(57)【要約】【課題】ソイルセメントを利用しつつ、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減可能な土質改良工法を提供すること。【解決手段】少なくとも水と、セメントと、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体を含むソイルセメント分散剤と、を含有するセメントミルクを調製する工程（１）、セメントミルクを注入しつつ、掘削ロッドを有する掘削混練機を用いて地盤を掘削し、地盤を掘削して生じた土質とセメントミルクを撹拌してソイルセメントを調製する工程（２）、並びにソイルセメントから、掘削ロッドを引き抜く工程（３）を有する土質改良工法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（１）〜（３）を有する土質改良工法。
工程（１）：少なくとも水と、セメントと、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体（但し、前記構造単位（Ｉ）の含有割合が２０〜８５モル％、前記構造単位（ＩＩ）の含有割合が１５〜８０モル％であり、前記構造単位（Ｉ）と前記構造単位（ＩＩ）の総和を１００モル％とする）を含むソイルセメント分散剤と、を含有するセメントミルクを調製する工程。
工程（２）：前記セメントミルクを注入しつつ、掘削ロッドを有する掘削混練機を用いて地盤を掘削し、前記地盤を掘削して生じた土質と前記セメントミルクを撹拌してソイルセメントを調製する工程。
工程（３）：前記ソイルセメントから、前記掘削ロッドを引き抜く工程。
【請求項２】
前記セメントミルクにおいて、前記水と前記セメントの重量比率（水／セメント）が、７５％以下である請求項１に記載の土質改良工法。
【請求項３】
前記共重合体の重量平均分子量が、１，０００〜２０，０００である請求項１又は２に記載の土質改良工法。
【請求項４】
前記（メタ）アクリル酸塩が、（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩又は（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩である請求項１〜３のいずれか１項に記載の土質改良工法。
【請求項５】
前記（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩が、（メタ）アクリル酸ナトリウムである請求項４に記載の土質改良工法。
【請求項６】
前記（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩が、（メタ）アクリル酸マグネシウムである請求項４に記載の土質改良工法。
【請求項７】
前記共重合モノマーが、（メタ）アクリル酸を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の土質改良工法。
【請求項８】
前記共重合体において、前記構造単位（Ｉ）の含有割合が２０〜６０モル％、前記構造単位（ＩＩ）の含有割合が４０〜８０モル％である請求項１〜７のいずれか１項に記載の土質改良工法。
【請求項９】
前記ソイルセメント分散剤が、その助剤である炭酸ナトリウムの混合物である請求項１〜８のいずれか１項に記載の土質改良工法。
【請求項１０】
機械撹拌工法、高圧噴射工法、高圧噴射併用機械撹拌工法、又は盛土工法のいずれかである請求項１〜９のいずれか１項に記載の土質改良工法。
【請求項１１】
前記機械撹拌工法が、ＲＡＳコラム工法、ＲＭＰ−ＭＳＴ工法、アスコラム工法、ＣＤＭ工法、ＳＭＷ工法、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法、ＣＤＭ−ＦＬＯＡＴ工法、ＪＳＴ工法、又は格子状地盤改良工法である請求項１０に記載の土質改良工法。
【請求項１２】
前記高圧噴射工法が、ＯＰＴジェット工法、ＪＥＰ工法、Ｍｅｇａジェット工法、Ｓ−ＪＭＭ工法、ＬＤｉｓ工法、ＪＳＧ工法、ＣＪＧ工法、ＲＪＰ工法、又はＣＣＰ工法である請求項１０に記載の土質改良工法。
【請求項１３】
前記高圧噴射併用機械撹拌工法が、ＲＭＰ−Ｊジェット工法、又はＲＡＳ−ＪＥＴＪＥＰ工法である請求項１０に記載の土質改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土質改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソイルセメントスラリーは、土壌とセメントミルクとを混合して調製したものである。ソイルセメントスラリーは、例えば、軟弱地盤改良工事、土留め壁工事、基礎杭工事、埋戻し工事等に利用されている。より具体的には、採掘ロッドを有する攪拌機で掘削している地盤に直接セメントミルクを注入し、土砂と混合して地中でソイルセメントスラリーを調製する。所望の深さまで到達した後、採掘孔から採掘ロッドを取り出すことで、ソイルセメントスラリーが徐々に硬化してコンクリートとなり、地盤改良等を行い得る。
【０００３】
上記のような方法でソイルセメントスラリーを用いる場合、セメントミルクの注入量と同等量の建設汚泥が発生する。そのため、セメントミルクの調製に使用する水の量を低減することができれば、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減することができる。しかしながら、一般に水の量を低減すると、流動性が低下するので、ポンプの圧力負荷が増大したり、均一なソイルセメントスラリーを調製できなかったりするという問題がある。
【０００４】
セメントミルクの流動性を向上させることを目的として、流動化剤を用いることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、水／セメント比（以下、「Ｗ／Ｃ」と記載する）が１００％を超えており、かつ、セメントミルクの注入率も４５％と極めて多い（実施例参照）。従って、ソイルセメントスラリーの調製に使用する水の量をさらに低減し、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減し得る土質改良工法が望まれている。
