地盤改良の固化不良とは？原因と対策をわかりやすく解説
このページで分かること
- 地盤改良工事において想定の強度に達しない固化不良の概要とそのリスク
- 火山灰質粘性土や腐植土、重金属（亜鉛など）が硬化を阻害する原因とメカニズム
- 地盤の土質特性（一般軟弱土、特殊土、高有機質土など）に応じた固化材の種類
- 事前の地盤調査や室内配合試験の実施など、固化不良を未然に防ぐポイント
地盤改良における固化不良とは
地盤改良では、セメント系固化材を地盤に混合して強度を高める工法が広く採用されています。しかし、土質の条件によっては想定どおりに地盤が固まらない「固化不良」が発生するケースがあります。
固化不良が起きると構造物を支える地盤の強度が不足し、施工計画の見直しを余儀なくされる可能性があります。地盤改良を検討する際は、固化不良のリスクを事前に把握しておくことが大切です。
固化不良を引き起こす土の種類と原因
セメント系固化材で固まりにくい土には、いくつかの代表的な種類があります。固化不良の原因となる土質とそのメカニズムを見ていきましょう。
火山灰質粘性土（ローム）
関東ロームに代表される火山灰質粘性土には、セメントの固化反応を阻害するアロフェンという粘土鉱物が多く含まれています。また、セメントは強アルカリ性の環境で固化が進むため、酸性を示す土質では固化が阻害されやすくなります。
さらに、二次堆積した火山灰質粘性土は有機物を多く含むため、より固化しにくい傾向があります。黒っぽい色をした土は有機物の含有量が多い可能性があり、判別の手がかりの一つとなります。
腐植土・高有機質土
腐植土は、植物の遺骸が十分に分解されずに堆積した土で、高い含水比と有機質を特徴とします。腐植土に含まれるフミン酸等がセメントの固化反応を阻害し、固化不良の原因となります。
腐植土は通常の粘性土の2倍以上の水分を含んでおり（※）、この水分の多さも強度発現を阻害する要因です。このような土は、葦が生い茂る河川堤防の背面や谷底低地に多く見かけられるため、施工前の入念な土質確認が欠かせません。
※参照元：サムシング（https://www.s-thing.co.jp/column/nosolidify/）
重金属（亜鉛など）を含む土
鉱山跡地などに見られる重金属を含む土壌では、特に亜鉛がセメントの水和反応を阻害し、硬化不良を引き起こすことが報告されています（※）。土中に含まれる亜鉛とアルカリの反応によって生じた亜鉛酸カルシウム2水和物が、セメント水和物（CSHゲル）の表面を覆い、その後の水和反応を妨げるためです。
重金属汚染の可能性がある地域では、事前の土壌分析を行うことが重要です。
固化不良を防ぐための対策と事前検討のポイント
固化不良を未然に防ぐためには、事前の地盤調査を十分に実施し、対象地盤の土質を正確に把握することが重要です。土質に応じた固化材の選定については、以下のような使い分けが行われます。
| セメント系固化材の種類 | 適用する土質 |
|---|---|
| 一般軟弱土用 | 汎用品軟弱地盤（砂質土、粘性土、ヘドロなど） |
| 特殊土用 | 軟弱地盤（火山灰質土など）や六価クロム溶出抑制が必要な土 |
| 高有機質土用 | 腐植物を多く含む土 |
| 発塵抑制型 | 散布、施工時の発塵抑制 |
※参照元：ConCom（https://concom.jp/contents/countermeasure/earthwork/cat03_vol5.html）
※参照元：建設技術展示館／【PDF】一般社団法人セメント協会 セメント系固化材について-セメント系固化材の概要と適用事例-（https://www.kense-te.go.jp/wp/wp-content/uploads/2022/10/【2-4】土を固めるセメント系固化材.pdf）
これらの知見を踏まえ、施工前には以下の対策を講じることが推奨されます。
- 事前の地盤調査を十分に行い、土質を正確に把握すること
- 土質に応じた固化材を選定すること
- 室内配合試験を複数の固化材で実施し、最適な配合を決定すること
- 重金属含有土の場合は不溶化剤（硫化水素ナトリウム等）の併用も有効であること
地盤改良の工法や固化材は、土質との相性によって効果が大きく変わります。施工前に十分な検討を重ねることが、固化不良の防止につながります。
まとめ
地盤改良における固化不良は、火山灰質粘性土や腐植土、重金属を含む土など、土質に起因するケースがあります。事前に十分な地盤調査を行い、土質に適した固化材を選定することが、固化不良を防ぐうえで欠かせません。
地盤の状態に不安がある場合は、早めに専門業者へ相談し、適切な地盤調査を依頼することをおすすめします。
よくある質問（Q＆A）
- Q1. 地盤改良における固化不良とはどのような現象ですか？
-
A. セメント系固化材を土に混合した際、土の性質や成分が原因で化学反応が阻害され、想定していた地盤の強度が得られない現象を指します。強度が不足すると構造物を安全に支えられなくなるため、施工計画の見直しが必要になります。
- Q2. どのような土質が固化不良を引き起こしやすいですか？
-
A. 主にアロフェンという粘土鉱物を含む火山灰質粘性土（ローム）や、植物の遺骸が堆積してフミン酸などの有機質を多く含む腐植土、また鉱山跡地などに見られる亜鉛などの重金属を含む土壌が挙げられます。
- Q3. 水分が多い土地では固化不良のリスクが高まりますか？
-
A. はい、高まります。例えば腐植土は通常の粘性土に比べて2倍以上の水分を含んでいることが多く、水分の多さそのものがセメント系固化材の強度発現を阻害する大きな要因の一つとなります。
- Q4. 火山灰質粘性土（ローム）でセメントが固まりにくいのはなぜですか？
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A. 火山灰質粘性土に含まれるアロフェンがセメントの固化反応を阻害するためです。また、セメントは強アルカリ性の環境で固化が進む性質がありますが、ローム層などの酸性を示す土質ではその反応が妨げられやすくなります。
- Q5. 固化不良を防ぐために用いられる固化材にはどのような種類がありますか？
-
A. 通常の砂質土や粘性土に用いる汎用的な「一般軟弱土用」のほか、火山灰質土などに適した「特殊土用」、腐植物を多く含む土に対応する「高有機質土用」などがあり、現地の土質に適した改良材を選定して使い分けます。
- Q6. 施工前に実施が推奨される「室内配合試験」とは何ですか？
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A. 工事を行う現地の土を実際に採取し、複数の固化材や異なる配合割合（添加量）を試して、目標とする強度が発現するかを試験室で事前に検証する工程です。これにより固化不良を未然に防ぎ、適正な配合を決定できます。
四国の地盤調査会社
