JP2000169209A

JP2000169209A - ソイルセメントの流動化方法およびソイルセメント用流動化剤

Info

Publication number: JP2000169209A
Application number: JP10343264A
Authority: JP
Inventors: Akio Kurano; 彰夫蔵野; Tetsuji Yamada; 哲司山田; Takahiro Ito; 隆広伊藤; Atsushi Hidaka; 厚日高; Masahiro Aoyama; 政裕青山; Minoru Atsuji; 稔阿津地; Kunihiko Mizutani; 邦彦水谷
Original assignee: Toagosei Co Ltd; Konoike Construction Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd; Konoike Construction Co Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-20
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP3554496B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間にわたって流動性が維持され、また硬
化後の強度の高いソイルセメントを造成できるソイルセ
メントの流動化方法、およびこの方法に使用される流動
化剤を提供する。【解決手段】本発明のソイルセメントの流動化方法
は、カルボン酸またはその１価塩を主要構成単量体単位
とする低分子量重合体およびアルカリ金属炭酸塩を併用
することを特徴とするものであり、ソイルセメント用流
動化剤はカルボン酸またはその１価塩を主要構成単量体
単位とする低分子量重合体およびアルカリ金属炭酸塩か
らなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソイルセメントを
利用する地盤改良工法、山留め工法、基礎杭工法および
埋め戻し工法等におけるソイルセメントの流動化方法お
よびこの方法に用いられる流動化剤に関し、詳しくは、
ソイルセメントの対象土が粘性土であった場合において
もセメントミルクの注入量を低減することができ、また
ソイルセメントの流動性とともに強度をも大幅に高くす
ることができるソイルセメントの流動化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ソイルセメントとは、土にセメント系固
化材あるいはこれに水を加えて混合したものである。こ
のソイルセメントを利用する工法としては、地盤改良工
法、山留め工法、基礎杭工法、埋め戻し工法などがあ
る。これらの工法では通常、セメント系固化材と水とを
事前に混合したセメントミルクを土に添加する。上記セ
メント系固化材（以下、単に「固化材」ともいう。）と
しては、普通ポルトランドセメント（比表面積３０００
〜３５００ｃｍ²／ｇ）、高炉セメントＢ種（比表面積
３５００〜４０００ｃｍ²／ｇの高炉スラグ３０〜６０
重量％と普通ポルトランドセメントとの混合セメント）
などが用いられる。この固化材および水の添加量は、ソ
イルセメントの造成対象となる土（以下、「対象土」と
もいう。）の物性（砂・シルト・粘土などの土質や、そ
の含水状態など）や、施工形態および施工目的などに応
じて決定される。対象土に対するセメントミルクの添加
量は容積比で表され、注入率(％)と呼ばれる。例えば、
注入率１００％とは、対象土１ｍ³に対して１ｍ³のセメ
ントミルクが添加されることを表す。

【０００３】ソイルセメントを利用する工法は、（１）
原地盤（地中）でソイルセメントを造成する工法、およ
び、（２）地上でソイルセメントを造成する工法に大き
く分類される。以下、各工法の特徴とその問題点につい
て説明する。

【０００４】（１）原地盤（地中）でソイルセメントを
造成する工法について原地盤（地中）にセメントミルクを注入してソイルセメ
ントを造成する工法としては、地盤改良工法、山留め工
法、基礎杭工法が挙げられる。地盤改良工法の例として
は、深層混合処理工法および浅層混合処理工法が代表的
である。山留め工法の代表例はソイルセメント柱列壁工
法であり、ソイルセメント地中壁工法とも呼ばれてい
る。基礎杭工法の代表例は鋼管ソイルセメント杭工法や
鋼管の代わりにＰＨＣ杭などの既製杭を使用する合成杭
工法などである。これらの工法では、原理的に、地盤に
注入したセメントミルクの体積に等しい廃棄ソイルセメ
ントスラリー（産業廃棄物としての汚泥）が発生する。
したがって、必要な流動性および硬化後の強度などの性
能が得られる範囲内において、セメントミルクの注入率
は低いほうが好ましい。

