(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子状の水砕スラグの３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰及び／または微粒子状の生石灰の２〜５０重量％と、重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩および硫酸アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも１種または２種以上の水溶性硫酸塩の３〜２０重量％および炭酸アルカリ金属塩の０．１〜１０重量％とを含有してなる地盤固結改良剤。
【請求項２】
固形分換算の分散助剤／水砕スラグの重量比が０．００１〜０．０５の範囲で更に有機高分子系の分散助剤を含有させてなる事を特徴とする請求項１記載の地盤固結改良剤。
【請求項３】
水砕スラグが（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２の重量比で表される塩基度で１．７〜２．１の範囲にある高炉水砕スラグである事を特徴とする請求項１または２に記載の地盤固結改良剤。
【請求項４】
地盤固結改良剤を水で懸濁させてなり、水／水砕スラグの重量比が０．５〜５の範囲、（消石灰＋生石灰）／水砕スラグの重量比が０．０１〜３の範囲、分散助剤／（消石灰＋生石灰＋水砕スラグ）の重量比が０．００５〜０．０２の範囲、水溶性硫酸塩として硫酸ナトリウムの単独を選定しその２〜１０重量％、炭酸アルカリ金属塩として炭酸ナトリウムの単独を選定しその１〜５重量％を含有させてなる１液型懸濁溶液とする事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地盤固結改良剤。
【請求項５】
１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有の細砂地盤及び／または礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤に対し、請求項１〜４のいずれかに記載の地盤固結改良剤を懸濁下に一体混和して固結させる事を特徴とする地盤改良方法。
【請求項６】
１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有のシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有するシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤に対し、請求項１〜４のいずれかに記載の地盤固結改良剤を、地中深く下ろされたミキシングロッドの先端部より吐出または流出させ、同ロッドで該地盤と混和させ、同操作を継続または繰返すことにより、ミキシングロッド周辺の土砂と請求項１〜４のいずれかに記載の地盤固結改良剤とを一体混合させて固結させる事を特徴とする連続地中杭または連続地中壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフミン酸で代表されるフミン質有機酸や陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物のいずれかを比較的多く含み、かつ地震の際に液状化災害、滑り破壊災害、不同沈下災害等の発生が予想される細砂地盤及び／または礫質地盤を、確実かつ恒久的に固結強化安定化する事でその発生防止が可能な、微細な水砕スラグと微細な消石灰及び／または微細な生石灰粒子と特定された水溶性硫酸塩及び炭酸アルカリ金属塩と、必要に応じて更に有機高分子系の分散助剤とを含有してなる懸地盤固結改良剤に関する。またその地盤固結改良剤を用いた地盤改良工法ならびに連続地中杭または連続地中壁の構築方法に関する。
【０００２】
より詳しくは、フミン酸で代表されるフミン質有機酸や陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物のいずれかを比較的多く含有してなり、かつ地震発生の際に、液状化、滑り破壊、不同沈下等に起因する重大災害が予想される細砂地盤及び／または礫質地盤等を主な対象地盤とし、液状化防止、滑り破壊防止、不同沈下防止等の地盤改良目的で注入され、現場１次分散安定性が優れ、０．２〜３００時間と任意な液ライフを持つ一方、ブリージング率が低くかつ短時間固結性とが同時に発揮される地盤固結改良剤に関する。
またその懸濁型グラウト剤を用いた地盤改良工法、またさらに懸濁型グラウト剤を用いた連続地中杭または連続地中壁の構築方法等に関する。
【０００３】
【従来の技術】
本発明でフミン酸とは、若い地層の堆積物に多く含まれている事が良く知られ、その平均分子量は数百〜数万と言われ、詳細な分子構造はいまだに明らかになっていないが、タンパク質の分解生成物、また更に炭水化物などとの縮合反応によって生成された有機高分子化合物と言われている物である。
細砂地盤中のフミン質有機酸の含有濃度を簡便的に知るには、０．５〜１Ｎ（Ｎ：規定）の水酸化ナトリウム溶液を用い、加熱下に１時間程度抽出する処理方法で抽出し、砂を除いた該抽出母液をフェノールフタレン指示薬の存在下に０．５〜１Ｎ塩酸で逆滴定する事で細砂中に含有するフミン質有機酸の絶対量を求める事ができる。完全に中和された該抽出母液からは茶褐色の物質が沈殿析出することがあるが、この沈殿物がフミン酸のＮａ塩であると広く認識されている。
【０００４】
固結体が比較的高強度となる地盤固結改良剤としては、セメントを主成分とする地盤固結改良剤が公知であり、例えば特開平１−１３３９６５号公報等に代表される。しかし、フミン質有機酸及び／または陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物を多く含んだ地盤では著しく硬化阻害を受け、そのままでは固結信頼性を欠く課題がある。
【０００５】
ところで、フミン質有機酸による硬化阻害を受けないとされる土壌固化剤として提案されているものに特公平０６−７８５２４号公報がある。該公報技術によれば、４ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＳＯ3と１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（Ｘはハロゲン）、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3の１種とが共存するカルシウム・アルミネートを主成分に半水石膏や無水石膏等で代表される水硬性の無機硫酸塩を添加混合してなる組成物が高有機質土壌固化剤として好ましく使用出来るとしている。該組成物の基本的な固結反応は土壌中の有機成分に影響されることなく、水と合うと速やかにエトリンガイトを形成して固結するとある。しかし、水硬性微粒子はその特扱いに注意が必要で、水に濡れるとすぐ硬化してしまうか又は２次粒子を形成する為、現場向きでない課題がある。
【０００６】
またその他、高炉水砕スラグ、転炉水砕スラグ等の潜在水硬性の性質を示すスラグ粉末を主剤としたいわゆるスラグ系地盤固結改良剤が近年数多く提案されており、例えば特開平６−２１９７９６号公報、特開平６−２２８５５８号公報、特開平７−１１９１３８号公報等に代表される。これらの開示技術ではスラグ粉末の潜在水硬性を顕在化させる為のアルカリ刺激剤として、例えばアルカリ水ガラス溶液やアルミン酸ソーダや水酸化ナトリウム等を例示している。しかしそれらのアルカリ刺激剤を添加してなる既知のスラグ系懸濁型グラウト剤の多くは、地盤改良硬化速度や固結強度を高めようとすればするほどその系自体のゲルタイムは短くなる傾向にあり、１液化しても数十時間以上と長い液ライフを持つ急速固結型のスラグ懸濁型グラウト剤は得られない課題がある。
【０００７】
また既知のスラグ系懸濁型グラウト剤の多くは、実際の細砂地盤と混和されると、地盤中にあるフミン質有機酸成分がアルカリ刺激剤によって中和され水溶化されて溶脱する為、スラグ粒子への硬性阻害が顕著に表れ、結果として地盤の高強度固結化が未達となる重大な課題を内在している。また同様に、陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物に起因するスラグ粒子の水和硬化性阻害、具体的には珪酸カルシウム水和結晶またはカルシウムアルミネート水和結晶等で代表される水和物結晶群の生成反応に必須なカルシウム陽イオンやアルミニウム陽イオンが粘土鉱物によって吸着消費される為に、スラグ粒子の水和硬化反応が顕著に阻害され、結果として地盤の高強度固結化が未達となる重大な課題を内在している。
【０００８】
特に河川域周辺の細砂地盤は腐葉土またはフミン質有機酸や陽イオン吸着交換能の強い粘土成分を比較的多く含む地盤と言われる。その為、すでに公知のセメント系地盤固結改良剤やスラグ系地盤固結改良剤のいずれかを使用した地盤改良現場に於いては、予想以上に著しい硬化阻害現象を受け、しばしば固化が全く観察されなかったり、目標固結強度に達しない等の数多くの問題を抱えている実態にある。すなわち実際の砂質土地盤ではその固結信頼性がまだ極めて不十分な実態にある。
特に、水ガラス−スラグ系地盤固結改良剤や水酸化ナトリウム−スラグ系地盤固結改良剤等の公知のスラグ系地盤固結改良剤では、砂質土地盤中で著しい硬化阻害を受けると、必然的に地下水の流入と共に環境負荷が大きいと懸念されるアルカリ刺激剤が広範囲に溶脱し、所定領域外へ広く拡散または流出する事となる。すなわち、フミン質有機酸や陽イオン吸着交換能の強い粘土成分を比較的多く含む実地盤の固結剤として使用されると環境負荷の問題ならびに強度発現不良が助長されることが大きな問題となる。
【０００９】
地盤固結改良剤の抱えている課題のうち、急激な増粘を抑制して地盤との一体混和性を向上される為に取り得る手段としては、水／スラグ比または水／セメント比を出来るだけ大きくする事が挙げられるが、この方法では新たな課題としてブリージング発生率が極めて高くなってしまう課題や強度低下が避けられない課題等を併発する。
【００１０】
以上の様に、すでに公知の地盤固結改良剤に於いては実地盤に好ましく採用出来、フミン質有機酸や陽イオン吸着交換能の強い粘土成分を比較的多く含む細砂地盤及び／または礫質地盤等を短時間内に確実に高強度かつ恒久的に固結する事ができる高度な硬化機能と、また更に、１液化状態で２４時間以上安定に取り扱え、注入作業中は著しい増粘が見られない高速固結改良機能とを併せ持つ地盤固結改良剤が見当たらない。
