WO2020036087A1 - 地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法 - Google Patents

地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法 Download PDF

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cement
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佐々木　崇
荒木　昭俊
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デンカ株式会社
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Definitions

  • the present invention relates to a ground injection agent used in ground improvement work and water stoppage work in various civil works and a ground injection method using the same.
  • a chemical liquid type ground injection agent has been used to stabilize the ground and ground in tunnel civil engineering and urban civil engineering.
  • a suspension-type ground injection agent containing cement-based particles and a solution-type ground injection agent containing no cement-based particles are used.
  • the suspension type ground injection has an advantage that the strength is excellent, but has a demerit that it is difficult to penetrate a chemical solution into a dense sandy layer having a small particle interval. Further, it has been considered that the suspension type ground injection agent is not suitable for stopping water because of a long time until hardening, that is, a long gel time.
  • polymer-based injectants such as acrylamide and urethane have been used as solution-type ground injectants, but due to pollution problems caused by the influx of these chemicals into well water, the former Ministry of Construction announced in 1974 that The provisional guideline regarding the execution of construction work by the chemical liquid injection method has been notified, and the use of polymer-based injectants has been frozen, and safer and better-performing ground injectants have been desired.
  • the currently used solution type ground injecting agent is a single agent or a composite of an inorganic salt, an organic solution, an acid, and an alkali solution, which are soluble in water, as a reactant in a main agent such as water glass.
  • inorganic salts carbonates, chlorides, sulfates, borates, and phosphates
  • organic solution a mixture of esters and monoether glycol acetate
  • examples include propylene carbonate, a mixture of aldehydes and formaldehyde, methyl formate, and glyoxal.
  • As the acid sulfuric acid is generally used, and as the alkaline solution, various inorganic hydroxides and the like are used.
  • the solution type ground injection agent is excellent in permeability because it is a solution and has no particles.
  • the solution easily flows out from the cured body after curing, and many of them lack dimensional stability.
  • Patent Literature 1 Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, and Patent Literature 6
  • Patent Documents 7 to 14 since aluminates, silicates and calcium aluminates serve as hydration accelerators for cement, injections containing these have been proposed (see Patent Documents 7 to 14).
  • silicate has a high molar ratio of SiO 2 to Na 2 O (SiO 2 / Na 2 O), and a solution is proposed.
  • SiO 2 / Na 2 O SiO 2 / Na 2 O
  • An object of the present invention is to provide a ground injection agent having excellent permeability, high gel strength, and capable of exhibiting an excellent repairing action against cracks.
  • the present inventors have conducted various studies, and as a result, have found that the above-mentioned problems can be solved by using two types of specific reactants, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
  • the molar ratio between SiO 2 and Na 2 O is 0.5 to 1.5, and the number of hydration waters is as follows: And a B agent obtained by mixing sodium silicate powder having a ratio of 9 or less in water or an aqueous solution.
  • a B agent obtained by mixing sodium silicate powder having a ratio of 9 or less in water or an aqueous solution.
  • the present invention it is possible to provide a ground injection agent having excellent permeability, high gel strength, and capable of exhibiting an excellent repairing action against cracks. As a result, for example, the durability of the ground after injection can be increased.
  • the ground injection agent of the present invention has a molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) of the A agent containing cement in water or an aqueous solution to SiO 2 and Na 2 O of 0.5 to 1.5, It comprises a B agent obtained by mixing sodium silicate powder having 9 or less hydration water in water or an aqueous solution.
  • the ground injection method of the present invention is a ground injection method in which the above-mentioned agent A and agent B are mixed before or after injection into the ground.
  • the cement used in the present embodiment is not particularly limited, and includes various types of cements such as ordinary, fast, super fast, low heat and moderate heat, and blast furnace slag, fly ash, silica fume, and the like.
  • Various mixed cements mixed, environmentally friendly cement (eco-cement) manufactured from municipal garbage incineration ash or sewage sludge incineration ash, and commercially available fine particle cement are examples. It is also possible to use it after converting.
  • those which are adjusted by increasing or decreasing the amount of a component (eg, gypsum or the like) usually used in cement can also be used.
