(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムアルミネート類を主成分とするセメント急硬材と凝結遅延剤を含みセメントを含まない混練物（Ａ）と、セメントと凝結遅延剤を含みセメント急硬材を含まない混練物（Ｂ）とを別個に調製し、施工時にＡとＢを混合して地盤に注入するか、又はＡとＢを分離して地盤に注入し、地盤中で両者を混合することを特徴とする地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント系の地盤改良材を用いた地盤改良方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤を安定化することを目的として、軟弱地盤を形成する土粒子の細かい間隙や岩盤の亀裂に液状の硬化性材料を注入して地盤を改良することがしばしば行われている。
【０００３】
セメント系の硬化性材料を対象地盤の改良材として用いる場合には、注入したスラリーの硬化前の沈下流冒を防ぎ、注入対象範囲での充填性を確保するために、通常短時間にスラリーを硬化させる急硬成分が配合される。しかしながら、これにより、注入用スラリーの流動性状が短時間に変化し易く、施工時の作業性、特に作業時間等が著しく制約されるという問題が生じていた。
【０００４】
これに対しては、注入用スラリーがゲル状態になるまでの時間（ゲル化時間）を調整し、ほぼ一定のスラリー性状で使用できる可使時間を十分確保するために、凝結遅延剤を添加することが知られている。例えば、特公昭５７−１００５８公報においては、凝結遅延剤或いは急硬促進剤を急硬成分からなるセメント急硬材に加えてスラリー状にし、別にセメントを主成分として調製したスラリーとを施工前に混合して地盤に注入することでゲル化時間を任意に調整できることが開示されている。
【０００５】
しかしながら、注入物の注入対象範囲での充填性を高めて地盤改良効率を高めるには、凝結遅延剤の配合量を高めることによってゲル化時間を長くすればよいが、セメント急硬材に加える凝結遅延剤の量を多くすると、それに伴って強度発現性が低下するという問題が生じる。
一方、配合水量を低下させれば強度発現性を損なわずゲル化時間を長くできるが、地盤への注入浸透性が低下するという問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セメント系地盤改良材を使用した地盤改良において、ゲル化時間を長く設定でき、かつ注入後も高い強度を発現することができる地盤改良方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み、種々の検討を行ったところ、別個に調製したセメント系急硬材組成物とセメント系組成物のそれぞれに対して、凝結遅延剤を添加・混練し、施工時に両混練物を混合するという方法を採ることによって、凝結遅延剤の添加量が少なくても長いゲルタイムの調節が容易であり、しかも強度発現性が飛躍的に改善されることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち本発明は、カルシウムアルミネート類を主成分とするセメント急硬材と凝結遅延剤を含みセメントを含まない混練物（Ａ）と、セメントと凝結遅延剤を含みセメント急硬材を含まない混練物（Ｂ）とを別個に調製し、施工時にＡとＢを混合して地盤に注入するか、又はＡとＢを分離して地盤に注入し、地盤中で両者を混合することを特徴とする地盤改良方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の混練物（Ａ）は、カルシウムアルミネート類を主成分とするセメント急硬材と凝結遅延剤を含みセメントを含まないスラリー性の混合物である。
セメント急硬材としては、例えば１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、８ＣａＯ・Ｎａ2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3等のカルシウムアルミネート類を主に含有する水性スラリーが挙げられ、これに石膏や硫酸ナトリウムなどの無機硫酸塩を混合したもの、或いは無機硫酸塩と溶融したものであってもよい。斯かる場合、無機硫酸塩はカルシウムアルミネート類１００重量部に対し、１０〜４００重量部、特に１０〜２００重量部配合するのが好ましい。
【００１０】
