原位置施工における複合軽量土の造成方法
【課題】自然な植物片を難腐朽材または絶腐朽材とすることにより、土中での耐腐朽性を維持し、もって軽量盛土工法等に好適な複合軽量土の造成方法を提供する。
【解決手段】原位置土をトレンチャー式の撹拌混合機にて掘削しながら、その原位置土とアルカリ性の添加材であるセメント系の固化材および木質片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合する。結果として、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上のアルカリ性の複合軽量土を造成する。（ア）土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３×ρｔであること。（イ）土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【解決手段】原位置土をトレンチャー式の撹拌混合機にて掘削しながら、その原位置土とアルカリ性の添加材であるセメント系の固化材および木質片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合する。結果として、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上のアルカリ性の複合軽量土を造成する。（ア）土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３×ρｔであること。（イ）土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原位置施工における複合軽量土の造成方法、より具体的には原位置土とアルカリ性の添加材と植物片とを混合してなる複合軽量土の造成方法に関し、地盤改良工法のうちでも特に軟弱地盤対策のための盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に好適な複合軽量土の原位置施工における造成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上や傾斜地における盛土造成には軽量化が求められ、従来から例えば大型の発泡スチロールブロックを盛土材料として用いたＥＰＳ（Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙ−Ｓｔｙｒｏｌ）工法や、特許第３８４７３０２号公報に代表されるような発泡ビーズ混合軽量土工法が知られている。また、急勾配盛土や堤防としての盛土造成には靱性や耐浸食性が要求されることがあり、そのための手段として例えば特開２００６−２１４１４５号公報に代表されるような短繊維混合補強土工法が知られている。
【０００３】
これらの工法は、いずれも発泡スチロールブロックや発泡ビーズあるいは化学繊維といった化石燃料を原料とする材料が必須であることから、当該材料が自然界に流出することの将来への懸念やＣＯ2排出量削減の観点から代替技術が要望されている。
【０００４】
その一環として、例えば特許文献１または特許文献２に記載のように、粉砕木質チップや竹質チップを含有した複合土が提案されている。この特許文献１に記載の複合土は緑化基盤材であって、土と、セメントと、廃材を原料とした粉砕木質チップを含有している。そして、この緑化基盤材を用いて緑化基盤が形成され、植生に供されることになる。また、特許文献２では、竹チップを含む地盤改良材が提案され、繊維状にした竹チップと現地にある土と固化材に水を加え混合敷き均し転圧することで、透水性、保水性のほか、歩きやすい適度な弾性を有する地盤改良材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２５５２７号公報
【特許文献２】特開２００８−２６０９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の複合土はあくまで緑化基盤材であって、植物育成助成剤に含まれるセメント鉱物は５〜５０質量％としており、その植物育成剤を緑化基盤に１０〜３０ｋｇ／ｍ3使用するとしている。つまり、緑化基盤材に含まれるセメント（アルカリ性材料）の添加量は緑化基盤材１ｍ3当たり５〜１５ｋｇと微量であり、植生を可能にする上で保水性や通気性を確保することを目的とするものであり、法面等の緑化造成に用いる技術である。よって、その施工方法は、緑化造成箇所である法面（原位置）ではなく別の箇所にて複合材を製造した上で法面に吹き付けたり、油圧ショベル等で法面に張り付けることとしている。
【０００７】
また、特許文献２に記載の複合土は、竹を繊維状に粉砕した竹チップと、現地の土およびセメント等の固化材とを混合して、地盤の保護、雑草の抑制を目的とするものであり、庭、公園、果樹園、歩道やグラウンド等に５〜１０ｃｍ程度被覆する地盤改良材（被覆材）である。その品質特性は、歩行性を重視して適度な硬さと柔らかさに着目しているに過ぎず、その施工方法も複合材を敷き詰め、転圧するとしているだけである。
【０００８】
いずれも土に添加する粉砕木質チップや竹質チップの耐腐朽性は考慮しておらず、また靱性あるいは軽量化の上でも必ずしも十分ではない。特に、盛土や基礎への埋め戻し土などの土構造物の形成に用いた場合には、その土構造物の形成に必要な強度や靱性さらには軽量化の度合いが不足するおそれがあり、複合材の品質特性ならびにその造成方法になおも改善の余地を残している。
【０００９】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、先に述べた化石燃料系材料に代えて、自然な植物片を難腐朽材または絶腐朽材とすることにより、土中での耐久性（耐腐朽性）を維持し、もって短繊維混合補強土工法や発泡ビーズ混合軽量土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に好適な複合軽量土の造成方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合して、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上のアルカリ性を呈する複合軽量土を造成することを特徴とする。
【００１１】
（ア）原位置土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３ρｔであること。
【００１２】
（イ）原位置土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【００１３】
ここに言う植物片には、例えば間伐材のほか、伐根、伐採材、廃材等の不要木材を破砕してチップ化した木質片を用いることができる。また、アルカリ性の添加材は固化性を有していても良く、例えばセメントや石灰を使用することが可能である。さらに、原位置土と植物片の混合割合であるところの上限値ρｗ＝０．３ρｔなる条件は、その複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないようにする上で重要であるとともに、複合軽量材盛土体等を造成した場合に重要な品質特性（強度特性）である破壊抵抗値比率の限界を示している（後述の図１１参照）。また、同様に原位置土と植物片との混合割合であるところの下限値ρｗ＝０．０２ρｔなる条件は、植物片を添加混合した複合軽量土において一軸圧縮強さのピークを示すときの添加量である。
【００１４】
より具体的な造成方法としては、請求項２に記載のように、撹拌混合手段を原位置土中に貫入して、原位置土を掘削しながら当該原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を撹拌混合することを特徴とする。
【００１５】
この場合において、上記撹拌混合手段は、例えば請求項３に記載のように、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機とする。
【００１６】
望ましくは、請求項４に記載のように、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１０以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与するものとする。より望ましくは、請求項５に記載のように、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１１以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与するものとする。ここに言う難腐朽効果または絶腐朽効果とは、木材腐朽菌に対する耐性にほかならない。
【００１７】
さらに、請求項６に記載のように、三者混合後の複合軽量土の重量ρｍがρｍ≧１０００ｋｇ／ｍ3となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することが望ましい。これは、先にも述べたように、その複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないようにする上で必要な条件となる。
【００１８】
ここで、上記のように重量比での原位置土に対する植物片の混合割合の上限を３０％としたときに、複合軽量土の体積比率は２．６倍となる。故に、請求項７に記載の発明は、この点を明確化しており、体積比での植物片の混合割合が土の体積の２．５倍を超えないように調整することを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、複合軽量土の重量変化率であるところの軽量化比率（重量軽減率）を規定しており、原位置土の重量をρｔとし、三者混合後の複合軽量土の重量をρｍとしたとき、三者混合後の複合軽量土の重量変化率がρｍ／ρｔ≧０．５となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする。
【００２０】
また、植物片を含んでいない複合土の破壊抵抗値を基準に、植物片を含んでいる複合軽量土の破壊抵抗値の割合を示すパラメータとして破壊抵抗値比率がある。植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値は、植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上の値を有することが実験により確認できたので、請求項９に記載の発明はこのことを明確化している。すなわち、請求項９に記載の発明は、上記複合軽量土に含まれる添加材がセメントまたはセメント系固化材であって、植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値が植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上となるように植物片の混合割合を調整することを特徴とする。
【００２１】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、植物片を含む複合軽量土がｐＨ８以上のアルカリ性を呈するならば、植物片に難腐朽性または絶腐朽性を付与して、腐朽に対する耐久性の付与ひいてはその腐朽防止を図ることが可能であり、植物片がもつ繊維質本来の機能を長期にわたって維持できるようになる。
【００２２】
特に請求項２および３に記載の発明では、現位置土と添加材および植物片の三者の撹拌混合は、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機を現位置土中に貫入して撹拌混合することで、三者が均質に撹拌混合されることとなり、複合軽量土の造成に際して例えば従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等と同等もしくは両工法の特徴を兼ね備えた機能を発揮させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、不要木材等を有効利用した上で、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法に好適な複合軽量土の造成ができ、必要な強度および靱性等を確保しつつその増量効果をもって軽量化を達成できる。特に植物片にはｐＨ８以上のアルカリ性の環境下で実質的に難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することができるので、植物片がもつ繊維質の機能を長期にわたって安定して維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】間伐材を破砕した木質片の状態を示す写真。
【図２】図１に示した木質片を大きさ別に分けたときの写真。
【図３】代表的な土のｐＨ値とそれらの土に対するセメント系固化材の添加量との相関を示す特性図。
【図４】代表的な土に対してセメント系固化材を添加した場合のｐＨ値の変動を示す特性図。
【図５】本発明に係る複合軽量土のより具体的な実施の形態を示す図で、土重量に対して特定の割合で木質片およびアルカリ性の添加材である高炉セメントを添加した時のイメージ図。
【図６】複合軽量土の湿潤密度と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図７】複合軽量土の一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図８】複合軽量土の圧縮ひずみと木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図９】複合軽量土の軽量化比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１０】複合軽量土の体積比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１１】複合軽量土の破壊抵抗値比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１２】複合軽量土の一軸圧縮強さと圧縮ひずみとの相関を示す特性図。
【図１３】一軸圧縮試験での供試体の破壊状況を示す写真。
【図１４】同じく一軸圧縮試験での供試体の破壊状況を示す写真。
【図１５】図９において、軽量化比率を指定して木質片の添加率を求めるときの説明図。
【図１６】原位置施工による原土を用いて複合軽量土を造成する際のイメージ図。
【図１７】複合軽量土の盛土を造成する際の施工手順を示す説明図。
【図１８】図１７に続く施工手順を示す説明図。
【図１９】図１８に続いてトレンチャー式の撹拌混合機にて撹拌混合する際の説明図。
【図２０】図１９に示したトレンチャー式の撹拌混合機の拡大説明図。
【図２１】図２０の左側面説明図。
