特許 7518865 ソイルセメントの圧縮強度評価方法およびその装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】ソイルセメントの圧縮強度評価方法およびその装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/38 20060101AFI20240710BHJP

   G01N 33/24 20060101ALI20240710BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

G01N33/38

G01N33/24 B

E02D3/12 102

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022002902

(22)【出願日】2022-01-12

(65)【公開番号】P2023102428

(43)【公開日】2023-07-25

【審査請求日】2023-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000228660

【氏名又は名称】日本コンクリート工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】新名 正英

(72)【発明者】

【氏名】千種 信之

(72)【発明者】

【氏名】児玉 貴之

(72)【発明者】

【氏名】藤井 衛

【審査官】大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－１０２１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３００７４５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－１１１８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０６６８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０８４５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】新名正英 他，比抵抗探査法を利用した埋込み杭における根固め部の孔壁位置調査方法，日本建築学会技術報告集，日本建築学会，2020年10月，Vol.26, No.64，887-892，https://doi.org/10.3130/aijt.26.887

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１２

Ｇ０１Ｎ ３３／２４

Ｇ０１Ｎ ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント系材料と土質材料と水とを混合して形成されるソイルセメントの硬化後の強度特性を推定するソイルセメントの圧縮強度評価方法であって、
ソイルセメントの圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係を求める設定ステップと、
掘削孔内に注入したセメントミルクと掘削孔内の土砂とを混合攪拌することで、有効セメント水比を取得したソイルセメントを築造する築造ステップと、
前記掘削孔内の未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗を計測する計測ステップと、
前記有効セメント水比と前記電気比抵抗とにより、前記相関関係から前記ソイルセメントの硬化後の強度特性を推定する評価ステップと、を備え、
前記評価ステップでは、圧縮強度、有効セメント水比、および、複数の管理基準値が記入されたチャートを用い、計測された前記未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と前記ソイルセメントの有効セメント水比とから求めた値を前記チャートに打点することで前記ソイルセメントの硬化後の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価する
ことを特徴とするソイルセメントの圧縮強度評価方法。

【請求項2】

計測ステップでは、複数の電流電極と複数の電圧電極とを有する比抵抗計測手段を用い、前記電流電極に電流を流すことで前記電圧電極に印加される電圧の値を計測し、前記電流の値と前記電圧の値と前記電流電極および前記電圧電極の電極間隔とに基づいて電気比抵抗を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のソイルセメントの圧縮強度評価方法。

【請求項3】

セメント系材料と土質材料と水とを混合して形成されるソイルセメントの硬化後の強度特性を推定するソイルセメントの圧縮強度評価装置であって、
電気比抵抗を計測する比抵抗計測手段と、
この比抵抗計測手段により計測された未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比とにより、予め求められたソイルセメントの圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係に基づき前記ソイルセメントの硬化後の強度特性を推定する評価手段と、を備え、
前記評価手段は、前記比抵抗計測手段により計測された前記未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と、硬化後の前記ソイルセメントの圧縮強度と、前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比とに基づいて予め設定された前記ソイルセメントの電気比抵抗の複数の管理基準値のうち前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比における前記ソイルセメントの必要強度に応じた値と、の比較により、前記ソイルセメントの硬化後の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価する
ことを特徴とするソイルセメントの圧縮強度評価装置。

【請求項4】

比抵抗計測手段は、複数の電流電極と複数の電圧電極とを有し、前記電流電極に電流を流すことで前記電圧電極に印加される電圧の値を計測し、前記電流の値と前記電圧の値と前記電流電極および前記電圧電極の電極間隔とに基づいて電気比抵抗を算出する
ことを特徴とする請求項３記載のソイルセメントの圧縮強度評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソイルセメントの硬化後の圧縮強度を評価するソイルセメントの圧縮強度評価方法およびその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば既製コンクリート杭の埋設工事に際して、上部構造物の荷重を、杭を通じて支持層の広範囲へと伝達するために、杭の最深部に根固め部を築造する。根固め部の掘削孔は、より大きな支持力を確保するために、杭の外径より一回り大きく掘削され、杭と掘削孔との空隙がソイルセメントで充填される。ソイルセメントは、掘削孔内の土砂と地上から地中に注入されたセメントミルクとを混合攪拌して形成される。