【００１１】
ところで、平成７年１月に発生した阪神淡路大震災の災害は、軟弱地盤上に構築されていた重要構造物に多大な被害が集中した事実から、その復旧工事方法や、不安定地盤上のすべての重要構造物に対する安全性確保の方法、恒久的な耐地震性強化方法等の課題をも提起したと言える。
特に前記した事に鑑みて、主要な都市部の液状化が予想される地盤上に構築され、また構築しようとしている重要構造物の耐震安全性確保が緊急かつ強く求められており、安全に取扱うことが可能でありかつ現場での注入信頼性や硬化信頼性に富んだ新規な地盤固結改良剤を市場に早期に提供する事の必要性が高まっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は前記した社会的要請に鑑み、フミン酸で代表されるフミン質有機酸及び／または陽イオン吸着交換能の強い粘土鉱物を比較的多く含む固結させずらい細砂地盤及び／または礫質地盤を主な対象地盤とし、その液状化防止、滑り破壊防止、不同沈下防止目的の為の地盤改良に際し、現場での１次分散安定性と高速固結性能に特に優れ、かつまたフミン質有機酸塩の溶脱による硬化阻害要因ならびに多価金属陽イオン吸着による硬化阻害要因を少なからず受けても、所定の時間内で確実に高強度に対象地盤を固結する事が出来、その固結体は恒久的機能を発揮する環境負荷の小さいスラグ系の地盤固結改良剤を安価に安定的に提供する事にある。
【００１３】
より具体的には、以下の（Ａ）〜（Ｃ）に示す性質を併せ持つ新たなスラグ系の地盤固結改良剤を提供する事にある。
（Ａ）所定量の水と懸濁すると容易に１次分散し、その懸濁液は０．２〜３００時間と任意な液ライフを持つ一方、ホモゲル塊生成時のブリージング率が低い地盤固結改良剤。
（Ｂ）１ｋｇ当たりの改良対象地盤から抽出されたフミン質有機酸量として、その全量を中和するに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の範囲にある細砂地盤及び／または礫質地盤、及び／または、１００ｇ当たり５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤を、地盤固結改良剤の懸濁液ライフに何等関係無く、地盤と均一に混和後１〜３日以内には該地盤の固結強度（サンドゲル１軸圧縮強度）を低くとも５０Ｎ／ｃｍ2以上と急速固結させることが可能な地盤固結改良剤。
（Ｃ）固結体が長期間安定した強度特性を示す懸濁型グラウト剤。
【００１４】
また併せて、液状化防止、滑り防止、不同沈下防止目的の為の地盤改良目的に、前記した地盤固結改良剤を用いた、より経済的な地盤改良工法並びに連続地中杭または連続地中壁の構築方法をそれぞれ提供する事にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を克服すめため鋭意検討した結果、微細な水砕スラグと、微細な消石灰及び／または微細な生石灰と、特定された水溶性硫酸塩および炭酸アルカリ金属塩とをそれぞれ含有して成り地盤固結改良剤が前記課題を解決出来る事を見出し本発明を達成した。
【００１６】
すなわち、本発明の懸濁型グラウト剤とは、微粒子状の水砕スラグの３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰及び／または微粒子状の生石灰の２〜５０重量％と、重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩および硫酸アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも１種または２種以上の水溶性硫酸塩の３〜２０重量％および炭酸アルカリ金属塩の０．１〜１０重量％とを含有してなる地盤固結改良剤である。好ましくは、固形分換算比の分散助剤／水砕スラグの重量比が０．００１〜０．０５の範囲で更に有機高分子系の分散助剤を含有させてなる地盤固結改良剤がより好ましい。また更に、地盤固結改良剤中に重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩から選ばれた少なくとも１種または２種以上の水溶性硫酸塩を５〜２０重量％の範囲、炭酸アルカリ金属塩の０．１〜１０重量％の範囲で含有させると共に、有機高分子系分散助剤の０．００１〜１重量％水溶液から求められた慣性二乗半径が２５０〜２，０００オングストロームの範囲にある固体粉末状のセメント用減水剤から選定された１種または２種以上を０．０５〜２重量％の範囲で含有させた地盤固結改良剤がより好ましい。
【００１７】
また本発明の地盤改良方法とは、１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有の細砂地盤及び／または礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤に対し、本発明の地盤固結改良剤を懸濁下に一体混和して固結させる事を特徴とする方法である。
【００１８】
また本発明の連続地中杭または連続地中壁の構築方法とは、１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で最大１００ミリ当量未満の高有機酸含有のシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有するシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤に対し、本発明の地盤固結改良剤を、地中深く下ろされたミキシングロッドの先端部より吐出または流出させ、同ロッドで該地盤と混和させ、同操作を継続または繰返すことにより、ミキシングロッド周辺の土砂と本発明の地盤固結改良剤とを一体混合させて固結させる方法である。
【００１９】
ところで前記した分子の慣性二乗半径とは、一般的に、無限希薄水溶液中に於いて１分子が占める自由占有体積または分子の広がり度合いを表すひとつの指標値であり、その数値が大きい程嵩高い占有面積または分子の広がりが高い事を意味する。
また本発明に於いては、その慣性二乗半径の数値は公知の慣性半径測定方法で得た数値で表されて良く、測定方法によって特に制約は無い。一般的には慣性半径分子量測定器で容易に求める事が出来る。
【００２０】
すなわち、本発明は次の（１）〜（６）を提供するものである。
（１）微粒子状の水砕スラグの３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰及び／または微粒子生石灰の２〜５０重量％と、重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩から選ばれた少なくとも１種または２種以上からなる水溶性硫酸塩の３〜２０重量％および炭酸アルカリ金属塩の０．１〜１０重量％とを含有してなる地盤固結改良剤。
（２）固形分換算比の分散助剤／水砕スラグの重量比が０．００１〜０．０５の範囲で更に有機高分子系の分散助剤を含有させてなる事を特徴とする（１）記載の地盤固結改良剤。
【００２１】
（３）水砕スラグが（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２の重量比で表される塩基度で１．７〜２．１の範囲にある高炉水砕スラグである事を特徴とする（１）または（２）に記載の地盤固結改良剤。
（４）地盤固結改良剤を水で懸濁させてなり、水／水砕スラグの重量比で０．５〜５の範囲、（消石灰＋生石灰）／水砕スラグの重量比が０．０１〜３の範囲、分散助剤／（消石灰＋生石灰＋水砕スラグ）の重量比が０．００５〜０．０２の範囲、水溶性硫酸塩として硫酸ナトリウムの単独を選定しその２〜１０重量％、炭酸アルカリ金属塩として炭酸ナトリウムの単独を選定しその１〜５重量％を含有させてなる１液型懸濁溶液とする事を特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の地盤固結改良剤。
【００２２】
（５）１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有の細砂地盤及び／または礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤に対し、（１）〜（４）のいずれかに記載の地盤固結改良剤を懸濁下に一体混和して固結させる事を特徴とする地盤改良方法。
【００２３】
（６）１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有のシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有するシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤に対し、（１）〜（４）記載のいずれかの地盤固結改良剤を、地中深く下ろされたミキシングロッドの先端部より吐出または流出させ、同ロッドで該地盤と混和させ、同操作を継続または繰返すことにより、ミキシングロッド周辺の土砂と（１）〜（４）記載のいずれかの地盤固結改良剤とを一体混合させて固結させる事を特徴とする連続地中杭または連続地中壁の構築方法。
【００２４】
【発明の実施の態様】
本発明の地盤固結改良剤では、その対象地盤は、１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の範囲で該有機酸を含有してなる細砂地盤及び／または礫質地盤がその主な対象範囲となる。
また更には、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤も好ましい対象範囲である。
すなわち、フミン酸で代表されるフミン質有機酸及び／または陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物を含有してなる細砂地盤及び／または礫質地盤が対象範囲として好ましく示され、その他、スラグの硬化阻害を受けにくい一般的な細砂地盤及び／または礫質地盤であっても好ましく包含されるものである。