【図２２】図１９に続く施工手順を示す説明図。
【図２３】固化材の吐出を地中粉体吐出方式とした場合のシステムの概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
建設用途で複合軽量土を造成する場合、その長期耐久性を有する必要がある。本実施の形態での複合軽量土は、原位置土（土）とセメント等のアルカリ性の添加材と植物片とを混合して、所定の強度と靱性のほか、軽量性を併せ持たせたものである。植物片として間伐材、建築廃材等の不要木材をチップ状に粉砕した木質片を用いる場合、有機物である木質片の耐久性を確認しておく必要がある。ここでは、植物片として木質片（木材片）を用いる場合の耐腐朽性に関する評価を実施した。
【００２６】
ここでの評価に用いる木質片は、杉、檜、雑木等の間伐材を工場内に設置したチッパーシュレッダーにより破砕してチップ状にしたものをふるい分けし、比較的大きなチップを除いた残砕である。その木質片径は０．０１ｍｍ〜最大でも５ｍｍ程度、木質片長０．２ｍｍ〜１５ｍｍ程度での範囲にある。この木質片のふるい分け試験結果（目合０．８５〜５ｍｍのふるい）を表１に、木質片の状況写真を図１，２にそれぞれ示す。なお、木質片の評価項目のうち、粒度試験はＪＩＳ Ａ １２０４（土の粒度試験）に、含水比試験はＪＩＳ Ａ １２０３（土の含水比試験）に、湿潤密度はＪＩＳ Ａ １１０４（土の密度試験）にそれぞれ準じた。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１から明らかなように、０．８５〜２ｍｍの粒径のものが全体の８７．５％を占め、一般的に製紙原料やマルチング材に用いられている木材チップ材に比べて粒径が小さいものである。また、定量分析の結果、その組成はリグニン３９．３％、セルロース３５．５％、ヘミセルロース２２．３％であった。さらに、その湿潤密度（かさ密度）は０．２２５ｇ／ｃｍ３、含水比は４７．５％であった。
【００２９】
なお、ここでの木質片は、先にも述べたように、杉、檜、雑木等の間伐材を破砕してチップ状にしたものをふるい分けした上で、比較的大きなチップを除いた残砕としているが、杉、檜、雑木等は単に入手しやすい故に例示したに過ぎず、例えば松や竹のほかリグニンを多く含む草木類等も同様に用いることが可能であり、使用可能な植物片の種類を特に限定するものではない。
【００３０】
木質片（木材）の主成分は、先にも述べたようにリグニン、セルロース、ヘミセルロースであり、セルロースとヘミセルロースはリグニンによりコーティングされている。したがって、木質片の耐久性はリグニンの耐久性であると言い換えることができる。リグニンは基本的に微生物に分解され難い物質であるが、複合軽量土として長期間使用する場合の耐腐朽性について確認しておく必要がある。
【００３１】
本試験では、木材腐朽菌としてリグニンを分解する能力をもつ白色腐朽菌、セルロースとヘミセルロースを分解する褐色腐朽菌、主としてヘミセルロース(リグニンやセルロースを分解するものもある。)を分解する軟腐朽菌の代表的なものを選定し、木材腐朽菌のアルカリ域における耐性を評価するため、平板培養試験を行い生育性の確認をした。
１）試験で用いた寒天培地
グルコース、ペプトン、麦芽抽出物、寒天、蒸留水による寒天培地および炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、水酸化カルシウム（Ｃa（ＯＨ）2）のアルカリ調整液によるアルカリ寒天培地を作成した。
２）木材腐朽菌の培養
１）で作成した寒天培地に木材腐朽菌を接種し、２５℃で保存し、経時的に生育を観察した。
３）平板培養試験結果
白色腐朽菌による生育状況は表２に、褐色腐朽菌による生育状況は表３に、軟腐朽菌による生育状況は表４にそれぞれ示す。
【００３２】
表中および以降の説明の記号は以下の通りである。
【００３３】
・−：菌の生育なし
・＋：菌が数個生育
・＋＋：菌がプレート上に半分程度生育
・＋＋＋：菌がプレート全体に生育している
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
（１）弱酸性域における寒天培地の試料１（ｐＨ５．２３）において、菌の接種７日後には、白色腐朽菌では（＋＋）を確認。褐色腐朽菌および軟腐朽菌では（＋＋＋）を確認した。これは、いずれの腐朽菌においても木材の腐朽を示唆していることにほかならない。
【００３８】
（２）白色腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料１３（ｐＨ７．４３）にて（＋）を確認するが、試料９（ｐＨ８．２０）、試料１４（ｐＨ８．３８）では（−）を確認した。
【００３９】
・試料１０（ｐＨ９．０６）、試料３（ｐＨ１０．３４）では、菌の接種４９日後であっても（−）を確認し、試料１７（ｐＨ１０．６５）では菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４０】
・白色腐朽菌は、ｐＨ８．２以上のアルカリ域に入ると生育がし辛くなる状態となり（難腐朽状態）、ｐＨ８．９４で生育が見られず、ｐＨ１０．３４以上では長期間においても生育は見られなくなった。
【００４１】
（３）褐色腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料３（ｐＨ１０．３４）にて（＋）を確認するが、試料４（ｐＨ１０．５７）では（−）を確認した。
【００４２】
・試料５（ｐＨ１０．６７）では、菌の接種４９日後であっても（−）を確認し、試料１７（ｐＨ１０．６５）では菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４３】
・褐色腐朽菌は、ｐＨ１０．５７以上のアルカリ域に入ると生育がし辛くなり、ｐＨ１０．６７以上となると生育は見られなくなった。
【００４４】
（４）軟腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料６（ｐＨ１０．７３）にて（＋）を確認するが、試料７（ｐＨ１０．８７）では（−）を確認した。
【００４５】
・試料５（ｐＨ１０．８７）では、菌の接種４２日後であっても（−）を確認し、水酸化カルシウムによるｐＨ１０．６５試料１７にて菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４６】
・軟腐朽菌は、ｐＨ１０．６５以上のアルカリ域にて生育は見られなくなった。
【００４７】
（５）腐朽菌のアルカリ域における耐性試験総括
前述の試験により、腐朽菌の種類によって、腐朽菌が発生するアルカリ域に差異が生じることがわかる。一般に存在する木材の腐朽菌の９０％以上が白色腐朽菌であるとも言われていることより、ｐＨ８以上のアルカリ域にて木質片は難腐朽状態となる。加えて、望ましくはｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることにより、白色腐朽菌、褐色腐朽菌、軟腐朽菌のいずれにおいても発生しなくなる。取りも直さず、土（原位置土）とアルカリ性の添加材（セメント等の固化性を有するものを含む。）と木質片とを混合した複合軽量土をｐＨ８以上とすることにより難腐朽の複合軽量土となり、加えて、ｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることにより、絶腐朽の複合軽量土となることが確認できた。
【００４８】
（６）その他
・先に述べたセメントの主成分はＣａＯであり、土（原位置土）との混合により水酸化カルシウム系のアルカリ状態となる。耐アルカリ性の強い軟腐朽菌においても、ｐＨ１０．６５（試料１７）にて生育の確認はできなかった。なお、軟腐朽菌は含水率１００％以上の木材を好むため、地下水位以下の地盤材料として用いる場合には、ｐＨ１１以上とすることで腐朽菌の発生は避けられる。
【００４９】
・土の性状によって、土そのもののｐＨ値（自然界では概ね６〜７の範囲にある）は異なる。
【００５０】
次に、土の水素イオン指数（アルカリイオン指数）とアルカリ性の添加材との関係について説明する。
【００５１】
まさ土、藤森粘土および関東ロームの３種類の土にアルカリ性の添加材としてセメント系固化材（商品名：タフロックＴＬ−３）を０ｋｇ／ｍ3、３０ｋｇ／ｍ3、５０ｋｇ／ｍ3、７０ｋｇ／ｍ3、１００ｋｇ／ｍ3と添加量を変化させた場合の土のｐＨ値の変動（変化）を測定した。その結果を表５に示す。なお、盛土材料として一般的に使用されるまさ土に比べて、藤森粘土は有機物が多く酸化により強酸性を示している。また、関東ロームはローム土の特徴である弱酸性を示している。
【００５２】
【表５】
【００５３】
表５から明らかなように、セメント系固化材を添加する前のそれぞれの土のｐＨ値は、まさ土で７．３、藤森粘土で３．３、関東ロームで６．３であったが、それらの土にセメントを３０ｋｇ／ｍ3添加したところ、ｐＨ値が３．０３〜４．９５上昇した。５０ｋｇ／ｍ3添加では、ｐＨ値が３．１６〜５．６６の上昇となった。なお、それぞれの土のｐＨ値とセメント系固化材の添加量との相関特性を図３に示す。
【００５４】
図３から明らかなように、いずれの土（原位置土）においても難腐朽材としての目安となるｐＨ８以上とするためには、セメント系固化材を３０ｋｇ／ｍ3添加することで満足できている。また、強酸性土（ｐＨ３．３）であった藤森粘土を難腐朽材とするのに望ましいとされるｐＨ１０とするためには、セメント系固化材を８６ｋｇ／ｍ3添加すれば良いことがわかる。さらに、藤森粘土を絶腐朽材とするのに望ましいとされるｐＨ１１以上とするためには、セメント系固化材を１１８ｋｇ／ｍ3以上、概ね１２０ｋｇ／ｍ3以上添加すれば良いことがわかる。
【００５５】
その一方、関東ロームではローム土の特徴であるアロフェンやハロイサイトが含まれることにより、ｐＨ値の上昇が抑えられる傾向にあるが、ｐＨ１０以上とするにはセメント系固化材を６４ｋｇ／ｍ3添加すれば良く、ｐＨ１１以上とするにはセメント系固化材を１０８ｋｇ／ｍ3以上、概ね１１０ｋｇ／ｍ3以上添加すれば良いことがわかる。さらに、まさ土においては、元々のｐＨ値が比較的高く（ｐＨ７．３）、ｐＨ１１以上とするにもセメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加すれば良いことがわかる。
【００５６】
図４は、それぞれの土に対するセメント系固化材の添加量とそれに応じたｐＨ値の変動との相関を示す特性図である。
【００５７】
図４から明らかなように、強酸性土である藤森粘土は、セメント系固化材の添加量が少なくてもｐＨ値の上昇が大きく、セメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ７．２の上昇が見られる。逆に、関東ロームは先にも述べたようにｐＨ値の上昇は少なく、セメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ４．５の上昇が見られるだけであり、１２０ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ５の上昇が予測されるにすぎない。関東ロームのｐＨ値は６〜６．５程度であり、これからみてもｐＨ１１以上とするには概ね１２０ｋｇ／ｍ3のセメント系固化材の添加が必要となる。また、まさ土はセメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ３．９の上昇が見られるにすぎない。これは、まさ土の元々のｐＨ値が７．３で弱アルカリ性であることに起因している。
【００５８】
以上のことから、土（原位置土）の種類によってもｐＨ値は大きく異なり、且つアルカリ性の添加材（セメント系固化材）に対する変動（上昇度合い）も異なることが本試験から理解できる。藤森粘土は強酸性であるが、ｐＨ値の上昇は大きく、関東ロームは弱酸性であるが、ｐＨ値の上昇は比較的緩やかとなっている。藤森粘土のｐＨ値は一般的には自然界にあまり存在しない強酸性土であり、関東ロームもローム土としての特殊土に分類される。いずれの特殊土においてもアルカリ性の添加材（セメント系固化材）を５０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ８以上の難腐朽材となり、増量してアルカリ性の添加材を１００ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ１０以上の望ましい難腐朽材となる。さらに、アルカリ性の添加材を１２０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ１１以上の絶腐朽材となる。
【００５９】
このように、複合土の原料となる原位置土（土）の性状によって、難腐朽または絶腐朽の耐腐朽材とするのに必要なアルカリ性の添加材の添加量は異なる。よって、複合土のｐＨ値を８以上、望ましくは１０以上、より望ましくは１１以上とするにあたり、予め原位置土を採取してアルカリ性の添加材であるセメント系固化材とを撹拌混合し、施工前の事前試験にてｐＨ値を測定した上でセメント系固化材の添加量を決定する。
【００６０】
一方、複合土の用途によって必要となるところの一軸圧縮強さ、圧縮ひずみ等の強度特性や湿潤密度、体積比率等の物性特性（品質特性）は異なる。よって、セメント系固化材の添加量の決定にあたっては、難腐朽材としてのｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上、絶腐朽材としてのｐＨ１１以上とするのに必要なセメント系固化材の添加量であって、且つ用途に応じた強度特性または物性特性の両面を満足させる添加量とする。ここでの難腐朽材と絶腐朽材の使い分けは、半年〜２年程度の使用期間となる仮設材的な使用の場合は難腐朽材でも良く、１０年、２０年と恒久的な使用に耐えさせるには絶腐朽材とすることが望ましい。
【００６１】
なお、アルカリ性の添加材としては、先に述べたような固化性のあるセメント系固化材のほか、セメント、石灰あるいは石灰系固化材、さらには酸化マグネシウムや酸化マグネシウム系固化材等を用いることが可能である。
【００６２】
ローム土は火山灰質粘性土と呼ばれるものであって、アロフェンやハロイサイトを含み、これらの物質はセメントに含まれるカルシウムイオンを吸着する性質を有する。また、アロフェンは非常に微細な気孔を多く含み、大きな比表面積を持ち、毛細管現象によって物理的に吸着・吸湿機能を有する。これらの機能が、セメントや石灰等を添加混合した場合にｐＨ値の上昇（変動）を阻害する要因なっている。これらの特徴を示す代表的なローム土が関東ロームである。
【００６３】
