埋め立て材
【課題】土壌等の比重の大きな埋め立て材を用いて、一定海域を埋め立てて陸地を築造すると、埋め立て材自体の荷重、及び、埋め立て材上に設置される重機等の上載荷重により不等沈下等の問題が生じていた。また、土壌等の代わりに気泡混合軽量土を用いると、その強度が不十分なため、埋め立て材上に重機を設置して作業を行うと、埋め立て部自体が地盤沈下していた。本発明では、強度が十分であり重機による載荷作業等が可能な埋め立て材を提供する。
【解決手段】セメント、軽量骨材、気泡剤を含む埋め立て材１。軽量骨材は、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。埋め立て材１は、硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ、及び、１．８以下の比重を有する。
【解決手段】セメント、軽量骨材、気泡剤を含む埋め立て材１。軽量骨材は、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。埋め立て材１は、硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ、及び、１．８以下の比重を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定海域を埋め立てて陸地を築造する埋め立て工法に用いる埋め立て材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定の海域を埋め立てて陸地を築造する埋め立て工法としては通常以下のようである。海底の地盤をサンドコンパクションパイル等により改良し、その上に捨石を投入、堤体を形成する。堤体の内側に埋め立て土砂を投入して陸地を築造する。また他の方法として、基礎となる地盤の上に護岸用函体、いわゆるケーソンを連続させて載置し、その連続するケーソンによって築造する陸地側に砕石等によって裏込め部を形成する。この裏込め部の表面の大きな凹凸をなくすために、潜水作業によって表面の均し作業を行う。このようにして均された裏込め部の上に、埋め立て土砂を投入して陸地を築造している。この裏込め部の表面の凹凸の影響を低減するために、裏込め部の表面全域にわたって織布等によるシートを敷き拡げて覆い、その上に埋め立て土砂を投入して陸地を築造する場合もある。
【０００３】
また他の方法として基礎となる地盤の上にケーソンを据え付けて、その上にコンクリート製の外周堤を築造する。その際、コンクリート製の外周堤の海側部分には通常水底に達する法面（傾斜面）が成形され、この法面の端部すなわち法尻を捨石によって形成することが行われている。
【０００４】
また、別の方法として埋め立て工事における外周堤の法尻を形成するのに、水深より背の高い垂直面を持つ鋼製の案内用枠体を、前記垂直面が海側に向くようにして法尻ラインに沿って水底に設置する方法が提案されている（特許文献１）。鋼製の案内用枠体を水底に設置した後、水深より背の低い鋼製枠体内に石等の中詰め材を充填してなる中詰め枠体を前記案内用枠体の垂直面に沿って下降させ水底に設置する。次に、法尻を形成する中詰め枠体を設置し、中詰め枠体の設置を済ませた前記案内用枠体を法尻ラインの次に施工する隣接部に移動させる。これらの工程を繰り返して外周堤の法尻を形成するものである。
【０００５】
この方法によれば、中詰め枠体が地盤を広い面で押し付け地盤の重しとなるので、単に捨石により法尻を形成する場合と比較して捨石の沈下は発生しにくい。このように、一定海域を埋め立てる際には、海底が軟弱な地盤であることから、捨石により法尻を形成する場合には、捨石の沈下という問題がある。こうした問題を回避するためには、地盤の重しとなる中詰め枠体の設置工程を繰り返すといった方法等が採用されるが、非常に工程が煩雑となり、費用がかかるという問題を有する。
【０００６】
また、法尻部だけでなく埋め立て工事を行う海域の海底土質全体は、含水比の高い軟弱地盤である。かかる含水比の高い軟弱地盤上に所定の埋め立て材を施工して、埋め立て材上に重機を設置したり、各種の構造物を構築することは土木工学的にも、地質学的にも、建築学的にも経時的な沈下等の点から好ましくない。また、道路等の構造物においては、かなりの距離、範囲に亘り同一レベル、且つ、平均した状態の地域が確保される必要がある。このため、従来より軟弱地盤に対して、例えば、サンドドレーン工法等により地盤改良を行い、その後更に、その上部に所定の埋め立て材を施工して該埋め立て材上に所定の構造物を構築するようにされている。
【０００７】
即ち、上記所定に地盤改良された基礎地盤の上に土壌や岩石、砂礫、土砂等の比重の大きな埋め立て材を形成することが行われている。しかしながら、上記の埋め立て材にあってはその容積が相当量であることから、埋め立て材自体の荷重、及び、埋め立て材上に設置される重機や、構築される構造物の上載荷重により不等沈下や側方への膨出を介して異形化等が生じかねないきらいがある。埋め立て材を土壌や岩石、土砂等の大比重の自然材料によって施工する場合には、特にその傾向が大きいために、種々の軽量埋め立て材が開発されて、自然土壌に比し、比重の軽量な人工埋め立て材を用いる技術が種々開発されている。
【０００８】
