(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性粉体と、その１００質量部に対して、水５０〜１５０質量部と、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材１〜５０質量部とを含み、更にスルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（以下化合物（Ａ）と記す）と、アルキルトリメチルアンモニウム塩（以下化合物（Ｂ）と記す）とを含む凍結地盤用注入材。
【請求項２】
前記化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）の各添加量が、注入材ｍ3 当たり、３〜５０kgであり、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との合計添加量が１００kg以下である、請求項１に記載の凍結地盤用注入材。
【請求項３】
起泡剤又は、発泡剤をさらに含み、注入材体積比２〜７０％の気泡を有する、請求項１または請求項２に記載の凍結地盤用注入材。
【請求項４】
（１）水硬性粉体と、水と、前記水硬性粉体１００質量部に対し、１〜５０質量部の、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材とを混合して、スラリー（ａ）を調製し、
（２）前記スラリー（ａ）中に、スルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（化合物（Ａ））及びアルキルトリメチルアンモニウム塩（化合物（Ｂ））のいずれか一方の水溶液又は粉体を添加して、混合液（ｂ）を調製し、
（３）前記化合物（Ａ）及び（Ｂ）のうち、前記工程（２）で使用されなかったものの水溶液又は粉体（ｃ）を調製し、
（４）前記混合液（ｂ）に前記水溶液又は粉体（ｃ）を混合して混合液（ｄ）を調製し、
（５）前記工程（１）及び（４）の少なくとも１工程において、空気泡を当該スラリー（ａ）及び／又は混合液（ｄ）中に含有させて注入材を調製し、
（６）但し、前記工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、前記注入材中の水含有量が、前記水硬性粉体１００重量部に対して５０〜１５０質量部になるように調整し、かつ、注入材中の気泡の容積含有率を２〜７０％に調整し、
（７）得られた注入材を、凍結地盤中に注入することを特徴とする凍結地盤用注入材の調製・注入方法。
【請求項５】
前記工程（１）〜（４）の少なくとも１工程において、起泡剤又は発泡剤をさらに添加し気泡を発生させる、請求項４に記載の凍結地盤用注入材調製・注入方法。
【請求項６】
前記工程（１）において、機械的攪拌により空気泡をスラリー（ａ）中に含有させ、
前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において混合する、請求項４又は５に記載の凍結地盤用注入材調製・注入方法。
【請求項７】
前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において機械的攪拌により混合し、かつ、これに空気泡を含有させる、請求項４又は５に記載の凍結地盤用注入材調製・注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は凍結地盤用注入材及びその調製・注入方法に関するものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、０℃以下の温度条件下において、凍結地盤と構造物との間の空隙などに注入し、これを充填強化するための凍結地盤用注入材及びそれを調製し注入する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に土木・建築工事において、例えば裏込などのように、土木建築基礎部分おいて形成される空隙部、及び道路等に敷設されるコンクリート舗装版の据付、ならびにその沈下を補修する際に生じる版下の空隙部を充填するためにはグラウト材が用いられている。このグラウト材は硬化後の一軸圧縮強度は低くても変形追随性に優れたものであることが要求されている。これらの用途に適用する注入材としては、一般に水／セメント比が高くブリージングの発生を防止する添加材を含んだものが一般に用いられている。
【０００３】
しかし、これらの注入材が用いられる場合、注入工事現場の地盤が凍結しているときには、下記の問題を含むこととなる。
例えば、凍結地盤と構造物との空隙を充填するための注入材は、注入対象個所が０〜−１０℃の低温環境にあるので、流動性のある従来のグラウト材を用いると、注入後の硬化段階では、注入材中に多量の自由水やブリージング水が存在し、これらの自由水は−０．５〜−３．０℃程度の温度で凍結を開始し、その結果、極端な凝結遅延又は硬化不良を発生させる。また注入材が硬化した後、硬化体中で凍結していた自由水の融解及び凍結が繰り返されることにより硬化セメントの組織に膨張収縮挙動が繰り返され、このため硬化したセメント組織の崩壊が起こる。
