JP2005097413A

JP2005097413A - 懸濁型地盤改良材の調製法

Info

Publication number: JP2005097413A
Application number: JP2003332621A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kuroki; 英樹黒木; Yukihiro Yoda; 幸廣與田; Hiroyuki Koike; 裕之小池
Original assignee: Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP5153987B2

Abstract

【課題】地盤への浸透性に優れ、ゲル化までの液粘性が低く安定で、かつゲル化後の固結体強度が高い懸濁型地盤改良材の調製法を提供することである。
【解決手段】水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び固結性改良剤を含有してなる組成物であり、該組成物１ｍ^３あたり、微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、分散剤０．１〜２０ｋｇ、固結性改良剤５〜１００ｋｇ、残部が水である懸濁型地盤改良材を調製するに際し、微粒子水砕スラグ及びアルカリ刺激剤をこれらの合計量に対する水の量が０．３〜１（重量比）の高濃度で分散剤の存在下に混練して懸濁液を調製する過程を経ることを特徴とする懸濁型地盤改良材の調製法。
【選択図】なし

Description

本発明は、懸濁型地盤改良材の調製法に関する。さらに詳しくは、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤及び分散剤を主成分とする懸濁型のグラウト材注入液の調製法に関する。
本発明の方法により調製されるグラウト材注入液は、地盤への浸透性に優れ、かつゲル化までの液粘性が低く安定であり、またゲル化後の固結体強度がセメント並みの高強度を発現する。

グラウト材を使用する薬液注入工法（グラウト工法）は、軟弱地盤の強化、安定化等の目的で広く用いられている。
これまで、種々のグラウト材（地盤注入薬液）、及びこれらを用いる工法が提案され、実用化されている。いずれに於いてもグラウト材に対しては硬化後の強度、ゲルタイム調整の容易さ、地盤への浸透性、環境への影響等様々な性能が要求される。
現在、最も多く用いられているのは水ガラスを主剤とするグラウト材である。その硬化剤としてはセメント、石灰、スラグ等のカルシウム化合物がすでに公知である。例えば、ＳｉＯ_２／ＮａＯ_２モル比が１．５〜３．０の範囲にある水ガラスと微粒子スラグを有効成分とするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、水ガラスの硬化剤としては硫酸、塩酸、燐酸等の無機酸やその塩類またはグリオキザール、エチレンカーボネート等もすでに公知であり、実用化されている。

一般に、水ガラス系グラウト材の多くは、固結後に於いても地下水中へのアルカリ成分や珪酸成分の溶出が認められ、固結強度が経時的に低下するという問題点がある。そのため短期間の仮設用の地盤注入固結薬剤としての使用が一般的であり、長期仮設や永久的な地盤改良には向かない。
一方、固結体が高強度であるグラウト材としては、セメントを中心とする懸濁型グラウト材がすでに公知である（例えば、特許文献２参照）。しかし、汎用セメントはその一次粒子径が比較的大きいため地盤への浸透性が不足する事が知られている。近年では超微粒子セメントを用いる方法が提案されているが、当該微粒子セメントの生産性が劣り少量しか生産されておらず、価格も高価であるという問題がある。

水ガラスやシリカ系のグラウト材よりも強度に富むとされるグラウト材として、高炉スラグ、軽炉スラグ等のスラグを主剤としたグラウト材が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。これらの開示技術に於いては、スラグに水ガラス溶液またはアルミン酸ソーダ溶液等のアルカリ溶液を添加して比較的強固な固結体を得ようとするものである。しかし、既知のスラグ系懸濁型グラウト材の多くは、注入液調製直後からの著しい増粘現象によって注入作業中浸透性が低下することが多く、平均粒径０．１〜１ｍｍ程度の中〜粗砂地盤への浸透注入ができないことがしばしばであった。
近年では特に、耐久性を有し、高強度でしかも浸透性に優れた懸濁型グラウト材が求められている。
無機系の懸濁型グラウト材は、従来の水ガラス系のグラウト材に代わり広く、実用される状況となったが、調合性、作業性、施工性が必ずしも満足できるものではない。

