(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントミルクを含有するグラウトの製造方法であって、
トリポリリン酸ナトリウム又はヘキサリン酸ナトリウムを水に溶かしてトリポリリン酸ナトリウム水溶液又はヘキサリン酸ナトリウム水溶液とし、
その後、前記トリポリリン酸ナトリウム水溶液又は前記ヘキサリン酸ナトリウム水溶液にセメントを加えてセメントを含有するセメントミルクを製造し、
前記セメントから溶出した水酸化カルシウムと前記トリポリリン酸ナトリウム又は前記ヘキサリン酸ナトリウムとを反応させて綿状の不溶性白色トリポリリン酸カルシウム又は綿状の不溶性ヘキサリン酸カルシウムを生成し、生成した前記綿状の不溶性白色トリポリリン酸カルシウム又は前記綿状の不溶性ヘキサリン酸カルシウムで前記セメントミルク中のセメント粒子の表面及びセメント粒子間を包含又は被覆することにより水和反応及びセメント粒子の沈降を抑制すること
を特徴とするグラウトの製造方法。
【請求項２】
前記トリポリリン酸ナトリウム又は前記ヘキサリン酸ナトリウムを硬化遅延剤としてグラウト１．０ｍ3あたり、１．０ｋｇ以上５．０ｋｇ以下添加し、硬化時間を１２時間以上４０時間以下の範囲に調整したこと
を特徴とする請求項１に記載のグラウトの製造方法。
【請求項３】
硬質地盤、セメント構造物のクラック、又は構造物と地山との間に生じた空洞に、グラウトを注入して充填するグラウト注入工法であって、
請求項１又は２に記載のグラウト製造方法により製造したグラウトにおいて、砂、起泡剤、粘着剤、可塑剤のいずれか１種又はこれらの２種以上を添加すること
を特徴とするグラウト注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質地盤やセメント構造物のクラック、又は構造物等と地山との間に生じた空洞などに注入・充填されて水和反応により硬化することで構造物や地盤を強化するグラウトに使用するセメント類と水とからなるセメントミルクを含有するグラウトに関し、詳しくは、長時間水和反応を抑制したセメントミルクを含有するグラウト及びグラウト注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬質地盤やセメント構造物のクラック、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注入工法が知られている。
【０００３】
このようなグラウト注入工法に用いられるグラウトとしては、安価で大量に入手容易なため、セメント類と水とからなるセメントミルクを必須成分としたグラウトが一般的であり、汎用性が高く、多くの用途に使用されている。以下、セメントミルク及びセメントミルクに混和材（剤）等を加えたものを含めてグラウトと称している。
【０００４】
このようなグラウトは、圧送管（注入管ともいう）を通して目的の箇所までポンプで圧送するか、場合によっては、台車で注入地点付近まで運搬して、そこでポンプで注入することが行われている。しかし、多くの場合は、グラウトは、前述のように圧送管により圧送されている。
【０００５】
セメントミルクを必須成分としたグラウトには、多くの用途があり、目的に合せて次のようなところに使われている。
【０００６】
１）岩盤などの硬質地盤やコンクリート構造物のクラック等には、主にセメントミルク単味を注入充填している。
【０００７】
２）大空洞、例えば、防空壕跡、石炭（亜炭含む）や有用鉱物を採掘した跡の空洞やトンネル裏込め、その他あらゆる箇所の空洞充填材として、セメントミルクに砂（細骨材）と起泡剤を加えたエアモルタル、エアモルタルから砂を除いたエアミルクなどが用いられている。
【０００８】
３）グラウトは、セメント使用量にもよるが、一般にブリージングや粒子の沈降等の材料分離が発生するため、使用目的によっては、粒子の沈降を低減させるため粘着剤（増粘剤）としてベントナイトや高分子化合物を添加してポンプで圧送可能な範囲まで増粘させたグラウトが、後述の可塑状グラウトが開発されるまでは、トンネルの裏込めなどの空洞充填グラウトとして使用されていた。
【０００９】
なお、以上の１）〜３）のグラウトは、充分な流動性を保持しているため、通常１台の注入ポンプで圧送しており、一般には、一液性注入工法と呼ばれている。
