(57)【要約】  【課題】  経済的に、効率よくシリカ化合物の不溶性塩を析出させ、長時間のゲル化時間を保持できることで、地盤中に浸透しやすく、固結しても地盤中の透水性が失われにくく、かつ周囲の環境に影響を与えにくい土または建造物躯体の処理方法を提供する。  【解決手段】  シリカ化合物と、微生物栄養源や微生物を有効成分とする組成物を用い、微生物の代謝を利用して不溶性塩を形成させることで、土または建造物躯体を処理する。溶液送液管路13の上流側、または水溶液貯槽４，５中で、炭酸ガス吹き出しノズル23を経て水溶液に炭酸ガスを噴射し、混合槽８で水溶液と炭酸ガスを充分混合して炭酸ガスの水溶液への吸収率を高め、注入ポンプ６により炭酸ガスの吸収されたシリカ化合物水溶液を液送液管路13介して注入管15に送液する。炭酸ガス吹き出しノズル21から注入管15中に炭酸ガスを噴射する。  【選択図】  図２
2008138069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ化合物と、微生物栄養源および／または微生物を有効成分とする組成物を、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布し、微生物の代謝による不溶性塩を形成することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記組成物とともに、さらに炭酸、炭酸ガス、炭酸水、重炭酸、硫酸、燐酸、硝酸、およびこれらのアルカリ金属化合物または多価金属化合物、樹脂の群から選択される一種または複数種を有効成分とする組成物を併用し、不溶性塩を形成することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の土または建造物躯体の処理方法において、さらにカルシウム塩、多価金属塩、カルシウム水酸化物、微粒子石灰、微粒子セメント、微粒子スラグ、石膏、および炭酸カルシウムの群から選択される多価金属化合物を投入することを特徴とする地盤改良方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記シリカ化合物は水ガラス、コロイダルシリカ、活性シリカの群から選択される一種または複数種であることを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記組成物とともに、さらに反応調整剤を併用することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記組成物を構成するいずれかまたは複数の材料を有効成分とする液をＡ液、前記組成物の残りの一部または全部を有効成分とする液をＢ液とし、Ａ液およびＢ液、または前記組成物の１液としての混合液を以下の(1)〜(5)のいずれかの方式で、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
(1) Ａ液およびＢ液を別々に、または交互に、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布する。
(2) Ａ液およびＢ液の混合液を、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布する。
(3) 前記組成物の１液としての混合液を、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布する。
(4) 前記(1)〜(3)のいずれかを繰り返す。
(5) 前記(1)〜(3)のうちの二つ以上を併用し、または併用を繰り返す。
【請求項７】
