JP2010215741A - Cement-based solidification-treated soil and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土材料にセメントを添加して固化したセメント系固化処理土およびセメント系固化処理土の作製方法に関する。 The present invention relates to a cement-based solidified treated soil obtained by adding cement to a soil material and solidified, and a method for producing a cement-based solidified treated soil.
従来、土材料にセメントを添加して、強度を発現させる材料が知られているが、セメントの添加による固化処理土の性質として、破壊ひずみに達した後に、強度が低下する脆性的性質を示しやすい傾向がある。 Conventionally, materials that add strength to the soil material by developing cement are known. However, as a property of the solidified soil by adding cement, it shows a brittle property in which strength decreases after reaching fracture strain. It tends to be easy.
また、従来、浚渫した土砂の処分に際して、土砂の運搬コストや処分場の確保に問題がある場合、浚渫土をその場でリサイクルし、埋立材等として用いている。このような浚渫土のリサイクルとして、セメントを添加して固化処理を行い、埋立材料、地盤材料等に用いている。 In addition, conventionally, when disposal of dredged earth and sand, when there is a problem in the transportation cost of earth and sand and securing of a disposal site, dredged earth is recycled on the spot and used as a landfill material. As such dredged material recycling, cement is added and solidified, and used for landfill materials, ground materials, and the like.
特許文献１は、矢板護岸の壁面に沿って打設される土と、固化材と、ゴムチップとを配合した遮水性能および矢板護岸に対する変形追従性を改良した遮水材を開示する。 Patent Document 1 discloses a water-impervious material with improved water-impervious performance in which soil placed along the wall surface of a sheet pile revetment, a solidifying material, and a rubber chip, and a deformation followability with respect to a sheet pile revetment are improved.
固化処理土が脆性的性質を持つ場合、破壊ひずみに達した後に低下する強度を考慮して、地盤の安定性を検討しなければならない。従来の技術では、固化処理土の大ひずみ時に低下する強度に対しても地盤の安定性を確保するためには、セメント添加量を増加して、必要な強度を確保する必要があった。セメントの添加量の増加は、コストの増大につながるため、固化処理土の脆性的な性質を改善することが課題とされていた。また、特許文献１では、矢板護岸における遮水性能および変形追従性の改良を図るもので、破壊ひずみに達した後の強度向上を図るものではない。 When the solidified soil has brittle properties, the stability of the ground must be examined in consideration of the strength that decreases after reaching the fracture strain. In the prior art, in order to ensure the stability of the ground against the strength that decreases when the solidified soil is subjected to a large strain, it is necessary to increase the amount of cement added to ensure the required strength. Since the increase in the amount of cement added leads to an increase in cost, it has been a problem to improve the brittle nature of the solidified soil. Moreover, in patent document 1, it aims at the improvement of the water-blocking performance in a sheet pile revetment and a deformation | transformation followability, and does not aim at the intensity | strength improvement after reaching fracture strain.
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、破壊ひずみに達した後の脆性的な性質を改善可能なセメント系固化処理土およびセメント系固化処理土の作製方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a cement-based solidified soil and a method for producing the cement-based solidified soil that can improve brittle properties after reaching fracture strain. And
上記目的を達成するために、本実施形態によるセメント系固化処理土は、セメントによって固化された固化処理土であって、セメントを添加して固化する土材料と、前記土材料に含まれる成分によって変質しない剛質な塊状材料と、が混合され、前記塊状材料のスパイク抵抗により強度にねばりを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cement-based solidified soil according to the present embodiment is a solidified soil solidified by cement, and includes a soil material that is solidified by adding cement and a component contained in the soil material. It is characterized in that it is mixed with a rigid massive material that does not change, and has a strength due to the spike resistance of the massive material.
このセメント系固化処理土によれば、混合された剛質な塊状材料のスパイク抵抗により強度にねばりを有し、圧縮力により破壊ひずみに達した後に剛質な塊状材料が破壊面にくい込んで破壊面でスパイク的な摩擦抵抗を発現することから脆性的な性質を改善することができる。 According to this cement-based solidified soil, the strength of the mixed rigid lump material is sticky due to the spike resistance, and after reaching the fracture strain due to compressive force, the rigid lump material is hard to break and breaks. The brittle nature can be improved because the surface exhibits a spurious frictional resistance.
上記セメント系固化処理土において前記塊状材料の粒径が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。塊状材料の粒径が１ｍｍ以上あることで、所定の強度低下に至るまでのひずみ増分量が大きくなり、ねばりの性質をより発現できる。また、塊状材料の粒径が１０ｍｍ以下であることで、塊状材料の材料分離が発生しにくくなり、塊状材料が均一に分散し混合した固化処理土を形成できる。なお、塊状材料の粒径はばらつきが少なく、揃っていることが好ましい。 In the cement-based solidified soil, the particle size of the massive material is preferably in the range of 1 mm to 10 mm. When the particle size of the massive material is 1 mm or more, the amount of increase in strain until the predetermined strength reduction is increased, and the sticky property can be further expressed. Moreover, when the particle size of the massive material is 10 mm or less, material separation of the massive material is less likely to occur, and solidified soil in which the massive material is uniformly dispersed and mixed can be formed. In addition, it is preferable that the particle diameters of the massive material are uniform with little variation.