なお、前記した対象地盤範囲によって本発明の地盤固結改良剤の適用範囲が特に限定される事が無い事は明白である。
【００２５】
また例えば、前記した値よりも高濃度に有機酸を含有してなる細砂地盤及び／または礫質地盤に於いては、本発明の地盤固結改良剤を混和させる前に、希薄な水酸化ナトリウム溶液等で代表される公知のフミン質有機酸溶脱作用を持つアルカリ希薄溶液を事前に注入して該有機酸塩を地盤改良対象域外に広く流出拡散・低濃度化させる方法、またはアルカリ希薄溶液を注入し適宜くみあげて除去・低濃度化する前処理方法などで、その対象地盤が前記範囲内の性質に改善されてなる改質地盤も好ましく包含される。
また例えば、前記した値よりも高いカルシウム陽イオン吸着交換能力を持つ細砂地盤及び／または礫質地盤に際し、予め、事前に消石灰飽和溶液や海水などを浸透注入させ、地盤の持つ陽イオン吸着交換能力を飽和・減少せしめる等の前処理を行う事で前記要件を満足する改質地盤も好ましく包含するものである。
【００２６】
本発明の地盤固結改良剤とは、先に示したように基本的に、微粒子状の水砕スラグ（イ）の３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）の２〜５０重量％と、重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩から選ばれた少なくとも１種または２種以上からなる水溶性硫酸塩（ニ）の３〜２０重量％及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）の０．１〜１０重量％とを含有してなる地盤固結改良剤−１である。
このましくは更に有機高分子系の分散助剤（ハ）を加えてなる地盤固結改良剤−２が良い。
好ましくは、地盤固結改良剤−１または地盤固結改良剤剤−２を水の適量に懸濁してなる地盤固結改良剤中に重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも１種または２種以上の水溶性硫酸塩（ニ）の５〜２０重量％及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）の０．１〜１０重量％の範囲で含有させると共に、有機高分子系の分散助剤（ニ）がその０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が２５０〜２，０００オングストロームの範囲にある固体粉末状のセメント用減水剤から選定された１種または２種以上の０．０５〜２重量％の範囲で含有させた地盤固結改良剤−２がより好ましい。
【００２７】
また、本発明の地盤固結改良剤−１又は地盤固結改良剤−２では、水に懸濁させてなる組成物も好ましく包含され、水／（消石灰＋生石灰＋水砕スラグ）の重量比が１〜６の範囲となる様に懸濁させた地盤固結改良剤溶液の態様は特に好ましい。
特に好ましくはその（イ）として、粒径加積曲線上に於ける９５重量％粒子径が５０μｍ以下でかつ比表面積が０．３５〜３ｍ2／gの範囲にある水砕スラグ（ａ）と、その（ロ−１）として、粒径加積曲線上に於ける９５重量％粒子径が２５０μｍ以下でかつ比表面積が０．３〜５０ｍ2／gの範囲にある消石灰（ｂ）と、その（ハ）として、０．００１〜１重量％水溶液から求められた慣性二乗半径が低くとも１５０オングストローム以上と嵩高い有機高分子系の分散助剤（ｃ）と、前記した水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）および水（ヘ）とを必須成分として含有させ、水砕スラグ（ａ）の３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰（ｂ）の２〜５０重量％と水溶性硫酸塩（ニ）の５〜２０重量％及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）の０．１〜１０重量％と前記分散助剤（ハ）の０．０５〜２重量％とを含有してなる地盤固結改良剤−２が特に最も好ましい。
以下の記載では地盤固結改良剤−１と地盤固結改良剤−２を一括総称して単に地盤固結改良剤と呼ぶ事がある。
【００２８】
ところで前記した粒径加積曲線上に於ける９５重量％粒子径が５０μｍ以下とは、公知の粒度分布測定によって作成された粒度加積曲線の９５重量％加積粒子径値（以下の記載では単に９５重量％粒子径と呼び、記号はｄ95で表わす事がある。）に該当する粒子サイズ（μｍ：ミクロン）で表され、一般的に９５重量％の粒子の全てが５０μｍを下まわる事を意味するものである。
また、本発明の地盤固結改良剤は常温で固体組成物であったり、また水と懸濁させてなる組成物のいずれかであったりして良い。また、一部の構成成分を固体で取り扱い、現場で他の溶液型の必須成分とを混合し、懸濁状態とした地盤固結改良剤であっても良く、任意の形態をとっても良い。
【００２９】
すなわち、微粒子状の水砕スラグ（イ）と、微粒子状の消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）と、有機高分子系の分散助剤（ハ）と、前記した水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）と水（ヘ）とからなる懸濁組成物であっても本発明の地盤固結改良剤として広く包含されると言うことである。
【００３０】
また本発明では粒子サイズやその分布状態ならびに比表面積等に関する記載値は、光散乱式粒度分布測定器の使用によるものである。
また比表面積値を事前に求める方法としては、例えばコンクリート協会が推奨する空気を用いたセル通気法やその他窒素や他の不活性ガスを用いたセル通気法等のいずれかの方法で求める方法が例示出来る。
【００３１】
水砕スラグ（イ）の具体例には、例えば高炉水砕スラグ、転炉水砕スラグ、電炉水砕スラグ、平炉水砕スラグ等に代表される金属製錬副産物の１種または２種以上から成るものが挙げられる。
その中でもより更に好ましくは、日本工業規格・ＪＩＳ−Ｒ−５２０２で示された「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じた測定結果で表され、ＳｉＯ2分として３０〜３５重量％、ＣａＯ分として３５〜４５重量％、Ａｌ2Ｏ3分として１３〜２０重量％、ＭｇＯ成分として５〜８重量％、その他の成分を数重量％含む等の組成比で構成され、かつ（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ2Ｏ3）／ＳｉＯ2の重量比で表される塩基度が１．７〜２．１の範囲にある高炉水砕スラグが特に最も好ましい（イ）の具体例として挙げられる。
【００３２】
徐冷スラグは本発明の水砕スラグ（イ）からは除外される。理由は徐冷スラグ類は結晶質スラグであり潜在水硬性（潜在的な水和硬化性）が無いからである。
本発明記載の前記水砕スラグ（イ）としては、結晶質な成分が少量混在していても良く、基本的に水冷却法等の急冷法で得た非晶質性に富む微粒子状の水砕スラグ粉であれば好ましく使用できる。
【００３３】
一般的に水砕スラグ（水滓スラグとも言い、以下では単にスラグと呼ぶ事がある）はそれ自身では自硬性は示さない。
水砕スラグは一般的にアルカリの共存下の水溶液中や高湿度環境下ではその固体表面からＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3成分が溶出し、次いでＣａイオンが溶出して系中に珪酸カルシウム水和結晶・ゲル及び／またはシリカアルミネート水和結晶・ゲル等が生成し、その結晶・ゲルが順次生長または強固に凝集する事で系全体が固結する硬化メカニズムが広く支持されている。その固結体の１軸圧縮強度特性は経時と共に増大する事が良く知られており、その際使用するアルカリ量が過少の場合には、一向に一体的なゲル化がおこらなかったりする。また過大の場合にはスラリー粘度が過大で、結果として流動性不良からポンプ送液が出来なかったりすると共に、粘性変化が顕著な為に、地盤固結改良が中断されるかまたは全く出来ない等の障害をきたす事が一般的な事実としてあり、アルカリ溶液硬化剤は総じてその傾向が顕著に表れる。
本発明の地盤固結改良剤ではアルカリ刺激剤成分として作用するものとして微粒子状の消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）や炭酸アルカリ金属塩（ホ）が挙げられる。それらの飽和溶液や希薄溶液はアルカリ性を示すからである。
なお、消石灰飽和溶液は約０．１重量％消石灰を含有する希薄なアルカリ溶液であり、それゆえ、微粒子状の消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）の配合量を多くしても本発明の地盤固結改良剤はその水と懸濁化させた時のスラリー粘度を低くかつその変化を低く押さえる事が出来る利点を奏する。
【００３４】
ところで、本発明に使用できる水砕スラグ（イ）では９５重量％粒子径には特に制約は無く、好ましくは前記（ａ）とすることが良い。
すなわち、水砕スラグ（イ）に関わる好ましい要件としては、９５重量％粒子径（ｄ95）が５０μｍ以下でかつ比表面積が０．３５〜３ｍ2／gの範囲にある事である。より好ましくは９５重量％粒子径（ｄ95）が１０μｍ以下、より更に好ましくは８μｍ以下、より最も好ましくは５μｍ以下にあり、かつまたその比表面積が０．８５〜３ｍ2／gの範囲、好ましくは１〜２ｍ2／g、より好ましくは１〜１．５ｍ2／gの範囲にある物とする事はおおいに好ましい。
【００３５】
本発明の地盤固結改良剤中には前記の水砕スラグ（イ）を、水を除いた構成割合で２００〜８５重量％の範囲で用いる事が最も一般的である。より好ましくは２５〜８０重量％の範囲、より最も好ましくは３０〜８０重量％の範囲とする事が良い。２０重量％未満の（イ）の使用では凝結性が極めて緩慢で最終的な固結体の強度が低く実用性にとぼしいからである。また一方、８５重量％を超える（イ）の使用ではその組成物の硬化活性がかえって低下する事からである。
【００３６】
本発明の地盤固結改良剤を構成する上で更に欠かせない成分に、微粒子状の消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）が挙げられる。
微粒子状の消石灰（ロ−１）としては、特に制約は無く、好ましくは粒径加積曲線上に於ける９５重量％粒子径（ｄ95）が２５０μｍ以下でかつ比表面積が０．３〜５０ｍ2／gの範囲にある超微粒子状の消石灰（ｂ）が挙げられる。