請求項１または６記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記組成物、または前記Ａ液およびＢ液は、注入管を通じて所定の圧力範囲になるまで、または注入圧が上昇して注入困難になるまで、または所定の注入量に達するまで、繰り返して土中または構造物躯体に浸透または注入されることを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの請求項に記載の土または建造物躯体の処理方法において、前記組成物、またはＡ液および／またはＢ液を加温することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかの請求項に記載の土または建造物躯体の処理方法において、炭酸ガスまたは炭酸水を併用して、初期の改良度を促進することを特徴とする土または建造物躯体の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良あるいは排出土や産業廃棄物や有害物を含む土等の固結といった土の処理、あるいはコンクリート構造物等の建造物の劣化部や亀裂部等を補修する建造物躯体の処理において、微生物の代謝活動を利用する土または建造物躯体の処理方法に関するものである。ここで、構造物躯体とはコンクリート構造物のみならず、石積やブロック積構造物等も含む。
【背景技術】
【０００２】
薬液注入による地盤改良工法において、水ガラスを用いた注入液による施工が多く行われている。水ガラスに注入液は装置が小さく、配合によりゲル化時間を調節できることにより、長時間の浸透距離を有し、目的の深度の地盤を硬化することができる。
【０００３】
しかし、従来の水ガラス系注入材は長時間のゲル化時間を保持するため、ゲル化調整剤として多量の酸を用いた強酸性のものが多く、水ガラスと反応しない酸は流出し、周囲の構造物に影響を与える。また、セメント系の注入材は地盤中に浸透しにくい等の問題がある。
【０００４】
さらに、コンクリート構造物等の構造物躯体の劣化部や亀裂部の補修に際して、従来、有機系あるいは無機系の塗料をこれら劣化部や亀裂部に塗布することにより、耐酸性、水密性、耐海水性を改良している。
【０００５】
特に、コンクリートは酸と接触すると、中性化される。例えば、空気中の炭酸ガスによっても比較的短期間に中性化される。また、コンクリート躯体に鉄筋が内蔵されている場合には、鉄筋のさびによる膨脹のためにコンクリート構造物が破壊されてしまう。
【０００６】
以上の問題を解決するために、本出願人によって特許文献１（特開２００４−０６７８１９号公報）記載の発明が出願されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０６７８１９号公報
【特許文献２】特公平０７−０５７８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の水ガラス系注入材は地盤中でシリカの含水ゲルを生成して止水性を向上させるものであるが、そのために水ガラスのシリカ分を高濃度にするとゲル化時間が短くなり広範囲を固結することができず、またゲル化時間を長くするために反応材を少なくすると未反応水ガラスのアルカリによりシリカゲルが再溶出して耐久性が得られないという問題がある。
【０００９】
また、水ガラスと塩化カルシウムを用いる注入材の場合には、これらの水溶液を混合すると、瞬時に、ほぼ全部がゲル化してしまうため、注入管の周辺しか固結できなかった。さらに、懸濁型注入材の場合には、高強度に固結するが、注入材の浸透距離に限界があり、地盤の改良範囲を広くすることができない。
【００１０】
また、水ガラス系注入材で改良された地盤ではアルカリが強いため、地上の樹木等に影響を与える等の水質上の問題がある。
【００１１】
本発明者らによる先願である特許文献１（特開２００４−０６７８１９号公報）記載の発明は、注入材として、アルカリ土類金属化合物と炭酸や炭酸塩を用い、この注入液を土中に浸透または注入し、または土と混合し、あるいはこの注入液をコンクリート躯体に吹きつけ、浸透、塗布または注入して炭酸カルシウム等の不溶性塩を形成し、アルカリ汚染を生じることなく、水質汚染を生じることのない発明にかかわるものである。
【００１２】
さらにまた、前記先願発明の目的は高強度に土を固結することはもちろん、広範囲に、かつ高強度に地盤をも改良し、さらに、均一地盤を改良しても、その透水性の程度を調整することができて地下水の流れを大きく変更させることがなく、しかも、コンクリートの比較的表面で緻密な層を形成し、さらにまた、コンクリート構造物の劣化部や亀裂部を補修して中性化を防止し、前述の公知技術に存する欠点を改良した土の固結方法およびコンクリート躯体の処理方法を提供することにあった。
