JPH0670216B2

JPH0670216B2 - 土質安定処理工法および石灰系土質安定処理材

Info

Publication number: JPH0670216B2
Application number: JP61064569A
Authority: JP
Inventors: 邦彦朝枝
Original assignee: 株式会社カルシード
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS62220575A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、地盤に強度を付与する土質安定処理工法およ
びこの安定処理工法に有利に使用することができる土質
安定処理材に関する。

［発明の背景］従来から道路工事、土地の造成工事などを行なう場合、
例えば軟弱地盤に強度を付与する処理がなされた後に所
定の工事が行なわれることが多い。このような処理は、
地盤表層および深層の土質安定処理工法と称されてい
る。

一般に土壌には、長石、石英など、主として粗粒分から
構成される土壌と、主にカオリナイト、モンモリロナイ
ト、クロライト等の所謂粘性土から構成される土壌など
があり、さらにこれらの土壌の含水比にも幅があるの
で、これらの土壌の土質安定処理工法においては、土壌
の種類、含水比などを勘案して各種の土質安定処理材が
使用される。このような土質安定処理材にはセメント系
土質安定処理材、及びCaO或いはCa(OH)₂を主成分とする
石灰系土質安定処理材等がある。

上記の工法のうち、セメント系土質安定処理材を用いた
工法の土質安定処理の機構は通常次のように説明されて
いる。すなわち、地盤自身の強度をベースとして、処理
材の添加により、土粒子周囲のイオン交換、そして土粒
子の団粒化などによって物性の改善が行なわれる。次に
セメントの水和反応が進行して強度が発現し始める。そ
の後、長期間にわたりポゾラン反応が進行して地盤が硬
化して安定化するのである。

これに対して石灰系土質安定処理材を用いた工法におい
ては、通常は、処理材の添加により、地盤含水比の低
下、土粒子周囲のイオン交換、土粒子の団粒化などによ
って物性の改善が行なわれた後、長期間にわたりポゾラ
ン反応が進行し、さらに遊離しているカルシウム成分お
よびポゾラン反応の生成物の中のカルシウム成分などの
炭酸化反応により土質の安定するのであると説明されて
いる。

このような土質安定処理のうち、セメント系土質安定処
理材あるいはセメント系土質安定処理材の添加材につい
ては種々の提案があるが（例、特公昭59−20710号、特
開昭58−1778号などの公報参照）、本発明者の知る限
り、石灰系土質安定処理材に対して有効な添加材、さら
にはこのような添加材を含有する石灰系土質安定処理材
および強度の発現を目的として積極的に添加材を加えた
石灰系土質安定処理材を用いた工法は知られていない。

［発明の目的］本発明は、石灰成分を用いた新規な土質安定処理工法を
提供することを目的とする。

さらに詳しくは本発明は、モンモリロナイト等の粘性土
を含む土壌、シルト質土を含む土壌、さらには高含水比
粘性土などの種々の土壌を有効に安定処理することがで
きる石灰成分を主成分とする土質安定処理材を用いた土
質安定処理工法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上記の土質安定処理工法に有利に使用
することができる新規な石灰系土質安定処理材を提供す
ることを目的とする。

［発明の要旨］本発明は、石灰成分および該成分に対して0.1〜10重量
％の範囲内のNaClとそのNaClに対して50重量％未満のMg
Cl₂とからなる無機成分を、処理対象の土壌に、その乾
燥重量に対して合計で0.1〜10重量％の範囲内で添加す
ることを特徴とする土質安定処理工法にある。

上記の処理工法は、石灰成分および該成分に対して0.1
〜10重量％の範囲内のNaClとそのNaClに対して50重量％
未満のMgCl₂とからなる無機成分を含むNaCl含有石灰系
土質安定処理材を用いることにより好ましく実施するこ
とができる。