【００１０】
４）前述のエアモルタルや粘着剤を加えた流動状グラウトからなるＡ液と、硬化成分を含まない可塑剤からなるＢ液を、別々に圧送して注入地点で合流混合して流動状から可塑状固結状態（グラウト自体は自立しているが若干の加圧により容易に流動化する性質を有している状態）に変質させた可塑状グラウトを裏込めなどの空洞に注入充填している。
【００１１】
このように、Ａ液とＢ液に分けて注入する方法は、一般には、二液性注入工法と呼ばれている。以上のように、使用目的によって、多くの材料からグラウトが構成されているが、いずれもセメント類と水とからなるセメントミルクがグラウトの必須成分である。
【００１２】
セメントミルクを必須成分としたグラウトは、使用目的、施工条件（例えば、プラントから注入地点までの距離）、施工方法、グラウトの種類（物性）等によっては、セメントの硬化を遅らせる必要がある。このため、セメントの水和反応を抑制して硬化を遅らせるためグラウトに遅延剤が添加されている。
【００１３】
この遅延剤には、有機系と無機系とがあるが、主に遅延効果の大きい有機系が主流である。この有機系遅延剤は、元々コンクリート用に開発されたもので遅延効果は非常に大きいが、その反面分散作用（減水効果）を併せもっている。
【００１４】
しかし、セメントミルク及びセメントミルクに混和剤が添加されたグラウトは、調合水が１ｍ3あたり約200〜900Ｌ（種類により異なる）と多量に含有されているため、有機系遅延剤の分散作用の影響を大きく受ける。
【００１５】
例えば、セメントミルクに粘着剤としてベントナイトを加えたグラウトを長距離圧送する場合、有機系遅延剤を含有しないグラウトのみの場合に比べて、次のような新たな問題が発生する。
【００１６】
１）圧送管内でグラウトの圧送を何らかの理由（主に注入作業）で中断（この時、グラウトは、静止状態）するとグラウト中の固体粒子（主にセメント）は、比重が大きく、粒子が大きいものから順に時間の経過と共に沈降して行く。特に、セメント粒子の大きいものは、圧送管底部に付着し、小さいものはグラウト中に包含された状態で浮遊し、その上部は、上澄み液（ブリージング水）となるように、グラウトが粘性と比重の異なる不均一層を形成して分離してしまうという問題が発生する。
【００１７】
２）次に、中断したグラウトの圧送を再開すると、初めに、粘性の小さいブリージング水、次に、小さい粒子を含んだグラウト、最後に、圧送管底部の大きな粒子を含むグラウトが前方に押し出されて圧送されることとなる。このため、初めに圧送されたグラウトは、配合時よりセメント成分が非常に少ないものとなり正常な配合時のグラウトの物性が得られないという問題が発生する。
【００１８】
３）さらには、中断、圧送を繰り返すことにより、圧送管を水洗いしても付着したセメント成分を完全には排出することができず、圧送管底部にセメント成分が付着してそのまま硬化堆積して行き、次第に管断面積が小さくなって、最終的には、圧送管そのものが使用不能になるという問題が発生する。
【００１９】
一方、無機系遅延剤は、非特許文献１の４６頁表１の中でリン酸類の一例として第２リン酸カリウム（リン酸水素二カリウム：K2HPO4）が開示されている。しかし、具体的な遅延効果は明記されておらず、また、現状ではグラウトの遅延剤としては全く使用されていない。
【００２０】
このリン酸塩には、数多くの化合物があり、その中でリン酸アルカリ金属塩を適正量グラウトに添加すると、圧送時や注入時の加圧脱水による体積収縮を大幅に低減できることが発明者等によって開示されている（特許文献１参照）。しかし、この開示には、セメント類の水和反応を抑制する遅延効果につては何ら記載されていない。
【００２１】
また、特許文献２には、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）。
【００２２】
さらに、特許文献２には、分散剤を添加しない時のフロー値が１０９ｍｍを示すグラウトに、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（分散作用）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）。
【００２３】
