(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント類とベントナイトとを含有し、地盤に注入されて地盤を強化するグラウト材であって、
セメント類の成分とベントナイトの成分とが２液に分けられて、セメント類の成分を含有する液の方に、圧力脱水による体積収縮を低減するリン酸アルカリ金属塩が添加されて圧送された後、注入地点付近で前記２液が混合されて生成され、
前記リン酸アルカリ金属塩は、前記２液が混合された状態において１ｍ3あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下添加されていること
を特徴とするグラウト材。
【請求項２】
前記リン酸アルカリ金属塩は、第１正リン酸塩、第２正リン酸塩、第３正リン酸塩、縮合リン酸塩、又はこれらの混合物であること
を特徴とする請求項1に記載のグラウト材。
【請求項３】
前記リン酸アルカリ金属塩は、ナトリウム塩又はカリウム塩であること
を特徴とする請求項1又は２に記載のグラウト材。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のグラウト材を地盤に注入する工程を有することを特徴とするグラウト材の注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤の土粒子間隙や地盤の空隙などに注入されて水和反応により硬化することで地盤を強化するグラウト材に関し、詳しくは、セメント類とベントナイトを含むグラウト材、及びそれを用いたグラウト材の注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤の土粒子間隙、岩盤等の硬質地盤のクラック、構造物と地山との間に生じた空洞、トンネル等の裏込など、地盤に注入されて水和反応により硬化することで地盤を強化するグラウト材が知られている。
【０００３】
この種のグラウト材としては、安価で大量に入手容易なため、セメント類とベントナイトを含有するものが一般的であり、汎用性が高く、多くの用途に使用されている。以下、セメント類とベントナイトを含有するグラウト材を単にＣＢグラウト材という。
【０００４】
このＣＢグラウト材において、ベントナイトは、ブリージングを抑えたり、セメント粒子が沈降するような材料分離を抑えたりする作用を有する、いわゆる増粘剤（粘着剤）として機能している。
【０００５】
このＣＢグラウト材は、主に２つの用途に使用される。１つ目の用途は、粗砂や砂礫土などの軟弱地盤の土粒子間への浸透性を高めた浸透性グラウト材としての用途であり、２つ目の用途は、トンネル等の裏込や構造物と地山との間に生じた空洞へ充填される空洞充填グラウト材としての用途である。
【０００６】
浸透性グラウト材は、土粒子間隙への浸透性を重視して、増粘性を示すベントナイトの含有量を少なくして粘性を小さくしたものであり、ブリージングや材料分離が比較的生じ易くなる。一方、地盤の空洞に充填する場合は、圧送可能であれば粘性が大きくても充分充填可能であるため、空洞充填グラウト材は、ベントナイトの含有量を高くして粘性を大きくしたものであり、ブリージングや材料分離が生じ難くなる。
【０００７】
このような従来のＣＢグラウト材は、安価で材料の入手が容易であり、施工性にも優れ、汎用性もあるが、注入時の加圧などの圧力脱水により体積収縮が非常に大きいという問題点があった。例えば、非特許文献１の図４．１６には、水ガラスとセメントを含有するグラウト材を注入するＬＷ工法と比較した経過時間ごとの体積変化率の推移の比較実験が開示されている。
【０００８】
また、特許文献１には、ＣＢグラウト材に添加されてセメント粒子の分散作用により流動性をよくする（粘性を低下させる）いわゆる分散剤として、リン酸、フミン酸、リグニンスルホン酸、ポリカルボン酸系等が例示されている。そのうえ、縮合リン酸塩（複合リン酸塩）であるヘキサメタリン酸ナトリウムが分散剤として好適であること、及びその濃度は、０．１５〜０．８０ｋｇ／ｍ３程度であることが好ましいことが開示されている（特許文献１の明細書の段落００１３等参照）。
【０００９】
さらに、特許文献１には、分散剤を添加しない時のフロー値が１０９ｍｍを示すＣＢグラウト材（注入材）に、分散剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを０．８ｋｇ／ｍ３を添加した場合、フロー値が３５０ｍｍと大きくなること、即ち、粘性が低下する作用があることが開示されている（特許文献１の明細書の段落００１３、００２５、表５等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】三木五三郎・下田一雄著、「可塑状グラウト注入法」、日刊建設工業新聞社、２００１年７月２０日、Ｐ５７〜Ｐ５９
