河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の 特性

大成建設技術センター報
第37号(2004)
河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の
特性に関する実験的研究
－動力・重力併用式CSG製造装置DK-IIによる製造と施工－
大友 健＊１・楠見 正之＊２・道場 信昌＊２・小菅 憲正＊３・平川 勝彦＊３
Keywords : CSG (cemented sand and gravel), unit water content, compaction, structural strength, void content, river-bed sand and gravel
CSG（セメント砂礫混合物），単位水量，締固め，構造体強度，空隙量，河床砂礫
2. 室内実験による CSG の特性の評価
1. はじめに
台形 CSG（セメント砂礫混合物：Cemented Sand and
2.1 試験内容と使用材料、供試体の作成方法
室内実験においては、単位セメント量、単位水量、母
Gravel）ダムは「材料の合理化」に着目した新しいダム
1）
形式である 。従来のダム構造と比較して、ダムサイト
材の粒度構成の各々の配合材料要因と、供試体作成時の
周辺で得られる材料を有効に活用することができ。また
締固め密度とが CSG の圧縮強度に及ぼす影響を測定し
原石山・骨材製造設備の省略によるコスト縮減と環境保
た。
全が可能とされるものである。この CSG の製造では、
母材には忠別川産の河床砂礫を使用し、最大寸法が
従来からバックホウなどによる撹拌混合が行なわれてき
80mm になるようにスクリーニングした自然粒度母材と、
2）
が、大規模な台形 CSG ダムの施工の要求に適応し
これらをふるい分けによって粒度調整したものを使用し
て、製造効率と品質安定性の向上を目的とした新しい
た 。 こ れ ら の 粒 度 分 布 を 図 -1 に 示 す 。 母 材 密 度 は
CSG の製造技術が要求されるようになってきている。
2.46kg/m3 である。
た
著者らは、CSG 工法における製造効率向上や品質の
結合材として普通ポルトランドセメントを使用し、標
安定化などを目的として、大量打設に対応できる CSG
準の単位量が 60kg/m3 となるように母材に対して外割り
連続混合装置（重力・動力併用型 DK-II3））を開発する
で添加した。同じ種類の材料による実績を考慮し 2）、母
4）
材の含水比が 10.0%となるように調整したので、単位水
とともに、CSG の自重落下による混合効率に関する
量としては 125kg/m3 が標準となった。
5）
研究を継続的に進めている 。
本報告は、河床砂礫材料を母材とした CSG を対象と
練混ぜには、傾胴形の重力式ミキサ（公称容量
して行なった室内実験、実機製造実験、模擬構造体施工
0.055m3，最大内径 600mm，回転数 27.6r.p.m.）を使用し
実験の結果をまとめたものである。室内実験においては、
様々な配合・材料・製造要因が CSG の密度と強度に及
実機により製造した CSG について、単位水量と川床砂
礫の種類の相違を考慮した配合を選定し、これにより得
られる CSG の性質を確認した。さらに、これらの CSG
を打ち込んで構築した模擬構造体について密度と強度を
評価することで CSG の施工性能についても考察した。
＊１
＊２
＊３
技術センター土木技術研究所土木構工法研究室
土木本部土木技術部
札幌支店土木工事作業所
100
ふるい通過百分率(%)
ぼす影響を把握した。実機製造実験では、連続混合装置
80
60
40
20
0
0.1
1
10
ふるい呼び寸法（mm）
Uc:均等係数
粒調1
Uc=39.0
粒調2
Uc=64.0
自然粒度
Uc=89.3
粒調4
Uc=75.7
粒調5
Uc=77.5
100
粒調6
Uc=18.5
図-1 実験に使用した母材の粒度分布
Particle Distribution of Sand and Gravel
19-1
河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の特性に関する実験的研究
2
圧縮強度(N/mm )
た。ミキサ内に母材（30 ﾘｯﾄﾙ）を投入し、セメントを
その上に載せた後、20 秒間回転してから排出し、排出
した試料のうち骨材寸法が 40mm 以下のものをウエッ
トスクリーニングによりふるい取り、φ150×300mm 供
試体 3 本に成型した。
2.0
1.5
1.0
W=125kg/m3
密度=2.00-2.06g/cm3