【０００７】
本発明の課題は、ソイルセメントを利用しつつ、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減可能な土質改良工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体を含むソイルセメント分散剤を用いることにより、上記の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。
即ち、本発明者らは、下記の〔１〕〜〔１３〕を提供する。
〔１〕下記工程（１）〜（３）を有する土質改良工法。
工程（１）：少なくとも水と、セメントと、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体（但し、前記構造単位（Ｉ）の含有割合が２０〜８５モル％、前記構造単位（ＩＩ）の含有割合が１５〜８０モル％であり、前記構造単位（Ｉ）と前記構造単位（ＩＩ）の総和を１００モル％とする）を含むソイルセメント分散剤と、を含有するセメントミルクを調製する工程。
工程（２）：前記セメントミルクを注入しつつ、掘削ロッドを有する掘削混練機を用いて地盤を掘削し、前記地盤を掘削して生じた土質と前記セメントミルクを撹拌してソイルセメントを調製する工程。
工程（３）：前記ソイルセメントから、前記掘削ロッドを引き抜く工程。
〔２〕前記セメントミルクにおいて、前記水と前記セメントの重量比率（水／セメント）が、７５％以下である上記〔１〕に記載の土質改良工法。
〔３〕前記共重合体の重量平均分子量が、１，０００〜２０，０００である上記〔１〕又は〔２〕に記載の土質改良工法。
〔４〕前記（メタ）アクリル酸塩が、（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩又は（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩である上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の土質改良工法。
〔５〕前記（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩が、（メタ）アクリル酸ナトリウムである上記〔４〕に記載の土質改良工法。
〔６〕前記（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩が、（メタ）アクリル酸マグネシウムである上記〔４〕に記載の土質改良工法。
〔７〕前記共重合モノマーが、（メタ）アクリル酸を有する上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の土質改良工法。
〔８〕前記共重合体において、前記構造単位（Ｉ）の含有割合が２０〜６０モル％、前記構造単位（ＩＩ）の含有割合が４０〜８０モル％である上記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の土質改良工法。
〔９〕前記ソイルセメント分散剤が、その助剤である炭酸ナトリウムの混合物である上記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の土質改良工法。
〔１０〕機械撹拌工法、高圧噴射工法、高圧噴射併用機械撹拌工法、又は盛土工法のいずれかである上記〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の土質改良工法。
〔１１〕前記機械撹拌工法が、ＲＡＳコラム工法、ＲＭＰ−ＭＳＴ工法、アスコラム工法、ＣＤＭ工法、ＳＭＷ工法、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法、ＣＤＭ−ＦＬＯＡＴ工法、ＪＳＴ工法、又は格子状地盤改良工法である上記〔１０〕に記載の土質改良工法。
〔１２〕前記高圧噴射工法が、ＯＰＴジェット工法、ＪＥＰ工法、Ｍｅｇａジェット工法、Ｓ−ＪＭＭ工法、ＬＤｉｓ工法、ＪＳＧ工法、ＣＪＧ工法、ＲＪＰ工法、又はＣＣＰ工法である上記〔１０〕に記載の土質改良工法。
〔１３〕前記高圧噴射併用機械撹拌工法が、ＲＭＰ−Ｊジェット工法、又はＲＡＳ−ＪＥＴＪＥＰ工法である上記〔１０〕に記載の土質改良工法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ソイルセメントを利用しつつ、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減可能な土質改良工法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
なお、本明細書中、「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
【００１１】
［１．土質改良工法］
本発明の土質改良工法は、下記工程（１）〜（３）を有する工法の発明である。
工程（１）：少なくとも水と、セメントと、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体を含むソイルセメント分散剤と、を含有するセメントミルクを調製する工程。
工程（２）：セメントミルクを注入しつつ、掘削ロッドを有する掘削混練機を用いて地盤を掘削し、地盤を掘削して生じた土質とセメントミルクを撹拌してソイルセメントを調製する工程。
工程（３）：ソイルセメントから、掘削ロッドを引き抜く工程。
【００１２】