以上のように、セメント類のみの水和反応に起因した短い硬化時間を、有機遅延剤を添加することにより長くすることができるものの、その反面、有機遅延剤の分散作用によりグラウトの材料分離、特に粒子の沈降度合が大きくなりグラウトの圧送が困難になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】星野清一、平尾宙著「Ｃ3クリップボード［セメント化学編］」、セメント協会、２００８年１月、Ｐ４３〜Ｐ４６
【特許文献１】特許第５６１４８６７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５２７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
そこで、本発明は、前述したセメント類の水和反応に起因した短い流動性保持時間にかかわる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、セメント類の水和反応を抑制させることにより、グラウトの硬化時間を長くし、且つ、セメント粒子の沈降を低減し圧送を容易としたグラウト及びその注入工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
第１発明に係るグラウトの製造方法は、セメントミルクを含有するグラウトの製造方法であって、トリポリリン酸ナトリウム又はヘキサリン酸ナトリウムを水に溶かしてトリポリリン酸ナトリウム水溶液又はヘキサリン酸ナトリウム水溶液とし、その後、前記トリポリリン酸ナトリウム水溶液又は前記ヘキサリン酸ナトリウム水溶液にセメントを加えてセメントを含有するセメントミルクを製造し、前記セメントから溶出した水酸化カルシウムと前記トリポリリン酸ナトリウム又は前記ヘキサリン酸ナトリウムとを反応させて綿状の不溶性白色トリポリリン酸カルシウム又は綿状の不溶性ヘキサリン酸カルシウムを生成し、生成した前記綿状の不溶性白色トリポリリン酸カルシウム又は前記綿状の不溶性ヘキサリン酸カルシウムで前記セメントミルク中のセメント粒子の表面及びセメント粒子間を包含又は被覆することにより水和反応及びセメント粒子の沈降を抑制することを特徴とする。
【００２７】
第２発明に係るグラウトの製造方法は、第１発明において、前記トリポリリン酸ナトリウム又は前記ヘキサリン酸ナトリウムを硬化遅延剤としてグラウト１．０ｍ3あたり、１．０ｋｇ以上５．０ｋｇ以下添加し、硬化時間を１２時間以上４０時間以下の範囲に調整したことを特徴とする。
【００２９】
第３発明に係るグラウト注入工法は、硬質地盤、セメント構造物のクラック、又は構造物と地山との間に生じた空洞に、グラウトを注入して充填するグラウト注入工法であって、請求項１又は２に記載のグラウト製造方法により製造したグラウトにおいて、砂、起泡剤、粘着剤、可塑剤のいずれか１種又はこれらの２種以上を添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
第１発明〜第３発明によれば、トリポリリン酸ナトリウム又はヘキサリン酸ナトリウムがセメントから溶出した水酸化カルシウムと短時間で反応して綿状の不溶性白色トリポリリン酸カルシウム又は綿状の不溶性ヘキサリン酸カルシウムを生成してセメントの粒子表面及び粒子間を包含して水酸化カルシウムの溶出や粒子間の引力を弱めることにより、水和反応を抑制して硬化時間を長くし、且つ、粒子の沈降を低減させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を適用したセメントミルクを必須成分とするグラウト及びそのグラウトの注入工法を実施するための形態について、詳細に説明する。
【００３２】
本発明の実施形態に係るグラウトとしてセメントミルクに混和材（剤）が添加された一液性グラウト、及びこの一液性グラウトをＡ液とし、可塑剤をＢ液とした二液性の可塑状グラウトを例示して説明する。すなわち、本発明の実施形態に係る一液性グラウトをＡ液として、可塑剤をＢ液として、これらを別々に圧送して地盤への注入直前に（グラウトを地盤や空洞に注入する付近にて）混合して注入する二液性注入工法で注入する場合を例示して説明する。
【００３３】
先ず、セメントミルクに混和材（剤）が添加された一液性グラウトであるセメントミルクグラウトについて説明する。この実施形態に係るセメントミルクは、セメント類と水と可溶性縮合リン酸ナトリウムを含有している。
