既往研究発表スライドテスト 2025-05-15

話の流れとかを確認する目的で、雑なprototypeを作る

目標

大まかな発表の流れを確認する

カルシア改質土における骨材効果の評価を目的とした基礎的研究

学籍番号：氏名

2022

著者も別ページで入れよう

先に結論

背景 (1/2)

毎年大量の浚渫土砂が発生→有効利用が必要

用途

港湾工事の埋め立て材

環境改善工事の浅場造成基盤材

テキトーな例すぎるから後で直す

etc.

カルシア改質土とは

軟弱な浚渫土砂を固めた固化処理土

浚渫土砂+カルシア改質材→カルシア改質土

一般に

浚渫土砂⇒固化土

カルシア改質材⇒骨材

背景(2/2) カルシア改質土はc材？

理由：骨材同士のかみ合わせが無いと判断

骨材混合率が容積比で10%～40%程度

仮説：骨材混合効果

せん断時において、骨材がせん断面に抵抗として存在し、ひずみ分布やせん断挙動に影響を与える効果

カルシア改質土の構成要素

固化した浚渫土砂（＝固化土領域）

カルシア改質材（＝骨材）

もし骨材混合効果が起きているなら、カルシア改質土の適用範囲を広げられる

有機物の影響でcが低強度でも、拘束圧によりφが発揮されれば活用範囲拡大。

本研究の目的

固化処理土のせん断強度への骨材混合効果を検討する

試験材料

浚渫土砂

模擬浚渫土砂（ベントナイト85wt% & 豊浦砂15wt%）

笠岡粘土

浚渫土砂A (実海域採取した浚渫土砂)

人工海水で含水比を調整

骨材：固化反応に寄与しない不活性骨材を使用

純粋に骨材の影響のみを検討するため

浚渫土砂に消石灰を混合し固化土領域の強度を一定とした

カルシア改質土そのものは使っていないことに注意

試験方法と結果

1. 供試体作製

2. 載荷試験

一軸圧縮試験

悩む

供試体作製

供試体作製は説明なくてよさそうだけど、供試体の作成条件は必要だ

それぞれの試験ごとに書いたほうがよさそう

一軸圧縮試験 - 試験ケース

模擬浚渫土砂

目標強度3水準、骨材3種類、混合率0～40%

笠岡粘土

目標強度2水準、最大粒径を変化

模擬浚渫土砂 & 浚渫土砂A

骨材5種類、混合率30%で一軸圧縮試験

CU試験でやってもいいのでは？

実験ケースの組み合わせが多くて説明がむずい

元の論文だと可視化に失敗してる

一軸圧縮試験結果 (1/2)

それ以下：ほぼ無相関

無相関

一軸圧縮試験結果 (2/2)

図-3と傾向が異なる

土砂の種類や養生期間の違い？

骨材無

低強度 (土砂A)：

高強度 (模擬土砂)：

種類により発現強度が異なる場合あり

浚渫土砂、骨材は2種類。

目標強度2水準、拘束圧を複数設定。

骨材混合率30%

模擬浚渫土砂の砂分の影響？

低強度で顕著

笠岡粘土単体でも初期条件として確認

骨材有無の剪断挙動 (図-6～8)

模擬浚渫土砂：

骨材有は載荷初期の軸ひずみが大きい傾向。

高拘束圧で軸ひずみは小さくなる。

笠岡粘土：

骨材無：ひずみ軟化傾向

骨材有：ひずみ硬化傾向

有効応力経路 (図-9～11)

拘束圧と最大軸差応力 (図-12, 13)

模擬浚渫土砂：拘束圧が小さいと骨材有は骨材無より低い傾向、大きいと同程度。

笠岡粘土：

拘束圧が大きいと最大軸差応力大。

これは対象土の特性影響。

骨材有が骨材無より大きいのはひずみ硬化傾向のためと推察。

考察(1/2)

固化処理土への骨材混合は強度発現性状に影響を与えることが確認。

影響因子は多様で、一定の傾向は今回の試験では確認されず。

土質特性、骨材混合率、骨材性状（材質、形状等）、強度発現レベル、拘束条件など。

一方で、強度低下する場合が存在する

載荷時に骨材と固化処理土の界面の付着が切れ、ひずみが界面に集中し、骨材無より低強度で破壊する

考察 (2/2)