また、前記セメント系固化処理土は、一軸圧縮試験においてそのピーク強度から１０％強度低下したときの破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε10が０．５％以上であることで、ねばりを有することができる。 In addition, the cement-based solidified soil has a stickiness because the strain increment Δε 10 from the fracture strain ε f when the strength decreases by 10% from the peak strength in the uniaxial compression test is 0.5% or more. be able to.
また、前記セメント系固化処理土は、一軸圧縮試験においてそのピーク強度から２０％強度低下したときの破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε20が０．７％以上であることで、ねばりを有することができる。 Further, the cement-based solidified soil has a stickiness because the strain increment Δε 20 from the fracture strain ε f when the strength is reduced by 20% from the peak strength in the uniaxial compression test is 0.7% or more. be able to.
本実施形態によるセメント系固化処理土の作製方法は、セメントと、セメントを添加して固化する土材料と、前記土材料に含まれる成分によって変質せずかつ粒径が所定範囲に調整された剛質な塊状材料と、を混合して作製することを特徴とする。 The method for producing cement-based solidified soil according to the present embodiment includes a cement, a soil material that is solidified by adding cement, and a rigid material that is not altered by the components contained in the soil material and that has a particle size adjusted to a predetermined range. It is characterized by being produced by mixing a high-quality bulk material.
このセメント系固化処理土の作製方法によれば、粒径が所定範囲に調整されて混合された剛質な塊状材料のスパイク抵抗により強度にねばりを有し、圧縮力により破壊ひずみに達した後に剛質な塊状材料が破壊面にくい込んで破壊面でスパイク的な摩擦抵抗を発現することから脆性的な性質を改善したセメント系固化処理土を得ることができる。 According to this method for producing cement-based solidified soil, after having reached the fracture strain due to the compressive force, the strength is sticky due to the spike resistance of the rigid massive material mixed with the particle size adjusted to a predetermined range. Cement-based solidified soil with improved brittle properties can be obtained because the hard massive material is hard to break and develops spike-like frictional resistance on the fracture surface.
上記セメント系固化処理土の作製方法において前記塊状材料の粒径が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。なお、塊状材料の粒径はばらつきが少なく、揃っていることが好ましい。 In the method for producing cement-based solidified soil, it is preferable that a particle diameter of the massive material is in a range of 1 mm to 10 mm. In addition, it is preferable that the particle diameters of the massive material are uniform with little variation.
また、前記作製されたセメント系固化処理土は、一軸圧縮試験においてそのピーク強度から１０％強度低下したときの破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε10が０．５％以上であることで、ねばりを有することができる。 Moreover, the produced cement-based solidified soil has a strain increase amount Δε 10 from the fracture strain ε f when the strength is reduced by 10% from the peak strength in a uniaxial compression test by 0.5% or more, You can have a stickiness.
前記作製されたセメント系固化処理土は、一軸圧縮試験においてそのピーク強度から２０％強度低下したときの破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε20が０．７％以上であることで、ねばりを有することができる。 The produced cementitious solidified soil has a strain increase Δε 20 from the fracture strain ε f when the strength is reduced by 20% from the peak strength in the uniaxial compression test. Can have.
本発明のセメント系固化処理土およびセメント系固化処理土の作製方法によれば、破壊ひずみに達した後の脆性的な性質を改善することができる。したがって、破壊ひずみに達した後において必要な強度を確保するためにセメントの添加量を増加させる必要性が少なくなり、コストの増加を抑えることが可能となる。また、脆性的な性質が改善されることで、予期しない外力作用に対してねばりをもって抵抗し瞬間的な破壊を防ぐことができることから、安全性に優れたものとなる。 According to the cement-based solidified soil and the method for producing cement-based solidified soil according to the present invention, brittle properties after reaching the fracture strain can be improved. Therefore, the necessity of increasing the amount of cement added to ensure the required strength after reaching the fracture strain is reduced, and the increase in cost can be suppressed. Further, since the brittle nature is improved, it is possible to resist the unexpected external force action with a stickiness and prevent an instantaneous breakage, so that the safety is excellent.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態によるセメント系固化処理土の断面を模式的に示す図である。図２は図１のセメント系固化処理土を作製し打設する工程Ｓ０１〜Ｓ０７を説明するためのフローチャートである。なお、図１および後述の図３では、説明の便宜上、塊状材料を誇張して大きく描いている。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a cement-based solidified soil according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart for explaining steps S01 to S07 for producing and placing the cement-based solidified soil of FIG. In FIG. 1 and FIG. 3 to be described later, for convenience of explanation, the massive material is exaggerated and drawn greatly.
