セメント土複合基礎の設計において、セメント土の強度はどのように決定するか

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セメント土混合杭による複合地盤の設計において、規格ではセメント土の強度は室内での配合試験によって決定することが求められている。しかし、ほとんどの場合、設計は室内での配合データがない状態で行われるため、次の設計計算を進めるためにはまず補強材の圧縮強度の推定値を定める必要がある。この数値を適切にどのように決定するかは、設計者にとって悩みの種であり、また众智プラットフォーム上でも知識人たちからよく質問される問題でもある。ここでは関連資料に基づき、以下のように回答する。現地調査の資料によると、固化剤としてセメントを使用し、他の条件が同じである場合、同一の土層内でのセメントの混入率が異なると、セメント土の強度も異なることになる。工事では32.5等級のセメントを使用し、セメントの混入率は7％～12％とする。セメントの混入率が10％を超えると、セメント土の強度は0.3MPa～2MPa以上に達する。一般的にセメントの混入率αwは12％～20％が用いられるが、形鋼セメント土混合杭（壁）の場合、水セメント比が大きい（1.5～2.0）ため、セメント土の強度を確保するためには42.5等級以上のセメントを使用し、かつ混入率は20％以上とすべきである。セメント土の圧縮強度は、使用されるセメントの比率が増加するにつれて高くなるが、地盤の性質や施工条件の違いにより、比率の上昇とセメント土の強度上昇率は必ずしも一致しない。セメントの強度は、セメント混合土の強度に直接影響を与えます。セメントの強度等級が10MPa上昇すると、セメント混合土の強度fcuは約20％～30％増加します。一般的な工学上の経験によれば、固化材が粘性土の場合、室内での配合データがないときは、杭体の無側限圧縮強度fcu値として1.0～1.6MPaを目安として用いることができる（セメント混入率が12％～15％の場合）。セメント土の強度は養生期間が長くなるにつれて増加し、28日を超えた後も引き続き顕著に向上する。コストを削減するため、支持力試験用の混合杭の試験体においては、国内外ともに90日を標準養生期間としている。水平荷重を支える支持機能を持つ撹拌杭については、掘削工期の影響を考慮し、セメント土の強度基準として28日齢を標準齢期とすることができる。圧縮強度試験から、他の条件が同じである場合、異なる養生日数のセメント土の圧縮強度間にはおおよそ線形関係があることがわかり、その経験式は次の通りである：fcu7＝（0.47～0.63）fcu28、fcu14＝（0.62～0.80）fcu28、fcu60＝（1.15～1.46）fcu28、fcu90＝（1.43～1.80）fcu28、fcu90＝（2.37～3.73）fcu7、fcu90＝（1.73～2.82）fcu14。上式において、fcu7、fcu14、fcu28、fcu60、fcu90はそれぞれ7日、14日、28日、60日、90日養生後のセメント土の圧縮強度を示す。 齢期が3ヶ月を超えると、セメント土の強度の増加は緩やかになる。180日のセメントモルタルの強度は90日の1.25倍であり、180日経過後もその強度の増加は止まっていない。