カルシウムアルミネート類は、結晶質、非晶質を問わず、また上記の如く他の金属酸化物を含む復塩や固溶体を形成するものでも良い。特に、８ＣａＯ・Ｎａ2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3の結晶、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3又は１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2の何れかの非晶質が最も急結性が高くなるので好ましい。
【００１１】
混練物（Ａ）に含まれる凝結遅延剤は、モルタル、コンクリートに用いられるものであれば何れのものでもよく、ＪＩＳ Ａ ６２０４に規定されている遅延形減水剤も含まれる。例えば、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸、グルコヘプトン酸、ガラクトン酸等のヒドロキシカルボン酸又はその塩、グルコース、サッカロース、デキストリン等の糖類、リン酸、硼酸等の非強酸性の無機酸又はその塩、ピルビン酸、２−ケトグルコン酸等のケトカルボン酸又はその塩、アルカリ又はアルカリ土類の金属炭酸塩、ナフタレンスルホン酸等の高分子化合物等を挙げることができ、これらの２種以上を併用してもよい。
【００１２】
混練物（Ａ）中の凝結遅延剤の含有量は、カルシウムアルミネート類１００重量部に対し、０．１〜３０重量部、特に０．２〜１０重量部とするのが好ましい。
０．１重量部未満では添加効果が殆ど現れず、また３０重量部を超える量では硬化遅延が大きくなり過ぎるので何れも好ましくない。特に、混練物の練り置き時間を十分確保したい場合や広い範囲に注入施工を行う場合は凝結遅延剤の配合割合を高目とするのが良い。
【００１３】
混練物（Ａ）には、必要に応じて、例えば炭酸カルシウム、消石灰等のカルシウム化合物やフライアッシュ、各種スラグ類、その他の鉱物質粉末等の上記以外の成分を含有せしめることができる。但し、セメントは含まないものとする。
【００１４】
混練物（Ａ）の調製に用いる原料粒子の粉末度は、比表面積２０００cm2/ｇ以上が好ましく、３０００〜１００００cm2/ｇがより好ましい。
比表面積が２０００cm2/ｇ未満であると対象地盤中への浸透性が低下し、注入不良を起こし易くなるので好ましくない。
【００１５】
また、スラリー濃度は使用目的によって決定されるものであるが、概ねセメント急硬材１００重量部に対して水５０〜１０００重量部程度が好ましく、これより濃度が高いと混練物の粘性が高くなり過ぎ注入浸透性が進まないので好ましくない。また、これより濃度が低いと硬化不良となり所望の結合能力を発揮できないので好ましくない。
尚、凝結遅延剤の添加方法や混練方法等の操作手段は特に限定されるものではない。
【００１６】
本発明の混練物（Ｂ）は、上記混練物（Ａ）とは別個に調製されるものであり、セメントと凝結遅延剤を含みセメント急硬材を含まないスラリー性の混合物である。
【００１７】
セメントは何れのものでも良く、例えば普通セメント、早強セメント、中庸熱セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、微粒子セメント、超微粒子セメント等の公知のセメントが使用できる。
【００１８】
混練物（Ｂ）において用いられる凝結遅延剤は、特に制限されるものでなく、混練物（Ａ）において例示したものが使用でき、混練物（Ａ）で使用したものと同じものを用いてもよい。
【００１９】
混練物（Ｂ）中の凝結遅延剤の含有量は、セメント１００重量部に対し、０．０５〜５重量部、特に０．１〜３重量部とするのが好ましい。
０．１重量部未満では添加効果が殆ど現れず、また５重量部を超える量では硬化遅延が大きくなり過ぎるので何れも好ましくない。
【００２０】
混練物（Ｂ）には、注入性状や注入物の可使時間、更には注入後の強度発現性等に支障を及ぼさない範囲で、必要により他のモルタル・コンクリート用の公知の混和剤、例えばセメント分散剤等を配合することができる。
【００２１】
混練物（Ｂ）も、混練物（Ａ）と同様に水性スラリーとして調製する。
スラリー濃度は使用目的によって決定されるものであるが、概ねセメント１００重量部に対して水３０〜１０００重量部程度が好ましい。
【００２２】
また、混練物（Ｂ）の調製に用いる原料粒子の粉末度は、比表面積２０００cm2/ｇ以上が好ましく、３０００〜１００００cm2/ｇがより好ましい。比表面積が２０００cm2/ｇ未満であると対象地盤中への浸透性が低下し、注入不良を起こし易くなるので好ましくない。
尚、凝結遅延剤の添加方法や混練方法等の操作手段は、混練物（Ａ）と同様、特に限定されるものではない。
【００２３】