【０００５】また、これらの工法のうちソイルセメント
柱列壁工法および鋼管ソイルセメント杭工法などは、地
中でソイルセメントを造成した後、このソイルセメント
中にＨ型鋼または鋼管などの応力材を建て込む工法であ
る。したがってこれらの工法では、造成時の撹拌トルク
の低減、ならびに応力材建て込み時のソイルセメントへ
の挿入を容易に行うために、硬化前のソイルセメントに
は適度な流動性が必要である。このため従来技術では、
セメント系固化材に対する水の重量比（以下、「Ｗ／Ｃ
比」という。）が１５０〜２５０％と高い（固化材の濃
度が薄い）セメントミルクを用い、それを過剰（大量）
に注入することによりソイルセメントの流動性を確保し
ている。しかしながら、このソイルセメント柱列壁工法
および鋼管ソイルセメント杭工法において、従来のソイ
ルセメントの流動化処理方法では以下のような問題があ
った。

【０００６】ｉ）これらの工法において十分な流動性を
確保するためのセメントミルクの注入率は、対象地盤が
砂質土の場合でも４０〜８０％、粘性土の場合には７０
〜１２０％とされている。すなわち、廃棄ソイルセメン
トスラリーの発生量は、対象地盤が粘性土つまりシルト
・粘土（特に粘土）になるにしたがって膨大なものとな
り、その処理・処分が大きな社会問題となっている。

【０００７】ii)図１に、試料土に沖積粘性土、固化材
に高炉セメントＢ種を用いた場合を例として、セメント
ミルクの注入率と、ソイルセメントの流動性を示す指標
の１つであるベーンせん断強さとの関係を示す。これに
より、流動性に富むソイルセメントを造成するために
は、セメントミルクの注入率を大きくする必要のあるこ
とが分かる。なお、ソイルセメント造成直後の流動性と
しては、施工効率（ソイルセメント造成時の良好な混合
・撹拌性、応力材の円滑な建て込み性など）を考慮した
場合、ベーンせん断強さとして１５ｇｆ／ｃｍ²以下が
好ましく、１０ｇｆ／ｃｍ²以下がより好ましい。ま
た、種々の理由により、応力材の建て込み作業がソイル
セメント造成直後から１〜２時間程度ずれ込むことも度
々あるため、造成から１〜２時間経過したソイルセメン
トにおいても、ベーンせん断強さが１５ｇｆ／ｃｍ ²以
下（より好ましくは１０ｇｆ／ｃｍ²以下）に保たれて
いることが好ましい。

【０００８】iii）図２に、試料土に沖積粘性土、固化
材に高炉セメントＢ種を用いた場合を例として、セメン
トミルクの注入率と、２０℃にて２８日間の気中養生を
行った後のソイルセメントの一軸圧縮強さとの関係を示
す。図２より明らかなように、Ｗ／Ｃ比の大きいセメン
トミルクでは、注入率を大きくしても一軸圧縮強さはほ
とんど増加しない傾向にある。すなわち、本来はソイル
セメントの強度を大きくする目的で行われるべきセメン
トミルクの大量（高注入率）注入が、ソイルセメントの
流動性確保のために行われている。その結果、廃棄ソイ
ルセメントスラリーの大量発生のみならず、固化材の浪
費をも招いている。

【０００９】（２）地上でソイルセメントを造成する工
法について一方、地上でソイルセメントを造成する工法として代表
的なのがソイルセメント埋め戻し工法である。この工法
は、建設工事で発生する掘削土や浚渫土等を有効に利用
する立場から、これらの土にセメントミルクを地上で添
加・混合し、埋め戻し材料や構造体材料等に利用するも
のである。また、最近、構造物周辺などの狭隘な場所に
バイブレーター等の補助工法を行わないでソイルセメン
トを充填することができる、ソイルセメント流動化処理
工法が開発され普及しつつある。この工法においては、
ソイルセメントに対して、セルフレベリング性能をもつ
極めて高い流動性が要求される。なお、この流動化処理
工法で使用される固化材は、他の工法と同様に、普通ポ
ルトランドセメント、高炉セメントＢ種などが一般的で
ある。

【００１０】このソイルセメント流動化処理工法では、
前述のように極めて高い流動性が要求されるため、大量
の混練り水ひいては大量のセメントミルクが必要とな
り、その結果、出来上がったソイルセメント中に占める
土の割合は、砂質土の場合でも４０〜６０％、粘性土の
場合では３０〜４０％に過ぎず、建設発生土の十分な有
効利用が計れていないのが実情である。また、流動性確
保のためにＷ／Ｃ比の大きいセメントミルクを大量に添
加しているので、十分な強度が得られないほか、乾燥収
縮によるひび割れが生じるという問題点がある。