このような軽量化された埋め立て材として、気泡剤を用いて気泡を生じさせてなる気泡混合軽量土が知られている。気泡混合軽量土を用いた工法の一例として、原料土（砂質土）、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したもの、または、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したものである気泡混合軽量土に対して急結剤を混合して打設することを特徴とした気泡混合軽量土による工法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−３００８３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載の方法は、簡単な型枠を用いるだけであるいは型枠なしでも気泡混合軽量土を打設することを目的とするものであり、打設作業が簡易であるという利点を有するものの、水以外の材料として、原料土（砂質土）及びセメントを主に用いるものであるため、機械的強度（特に、一軸圧縮強さ）が不十分であるなどの問題がある。このように、気泡混合軽量土を用いた従来の埋め立て材は、機械的強度が不十分であり、埋め立て材の上に重機を設置して作業をしたり、重量の大きな建造物を構築する場合などにおいて、埋め立て部自体が地盤沈下するなどの問題があった。そこで、本発明は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた埋め立て材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、埋め立て材として、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を用いることによって、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた埋め立て材が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、下記［１］〜［７］を提供するものである。
［１］ セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする埋め立て材。
［２］ 上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である上記［１］に記載の埋め立て材。
［３］ 上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である上記［１］又は［２］に記載の埋め立て材。
［４］ 上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる上記［１］〜［３］のいずれかに記載の埋め立て材。
［５］ 水を含む上記［１］〜［４］のいずれかに記載の埋め立て材。
［６］ 硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する上記［５］に記載の埋め立て材
［７］ 硬化後に、１．８以下の比重を有する上記［５］又は［６］に記載の埋め立て材。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の埋め立て材は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れている。そのため、土壌や岩石、土砂等の自然材料によって施工する場合のように、経時的な沈下等がなく、広い範囲に亘り同一レベル、且つ、平均した状態の地域が確保できる。また、機械的強度が十分であるため、埋め立て材の上に重機を設置して作業をしたり、重量の大きな建造物を構築しても埋め立て部自体が地盤沈下する等の問題は生じず、安定した埋め立て陸地を築造できる効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の埋め立て材は、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むものである。本発明の埋め立て材は、水を含まない形態（例えば、固体材料であるセメント、軽量骨材、及び気泡剤のみからなるプレミックス材）と、水を含む形態のいずれも包含するものである。また、本発明の埋め立て材は、水を含む形態の場合、硬化前の形態と硬化後の形態のいずれも包含するものである。さらに、本発明の埋め立て材は、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含まない形態と、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含む形態のいずれも包含するものである。
【００１５】
本発明の埋め立て材に用いられるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低発熱性ポルトランドセメント、高炉セメント等が挙げられる。本発明の埋め立て材に用いられる軽量骨材は、少なくともその一部が、（ａ）粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下（好ましくは０．６以上１．０以下）である骨材、及び／又は、（ｂ）粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下（好ましくは１．０以上１．５以下、さらに好ましくは１．０以上１．４以下）である骨材を含むことが好ましい。上記骨材（ａ）の比重が０．６未満では、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．３を超えると、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。上記骨材（ｂ）の比重が１．０未満であると、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．７を超えると、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。本発明において、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用した形態であるコンクリートによる埋め立て材と、骨材（ｂ）のみを用いた形態であるモルタルによる埋め立て材のいずれであっても、本発明の優れた効果を得ることができる。
【００１６】
本発明で用いられる軽量骨材としては、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、廃棄物の焼成物等が挙げられる。これらの焼成物は、原料（例えば、頁岩、粘土、廃棄物等）を、ロータリーキルン等を用いて焼成することにより得ることができる。焼成温度は１，０５０℃以上であることが好ましい。１，０５０℃以上で焼成することによって、原料中に発生した酸素、二酸化炭素等のガスに起因する発泡が生じ、骨材を軽量化することができる。原料は、１，０５０℃以上の温度に２分間以上滞留させることが好ましい。この滞留時間の上限は特に限定されないが、焼成のコストの観点から、通常２０分間以下である。
