(57)【要約】【課題】優れた止水効果を有する注入工法の提供。【解決手段】超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤及び水を含有する湿式分散処理したＡ材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する湿式粉砕分散処理したＢ材と、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材とを混合し、注入してなる注入工法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤及び水を含有する湿式分散処理したＡ材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する湿式粉砕分散処理したＢ材と、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材とを混合し、注入してなる注入工法。
【請求項２】
超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤及び水を含有する湿式分散処理したＡ材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する湿式粉砕分散処理したＢ材とを混合した後に、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材を更に混合し、注入してなる注入工法。
【請求項３】
カルシウム化合物が水酸化カルシウムである請求項１〜２のうちの１項記載の注入工法。
【請求項４】
カルシウムアルミネート類の使用量が、微粒子シリカ１００質量部に対して３〜１００部である請求項１〜３のうちの１項記載の注入工法。
【請求項５】
Ａ材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ１００質量部に対して０．１〜３０質量部（固形分換算）である請求項１〜４のうちの１項記載の注入工法。
【請求項６】
Ｂ材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物１００質量部に対して１〜３０質量部（固形分換算）である請求項１〜５のうちの１項記載の注入工法。
【請求項７】
カルシウムアルミネート類中のＣaＯとＡｌ２Ｏ３の含有量が、ＣaＯとＡｌ２Ｏ３の合計１００部中、ＣaＯ３９〜６０部とＡｌ２Ｏ３４０〜６１部である請求項１〜６のうちの１項記載の注入工法。
【請求項８】
ＳiＯ２の含有量が、カルシウムアルミネート類中、５％以下である請求項１〜７のうちの１項記載の注入工法。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの１項記載の注入工法により改良してなる地盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入工法に関する。特に、高水圧下においても、優れた浸透性、止水性、高耐久性を示す注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＰＧの地下備蓄、放射性廃棄物の地下封じ込め、ダム・トンネル等の止水等、岩盤の微細な亀裂に浸透する高耐久の注入材が要望されている。従来、高浸透性の注入材としては一般に溶液型注入材と呼ばれる、水ガラスやシリカゾル、或いは水ガラスを陽イオン交換樹脂又はイオン交換膜で処理して得られる活性シリカを主成分とした注入材、活性シリカを濃縮増粒してｐＨが９〜１０の弱アルカリ性で安定化したシリカコロイド注入材等が用いられてきた（特許文献１〜２）。
【０００３】
しかしながら、高水圧下では、上述の溶液型注入材は、注入材自体の強度（ホモゲル強度という）が小さいため、水圧で押し出され、耐久性が悪い。そこで、懸濁型注入材である微粒子セメントが検討されているが、平均粒子径は５μｍ程度と大きく、微細な亀裂には浸透しないため、十分な止水効果が得られていないのが現状である。
【０００４】
そこで、微粒子シリカを主体とする注入材が提案された（特許文献３）。特許文献３は、微粒子シリカを主体とする注入材を地盤に注入するものであり、カルシウム化合物を含有する懸濁液を使用することについての記載はない。
【０００５】