【００３４】
このセメントミルクグラウトのセメント類は、水を加えると水和反応を起こし、粘性が増大して行き、非流動性を経て硬化する。このうち本発明の硬化時間とは、非流動性前のグラウトを垂直にした状態から水平にした時のグラウト傾斜角度が４５°に達した時点としている。
【００３５】
（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。また、セメント類には、ポルトランドセメントに水酸化カルシウムを加えたものも含まれる。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。
【００３６】
本実施形態に係るセメントミルクグラウトに使用するセメント類の量は、混和材の有無やグラウトの使用目的に応じた強度（通常、０．５〜５．０Ｎ／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や混和材の種類によっても異なるが、本実施形態に係るグラウト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、１５０〜７５０ｋｇ／ｍ3の範囲と考えられる。
【００３７】
（可溶性縮合リン酸ナトリウム）
縮合リン酸塩は、リン酸アルカリ金属塩に属し、正リン酸（オルトリン酸：H3PO4）を加熱することにより脱水反応が起こり、縮合して無機高分子となった物の総称である。また、可溶性縮合リン酸ナトリウムとは、粉末の場合の実施に適した量の溶解度があり、常温で水に添加した際にすみやかに溶解する縮合リン酸ナトリウムのことを指している。本実施形態に係るグラウトに添加する可溶性縮合リン酸ナトリウムとしては、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサリン酸ナトリウム、又はこれらの混合物が好適である。
【００３８】
本実施形態に係るグラウトに添加する必須成分である可溶性縮合リン酸ナトリウムの量は、１ｍ3あたり１．０ｋｇ以上である。これは、後で詳述するが、縮合リン酸ナトリウムが、グラウト１ｍ3あたり１．０ｋｇ以上添加されると、水和反応が抑制され、硬化時間が遅延され、且つ粒子の沈降が低減されることが明らかになったからである。
【００３９】
また、可溶性縮合リン酸ナトリウムの添加量がグラウト１ｍ3あたり１．０ｋｇを超えて増やしていくと漸次グラウトの硬化時間も長くなる傾向を示すが、５．０ｋｇ以上添加しても硬化時間があまり長くならないため、縮合リン酸塩の添加量としては５．０ｋｇが限度であり、可溶性縮合リン酸ナトリウムの添加による硬化時間は最大でも４０時間であることも明らかとなった。本実施の形態に係るグラウトに添加する縮合リン酸塩の量は、グラウト１ｍ3あたり２．０〜５．０ｋｇが好ましく、１．０ｋｇ未満であれば、硬化時間の遅延効果も少なく、特に分散作用により粒子の沈降度合が大きくなり、圧送が困難となるからである。
【００４０】
また、硬化時間が４０時間以上必要な場合は、可溶性縮合リン酸ナトリウムを添加しないグラウト粒子の沈降度合以下の範囲で有機遅延剤を併用してもよい。
【００４１】
［セメント類と可溶性縮合リン酸ナトリウムの反応］
後述の実験等により、水に溶かした可溶性縮合リン酸ナトリウム液にセメント類を加えると、約５分以内に不溶性で白色綿状の縮合リン酸カルシウムが生成されることが判明した。この生成された縮合リン酸カルシウムは、多量の水中ではかき混ぜると液中にふわっとした浮遊状態となり、その後ゆっくりと沈降する。この生成物が水和反応の抑制と粒子の沈降の低減に大きく影響を及ぼしているものと推測される。
【００４２】
その理由として、グラウト中のセメントから水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）2］が溶出され、水和反応を起こすが、生成された綿状の不溶性縮合リン酸カルシウムがセメント粒子表面を包含することにより、セメント粒子から溶出する水酸化カルシウムと反応し、その後の水酸化カルシウムの溶出を弱め水和反応を抑制する。また、同時に粒子間を含めて包含するため、粒子の沈降を低減させる効果を発揮する。
【００４３】