【００１３】
しかし、多価金属化合物として水溶性のCaCl2と難溶性のCa(OH)2を例とした場合、炭酸塩として重炭酸ソーダや炭酸ソーダのような炭酸塩のように水溶性の場合、容易に地下水と共に溶脱しやすいため、固結性が低い。また、炭酸カルシウムのように難溶性の場合は溶解度が低くやはり反応性が低いため、固結性が低い。また、炭酸塩の代わりに炭酸ガス（炭酸水も含む）を地盤中に吹き込む場合、炭酸ガスは地下水と分離して反応しにくいという問題がある。
【００１４】
このように前記先願発明は地下水の存在下で多価金属化合物と炭酸塩との接触時間は短く、反応性が低いことから固結性が低いことに問題があった。
【００１５】
本発明は上記問題を解決することを目的とし、シリカ化合物を用い、微生物代謝によって生ずる炭酸ガスを利用することで、経済的に、効率よくシリカ化合物の不溶性塩を析出させることができ、また、長時間のゲル化時間を保持できることで、地盤中に浸透しやすく、固結しても地盤中の透水性が失われにくい。
【００１６】
また、自然環境に存在する物質（栄養源、微生物、シリカ化合物）を用いることで、周囲の環境に影響を与えにくい土または建造物躯体の処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで本発明者らは二酸化炭素が水に溶解してｐＨを下げることから、シリカ化合物を硬化しゲル化させる方法において、微生物の代謝により栄養源がエタノールと二酸化炭素に分解することにより二酸化炭素を発生させることで、大掛かりな装置や、薬品を使うことなく地盤を改良することができ、また地盤改良領域周辺の環境への影響も少ないことを見出した。
【００１８】
本発明の原理を以下に説明する。
【００１９】
微生物は好気性条件下、嫌気性条件下において以下のような代謝反応を行う。
好気性条件：   ＣnＨ2nＯn（栄養源）＋  ｎＯ2  →   ｎＣＯ2  ＋  ｎＨ2Ｏ
嫌気性条件：  ３ＣnＨ2nＯn（栄養源） →   ｎＣＯ2  ＋  ｎＣ2Ｈ5ＯＨ
【００２０】
微生物は栄養源の代謝により好気性条件下においては二酸化炭素と水を、嫌気性条件下においては二酸化炭素とアルコールを生成する。
【００２１】
この微生物の代謝を利用し、発生した二酸化炭素がシリカ化合物と反応し地盤固結することができる。
【００２２】
このとき、シリカ化合物として水ガラスが挙げられるが、その他に活性シリカやコロイダルシリカ等のシリカ化合物を使用することで、確実にゲル化させることができる。また、水ガラスに微量の酸を加え、コロイド化させたものを用いることで、ゲルタイムを早めることもできる。
【００２３】
さらに、微生物と有機物を同時に注入することで、あるいは微生物を多く含む地盤においては有機物を地盤中に注入することで、微生物の呼吸を調節し、二酸化炭素の発生量を調節し、シリカ化合物のゲル化時間を調節する。
【００２４】
また、二酸化炭素や、酸素等の気体を同時に注入することで代謝を調整し、ゲルタイムを調整することが可能である。
【００２５】
シリカ化合物のゲル化調整剤として、微生物に影響の少ないものを添加することでゲル化時間を調節することもできる。例としては塩化カリウム、塩化ナトリウム等の無機塩や微量の酸、有機塩が挙げられる。また、カルシウム化合物やマグネシウム化合物を添加することで、微生物の代謝で放出した炭酸ガスと多価金属化合物が反応して不溶性の多価金属炭酸塩を形成してゲル化時間を調整できるのみならず、注入材の強度を上げることもできる。
【００２６】
上述の目的を達成するため、本発明はシリカ化合物と、微生物栄養源および／または微生物を有効成分とする組成物を、土、廃棄物または建造物躯体中に浸透させまたは注入し、または土または廃棄物と混合し、または建造物躯体表面に吹き付けまたは塗布し（被膜による被覆など）、微生物の代謝を利用して不溶性塩を形成させることで、土または建造物躯体を処理する。
【００２７】
