(57)【要約】【課題】マンホール浮上防止用として適切なゲルタイム（３０〜６０分）を有し、かつ固化した際にマンホールの浮上を防止できる程度の強度を付与することが可能なマンホール浮上防止用地盤注入材を提供する。【解決手段】セメント、珪酸ソーダ、リン酸２水素１ナトリウム及び水を含有するマンホール浮上防止用地盤注入材であって、（１）  前記セメントのブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ以上であり、（２）  前記珪酸ソーダは、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比が２．２〜２．７であり、（３）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４〜１１０ｋｇであり、（４）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記リン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６〜３．２ｋｇである、マンホール浮上防止用地盤注入材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、珪酸ソーダ、リン酸２水素１ナトリウム及び水を含有するマンホール浮上防止用地盤注入材であって、
（１）  前記セメントのブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ以上であり、
（２）  前記珪酸ソーダは、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比が２．２〜２．７であり、
（３）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４〜１１０ｋｇであり、
（４）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記リン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６〜３．２ｋｇである、
マンホール浮上防止用地盤注入材。
【請求項２】
前記珪酸ソーダのモル比が２．４〜２．７である、請求項１に記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
【請求項３】
前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６５〜１０５ｋｇである、請求項１又は２に記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
【請求項４】
前記セメントのブレーン値が７０００〜１６０００ｃｍ２／ｇである、請求項１〜３のいずれかに記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホール浮上防止用地盤注入材として、適切なゲルタイムを有し、かつ固化した際にマンホールの浮上を防止できる程度の強度を付与することが可能なマンホール浮上防止用地盤注入材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震の揺れにより砂地盤が液体状になる現象（いわゆる液状化現象）が問題となっている。この現象は、間隙水圧の増加に伴い、地盤の安定を保っている砂地盤の砂の粒子同士の剪断応力による摩擦が地震の揺れによって減少することに起因する。特に、この液状化現象によって、地中にあるマンホールが浮き上がることが問題となっている。
【０００３】
地盤を強化するための注入材としては、例えば、特許文献１に、セメント、水ガラス及びリン酸２水素１ナトリウムを含有する注入材が記載されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の注入材は、掘削工事における地山改良（具体的には、自立性の低い砂質土や断層部や破砕帯などの不均質地山、土被りの浅い地盤等に対して、掘削時の振動による肌落ちを起こすことなく、ゲル化後に早期に掘削が開始可能な強度を与えること）を目的としており、ゲルタイムが非常に短い。したがって、上記注入材をマンホール浮上防止用地盤注入材として適用する場合、ゲルタイムが短いため、マンホール周辺に強固で均一な改良体を得ることができない問題がある。そこで、注入にあたり適切なゲルタイムおよび強度を有するマンホール浮上防止用地盤注入材が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３４６３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、マンホール浮上防止用として適切なゲルタイム（３０〜６０分）を有し、かつ固化した際にマンホールの浮上を防止できる程度の強度を付与することが可能なマンホール浮上防止用地盤注入材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、地盤注入材として特定のセメント及び珪酸ソーダを使用し、かつ珪酸ソーダ中のＳｉＯ２及びリン酸２水素ナトリウムの含有量を特定の範囲とする場合には、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、下記のマンホール浮上防止用地盤注入材に関する。
１．  セメント、珪酸ソーダ、リン酸２水素１ナトリウム及び水を含有するマンホール浮上防止用地盤注入材であって、
（１）  前記セメントのブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ以上であり、
（２）  前記珪酸ソーダは、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比が２．２〜２．７であり、
（３）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４〜１１０ｋｇであり、
（４）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記リン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６〜３．２ｋｇである、