さらに、グラウトがエアモルタルやエアミルクの場合は、生成物が気泡周囲を包含するため、気泡を保護し、エアモルタルやエアミルクからの気泡の消失を遅延させる効果も発揮する。
【００４４】
可溶性縮合リン酸ナトリウム液の調合は、特に限定するものではないがセメント類を投入する前が好ましい。しかし、セメント類の投入と同時か、又はセメント投入後直ちに可溶性縮合リン酸ナトリウムを添加しても良い。
【００４５】
［混和材（剤）］
本発明のグラウトに使用できる主な混和材には、砂、起泡剤、粘着剤、可塑剤等があり、以下に、これらの混和材について説明する。
【００４６】
（砂と起泡剤）
セメント類と砂と水とだけからなるモルタルは、流動性、充填性等施工性に難点があり、施工性を改善するため起泡剤で発泡させたエアモルタルが使用されている。また、目的に合せて、このエアモルタルから砂を除いたエアミルクも使用されている。
【００４７】
このエアモルタルは、起泡剤水溶液を自動発泡装置で発泡させて気泡を作り、別に可溶性縮合リン酸ナトリウムを添加したモルタルに混合することにより製造される。なお、エアミルクも同様な方法で製造される。
【００４８】
モルタルに混入させるエア量は、目的により異なるが、後述の二液性可塑状グラウトでは、例えば、モルタル１ｍ3あたりセメント２４０ｇ、砂４８１ｋｇ、起泡剤１．５ｋｇ、エア量４９％で残りが水の配合である。起泡剤には、動物性蛋白質と界面活性剤とがあり、目的に合せて使い分けられている。
【００４９】
なお、エアモルタルやエアミルクの気泡は、決して強いものではなく、時間経過と共に弱くなり、やがて消失する現象が起こるため、気泡が消失する前にセメントを硬化させることが絶対条件となる。
【００５０】
（粘着剤）
粘着剤は、増粘剤とも言われ、無機としては、主に、天然産のモンモリロナイト粘土鉱物を主成分としたベントナイトが使用される。このベントナイトは、産地によって品質（特に膨張度）が大きく異なるため、実際に調合して目的に合った使用量が決定される。
【００５１】
また、高分子系の粘着剤としては、一般には、セルロースエーテル、アクリル系水溶性ポリマーなどが使用される。
【００５２】
上記の可溶性縮合リン酸ナトリウムを添加したセメントミルクエアモルタル（又はエアミルク）及びセメントと粘着剤を添加したグラウトは、流動状であり、１台のポンプで圧送する一液性注入工法に用いられる。
【００５３】
（可塑剤）
次に、可塑剤を含有するＢ液について説明する。本実施形態に係る二液性可塑状グラウト注入工法においてＢ液として前述の一液性のエアモルタル又はセメント類と粘着剤の混合液に加える可塑剤には、代表的に、次の４種類の物質が使用されている。
【００５４】
１）水ガラス（珪酸ナトリウム）
水ガラス（Na2・ｎSiO2）は、高粘度で高アルカリ性（pH11〜12）の液体であり、長距離圧送するには、例えば、JIS３号品を８０％程度に希釈して粘度を下げて使用する。この水ガラスは、セメントとベントナイトの混合液と混合すると、セメントとゲル化反応を起こし、約２０秒以下で含水珪酸ゲル、すなわち、高粘性の可塑状グラウト（可塑状固結）を生成する。水ガラスは、セメントと著しく反応するため、早期強度（１時間で0.03〜0.1Ｎ/ｍｍ2）を発揮することができる。この早期強度発現の性質を利用して、シールドトンネルの裏込めグラウトとして使用されている。
【００５５】
Ｂ液を水ガラスとした場合のＡ液とＢ液との混合時の容積比率は、通常、Ａ液１に対してＢ液0.06〜0.15程度であり、この混合比率でＡ液とＢ液とを合流混合させて可塑状固結を生成させ、構造物背面の空洞に注入充填する。
【００５６】
２）硫酸バンド（硫酸アルミニウム）
硫酸バンド（Al2(SO4)3）は、弱酸性（pH2〜3程度）の粉末状又は水和物（液体）からなる物質であり、市販のもの（Al2O3換算で約８％）は、それ程、粘度は高くなく、そのまま長距離圧送が可能である。なお、粉末状の硫酸バンドは、水に溶かして液体と同様Al2O3換算で約８％程度に溶解して使用する。
【００５７】
この硫酸バンドで生成した可塑状グラウトは、エアモルタルやセメントとベントナイトの混合液と混合するとセメントと略瞬時に反応して含水水酸化アルミニウムゾル、すなわち可塑状グラウトを生成する。硫酸バンドを混合して生成した可塑状グラウトは、硫酸バンドを加えない単味より強度の早期発現性は優れており、強度促進硬化を発揮する。しかし、硫酸バンドで生成した可塑状グラウトでは、前述の水ガラスを混合して生成した可塑状グラウトと比較して発現した強度自体は著しく低くなる。