図１のように、本実施形態によるセメント系固化処理土１０は、固化材としてセメントを添加した土１１に、剛質な塊状材料１２を混合して固化させたものである。塊状材料１２としては、母材となる土に含まれる成分によって変質しない砂、れき、貝殻片などを用いることができる。塊状材料１２の粒径は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、また、粒径のばらつきが少なく、揃っていることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the cement-based
次に、本実施形態によるセメント系固化処理土の作製工程について図２のフローチャートを参照して説明する。 Next, the production process of the cement-based solidified soil according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、建築工事等の現場から粘土等の土材料を採取し（Ｓ０１）、かかる土材料に加水し、好ましい流動性を持つ調整土を作製する（Ｓ０２）。 First, a soil material such as clay is collected from a site such as a construction work (S01), and added to the soil material to prepare an adjusted soil having a preferable fluidity (S02).
次に、必要な強度を発現させるために、適切に配合したセメントを添加した後に（Ｓ０３）、または同時に、砂、れき、貝殻片などの剛質の塊状材料を混合し（Ｓ０４）、すべての材料が均一となるよう十分に攪拌する（Ｓ０５）。なお、塊状材料の粒径は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に調整されており、また、粒径のばらつきが少なく、揃っていることが好ましい。 Next, in order to develop the required strength, after adding appropriately blended cement (S03), or at the same time, stiff lump materials such as sand, rubble, shell pieces, etc. are mixed (S04), Stir sufficiently so that the material is uniform (S05). In addition, it is preferable that the particle size of the block material is adjusted to a range of 1 mm to 10 mm, and that the particle size variation is small and uniform.
次に、上述の均一に混合された混合材料をポンプ圧送方式等により打設する（Ｓ０６）。一定の養生期間の経過後に、セメントの固化反応により強度が発現するとともに、塊状材料の存在により粘りを有する固化処理土からなる地盤が形成される（Ｓ０７）。 Next, the above-mentioned uniformly mixed material is driven by a pumping system or the like (S06). After the lapse of a certain curing period, strength is developed by the cement solidification reaction, and a ground made of solidified soil having a stickiness due to the presence of the massive material is formed (S07).
次に、本実施形態によるセメント系固化処理土における脆性的な性質の改善について図３，図４を参照して説明する。 Next, improvement of brittle properties in the cement-based solidified soil according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図３は本実施形態によるセメント系固化処理土が圧縮力により破壊した様子を模式的に示す図（ａ）およびそのときの概略的な応力ひずみ曲線を示す図（ｂ）である。図４は従来の固化処理土が圧縮力により破壊した様子を模式的に示す図（ａ）およびそのときの概略的な応力ひずみ曲線を示す図（ｂ）である。 FIG. 3 is a diagram (a) schematically showing a state in which the cement-based solidified soil according to the present embodiment is broken by a compressive force, and a diagram (b) showing a schematic stress-strain curve at that time. FIG. 4: is a figure (a) which shows a mode that the conventional solidified soil was destroyed with the compressive force, and a figure (b) which shows a schematic stress-strain curve at that time.
図３（ａ）のように、本実施形態によるセメント系固化処理土１０が圧縮力を受けてせん断破壊すると、破壊部１４がせん断方向Ｓにずれて対向する対の破壊面１５，１５が現れるが、各破壊面１５には混合した剛質な塊状材料１２がむき出しになる。かかる剛質な塊状材料１２が破壊面１５にくい込んでスパイク的な摩擦抵抗力を発揮し、破壊部１４をさらにせん断方向Ｓにずらそうとする力に対抗することで、破壊面１５において脆性的な破壊の進行を阻害する。このときのセメント系固化処理土１０の応力ひずみ曲線は、図３（ｂ）のようになり、破壊ひずみでピーク強度に達した後の強度低下が小さい。
As shown in FIG. 3A, when the cement-based solidified
これに対し、従来の固化処理土１が、図４（ａ）のように、圧縮力を受けてせん断破壊すると、破壊部２がせん断方向Ｓにずれて現れる破壊面３が滑らかであり、摩擦抵抗が弱いため、従来の固化処理土は脆性的に破壊しやすく、その応力ひずみ曲線は、図４（ｂ）のようになり、破壊ひずみでピーク強度に達した後の強度低下が大きい。 On the other hand, when the conventional solidified soil 1 is subjected to a shear failure by receiving a compressive force as shown in FIG. 4 (a), the fracture surface 3 appears to be shifted in the shear direction S and the friction surface 3 is smooth. Because the resistance is weak, the conventional solidified soil is easily broken brittlely, and its stress-strain curve is as shown in FIG. 4B, and the strength decrease after reaching the peak strength due to the fracture strain is large.