拘束圧による影響

低拘束圧条件：骨材無より低強度となる

界面付着切れが生じやすい？

高拘束圧条件：骨材無と同等の強度となる

微細ひび割れが生じにくい？

ピーク強度後の挙動

骨材無：ひずみ軟化が見られるケースがある。

骨材有：顕著なひずみ軟化や残留強度の低下は見られない。

界面付着切れはあるものの、骨材混合効果で拘束圧に関わらず内部摩擦角が発揮されているためと推定

今回の強度低下しなかったケース（図-4, 図-8）は、小ひずみ領域で界面付着切れが生じなかったためと推察。

本論文の結論

今後の課題

FEMでせん断破壊のシミュレーション

せん断時のX線CT画像の撮影

カルシウム溶出による影響の検討

以下はメモ、スライドと無関係

takker.icon

code:md

与えたソースは学術論文「カルシア改質土における骨材効果の評価を目的とした基礎的研究」とその参考文献の一部です。

「カルシア改質土における骨材効果の評価を目的とした基礎的研究」全体と参考文献を読み込み、内容を解釈した上で

1.どんなもの？

2.先行研究を比べてどこがすごい？

3.技術や手法の肝はどこ？

4.どうやって有効だと検証した？

5.議論はある？

6.次に読むべき論文は？

の6つの項目それぞれについて500文字以内で階層からなる箇条書きにしてまとめてください。

一般用語以外は元の言語のまま表記してください。

他の論文や文献に言及するときは、著者名と出版年を組み合わせた一般的に使われる表記で言及してください。

最後に「元の言語の表記(日本語訳): 説明」という形式で用語集としてまとめてください。

NotebookLM.icon

提示いただいた学術論文「カルシア改質土における骨材効果の評価を目的とした基礎的研究」とその参考文献を読み込み、内容を解釈した上で、以下の項目についてまとめました。

1. どんなもの？

本研究は、カルシア改質土（浚渫土砂にカルシア改質材を混合して固化した地盤材料）における骨材効果の評価を目的とした基礎的研究です。

カルシア改質土を、固化した浚渫土砂（固化土領域）と骨材の二つの構成要素に分けて考えています。

従来のカルシア改質土に関する研究では、粘着力 c のみが期待され、内部摩擦角 φ は設計に見込まれていませんでした。

本研究は、骨材の混合がカルシア改質土のせん断強度特性、特に内部摩擦角の発現や強度発現性状にどのような影響を与えるかを検討しています。

材料を不均一材料として捉え、骨材がせん断面での抵抗としてせん断挙動に影響を与えるという想定に基づいています。

2. 先行研究を比べてどこがすごい？

従来の研究では内部摩擦角(φ)が見込まれず、三軸試験による評価事例が少ない状況でしたが、本研究では内部摩擦角の発揮が期待できる材料であることを確認しました。

これは、カルシア改質土が適用条件によってはc-φ材としての特性を有し、適用用途が広がる可能性を示唆しています。

近年の柿原ら (2021)の研究が内部摩擦角評価を試みるなど、評価の動きが出始めている中で、本研究も内部摩擦角の発現を実験的に確認した事例となります。

骨材混合が強度に影響を与えることはコンクリート分野で知られており（川上 1969, 伊良波ら 2004）、本研究はこの知見をカルシア改質土に応用し、骨材と固化土領域の界面の挙動に起因する強度低下の可能性を考察しています。

杉村ら (2021)が開発を進める粘り強い地盤材料 と関連し、骨材混合が残留強度の低下を抑制し、粘り強さの発現に寄与する可能性を示唆する結果を得ています。

3. 技術や手法の肝はどこ？

骨材そのものが固化反応に寄与しない材料を用いることで、固化土領域の強度を一定に保ちつつ、骨材の**「骨材効果」**を評価することを試みています。

骨材の混合率、最大粒径、種類といった物理的要素を系統的に変化させた供試体を作製し、一軸圧縮試験により強度への影響を調べています。

せん断強度特性、特に内部摩擦角の発現を評価するため、**圧密非排水三軸圧縮試験（CUB試験）**を実施しています。

コンクリートを参考に、固化処理土に混合された骨材がせん断時のひずみ分布やせん断挙動に抵抗として影響を与えるという考え方に基づいています。

骨材と固化処理土の界面の付着や破壊挙動に着目し、強度発現メカニズムや強度低下の要因を考察しています。

4. どうやって有効だと検証した？

実施した一軸圧縮試験および**三軸圧縮試験（CUB試験）**の結果から、固化処理土に骨材を混合することが強度発現性状に影響を与えることを確認しました。

CUB試験において、特に低強度ケースの模擬浚渫土で内部摩擦角が生じていることを確認しました。

拘束圧が大きくなるにつれて、骨材有りのケースで最大軸差応力が骨材無しのケースと同程度になる傾向が見られ、高拘束圧下で骨材効果（内部摩擦角の発揮）が有効に働いた可能性を示唆しました。