また、炭酸、炭酸ガス、炭酸水、重炭酸、硫酸、燐酸、硝酸、およびこれらのアルカリ金属化合物または多価金属化合物、樹脂の群から選択される一種または複数種を有効成分とする組成物、さらにカルシウム塩、多価金属塩、カルシウム水酸化物、微粒子石灰、微粒子セメント、微粒子スラグ、石膏、および炭酸カルシウムの郡から選択される多価金属化合物を加えることでゲル化時間や注入材の強度を調整する。
【００２８】
本発明における微生物とは、細菌、藻類、かび、放線菌、原生動物などである。
【００２９】
本発明は微生物が地盤中において、あるいは廃棄物中においてその栄養源がある限り長期間増殖し続けて、その間、代謝作用として炭酸ガスを生産し続けその炭酸ガスは水に溶けて、炭酸水となってシリカ化合物と反応し、ゲル化することで長期にわたって土の間隙や岩壁の亀裂やコンクリートの割れ目に沈殿し、土や岩壁やコンクリートの構造物を固結強化し続けることに着目したものである。
【００３０】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明の建造物躯体の処理方法によれば、シリカ化合物と、微生物栄養源および／または微生物を有効成分とし、または、シリカ化合物を有効成分と組成物と、微生物栄養源および／または微生物を有効成分と組成物を、その他の組成物の混合物、あるいはこれらのいずれかをＡ液、Ｂ液に分けて土に浸透または混合せしめ、あるいは建造物躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入して不溶性塩を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
上記により、本発明により使用される物質は自然界に一般的に存在するものであり、地盤改良後も周辺の地盤に影響を与えにくく、地下水や土壌を汚染することも少ないため、従来の地盤改良方法では未反応性生物が拡散しにくい場所や、環境保全上デリケートな場所において有効に地盤改良し、改良後も環境汚染の恐れがない。
【００３２】
大掛かりな装置や、有害な薬品を使う必要がないため、地盤改良の工事現場にて容易に設置できる。特に液状化対策工等、構造物基礎下のガス、電気、水道管等の地下埋設が多い条件の耐震補強にも適している。
【００３３】
さらにカルシウム化合物、栄養分、二酸化炭素、ゲル化調整剤の一種又は複数を注入することで、ゲル化時間の調整や改良地盤の強度増加をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を具体的に詳述する。
【００３５】
本発明にかかる土の固結方法および建造物躯体の処理方法はいずれも、注入材として、シリカ化合物と、微生物栄養源および／または微生物を有効成分とする。
【００３６】
本発明に使用されるシリカ化合物は水ガラス、活性シリカ、コロイダルシリカ等のいかなるものでも良い。また、２種以上のシリカ化合物を混合することで、ゲルタイムや強度を調整することができる。
【００３７】
ここで、水ガラスとしては水ガラス水溶液、これに酸、塩あるいは有機系反応剤、例えば、グリオキザール等のアルデヒド化合物、酢酸エステル、ジエステル、トリエステル、炭酸エステル等のエステル類を加えた水ガラス水溶液、あるいは水ガラスのアルカリを酸で中和して得られる中性〜酸性シリカ溶液、活性シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン水溶液等が挙げられる。
【００３８】
活性シリカは水ガラスをイオン交換樹脂、またはイオン交換膜で処理して水ガラス中のアルカリの一部または全部を除去して得られる。また、水ガラスと酸を混合してなる酸性水ガラスをイオン交換樹脂、またはイオン交換膜に通過させ、水ガラス中の塩の一部または全部を脱塩して得られたものであってもよい。なお、活性シリカのシリカ濃度が低い場合には、加熱濃縮したり、コロイダルシリカ、水ガラス等を適宜に添加してシリカ濃度を上げることもできる。活性シリカのシリカ濃度は１〜８重量％、ｐＨは２〜４である。
【００３９】
