土質安定用地盤注入材
【課題】実施工に十分なゲル化時間を確保することができ、更に、ブリーディングを生じることがなく、形成される硬化体の圧縮強度が高く、しかも、乾燥収縮が小さい土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【解決手段】水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、特定量のアルミナセメント、無機炭酸塩が配合され、更に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材。
【解決手段】水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、特定量のアルミナセメント、無機炭酸塩が配合され、更に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な土質安定用地盤注入材に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の強化、漏水地盤の止水を行うために、地盤注入工法が実施されている。該工法は、地盤注入用薬液（地盤注入材）を地盤中に注入してゲルを生成せしめ、該地盤を安定化させるものであり、シールド工事やトンネル工事において、地盤からの地下水の漏水防止や坑壁の安定化をはじめ、土木建設業界において広く採用されている。
【０００３】
上記工法は、一般的に仮設工法として使用されることが多く、注入材として、水ガラスを主剤とした地盤注入材が用いられている。水ガラス系の注入材は、安全性が高く、さらに、止水や地盤強化等の様々な注入目的に応じることができるので、最も広く使用されている。水ガラス系の地盤注入材を大きく分類すると、溶液型と懸濁型の二つに分類される。溶液型は、先ず、水ガラスと重炭酸塩等を溶解したゲル化剤とよりなる地盤注入薬液を、地盤に圧入し、土粒子間の空隙に浸透させる。そして、水ガラスとゲル化剤のゲル化反応により、土粒子間の空隙を埋めて固化体を地盤中に生じせしめて該地盤を安定させるものである。一方、懸濁型は、先ず、水ガラスとセメントなどの懸濁物とよりなる地盤注入薬液を、地盤に圧入し、土粒子間の空隙に浸透または割裂注入させる。そして、水ガラスと懸濁物のゲル化反応により、固化体を生成し土粒子間の空隙を埋めて該地盤を安定させるものである。また、懸濁型は、生成した固化体によって土粒子を圧密させることによって、該地盤を安定させるものである。
【０００４】
しかしながら、水ガラスを主剤とした地盤注入薬液のゲル化反応より得られた固化体は、時間の経過とともに溶脱と呼ばれる体積減少が起きる。この溶脱は、固化体から該薬液成分を含む水が溶出し、その水の容積分だけ固化体が減少するものである。この溶脱が起こることによって、地盤の安定効果が減少し、ついには失われるといった問題があった。そのため、耐久性を必要とする薬液注入においては、水ガラスを用いない非水ガラス系の土質安定用地盤注入材を選定することが一般的である。
【０００５】
非水ガラス系の土質安定用地盤注入材とは、セメントを主成分とした土質安定用地盤注入材、つまり水硬性セメントに水を配合したセメントミルクと呼ばれるものである。しかし、このようなセメントミルクは、明確なゲル化時間を持たないため、地下水による希釈等の影響を受けやすい。そのため、ゲル化時間を制御する様々な検討がなされている。
【０００６】
例えば、セメントミルクにセメント急結剤を配合し、ゲル化時間を制御する方法が提案されている。より具体的には、可溶性アルミニウムと無機硫酸塩（石膏）との混合物を、セメント急結剤としてセメントミルクと混合し、ゲル化時間を制御する急硬性セメントの施工方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
このようにゲル化時間を制御するため、可溶性アルミニウムと石膏の混合物を添加したセメントが、急結性セメントとして既に知られている。しかしながら、一般に、急硬性セメントは、短時間に強度を発現する性質を有している反面、ゲル化時間（凝結時間）が短いので取り扱い中に凝結硬化してしまい、施工に支障をきたすという問題があった。その対策として、凝結時間を遅らせるためにグルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤を添加することが一般的であるが、凝結遅延効果は、凝結遅延剤の種類や添加量により変化し、更に温度や混練り時間などの実施工における様々な付帯条件の影響を受けていた。
【０００８】
そのため、凝結遅延剤を添加しなくても施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を有し、しかも、水硬性セメントを含む主材液と、アルミナセメントを含む硬化材液との混合液において、ブリーディングも少なく、脆弱部分が生じる可能性が低い注入材も提案されている。具体的には、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでからなる主材液と、アルミナセメントを含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用注入材であって、アルミナセメントに対して、ブレーン値が３０００ｃｍ２／ｇ以上あるＩＩ型無水石膏を特定量配合し、更に、前記水硬性セメントに対して、アルミナセメントとＩＩ型無水石膏の合計量が特定量以上になるように混合した土質安定用地盤注入材が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
この土質安定用地盤注入材は、強度発現性が良好で、しかもブリーディングが少ないため、形成される硬化体（土質安定用地盤注入材が硬化したもの）の上層部に脆弱な部分が少なくなる。さらに、この土質安定用地盤注入材は、１５分以内にゲル化し、硬化材液に凝結遅延剤を添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を有するものである。このような特許文献２に記載された土質安定用地盤注入材においては、具体的に実施例おいて、水硬性セメント１６０ｋｇに水を加えて混練し、練り上がり容量が２００Ｌ（主材液）となるように水量を調整して使用した場合、硬化体の強度発現性が良好で、ブリーディングが少ないものであることが示されている。これを混合した土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌに換算した場合には、水硬性セメントが４００ｋｇ含有されていることになり、この場合には、強度発現性が良好で、ブリーディングが少ないものであることが示されている。
【００１０】
しかしながら、より土質安定用地盤注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合には、上記土質安定用地盤注入材では、ブリーディングが増加する傾向にあり、脆弱な部分が生じてしまい改善の余地があった。また、形成される硬化体の乾燥収縮も大きくなる傾向にあり、改善の余地があった。
【００１１】
一方、水硬性セメントを含む主材液と、アルミナセメントを含む硬化材液よりなる土質安定用地盤注入材において、石膏と無機炭酸塩とを含むものも知られている（特許文献３参照）。この特許文献３に記載された土質安定用地盤注入材は、石膏、無機炭酸塩、および石灰が必須成分とし、低温時においても瞬結性（１分以内）のゲル化時間が得られ、材令１日の一軸圧縮強度値が２ｋｇ／ｃｍ２以上となる。
【００１２】
しかしながら、上記の通り、特許文献３に記載された土質安定用地盤注入材は、低温時における主材液−硬化材液との混合液の瞬結性、および硬化体の早強性を発現することを目的とするものであり、ブリーディングを少なくするものではない。しかも、上記土質安定用地盤注入材は、ゲル化については瞬結性（１分以内）を有する特殊なものであり、一般の用途、例えば、操作性を考慮して、１分を超えるようなゲル化時間が必要な用途においては使用することができない点で改善の余地があった。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５０−１６７１７号