本発明の土質改良方法としては、ＲＡＳコラム工法、ＲＭＰ−ＭＳＴ工法、アスコラム工法、ＣＤＭ工法、ＳＭＷ工法、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ工法、ＣＤＭ−ＦＬＯＡＴ工法、ＪＳＴ工法、格子状地盤改良工法等の機械撹拌工法；ＯＰＴジェット工法、ＪＥＰ工法、Ｍｅｇａジェット工法、Ｓ−ＪＭＭ工法、ＬＤｉｓ工法、ＪＳＧ工法、ＣＪＧ工法、ＲＪＰ工法、ＣＣＰ工法等の高圧噴射工法；ＲＭＰ−Ｊジェット工法、ＲＡＳ−ＪＥＴＪＥＰ工法等の高圧噴射併用機械撹拌工法；盛土工法に好適に適用し得る。中でも、本発明の土質改良方法は、ＣＤＭ、ＣＤＭ−ＬＯＤＩＣ、ＣＤＭ−ＦＬＯＡＴ工法に適用することがより好ましい。
各工程の詳細を説明する。
【００１３】
［１−１．工程（１）］
工程（１）は、セメントミルク調製工程である。セメントミルクは、少なくとも水と、セメントと、所定のソイルセメント分散剤と、を含有する。
本発明の土質改良工法は、所定のソイルセメント分散剤を用いてセメントミルクを調製するため、ソイルセメントを利用しつつ、産業廃棄物となる汚泥の発生量を大幅に低減可能となる。
【００１４】
（水）
セメントミルクの調製に使用できる水は、特に限定されない。水は、例えば、上水道水；河川水、湖沼水、工業用水、井戸水、地下水等の上水道水以外の水；上澄水、スラッジ水等の回収水が挙げられる。
【００１５】
（セメント）
セメントミルクの調製に使用できるセメントは、特に限定はない。セメントは、例えば、ポルトランドセメント（普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩及びそれぞれの低アルカリ形）、各種混合セメント（高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント）、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント（１クリンカー速硬性セメント、２クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント）、グラウト用セメント、油井セメント、低発熱セメント（低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント）、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント（都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の１種以上を原料として製造されたセメント）等が挙げられる。セメントには、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体、石膏等が添加されていてもよい。
【００１６】
（ソイルセメント分散剤）
ソイルセメント分散剤は、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）及び共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）で構成される共重合体を含む。
（メタ）アクリル酸塩としては、例えば、（メタ）アクリル酸リチウム、（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸カリウム、（メタ）アクリル酸ルビジウム、（メタ）アクリル酸セシウム等の（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩；（メタ）アクリル酸ベリリウム、（メタ）アクリル酸マグネシウム、（メタ）アクリル酸カルシウム、（メタ）アクリル酸ストロンチウム、（メタ）アクリル酸バリウム等の（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩；（メタ）アクリル酸アルミニウム、（メタ）アクリル酸亜鉛、（メタ）アクリル酸ニッケル等の（メタ）アクリル酸金属塩；（メタ）アクリル酸アンモニウム、（メタ）アクリル酸の有機アミン塩が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル酸塩は、（メタ）アクリル酸アルカリ金属塩又は（メタ）アクリル酸アルカリ土類金属塩が好ましく、（メタ）アクリル酸ナトリウム又は（メタ）アクリル酸マグネシウムがより好ましい。
【００１７】
共重合モノマーは、（メタ）アクリル酸塩と共重合し得る単量体である。例えば、（メタ）アクリル酸、ビニル系単量体又はその塩が挙げられる。中でも、共重合モノマーは、（メタ）アクリル酸が好ましい。
【００１８】
ビニル系単量体又はその塩としては、例えば、炭素原子数４〜１７の不飽和カルボン酸又はその塩、炭素原子数４〜２０の不飽和カルボン酸エステル、炭素原子数４〜２０の脂肪酸ビニルエステル、炭素原子数２〜２０のオレフィン、炭素原子数３〜５の不飽和ニトリル、炭素原子数２〜８の不飽和アミド、炭素原子数５〜６０の不飽和エーテル等が挙げられる。
【００１９】
＜不飽和カルボン酸又はその塩＞
炭素原子数４〜１７の不飽和カルボン酸又はその塩としては、例えば、炭素原子数４〜１０の脂肪族モノカルボン酸、炭素原子数６〜１０の脂環式モノカルボン酸、炭素原子数９〜１７の芳香族モノカルボン酸等の不飽和モノカルボン酸；炭素原子数４〜１１の脂肪族ジカルボン酸、炭素原子数６〜１０の脂環式ジカルボン酸、炭素原子数９〜１７の芳香族ジカルボン酸、これらの分子内酸無水物等の不飽和ジカルボン酸；それらの塩が挙げられる。
【００２０】
炭素原子数４〜１０の脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、クロトン酸、３−ブテン酸、２−ペンテン酸、３−ペンテン酸、４−ペンテン酸、３−メチル−２−ブテン酸、３−メチル−３−ブテン酸、２−メチル−３−ブテン酸、２−メチル−２−ブテン酸、２−エチル−２−プロペン酸、２−ヘキセン酸、４−メチル−２−ペンテン酸、２−メチル−２−ペンテン酸、２−ヘプテン酸、４，４−ジメチル−２−ペンテン酸、２−オクテン酸、３−メチル−２−ヘプテン酸、２−ノネン酸、３−メチル−２−オクテン酸、２−デセン酸等が挙げられる。