マンホール浮上防止用地盤注入材。
２．  前記珪酸ソーダのモル比が２．４〜２．７である、上記項１に記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
３．  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６５〜１０５ｋｇである、上記項１又は２に記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
４．  前記セメントのブレーン値が７０００〜１６０００ｃｍ２／ｇである、上記項１〜３のいずれかに記載のマンホール浮上防止用地盤注入材。
【０００９】
以下、本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材について詳細に説明する。
(I)  本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材
本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材は（以下、単に地盤注入材ともいう）は、セメント、珪酸ソーダ（水ガラス）、リン酸２水素１ナトリウム及び水を含有するマンホール浮上防止用地盤注入材であって、
（１）  前記セメントのブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ以上であり、
（２）  前記珪酸ソーダは、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏで表されるモル比が２．２〜２．７であり、
（３）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ（リットル）当たり前記珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４〜１１０ｋｇであり、
（４）  前記マンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たり前記リン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６〜３．２ｋｇである
ことを特徴とする。
【００１０】
上記特徴を有する本発明の地盤注入材は、マンホール浮上防止用として適切なゲルタイム（３０〜６０分）を有し、かつ固化した際にマンホールの浮上を防止できる程度の強度を付与することが可能である。
【００１１】
本発明において、マンホール浮上防止用地盤注入材の適切なゲルタイムを３０〜６０分としているのは、ゲルタイムが３０分未満の場合、ゲルタイムが短いため、マンホール周辺への浸透が不十分となり、強固で均一な改良体（地盤）を得ることができない。また、ゲルタイムが６０分を超えると、注入範囲以外にも材料が逸流する可能性があり、この場合にも強固で均一な改良体を得ることができない。
【００１２】
セメント
本発明の地盤注入材では、ブレーン値７０００ｃｍ２／ｇ以上のセメントを使用する。ブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ未満であると、ブリーディング率が大きくなり、十分な浸透性を得ることができないため、均一かつ十分な強度を有する改良体を得ることができない場合がある。さらにブレーン値が７０００ｃｍ２／ｇ未満であると、強度発現が遅い問題もある。
【００１３】
ブレーン値の上限値は、限定的ではないが、製造コスト等の実用性の点から１６０００ｃｍ２／ｇ程度とすればよい。
【００１４】
ブレーン値７０００ｃｍ２／ｇ以上のセメントは、市販品をそのまま使用することができる。また、ブレーン値７０００ｃｍ２／ｇ未満のセメントをボールミルに粉砕した後、分級したセメントを使用することもできる。
【００１５】
珪酸ソーダ
本発明の地盤注入材では、モル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が２．２〜２．７である珪酸ソーダ（水ガラス）を使用する。珪酸ソーダの好ましいモル比は、２．４〜２．７である。上記モル比が２．２未満、又は２．７を超える珪酸ソーダを使用する場合、いずれも３０分〜６０分というゲルタイムを確保することができない。
【００１６】
上記珪酸ソーダは、モル比が２．０〜２．７程度のものが市販されており、当該市販品をそのまま使用することができる。また、当該市販品にシリカ源を溶解するか、又は所定のモル比となるように苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）とシリカ源を反応させたものを使用することもできる。
【００１７】
シリカ源としては、微粉末のシリカゲル、沈降性シリカ、ヒュームドシリカ、シリカコロイド溶液等が挙げられる。
【００１８】
珪酸ソーダは、本発明の地盤注入材１０００Ｌ当たり珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４〜１１０ｋｇとなるように、本発明の地盤注入材に含有する。珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の好ましい含有量は、本発明の地盤注入材１０００Ｌ当たり６５〜１０５ｋｇである。地盤注入材１０００Ｌ当たり珪酸ソーダ中のＳｉＯ２の含有量が６４ｋｇ未満であるか、又は１１０ｋｇを超える場合、いずれも３０分〜６０分というゲルタイムを確保することができない。
【００１９】
リン酸２水素１ナトリウム
リン酸２水素１ナトリウムは、本発明の地盤注入材１０００Ｌ当たりリン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６〜３．２ｋｇとなるように、本発明の地盤注入材に含有する。地盤注入材１０００Ｌ当たりリン酸２水素１ナトリウムの含有量が、無水物換算で２．６ｋｇ未満であるか、又は３．２ｋｇを超える場合、いずれも３０分〜６０分というゲルタイムを確保することができない。なお、リン酸２水素１ナトリウムの２水和物３．４〜４．２ｋｇを無水物換算すると、２．６〜３．２ｋｇとなる。
【００２０】
リン酸２水素１ナトリウムは、水和物（１若しくは２以上の水和物）、又は無水物に限定されず、いずれを使用してもよい。また、リン酸２水素１ナトリウムは、市販品をそのまま使用することができる。