【００５８】
また、Ｂ液を硫酸バンドとした場合のＡ液（グラウト）とＢ液との混合時の容積比率は、通常、Ａ液１に対してＢ液0.05〜0.10程度であり、この混合比率でＡ液とＢ液とを合流混合させて可塑状固結を生成させ、構造物背面の空洞や大空洞に注入充填する。
【００５９】
３）ベントナイト
ベントナイトは、前述の粘着剤で使用したベントナイトと同じものを用いてよいが、可塑剤として使用するには、ベントナイト膨潤液そのものを使用する。
【００６０】
このベントナイト膨潤液をＢ液として使用した場合は、ベントナイト膨潤液とセメントとベントナイトの混合液を混合すると、ベントナイトとセメントがゲル化反応を起こし、略瞬時に可塑状グラウトを生成する。
【００６１】
このベントナイトを用いた可塑状グラウトは、粘性の違いはあるものの、本質的にはグラウトと同じ程度の強度発現であり、発現した強度は、硫酸バンドで生成した可塑状グラウトよりも劣る。
【００６２】
また、Ｂ液をベントナイト膨潤液とした場合のＡ液とＢ液との混合時の容積比率は、ベントナイト膨潤液とセメント類の反応が弱いため、通常、Ａ液１に対してＢ液１〜３倍程度とＡ液よりもＢ液を多く使用して、可塑状固結を生成させ、構造物背面の空洞に注入充填する。
【００６３】
以上のように、一液性のエアモルタル、セメントとベントナイト等の粘着剤混合液をＡ液とし、可塑剤をＢ液として、別々に圧送し、注入地点で合流混合して可塑状グラウトを生成して空洞内に注入充填する二液性可塑状グラウト注入工法である。
【００６４】
グラウトの可塑剤として、硫酸バンドやベントナイトを使用する場合は、早期強度の発現が必要とされない構造物の補強、補修用のグラウトとして使用する場合に限られており、水ガラスをグラウトの可塑剤として使用する場合と使い分けがなされている。
【００６５】
（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、必要に応じて砂以外の一次鉱物である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、リン酸塩以外の遅延剤、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。
【００６６】
以上、前述した実施の形態は、いず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。
【００６７】
［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、可溶性縮合リン酸ナトリウムとしてヘキサリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、可溶性縮合リン酸ナトリウム以外のリン酸ナトリウムとして第１リン酸ナトリウム（リン酸二水素ナトリウム）、粘着剤としてベントナイト（商標名：スーパークレー）を用いた。
【００６８】
（セメントと可溶性縮合リン酸ナトリウムの反応試験）
透明なビニール袋（直径５ｃｍ、長さ４０ｃｍ）に、可溶性縮合リン酸ナトリウムを水に溶かした後に、セメント１０ｇに水を加えた混合液２００ｍＬを１時間後までの反応生成物の有無及びその状態を目視で確認試験を行う。なお、１時間後までとしたのは、粒子の沈降に影響を与える範囲だからである。
【００６９】
（反応生成物の定性分析測定）
上記試験でできた反応生成物を確認するためセメントが十分に硬化した後、セメント（塊り）とセメント上部の反応生成物を分離し、大量の清水で十分に水洗いして、セメントからの水酸化カルシウムを取り除き、残った綿状の不溶性白色反応生成物を乾燥して、カルシウム分の定性分析で測定し、カルシウムの有無を確認した。
【００７０】
（粗粒子沈降試験）
グラウトを静止状態で放置した場合に起こるセメント粗粒子が沈降する現象を確認するため、透明なビニール袋（直径５ｃｍ、長さ４０ｃｍ）にグラウト４００ｍＬを入れ、静止状態で垂直に吊るし、その１時間後にビニール袋底部に沈降した粗粒を手触りで確認し、その粗粒子沈降度合を判定した。
【００７１】
（セメント硬化時間試験）