特許文献４は、平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤、及び水を含有するＡ材と、平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有するＢ材とからなるコンクリートのひび割れ補修用注入材、さらにポリマーディスパージョンを含有してなる注入材が提案されている。しかし、特許文献４は、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材について記載がない。
【０００６】
特許文献５は、必須成分として、（ａ）通常ヒュームドシリカと呼ばれ、少なくとも５ｍ２／ｇの比表面を有する無定形シリカの微細粒子と、（ｂ）少なくとも８０００ｃｍ２／ｇのプレーン比表面積を有する消石灰の微細粒子とを有することを特徴とする注入可能な硬化性微細グラウト（特許文献５）が提案されている。しかし、特許文献５は、カルボキシアルキルセルロース類について記載がない。
【０００７】
又、特許文献６及び７には、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が２０〜７０％、又は５〜６０％であるスラリーを火炎中に少なくとも１０ｍ／秒以上、又は少なくとも２０ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微細シリカ粉末（微細球状シリカ）が示されているが、この微細球状シリカを注入材として使用することは示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２０５９００号公報
【特許文献２】特開２００４−３５５８４号公報
【特許文献３】特開２００７−２１７４５３号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１１／１１５２４５号公報
【特許文献５】特開昭６１−９７３８１号公報
【特許文献６】特開２００１−３５４４０９号公報
【特許文献７】特開２００２−２０１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、例えば、優れた止水効果を有する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】
【００１０】
即ち、本発明は、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤及び水を含有する湿式分散処理したＡ材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する湿式粉砕分散処理したＢ材と、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材とを混合し、注入してなる注入工法であり、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径が１．０μｍ以下である微粒子シリカ、分散剤及び水を含有する湿式分散処理したＡ材と、超音波分散処理を行うことなくレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した平均粒径１．０μｍ以下のカルシウム化合物、分散剤及び水を含有する湿式粉砕分散処理したＢ材とを混合した後に、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有するＣ材を更に混合し、注入してなる注入工法であり、カルシウム化合物が水酸化カルシウムである該注入工法であり、カルシウムアルミネート類の使用量が、微粒子シリカ１００質量部に対して３〜１００部である該注入工法であり、Ａ材の分散剤の使用量が、微粒子シリカ１００質量部に対して０．１〜３０質量部（固形分換算）である該注入工法であり、Ｂ材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物１００質量部に対して１〜３０質量部（固形分換算）である該注入工法であり、カルシウムアルミネート類中のＣaＯとＡｌ２Ｏ３の含有量が、ＣaＯとＡｌ２Ｏ３の合計１００部中、ＣaＯ３９〜６０部とＡｌ２Ｏ３４０〜６１部である該注入工法であり、ＳiＯ２の含有量が、カルシウムアルミネート類中、５％以下である該注入工法であり、該注入工法により改良してなる地盤である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、例えば、優れた止水効果を有する注入工法を提供することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明に記載する部や％は、記載が無い限りは、質量部、質量％を意味する。
【００１３】