【００２１】
水
本発明の地盤注入材は、水を使用する。
【００２２】
本発明の地盤注入材で使用する水としては特に限定されない。例えば、上水道水、地下水、工業用水道水等が挙げられる。前記水は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２３】
その他
本発明の地盤注入材には、本発明の効果が奏される範囲内で、一般的に地盤注入材に使用される公知の添加剤を適宜含有してもよい。
【００２４】
本発明では、本発明の地盤注入材にリン酸２水素１ナトリウムを含まない注入材を、中結性マンホール浮上防止用地盤注入材（ゲルタイム：１分〜２分）として併用することもできる。また、本発明の地盤注入材に含まれるリン酸２水素１ナトリウムに代えて消石灰を使用する注入材を、瞬結性マンホール浮上防止用地盤注入材（ゲルタイム：１０秒以下）として併用することもできる。
【００２５】
例えば、消石灰を使用する瞬結性マンホール浮上防止用地盤注入材と、リン酸２水素１ナトリウムを使用する本発明の（緩結性）マンホール浮上防止用地盤注入材を併用する場合、上記瞬結性マンホール浮上防止用地盤注入材については、パッカー材として地盤中にパッカーを形成することにより、注入範囲以外へのグラウトの逸脱を防ぐ（リークを防止する）ことができる。次いで、本発明の（緩結性）地盤注入材については、上記パッカーを超えた領域に充填されることなく、マンホール浮上を防止するために注入すべき領域に対して適切に注入することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材は、特定のセメント及び珪酸ソーダを使用し、かつ珪酸ソーダ中のＳｉＯ２及びリン酸２水素１ナトリウムの含有量を特定の範囲とするため、マンホール浮上防止用として適切なゲルタイム（３０〜６０分）を有し、かつ固化した際にマンホールの浮上を防止できる程度の強度を付与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材を地盤に注入した場合と、注入しない場合における地震発生後の地盤を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
【００２９】
実施例１〜５及び比較例１〜１０
セメント及びリン酸２水素１ナトリウムの２水和物を水に懸濁させた液をＡ液とし、珪酸ソーダを含有する液をＢ液とした。上記Ａ液に用いたセメントについて、実施例１〜５並びに比較例１〜８及び１０では「コロイダルスーパー、電気化学工業株式会社製超微粒子セメント、密度２．９ｇ／ｃｍ３、ブレーン値９０００ｃｍ２／ｇ」を使用し、比較例９では「高炉セメント（Ｂ種）、太平洋セメント株式会社製、密度３．０ｇ／ｃｍ３、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ」を使用した。また、上記Ｂ液に用いた珪酸ソーダにおけるモル比、ＳｉＯ２（質量％）、Ｎａ２Ｏ（質量％）及び比重については、以下の表１に示す。また、Ａ液及びＢ液の５００Ｌ当たりの各成分の質量又は体積、使用した珪酸ソーダのモル比、並びにマンホール浮上防止用地盤注入材１０００Ｌ当たりの珪酸ソーダ中のＳｉＯ２含有量を、以下の表２〜４に示す。なお、表中、リン酸２水素１ナトリウムについては、使用したリン酸２水素１ナトリウムの２水和物の質量を無水物換算し、当該換算値を記載している。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
【表２】
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【００３２】
【表３】
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【００３３】
【表４】
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【００３４】
評価試験（ゲルタイム測定）
液温を２０℃に調整したＡ、Ｂ両液の混合物（本発明のマンホール浮上防止用地盤注入材）についてゲルタイムを測定した。
【００３５】
ゲルタイムについては、以下のようにカップ倒立法を用いて測定した。
［１］  まず、Ａ液（セメント懸濁液）２５０ｍｌ、及びＢ液（珪酸ソーダ液）２５０ｍｌをそれぞれ別のビーカーに秤取る。
［２］  Ｂ液にＡ液を速やかに流し入れる。直ちに空いたＡ液のビーカーに全量を速やかに入れ、次に空いたＢ液のビーカーに全量を流し入れる。
［３］  上記［２］の操作を速やかに繰り返し、Ｂ液にＡ液を全量投入した時点から、液が流動しなくなった時点までをゲルタイムとする。
【００３６】
なお各材料の温度は、恒温槽などで一定温度(今回試験は２０℃)に調整し、取り出し後速やかに試験を行う。屋外等で温度調整ができない場合は、測定時の温度を記録する。
【００３７】
実施例１〜５及び比較例１〜１０のマンホール浮上防止用地盤注入材のゲルタイム測定試験結果について、表２〜４に示す。
【００３８】
評価試験（圧縮強度測定）
実施例１、実施例２及び比較例９で得られたマンホール浮上防止用地盤注入材に対して以下の圧縮強度測定を行った。
【００３９】
液温を２０℃に調整したＡ、Ｂ両液の混合物をゲル化前に、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの一端を密閉したアクリルパイプモールドの中に流し入れ、速やかにもう一端を密閉した。作製した供試体を２０℃に保たれた恒温室に１日間又は７日間養生後、モールドから取り出し、一軸圧縮強度試験機を用いて圧縮強度を測定した。なお、１日間養生後における圧縮強度をσ１、７日間養生後における圧縮強度をσ７とする。マンホール浮上防止用地盤注入材として求められている強度は、σ７で１．０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００４０】
実施例１におけるσ１は０．０８Ｎ／ｍｍ２であり、σ７は３．３４Ｎ／ｍｍ２であった。実施例２におけるσ１は０．０６Ｎ／ｍｍ２であり、σ７は１．５４Ｎ／ｍｍ２であった。比較例９におけるσ１は０．０４Ｎ／ｍｍ２であり、σ７は０．０５Ｎ／ｍｍ２であった。
【図１】
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