［発明の効果］土質安定処理工法において、本発明の処理工法に従え
ば、生石灰系あるいは消石灰系の土質安定処理材を単独
で使用した場合よりも非常に地盤強度を向上させること
ができる。

さらに、特定の無機成分の添加によっては生石灰系ある
いは消石灰系の土質安定処理材の優れた特性が損なわれ
ることがなく、粘性土、さらに高含水比粘性土などの種
々の土壌に対して有効に地盤の安定処理を行なうことが
できる。

そして、上記の土質安定処理工法は、本発明のNaCl含有
石灰系土質安定処理材を利用することにより、非常に容
易に実施することができる。

［発明の詳細な記述］本発明の軟弱地盤の安定処理工法は、特定量以上の石灰
成分およびこの石灰成分に対して特定範囲内の特定の無
機成分を、処理対象の土壌に、その乾燥重量に対して合
計で一定の範囲内で添加する工法である。上記特定の無
機成分は、NaClを主成分とし、そのNaClに対して50重量
％未満のMgCl₂を含む無機成分である（以下本発明にお
いては「NaCl含有無機成分」と記載することもある）で
ある。

土壌に石灰成分と、上記NaCl含有無機成分とを添加する
方法としては、それぞれを単独で土壌に添加する方法を
採ることもできるが、以下に記載するNaCl含有石灰系土
質安定処理材を予め調製し、これを添加する方法を採る
ことが好ましい。

即ち、まず、石灰成分と、この石灰成分に対して0.1〜1
0重量％（好ましくは２〜10重量％、特に好ましくは２
〜８重量％）の範囲内のNaCl含有無機成分からなる組成
物、すなわちNaCl含有石灰系土質安定処理材を調製す
る。

石灰成分としては、通常の生石灰、消石灰、および生石
灰と消石灰との混合物のほか、通常使用されている生石
灰系および消石灰系の土質安定処理材も使用することが
できる。

生石灰は通常95重量％以上のCaOを含有している。

消石灰は通常95重量％以上のCa(OH)₂を含有している。

生石灰系土質安定処理材を使用する場合には、CaOを通
常85重量％以上（好ましくは95重量％以上）含有してい
る生石灰系土質安定処理材を用いる。

また、消石灰系土質安定処理材を使用する場合には、Ca
(OH)₂を通常85重量％以上（好ましくは95重量％以上）
含有している消石灰系土質安定処理材を用いる。

これらの土質安定処理材は単独で使用することもできる
し、また混合して使用することもできる。

本発明で用いるNaCl含有石灰系土質安定処理材は、上記
石灰成分に対して0.1〜10重量％のNaCl含有無機成分を
有している。そしてNaCl含有無機成分の含有率が２〜10
重量％の範囲内にあることが好ましく、２〜８重量％の
範囲内にあることが特に好ましい。

NaCl含有無機成分は上述のようにNaClを主成分としその
NaClに対して50重量％未満のMgCl₂とからなる。そし
て、NaCl含有無機成分は、NaClを単独で含有するもので
あってもよいが、NaClとMgCl₂とを含むものであること
が好ましい。両者を含む場合、両者の重量比（NaCl:MgC
l₂）が6:4〜9:1の範囲内にあることが好ましく、7:1〜
8:1の範囲内にあることが特に好ましい。

このようなNaCl含有無機成分を上記範囲で含有すること
によりNaCl含有石灰系土質安定処理材は、通常0.08〜8.
5重量％（好ましくは2.08〜8.5重量％、特に好ましく
は、2.08〜6.5重量％）のNaClと、通常0.02〜1.5重量％
（好ましくは0.2〜1.5重量％、特に好ましくは0.4〜1.5
重量％）のMgCl₂を含むことになる。

MgCl₂は単独で生石灰あるいは消石灰に添加しても特に
顕著な作用は示さないが、NaClと共に用いることにより
NaClの作用効果を増進させるとの補助材的な作用を示
す。