炭素原子数６〜１０の脂環式モノカルボン酸としては、例えば、１−シクロペンテンカルボン酸、３−シクロペンテンカルボン酸、４−シクロペンテンカルボン酸、１−シクロヘキセンカルボン酸、３−シクロヘキセンカルボン酸、４−シクロヘキセンカルボン酸、１−シクロヘプテンカルボン酸、３−シクロヘプテンカルボン酸、４−シクロヘプテンカルボン酸、５−シクロヘプテンカルボン酸、１−シクロオクテンカルボン酸、３−シクロオクテンカルボン酸、４−シクロオクテンカルボン酸、５−シクロオクテンカルボン酸、１−シクロノネンカルボン酸、３−シクロノネンカルボン酸、４−シクロノネンカルボン酸、５−シクロノネンカルボン酸等が挙げられる。
炭素原子数９〜１７の芳香族モノカルボン酸としては、例えば、オルトカルボキシスチレン、パラカルボキシスチレン、桂皮酸、アトロパ酸（α−フェニルアクリル酸）、（メタ）アクリル酸ベンジル、５−ビニル−１−ナフタレンカルボン酸、４−ビニル−１−ナフタレンカルボン酸、４−ビニル−１−アントラキノンカルボン酸等が挙げられる。
【００２１】
炭素原子数４〜１１の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、２−ペンテン二酸、３−ペンテン酸、４−ペンテン酸、２−メチル−２−ブテン二酸、２−エチル−２−プロペン酸、２−ヘキセン二酸、２−ヘプテン二酸、２−オクテン酸、３−メチル−２−ヘプテン二酸、２−ノネン二酸、２−ヒドロキシプロペン二酸等が挙げられる。
炭素原子数６〜１０の脂環式ジカルボン酸としては、例えば、１，２−シクロペンテンジカルボン酸、１，３−シクロペンテンジカルボン酸、１，４−シクロペンテンジカルボン酸、１，２−シクロヘキセンジカルボン酸、１，３−シクロヘキセンジカルボン酸、１，４−シクロヘキセンジカルボン酸、１，２−シクロヘプテンジカルボン酸、１，３−シクロヘプテンジカルボン酸、１，４−シクロヘプテンジカルボン酸、１，５−シクロヘプテンジカルボン酸、１，２−シクロオクテンジカルボン酸、１，３−シクロオクテンジカルボン酸、１，４−シクロオクテンジカルボン酸、１，５−シクロオクテンジカルボン酸等が挙げられる。
炭素原子数９〜１７の芳香族ジカルボン酸としては、例えば、ｏ，ｍ−ジカルボキシスチレン、ｏ，ｐ−ジカルボキシスチレン、４−ビニル−１，２−ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸の分子内酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
【００２２】
＜不飽和カルボン酸エステル＞
炭素原子数４〜２０の不飽和カルボン酸エステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ベンジル、クロトン酸メチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ヘキシル及びイタコン酸ブチル等が挙げられる。
【００２３】
＜脂肪酸ビニルエステル＞
炭素原子数４〜２０の脂肪酸ビニルエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等が挙げられる。
【００２４】
＜オレフィン＞
炭素原子数２〜２０のオレフィンとしては、例えば、α−オレフィン（エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ウンデセン、１−テトラデセン、１−ノナデセン等）、ジイソブチレン、ブタジエン、ピペリレン、クロロプレン、ピネン、リモネン、インデン、シクロペンタジエン、ビシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン等が挙げられる。
【００２５】
＜不飽和ニトリル＞
炭素原子数３〜５の不飽和ニトリルとしては、例えば、（メタ）アクリロニトリル、シアノプロペン、シアノペンテン等が挙げられる。
【００２６】
＜不飽和アミド＞
炭素原子数２〜８の不飽和アミドとしては、例えば、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−アミノエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル）（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
【００２７】
＜不飽和エーテル＞
炭素原子数５〜６０の不飽和エーテルとしては、例えば、メトキシポリエチレングリコール（重合度２５）（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（重合度５）（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（重合度２０）モノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（重合度１０）モノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００２８】
ビニル系単量体の中でも、不飽和カルボン酸エステル、不飽和ニトリルが好ましく、不飽和ニトリルがより好ましく、アクリロニトリルが更に好ましい。
【００２９】
構造単位（Ｉ）の含有割合は、２０〜８５モル％であり、２０〜６０モル％であることが好ましい。構造単位（ＩＩ）の含有割合は、１５〜８０モル％であり、４０〜８０モル％であることが好ましい。但し、構造単位（Ｉ）と構造単位（ＩＩ）の総和を１００モル％とする。
【００３０】
共重合体は、例えば、通常のビニルモノマーの重合方法を用いて調製し得る。重合方法としては、例えば、懸濁重合、塊状重合、溶液重合等が適用でき、生産性の観点等から、溶液重合が好ましい。