【特許文献１】特開２００２−１５５２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に示されているように、ＣＢグラウト材に分散剤として縮合リン酸塩であるヘキサメタリン酸ナトリウムを微量添加しただけでは、従来のＣＢグラウト材の問題点である注入時の圧力脱水による体積収縮を解決することはできていなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、セメント類とベントナイトを含有する従来のグラウト材の問題点である注入時の圧力脱水による体積収縮の低減を図ることのできるグラウト材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明に係るグラウト材は、セメント類とベントナイトとを含有し、地盤に注入されて地盤を強化するグラウト材であって、セメント類の成分とベントナイトの成分とが２液に分けられて、セメント類の成分を含有する液の方に、圧力脱水による体積収縮を低減するリン酸アルカリ金属塩が添加されて圧送された後、注入地点付近で前記２液が混合されて生成され、前記リン酸アルカリ金属塩は、前記２液が混合された状態において１ｍ3あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下添加されていることを特徴とする。
【００１４】
第２発明に係るグラウト材は、第１発明において、前記リン酸アルカリ金属塩は、第１正リン酸塩、第２正リン酸塩、第３正リン酸塩、縮合リン酸塩、又はこれらの混合物であることを特徴とする。
【００１５】
第３発明に係るグラウト材は、第１発明又は第２発明において、前記リン酸アルカリ金属塩は、ナトリウム塩又はカリウム塩であることを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係るグラウト材の注入工法は、第１発明乃至第３発明の何れかのグラウト材を地盤に注入する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明〜第３発明によれば、リン酸アルカリ金属塩を所定量添加することにより、ブリージングが抑制され、粘性が増加し、グラウト材が圧送時又は注入時の圧力脱水により体積収縮することを低減することができる。
【００１８】
特に、第２発明、第３発明によれば、食品添加物としても使用される安全性の高いリン酸類の塩により、前記作用効果を達成することができ、環境汚染のおそれも少ない。
【００１９】
第４発明によれば、圧力脱水による体積収縮を抑制しつつ、地盤にグラウト材を注入することができるため、地盤の土粒子間隙や地盤の空洞などに効率よく充填することができ、従って、効率よく地盤を強化することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用したグラウト材及びグラウト材の注入工法を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［実施の形態］
本発明を適用した一例である実施の形態に係るグラウト材について説明する。実施の形態に係るグラウト材は、セメント類とベントナイトと、リン酸アルカリ金属塩を含有している。本実施の形態のグラウト材は、軟弱地盤の土粒子間隙、岩盤等の硬質地盤のクラック、構造物と地山との間に生じた空洞、トンネル等の裏込などに用いられ、地盤に注入されて水和反応により硬化することで地盤を強化・改良する性能を有している。
【００２２】
（セメント類）
ここで、セメント類とは、水との水和反応により水酸化カルシウム（Ca(OH)２）を溶出して硬化する難溶性、高アルカリ性の粉末のことを指す。具体的には、セメント類には、普通、早強、中庸熱、超早強、及び低熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等の微粒子を混合した各種混合セメント、微粒子セメント等が含まれる。さらに、スラグに水酸化カルシウムを加えて、スラグを硬化させることもセメント類に含まれる。
【００２３】