ｐＨ値の上昇が押さえられる関東ロームにおけるｐＨ値の変動は、図４から明らかなように、セメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加加することでｐＨ値が３．４だけ上昇し、１２０ｋｇ／ｍ3の添加にてｐＨ値が５．０だけ上昇することとなる。関東ロームのｐＨ値は６弱〜６．５程度であり、図３から明らかなように、セメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加することでｐＨ値が８以上の難腐朽状態となり、同様にセメント系固化材を１２０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ値が１１以上の絶腐朽状態となり、耐不朽性を確保することが可能となる。
【００６４】
同様に、ｐＨ値が３．３と酸性の強い藤森粘土においても、そのｐＨ値を１０とするにはセメント系固化材を８６ｋｇ／ｍ3添加することで可能であり、ｐＨ値を１１とするにはセメント系固化材を１１８ｋｇ／ｍ3添加することで可能となる。
【００６５】
上記より、多様な原位置土（土）と植物片とアルカリ性材料との混合による複合軽量土を難腐朽の目安であるｐＨ８以上とするには、前述の通りアルカリ性材料の添加量を原位置土１ｍ3当たり少なくとも５０ｋｇ／ｍ3以上とする必要がある。
【００６６】
次に、アルカリ性の添加材としてセメントを用いた場合の複合軽量土の強度特性試験について室内試験を実施した。室内試験に用いた土は、複合軽量土の造成箇所より採取した原位置土（原土）である。
１）室内試験に用いた原材料
・原土の土質分類：シルト質砂
・原土の湿潤密度（重量）：１７１５ｋｇ／ｍ3
・原土の含水比：３６．４％
・アルカリ性の添加材（固化材）：高炉セメント（粉体状）
・木質片：表１および図１，２に示した木質片
２）配合計画
・木質片の添加量：原土の湿潤重量に対して０％、５％、１０％、１５％、２０％添加の５種類とする。
【００６７】
・高炉セメントの添加量：複合軽量土（Ｖｃｍ＝土＋木質片＋高炉セメント）１ｍ3内に８５ｋｇの添加とする。
【００６８】
図５は、原位置土（原土）重量に対して木質片２０％の添加と、アルカリ性の添加材である高炉セメント８５ｋｇ／ｍ3（内割）が添加されて、複合軽量土（Ｖｃｍ）１ｍ3を構成するイメージ図であって、後述する表６および表７の試料（５）に相当するイメージ図を示す。
３）供試体の作成と試験方法
（１）供試体作製手順
（１−１）モールド、１．５ｋｇランマー及びカラーを用いて複合軽量土を突固め、供試体を作製する。
【００６９】
（１−２）突固め方法は、質量１．５ｋｇのハンマーを２０ｃｍの高さから自由落下させ、３層で突固める。突固め回数は各層１５回とする。
【００７０】
（１−３）３層突固め後は、カラーを取り外してモールド上部の余分の土をストレージエッジで注意深く削り取る。砂粒などのために表面にできた穴は複合軽量土の細粒分で埋め、モールド上面と同じ高さになるように平滑に仕上げる。
【００７１】
（１−４）供試体は温度２０±３℃、湿度９５％以上の恒温恒湿槽内あるいはこれに準じる条件で所定材齢まで密封養生をする。
【００７２】
（２）試験方法（試験方法の規格）
土の一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６もしくは地盤工学会基準（ＪＧＳ ０５１１−２０００）による。土懸濁液のｐＨ試験方法：地盤工学会基準（ＪＧＳ ０２１１−２０００）による。
４）試験結果
試験結果のほかデータより算出したそれぞれの値を表６および表７に示す。これらの表６，７において、試料番号（１）〜（５）は○囲み数字の１〜５で表示してあるほか、先に述べた高炉セメントは便宜上「固化材」と表示してある。
【００７３】
【表６】
【００７４】
【表７】
【００７５】
５）試験結果概要
（１）湿潤密度と重量比の変化
表６より、原土の湿潤密度（重量）は１７１５ｋｇ／ｍ3であったが、アルカリ性の添加材であるセメントの添加（複合軽量土１ｍ3内に８５ｋｇのセメント量を含む）により、試料（１）の複合軽量土（原土＋セメント）の湿潤密度（重量）は１７４２ｋｇ／ｍ3となった。これは、セメントが持つ固化性により、軟弱（ルーズ）な原土が固化処理されたことを示す。木質片の添加量が増加するのに伴い、試料（２）〜（５）の複合軽量土（いずれも、原土＋木質片＋セメント）の湿潤密度は１４５０〜１０４６ｋｇ／ｍ3へと軽量化する結果が得られた。なお、表６における湿潤密度と木質片の添加割合との相関特性を図６に示す。
【００７６】
表７より、体積変化率であるところの軽量化比率（複合軽量土の湿潤密度／原土の湿潤密度）においては、木質片が含まれない試料（１）の複合土では、わずかではあるが増加を示したが、木質片を含む試料（２）〜（５）の複合軽量土では、原土の湿潤密度に対して０．８５〜０．６１と木質片の割合が多くなるのに伴い軽量化されていることを示した。なお、表７における軽量化比率と木質片の添加割合との相関特性を図９に示す。
【００７７】
（２）一軸圧縮強さ（ｑｕ）と圧縮ひずみ（ε）の変化
表６より、木質片が含まれていない試料（１）の複合土での一軸圧縮強さは５７２ｋＮ／ｍ2、圧縮ひずみ０．７７％であったが、木質片５％添加により一軸圧縮強さ６６５ｋＮ／ｍ2、圧縮ひずみ１．６３％と、一軸圧縮強さと圧縮ひずみ共に伸びて、木質片を混合した効果が見られる。以後、木質片の混合割合を１０％、１５％、２０％と増やすのに伴い、一軸圧縮強さは６０１ｋＮ／ｍ2、５３０ｋＮ／ｍ2、４８７ｋＮ／ｍ2とわずかに小さくなるものの、圧縮ひずみは２．７９％、３．７５％、４．５１％と木質片の割合増加とともに伸びている。なお、表６における一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関特性を図７に示す。
【００７８】
（３）破壊抵抗値と破壊抵抗値比率
造成土の持つ破壊抵抗値（強度）は、一般的には一軸圧縮強さ、曲げ強さ、引っ張り強さ等で表す。通常の安定処理土（造成土）では、一軸圧縮強さと圧縮ひずみは反比例するが、先に述べた公知の短繊維混合補強土工法では一軸圧縮強さと曲げ強さを兼ね備えた品質特性を示すことが特徴である（破壊抵抗エネルギーの大きい造成土とは、圧縮ひずみが大きく、靱性の高いものをいう。）。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、その造成土（複合軽量土）における一軸圧縮強さ（ｑｕ）と、一軸圧縮試験時における最大応力時のひずみ（圧縮ひずみε）と、の積（ｑｕ×ε）をもって破壊抵抗値（破壊抵抗係数）と定義する。なお、試料（１）と試料（５）における一軸圧縮強さと圧縮ひずみとの相関特性を図１２に示す。図１２における斜線部の面積が破壊抵抗エネルギー（破壊抵抗値）に相当する。
【００８０】
表６，７より、（２）の「一軸圧縮強さ（ｑｕ）と圧縮ひずみ（ε）との積の変化」を破壊抵抗値として説明するならば、試料（１）の複合軽量土は４４０（５７２×０．７７）であるが、試料（２）は１０８４、試料（３）は１６７６、試料（４）は１９８８、試料（５）は２１９５と、木質片の割合増加とともに破壊抵抗値も増加している。これは、木質片が複合軽量土の引っ張り強度を高めていることを示し、靱性の高い複合軽量土となったことを意味する。なお、これらの破壊抵抗値と木質片の添加割合との相関特性を図１１に示す。
【００８１】
本発明の複合軽量土の特徴は、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法と短繊維混合補強土工法の両工法の特徴である軽量性と靱性を併せ持つところにあるといえる。すなわち、発泡ビーズ混合軽量土工法では軽量性は期待できても靱性の向上は期待できず、他方、短繊維混合補強土工法では繊維混合量は原土に対する乾燥重量比で０．１〜数％程度であることから軽量性の期待はできず、結果として本発明は両工法の特徴である軽量性と靱性を併せ持つところに特徴があるといえる。
【００８２】
図１３，１４は先の一軸圧縮試験における供試体の破壊状況を示す写真である。図１３は木質片が無添加の複合土の場合であり、供試体が裂けるように破壊していて供試体としての一軸圧縮強さはあるが、脆さがうかがえる。他方、図１４は木質片２０％添加の複合軽量土の場合であり、図１３に示したような裂けるような破壊はなく、木質片による引っ張り抵抗の寄与がうかがえる。そして、この引っ張り抵抗が複合軽量土としての靱性の増加に貢献しているものと推測される。
【００８３】
（４）水素イオン濃度の変化
表６より、試料（１）〜（５）のいずれの供試体においてもｐＨ１１以上を示し、前述での腐朽菌の生育試験における絶腐朽領域に達している。これは、自然の木質片が繊維混合補強土工法における繊維や発泡ビーズ混合軽量土工法における発泡ビーズに代わるものとして使用可能であって、高靱性複合土および軽量化複合土のいずれにおいても難腐朽材もしくは絶腐朽材となったといえる。
６）その他（特性評価）
本実施の形態での複合軽量土は、従来の短繊維混合補強土工法や発泡ビーズ混合軽量土工法に使用されている化石燃料を原料とする繊維や発泡ビーズに換えて、間伐材や竹等の自然の植物片（木質片）を靱性材や軽量材として用いようとするものである。これらの総合的な裏付けとして、図６〜図１１をもって説明する。図６，７および図９，１１が何を示す図であるかは先に述べたとおりである。図８は、表６における圧縮ひずみと木質繊維の添加割合との相関特性を示す図であり、図１０は表７における体積比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図である。なお、図中の破線部は、試験の結果よりシュミレーションしたものであって、それぞれの特徴の限界値を示すものである。
【００８４】
（１）木質片を軽量化材として使用して複合軽量土とする場合、複合軽量土の湿潤密度（複合材重量）が１０００ｋｇ／ｍ3以上にすることが重要である。これは、軽量化した複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないことを意味する。
【００８５】
図６より、木質片３０％添加時における複合軽量土の推定湿潤密度は、９６０ｋｇ／ｍ3とわずかに１０００ｋｇ／ｍ3を下回っている。しかし、本試験で用いた木質片の含水比が約４７．５％であったことと、経時変化による木質片の吸水を考慮すれば、原土重量（湿潤密度）比３０％が木質片の添加上限といえる。また、軽量化を目的とする複合土の場合には、図６，図９の相関曲線でも明らかなように、木質片３０％添加にてほぼ水平となり重量変化（軽量化比率）の限界を示している。この点から見ても、原土重量（湿潤密度）比３０％が木質片の添加上限といえる。
【００８６】
（２）さらに、図１０から明らかなように、前述での木質片の添加率上限を３０％としたときに、複合軽量土の体積比率は２．６倍程度となるものと推測される。故に、本発明の実施にあたっては２．５倍以下とすることが望ましい。
【００８７】
（３）木質片の添加率上限を３０％とするのは、前述の軽量化比率の限界や図１１で示す相関曲線での破壊抵抗値比率においてもほぼ限界を示している。これは、これ以上の木質片を添加しても軽量性、靱性度のいずれにおいてもそれ以上の効果がなくなることを示唆している。物理特性、強度特性からみても２．５倍以下とすることが複合軽量土にとって望ましいといえる。
【００８８】
（４）図１１の破壊抵抗値比率とは、表７にも示すように、木質片を含まない複合土の破壊抵抗値Ｃ１を基準としたときの木質片を含んだ複合軽量土の破壊抵抗値Ｃ２の割合、すなわちＣ１／Ｃ２を示すものである。木質片５％添加では２．４６倍を示し、１５％添加までは直線的に上昇している。また、図１１から明らかなように、木質片２０％添加では破壊抵抗値比率は概ね５倍であるが、伸びの収束域に入り、木質片３０％添加では５．２倍にてほぼ横ばい状態となっている。この点から見ても、木質片の上限添加率は３０％といえる。
【００８９】
（５）複合軽量土の下限値を示すにあたり、図７の一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関図より一軸圧縮強さがピークになるときの、一軸圧縮強さ７１５ｋＮ／ｍ2と木質片の添加率２％を求める。図８の圧縮ひずみと木質片との相関図より木質片２％添加時における圧縮ひずみ１．２％を求める。以上により、木質片２％添加時における破壊抵抗値Ｃ１は７１５×１．２＝８５８となる。よって、本発明による破壊抵抗値比率の下限値は８５８／４４０＝１．９５≒２．０となる。言い換えるならば、複合軽量土の強度特性における木質片の添加率下限は原土重量（湿潤密度）比２％と言える。
【００９０】
（６）図７は、一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関特性を示す図である。木質片２％（実試験では５％）添加をピークに木質片の増加とともに一軸圧縮強さは減少している。しかし、図８では、圧縮ひずみは直線的に伸びている。これは、複合軽量土の破壊抵抗を増すものであって、複合軽量土の靱性が上昇していると言える。少なくとも、複合軽量土に及ぼす応力を複合軽量土の圧縮応力（一軸圧縮強さ）を超えない範囲（場合によっては、設計最大応力を圧縮応力（一軸圧縮強さ）の５０％以内にて利用する。）にて利用する場合には、木質片を添加したほうが、破壊抵抗の面からより安全と言える。
【００９１】
（７）破壊抵抗値の増加割合を示す指標として、木質片を含んだ試料（２）〜（５）の複合軽量土の破壊抵抗値（Ｃ２）を木質片が含まれていない試料（１）の複合軽量土の破壊抵抗値（Ｃ１）にて除した値（Ｃ２／Ｃ１）を破壊抵抗値比率とすることは先に述べた。該破壊抵抗比率では、図１１に示すように、木質片２％添加にて概ね２．０（推定値）、木質片５％添加にて２．４６となり、木質片２０％添加では４．９８となっている。つまり、複合軽量土に含まれるセメントの添加量は８５ｋｇ／ｍ3（内割）といずれの試料も同量であるが、木質片が含まれていない複合土よりも木質片が含まれた複合軽量土の方が、破壊抵抗値が大きくなっている。加えて、木質片の割合増加に伴い試料（１）よりも試料（５）の破壊抵抗値は概ね５倍となっている。
【００９２】
以上のことから、本実施の形態での複合軽量土は、木材腐朽菌に対する耐久性を有していることはもちろんのこと、強度（一軸圧縮強さ）、靱性（破壊抵抗値）および増量効果による軽量性等において十二分に実用レベルに達しており、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維補強土工法等との特徴を兼ね備えた複合軽量土として盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に適用できることが確認できた。
【００９３】
次に、いわゆる原位置施工での複合軽量土の造成手順について、軟弱な地盤上に盛土高さ２ｍの軽量盛土を施す場合を例にとって説明する。
１）施工条件
・使用するアルカリ性の添加材：高炉セメント（粉体状）
・使用する木質片：杉材の間伐材をチップ状にした木質片