このような活性シリカはシリカ粒径が１〜５ｎｍに成長して数日後にはゲル化するが、苛性アルカリや水ガラス等のアルカリを加えてアルカリ側のｐＨにすることにより安定化される。この安定化した活性シリカに現場で酸や塩を加えてｐＨやゲル化時間を調整し、使用に供される。また、活性シリカに酸を加え、可使時間を長くしてゲル化時間を調整することもできる。この種の活性シリカはゲル化時間を長く調整できるのみならず、低濃度でもゲル化し、かつ固結後の耐久性にも優れている。粘度は水とほとんど変わらず、２ｃｐｓ以下である。
【００４０】
コロイダルシリカは上述の活性シリカを加熱することにより濃縮増粒し、ｐＨを９〜１０に調整して安定化して得られるが、ｐＨが酸性〜中性であってもよい。このようにして得られたコロイダルシリカはシリカ濃度が５％以上、通常は３０％程度であり、また粒径が５〜２０ｎｍであるが、それ以上、例えば、１００ｎｍ程度まで大きくすることができる。
【００４１】
酸性〜中性シリカゾルは水ガラスを過剰またはほぼ当量の酸と混合し、水ガラス中のアルカリ分を中和除去して得られるｐＨが酸性ないし５〜９程度の中性シリカ水溶液である。これは通常、注入現場で調整され、通常の地盤注入ではシリカ濃度３〜１０％で使用される。このシリカゾルもまたアルカリが除去されているため、耐久性に優れ、シリカ濃度が１％以下でもゲル化する。粘度は水とほとんど同じであり、２ｃｐｓ以下である。
【００４２】
コロイダルシリカはコロイド化されており、活性シリカをアルカリまたは水ガラスを加えて濃縮重合して、弱アルカリ領域に安定化して製造する。これにより、Ｎａ含有量が少ないことより中性付近のｐＨでも、ゲル化せず長時間安定し、また少ない反応剤でもゲル化することから、本発明に適している。
【００４３】
本発明に用いられる微生物は人体や環境に影響を与えにくいものならば、使用可能である。特に、乳酸菌やイースト菌、納豆菌、その他の酵母類等、従来食品に利用されているものや、一般の地盤中に多く存在するものも利用できる。例えば圃場の泥土を採取してその混合液あるいはその上澄液を用いても良い。また、アンモニアからの硝化により硝酸カルシウムを析出させることもでき、施工地盤によって微生物の使い分けが可能である。
【００４４】
微生物栄養源とは微生物の栄養源となるものであり、好ましくは土壌中の微生物によって代謝分解される糖類である。例えば、グルコースやフラクトースなどの単糖類、スクロース、マルトースあるいはガラクトースなどの２糖類、その他のオリゴ糖、でんぷんやマルトデキストリンなどの多糖類、その他糖類を例示することができる。微生物によって、あるいは有機栄養源によって代謝速度が変化するため、施工時地盤によって選択する必要がある。
【００４５】
本発明に用いられる組成物としては、多価金属化合物は例えばアルカリ土類金属化合物であって、具体的には、カルシウムやマグネシウムの酸化物、水酸化物、塩化物等が挙げられ、この中で特に、消石灰、塩化カルシウムや塩化マグネシウム等のアルカリ土類金属塩化物が好ましい。さらに、カルシウム塩、マグネシウム塩やカルシウム、マグネシウムやアルミニウムの水酸化物や炭酸塩、これらを含む微粒子石灰、微粒子セメント等も挙げられる。
【００４６】
さらに本発明でシリカ化合物のゲル化調整剤を併用することもできる。例としては、塩化カルシウム、塩化ナトリウム等の無機塩、微量の酸、有機塩、有機酸等が挙げられる。
【００４７】
コンクリート躯体の表面処理の際は全液組成分の混合液か、水ガラス液をＡ液とし微生物と栄養源をＢ液とし、Ａ液とＢ液を混合したものを使用するか、先にＡ液で処理した後、Ｂ液で処理する（あるいは先にＢ液で処理した後、Ａ液で処理する）のが好ましい。特に、コンクリート躯体の表面処理の際に、できるだけコンクリート内部まで処理する場合には、低濃度液を用い、繰り返して吹き付け、浸透、塗布または注入を行う。また、透水性の悪い地盤を固結する際に、できるだけ地盤内部まで固結する場合には、やはり低濃度液を用い、繰り返して土中に浸透または注入し、または土と混合する。
【００４８】
本発明にかかる上述の全組成物の混合液はＡ液およびＢ液は地盤注入等、土の固結の場合には、これらを土中に浸透または注入し、または土と混合して不溶性塩を形成させ、土を固結する。さらに、コンクリート等建造物躯体の処理の場合には、これらをコンクリート躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入して不溶性塩を形成する。これらの浸透、注入または混合、あるいは吹き付け、浸透、塗布、または注入は繰り返して行う。