NaCl含有無機成分としては工業塩を使用することが好ま
しい。工業塩は、一般に75〜80重量％のNaCl、８〜12重
量％のMgCl₂を含有しているので、0.1〜10重量部（好ま
しくは２〜10重量部）の工業塩を含有させることによ
り、このNaCl含有石灰系土質安定処理材は必然的に上記
範囲内のNaClおよびMgCl₂を含むこととなる。工業塩と
石灰成分とは通常は乾式にて混合される。

このようにして調製されたNaCl含有石灰系土質安定処理
材（すなわち、石灰成分とNaCl含有無機成分とを含む組
成物）は、処理対象の土壌に対して0.1〜10重量％（好
ましくは２〜10重量％）添加する。なお、NaCl含有石灰
系土質安定処理材の添加率は土壌の乾燥重量に対して上
記範囲内となるようにする。

この範囲を逸脱すると充分な強度が発現しない。

NaCl含有石灰系土質安定処理材は、通常の石灰系土質安
定処理材と同様の方法により使用される。即ち、かき起
こされた処理対象の地盤上にNaCl含有石灰系土質安定処
理材を散布し、土壌と散布されたNaCl含有石灰系土質安
定処理材とを通常の混合機械を用いて混合し、さらにNa
Cl含有石灰系土質安定処理材が混合された土壌を例えば
ローラーなどを用いて締固めた後、養生される。また、
混合および締固めを二回以上行なってもよい。

本発明の土質安定処理工法の対象となる土壌は、たとえ
ばカオリナイト、モンモリロナイト及びクロライトなど
の粘性土を主成分とする土壌、石英および長石などの粗
粒分を主成分とする土壌などである。殊に土質安定処理
材が石灰成分を主成分とするものであるから、セメント
系土質安定処理材を用いた土質安定処理工法の有効性が
低いカオリナイト、モンモリロナイト、クロライト等の
粘性土を50重量部以上含有する土壌および土壌の含水比
が10〜200重量％の範囲内にある土壌を処理対象とする
ことができる。

すなわち、本発明の土質安定処理工法は、一軸圧縮強度
が0.5kgf/cm²に満たない所謂超軟弱地盤の土質安定処理
および一軸圧縮強度が0.5〜2.0kg/cm²の範囲内にある所
謂軟弱地盤（例、有明粘土）の土質安定処理をはじめ、
一軸圧縮強度が2.0kg/cm²よりも高い通常の地盤に対し
ても利用することができる。

なお、本発明の土質安定処理工法においては、生石灰系
のNaCl含有石灰系土質安定処理材は、含水比が10〜200
重量％（好ましくは10〜150重量％）の土壌に対して利
用することができ、一方、消石灰系のNaCl含有石灰系土
質安定処理材は、比較的含水比の低い土壌に対する有効
性が高い。

第１図に含水比が42重量％のシルト質土にNaCl含有無機
成分（例、工業塩）の含有率の異なるNaCl含有生石灰系
土質安定処理材を添加して土質安定処理を行なった場合
のNaCl含有無機成分の添加率と土質安定処理を行なって
得た供試体の一軸圧縮強度との関係の一例を示す。

第１図において、Ａ−１およびＡ−２は上記土質安定処
理材の含有率が土壌の乾燥重量に対して２重量％の供試
体の一軸圧縮強度であり、Ｂ−１およびＢ−２は同じく
４重量％の供試体の一軸圧縮強度であり、Ｃ−１および
Ｃ−２は同じく６重量％の供試体の一軸圧縮強度を示す
ものである。

そして、Ａ−１、Ｂ−１およびＣ−１は材令７日の供試
体の一軸圧縮強度を示し、Ａ−２、Ｂ−２およびＣ−２
は材令28日の供試体の一軸圧縮強度を示す。

第１図から明らかなように、NaCl含有無機成分を0.1重
量％以上含む本発明の処理材を使用することにより供試
体の一軸圧縮強度が急激に上昇する。そして、NaCl含有
無機成分の含有率が２重量％の時点から一軸圧縮強度が
再び急激に上昇し、３乃至７重量％の間で最大となり10
重量％を越えると急速に低下する。そしてNaCl含有無機
成分の含有率が２〜10重量％の範囲内で一軸圧縮強度が
高く、殊に２〜８重量％の範囲内で非常に高くなる。