本実施の形態に係るグラウト材に使用するセメント類の量は、グラウト材の使用目的に応じた強度（通常、０．５〜１０．０Ｎ／ｍｍ２程度の範囲）によって定まるものである。使用するセメントの種類によっても異なるが、本実施の形態に係るグラウト材に使用するセメント類の量の具体的な数値としては、一般的な使用目的の範囲では、２００〜１２００ｋｇ／ｍ３の範囲と考えられる。
【００２４】
（ベントナイト）
ベントナイトは、粘土鉱物であるモンモリロナイトを主成分とする粘土であり、水と接することにより膨潤性を示す混合物である。また、ベントナイトは、天然鉱物を主成分とするため、ベントナイトの品質、即ち、ベントナイトをグラウト材に加えた場合の膨潤度、増粘度などの増粘剤としての効能は、モンモリロナイトの産地によって大きく異なるものである。
【００２５】
本実施の形態に係るグラウト材におけるベントナイトの添加量は、グラウト材の使用目的、即ち、背景技術で述べた浸透性グラウト材として使用するか、又は空洞充填グラウト材として使用するかなどで大きく相違するものである。また、ベントナイトの添加量は、ベントナイトの品質、グラウト材中の水量、セメント類の種類や数量、骨材（細骨材）の種類や数量など、を考慮し、グラウト材の使用目的に応じた粘性となるよう適宜定められるものである。但し、前述のように、産地によって品質や性能が大きく異なるため、グラウト材に添加するベントナイトの具体的数量の範囲を一律に特定することは、非常に困難と云える。
【００２６】
（リン酸アルカリ金属塩）
本実施の形態に係るグラウト材に添加するリン酸アルカリ金属塩は、第１正リン酸塩、第２正リン酸塩、第３正リン酸塩、縮合リン酸塩、又はこれらの混合物（２種以上のリン酸塩を併用したもの）であり、アルカリ金属塩とは、ナトリウム塩、カリウム塩である。
【００２７】
また、第１正リン酸塩、第２正リン酸塩、第３正リン酸塩は、第１リン酸塩、第２リン酸塩、第３リン酸塩ともいい、正リン酸塩とは、縮合リン酸塩と区別するための呼称でオルトリン酸塩ともいう。そして、縮合リン酸塩とは、別名、複合リン酸塩であり、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、テトラポリリン酸塩など、を含むピロリン酸のことであり、オルトリン酸を加熱することにより脱水反応が起こり、無機高分子となった物の総称である。
【００２８】
本実施の形態に係るグラウト材に添加するリン酸アルカリ金属塩の量は、１ｍ３あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下である。これは、後で詳述するが、分散剤として知られているリン酸アルカリ金属塩が、グラウト材１ｍ３あたり１．３ｋｇ以上添加されると、グラウト材のブリージングが抑えられ（ブリージング率は小さくなり）、粘性も大きくなるという従来の常識とは逆の性質を示し、その結果、圧力脱水による体積収縮が顕著に減少することが明らかになったからである。
【００２９】
また、リン酸アルカリ金属塩の添加量をグラウト材１ｍ３あたり６．０ｋｇ以下とするのは、この値を超える７．０ｋｇのリン酸アルカリ金属塩を添加すると、グラウト材の粘性が低下する傾向を示し、圧力脱水による体積収縮もかえって大きくなるという特異な性質があることも判明したからである。
【００３０】
（その他）
本実施の形態に係るグラウト材は、前述の物質の他、必要に応じて一次鉱物である砂等の細骨材を含有しても構わない。また、ベントナイト以外の二次鉱物である粘土鉱物、フライアッシュや高炉スラグ等の微粒子物質、石膏等を含有しても構わない。さらに、目的に応じて、本実施の形態に係るグラウト材は、分散剤、遅延剤、強度促進並びに増強剤、ゲル化剤、増粘剤、粘着剤等、各種の混和剤（混和材）・添加剤が添加されていてもよい。
【００３１】
以上のように、実施の形態に係るグラウト材によれば、ブリージングが抑制され、グラウト材の粘性が増加し、グラウト材が注入時の圧力脱水により体積収縮することを低減することができる。また、食品添加物としても使用される安全性の高いリン酸類の塩により、前記作用効果を達成することができ、環境汚染のおそれも少ない。
【００３２】
（グラウト材の注入工法）
次に、本発明を適用した実施の形態に係るグラウト材の注入工法について説明する。本発明のグラウト材の注入工法は、前述の実施の形態に係るグラウト材を地盤に注入することができる工法であれば、特に限定されるものではないが、以下に代表的な２例の注入工法を例示して説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