【００３１】
共重合体は、例えば、（メタ）アクリル酸塩と、（メタ）アクリル酸及びビニル系単量体又はその塩の少なくともいずれかと、を共重合して調製する方法（方法１）、（メタ）アクリル酸とビニル単量体又はその塩を共重合してから、アルカリ（土類）金属の水酸化物で中和して調製する方法（方法２）、（メタ）アクリル酸を重合してから、アルカリ（土類）金属の水酸化物で中和して調製する方法（方法３）、並びに方法１及び２を併用する方法（方法４）により調製し得る。
【００３２】
重合には、重合触媒を使用することができる。重合触媒としては、通常の重合触媒が用いられ、例えば、アゾ化合物、過硫酸塩、無機過酸化物、レドックス触媒及び有機過酸化物等が挙げられる。
アゾ化合物としては、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、４，４’−アゾビス−４−シアノバレリン酸、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−アルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス［２−（ヒドロキシメチル）プロピオニトリル］、１，１’−アゾビス（１ーアセトキシー１−フェニルエタン）等が挙げられる。
過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
無機過酸化物としては、例えば、過硼酸塩、過酸化水素等が挙げられる。
レドックス触媒としては、アスコルビン酸−過酸化水素等が挙げられる。
有機過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。
【００３３】
重合触媒は、単独又は混合して用いてもよい。中でも、過硫酸塩、アゾ化合物が好ましく、過硫酸塩、２，２’−アゾビスイソブチロニトリルがより好ましく、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムが更に好ましい。
【００３４】
重合触媒を使用する場合、重合触媒の使用量は、単量体の重量に基づいて、３〜１００重量％が好ましく、８〜８０重量％がより好ましく、１０〜６０重量％が更に好ましい。
【００３５】
溶液重合及び懸濁重合の場合、溶媒としては、水道水、イオン交換水、工業用水等の水；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール溶剤；トルエン、キシレン等の芳香族溶剤等を使用し得る。これらの中でも、溶媒は、水、水及びアルコール溶剤の混合溶媒が好ましく、水及びアルコールの混合溶媒がより好ましく、イオン交換水及びイソプロピルアルコールの混合溶媒が更に好ましい。
溶媒を使用する場合、溶媒の使用量は、単量体の全重量に基づいて、５０〜９００重量％が好ましく、６０〜８００重量％がより好ましく、１００〜６００重量％が更に好ましい。
【００３６】
重合反応温度は、４０〜１３０℃程度が好ましい。
重合反応時間は、１〜１５時間程度が好ましい。
【００３７】
重合は、単量体を全量又は一部を滴下して行ってもよいし、重合触媒を全量又は一部を滴下して行ってもよい。また、重合は、溶媒の全量又は一部を、単量体又は重合触媒と共に滴下しながら行ってもよいし、溶媒の全量を重合槽に仕込んでおき、溶媒を除去しながら行ってもよい。これらのうち、生産性の観点等から、単量体と重合触媒の全量を滴下する方法及び溶媒の一部を単量体又は重合触媒と共に滴下する方法が好ましく、単量体と重合触媒の全量を溶剤の一部と共に滴下する方法がさらに好ましい。
【００３８】
共重合体の形態としては、特に限定はなく、液状でも、固体状でもよい。
【００３９】
共重合体が液状の場合、水性溶媒に共重合体が溶解した状態又は分散した状態のいずれであってもよい。この場合、共重合体を懸濁重合又は溶液重合等によって調製した後、溶媒を全て除去しない方法で得てもよいし、塊状重合等によって調製した共重合体を水性溶媒に溶解又は分散させて得てもよい。
【００４０】
水性溶媒としては、水；エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等の炭素数１〜６のアルコール；メチルイソブチルケトン、アセトン等の炭素数１〜６のケトン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。
【００４１】
共重合体が固体状の場合、共重合体からなる固体であってもよく、液状の共重合体を粉体に担持させた粉体であってもよい。
【００４２】
共重合体からなる固体の場合、塊状重合によって調製する方法で得てもよいし、共重合体を含む溶液又は分散液を、懸濁重合又は溶液重合等によって調製した後、溶媒を除去する方法により得てもよい。
【００４３】
共重合体を含む溶液又は分散液から溶媒を除去する方法としては、乾燥粉砕法、凍結粉砕法、スプレイドライヤー法、ドラムドライヤー法等の公知の方法を用いることができる。これらの中でも、溶媒を除去する方法は、乾燥粉砕法、スプレイドライヤー法が好ましい。
【００４４】
固体状の共重合体の大きさ（最大長）は、ソイルセメント分散剤の溶解性の観点等から、０．０１〜５ｍｍが好ましく、０．０５〜３ｍｍがより好ましく、０．０８〜１ｍｍがさらに好ましい。
【００４５】
液状の共重合体を粉体に担持させる場合、粉体としては、活性炭、炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライト、シラスバルーン、ベントナイト等が挙げられる。
これらの粉体に液状の共重合体を担持させる方法としては、リボンミキサー、ヘンシェルミキサー等の公知の撹拌混合機を使用して、粉体と液状の共重合体とを撹拌混合する方法等が挙げられる。
【００４６】
共重合体の形態のうち、液状が好ましく、水性溶媒に共重合体が溶解した液状の状態がさらに好ましい。
【００４７】