0.5
0.0
40
成型には外部振動機を使用し、湿潤密度が 2.0g/cm3
程度（現位置採取砂礫の 150mm までの粒径に換算する
図-2 単位セメント量と圧縮強度の関係
Influence of Cement Content for
Compressive Strength
と湿潤密度 2.25g/cm3 に相当する）となるように締め固
めた。供試体は材齢 7 日まで 20℃で封緘養生してから
2
圧縮強度(N/mm )
圧縮強度試験に供した。
2.2 単位セメント量と単位水量、締固め密度の影響
単位セメント量を 45～75kg/m3 の範囲で変化させた場
合の圧縮強度の変化状態を図-2 に、単位水量を 44～
209kg/m3 の範囲で変化させた場合の締固め密度と圧縮
2.0
1.5
1.0
0.5
C=60kg/m3
0.0
30
強度の変化状態を図-3 に示す。
締固密度(g/cm )
セメントを多く添加するほど、圧縮強度は増大する傾
3
向にあるが、単位水量については、圧縮強度を最大とす
る単位水量が存在するようである。単位水量が一定量以
下であると、締固め時間を大きくしても所定の供試体密
度が得られず圧縮強度が小さくなる。単位水量が大きく
2.1
2.0
1.9
C=60kg/m3
1.8
30
3
209kg/m の場合締固めなし）作成されるが、単位水量
60 90 120 150 180 210
3
単位水量（kg/m ）
図-3 単位水量と圧縮強度の関係
Influence of Unit Water Content for
Compressive Strength
が大きくなるほど圧縮強度は小さくなる傾向にあった。
単位セメント量と単位水量が同じ条件で、締固め密度
を変化させた時の圧縮強度の変化状態を図-4 に示す。
2
圧縮強度(N/mm )
単位セメント量や単位水量の影響に比較して締固め度の
影響が非常に大きくなることが明らかであり、CSG の
強度を設定する場合には、締固め密度の設定が重要にな
ることが明らかとなった。
2.3 母材の粒度構成の影響
図-5 および図-6 には、締固め時間を一定とした場合
に、母材の均等係数と粒形 5mm 以下の構成比率が圧縮
4.0
3.0
W=125kg/m3
C=60kg/m3
2.0
1.0
0.0
1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3
3
締固め密度（g/cm ）
図-4 締固め密度と圧縮強度の関係
Influence of Density for
Compressive Strength
強度および締固め密度に及ぼす影響を示す。図-7 には
6）
60 90 120 150 180 210
3
単位水量（kg/m ）
2.2
なれば密度の大きい供試体が容易に（単位水量
同じように粒度分布定数
50
60
70
80
3
単位セメント量（kg/m ）
が圧縮強度および締固め密
度に及ぼす影響を示す。
同じ母材であっても粒度構成が異なる場合には圧縮強
2.2 に示すように、CSG の強度の評価には水セメント
度を最大とする粒度分布が存在する。粒度分布の構成要
比のほかに供試体の密度も影響していることが明らかな
素としては、均等係数の影響は明確ではなく、微粒分量
ので、供試体の密度から空隙率を算定し、空隙セメント
（ここでは粒形 5mm 以下の量として区分）の影響が大
比（(A+W)/C，A：空隙容積，W：単位水量(容積)，C：
きい。粒子の細かさと均質性の双方を同時に評価できる
単位セメント量(容積)）による圧縮強度の評価を試みた。
ｎ
粒度分布定数 b(=1/De ：ロージン・ラムラー式)により
図-8 には、単位セメント量・単位水量・締固め密度
評価すれば、圧縮強度が最大となる粒度分布と締固めの
の異なる供試体の強度と空隙セメント比の関係を示す。
難易度が急変する粒度分布状態を独立して評価すること
図-9 は、図-8 に 2.3 において示した粒度分布の異なる
が可能となるようである。
母材に関する測定結果を重ねたものである。
単位水量が著しく大きい配合を除けば、単位セメント
2.4 空隙セメント比による評価
19-2
20
40
60
均等係数
80
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
2.2
2.1
2.0
1.9
20
40
60
均等係数
80
2.3
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
100
2.3
0
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
3
3
締固め密度(g/cm )