【0003】

根固め部が所定強度を満足するか否かを判断するには、杭施工時にミキシングプラントよりセメントミルクを直接採取して作製した供試体の強度を計測する方法、杭施工時の未固結試料（ソイルセメント）の採取により強度を確認する方法（例えば、特許文献１参照）、および、ソイルセメントの硬化後にボーリングマシンを用いて供試体を直接採取する方法、等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１０２８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、これらの方法は、いずれも施工から時間が経過してからの確認となるため、確認の結果、仮に不備が見つかった場合、杭の再施工が困難になる。

【0006】

また、ミキシングプラントよりセメントミルクを直接採取して作製した供試体の強度を計測する方法の場合、あくまでも杭施工時に用いた根固め部の固結強度の計測であり、原位置土とセメントミルクとの混練物であるソイルセメントの強度を確認するものではなく、根固め部の強度確認方法としての信頼性に欠ける。

【0007】

未固結試料（ソイルセメント）の採取により強度を確認する方法の場合、杭孔を掘削した後にセメントミルクを注入し、内部の土砂と混合攪拌した後のソイルセメントを、実際に施工する杭孔とは別個に形成した専用の孔から専用の採取器により採取し、一定の材齢期間（３～２８日）を経て圧縮試験を行って品質を確認する。根固め部内の一部から採取するという局所的な評価であるため、全体の評価をしているとは言い難い。

【0008】

ソイルセメントの硬化後にボーリングマシンを用いて供試体を採取するコアボーリング調査の場合には、杭孔の掘削後にセメントミルクを注入し、内部の土砂と混合攪拌した後に杭を挿入し、ソイルセメントの硬化後（２～４週間後）にボーリングマシンを用いて供試体を採取し、圧縮試験を行って強度確認により品質を確認する。採取装置の設置のためにボーリング孔を設ける必要があるので、費用が嵩む。また、根固め部内の一部から採取するという局所的な評価であるため、全体の評価をしているとは言い難い。

【0009】

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ソイルセメントの硬化後の圧縮強度を未固結状態下で短時間に精度よく評価できるソイルセメントの圧縮強度評価方法およびその装置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】

【0010】

請求項１記載のソイルセメントの圧縮強度評価方法は、セメント系材料と土質材料と水とを混合して形成されるソイルセメントの硬化後の強度特性を推定するソイルセメントの圧縮強度評価方法であって、ソイルセメントの圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係を求める設定ステップと、掘削孔内に注入したセメントミルクと掘削孔内の土砂とを混合攪拌することで、有効セメント水比を取得したソイルセメントを築造する築造ステップと、前記掘削孔内の未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗を計測する計測ステップと、前記有効セメント水比と前記電気比抵抗とにより、前記相関関係から前記ソイルセメントの硬化後の強度特性を推定する評価ステップと、を備え、前記評価ステップでは、圧縮強度、有効セメント水比、および、複数の管理基準値が記入されたチャートを用い、計測された前記未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と前記ソイルセメントの有効セメント水比とから求めた値を前記チャートに打点することで前記ソイルセメントの硬化後の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価するものである。

【0011】

請求項２記載のソイルセメントの圧縮強度評価方法は、請求項１記載のソイルセメントの圧縮強度評価方法において、計測ステップでは、複数の電流電極と複数の電圧電極とを有する比抵抗計測手段を用い、前記電流電極に電流を流すことで前記電圧電極に印加される電圧の値を計測し、前記電流の値と前記電圧の値と前記電流電極および前記電圧電極の電極間隔とに基づいて電気比抵抗を算出するものである。

