廃棄物由来地盤材料の固化処理技術の開発とその強度予測モデルの構築

废弃地基材料固化处理技术开发及强度预测模型构建

• 批准号: 21J13273
• 负责人: 吉川 友孝
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13273/
• 关键词: 地盤材料; リサイクル材; ふるい下残渣; 鉄鋼スラグ; 強度剛性推定; 真の粘着力; 耐久性; 木材腐朽; X線CT; 強度発現メカニズム; 繊維補強; 団粒化

災害に伴い発生するふるい下残渣は，細かい木材やコンクリート片などのごみを多量に含む土砂を主体とした災害廃棄物である．特に土砂災害で発生した篩下残渣には木の葉や根などの有機物が多量に含むことから強度不足や耐久性が懸念されるためにそのほとんどが埋立処分されている．本研究では産業副産物である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末を固化改良材（以下，併せてスラグ固化材料と称す）として混合することで篩下残渣の安定化を促進し，有用な地盤材料としての利用することを目的に研究を行った．具体的には（1）固化処理方法の確立および地盤工学的特性および耐久性の評価を行い，それらの結果をもとに（2）長期的な強度剛性の推定手法および粘着力の決定方法を提案した．（1）について，木屑と製鋼スラグ，高炉スラグ微粉末を混合した材料において，高炉スラグ微粉末の添加割合や養生期間など様々な条件をパラメータに取り，一軸圧縮試験および三軸圧縮試験を実施した．その結果，鉄鋼スラグ固化材料単味の排水せん断強さが500kPa以下であれば，木屑を5～10%混合した場合にスラグ固化材料単味よりも大きなせん断強度を発揮し，変形追随性を有する材料となることが明らかになった．また，養生84日までは強度および剛性は増加し続け，それ以降は養生3年まで材料の劣化は見られず，強度も剛性も大きく変化しないことが明らかとなった．また（2）について，（1）の実験結果を強度と養生期間の関係で整理し，剛性を推定する手法を用いることで精度の高い強度剛性推定が可能であることを示した．さらに，微細な固結力を有する粒状材料においては，真の粘着力は一軸圧縮強さquで評価できることを異なる3つの土質力学試験（UCS,CD,UU）の結果から定量的に示した．一方で，圧密排水三軸圧縮試験のモール円から求まる粘着力は混合材料の粘着力を過小評価することを明らかにした．

Disasters に with い 発 raw す る ふ る い residue under は, fine か い wood や コ ン ク リ ー ト piece な ど の ご み を に contain abundant む soil sand を subject と し た disasters 廃 outcast で あ る. Born, に soil sand disasters で 発 し た sieve residue under に は leaf や root wood の な ど の が に contain abundant organic matter む こ と か ら intensity や durability が suspense さ れ る た め に そ の ほ と ん ど が buried vertical 処 points さ れ て い る. This study で は industrial by-product で あ る steel ス ラ グ と blast furnace ス ラ を グ micro powder curing improved wood (the following, and せ て ス ラ グ curing material と す) と し て mixed す る こ と で sieve residue under の stabilization を promote し, useful な site materials と し て の using す る こ と を purpose に を line っ た. Specific に は (1) curing の 処 principle method to establish お よ び site engineering features お よ び の durability evaluation 価 を い, そ れ ら の results を も と に presumption (2) long-term な strength rigid の gimmick お よ び adhesion の decision method proposed を し た. (1) に つ い て, sawdust と steel ス ラ グ, blast furnace ス ラ グ micro powder mixed を し た material に お い て, blast furnace ス ラ グ micro powder の cut or add や during curing な ど others 々 な conditions を パ ラ メ ー タ に り, a shaft 圧 shrinkage test お よ び triaxial 圧 shrinkage test を be applied し た. Objects そ の as a result, the iron steel ス ラ グ curing material 単 flavour の drainage せ ん off strong さ が below 500 kpa で あ れ ば, sawdust を 5 ~ 10% mixed し た occasions に ス ラ グ curing material 単 flavour よ り も big き な せ ん breaking strength を 発 し and - form to follow sex を have す る material と な る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, health 84 ま で は strength お よ び rigid は raised plus し 続 け, そ れ in は regimen for 3 years ま の で material degradation は see ら れ ず, intensity and rigid も も き く variations change し な い こ と が Ming ら か と な っ た. ま た (2) に つ い て, (1) の be 験 results と を strength during curing の masato is で し, rigid を presumption す る gimmick を with い る こ と で high precision の い strength rigid presumption が may で あ る こ と を shown し た. さ ら に, subtle な consolidation strength を す る granular material に お い て は, true の strong adhesion は a shaft 圧 shrinkage さ qu で review 価 で き る こ と を different な る 3 つ の soil mechanics test results (UCS, CD, UU) の か ら quantitative に shown し た. で a party, the triaxial consolidation drainage 圧 shrinkage test の モ ー ル has drifted back towards ¥ か ら o ま る adhesion は composite の adhesion を too small review 価 す る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Experimental Study on Durability of Geomaterials Mixed with Steel Slag and Wood Chips by Repeated Drying and Wetting Cycles

钢渣、木屑混合土工材料反复干湿循环耐久性试验研究

• DOI: 10.2472/jsms.71.33
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: Makoto Sono;Akihisa Fukuda;Hiroshi Seno;吉川友孝，菊池喜昭，野田翔兵，押野滉大，柿原結香
• 通讯作者: 吉川友孝，菊池喜昭，野田翔兵，押野滉大，柿原結香

Long-term Drained Shear Properties of Steel Slags Mixed with Wood Chips

钢渣与木屑混合的长期排水剪切性能

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomotaka YOshikawa;Yoshiaki Kikuchi;Lincoln W. Gathuka
• 通讯作者: Lincoln W. Gathuka

木屑混じり鉄鋼スラグ固化処理地盤材料の白色腐朽菌による耐久性評価

利用白腐真菌评价钢渣与木片混合的固化磨料的耐久性

• 发表时间: 2022
• 作者: Atsuhiro Noguchi;Xiao Sun;Stephen Lin;Tatsuya Harada;市川健太，土方亘;吉川友孝，菊池喜昭
• 通讯作者: 吉川友孝，菊池喜昭

木屑混じり鉄鋼スラグ固化地盤材料の模擬酸性雨作用によるpH経年変化に関する実験的検討

钢渣掺木屑固化磨料模拟酸雨pH值随时间变化的实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Makoto Sono;Akihisa Fukuda;Tomonori Masuda;Yuichi Fukunaga;TakaakiYoshikawa;Osamu Araki;MunemasaNagao;Satoshi Ogawa;Yukiko Hiramatsu;TakahisaMaruno;Yuki Nakanishi;Hiroshi Seno;村井史香;高城建人;吉川友孝，小菅美久，菊池喜昭，野田翔兵
• 通讯作者: 吉川友孝，小菅美久，菊池喜昭，野田翔兵