0
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
ｎ
粒度分布定数b=1/De
2
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
圧縮強度(N/mm )
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0
第37号(2004)
締固め密度(g/cm )
2
圧縮強度(N/mm )
大成建設技術センター報
100
2.2
2.1
2.0
1.9
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
ｎ
粒度分布定数b=1/De
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
0
10 20 30 40 50
粒形5mm以下の構成比率(%)
2.3
粒調1
粒調2
自然粒度
粒調4
粒調5
粒調6
2.2
2.1
2.0
1.9
0
10 20 30 40 50
粒形5mm以下の構成比率(%)
分布
定数
n
0.54
0.56
0.56
0.60
0.57
0.73
粒度分
布定数
n
b=1/De
0.26
0.19
0.15
0.11
0.12
0.06
図-7 粒度分布定数 b と圧縮強度，締固め密度の関係
Influence of Particle Distribution Coefficient for
Strength and Density
60
1.8
4
f'c=160/((air+w)/c)
2
3
締固め密度(g/cm )
粒度特
性定数
De
粒調1
12
粒調2
19
自然粒度
30
粒調4
38
粒調5
43
粒調6
50
種類
圧縮強度(N/mm )
2
圧縮強度(N/mm )
図-5 均等係数と圧縮強度，締固め密度の関係
Influence of coefficient for Strength and Density
60
セメント量
変化
単位水量変
化
締固め度変
化
双曲線
3
2
1
W=210
0
0
図-6 微粒分量と圧縮強度，締固め密度の関係
Influence of Fine Particle Content for
Strength and Density
図-8 空隙セメント比と圧縮強度の関係
Influence of Void Cement Ratio for
Compressive
4
f'c=160/((air+w)/c)
2
圧縮強度(N/mm )
量・単位水量・締固め密度が圧縮強度に及ぼす影響は、
空隙セメント比によって統一的に評価することができそ
うである。この場合、空隙セメント比と圧縮強度とは双
曲線関係にあることが推察される。一方、粒度分布が異
なる場合には、A，W，C による一義的な関係は当ては
まらない。空隙セメント比―圧縮強度曲線は、ある粒度
分布に固有に存在するものであることが考えられる。
5 10 15 20 25 30
空隙セメント比（容積）
セメント量
変化
単位水量変
化
締固め度変
化
粒度調整
3
2
1
0
0
3. 連続混合装置（重力・動力併用型
DK-II）により製造した CSG の特性
1.8
5 10 15 20 25 30
空隙セメント比（容積）
双曲線
図-9 空隙セメント比と強度の関係に及ぼす粒度分布の影響
Influence of Particle Distribution forRelationship Void
Ratio and Strength
3.1 連続混合装置（重力・動力併用型 DK-II）の概要
連続混合装置（重力・動力併用型 DK-II3））の概観と
19-3
河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の特性に関する実験的研究
ＳＧ
+Ｗ
通過百分率（%)
写真-1 CSG 連続混合装置 DK-II の全景
View of CSG Continuous Manufacturing System DK-II
拡散
+Ｃ
落下
100
粗粒砂礫
細粒砂礫
80
60
40
20
0
0.1
1
10
ふるい呼び寸法（mm）
100
種別
密度 吸水率
(g/cm3) (%)
粗粒砂礫 2.49
5.68
細粒砂礫 2.46
6.57
衝突
積込
12
2
圧縮強度(N/mm )
2
圧縮強度(N/mm )
図-10 連続混合装置の構成要素
Elements of CSG Continuous
Manufacturing System
9
6
3
0
12
図-12 砂礫の粒度分布
Particle Distribution of Sand and