共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１，０００〜２０，０００が好ましく、２，０００〜１７，０００がより好ましく、３，０００〜１５，５００が更に好ましい。また、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．１〜３．０が好ましく、１．２〜２．５がより好ましく、１．２〜２．０が更に好ましい。この範囲内であるとセメントミルクの分散保持力（流動性の保持力）がさらに良好となる。
【００４８】
なお、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）は、分子量既知の（ポリ）アクリル酸を標準物質とした、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法で測定された値である。ＧＰＣの条件を下記に記す。
カラム温度：４０℃
溶離液：０．１Ｍ  ＰＢのリン酸水素二ナトリウム水溶液：０．１Ｍ  ＰＢリン酸二水素ナトリウム水溶液＝１：１（モル比）
流速０．８ｍｌ／分
試料濃度：０．４質量％溶離液溶液。
【００４９】
ソイルセメント分散剤は、その助剤である炭酸ナトリウムの混合物であることが好ましい。炭酸ナトリウムを含む場合、より高い分散保持力を得ることができる。炭酸ナトリウムの重量比率は、共重合体の含有量を１とした場合、０．５〜２０が好ましく、１〜１０がより好ましく、４〜８がさらに好ましい。この範囲であると、ソイルセメントの硬化性への影響が小さく、分散保持力（流動性の保持力）がさらに向上する。
【００５０】
炭酸ナトリウムの形態としては、特に限定はなく、液状でも、固体状でもよい。
【００５１】
炭酸ナトリウムが液状の場合、水性溶媒に炭酸ナトリウムが溶解した状態又は分散した状態のいずれであってもよい。この場合、炭酸ナトリウムは、市場から液状製品を購入してもよいし、固体状製品を購入して水性溶媒に溶解又は分散させてもよい。
【００５２】
炭酸ナトリウムが固体状の場合、炭酸ナトリウムからなる固体であってもよく、炭酸ナトリウムを粉体に担持させた粉であってもよい。
【００５３】
炭酸ナトリウムからなる固体の場合、市場から固体状製品を購入しもよいし、市場から購入した液状製品から溶媒を除去することにより得てもよい。
【００５４】
炭酸ナトリウムを含む溶液又は分散液から溶媒を除去する方法としては、乾燥粉砕法、凍結粉砕法、スプレイドライヤー法、ドラムドライヤー法等の公知の方法を用いることができる。これらの中でも、溶媒を除去する方法は、乾燥粉砕法、スプレイドライヤー法が好ましい。
【００５５】
固体状の炭酸ナトリウムの大きさ（最大長）は、ソイルセメント分散剤の溶解性の観点等から、０．０１〜１０ｍｍが好ましく、０．０５〜８ｍｍがより好ましく、０．０８〜５ｍｍがさらに好ましい。
【００５６】
液状の炭酸ナトリウムを粉体に担持させる場合、粉体としては、活性炭、炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライト、シラスバルーン、ベントナイト等が挙げられる。
これらの粉体に液状の炭酸ナトリウムを担持させる方法としては、リボンミキサー、ヘンシェルミキサー等の公知の撹拌混合機を使用して、粉体と液状の炭酸ナトリウムとを撹拌混合する方法等が挙げられる。
【００５７】
炭酸ナトリウムの形態のうち、固体状が好ましく、さらに好ましくは固体である。
【００５８】
ソイルセメント分散剤は、セメントと共に用いられる公知の添加剤（ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、遅延剤、早強剤、硬化促進剤、起泡剤、発泡剤、消泡剤、急結剤、膨張剤、増粘剤及び防水剤等）等を含んでもよい。公知の添加剤は、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。
【００５９】
ソイルセメント分散剤が添加剤を含有する場合、添加剤の含有割合は、共重合体及び炭酸ナトリウムの合計重量に対して、１〜３０重量％が好ましく、２〜１５重量％がより好ましく、３〜１０重量％がさらに好ましい。
【００６０】
ソイルセメント分散剤は、水性溶媒等を含んでもよい。ソイルセメント分散剤が水溶性溶媒を含む場合、水溶性溶媒の含有率は、ソイルセメント分散剤の取扱性（粘度等）の観点等から、共重合体、炭酸ナトリウム及び必要により添加される添加剤の合計重量に対して、７０〜２，０００重量％が好ましく、８０〜１，０００重量％がより好ましく、９０〜５００重量％がさらに好ましい。
【００６１】
ソイルセメント分散剤の形態は、共重合体と、炭酸ナトリウムとが一緒に存在する形態（液体でも固体でもよく、また共重合体と炭酸ナトリウムとが反応してもよい）、または共重合体と、炭酸ナトリウムとが別々に存在する形態（それぞれ、液体でも固体でもよく、また使用時にそれぞれが混合されてもよい）のいずれでもよい。なお、共重合体と、炭酸ナトリウムとが別々に存在する形態の場合、必要により含有される添加剤や水は、それぞれに含まれていてもよく、いずれかのみに含まれていてもよい。
【００６２】
ソイルセメント分散剤は、水溶液の形態、あるいは乾燥させて粉体化した形態で使用することが可能である。なお、ソイルセメント分散剤を、セメントミルクを構成する他の成分やセメントミルク以外の水硬性材料に添加する時期は、セメントミルクの使用時であってもよい。また、セメント粉末やドライモルタルのような、セメントミルクを構成する水以外の成分に、粉体化した形態のソイルセメント分散剤を予め混合しておいて、左官、床仕上げ、グラウト等の際に水を添加して用いるプレミックス製品として用いることもできる。
【００６３】
また、セメントミルクは、細骨材や粗骨材等の骨材を含有してもよい。
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、重量骨材、軽量骨材、スラグ骨材、再生骨材が挙げられる。粗骨材としては、例えば、川砂利、砕石、重量骨材、軽量骨材、スラグ骨材、再生骨材が挙げられる。