【特許文献２】特許第２９２９３５２号
【特許文献３】特許第２９２８３５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を補う新しい土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【００１５】
即ち、本発明の目的は、グルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤を添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を確保することができ、更に、ブリーディングを生じることがなく、形成される硬化体の圧縮強度が高く、しかも、乾燥収縮が小さい土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【００１６】
特に、流動性をより高めるため、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、上記効果が十分に発揮される土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメントを含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に無機炭酸塩が配合され、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有されてなる土質安定用地盤注入材が、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
即ち、本発明は、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、アルミナセメントが５質量部以上、および無機炭酸塩が１〜１５質量部配合されてなり、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏が１００質量部を超える量含有され、かつ、ポゾラン反応を行なう粉体が５０質量部以上含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の土質安定用地盤注入材は、グルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤として添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を確保することができる。また、本発明の土質用安定地盤注入材は、ブリーディングを生じることなく、形成された硬化体は、乾燥収縮が小さいものとなる。更に、形成された硬化体は、２４時間後の圧縮強度が、一般的な土と同程度である０．３Ｎ／ｍｍ２以上となり、強度的にも優れたものとなる。そのため、本発明の土質安定用地盤注入材は、硬化体上層部に脆弱な部分を生じるおそれが少なく、更に、硬化体の強度が高く、乾燥収縮が小さいものであるから、より確実に地盤を安定化することができる。
【００２０】
更に、本発明の土質安定用地盤注入材は、主材液のアルミナセメントを除く水硬性セメントの配合量が少ない場合においても、主材液と硬化材液との混合液が、数分から数十分のゲル化時間を有する。そのため、土質安定用地盤注入材の流動性を改善するために、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、同様の効果を発揮することができ、操作性を改善することができる。また、本発明の土質安定用地盤注入材は、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、ブリーディングを生じることなく、形成される硬化体は圧縮強度が高く、乾燥収縮が小さいものとなる。
【００２１】
また、本発明において、硬化材液は、常温（液温２０℃）において、調製後、単独で放置されたときに３時間未満で硬化しないため、安定性に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明の土質安定用地盤注入材は、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなるものであり、前記主材液と前記硬化材液とを混合した混合液に、更に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有されてなるものである。以下、上記混合液に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有される土質安定用地盤注入材を、単に、注入材とする場合もある。
【００２４】
本発明において、前記主材液は、アルミナセメントを除く水硬性セメント（以下、単に水硬性セメントとする場合もある）を水で混練したものである。主材として用いることのできる水硬性セメントとしては、普通・早強・超早強・中庸熱・白色等の各種ポルトランドセメント類、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント類を挙げることができ、これらのセメントは一種ないし二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
本発明において、前記主材液（以下、単にＡ液とする場合もある）における水硬性セメントの使用量（水との比）は、特に制限されるものではないが、Ａ液２００Ｌに対して、６０〜３２０ｋｇであることが好ましい。水硬性セメントの使用量を上記範囲とすることにより、Ａ液の粘性を低くすることができ、ポンプの負担を抑えることができる。更に、Ａ液と下記の硬化材液とを混合しやすくなる。また、水硬性セメントの使用量は、下記の硬化材液と混合した土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌとした際、１５０〜１２００ｋｇの範囲が好ましく、更に２００〜６００ｋｇの範囲が好ましい。水硬性セメントの使用量が、注入材１０００Ｌ当り１５０ｋｇ以上であることにより、硬化体（土質安定用地盤注入材が硬化したもの）の強度が高くなり、地盤の安定化が十分となる。また、本発明の土質安定用地盤注入材は、注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対する水の割合を多くした場合でも、ブリーディングを抑えることができる。具体的には、主成分となる水硬性セメントの使用量が、土質安定用地盤注入材１０００Ｌ当り４００ｋｇ以下、より流動性を高めるために３００ｋｇ以下とした場合においても、硬化体の圧縮強度を保持したまま、ブリーディングの発生を抑えることができる。一方、水硬性セメントの使用量が、土質安定用地盤注入材１０００Ｌ当り１２００ｋｇ以下であることにより、Ａ液とＢ液の混合液の浸透性が高くなり、形成される土砂固化体が大きく、計画範囲まで地盤の安定化が図れる。
【００２６】
本発明の土質安定用地盤注入材において、前記硬化材液（以下、単にＢ液とする場合もある）は、アルミナセメント、および無機炭酸塩が下記に示す量配合されてなり、これらと水とを混練りしたものである。尚、Ｂ液におけるアルミナセメント、無機炭酸塩、および必要に応じて配合される石膏、ポゾラン反応を行う粉体の合計量は、特に制限されるものではないが、Ｂ液２００Ｌに対し、６０〜３００ｋｇであることが好ましい。この範囲にすることにより、Ｂ液の粘性を低くすることができ、ポンプの負担を抑えることができる。更に、上記Ａ液と混合しやすくなる。
【００２７】
前記アルミナセメントは、水硬性セメントに対して硬化剤として使用されるものであり、具体的には、ＪＩＳ−Ｒ２５１１「耐火物用アルミナセメント」に規定されるアルミナセメント１〜５種、もしくはこれに相当する品質を有するものである。これらの内、特にアルミナセメント３種、もしくはこれに相当する品質を有するものを用いるのが望ましい。