【０００４】
この現象に対する対応としてＡＥ剤による気泡の導入により、自由水の凍結融解作用による硬化セメントの組織の膨張収縮を吸収する方策が採用されている。また水／セメント比を極力小さくし、かつ充分な養生を行うことによって硬化体の組織を緻密化することによっても凍害の影響を防止することができる。
しかしながら、注入材の注入工事現場では、前述のグラウト材の流動性が特に重要視されており、このため水／セメント比を小さくしたグラウト材は流動性を確保することが難しいので、実用できない場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水の含有率を低くしても、注入した際に実用上十分に高く、しかも安定している流動性を有し、このため、充填を容易かつ確実に実施することができ、かつ、注入材が硬化した後、凍結・解融が繰り返されても、それにより発生する膨張・収縮力を吸収して硬化注入材の崩壊を防止することができる凍結地盤用注入材及びその調製・注入方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の凍結地盤用注入材は、水硬性粉体と、その１００質量部に対して、水５０〜１５０質量部と、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材１〜５０質量部とを含み、更にスルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（以下化合物（Ａ）と記す）と、アルキルトリメチルアンモニウム塩（以下化合物（Ｂ）と記す）とを含むことを特徴とするものである。
本発明の凍結地盤用注入材において、前記化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）の各添加量が、注入材ｍ3 当たり、３〜５０kgであり、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との合計添加量が１００kg以下であることが好ましい。
本発明の凍結地盤用注入材において、起泡剤又は発泡剤をさらに含み、注入材全量に対し、体積比２〜７０％の気泡を含有していることが好ましい。
本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法は、（１）水硬性粉体と、水と、前記水硬性粉体１００質量部に対し、１〜５０質量部の、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材とを混合して、スラリー（ａ）を調製し、（２）前記スラリー（ａ）中に、スルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（化合物（Ａ））及びアルキルトリメチルアンモニウム塩（化合物（Ｂ））のいずれか一方の水溶液を添加して、混合液（ｂ）を調製し、
（３）前記化合物（Ａ）及び（Ｂ）のうち、前記工程（２）で使用されなかったものの水溶液又は粉体（ｃ）を調製し、
（４）前記混合液（ｂ）に前記水溶液又は粉体（ｃ）を混合して混合液（ｄ）を調製し、
（５）前記工程（１）及び（４）の少なくとも１工程において、空気泡を当該スラリー（ａ）及び／又は混合液（ｄ）中に含有させて注入材を調製し、
（６）但し、前記工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、前記注入材中の水含有量を、前記水硬性粉体１００質量部に対して５０〜１５０質量部に調整し、かつ、注入材中の気泡の容積含有率を２〜７０％調整し、
（７）得られた注入材を、凍結地盤中に注入する
ことを特徴とするものである。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（１）〜（４）の少なくとも１工程において、起泡剤又は発泡剤をさらに添加し気泡を発生させてもよい。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（１）において、機械的攪拌により空気泡をスラリー（ａ）中に含有させ、
前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において混合してもよい。
本発明の注入材の調製・注入方法において、前記工程（２）により調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において機械的攪拌により混合し、かつ、これに空気泡を含有させてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の凍結地盤用注入材（以下注入材と記す）