【００６４】
セメントミルク中、水とセメントの重量比率（水／セメント）は、通常、７５％以下であり、６５％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、５０％以下がさらに好ましく、４０％、３０％以下がさらにより好ましい。７５％以下であると、セメントミルクの注入量を少なくし、産業廃棄物となる汚泥の発生量を低減し得る。
【００６５】
セメントミルク中、ソイルセメント分散剤とセメントの重量比率は、セメントの全質量に対して、ソイルセメント分散剤が通常、０．００１〜２．５０％であり、０．００１〜２．００％が好ましく、０．００１〜１．５０％がより好ましい。０．００１〜２．５０％の範囲内にあることで、セメントミルクの流動性を確保しつつ、ソイルセメントが硬化した後の所望の強度を得ることができる。
【００６６】
［１−２．工程（２）］
工程（２）は、工程（１）で調製したセメントミルクを注入しつつ、掘削ロッドを有する掘削混練機を用いて地盤を掘削し、地盤を掘削して生じた土質とセメントミルクを撹拌してソイルセメントを調製する工程である。
【００６７】
セメントミルクの注入は、掘削混練機を介して行うことが好ましい。これにより、掘削する地盤の土質とセメントミルクを混練し、均一なソイルセメントを調製することができる。このような方法に使用し得る掘削混練機としては、従来公知の掘削混練機を用いることができる。
【００６８】
掘削する地盤の土質は特に限定されるものではなく、粘性土、砂質土、ローム土等いずれの土質でも用いることができる。
【００６９】
セメントミルクの注入量は、通常、６０％以下であり、５５％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、３０％以下がさらに好ましい。６０％以下であることで、ソイルセメントが硬化した後の所望の強度を得つつ、産業廃棄物となる汚泥の発生量を低減し得る。
【００７０】
［１−３．工程（３）］
工程（３）はソイルセメントから、掘削ロッドを引き抜く工程である。掘削ロッドを引く抜いた後、ソイルセメントが硬化することで土質改良を行い得る。所望により、掘削ロッドを引き抜いた後、ソイルセメントが硬化する前に、鋼管杭を埋設してもよい。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を好適に説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、物性値等の測定方法は、別途記載がない限り、上記に記載した測定方法であり、「部」、「％」は、別途記載のない限り、重量換算である。
【００７２】
＜製造例１：共重合体（１）の調製＞
イオン交換水３００部、アクリル酸ナトリウム２００部、共重合モノマーとしてアクリル酸１００部及び３１％ＮａＯＨ水溶液１５０部を、常温で、ビーカー内で混合撹拌し、アクリル酸水溶液を調製した。
次に、滴下ライン、撹拌機、温度計、及び環流冷却管を備えた反応容器であるフラスコに、イオン交換水３００部を仕込み、撹拌しながら、８０℃に加熱した。その後、先に調製したアクリル酸水溶液２００部と１２％過硫酸アンモニウム水溶液６０部を、各々独立に、かつ、同時に、３時間かけて一定速度でフラスコ内に滴下して反応させた。なお、反応容器内の温度は、温水中で１００℃に保った。
滴下終了後、１００℃で２時間熟成させた。その後、濃縮処理を行い、濃度４０％に調整した共重合体（１）（重量平均分子量は１４，０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．４、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）は６０モル％、共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）は４０モル％のポリアクリル酸ナトリウム塩以下、単に「共重合体（１）」ともいう）の水溶液を得た。
【００７３】
＜製造例２：共重合体（２）の調製＞
滴下ライン、撹拌機、温度計、及び還流冷却管を備えた反応容器であるフラスコ内に、イオン交換水２５０部、及びイソプロピルアルコール３００部を投入し、８０℃で撹拌混合した。その後、アクリル酸ナトリウム２５０部、共重合モノマーとしてアクリル酸１００部及び過硫酸ナトリウム水溶液（濃度４０％）１２０部を、各々独立に、かつ、同時に、滴下ラインから３時間かけて一定速度で滴下して反応させた。なお、反応容器内の温度は、温水中で８０〜１００℃に保った。
滴下終了後、９５〜１００℃に保ち３時間熟成させた。その後、イオン交換水２００部を滴下（加水）しながらイソプロピルアルコールを減圧除去し、３０℃まで冷却した。
冷却した水溶液を４０℃以下に保ちつつ撹拌を行いながら、水酸化マグネシウム（濃度３０％）２４．３部と、水酸化ナトリウム水溶液（濃度４８％）２７７．３部をそれぞれ分割投入した。さらに加水して濃度４０％に調整し、ポリアクリル酸系共重合体（２）（重量平均分子量は５，７５０、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．５、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）は７０モル％、共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）は３０モル％。以下、単に「共重合体（２）」ともいう）のポリアクリル酸ナトリウム塩及びポリアクリル酸マグネシウム塩の水溶液（９０／１０）を得た。
【００７４】
＜製造例３：共重合体（３）の調製＞