先ず、実施の形態に係るグラウト材を軟弱地盤の土粒子間への浸透性を高めた浸透性グラウト材として用いる第１実施形態に係るグラウト材の注入工法を説明する。第１実施形態に係るグラウト材の注入工法は、いわゆる一液性注入工法であり、軟弱地盤の土粒子間へ浸透させるため、粘性が小さく流動性に富んだグラウト材を１台のポンプで圧送して地盤に注入する工法である。この工法は、粗砂、砂礫土などの軟弱地盤にグラウト材を注入・浸透させて地盤を改良・強化するのに適している。
【００３４】
（調合工程）
第１実施形態に係るグラウト材の注入工法は、前述の実施の形態に係るグラウト材を調合する工程を有している。このグラウト材の調合工程は、２段階に分けて行う。１段階目は、ミキサー又はアジテータなどの撹拌機能の付いた調合槽内に、水と、前述の実施の形態に係るリン酸アルカリ金属塩とベントナイトを入れて、これらを溶解・膨潤させる。
【００３５】
そして、２段階目は、前述の調合水においてベントナイトを充分に膨潤させた後、その調合水に、実施の形態に係るセメント類、必要であれば、細骨材、各種の混和剤、添加剤がさらに投入されて撹拌され、土壌への浸透性の高い所望の粘度（比較的低粘度）に調整されることにより、浸透性グラウトが生成される。
【００３６】
（注入工程）
第１実施形態に係るグラウト材の注入工法は、前述の調合工程の後にグラウト材を地盤に注入する工程を有している。この第１実施形態に係る注入工程は、前述の１つの調合槽から１台のポンプなどの１つの圧送装置で調合したグラウト材を圧送する工程である。
【００３７】
以上、第１実施形態に係るグラウト材の注入工法によれば、グラウト材の注入時の圧力脱水による体積収縮を低減しつつ、粗砂、砂礫土などの軟弱地盤にグラウト材を注入・浸透させて、効率よく地盤を改良・強化することができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るグラウト材の注入工法を説明する。第２実施形態に係るグラウト材の注入工法は、いわゆる二液性注入工法であり、粘性が大きく流動性の低いグラウト材をセメント粒子が沈降しないように効率よく圧送するための工法である。この第２実施形態に係るグラウト材の注入工法は、基本的にはセメント類の成分とベントナイトの成分を２液に分けて２台のポンプで別々に圧送し、注入地点付近に設けられたミキシングユニットなどで合流混合することにより充填に適した粘性が大きく流動性の低いグラウト材を生成したたうえ、そのグラウト材を地盤の空洞に注入する。本工法は、構造物と地山との間に生じた空洞やトンネル等の裏込など、地盤に比較的大きな空洞が生じている場合にその空洞にグラウト材を充填して地盤を強化するのに適している。
【００３９】
（調合工程）
第２実施形態に係るグラウト材の注入工法は、前述の実施の形態に係るグラウト材を調合する工程を有している。このグラウト材の調合工程は、２液に分けて並行して行われる。一方の液（例えば、Ａ液）は、撹拌機能の付いた調合槽内に、実施の形態に係るセメント類と、水と、必要に応じて、細骨材と、各種の混和剤、添加剤などが投入されて撹拌されることで調合される。また、圧送中にセメント粒子が沈降しないように粘性を上げるため、少量のベントナイトを調合してもよい。
【００４０】
そして、他方の液（例えば、Ｂ液）は、基本的には、水と、ベントナイトとが、投入されて撹拌されることで調合される。また、前述の実施の形態に係るリン酸アルカリ金属塩は、前述の２液の何れに調合しても構わないし、２液に分割して何れにも調合しても構わない。
【００４１】
（注入工程）
第２実施形態に係るグラウト材の注入工法は、前述の調合工程の後にグラウト材を地盤に注入する工程を有している。この第２実施形態に係る注入工程は、前述の２液を調合したそれぞれの調合槽から２台の圧送装置でそれぞれの液（Ａ液、Ｂ液）を別々に圧送し、ミキシングユニットなどで２液を混合して粘性が大きく流動性の低い実施の形態に係るグラウト材を生成した後、このグラウト材を地盤の空洞等へ注入する工程である。
【００４２】
以上、第２実施形態に係るグラウト材の注入工法によれば、グラウト材の圧送時又は注入時の圧力脱水による体積収縮を低減しつつ、構造物と地山との間に生じた空洞やトンネル等の裏込など、効率よく、地盤の空洞にグラウト材を充填して地盤を強化することができる。
【００４３】
［その他の実施形態］