・原位置土の湿潤密度（重量）：１５００ｋｇ／ｍ3
・複合軽量土の目標湿潤密度（重量）：１０００ｋｇ／ｍ3
・高炉セメントの添加量：８５ｋｇ／ｍ3（複合軽量土１ｍ3当たりに含まれる高炉セメントの添加量）
なお、ここに言う高炉セメントの添加量は、盛土体としての必要な強度（一軸圧縮強さ、破壊抵抗値等）を満足し、尚且つ複合軽量土の耐腐朽性を維持できるｐＨ値１１以上となることが予め室内試験にて確認された添加量である。
２）木質片の添加率と混合深度
（１）軽量化比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図９より、
軽量化比率＝１０００／１５００＝０．６６６≒０．６７
となる、木質片の添加率を求める。
【００９４】
図１５より、木質片の添加率は、原土の重量に対して１５％とする。
【００９５】
（２）体積比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図１０より、木質片１５％時における体積比率を求めることもできるが、原土の体積Ｖに対する複合軽量土の体積Ｖｃｍの割合であり、下記式により求めても良い。
【００９６】
体積比率Ｖｃｍ／Ｖ＝
（ρｔ／ρｃｍ）×｛（１＋αｗ）／（１−ｃ／ρｃｍ）｝
ここで、
Ｖ：原土の体積
Ｖｃｍ：複合軽量土の体積
ρｔ：原土の湿潤密度（重量）
ρｃｍ：複合軽量土の湿潤密度（重量）
αｗ：木質片の添加率
ｃ：高炉セメントの添加量
上記式より、
体積比率＝（１５００／１０００）×｛１＋（１５／１００）｝／｛（１−（８５／１００）｝
＝１．８８５≒１．８９となる。
【００９７】
なお、室内試験では、体積比率は１．８８であった（表７参照）。
【００９８】
（３）体積比率を１．８９とした時における、盛土高さ２ｍを確保するに必要な改良深度ｈを求める。なお、そのイメージを図１６に示す。なお、符号Ｇ１は改良域における原土（原位置土）を、符号Ｇ２は原土Ｇ１のほか高炉セメントと木質片との撹拌混合により造成された複合軽量土層を、Ｍはその複合軽量土層Ｇ２をもって構成された盛土をそれぞれに示す。
【００９９】
図１６より、
１．８９ｈ≧２＋ｈ
∴ ｈ≧２．２４７ｍ
よって、改良深度ｈ≒２．３ｍとする。
【０１００】
（４）上記（３）より、区割1ｍ3あたりに必要な主要材料を求める。
【０１０１】
原土重量：１５００ｋｇ／ｍ3×２．３ｍ×１ｍ3＝３４５０ｋｇ
木質片の重量：３４５０ｋｇ×１５／１００＝５１７．５≒５１８ｋｇ
高炉セメント添加量：複合軽量土（原土＋木質片＋高炉セメント）１ｍ3内に８５ｋｇ添加とするときの１ｍ2あたりに必要な高炉セメントの添加量を求める。
【０１０２】
高炉セメント添加量＝（複合軽量土総重量）−（原土重量＋木質片の重量）
（高炉セメント添加量＝（１０００ｋｇ／ｍ3×２．３×１．８９×１ｍ2）−（３４５０ｋｇ＋５１８ｋｇ）＝３７９ｋｇ／ｍ2
この添加量を１ｍ3当たりに割り戻すと、３７９／４．３＝８８ｋｇ／ｍ3となる。
【０１０３】
よって、複合軽量土１ｍ3内に８８ｋｇ（≧８５ｋｇ）の固化材を添加することとなる。
【０１０４】
（５）主要材料のまとめ
原土（原位置土）１ｍ2あたり、木質片を５１８ｋｇ、高炉セメント３７９ｋｇを用いて、原地盤より２．３ｍの深度を原位置撹拌混合することにより、盛土高さ２ｍの木質片による複合軽量土Ｇ２の盛土Ｍが造成されることになる。
【０１０５】
ここで、これまでの例ではアルカリ性の添加材として高炉セメントを用いた場合について説明したが、土質等に応じて高炉セメント以外の各種セメントのほか、セメント系固化材、さらには生石灰、消石灰および石灰系固化材を用いることも可能であることは言うまでもない。
３）次に、１区画を１０ｍ2とする場合の施工手順を以下に示す。
【０１０６】
（１）必要な主要材料
・造成される複合軽量土：（２＋２．３）×１０＝４３ｍ3
・固化材（高炉セメント）：３７９×１０＝３７９０ｋｇ≒３．８ｔ
・木質片：５１８×１０＝５１８０ｋｇ≒５．２ｔ
（２）土堰堤の造成
造成箇所に、例えば図１７に示すように、バックホウ１を用いて周辺の土砂あるいは客土により所定高さの一対の土堰堤Ｄ１，Ｄ２を造成する。この土堰堤Ｄ１，Ｄ２の高さは、原位置土と木質片と固化材（高炉セメント）とを撹拌混合するときに、それらが造成箇所以外に飛散や流出しない高さとする。前述した室内試験に用いた木質片のかさ密度は約０．２２ｔ／ｍ3であった。土堰堤Ｄ１，Ｄ２の高さを、少なくとも使用する木質片の相当高さとする場合の高さは下記のとおりである。
【０１０７】
（５．２／１０）／０．２２＝２．３６ｍ
よって、原地盤より約２．４ｍの高さの土堰堤Ｄ１，Ｄ２を造成する。
【０１０８】
（３）木質片の敷き均し
土堰堤Ｄ１，Ｄ２が造成されたならば、図１８に示すように、袋詰めされた所定量の木質片Ｗをバックホウ（クレーン様式）１等にて対向する土堰堤Ｄ１，Ｄ２同士の間の空間に投入し、解袋した上で均一に敷き均す。木質片Ｗの袋詰めは１．５〜３．０ｍ3／袋（０．３３〜０．６６ｔ／袋）であり、１区画あたり８〜１６袋の木質片Ｗが使用される。また、ここで使用する木質片Ｗは、先にも述べたように杉、檜、ブナ等の間伐材や家屋の解体や建築廃材から発生する木材をチップ化（木質片化）したものであっても良い。さらに、孟宗竹、真竹等の竹類を粉砕して植物片化したものであっても良い。
【０１０９】
（４）固化材の散布
固化材の散布は、木質片Ｗの敷き均し後に所定量の固化材（高炉セメント）を木質片Ｗ上に散布、敷き均しする。なお、固化材の散布は木質片Ｗの敷き均し前であってもよい。この実施例での固化材の荷姿は、ローリー車（約１０ｔ／車）、フレキシブルコンテナバッグ（１ｔ／袋）、紙袋（２５ｋｇ／袋）のいずれであってもよい。造成箇所への入荷をローリー車とする場合には、１０ｍ2当たり３．８ｔとなるように検収枡による小分け作業をして均一な散布をする。また、フレキシブルコンテナバッグを用いる場合には、４／０．３７９＝１０．５５≒１０．５ｍ2として造成面積を変更して使用材料の均一を図る。
【０１１０】
（５）原位置土、木質片、固化材の撹拌混合
固化材の散布、敷き均しに続いて、図１９に示すように、撹拌混合手段として例えばトレンチャー式の撹拌混合機４を貫入して原位置土Ｇ１を垂直方向に掘削しつつ撹拌混合するとともに、当該撹拌混合機４を水平方向にも移動させて、掘削した現位置土Ｇ１、木質片Ｗおよび固化材の三者を均質となるように撹拌混合する。原位置土Ｇ１の撹拌混合深度の誤差は、原位置土量（原土量）と木質片Ｗと固化材（高炉セメント）との複合割合が変わることとなり、複合軽量土の特徴である軽量化比率、体積比率、破壊抵抗値比率の変化となる。よって、撹拌混合深度の施工管理には、十分留意したう上で原位置土Ｇ１と木質片Ｗと固化材とを入念に撹拌混合をする。ここでの撹拌混合にあたり、トレンチャー式の撹拌混合機４を用いることにより、品質特性の異なる原位置土Ｇ１と木質片Ｗおよび固化材のそれぞれの原材料が互層状態となっているが、トレンチャー式撹拌混合機の縦撹拌（垂直撹拌）により均質な撹拌混合が可能となる。
【０１１１】
ここで使用するトレンチャー式の撹拌混合機４は、例えば汎用型のバックホウをベースマシンとして用い、図１７，１８に示したようなバケット２に代えてバックホウ３のアーム５に支持させたものである。そして、トレンチャー式の撹拌混合機４は、図２０，２１に示すように、例えば角柱状のフレーム６の上下に支持させた駆動輪７と従動輪８との間にエンドレスなドライブチェーン９を巻き掛けるとともに、そのドライブチェーン９に所定幅寸法の多数の撹拌混合翼１０を所定のピッチで装着したもので、油圧モータ１１駆動の駆動輪７の起動によりそれらの撹拌混合翼１０がドライブチェーン９とともに上下方向に周回駆動され、結果として原位置土Ｇ１が垂直方向に掘削されながら、その原位置土Ｇ１、木質片Ｗおよび固化材（高炉セメント）の三者が撹拌混合されて、先に述べた複合軽量土Ｇ２（図２２参照）と化することになる。
【０１１２】
なお、かかるトレンチャー式の撹拌混合機４は、例えば本出願人による特開２００５−３０７６７５号公報等において公知である。また、原位置土Ｇ１の土質によっては、高炉セメントに代えて、粉体状の高炉セメントと水とを予め混練りしたいわゆる固化材スラリを用いることも可能である。その場合には、トレンチャー式の撹拌混合機４の先端における図示外の吐出ノズルから固化材スラリを原位置土中に吐出しながら撹拌混合することになる。
【０１１３】
（６）複合軽量土の敷き均しおよび転圧
撹拌混合処理により複合軽量土Ｇ２が造成されたならば、図２２に示すように、速やかに複合軽量土Ｇ２を敷き均し整正・転圧をする。転圧は、バックホウ１のバケット２により行う。複合軽量土Ｇ２の造成深度によっては、最上部からの転圧のみでは所定の密度が得られにくく、品質に影響を及ぼすこともある。本実施例では、複合軽量土Ｇ２の造成深度が４．３ｍであることからして、４層に分割して転圧（概ね１ｍ／層の転圧）することで複合軽量土Ｇ２としての品質を得ることとする。以上をもって、土堰堤Ｄ１，Ｄ２とともに複合軽量土Ｇ２による盛土Ｍ１が造成されたことになる。
【０１１４】
（７）固化材の別の供給方法
固化材（高炉セメント）の供給方法として、前述の表面散布に変えて、粉体状の固化材を空気圧送し、地中に吐出させて撹拌混合するいわゆる地中粉体吐出方式を採用することも可能である。その一例を図２３に示す。
【０１１５】
（７−１）固化材サイロ２２に貯留されている粉体状の固化材を粉体供給機２０の加圧タンク（約８００〜１０００ｋｇ収容）２１Ａ，２１Ｂのうちいずれか一方の加圧タンク、例えば加圧タンク２１Ａに投入する。
【０１１６】
（７−２）投入後、固化材の投入口を閉じ、加圧タンク２１Ａにコンプレッサー２３から圧縮空気を送り、加圧タンク２１Ａ内を加圧する。
【０１１７】
（７−３）加圧タンク２１Ａ内の加圧終了後、加圧タンク２１Ａの下部のロータリーバルブを開き、流量計にて固化材吐出量を計量しながらトレンチャー式攪拌機４の先端部まで空気圧送し、図示外の固化材吐出口から原位置土中に吐出させる。
【０１１８】
（７−４）一方の加圧タンク２１Ａ内の固化材がなくなるまでに、もう一方の加圧タンク２１Ｂへの固化材の投入と加圧タンク２１Ｂ内の加圧を終える。
【０１１９】
（７−５）先に吐出させた加圧タンク２１Ａ内の固化材が吐出終了すると同時に、もう一方の加圧タンク２１Ｂ内の固化材を先の場合と同様に吐出させる。この繰り返しにより、粉体状の固化材は、連続的に地中内へ吐出される。
【０１２０】
（７−６）撹拌混合機４の先端部より地中吐出させならが、原位置土の所定深度まで撹拌混合する。
【０１２１】
（７−７）この方式では、連続的に計量しながらの地中吐出による撹拌混合であり、前述のローリー車、フレキシブルコンテナバッグ、紙袋による固化材の表面散布方式よりも、固化材の撹拌混合が均質となるとともに、一区画の造成面積による材料ロスは小さくなる。なお、本方式の粉体供給機２０は例えば特開平１０−２９２３６３号公報に記載されている公知のものである。
【０１２２】
このような施工手順によれば、起動性に優れたバックホウ３をベースマシンとするトレンチャー式の撹拌混合機４を用いることで、原位置施工にて複合軽量土Ｇ２による盛土Ｍ１を容易に造成することが可能となる。
【０１２３】
また、先にも述べたように、不用木材等を有効利用した上で、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法に好適な複合軽量土を得ることができるほか、必要な強度および靱性等を確保しつつその増量効果をもって軽量化をも達成できるようになる。特に木質片ＷにはｐＨ８以上のアルカリ性の環境下で実質的に難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することができるので、木質片Ｗがもつ繊維質の機能を長期にわたって安定して維持できる利点がある。
【０１２４】
ここで、本発明は、ｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることで植物繊維を難腐朽もしくは絶腐朽とする、ことを主旨としている。よって、本発明に使用する固化材は、実施例で述べた高炉セメントのみならず、セメントおよびセメント系固化材のいずれであってもよい。また、生石灰、消石灰および石灰系固化材であっても良く、場合によってはマグネシウム系の固化材であってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
４…トレンチャー式の撹拌混合機
Ｇ２…複合軽量土（複合軽量土層）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原位置施工における複合軽量土の造成方法、より具体的には原位置土とアルカリ性の添加材と植物片とを混合してなる複合軽量土の造成方法に関し、地盤改良工法のうちでも特に軟弱地盤対策のための盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に好適な複合軽量土の原位置施工における造成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上や傾斜地における盛土造成には軽量化が求められ、従来から例えば大型の発泡スチロールブロックを盛土材料として用いたＥＰＳ（Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙ−Ｓｔｙｒｏｌ）工法や、特許第３８４７３０２号公報に代表されるような発泡ビーズ混合軽量土工法が知られている。また、急勾配盛土や堤防としての盛土造成には靱性や耐浸食性が要求されることがあり、そのための手段として例えば特開２００６−２１４１４５号公報に代表されるような短繊維混合補強土工法が知られている。
【０００３】
これらの工法は、いずれも発泡スチロールブロックや発泡ビーズあるいは化学繊維といった化石燃料を原料とする材料が必須であることから、当該材料が自然界に流出することの将来への懸念やＣＯ2排出量削減の観点から代替技術が要望されている。
【０００４】
その一環として、例えば特許文献１または特許文献２に記載のように、粉砕木質チップや竹質チップを含有した複合土が提案されている。この特許文献１に記載の複合土は緑化基盤材であって、土と、セメントと、廃材を原料とした粉砕木質チップを含有している。そして、この緑化基盤材を用いて緑化基盤が形成され、植生に供されることになる。また、特許文献２では、竹チップを含む地盤改良材が提案され、繊維状にした竹チップと現地にある土と固化材に水を加え混合敷き均し転圧することで、透水性、保水性のほか、歩きやすい適度な弾性を有する地盤改良材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２５５２７号公報