【００１７】
廃棄物の焼成物は、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥、建設汚泥、建設発生土、及び汚染土壌から選ばれる１種以上からなる廃棄物を成形して成形物を得た後、この成形物を焼成することによって得ることができる。ここで、建設汚泥としては、泥水式シールド工法等において、掘削面の崩壊の防止や掘削土の排土のために泥水を用いることによって生じる建設副産物等が挙げられる。建設発生土としては、工事現場の掘削やダムの浚渫工事等で発生する土壌や、残土等が挙げられる。汚染土壌としては、工場等からの有害物質を含む排水の漏出により汚染された土壌や、有害物質を含む薬品で汚染された工場跡地の土壌等が挙げられる。
【００１８】
廃棄物を用いる場合、廃棄物のみを単独で用いてもよいし、あるいは、他の原料（例えば、頁岩と粘土の両方または片方）と併用してもよい。廃棄物を単独で用いる場合、汚染土壌、建設発生土が原料として好ましく用いられる。これらは、通常、酸化カルシウムの含有率が小さいため、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることができる。一方、建設汚泥は、石灰等の酸化カルシウム含有物を高含有率で含み、軽量な焼成物を得ることが困難であるため、建設汚泥を原料として用いる場合には、酸化カルシウム含有率の低い他の原料（汚染土壌、建設発生土等）と混合し、混合物全体として酸化カルシウムの含有率を低下させて用いることが好ましい。この場合、混合物中の酸化カルシウムの含有率は、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。該含有率が１５質量％を超えると、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることが困難になる。
【００１９】
廃棄物と他の原料を併用する場合、他の原料（例えば、頁岩及び／又は粘土）と廃棄物（例えば、石炭灰）とをロータリーキルンに投入し、上記の条件下で焼成することによって軽量骨材を得ることができる。この場合、低温域からガラスメルト相を生成させるために、長石、シラス、黒曜石、真珠岩、又は抗火石等のガラス質鉱物や、ペグマタイト、又はアプライト等の長石や、黒曜石から造られるパーライトや、廃ガラスや、都市ゴミ焼却灰や、下水汚泥焼却灰等の低融点材料を添加することが好ましい。
【００２０】
本発明の埋め立て材において、軽量骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜３５０質量部、より好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部である。該配合量が１０質量部未満であると、機械的強度が低下する。一方、該配合量が３５０質量部を超えると、流動性が低下する。なお、ここでの軽量骨材の配合量は、骨材（ａ）または骨材（ｂ）を単独で用いる場合には、その骨材の配合量を示すものであり、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用する場合には、その合計の配合量を示すものである。
【００２１】
本発明の埋め立て材に用いられる気泡剤としては、例えば、市販のエアーモルタル用の気泡剤や、市販のエアーミルク用の気泡剤を用いることができる。気泡剤の成分組成上の種類としては、例えば、界面活性剤系気泡剤、蛋白質系気泡剤等が挙げられる。本発明の埋め立て材において、気泡剤の配合量は、硬化後の埋め立て材中のガス（通常、空気）の量が、好ましくは５０〜５００リットル／ｍ3、より好ましくは１５０〜４００リットル／ｍ3となる量である。該量が５０リットル／ｍ3未満では、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。該量が５００リットル／ｍ3を超えると、埋め立て材の機械的強度が不十分になることがある。
【００２２】
本発明の埋め立て材に用いられる水としては、工業用水、水道水等を使用することができる。本発明の埋め立て材における水／セメント比（質量比）は、好ましくは０．４〜５．０、より好ましくは０．４〜２．５である。該比が０．４未満であると、流動性が低下して施工が困難になることがある。該比が５．０を超えると、機械的強度が低下したり、材料分離が生じることがある。
【００２３】
本発明の埋め立て材には、必要に応じて、減水剤や消泡剤などの混和剤や、合成樹脂製の軽量材や、土を添加することができる。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。合成樹脂製の軽量材としては、発泡ビーズ等を用いることができる。発泡ビーズの例としては、ポリスチレン製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、ウレタン製等のいずれの材質のものを用いてもよい。発泡ビーズの形状は、球状、塊状などのいずれでもよい。
【００２４】
本発明の埋め立て材は、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含んでもよいが、本発明の効果を十分に得る観点から、土壌等の配合量が少ないことが望ましい。土壌等の配合量は、本発明の埋め立て材中の割合で、好ましくは０〜６０質量％、より好ましくは０〜４０質量％、より好ましくは０〜２０質量％である。
【００２５】
本発明の埋め立て材の硬化後の物性は、以下の通りである。材齢２８日の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じて測定した値）は、好ましくは１Ｎ／ｍｍ2以上、より好ましくは２Ｎ／ｍｍ2以上、さらに好ましくは３Ｎ／ｍｍ2以上、特に好ましくは４Ｎ／ｍｍ2以上である。一軸圧縮強さの上限は、特に限定されないが、通常、１０Ｎ／ｍｍ2である。比重は、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．４以下、特に好ましくは１．２以下である。比重の下限は、特に限定されないが、通常、０．６である。材齢２８日の一軸圧縮強さと比重の好適な組み合わせとしては、例えば、一軸圧縮強さが４〜８Ｎ／ｍｍ2であり、かつ、比重が１．０〜１．２であるものが挙げられる。