その他、第１実施形態に係るグラウト材の注入工法（一液性注入工法）の粘性を調整した流動可能の範囲内のグラウト材をＡ液として、このＡ液と反応して強度促進や増粘効果を発揮する硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、水ガラス等をＢ液として二液に分けて地盤へ注入することもできる。
【００４４】
［リン酸アルカリ金属塩の添加量］
次に、本発明の特徴部分であるリン酸アルカリ金属塩の添加量について詳述する。
【００４５】
（圧力脱水による体積収縮）
先ず、従来のＣＢグラウト材の問題点である圧力脱水による体積収縮について説明する。従来のＣＢグラウト材は、セメント類とベントナイトとから主に構成されており、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトは、層状ケイ酸塩鉱物の一種であり、その結晶構造は、主に（アルミナ）八面体層を形成し、結晶構造全体として、正の電荷が不足しているため負に帯電している。
【００４６】
このため、ベントナイトが水と接すると、モンモリロナイトの単位八面体層表面の負電荷と層間陽イオンとの結合力は、層間陽イオンと水分子の相互作用エネルギーより弱いため、層間陽イオンが水分子を引き寄せる力により層間が押し広げられ、ベントナイトが膨潤する。そして、モンモリロナイトが分散してコロイド（０．００１〜０．０１μｍ）になり、ＣＢグラウト材の粘性が著しく増加するメカニズムとなっている。
【００４７】
よって、本来であれば、ベントナイト液は、ベントナイトが少量しか添加されていない場合であっても、材料分離を起こしたり、ブリージングが発生したりすることはなく、圧力脱水による体積収縮も極めて小さいものと考えられる。
【００４８】
しかし、このような性質を持つベントナイト液にセメント類を加えた場合、水和反応により生じた水酸化カルシウム（Ｃａ２+陽イオン）が、負に帯電したベントナイト（モンモリロナイト）粒子に吸着され、荷電置換反応（一種のゲル化反応）が起こり、ベントナイトのみのときより粘性が急激に増大して流動性が減少することとなる。
【００４９】
このセメント類とベントナイトとのゲル化反応により、本来のベントナイトの粘着性が失われ、ＣＢグラウト材全体の粘性は増大するがブリージングが顕著となり、ＣＢグラウト材が、水を放出し易い性質に変質し、圧力脱水による体積収縮が大きいものとなると考えられる。
【００５０】
なお、ここでいう圧力脱水の圧力とは、グラウト材が配管内で移動したり停止したりすることによる圧力変動や注入時のポンプなどの圧送装置による加圧力などの動的圧力、グラウト材の自重や錘などの荷重を付加するなどの静的圧力を含み、さらには、地盤の空隙側を吸引することによる負圧も含むものである。
【００５１】
即ち、圧力脱水とは、注入・充填されるべき地点との圧力差により相対的にグラウト材を注入する側が加圧されることに起因して、固形分を除くグラウト材中の水分の一部が遊離する現象をいい、圧力脱水による体積収縮とは、グラウト材において遊離した水分に相当する体積が減少して収縮することを指すものである。
【００５２】
また、脱水した水の体積をグラウト材全体の体積で割った値を％で表示したものが、体積収縮率である。例えば、体積収縮率５０％であれば、グラウト材１ｍ３注入したとき、固結したグラウト材の体積は、圧力脱水により５０％消失し、地盤の空隙には、半分の０．５ｍ３しか充填されないこととなる。
【００５３】
本発明は、このような従来のＣＢグラウト材の圧力脱水による体積収縮を低減する手段として、リン酸アルカリ金属塩を所定量添加することを特徴としており、その結果、ブリージングが抑制され、グラウト材の粘性が増加し、グラウト材が注入時の圧力脱水により体積収縮することを低減することができるという作用効果を奏するものである。
【００５４】
（リン酸アルカリ金属塩の臨界点）
従来、リン酸アルカリ金属塩は、分散剤の一種として知られており、グラウト材の粘性を低下させるためグラウト材に少量（通常、０．８ｋｇ／ｍ３以下）添加され使用されるものであった。
【００５５】
しかし、本発明の発明者らは、このリン酸アルカリ金属塩をグラウト材に大量に（１．３ｋｇ以上）添加することにより、リン酸アルカリ金属塩の分散剤としての作用が消滅し、これと相反する増粘剤としての作用が発揮され、圧力脱水による体積収縮が低減される特異な性質があることを見出したものである。
【００５６】