【0012】

請求項３記載のソイルセメントの圧縮強度評価装置は、セメント系材料と土質材料と水とを混合して形成されるソイルセメントの硬化後の強度特性を推定するソイルセメントの圧縮強度評価装置であって、電気比抵抗を計測する比抵抗計測手段と、この比抵抗計測手段により計測された未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比とにより、予め求められたソイルセメントの圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係に基づき前記ソイルセメントの硬化後の強度特性を推定する評価手段と、を備え、前記評価手段は、前記比抵抗計測手段により計測された前記未固結状態のソイルセメントの電気比抵抗と、硬化後の前記ソイルセメントの圧縮強度と、前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比とに基づいて予め設定された前記ソイルセメントの電気比抵抗の複数の管理基準値のうち前記未固結状態のソイルセメントの有効セメント水比における前記ソイルセメントの必要強度に応じた値と、の比較により、前記ソイルセメントの硬化後の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価するものである。

【0013】

請求項４記載のソイルセメントの圧縮強度評価装置は、請求項３記載のソイルセメントの圧縮強度評価装置において、比抵抗計測手段は、複数の電流電極と複数の電圧電極とを有し、前記電流電極に電流を流すことで前記電圧電極に印加される電圧の値を計測し、前記電流の値と前記電圧の値と前記電流電極および前記電圧電極の電極間隔とに基づいて電気比抵抗を算出するものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ソイルセメントの硬化後の圧縮強度を未固結状態下で短時間に精度よく評価できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施の形態の圧縮強度評価装置を示すブロック図である。

【図2】（ａ）は掘削装置が地中を掘削している状態を示す模式図であり、（ｂ）は掘削装置が掘削孔から引き抜かれた状態を示す模式図であり、（ｃ）は掘削孔に既成コンクリート杭が埋設された状態を示す模式図である。

【図3】同上圧縮強度評価装置の比抵抗測定手段（電極配置）を示す模式図である。

【図4】同上ソイルセメントの硬化後の圧縮強度の評価方法を示すフローチャートである。

【図5】ソイルセメント調整土の圧縮強度と有効セメント水比との関係を示すチャートである。

【図6】有効セメント水比４０％を基点として再計算した近似直線勾配と電気比抵抗との関係を示すチャートである。

【図7】複数の異なる混合比で混合した複数の根固め液をサンプルとして用いた圧縮強度、有効セメント水比、および、電気比抵抗の関係を示すチャートである。

【図8】同上圧縮強度評価装置のソイルセメントの硬化後の圧縮強度を評価するための管理基準値が記入されたチャートである。

【図9】本実施例の圧縮強度、有効セメント水比、および、電気比抵抗の関係を示すチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0017】

図１において、１は圧縮強度評価装置である。圧縮強度評価装置１は、既製杭である既製コンクリート杭２を支持するソイルセメント３の未固結（未硬化）状態での電気比抵抗に基づき、硬化後の圧縮強度を推定し評価するものである。圧縮強度評価装置１は、地中のソイルセメント３に到達できるものであれば、任意のものに適用してよいが、本実施の形態では、例えば地中を支持層まで掘削しながらセメントミルク等の根固め液を注入可能なオーガ等の掘削装置５に適用される。

【0018】

図２（ａ）に示されるように、掘削装置５は、地中を進行方向に向かって掘削する掘削部本体としての掘削ヘッド６と、掘削ヘッド６とともに地中を掘削可能な掘削翼７と、を有する。

【0019】

掘削翼７は、先端部が掘削ヘッド６に対して接離するように回動可能に設けられている。すなわち、掘削翼７は、基端部側が掘削ヘッド６に回動可能に軸支され、その軸支された部分を中心に先端部が回動可能である。

【0020】

そして、掘削装置５は、掘削翼７が掘削ヘッド６に接近した通常状態、および、掘削翼７が掘削ヘッド６から外側へ離間した拡大状態のいずれの状態でも地中を掘削可能である。すなわち、掘削装置５は、通常状態で掘削ヘッド６および掘削翼７にて所定深さ（支持層）まで地中を掘削することで、掘削孔８における上側掘削部１０を形成する。また、支持層に達した後に拡大状態で掘削することで、掘削孔８における拡大掘削部１１を形成する。拡大掘削部１１の位置に根固め部１２（図２（ｃ））が形成される。