  • the sodium silicate powder used in the present embodiment mainly exerts the effect of promoting the loss of fluidity in the very early stage. A crack of 1 mm can be repaired under running water conditions. This is presumably because the sodium silicate gelled by water acts to repair the crack itself, thereby reducing its width. From the viewpoint of efficiently exhibiting the above effects, sodium silicate is in a powder form, and the molar ratio of SiO 2 to Na 2 O (SiO 2 / Na 2 O) is 0.5 to 1.5.
  • the sodium silicate powder may be in a powdery state at least before the compounding, and may be at least partially dissolved after the compounding.
  • the molar ratio of SiO 2 to Na 2 O (SiO 2 / Na 2 O) in sodium silicate is 0.5 to 1.5, 0.9 to 1.3 is preferred.
  • the handleability is good as a powder, and when the molar ratio is 1.5 or less, remarkable loss of fluidity immediately after addition, initial strength development, and crack repairability are easily obtained. .
  • Examples of the sodium silicate in the sodium silicate powder include sodium orthosilicate, sodium metasilicate, and sodium sesquisilicate, and among them, sodium metasilicate is preferred.
  • the sodium silicate powder is not particularly limited whether it is a hydrate or an anhydride. However, the number of water of hydration is 9 or less, preferably 5 or less, and the use of an anhydrate is more preferred.
  • Blaine specific surface area of the sodium silicate powder is preferably 300 ⁇ 1000cm 2 / g, more preferably 500 ⁇ 800cm 2 / g. When it is 300 to 1000 cm 2 / g, the initial strength can be easily obtained.
  • the amount of the sodium silicate powder used is preferably 0.1 to 30 parts, more preferably 0.2 to 10 parts, per 100 parts of cement.
  • the thickening effect after filling and crack repairability are more likely to be more sufficient, and by being 30 parts or less, the thickening effect is prevented from being too large to make pumping difficult, Long-term strength development can be improved.
  • alkaline earth metal salt The alkaline earth metal salt (hereinafter, referred to as a metal salt) used in the present embodiment promotes the loss of fluidity at an extremely early stage, and refers to an alkaline earth hydroxide or an alkaline earth metal salt. One or more of these can be used.
  • Alkaline earth metal salts are not particularly limited, but calcium and magnesium salts are preferred, and calcium hydroxide and magnesium hydroxide are more preferred.
  • the alkaline earth metal salt is preferably mixed with the agent A, and the amount used is preferably 0.1 to 30 parts, more preferably 0.2 to 10 parts, per 100 parts of cement. . When the amount is 0.1 part or more, the thickening effect after filling is more likely to be sufficient, and when the amount is 30 parts or less, the thickening effect is prevented from being too large to prevent the pumping from being difficult, and the long-term strength expression is improved. Can be better.
  • alkali metal carbonate examples of the alkali metal carbonate (hereinafter, referred to as carbonate) used in the present embodiment include sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium sesquicarbonate, and the like. Two or more types may be used. Among these, potassium carbonate is preferred in that the effect of increasing the strength after filling is large.
  • the carbonate is preferably mixed with the agent A, and the amount of the carbonate is preferably 0.1 to 30 parts, more preferably 0.2 to 10 parts, per 100 parts of cement.
  • the amount is 0.1 part or more, the strength increasing effect tends to be more sufficient, and when the amount is 30 parts or less, the long-term strength expression can be further improved.
  • the alum used in the present embodiment is effective for further exhibiting the effect of promoting the disappearance of fluidity in the very early stage, and for promoting strength development for about one day.
  • the alum is not particularly limited.
  • any alum such as potassium alum, chrome alum, iron alum, ammonium alum, sodium alum, natural alum can be used and used in combination.
  • it preferably contains at least one member selected from the group consisting of potassium alum, sodium alum, and ammonium alum.
  • Alum is preferably mixed with the B agent, and the amount of the alum is preferably 0.1 to 30 parts, more preferably 0.1 to 15 parts, and more preferably 0.1 to 15 parts with respect to 100 parts of cement. More preferably, it is 2 to 10 parts. By adjusting the content to 0.1 to 30 parts, the loss of fluidity is not delayed, and the strength development at one day of age can be improved.