【００１１】そこで、上記問題点を解決するために、特
開平８−１２４０３号公報には、建設発生土（掘削残
土）を対象とするソイルセメントの製造において、マス
キング効果を有する前添加剤を加えて混合・撹拌した後
に、分散剤としての作用を有する後添加剤を加えて再び
混合撹拌することを特徴とする流動化方法が開示されて
いる。これらの薬剤は、本来、コンクリート用混和剤と
して使用されているものであり、前添加剤はオキシカル
ボン酸塩を主成分とするもので、遅延型の減水剤に相当
する。一方、後添加剤は高縮合芳香族スルホン酸塩（ナ
フタリンスルホン酸塩）を主成分とするもので、高性能
ＡＥ減水剤・流動化剤等に相当する。この流動化方法に
よると、発生土の利用率を高めることができ、造成され
たソイルセメントは従来より長時間流動性を保ち、しか
も所望の強度を得ることができるとされている。

【００１２】しかし上記公報に開示された前添加剤およ
び後添加剤は、特に粘土を主体とする微粒土砂に対して
は十分な効果を発揮しない場合がある。また、この流動
化方法では、前添加剤と後添加剤の２段添加に伴い、そ
れぞれについて混合・撹拌作業が必要になる。この２回
の混合作業は、地中の原位置を施工対象とする地盤改良
工法、山留め工法、基礎杭工法においては非常に煩雑な
作業となり、施工効率を著しく低下させるものである。
したがって、上記公報に開示の流動化方法を、地中でソ
イルセメントを造成する工法に適用することは困難であ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑み、ソイルセメントを造成するすべての工法に対応す
べくなされたものであり、土の種類（特に粘土）などの
種々の原因に影響されることなくソイルセメントの流動
性を経済的かつ的確に確保することができ、しかもその
流動性を長時間にわたって維持することができ、さらに
はソイルセメントの高強度化をも可能にするとともに、
土の利用率を高め、産廃汚泥の発生量を大幅に削減する
ことが可能なソイルセメントの流動化方法およびこの方
法に使用されるソイルセメント用流動化剤を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のソイルセメントの流動化方法は、カルボン
酸またはその１価塩を主要構成単量体単位とする低分子
量重合体およびアルカリ金属炭酸塩を併用することを特
徴とし、また、本発明のソイルセメント用流動化剤は、
カルボン酸またはその１価塩を主要構成単量体単位とす
る低分子量重合体およびアルカリ金属炭酸塩からなるこ
とを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】（１）低分子量重合体について本発明における低分子量重合体は、カルボン酸またはそ
の１価塩（以下、「不飽和カルボン酸（塩）」とい
う。）を主要構成単量体単位とするものであり、不飽和
カルボン酸（塩）の具体例としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、
フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸およびケイヒ酸な
らびにその一価塩などが挙げられる。これらの不飽和カ
ルボン酸（塩）は、一種を単独で用いてもよいし、二種
以上を併用してもよい。本発明においては、アクリル酸
（塩）またはメタクリル酸（塩）を用いることが好まし
く、アクリル酸（塩）を用いることが特に好ましい。ま
た、一価塩としては、ＮａおよびＫ等のアルカリ金属
塩、エチルアミン等のアミン塩等が挙げられ、本発明に
とり好ましいものはアルカリ金属塩であり、特に好まし
いものはＮａ塩である。

【００１６】本発明の低分子量重合体はポリカルボン酸
（塩）を主要構成単量体単位とするものであり、不飽和
カルボン酸（塩）のみからなるものが主体であるが、対
象土の物性、固化材の種類および求められる流動性等に
応じて、他の重合性単量体、例えば不飽和スルホン酸ま
たはその塩（以下、「不飽和スルホン酸（塩）」とい
う。）、アクリルアミド、酢酸ビニル、スチレン、アク
リル酸アルキルエステル、アクリル酸ヒドロキシアルキ
ルエステル、アクリル酸（ポリ）アルキレングリコール
エステル、メタクリル酸（ポリ）アルキレングリコール
エステル、メタクリル酸アルキルエステル等が、構成単
量体成分として使用される。例えば、対象地盤が粘性土
である場合、アクリル酸（塩）８０重量部以上と不飽和
スルホン酸（塩）２０重量部以下との共重合体を本発明
の低分子量重合体の一つとして用いることができる。上
記不飽和スルホン酸（塩）の具体例としては、２−アク
リルアミド２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタク
リルアミド−２−メチルプロピルスルホン酸、スチレン
スルホン酸、ビニルスルホン酸、スルホアルキルアクリ
レート、スルホアルキルメタクリレート、アリールスル
ホン酸、メタリルスルホン酸、３−メタクリルアミド−
２−ヒドロキシプロピルスルホン酸、スルホン酸アクリ
レートならびにそのアルカリ塩が挙げられる。このう
ち、２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸
が好ましく用いられる。