【0021】

図１に示されるように、圧縮強度評価装置１は、未硬化のソイルセメント３の電気比抵抗を計測する比抵抗計測手段（電気抵抗計測装置）１５を有する。比抵抗計測手段１５は、掘削装置５において、任意の位置に配置されてよいが、例えば図２（ａ）に示される掘削ヘッド６、あるいは、掘削ヘッド６の上部に連結されるスクリュウ、攪拌ロッド、連結ロッドのいずれかに配置される。

【0022】

図１に示される比抵抗計測手段１５は、電気を利用して未硬化のソイルセメント３（図２（ａ））の電気比抵抗を計測可能な（電気探査可能な）任意の構成としてよいが、本実施の形態では、図３に示されるように、電流を流す１組（２つ）の電流電極１６と、電圧を計測する１組（２つ）の電圧電極１７と、を備える電極部１８を有し、この電極部１８により、ウェンナーの四電極法を用いて未硬化のソイルセメント３の電気比抵抗を計測する。

【0023】

すなわち、本実施の形態において、電流電極１６および電圧電極１７は、それぞれ１列で所定の間隔（電極間隔ａ）で等配され、１組の電流電極１６の内側に１組の電圧電極１７が配置されている。そして、電極部１８がソイルセメント３に位置した状態にて電流電極１６に所定値の電流Ｉを流すことで、電圧電極１７にて電位差（電圧）Ｖを計測し、それら電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて、ソイルセメント３の抵抗Ｒを求めることができ、さらに抵抗Ｒの値と電極間隔ａの値とに基づいて、ソイルセメント３において電極間隔ａと等しい範囲の領域の電気比抵抗を求めることができる。

【0024】

電極部１８における電流電極１６および電圧電極１７の電極間隔をａとし、電流電極１６に所定値の電流Ｉを流すことで電圧電極１７にて計測される電圧Ｖによって、抵抗Ｒ（Ω）＝電圧Ｖ（Ｖ）／電流Ｉ（Ａ）の式から抵抗Ｒが算出される。また、抵抗Ｒおよび電極間隔ａに基づいて、電流電極１６および電圧電極１７から電極間隔ａと等しい距離の領域における電気比抵抗ρが、ρ（Ω・ｍ）＝２πａＲの式から算出される。

【0025】

この電気比抵抗ρは、地層を構成する物質の組成が同じであれば一定値となり、地層を構成する物質の組成が異なると変化する。本実施の形態では、これを、根固め部１２（図２（ｃ））に充填されるソイルセメント３の硬化後の圧縮強度を推定、評価するための手段に応用する。

【0026】

したがって、図２（ａ）に示されるように掘削装置５により地中を掘削し根固め液を注入し、図２（ｂ）に示されるように土砂と根固め液とを混合撹拌してソイルセメント３を構成した後に、図１に示される比抵抗計測手段１５によって電気比抵抗ρを計測する。

【0027】

比抵抗計測手段１５によって計測された電気比抵抗ρは、評価手段２０へと送られる。評価手段２０は、例えば汎用のＰＣ等のコンピュータに専用のソフトウェアがインストールされて構成されている。評価手段２０は、比抵抗計測手段１５に対し、有線接続されていてもよいし、赤外線信号、あるいはインターネット等のネットワークを介して無線接続されていてもよい。評価手段２０は、好ましくはディスプレイ等の表示手段、および、数値を入力するキーボードやタッチパネルディスプレイなどの入力手段を有する。

【0028】

そして、評価手段２０を用いて、硬化後のソイルセメント３（図２（ａ））の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価する。

【0029】

この圧縮強度の評価方法について説明する。

【0030】

概略として、本実施の形態では、図４のフローチャートに示すように、硬化後のソイルセメント３に必要な圧縮強度とソイルセメント形成部の土壌の特性値に基づいて算出した有効セメント水比とに基づいて、ソイルセメント３の電気比抵抗の複数の管理基準値を設定する（設定ステップ、ステップＳ０）。すなわち、ソイルセメント３の圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係を求める。