この出願の発明に関する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平７−１６６１６３号公報特開平１−１３３９６５号公報特開平６−２１９７９６号公報特開平６−２２８５５８号公報特開平７−１１９１３８号公報

本発明の課題は、グラウト材の組成成分を配合する処方の探索により、配合液の安定性と注入による土壌改良効果に、耐久性を有し高強度でしかも浸透性に優れた懸濁型グラウト材の調製方法を提供することである。

本発明者等は、前記課題を解決するため鋭意検討し、本願発明に到った。
すなわち、本願発明は、（１）水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤を含有してなる組成物であり、各成分を該組成物１ｍ^３あたり、次の量
（ａ）微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）固結性改良剤０〜１００ｋｇ、および
（ｅ）残部が水、
で含有する懸濁型地盤改良材を調製するに際し、微粒子水砕スラグ（ａ）をアルカリ刺激剤（ｂ）の無添加または添加の状態で、アルカリ刺激剤（ｂ）無添加の場合は該スラグに対して、またアルカリ刺激剤（ｂ）添加の場合は該スラグとアルカリ刺激剤との合計量に対して０．３〜１．０倍量の水と、分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、必要な（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）成分を加えて調製することを特徴とする懸濁型地盤改良材の調製法、
（２）アルカリ刺激剤（ｂ）が難溶型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグを難溶型アルカリ刺激剤添加の状態で混練することを特徴とする１項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（３）アルカリ刺激剤（ｂ）が溶解型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグを溶解型アルカリ刺激剤添加の状態で混練することを特徴とする１項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（４）アルカリ刺激剤（ｂ）が溶解型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグをアルカリ刺激剤無添加の状態で混錬し、得られた懸濁液に溶解型アルカリ刺激剤を添加することを特徴とする１項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（５）固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、１００ｋｇ以下である１〜４項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（６）固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、５〜１００ｋｇである１〜４項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（７）固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、０である１、３または４項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（８）微粒子水砕スラグ（ａ）が、ブレーン値６，０００ｃｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする１〜７項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
（９）分散剤（ｃ）が、有機高分子系減水剤である１〜８項記載の懸濁型地盤改良材の調製法、
である。

本発明の方法により、砂層への浸透性に優れた懸濁型地盤改良材を調製することができる。
本発明に係わる懸濁型地盤改良材では、０．０７〜２．５ｍｍ程度の粒径の細〜粗砂層中に優れた浸透性を示す。また、得られた組成物は、固形物が容易に沈降せず、安定性は良好である。かつゲル化までの液粘性が低く安定であり、またゲル化後の固結体強度がセメント並みの高強度を発現する。
また、本発明の方法により調製した２液型の懸濁型地盤改良材では、粘土〜砂礫の広い範囲の土壌に適用でき組成物の水分離の傾向は少なく、粘土層を割裂して適用しても、組成物が沈降分離しないうちに固まり、空洞充填性に優れ、硬化し優れた粘土層の土壌改善効果を達成できる。すなわち、これを適用する土壌が粘土であっても割裂状態で浸透と平行して硬化し、一方、砂礫であっても適度の浸透と硬化が調和し優れた土壌改善の効果が得られる。