【００１７】本発明に用いられる低分子量重合体は、分
散剤、コンクリート用混和剤、洗剤ビルダーあるいはキ
レート剤として用いられている低分子量の重合体であ
り、より具体的には重量平均分子量２５，０００程度以
下のものであり、本発明に好ましいものは重量平均分子
量２０，０００以下のものであり、特に好ましいものは
１５，０００以下のものである。重量平均分子量の下限
は特に限定されないが、通常は２５０以上であり、５０
０以上であることが好ましく、１，０００以上であるこ
とがより好ましい。ポリカルボン酸の重量平均分子量が
上記範囲を外れると、ソイルセメントに対する流動化機
能が認められない恐れがあり、分散性も発揮されない恐
れがある。尚、本発明における重量平均分子量は、標準
物質としてポリアクリル酸ナトリウムを使用して、ゲル
パーミエーションクロマトグラフィーにより得られた分
子量をいう。

【００１８】本発明の低分子量重合体は、不飽和カルボ
ン酸（塩）またはこれと他の重合性単量体から選択され
た単量体を常法により重合することにより得られる。ま
た、塩型の低分子量重合体を得る方法としては、不飽
和カルボン酸またはこれと他の重合性単量体とを重合さ
せたのち得られた重合体の一部または全部をアルカリ金
属水酸化物等により中和する方法、不飽和カルボン酸
塩またはこれと他の重合性単量体とを重合させる方法の
いずれでもよいが、重合後に中和する方法が好ましい。
本発明において用いられる低分子量重合体は酸型で中和
されていないものでもよく、重合体の一部が中和された
ものでもよく、完全に中和されたものでもよいが、完全
に中和されたものが好ましい。

【００１９】（２）アルカリ金属炭酸塩について本発明に用いられるアルカリ金属炭酸塩としては、具体
的に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸水素カリウム等があげられる。性能の面、取扱
いの面から、本発明にとり好ましいものは炭酸ナトリウ
ムおよび炭酸水素ナトリウムであり、特に好ましいもの
は炭酸ナトリウムである。

【００２０】本発明において上記低分子量重合体を単独
で使用した場合には、ソイルセメントに長時間流動性を
与えることができる反面、ソイルセメントの強度が著し
く低下するという問題がある。一方、アルカリ金属炭酸
塩を単独で使用した場合には、ソイルセメントの圧縮強
度が高くなるものの、ソイルセメントの流動性を長時間
にわたって保つことはできない。本発明においては、上
記低分子量重合体とアルカリ金属炭酸塩を併用するので
あり、これにより初めて、ソイルセメントの強度（固化
材の機能）を損なうことなく対象土（土粒子）および固
化材（セメントなど）を分散させてソイルセメントに長
時間にわたって流動性を与え、かつ、プレーンの（すな
わち、本発明の上記各成分を含まない）ソイルセメント
に比べてセメント硬化後における強度を増大させること
が可能となる。

【００２１】また、アルカリ金属炭酸塩は、ポリカルボ
ン酸（塩）、セメントの強度に悪影響を及ぼさないとさ
れる市販のポリカルボン酸塩系コンクリート用混和剤
（高性能ＡＥ減水剤）、ならびに特開平８−１２４０３
号に開示された混和剤に比べて、市販価格（純分価格）
が１／１０〜１／２０であることから、薬剤コストを大
幅に低減することも可能となる。なお、アルカリ金属炭
酸塩以外の無機分散剤、例えばトリポリリン酸ナトリウ
ム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウ
ムなどは、単独で使用した場合はもちろんのこと、上記
低分子量重合体と併用した場合においても、本発明の目
的を達成できるものではない。このように、アルカリ金
属炭酸塩を用いた場合にのみ本発明の目的を達成するに
十分な効果が得られ、これらの優れた効果は、従来の技
術からは予期できないものである。

【００２２】（３）併用割合について本発明における低分子量重合体とアルカリ金属炭酸塩の
併用割合は、対象地盤の土質（砂、シルト、粘土など）
およびその物性（土の液性限界、含水比、粒度など）に
よっても異なるが、低分子量重合体の量が、両者の合計
重量に占める割合が５〜５０重量％の範囲にあるのが好
ましく、１５〜３０重量％の範囲にあるのがより好まし
い。この範囲内で両者を併用することにより、本発明が
目的とする、従来技術が有する問題点を効果的に解消し
得るのであり、低分子量重合体の割合が上記範囲未満で
はソイルセメントを流動化させる効果が不十分となるこ
とがあり、上記範囲を超える場合には、硬化後における
強度が低下することがあり好ましくない。なお、各成分
の重量はいずれも純分（有効成分）としての量をいう。