【0031】

次いで、既製コンクリート杭２を定着させるために必要な深度まで掘削孔８を掘削装置５により掘削する（掘削ステップ、ステップＳ１）。

【0032】

さらに、掘削孔８内にセメント系材料および水を含むセメントミルクを注入し、掘削孔８内の土質材料である土砂とセメントミルクとを混合攪拌することで、掘削孔８内に有効セメント水比を取得したソイルセメント（ソイルセメント改良体）３を築造する（築造ステップ、ステップＳ２）。

【0033】

ソイルセメント３の築造後、比抵抗計測手段１５を備える掘削装置５を掘削孔８内に進行させ、掘削孔８内の未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗を計測する（計測ステップ、ステップＳ３）。本実施の形態では、上記のように、比抵抗計測手段１５の電流電極１６に電流を流すことで電圧電極１７に印加される電圧の値を計測し、電流の値と電圧の値と電流電極１６および電圧電極１７の電極間隔ａとに基づいて電気比抵抗を算出する。なお、電気比抵抗の計測は、ステップＳ２のソイルセメント３の築造時に同時に行ってもよい。

【0034】

この後、ステップＳ２で取得した有効セメント水比と、ステップＳ３で計測した電気比抵抗と、ステップＳ０で設定した電気比抵抗の複数の管理基準値のうちソイルセメント３の有効セメント水比におけるソイルセメント３の必要強度に応じた値と、に基づいて、有効セメント水比と電気比抵抗との値における照合を実施し、硬化後のソイルセメント３の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価し、合否を判定する（評価ステップ、ステップＳ４）。

【0035】

次に、上記の設定ステップのソイルセメント３の電気比抵抗の複数の管理基準値の設定について説明する。

【0036】

まず、コンクリートの圧縮強度は、セメントの化学反応の進行と密接に関係があるという考えに基づき、コンクリート１ｍ^３中の水和結晶したセメント量と、初めに用いられた水量との比、すなわちセメント水比によって定まるものである。

【0037】

セメントの添加量（質量）を全有効水量（質量）で除して求めた質量比を有効セメント水比とすると、有効セメント水比と圧縮強度との間には、良好な相関関係がみられ、圧縮強度は、セメントの添加量と全有効水量とによって推定できる。

【0038】

ここで、全有効水量については、土中で形成されるソイルセメントの場合、土中に含まれる水量も圧縮強度に寄与するので、この土中水量を練り混ぜ水の添加水量に加える必要があり、また成形時には一定量のブリーディング水が発生しソイルセメントの圧縮強度には寄与しない部分が出るので、このブリーディング水を添加水量から除く。したがって、全有効水量Ｗ_ｔは、自然水量（質量）をＷ_ｗ０、掘削水量（質量）をＷ_ｗ１、セメントミルクの練混ぜ水の質量をＷ_ｗ、硬化時に発生するブリーディング水（練混ぜから２４時間後のブリーディング水量）をＷ_ｂとして、
Ｗ_ｔ＝Ｗ_ｗ０＋Ｗ_ｗ１＋Ｗ_ｗ－Ｗ_ｂ
により規定される。

【0039】

施工時には、セメントミルク液体中に掘削孔壁から巻き込まれる土砂の量も圧縮強度に影響を与えると考えられるので、圧縮強度と土砂を含む有効セメント水比との具体的関係を、複数種類のソイルセメント調整土と複数種類のセメントミルクとを複数の異なる混合比で混合した複数の根固め液をサンプルとして用いることで予め算出する。

【0040】

一例として、ソイルセメント調整土に、予め飽和度が１００％付近になるように調整した笠岡粘土（登録商標）と珪砂７号とを用い、体積比（粘土：珪砂）で１０：０、９：１、８：２、……、２：８、１：９、０：１０に混合した１１種類を予め用意する。