なお、NaCl含有消石灰系土質安定処理材を用いた場合に
は、全体として一軸圧縮強度はNaCl含有生石灰系土質安
定処理材を用いた場合よりも低くなる傾向があるが、Na
Cl含有無機成分の添加の効果は第１図に示された傾向と
同様である。

このように本発明は、特定量のNaCl含有無機成分と石灰
成分とを処理対象の土壌に含有させることにより、NaCl
含有無機成分が石灰成分に作用して処理土壌に強度を付
与することができるのである。

すなわち、NaCl含有無機成分を含む生石灰系あるいは消
石灰系などの土質安定処理材を用いて上述の土壌の土質
安定処理を行なうと、上述のようにNaCl含有無機成分の
含有率が特定の範囲内で安定処理した処理土壌の強度に
顕著な向上が見られる。なお、本発明者の検討によると
例えば普通ポルトランドセメントにNaCl含有無機成分を
添加しても強度の向上は特には観察されなかった。

石灰系土質安定処理材を用いた土質安定化の機構に関し
ては明確には解明されていないので、本発明の工法にお
いて、NaCl含有無機成分がどのように作用するのかは必
ずしも明らかではないが、NaCl含有無機成分がイオン交
換反応の際にCa(OH)₂の解離を誘発するように作用して
イオン交換反応を容易にすると共に、そしてこのイオン
交換反応に続く団粒化（凝集化）、ポゾラン反応および
炭酸化反応に対しても悪影響を及ぼさないばかりでな
く、イオン交換反応が誘発される結果、その後の水和反
応生成物により生成するゲル化物が土粒子の間隙に浸入
して土粒子を相互に結合するように作用して強度が効果
的に発現するものと推察される。

本発明の土質安定処理工法は、上述のNaCl含有石灰系土
質安定処理材を用いる方法の外に、処理対象の土壌に生
石灰および消石灰などの石灰成分と、海水あるいは濃縮
海水（以下、単に「海水等」と記載する）を添加する方
法を利用することもできる。

この方法は、海岸に近い場所の土質安定処理に利用する
と有利である。

すなわち、海岸近くの処理対象の土壌に海水等を散布し
たのち、石灰成分を散布し、上記と同様にして混合、締
固めおよび養生を行なう。ただし、散布する海水等の量
は、用いる石灰成分の量から予め算出し、石灰成分に対
するNaCl含有無機成分の含有率が上述の範囲内となるよ
うにする。

一般に海水は2.6〜2.8重量％のNaClと0.3〜0.4重量％の
MgCl₂を含むので、NaClとMgCl₂との重量比を前掲の範囲
内とすることができる。

なお、この方法で使用する石灰成分が、予めNaCl含有無
機成分を含むものであってもよいことは勿論である。但
し、この場合は、NaClの含有率が本発明の工法における
範囲内となるようにすることを要する。さらに、石灰成
分を散布したのちに海水等を加えてもよい。

次に本発明の実施例および比較例を示す。

なお、以下に記載する本発明の実施例および比較例で使
用した生石灰系土質安定処理材および消石灰系土質安定
処理材は次のようにして製造したものである。

生石灰系土質安定処理材の調製 CaO含有率97.5重量％の生石灰（CO₂含有率:0.4重量％、
SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃およびMgOの合計含有率:0.3重量
％）に工業塩（組成、NaCl:78重量％、MgCl₂:11重量
％、MgSO₄:5重量％、CaSO₄:4重量％、その他:2重量％）
を0.05重量％（NaCl含有生石灰系土質安定処理材［c
2］）、0.1重量％（同［ａ］）、2.0重量％（同
［ｂ］）、4.0重量％（同［ｃ］）、5.0重量％（同
［ｄ］）、6.0重量％（同［ｅ］）、8.0重量％（同
［ｆ］）、9.0重量％（同［ｇ］）、10重量％（同
［ｈ］）および11重量％（同［c3］）添加したNaCl含有
生石灰系土質安定処理材と、工業塩を含有しない生石灰
系土質安定処理材（生石灰系土質安定処理材［c1］）を
調製した。

