2015 Fiscal Year Research-status Report
高有機質土壌を対象とした性能照査型セメント改良工法の開発
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15K14823
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
佐藤 周之 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (90403873)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手林 慎一 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (70325405)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | セメント改良 / 高有機質土壌 / 泥炭 / 力学的特性 / 耐久性能 / 性能照査型設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌改良を目的としたセメント改良工法は，現在までに広く普及をしている。しかし，セメント改良土は様々な性質の土壌と混合するため，十分な土壌改良効果を得られない場合，すなわち硬化阻害が生じる場合がある。土木分野では，性能設計の導入が進んでおり，土壌特性や周辺地盤と各種耐久性の照査が必要であり，安定した性能の確保にはコンクリート工学，土質力学，地盤工学を網羅しながら，さらに有機化学の分析技術を複合した研究体制の構築が必要となる。
本研究では，セメント改良工法の適用対象を高有機質土壌に限定し，硬化阻害の原因物質を最新の有機化合物分析技術を利用して詳細に解明・検証を進めるとともに，要求性能を強度ならびにコンクリートの各種耐久性能と設定し，先に特定した原因物質の化学的な対策工法の開発を進めることで，性能照査型の効率的かつ経済的な土壌改良工法の提案を行うことを目的としている。
本年度は，北海道の施工現場で，実際にセメント改良時の硬化不良が報告された泥炭を用いて，以下に示す三段階での実験・分析を開始した。まず，①泥炭中から抽出した有機化合物が，セメント系固化材の硬化阻害へ及ぼす影響を評価する【Stage I】。続いて，②硬化阻害物質がセメント改良土の力学的特性・耐久性へ及ぼす影響を定量的に評価する【Stage Ⅱ】。最終的には，③高有機質土壌に対する新規セメント改良工法の開発・提案と性能規定化を進める【Stage Ⅲ】。なお，本実験ではStage ⅠとStage Ⅱの検討を繰り返す必要があり，初年度は両者の検討を同時に進行した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
泥炭中の有機化合物の抽出・同定とセメント系固化材の硬化阻害への影響評価【Stage I】および硬化阻害要因となる有機化合物が力学的特性ならびに耐久性へ及ぼす影響の評価【Stage Ⅱ】の検討を同時に進めた。本年度の成果としては，主としてStage Iが中心となる。具体的には有機化合物の抽出・精製方法の確立とモルタル供試体による強度試験，硬化阻害物質の構造決定方法の検討を同時に進め，成果として国内の学会発表二件を行った。
本課題開始前の予備実験として，土壌試料に2.5倍量の水を加え振盪抽出することで活性化合物の抽出に成功している。この方法を大規模化するために，抽出方法を振盪抽出から攪拌抽出に変更し，50kgの土壌から活性物質を抽出した。精製方法としては，ゲル濾過カラムにて粗精製を行った後に，HPLCを中心とする複数種のクロマトグラフィを有機的に組み合わせた分離システムの検討を進めた。
セメント改良土の構造は基本的にモルタルと同じである。そこで，セメントの硬化阻害の判定試験は，セメントの物理試験方法（JIS R 5201-1997）に準じて行った。抽出物を練り混ぜ水に用いてモルタル供試体を作成し，強度特性（三点支持曲げ強度試験および一軸圧縮強度試験）評価を進めた結果，現在までに三段階まで抽出・分離を繰返した判定試験を実施し，硬化阻害物質の特定を進めている。また，上述のモルタル供試体による実験を多段階的に繰り返す過程で，精製された活性物質の構造の特定方法についても試行を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Stage Ⅰ，Ⅱともに長期の評価試験を伴うこと，両者は連動した試験であり，とくにStage Ⅱの研究のうち，モルタル供試体を用いた長期強度評価ならびに耐久性評価には，判定に一年以上を要する試験がある。そこで，平成28，29年度の両年度を含めた実験計画が必要となる。Stage Ⅱとしては，Stage Ⅰで構造が決定されたセメント系固化材の硬化阻害原因となる有機化合物に対して，長期の強度特性ならびに耐久性への影響の評価を進める。前者については，地盤改良でとくに重要となる基本的要求性能であるため，材齢1年までの力学的性能の変化を追跡する。後者については，同じセメントを結合材とするコンクリートの劣化を参考として，中性化，凍害，化学的侵食，アルカリシリカ反応を対象とした評価試験を実施する。
平成28年度後半より，高有機質土壌に対する新規セメント改良工法の開発・提案と性能規定化【Stage Ⅲ】の検討を開始する。Stage Ⅰ，Ⅱでは，硬化阻害あるいは耐久性低下を引き起こす有機化合物の種類が特定できる。そこで，その物質を対象とした対策材料・工法の検討を実施する。その際に重要となる点は，実施工が可能な効率的かつ経済的な方法論の構築である。本研究課題では，有機化合物の構造に注目していることから，その構造を効率的・効果的に分解し，セメント改良に際して硬化阻害等が生じない物質にする対策工法の開発を目指す。効果の確認方法はStage Ⅱと同様である。
一方，高有機質土壌を対象としたセメント改良工法の性能規定化も進める。Stage Ⅰで有害な有機化合物が特定できれば，改良対象土壌の分析・評価手法を提案することができる。また，Stage Ⅱで明らかにするセメント改良土の長期耐久性や各種劣化への抵抗性が明らかになれば，高有機質土壌に対する設計段階から施工段階までの性能照査型設計の実現が可能となる。
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Research Products
(2 results)