【0041】

また、セメントミルクは、一般的に採用される、水セメント比が６０％、８０％、１００％の３種類のものを予め用意する。

【0042】

これらソイルセメント調整土とセメントミルクとを、体積比で１：１、１：２、１：３、１：４として予め混合して根固め液とする。すなわち、根固め液を計１３２（＝１１×３×４）種類用意する。

【0043】

そして、これらの根固め液において、調整土の圧縮強度と有効セメント水比との関係性を、下記の数１の式に基づき確認する。

【0044】

【数1】

【0045】

なお、当該数式において、Ｃ／Ｗ_ｅは有効セメント水比（％）、Ｐ_ｃｍはセメントミルクの水セメント比（％）、ρ_ｔは調整土の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ω_ｒは実測含水比（％）、ｑ_ｃｍは配合体積比におけるセメントミルクの割合（１≦ｑ_ｃｍ≦４）、ρ_ｃｍはセメントミルクの密度（ｇ／ｃｍ^３）を示す。

【0046】

上記のサンプルに基づくソイルセメント調整土の圧縮強度と有効セメント水比との関係を図５に示す。図５において、括弧内の数値は調整土の含水比（％）を示す。この図５に示されるように、ソイルセメント調整土の圧縮強度と有効セメント水比との近似直線（回帰直線）勾配は含水比に応じて異なり、圧縮強度が０Ｎ／ｍｍ^２で有効セメント水比が約４０％に収束することが確認できる。

【0047】

そこで、有効セメント水比４０％を基点として再計算した近似直線（回帰直線）勾配θと電気比抵抗ρとの関係を図６に示す。図６において、括弧内の数値は含水比（％）を示す。この図６に示されるように、電気比抵抗ρの増加に伴い、近似直線勾配θが減少することが確認できる。近似直線（回帰直線）勾配θと電気比抵抗ρとを直線近似することで、直線関数に表すことができ、図示される例では、θ＝－１２．２７５ρ＋３９．２２９、決定係数Ｒ^２＝０．８４である。

【0048】

これらの結果から、圧縮強度と電気比抵抗及び含水量との間には極めて高い相関性が存在していることが分かる。そこで、上記の１３２種類の根固め液から算出されたデータを図７に示すようにプロットすることで、例えば管理基準値として電気比抵抗ρ＝０．８～３．０のラインを記入したチャート（図８）を作成する。図７において、括弧内の数値は含水比（％）を示す。このチャートは、評価手段２０に予め記憶されていてもよいし、ネットワーク上のクラウドサーバ等に記憶されていて、使用時にダウンロードするようにしてもよい。

【0049】

このように、設定ステップでは、実際の複数のサンプルを用いて、ソイルセメント３の硬化後の圧縮強度と有効セメント水比との関係に、複数の管理基準値としての電気比抵抗を重ねたチャートを構成する。このチャートを用いることで、ソイルセメント３の硬化後の圧縮強度と、有効セメント水比と、電気比抵抗と、の関係を互いに関連付けることが可能になる。

【0050】

このチャートを用いた評価ステップの詳細について説明する。

【0051】

評価ステップでは、上記のチャートから、未固結状態のソイルセメント３の有効セメント水比における硬化後のソイルセメント３の必要強度に応じた電気比抵抗の管理基準値を選択し、その選択した値と、計測ステップで計測した電気比抵抗と、を比較することによって、硬化後のソイルセメント３の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価する。

【0052】

具体的には、図８に示されるチャートに対し、築造ステップにおいて未固結状態のソイルセメント３の有効セメント水比の線（縦線）を重ね、複数の管理基準値のうち、その線と、必要な強度（横線）とが交差する点を通る、または、その点に最も近いものを選択し、その選択した管理基準値に対し、計測ステップで計測した電気比抵抗が上部に位置するまたは重なっていると合格、下部に位置していると不合格、と判定する。