【００２８】
本発明において、前記Ｂ液には、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、前記アルミナセメントが５質量部以上配合される。アルミナセメントが５質量部未満である場合には、硬化体の強度が低く、ブリーディングを生じやすいために、地盤に注入し形成された土砂固化体においても、脆弱部分を生じるため好ましくない。一方、アルミナセメントの配合量の上限は、特に制限されるものではないが、８０質量部を超える場合は、アルミナセメントを配合することによる効果がそれ以上期待できず、経済的でなくなる。硬化体の強度発現性等の効果と経済性を考慮すると、アルミナセメントは、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、好ましくは８〜８０質量部、より好ましくは８〜４０質量部、更に好ましくは８〜２０質量部である。
【００２９】
また、本発明において、前記Ｂ液には、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、無機炭酸塩が１〜１５質量部配合される。この無機炭酸塩は、アルミナセメントを除く水硬性セメントと反応するため、Ｂ液に配合しなければならない。Ａ液に添加する場合は、クエン酸等の遅延剤を一緒に加える必要性があり、ゲル化時間や混練り時間等の調整が難しくなる。
【００３０】
本発明において、前記無機炭酸塩を具体的に例示すると、市販の炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等があげられ、中でも、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）を使用することが好ましい。また、これらを一種ないし二種以上組み合わせて用いることができる。
【００３１】
本発明において、前記無機炭酸塩の配合割合は、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、無機炭酸塩が１〜１５質量部である。無機炭酸塩が１質量部未満の場合、土質安定用地盤注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対する水の量を増加させた際に、ブリーディングが生じるため好ましくない。一方、無機炭酸塩が１５質量部を超える場合、ゲル化時間が遅延し、更に、ブリーディングも発生しやすくなり、硬化体の圧縮強度が低下するため好ましくない。
【００３２】
本発明の土質安定用地盤注入材においては、前記Ａ液とＢ液との混合液に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有される。
【００３３】
本発明において、前記石膏は、無水石膏が好ましい。例えば無水石膏以外の形態の石膏である半水石膏、二水石膏などを用いることもできるが、目標のゲル化物性を得るためには配合量を多くしなければならない場合があり、経済的でなくなる。また、前記石膏の性状等は、特に制限されるものではないが、例えば、ブレーン値は、３０００〜９０００ｃｍ３／ｇのものを使用することができる。
【００３４】
また、本発明において、前記石膏の含有量は、土質安定用地盤注入材中のアルミナセメント１００質量部に対して、１００質量部を超える量である。アルミナセメント１００質量部に対して、石膏の含有量が１００質量部以下である場合には、ブリーディングが生じやすくなるため好ましくない。特に、水硬性セメントの配合量が少ない場合（即ち、水の量が多く、土質安定用地盤注入材の流動性を高めた場合）において、ゲル化時間が遅延する傾向にあり、更に、ブリーディング率が高くなり、硬化体の強度も低下する。その結果、地盤に注入し形成された土砂固化体において、脆弱部分が多くなるため好ましくない。一方、石膏の含有量の上限については、特に制限されるものではないが、実施工におけるポンプへの負担、地盤への浸透性、形成される土砂固化体の大きさ、経済性等を考慮すると、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏の含有量が２５０質量部以下であることが好ましい。よりブリーディング率を低下させ、硬化体の強度を保ち、かつ、実施工の作業性、経済性を考慮すると、石膏の含有量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは１５０質量部を超え２５０質量部以下、更に好ましくは１５０質量部を超え２００質量部以下である。
【００３５】
本発明において、前記ポゾラン反応を行う粉体は、該粉体がポゾラン反応を行なうもの（可溶性シリカが水酸化カルシウムと反応し、シリカ質化合物を生成するもの）であれば、特に制限されるものではない。具体的には、フライアッシュ、石炭灰、高炉スラグ、シリカゲル、シリカヒューム、凝灰岩、ケイソウ土、焼成粘土、焼成百岩などを粉砕および／または分級したものが好ましく、これらを一種ないし二種以上組み合わせて用いることができる。中でも、経済性等を考慮すると、フライアッシュを用いることが好ましい。また、ポゾラン反応を行う粉体の性状は、特に制限されるものではないが、ブレーン値が３０００〜９０００ｃｍ３／ｇのものを使用することができる。
【００３６】
本発明において、ポゾラン反応を行う粉体の含有量は、土質安定用地盤注入材中のアルミナセメント１００質量部に対して、５０質量部以上である。アルミナセメント１００質量部に対して、ポゾラン反応を行う粉体の含有量が５０質量部未満の場合には、硬化体の乾燥収縮が大きくなり、ブリーディングも生じやすくなるため好ましくない。一方、ポゾラン反応を行う粉体の含有量の上限は、特に制限されるものではないが、注入材の粘度（実施工におけるポンプの負担）、地盤への浸透性、形成される土砂固化体の大きさ、経済性等を考慮すると、アルミナセメント１００質量部に対して、ポゾラン反応を行う粉体が３００質量部以下であることが好ましい。硬化体の乾燥収縮、実施工時の作業性、経済性を考慮すると、ポゾラン反応を行なう粉体の含有量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは１００質量部〜２００質量部であり、より好ましくは１００〜１５０質量部である。
【００３７】
本発明の土質安定用注入材において、前記石膏および前記ポゾラン反応を行なう粉体は、前記割合のものがＡ液とＢ液との混合液に含有されていればよい。そのため、Ａ液またはＢ液のいずれに配合されていてもよく、また、Ａ液とＢ液とを混合する際に、同時に石膏、ポゾラン反応を行う粉体を含有させてもよい。石膏およびポゾラン反応を行なう粉体を、Ａ液とＢ液との混合液に含有させる具体的な方法を例示すると、Ａ液またはＢ液のいずれか一方に、石膏およびポゾラン反応を行なう粉体の両者を予め配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法、Ａ液に石膏またはポゾラン反応を行なう粉体の一方を配合し、Ｂ液にＡ液に配合されなかった他方の物質（ポゾラン反応を行なう粉体または石膏）を配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法等を挙げることができる。また、Ａ液およびＢ液の両方に、石膏およびポゾラン反応を行う粉体の両者を配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法を採用することもできる。中でも、実施工においては、Ａ液とＢ液の粘性バランス、操作性等を考えると、Ｂ液に石膏とポゾラン反応を行う粉体を配合し、混合液に含有させる方法を採用することが好ましい。
【００３８】
また、Ａ液とＢ液の混合液に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有された土質安定用地盤注入材を注入する方法については、公知の単管式、多重管式、多管式等の各種注入管を用いて地盤内に浸透または割裂注入し、固化体を形成し地盤を安定させる方法や、噴射ノズルを有する注入管を用いて２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度の切削圧力で噴射注入し、円柱状の固化体を形成して地盤を安定させる方法等を採用することができる。