  • the brane specific surface area of alum is preferably 300 to 1000 cm 2 / g, and more preferably 500 to 900 cm 2 / g.
  • the A agent contains cement in water or an aqueous solution
  • the B agent mixes sodium silicate powder in water or an aqueous solution.
  • the “aqueous solution” includes not only pure water but also various water solutions. (Acid solution, alkaline solution, organic solution, etc.) and additives dissolved.
  • various additives can be contained in addition to the above components.
  • the agent A and / or the agent B can contain a phosphate, an organic acid, or the like.
  • Phosphate Phosphates used in this embodiment include monosodium phosphate, disodium phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium trimetaphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium ultraphosphate, and tetraphosphate. Any of sodium polyphosphate and potassium salts thereof can be used. Among these, use of sodium tripolyphosphate is preferable from the viewpoint of strength development.
  • the amount of phosphate used is preferably 0.1 to 15 parts, more preferably 0.2 to 7 parts, per 100 parts of cement.
  • the setting time can be easily adjusted more easily.
  • the strength can be more improved.
  • Organic acid used in the present embodiment has an effect of adjusting the setting.
  • any of citric acid, tartaric acid, gluconic acid, malic acid, and sodium or potassium salts thereof can be used, but sodium citrate, which hardly inhibits the strength development, is preferably used. One or two or more of these can be used.
  • the use amount of the organic acid is preferably 0.1 to 15 parts, more preferably 0.2 to 7 parts, based on 100 parts of cement.
  • the setting time can be easily adjusted more easily.
  • the strength can be more improved.
  • the solid concentration of the A agent Prior to mixing the A agent and the B agent, the solid concentration of the A agent is preferably 50 to 150 parts, more preferably 80 to 120% by weight per 100 parts of water.
  • the solid concentration of the agent B is preferably from 4 to 70 parts, more preferably from 5 to 30 parts, per 100 parts of water.
  • the total solid content concentration of the agent A and the agent B is preferably 20 to 70 parts, more preferably 30 to 60 parts with respect to 100 parts of water.
  • the ground injection method according to the present embodiment is a ground injection method in which the aforementioned A agent and B agent are mixed before or after injection into the ground.
  • the A agent and the B agent are separately pumped and mixed (in the ground) before or after the ground injection.
  • the agent A and the agent B are mixed and injected by a known means within 0.5 minutes.
  • the mixing ratio of the agent A and the agent B is preferably from 30:70 to 90:10, more preferably from 40:60 to 80:20 by mass ratio.
  • the ratio is within the above range, gelation can be more effectively performed, and excellent gel strength can be easily obtained.
  • Any equipment can be used as the mixing equipment for the A agent and the B agent as long as they can be uniformly mixed.
  • the agent A contains 100 parts by mass of the cement, the alkaline earth metal salt, the alkali metal carbonate and the water in the proportions shown in Tables 1 to 3, and the agent B contains the proportions shown in Tables 1 to 3.
  • Experiment No. Except for 1-0, 0.5 parts by mass of sodium phosphate monobasic, 0.2 parts by mass of sodium citrate and 100 parts by mass of cement were mixed with the agent A. Further, Experiment Nos. 1 and 2 except that 100 parts by mass of cement as the A agent and sodium silicate in the ratio shown in Table 1 as the B agent were contained.
  • a soil conditioner was prepared in the same manner as in Example 1-0, and a test described later was also performed on this (Experiment No. 0-0).
  • Agent A and Agent B were mixed at a mass ratio of 60:40 in a room at 20 ° C. and a relative humidity of 80%, and the gel time, gel strength, and crack repair rate were measured.