微粒子状の生石灰（ロ−２）としては、特に制約は無く、好ましくは粒径加積曲線上に於ける９５重量％粒子径（ｄ95）が２５０μｍ以下でかつ比表面積が０．３〜５０ｍ2／gの範囲にある事が良い。
消石灰（ロ−１）及び／または微粒子状の生石灰（ロ−２）らは、水砕スラグの持つ潜在水硬性を顕在化させる物質として、ならびに地盤中で急速かつ高強度な固結体を与える作用効果がおおいに期待出来る。また以下の、珪酸カルシウム水和結晶、カルシウムアルミネート水和結晶、エトリンガイト等の地盤強化安定に有効な水和結晶体の成長をうながす上でも欠かせない。またカルシウムイオンの供給源としても本発明の構成成分として必須な成分の一つである。
【００３７】
消石灰（ロ−１）はその製造方法や粉砕方法等によって特に制約を受ける事は無く、広く公知の方法で製造されたものの中から前記要件に合致する物を選定使用する事で良い。例えば、一般ゴミの焼却ガス中の有害塩素系ガス吸着剤用に開発または市販されている超微粒子の消石灰製品群をそのまま（ｂ）として充てて良い。またより好ましくは、９５重量％粒子径（ｄ95）が２５０μｍ以下でかつ比表面積が１〜５０ｍ2／gの範囲にある物は特に好ましく使用できる。より更に好ましくは９５重量％粒子径（ｄ95）が２０μｍ以下、より更に好ましくは１５μｍ以下、より最も好ましくは１０μｍ以下にあり、かつまたその比表面積が１．２〜４５ｍ2／gの範囲、好ましくは１．５〜４０ｍ2／g、より好ましくは２〜３０ｍ2／gの範囲にある物とする事はおおいに好しい。
生石灰（ロ−２）はその製造方法や粉砕方法等によって特に制約は受ける事は無く、広く公知の方法で製造されたものの中から前記要件に合致する物を選定使用する事で良い。例えば、天然の石灰石を焼成・粉砕して製造された微粒子生石灰製品で代表される。またより好ましくは、９５重量％粒子径（ｄ95）が２５０μｍ以下でかつ比表面積が１〜５０ｍ2／gの範囲にある物は特に好ましく使用できる。より更に好ましくは９５重量％粒子径（ｄ95）が２０μｍ以下、より更に好ましくは１５μｍ以下、より最も好ましくは１０μｍ以下にあり、かつまたその比表面積が１．２〜４５ｍ2／gの範囲、好ましくは１．５〜４０ｍ2／g、より好ましくは２〜３０ｍ2／gの範囲にある物とする事はおおいに好ましい。
【００３８】
また本発明記載の消石灰（ロ−１）はその純度にも特に制約は無く、例えば数十重量％以内で生石灰（ロ−２）を含有するものであっても好ましく包含される。その理由は生石灰は水と合うと直ちに消石灰が誘導されることが公知である事からであり、生石灰が不純物として内包するものであってもその本質的な作用効果に支障が生じないことが明らかであるからである。
なお、以下の記載では消石灰（ロ−１）及び／または生石灰（ロ−２）を一括して単に石灰成分（ロ）と総称することがある。
【００３９】
本発明の懸濁型グラウト剤では、石灰成分（ロ）の使用量として、水を除いた構成割合で２〜５０重量％の範囲、好ましくは５〜５０重量％の範囲、より好ましくは１０〜５０重量％の範囲とする事が良く、石灰成分（ロ）／水砕スラグ（イ）の比が０．０１〜３の範囲、特に好ましくは０．０２〜１の範囲とする事が良い。２重量％未満の配合量では地盤の固結強度が低く耐久性に欠けるからであり、一方、５０重量％を超えての使用では、それ以上増量しても特に顕著な効果が見出せないばかりか高コストとなるからである。
【００４０】
本発明の地盤固結改良剤では、特に制約するものでは無いが、水に懸濁させる際の水の使用量は水／［石灰成分（ロ）＋水砕スラグ（イ）］の重量比を１〜６の範囲とする事が好ましい、より好ましくは水／［石灰成分（ロ）＋水砕スラグ（イ）］の重量比を１〜５の範囲とする事がより好ましい。
また本発明の地盤固結改良剤では、水砕スラグ（イ）の微粉末と石灰成分（ロ）の微粉末とは事前にドライブレンドされ、地盤改良現場に供給され、現場で所定量の水溶性硫酸塩（ニ）と炭酸アルカリ金属塩（ホ）及び水（ヘ）を加えて本発明の地盤固結改良剤−１を、また、水砕スラグ（イ）の微粉末と石灰成分（ロ）の微粉末とは事前にドライブレンドされ、地盤改良現場に供給され、現場で所定量の分散助剤（ハ）、水溶性硫酸塩（ニ）、炭酸アルカリ金属塩（ホ）及び水（ヘ）を加えて本発明の地盤固結改良剤−２を適宜調整して良い。
【００４１】
次に、本発明の地盤固結改良剤−２を構成する上で必須な成分として分散助剤（ハ）成分があげられる。
その分散助剤（ハ）の必須要件として、特に制約は無いが、０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が低くとも１５０オングストローム以上と嵩高い水溶性有機高分子系の分散助剤を使用する事がよい。より更に好ましくは（ハ）の慣性二乗半径が２００〜２，０００オングストロームの範囲、最も好ましくは５００〜２，０００オングストロームの範囲にある事が最も好ましい。
前記分散助剤（ハ）としては、特に制約する物では無いが、例えば、希薄な該水溶液中に於いてその自由占有面積（溶液中での嵩高さ）を表すひとつの指標である慣性二乗半径が低くとも１５０オングストローム以上ある以下のいわゆるセメント用減水剤が代表的な具体例として挙げられる。
【００４２】
そのセメント用減水剤には、例えばナフタレンスルフォン酸ホルムアルデヒド縮合誘導体やそれらのアルカリ塩類等で代表されるいわゆるナフタレン系減水剤、リグニンスルフォン酸ホルムアルデヒド縮合誘導体等やそれらのアルカリ塩類で代表されるいわゆるリグニン系減水剤、水溶性ポリカルボン酸化合物やそれらのアルカリ塩類で代表されるいわゆるポリカルボン酸系減水剤、水溶性メラミンスルファミン酸ホルムアルデヒド縮合物やそれらのアルカリ塩類等で代表されるいわゆるメラミンスルファミン酸系減水剤、水溶性メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物やそれらのアルカリ塩類等で代表されるいわゆるメラミン系減水剤、水溶性アルキレングリコールモノアミン付加変性メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物やそれらのアルカリ塩類等で代表されるいわゆる変性メラミン系減水剤等を例示出来、それらの１種または２種以上を併用使用して良い。また更に、前記した化合物群の中から、０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が１５０オングストローム以上、好ましくは２００〜２，０００オングストロームの範囲にあるセメント用減水剤を選択し本発明記載の分散助剤（ハ）として選定使用する事は大いに好ましい。特に最も好ましくは、前記要件と共にその重量平均分子量が１×１０4〜１×１０6の範囲にある（ハ）を選定使用する事は特に好ましい。
【００４３】
本発明記載の分散助剤（ハ）のより更に好ましい物としては、０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が５００〜２，０００オングストロームにある水溶性ポリカルボン酸系高分子化合物やそれらのアルカリ塩類の１種とする事が特に最も好ましい。
【００４４】
ところで、本発明記載の分散助剤（ハ）として、特に制約する物では無いが、０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が１５０オングストローム未満の物を選定使用した場合、得られる地盤固結改良剤の懸濁液はその流動性及び懸濁粒子の分散安定性に欠ける傾向にあり、特に留意が必要である。
【００４５】
すなわち、０．００１〜１重量％と希薄な水溶液から求められた慣性二乗半径が１５０オングストローム未満の（ハ）の使用では、その使用割合を高めても、十分な現場１次分散性を確保できないケースがある。
【００４６】
分散助剤（ハ）は室温で固体またはあらかじめ水に溶解してなる濃厚溶液等であって良く、それ自体の取扱形態等の違いや使用割合で本発明は何等制約は受けない。
なお濃厚水溶液などの形態で取り扱う場合は、その有効固形分を求め、その有効固形分換算で表される分散助剤／（消石灰＋生石灰＋水砕スラグ）の重量比が０．０００５〜０．０５の範囲、より好ましくは０．００５〜０．０２の範囲となる様にすることは大いに好ましいことである。
【００４７】
次に、本発明の地盤固結改良剤−１または地盤固結改良剤−２を構成する上で必須な成分として重硫酸塩、重亜硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、過硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩から選ばれた少なくとも１種または２種以上からなる水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）がある。
その水溶性硫酸塩（ニ）成分の配合量としては、水を除いた構成割合で、３〜２０重量％の範囲、より好ましくは５〜２０重量％の範囲、最も好ましくは１０〜２０重量％の範囲とすることが良い。
【００４８】
前記した重硫酸塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、重硫酸ナトリウム、重硫酸カリウム、重硫酸リチウム、重硫酸アンモニウムなどが挙げられ、それらの無水物及び／または１〜７水塩を例示でき、それらを単独または２種以上併用使用して良い。重硫酸塩として特に好ましい例は、重硫酸ナトリウムまたは重硫酸カリウムである。
【００４９】
前記した重亜硫酸塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸リチウム、重亜硫酸アンモニウムなどが挙げられ、それらの無水物及び／または単水塩または複水塩を例示でき、それらを単独または２種以上併用使用して良い。
重亜硫酸塩として特に好ましい例は、重亜硫酸ナトリウムまたは重亜硫酸カリウムである。
【００５０】
また前記の亜硫酸塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸リチウム、亜硫酸アンモニウムなどが挙げられ、それらの無水物及び／または単水塩または複水塩を例示でき、それらを単独または２種以上併用使用して良い。亜硫酸塩として特に好ましい例は、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸カリウムである。
【００５１】
また前記のチオ硫酸塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸リチウム、チオ硫酸アンモニウムなどが挙げられ、それらの無水物及び／または単水塩または複水塩を例示でき、それらを単独または２種以上併用使用して良い。チオ硫酸塩として特に好ましい例は、チオ硫酸ナトリウムまたはチオ硫酸カリウムである。
【００５２】
また前記した過硫酸塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸リチウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられ、それらの無水物及び／または単水塩または複水塩を例示でき、それらを単独または２種以上併用使用して良い。過硫酸塩として特に好ましい例は、過硫酸ナトリウムまたは過硫酸カリウムである。
【００５３】
また前記の硫酸アルカリ金属塩としてはすでに公知の物を選定使用してよく特に制約は無い。具体的な例としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウムカリウム、硫酸リチウム、硫酸カリウムリチウム、硫酸ナトリウムリチウム等が挙げられ、それらの無水物及び／または単水塩または複水塩を例示出来、それらの１種または２種以上からなる混合物として良い。より好ましい硫酸アルカリ金属塩としては硫酸ナトリウムである。
特にその硫酸ナトリウムには、例えば無水硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムの一水塩、硫酸ナトリウムの１２水塩などが入手可能であり、そのいずれか１種または２種以上の混合物であっても何等問題無い。特に硫酸ナトリウムの１２水塩は別名ボウ硝といわれ、広く天然に存在していて環境負荷が小さいことから大いに好ましい例である。
【００５４】
炭酸アルカリ金属塩（ホ）成分の配合量としては、水を除いた構成割合で、０．０１〜１０重量％の範囲、より好ましくは０．１〜１０重量％の範囲、最も好ましくは０．５〜１０重量％の範囲とすることが良い。
炭酸アルカリ金属塩（ホ）としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムカリウム及び炭酸リチウム等の無水物及び／または単水塩または複水塩を具体的に例示出来、それらの１種または２種以上からなる混合物として良い。
より好ましい炭酸アルカリ金属塩（ホ）として炭酸ナトリウムの単独とする態様例が良い。
【００５５】
水砕スラグ（イ）の微粉末と、石灰成分（ロ）の微粉末と、更に前記した水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）とを、事前にドライブレンドした固体組成物を１パック包装してなる本発明の地盤固結改良剤を長期間保管または地盤改良現場に供給出来る。
またその際、固形粉末状の分散助剤（ハ）を更に含めることも何ら問題無いことである。
１パック包装の際に使用される包装材料には特に制約は無く、例えば紙袋、ポリ袋、アルミラミネート袋、金属製容器などその材種や形は任意であって良い。
好ましくはポリ袋内袋型の紙袋またはアルミラミネート袋のいずれかとする事がおおいに好ましい。
１パック包装体で供給された該組成物は、作業現場で開封後、所定量の水で溶解／懸濁分散作業を行なうのみで本発明の水に懸濁化されてなる地盤固結改良剤が簡便かつ容易に調整できる。
【００５６】
すなわち、本発明の地盤固結改良剤に必須な構成成分である水砕スラグ（イ）の微粉末と石灰成分（ロ）の微粉末と更に水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）、必要に応じて更に固形の分散助剤（ハ）とを、事前に１パック包装供給する利点としては、地盤注入現場での計量配合添加ミスを完全に回避できる事があげられる。
【００５７】
ここで、本発明の地盤固結改良剤の提供意義が地震発生に伴い液状化や滑り破壊や不同沈下等の要因によって重大災害の発生が予想される脆弱な細砂地盤及び／または礫質地盤を高強度に一体固結させる、いわゆる液状化防止、滑り破壊防止、不同沈下防止等の地盤改良目的にある事から、その観点に立てば、事前に４〜５者の成分をドライブレンドして１パック包装し、地盤改良現場での配合ミスの回避を図る事は、地盤固結改良剤が本来持つ砂質土地盤中でのみ表れる急速固結性を再現性よく発揮させる上で有益であることは明らかである。
【００５８】
本発明の地盤固結改良剤ではその有効成分を対象地盤と一体混和し、高強度に一体固結させる上で欠かせない成分に水（ヘ）がある。ただし水は対象地盤中に地下水として大量に包含されている時は、あえて地上で水を加えなくともよく、粉状からなる本発明の地盤固結改良剤をそのまま粉体混合させる方法で達成して良い。
水（ヘ）は注入現場近辺で手に入る物であれば特に制約は無く、例えば河川水、雪、氷、湖水、地下水、湧き水、雨水、水道水、工業用水、海水含有水、イオン交換水、純水などであってよい。好ましくは水道水や地下水や河川の水があげられる。
【００５９】
本発明の地盤固結改良剤では水砕スラグ（イ）と石灰成分（ロ）と水溶性硫酸塩（ニ）及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）の各必須成分を必ず含有している組成物とする事が必須要件であり、本発明の目的（解決すべき課題）を達成する上で何一つ欠かせない。以下にその理由を簡単に記す。
まず石灰成分を含有せず、水砕スラグと水の２成分からなる組成物ではスラグの水和硬化反応がほとんど観察されない事による。
次に水砕スラグを含有せず、石灰成分と水の２成分からなる組成物では水和硬化反応が全く観察されないことによる。
【００６０】
また硫酸アルカリ金属塩類を全く含まず、水砕スラグと石灰成分と水の３成分または水砕スラグと石灰成分と炭酸アルカリ金属塩と水の４成分で構成された組成物等は、本発明の地盤固結改良剤−１と同様に、基本的なスラグ粒子の水和硬化反応が少なからず観察されるが、川砂や海砂と混和された時の硬化活性が極めて緩慢であり、急速固結性と液ライフのバランスに欠けるからである。しかも本発明の解決すべき課題、（Ａ）〜（Ｆ）の課題を同時に達成できないからである。
また炭酸アルカリ金属塩類を全く含まず、水砕スラグと石灰成分と水溶性硫酸塩と水の４成分で構成された組成物は、本発明の地盤固結改良剤−１と同様に、基本的なスラグ粒子の水和硬化反応が観察されるが、ホモゲル塊形成時のブリージング発生率が高い課題があるからである。
以上の理由から、本発明の地盤固結改良剤では水砕スラグ（イ）と石灰成分（ロ）と水溶性硫酸塩（ニ）と炭酸アルカリ金属塩（ホ）の各成分を必ず含有している事が必須構成要件である。
【００６１】
本発明の地盤固結改良剤−１または地盤固結改良剤−２は、それ自体液ライフが０．２〜３００時間と任意に設定出来る。その一方、液ライフの大小にあまり左右される事無く砂質土などで代表される細砂と混和されると直ちに高速固結反応する性質を発揮する。その性質を発揮させる目的に照しても、前記した（イ）、（ロ）、（ニ）、（ホ）の各成分の含有は本発明の地盤固結改良剤では絶対に欠かせない。
【００６２】
また本発明の地盤固結改良剤では必要に応じて以下の（ａ）〜（ｇ）に示した各種の添加助剤が、より好ましくは（ａ）〜（ｇ）の１種または２種以上からなる添加助剤をその公知の作用効果を期待し、かつ本発明の目的を達成できる範囲内に於いて、適宜併用使用して良い。
【００６３】
（ａ）は、以下に示された燐酸塩類（ａ）であり、水砕スラグの水和硬化速度調整機能やワーカビリティー調整機能を持つ。
その燐酸塩類（ａ）の例には、第２及び／または第３アルカリ金属燐酸塩、第２及び／または第３アルカリ土類金属燐酸塩から選ばれた１種または２種以上からなる物が挙げられる。
第２燐酸アルカリ金属塩には燐酸水素２ナトリウム、燐酸水素２カリウム、燐酸水素２リチウム等の無水物やそれらの含水塩類を例示出来る。また第３燐酸アルカリ金属塩には燐酸３ナトリウム、燐酸３カリウム、燐酸３リチウム等の無水物やそれらの含水塩類を例示出来る。
第２アルカリ土類金属燐酸塩には燐酸水素カルシウム、燐酸水素マグネシウム等の無水物やそれらの含水塩類を例示出来る。また第３アルカリ土類金属燐酸塩には燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の無水物やそれらの含水塩類を例示出来る。
本発明の地盤固結改良剤ではその燐酸塩類（ａ）を水に懸濁してなる地盤固結改良剤中に０．０１〜１重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６４】
（ｂ）としては有機カルシウム塩類（ｂ）であり、前記（ａ）と同様な機能を付与出来る。例えば、乳酸カルシウム、酒石酸カルシウムなどの公知の水溶性モノカルボン酸及び／または水溶性ジカルボン酸のカルシウム塩類、カルシウムサッカラートで代表される糖のカルシウム錯体等が好ましく例示される。
本発明の地盤固結改良剤ではその有機カルシウム塩類（ｂ）を地盤固結改良剤中に０．００１〜０．１重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６５】
また（ｃ）は１次粒子径が０．０１〜８μｍの範囲にある非水硬性の無機微粒子（ｃ）があげられ、固結物の増強機能や硬化活性向上効果を期待できる。その非水硬性の無機微粒子（ｃ）としては例えば、炭酸カルシウム粉末、炭酸マグネシウム粉末、チタンホワイト粉末、水酸化亜鉛粉末、水酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末等が挙げられる。非水硬性の無機微粒子（ｃ）を地盤固結改良剤中に０．０１〜１０重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６６】
（ｄ）は水砕スラグ以外の水硬性無機微粒子（ｄ）であり、固結物の増強耐久性向上機能や硬化活性向上効果をおおいに期待できる。１次粒子径が０．０１〜８μｍの範囲にある例えば、メタカオリン、ポルトランドセメント、半水石膏、無水石膏等が例示される。それらの水硬性無機微粒子（ｄ）を地盤固結改良剤中に０．０１〜１０重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６７】