【００４９】
これらのＡ液およびＢ液は土の固結の場合、次の(1)〜(5)のいずれかの方式で土中に浸透または注入され、または土と混合され、さらに、コンクリート躯体の処理の場合もまた、以下の(1)〜(5)のいずれかの方式でコンクリート躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入され、いずれも不溶性塩を形成する。
【００５０】
(1) Ａ液およびＢ液を別々に、または交互に土中に浸透または注入し、または土と混合し、あるいはコンクリート躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入する。
【００５１】
(2) 全組成分の混合液または、Ａ液およびＢ液を別々に土中に浸透または注入し、あるいはこれらを併用して注入し、または土と混合し、あるいはコンクリート躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入する。
【００５２】
(3) Ａ液およびＢ液を別々に注入管を通して土中に浸透または注入し、または土と混合し、あるいはコンクリート躯体に吹き付け、浸透、塗布または注入する。
(4) 前記(1)〜(3)のいずれかを繰り返す。
(5) 前記(1)〜(3)のうちの二つ以上を併用し、または併用を繰り返す。
【００５３】
さらに、上述のＡ液およびＢ液は地盤注入による土の固結の場合、またはコンクリート躯体の処理の場合、地盤中に注入管を埋設し、またはコンクリート躯体に注入管を挿入し、これら注入管を通じて所定の圧力範囲になるまで、または注入圧が上昇して注入困難になるまで、または所定の注入量に達するまで、繰り返して土中に浸透または注入され、あるいはコンクリート躯体に注入される。
【００５４】
なお、本発明にかかるコンクリート躯体としては、トンネルの内壁面、コンクリート建造物の内外壁面、橋脚、高速道路側面、コンクリート擁壁、岩盤や斜面のモルタルやコンクリート吹付層等が挙げられる。
【００５５】
本発明に用いられる炭酸ガスは炭酸ガスまたは炭酸ガスを圧力下で水に溶解させた炭酸水であり、炭酸ガスをシリカ化合物と微生物および／または栄養源に吹き込んで注入しても良いし、また、炭酸ガスをあとから地盤中に注入して初期における炭酸カルシウムの析出による固結を加速して、長期的には微生物代謝による炭酸ガスの反応により炭酸カルシウムを形成しても良い。
【００５６】
地盤中に炭酸ガスあるいは炭酸ガスと水ガラスの混合液を吹き込む方法や装置は本出願人によって（例えば、特許文献２：特公平０７−０５７８７０号公報等）、既に開発されている。
【００５７】
以下、本発明を実施例により具体的に詳述する。
【実施例１】
【００５８】
〔イースト菌とシリカコロイドのゲル化〕
コロイダルシリカに微生物を加えた時のゲル化の有無を調べた。
【００５９】
コロイダルシリカ10ｍｌに微生物としてイースト菌（日清フーズ株式会社製、日清スーパーカメリヤ）0.6g、栄養源としてグルコースC6H12O6  0.3ｇを表1の配合にて、ねじ口試験管に加えよく混合し、室温、大気下で24時間静置した。24時間後に試験管を上下倒置してゲル化の有無を確認した。
また、組成物として炭酸カルシウムを1ｇ加えたもののゲル化実験を行った。
【００６０】
【表１】
2008138069.tif 000003
【００６１】
イースト菌無添加の比較例１、２ではゲル生成物は認められなかったが、イースト菌を含む本発明１、２では試験管を倒置しても内容物が落下せず微生物によるコロイダルシリカのゲル化が確認された。また、本発明２のコロイダルシリカに微生物のみを加えた試験管では一部にゲル化が見られたのに対し、本発明1のコロイダルシリカに微生物と栄養源を加えた試験管ではコロイダルシリカ溶液全体がゲル化したことから、微生物の代謝によって放出した炭酸ガスがゲル化にあずかり、特に栄養源によってゲル化を促進できることがわかった。
【００６２】