  • cement A Ordinary Portland cement, Blaine specific surface area value 3340 cm 2 / g
  • Alkaline earth metal salt a Calcium hydroxide, commercially available Alkaline earth metal salt b: Magnesium hydroxide, commercially available Alkaline earth metal salt c: Calcium chloride, commercially available
  • Alkali metal carbonate a potassium carbonate, commercially available Alkali metal carbonate b: sodium carbonate, commercially available Alum a: potassium alum decahydrate, commercially available, Blaine specific surface area 600 cm 2 / g Alum b: sodium aluminum sulfate dodecahydrate, commercial product, Blaine specific surface area value 700 cm 2 / g Alum c: ammonium alum decahydrate, commercial product, Blaine specific surface area value 600 cm 2 / g
  • ground injection agent and the ground injection method using the same according to the present invention can be widely used in ground improvement works and water stoppage works in various civil works.

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Abstract

セメントを水又は水溶液中に含有するＡ剤と、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が０．５～１．５であり、水和水の数が９以下である珪酸ソーダ粉体を水又は水溶液中に配合してなるＢ剤とからなる地盤注入剤である。

Description

地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法
　本発明は、各種土木工事における地盤改良工事や止水工事で用いられる地盤注入剤およびそれを用いた地盤注入工法に関する。
　従来から、トンネル土木や都市土木等で、地山や地盤の安定化を図るために、薬液型の地盤注入剤が用いられてきた。この地盤注入剤としては、セメント系粒子を含有する懸濁型地盤注入剤と、セメント系粒子を含有しない溶液型地盤注入剤とが用いられている。
　懸濁型地盤注入剤は、強度発現性が優れるといったメリットを有する反面、粒子間隔の小さい密な砂質層には、薬液を浸透させることが困難であるというデメリットを有している。さらに懸濁型地盤注入剤は、硬化するまでの時間、すなわち、ゲルタイムが長いため止水に不向きであることが問題視されている。
　一方、溶液型地盤注入剤として、アクリルアミドやウレタン系等の高分子系の注入剤が使用されてきたが、これらの薬液の井戸水への流入による公害問題で、旧建設省より昭和４９年に「薬液注入工法による建設工事の施工に関する暫定指針」が通達され、高分子系の注入剤の使用は凍結となり、より安全で、かつ、より性能の良い地盤注入剤が望まれてきた。
　このような観点から、現在使用されている溶液型地盤注入剤は、水ガラスなどの主剤に、反応剤として、水に溶解する無機塩、有機溶液、酸、及びアルカリ溶液を、単体又は複合して使用するタイプであり、例えば、無機塩としては、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、ホウ酸塩、及びリン酸塩が、また、有機溶液としては、エステル類と酢酸モノエーテルグリコールの混合物、プロピレンカーボネイト、アルデヒド類とホルムアルデヒドの混合物、ギ酸メチル、及びグリオキザールなどがあり、酸としては硫酸が一般的であり、アルカリ溶液としては、各種無機水酸化物等が使用されている。
　このように、溶液型地盤注入剤は、溶液で粒子が無いため浸透性に優れているが、硬化後の硬化体から溶液の流出が生じやすいものがあり、寸法安定性に欠けるものが多い。また、反応剤の種類によっては対応に注意を要する物もある(特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６参照)。