上述のように、本実施形態によるセメント系固化処理土によれば、混合された剛質な塊状材料により破壊面においてスパイク的な摩擦抵抗力を発揮することから、脆性的な性質が改善されて、破壊ひずみでピーク強度に達した後の強度低下が小さくなり、ねばりを有する。これに対し、従来の固化処理土では破壊面が滑らかで摩擦抵抗が弱いため、脆性的に破壊しやすく、破壊ひずみでピーク強度に達した後の強度低下が大きくなる。 As described above, according to the cement-based solidified soil according to the present embodiment, the brittle nature is improved because the mixed rigid mass material exhibits a spike-like frictional resistance on the fracture surface. The strength drop after reaching the peak strength due to the fracture strain becomes smaller and has a stickiness. On the other hand, in the conventional solidified soil, the fracture surface is smooth and the frictional resistance is weak, so that it is easily broken brittlely, and the strength decrease after reaching the peak strength due to the fracture strain becomes large.
以上のように、本実施形態によれば、固化処理土が圧縮力を受けて破壊ひずみに達した後、その破壊面にむき出しになった塊状材料が破壊面にくい込んで破壊面でスパイク的な摩擦抵抗を示すため、従来の固化処理土が示しやすい脆性的な性質を改善することができる。 As described above, according to the present embodiment, after the solidified soil receives a compressive force and reaches fracture strain, the massive material exposed on the fracture surface is hard to break, and the fracture surface is spiked. Since it exhibits frictional resistance, it is possible to improve the brittle nature that conventional solidified soil can easily exhibit.
上述のようにセメント系固化処理土において脆性的な性質を改善できることから、破壊ひずみに達した後の強度低下に関する懸念が緩和され、このため、地盤等において必要な強度を確保するためにセメントの添加量を増加させる必要性が少なくなる。セメントの添加量の増加はコストの増大につながるが、上述の脆性的な性質の改善により、コストの増加を抑えることができる。 Since the brittle nature can be improved in the cement-based solidified soil as described above, the concern about the strength reduction after reaching the fracture strain is alleviated. Therefore, in order to secure the necessary strength in the ground, etc. The need to increase the amount added is reduced. An increase in the amount of cement added leads to an increase in cost, but an increase in cost can be suppressed by improving the brittle property described above.
また、脆性的な性質が改善された本実施形態のセメント系固化処理土は、予期しない外力作用に対してねばりをもって抵抗し瞬間的な破壊を防ぐことから、安全性に優れている。 In addition, the cement-based solidified soil of the present embodiment with improved brittle properties is excellent in safety because it resists with a stickiness against unexpected external force action and prevents instantaneous breakage.
次に、本実施形態におけるセメント系固化処理土のねばりの定義について図５を参照して説明する。図５は本実施形態において所定の強度低下に対応するひずみ増分量の定義を説明するために一軸圧縮試験における概略的な応力ひずみ曲線を示す図である。 Next, the definition of the stickiness of the cement-based solidified soil in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a schematic stress-strain curve in a uniaxial compression test in order to explain the definition of the strain increment corresponding to a predetermined strength decrease in the present embodiment.
本実施形態においてセメント系固化処理土の「ねばり」に関し、載荷により、ピーク強度を越えて大変形した状態においても、強度がより高く残留している状態を「ねばりがある」と定義する。したがって、一定の強度の低下に至るまでに、より大きなひずみを許容できる方が「ねばりがある」ということができる。 In the present embodiment, regarding the “stickiness” of the cement-based solidified soil, a state in which the strength remains higher even in a state of being greatly deformed beyond the peak strength due to loading is defined as “stickiness”. Therefore, it can be said that there is “stickiness” when a larger strain can be tolerated before a certain decrease in strength occurs.
図５のように、セメント系固化処理土が一軸の圧縮力を受けて、ピーク強度σP（このときのひずみが破壊ひずみεfである）で破壊し亀裂（図３（ａ）のような破壊面１５）が生じた後、所定の強度に低下するまでの破壊ひずみεfからのひずみ増分量が大きい方が、強度の低下が遅く、ねばりがあると考えることができる。 As shown in FIG. 5, the cement-based solidified soil receives a uniaxial compressive force and breaks at a peak strength σ P (the strain at this time is the fracture strain ε f ) and cracks (as shown in FIG. 3A). After the fracture surface 15) occurs, it can be considered that when the strain increment from the fracture strain ε f until the strength is reduced to a predetermined strength is large, the strength is slowed down and sticky.