Gravel
パドル衝突機会
26%
46%
効果を高めることに寄与していると考えている。この装
9
6
置を最大速度で稼動させれば、おおよそ 75ｍ3/hr 程度の
3
CSG が連続して製造可能である。
3.2 試験内容と使用材料、供試体の作成方法
0
振動
振動
回転
なし
あり
49rpm
回転
実機製造実験は、3.1 に示した連続混合装置により、
73rpm
１バッチを 3ｍ3/hr 程度以上として CSG を製造したもの
である。２種類の川床砂礫を母材として、異なった単位
図-11 振動とパドルの回転が圧縮強度に及ぼす効果
Effects of Vibration of Equipment and Rotation
of Paddle
水量により得られる CSG の性質を確認した。
母材には、最大寸法を 80mm に調整した忠別川産の
川床砂礫２種（粗粒：河川水面より上部分で採取，細
装置の構成要素を写真-1 および図-10 に示す。ベルトコ
粒：河川水面より下部分で採取）を使用した。これらの
ンベアによって砂礫材料を上方向に移動させる過程にお
母材の粒度分布は図-12 に示すものである。両者の粒度
いてベルトスケールによって母材重量を計量し、これに
のみかけの差は小さいが微粒分の質は異なるようである
応じて、散水による単位水量調整、所定量のセメント噴
（土質試験による最適含水比は粗粒：8.6%，細粒 9.7%）
。
出吹付けを行なう。セメント吹付け過程において同時に
結合材として普通ポルトランドセメントを 60kg/m3 添
パドルミキサによる母材の攪拌分散を行なうことで、効
加し、単位水量を 50～130kg/m3 の範囲で変化させ、フ
率の良いセメント分散を行ない、ボックス内での落下衝
レッシュな CSG の締固め密度および。硬化 CSG の圧縮
突過程により混合を行なうシステムである。パドルによ
強度を測定した。
る攪拌作用と自重落下時の衝突振動
5）
に電気動力によ
連続混合装置から排出した試料から 40mm 以下のも
るエネルギを与えることから「重力・動力併用型」とな
のをウエットスクリーニングによりふるい取り、φ150
る。なおいずれの動力も図-11 に示すように CSG の混合
×300mm の供試体に成型し、この重量から締固め密度
19-4
粗粒砂礫
2.3
2
3
2.4
細粒砂礫
2.2
粗粒施工
2.1
細粒施工
2.0
1.9
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
50
70
90 110
3
単位水量(kg/m )
130
10
8
圧縮強度差
2
(N/mm )
粗粒砂礫
細粒砂礫
6
粗粒施工
4
細粒施工
2
50
70
90 110
3
単位水量(kg/m )
130
2
圧縮強度(N/mm )
試験体 密度
2.05
W=100
3
kg/m
に相当
1.90
6
7
3
ｴｱﾒｰﾀ 密度
細粒
2.10
試験体 密度
2.05
W=85
3
kg/m
に相当
2.00
1.95
1.90
5
6
7
粗粒材
細粒材
6.0
4.0
2.0
W=85
W=100
0.0
0.4
8 9 10 11 12
含水比 (%)
2.15
施工1 試験体
粗粒材
細粒材
4.0
2.0
0.0
土質試験 密度
図-14 含水比と乾燥密度の関係
Relationship Moisture Ratio with Dry
Density
1.4
6.0
1.9
8 9 10 11 12
含水比 (%)
0.6 0.8
1
1.2
セメント水比C/W
8.0
施工2 試験体
を算出した。成型には RCD 用標準試験体作成装置
130
8.0
土質試験 密度
2
5
施工2 試験体
2
1.95
圧縮強度(N/mm )
2.00
施工1 試験体
圧縮強度(N/mm )
3
乾燥密度(g/cm )
ｴｱﾒｰﾀ 密度
粗粒
2.10
50
70
90 110
単位水量(kg/m3)
(Kg/m3)
図-15 単位水量が圧縮強度とその変動に及ぼす影響
Influence of Unit Water Content for Compressive
Strength and that Variation
図-13 単位水量が密度と空気量に及ぼす影響
Influence of Unit Water Content for Density
And Air Content
2.15
130
粗粒材
細粒材
30
30
50
70
90 110
単位水量(kg/m3)
3.0
2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
0
乾燥密度(g/cm )
粗粒材
細粒材
30
30
空気量(％)