（ｅ）としては有機質なセメント用硬化遅延剤（ｅ）であり、その名の通り水砕スラグの水和硬化のタイミングを遅らせる機能を付与出来る。すでに公知の有機質なセメント用硬化遅延剤が挙げられ、特に制約する物では無いが、例えば庶糖やグラニュー糖やブドウ糖などの単糖類、同二糖類、同多糖類、があり、また例えば、乳酸、リンゴ酸、グリコール酸、イタコン酸、マレイン酸、琥珀酸等の有機酸化合物、また例えば、尿素やシクロデキストリンなどで代表される包接化合物形成剤などがそれぞれ挙げられる。
地盤固結改良剤中に０．００１〜３重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６８】
また（ｆ）は界面活性剤であり、ワーカビリティーを改善出来る。すでに公知の各種の、カチオン石鹸、アニオン石鹸、両性石鹸、ノニオン石鹸等が例示出来る。また更には水性シリコン化合物、エチレングリコールやグリセリンなどの多価水溶性グリコール類、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオールや３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オールで代表されるアセチレンアルコール類系消泡剤も好ましい前記（ｆ）に含まれる。
地盤固結改良剤中に０．００１〜０．０３重量％の範囲で併用使用して良い。
【００６９】
また（ｇ）としては、公知の粒子沈降分離軽減剤（ｇ）があげられ、例えば、メチルセルロースやヒドロキシセルロースや可溶性デンプンやポリビニルアルコール等があげられる。地盤固結改良剤中に０．００１〜０．０３重量％の範囲で併用使用して良い。
【００７０】
本発明の地盤固結改良剤に於いては、基本的に粉体組成物または水に懸濁させて１液型または２液型の懸濁組成物として良く、特に制約は無い。
水に懸濁させて１液型または２液型の懸濁組成物とする場合は、注入管先端混合（いわゆる２ショット方式）または注入管直前混合（いわゆる１．５ショット方式）または１液注入（いわゆる１ショット工法）などの方法で当該懸濁型組成物を調製と同時に地盤に注入する方法を採る方法が採用出来る。
その２液の形態には特に制約は無いが、一般的には主剤液として水砕スラグ粉末と分散助剤と石灰成分及び水とからなる懸濁水溶液をあて、もう一方の硬化剤液として水溶性硫酸塩及び炭酸アルカリ金属塩と水とからなる溶液とする態様、または、主剤液として水砕スラグ粉末と分散助剤と石灰成分と水溶性硫酸塩及び水とからなる懸濁水溶液をあて、もう一方の硬化剤液として炭酸アルカリ金属塩と水とからなる溶液とする態様例が一般的に好ましい。
【００７１】
本発明の地盤固結改良剤では、例えばその懸濁液ライフ（非流動化時間またはゲルタイム）を最大３００時間程度と極めて長くすることは容易に可能であり、かつ、その様に極めて長い液ライフを持つ組成物でありながら豊浦標準砂や１〜５号珪砂等で代表される高純度珪砂を始めとし本発明記載の対象地盤と接触または混和されるとその時点から直ちに硬化反応が進行し、１〜３日以内には該砂などと一体固結する活性を兼備していることが挙げられる。
そのゆえ、水で１液に懸濁化してなる長い液ライフを持つ本発明の地盤固結改良剤溶液組成物を、注入現場以外の遠い場所で予め調整し、工事現場にその１液化してなる地盤固結改良剤溶液組成物を搬送して、そのまま現場注入作業に供する事ができる点は、従来に無い本発明の地盤固結改良剤の性質である。
【００７２】
すなわち、本発明の地盤固結改良剤の特徴とは［発明が解決しようとする課題］の項で示した（Ａ）〜（Ｃ）のすべての性質を兼備（満足）する地盤固結改良剤である事が挙げられる。
【００７３】
本発明の懸濁型グラウト剤を使用または調製する際、前記した各構成成分の配合手順や調製方法等には特に制約はない。
例えば、水砕スラグ粉末と石灰成分粉末と水溶性硫酸塩と炭酸アルカリ金属塩と必要に応じて固形の分散助剤とをドライブレンドして調製されてよい。また例えば水砕スラグ粉末と石灰成分粉末と必要に応じて固形の分散助剤とを必要量の水で懸濁させた液に更に所定量の水溶性硫酸塩と炭酸アルカリ金属塩と追添加して懸濁１液型地盤固結改良剤としたり、またその逆であったりして良い。
また前記した様に、水砕スラグ粉末と石灰成分粉末と固形分散助剤と固体の水溶性硫酸塩及び固体の炭酸アルカリ金属塩とをそれぞれ所定量ドライブレンド・１パック包装して貯蔵・搬送・供給された物を、注入または機械混合現場にて開封後、所定量の水にて分散溶解混合させるなどの１液化現地調製法などの態様例が好ましく採用できる。
【００７４】
本発明の地盤改良工法について以下記述する。
本発明の地盤改良方法とは、１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有の細砂地盤及び／または礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有する細砂地盤及び／または礫質地盤に対し、本発明の地盤固結改良剤を選定使用し懸濁下に一体混和して固結させる事を特徴とする地盤改良方法である。地盤中の混和攪拌浸透方法としては、すでに公知の機械的混和方法ないし物理的浸透混和方法等、公知の方法を適宜採用して良く、特に制約は無い。
【００７５】
特に限定制約する物では無いが、一般的には本発明の地盤固結改良剤を大気圧以上最大５ＫＮ／ｃｍ2（ゲージ圧力）以下の範囲、より好ましくは２．５Ｎ〜５ＫＮ／ｃｍ2（ゲージ圧力）の範囲の攪拌応力または吐出圧で、地盤と一体混合操作を行って固結させる方法であれば発明の目的に合致した安定した高速固結性が確保された地盤改良工事が可能である。
特に好ましい地盤改良方法としては、前記した１液または２液から成る（ａ）と（ｂ）と（ハ）と（ニ）および（ホ）と（ヘ）とを含有してなる本発明の事前に懸濁化されてなる地盤固結改良剤溶液−２を１ショット方式でグラウト注入管を介して地盤中に加圧浸透固結させて一体固結させる方法を挙げることが出来る。すなわち、水砕スラグ（ａ）の３０〜８７重量％と、微粒子状の消石灰（ｂ）の２〜５０重量％と水溶性硫酸塩（ニ）の５〜２０重量％及び炭酸アルカリ金属塩（ホ）の０．１〜１０重量％と前記分散助剤（ハ）の０．０５〜２重量％を水（ヘ）に懸濁化してなる１液または２液型の地盤固結改良剤懸濁組成物−２を１ショット方式〜２ショット方式のいずれかの方法でグラウト注入管を介して地盤中に加圧浸透固結させて一体固結させる方法が大いに好ましい方法と言える。
【００７６】
次に本発明のグラウト剤組成物を使用した連続地中杭または連続地中壁の構築方法とは、１ｋｇの改良対象地盤から抽出されたフミン酸で代表されるフミン質有機酸量として、その全量を中和するのに要した水酸化ナトリウムのミリ当量で表した含有濃度で１００ミリ当量未満の高有機酸含有のシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤、及び／または、１００ｇの改良対象地盤中５０ミリ当量未満のカルシウム陽イオン吸着交換能を有するシルト細砂地盤及び／またはシルト礫質地盤に対し、本発明の地盤固結改良剤を、地中深く下ろされたミキシングロッドの先端部より吐出または流出させ、同ロッドで該地盤と混和させ、同操作を継続または繰返すことにより、ミキシングロッド周辺の土砂と本発明の地盤固結改良剤とを一体混合させて固結させる事を特徴とする連続地中杭または連続地中壁の構築方法である。
【００７７】
本発明の地盤固結改良剤を用いた地盤改良用途には前記した以外に、止水を主な目的とする地盤改良用途、岩盤亀裂注入用途に供されて良い。
【００７８】
【実施例】
以下に本発明の実施例、比較例を示すが、本発明は実施例によって何等制約や限定はされない。また、例中の％、部とはそれぞれ重量％、重量部を意味し、Ｌ、ｍＬとはリットル、ミリリットルをそれぞれ意味する。
本発明の実施例、比較例として使用するために調整された地盤固結改良剤の配合は、表４にそれぞれ記載した。また構成成分比率については表５に記載した。
【００７９】
ところで、本発明の実施例および比較例に於いて使用した原材料は以下の物を用いた。
１．水砕スラグ
表１に示した微粒子状の高炉水砕スラグを使用した。ただし、表１記載の９５％最大粒子径（ｄ95）とは光学式粒度分布測定器で求めた粒径加積曲線の９５重量％粒子径を意味する。またブレーン値とはコンクリート協会で指定されたセル通気法で求めた比表面積値である。また塩基度とは日本工業規格（ＪＩＳ−Ｒ−５２０２；ポルトランドセメントの化学分析法）に準じた元素分析法によってＣａＯ，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2で表される各成分の含有重量％を測定した後、その値から（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ2Ｏ3）／ＳｉＯ2の重量比を算出し、その算出値を塩基度として表示。
【００８０】
【表１】
0004505064.tif 000002
【００８１】
２．消石灰
表２に示した微粒子状の消石灰を使用した。
この内、消石灰１とは、一般ゴミの焼却ガス中の有害塩素系ガス吸着剤用に開発された超微粒子消石灰製品群の中から選ばれたものであり、消石灰２、消石灰３は汎用の市販微粒子消石灰である。
また表２中に記載の９５％最大粒子径（ｄ95）とは光学式粒度分布測定器で求めた粒径加積曲線の９５重量％粒子径を意味する。またブレーン値とはコンクリート協会で指定されたセル通気法で求めた比表面積値である。
【００８２】
【表２】
0004505064.tif 000003
【００８３】
３．生石灰
試薬の生石灰を密閉乾燥雰囲気下にボールミルで粉砕後、篩いで分級し、およそ９５％最大粒子径（ｄ95）が１５．２μｍ、ブレーン値が４５ｍ2／ｇの微粒子生石灰を用意した。その物を以下の例中では生石灰１または記号でＣＫ１と表示した。
４．分散助剤
表３に示した３種類の分散助剤を使用した。
ただし、表３中に記載の固形分とは、試料を１１０℃×３０分間強熱乾燥した後、残分の重量％を求めた値であり、重量平均分子量及び慣性二乗半径は試料を０．０１％、０．１％、０．２％の３水準に希釈し、ＧＰＣ（サイズ排除クロマトグラフ）と多角度散乱検出器を接続した計測システムによって導かれた値である。