【００３９】
本発明の最大の特徴は、水硬性セメントとアルミナセメントとを主成分とする注入材において、特定量の無機炭酸塩、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体を含有させることにある。この３成分を混合することにより、アルミナセメントを除く水硬性セメントの配合量が少ない場合（即ち、水の量を多くし、注入材の流動性を高めた場合）においても、ブリーディングを生じないため、形成された硬化体上部に脆弱部分を生じることがなく、確実な地盤の安定化が期待できる。特に、本発明の土質安定用地盤注入材においては、土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌとした際、主成分となる水硬性セメントの配合量が４００ｋｇ以下、特に、３００ｋｇ、２００ｋｇの場合においても、ブリーディングの発生がなく、硬化体の圧縮強度を０．３Ｎ／ｍｍ２以上と高くすることができる。更に、硬化体の乾燥収縮までも小さくできるため、地盤をより確実に安定化することができる。
【００４０】
この効果が発揮される理由は明らかではないが、アルミナセメントを除く水硬性セメントに対するアルミナセメントおよび無機炭酸塩を一定の範囲内で配合し、更に、アルミナセメントに対する石膏およびポゾラン反応を行う物質を一定の範囲内で配合することにより粉体同士の相乗効果が起こり、各粉体の能力が最大限に発揮されるものと推定される。
【００４１】
また、本発明の土質安定用地盤注入材には、必要に応じて、減水剤、消泡剤、増粘剤など、各種セメント混和剤を添加することができる。これらのセメント混和剤を主材液または硬化材液のいずれか一方もしくは両方に添加し、使用することができる。公知減水剤としては、リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリカルボン酸などがあげられる。また、公知消泡剤としては高級アルコール系やジエチレングリコール系などがあげられる。また、公知増粘剤としてはメチルセルロースなどのセルロースエーテル系やグアガム水溶性ポリマー系などがあげられる。
【実施例】
【００４２】
本発明を更に具体的に説明するため以下実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下、使用材料、試験方法を示す。
【００４３】
１． 使用材料
（１）アルミナセメントを除く水硬性セメント
商品名：普通ポルトランドセメント（株式会社トクヤマ社製）
（２）アルミナセメント
商品名：デンカアルミナセメント１号（電気化学株式会社製）
（３）無機炭酸塩
商品名：ソーダ灰（デンス）（株式会社トクヤマ社製）
（４）無水石膏
商品名：無水フッ酸石膏（セントラル硝子社製）
（５）ポゾラン反応を行う粉体
商品名：フライアッシュ（中国電力小野田工場製）
【００４４】
２．試験方法
注入材のブリーディング率、ゲル化時間、２４時間後の圧縮強度、Ｂ液の安定性および乾燥収縮率は下記の方法により測定した。
【００４５】
（ブリーディング率）
下記の実施例、比較例で得られた注入材をＪＳＣＥ−Ｆ ５２２−１９９９プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率および膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）に準拠して、ブリーディングを測定した。
【００４６】
（ゲル化時間）
下記実施例、比較例で得られた注入材を容器内に静置し、容器を傾けても内容物が動かなくなるまでの所要時間をゲル化時間とした。
【００４７】
（圧縮強度（ホモゲル））
５φ×１０ｃｍのモールドに下記実施例、比較例で得られた注入材を流し込み２０±２℃で密封養生し、２４時間後にＪＩＳＡ１２１６（１９９８）土の一軸圧縮試験方法に準拠して測定した。
【００４８】
（Ｂ液の安定性）
調製したＢ液をビーカー内で静置し、調製してから３時間以内に硬化物が生成しないものを合格（○：まる）とした。
【００４９】
（乾燥収縮率（ホモゲル））
４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に下記実施例、比較例で得られた注入材を流し込み、２０±２℃で養生し、２４時間後に脱型したのち基準となる寸法を測定した。次に２０±２℃で気中養生し、２８日後に寸法を測定し、基準となる寸法と比較した。
【００５０】
実施例１〜６、比較例１〜８
表１、表２に示す配合割合で土質安定用地盤注入材を製造し、上記試験方法により評価を行った。
【００５１】
実施例１においては、主材液（Ａ液）として、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、上記使用材料に示したアルミナセメントを除く水硬性セメント３００ｇを加え、Ａ液が５００ｍｌになるように調製した。一方、硬化材液（Ｂ液）については、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、上記使用材料に示したアルミナセメント３７．５ｇ、無機炭酸塩５ｇ、石膏７５ｇ、およびポゾラン反応を行う粉体５０ｇを加え、Ｂ液が５００ｍｌになるように調製した。これらＡ液とＢ液とを素早く均一に混合し、土質安定用地盤注入材とした。この注入材、およびＢ液を上記試験方法により、その性能を評価した。結果を表１に示す。
【００５２】
その他の実施例、比較例のＡ液は、実施例１と同様に、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、表１、表２に示す配合量のアルミナセメントを除く水硬性セメントを加え、Ａ液が５００ｍｌとなるように調製した。一方、その他の実施例、比較例のＢ液も、実施例１と同様に、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、表１、表２に示す配合量のアルミナセメント、無機炭酸塩、石膏、およびポゾラン反応を行う粉体を加え、Ｂ液が５００ｍｌになるように調製した。これらＡ液とＢ液との混合は、実施例１と同様に行い、注入材を得た。この注入材、およびＢ液を上記試験方法により、その性能を評価した。結果を表１、２に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
表１の実施例１〜３と比較例１〜２から明らかな通り、無機炭酸塩が本発明の範囲を満足しない場合は、ブリーディングが生じたり、１時間以内にゲル化しなかった。また、アルミナセメントが本発明の範囲を満足しない場合（表１の実施例２、４、５、と比較例３との比較）は、１時間以内にゲル化しなかった。また、石膏が本発明の範囲を満足しない場合（表１ 実施例２、表２ 実施例６と表２ 比較例４、５との比較）は、ゲル化時間が遅延する傾向にあり、更に、ブリーディング率が高くなり、硬化体の強度も低下した。更に、ポゾラン反応を行う粉体が、本発明の範囲を満足しない場合には、硬化体の乾燥収縮が大きくなり、ブリーディングも生じやすかった。
【００５６】
一方、本発明の範囲を満足する土質安定用地盤注入材は、ブリーディングが生じることなく、ゲル化時間を有し、更に、形成される硬化体の強度も高く、乾燥収縮も小さかった。特に、アルミナセメントを除く水硬性セメントの割合が少ない場合（実施例１〜３、６、注入材 １０００Ｌ当たり、水硬性セメント ３００ｋｇ相当、実施例５ 注入材 １０００Ｌ当たり、水硬性セメント ２００ｋｇ相当）でも、優れた効果を有していた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な土質安定用地盤注入材に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の強化、漏水地盤の止水を行うために、地盤注入工法が実施されている。該工法は、地盤注入用薬液（地盤注入材）を地盤中に注入してゲルを生成せしめ、該地盤を安定化させるものであり、シールド工事やトンネル工事において、地盤からの地下水の漏水防止や坑壁の安定化をはじめ、土木建設業界において広く採用されている。