第37号(2004)
圧縮強度(N/mm )
試験体密度(g/cm )
大成建設技術センター報
2
2.1
2.2
3
試験体密度(g/cm )
2.3
8.0
粗粒材
細粒材
6.0
4.0
2.0
0.0
0
3
6
9
空隙量(%)
12
15
7）
図-16 セメント水比と密度・空隙量が圧縮強度に及ぼす影響
Influence of Cement Water Ratio, Density and Void
Content for Strength
を使用し（3 層×40 回）
、最上層のみは手動タンパに
て均し仕上げした。なおエアメータの手動タンパ充て
んでの測定も併用した。成型後は、型枠内で材齢 28
日まで封緘養生した後に圧縮強度試験に供した。
位水量は粗粒砂礫の場合には約 100kg/m3、細粒砂礫
3.3 締固め密度の変化傾向
の場合には約 85kg/m3 となった。空気量の測定結果か
単位水量を変化させた場合の試験体密度および空気
らは、この水量程度以上での CSG の空隙はおおむね
量の変化状況を図-13 に示す。単位水量が小さい場合に
2%程度で一定であることが推察されるものであった。
は水量を大きくするほど密度も大きくなるが、一定の水
図-14 に示すように、母材の土質試験（突固めによる
量以上になるとおおむね最大密度となる。この下限の単
締固め試験）により得られる含水比と乾燥密度との関係
19-5
河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の特性に関する実験的研究
に、混合した CSG を炉乾燥して得た乾燥密度の測定値
を合わせて示すと、最大締固め密度を得る下限の単位水
量は、母材の種類ごとに、最適含水比となる単位水量に
近いものとなっていた。
3.4 CSG の圧縮強度に及ぼす単位水量の影響
図-15 には、単位水量が圧縮強度とそのばらつき（3
本の供試体の最大値と最小値の差）に及ぼす影響を示す。
粗粒砂礫、細粒砂礫ともに、各々の締固め密度を最大と
する下限の単位水量（以下、これを仮に最適水量と呼
ぶ）において圧縮強度が最大で、単位水量が大きくても
小さくても強度は小さくなる傾向が認められた。
表-1 模擬構造体を構築した配合
Mix proportions of CSG for ModelStructure
3
3
水セメ
母材
空気量 単位量(kg/m )(容積(l/m ))
ント比
種別
(%)
水
セメント
母材
(%)
粗粒
100
60
2144
167
2.0
砂礫
(100)
(19)
(861)
細粒
85
60
2155
142
2.0
砂礫
(85)
(19)
(876)
3
普通ポルトランドセメント　密度3.16g/cm
3
粗粒砂礫：密度2.49g/cm 吸水率：5.68%
3
細粒砂礫：密度2.46g/cm 吸水率：6.57%
*粗粒砂礫：河川水面より上の自然粒度の砂礫
*細粒砂礫：河川水面より下の自然粒度の砂礫
図-16 に示すように、圧縮強度の変化をセメント水比
との関係とした場合には、この最適水量を上回る領域に
おいては圧縮強度の変化に対してセメント水比説が適用
できるのに対して、最適水量以下ではこれが成立しない。
単位水量が最適水量より小さい領域では、図-13 に示す
ように締固め密度が小さく空気量が多くなる傾向が明ら
かであることから、この領域での強度の発現性は CSG
の空隙量に依存していると推察される。このことは 2.4
において示した考察と同様である。
細粒砂礫の圧縮強度結果において単位水量の小さい領
域での強度のばらつきが大きいことも、試験体成型時の
締固めのばらつきによる空隙の多少の程度が影響してい
写真-2 打設状況（ブルト－ザによる撒出し）
Placing of Model Structure
るように思われる。
なお、粗粒砂礫に比べて細粒砂礫の圧縮強度が大きい
傾向にあるが、これは水セメント比の影響ではなく材料
自体の性質に起因するものである。空隙セメント比－圧
縮強度曲線は、粒度分布に対して固有であるだけでなく、
ほかの何らかの母材の性質にも依存して変化するもので
あることが考えられる。
4. CSG を打ち込んだ構造体の性質
写真-3 締固め状況（振動ローラによる転圧）
Compaction of Model Structure
4.1 模擬構造体の構築方法と調査方法
模擬構造体の構築には、表-1 に示す粗粒配合および
細粒配合の２種類の配合を用いた。これは、3.4 におけ
る評価により圧縮強度が最大となる単位水量を選定した
ことによる。
連続混合装置 DK-II により製造した CSG をダンプで
運搬後、7t 級ブルトーザにより 25cm×2 層で敷き均し、