　さらに、アルミン酸塩や珪酸塩やカルシウムアルミネートはセメントの水和促進剤となることから、これらを含有してなる注入剤も提案されている(特許文献７～１４参照)。さらに、珪酸塩はＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が高く、溶液のものが提案されている。しかしながら、当該注入剤がひび割れた場合、その箇所に対してひび割れ修復作用が少なく、注入後、再度、漏水が発生する課題があった。
特開昭５２－１１３５０５号公報 特開昭５７－０４７２２６号公報 特開昭５２－０８７８０７号公報 特開昭５１－０８２９１３号公報 特開昭５２－１２０５０７号公報 特開昭５７－１９５７８６号公報 特開２０１３－１４７６３０号公報 特開２００８－１４４０１７号公報 特開２００８－１４４０１５号公報 特開２００５－１３９３６８号公報 特開平０９－１５７６４９号公報 特公平０２－２９３３６３号公報 特公平０２－２９３３６４号公報 特開２００５－１４６１６１号公報
　本発明は、浸透性に優れ、ゲル強度が高く、ひび割れに対して優れた修復作用を発揮できる地盤注入剤を提供することを目的とする。
　本発明者らは種々検討を重ねた結果、特定の反応剤を２種類使用することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記のとおりである。
［１］　セメントを水又は水溶液中に含有するＡ剤と、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が０．５～１．５であり、水和水の数が９以下である珪酸ソーダ粉体を水又は水溶液中に配合してなるＢ剤とからなる地盤注入剤。
［２］　前記セメント１００質量部に対して、前記珪酸ソーダ粉体が０．１～３０質量部である［１］に記載の地盤注入剤。
［３］　前記Ｂ剤にミョウバンを、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる［１］又は［２］に記載の地盤注入剤。
［４］　前記Ａ剤にアルカリ土類金属塩を、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる［１］～［３］のいずれかに記載に記載の地盤注入剤。
［５］　前記Ａ剤にアルカリ金属炭酸塩を、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる［１］～［４］のいずれかに記載に記載の地盤注入剤。
［６］　前記Ａ剤と前記Ｂ剤との混合比率が、質量比で３０：７０～９０：１０である［１］～［５］のいずれかに記載の地盤注入剤。
［７］　地盤に注入する前又は後に、［１］～［６］のいずれかに記載のＡ剤とＢ剤とを混合する地盤注入工法。
［８］　前記地盤に注入する直前に、前記Ａ剤とＢ剤とを混合して注入する［７］に記載の地盤注入工法。
　本発明によれば、浸透性に優れ、ゲル強度が高く、ひび割れに対して優れた修復作用を発揮できる地盤注入剤を提供することができる。その結果、例えば、注入後の地盤の耐久性を高くすることができる。
　本発明の地盤注入剤は、セメントを水又は水溶液中に含有するＡ剤と、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が０．５～１．５であり、水和水の数が９以下である珪酸ソーダ粉体を水又は水溶液中に配合してなるＢ剤とからなる。また、本発明の地盤注入方法は、地盤に注入する前又は後に、上記のＡ剤とＢ剤とを混合する地盤注入工法である。
　以下、本発明の実施形態（本実施形態）をさらに詳しく説明する。なお、本明細書における部や％は、特に規定のない限り質量基準である。
［１．地盤注入剤］
（セメント）
　本実施形態に使用するセメントとは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱および中庸熱等の各種セメント、これらのセメントに、高炉スラグやフライアッシュやシリカフューム等を混合した各種混合セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）、市販されている微粒子セメント等が挙げられ、各種セメントや各種混合セメントを微粉末化して使用することも可能である。また、通常セメントに使用されている成分（例えば石膏等）量を増減して調整されたものも使用可能である。
（珪酸ソーダ粉末）
　本実施形態で使用する珪酸ソーダ粉末は、主に極初期の流動性消失の促進効果を発揮するもので、また例えば、施工した注入剤が長い年月によりひび割れを生じた際に、例えば０．１ｍｍのひび割れに対しては流水条件下であれば、修復することができる。これは水によりゲル化した珪酸ソーダが、そのひび割れ自体を修復するように働きその幅を小さくするためと考えられる。なお、上記効果を効率よく発現させる観点から、珪酸ソーダは粉末状であり、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）は０．５～１．５である。