すなわち、セメント系固化処理土の一軸圧縮試験で得た応力ひずみ曲線において、ピーク強度σPから１０％強度低下したときのひずみをεAとすると、破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε10（＝εA−εf）が、０．５％以上あれば、ねばりがあるとする。 That is, in the stress-strain curve obtained by uniaxial compression test cement solidifying treated soil, the strain is referred to as epsilon A when the 10% reduction in strength from the peak strength sigma P, strain increment [Delta] [epsilon] 10 from fracture strain epsilon f ( = Ε A −ε f ) is 0.5% or more, it is assumed that there is stickiness.
また、ピーク強度σPから２０％強度低下したときのひずみをεBとすると、破壊ひずみεfからのひずみ増分量Δε20（＝εB−εf）が、０．７％以上あれば、ねばりがあるとする。 If the strain when the strength is reduced by 20% from the peak strength σ P is ε B , if the strain increment Δε 20 (= ε B −ε f ) from the fracture strain ε f is 0.7% or more, Suppose you have stickiness.
なお、図５の応力ひずみ曲線は、ＪＩＳ規格Ａ１２１６「土の一軸圧縮試験」にしたがって試験を行うことで得ることができる。 The stress-strain curve in FIG. 5 can be obtained by performing a test according to JIS standard A1216 “Soil uniaxial compression test”.
上述のように、本実施形態において塊状材料１２の好ましい粒径の範囲は、１ｍｍ〜１０ｍｍであるが、本発明者等の検討によると、塊状材料の粒径は大きいほど上述のような所定の強度低下に至るまでの破壊ひずみからのひずみ増分量が大きくなり、ねばりの性質を発現し、塊状材料１２は、その粒径が１ｍｍ以上で、所定の強度低下に至るまでの破壊ひずみからのひずみ増分量が大きくなり、ねばりの性質をより発現できることが判明し、また、本実施形態のセメント系固化処理土では、混合された塊状材料が破壊面でスパイク的な摩擦抵抗を発現することから、塊状材料が固化処理土内で均一に混合されて分散していることが必要であるが、塊状材料の粒径が１０ｍｍ以下であることで、塊状材料の材料分離が発生しにくくなり、塊状材料が均一に混合し分散した固化処理土を形成することができることが判明した。
As described above, in the present embodiment, the preferred particle size range of the
次に、上述のセメント系固化処理土における塊状材料の作用をコンクリート骨材と比較して説明する。 Next, the action of the massive material in the cement-based solidified soil will be described in comparison with the concrete aggregate.
コンクリートにおける骨材は、骨格としてコンクリートを支える役割を果たす素材である。一般に、コンクリートに含まれる骨材の量は約７０〜８０重量％であり、骨材が大部分を占めるとともに、コンクリートの骨格として強度を発揮する。これに対して、本実施形態における塊状材料は、その母材の土に対する混合比率が小さく、例えば、１５体積％（２３重量％に相当）程度であり、コンクリートの骨材のように固化処理土の骨格として支えるものではない。後述の実施例から明らかなように、塊状材料を混合しても、ピークの強度が上昇しない点からも、塊状材料が骨格として支えていないことが明らかである。本実施形態における塊状材料の役割は、破壊して亀裂が発生しているような条件において、塊状材料が対となる破壊面にくい込みながら、スパイク的な摩擦抵抗を発揮させるものである。そのような摩擦抵抗の結果、材料にねばりの特性を持たせることができる。 Aggregate in concrete is a material that plays a role of supporting concrete as a skeleton. In general, the amount of aggregate contained in the concrete is about 70 to 80% by weight, and the aggregate occupies most and exhibits strength as a skeleton of the concrete. On the other hand, the massive material in the present embodiment has a small mixing ratio of the base material to the soil, for example, about 15% by volume (corresponding to 23% by weight), and is solidified soil like concrete aggregate. It is not supported as a skeleton. As will be apparent from the examples described later, it is clear that the bulk material is not supported as a skeleton because the intensity of the peak does not increase even when the bulk material is mixed. The role of the massive material in the present embodiment is to exhibit a spike-like frictional resistance while the fractured surface of the massive material is difficult to form under the condition that the fracture occurs and a crack is generated. As a result of such frictional resistance, the material can have sticky properties.
一般にセメント系固化処理土の圧縮強度は、１００〜１，０００ｋＮ／ｍ2であるのに対し、コンクリートの強度は、２０，０００ｋＮ／ｍ2程度以上と非常に固い。このため、コンクリートのような固い材料では、上述のような塊状材料は、対の破壊面にくい込むことができないため、スパイク的な摩擦抵抗を発揮することができない。すなわち、本実施形態における塊状材料のスパイク抵抗の役割は、固化処理土において特有に発揮できるものである。 Generally compressive strength of the cement-based solidification soil, whereas a 100~1,000kN / m 2, the strength of the concrete, 20,000kN / m 2 about more and very hard. For this reason, in the case of a hard material such as concrete, the massive material as described above cannot be put into a pair of fracture surfaces, and thus cannot exhibit spike-like frictional resistance. That is, the role of the spike resistance of the massive material in the present embodiment can be exhibited uniquely in the solidified soil.