かくして別個に調製した混練物（Ａ）と混練物（Ｂ）は、次の２通りの施工方法により地盤に注入される。
第１の方法は、（Ａ）及び（Ｂ）の各スラリー状混練物を２本の注入管で別々に圧送し、対象地盤に注入する前、望ましくは注入直前に合流混合させ、この混合スラリーを地盤に注入する方法である。
両スラリー状混練物の混合操作や注入機は特に限定されるものではないが、例えば立型上下２槽式グラウトミキサーやプランジャーポンプが使用できる。
本法は、主にゲルタイムが数秒から数時間までの地盤改良効果が早期に求められる場合や設定通りのゲルタイム及び強度発現性とするため、両混練物を完全に混合する必要がある場合に適する。
【００２４】
第２の方法は、（Ａ）及び（Ｂ）の各スラリー状混練物を２本の注入管で別々に圧送し、分離したままそれぞれ対象地盤に注入する方法である。
注入は、同時に行ってもよく、また何れかのスラリー状混練物を注入した後、もう一方のスラリー状混練物を注入してもよい。後者の場合、最初のスラリー状混練物を地盤注入してから約１０時間以内に次のスラリー状混練物の注入を行うのが好ましい。最初のスラリー状混練物の注入開始から約１０時間を超えてから次のスラリー状混練物の注入を行うと、最初のスラリー状混練物の水和反応が地盤中で進行し、次のスラリー状混練物と十分に混合されないため、強度発現性が著しく低下するばかりか、改良範囲も小さくなるので好ましくない。
また、セメント系の混練物である（Ｂ）はセメント急硬材系の混練物（Ａ）に比べ水和活性が低く、地盤中での両混練物の混合性が高まることから、最初に混練物（Ｂ）のスラリーを注入するのが好ましい。
【００２５】
第２の方法の場合、（Ａ）及び（Ｂ）の各スラリー状混練物は、地盤中で混合されることとなるが、特に超微粒子セメント等の地盤への浸透性の高いセメントを配合した混練物（Ｂ）を用いて最初に地盤注入し、次に混練物（Ａ）を注入するという条件での施工に適しており、これにより広い改良範囲と高い改良効果（地盤の強化・止水）が得られる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１〜１２、比較例１〜７
下記原料を表１に示す配合で混合して混練物を調製し、以下の方法でゲルタイム、強度を測定した。これらの結果を表１に示す。
（１）使用原料
［１］カルシウムアルミネート（結晶質）
酸化カルシウム４２重量％と酸化アルミニウム３８重量％と酸化ナトリウム１５重量％含有するように調合して炉内温度１３００℃の電気炉で焼成し、冷却速度を遅くすることによって、結晶質の８ＣａＯ・Ｎａ2Ｏ・３Ａｌ2Ｏ3のクリンカーを得た。得られたクリンカーは振動ミルで粉砕し、比表面積６０００cm2/ｇの急硬基材を得た。
［２］カルシウムアルミネート（非晶質）
酸化カルシウム５１重量％と酸化アルミニウム４９重量％にカーボンを１重量％外割で添加し、カーボンるつぼ中で炉内温度１６００℃の電気炉で完全に溶融後、急冷して非晶質の１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3のクリンカーを得た。得られたクリンカーは前記同様に粉砕し急硬基材を得た。
［３］石膏
セントラル硝子（株）製のII型無水石膏を前記同様に粉砕したもの。
［４］炭酸ナトリウム
セントラル硝子（株）製
［５］ポルトランドセメント
太平洋セメント（株）製普通ポルトランドセメント
［６］凝結遅延剤
昭和化工（株）製Ｌ−酒石酸
［７］遅延形減水剤
花王（株）製ナフタレン系高性能減水剤「マイティ１５０Ｒ」
［８］標準形減水剤
花王（株）製ナフタレン系高性能減水剤「マイティ１５０」
【００２７】
（２）ゲルタイムの測定
表１の配合で普通セメント１７５ｇ、水１４４ｇ、酒石酸及び減水剤を所定量計量し、ミキサーで１分間混練する（「混練物Ｂ」）。また、別に表１の配合でセメント急硬材３８ｇ、炭酸ナトリウム２ｇ、水１８６ｇ、酒石酸及び減水剤を所定量計量し、同様にミキサーで１分間混練する（「混練物Ａ」）。次に混練物ＡとＢを混合し、その混合物が流動性を示さなくなるまでの時間（ゲルタイム）を測定した。結果を表１に示す。
（３）強度の測定
上記混合物をゲル化直前に、型枠に流し込み、直径３５mm、高さ７０mmの円柱試験体を作製し、一軸圧縮試験機を用いて材齢１日における強度を測定した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0004162397.tif 000002
【００２９】
【発明の効果】
本発明地盤改良方法を用いれば、地盤改良用注入スラリーのゲル化時間を長く設定でき、かつ注入後も高い強度を発現できる。