繊維混合による乾湿繰り返し抵抗の向上効果香川高等専門学校学生会員 ○松岡賢樹香川高等専門学校正会員小竹望香川高等専門学校学生会員宮脇史恭 1.はじめに一軸圧縮試験後の供試体を用いた。損傷の少ない範囲固化処理土は降雨や地下水位の変化による乾湿繰で3箇所を選定し毎分3mmで12mmまで貫入し、10mm り返し作用を受けると材料劣化を生じやすい。本研究貫入時の抵抗値から貫入勾配Np(N/mm)を求めた。では、繊維補強が固化処理土の乾湿繰り返し抵抗を向 3.実験結果と考察上させる効果を検討した。粘性土及び砂質土を母材と 3.1 乾湿繰り返しによる供試体の状態変化する固化処理土及び繊維補強固化処理土の供試体に乾乾湿サイクルによる供試体の状態変化は、表-2 に示湿繰り返し作用を与え、健全度を評価し、一軸圧縮試す健全度評価指標 1)を用いて評価した。図-1 に乾湿サ験を行った。また、針貫入試験を実施して乾湿繰り返イクルの経過に伴う健全度評価結果を示す。しの影響を受けた時の針貫入力と一軸圧縮強さの関係 ①粘性土では、固化処理土は 1 サイクル後に供試体を評価した。全体が崩壊した。一方、繊維補強固化処理(v=0.5,1.0%) 2.実験方法は 3 サイクルで供試体表面の剥離が局部的に表れたが、本実験で使用した土質材料は、①カオリン粘土（粘全体の崩壊には至らなかった。性土）、②硅砂8号80%とカオリン20%の混合土（砂質 ②砂質土では、固化処理土(v=0%)は乾湿サイクルの土）である。土質材料の物性値を表-1に示す。固化処 2 サイクル後に欠落が発生したが、以後のサイクルで理土は、固化材として普通ポルトラントセメントを使は欠落は生じなかった。また、の繊維補強固化処理土 3 用し、 C=50, 100, 150kg/m を混合した。繊維補強固化 (v=0.5,1.0%)は 15 サイクル後も供試体表面にクラック処理土は、繊維材料として径26μm，長さ20mmのPVA や欠落などの劣化は確認されなかった。繊維を使用した1)。繊維添加量は固化処理土に体積比でv=0.5%, 1.0%を混合する配合とした。土質材料によらず固化材量を増加すると供試体表面の劣化進行を抑制する傾向を示した。供試体は，JGS0821-2000｢安定処理土の締固めをしな表-2 健全度評価指標 1) い供試体作製方法｣に準じて径50mm×高さ100mmの円柱供試体を作製した。作製後20℃の水中で養生し、28 A B C 日後に脱型して乾湿サイクルを開始した。 D E F 乾湿繰り返しにおける1サイクルは、1）60℃の乾燥炉内で72時間の乾燥課程、2）室内にて1時間冷却、3） 20℃の水槽に24時間浸水させる湿潤過程とした。なお、 1）乾燥過程において供試体はほぼ絶乾状態となった。本文では9～15サイクルまでの結果を報告する。1サイクルごとに一軸圧縮試（JIS A 1216）を実施した。石膏クラック状況欠落状況外見上、ほとんど変化なし微細クラック、局部クラック発生表面剥離が局部的に発生明瞭なクラックが一部に発生供試体の一部が僅かに欠落明瞭なクラックが全体に発生供試体がより大きく欠落供試体の一部または全体が崩落　(～20％程度) 供試体全体的に崩壊、崩落、供試体としての形は存在 G 供試体全体が崩壊し、片々は塊状 H 供試体全体が崩壊し、片々は細粒化～泥状化ラ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ンク乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿乾湿 A を用いて上部端面にキャッピングを行い、載荷速度毎分1%で軸ひずみεa=15%まで載荷した。