【０００３】
上記工法は、一般的に仮設工法として使用されることが多く、注入材として、水ガラスを主剤とした地盤注入材が用いられている。水ガラス系の注入材は、安全性が高く、さらに、止水や地盤強化等の様々な注入目的に応じることができるので、最も広く使用されている。水ガラス系の地盤注入材を大きく分類すると、溶液型と懸濁型の二つに分類される。溶液型は、先ず、水ガラスと重炭酸塩等を溶解したゲル化剤とよりなる地盤注入薬液を、地盤に圧入し、土粒子間の空隙に浸透させる。そして、水ガラスとゲル化剤のゲル化反応により、土粒子間の空隙を埋めて固化体を地盤中に生じせしめて該地盤を安定させるものである。一方、懸濁型は、先ず、水ガラスとセメントなどの懸濁物とよりなる地盤注入薬液を、地盤に圧入し、土粒子間の空隙に浸透または割裂注入させる。そして、水ガラスと懸濁物のゲル化反応により、固化体を生成し土粒子間の空隙を埋めて該地盤を安定させるものである。また、懸濁型は、生成した固化体によって土粒子を圧密させることによって、該地盤を安定させるものである。
【０００４】
しかしながら、水ガラスを主剤とした地盤注入薬液のゲル化反応より得られた固化体は、時間の経過とともに溶脱と呼ばれる体積減少が起きる。この溶脱は、固化体から該薬液成分を含む水が溶出し、その水の容積分だけ固化体が減少するものである。この溶脱が起こることによって、地盤の安定効果が減少し、ついには失われるといった問題があった。そのため、耐久性を必要とする薬液注入においては、水ガラスを用いない非水ガラス系の土質安定用地盤注入材を選定することが一般的である。
【０００５】
非水ガラス系の土質安定用地盤注入材とは、セメントを主成分とした土質安定用地盤注入材、つまり水硬性セメントに水を配合したセメントミルクと呼ばれるものである。しかし、このようなセメントミルクは、明確なゲル化時間を持たないため、地下水による希釈等の影響を受けやすい。そのため、ゲル化時間を制御する様々な検討がなされている。
【０００６】
例えば、セメントミルクにセメント急結剤を配合し、ゲル化時間を制御する方法が提案されている。より具体的には、可溶性アルミニウムと無機硫酸塩（石膏）との混合物を、セメント急結剤としてセメントミルクと混合し、ゲル化時間を制御する急硬性セメントの施工方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
このようにゲル化時間を制御するため、可溶性アルミニウムと石膏の混合物を添加したセメントが、急結性セメントとして既に知られている。しかしながら、一般に、急硬性セメントは、短時間に強度を発現する性質を有している反面、ゲル化時間（凝結時間）が短いので取り扱い中に凝結硬化してしまい、施工に支障をきたすという問題があった。その対策として、凝結時間を遅らせるためにグルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤を添加することが一般的であるが、凝結遅延効果は、凝結遅延剤の種類や添加量により変化し、更に温度や混練り時間などの実施工における様々な付帯条件の影響を受けていた。
【０００８】
そのため、凝結遅延剤を添加しなくても施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を有し、しかも、水硬性セメントを含む主材液と、アルミナセメントを含む硬化材液との混合液において、ブリーディングも少なく、脆弱部分が生じる可能性が低い注入材も提案されている。具体的には、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでからなる主材液と、アルミナセメントを含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用注入材であって、アルミナセメントに対して、ブレーン値が３０００ｃｍ２／ｇ以上あるＩＩ型無水石膏を特定量配合し、更に、前記水硬性セメントに対して、アルミナセメントとＩＩ型無水石膏の合計量が特定量以上になるように混合した土質安定用地盤注入材が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
この土質安定用地盤注入材は、強度発現性が良好で、しかもブリーディングが少ないため、形成される硬化体（土質安定用地盤注入材が硬化したもの）の上層部に脆弱な部分が少なくなる。さらに、この土質安定用地盤注入材は、１５分以内にゲル化し、硬化材液に凝結遅延剤を添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を有するものである。このような特許文献２に記載された土質安定用地盤注入材においては、具体的に実施例おいて、水硬性セメント１６０ｋｇに水を加えて混練し、練り上がり容量が２００Ｌ（主材液）となるように水量を調整して使用した場合、硬化体の強度発現性が良好で、ブリーディングが少ないものであることが示されている。これを混合した土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌに換算した場合には、水硬性セメントが４００ｋｇ含有されていることになり、この場合には、強度発現性が良好で、ブリーディングが少ないものであることが示されている。
【００１０】
しかしながら、より土質安定用地盤注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合には、上記土質安定用地盤注入材では、ブリーディングが増加する傾向にあり、脆弱な部分が生じてしまい改善の余地があった。また、形成される硬化体の乾燥収縮も大きくなる傾向にあり、改善の余地があった。
【００１１】
一方、水硬性セメントを含む主材液と、アルミナセメントを含む硬化材液よりなる土質安定用地盤注入材において、石膏と無機炭酸塩とを含むものも知られている（特許文献３参照）。この特許文献３に記載された土質安定用地盤注入材は、石膏、無機炭酸塩、および石灰が必須成分とし、低温時においても瞬結性（１分以内）のゲル化時間が得られ、材令１日の一軸圧縮強度値が２ｋｇ／ｃｍ２以上となる。
【００１２】
しかしながら、上記の通り、特許文献３に記載された土質安定用地盤注入材は、低温時における主材液−硬化材液との混合液の瞬結性、および硬化体の早強性を発現することを目的とするものであり、ブリーディングを少なくするものではない。しかも、上記土質安定用地盤注入材は、ゲル化については瞬結性（１分以内）を有する特殊なものであり、一般の用途、例えば、操作性を考慮して、１分を超えるようなゲル化時間が必要な用途においては使用することができない点で改善の余地があった。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５０−１６７１７号
【特許文献２】特許第２９２９３５２号
【特許文献３】特許第２９２８３５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を補う新しい土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【００１５】
即ち、本発明の目的は、グルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤を添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を確保することができ、更に、ブリーディングを生じることがなく、形成される硬化体の圧縮強度が高く、しかも、乾燥収縮が小さい土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【００１６】