【００２３】また、本発明においては、上記低分子量重
合体とアルカリ金属炭酸塩を必須成分とするが、対象地
盤の土質（砂、シルト、粘土など）およびその物性（土
の液性限界、含水比、粒度など）などに応じて、オキシ
カルボン酸塩、リグニンスルホン酸塩などの従来公知の
コンクリート用混和剤、セメント用遅延剤、減水剤、Ａ
Ｅ減水剤または流動化剤などを併用することができる。
その併用量は特に限定されないが、上記低分子量重合体
とアルカリ金属炭酸塩の合計量の３０重量％以下とする
ことが好ましい。

【００２４】（４）セメント系固化材について本発明の流動化方法に適用される固化材としては、従来
より一般的に用いられている普通ポルトランドセメン
ト、高炉セメントＢ種などを挙げることができ、本発明
を適用するに好ましい固化材としては比表面積４，００
０ｃｍ²／ｇ以上、より好ましくは５，０００ｃｍ²／ｇ
以上、さらに好ましくは６，０００ｃｍ²／ｇ以上の高
炉スラグ（以下、「高炉スラグ微粉末」ともいう。）と
セメントとからなる高炉セメント（以下、「微粉末高炉
セメント」という。）が挙げられ、それらにより本発明
の流動化効果が顕著に発揮される。高炉スラグ微粉末の
比表面積の上限は特に限定されないが、通常は１０，０
００ｃｍ²／ｇ以下であり、入手および取り扱いが容易
であることから８，０００ｃｍ²／ｇ以下のものが好ま
しい。

【００２５】上記高炉スラグ微粉末とは、溶鉱炉で銑鉄
と同時に生成する溶融スラグを水、空気などにより冷却
した高炉スラグを粉砕してつくる乾燥微粉末であって、
このうち潜在水硬性に優れた急冷スラグを用いることが
好ましい。この高炉スラグ微粉末は、通常ＣａＯが４１
〜４３重量％、ＳｉＯ₂が３２〜３４重量％、Ａｌ₂Ｏ₃
が１３〜１６重量％、ＭｇＯが５〜８重量％、ＭｎＯが
０．４〜０．６重量％、ＦｅＯが０．２〜０．７重量
％、Ｓが０．８〜１．０重量％の化学組成を有し、必要
に応じてこれに石膏を添加したものでもよい。また、そ
の品質としては、ＪＩＳ規格を満足するものまたは同規
格に準ずるものであればよい。

【００２６】上記高炉スラグ微粉末に加えるセメントと
しては、高炉セメントＡ種、高炉セメントＢ種、高炉セ
メントＣ種などの高炉セメント、普通ポルトランドセメ
ント、白色ポルトランドセメント、早強ポルトランドセ
メント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルト
ランドセメントなどのポルトランドセメント、シリカセ
メント、フライアッシュセメント、微粒子セメント、超
微粒子セメント、その他セメント系固化材などから選択
される一種または二種以上を使用することができ、さら
に石灰系固化材などを組み合わせて使用してもよい。こ
れらのセメントと上記高炉スラグ微粉末との配合比は、
潜在水硬性である高炉スラグ微粉末の水和を促し（刺激
剤として作用し）、さらに強度を促進できる配合比とす
る必要がある。通常はセメントとして、価格が安く、入
手が容易なポルトランドセメントを用いるのが賢明であ
り、その場合の配合比は重量比で２５：７５〜７５：２
５の範囲から選択される。また、上記セメントのうち、
超微粒子セメントや早強ポルトランドセメントなどのよ
うに、高炉スラグ微粉末の水和反応を促進するセメント
を用いる場合は、前記重量比より、高炉スラグ微粉末の
割合を大きくすることが可能になる。

【００２７】本発明の流動化方法によれば、ソイルセメ
ントを好適な範囲に流動化することができ、さらに固化
材として微粉末高炉セメントを用いれば、固化材の特
性、すなわち高強度発現性をいかんなく発揮させること
ができる。その結果として、強度と流動性に極めて富む
ソイルセメントを造成することが可能となる。また一
方、ソイルセメントの流動性および強度が従来と同等程
度でよいような施工条件では、セメントミルクの注入率
を従来に比べて著しく低減することができ、従来の１／
２以下の低い注入率とすることも可能である。さらに、
固化材として従来より一般的に用いられている高炉セメ
ントＢ種を使用する場合にも、プレーンに比べ、ソイル
セメントの品質を著しく改善できる。