本発明の方法は、水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤を次の量、
（ａ）微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）固結性改良剤０〜１００ｋｇ、および
（ｅ）残部が水、
で含有する組成物からなる懸濁型土壌改良材を調製する方法であって、その調製方法において、微粒子水砕スラグを分散剤の存在下に、該微粒子水砕スラグに対して、または該微粒子水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量に対して、０．３〜１（重量比）倍量の水に、高濃度で混練することを特徴として懸濁液を調製し、該懸濁液を用いて懸濁型地盤改良材を調製するところに特徴がある。
この特徴とする懸濁液の調製過程を経る本発明の懸濁型地盤改良材は、次の態様を含むものである。
（１）微粒子水砕スラグ及び難溶型アルカリ刺激剤を前記調製法の特徴である高濃度で分散剤の存在下に水中で混練して得られる懸濁液に、残部の水と固結性改良剤を加えて調製される懸濁型地盤改良材、
（２）微粒子水砕スラグを前記調製法の特徴である高濃度で分散剤の存在下に水中で混練して得られる懸濁液に、残部の水、溶解型アルカリ刺激剤及び必要により固結性改良剤を加えて調製される懸濁型地盤改良材、
（３）微粒子水砕スラグ及び溶解型アルカリ刺激剤を前記調製法の特徴である高濃度で分散剤の存在下に水中で混練して得られる懸濁液に、残部の水と必要により固結性改良剤を加えて調製される懸濁型地盤改良材、及び
（４）前記（１）〜（３）において、それぞれ得られる懸濁液に加える残部の水を懸濁型地盤改良材として必要な水の略１／２量としてＡ液とし、一方、必要な水の略１／２量に必要により固結性改良剤を溶解してＢ液として、土壌注入の際に合わせて用いる懸濁型地盤改良材であり、いずれにおいても前記のような特有の優れた土壌改善効果を発揮する。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
土壌改良にグラウト材として用いられる水砕スラグとしては、例えば、鉄鋼を生産する際に生成する鉄鋼スラグの中、高炉スラグの熔融スラグに加圧水の噴射または熔融スラグを水槽に注入して、急冷、粒状化して得られる水砕スラグが知られ、粒子の気孔が少なく緻密な硬質水砕スラグ、気孔が多く軽い軟質スラグがある。これらは、溶融スラグ温度、水量、水圧などの製造時条件を操作して作り分けられている。
本発明の方法で用いられる水砕スラグは、微粒子水砕スラグ（ａ）である。水砕スラグは、その比表面積を、セメントその他の粉体の比表面積を測定する方法である、粉体圧縮層を空気が透過する際の抵抗を評価する。その値は真の値と異なり、ブレーン値と呼ばれる比較値で表わされている。
本発明で好ましく使用される微粒子水砕スラグは、このブレーン値が６，０００ｃｍ^２／ｇ以上であり、更に好ましくは８，０００〜１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲である。

水砕スラグは、それ自体、硬化性を示さず、アルカリの存在下に固結する硬化メカニズムが発現させる。
本発明の懸濁型地盤改良材の調製方法で使用するアルカリ刺激剤（ａ）は、水砕スラグに潜在している硬化性を発現させるアルカリ刺激剤であればいずれも使用できる。
アルカリ刺激剤としては、溶解型アルカリ刺激剤及び難溶型アルカリ刺激剤がある。
溶解型アルカリ刺激剤としては、（１）水酸化ナトリウム及び／または水酸化カリウム溶液、（２）炭酸ナトリウム及び／または炭酸カリウムまたは炭酸ナトリウムカリウム、（３）固形かんすいまたは液状かんすい、（４）アルミン酸ナトリウム及び／またはアルミン酸カリウム、（５）アルカリ水ガラス溶液、（６）ｐＨが７．５〜１２にあるコロイダルシリカ溶液等が挙げられる。より好ましい溶解型アルカリ刺激剤としては（１）〜（３）のいずれか１種とすることが良く、特に好ましくは（２）または（３）の１種である。
（１）の溶解型アルカリ刺激剤としては特に制約するものでは無いが、５重量％以下の水酸化ナトリウム及び／または５重量％以下の水酸化カリウム溶液を充てることが良い。またその混合物であっても良い。
また（２）の溶解型アルカリ刺激剤では固体状の炭酸ナトリウム、同炭酸カリウム、同炭酸ナトリウムカリウム、飽和濃度以下の炭酸ナトリウム、同炭酸カリウム、同炭酸ナトリウムカリウムを充てて良く、１種または２種以上の混合物であっても良い。
（３）固形かんすいまたは液状かんすいとは、前記（２）と第２及び／または第３燐酸アルカリ金属塩類を含有してなる組成物である。
（４）アルミン酸ナトリウム及び／またはアルミン酸カリウムとしては特に制約するものでは無いが、固体アルミン酸ナトリウム、固体アルミン酸カリウム、３０重量％以下のアルミン酸ナトリウム溶液、３０重量％以下のアルミン酸カリウム溶液等を適宜充てることが良い。またその混合物であっても良い。
（５）アルカリ水ガラス溶液としては特に制約するものでは無いが、水溶性の珪酸ナトリウム及び／または珪酸カリウムであってよい。特に日本工業規格製品である１〜４号アルカリ水ガラス溶液、オルト珪酸ナトリウム溶液、オルト珪酸カリウム溶液が挙げられ、１〜３号珪酸ナトリウム溶液が最も好ましい例である。
（６）ｐＨが７．５〜１２にあるコロイダルシリカ溶液としては特に制約するものでは無いが、水溶性の珪酸ナトリウム及び／または珪酸カリウムを出発原料としナトリウムイオンを除去する形で脱水縮合反応させて高分子量化してなる、３００ｎｍ以下のコロイダルシリカをおよそ４０重量％以下の濃度で含有してなる半懸濁溶液とすることが良い。