特に、流動性をより高めるため、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、上記効果が十分に発揮される土質安定用地盤注入材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を行ってきた。その結果、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメントを含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に無機炭酸塩が配合され、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有されてなる土質安定用地盤注入材が、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
即ち、本発明は、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、アルミナセメントが５質量部以上、および無機炭酸塩が１〜１５質量部配合されてなり、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏が１００質量部を超える量含有され、かつ、ポゾラン反応を行なう粉体が５０質量部以上含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の土質安定用地盤注入材は、グルコン酸やクエン酸等の凝結遅延剤として添加しなくても、実施工に十分なゲル化時間（凝結時間）を確保することができる。また、本発明の土質用安定地盤注入材は、ブリーディングを生じることなく、形成された硬化体は、乾燥収縮が小さいものとなる。更に、形成された硬化体は、２４時間後の圧縮強度が、一般的な土と同程度である０．３Ｎ／ｍｍ２以上となり、強度的にも優れたものとなる。そのため、本発明の土質安定用地盤注入材は、硬化体上層部に脆弱な部分を生じるおそれが少なく、更に、硬化体の強度が高く、乾燥収縮が小さいものであるから、より確実に地盤を安定化することができる。
【００２０】
更に、本発明の土質安定用地盤注入材は、主材液のアルミナセメントを除く水硬性セメントの配合量が少ない場合においても、主材液と硬化材液との混合液が、数分から数十分のゲル化時間を有する。そのため、土質安定用地盤注入材の流動性を改善するために、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、同様の効果を発揮することができ、操作性を改善することができる。また、本発明の土質安定用地盤注入材は、水硬性セメントに対して、水の量を増やした場合においても、ブリーディングを生じることなく、形成される硬化体は圧縮強度が高く、乾燥収縮が小さいものとなる。
【００２１】
また、本発明において、硬化材液は、常温（液温２０℃）において、調製後、単独で放置されたときに３時間未満で硬化しないため、安定性に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明の土質安定用地盤注入材は、アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなるものであり、前記主材液と前記硬化材液とを混合した混合液に、更に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有されてなるものである。以下、上記混合液に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有される土質安定用地盤注入材を、単に、注入材とする場合もある。
【００２４】
本発明において、前記主材液は、アルミナセメントを除く水硬性セメント（以下、単に水硬性セメントとする場合もある）を水で混練したものである。主材として用いることのできる水硬性セメントとしては、普通・早強・超早強・中庸熱・白色等の各種ポルトランドセメント類、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント類を挙げることができ、これらのセメントは一種ないし二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
本発明において、前記主材液（以下、単にＡ液とする場合もある）における水硬性セメントの使用量（水との比）は、特に制限されるものではないが、Ａ液２００Ｌに対して、６０〜３２０ｋｇであることが好ましい。水硬性セメントの使用量を上記範囲とすることにより、Ａ液の粘性を低くすることができ、ポンプの負担を抑えることができる。更に、Ａ液と下記の硬化材液とを混合しやすくなる。また、水硬性セメントの使用量は、下記の硬化材液と混合した土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌとした際、１５０〜１２００ｋｇの範囲が好ましく、更に２００〜６００ｋｇの範囲が好ましい。水硬性セメントの使用量が、注入材１０００Ｌ当り１５０ｋｇ以上であることにより、硬化体（土質安定用地盤注入材が硬化したもの）の強度が高くなり、地盤の安定化が十分となる。また、本発明の土質安定用地盤注入材は、注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対する水の割合を多くした場合でも、ブリーディングを抑えることができる。具体的には、主成分となる水硬性セメントの使用量が、土質安定用地盤注入材１０００Ｌ当り４００ｋｇ以下、より流動性を高めるために３００ｋｇ以下とした場合においても、硬化体の圧縮強度を保持したまま、ブリーディングの発生を抑えることができる。一方、水硬性セメントの使用量が、土質安定用地盤注入材１０００Ｌ当り１２００ｋｇ以下であることにより、Ａ液とＢ液の混合液の浸透性が高くなり、形成される土砂固化体が大きく、計画範囲まで地盤の安定化が図れる。
【００２６】
本発明の土質安定用地盤注入材において、前記硬化材液（以下、単にＢ液とする場合もある）は、アルミナセメント、および無機炭酸塩が下記に示す量配合されてなり、これらと水とを混練りしたものである。尚、Ｂ液におけるアルミナセメント、無機炭酸塩、および必要に応じて配合される石膏、ポゾラン反応を行う粉体の合計量は、特に制限されるものではないが、Ｂ液２００Ｌに対し、６０〜３００ｋｇであることが好ましい。この範囲にすることにより、Ｂ液の粘性を低くすることができ、ポンプの負担を抑えることができる。更に、上記Ａ液と混合しやすくなる。
【００２７】
前記アルミナセメントは、水硬性セメントに対して硬化剤として使用されるものであり、具体的には、ＪＩＳ−Ｒ２５１１「耐火物用アルミナセメント」に規定されるアルミナセメント１〜５種、もしくはこれに相当する品質を有するものである。これらの内、特にアルミナセメント３種、もしくはこれに相当する品質を有するものを用いるのが望ましい。
【００２８】
本発明において、前記Ｂ液には、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、前記アルミナセメントが５質量部以上配合される。アルミナセメントが５質量部未満である場合には、硬化体の強度が低く、ブリーディングを生じやすいために、地盤に注入し形成された土砂固化体においても、脆弱部分を生じるため好ましくない。一方、アルミナセメントの配合量の上限は、特に制限されるものではないが、８０質量部を超える場合は、アルミナセメントを配合することによる効果がそれ以上期待できず、経済的でなくなる。硬化体の強度発現性等の効果と経済性を考慮すると、アルミナセメントは、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、好ましくは８〜８０質量部、より好ましくは８〜４０質量部、更に好ましくは８〜２０質量部である。
【００２９】
