-3.11 と図-3.12 に示す破壊ひずみと変形係数の結果より、土質試料の違いにより力学特性に変化があることがわかる。以上の結果より、再生半水石膏のみを地盤改良材として高含水比粘性土に用いる場合、強度発現が含水比に依存することが明らかとなった。さらに、土質材料の違いによって再生半水石膏による凝結硬化作用が異なることから、施工前の段階で土の性状を把握し、配合量を決定する必要がある事が示唆される。

## 3 −3−3 含水比の違いが力学特性に及ぼす影響

## (1) 含水比と一軸圧縮強さの関係

図-3.13 に博多粘土に半水石膏のみを添加した際の再生半水石膏添加量と一軸圧縮強さの関係を示す（各データは平均値を示す）。

図-3.13 含水比と一軸圧縮強さの関係

博多粘土の初期含水比の増加に伴い、一軸圧縮強さは低下していることが分かる。これは図-3.3の一軸圧縮試験結果からも同様なことが言える。また、w=100(%)において再生半水石膏の凝結硬化作用が働いたのは再生半水石膏添加量 B=150(kg/m³)の場合のみであり、再生半水石膏の凝結硬化作用は、対象土の設定含水比に大きく依存しており、再生半水石膏の凝結硬化作用に対する限界の含水比が存在することが示された。
## (2) 含水比と破壊ひずみの関係

図-3.14 に土質試料である博多粘土に半水石膏のみを添加した際の半水石膏添加量と破壊ひずみの関係を示す (各データは平均値を示している)。

図一3.14 含水比と破壊ひずみの関係

博多粘土の含水比の増加に伴い、破壊ひずみは全体的に減少傾向にあることが分かるが、含水比 w=70～85(%)にかけて破壊ひずみは増加している。また、含水比 w=70(%)においては、全ての添加量においてほぼ同一の値を示した。

## 3 −3−4 固化材及び補助固化材添加量の違いが力学特性に及ぼす影響

(1)補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係

図-3.15（a）～（j）に示す一軸圧縮試験結果を基に作成した、再生半水石膏と補助固化材（高炉セメントB種）を添加した際の養生7,28日の補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を図-3.13に示す。（各データは代表値を示している）
(c) B=75 $ (kg/m^{3}) $ t_{c}=28 $ (days) $

(d) B=150 $ kg/m^{3} $ $ t_{c}=28 $ (days)

図一3.15 補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係

図-3.13 に補助固化材添加量と一軸圧縮強さの関係を示す。図中の色枠は浅層混合処理工法の要求強度である300kN/m²以上を示している。いずれの条件ともに、補助固化材添加量が増加するにつれて大きな強度発現を呈していることが分かる。これは、再生半水石膏のみの強度発現と比較しても明らかである。また、全ての条件において補助固化材添加量と一軸圧縮強さの相関性が良く、目標強度である養生7日において300kN/m²を満足する補助固化材の最低添加量を近似式を用いて推測することができる。a), b)の図中に要求強度を満足する補助固化材の最低添加量の検討結果を示す。含水比に着目すると、含水比の増加に伴い要求強度に必要な最低添加量が増加していることがわかる。これは、水セメント比(W/C)の関係によるものと考えられ、近似式を利用して要求値を満足するW/Cを導出するとほぼ13～15以下であった。次に、再生半水石膏添加量に着目し、a), b)を比較すると、再生半水石膏添加量が増加するに伴って図中に示す要求強度を満足する補助固化材最低添加量が減少していることがわかる。これは、再生半水石膏の凝結硬化作用が改良効果に働いたためであると考えられる。実施工を想定した場合、再生半水石膏を添加することで要求強度に必要なセメント量を減少することが可能になると考えられる。

## (2) 補助固化材添加量と変形係数の関係

再生半水石膏と補助固化材を添加した際の養生7,28日の補助固化材添加量と変形係数の関係を図-3.16に示す(各データは平均値を示している)。

(a) B=75 $ kg/m^{3} $ $ t_{c}=7 $ (days)

(b) B=150 $ kg/m^{3} $ $ t_{c}=7 $ (days)
(c) B=75 $ (kg/m^{3})t_{c}=28 $ (days)

(d) B=150 $ kg/m^{3} $ $ t_{c}=28 $ (days)

図一3.16 補助固化材添加量と変形係数の関係

補助固化材添加量が増加するに伴い、変形係数も増加していることが分かる。また、半水石膏添加量の増加、土質試料の含水比の低下においても、変形係数は増加している。これらのことから、再生半水石膏と補助固化材によって改良された材料では、補助固化材の添加量の増加、再生半水石膏の添加量の増加、博多粘土の含水比の低下に伴い、初期剛性が上昇することが示された。

## (3) 補助固化材添加量と破壊ひずみの関係

再生半水石膏と補助固化材を添加した際の養生7,28日の補助固化材添加量と破壊ひずみの関係を図-3.17に示す(各データは平均値を示している)。

(a) B=75 (kg/m $ ^{3} $ ) $ t_{c}=7 $ (days)

(b) B=150 (kg/m^{3}) $ t_{c}=7 $ (days)