【００２６】
埋め立て施工の方法としては、慣用の方法が用いられ特に限定されるものではないが、例えば以下のような手順で施工される。海底の地盤をサンドコンパクションパイル等により改良し、その上に捨石を投入、堤体を形成する。埋め立て部の床堀、置換、被覆石の投入等を行い、護岸を形成する。必要に応じて中仕切り堤体を形成した後、埋め立て材を投入、混合し、必要に応じて揚土施工をして埋め立て施工をする。
【００２７】
埋め立て材の調製方法の一例として、撹拌機と気泡吐出装置とを組み合わせた装置を用いる方法が挙げられる。具体的には、気泡剤以外の成分を撹拌機で混合して未硬化のセメント組成物を調製しつつ、この未硬化のセメント組成物に対して気泡吐出装置から気泡剤を添加して、撹拌下でセメント組成物中に気泡を生じさせることによって、埋め立て材を得ることができる。
【００２８】
埋め立て材の調製方法の他の例として、気泡を含む水とセメント組成物とを別系統で調製した後に、これらを混合する方法が挙げられる。具体的には、発泡装置中で水、気泡剤、及び圧縮空気を混合することによって、気泡含有水を調製し、この気泡含有水と、別系統で製造したセメント、軽量骨材、及び水を混合してなる未硬化のセメント組成物とを混合することによって、埋め立て材を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
［材料の準備］
埋め立て材の形成材料として、下記の各材料を準備した。
（１）セメント；高炉セメント（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積：３８００ｃｍ２／ｇ）
（２）軽量細骨材Ｓ；粒径：０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．３０
（３）軽量粗骨材Ｇ；粒径：５．０ｍｍを超え、２５ｍｍ以下、比重：０．８４
（４）軽量細骨材Ｍ；粒径：２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．５０
（５）水；水道水
（６）気泡剤；テルフォーマーＫＡ（テルナイト社製の界面活性剤）
【００３０】
［実施例１］
セメント３００ｋｇ／ｍ３、「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３、及び水１５０ｋｇ／ｍ３を混合して、配合物（水／セメント比；０．５）を得た。次いで、発泡装置に、気泡剤０．８ｋｇ／ｍ３、水１８．６ｋｇ／ｍ３、及び圧縮空気を強制的に吹き込み、水中の空気の量が３０９リットル／ｍ３である、気泡を含む水を調製した。次いで、前記配合物と前記気泡を含む水を混合し、埋め立て材を得た。得られた埋め立て材を、φ１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの型枠中に打設し、試供体を得た。
得られた試供体の比重、及び、一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６）を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中の一軸圧縮強さの値における日数は、セメントと水の混合時点からの材齢を表す。
【００３１】
［実施例２］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を、「軽量骨材Ｍ」６３５ｋｇ／ｍ３に変えたこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材、及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［実施例３］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を、「軽量骨材Ｓ」３１９ｋｇ／ｍ３及び「軽量骨材Ｇ」３１９ｋｇ／ｍ３の混合物に変えたこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材、及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
骨材を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１の結果より、本発明の埋め立て材（実施例１〜３）によると、従来技術に相当する比較例１と同等の軽量性を維持しつつ、機械的強度（一軸圧縮強さ）を著しく向上させうることがわかる。
【００３４】
［埋め立て地の評価］
地盤改良した海底の上に捨石を投入、堤体を形成した。埋め立て部の床堀、置換、被覆石の投入を行い、護岸を形成した。該堤体の内側に、上記実施例３の配合の埋め立て材を投入、混合して埋め立て地を築造した。この埋め立て地の上にクレーン車を設置、２ｔの鋼材（広幅Ｈ型鋼）を海上の貨物船に載荷する作業を行ったところ、埋立地には沈下等の問題は見られなかった（図１参照）。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】埋め立て材の地上でのクレーン載荷作業を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１；埋め立て材
２；捨石
３；上部コンクリート
４；クレーン
５；貨物船