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to a present Example.
母材の土材料として粘土を用い、実施例のセメント固化処理土および従来のセメント固化処理土（比較例）のねばりの性能について、ＪＩＳ規格Ａ１２１６に準拠して側方を拘束せずに鉛直の軸力を与える一軸圧縮試験により調査した。塊状材料としては、粒径１ｍｍの砂（実施例１）と、粒径３ｍｍのれき（実施例２）を用いて、図２のステップＳ０１〜Ｓ０５と同様にして各サンプルを３個ずつ用意した。実験条件を次の表１に示す。 Using clay as the base material for the base material, the sticking performance of the cement-solidified soil of the example and the conventional cement-solidified soil (comparative example) is vertical without restricting the side according to JIS standard A1216. It was investigated by a uniaxial compression test giving axial force. As the lump material, three samples were prepared in the same manner as steps S01 to S05 in FIG. 2 using sand having a particle diameter of 1 mm (Example 1) and debris having a particle diameter of 3 mm (Example 2). . The experimental conditions are shown in Table 1 below.
なお、粒径１ｍｍの砂（実施例１）については、目開きが２ｍｍのふるいを通過したもののうち、０．８５ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定することにより調整した。粒径３ｍｍのれき（実施例２）については、目開きが４．７５ｍｍのふるいを通過したもののうち、２ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定することにより調整した。これにより、粒径のばらつきが少なく揃っている粒径１ｍｍの砂と粒径３ｍｍのれきを調整できた。 In addition, about the sand (Example 1) with a particle size of 1 mm, it adjusted by selecting the thing which did not pass a 0.85 mm sieve among the things which passed through the 2 mm sieve. About 3 mm of particle size (Example 2), it adjusted by selecting the thing which did not pass 2 mm sieve among what passed through the 4.75 mm sieve. As a result, it was possible to adjust sand having a particle diameter of 1 mm and debris having a particle diameter of 3 mm, which had a small variation in particle diameter.
実施例１，２および比較例についての一軸圧縮試験による実験結果（応力ひずみ曲線）を図６，図７，図８に示す。また、図６〜図８の各応力ひずみ曲線から求めた、破壊ひずみに達した後に強度が１０％および２０％低下するまでの破壊ひずみからのひずみ増分量の平均値を次の表２に示す。なお、表２における各量の定義は図５と同様である。 The experimental results (stress-strain curves) of the uniaxial compression test for Examples 1 and 2 and the comparative example are shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. Moreover, the average value of the strain increment from the fracture strain until the strength is reduced by 10% and 20% after reaching the fracture strain, which is obtained from each stress-strain curve of FIGS. . In addition, the definition of each quantity in Table 2 is the same as that of FIG.
図５のように強度がピーク強度から１０％または２０％低下するまでの破壊ひずみからのひずみ増分量が大きい方が、強度の低下が遅く、ねばりがあるとすることができるが、表２から明らかなように、実施例１，２の破壊ひずみに達した後にピーク強度から１０％強度低下するまでの破壊ひずみからのひずみ増分量Δε10は、比較例のひずみ増分量Δε10(com)の０．２８％よりも大きく、０．５％以上であり、また、実施例１，２の破壊ひずみに達した後にピーク強度から２０％強度低下するまでの破壊ひずみからのひずみ増分量Δε20は、比較例のひずみ増分量Δε20(com)の０．４１％よりも大きく、０．７％以上であり、実施例１，２ともに比較例よりもねばりの傾向がみられた。 As shown in FIG. 5, it can be said that the larger the strain increment from the fracture strain until the strength decreases by 10% or 20% from the peak strength, the slower the strength decreases and the stickiness. As is apparent, the strain increment Δε 10 from the fracture strain until the strength decreases by 10% from the peak strength after reaching the fracture strain of Examples 1 and 2 is the strain increment Δε 10 (com) of the comparative example. The strain increment Δε 20 from the fracture strain until reaching the fracture strain of Examples 1 and 2 after reaching the fracture strain of Examples 1 and 2 is larger than 0.28% and 0.5% or more. The strain increment Δε 20 (com) of the comparative example was larger than 0.41% and 0.7% or more, and both Examples 1 and 2 were more sticky than the comparative example.