試験は、透明な蓋付円筒容器（直径５ｃｍ、長さ１５ｃｍ）にセメント１００ｇに水を加えた200ｍＬのグラウトを入れ、セメント粒子ができるだけ沈降しないような状態に保持して、円筒容器を垂直から水平に移行した時のグラウトの傾斜角度が４５度に達した時間を硬化時間と判定した。
【００７２】
（エアミルクの気泡安定試験）
エアミルク中の気泡の安定性を確認するため、起泡剤水溶液を自動発泡装置で発泡させて気泡を作り、別に可溶性縮合リン酸ナトリウムを添加したセメントミルクに混合することにより製造したエアミルクをメスシリンダーに500ｍＬ入れ静止状態で放置し、気泡が安定（この時点では粒子の沈降はない）した状態から粒子の沈降が発生するまでの時間を測定した。
【００７３】
［実験Ａ］
実験Ａは、水に可溶性縮合リン酸ナトリウムを溶かした溶液にセメントを加えた時の反応生成物の有無及び時間を確認し、表１に示す結果を得た。なお、表１の下段（）内の値は、１ｍ3あたりセメント500ｋｇの場合の縮合リン酸ナトリウム添加量を示している。
【００７４】
【表１】
0005946000.tif 000002
【００７５】
［実験Ｂ］
実験Ａの実施例−２を実施例−５、実施例−３を実施例−６として得られた反応生成物（不溶性生成物）を定性分析したところ、多くのカルシウム分が測定された。この結果により、実験Ａの反応生成物（不溶性生成物）は、綿状の不溶性白色縮合リン酸カルシウムと推測できる。
【００７６】
また、前述の実験Ａの比較例−２から、ヘキサリン酸ナトリウム0.1ｇ（１ｍ3あたり0.5ｋｇ相当）を水とセメントの混合液に添加して１時間経過しても反応生成物が生成されないことが分かる。これは、特許文献２に開示されているように、縮合リン酸塩であるヘキサリン酸ナトリウムの分散作用と同じ現象によるものと思われる。
【００７７】
これに対して、前述の実験Ａの実施例−１において、ヘキサリン酸ナトリウム0.2ｇ（１ｍ3あたり1.0ｋｇ相当）を水とセメントの混合液に添加した場合、反応生成物は、５分以内に生成され、実施例−２のヘキサリン酸ナトリウム0.4ｇ（１ｍ3あたり2.0ｋｇ相当）、実施例−３のヘキサリン酸ナトリウム1.0ｇ（１ｍ3あたり5.0ｋｇ相当）のいずれの場合も反応生成物が生成された。また、実施例−４において、可溶性縮合リン酸ナトリウムであるトリポリリン酸ナトリウム0.8ｇ（１ｍ3あたり4.0ｋｇ相当）を添加した場合でも同様に反応生成物が生成された。
【００７８】
これにより、反応生成物が生成される可溶性縮合リン酸ナトリウムの添加量は、0.2ｇ（１ｍ3あたり1.0ｋｇ相当）以上であることが確認できた。
【００７９】
しかし、同じアルカリリン酸塩に属しながら、縮合リン酸塩ではない比較例−３の第１リン酸ナトリウム（リン酸二水素ナトリウム）は、1.0ｇ（１ｍ3あたり5.0ｋｇ相当）添加したにもかかわらず反応生成物は、１時間経過しても生成されなかった。
【００８０】
以上のことと、実験Ｂの結果を考え合せると、実験Ａにおいて生成された反応生成物は、綿状の不溶性白色縮合リン酸カルシウムであることが判明したといえる。
【００８１】
［実験Ｃ］
実験Ｃは、実験Ａ（表１）で生成した綿状の不溶性白色縮合リン酸カルシウムが、セメント粒子の沈降度合や水和反応の抑制による硬化時間（遅延効果）に及ぼす影響について実験し、下記表２の結果を得た。
【００８２】
【表２】
0005946000.tif 000003
【００８３】
表２より、表１に示した実験Ａにおいて混合１時間後までに反応生成物が生成された配合と同様の１ｍ3あたり1.0ｋｇ〜5.0ｋｇの縮合リン酸ナトリウムが添加された実施例−７〜１１は、粗粒子の沈降が少なく沈降が低減されていることが確認できた。特に、１ｍ3あたり2.0ｋｇ以上の縮合リン酸ナトリウムを添加すると非常に粒子の沈降が低減されることも判った。
【００８４】
しかし、比較例−５のヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり0.5ｋｇしか添加しない場合は、反応生成物が生成されなかった。これは、分散作用と関係しているものと推測され、比較例−５の場合は、粗粒子の沈降は非常に多かった。
【００８５】
また、比較例−７のように縮合リン酸塩に属さない第１リン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇも添加した場合であっても、反応生成物は生成されず、粗粒子の沈降度合は、セメントのみの比較例−４と殆ど差は見られなかった。