【００２８】（５）流動化方法について本発明の流動化方法は、固化材および水から作成したセ
メントミルクを対象土に注入するときに採用されるもの
であり、このセメントミルク作成時の固化材を添加する
前の水に本発明の流動化剤を添加して溶解しておく方法
が好ましい。本発明の方法が適用されるセメントミルク
のＷ／Ｃ比は、対象地盤の土質（砂、シルト、粘土な
ど）およびその物性（土の液性限界、含水比、粒度な
ど）によっても異なるが、通常１５０〜２００％の範囲
であり、７５〜１５０％の範囲のものにも適用される。
なお、ソイルセメントを用いる地盤改良工法の中には、
セメントミルクを作成せずセメントを粉体のまま地盤に
噴射・混合する工法もあるが、このような場合には、本
発明の流動化剤を固化材とともに粉体の状態で噴射する
ことも可能である。また、本発明の流動化剤および固化
材以外に、ベントナイトなどの市販粘土、補強用繊維、
および起泡剤などを施工条件、施工目的に応じて添加す
ることができる。例えば、ベントナイトは対象土が砂礫
地盤である場合に、ソイルセメントのブリージング（分
離水）発生防止、セメントミルク、水分の地盤への逸散
防止のために使用される。一方、補強用繊維はソイルセ
メントの強度、じん性向上のために使用される。また、
起泡剤はアルキルエーテル系化合物などの起泡剤や発泡
スチロールなどの軽量骨材により、ソイルセメントの軽
量化のために使用するとよい。

【００２９】本発明の流動化剤の純分としての添加量
は、通常、対象土が砂質土（シルトを含む砂を主体と
する土）である場合には土１ｍ³当たり流動化剤１．５
ｋｇ〜７．５ｋｇ、シルト質土（砂および粘土を含
む、シルトを主体とする土）の場合には３ｋｇ〜１５ｋ
ｇ、粘性土（シルトを含む粘土を主体とする土）の場
合には６ｋｇ〜３０ｋｇの範囲とすることが適当であ
り、これによりソイルセメントを長時間にわたって好ま
しい範囲で流動化させることができる。

【００３０】また、本発明の流動化剤および固化材とし
ての微粉末高炉セメントから形成されたセメントミルク
（Ｗ／Ｃ比が１５０％）の注入率は、対象土が含水比６
１％の粘性土である場合において、通常３０〜６０％で
あり、好ましくは４０〜５０％である。この条件におい
て、本発明の方法により流動化処理されたソイルセメン
トは、[1]ソイルセメントの作成から１時間後における
ベーンせん断強さが１２ｇｆ／ｃｍ²以下（さらには８
ｇｆ／ｃｍ²以下、通常０．５ｇｆ／ｃｍ²以上）、[2]
ソイルセメントの作成から２時間後におけるベーンせん
断強さが１５ｇｆ／ｃｍ²以下（さらには１０ｇｆ／ｃ
ｍ²以下、通常１．０以上）、[3]２０℃にて２８日間の
気中養生を行った後の一軸圧縮強さが４５ｋｇｆ／ｃｍ
²以上（さらには４８ｋｇｆ／ｃｍ²以上、特に５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以上、通常１００ｋｇｆ／ｃｍ²以下）のうち
一つ以上の性能を満たすことができる。なお、一般に砂
質土やシルト質土に比べて粘性土は流動化処理が困難で
あるため、粘性土において上記[1]、[2]または[3]の性
能が得られる場合には、他の土質においても同等以上の
性能が得られるものと推察される。

【００３１】

【実施例】以下、本発明について実施例に基づいてさら
に詳しく説明する。（実験例１）流動化剤の組成および添加量がソイルセメントの流動性
および強度に及ぼす影響についての検討下記組成からなるＷ／Ｃ比１５０％のセメントミルクを
調製した。対象土としては大阪沖積粘性土と名古屋沖積
粘性土とを約２：１の重量比で混合したもの（含水比６
１．０％）を用い、この対象土１６００ｋｇ（１ｍ³）
に各セメントミルクを４５％の注入率となるように添加
して攪拌することにより、ソイルセメントを作成した
（実施例１〜３および比較例１〜７）。このソイルセメ
ントの流動性・凝結状態を把握するため、作成から所定
時間毎にハンドテスターによるベーンせん断試験を実施
した。また、このソイルセメントをφ５ｃｍ×１０ｃｍ
のモールドに充填し、２０℃にて２８日間の気中養生を
行った後の一軸圧縮強さをＪＩＳＡ１２１６に準じ
て測定した。その結果を表２に示す。