また、比較例の塊状材料がない場合と数値比で比べると、表２のように、実施例１，２の砂、れきを混合した場合には、ピーク強度から１０％強度低下に至るまでの破壊ひずみからのひずみ増分量Δε10が比較例のひずみ増分量Δε10(com)に対し１．９〜２．７倍と大きく、さらに、２０％強度低下に至るまでの破壊ひずみからのひずみ増分量Δε20が比較例のひずみ増分量Δε20(com)に対し１．７〜２．４倍と大きく、いずれも比較例よりもねばりの傾向があることを確認できる。 Moreover, when compared with the case where there is no bulk material of the comparative example in numerical ratio, as shown in Table 2, when the sand and rubble of Examples 1 and 2 were mixed, the peak intensity was reduced to 10%. The strain increment Δε 10 from the fracture strain is 1.9 to 2.7 times larger than the strain increment Δε 10 (com) of the comparative example, and further, the strain increase from the fracture strain until the strength is reduced by 20%. The amount Δε 20 is 1.7 to 2.4 times larger than the strain increment amount Δε 20 (com) of the comparative example, and it can be confirmed that all tend to be sticky than the comparative example.
また、図６〜図８の応力ひずみ曲線において、塊状材料を混合した実施例１，２のピーク強度と、塊状材料を混合しない比較例のピーク強度と、を比較すると、両者はほとんど相違しないことから、塊状材料を混合しても固化処理土のピーク強度はほとんど上昇しないことがわかる。 In addition, in the stress-strain curves of FIGS. 6 to 8, when comparing the peak intensity of Examples 1 and 2 in which the bulk material is mixed with the peak intensity of the comparative example in which the bulk material is not mixed, there is little difference between them. Thus, it can be seen that the peak strength of the solidified soil hardly increases even when the massive material is mixed.
また、塊状材料の粒径については、大きい粒径のものを用いる方が、所定の強度低下に至るまでの破壊ひずみからのひずみ増分量が大きく、ねばりの性質を強く示す傾向にあり、塊状材料の粒径としては、１ｍｍ以上が好ましい。 In addition, with respect to the particle size of the massive material, the larger the particle size, the larger the strain increment from the fracture strain until the predetermined strength decrease, and the tendency to strongly indicate the stickiness, The particle size is preferably 1 mm or more.
なお、この圧縮試験は、側方を拘束しない条件の一軸圧縮試験であるが、実際の地盤のように、側方からの拘束圧が作用する条件では、ねばりの性質がより大きく現れると考えられる。 This compression test is a uniaxial compression test in which the side is not constrained, but it is considered that the stickiness is more apparent under the condition where the restraint pressure from the side acts as in the actual ground. .
ただし、大きい径の塊状材料を用いると、塊状材料が分離しやすくなり、均一に混合し分散した固化処理土の形成が困難となる。このため、様々に粒径が異なる塊状材料を調整土に混合し、材料分離特性を調査した。 However, when a large-diameter massive material is used, the massive material is easily separated, and it is difficult to form a solidified soil that is uniformly mixed and dispersed. For this reason, massive materials with different particle sizes were mixed with the adjusted soil, and the material separation characteristics were investigated.
実験は、以下の手順で行った。
(1)内径１０ｃｍ×高さ６ｃｍの容器に調整土を充填した後、表層に塊状材料を設置する。
(2)材料分離を促進させるために、３分間、容器に微振動を与える。
(3)１時間、容器を静置した後に、塊状材料の存在位置を調べ、容器の下端から１ｃｍ以内の位置まで沈んでいる場合は、材料分離が発生したとみなす。
The experiment was performed according to the following procedure.
(1) After the adjustment soil is filled in a container having an inner diameter of 10 cm and a height of 6 cm, a block material is placed on the surface layer.
(2) Give a slight vibration to the container for 3 minutes to promote material separation.
(3) After leaving the container to stand for 1 hour, the presence position of the massive material is examined, and if it is sinking to a position within 1 cm from the lower end of the container, it is considered that material separation has occurred.
実際にセメントが添加された場合は、約１時間経過後に固化が始まるため、この実験において、１時間、材料分離が発生しなければ、実際の固化処理土作成時においても、材料分離が発生しないと考えることができる。 When cement is actually added, solidification begins after about 1 hour. Therefore, in this experiment, if material separation does not occur for 1 hour, material separation does not occur even when actual solidified soil is produced. Can be considered.
調整土の流動性および塊状材料の粒径について、次の表３に示すように、それぞれ４条件を用いて実験を行った。流動性の指標としてフロー値を用い、フロー値１００ｍｍは、流動性を確保できる限界状態、また、フロー値１８０ｍｍは、自重によって平坦になることができる流動性を持つ状態を示す。塊状材料は、粒径５，１０，２０，３０ｍｍのれきを用いた。表３に実験結果をあわせて示す。 As shown in Table 3 below, the experiment was performed on the fluidity of the adjusted soil and the particle size of the massive material using four conditions. A flow value is used as an index of fluidity. A flow value of 100 mm indicates a limit state where fluidity can be secured, and a flow value of 180 mm indicates a state where fluidity can be flattened by its own weight. As the bulk material, gravel having a particle size of 5, 10, 20, 30 mm was used. Table 3 also shows the experimental results.