比較例3において、コロイダルシリカと組成物のみではゲル化生成物は認められなかったのに対し、本発明3のコロイダルシリカと組成物に微生物と栄養源を加えることでゲル化がみられた。これにより、微生物代謝によりコロイダルシリカと組成物混合液をゲル化することができ、また組成物は微生物代謝に影響を与えにくいことがわかった。
【実施例２】
【００６３】
シリカ化合物に微生物を加え、更に多価金属化合物、組成物を加えた時のゲル化の有無を調べた。
微生物としてイースト菌液（日清フーズ株式会社製、日清スーパーカメリヤ）にシリカ化合物液を混合しゲル化の有無を確認した。配合を表２に示す。
【００６４】
シリカ化合物として、JIS3号水ガラス、コロイダルシリカを用いた。
多価金属化合物として、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、微粒子セメントを用いた。
組成物として75％リン酸、重曹を用いた。
また、標準砂を用い供試体（Dr=60、直径5cm×高さ10cm）を作成し、28日後の一軸圧縮強度を測定した。
【００６５】
結果より、多価金属化合物や、組成物を加えることで一軸圧縮強度を調整できることがわかった。
【００６６】
【表２】
2008138069.tif 000004
【実施例３】
【００６７】
〔土中への浸透試験〕
地盤中のシリカグラウトの地盤中でのｐHの変化、注入地盤における浸透距離と注入地盤のｐHの変化、浸透距離と強度を測定するため、図１に示される浸透実験を行った。
【００６８】
(1) 試料砂
豊浦標準砂
【００６９】
(2) 実験装置
事前準備として、試料砂11を長さ2ｍのアクリルモールド10上部より自由落下させて充填し（Dr＝60％）、薬液の注入に先立って、水で飽和させた。
【００７０】
Ａ液貯槽４、B液貯槽５からポンプ６により混合槽中８に投入する。この時の投入量は流量計７によって管理する。投入された薬液は攪拌機９によって攪拌され、コンプレッサー１によって押し出され、アクリルモールド10中の試料砂11中に浸透される。薬液の注入はアクリルモールド10下部より0.03MPaで定圧注入し、試料砂中11を通過した薬液はアクリルモールド10上部より排出され、メスシリンダー12に採取される。
【００７１】
(3) 薬液
活性シリカは、３号水ガラスを水で希釈した液を陽イオン交換樹脂に通過して処理し、ｐＨ2.8、比重1.03、SiO2＝4.5%の活性シリカが得られた。
３号水ガラス、３号水ガラスとコロイダルシリカを混合したものを、それぞれ表３の配合に調整した。このときのシリカ濃度は約６％である。
【００７２】
【表３】
2008138069.tif 000005
【００７３】
〔結果〕
浸透後作成されたサンドゲル（浸透固結サンドゲル）供試体は、４週間静置した後、浸透距離10cmごとに切断し、吐出口から50cm、150cm、200cmの距離の供試体の一軸圧縮強度を測定した。結果を表４に示す。
【００７４】
配合１、２、３のそれぞれ浸透距離200cmでの供試体でも一軸圧縮強度が得られたことから、地盤中において浸透し、地盤の強度を上げることがわかった。
【００７５】
【表４】
2008138069.tif 000006
【実施例４】
【００７６】
(1) 配合
実施例３の配合１を用いたシリカ化合物と微生物栄養源、および微生物を用いた。
液は20℃のものと、加熱して35℃に設定したものを用いた。
【００７７】
(2) 実験方法
1）コンクリート浸漬試験
ポーラスコンクリート供試体（５Φ×１０ｃｍ）を本発明の混合液１５０ｍｌに所定時間浸漬後、供試体を液から取り出し、軽く拭いた後、放置し１サイクルとした。浸漬後、液から取り出し、供試体をラップで包み、室内養生した。
【００７８】
2）コンクリート塗布試験
ポーラスコンクリート供試体（５Φ×１０ｃｍ）の全面に本発明の混合液を幅４ｃｍのハケで塗布した。塗布量は、塗布後の供試体の重量変化で確認した。塗布後、室温に３０分以上放置し、これを１サイクルとした。
【００７９】
3）コンクリート吹付け試験
ポーラスコンクリート板（５×１０ｃｍ、厚さ１ｃｍ）の片面に塗装機により、本発明の混合液を吹付け、３０分以上放置した。これを１サイクルとし数回吹き付けた。
【００８０】
(3) 結果