【００３２】［セメントミルクの配合］表１に示す流動化剤表１に示す量固化材比表面積６０００ｃｍ²／ｇの高炉スラグ１２５ｋｇ普通ポルトランドセメント１２５ｋｇ水道水３７５ｋｇなお、表１において（ａ）成分とは本発明における低分
子量重合体またはそれに類似した成分をいい、（ｂ）成
分とは本発明におけるアルカリ金属炭酸塩またはそれに
類似した成分をいい、（ａ）＋（ｂ）添加量とは（ａ）
成分と（ｂ）成分との添加量（純分量）の合計を示し、
単位はいずれもｋｇ／土１ｍ³である。また、（ａ）の
割合とは（ａ）成分と（ｂ）成分との合計量に対する
（ａ）成分の割合を示し、単位は重量％である。表中の
分子量とは、重量平均分子量を示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】ソイルセメントの作成から二時間後におけ
るベーンせん断強さ１５ｇｆ／ｃｍ ²以下、かつ一軸圧
縮強さ４５ｋｇｆ／ｃｍ²以上を合格レベルとして表１
および表２をみると、流動化剤を用いない点以外は実施
例１〜３と同様に作成した比較例１のソイルセメント
は、強度の目標値は満たしているものの、作成直後から
流動性が不足していることが判る。これに対して、本発
明の流動化処理方法による実施例１〜３のソイルセメン
トは、比較例１と同等以上の強度とともに、比較例１よ
りも著しく高い流動性を示した。なお、（ｂ）成分とし
て炭酸水素ナトリウムを用いた実施例３に比べ、炭酸ナ
トリウムを用いた実施例１および２はさらに性能が優れ
ており、二時間後におけるベーンせん断強さは５ｇｆ／
ｃｍ²以下であり、かつ一軸圧縮強さが５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以上であった。一方、（ａ）成分だけの比較例２で
は圧縮強度が不足し、（ａ）成分の存在しない比較例３
〜５では流動性が不足した。また、（ｂ）成分としてア
ルカリ金属炭酸塩以外の化合物を用いた比較例６〜７は
いずれも流動性および強度が不足するものであった。

【００３６】（実験例２）表１に示す流動化剤に代えて
表３に示す流動化剤を用いた点以外は実験例１と同様に
して、ソイルセメントを作成し（比較例８〜１８）、実
験例１と同様に性能を評価した。その結果を、実施例２
の結果と併せて表４に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】比較例８〜１０および比較例１２〜１８
は、市販の各種流動化剤を用い、アルカリ金属炭酸塩を
使用せずに、実施例２と同じ処理条件でソイルセメント
を作成した例である。表４から判るように、従来の通常
の工法に比べて注入率の低い本実験例の処理条件では、
いずれも十分な流動性を有するソイルセメントを得るこ
とができなった。また、所定の低分子量重合体以外のも
のを用いた場合には（比較例１１）、これをアルカリ金
属炭酸塩と併用しても十分な性能を得ることはできなか
った。

【００４０】（実験例３）流動化剤の組成および補助添
加剤の種類がソイルセメントの流動性および強度に及ぼ
す影響について検討した。表１に示す流動化剤に代えて
表５に示す流動化剤を用いた点以外は実験例１と同様に
して、ソイルセメントを作成し（実施例４〜７および比
較例１９）、実験例１と同様に評価した。その結果を表
６に示す。

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】表５に示すように、実施例４〜６は、本発
明の必須成分に加えて従来公知の各種分散剤（実施例４
ではリグニンスルホン酸化合物−ポリオール複合体、実
施例５ではオキシカルボン酸塩、実施例６ではリグニン
スルホン酸化合物）を含有する流動化剤を用いてソイル
セメントを作成した例である。表６から判るように、こ
の実施例４〜６は強度および流動性のいずれも良好であ
った。一方、アルカリ金属炭酸塩を用いない比較例１９
では強度および流動性のいずれも不十分であった。ま
た、実施例７は低分子量重合体アクリル酸−スルホン酸
共重合体を用いた例であり、強度および流動性のいずれ
も良好であった。