　なお、珪酸ソーダ粉末は、少なくともその配合前の状態が粉末状であり、配合後は少なくとも一部が溶解していてもよい。
　地盤注入剤として、例えば極初期の流動性消失を促進するものとして、珪酸ソーダにおけるＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）は０．５～１．５であり、０．９～１．３が好ましい。
　モル比が０．５以上であると、粉末として取り扱い性が良好であり、１．５以下であると、添加直後からの著しい流動性消失や初期強度発現性やひび割れ修復性が得られやすくなる。
　珪酸ソーダ粉末における珪酸ソーダとしては、オルソ珪酸ソーダ、メタ珪酸ソーダ、セスキ珪酸ソーダ等が挙げられるが、なかでもメタ珪酸ソーダが好ましい。
　珪酸ソーダ粉末としては、水和物であっても無水物であっても特に限定はされないが、水和水の数は９以下であり、５以下が好ましく、無水和物の使用がより好ましい。
　珪酸ソーダ粉末のブレーン比表面積は、３００～１０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、５００～８００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。３００～１０００ｃｍ２／ｇであることで、初期強度発現性が得られやすい。
　珪酸ソーダ粉末の使用量は、セメント１００部に対して０．１～３０部であることが好ましく、０．２～１０部であることがより好ましい。０．１部以上であることで、充填後の増粘効果やひび割れ修復性がより充分となりやすく、３０部以下であることで増粘効果が大き過ぎてポンプ圧送が困難になることを防ぎ、長期強度発現性をより良好にすることができる。
（アルカリ土類金属塩）
　本実施形態で使用するアルカリ土類金属塩（以下、金属塩という）とは、極初期の流動性消失を促進するものであり、アルカリ土類水酸化物やアルカリ土類金属塩のことであり、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
　アルカリ土類金属塩としては、特に限定されるものではないが、カルシウムやマグネシウムの塩が好ましく、水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムの使用がより好ましい。アルカリ土類金属塩はＡ剤に混合することが好ましく、その使用量は、セメント１００部に対して０．１～３０部であることが好ましく、０．２～１０部であることがより好ましい。０．１部以上であることで充填後の増粘効果がより充分となりやすく、３０部以下であることで増粘効果が大き過ぎてポンプ圧送が困難になることを防ぎ、長期強度発現性をより良好にすることができる。
（アルカリ金属炭酸塩）
　本実施形態で使用するアルカリ金属炭酸塩（以下、炭酸塩という）としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、セスキ炭酸ナトリウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を使用してもよい。これらの中では、充填後の強度増進効果が大きい点で炭酸カリウムが好ましい。
　炭酸塩はＡ剤に混合することが好ましく、その使用量は、セメント１００部に対して０．１～３０部であることが好ましく、０．２～１０部であることがより好ましい。０．１部以上であることで強度増進効果がより充分となりやすく、３０部以下であることで、長期強度発現性をより良好にすることができる。
（ミョウバン）
　本実施形態で使用するミョウバンは、極初期の流動性消失の促進効果をさらに発揮することや、１日程度の強度発現性を促進するために有効である。ミョウバンとしては特に限定されないが、例えば、カリミョウバン、クロムミョウバン、鉄ミョウバン、アンモニウムミョウバン、ナトリウムミョウバン、天然ミョウバン等いずれのミョウバンも使用、併用が可能である。特にカリミョウバン、ナトリウムミョウバン、アンモニウムミョウバンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
　ミョウバンはＢ剤に混合することが好ましく、その使用量は、セメント１００部に対して、０．１～３０部であることが好ましく、０．１～１５部であることがより好ましく、０．２～１０部であることがさらに好ましい。含有量を０．１～３０部とすることで、流動性消失が遅延せず、材齢１日における強度発現性を良好にすることができる。
　ミョウバンのブレーン比表面積は、極初期の流動性消失の促進効果をより発揮させる観点から、３００～１０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、５００～９００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。