結果を表５に示す。浸透、塗布、吹付のいずれでも、透水係数が低下し改善が見られた。
液温を加熱し、35℃に上げたものはコンクリートへの浸透性が良く、液温20℃と比べ透水係数が下がった。
【００８１】
【表５】
2008138069.tif 000007
【００８２】
さらに、本発明の地盤注入剤に炭酸ガス、炭酸水を加え、不溶性塩を形成する場合、
1)シリカ化合物を有効成分とするＡ液に炭酸ガスを吹き込む、または炭酸ガスを吹き込んだ水（炭酸水）を配合する方法。
2）微生物栄養源および／または微生物を有効成分、その他の化合物を有効成分とするＢ液に炭酸ガスを吹き込む、または炭酸ガスを吹き込んだ水（炭酸水）を配合する方法。
【００８３】
3）上記Ａ液Ｂ液を混合した液に炭酸ガスを吹き込む、または炭酸ガスを吹き込んだ水（炭酸水）を配合する方法。
4）上記Ａ液、Ｂ液を土中またはコンクリート躯体中に浸透（注入も含む）混合、または皮膜（吹き付けまたは塗布）後、あるいは同時に炭酸ガスを浸透混合または皮膜、または炭酸ガスを吹き込んだ水（炭酸水）を浸透混合または皮膜する方法。
を用いることもできる。
【実施例５】
【００８４】
図２は本発明において実際の地盤において炭酸ガスを混合する方法を説明したフローシートであって、主にＡ、Ｂ液送液管路13、複数系統（図２では２系統）の炭酸ガス圧送管路、すなわち、高圧炭酸ガス圧送管路20および低圧炭酸ガス圧送管路22、および地盤14中に挿入された注入管15を含んで構成される。
【００８５】
Ａ、Ｂ液送液管路13はＡ液貯槽４、Ｂ液貯層５から地盤14中に挿入された注入管15に配管され、図１に示されるように上流側からそれぞれ、混合槽８、注入ポンプ６および流量計７が送液管路13に配置される。
【００８６】
高圧炭酸ガス圧送管路20は高圧炭酸ガス容器16−2と連結管17−2を介して連結され、注入管15まで配管される。管路20内には電磁弁18−2、減圧弁19−2および炭酸ガス吹き出しノズル21がそれぞれ配置される。この炭酸ガス吹き出しノズル21は図示しないが注入管15に備えることもできる。
【００８７】
低圧炭酸ガス圧送管路22は上述高圧炭酸ガス圧送管路20と同様、圧力の低下された高圧炭酸ガス容器16−１と連結管17−1を介して連結され、水溶液貯槽４，５、または水溶液送液管路13の混合槽８よりも上流側まで配管される。管路22内には上述と同様、電磁弁18−1、減圧弁19−1および上記と同様な炭酸ガス吹き出しノズル23がそれぞれ配置される。
【００８８】
上述構成からなる本発明装置によれば、溶液送液管路13の上流側、または水溶液貯槽４，５中に、低圧炭酸ガス圧送管路22を介し、低圧炭酸ガス容器16−1から電磁弁18−1、減圧弁19−1および炭酸ガス吹き出しノズル23を経て水溶液に炭酸ガスを噴射し、次いで混合槽８で水溶液と炭酸ガスを充分混合して炭酸ガスの水溶液への吸収率を高め、かつ注入ポンプ６により炭酸ガスの吸収されたシリカ化合物水溶液を液送液管路13介して注入管15に送液する。
【００８９】
さらに、高圧炭酸ガス圧送管路20を介し、高圧炭酸ガス容器16−2から電磁弁18−2、減圧弁19−１および炭酸ガス吹き出しノズル21を経て注入管15中に炭酸ガスを噴射する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の浸透試験装置の一具体例の説明図である。
【図２】本発明にかかる注入材の注入装置の一具体例の説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  コンプレッサー
２  圧力計
３  圧力計
４  A液貯槽
５  B液貯槽
６  ポンプ
７  流量計
８  混合槽
９  攪拌器
10  アクリルモード
11  試料砂
12  メスシリンダー
13  水溶液送液管路
14  地盤
15  注入管
16  炭酸ガス容器
17  連結管
18  電磁弁
19  減圧弁
20  高圧炭酸ガス圧送管路
21  炭酸ガス吹出ノズル
22  低圧炭酸ガス圧送管路
23  炭酸ガス吹出ノズル
【図１】
2008138069.tif 000008
【図２】
2008138069.tif 000009