骨材有りのケースではピーク強度後の残留強度の低下が著しくない傾向が確認され、これは骨材混合が材料の粘り強さ（杉村ら 2021）を高める効果があることを示唆しています。

これらの実験的知見から、カルシア改質土において内部摩擦角の発揮は期待できるという結論を導いています。

5. 議論はある？

骨材混合が強度発現性状に影響を与えることは確認されたものの、一軸圧縮強さの減少や粘着力・内部摩擦角の増減といった影響に一定の傾向は見られなかった点です。

骨材混合の影響因子として、固化処理対象の土質特性や骨材の性状、混合率、強度発現レベル、拘束条件など多様な要素が複雑に関与していると考えられています。

骨材混合によって強度が低下するケースが見られ、これは低拘束圧条件で骨材と固化処理土の界面の付着切れによる微細ひび割れが生じやすいためではないかと推察されています。

一部の試験結果に例外的なデータがあり、今後のデータの蓄積と精査が必要であるとしています。

本研究は1種類の模擬浚渫土を用いた結果であり、天然土を含めた複数の浚渫土での検討を通じて知見を整理していく必要があるとしています。

製鋼スラグ混合率30%で観察された高い残留強度比が、粒子骨格形成とは異なるメカニズムによる可能性があり、非排水せん断強度の発揮メカニズムについてさらなる考察が必要であるとしています。

6. 次に読むべき論文は？

本研究の参考文献リストが関連研究を探す出発点となります。

カルシア改質土の内部摩擦角評価の最近の事例として、柿原ら (2021)の**「転炉系製鋼スラグ混合粘性土のせん断強度発現に及ぼす物理・化学的要因」**。

ピーク強度後の粘り強さに関する研究として、杉村ら (2021)の**「製鋼スラグと浚渫土を混合した粘り強い地盤材料の開発」**。

骨材と固化材の界面の挙動の解析に焦点を当てた、伊良波ら (2004)の**「ボクセル解析による粗骨材を考慮したコンクリートの破壊解析」**。

製鋼スラグ混合土の配合や混合条件が強度に与える影響について、本研究と同様の材料を扱った平井ら (2012)の**「製鋼スラグ混合土の配合・混合条件がその力学特性に与える影響について」**。

固化反応に影響を与える浚渫土中の非晶質シリカや有機分の影響を検討したTodaら (2014)の論文（柿原ら 2021の参考文献）や、製鋼スラグの化学成分の影響に関するJFEスチール (2012)の公開特許公報なども参考になります。

用語集:

カルシア改質土(Calcia-modified soil): 浚渫土砂にカルシア改質材（骨材）を混合して固化した地盤材料。

浚渫土砂(Dredged soil/sediment): 河川や港湾などで浚渫によって採取された土砂。

粘着力 c(Cohesion c): 土のせん断強度を構成する要素の一つ。外部荷重がなくても土粒子間に働く結合力。

内部摩擦角 φ(Internal friction angle φ): 土のせん断強度を構成する要素の一つ。土粒子間の摩擦抵抗に起因する角度。

c-φ材(c-φ material): せん断強度を粘着力(c)と内部摩擦角(φ)の両方で評価する材料。

三軸試験(Triaxial test): 土のせん断強度特性などを評価する室内試験。軸差応力と拘束圧下の土の応力-ひずみ関係などを測定する。

圧密非排水せん断試験(Consolidated Undrained shear test): 三軸試験の一種。圧密させた後に排水をしない条件下でせん断する試験。

CUB試験(Consolidated Undrained B test?): 本研究で実施された三軸圧縮試験の略称。

骨材(Aggregate): セメントなどの結合材と混合して用いられる砂利や砕石などの材料。本研究ではカルシア改質材を指す。

固化土領域(Solidified soil region): カルシア改質材の作用により固まった浚渫土砂の部分。

せん断面(Shear plane): 土がせん断破壊する際に生じる面。

ひずみ分布(Strain distribution): 材料内部でのひずみの分布状態。

拘束圧(Confining pressure): 材料に周囲からかかる圧力。

一軸圧縮強さ(Unconfined compressive strength): 材料に一方向から圧縮荷重をかけた際の最大強度。拘束圧がゼロの状態での強度に相当。