消石灰系土質安定処理材の調製 Ca(OH)₂含有率97.0重量％の消石灰（CO₂含有率:0.5重量
％、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃およびMgOの合計含有率:0.7重
量％）に上記の工業塩を0.05重量％（NaCl含有消石灰系
土質安定処理材［c2］）、0.1重量％（同［ａ］）、2.0
重量％（同［ｂ］）、4.0重量％（同［ｃ］）、5.0重量
％（同［ｄ］）、6.0重量％（同［ｅ］）、8.0重量％
（同［ｆ］）、9.0重量％（同［ｇ］）、10重量％（同
［ｈ］）および11重量％（同［c3］）添加したNaCl含有
消石灰系土質安定処理材と、工業塩を含有しない消石灰
系土質安定処理材（消石灰系土質安定処理材［c1］）を
調製した。

［実施例１］含水比42％、湿潤密度1.832t/m³、乾燥密度1.290t/m³の
シルト質土の乾燥重量に対して生石灰系土質安定処理材
の含有率が、それぞれ２重量％、４重量％および６重量
％となるように上記のNaCl含有生石灰系土質安定処理材
のうち［ａ］乃至［ｈ］を添加し、容積5lのホバート型
ミキサーを用いて全体が均一になるまで混合した。

得られた混合土を直径5cm、高さ10cmの試験用モールド
内に投入し、突き固めたのち、試験用モールドから取出
し、温度21℃、湿度90％に保たれた恒温恒湿槽内に入
れ、７日間および28日間養生を行なって供試体を調製し
た。

上記所定期間経過後、供試体の一軸圧縮強度をJIS−Ａ
−1216に従って測定した。なお、以下に記載する実施例
及び比較例の一軸圧縮強度は、上記の方法により従って
測定した。

［比較例１］実施例１において、NaCl含有生石灰系土質安定処理材
［ａ］乃至［ｈ］の代わりに生石灰系土質安定処理材
［c1］、および、微量もしくは過剰量の工業塩を含有す
るNaCl含有生石灰系土質安定処理材［c2］もしくは［c
3］を使用した以外は同様にして供試体を製造し、一軸
圧縮強度を測定した。

実施例１および比較例１で測定した供試体の一軸圧縮強
度を第１−Ａ表、第１−Ｂ表および第１−Ｃ表に示し、
第１図に工業塩の含有率の一軸圧縮強度との関係を示
す。

［実施例２］実施例１において、NaCl含有生石灰系土質安定処理材の
代わりに上述のNaCl含有消石灰系土質安定処理材［ａ］
乃至［ｈ］をシルト質土の乾燥重量に対してい４重量％
添加して、シルト質土の土質安定処理を行ない供試体を
製造し、一軸圧縮強度を測定した。

［比較例２］実施例２において、NaCl含有消石灰系土質安定処理材
［ａ］乃至［ｈ］の代わりに消石灰系土質安定処理材
［c1］、および、微量もしくは過剰量の工業塩を含有す
るNaCl含有消石灰系土質安定処理材［c2］もしくは［c
3］を使用した以外は同様にして供試体を製造し、一軸
圧縮強度を測定した。