本発明の微粒子シリカは、金属シリコン又はジルコニアを製造する過程で電気炉から発生するフューム（シリカフューム）を捕集する方法や、金属シリコン粉末を分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法により製造できる。これらの中では、金属シリコン粉末を分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子シリカ粉末が、凝集（ストラクチャー）が少なく、浸透性が大きい点で、好ましい。
【００１４】
本発明において、微粒子シリカの粒度は、浸透性、圧縮強さ特性を向上させるために、平均粒径１．０μｍ以下とするが、０．０５〜１．０μｍが好ましく、０．０５〜０．６μｍがより好ましい。例えば、可燃ガスと助燃ガスとによって形成される高温火炎中に金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が５〜７０％であるスラリーを、少なくとも１０ｍ／秒以上の突出速度で噴射して溶融球状化することにより、球状シリカ粉末を製造する。更に、分級処理によって、流動性の助長効果に優れた平均粒子径を有する微粒子球状シリカ粉末を捕集することができる。例えば、特許文献６や特許文献７の方法によって製造することができる。
【００１５】
又、かかる微粒子シリカは、浸透性、圧縮強さ特性の点で、球形度の平均値は９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましく、９７％以上が特に好ましい。
球形度は、走査型電子顕微鏡（日本電子社製「ＪＳＭ−Ｔ２００型」）と画像解析装置（日本アビオニクス社製）を用いて測定することができる。例えば、先ず、粉末のＳＥＭ写真から粒子の投影面積（Ａ）と周囲長（ＰＭ）を測定する。周囲長（ＰＭ）に対応する真円の面積を（Ｂ）とすると、その粒子の球形度はＡ／Ｂ×１００（％）として表示できる。そこで、試料粒子の周囲長（ＰＭ）と同一の周囲長を持つ真円を想定すると、ＰＭ＝２πｒ、Ｂ＝πｒ２であるから、Ｂ＝π×（ＰＭ／２π）２となり、個々の粒子の球形度は、球形度＝Ａ／Ｂ×１００（％）＝Ａ×４π／（ＰＭ）２×１００（％）として算出することができるので、任意の粒子２００個の平均値を粉末の球形度として求めることができる。
【００１６】
更に、微粒子シリカの非晶化率は、９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましい。
非晶化率は、粉末Ｘ線回折装置（例えば、ＲＩＧＡＫＵ社製「Ｍｉｎｉ  Ｆｌｅｘ」）を用い、ＣｕＫα線の２θが２６〜２７．５°の範囲において試料のＸ線回折分析を行い、特定回折ピークの強度比から測定することができる。かかる微粒子シリカとしては、例えば、電気化学工業社製商品名「ＳＦＰ−２０Ｍ」、「ＳＦＰ−３０Ｍ」や、アドマテック社製商品名「アドマファイン」等が挙げられる。
本発明のカルシウム化合物としては、カルシウムアルミネートを除くものであり、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、石膏等の無機物質、ギ酸カルシウム等の有機酸のカルシウム塩等が挙げられる。これらの中では、圧縮強さの点で、水酸化カルシウムが好ましい。
本発明において、カルシウム化合物は、浸透性、圧縮強さ特性を向上させるために、平均粒径１．０μｍ以下に粉砕するが、平均粒径０．０５〜１．０μｍに粉砕することが好ましく、０．０５〜０．５μｍに粉砕することがより好ましい。
【００１７】
カルシウム化合物が水酸化カルシウムの場合は、塩化カルシウムなどの可溶性カルシウム塩と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの可溶性アルカリ塩とを、それぞれ溶解し混合する、いわゆるビルドアップ法によって製造される微細な水酸化カルシウムも使用することができる。
【００１８】
本発明では、Ａ材、Ｂ材それぞれに、分散剤を併用することが必要である。分散剤は、例えば、粒子同士を分散させて、粒子の凝集を抑制する効果を有するものである。Ａ材のみ、或いは、Ｂ材のみに、分散剤を添加すると他方の液と混合した瞬間に反応固化してしまい、好ましくない。ただし、注入状況によっては分散剤の使用量を低下させることでゲルタイムを短くし、又は瞬結とし、リーク防止や限定注入として活用することができる。
【００１９】
本発明で使用する分散剤としては、ナフタレンスルホン酸系分散剤、ビスフェノールスルホン酸塩系分散剤、リグニンスルホン酸系分散剤、メラミンスルホン酸系分散剤、ポリカルボン酸系分散剤、ポリエーテル系分散剤、リン酸塩系分散剤が使用可能であるが、これらのうち、ナフタレンスルホン酸系分散剤又はビスフェノールスルホン酸塩系分散剤が、浸透性、圧縮強度向上の点で好ましい。