【特許文献２】特開２００８−２６０９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の複合土はあくまで緑化基盤材であって、植物育成助成剤に含まれるセメント鉱物は５〜５０質量％としており、その植物育成剤を緑化基盤に１０〜３０ｋｇ／ｍ3使用するとしている。つまり、緑化基盤材に含まれるセメント（アルカリ性材料）の添加量は緑化基盤材１ｍ3当たり５〜１５ｋｇと微量であり、植生を可能にする上で保水性や通気性を確保することを目的とするものであり、法面等の緑化造成に用いる技術である。よって、その施工方法は、緑化造成箇所である法面（原位置）ではなく別の箇所にて複合材を製造した上で法面に吹き付けたり、油圧ショベル等で法面に張り付けることとしている。
【０００７】
また、特許文献２に記載の複合土は、竹を繊維状に粉砕した竹チップと、現地の土およびセメント等の固化材とを混合して、地盤の保護、雑草の抑制を目的とするものであり、庭、公園、果樹園、歩道やグラウンド等に５〜１０ｃｍ程度被覆する地盤改良材（被覆材）である。その品質特性は、歩行性を重視して適度な硬さと柔らかさに着目しているに過ぎず、その施工方法も複合材を敷き詰め、転圧するとしているだけである。
【０００８】
いずれも土に添加する粉砕木質チップや竹質チップの耐腐朽性は考慮しておらず、また靱性あるいは軽量化の上でも必ずしも十分ではない。特に、盛土や基礎への埋め戻し土などの土構造物の形成に用いた場合には、その土構造物の形成に必要な強度や靱性さらには軽量化の度合いが不足するおそれがあり、複合材の品質特性ならびにその造成方法になおも改善の余地を残している。
【０００９】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、先に述べた化石燃料系材料に代えて、自然な植物片を難腐朽材または絶腐朽材とすることにより、土中での耐久性（耐腐朽性）を維持し、もって短繊維混合補強土工法や発泡ビーズ混合軽量土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に好適な複合軽量土の造成方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合して、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上のアルカリ性を呈する複合軽量土を造成することを特徴とする。
【００１１】
（ア）原位置土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３ρｔであること。
【００１２】
（イ）原位置土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【００１３】
ここに言う植物片には、例えば間伐材のほか、伐根、伐採材、廃材等の不要木材を破砕してチップ化した木質片を用いることができる。また、アルカリ性の添加材は固化性を有していても良く、例えばセメントや石灰を使用することが可能である。さらに、原位置土と植物片の混合割合であるところの上限値ρｗ＝０．３ρｔなる条件は、その複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないようにする上で重要であるとともに、複合軽量材盛土体等を造成した場合に重要な品質特性（強度特性）である破壊抵抗値比率の限界を示している（後述の図１１参照）。また、同様に原位置土と植物片との混合割合であるところの下限値ρｗ＝０．０２ρｔなる条件は、植物片を添加混合した複合軽量土において一軸圧縮強さのピークを示すときの添加量である。
【００１４】
より具体的な造成方法としては、請求項２に記載のように、撹拌混合手段を原位置土中に貫入して、原位置土を掘削しながら当該原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を撹拌混合することを特徴とする。
【００１５】
この場合において、上記撹拌混合手段は、例えば請求項３に記載のように、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機とする。
【００１６】
望ましくは、請求項４に記載のように、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１０以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与するものとする。より望ましくは、請求項５に記載のように、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１１以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与するものとする。ここに言う難腐朽効果または絶腐朽効果とは、木材腐朽菌に対する耐性にほかならない。
【００１７】
さらに、請求項６に記載のように、三者混合後の複合軽量土の重量ρｍがρｍ≧１０００ｋｇ／ｍ3となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することが望ましい。これは、先にも述べたように、その複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないようにする上で必要な条件となる。
【００１８】
ここで、上記のように重量比での原位置土に対する植物片の混合割合の上限を３０％としたときに、複合軽量土の体積比率は２．６倍となる。故に、請求項７に記載の発明は、この点を明確化しており、体積比での植物片の混合割合が土の体積の２．５倍を超えないように調整することを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、複合軽量土の重量変化率であるところの軽量化比率（重量軽減率）を規定しており、原位置土の重量をρｔとし、三者混合後の複合軽量土の重量をρｍとしたとき、三者混合後の複合軽量土の重量変化率がρｍ／ρｔ≧０．５となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする。
【００２０】
また、植物片を含んでいない複合土の破壊抵抗値を基準に、植物片を含んでいる複合軽量土の破壊抵抗値の割合を示すパラメータとして破壊抵抗値比率がある。植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値は、植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上の値を有することが実験により確認できたので、請求項９に記載の発明はこのことを明確化している。すなわち、請求項９に記載の発明は、上記複合軽量土に含まれる添加材がセメントまたはセメント系固化材であって、植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値が植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上となるように植物片の混合割合を調整することを特徴とする。
【００２１】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、植物片を含む複合軽量土がｐＨ８以上のアルカリ性を呈するならば、植物片に難腐朽性または絶腐朽性を付与して、腐朽に対する耐久性の付与ひいてはその腐朽防止を図ることが可能であり、植物片がもつ繊維質本来の機能を長期にわたって維持できるようになる。
【００２２】
特に請求項２および３に記載の発明では、現位置土と添加材および植物片の三者の撹拌混合は、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機を現位置土中に貫入して撹拌混合することで、三者が均質に撹拌混合されることとなり、複合軽量土の造成に際して例えば従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等と同等もしくは両工法の特徴を兼ね備えた機能を発揮させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、不要木材等を有効利用した上で、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法に好適な複合軽量土の造成ができ、必要な強度および靱性等を確保しつつその増量効果をもって軽量化を達成できる。特に植物片にはｐＨ８以上のアルカリ性の環境下で実質的に難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することができるので、植物片がもつ繊維質の機能を長期にわたって安定して維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】間伐材を破砕した木質片の状態を示す写真。
【図２】図１に示した木質片を大きさ別に分けたときの写真。
【図３】代表的な土のｐＨ値とそれらの土に対するセメント系固化材の添加量との相関を示す特性図。
【図４】代表的な土に対してセメント系固化材を添加した場合のｐＨ値の変動を示す特性図。
【図５】本発明に係る複合軽量土のより具体的な実施の形態を示す図で、土重量に対して特定の割合で木質片およびアルカリ性の添加材である高炉セメントを添加した時のイメージ図。
【図６】複合軽量土の湿潤密度と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図７】複合軽量土の一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図８】複合軽量土の圧縮ひずみと木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図９】複合軽量土の軽量化比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１０】複合軽量土の体積比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１１】複合軽量土の破壊抵抗値比率と木質片の添加割合との相関を示す特性図。
【図１２】複合軽量土の一軸圧縮強さと圧縮ひずみとの相関を示す特性図。
【図１３】一軸圧縮試験での供試体の破壊状況を示す写真。
【図１４】同じく一軸圧縮試験での供試体の破壊状況を示す写真。
【図１５】図９において、軽量化比率を指定して木質片の添加率を求めるときの説明図。
【図１６】原位置施工による原土を用いて複合軽量土を造成する際のイメージ図。
【図１７】複合軽量土の盛土を造成する際の施工手順を示す説明図。
【図１８】図１７に続く施工手順を示す説明図。
【図１９】図１８に続いてトレンチャー式の撹拌混合機にて撹拌混合する際の説明図。
【図２０】図１９に示したトレンチャー式の撹拌混合機の拡大説明図。
【図２１】図２０の左側面説明図。
【図２２】図１９に続く施工手順を示す説明図。
【図２３】固化材の吐出を地中粉体吐出方式とした場合のシステムの概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
建設用途で複合軽量土を造成する場合、その長期耐久性を有する必要がある。本実施の形態での複合軽量土は、原位置土（土）とセメント等のアルカリ性の添加材と植物片とを混合して、所定の強度と靱性のほか、軽量性を併せ持たせたものである。植物片として間伐材、建築廃材等の不要木材をチップ状に粉砕した木質片を用いる場合、有機物である木質片の耐久性を確認しておく必要がある。ここでは、植物片として木質片（木材片）を用いる場合の耐腐朽性に関する評価を実施した。
【００２６】
ここでの評価に用いる木質片は、杉、檜、雑木等の間伐材を工場内に設置したチッパーシュレッダーにより破砕してチップ状にしたものをふるい分けし、比較的大きなチップを除いた残砕である。その木質片径は０．０１ｍｍ〜最大でも５ｍｍ程度、木質片長０．２ｍｍ〜１５ｍｍ程度での範囲にある。この木質片のふるい分け試験結果（目合０．８５〜５ｍｍのふるい）を表１に、木質片の状況写真を図１，２にそれぞれ示す。なお、木質片の評価項目のうち、粒度試験はＪＩＳ Ａ １２０４（土の粒度試験）に、含水比試験はＪＩＳ Ａ １２０３（土の含水比試験）に、湿潤密度はＪＩＳ Ａ １１０４（土の密度試験）にそれぞれ準じた。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１から明らかなように、０．８５〜２ｍｍの粒径のものが全体の８７．５％を占め、一般的に製紙原料やマルチング材に用いられている木材チップ材に比べて粒径が小さいものである。また、定量分析の結果、その組成はリグニン３９．３％、セルロース３５．５％、ヘミセルロース２２．３％であった。さらに、その湿潤密度（かさ密度）は０．２２５ｇ／ｃｍ３、含水比は４７．５％であった。
【００２９】
なお、ここでの木質片は、先にも述べたように、杉、檜、雑木等の間伐材を破砕してチップ状にしたものをふるい分けした上で、比較的大きなチップを除いた残砕としているが、杉、檜、雑木等は単に入手しやすい故に例示したに過ぎず、例えば松や竹のほかリグニンを多く含む草木類等も同様に用いることが可能であり、使用可能な植物片の種類を特に限定するものではない。
【００３０】
木質片（木材）の主成分は、先にも述べたようにリグニン、セルロース、ヘミセルロースであり、セルロースとヘミセルロースはリグニンによりコーティングされている。したがって、木質片の耐久性はリグニンの耐久性であると言い換えることができる。リグニンは基本的に微生物に分解され難い物質であるが、複合軽量土として長期間使用する場合の耐腐朽性について確認しておく必要がある。
【００３１】
本試験では、木材腐朽菌としてリグニンを分解する能力をもつ白色腐朽菌、セルロースとヘミセルロースを分解する褐色腐朽菌、主としてヘミセルロース(リグニンやセルロースを分解するものもある。)を分解する軟腐朽菌の代表的なものを選定し、木材腐朽菌のアルカリ域における耐性を評価するため、平板培養試験を行い生育性の確認をした。
１）試験で用いた寒天培地
グルコース、ペプトン、麦芽抽出物、寒天、蒸留水による寒天培地および炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、水酸化カルシウム（Ｃa（ＯＨ）2）のアルカリ調整液によるアルカリ寒天培地を作成した。
２）木材腐朽菌の培養
１）で作成した寒天培地に木材腐朽菌を接種し、２５℃で保存し、経時的に生育を観察した。
３）平板培養試験結果
白色腐朽菌による生育状況は表２に、褐色腐朽菌による生育状況は表３に、軟腐朽菌による生育状況は表４にそれぞれ示す。
【００３２】
表中および以降の説明の記号は以下の通りである。
【００３３】
・−：菌の生育なし
・＋：菌が数個生育
・＋＋：菌がプレート上に半分程度生育
・＋＋＋：菌がプレート全体に生育している