【００８４】
【表３】
0004505064.tif 000004
【００８５】
５．水溶性硫酸塩及炭酸アルカリ金属塩
重硫酸塩の例として重硫酸ナトリウム・１水塩（試薬品）を、また硫酸アルカリ金属塩としては硫酸ナトリウム無水物［略記号で（硫酸Ｎａ）と称する］（試薬品）、硫酸カリウム無水物［略記号で（硫酸Ｋ）と称する］（試薬品）、硫酸ナトリウムカリウム無水物［略記号で（硫酸ＮａＫ）と称する］（試薬品）を代表使用した。また重亜硫酸塩の例としては重亜硫酸ナトリウム無水物（試薬品）を、過硫酸塩の例としては過硫酸カリウム・１２水塩（試薬品）を、チオ硫酸塩の例としてはチオ硫酸ナトリウム無水物（試薬品）をそれぞれ用意した。
炭酸アルカリ金属塩としては炭酸ナトリウム無水物（試薬品）［略記号で（炭酸Ｎａ）と称する］を代表使用した。
【００８６】
６．砂質土
本発明の実施例または比較例に於いて、サンドゲル強度特性の試験、耐久性試験、大規模注入試験等に供したモデル地盤としては、千葉県鎌滝産の礫質交じりの砂質土［以下砂質土（Ｉ）と単に称する］及び茨城県利根川流域産の川砂［以下砂質土（ＩＩ）と単に称する］のいずれかを用いた。
砂質土（Ｉ）については、最大粒子径（ｄ99.9）；約５ｍｍ、平均粒子径（ｄ50）が約４００μｍ、フミン質有機酸量：１０〜１５ミリ当量ＮａＯＨ／ｋｇ，カルシウム陽イオン吸着交換能：３０〜３５ミリ当量／１００ｇであった。
砂質土（ＩＩ）については、最大粒子径（ｄ99.9）；約２ｍｍ、平均粒子径（ｄ50）が約２００μｍ、フミン質有機酸量：６０〜６５ミリ当量ＮａＯＨ／ｋｇ，カルシウム陽イオン吸着交換能：３〜５ミリ当量／１００ｇであった。
なお、上記フミン質有機酸量とは砂質土と１０倍量の１規定水酸化ナトリウム溶液を混合し、１時間加熱下にフミン質有機酸の抽出中和処理を行って後、抽出母液を得て、その母液をフェノールフタレイン指示薬の存在下に１規定塩酸溶液で逆滴定して求めた水酸化ナトリウム消費量のミリ当量数で表した値である。
いずれの砂質土モデル地盤も本発明の対象地盤として好ましい範囲のものであり、特に砂質土（ＩＩ）自体はその粒度分布が豊浦標準砂にほぼ匹敵するものであった。
【００８７】
また本発明の実施例及び比較例に於いて実施した試験方法については以下の通りである。
ａ．初期ローシェアー粘度（以下の記載では単に初期粘度とも言う）
主剤成分と硬化剤成分の全てを含む調整直後の懸濁型の地盤固結改良剤を２０℃に保ち、Ｂ型粘度計６０ｒｐｍにて測定した値をローシェアー粘度（初期粘度）とした。
ｂ．流動性消失時間
主剤成分と硬化剤成分の全てを含む懸濁型の地盤固結改良剤をその混合調整時点を基点に、静置状態で放置し、ときどき傾斜させて懸濁液部の流動性が失われた時点までに要した時間または日数を計測し、その値を流動性消失時間として表示。
【００８８】
ｃ．サンドゲル固結特性
砂質土（Ｉ）または砂質土（ＩＩ）と水懸濁の地盤固結改良剤を、重量比で３８５：９０の割合で混和し、成型用円筒モールド容器（５０ｍｍφ×１００ｍｍ高さ）に充填放置し、経日養生後の固結挙動特性を測定した。具体的には室温下で１日、３日の養生条件をそれぞれ経て後、脱型し、得られたサンドゲル体を１軸圧縮強度試験に供した。そして単位面積当たりの降伏破壊強度の値を求め、その値をサンドゲル（Ｉ）強度またはサンドゲル（ＩＩ）強度とした。
【００８９】
ｄ．耐久性試験
上記サンドゲル強度と同様な方法で得たサンドゲル（Ｉ）を、１ケ月、３ケ月、６ケ月、１２ケ月間大過剰の５０℃温水中に浸漬させて後、取り出して２０℃の時のサンドゲル（Ｉ）の１軸圧縮強度試験を実施した。なお調整１０日後のサンドゲル（Ｉ）強度値を１００とし、測定値を元の基準値で割って１００を掛けた値を強度保持率％とし、その値を耐久性として各例の結果に示した。
【００９０】
実施例１
表４に示す様に、水砕スラグ１の３００部と消石灰１の５０部と硫酸ナトリウムの５０部および炭酸ナトリウム２０部を水道水の８４５部で懸濁溶解させてなる懸濁型の地盤固結改良剤組成物（ＫＤ１）を調整し、そのローシェアー粘度特性、流動消失時間、サンドゲル固結特性試験を行って、その結果を表６に示した。
実施例１の懸濁型の地盤固結改良剤組成物（ＫＤ１）の１日室温養生後のサンドゲル固結体は、１００Ｎ／ｃｍ2の圧縮負荷では破壊がみとめられず、１１５Ｎ／ｃｍ2と高い１軸圧縮強度を示した。ＫＤ１の３日室温養生後のサンドゲル固結体は、３００Ｎ／ｃｍ2の圧縮負荷では破壊がみとめられず、１１２０Ｎ／ｃｍ2と高い１軸圧縮強度を示した。
【００９１】
実施例２〜１０
表４に記載の実施例２〜実施例１０の配合表に従い、実施例１と同様な手順でそれぞれ１液性の懸濁型の地盤固結改良剤組成物（実施例２；ＫＤ２）〜（実施例１０；ＫＤ１０）］を調整した。そしてローシェアー粘度特性、流動性消失時間、サンドゲル固結特性試験をそれぞれ行って、その結果を表６に示した。
実施例２〜実施例１０の各地盤固結改良剤組成物［（ＫＤ２）〜（ＫＤ１０）］の各３日室温養生後のサンドゲル固結体は、そのいずれも１００Ｎ／ｃｍ2の圧縮負荷では破壊がみとめられず、それ以上の高い１軸圧縮強度特性を持つ高強度なサンドゲル体であった。
【００９２】
比較例１〜４
表４に記載の比較例１〜４の配合表に従い、実施例１と同様な手順でそれぞれ１液性の懸濁型の地盤固結改良剤組成物［（比較例１；ＫＥ１）〜（比較例４；ＫＥ４）］を調整した。そしてローシェアー粘度特性、流動消失時間、サンドゲル固結特性試験をそれぞれ行って、その結果を表６に示した。
【００９３】
【表４】
0004505064.tif 000005
表中記載の記号の説明
水砕スラグのＳ１とは水砕スラグ１を、同Ｓ２とは水砕スラグ２を、同Ｓ３とは水砕スラグ３をそれぞれ意味する。
また、消石灰のＣ１とは消石灰１を、Ｃ２とは消石灰２を、Ｃ３とは消石灰３を意味する。また更に分散助剤のＥ１とは分散助剤１を、Ｅ２とは分散助剤２を、Ｅ３とは分散助剤３を意味する。
また、硫酸ソーダとは硫酸ナトリウムの事である。
また、アルカリ刺激剤の硬Ｘとは２号水ガラス溶液を意味し、硬Ｙとは２０％水酸化ナトリウム溶液をそれぞれ意味する。
【００９４】
【表５】
0004505064.tif 000006
表中記載の記号の説明
硬化剤Ｘとは固形の２号水ガラスを意味し、硬化剤Ｙとは水酸化ナトリウムをそれぞれ意味する。
【００９５】
【表６】
0004505064.tif 000007
【００９６】
【表７】
0004505064.tif 000008
【００９７】
実施例１１
アルミ−ポリエチレンラミネート袋に水砕スラグＮｏ．１の３００部と消石灰Ｎｏ．１の５０部と無水硫酸ナトリウムの５０部と無水炭酸ナトリウムの２０部からなるドライミックス包装袋を作成し、温度４０℃、湿度９０％の雰囲気下に１ケ月間保存した後、水道水の８４５部を加えて強攪拌し、実質表４の実施例１と同組成からなる地盤固結改良剤；ＫＤ１１を調整した。
得られたＫＤ−１１の地盤固結改良剤は諸物性および耐久性に関し、実施例１のＫＤ１と全く同様な結果を得た。
【００９８】
実施例１２
まず、分散助剤２（記号Ｅ２）の５部を水道水２００部に溶解させた液を２Ｌ容器に取り、強攪拌下に水砕スラグ３（記号Ｓ２）の１５０部と消石灰１（記号Ｃ１）の５０部を加え、３分間混合させた。次いで総量が５００ｍＬとなる様に水道水２２５部を追加して均一なる懸濁型主剤液Ａを得た。また一方、重硫酸ナトリウム・１水塩の３０部と炭酸ナトリウム無水物の１０部とを水道水の４８３部で溶解してなる硬化剤液Ｂを得た。
攪拌下にある主剤液Ａの全量５００ｍＬに硬化剤液Ｂの約５００ｍＬを混和させて２液混和懸濁型の地盤固結改良剤ＫＤ−１２とした。
ＫＤ−１２のローシェアー粘度は１８ｍＰａ・ｓと低粘度であり、豊浦標準砂や砂質土（ＩＩ）に対し低圧で浸透注入作業が可能であった。また流動性消失時間はおよそ０．５〜０．７時間であった。また、室温下１日養生後のサンドゲル（ＩＩ）強度特性は５０Ｎ／ｃｍ2付加時点ではなんら破壊が認められず、その値は８０〜９０Ｎ／ｃｍ2と高く、ＫＤ−１２は細砂地盤に対し高速浸透性ならびに高速高強度固結性が確認された。
【００９９】
実施例１３
実施例１２のＫＤ−１２組成物に於いて、消石灰１の５０部の代替物質として生石灰１の１０部と消石灰２の４０部からなる混合物で代替し、かつまた、硬化剤液Ｂが過硫酸カリウム・１２水塩の３部と硫酸ナトリウムカリウム無水物の２７部及び炭酸ナトリウム無水物の７．５部とを水道水の４８５部で溶解してなる硬化剤液とした以外は実施例１２と同様にして得た２液混和懸濁型の地盤固結改良剤ＫＤ−１３を調整した。
ＫＤ−１３のローシェアー粘度は１７ｍＰａ・ｓと低粘度であり、豊浦標準砂や砂質土（ＩＩ）に対し低圧で浸透注入作業が可能であった。またおよその流動性消失時間は０．５〜０．６時間であった。またサンドゲル（ＩＩ）強度特性試験の結果は、室温下１日養生後の１軸圧縮強度は５０Ｎ／ｃｍ2では破壊が認められず、８０〜８５Ｎ／ｃｍ2と高く、ＫＤ−１３は細砂地盤に対し高速浸透性ならびに高速高強度固結性が確認された。
【０１００】
実施例１４
まず、分散助剤２（記号Ｅ２）の８部を水道水２００部に溶解させた液を２Ｌ容器に取り、強攪拌下に水砕スラグ２（記号Ｓ２）の２００部と消石灰１（記号Ｃ１）の５０部を加え、３分間混合させた。次いで総量が５００ｍＬとなる様に水道水を追加して均一なる懸濁型主剤液Ａを得た。また一方、重亜硫酸ナトリウムの１５部と亜硫酸ナトリウムの１５部と炭酸ナトリウムの５部とを水道水の４８７部で溶解してなる硬化剤液Ｂを得た。
攪拌下にある主剤液Ａの全量５００ｍＬに硬化剤液Ｂの約５００ｍＬを混和させて２液混和懸濁型の地盤固結改良剤ＫＤ−１４とした。
ＫＤ−１４のローシェアー粘度は２１ｍＰａ・ｓと低粘度であり、およその流動性消失時間は約０．５時間程度であり、水締め状態下の砂質土（Ｉ）に対しゲージ圧１５Ｎ／ｃｍ2低圧下でグラウト管を介して容易に浸透注入作業が可能であった。またサンドゲル（Ｉ）強度特性試験の結果は、室温下１日養生後の１軸圧縮強度は５０Ｎ／ｃｍ2では破壊が認められず、７８〜８４Ｎ／ｃｍ2と高く、ＫＤ−１４は細砂地盤に対し高速浸透性ならびに高速高強度固結性が確認された。
【０１０１】
実施例１５