【００２０】
Ａ材の分散剤の使用量は、Ａ材の微粒子シリカ１００部に対して、固形分換算で０．１〜３０部が好ましく、０．５〜５部がより好ましい。０．１部未満だと他方の液と混合した瞬間に反応固化してしまい、コンクリートのひび割れへの浸透性が悪い場合があり、３０部を超えると圧縮強度が低い場合がある。
【００２１】
Ｂ材の分散剤の使用量は、カルシウム化合物１００部に対して、固形分換算で１〜３０部が好ましく、５〜２０部がより好ましい。１部未満だと、他方の液と混合した瞬間に反応固化してしまい、浸透性が悪い場合があり、３０部を超えると圧縮強度が低い場合がある。
【００２２】
本発明では、微粒子シリカ及びカルシウム化合物をそれぞれ水に分散し、それぞれＡ材及びＢ材を製造する。
【００２３】
本発明のＡ材中の微粒子シリカの濃度は８０％以下が好ましく、５〜６０％がより好ましく、１０〜４０％が最も好ましい。微粒子シリカの濃度が８０％を超えると高粘度となり浸透性が低下する場合がある。又、本発明では、予め高濃度の微粒子シリカスラリーを製造し、施工時に水により希釈して使用することも可能である。高濃度で浸透しない場合は、５％未満の低濃度で長時間注入継続することで小さな亀裂に確実に注入することができ、高い改良効果を得ることができる。
【００２４】
本発明のＢ材中のカルシウム化合物の量は、微粒子シリカ１００部に対して２０〜２５０部が好ましく、５０〜２００部がより好ましい。カルシウム化合物の量が２０部未満では圧縮強さが低下する場合があり、２５０部を超えると浸透性が低下する場合がある。
【００２５】
本発明のＢ材中のカルシウム化合物の濃度は５０％以下が好ましく、２〜４０％がより好ましく、５〜３０％が最も好ましい。カルシウム化合物の濃度が５０％を超えると高粘度となり浸透性が低下する場合がある。又、本発明では、予め高濃度のカルシウム化合物スラリーを製造し、施工時に水により希釈して使用することも可能である。高濃度で浸透しない場合は、２％未満の低濃度で長時間注入継続することで小さな亀裂に確実に注入することができ、高い改良効果を得ることができる。
【００２６】
本発明の注入材は、硬化時間を調整するために、硬化時間調整剤を含有することができる。
【００２７】
浸透性を向上させるために、微粒子シリカ及びカルシウム化合物は、各種湿式粉砕機で分散又は粉砕して平均粒径を小さくすることが好ましい。なお、ここで言う平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布計（例えば、堀場製作所社製「ＬＡ−９２０型」）を用い、湿式分散処理した懸濁液を、通常前処理として行う超音波分散処理を行わずに、水媒中で測定した値である。ＪＩＳ  Ｒ  １６２９では、超音波をかけて凝集物を分散処理してから粒度を測定するため、実際に地盤へ注入しても浸透性が悪い場合がある。そこで、超音波分散処理を行わずに測定することで実際の地盤への浸透性と近い結果となる。超音波分散処理を行わずに測定した微粒子シリカ及びカルシウム化合物の平均粒径が１．０μｍ以下である場合、浸透性が向上する。
【００２８】
湿式分散処理した懸濁液とは、微粒子シリカを湿式分散処理したＡ材、カルシウム化合物を湿式粉砕とともに分散処理（本明細書において「湿式粉砕分散処理」という）したＢ材をいう。
本発明で使用する湿式粉砕機は、超音波装置、高速攪拌機、媒体攪拌式ミル、及び高圧水を使用した粉砕機等のいずれを使用する方法でも良く、単独又は併用して選択するものであり、粉砕効率が高い点で、高圧水を使用した粉砕機が好ましい。特に、微粒子シリカやカルシウム化合物は、水又は水と分散剤の存在下で、超音波装置、高速攪拌機、媒体攪拌式ミル、高圧水を使用した粉砕機からなる群より選ばれた一種又は二種以上を用いることにより、懸濁液を調製できる。
【００２９】
超音波装置としては、一般的にホモジナイザーと言われる高出力の超音波機が好ましい。高速攪拌機としては、単純に攪拌子が高速で回転するだけではなく、いわゆる、乱流状態となり、粒子に剪断力が働くような構造が好ましい。例えば、太平洋機工社製商品名「シャープフローミル」、特殊機化工業社製商品名「ホモミクサー」、「ホモミックラインミル」及び「ホモディスパー」等がそれに類する。又、媒体攪拌式ミルとしては、奈良機械製作所社製商品名「マイクロス」、アシザワファインテック社製商品名「スターミル」、三井鉱山社製商品名「ＳＣ−ミル」及び寿工業社製商品名「デュアルアペックスミル」等が挙げられる。又、高圧水を使用した粉砕機は、スラリーに５０〜４００ＭＰａの高圧を加え、このスラリーを二つの流路に分岐させ、再度合流する部分で対向衝突させて粉砕するものである。このような粉砕機としては、スギノマシン社製商品名「スターバースト」や「アルティマイザー」、ナノマイザー社製商品名「ナノマイザー」及びマイクロフルイディスク社製商品名「マイクロフルイタイザー」等が挙げられる。これらの中では、注入材の地盤への浸透性を向上させる点で「スターバースト」が好ましい。