本発明の注入材は、水硬性粉体と、その１００質量部に対して、水５０〜１５０質量部と、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材１〜５０質量部とを含み、更にスルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（以下化合物（Ａ）と記す）と、アルキルトリメチルアンモニウム塩（以下化合物（Ｂ）と記す）とを含むものである。
【０００８】
本発明の注入材に用いられる水硬性粉体は、セメントであって、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメント、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ＪＩＳに規定されている特性を具備しているものから選択することができる。
【０００９】
また水硬性粉体に混合される添加材としては、高炉スラグ（微粉末）、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ、及び石膏から選ばれた少なくとも１種が用いられ、必要により石炭灰、溶融スラグ、ガラスカレット等を使用してもよい。高炉スラグ（微粉末）、石粉、フライアッシュ、シリカ（フィーム）はいわゆるポゾラン反応やマイクロフィラー効果を奏する添加材であり、長期強度を増大させる効果がある。さらには、これらの添加材の粒子は水硬性粉体（セメント）粒子と均一に分散して凝集を防ぐため、材料分離を抑制することができる。
また、フライアッシュは球状の粉末であって、そのベアリング効果により、注入材の流動性を向上させるのに有効である。
【００１０】
本発明の注入材において、スラリー改質剤として用いられる化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）としては、会合体を形成し易く、それぞれ濃厚な水溶液でも粘性が低いこと、及び、注入材水相中の化合物の有効分濃度が低くても優れた増粘効果を発現することが、添加時の作業性からも好ましい。本発明の注入材においては、化合物（Ａ）としてスルホン基を有する芳香族化合物（酸であってもよく、塩であってもよい）が用いられ、化合物（Ｂ）としてアルキルトリメチルアンモニウム塩が用いられる。このような本願発明の注入材用化合物（Ａ）及び（Ｂ）は、有効分濃度が１０重量％以下の極めて低い添加量でスラリーの増粘を達成することができ、更に、イオン強度の高いスラリー系においても同様の効果を発現することができ、スラリー系によっては、特に水相と接触した場合の材料分離抵抗性が非常に安定するという、従来の増粘剤では得ることができなかったレオロジー特性を発現することができる。
【００１１】
化合物（Ａ）として用いられる、スルホン基を有する芳香族化合物（酸であってもよく、塩であってもよい）としては、ｐ−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、ｍ−スルホ安息香酸、ｐ−スルホ安息香酸、ｐ−フェノールスルホン酸、ｍ−キシレン−４−スルホン酸、クメンスルホン酸、スチレンスルホン酸等、およびこれらの塩が挙げられる。これらは単一種で用いられてもよく、或はその２種以上を併用してもよい。ただし、化合物（Ａ）が重合体である場合は、その重合体平均分子量は５００未満であることが好ましい。
【００１２】
化合物（Ｂ）として用いられるアルキルトリメチルアンモニウム塩は、炭素数１０〜２６のアルキル基を有するものが好ましい。具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、タロ−トリメチルアンモニウムクロライド、タロ−トリメチルアンモニウムブロマイド、水素化タロ−トリメチルアンモニウムクロライド、水素化タロ−トリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、これらは単一種で用いられてもよく、或はその２種以上を併用してもよい。水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等を用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の注入材において、特に、化合物（Ａ）としてｐ−トルエンスルホン酸が用いられ、それとの組み合せで、化合物（Ｂ）としてヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩が用いられることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とを併用することで特徴的なスラリーレオロジー特性が得られるのは、下記の理由によると考えられる。