　Ａ剤は、セメントを水又は水溶液中に含有してなり、Ｂ剤は珪酸ソーダ粉体を水又は水溶液中に配合してなるが、それぞれにおける「水溶液」とは、純粋な水だけではなく種々の液体（酸性溶液、アルカリ性溶液、有機溶液等）や添加剤が溶解したものをいう。
　本実施形態では、上記各成分の他に種々の添加剤を含有させることができる。例えば、Ａ剤及び／又はＢ剤にリン酸塩、有機酸等を含有させることができる。
（リン酸塩）
　本実施形態で使用するリン酸塩とは、リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ウルトラリン酸ナトリウム、及びテトラポリリン酸ナトリウム又はこれらのカリウム塩等いずれも使用可能である。これらの中で、強度発現性の観点からトリポリリン酸ナトリウムの使用が好ましい。
　リン酸塩の使用量は、セメント１００部に対して０．１～１５部であることが好ましく、０．２～７部であることがより好ましい。０．１部以上とすることで凝結時間の調整がより充分なものとしやすくなり、１５部以下であることで、強度発現性をより良好にすることができる。
（有機酸）
　本実施形態で使用する有機酸とは、凝結調整の効果がある。有機酸としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、及びリンゴ酸又はそれらのナトリウムやカリウム塩等のいずれも使用可能であるが、強度発現性を阻害しにくいクエン酸ナトリウムの使用が好ましい。これらのうちの一種又は二種以上を使用することが可能である。
　有機酸の使用量は、セメント１００部に対して０．１～１５部であることが好ましく、０．２～７部であることがより好ましい。０．１部以上とすることで凝結時間の調整がより充分なものとしやすくなり、１５部以下であることで、強度発現性をより良好にすることができる。
　Ａ剤とＢ剤を混合するに先立ち、Ａ剤の固形分濃度は、水１００部に対して５０～１５０部が好ましく、８０～１２０％部より好ましい。Ｂ剤の固形分濃度は、水１００部に対して４～７０部が好ましく、５～３０部がより好ましい。また、Ａ剤とＢ剤の合計の固形分濃度は、水１００部に対して２０～７０部が好ましく、３０～６０部がより好ましい。上記範囲であれば、硬化後の溶液の流出が少なく、良好な硬化状態と適度な粘度が得られる。
　以上のような本発明の地盤注入剤を使用することにより、既述の課題が解決され、特に、初期の硬化が早く、ゲル強度が高く、さらにひび割れ修復率が優れるなどの効果を奏する。
［２．地盤注入工法］
　本実施形態に係る地盤注入方法は、地盤に注入する前又は後に既述のＡ剤とＢ剤とを混合する地盤注入工法である。例えば、Ａ剤及びＢ剤それぞれ別々に圧送し、地盤注入前又は地盤注入後に（地盤中で）混合する方法が挙げられる。本発明の効果をより発揮しやすくするため、地盤に注入する直前に、Ａ剤とＢ剤とを混合して注入することが好ましい。例えば、Ａ剤とＢ剤とを混合して０．５分以内に公知の手段で注入することが好ましい。
　本実施形態において、Ａ剤とＢ剤の混合比率は、質量比で３０：７０～９０:１０であることが好ましく、４０：６０～８０：２０であることがより好ましい。上記の比率の範囲にあれば、より有効にゲル化させることが可能で、優れたゲル強度が得らやすくなる。また、Ａ剤とＢ剤との混合設備は均一に混合できればいかなる設備も使用可能である。
　以下、実験例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実験例１］
　セメント１００質量部に対して、表１～表３に示す割合で、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）、水和水の数を変えた珪酸ソーダ、アルカリ土類金属塩、アルカリ金属炭酸塩、ミョウバンを添加し、Ａ剤及びＢ剤を作製した（地盤注入剤の調製）。Ａ剤の固形分濃度は、水１００部に対して１００部、Ｂ剤の固形分濃度は、水１００部に対して１０部とした。
　ここで、Ａ剤は、セメント１００質量部と、表１～表３に示す割合のアルカリ土類金属塩、アルカリ金属炭酸塩、及び水を含み、Ｂ剤は、表１～表３に示す割合の珪酸ソーダ、ミョウバン、水を含む。
　また、実験Ｎｏ．１－０以外は、セメン１００質量部に対して、第一リン酸ナトリウムを０.５質量部、クエン酸ナトリウムを０.２質量部、Ａ剤に混合した。
　さらに、Ａ剤としてセメント１００質量部、Ｂ剤として表１に示す割合の珪酸ソーダを含有した以外は実験Ｎｏ．１－０と同様にして地盤調整剤を作製し、これについても後述の試験を行った（実験Ｎｏ．０－０）。
　Ａ剤とＢ剤とを、２０℃、相対湿度８０％の室内で６０：４０の質量比率で混合し、ゲルタイム、ゲル強度、及びひび割れ修復率を測定し、表１～表３に併記した。
　なお、使用した材料は下記のとおりである。
＜使用材料＞