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
（１）弱酸性域における寒天培地の試料１（ｐＨ５．２３）において、菌の接種７日後には、白色腐朽菌では（＋＋）を確認。褐色腐朽菌および軟腐朽菌では（＋＋＋）を確認した。これは、いずれの腐朽菌においても木材の腐朽を示唆していることにほかならない。
【００３８】
（２）白色腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料１３（ｐＨ７．４３）にて（＋）を確認するが、試料９（ｐＨ８．２０）、試料１４（ｐＨ８．３８）では（−）を確認した。
【００３９】
・試料１０（ｐＨ９．０６）、試料３（ｐＨ１０．３４）では、菌の接種４９日後であっても（−）を確認し、試料１７（ｐＨ１０．６５）では菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４０】
・白色腐朽菌は、ｐＨ８．２以上のアルカリ域に入ると生育がし辛くなる状態となり（難腐朽状態）、ｐＨ８．９４で生育が見られず、ｐＨ１０．３４以上では長期間においても生育は見られなくなった。
【００４１】
（３）褐色腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料３（ｐＨ１０．３４）にて（＋）を確認するが、試料４（ｐＨ１０．５７）では（−）を確認した。
【００４２】
・試料５（ｐＨ１０．６７）では、菌の接種４９日後であっても（−）を確認し、試料１７（ｐＨ１０．６５）では菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４３】
・褐色腐朽菌は、ｐＨ１０．５７以上のアルカリ域に入ると生育がし辛くなり、ｐＨ１０．６７以上となると生育は見られなくなった。
【００４４】
（４）軟腐朽菌に対する培養試験結果
・菌の接種７日後では、試料６（ｐＨ１０．７３）にて（＋）を確認するが、試料７（ｐＨ１０．８７）では（−）を確認した。
【００４５】
・試料５（ｐＨ１０．８７）では、菌の接種４２日後であっても（−）を確認し、水酸化カルシウムによるｐＨ１０．６５試料１７にて菌の接種５６日後であっても（−）を確認した。
【００４６】
・軟腐朽菌は、ｐＨ１０．６５以上のアルカリ域にて生育は見られなくなった。
【００４７】
（５）腐朽菌のアルカリ域における耐性試験総括
前述の試験により、腐朽菌の種類によって、腐朽菌が発生するアルカリ域に差異が生じることがわかる。一般に存在する木材の腐朽菌の９０％以上が白色腐朽菌であるとも言われていることより、ｐＨ８以上のアルカリ域にて木質片は難腐朽状態となる。加えて、望ましくはｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることにより、白色腐朽菌、褐色腐朽菌、軟腐朽菌のいずれにおいても発生しなくなる。取りも直さず、土（原位置土）とアルカリ性の添加材（セメント等の固化性を有するものを含む。）と木質片とを混合した複合軽量土をｐＨ８以上とすることにより難腐朽の複合軽量土となり、加えて、ｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることにより、絶腐朽の複合軽量土となることが確認できた。
【００４８】
（６）その他
・先に述べたセメントの主成分はＣａＯであり、土（原位置土）との混合により水酸化カルシウム系のアルカリ状態となる。耐アルカリ性の強い軟腐朽菌においても、ｐＨ１０．６５（試料１７）にて生育の確認はできなかった。なお、軟腐朽菌は含水率１００％以上の木材を好むため、地下水位以下の地盤材料として用いる場合には、ｐＨ１１以上とすることで腐朽菌の発生は避けられる。
【００４９】
・土の性状によって、土そのもののｐＨ値（自然界では概ね６〜７の範囲にある）は異なる。
【００５０】
次に、土の水素イオン指数（アルカリイオン指数）とアルカリ性の添加材との関係について説明する。
【００５１】
まさ土、藤森粘土および関東ロームの３種類の土にアルカリ性の添加材としてセメント系固化材（商品名：タフロックＴＬ−３）を０ｋｇ／ｍ3、３０ｋｇ／ｍ3、５０ｋｇ／ｍ3、７０ｋｇ／ｍ3、１００ｋｇ／ｍ3と添加量を変化させた場合の土のｐＨ値の変動（変化）を測定した。その結果を表５に示す。なお、盛土材料として一般的に使用されるまさ土に比べて、藤森粘土は有機物が多く酸化により強酸性を示している。また、関東ロームはローム土の特徴である弱酸性を示している。
【００５２】
【表５】
【００５３】
表５から明らかなように、セメント系固化材を添加する前のそれぞれの土のｐＨ値は、まさ土で７．３、藤森粘土で３．３、関東ロームで６．３であったが、それらの土にセメントを３０ｋｇ／ｍ3添加したところ、ｐＨ値が３．０３〜４．９５上昇した。５０ｋｇ／ｍ3添加では、ｐＨ値が３．１６〜５．６６の上昇となった。なお、それぞれの土のｐＨ値とセメント系固化材の添加量との相関特性を図３に示す。
【００５４】
図３から明らかなように、いずれの土（原位置土）においても難腐朽材としての目安となるｐＨ８以上とするためには、セメント系固化材を３０ｋｇ／ｍ3添加することで満足できている。また、強酸性土（ｐＨ３．３）であった藤森粘土を難腐朽材とするのに望ましいとされるｐＨ１０とするためには、セメント系固化材を８６ｋｇ／ｍ3添加すれば良いことがわかる。さらに、藤森粘土を絶腐朽材とするのに望ましいとされるｐＨ１１以上とするためには、セメント系固化材を１１８ｋｇ／ｍ3以上、概ね１２０ｋｇ／ｍ3以上添加すれば良いことがわかる。
【００５５】
その一方、関東ロームではローム土の特徴であるアロフェンやハロイサイトが含まれることにより、ｐＨ値の上昇が抑えられる傾向にあるが、ｐＨ１０以上とするにはセメント系固化材を６４ｋｇ／ｍ3添加すれば良く、ｐＨ１１以上とするにはセメント系固化材を１０８ｋｇ／ｍ3以上、概ね１１０ｋｇ／ｍ3以上添加すれば良いことがわかる。さらに、まさ土においては、元々のｐＨ値が比較的高く（ｐＨ７．３）、ｐＨ１１以上とするにもセメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加すれば良いことがわかる。
【００５６】
図４は、それぞれの土に対するセメント系固化材の添加量とそれに応じたｐＨ値の変動との相関を示す特性図である。
【００５７】
図４から明らかなように、強酸性土である藤森粘土は、セメント系固化材の添加量が少なくてもｐＨ値の上昇が大きく、セメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ７．２の上昇が見られる。逆に、関東ロームは先にも述べたようにｐＨ値の上昇は少なく、セメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ４．５の上昇が見られるだけであり、１２０ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ５の上昇が予測されるにすぎない。関東ロームのｐＨ値は６〜６．５程度であり、これからみてもｐＨ１１以上とするには概ね１２０ｋｇ／ｍ3のセメント系固化材の添加が必要となる。また、まさ土はセメント系固化材を１００ｋｇ／ｍ3添加してもｐＨ３．９の上昇が見られるにすぎない。これは、まさ土の元々のｐＨ値が７．３で弱アルカリ性であることに起因している。
【００５８】
以上のことから、土（原位置土）の種類によってもｐＨ値は大きく異なり、且つアルカリ性の添加材（セメント系固化材）に対する変動（上昇度合い）も異なることが本試験から理解できる。藤森粘土は強酸性であるが、ｐＨ値の上昇は大きく、関東ロームは弱酸性であるが、ｐＨ値の上昇は比較的緩やかとなっている。藤森粘土のｐＨ値は一般的には自然界にあまり存在しない強酸性土であり、関東ロームもローム土としての特殊土に分類される。いずれの特殊土においてもアルカリ性の添加材（セメント系固化材）を５０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ８以上の難腐朽材となり、増量してアルカリ性の添加材を１００ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ１０以上の望ましい難腐朽材となる。さらに、アルカリ性の添加材を１２０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ１１以上の絶腐朽材となる。
【００５９】
このように、複合土の原料となる原位置土（土）の性状によって、難腐朽または絶腐朽の耐腐朽材とするのに必要なアルカリ性の添加材の添加量は異なる。よって、複合土のｐＨ値を８以上、望ましくは１０以上、より望ましくは１１以上とするにあたり、予め原位置土を採取してアルカリ性の添加材であるセメント系固化材とを撹拌混合し、施工前の事前試験にてｐＨ値を測定した上でセメント系固化材の添加量を決定する。
【００６０】
一方、複合土の用途によって必要となるところの一軸圧縮強さ、圧縮ひずみ等の強度特性や湿潤密度、体積比率等の物性特性（品質特性）は異なる。よって、セメント系固化材の添加量の決定にあたっては、難腐朽材としてのｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上、絶腐朽材としてのｐＨ１１以上とするのに必要なセメント系固化材の添加量であって、且つ用途に応じた強度特性または物性特性の両面を満足させる添加量とする。ここでの難腐朽材と絶腐朽材の使い分けは、半年〜２年程度の使用期間となる仮設材的な使用の場合は難腐朽材でも良く、１０年、２０年と恒久的な使用に耐えさせるには絶腐朽材とすることが望ましい。
【００６１】
なお、アルカリ性の添加材としては、先に述べたような固化性のあるセメント系固化材のほか、セメント、石灰あるいは石灰系固化材、さらには酸化マグネシウムや酸化マグネシウム系固化材等を用いることが可能である。
【００６２】
ローム土は火山灰質粘性土と呼ばれるものであって、アロフェンやハロイサイトを含み、これらの物質はセメントに含まれるカルシウムイオンを吸着する性質を有する。また、アロフェンは非常に微細な気孔を多く含み、大きな比表面積を持ち、毛細管現象によって物理的に吸着・吸湿機能を有する。これらの機能が、セメントや石灰等を添加混合した場合にｐＨ値の上昇（変動）を阻害する要因なっている。これらの特徴を示す代表的なローム土が関東ロームである。
【００６３】
ｐＨ値の上昇が押さえられる関東ロームにおけるｐＨ値の変動は、図４から明らかなように、セメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加加することでｐＨ値が３．４だけ上昇し、１２０ｋｇ／ｍ3の添加にてｐＨ値が５．０だけ上昇することとなる。関東ロームのｐＨ値は６弱〜６．５程度であり、図３から明らかなように、セメント系固化材を５０ｋｇ／ｍ3添加することでｐＨ値が８以上の難腐朽状態となり、同様にセメント系固化材を１２０ｋｇ／ｍ3添加すればｐＨ値が１１以上の絶腐朽状態となり、耐不朽性を確保することが可能となる。
【００６４】
同様に、ｐＨ値が３．３と酸性の強い藤森粘土においても、そのｐＨ値を１０とするにはセメント系固化材を８６ｋｇ／ｍ3添加することで可能であり、ｐＨ値を１１とするにはセメント系固化材を１１８ｋｇ／ｍ3添加することで可能となる。
【００６５】
上記より、多様な原位置土（土）と植物片とアルカリ性材料との混合による複合軽量土を難腐朽の目安であるｐＨ８以上とするには、前述の通りアルカリ性材料の添加量を原位置土１ｍ3当たり少なくとも５０ｋｇ／ｍ3以上とする必要がある。
【００６６】
次に、アルカリ性の添加材としてセメントを用いた場合の複合軽量土の強度特性試験について室内試験を実施した。室内試験に用いた土は、複合軽量土の造成箇所より採取した原位置土（原土）である。
１）室内試験に用いた原材料
・原土の土質分類：シルト質砂
・原土の湿潤密度（重量）：１７１５ｋｇ／ｍ3
・原土の含水比：３６．４％
・アルカリ性の添加材（固化材）：高炉セメント（粉体状）
・木質片：表１および図１，２に示した木質片
２）配合計画
・木質片の添加量：原土の湿潤重量に対して０％、５％、１０％、１５％、２０％添加の５種類とする。
【００６７】
・高炉セメントの添加量：複合軽量土（Ｖｃｍ＝土＋木質片＋高炉セメント）１ｍ3内に８５ｋｇの添加とする。
【００６８】
図５は、原位置土（原土）重量に対して木質片２０％の添加と、アルカリ性の添加材である高炉セメント８５ｋｇ／ｍ3（内割）が添加されて、複合軽量土（Ｖｃｍ）１ｍ3を構成するイメージ図であって、後述する表６および表７の試料（５）に相当するイメージ図を示す。
３）供試体の作成と試験方法
（１）供試体作製手順
（１−１）モールド、１．５ｋｇランマー及びカラーを用いて複合軽量土を突固め、供試体を作製する。
【００６９】
（１−２）突固め方法は、質量１．５ｋｇのハンマーを２０ｃｍの高さから自由落下させ、３層で突固める。突固め回数は各層１５回とする。
【００７０】
（１−３）３層突固め後は、カラーを取り外してモールド上部の余分の土をストレージエッジで注意深く削り取る。砂粒などのために表面にできた穴は複合軽量土の細粒分で埋め、モールド上面と同じ高さになるように平滑に仕上げる。
【００７１】
（１−４）供試体は温度２０±３℃、湿度９５％以上の恒温恒湿槽内あるいはこれに準じる条件で所定材齢まで密封養生をする。
【００７２】
（２）試験方法（試験方法の規格）
土の一軸圧縮試験方法：ＪＩＳ Ａ １２１６もしくは地盤工学会基準（ＪＧＳ ０５１１−２０００）による。土懸濁液のｐＨ試験方法：地盤工学会基準（ＪＧＳ ０２１１−２０００）による。
４）試験結果
試験結果のほかデータより算出したそれぞれの値を表６および表７に示す。これらの表６，７において、試料番号（１）〜（５）は○囲み数字の１〜５で表示してあるほか、先に述べた高炉セメントは便宜上「固化材」と表示してある。
【００７３】
【表６】
【００７４】
【表７】
【００７５】
５）試験結果概要
（１）湿潤密度と重量比の変化
表６より、原土の湿潤密度（重量）は１７１５ｋｇ／ｍ3であったが、アルカリ性の添加材であるセメントの添加（複合軽量土１ｍ3内に８５ｋｇのセメント量を含む）により、試料（１）の複合軽量土（原土＋セメント）の湿潤密度（重量）は１７４２ｋｇ／ｍ3となった。これは、セメントが持つ固化性により、軟弱（ルーズ）な原土が固化処理されたことを示す。木質片の添加量が増加するのに伴い、試料（２）〜（５）の複合軽量土（いずれも、原土＋木質片＋セメント）の湿潤密度は１４５０〜１０４６ｋｇ／ｍ3へと軽量化する結果が得られた。なお、表６における湿潤密度と木質片の添加割合との相関特性を図６に示す。
【００７６】