後で実験により示すが、リン酸アルカリ金属塩の性質が、分散作用から増粘作用に転じる臨界点は、添加濃度が１．３ｋｇ／ｍ３の点であり、この濃度以上にリン酸アルカリ金属塩がグラウト材に添加されていくと、次第に、発生するブリージング水の量が少なくなると共に、グラウト材の粘性が増加し、圧力脱水による体積収縮が減少していく傾向を示す。
【００５７】
また、リン酸アルカリ金属塩の添加濃度が７．０ｋｇ／ｍ３以上となってさらに増えていくと、発生するブリージング水は少なくなるのに、グラウト材の粘性が低下し、圧力脱水による体積収縮が却って大きくなっていく傾向を示す。よって、リン酸アルカリ金属塩をグラウト材に添加する濃度は、１ｍ３あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下が適している。
【００５８】
なお、リン酸アルカリ金属塩の添加量が少量であれば、分散作用を奏し、多量であれば、何故分散作用が消失し、増粘作用に転じるのか、さらに添加量が増加すると圧力脱水による体積収縮が逆にまた大きくなるという現象の原因については、現時点では解明されていない。しかし、本発明は、当業者にとっては自明ではなく、リン酸アルカリ金属塩の容易には見出し得ない属性を見出したものであり、圧力脱水による体積収縮の低減という一定の目的に利用するという創作的要素が加えられている。
【実施例】
【００５９】
［効果確認実験］
以下、実施例と比較例を挙げて実験により本発明の効果を検証する。実験には、セメント類として普通ポルトランドセメントを、ベントナイトとしてアメリカ産のスーパークレー（登録商標）を、リン酸アルカリ金属としてトリポリリン酸ナトリウム、ヘキサリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、第２リン酸ナトリウム（リン酸二ナトリウム）を用いた。
【００６０】
実験は、下記表１に示す配合により、試験体である比較例１〜９、本発明を適用した実施例１〜１３の計２２種のグラウト材を作成し、以下の要領により、ブリージング（容量％）、Ｐ漏斗流下時間（秒ｓ）、脱水量（ｍｌ）、体積収縮率（％）をそれぞれ測定又は算出した。
【００６１】
（調合）
グラウト材の調合は、調合水にベントナイト、リン酸アルカリ金属塩を入れ、ベントナイトを膨潤させた後、セメントを加えることにより行った。
【００６２】
（ブリージング試験）
ブリージング試験は、メスシリンダーにグラウト材５００ｍｌを入れ、静置した状態で１時間後のブリージング水（上澄み液）を測定し、容量％をブリージング率として示した。
【００６３】
（Ｐ漏斗流下試験）
グラウト材の粘性値として流動性の一指標であるＰ漏斗流下試験を行った。このＰ漏斗流下試験は、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５２１（Ｐ漏斗による方法）に準じて行われる。具体的には、Ｐ漏斗流下試験は、流出口径１３ｍｍの漏斗からグラウト材１７２５ｍｌが流出する時間（秒）を測定することにより行う。
【００６４】
（脱水試験）
脱水試験は、吸引漏斗に濾紙（東洋濾紙Ｎｏ．５ｂ）を敷き、グラウト材５００ｍｌを入れ、水道蛇口に連結し、水道圧（０．４５ＭＰａ）で２分間吸引したときの脱水量（濾液）（ｍｌ）を測定することにより行った。
【００６５】
（体積収縮率）
体積収縮率は、脱水試験により測定した脱水量をグラウト材５００ｍｌで割った値を算出し、体積％で表示した。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１から分かるように、比較例２のベントナイト単味では、ベントナイトが膨潤していため、粘性を示すＰ漏斗流下時間（以下、単にＰロートという）が７．９０秒と小さいにもかかわらず、ブリージングは発生せず、圧力脱水による体積収縮率も１１．２％と小さい値を示している。
【００６８】
しかし、このベントナイトにセメントを加えた比較例３では、セメントとベントナイトがゲル化反応を起こし、ゲル化物が生成されるため、Ｐロートは８．１１秒と大きくなるが、ブリージングが発生し、体積収縮率が６５．６％と非常に増大していることが分かる。
【００６９】
この比較例３に、リン酸アルカリ金属塩であるトリポリリン酸ナトリウムを０．７ｋｇ／ｍ３加えた比較例４では、粘性（Ｐロート）は低下し、ブリージング率は大きくなり、体積収縮率も大きい値となる。これは、トリポリリン酸ナトリウムが、分散剤としての効果を発揮していることを示している。
【００７０】
また、トリポリリン酸ナトリウムを１．０ｋｇ加えた比較例５では、ブリージング率、粘性（Ｐロート）、及び体積収縮率は、無添加の比較例３とほぼ同じ値を示しており、この地点では、分散剤としての効果は消滅していることが確認できた。