【0053】

ここで、有効セメント水比（成形されるソイルセメント３の条件）の取得については、ソイルセメント形成部の土壌の特性値を把握し、セメントミルクの密度ρ_ｃｍを把握し、ソイルセメントの配合体積比におけるセメントミルクの割合ｑ_ｃｍを把握して、それらの値により、上記の数１の式を用いてソイルセメント３の有効セメント水比を把握する。

【0054】

ソイルセメント形成部の土壌の特性値を把握する際には、例えば施工前に実施される地盤調査報告に記載された土質状態を利用し、土質力学等で設定されている土の密度ρ_ｔと含水比ω_ｒとを特性値とする。あるいは、原位置の土砂を採取し、例えばＪＩＳ Ａ １２０２（土粒子の密度試験方法）、ＪＩＳ Ａ １２０３（土の含水比試験方法）に規定される試験を実施することで、土の密度ρ_ｔと含水比ω_ｒとを実測する。さらに、より詳細な判定精度を得る場合には、計測深度の土砂を採取し、土砂の状態を実測することが好ましい。

【0055】

セメントミルクの密度ρ_ｃｍについては、セメントミルクの練混ぜ配合の水（比重１．００）と使用するセメント（一般的な普通ポルトランドセメントの場合、比重３．１６）の比率より算出する。

【0056】

セメントミルクの割合ｑ_ｃｍについては、一般にセメントミルクに対し土砂は３割を超えることがないとされていることから、その場合、土を１とするとセメントミルクの割合は２．３となる。そのため、安全性を考慮して数値を丸めるとセメントミルクの割合ｑ_ｃｍの最低値は２となり、これを設定する。

【0057】

一例として、ソイルセメント３として、表１に示されるように、土砂なし（セメントミルクのみ）のものと、土砂ありで地盤調査報告に記載の土質状態により土の密度ρ_ｔと含水比ω_ｒとを推定したものと、原位置の土砂を採取し、試験により土の密度ρ_ｔと含水比ω_ｒとを実測したものと、を用いる。数１の式から、土砂なしの場合に有効セメント水比Ｃ／Ｗｅは最大値となり、土砂ありの場合には、土砂の含水状態に応じて有効セメント水比Ｃ／Ｗｅが下がる。特に、含水比ω_ｒについては実測の方が高く、有効セメント水比Ｃ／Ｗｅが最も小さくなっている。

【0058】

【表1】

【0059】

これらをそれぞれ図８のチャートに当てはめる。図８において、線Ｌ１が土砂なし、線Ｌ２が土砂あり（密度・含水比は推定）、線Ｌ３が土砂あり（密度・含水比は実測）の有効セメント水比に対応する。それぞれの線Ｌ１～Ｌ３と、実測された電気比抵抗ρ＝２．０との交点から、ソイルセメント３の硬化後の圧縮強度が推定できる。

【0060】

したがって、ソイルセメント３の必要強度が予め分かっていれば、複数の電気比抵抗の管理基準値から評価対象となる未固結状態のソイルセメント３の有効セメント水比における必要強度に応じた値を合否判定用の閾値として選択しておくことで、この値と実測した電気比抵抗との比較のみで圧縮強度が必要強度を満たしているか、容易に判定可能となる。この判定は、評価手段２０によって自動的に行ってもよいし、例えば評価手段２０の表示手段にチャートを表示し、そのチャートに計測ステップで計測した電気比抵抗を重ねて表示することで、判定者が目視で判定してもよい。未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗および有効セメント水比は、使用者が入力手段を用いて評価手段２０に手動で入力してもよいし、有効セメント水比は、評価手段２０あるいはクラウドサーバ等に記憶されたデータを用いてもよいし、それらデータまたは実測データから評価手段２０により算出してもよい。