また、本発明において、前記Ｂ液には、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、無機炭酸塩が１〜１５質量部配合される。この無機炭酸塩は、アルミナセメントを除く水硬性セメントと反応するため、Ｂ液に配合しなければならない。Ａ液に添加する場合は、クエン酸等の遅延剤を一緒に加える必要性があり、ゲル化時間や混練り時間等の調整が難しくなる。
【００３０】
本発明において、前記無機炭酸塩を具体的に例示すると、市販の炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等があげられ、中でも、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）を使用することが好ましい。また、これらを一種ないし二種以上組み合わせて用いることができる。
【００３１】
本発明において、前記無機炭酸塩の配合割合は、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、無機炭酸塩が１〜１５質量部である。無機炭酸塩が１質量部未満の場合、土質安定用地盤注入材の流動性を高めるため、水硬性セメントに対する水の量を増加させた際に、ブリーディングが生じるため好ましくない。一方、無機炭酸塩が１５質量部を超える場合、ゲル化時間が遅延し、更に、ブリーディングも発生しやすくなり、硬化体の圧縮強度が低下するため好ましくない。
【００３２】
本発明の土質安定用地盤注入材においては、前記Ａ液とＢ液との混合液に、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体が含有される。
【００３３】
本発明において、前記石膏は、無水石膏が好ましい。例えば無水石膏以外の形態の石膏である半水石膏、二水石膏などを用いることもできるが、目標のゲル化物性を得るためには配合量を多くしなければならない場合があり、経済的でなくなる。また、前記石膏の性状等は、特に制限されるものではないが、例えば、ブレーン値は、３０００〜９０００ｃｍ３／ｇのものを使用することができる。
【００３４】
また、本発明において、前記石膏の含有量は、土質安定用地盤注入材中のアルミナセメント１００質量部に対して、１００質量部を超える量である。アルミナセメント１００質量部に対して、石膏の含有量が１００質量部以下である場合には、ブリーディングが生じやすくなるため好ましくない。特に、水硬性セメントの配合量が少ない場合（即ち、水の量が多く、土質安定用地盤注入材の流動性を高めた場合）において、ゲル化時間が遅延する傾向にあり、更に、ブリーディング率が高くなり、硬化体の強度も低下する。その結果、地盤に注入し形成された土砂固化体において、脆弱部分が多くなるため好ましくない。一方、石膏の含有量の上限については、特に制限されるものではないが、実施工におけるポンプへの負担、地盤への浸透性、形成される土砂固化体の大きさ、経済性等を考慮すると、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏の含有量が２５０質量部以下であることが好ましい。よりブリーディング率を低下させ、硬化体の強度を保ち、かつ、実施工の作業性、経済性を考慮すると、石膏の含有量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは１５０質量部を超え２５０質量部以下、更に好ましくは１５０質量部を超え２００質量部以下である。
【００３５】
本発明において、前記ポゾラン反応を行う粉体は、該粉体がポゾラン反応を行なうもの（可溶性シリカが水酸化カルシウムと反応し、シリカ質化合物を生成するもの）であれば、特に制限されるものではない。具体的には、フライアッシュ、石炭灰、高炉スラグ、シリカゲル、シリカヒューム、凝灰岩、ケイソウ土、焼成粘土、焼成百岩などを粉砕および／または分級したものが好ましく、これらを一種ないし二種以上組み合わせて用いることができる。中でも、経済性等を考慮すると、フライアッシュを用いることが好ましい。また、ポゾラン反応を行う粉体の性状は、特に制限されるものではないが、ブレーン値が３０００〜９０００ｃｍ３／ｇのものを使用することができる。
【００３６】
本発明において、ポゾラン反応を行う粉体の含有量は、土質安定用地盤注入材中のアルミナセメント１００質量部に対して、５０質量部以上である。アルミナセメント１００質量部に対して、ポゾラン反応を行う粉体の含有量が５０質量部未満の場合には、硬化体の乾燥収縮が大きくなり、ブリーディングも生じやすくなるため好ましくない。一方、ポゾラン反応を行う粉体の含有量の上限は、特に制限されるものではないが、注入材の粘度（実施工におけるポンプの負担）、地盤への浸透性、形成される土砂固化体の大きさ、経済性等を考慮すると、アルミナセメント１００質量部に対して、ポゾラン反応を行う粉体が３００質量部以下であることが好ましい。硬化体の乾燥収縮、実施工時の作業性、経済性を考慮すると、ポゾラン反応を行なう粉体の含有量は、アルミナセメント１００質量部に対して、好ましくは１００質量部〜２００質量部であり、より好ましくは１００〜１５０質量部である。
【００３７】
本発明の土質安定用注入材において、前記石膏および前記ポゾラン反応を行なう粉体は、前記割合のものがＡ液とＢ液との混合液に含有されていればよい。そのため、Ａ液またはＢ液のいずれに配合されていてもよく、また、Ａ液とＢ液とを混合する際に、同時に石膏、ポゾラン反応を行う粉体を含有させてもよい。石膏およびポゾラン反応を行なう粉体を、Ａ液とＢ液との混合液に含有させる具体的な方法を例示すると、Ａ液またはＢ液のいずれか一方に、石膏およびポゾラン反応を行なう粉体の両者を予め配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法、Ａ液に石膏またはポゾラン反応を行なう粉体の一方を配合し、Ｂ液にＡ液に配合されなかった他方の物質（ポゾラン反応を行なう粉体または石膏）を配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法等を挙げることができる。また、Ａ液およびＢ液の両方に、石膏およびポゾラン反応を行う粉体の両者を配合し、Ａ液とＢ液を混合する方法を採用することもできる。中でも、実施工においては、Ａ液とＢ液の粘性バランス、操作性等を考えると、Ｂ液に石膏とポゾラン反応を行う粉体を配合し、混合液に含有させる方法を採用することが好ましい。
【００３８】
また、Ａ液とＢ液の混合液に、石膏、ポゾラン反応を行う粉体が含有された土質安定用地盤注入材を注入する方法については、公知の単管式、多重管式、多管式等の各種注入管を用いて地盤内に浸透または割裂注入し、固化体を形成し地盤を安定させる方法や、噴射ノズルを有する注入管を用いて２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度の切削圧力で噴射注入し、円柱状の固化体を形成して地盤を安定させる方法等を採用することができる。
【００３９】
本発明の最大の特徴は、水硬性セメントとアルミナセメントとを主成分とする注入材において、特定量の無機炭酸塩、石膏、およびポゾラン反応を行なう粉体を含有させることにある。この３成分を混合することにより、アルミナセメントを除く水硬性セメントの配合量が少ない場合（即ち、水の量を多くし、注入材の流動性を高めた場合）においても、ブリーディングを生じないため、形成された硬化体上部に脆弱部分を生じることがなく、確実な地盤の安定化が期待できる。特に、本発明の土質安定用地盤注入材においては、土質安定用地盤注入材の全量を１０００Ｌとした際、主成分となる水硬性セメントの配合量が４００ｋｇ以下、特に、３００ｋｇ、２００ｋｇの場合においても、ブリーディングの発生がなく、硬化体の圧縮強度を０．３Ｎ／ｍｍ２以上と高くすることができる。更に、硬化体の乾燥収縮までも小さくできるため、地盤をより確実に安定化することができる。
【００４０】
この効果が発揮される理由は明らかではないが、アルミナセメントを除く水硬性セメントに対するアルミナセメントおよび無機炭酸塩を一定の範囲内で配合し、更に、アルミナセメントに対する石膏およびポゾラン反応を行う物質を一定の範囲内で配合することにより粉体同士の相乗効果が起こり、各粉体の能力が最大限に発揮されるものと推定される。