【００８６】
一方、ヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり0.5ｋｇ添加した比較例−５のセメント硬化時間は、７時間であり、セメントのみの比較例−４の硬化時間の５時間と大差は認められなかった。
【００８７】
さらに、ヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり1.0ｋｇ添加した実施例−７から、ヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇ添加した実施例−１０まで、ヘキサリン酸ナトリウムの添加量を漸次増加させていくと、グラウトの硬化時間は、遅延され、ヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇ添加した実施例−１０に至っては、３９時間と大幅に遅延されることが確認できた。
【００８８】
しかし、さらにヘキサリン酸ナトリウムの添加量を増してヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり6.0ｋｇ添加した比較例−６では、硬化時間は４１時間となり、ヘキサリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇ添加した実施例−１０と比べて長くなるものの、ヘキサリン酸ナトリウムの増量分に比べて遅延効果が得られていない。
【００８９】
縮合リン酸塩に属さない第１リン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇも添加した比較例−７の硬化時間は、８時間であり、遅延効果が極めて微小であることが判る。
【００９０】
以上のように、実験Ｃの実験結果である表２に示すセメント粒子の沈降度合とセメント硬化時間の遅延効果から判定して、有効な可溶性縮合リン酸ナトリウムの添加量は、グラウト1.0ｍ3あたり、1.0ｋｇ以上5.0ｋｇ以下の範囲である。
【００９１】
［実験Ｄ］
実験Ｄは、１ｍ3あたりセメント365ｋｇ、水231L、起泡剤3.3ｋｇ、エア量65％のエアミルクを作成し、比較例−８とし、この比較例−８のエアミルクにトリポリリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇ添加したものを実施例−１２とした。
【００９２】
比較例−８を混合作成して、メスシリンダーに投入直後は、粒子の沈降は、全く認められなかったが、時間の経過と共に、エアミルクの気泡が弱くなって気泡の消失が始まり、2.5時間後に粗粒子の沈降が起きた。一方、実施例−１２のトリポリリン酸ナトリウムを１ｍ3あたり5.0ｋｇ添加したエアミルクは、4.0時間後に粗粒子の沈降が起きた。
【００９３】
以上の両者の粗粒子の沈降の時間差の違いは、実施例−１２では、気泡や粒子の表面が綿状の不溶性縮合リン酸カルシウムで包含されているため、気泡を長時間安定させ粒子の沈降を防止しているものと推測される。
【００９４】
以上、実施例−１〜１２で示したセメントミルクを必須成分としたグラウトによれば、セメントから溶出した水酸化カルシウムと適正量（グラウト1.0ｍ3あたり、1.0ｋｇ以上5.0ｋｇ以下）の可溶性縮合リン酸ナトリウムが反応して混合後５分以内に生成した綿状の不溶性縮合リン酸カルシウムがセメント粒子表面や気泡を含めて粒子間を包含し、粒子沈降やセメント水和反応を抑制して硬化時間を遅延させる効果を発揮する。
【要約】
【課題】セメント類の水和反応を抑制させることにより、グラウトの硬化時間を長くし、且つ、セメント粒子の沈降を低減し圧送を容易としたグラウト及びその注入工法を提供する。
【解決手段】セメントミルクを含有するグラウトにおいて、セメント類と、可溶性縮合リン酸ナトリウムと、水と、を含有し、セメント粒子の表面及びセメント粒子間が、前記セメント類から溶出した水酸化カルシウムと前記可溶性縮合リン酸ナトリウムとが反応して生成された綿状の不溶性白色縮合リン酸カルシウムに、包含又は被覆されることにより水和反応及びセメント粒子の沈降が抑制されるようにする。
【選択図】なし