滴下ライン、撹拌機、温度計、及び還流冷却管を備えた反応容器であるフラスコ内に、イオン交換水２５０部、及びイソプロピルアルコール２５０部を投入し、１００℃で撹拌混合した。その後、アクリル酸ナトリウム１５０部、アクリル酸２００部、過硫酸ナトリウム水溶液（濃度４０％）１００部を、各々独立に、かつ、同時に、滴下ラインから３時間かけて一定速度で滴下して反応させた。なお反応容器内の温度は、温水中で８０〜１００℃に保った。
滴下終了後、９５〜１００℃に保ち３時間熟成させた。その後、イオン交換水２００部を滴下（加水）しながらイソプロピルアルコールを減圧除去し、３０℃まで冷却した。
冷却した水溶液を４０℃以下に保ちつつ撹拌を行いながら、水酸化ナトリウム水溶液（濃度４８％）１０３．１部を分割投入した。さらに加水して濃度４０％に調整し、共重合体（３）（重量平均分子量は６，７５０、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．５、（メタ）アクリル酸塩に由来する構造単位（Ｉ）は５０モル％、共重合モノマーに由来する構造単位（ＩＩ）は５０モル％のポリアクリル酸ナトリウム塩。以下、単に「共重合体（３）」ともいう）の水溶液を得た。
【００７５】
＜試験例１〜１６：セメントミルクの調製＞
下記表１及び表２記載の配合にて、各試験例で使用するセメントミルクを調製した。
なお、各試験例において、セメントミルクの調製に用いたセメント及び炭酸ナトリウムの詳細を下記に記載する。
高炉Ｂ種セメント（太平洋セメント社製）、密度３．０４ｇ／ｃｍ３
セメント系固化材：（製品名「ジオセット」、太平洋セメント社製）
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、密度３．１６ｇ／ｃｍ３
炭酸ナトリウム（製品名「ソーダ灰（工業用）」、トクヤマ社製）
【００７６】
【表１】
2019124050.tif 000002
【００７７】
【表２】
2019124050.tif 000003
【００７８】
＜試験例１〜１６：セメントミルクの評価＞
表１、２に従って調製したセメントミルクに対し、下記に示す性能評価試験を行った。結果を表３にまとめて記す。
【００７９】
＜分散保持性の評価＞
日本道路公団ＪＨＳ  Ａ  ３１３「エアモルタル及びエアミルクの試験方法」のうちの１．２シリンダー法に準じて試験を行った。
シリンダー（内径８０ｃｍ、高さ８０ｍｍ）を水平な板の上に静置し、セメントミルクをシリンダーの上端まで静かに入れた。シリンダーを静かに鉛直上方に引き上げた後、経時的に板状に広がったスラリーの最大方向の径と、当該径に直交する方向の径を測定し、２つの径の測定値の平均値をフロー値（ｍｍ）として算出した。測定は、セメントミルクを入れた直後にシリンダーを引き上げた測定と、セメントミルクを入れて６０分放置後にシリンダーを引き上げた測定の２回行った。フロー値が大きいほど、分散性が高いと評価され、経時変化が少ないほど分散保持性に優れると評価し得る。
【００８０】
＜粘度測定＞
Ｂ型粘度計：ブルックフィールド社ＤＶ−１Ｍ
測定時間：６０秒
回転速度：１００ｒｐｍ
【００８１】
＜ポンプ圧送性＞
送液ポンプ：ダイヤフラム式送液ポンプＮＦ３００ＴＴ１８ＲＣ
ホース径：φ１２ｍｍ
ホース長さ：１．５ｍ
設定流量：１０００ｍｌ／６０ｓ
測定時間：６０秒
【００８２】
【表３】
2019124050.tif 000004
【００８３】
上記した通り、本発明に用いるセメントミルクを用いた場合（試験例１〜１３）、水／セメント比の値が５０％以下、かつ、従来のセメント量よりも多量である５００ｋｇの場合であっても、フロー値の経時変化は小さくかった。そのため、強度に優れるソイルセメントの製造に利用しうる。また、水／セメント比の値が３０％以下の場合（試験例５〜１３）であっても、ポンプ圧送性に優れており、ソイルセメントとして利用した場合に産業廃棄物となる汚泥の発生を抑制し得る。
【００８４】
＜実施例１〜５及び比較例１：土質改良工法の評価＞
次に調製したセメントミルクと粘性土（東松山産、密度１．５５ｇ／ｃｍ３、含水比３０％）を用いて掘削性能について評価を実施した。
【００８５】
＜試験手順＞
まず、表４中、第一工程に記載の配合でセメントミルクを調製した。調製して３０分後に、粘性土（３１００ｇ（２Ｌ））が入った３Ｌのポリシリンダー（径１０８ｍｍ、高さ４７０ｍｍ、粘性土高さ２２ｃｍ）にセメントミルクをチューブポンプで注入し、ＡＳＯＮＥ製アジテータ（トルネードＰＭ２０１、翼径７５ｍｍ（型番：ＦＰ−７５））を用いて掘削を開始した。
なお、各実施例及び比較例において、セメントミルクの調製に用いたセメント及び炭酸ナトリウム、並びに粘性土の詳細を下記に記載する。
高炉Ｂ種セメント（太平洋セメント社製）、密度３．０４ｇ／ｃｍ３
セメント系固化材：（製品名「ジオセット」、太平洋セメント社製）
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、密度３．１６ｇ／ｃｍ３
炭酸ナトリウム（製品名「ソーダ灰（工業用）」、トクヤマ社製）
骨材Ａ：粘性土（東松山産、密度１．５５ｇ／ｃｍ３、含水比３０％）
【００８６】
掘削は、回転羽がポリシリンダーの底部につき、セメントミルクと粘性土が均一になるまで実施し、均一になるまでの時間とセメントミルクの注入量を測定し、掘削効率と注入率を算出した。
なお、セメントミルクの注入量は、セメントミルクを予め所定量をメスシリンダーに入れておき、測定終了後、メスシリンダーの残量を測定して算出した。
【００８７】
【表４】
2019124050.tif 000005
【００８８】
【表５】
2019124050.tif 000006
【００８９】
ソイルセメント分散剤を無添加の場合（比較例１）、セメントミルクを圧送できず、掘削ができなかった。それに対して、本発明に用いるソイルセメント分散剤を使用した場合（実施例１〜５参照）、明らかに掘削性能が高かった。また、実施例１と２を比較すると、アジテータの回転数を減じたにも関わらず、低い注入率で掘削することができた。また、実施例３ではセメントの注入率を少なくしたにも関わらず、十分な掘削速度を発揮した。