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定海域を埋め立てて陸地を築造する埋め立て工法に用いる埋め立て材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定の海域を埋め立てて陸地を築造する埋め立て工法としては通常以下のようである。海底の地盤をサンドコンパクションパイル等により改良し、その上に捨石を投入、堤体を形成する。堤体の内側に埋め立て土砂を投入して陸地を築造する。また他の方法として、基礎となる地盤の上に護岸用函体、いわゆるケーソンを連続させて載置し、その連続するケーソンによって築造する陸地側に砕石等によって裏込め部を形成する。この裏込め部の表面の大きな凹凸をなくすために、潜水作業によって表面の均し作業を行う。このようにして均された裏込め部の上に、埋め立て土砂を投入して陸地を築造している。この裏込め部の表面の凹凸の影響を低減するために、裏込め部の表面全域にわたって織布等によるシートを敷き拡げて覆い、その上に埋め立て土砂を投入して陸地を築造する場合もある。
【０００３】
また他の方法として基礎となる地盤の上にケーソンを据え付けて、その上にコンクリート製の外周堤を築造する。その際、コンクリート製の外周堤の海側部分には通常水底に達する法面（傾斜面）が成形され、この法面の端部すなわち法尻を捨石によって形成することが行われている。
【０００４】
また、別の方法として埋め立て工事における外周堤の法尻を形成するのに、水深より背の高い垂直面を持つ鋼製の案内用枠体を、前記垂直面が海側に向くようにして法尻ラインに沿って水底に設置する方法が提案されている（特許文献１）。鋼製の案内用枠体を水底に設置した後、水深より背の低い鋼製枠体内に石等の中詰め材を充填してなる中詰め枠体を前記案内用枠体の垂直面に沿って下降させ水底に設置する。次に、法尻を形成する中詰め枠体を設置し、中詰め枠体の設置を済ませた前記案内用枠体を法尻ラインの次に施工する隣接部に移動させる。これらの工程を繰り返して外周堤の法尻を形成するものである。
【０００５】
この方法によれば、中詰め枠体が地盤を広い面で押し付け地盤の重しとなるので、単に捨石により法尻を形成する場合と比較して捨石の沈下は発生しにくい。このように、一定海域を埋め立てる際には、海底が軟弱な地盤であることから、捨石により法尻を形成する場合には、捨石の沈下という問題がある。こうした問題を回避するためには、地盤の重しとなる中詰め枠体の設置工程を繰り返すといった方法等が採用されるが、非常に工程が煩雑となり、費用がかかるという問題を有する。
【０００６】
また、法尻部だけでなく埋め立て工事を行う海域の海底土質全体は、含水比の高い軟弱地盤である。かかる含水比の高い軟弱地盤上に所定の埋め立て材を施工して、埋め立て材上に重機を設置したり、各種の構造物を構築することは土木工学的にも、地質学的にも、建築学的にも経時的な沈下等の点から好ましくない。また、道路等の構造物においては、かなりの距離、範囲に亘り同一レベル、且つ、平均した状態の地域が確保される必要がある。このため、従来より軟弱地盤に対して、例えば、サンドドレーン工法等により地盤改良を行い、その後更に、その上部に所定の埋め立て材を施工して該埋め立て材上に所定の構造物を構築するようにされている。
【０００７】
即ち、上記所定に地盤改良された基礎地盤の上に土壌や岩石、砂礫、土砂等の比重の大きな埋め立て材を形成することが行われている。しかしながら、上記の埋め立て材にあってはその容積が相当量であることから、埋め立て材自体の荷重、及び、埋め立て材上に設置される重機や、構築される構造物の上載荷重により不等沈下や側方への膨出を介して異形化等が生じかねないきらいがある。埋め立て材を土壌や岩石、土砂等の大比重の自然材料によって施工する場合には、特にその傾向が大きいために、種々の軽量埋め立て材が開発されて、自然土壌に比し、比重の軽量な人工埋め立て材を用いる技術が種々開発されている。
【０００８】
このような軽量化された埋め立て材として、気泡剤を用いて気泡を生じさせてなる気泡混合軽量土が知られている。気泡混合軽量土を用いた工法の一例として、原料土（砂質土）、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したもの、または、セメント、水および気泡剤を混合し、軽量化したものである気泡混合軽量土に対して急結剤を混合して打設することを特徴とした気泡混合軽量土による工法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−３００８３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載の方法は、簡単な型枠を用いるだけであるいは型枠なしでも気泡混合軽量土を打設することを目的とするものであり、打設作業が簡易であるという利点を有するものの、水以外の材料として、原料土（砂質土）及びセメントを主に用いるものであるため、機械的強度（特に、一軸圧縮強さ）が不十分であるなどの問題がある。このように、気泡混合軽量土を用いた従来の埋め立て材は、機械的強度が不十分であり、埋め立て材の上に重機を設置して作業をしたり、重量の大きな建造物を構築する場合などにおいて、埋め立て部自体が地盤沈下するなどの問題があった。そこで、本発明は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた埋め立て材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、埋め立て材として、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を用いることによって、軽量性と機械的強度のいずれにも優れた埋め立て材が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち、本発明は、下記［１］〜［７］を提供するものである。
［１］ セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする埋め立て材。
［２］ 上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である上記［１］に記載の埋め立て材。
［３］ 上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である上記［１］又は［２］に記載の埋め立て材。