11t 級振動ローラ(SD451)により、無振動 2 回、有振動 6
回、無振動 2 回（計 5 往復）により転圧した（1 層目）
。
さらに 9 日後に同じ手順で積層した（2 層目）
。各層と
も転圧終了後直ちに RI 法による密度測定を行なった。
敷き均し、転圧、転圧終了後の密度測定状況を写真-2～
19-6
写真-4 転圧後の密度測定状況（RI 法）
Measurement of Density after Compaction
大成建設技術センター報
現場測定密度
3
(g/cm )
表-2 供試体密度と現場測定密度(RI)の一覧
Density of Specimens and Structure Measured by RI
3
3
密度(g/cm )
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
10
100
材齢(日)
圧縮強度
2
(N/mm )
15
12
9
6
3
0
圧縮強度
圧縮強度
2
(N/mm 2)
(N/mm )
10
100
材齢(日)
2.15
2.25
3
供試体密度(g/cm )
１層
２層
１層
２層
2.35
コア
コア平均
粗粒１層目
1
10
100
15 15
材齢(日)
12 12 粗粒２層目
粗粒２層目
9 9
1000
1000
1000
6 6
3 3
0 0
1 1
15
粗粒２層目
1
12
100
1010
100
材齢(日)
材齢(日)
1000
細粒１層目
9
6
3
0
1
10
100
材齢(日)
細粒２層目
1000
1
10
100
材齢(日)
1000
15
細粒１層目
1
3
コア平均
0.965
供試体
粗粒１層目
1
密度(g/cm )
コア
粗粒
粗粒
細粒
細粒
図-17 供試体密度と現場測定密度(RI)の相違
Difference of Density of Specimens from that of
Structure Measured by RI
圧縮強度
2
(N/mm )
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
全粒度推定
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
2.05
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
10
100
材齢(日)
圧縮強度
2
(N/mm )
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
3
密度(g/cm )
材料
粗粒砂礫
細粒砂礫
平均
施工層 １層目 ２層目 １層目 ２層目
3
実質水量 100
99
83
87 (kg/m )
密度
湿潤密度 2.226 2.276 2.212 2.273
3
(40mm以下)
乾燥密度 1.999 2.062 1.986 2.029 (g/cm )
密度(全粒度 湿潤密度 2.285 2.326 2.265 2.315
3
推定*) 乾燥密度 2.097 2.141 2.075 2.109 (g/cm )
3
現場測定
湿潤密度 2.200 2.210 2.225 2.210 (g/cm )
ＲＩ（平均） 含水比
8.8
8.2
9.4
8.4
(%)
3
乾燥密度 2.022 2.043 2.033 2.039 (g/cm )
試験体と現場 湿潤密度 0.96 0.95 0.98 0.95
0.96
測定の比率
乾燥密度 0.96 0.95 0.98 0.97
0.97
3
3
*粗粒8040表乾密度:2.58g/cm ,粗粒40以下表乾密度:2.45g/cm
3
3
細粒8040表乾密度:2.52g/cm ,細粒40以下表乾密度:2.43g/cm
密度(g/cm )
測定
項目
供試体
第37号(2004)
1000
12
9
6
3
0
細粒２層目
1
10
100
材齢(日)
図-19 供試体強度の経時変化とコアによる強度の測定値
Time Dependent Change of Specimen Strength and
Strength Measured by Cores
1000
図-18 供試体密度の経時変化とコアによる密度の測定値
Time Dependent Change of Specimen Density and
Density Measured by Cores
て圧縮試験に供した。密度は圧縮試験用のコア自体を
用いて水中重量法により測定した。
4.2 構造体における密度と強度の評価
写真-4 に示す。その後材齢 100 日程度経過後からコ
表-2 および図-17 には、打込み直後に行なった RI 法