【００４１】
また、本発明の土質安定用地盤注入材には、必要に応じて、減水剤、消泡剤、増粘剤など、各種セメント混和剤を添加することができる。これらのセメント混和剤を主材液または硬化材液のいずれか一方もしくは両方に添加し、使用することができる。公知減水剤としては、リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ポリカルボン酸などがあげられる。また、公知消泡剤としては高級アルコール系やジエチレングリコール系などがあげられる。また、公知増粘剤としてはメチルセルロースなどのセルロースエーテル系やグアガム水溶性ポリマー系などがあげられる。
【実施例】
【００４２】
本発明を更に具体的に説明するため以下実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下、使用材料、試験方法を示す。
【００４３】
１． 使用材料
（１）アルミナセメントを除く水硬性セメント
商品名：普通ポルトランドセメント（株式会社トクヤマ社製）
（２）アルミナセメント
商品名：デンカアルミナセメント１号（電気化学株式会社製）
（３）無機炭酸塩
商品名：ソーダ灰（デンス）（株式会社トクヤマ社製）
（４）無水石膏
商品名：無水フッ酸石膏（セントラル硝子社製）
（５）ポゾラン反応を行う粉体
商品名：フライアッシュ（中国電力小野田工場製）
【００４４】
２．試験方法
注入材のブリーディング率、ゲル化時間、２４時間後の圧縮強度、Ｂ液の安定性および乾燥収縮率は下記の方法により測定した。
【００４５】
（ブリーディング率）
下記の実施例、比較例で得られた注入材をＪＳＣＥ−Ｆ ５２２−１９９９プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリーディング率および膨張率試験方法（ポリエチレン袋方法）に準拠して、ブリーディングを測定した。
【００４６】
（ゲル化時間）
下記実施例、比較例で得られた注入材を容器内に静置し、容器を傾けても内容物が動かなくなるまでの所要時間をゲル化時間とした。
【００４７】
（圧縮強度（ホモゲル））
５φ×１０ｃｍのモールドに下記実施例、比較例で得られた注入材を流し込み２０±２℃で密封養生し、２４時間後にＪＩＳＡ１２１６（１９９８）土の一軸圧縮試験方法に準拠して測定した。
【００４８】
（Ｂ液の安定性）
調製したＢ液をビーカー内で静置し、調製してから３時間以内に硬化物が生成しないものを合格（○：まる）とした。
【００４９】
（乾燥収縮率（ホモゲル））
４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に下記実施例、比較例で得られた注入材を流し込み、２０±２℃で養生し、２４時間後に脱型したのち基準となる寸法を測定した。次に２０±２℃で気中養生し、２８日後に寸法を測定し、基準となる寸法と比較した。
【００５０】
実施例１〜６、比較例１〜８
表１、表２に示す配合割合で土質安定用地盤注入材を製造し、上記試験方法により評価を行った。
【００５１】
実施例１においては、主材液（Ａ液）として、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、上記使用材料に示したアルミナセメントを除く水硬性セメント３００ｇを加え、Ａ液が５００ｍｌになるように調製した。一方、硬化材液（Ｂ液）については、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、上記使用材料に示したアルミナセメント３７．５ｇ、無機炭酸塩５ｇ、石膏７５ｇ、およびポゾラン反応を行う粉体５０ｇを加え、Ｂ液が５００ｍｌになるように調製した。これらＡ液とＢ液とを素早く均一に混合し、土質安定用地盤注入材とした。この注入材、およびＢ液を上記試験方法により、その性能を評価した。結果を表１に示す。
【００５２】
その他の実施例、比較例のＡ液は、実施例１と同様に、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、表１、表２に示す配合量のアルミナセメントを除く水硬性セメントを加え、Ａ液が５００ｍｌとなるように調製した。一方、その他の実施例、比較例のＢ液も、実施例１と同様に、撹拌機を用いて水を撹拌しながら、表１、表２に示す配合量のアルミナセメント、無機炭酸塩、石膏、およびポゾラン反応を行う粉体を加え、Ｂ液が５００ｍｌになるように調製した。これらＡ液とＢ液との混合は、実施例１と同様に行い、注入材を得た。この注入材、およびＢ液を上記試験方法により、その性能を評価した。結果を表１、２に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
表１の実施例１〜３と比較例１〜２から明らかな通り、無機炭酸塩が本発明の範囲を満足しない場合は、ブリーディングが生じたり、１時間以内にゲル化しなかった。また、アルミナセメントが本発明の範囲を満足しない場合（表１の実施例２、４、５、と比較例３との比較）は、１時間以内にゲル化しなかった。また、石膏が本発明の範囲を満足しない場合（表１ 実施例２、表２ 実施例６と表２ 比較例４、５との比較）は、ゲル化時間が遅延する傾向にあり、更に、ブリーディング率が高くなり、硬化体の強度も低下した。更に、ポゾラン反応を行う粉体が、本発明の範囲を満足しない場合には、硬化体の乾燥収縮が大きくなり、ブリーディングも生じやすかった。
【００５６】
一方、本発明の範囲を満足する土質安定用地盤注入材は、ブリーディングが生じることなく、ゲル化時間を有し、更に、形成される硬化体の強度も高く、乾燥収縮も小さかった。特に、アルミナセメントを除く水硬性セメントの割合が少ない場合（実施例１〜３、６、注入材 １０００Ｌ当たり、水硬性セメント ３００ｋｇ相当、実施例５ 注入材 １０００Ｌ当たり、水硬性セメント ２００ｋｇ相当）でも、優れた効果を有していた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、アルミナセメントが５質量部以上、および無機炭酸塩が１〜１５質量部配合されてなり、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏が１００質量部を超える量含有され、かつ、ポゾラン反応を行なう粉体が５０質量部以上含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材。
【請求項１】
アルミナセメントを除く水硬性セメントを含んでなる主材液と、アルミナセメント、および無機炭酸塩を含んでなる硬化材液とを組み合わせてなる土質安定用地盤注入材であって、前記硬化材液に、前記主材液におけるアルミナセメントを除く水硬性セメント１００質量部に対して、アルミナセメントが５質量部以上、および無機炭酸塩が１〜１５質量部配合されてなり、更に、前記主材液と前記硬化材液との混合液に、アルミナセメント１００質量部に対して、石膏が１００質量部を超える量含有され、かつ、ポゾラン反応を行なう粉体が５０質量部以上含有されてなることを特徴とする土質安定用地盤注入材。
【公開番号】特開２００８−３１３０５（Ｐ２００８−３１３０５Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０６４５７（Ｐ２００６−２０６４５７）
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
【出願人】（５０１２５２５１５）株式会社トクヤマエムテック (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２８日（２００６．７．２８）
【出願人】（０００００３１８２）株式会社トクヤマ (839)
【出願人】（５０１２５２５１５）株式会社トクヤマエムテック (3)
【Ｆターム（参考）】
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