　セメントＡ：普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積値３３４０ｃｍ２／ｇ
　アルカリ土類金属塩ａ：水酸化カルシウム、市販品
　アルカリ土類金属塩ｂ：水酸化マグネシウム、市販品
　アルカリ土類金属塩ｃ：塩化カルシウム、市販品
　アルカリ金属炭酸塩ａ：炭酸カリウム、市販品
　アルカリ金属炭酸塩ｂ：炭酸ナトリウム、市販品
　ミョウバンａ：カリウムミョウバン１２水和物、市販品、ブレーン比表面積値６００ｃｍ２／ｇ
　ミョウバンｂ：硫酸ナトリウムアルミニウム１２水和物、市販品、ブレーン比表面積値７００ｃｍ２／ｇ
　ミョウバンｃ：アンモニウムミョウバン１２水和物、市販品、ブレーン比表面積値６００ｃｍ２／ｇ
　第一リン酸ナトリウム：一級試薬
　クエン酸ナトリウム：一級試薬
　水　　　　　　　　：水道水
＜測定方法＞
（１）ゲルタイム：Ａ剤とＢ剤とを混合後、少量をカップに移し、著しく増粘して流動が困難になった時点（カップを６０度傾けて形状を保持できなくなった時点）の時間をゲルタイムとした。ゲルタイムが短いほど水を含んだ地盤へも流されず、注入性に優れるといえる。
（２）ゲル強度：ゲルタイムから６時間後の硬化体を、ＪＩＳ　Ａ　５２０１に準じ、その強度を測定した。１ｋｇｆ／ｃｍ２以上の場合は◎、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上で１ｋｇｆ／ｃｍ２未満の場合は○、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２未満の場合は△とした。◎及び○が合格である。
（３）ひび割れ修復率：４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠にＡ剤とＢ剤の混合物を流し込み試験体を作製した。材齢２８日後、試験体の曲げ試験を行い、ひび割れ幅が０．１ｍｍとなるように、０．１ｍｍのスペーサーを試験体の中心部に挟み、万力で固定した後、２０℃で水中養生を１２ヶ月間実施し、マイクロスコープで観察し、０．１ｍｍ幅の隙間に対する修復率を求めた。なお、ひび割れ修復率は、５０％以上であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本発明の地盤注入剤を用いることで、初期の硬化が早く、強度発現性、さらにひび割れ修復率が優れることがわかる。
［実験例２］
　実験Ｎｏ．１－４の地盤注入剤（Ａ剤とＢ剤）を使用し、さらに下記表４に示す比率でＡ剤とＢ剤を使用した以外は実験例１と同様にして、ゲルタイムとゲル強度とひび割れ修復率を測定した。結果を表４に併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
　表４より、Ａ剤とＢ剤との混合比率が、質量比で３０：７０～９０：１０である地盤注入剤を用いることで、初期の硬化が早く、強度発現性、さらにひび割れ修復率が特に優れることがわかる。
　本発明の地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法は、各種土木工事における地盤改良工事や止水工事で広範に使用することができる。
 

Claims (8)

  1. 　セメントを水又は水溶液中に含有するＡ剤と、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏとのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が０．５～１．５であり、水和水の数が９以下である珪酸ソーダ粉体を水又は水溶液中に配合してなるＢ剤とからなる地盤注入剤。
  2. 　前記セメント１００質量部に対して、前記珪酸ソーダ粉体が０．１～３０質量部である請求項１に記載の地盤注入剤。
  3. 　前記Ｂ剤にミョウバンを、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる請求項１又は２に記載の地盤注入剤。
  4. 　前記Ａ剤にアルカリ土類金属塩を、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる請求項１～３のいずれか１項に記載に記載の地盤注入剤。
  5. 　前記Ａ剤にアルカリ金属炭酸塩を、前記セメント１００質量部に対して０．１～３０質量部含有してなる請求項１～４のいずれか１項に記載に記載の地盤注入剤。
  6. 　前記Ａ剤と前記Ｂ剤との混合比率が、質量比で３０：７０～９０：１０である請求項１～５のいずれか１項に記載の地盤注入剤。
  7. 　地盤に注入する前又は後に、請求項１～６のいずれか１項に記載のＡ剤とＢ剤とを混合する地盤注入工法。
  8. 　前記地盤に注入する直前に、前記Ａ剤とＢ剤とを混合して注入する請求項７に記載の地盤注入工法。
     
     
     
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