【００４４】（実験例４）固化材の組成およびセメントミルクの注入率がソイルセ
メントの流動性および強度に及ぼす影響の検討実験例１の固化材に代えて表７に示す固化材を用い、ま
たセメントミルクの注入率を表７に示すとおりとし、他
の点は実験例１と同様にして、実施例８および比較例２
０、２１のソイルセメントを作成し、実験例１と同様に
評価した。その結果を、実施例２の結果と併せて表８に
示す。

【００４５】

【表７】

【００４６】

【表８】

【００４７】表８から判るように、流動化剤を用いない
比較例２１では、セメントミルクの注入率が高いため
（９０％）作成直後には十分な流動性を示す。また、固
化材として高炉セメントＢ種を用いても高い圧縮強さが
得られている。しかし、作成から一時間後には既に流動
性が不足しており、しかも注入率が高いため多量の廃棄
ソイルセメントスラリーが生じるという問題がある。こ
の廃棄ソイルセメントスラリーの発生量を減らすため
に、比較例２１から単純に注入率を１／２（４５％）に
減らした比較例２０では、作成直後においても流動性が
不足し、また圧縮強さも低下した。一方、本発明の流動
化剤を用いた実施例８では、比較例２１に対して１／２
の注入率（４５％）とし、固化材として高炉セメントＢ
種を用いた場合にも流動性および強度のいずれも十分で
あった。そして、固化材として微粉末高炉セメントを用
いた実施例２では、流動性および強度がいずれもさらに
向上した。

【００４８】（実験例５）下記組成からなるＷ／Ｃ比１
５０％のセメントミルクを調製した。対象土としては浚
渫粘性土（含水比８４．７％）を用い、この対象土１５
１４ｋｇ（１ｍ³）に各セメントミルクを４５％の注入
率となるように添加して攪拌することにより、ソイルセ
メントを作成した（実施例９〜１８および比較例２
２）。その特性を実験例１と同様に評価し、その結果を
表１０に示す。

【００４９】［セメントミルクの配合］表９に示す流動化剤表９に示す量固化材高炉セメントＢ種２５０ｋｇ水道水３７５ｋｇ

【００５０】

【表９】

【００５１】

【表１０】

【００５２】表１０から判るように、各種の低分子量重
合体においてもアルカリ金属炭酸塩と併用することによ
り、ソイルセメントに流動性を付与することが可能であ
ることが判る。

【００５３】

【発明の効果】本発明の流動化方法によると、従来に比
べて長時間にわたって良好な流動性を示し、かつ従来と
同等以上の圧縮強さを示すソイルセメントが得られる。
また、従来に比べてセメントミルクの注入率を少なくし
ても所望の流動性および強度を得ることができるので、
廃棄ソイルセメントスラリーの発生量および過剰に注入
されるセメントミルクの量を大幅に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】セメントミルクの注入率とベーンせん断強さと
の関係を示す特性図である。

【図２】セメントミルクの注入率とソイルセメントの一
軸圧縮強さとの関係を示す特性図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 103:30 111:70 (72)発明者山田哲司大阪府大阪市此花区伝法四丁目３番55号株式会社鴻池組内 (72)発明者伊藤隆広大阪府大阪市此花区伝法四丁目３番55号株式会社鴻池組内 (72)発明者日高厚大阪府大阪市此花区伝法四丁目３番55号株式会社鴻池組内 (72)発明者青山政裕愛知県名古屋市港区船見町１番地の１東亞合成株式会社名古屋総合研究所内 (72)発明者阿津地稔愛知県名古屋市港区船見町１番地の１東亞合成株式会社名古屋総合研究所内 (72)発明者水谷邦彦愛知県名古屋市港区船見町１番地の１東亞合成株式会社名古屋総合研究所内Ｆターム(参考） 4G012 PA29 PB08 PB16 4H026 CA01 CB02 CB08 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カルボン酸またはその１価塩を主要構成
単量体単位とする低分子量重合体およびアルカリ金属炭
酸塩を併用することを特徴とするソイルセメントの流動
化方法。
【請求項２】カルボン酸またはその１価塩がアクリル
酸またはそのナトリウム塩である請求項１記載のソイル
セメントの流動化方法。
【請求項３】アルカリ金属炭酸塩のアルカリ金属がナ
トリウムである請求項１記載のソイルセメントの流動化
方法。
【請求項４】セメントが比表面積６，０００ｃｍ²／
ｇ以上の高炉スラグを含むものである請求項１記載のソ
イルセメントの流動化方法。
【請求項５】カルボン酸またはその１価塩を主要構成
単量体単位とする低分子量重合体およびアルカリ金属炭
酸塩からなることを特徴とするソイルセメント用流動化
剤。