すなわち化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とを混合した時に、水相中に短時間で会合体を形成し、注入材スラリーに効率的に粘性を付与することができ、更に、この会合体は、注入材中で均一に形成されることにより余剰水分を完全に捕捉するため、経時的なブリージング水を抑制することができ、この効果により、単位水量の多い注入材配合でも材料分離に対する抵抗性に優れたスラリーが得られるものと考えられる。
化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との組合せに係る本発明の注入材を使用すると、注入材の水相中に、いわゆる紐状ミセル会合体を形成し、スラリー全体の粘性を増大させると考えられる。また、この紐状ミセルのレオロジー特性は、高い粘弾性を有していることに特徴がある。
【００１５】
上記特徴により、未だ固まらない本発明の注入材のフレッシュ表面は、粘弾性の高い紐状ミセルにより覆われているため、この注入材が硬化するまでの間に、注入材スラリーが強い内部応力を受けると、この紐状ミセル会合体が、この強い内部応力を吸収して、会合体構造を破壊する。このため注入材に過度の内部応力が付加されることが抑制される。注入材中の内部応力が減少すると、再び化合物（Ａ）及び（Ｂ）の会合体が形成されて注入材スラリーに適度な粘性を付与することができる。
このような特徴を利用して、例えば、過度の内部摩擦が発生することを抑制しつつ注入材の製造や輸送を行い、製造あるいは輸送後の注入材に適度な粘性を付与することが可能になる。
【００１６】
本発明に係る注入材には、その性能に支障がなければ、前記成分に加えて他の成分、例えば、分散剤、ＡＥ剤、遅延剤、早強剤、促進剤、気泡剤、発泡剤、消泡剤、防錆剤、着色剤、防黴剤、ひび割れ低減剤、膨張剤、顔料等の１種以上を含有されていてもよい。
【００１７】
本発明の注入材においては水硬性粉体（セメント）１００質量部に対して、添加材の添加量は１〜５０質量部であることが好ましく、特に凍結地盤への注入材としては添加材の添加量が１〜２０質量部であることが好ましい。
本発明の注入材における化合物（Ａ）及び化合物（Ｂ）の添加量は、それぞれ注入材ｍ3 当り３〜５０kgであることが好ましく、またその合計量は、１００kg以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の注入材には、必要により、例えば合成界面活性剤系、樹脂石鹸系及びタンパク系の起泡剤、又は、例えばアルミニウム、マグネシウムなどの金属粉末の発泡剤をさらに含んでいてもよく、注入材には、その全体積に対して、２〜７０％の気泡が含まれるように、気泡含有量を調整する。
発泡剤として使用される合成界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩およびその化合物などを用いることができ、樹脂石鹸としてはロジン石ケン、マイレン化ロジン石ケンなどを用いることができ、さらにタンパク系起泡剤としてはアミノ酸型両性界面活性剤およびその化合物などを用いることができる。これらの起泡剤の添加量には硬化体の性能に悪影響がない限り格別の限定はないが、注入材の全体積に対して、２〜７０％の気泡を、注入材の使用時に含有させる量であることが好ましい。
さらに本発明の注入材にはアルミニウム及び／又はマグネシウムなどの金属粉を発泡剤として含有していてもよく、この発泡剤は、注入材中のアルカリと接触すると、水素ガスを生成し、発泡する。本発明の注入材において、発泡剤の含有量にも、硬化体の性能に悪影響がない限り格別の制限はないが、注入材の実用性の観点から、注入材の全体積中に２〜７０％の気泡を含有させる量であることが好ましい。
【００１９】
本発明の注入材には、その水硬性粉体１００質量部に対して合計５０〜１５０質量部の水を用いることが好ましく、特に６０〜１４０重量部が好ましい。
本発明の注入材中には、機械的攪拌などによる微細な空気泡が形成含有されていてもよく、その合計体積は、全注入材体積の２〜７０％であることが好ましい。
【００２０】
本発明の注入材を使用すれば、高い水／水硬性粉体比の配合（例えば、水／水硬性粉体比１．０）においてもブリージングを抑制でき、注入個所の空隙部に水が存在する場合でも希釈されずに充填されるため、従来の注入材と比べて、上記水中に拡散する量は遥かに少なく施工箇所周辺、地下水、河川下流、汚水における汚染および排水設備の負担を減少するという効果を有する。また化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とをスラリーに添加することにより水硬性スラリーのレオロジー物性を、格段に改善することができる。
【００２１】
本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法
本発明の注入材の調製・注入方法は、下記工程によって行われる。