［４］ 上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる上記［１］〜［３］のいずれかに記載の埋め立て材。
［５］ 水を含む上記［１］〜［４］のいずれかに記載の埋め立て材。
［６］ 硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する上記［５］に記載の埋め立て材
［７］ 硬化後に、１．８以下の比重を有する上記［５］又は［６］に記載の埋め立て材。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の埋め立て材は、軽量性と機械的強度のいずれにも優れている。そのため、土壌や岩石、土砂等の自然材料によって施工する場合のように、経時的な沈下等がなく、広い範囲に亘り同一レベル、且つ、平均した状態の地域が確保できる。また、機械的強度が十分であるため、埋め立て材の上に重機を設置して作業をしたり、重量の大きな建造物を構築しても埋め立て部自体が地盤沈下する等の問題は生じず、安定した埋め立て陸地を築造できる効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の埋め立て材は、セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むものである。本発明の埋め立て材は、水を含まない形態（例えば、固体材料であるセメント、軽量骨材、及び気泡剤のみからなるプレミックス材）と、水を含む形態のいずれも包含するものである。また、本発明の埋め立て材は、水を含む形態の場合、硬化前の形態と硬化後の形態のいずれも包含するものである。さらに、本発明の埋め立て材は、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含まない形態と、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含む形態のいずれも包含するものである。
【００１５】
本発明の埋め立て材に用いられるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低発熱性ポルトランドセメント、高炉セメント等が挙げられる。本発明の埋め立て材に用いられる軽量骨材は、少なくともその一部が、（ａ）粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下（好ましくは０．６以上１．０以下）である骨材、及び／又は、（ｂ）粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下（好ましくは１．０以上１．５以下、さらに好ましくは１．０以上１．４以下）である骨材を含むことが好ましい。上記骨材（ａ）の比重が０．６未満では、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．３を超えると、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。上記骨材（ｂ）の比重が１．０未満であると、このような骨材の製造が困難となり、一方、該比重が１．７を超えると、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。本発明において、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用した形態であるコンクリートによる埋め立て材と、骨材（ｂ）のみを用いた形態であるモルタルによる埋め立て材のいずれであっても、本発明の優れた効果を得ることができる。
【００１６】
本発明で用いられる軽量骨材としては、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、廃棄物の焼成物等が挙げられる。これらの焼成物は、原料（例えば、頁岩、粘土、廃棄物等）を、ロータリーキルン等を用いて焼成することにより得ることができる。焼成温度は１，０５０℃以上であることが好ましい。１，０５０℃以上で焼成することによって、原料中に発生した酸素、二酸化炭素等のガスに起因する発泡が生じ、骨材を軽量化することができる。原料は、１，０５０℃以上の温度に２分間以上滞留させることが好ましい。この滞留時間の上限は特に限定されないが、焼成のコストの観点から、通常２０分間以下である。
【００１７】
廃棄物の焼成物は、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥、建設汚泥、建設発生土、及び汚染土壌から選ばれる１種以上からなる廃棄物を成形して成形物を得た後、この成形物を焼成することによって得ることができる。ここで、建設汚泥としては、泥水式シールド工法等において、掘削面の崩壊の防止や掘削土の排土のために泥水を用いることによって生じる建設副産物等が挙げられる。建設発生土としては、工事現場の掘削やダムの浚渫工事等で発生する土壌や、残土等が挙げられる。汚染土壌としては、工場等からの有害物質を含む排水の漏出により汚染された土壌や、有害物質を含む薬品で汚染された工場跡地の土壌等が挙げられる。
【００１８】
廃棄物を用いる場合、廃棄物のみを単独で用いてもよいし、あるいは、他の原料（例えば、頁岩と粘土の両方または片方）と併用してもよい。廃棄物を単独で用いる場合、汚染土壌、建設発生土が原料として好ましく用いられる。これらは、通常、酸化カルシウムの含有率が小さいため、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることができる。一方、建設汚泥は、石灰等の酸化カルシウム含有物を高含有率で含み、軽量な焼成物を得ることが困難であるため、建設汚泥を原料として用いる場合には、酸化カルシウム含有率の低い他の原料（汚染土壌、建設発生土等）と混合し、混合物全体として酸化カルシウムの含有率を低下させて用いることが好ましい。この場合、混合物中の酸化カルシウムの含有率は、好ましくは１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。該含有率が１５質量％を超えると、軽量性に優れた焼成物（軽量骨材）を得ることが困難になる。