供試体(Specimen): 試験に用いる材料のサンプル。

均一材料(Homogeneous material): 材料の性質が全体にわたって均一である材料。

不均一材料(Heterogeneous material): 材料の性質が場所によって異なる材料。

粗骨材(Coarse aggregate): 骨材のうち、比較的粒径の大きいもの（例: 25 mm程度）。

モルタル(Mortar): セメント、水、細骨材を混ぜたもの。コンクリートから粗骨材を除いた部分に相当。

界面(Interface): 異なる材料が接する面。骨材と固化処理土の界面など。

粘り強さ(Toughness): 変形が進んでも強度低下が小さい、または抵抗力を維持する材料の性質。

ピーク強度(Peak strength): 応力-ひずみ関係曲線において、応力が最大となる点での強度。

残留強度(Residual strength): ピーク強度を超えてひずみが進行した後に、比較的安定した値を示す強度。

ひずみ軟化(Strain softening): ピーク強度を超えてひずみが進行するにつれて強度が低下する現象。

ひずみ硬化(Strain hardening): ひずみが進行するにつれて強度が増加する現象。

過剰間隙水圧(Excess pore water pressure): 土に荷重が加わった際に、間隙水に生じる圧力上昇分。

ダイレイタンシー効果(Dilatancy effect): せん断によって土の体積が膨張（または収縮）する現象。非排水条件下では過剰間隙水圧の低下（負圧発生）を伴うことがある。

粒子骨格形成(Particle skeleton formation): 骨材粒子同士が接触し、荷重を支える骨組みを形成すること。

間隙比 e(Void ratio e): 土の体積中の間隙の体積の割合。

固化反応(Solidification reaction): 結合材の作用により土が固まる化学反応。

消石灰(Slaked lime): カルシウム化合物のCa(OH)₂。

高炉セメント(Blast furnace cement): 高炉スラグを混ぜたセメント。

遊離石灰 f-CaO(Free lime f-CaO): 製鋼スラグなどに含まれる酸化カルシウム（CaO）のうち、他の成分と結合せずに遊離しているもの。水と反応して水酸化カルシウムとなり固化に寄与する。

細粒分(Fine particles): 粒径の小さい成分。土や骨材の場合に使用される。

粗粒分(Coarse particles): 粒径の大きい成分。土や骨材の場合に使用される。

非晶質シリカ(Amorphous silica): 結晶構造を持たないシリカ（SiO₂）。土中に含まれる場合、固化反応に寄与することがある。

フミン酸(Humic acid): 腐植物質の一つ。土中に含まれる場合、固化を阻害することがある。

貫入抵抗(Penetration resistance): 針などを土に貫入させる際に受ける抵抗力。土の固さの指標となる。

針貫入試験(Needle penetration test): 針を試料に貫入させ、その抵抗から強度を評価する試験。

針貫入勾配(Needle penetration gradient): 針貫入試験結果から得られる、貫入深さに対する抵抗の変化率。強度の指標となる。

SEM(Scanning Electron Microscope): 走査型電子顕微鏡。試料の微細な構造を観察する。

EPMA(Electron Probe Micro-Analyser): 電子プローブマイクロアナライザー。試料表面の元素組成分布を分析する。

X線CT装置(X-ray Computed Tomography Scanner): X線を用いて物体の内部構造を非破壊で画像化する装置。

初期含水比(Initial water content): 製鋼スラグなどを添加・混合した直後の土の含水比。

乾燥質量比(Dry mass ratio): 土の乾燥質量に対する添加材の乾燥質量の比。

実質体積比(Actual volume ratio?): 供試体中の浚渫土（水を含む）の体積に対する製鋼スラグの実質の体積の比。製鋼スラグ混合土の配合指標として用いられる。

材齢(Age): 試験体を作製してから経過した日数。固化材を用いた材料の強度は材齢とともに増加する。

撹拌回数(Number of stirring): 材料を混合する回数。

軸荷重(Axial load): 試験体に軸方向に加わる荷重。

軸変位(Axial displacement): 試験体の軸方向の変位。

軸ひずみ(Axial strain): 試験体の軸方向のひずみ。