（１）水硬性粉体と、水と、前記水硬性粉体１００質量部に対し、１〜５０質量部の、高炉スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウム、シリカ、石粉、粘土鉱物、アルミナ及び石膏から選ばれた少なくとも１種類からなる添加材とを混合して、スラリー（ａ）を調製する工程；
（２）前記スラリー（ａ）中に、スルホン基（−ＳＯ3 −）を有する芳香族化合物（化合物（Ａ））及びアルキルトリメチルアンモニウム塩（化合物（Ｂ））のいずれか一方の水溶液を添加して、混合液（ｂ）を調製する工程；
（３）前記化合物（Ａ）および（Ｂ）のうち、前記工程（２）で使用されなかったものの水溶液又は粉体（ｃ）を調製する工程；
（４）前記混合液（ｂ）に前記水溶液又は粉体（ｃ）を混合して混合液（ｄ）を調製する工程；
（５）前記工程（１）及び（４）の少なくとも１工程において、空気泡を当該スラリー（ａ）及び／又は混合液（ｄ）中に含有させて注入材を調製する工程；
（６）但し、前記工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、前記注入材中の水含有量を、前記水硬性粉体１００重量部に対して５０〜１５０質量部に調整し、かつ、注入材中の気泡の容積含有率を２〜７０％に調整する；及び、
（７）得られた注入材を、凍結地盤中に注入する工程。
【００２２】
本発明方法の工程（２）〜（４）において、水硬性粉体及び添加剤含有水性スラリー（ａ）（上記工程（１））中に、化合物（Ａ）及び（Ｂ）を、任意の順序で添加することができ、それによって、スラリーに粘性の増上が必要となる段階において、それを容易に達成することができる。
化合物（Ａ）及び（Ｂ）を、それぞれ水溶液に調製した後、これをスラリー（ａ）に添加することが、作業の容易性、及び作業環境上好ましいが、必要により粉体のままスラリーに添加することもできる。
【００２３】
本発明方法においては、上記（１）〜（５）の少なくとも１工程において、注入材の水の含有量を水硬性粉体１００質量部に対し５０〜１５０質量部に調整する。
【００２４】
また工程（１）〜（５）の少なくとも１工程において、注入材中にその全体積に対し、２〜７０％の気泡を含有させる操作を施す。この気泡を含有させる操作は、起泡剤の添加及びその起泡、又は発泡剤の添加、及びその発泡、或は、機械的攪拌などによる空気の導入、微細気泡化などのいずれであってもよい。但し、起泡剤の添加及び、起泡並びに発泡剤の添加及び発泡は、工程（１）〜（４）の少なくとも１工程において行われる。
【００２５】
本発明方法の１態様においては、その工程（１）において、機械的攪拌により空気泡をスラリー（ａ）中に含有させ、工程（２）により調製させた混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液又は粉体（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において混合してもよい。
【００２６】
本発明方法の他の態様においては、その工程（２）において調製された混合液（ｂ）と、工程（３）により調製された水溶液（ｃ）とを、別々の搬送流路により工程（４）に搬送し、混合器中において、機械的攪拌により混合し、同時にこれに空気泡を含有させてもよい。
【００２７】
図１には本発明方法の一態様が示されている。
図１において、混練水１がそのタンク１ａから送水ポンプ１ｂによって、攪拌プロペラ２ａを有するミキサー２中に注入され、水硬性粉体３がその送入装置３ａからミキサー２中に送入され、また添加材４がその送入装置４ａからミキサー２中に送入され、これらはミキサー２中で混合されスラリー（ａ）が調製される。さらに、このスラリー（ａ）中に、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５、タンク５ａから送入ポンプ５ｂによりミキサー２中に送入され、このとき送入されなかった化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６が、水溶液５の流路とは別の流路を経て（例えばタンク６ａから送入ポンプ６ｂを経て）ミキサー２に送入され、必要により、起泡剤７（又は発泡剤）が、そのタンク７ａからポンプ７ｂによりミキサー２中に送入され、均一に混合される。ミキサー２中の混合物はアジテータ８中に送入され、攪拌されながら、水含有量、気泡含有体積量を所望値に調整した後、得られた注入材をアジテータ８から、打設ポンプ９により凍結地盤の所定打設所に注入される。
【００２８】