【0061】

このように、ソイルセメント３の圧縮強度と有効セメント水比と電気比抵抗との相関関係を予め求め、掘削孔８内に注入したセメントミルクと掘削孔８内の土砂とを混合攪拌することで、有効セメント水比を取得したソイルセメント３を築造し、掘削孔８内の未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗を計測するとともに、これら有効セメント水比と電気比抵抗とにより、相関関係からソイルセメント３の硬化後の強度特性を推定する。より詳細には、硬化後のソイルセメント３の圧縮強度と有効セメント水比とに基づいてソイルセメント３の電気比抵抗の複数の管理基準値を設定し、形成した掘削孔８内にセメントミルクを注入して掘削孔８内の土砂とセメントミルクとを混合することでソイルセメント３を築造し、築造された未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗を計測するとともに、この計測された電気比抵抗と、管理基準値のうちソイルセメント３の有効セメント水比におけるソイルセメントの必要強度に応じた値と、の比較によりソイルセメント３の硬化後の圧縮強度必要強度を満足するか否かを評価する。これにより、ソイルセメント３の硬化後の圧縮強度をソイルセメント３の未固結状態下で短時間に精度よく評価できる。つまり、未固結状態のソイルセメント３の有効セメント水比と、硬化後のソイルセメント３に必要な圧縮強度と、が予め分かっていれば、未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗を測定し、管理基準値と比較するだけで、ソイルセメント３の硬化後の圧縮強度を、ソイルセメント３が未固結のうちに短時間で評価できる。そのため、この評価の結果、仮に硬化後の圧縮強度が必要強度を満足しないと判定された場合であっても、ソイルセメント３の硬化前であるから再施工等が容易である。

【0062】

電気比抵抗を計測する際には、比抵抗計測手段１５が、複数の電流電極１６に電流を流すことで複数の電圧電極１７に印加される電圧の値を計測し、電流の値と電圧の値と電流電極１６および電圧電極１７の電極間隔ａとに基づいて電気比抵抗を算出するため、簡素な構成で電気比抵抗の計測が可能になる。しかも、複数の電流電極１６と複数の電圧電極１７とを有する電極部１８をオーガ等の既存の掘削装置５に取り付けることにより構成できるため、専用の掘削装置を製造する必要がなく、大規模な改造も不要である。

【0063】

さらに、評価ステップでは、圧縮強度、有効セメント水比、および、複数の管理基準値が記入されたチャートを用い、計測された未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗とソイルセメント３の有効セメント水比とから求めた値をチャートに打点することでソイルセメント３の硬化後の圧縮強度が必要強度を満足するか否かを評価するので、目視等で容易に評価が可能になる。

【0064】

また、既知のコンクリート杭工法に容易に適用できるため、汎用性が良好であり、容易に実施できる。

【実施例】

【0065】

以下、本実施例について説明する。

【0066】

本実施例では、未固結状態のソイルセメント３の電気比抵抗を用いた上記の実施の形態の圧縮強度の評価の妥当性について実験した。

【0067】

実現場から採取した未固結状態のソイルセメント３に混入する土砂として、コンクリート杭の支持層から採取した５種類（凝灰質粘土、礫混じり細砂、砂質泥岩、砂質土、砂混じり泥岩）の異なる土質試料を用意し、それらにセメントミルクを１：２および１：３の割合で混合攪拌した表２の実施例１ないし実施例１０に対し、圧縮強度および電気比抵抗の測定を行い、チャートに打点した。その状態を図９のチャートに示す。

【0068】

【表2】

【0069】

図９に示されるように、有効セメント水比１１６．６～１３９．９〔％〕の範囲では、ソイルセメント３の電気比抵抗ρは２．０〔Ω・ｍ〕を境界値として区分できる。したがって、ソイルセメント３の必要強度が１５〔Ｎ／ｍｍ^２〕以上である場合、電気比抵抗ρ＝２．０以下であれば、圧縮強度が１５〔Ｎ／ｍｍ^２〕以下となるのは９例のうち１例のみであり、電気比抵抗ρが圧縮強度の判定指標として有効であることが確認できた。

【符号の説明】

【0070】

１ 圧縮強度評価装置
３ ソイルセメント
８ 掘削孔
１５ 比抵抗計測手段
１６ 電流電極
１７ 電圧電極
２０ 評価手段
ａ 電極間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】