【００１９】
廃棄物と他の原料を併用する場合、他の原料（例えば、頁岩及び／又は粘土）と廃棄物（例えば、石炭灰）とをロータリーキルンに投入し、上記の条件下で焼成することによって軽量骨材を得ることができる。この場合、低温域からガラスメルト相を生成させるために、長石、シラス、黒曜石、真珠岩、又は抗火石等のガラス質鉱物や、ペグマタイト、又はアプライト等の長石や、黒曜石から造られるパーライトや、廃ガラスや、都市ゴミ焼却灰や、下水汚泥焼却灰等の低融点材料を添加することが好ましい。
【００２０】
本発明の埋め立て材において、軽量骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜３５０質量部、より好ましくは１００〜３００質量部、特に好ましくは１５０〜２５０質量部である。該配合量が１０質量部未満であると、機械的強度が低下する。一方、該配合量が３５０質量部を超えると、流動性が低下する。なお、ここでの軽量骨材の配合量は、骨材（ａ）または骨材（ｂ）を単独で用いる場合には、その骨材の配合量を示すものであり、骨材（ａ）と骨材（ｂ）を併用する場合には、その合計の配合量を示すものである。
【００２１】
本発明の埋め立て材に用いられる気泡剤としては、例えば、市販のエアーモルタル用の気泡剤や、市販のエアーミルク用の気泡剤を用いることができる。気泡剤の成分組成上の種類としては、例えば、界面活性剤系気泡剤、蛋白質系気泡剤等が挙げられる。本発明の埋め立て材において、気泡剤の配合量は、硬化後の埋め立て材中のガス（通常、空気）の量が、好ましくは５０〜５００リットル／ｍ3、より好ましくは１５０〜４００リットル／ｍ3となる量である。該量が５０リットル／ｍ3未満では、埋め立て材の軽量性が不十分になることがある。該量が５００リットル／ｍ3を超えると、埋め立て材の機械的強度が不十分になることがある。
【００２２】
本発明の埋め立て材に用いられる水としては、工業用水、水道水等を使用することができる。本発明の埋め立て材における水／セメント比（質量比）は、好ましくは０．４〜５．０、より好ましくは０．４〜２．５である。該比が０．４未満であると、流動性が低下して施工が困難になることがある。該比が５．０を超えると、機械的強度が低下したり、材料分離が生じることがある。
【００２３】
本発明の埋め立て材には、必要に応じて、減水剤や消泡剤などの混和剤や、合成樹脂製の軽量材や、土を添加することができる。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。合成樹脂製の軽量材としては、発泡ビーズ等を用いることができる。発泡ビーズの例としては、ポリスチレン製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製、ウレタン製等のいずれの材質のものを用いてもよい。発泡ビーズの形状は、球状、塊状などのいずれでもよい。
【００２４】
本発明の埋め立て材は、土壌や岩石、土砂等の自然材料を含んでもよいが、本発明の効果を十分に得る観点から、土壌等の配合量が少ないことが望ましい。土壌等の配合量は、本発明の埋め立て材中の割合で、好ましくは０〜６０質量％、より好ましくは０〜４０質量％、より好ましくは０〜２０質量％である。
【００２５】
本発明の埋め立て材の硬化後の物性は、以下の通りである。材齢２８日の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じて測定した値）は、好ましくは１Ｎ／ｍｍ2以上、より好ましくは２Ｎ／ｍｍ2以上、さらに好ましくは３Ｎ／ｍｍ2以上、特に好ましくは４Ｎ／ｍｍ2以上である。一軸圧縮強さの上限は、特に限定されないが、通常、１０Ｎ／ｍｍ2である。比重は、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．４以下、特に好ましくは１．２以下である。比重の下限は、特に限定されないが、通常、０．６である。材齢２８日の一軸圧縮強さと比重の好適な組み合わせとしては、例えば、一軸圧縮強さが４〜８Ｎ／ｍｍ2であり、かつ、比重が１．０〜１．２であるものが挙げられる。
【００２６】
埋め立て施工の方法としては、慣用の方法が用いられ特に限定されるものではないが、例えば以下のような手順で施工される。海底の地盤をサンドコンパクションパイル等により改良し、その上に捨石を投入、堤体を形成する。埋め立て部の床堀、置換、被覆石の投入等を行い、護岸を形成する。必要に応じて中仕切り堤体を形成した後、埋め立て材を投入、混合し、必要に応じて揚土施工をして埋め立て施工をする。
【００２７】
埋め立て材の調製方法の一例として、撹拌機と気泡吐出装置とを組み合わせた装置を用いる方法が挙げられる。具体的には、気泡剤以外の成分を撹拌機で混合して未硬化のセメント組成物を調製しつつ、この未硬化のセメント組成物に対して気泡吐出装置から気泡剤を添加して、撹拌下でセメント組成物中に気泡を生じさせることによって、埋め立て材を得ることができる。
【００２８】
埋め立て材の調製方法の他の例として、気泡を含む水とセメント組成物とを別系統で調製した後に、これらを混合する方法が挙げられる。具体的には、発泡装置中で水、気泡剤、及び圧縮空気を混合することによって、気泡含有水を調製し、この気泡含有水と、別系統で製造したセメント、軽量骨材、及び水を混合してなる未硬化のセメント組成物とを混合することによって、埋め立て材を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。
［材料の準備］
埋め立て材の形成材料として、下記の各材料を準備した。
（１）セメント；高炉セメント（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積：３８００ｃｍ２／ｇ）
（２）軽量細骨材Ｓ；粒径：０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．３０
（３）軽量粗骨材Ｇ；粒径：５．０ｍｍを超え、２５ｍｍ以下、比重：０．８４
（４）軽量細骨材Ｍ；粒径：２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下、比重：１．５０