針貫入試験は、 z B C 表-1 土質材料の物性値 D E 土質材料粒土（%）砂シルト粘土 ρ PL LL （%）調整含水比 F （g/cm ）（%）（%） G ① カオリン100％ 0 31.4 68.6 2.73 - 64 128 H 8号硅砂20％カオリン80％ 24 13.7 2.61 NP - 35 ② 62 3 Soil C(kg/m3 ) v(%) Soil C(kg/m3 ) v(%) ① ① ① ① ① ② ② ② ② ② 100 0 100 50 100 150 0.5 1.0 1.0 1.0 100 0 100 50 100 150 0.5 1.0 図-1 乾湿サイクルの経過に伴う健全度評価 1.0 1.0 一軸圧縮強さqu（kN/m2） 1000 粘性土 Soil C(kg/m3) 100 ① 50 ① 100 ① 150 ① 800 600 v(%) 0.5 1.0 1.0 1.0 400 200 0 0cyc 10cyc 15cyc 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 サイクル一軸圧縮強さqu（kN/m2）写真-1 劣化状況（粘性土,v=0.5%,C=100kg/m3） 3500 Soil C(kg/m3) 100 ② 100 ② 50 ② 100 ② 150 ② 砂質土 3000 2500 2000 v(%) 0 0.5 1.0 1.0 1.0 1500 1000 500 0 0cyc(ε=15%) 10cyc(ε=15%) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 サイクル 15cyc(ε=15%) 写真-2 破壊状況（粘性土,v=0.5%,C=100kg/m3） 3.2 一軸圧縮試験結果図-2 乾湿サイクルと一軸圧縮強さ qu の関係全ケース回帰式Y=0.812 X + 2.473 相関係数R＝0.914 粘性土回帰式Y=0.772 X + 2.460 相関係数R＝0.729 砂質土回帰式Y=0.8124X＋2.478 相関係数R＝0.562 10000 写真 1~2 に供試体の乾湿繰り返し前後の劣化状況お初期と比べて同様の破壊形状であった。図-2 に①粘性土と②砂質土を用いたケースの一軸圧縮強さ qu の乾湿繰り返しによる影響を示す。図-2 に示す通り、乾湿繰り返しの増加に伴って一軸圧縮強さ qu の変動が見られたが、繊維補強により一軸圧縮強さ qu を保持する傾向を示した。この傾向は、繊一軸圧縮強さqu(kN/m2) よび破壊状況を示す。15 サイクル経過後の破壊形状は 1000 Soil C(kg/m3) v(%) 0.5 ① 100 1.0 50 ① 1.0 ① 100 1.0 ① 150 0.5 ② 100 50 1.0 ② 1.0 ② 100 1.0 ② 150 100 維添加量と固化材量を増加すると明瞭に現れた。変形係数 E50 は、①粘性土のケースでは、9~15 サイクル経 10 0.1 過後に初期の 10%～40%に低下した。②砂質土のケースでは、初期の 50%～80%程に低下し、①粘性土と比べると剛性を保持しやすい傾向を示した。乾湿繰り返しにおいても繊維補強による靱性向上効果が発揮されたと言える。 3.3 針貫入試験結果図-3 に一軸圧縮強さ qu と針貫入勾配 Np の関係を示す。粘性土では、固化材量、繊維量によらず比較的高い相関を示す傾向にある。砂質土では、固化材量によ 1 10 100 針貫入勾配Np（N/mm）図-3 一軸圧縮強さ qu と針貫入勾配 Np の関係 4.総括本研究では、繊維補強により乾湿繰り返しによる材料劣化を抑制し、強度変形特性と靱性向上効果が保持され抵抗力が向上することが確認された。また、針貫入試験により繊維補強固化処理土あるいは劣化した固化処理土の強度を推定できることが確認された。って貫入勾配が大きい値を示し集中分布する傾向が見られる。参考文献 1) 森雅人・高橋弘・熊倉宏治：繊維質固化処理土の乾湿繰り返し試験による耐久性に関する実験的研究, 資源と素材 (Shigen-to-sozai) Vol.121, p37-43, 2005.