図２に示された本発明方法の別の態様においては、混練水１、水硬性粉体３、添加材４、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５、起泡剤７（又は発泡剤）は、図１の態様と同様にして、ミキサー２に送入されて均一に混合され、アジテータ８に送られて、所望の発泡処理が施される。アジテータ８中の混合液は、送入ポンプ１０により、混合配管１１中に送られる。別に、ミキサー２に送入されなかった化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６は、そのタンク６ａから、ポンプ６ｂにより、水溶液５の搬送流路５ｃ→ミキサー２→アジテータ８→送入ポンプ１０の流路とは別個の流路６ｃを経て混合配管１１に送入され、アジテータ８から送入された混合液と均一に混合され、注入材の粘度、水分含有量、気泡含有量をそれぞれ所望値に調整し、これを凍結地盤の所定箇所に打設する。
【００２９】
図３に示された本発明方法の他の態様において、図１の態様と同様にして混練水１、水硬性粉体３、添加材４、化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液５をミキサー２中に送入して混合し、この混合液を、アジテータ８を介して、混合配管１２に送入する。別に起泡剤７（又は発泡剤）を、そのタンク７ａからポンプ７ｂにより発泡機１３に送入し、ここで発泡させる。この発泡体を、混合配管１２に送入し、アジテータ８から送入された混合液と混合し、含気泡混合液を調製し、これを送入ポンプ１０により、混合配管１１に送入する。別に、化合物（Ｂ）又は（Ａ）の水溶液６は、そのタンク６ａからポンプ６ｂにより、水溶液５の搬送流路５ｃ→ミキサー２→アジテータ８→混合配管１２→送入ポンプ１０の流路とは別個の流路６ｃを経て混合配管１１に送入され、ここで、混合配管１２から送入された含気泡混合液と均一に混合され、所望の粘度、水含有量、気泡含有量を有する注入材が調製され、凍結地盤中の所望個所に注入される。
【００３０】
図２及び図３に示された本発明方法の様態において、化合物（Ａ）及び（Ｂ）の一方が、注入材の配合完了直前の混合配管１１中において混合されるため、注入材調製工程の大部分において、その混合液の粘度が上昇することなく、その配合、搬送工程における圧力損失が少なく、従って長距離搬送が実用的に可能になるという利点を有している。さらに、注入すべき注入材を注入箇所において、注入時間にあわせて調製することができるという利点も有している。
【００３１】
また図３に示された態様において、起泡剤を発泡機１３により予じめ発泡（起泡）させ、生成した気泡体を、混合配管１２においてアジテータ８から送られた混合液と混合することによって、ミキサー２又はアジテータ８中で発泡（起泡）させる態様にくらべて起泡剤の量が少なく、球状の独立した小泡が得やすいという利点を有する。
本発明方法においては、発泡機１３として、発泡筒、および起泡剤７と水と空気の定量供給装置からなり、連続的に安定した気泡を製造し得る装置を用いる。空気はコンプレッサーで圧縮したものを使用する。
【００３２】
【実施例】
本発明を下記実施例によりさらに説明する。下記実施例及び比較例において使用された原材料は下記のとおりである。
水硬性粉体：ポルトランドセメント
無水石膏（日本軽金属（株）社製）実施例１〜３用
添加材：栃木県産乾燥粘土（商標：スミクレー、住友大阪セメント社製）実施例４用
助材：ベントナイト（商標：クニゲルVI、クニミネ工業（株）社製）比較例用
化合物（Ａ）：ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド
化合物（Ｂ）：ｐ−トルエンスルホン酸ナトリウム
安定剤：グルコン酸ナトリウム
急結剤：４号ケイ酸ソーダ
【００３３】
実施例１〜４及び比較例１
実施例１〜４の各々において、表１に示す組成の第１液（化合物（Ａ）含有）と、第２液（化合物（Ｂ）含有）第２液と別々に調製し、第１液と第２液を混合容器中でハンドミキサーを用いて強制的に撹拌混合し、この時に機械的に、気泡を発生させ、注入材を調製した。第１液に使用された混練水量の水硬性粉体量に対する質量比Ｗ／Ｃ（％）及び、化合物（Ａ）及び（Ｂ）の合計量の水硬性粉体量に対する質量％を表１に示す。
【００３４】
比較例１の第１液においては、表１に示されているように添加材の代りに助材を用い、化合物（Ａ）を使用せず、第１液の組成を、表１に記載のように調整した。また比較例の第２液においては、化合物（Ｂ）の代りに、急結剤を用い、その組成を表１に記載のとおりにした。
【００３５】
表２及び表３に、実施例１〜４の各々の注入材の気泡含有量（体積％）、第１液と第２液との混練直後の注入液の粘度、及び、実施例３の注入材の、ＪＨフロー値の経時変化（１〜１０時間後の粘度）、実施例３の注入材を２０℃の恒温恒湿養生したときの、注入材硬化体の一軸圧縮強さの経時変化、並びに、実施例３及び比較例１の注入材を、−１０℃において冷凍養生したときの硬化体の一軸圧縮強さの経時変化、及び、−１０℃において７日間冷凍養生し、その後、２０℃の恒温室において解凍し、養生したときの硬化体の一軸圧縮強さの経時変化を示す。
【００３６】
試験方法は下記のとおりであった。
＜１＞気泡含有量