【００３０】
本発明で使用するカルシウムアルミネート類とは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣaＯとＡｌ２Ｏ３とを主たる成分とし、水和活性を有する物質である。鉱物形態としては、結晶質、非晶質いずれであってもよい。
【００３１】
これらの中では、反応活性の面で、非晶質のアルミン酸カルシウムが好ましく、１２ＣaＯ・７Ａｌ２Ｏ３組成に対応する熱処理物を急冷した非晶質のアルミン酸カルシウムがより好ましい。
カルシウムアルミネート類中のＣaＯとＡｌ２Ｏ３の含有量は、ＣaＯとＡｌ２Ｏ３の合計１００部中、ＣaＯ３９〜６０部とＡｌ２Ｏ３４０〜６１部が好ましく、ＣaＯ４３〜５０部とＡｌ２Ｏ３５０〜５７部がより好ましい。
【００３２】
本発明で使用するカルシウムアルミネート類は、ナトリウム、カリウム及びリチウム等のアルカリ金属塩が一部固溶してもよいが、ＳiＯ２はカルシウムアルミネート類中、５％以下含有することが好ましく、ＳiＯ２を含有しないことがより好ましい。
【００３３】
カルシウムアルミネート類の粒度は、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で３，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満では初期強度発現性が低下する場合がある。
カルシウムアルミネート類の使用量は、微粉シリカ１００部に対して３〜１００部が好ましく、５〜５０部がより好ましい。３部未満では強度及び耐水性の向上が期待できない場合があり、１００部を超えるとゲル時間をコントロールすることが困難になり浸透性を阻害する場合がある。
本発明で使用するオキシカルボン酸類は、カルシウムアルミネート類を含有する懸濁液のゲル化時間を調整する目的で使用する。
【００３４】
オキシカルボン酸類としては、グルコン酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、これらオキシカルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム塩、カルシウム塩が挙げられる。これらの２種以上を併用した混合物でもよい。
【００３５】
オキシカルボン酸類の使用量は、カルシウムアルミネート類１００部に対して、０．０５〜１０部が好ましく、０．１〜７部がより好ましい。０．０５部未満では、水を混合したスラリーが直ぐにゲル化してしまう場合があり、１０部を超えると強度発現性を阻害する場合がある。
【００３６】
本発明は、カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類及び水を含有する懸濁液をＣ材とし、Ａ材とＢ材の混合液とは別途に、Ｃ材を合流するものである。Ｃ材の水の量は、カルシウムアルミネート類１００部に対して１００〜１５００部が好ましく、２００〜１０００部がより好ましい。１００部未満では懸濁液の粘性が高くなり、浸透性が悪くなる場合があり、１５００部を超えると強度発現性を阻害する場合がある。
【００３７】
Ａ材、Ｂ材及びＣ材の混合比率は質量比で、Ａ材を１００とすると、Ｂ材が１５〜５００、Ｃ材が１〜３００であることが好ましい。
【００３８】
Ｃ材は、オキシカルボン酸類を溶解した水にカルシウムアルミネート類を添加し、一般的なミキサーで混合することにより、懸濁液を調製できる。Ｃ材は注入する現場で調製できる。
【００３９】
本発明の注入材を地盤に注入するにあたっては、特に限定するものではないが、Ａ材とＢ材とＣ材を混合する方法として、Ａ材とＢ材を別々にポンプで送り、三重管を用いて、その先端部でＡ材、Ｂ材、Ｃ材を合流混合して注入するいわゆる３ショット方式、Ａ材とＢ材の両液を予め混合した混合液をポンプで送り、注入管に至る途中でＣ材を合流混合して注入するいわゆる１．５ショット方式でも行うことができる。
【００４０】
本発明の注入工法は、上記注入材を地盤に注入することを特徴とするものである。本発明の注入工法は、例えば、高浸透水圧下の亀裂のある岩盤の止水や岩盤掘削によって形成された空洞周辺部の止水において、岩盤の亀裂への注入材の充填性に優れ、かつ、高浸透水圧が作用しても注入材が押し出されることなく長期止水性を維持することができる注入工法にかかわるものであって、上記効果を得られるものである。