【００７１】
さらに、トリポリリン酸ナトリウムを１．３ｋｇ加えた実施例１では、今度は逆にブリージング率は小さく、粘性（Ｐロート）は大きくなり、増粘効果を発揮し、体積収縮率も４８．２％で大きく減少していることが分かる。
【００７２】
トリポリリン酸ナトリウムの添加濃度を６．０ｋｇ／ｍ３まで増していった実施例２〜５では、ブリージング率は小さく、粘性（Ｐロート）は大きくなり、体積収縮率も３９．６％と大きく減少していく傾向を示している。
【００７３】
しかし、トリポリリン酸ナトリウムの添加濃度が７．０ｋｇ／ｍ３となった比較例６では、ブリージング率は小さく、粘性（Ｐロート）も若干小さくなり、目的とする体積収縮率は、４５．２％と逆に大きくなるという特異な性質を示している。
【００７４】
また、ベントナイトを５ｋｇ／ｍ３添加した実験Ｎｏ．１〜１３と比べて、ベントナイトを１０ｋｇ／ｍ３添加した実験Ｎｏ．１４〜１７は、ベントナイトを多くした分だけ、ブリージング率は小さく、粘性（Ｐロート）は大きくなっているが、リン酸アルカリ金属塩を添加した作用効果は、ほぼ同じ傾向を示していることが確認できた。
【００７５】
なお、リン酸アルカリ金属塩を加えない比較例７と、ン酸アルカリ金属塩を加えた実施例１を比べた場合、粘性（Ｐロート）は同じであるが、ブリージング率は大きいにもかかわらず、体積収縮率は６４．０％から４８．２％と大きく減少していることが分かる。つまり、本発明のリン酸アルカリ金属塩を所定量添加することが、ベントナイトには無い顕著な作用効果を発揮していることが確認できた。
【００７６】
以上、実験Ｎｏ．１〜１７の実験例は、粘性が小さい浸透性グラウト材であり、地盤内の粗砂、砂礫等の土粒子間隙に浸透させるのに適している。
【００７７】
次に、ベントナイトを多くした粘性が大きい空洞充填グラウト材の実験例をＮｏ．１８〜２２に示す。ベントナイトを５０ｋｇ／ｍ３と多くし、リン酸アルカリ金属塩を加えない比較例８では、ブリージング率は小さくなるが、１．５％であり全く無くすことはできない。これは、ベントナイトとセメント類の反応により生成したグラウト材特有の性質である。
【００７８】
これに対して、リン酸アルカリ金属塩を２．０ｋｇ／ｍ３〜５．０ｋｇ／ｍ３加えた実施例１１〜１３では、ブリージングは全く発生せず、粘性（Ｐロート）は非常に大きくなり、体積収縮率は、実施例１１では、１２．２％、実施例１２では、９．０％と大幅に減少していることが確認できた。
【００７９】
しかし、トリポリリン酸ナトリウムを７．０ｋｇ／ｍ３加えた比較例９では、トリポリリン酸ナトリウムを５．０ｋｇ／ｍ３加えた実施例１２より、逆に粘性（Ｐロート）は小さくなり、体積収縮率も１２．６％と低下している。
【００８０】
以上のように、表１より、セメント類とベントナイトを含有するグラウト材に、本来分散作用を奏するリン酸アルカリ金属塩を１．３ｋｇ／ｍ３以上加えると、分散作用は消滅し、逆に増粘作用を起こし、圧力による体積収縮を著しく減少させることが確認できた。
【００８１】
しかし、リン酸アルカリ金属塩を７．０ｋｇ／ｍ３以上添加した場合は、今度は逆に粘性及び体積収縮は大きくなるという特異な性質を示すことが確認できた。
【００８２】
これらの結果、本発明に係るグラウト材のリン酸アルカリ金属塩の添加濃度は、１ｍ３あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下の範囲とした。
【００８３】
なお、トリポリリン酸ナトリウムと同じリン酸アルカリ金属塩であるピロリン酸カリウム、第２リン酸ナトリウム、ヘキサリン酸ナトリウムも、トリポリリン酸ナトリウムと同様な傾向を示すことも確認できた。
【００８４】
以上、前述した実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたって具体化した一実施の形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【要約】
【課題】セメント類とベントナイトを含有する従来のグラウト材の問題点である注入時の圧力脱水による体積収縮の低減を図ることのできるグラウト材を提供する。
【解決手段】地盤に注入されて地盤を強化するグラウト材であって、セメント類とベントナイトとを含有するグラウト材において、グラウト材の圧力脱水による体積収縮を低減するリン酸アルカリ金属塩を１ｍ３あたり１．３ｋｇ以上６．０ｋｇ以下添加する。