（５）水；水道水
（６）気泡剤；テルフォーマーＫＡ（テルナイト社製の界面活性剤）
【００３０】
［実施例１］
セメント３００ｋｇ／ｍ３、「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３、及び水１５０ｋｇ／ｍ３を混合して、配合物（水／セメント比；０．５）を得た。次いで、発泡装置に、気泡剤０．８ｋｇ／ｍ３、水１８．６ｋｇ／ｍ３、及び圧縮空気を強制的に吹き込み、水中の空気の量が３０９リットル／ｍ３である、気泡を含む水を調製した。次いで、前記配合物と前記気泡を含む水を混合し、埋め立て材を得た。得られた埋め立て材を、φ１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの型枠中に打設し、試供体を得た。
得られた試供体の比重、及び、一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６）を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中の一軸圧縮強さの値における日数は、セメントと水の混合時点からの材齢を表す。
【００３１】
［実施例２］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を、「軽量骨材Ｍ」６３５ｋｇ／ｍ３に変えたこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材、及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［実施例３］
「軽量骨材Ｓ」６３３ｋｇ／ｍ３を、「軽量骨材Ｓ」３１９ｋｇ／ｍ３及び「軽量骨材Ｇ」３１９ｋｇ／ｍ３の混合物に変えたこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材、及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
骨材を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして、埋め立て材及び試供体を得た。試供体の物性について、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１の結果より、本発明の埋め立て材（実施例１〜３）によると、従来技術に相当する比較例１と同等の軽量性を維持しつつ、機械的強度（一軸圧縮強さ）を著しく向上させうることがわかる。
【００３４】
［埋め立て地の評価］
地盤改良した海底の上に捨石を投入、堤体を形成した。埋め立て部の床堀、置換、被覆石の投入を行い、護岸を形成した。該堤体の内側に、上記実施例３の配合の埋め立て材を投入、混合して埋め立て地を築造した。この埋め立て地の上にクレーン車を設置、２ｔの鋼材（広幅Ｈ型鋼）を海上の貨物船に載荷する作業を行ったところ、埋立地には沈下等の問題は見られなかった（図１参照）。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】埋め立て材の地上でのクレーン載荷作業を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１；埋め立て材
２；捨石
３；上部コンクリート
４；クレーン
５；貨物船
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする埋め立て材。
【請求項２】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である請求項１に記載の埋め立て材。
【請求項３】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である請求項１又は２に記載の埋め立て材。
【請求項４】
上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の埋め立て材。
【請求項５】
硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する請求項４に記載の埋め立て材。
【請求項６】
硬化後に、１．８以下の比重を有する請求項５に記載の埋め立て材。
【請求項１】
セメント、軽量骨材、及び気泡剤を含むことを特徴とする埋め立て材。
【請求項２】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が５ｍｍを超え２５ｍｍ以下、比重が０．６以上１．３以下の骨材である請求項１に記載の埋め立て材。
【請求項３】
上記軽量骨材の少なくとも一部が、粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、比重が１．０以上１．７以下の骨材である請求項１又は２に記載の埋め立て材。
【請求項４】
上記軽量骨材が、膨張頁岩の焼成物、膨張粘土の焼成物、及び廃棄物の焼成物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の埋め立て材。
【請求項５】
硬化後に、１Ｎ／ｍｍ２以上の一軸圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ １２１６の試験方法に準じた場合の材齢２８日の値）を有する請求項４に記載の埋め立て材。
【請求項６】
硬化後に、１．８以下の比重を有する請求項５に記載の埋め立て材。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１８９９７４（Ｐ２０１０−１８９９７４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３７２８３（Ｐ２００９−３７２８３）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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