表７より、体積変化率であるところの軽量化比率（複合軽量土の湿潤密度／原土の湿潤密度）においては、木質片が含まれない試料（１）の複合土では、わずかではあるが増加を示したが、木質片を含む試料（２）〜（５）の複合軽量土では、原土の湿潤密度に対して０．８５〜０．６１と木質片の割合が多くなるのに伴い軽量化されていることを示した。なお、表７における軽量化比率と木質片の添加割合との相関特性を図９に示す。
【００７７】
（２）一軸圧縮強さ（ｑｕ）と圧縮ひずみ（ε）の変化
表６より、木質片が含まれていない試料（１）の複合土での一軸圧縮強さは５７２ｋＮ／ｍ2、圧縮ひずみ０．７７％であったが、木質片５％添加により一軸圧縮強さ６６５ｋＮ／ｍ2、圧縮ひずみ１．６３％と、一軸圧縮強さと圧縮ひずみ共に伸びて、木質片を混合した効果が見られる。以後、木質片の混合割合を１０％、１５％、２０％と増やすのに伴い、一軸圧縮強さは６０１ｋＮ／ｍ2、５３０ｋＮ／ｍ2、４８７ｋＮ／ｍ2とわずかに小さくなるものの、圧縮ひずみは２．７９％、３．７５％、４．５１％と木質片の割合増加とともに伸びている。なお、表６における一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関特性を図７に示す。
【００７８】
（３）破壊抵抗値と破壊抵抗値比率
造成土の持つ破壊抵抗値（強度）は、一般的には一軸圧縮強さ、曲げ強さ、引っ張り強さ等で表す。通常の安定処理土（造成土）では、一軸圧縮強さと圧縮ひずみは反比例するが、先に述べた公知の短繊維混合補強土工法では一軸圧縮強さと曲げ強さを兼ね備えた品質特性を示すことが特徴である（破壊抵抗エネルギーの大きい造成土とは、圧縮ひずみが大きく、靱性の高いものをいう。）。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、その造成土（複合軽量土）における一軸圧縮強さ（ｑｕ）と、一軸圧縮試験時における最大応力時のひずみ（圧縮ひずみε）と、の積（ｑｕ×ε）をもって破壊抵抗値（破壊抵抗係数）と定義する。なお、試料（１）と試料（５）における一軸圧縮強さと圧縮ひずみとの相関特性を図１２に示す。図１２における斜線部の面積が破壊抵抗エネルギー（破壊抵抗値）に相当する。
【００８０】
表６，７より、（２）の「一軸圧縮強さ（ｑｕ）と圧縮ひずみ（ε）との積の変化」を破壊抵抗値として説明するならば、試料（１）の複合軽量土は４４０（５７２×０．７７）であるが、試料（２）は１０８４、試料（３）は１６７６、試料（４）は１９８８、試料（５）は２１９５と、木質片の割合増加とともに破壊抵抗値も増加している。これは、木質片が複合軽量土の引っ張り強度を高めていることを示し、靱性の高い複合軽量土となったことを意味する。なお、これらの破壊抵抗値と木質片の添加割合との相関特性を図１１に示す。
【００８１】
本発明の複合軽量土の特徴は、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法と短繊維混合補強土工法の両工法の特徴である軽量性と靱性を併せ持つところにあるといえる。すなわち、発泡ビーズ混合軽量土工法では軽量性は期待できても靱性の向上は期待できず、他方、短繊維混合補強土工法では繊維混合量は原土に対する乾燥重量比で０．１〜数％程度であることから軽量性の期待はできず、結果として本発明は両工法の特徴である軽量性と靱性を併せ持つところに特徴があるといえる。
【００８２】
図１３，１４は先の一軸圧縮試験における供試体の破壊状況を示す写真である。図１３は木質片が無添加の複合土の場合であり、供試体が裂けるように破壊していて供試体としての一軸圧縮強さはあるが、脆さがうかがえる。他方、図１４は木質片２０％添加の複合軽量土の場合であり、図１３に示したような裂けるような破壊はなく、木質片による引っ張り抵抗の寄与がうかがえる。そして、この引っ張り抵抗が複合軽量土としての靱性の増加に貢献しているものと推測される。
【００８３】
（４）水素イオン濃度の変化
表６より、試料（１）〜（５）のいずれの供試体においてもｐＨ１１以上を示し、前述での腐朽菌の生育試験における絶腐朽領域に達している。これは、自然の木質片が繊維混合補強土工法における繊維や発泡ビーズ混合軽量土工法における発泡ビーズに代わるものとして使用可能であって、高靱性複合土および軽量化複合土のいずれにおいても難腐朽材もしくは絶腐朽材となったといえる。
６）その他（特性評価）
本実施の形態での複合軽量土は、従来の短繊維混合補強土工法や発泡ビーズ混合軽量土工法に使用されている化石燃料を原料とする繊維や発泡ビーズに換えて、間伐材や竹等の自然の植物片（木質片）を靱性材や軽量材として用いようとするものである。これらの総合的な裏付けとして、図６〜図１１をもって説明する。図６，７および図９，１１が何を示す図であるかは先に述べたとおりである。図８は、表６における圧縮ひずみと木質繊維の添加割合との相関特性を示す図であり、図１０は表７における体積比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図である。なお、図中の破線部は、試験の結果よりシュミレーションしたものであって、それぞれの特徴の限界値を示すものである。
【００８４】
（１）木質片を軽量化材として使用して複合軽量土とする場合、複合軽量土の湿潤密度（複合材重量）が１０００ｋｇ／ｍ3以上にすることが重要である。これは、軽量化した複合軽量土が地下水位以下となっても浮き上がらないことを意味する。
【００８５】
図６より、木質片３０％添加時における複合軽量土の推定湿潤密度は、９６０ｋｇ／ｍ3とわずかに１０００ｋｇ／ｍ3を下回っている。しかし、本試験で用いた木質片の含水比が約４７．５％であったことと、経時変化による木質片の吸水を考慮すれば、原土重量（湿潤密度）比３０％が木質片の添加上限といえる。また、軽量化を目的とする複合土の場合には、図６，図９の相関曲線でも明らかなように、木質片３０％添加にてほぼ水平となり重量変化（軽量化比率）の限界を示している。この点から見ても、原土重量（湿潤密度）比３０％が木質片の添加上限といえる。
【００８６】
（２）さらに、図１０から明らかなように、前述での木質片の添加率上限を３０％としたときに、複合軽量土の体積比率は２．６倍程度となるものと推測される。故に、本発明の実施にあたっては２．５倍以下とすることが望ましい。
【００８７】
（３）木質片の添加率上限を３０％とするのは、前述の軽量化比率の限界や図１１で示す相関曲線での破壊抵抗値比率においてもほぼ限界を示している。これは、これ以上の木質片を添加しても軽量性、靱性度のいずれにおいてもそれ以上の効果がなくなることを示唆している。物理特性、強度特性からみても２．５倍以下とすることが複合軽量土にとって望ましいといえる。
【００８８】
（４）図１１の破壊抵抗値比率とは、表７にも示すように、木質片を含まない複合土の破壊抵抗値Ｃ１を基準としたときの木質片を含んだ複合軽量土の破壊抵抗値Ｃ２の割合、すなわちＣ１／Ｃ２を示すものである。木質片５％添加では２．４６倍を示し、１５％添加までは直線的に上昇している。また、図１１から明らかなように、木質片２０％添加では破壊抵抗値比率は概ね５倍であるが、伸びの収束域に入り、木質片３０％添加では５．２倍にてほぼ横ばい状態となっている。この点から見ても、木質片の上限添加率は３０％といえる。
【００８９】
（５）複合軽量土の下限値を示すにあたり、図７の一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関図より一軸圧縮強さがピークになるときの、一軸圧縮強さ７１５ｋＮ／ｍ2と木質片の添加率２％を求める。図８の圧縮ひずみと木質片との相関図より木質片２％添加時における圧縮ひずみ１．２％を求める。以上により、木質片２％添加時における破壊抵抗値Ｃ１は７１５×１．２＝８５８となる。よって、本発明による破壊抵抗値比率の下限値は８５８／４４０＝１．９５≒２．０となる。言い換えるならば、複合軽量土の強度特性における木質片の添加率下限は原土重量（湿潤密度）比２％と言える。
【００９０】
（６）図７は、一軸圧縮強さと木質片の添加割合との相関特性を示す図である。木質片２％（実試験では５％）添加をピークに木質片の増加とともに一軸圧縮強さは減少している。しかし、図８では、圧縮ひずみは直線的に伸びている。これは、複合軽量土の破壊抵抗を増すものであって、複合軽量土の靱性が上昇していると言える。少なくとも、複合軽量土に及ぼす応力を複合軽量土の圧縮応力（一軸圧縮強さ）を超えない範囲（場合によっては、設計最大応力を圧縮応力（一軸圧縮強さ）の５０％以内にて利用する。）にて利用する場合には、木質片を添加したほうが、破壊抵抗の面からより安全と言える。
【００９１】
（７）破壊抵抗値の増加割合を示す指標として、木質片を含んだ試料（２）〜（５）の複合軽量土の破壊抵抗値（Ｃ２）を木質片が含まれていない試料（１）の複合軽量土の破壊抵抗値（Ｃ１）にて除した値（Ｃ２／Ｃ１）を破壊抵抗値比率とすることは先に述べた。該破壊抵抗比率では、図１１に示すように、木質片２％添加にて概ね２．０（推定値）、木質片５％添加にて２．４６となり、木質片２０％添加では４．９８となっている。つまり、複合軽量土に含まれるセメントの添加量は８５ｋｇ／ｍ3（内割）といずれの試料も同量であるが、木質片が含まれていない複合土よりも木質片が含まれた複合軽量土の方が、破壊抵抗値が大きくなっている。加えて、木質片の割合増加に伴い試料（１）よりも試料（５）の破壊抵抗値は概ね５倍となっている。
【００９２】
以上のことから、本実施の形態での複合軽量土は、木材腐朽菌に対する耐久性を有していることはもちろんのこと、強度（一軸圧縮強さ）、靱性（破壊抵抗値）および増量効果による軽量性等において十二分に実用レベルに達しており、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維補強土工法等との特徴を兼ね備えた複合軽量土として盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法等に適用できることが確認できた。
【００９３】
次に、いわゆる原位置施工での複合軽量土の造成手順について、軟弱な地盤上に盛土高さ２ｍの軽量盛土を施す場合を例にとって説明する。
１）施工条件
・使用するアルカリ性の添加材：高炉セメント（粉体状）
・使用する木質片：杉材の間伐材をチップ状にした木質片
・原位置土の湿潤密度（重量）：１５００ｋｇ／ｍ3
・複合軽量土の目標湿潤密度（重量）：１０００ｋｇ／ｍ3
・高炉セメントの添加量：８５ｋｇ／ｍ3（複合軽量土１ｍ3当たりに含まれる高炉セメントの添加量）
なお、ここに言う高炉セメントの添加量は、盛土体としての必要な強度（一軸圧縮強さ、破壊抵抗値等）を満足し、尚且つ複合軽量土の耐腐朽性を維持できるｐＨ値１１以上となることが予め室内試験にて確認された添加量である。
２）木質片の添加率と混合深度
（１）軽量化比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図９より、
軽量化比率＝１０００／１５００＝０．６６６≒０．６７
となる、木質片の添加率を求める。
【００９４】
図１５より、木質片の添加率は、原土の重量に対して１５％とする。
【００９５】
（２）体積比率と木質片の添加割合との相関特性を示す図１０より、木質片１５％時における体積比率を求めることもできるが、原土の体積Ｖに対する複合軽量土の体積Ｖｃｍの割合であり、下記式により求めても良い。
【００９６】
体積比率Ｖｃｍ／Ｖ＝
（ρｔ／ρｃｍ）×｛（１＋αｗ）／（１−ｃ／ρｃｍ）｝
ここで、
Ｖ：原土の体積
Ｖｃｍ：複合軽量土の体積
ρｔ：原土の湿潤密度（重量）
ρｃｍ：複合軽量土の湿潤密度（重量）
αｗ：木質片の添加率
ｃ：高炉セメントの添加量
上記式より、
体積比率＝（１５００／１０００）×｛１＋（１５／１００）｝／｛（１−（８５／１００）｝
＝１．８８５≒１．８９となる。
【００９７】
なお、室内試験では、体積比率は１．８８であった（表７参照）。
【００９８】
（３）体積比率を１．８９とした時における、盛土高さ２ｍを確保するに必要な改良深度ｈを求める。なお、そのイメージを図１６に示す。なお、符号Ｇ１は改良域における原土（原位置土）を、符号Ｇ２は原土Ｇ１のほか高炉セメントと木質片との撹拌混合により造成された複合軽量土層を、Ｍはその複合軽量土層Ｇ２をもって構成された盛土をそれぞれに示す。
【００９９】
図１６より、
１．８９ｈ≧２＋ｈ
∴ ｈ≧２．２４７ｍ
よって、改良深度ｈ≒２．３ｍとする。
【０１００】
（４）上記（３）より、区割1ｍ3あたりに必要な主要材料を求める。
【０１０１】
原土重量：１５００ｋｇ／ｍ3×２．３ｍ×１ｍ3＝３４５０ｋｇ
木質片の重量：３４５０ｋｇ×１５／１００＝５１７．５≒５１８ｋｇ
高炉セメント添加量：複合軽量土（原土＋木質片＋高炉セメント）１ｍ3内に８５ｋｇ添加とするときの１ｍ2あたりに必要な高炉セメントの添加量を求める。
【０１０２】
高炉セメント添加量＝（複合軽量土総重量）−（原土重量＋木質片の重量）
（高炉セメント添加量＝（１０００ｋｇ／ｍ3×２．３×１．８９×１ｍ2）−（３４５０ｋｇ＋５１８ｋｇ）＝３７９ｋｇ／ｍ2
この添加量を１ｍ3当たりに割り戻すと、３７９／４．３＝８８ｋｇ／ｍ3となる。
【０１０３】
よって、複合軽量土１ｍ3内に８８ｋｇ（≧８５ｋｇ）の固化材を添加することとなる。
【０１０４】
（５）主要材料のまとめ
原土（原位置土）１ｍ2あたり、木質片を５１８ｋｇ、高炉セメント３７９ｋｇを用いて、原地盤より２．３ｍの深度を原位置撹拌混合することにより、盛土高さ２ｍの木質片による複合軽量土Ｇ２の盛土Ｍが造成されることになる。
【０１０５】
ここで、これまでの例ではアルカリ性の添加材として高炉セメントを用いた場合について説明したが、土質等に応じて高炉セメント以外の各種セメントのほか、セメント系固化材、さらには生石灰、消石灰および石灰系固化材を用いることも可能であることは言うまでもない。
３）次に、１区画を１０ｍ2とする場合の施工手順を以下に示す。
【０１０６】
（１）必要な主要材料
・造成される複合軽量土：（２＋２．３）×１０＝４３ｍ3
・固化材（高炉セメント）：３７９×１０＝３７９０ｋｇ≒３．８ｔ
・木質片：５１８×１０＝５１８０ｋｇ≒５．２ｔ
（２）土堰堤の造成
造成箇所に、例えば図１７に示すように、バックホウ１を用いて周辺の土砂あるいは客土により所定高さの一対の土堰堤Ｄ１，Ｄ２を造成する。この土堰堤Ｄ１，Ｄ２の高さは、原位置土と木質片と固化材（高炉セメント）とを撹拌混合するときに、それらが造成箇所以外に飛散や流出しない高さとする。前述した室内試験に用いた木質片のかさ密度は約０．２２ｔ／ｍ3であった。土堰堤Ｄ１，Ｄ２の高さを、少なくとも使用する木質片の相当高さとする場合の高さは下記のとおりである。
【０１０７】
（５．２／１０）／０．２２＝２．３６ｍ
よって、原地盤より約２．４ｍの高さの土堰堤Ｄ１，Ｄ２を造成する。
【０１０８】
（３）木質片の敷き均し