【００４１】
分散剤をＡ材とＢ材の両方に使用すると良好な浸透性が得られる理由は不明だが、分散剤が微粒子シリカやカルシウム化合物の表面で反応し、微粒子シリカとカルシウム化合物が接触しても直ちに水和反応しないよう、硬化遅延しているためと考えられる。
【００４２】
超音波分散処理を行わずに測定した微粒子シリカ及びカルシウム化合物の平均粒径が１．０μｍ以下である場合、微粒子シリカは凝集しにくい。
【００４３】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
実施例は特記しない限り、２０℃で行った。
【００４５】
実施例１
粒径、種類の異なる微粒子シリカ１００部、分散剤２部、水５００部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で湿式分散処理し、Ａ材（Ｓ１〜７）を作製した。
一方、市販の水酸化カルシウム（カルシウム化合物、平均粒径９．５μｍ）１００部、分散剤８部、水５００部を混合し、同様にスギノマシン社製商品名「スターバースト」で粉砕時間を変えて湿式分散処理し、Ｂ材（Ｃ１〜６）を作製した。但し、Ｃ６は、水酸化カルシウムの代わりに、石膏を用いた。
一方、表１に示すカルシウムアルミネート類１００部、表３に示す量のオキシカルボン酸類、水４００部を混合し、Ｃ材を作製した。
Ａ材とＢ材を合流した。カルシウム化合物の使用量が、微粒子シリカ１００部に対して、１００部になるように、Ａ材とＢ材を混合した。
Ａ材とＢ材を混合した後、Ｃ材を更に混合した。カルシウムアルミネート類の使用量が、微粒子シリカ１００部に対して、２５部になるように、Ｃ材を混合した。
浸透性試験、圧縮強さ試験、耐水性試験を行った。配合及び結果を表１に示す。微粒子シリカは、金属シリコン粉末を分散させたスラリーを火炎中に噴射し燃焼、酸化させる方法により製造した。
【００４６】
（使用材料）
微粒子シリカＳ１：平均粒径０．０５μｍ、球形度９７％、非晶化率１００％、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が３０％であるスラリーを火炎中に１５０ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカＳ２：平均粒径０．１μｍ、球形度９７％、非晶化率１００％、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が３０％であるスラリーを火炎中に１２０ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカＳ３：平均粒径０．６μｍ、球形度９７％、非晶化率１００％、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が３０％であるスラリーを火炎中に１００ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカＳ４：平均粒径１．０μｍ、球形度９６％、非晶化率１００％、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が３０％であるスラリーを火炎中に５０ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
微粒子シリカＳ５：平均粒径３．５μｍ、球形度９５％、非晶化率１００％、金属シリコン粉末を水に分散させた金属シリコン粉末濃度が３０％であるスラリーを火炎中に２ｍ／秒以上の突出速度で噴射し燃焼、酸化させる方法で製造した微粒子球状シリカ
フェロシリコン副生シリカフュームＳ６：平均粒径２０μｍ（超音波処理した場合は平均粒径５．５μｍ）、球形度８６％
ゾルゲル法合成シリカＳ７：平均粒径１０．１μｍ、球形度７５％（超音波処理した場合は平均粒径９．８μｍ）
カルシウム化合物Ｃ１：平均粒径０．０５μｍ、水酸化カルシウム
カルシウム化合物Ｃ２：平均粒径０．１μｍ、水酸化カルシウム
カルシウム化合物Ｃ３：平均粒径０．５μｍ、水酸化カルシウム
カルシウム化合物Ｃ４：平均粒径１．０μｍ、水酸化カルシウム
カルシウム化合物Ｃ５：平均粒径３．５μｍ（参考値：超音波分散処理した場合は平均粒径２．１μｍ）、水酸化カルシウム
カルシウム化合物Ｃ６：平均粒径０．５μｍ、無水石膏
分散剤：ナフタレンスルホン酸系市販品、液状、固形分濃度４０％
カルシウムアルミネート類ａ：１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３に相当する非晶質カルシウムアルミネート、ＣａＯ４７％、Ａｌ２Ｏ３５３％、ブレーン比表面積６０００ｃｍ２／ｇ