なお、粒径５ｍｍのれきは、目開きが９．５ｍｍのふるいを通過したもののうち、４．７５ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定し、粒径１０ｍｍのれきは、目開きが１９ｍｍのふるいを通過したもののうち、９．５ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定し、粒径２０ｍｍのれきは、目開きが２６．５ｍｍのふるいを通過したもののうち、１９ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定し、粒径３０ｍｍのれきは、目開きが３７．５ｍｍのふるいを通過したもののうち、２６．５ｍｍのふるいを通過しなかったものを選定することにより、それぞれ調整した。 In addition, the debris having a particle diameter of 5 mm is selected from those having passed through a sieve having a mesh opening of 9.5 mm, and the debris having a particle diameter of 10 mm having a mesh opening of 19 mm. Of those that passed through the sieve, those that did not pass through the 9.5 mm sieve were selected, and the debris with a particle size of 20 mm did not pass through the 19 mm sieve among those that passed through the 26.5 mm sieve. The rubble with a particle size of 30 mm was adjusted by selecting those that did not pass through the 26.5 mm sieve among those that passed through the 37.5 mm sieve.
表３の結果から、すべての流動状態で、材料分離が発生しない１０ｍｍ以下の粒径の塊状材料を用いることが好ましいことがわかる。すなわち、ねばりの発現と材料分離の観点から、塊状材料の粒径としては、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましい。 From the results in Table 3, it can be seen that it is preferable to use a bulk material having a particle diameter of 10 mm or less that does not cause material separation in all fluid states. That is, from the viewpoint of stickiness and material separation, the particle size of the massive material is preferably in the range of 1 mm to 10 mm.
以上のように本発明を実施するための形態および実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本発明における土材料は、例えば浚渫工事や建設工事等で生じる浚渫土や建設汚泥等であってよく、工事現場で生じる浚渫土や建設汚泥等を、その場で地盤材料、埋立材料、または、ケーソン構造物や傾斜堤等の裏込め材料等としてリサイクルすることができる。 As mentioned above, although the form and Example for implementing this invention were demonstrated, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the technical idea of this invention. For example, the soil material in the present invention may be, for example, dredged soil or construction sludge generated during dredging or construction work, and dredged soil or construction sludge or the like generated at a construction site is ground, landfill material, Alternatively, it can be recycled as a backfill material such as a caisson structure or an inclined bank.
また、本実施例では、塊状材料の混合割合は、表１のように、１５体積％（２３重量％に相当）であったが、本発明はこれに限定されず、任意に設定可能である。ただし、コンクリートにおける骨材量（約７０〜８０重量％）ほど必要はない。 Further, in this example, the mixing ratio of the block material was 15% by volume (corresponding to 23% by weight) as shown in Table 1, but the present invention is not limited to this and can be arbitrarily set. . However, the amount of aggregate in concrete (about 70 to 80% by weight) is not necessary.
本発明のセメント系固化処理土およびその作製方法によれば、浚渫工事や建設工事等で生じる浚渫土や建設汚泥等の土材料にセメントを混合した固化処理土において従来の固化処理土が示しやすい脆性的な性質を改善できるので、セメント添加量が増加せずにコストの増加を抑えるとともに安全性に優れたセメント系固化処理土およびその作製方法を実現できる。かかるセメント系固化処理土は、浚渫土や建設汚泥等をリサイクルした地盤材料、埋立材料、または、ケーソン構造物や傾斜堤等の裏込め材料等として用いることができる。 According to the cement-based solidified soil and its production method of the present invention, it is easy to show conventional solidified soil in solidified soil in which cement is mixed with soil material such as dredged soil and construction sludge generated in dredging and construction work. Since the brittle nature can be improved, it is possible to realize a cement-based solidified treated soil excellent in safety and its production method while suppressing an increase in cost without increasing the amount of cement added. Such cement-based solidified soil can be used as a ground material, landfill material, or backfill material such as caisson structures or sloping dams made from recycled clay and construction sludge.
１０ セメント系固化処理土
１１ 土材料
１２ 塊状材料
１５ 破壊面
σP ピーク強度
εf 破壊ひずみ
Δε10 ピーク強度から１０％強度低下時の破壊ひずみεfからのひずみ増分量
Δε20 ピーク強度から２０％強度低下時の破壊ひずみεfからのひずみ増分量
From strain increment [Delta] [epsilon] 20 peak intensity from 10 cement solidifying treated
Claims (8)
セメントを添加して固化する土材料と、前記土材料に含まれる成分によって変質しない剛質な塊状材料と、が混合され、前記塊状材料のスパイク抵抗により強度にねばりを有することを特徴とするセメント系固化処理土。 Solidified soil solidified by cement,
Cement characterized in that a soil material that is solidified by adding cement and a rigid massive material that is not altered by the components contained in the earth material are mixed and has a strength due to the spike resistance of the massive material Solidified soil.
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