実施例２および比較例２で測定した供試体の一軸圧縮強
度を第２表に示す。

［実施例３］実施例１において、シルト質土の代わりに含水比115
％、湿潤密度1.286t/m³、乾燥密度0.598t/m³の高含水比
粘性土を使用し、NaCl含有生石灰系土質安定処理材の添
加率は高含水比粘性土の乾燥重量に対して４重量％とし
た以外は同様にして安定処理を行なって供試体を製造
し、一軸圧縮強度を測定した。

［比較例３］比較例１において、シルト質土の代わりに上記実施例４
で使用した高含水比粘性土を使用した以外は同様にして
安定処理を行なって供試体を製造し、一軸圧縮強度を測
定した。ただし、処理材の添加率は高含水比粘性土の乾
燥重量に対して４重量％とした。

実施例３および比較例３で測定した供試体の一軸圧縮強
度を第３表に示す。

［実施例４］実施例１において、シルト質土の代わりに、特に土質安
定処理が困難であるとされている有明粘土（含水比105.
7重量％、湿潤密度1.372t/m³、乾燥密度0.667t/m³、佐
賀県神崎郡で採取したもの）を使用し、そして新たに生
石灰に対して３重量部の工業塩を含有するNaCl含有生石
灰系土質安定処理材を調製し、これを有明粘土の乾燥重
量に対して５重量部添加した以外は同様にして供試体を
製造し、一軸圧縮強度を測定した。

供試体の材令７日の一軸圧縮強度は3.59kgf/cm²であっ
た。

なお、工業塩を含有していない生石灰系土質安定処理材
を用いて製造した供試体の一軸圧縮強度は2.32kgf/cm²
であった。

［実施例５］粘土に、含水比が110重量％になるように海水を散布
し、次にこの粘土の乾燥重量100重量部に対して生石灰
（CaO含有率97.5重量％）7.5重量部を添加して混合し
た。

この混合物中には生石灰に対して4.0重量％のNaClと、
0.5重量％のMgCl₂が含有されている。

この混合物を用いて実施例１と同様にして供試体を製造
し、一軸圧縮強度を測定した。

供試体の一軸圧縮強度を第４表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、含水比が42重量％のシルト質土にNaCl含有無
機成分の含有率の異なるNaCl含有生石灰系土質安定処理
材を添加して土質安定処理を行なった場合のNaCl含有無
機成分の添加率と得られた供試体の一軸圧縮強度との関
係の一例を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石灰成分および該成分に対して0.1〜10重
量％の範囲内のNaClとそのNaClに対して50重量％未満の
MgCl₂とからなる無機成分を、処理対象の土壌に、その
乾燥重量に対して合計で0.1〜10重量％の範囲内で添加
することを特徴とする土質安定処理工法。
【請求項２】無機成分が、NaClとMgCl₂とを含み、かつN
aClとMgCl₂との重量比が6:4〜9:1の範囲内にあることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の土質安定処理工
法。
【請求項３】石灰成分と、該成分に対して0.1〜10重量
％の工業塩を含むNaCl含有石灰系土質安定処理材を処理
対象の土壌に、その乾燥重量に対して0.1〜10重量％の
範囲内で添加することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の土質安定処理工法。
【請求項４】土壌に海水を添加することにより無機成分
を土壌中に導入することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の土質安定処理工法。
【請求項５】石灰成分および該成分に対して0.1〜10重
量％の範囲内のNaClとそのNaClに対して50重量％未満の
MgCl₂とからなる無機成分を含むことを特徴とするNaCl
含有石灰系土質安定処理材。
【請求項６】無機成分が、NaClとMgCl₂とを含み、かつN
aClとMgCl₂との重量比が6:4〜9:1の範囲内にあることを
特徴とする特許請求の範囲第５項記載のNaCl含有石灰系
土質安定処理材。
【請求項７】無機成分の含有率が２〜10重量％の範囲内
にあることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のNa
Cl含有石灰系土質安定処理材。
【請求項８】無機成分が工業塩であることを特徴とする
特許請求の範囲第６項記載のNaCl含有石灰系土質安定処
理材。