カルシウムアルミネート類ｂ：市販アルミナセメント１号、ＣａＯ３６％、Ａｌ２Ｏ３６４％、ブレーン比表面積４６００ｃｍ２／ｇ
カルシウムアルミネート類ｃ：ＣａＯ４４％、Ａｌ２Ｏ３４６％、ＳｉＯ２８％、その他の成分２％になるように電気炉で溶融し急冷し、粉砕したもの、ブレーン比表面積５８００ｃｍ２／ｇ
オキシカルボン酸類：クエン酸、市販品
【００４７】
（評価方法）
ブレーン比表面積：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠した。
平均粒径：レーザー回折式粒度分布計（堀場製作所社製「ＬＡ−９２０型」）を用いた。Ａ材及びＢ材を、超音波分散処理を行わずに、水媒中で測定した。
浸透性試験：地盤工学会基準ＪＧＳ０８３１に準ずる注入装置を用い、直径５ｃｍ×長さ５０ｃｍの試料槽に８号珪砂を充填し、注入開始から３０分後の注入材の浸透長さを浸透長とした。注入圧力は０．１ＭＰａで浸透させた。３０分以内に浸透した場合は５０ｃｍ以上と表記した。
圧縮強さ：浸透性試験を行った試料槽（長さ５０ｃｍ）から５等分になるように硬化体を切断し（長さ約１０ｃｍ）、アムスラー型圧縮試験機で材齢２８日の圧縮強度を測定した。表中には５サンプルの平均値を示す。
耐水性：浸透性試験を行った試料槽（長さ５０ｃｍ）から５等分になるように硬化体を切断し（長さ約１０ｃｍ）、２０℃水中に６ヶ月浸漬し、６ヶ月後の質量変化率を求めた。表中には２サンプルの平均値を示す。
【００４８】
【表１】
2015040272.tif 000002
【００４９】
微粒子シリカの球形度が高く、平均粒径が小さい程、又、カルシウム化合物の平均粒径が小さい程、浸透性、圧縮強さ特性、耐水性に優れることがわかる。本発明の微粒子シリカおよびカルシウム化合物は、超音波分散処理を行わなくても浸透性や耐水性が優れていることがわかる。Ｃ材を使用しない場合、圧縮強さや耐水性特性ともに劣ることがわかる。フェロシリコン副生シリカフュームは、浸透性に劣ることがわかる。カルシウムアルミネート類中のＣaＯの含有量が、ＣaＯとＡｌ２Ｏ３の合計１００部中、３９部未満である場合、耐水性が若干劣ることがわかる。カルシウムアルミネート類中のＳiＯ２の含有量が５％を超えると、圧縮強さや耐水性特性ともに若干劣ることがわかる。
【００５０】
実施例２
湿式粉砕処理した微粒子シリカＳ３、湿式粉砕処理したカルシウム化合物Ｃ３を用い、カルシウムアルミネート類ａ１００部、表３に示す量のオキシカルボン酸類、水４００部を混合してＣ材を作製し、カルシウムアルミネート類の使用量が、微粒子シリカ１００部に対して、表３に示す量になるように、Ｃ材を混合したこと以外は実施例１と同様に、浸透性試験、圧縮強さ試験、耐水性試験を行った。配合及び結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2015040272.tif 000003
【００５２】
カルシウムアルミネート類、オキシカルボン酸類を適量使用した場合、浸透性、圧縮強さ、耐水性特性ともに優れることがわかる。
【００５３】
実施例３
実験Ｎｏ．１−３の配合で実際の砂地盤に注入して改良効果を確認した。注入ロット先端が地中２ｍの位置になるまで差し込み、その先端から注入速度４リットル／分で地盤内に注入した。注入した注入材量は１ｍ３とし、１日後に、バックホーで掘り返して改良範囲を確認するとともに、その改良体から円柱状試験体を採取し圧縮強度を測定した。その結果、改良径は１．８ｍでありほぼ球形の改良体を得ることができた。圧縮強度は３．１ＭＰａであった。一方、Ｃ剤を配合しない配合である実験Ｎｏ．１−１０も同様に注入した結果、１日後に掘り返しても未硬化であり改良体の存在を確認できなかった。よって、本発明の注入材は、浸透性も良好であり、早期に改良体の強度を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明により、例えば、液状化対策として優れた改良地盤を形成でき、亀裂を有する岩盤注入において、高い浸透性が得られ、優れた止水効果及び耐久性を有する注入工法を提供することが可能である。本発明の注入工法は、液状化防止対策、岩盤の微細な亀裂に浸透する高耐久の注入材の注入工法であって、液状化の起こる可能性のある砂地盤の改良、ＬＰＧの地下備蓄、放射性廃棄物の地下封じ込め、ダム・トンネル等の止水等に使用できる。
【００５５】
本発明の微粒子シリカおよびカルシウム化合物は、超音波分散処理を行わなくても浸透性、早期の圧縮強さ特性、耐水性に優れるので、経済的効果が大きい。