2018 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of gel blocking and swelling of water-absorbing polymer and its application for piling into contaminated ground
| Project/Area Number |
18K04343
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
梅崎 健夫 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50193933)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 隆 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (50324231)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 地盤工学 / 地盤環境 / 汚染地盤 / 杭基礎 / 吸水性高分子 / 遮水 / 周面摩擦 / 漏出防止 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
(a)カラム型膨潤・透水試験
吸水性高分子摩擦低減剤（以下，FRC）の塗布厚（吸水距離）が大きい場合に表面のゲル化した層が内部への吸水を阻害（ゲルブロッキング）する場合を想定して，初期吸水距離hiの異なるFRCに対して，有効拘束圧p’=0～400kPa，間隙水圧u=5kPaを載荷させた状態で24時間の吸水膨潤と引き続く透水試験を実施した．その結果，ゲルブロッキングの有無によりFRCの膨潤倍率Rx(mm/mm)は異なるが，いずれの場合も新たに提案したhiとp’のみを変数とした関数で評価できること，FRCの透水係数は，ゲルブロッキングの有無によらず，Ra(g/g)のみで評価できること，を明らかにした．
(b)杭先端モデル実験
汚染地盤を対象として杭先端付近を模擬したモデル実験装置の作製を開始した．さらに，FRCの塗布厚さおよび杭の載荷重を決定するために，以下の二つの実験を追加で実施した．(1)簡易流動性試験では，汚染地盤の間隙水中の化学物質に着目して，小型ガラス容器内で5種類の溶液（NaCl，Ca(OH)2，NaOH，HCl，H2SO4溶液）を吸水させたFRCを45度傾斜させた場合の状態変化について検討した．その結果，FRCは吸水する溶液によって，膨潤倍率が同じでも異なる流動性を示すこと，5種類の溶液における膨潤ゲルは，いずれも地盤中ではゲル化点以下の固体状であると推測されること，を明らかにした．(2)一面せん断試験では，複数のイオンを含むセメントミルクを濾過した溶液（セメント水）を吸水させたFRCを供試体とした．その結果，セメント水を吸水した場合でもFRCは摩擦性材料として評価できること，純水，人工海水を吸水させた場合と同様にセメント水を吸水したFRCの内部摩擦角φ’は，膨潤倍率Raのみに依存し，提案式によって評価できること，を明らかにした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(a)カラム型膨潤・透水試験：コート層を塗布していないFRCのみを対象とした膨潤・透水試験について，研究期間の2年目までの実施を予定していたものの，1年目に完了した．当初の計画以上に進展している．
(b)杭先端モデル実験：杭先端付近を模擬したモデル実験装置の作製を学内の加工センターに依頼し，作製を開始した．装置の検定および無処理地盤に対する実験は，次年度に実施することとした．
|
| Strategy for Future Research Activity |
カラム型膨潤・透水試験および杭先端モデル実験を実施する．
(a)カラム型膨潤・透水試験：①ゲルブロッキングが生じる塗布厚さと膨潤遅延層，②遮水性に及ぼすゲルブロッキングの影響
平成30年度に引き続き，現有のカラム型膨潤・透水試験装置を用いる．吸水性高分子にコート層（高強度高分子）を塗布した試験を実施する．コート層の遅延効果について，異なる拘束圧における吸水遅延時間を求める．透水係数は，拘束圧，多価金属イオンによらず，膨潤倍率のみで評価できることを既往の研究により明らかにしており，コート層（高強度高分子）の透水性は膨潤層よりも大きいと考えられるので，その影響はないものと予想される．したがって，コート層を塗布した場合においても，薄層で均一に膨潤ゲル化した場合と同様に膨潤倍率のみで評価できることを検証する．
(b)杭先端モデル実験：③基礎杭打設に伴う汚染地盤の下層への引き込み現象，④①を応用した汚染物質の漏出防止法の効果
杭先端付近を模擬したモデル実験装置の検定を行う．模型地盤（汚染地盤，遮水層，支持層を砂層と粘土層で模擬）に対する模型杭の貫入実験とその後引き続き透水試験を実施する．終了後に，土槽片面を取り外し，杭の貫入による上部砂層の引き込み量を測定する．拘束圧，粘土層厚，塗布厚をパラメータとして，(i)無処理における漏水量の定量評価と(ii)汚染地盤の引込み影響範囲，および(iii)吸水性高分子を塗布（膨潤遅延性・自己修復層の応用）した場合の引込み防止と(iv)遮水効果の検証を行う．
|
| Causes of Carryover |
（次年度使用額が生じた理由）
杭先端モデル実験装置の納入が次年度となったため，H31年度にその分の予算を使用する．
（使用計画）
次年度使用額は，6月に納入予定の杭先端モデル実験装置の購入に使用する．H31年度請求額は当初の予定通り，物品費，旅費，人件費・謝金およびその他の経費として使用する予定である．
|