まず、分散助剤２（記号Ｅ２）の１０部を水道水２００部に溶解させた液を２Ｌ容器に取り、強攪拌下に水砕スラグ２（記号Ｓ２）の３００部と消石灰１（記号Ｃ１）の５０部を加え、３分間混合させた。次いで総量が５００ｍＬとなる様に水道水を追加して均一なる懸濁型主剤液Ａを得た。また一方、チオ硫酸ナトリウムの５部と硫酸カリウムの４５部と炭酸ナトリウムの５部とを水道水の４７５部で溶解してなる硬化剤液Ｂを得た。
攪拌下にある主剤液Ａの全量５００ｍＬに硬化剤液Ｂの約５００ｍＬを混和させて２液混和懸濁型の地盤固結改良剤ＫＤ−１５とした。
ＫＤ−１５のローシェアー粘度は２９ｍＰａ・ｓと低粘度であり、およその流動性消失時間は０．２〜０．３時間であり、水締め状態下の砂質土（Ｉ）に対しゲージ圧１５Ｎ／ｃｍ2低圧下でグラウト管を介して容易に浸透注入作業が可能であった。またサンドゲル（Ｉ）強度特性試験の結果は、室温下１日養生後の１軸圧縮強度は１００Ｎ／ｃｍ2では破壊が認められず、１２０〜１３０Ｎ／ｃｍ2と高く、ＫＤ−１５は細砂地盤に対し高速浸透性ならびに高速高強度固結性が確認された。
【０１０２】
実施例１６
まず、分散助剤２（記号Ｅ２）の３部を水道水５０部に溶解させた液を１Ｌ容器に取り、強攪拌下に水砕スラグ３（記号Ｓ３）の１００部と消石灰１（記号Ｃ１）の５０部を加え、３分間混合させた。次いで総量が５００ｍＬとなる様に水道水を追加して均一なる懸濁型主剤液Ａを得た。また一方、硫酸ナトリウムの２５部と炭酸ナトリウムの２５部とを水道水の４７５部で溶解してなる硬化剤液Ｂを得た。
攪拌下にある主剤液Ａの全量５００ｍＬに硬化剤液Ｂの約５００ｍＬを混和させて２液混和懸濁型の地盤固結改良剤ＫＤ−１６とした。
ＫＤ−１６のローシェアー粘度は１４．５ｍＰａ・ｓと低粘度であり、およその流動性消失時間は０．２時間程度であり、水締め状態下の砂質土（Ｉ）や砂質土（ＩＩ）に対し、それぞれ、ゲージ圧１５Ｎ／ｃｍ2低圧下でグラウト管を介して容易に浸透注入作業が可能であった。またサンドゲル（Ｉ）強度特性試験の結果は、室温下１日養生後の１軸圧縮強度は５０Ｎ／ｃｍ2では破壊が認められず、６０〜７０Ｎ／ｃｍ2と高く、室温７日養生後のサンドゲル（Ｉ）強度は最大１８０Ｎ／ｃｍ2の値を示した。したがって、ＫＤ−１６は細砂地盤に対し高速浸透性ならびに高速高強度固結性が確認された。
【０１０３】
以下の実施例１７〜実施例１９は、それぞれ大型モデル地盤を用いての地盤改良工法適性試験の結果である。
実施例１７
実施例６のＫＤ−６で表される水懸濁型の地盤固結改良剤の約１００Ｌを新たに調整し、１液とし、以下の模擬地盤−１に対して１ショット注入試験を実施した。
まず砂質土（Ｉ）を２ｍ四方、高さ４ｍの試験槽に充填し水締めして後２４時間放置して模擬地盤−１とした。一般に用いられているグラウトマシンを使用し、グラウト注入管をその先端吐出口から容器底面までの距離を１００ｍｍとした位置まで差込んで固定させ、その位置で２５Ｌ／分の注入速度で１液から成るＫＤ−６を１０分間注入した。その後３０分放置後、注入管を２９０ｍｍ程度引き上げた位置で、調整後３０分経過後のＫＤ−６を２５Ｌ／分の速度で１０分間注入した。また更に３０分放置後、同様に注入管を２９０ｍｍ引き上げてその位置で調整後６０分以上経過後のＫＤ−６を２５Ｌ／分の注入速度で１０分間注入作業を実施した。合計５ステップにわたる注入操作を実施し、ＫＤ−６の地盤固結改良剤は調整から注入作業終了まで一貫して３時間以内で完了した。また５ステップ注入作業中に於いて、注入圧力の急上昇などの現象は一切観察されなかった。
【０１０４】
３日後に、模擬地盤−１上面の注入管の位置を中心とした半径３０ｃｍの円周上の各４点から試験槽内の鉛直方向に金属棒を差し入れた所、どの部位に於いても深さ約２．７ｍの地点で固結体と思われる塊に当たった。
注入から７日後に試験槽を解体し、未固結部分を水で洗い流して固結体を露出させた。その結果、浸透固結塊は概ね直径１ｍ、高さ１．４５ｍであった。
また、約５ｃｍ大のキュウビック塊を５点採取し、その密度を測定した結果、密度のバラツキはほとんど無かったことから均等に浸透固結してなる砂質土（Ｉ）サンドゲルが形成されている事が判明した。そして該サンドゲル（Ｉ）強度は最低値でも３００Ｎ／ｃｍ2を超える高い圧縮破壊強度を持つものであった。
【０１０５】
また更に、砂質土（ＩＩ）を用いて構成され、前記模擬地盤−１と全く同様に調整された模擬地盤−２に対しても、ＫＤ−６の地盤固結改良剤を用いて前記したと同様に行った浸透固結試験の結果は、模擬地盤−１の結果と同じ内容の固結体を形成した。
【０１０６】
実施例１８
表４の実施例２の配合表で示したと同様なＫＤ−２地盤固結改良剤の２００Ｌを新たに調整し、実施例１２と同様な模擬地盤−１に対して小型ミキシングロッドを挿入して混合固結実験を実施した。
まず小型ミキシングロッドを挿入しつつ、その先端吐出口から容器底面までの距離を１００ｍｍとした位置まで模擬地盤−Ｉに差込んで固定させ、その位置で２５Ｌ／分の注入速度でゆっくりと引き上げながらＫＤ−２を３０分間注入攪拌混合した。
２日後に、模擬地盤−１上面の小型ミキシングロッド挿入位置を中心とした半径３０ｃｍの円周上の各４点から試験槽内の鉛直方向に金属棒を差し入れた所、どの部位に於いても深さ約２．７ｍの地点で固結体と思われる塊に当たった。
注入から７日後に試験槽を解体し、未固結部分を水で洗い流して固結体を露出させた。その結果、浸透固結塊は概ね直径１ｍ、高さ１．４５ｍの地中杭が形成されていた。
また該固結体を鉛直方向及び水平方向の数箇所に切断し内部のサンドゲル構成状況を詳細に観察した結果、砂質土と混和してなる固結体であることが判明。
また、約５ｃｍ大のキュウビック塊を５点採取し、その密度を測定した結果、密度のバラツキはほとんど無かったことから均等に浸透固結してなる砂質土（Ｉ）サンドゲルが形成されている事が判明した。
また更に、砂質土（ＩＩ）を用いて構成された前記模擬地盤−１と全く同様な模擬地盤−２に対しても前記同様に行った小型ミキシングロッドを介した固結試験の結果は、模擬地盤−１の結果とほとんど同じであった。
【０１０７】
実施例１９
表４の実施例５のＫＤ−５地盤固結改良剤４００Ｌを新たに調整し、以下の模擬地盤−１に対して超高圧混合工法で地盤固結実験を実施した。
その模擬地盤−１としては、砂質土（Ｉ）を２ｍ×５ｍ、高さ４ｍの試験槽に充填し、水締めして後２４時間以上放置してなる模擬地盤である。
その模擬地盤−１にグラウト用の注入ミキシング管を底面から１００ｍｍの位置まで差込み、該注入ミキシング管の先端附近に設けられた管側面の複数個の吐出孔からＫＤ−５地盤固結改良剤を圧力３ｋＮ／ｃｍ2の超高圧下に、かつ５０Ｌ／分の吐出速度にて吐出させた。
なお、吐出応力で吐出孔部が自由回転する構造となっており、管周辺の３６０゜鉛直方向に均一に地盤固結改良剤を吐出させた。
更に、吐出開始後ゆっくりと該注入ミキシング管を引上げて深さ２．５ｍの位置まで引き上げて同注入操作を停止させた。
施工数日後に、模擬地盤−１上面の注入点の真中を中心とした半径１００ｃｍの円周上の各４点から試験槽内の鉛直方向に金属棒を差し入れた所、どの部位に於いても深さ約２．５ｍの地点で固結体と思われる塊に当たった。
【０１０８】
７日後に試験槽を解体し、未固結部分を水で洗い流して固結体を露出させたところ、浸透固結塊は半径１２５〜１５０ｃｍと長く、砂質土（Ｉ）と地盤固結改良剤ＫＤ−５がよく混合一体化固結された高強度なサンドゲル塊からなる地中杭を形成している事が観察された。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明の地盤固結改良剤は実施例１〜１０（表４〜表６）及び実施例１１〜実施例１６等で明らかな様に、その流動性消失時間が実施例２の０．２時間から実施例１０の８５時間といったぐあいに任意に調整可能である一方、その液ライフにあまり影響を受ける事無く、砂質土と混和されると急速に固結する作用効果が明らかに見られる。上記特性を持つスラグ系地盤固結改良剤はこれまでに全く知られていない。
また実施例１７〜実施例１９で明らかな様に、本発明の地盤固結改良剤は公知の安価な地盤改良工法の採用で、その地盤の早期固結改良目的が容易に達成できることが明らかである。すなわち、標準砂並みの細砂質地盤に対しても薬液注入工法またはミキシングロッド工法、高圧混合工法のいずれの工法でも問題無く施工出来、理想的な浸透固結塊等を地中に形成できる作用効果を持つことがあきらかである。
【０１１０】
特に、高フミン質有機酸を含有する砂質土地盤及び／またはカルシウムイオン吸着交換能が大きい硬化させずらい砂質土地盤を、本発明の地盤固結改良剤では施工後（砂質土中に投入混合施工後）１〜３日以内と短時間内に確実に５０Ｎ／ｃｍ2以上のサンドゲル強度発現を達成できる新規な地盤固結改良剤組成物である。
【０１１１】
また表７の耐久性評価結果に示す様に、本発明の地盤固結改良剤を用いた固結させずらい砂質土との一体化固結体、すなわち砂質土−サンドゲル固結体は１２ケ月間の温水浸漬劣化試験でもむしろ強度が上向きであり、問題となる様な著しい強度低下は認められない事から、本発明の地盤固結改良剤は耐久性に極めて優れる事が明らかである。
【０１１２】
また一方、比較例１〜比較例４の地盤固結改良剤は、そのいずれも発明の目的を達成できていない。
【０１１３】
比較例２、比較例３で明らかな様に、公知のアルカリ刺激剤を含むスラグ−消石灰併用系の地盤固結改良剤は、その液ライフが短く、１液型地盤固結改良剤懸濁液とは成りにくい。またフミン質有機酸や粘土鉱物を多く含む固結させずらい砂質土地盤では良好な地盤固結改良剤として向かない事が明らかである。
【０１１４】
本発明の地盤固結改良剤は、解決すべき課題に挙げた（Ａ）〜（Ｃ）の全てを満たす点でその効果が特に顕著である。
【０１１５】
すなわち、本発明の地盤固結改良剤の作用効果として総論すると、フミン酸で代表されるフミン質有機酸及び／または陽イオン吸着交換能を有する粘土鉱物を多く含有し、地震時に液状化災害、滑り破壊災害、不同沈下災害等の重大災害の発生が予想される砂質土地盤及び／または礫質地盤への浸透注入工法による地盤改良現場に於いて、高速高浸透作業性が確保できる上に短時間内に高強度固結性を示す事から、環境負荷が極限まで抑制出来、改良総コストが安くかつ高信頼性の地盤改良を可能にする事が挙げられるる。
併せて、耐久性に優れた地盤固結改良ならびに連続地中杭または連続地中壁の構築方法等を安価に提供出来る効果を持つ。