・作製された注入材を、空気量測定容器に入れ、「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法（空気室圧力方法）」ＪＩＳ  Ａ  １１２８に従って空気量の測定を行った。
＜２＞粘度測定
・作製された注入材５００mlを、５００mlのビーカーに入れ、粘度測定器（商標：ビコテスターVI−０４、リオン社製）に供して、その粘度を測定した。
＜３＞フロー値測定試験
・作製された注入材を、５００mlのビーカーに取り、所定の材令まで静止養生後、フロー試験に供した。
測定材齢は、混練直後、１，２，４，６，８及び１０時間後とした。
「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（コンシステンシー試験方法；シリンダー法）」ＪＨＳ  Ａ  ３１３に従って試験を行った。
シリンダー寸法：φ８cm×ｈ８cm
最小測定値は、上記シリンダー寸法により８cmであり、この時の試料はゲル化状態にあり自立する。
＜４＞供試体の養生
・供試体は、φ５cm×ｈ１０cmのモールド中に充填後、直ちに、下記養生条件ごとに、下記の材齢まで養生を行った。
・常温養生：２０℃の恒温湿空養生（材齢：１，７，２８日）
・冷凍養生：−１０℃の冷凍養生（材齢：１時間、２，７日）
・冷凍養生後常温解凍：−１０℃にて７日間冷凍養生後、２０℃の恒温室にて解凍（解凍材齢：１，７，２８日間）
＜５＞一軸圧縮試験
・所定の材齢まで養生後、モールドより脱型し一軸圧縮強さの測定を行った。試験方法として、「土の一軸圧縮試験方法」ＪＩＳ  Ａ  １２１６を用いた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
【表３】
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【００４０】
表１、２及び３に示されているように、本発明の注入材は、化合物（Ａ）及び（Ｂ）を含むことによって、単位注入材量当りの水添加量が比較的少なくても注入材としてのハンドリング性が実用上十分であり、凍害防止のための気泡の連行も可能であることが確認された。
また、注入材中の自由水の減量により凍結膨張量を抑制し、気泡により凍結膨張圧を吸収し、硬化体の崩壊を防止することが可能になった。
さらに、化合物（Ａ）と、化合物（Ｂ）とを、注入材調製工程の最終段階において混合接触させることにより、ゲル化を防止し、長期間にわたり粘弾性を維持し、従って、凍結地盤空隙部への高い充填性を確保できることも確認された。
さらに表３において、本発明による注入材（化合物（Ａ），（Ｂ）含有、Ｗ／Ｃ＝９６％、単位水量７２９kg／ｍ3 ）は、比較例の注入材（化合物（Ａ），（Ｂ）を含まず、Ｗ／Ｃ＝２１５％、単位水量７７３kg／ｍ3 ）にくらべて、常温養生（２０℃）においては、初期材齢において一軸圧縮強さは低いが、７，２８日材齢においては、ほぼ同等であった。また冷凍養生→解凍→常温養生においては、比較例の注入材は、解凍によりその成形体が崩壊し、再成形が不能であったが、本発明の注入材は、冷凍養生においても、比較例の注入材に近い強さを示し、解凍後の常温養生においては、材齢とともに強さを増し、実施例３においては、２８日材齢の一軸圧縮強さ（１４６０kN／ｍ2 ）は、冷凍養生、解凍なしの常温養生の場合の２８日材齢の一軸圧縮強さ（２２０１kN／ｍ2 ）の６６％以上であった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の注入材は、混練水が比較的少量であっても実用十分なハンドリング性を有し、気泡の連行が可能で凍結膨張圧が低くかつその吸収が容易であり、かつ実用上十分な冷凍養生及び解凍・常温養生性を有するものであって、凍結地盤への注入補強用途にきわめて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法の一例を示すフロー図。
【図２】本発明の凍結地盤用注入材の調製・注入方法の他の例を示すフロー図。
【図３】本発明の凍結地盤注入材の調製・注入方法の更に他の例を示すフロー図。
【符号の説明】
１…混練水
１ａ…水タンク
１ｂ…送入ポンプ
２…ミキサー
２ａ…攪拌プロペラ
３…水硬性粉体
３ａ…粉体送入装置
４…添加材
４ａ…添加材送入装置
５…化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液
６…化合物（Ａ）又は（Ｂ）の水溶液
５ａ，６ａ，７ａ…タンク
５ｂ，６ｂ，７ｂ，１０…送入ポンプ
７…起泡剤（又は発泡剤）
５ｃ，６ｃ…水溶液５又は６の搬送流路
８…アジテータ
９…打設ポンプ
１１，１２…混合配管
１３…発泡機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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