ア採取（φ200mm,縦方向）を行ない、材齢 133 日に
による密度測定結果を示す。供試体測定密度を 40mm～
19-7
3
コア密度(g/cm )
河床砂礫を母材としたCSG(Cemented Sand and Gravel)の特性に関する実験的研究
2.35
2.30
2.25
2.20
2.15
2.10
2.05
2.05
1) セメントを多く添加するほど、圧縮強度は増大する
粗粒砂礫
細粒砂礫
0.984
傾向にあるが、単位水量については、圧縮強度を最
大とする単位水量が存在する。
2) 単位セメント量や単位水量の影響に比較して締固め
2.15
2.25
3
供試体密度(g/cm )
度の影響が非常に大きくなるので、CSG の強度を設
2.35
定する場合には、締固め密度の設定が重要になる。
3) 同じ母材であっても粒度構成が異なる場合には圧縮
コア圧縮強度
2
(N/mm )
15
強度を最大とする粒度分布が存在する。粒度分布定
粗粒砂礫
細粒砂礫
12
9
数により圧縮強度が最大となる粒度分布と締固めの
難易度が急変する粒度分布状態を独立して評価でき
6
0.870
3
る可能性がある。
0
0
3
6
9
12
供試体圧縮強度(N/mm2)
4) 単位セメント量・単位水量・締固め密度が圧縮強度
15
に及ぼす影響は、空隙セメント比によって評価でき、
空隙セメント比と圧縮強度とは双曲線関係にある。
図-20 供試体密度・強度とコア密度・強度の比較
Comprehension Density and Strength of Core with
those of Specimen
5) 連続混合装置 DK-II により製造した CSG においても、
圧縮強度を最大にするのに最適な単位水量が存在す
ること、強度の発現性には CSG の空隙量が影響して
80mm の粒径の母材を含む全粒度に換算した締固め密度
いることが確認された。
に対して、転圧した構造体の密度は 0.97 倍程度となり、 6) 河床砂礫による CSG を連続混合装置 DK-II により製
現場施工としては良好な締固め状態といえるものであっ
造し打込んだ構造体は、密度が供試体とほぼ同等で、
た。
圧縮強度も供試体強度とおおむね同等になっている
図-18 および図-19 には、供試体密度および圧縮強度
と評価できる。
の経時変化と採取コアにより測定した密度と強度（材齢
133 日）を示す。材齢の経過にしたがい密度はやや小さ
謝辞
くなる傾向にあるが、圧縮強度は増進している。
本研究のうち、CSG 連続混合装置 DK-II を用いて行
密度の経時変化と圧縮強度の増進を考慮して推定した
なった実験は、大成建設札幌支店忠別ダムコンクリート
材齢 133 日における供試体の密度・強度とコアの密度・
堤体工事作業所/フィル堤体工事作業所内において行な
強度との比率を図-20 に示す。コアの密度比は 0.98 であ
ったものである。フィールドを提供していただいた北海
るので、供試体とコアではほとんど同様の密度になって
道開発局旭川開発建設部忠別ダム建設事業所の皆様、大
いると考えて良い。
成・地崎・竹中土木特定建設工事共同企業体の皆様に厚
コア強度の比率は平均で 0.87 である。圧縮強度が小
く御礼申し上げます。
さい CSG のコアボーリングによるサンプリング試料で
参考文献
あること、含まれる骨材の寸法（最大寸法 80mm）と供
試体に含まれる骨材の寸法（最大寸法 40mm）が異なる
擬構造体施工実験により、以下のことがらが明らかとな
1)藤沢侃彦，吉田等，平山大輔，佐々木隆：台形CSGダムの
特徴と現在までの検討状況，ダム技術，No.191，pp.2-23，
2000.
2)芳賀敏二，豊田光雄，今井裕一，有銘伸与：CSG材料の工
学的性質の経時変化，ダム技術，No.169，pp.49-60，2000.
3)台形CSGダム技術資料作成委員会：台形CSGダム技術資料，
2003.
4)岡谷豊ほか：砂礫とセメントの簡易混合機開発基礎実験，
土木学会第57回年次学術講演会講演概要集VI，2002.
5)大友健，伊藤一教，平川勝彦，楠見正之，道場信昌，岡谷
豊：砂礫とセメントの自重落下による混合作用の評価とそ
のシミュレーション，大成建設技術センター報，Vol.36，
2003.
6)粉体－理論と応用－，丸善，1979.
った。
7)RCD工法技術指針(案)，山海堂，1998.
ことを考慮すれば、構造体は、供試体とほぼ同等の強度
が確保されていると評価されるものである。なお、供試
体とコアとの密度比・強度比の評価においては粗粒砂礫
と細粒砂礫の差異はほとんど認められなかった。
5. 結論
河床砂礫材料を母材とした CSG を対象として行なっ
た室内実験、連続混合装置による実機製造実験および模
19-8