土堰堤Ｄ１，Ｄ２が造成されたならば、図１８に示すように、袋詰めされた所定量の木質片Ｗをバックホウ（クレーン様式）１等にて対向する土堰堤Ｄ１，Ｄ２同士の間の空間に投入し、解袋した上で均一に敷き均す。木質片Ｗの袋詰めは１．５〜３．０ｍ3／袋（０．３３〜０．６６ｔ／袋）であり、１区画あたり８〜１６袋の木質片Ｗが使用される。また、ここで使用する木質片Ｗは、先にも述べたように杉、檜、ブナ等の間伐材や家屋の解体や建築廃材から発生する木材をチップ化（木質片化）したものであっても良い。さらに、孟宗竹、真竹等の竹類を粉砕して植物片化したものであっても良い。
【０１０９】
（４）固化材の散布
固化材の散布は、木質片Ｗの敷き均し後に所定量の固化材（高炉セメント）を木質片Ｗ上に散布、敷き均しする。なお、固化材の散布は木質片Ｗの敷き均し前であってもよい。この実施例での固化材の荷姿は、ローリー車（約１０ｔ／車）、フレキシブルコンテナバッグ（１ｔ／袋）、紙袋（２５ｋｇ／袋）のいずれであってもよい。造成箇所への入荷をローリー車とする場合には、１０ｍ2当たり３．８ｔとなるように検収枡による小分け作業をして均一な散布をする。また、フレキシブルコンテナバッグを用いる場合には、４／０．３７９＝１０．５５≒１０．５ｍ2として造成面積を変更して使用材料の均一を図る。
【０１１０】
（５）原位置土、木質片、固化材の撹拌混合
固化材の散布、敷き均しに続いて、図１９に示すように、撹拌混合手段として例えばトレンチャー式の撹拌混合機４を貫入して原位置土Ｇ１を垂直方向に掘削しつつ撹拌混合するとともに、当該撹拌混合機４を水平方向にも移動させて、掘削した現位置土Ｇ１、木質片Ｗおよび固化材の三者を均質となるように撹拌混合する。原位置土Ｇ１の撹拌混合深度の誤差は、原位置土量（原土量）と木質片Ｗと固化材（高炉セメント）との複合割合が変わることとなり、複合軽量土の特徴である軽量化比率、体積比率、破壊抵抗値比率の変化となる。よって、撹拌混合深度の施工管理には、十分留意したう上で原位置土Ｇ１と木質片Ｗと固化材とを入念に撹拌混合をする。ここでの撹拌混合にあたり、トレンチャー式の撹拌混合機４を用いることにより、品質特性の異なる原位置土Ｇ１と木質片Ｗおよび固化材のそれぞれの原材料が互層状態となっているが、トレンチャー式撹拌混合機の縦撹拌（垂直撹拌）により均質な撹拌混合が可能となる。
【０１１１】
ここで使用するトレンチャー式の撹拌混合機４は、例えば汎用型のバックホウをベースマシンとして用い、図１７，１８に示したようなバケット２に代えてバックホウ３のアーム５に支持させたものである。そして、トレンチャー式の撹拌混合機４は、図２０，２１に示すように、例えば角柱状のフレーム６の上下に支持させた駆動輪７と従動輪８との間にエンドレスなドライブチェーン９を巻き掛けるとともに、そのドライブチェーン９に所定幅寸法の多数の撹拌混合翼１０を所定のピッチで装着したもので、油圧モータ１１駆動の駆動輪７の起動によりそれらの撹拌混合翼１０がドライブチェーン９とともに上下方向に周回駆動され、結果として原位置土Ｇ１が垂直方向に掘削されながら、その原位置土Ｇ１、木質片Ｗおよび固化材（高炉セメント）の三者が撹拌混合されて、先に述べた複合軽量土Ｇ２（図２２参照）と化することになる。
【０１１２】
なお、かかるトレンチャー式の撹拌混合機４は、例えば本出願人による特開２００５−３０７６７５号公報等において公知である。また、原位置土Ｇ１の土質によっては、高炉セメントに代えて、粉体状の高炉セメントと水とを予め混練りしたいわゆる固化材スラリを用いることも可能である。その場合には、トレンチャー式の撹拌混合機４の先端における図示外の吐出ノズルから固化材スラリを原位置土中に吐出しながら撹拌混合することになる。
【０１１３】
（６）複合軽量土の敷き均しおよび転圧
撹拌混合処理により複合軽量土Ｇ２が造成されたならば、図２２に示すように、速やかに複合軽量土Ｇ２を敷き均し整正・転圧をする。転圧は、バックホウ１のバケット２により行う。複合軽量土Ｇ２の造成深度によっては、最上部からの転圧のみでは所定の密度が得られにくく、品質に影響を及ぼすこともある。本実施例では、複合軽量土Ｇ２の造成深度が４．３ｍであることからして、４層に分割して転圧（概ね１ｍ／層の転圧）することで複合軽量土Ｇ２としての品質を得ることとする。以上をもって、土堰堤Ｄ１，Ｄ２とともに複合軽量土Ｇ２による盛土Ｍ１が造成されたことになる。
【０１１４】
（７）固化材の別の供給方法
固化材（高炉セメント）の供給方法として、前述の表面散布に変えて、粉体状の固化材を空気圧送し、地中に吐出させて撹拌混合するいわゆる地中粉体吐出方式を採用することも可能である。その一例を図２３に示す。
【０１１５】
（７−１）固化材サイロ２２に貯留されている粉体状の固化材を粉体供給機２０の加圧タンク（約８００〜１０００ｋｇ収容）２１Ａ，２１Ｂのうちいずれか一方の加圧タンク、例えば加圧タンク２１Ａに投入する。
【０１１６】
（７−２）投入後、固化材の投入口を閉じ、加圧タンク２１Ａにコンプレッサー２３から圧縮空気を送り、加圧タンク２１Ａ内を加圧する。
【０１１７】
（７−３）加圧タンク２１Ａ内の加圧終了後、加圧タンク２１Ａの下部のロータリーバルブを開き、流量計にて固化材吐出量を計量しながらトレンチャー式攪拌機４の先端部まで空気圧送し、図示外の固化材吐出口から原位置土中に吐出させる。
【０１１８】
（７−４）一方の加圧タンク２１Ａ内の固化材がなくなるまでに、もう一方の加圧タンク２１Ｂへの固化材の投入と加圧タンク２１Ｂ内の加圧を終える。
【０１１９】
（７−５）先に吐出させた加圧タンク２１Ａ内の固化材が吐出終了すると同時に、もう一方の加圧タンク２１Ｂ内の固化材を先の場合と同様に吐出させる。この繰り返しにより、粉体状の固化材は、連続的に地中内へ吐出される。
【０１２０】
（７−６）撹拌混合機４の先端部より地中吐出させならが、原位置土の所定深度まで撹拌混合する。
【０１２１】
（７−７）この方式では、連続的に計量しながらの地中吐出による撹拌混合であり、前述のローリー車、フレキシブルコンテナバッグ、紙袋による固化材の表面散布方式よりも、固化材の撹拌混合が均質となるとともに、一区画の造成面積による材料ロスは小さくなる。なお、本方式の粉体供給機２０は例えば特開平１０−２９２３６３号公報に記載されている公知のものである。
【０１２２】
このような施工手順によれば、起動性に優れたバックホウ３をベースマシンとするトレンチャー式の撹拌混合機４を用いることで、原位置施工にて複合軽量土Ｇ２による盛土Ｍ１を容易に造成することが可能となる。
【０１２３】
また、先にも述べたように、不用木材等を有効利用した上で、従来の発泡ビーズ混合軽量土工法や短繊維混合補強土工法等に代わる盛土荷重軽減工法あるいは軽量盛土工法に好適な複合軽量土を得ることができるほか、必要な強度および靱性等を確保しつつその増量効果をもって軽量化をも達成できるようになる。特に木質片ＷにはｐＨ８以上のアルカリ性の環境下で実質的に難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することができるので、木質片Ｗがもつ繊維質の機能を長期にわたって安定して維持できる利点がある。
【０１２４】
ここで、本発明は、ｐＨ８以上、望ましくはｐＨ１０以上、より望ましくはｐＨ１１以上とすることで植物繊維を難腐朽もしくは絶腐朽とする、ことを主旨としている。よって、本発明に使用する固化材は、実施例で述べた高炉セメントのみならず、セメントおよびセメント系固化材のいずれであってもよい。また、生石灰、消石灰および石灰系固化材であっても良く、場合によってはマグネシウム系の固化材であってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
４…トレンチャー式の撹拌混合機
Ｇ２…複合軽量土（複合軽量土層）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合して、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上のアルカリ性を呈する複合軽量土を造成することを特徴とする原位置施工おける複合軽量土の造成方法。
（ア）原位置土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３ρｔであること。
（イ）原位置土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【請求項２】
撹拌混合手段を原位置土中に貫入して、原位置土を掘削しながら当該原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を撹拌混合することを特徴とする請求項１に記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項３】
上記撹拌混合手段は、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機であることを特徴とする請求項２に記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項４】
三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１０以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項５】
三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１１以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項６】
三者混合後の複合軽量土の重量ρｍがρｍ≧１０００ｋｇ／ｍ3となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項７】
体積比での植物片の混合割合が原位置土の体積の２．５倍を超えないように調整することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項８】
原位置土の重量をρｔとし、三者混合後の複合軽量土の重量をρｍとしたとき、三者混合後の複合軽量土の重量変化率がρｍ／ρｔ≧０．５となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項９】
添加材がセメントまたはセメント系固化材であって、
植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値が植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上となるように植物片の混合割合を調整することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項１】
原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を下記（ア），（イ）の条件のもとで撹拌混合して、三者混合後の水素イオン指数がｐＨ８以上のアルカリ性を呈する複合軽量土を造成することを特徴とする原位置施工おける複合軽量土の造成方法。
（ア）原位置土の重量をρｔとし、植物片の重量をρｗとしたとき、両者の混合割合がρｗ＝０．０２〜０．３ρｔであること。
（イ）原位置土の体積１ｍ3当たりの添加材の混合割合が少なくとも５０ｋｇ以上であること。
【請求項２】
撹拌混合手段を原位置土中に貫入して、原位置土を掘削しながら当該原位置土とアルカリ性の添加材および植物片の三者を撹拌混合することを特徴とする請求項１に記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項３】
上記撹拌混合手段は、周回駆動されるエンドレスなチェーンに複数の撹拌混合翼を装着してなるトレンチャー式撹拌混合機であることを特徴とする請求項２に記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項４】
三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１０以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項５】
三者混合後の水素イオン指数がｐＨ１１以上のアルカリ性を呈するように添加材の混合割合を調整して、植物片に対する難腐朽効果または絶腐朽効果を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項６】
三者混合後の複合軽量土の重量ρｍがρｍ≧１０００ｋｇ／ｍ3となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項７】
体積比での植物片の混合割合が原位置土の体積の２．５倍を超えないように調整することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項８】
原位置土の重量をρｔとし、三者混合後の複合軽量土の重量をρｍとしたとき、三者混合後の複合軽量土の重量変化率がρｍ／ρｔ≧０．５となるように添加材および植物片のそれぞれの混合割合を調整することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【請求項９】
添加材がセメントまたはセメント系固化材であって、
植物片が含まれている複合軽量土の破壊抵抗値が植物片が含まれていない複合土の破壊抵抗値の２倍以上となるように植物片の混合割合を調整することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の原位置施工における複合軽量土の造成方法。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図１】
【図２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１７４２２７（Ｐ２０１１−１７４２２７Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７００２（Ｐ２０１０−３７００２）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（５０８１５５８８２）株式会社三木地盤環境工学研究所 (3)
【出願人】（０００２０４１９２）太陽工業株式会社 (174)
【出願人】（０００１４０６９４）株式会社加藤建設 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（５０８１５５８８２）株式会社三木地盤環境工学研究所 (3)
【出願人】（０００２０４１９２）太陽工業株式会社 (174)
【出願人】（０００１４０６９４）株式会社加藤建設 (50)
【Ｆターム（参考）】
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