また、難溶型アルカリ刺激剤としては、微粒子状の消石灰及び／または微粒子状の生石灰や炭酸アルカリ金属塩が挙げられる。
微粒子状の消石灰としては、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５０μｍ以下である。
また、微粒子状の生石灰としては、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５０μｍ以下である。消石灰及び／または微粒子状の生石灰は、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良好である。
消石灰は、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なく、前記要件に合うものを使用することができる。
また、消石灰としては、その純度にも特に制約は無く、例えば、数十重量％以内で生石灰を含有するものであってもよい。生石灰は水と合うと直ちに消石灰に誘導されるので、生石灰が不純物として包含されるものであっても支障はない。

さらに、本発明に係わる懸濁型地盤改良剤の構成に必須な成分として分散剤（ｂ）があげられる。分散剤とは、いわゆるコンクリート混和材料で減水剤と称され、セメント粒子を個々に分散させるものであり、本発明においても、スラグ粒子の界面に吸着しスラグ粒子を分散させる効果を奏するものである。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の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等のリグニン系減水剤、水溶性ポリカルボン酸化合物やそれらのアルカリ塩類等の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の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のメラミン系減水剤、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の変性メラミン系減水剤等が挙げられ、これらは１種または２種以上を併用してもよい。
本発明の方法において、好ましく用いられる分散剤はオレフィン−マレイン酸共重合体の塩であり、その使用量は、組成物１ｍ^３当たり、０．１〜２０ｋｇである。高濃度で混練するに際して、微粒子水砕スラグ１００ｋｇあたり、０．０２〜４ｋｇであれば良い。

本発明の方法で用いられる固結性改良剤（ｄ）とは、通常、硬化剤と称されることもある添加助剤であり、本発明に係わる懸濁型地盤改良材の固結性を向上させる効果を付与させるために用いられる添加剤を言う。
かかる添加剤としての水溶性硫酸塩又は炭酸塩が用いられる。例えば、重硫酸塩、硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、過硫酸塩、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、チオ硫酸塩、みょうばんから選ばれた１種または２種以上である。それらの無水物または結晶水付加物のいずれかであって良い。なかでも、前記した水溶性硫酸塩等は水によく溶解し、溶解型硬化剤として取り扱うことができる。
硫酸アルカリ金属塩は安価に入手でき、また、過硫酸塩と併用することにより、固結体生成時特有の悪臭の発生を大幅に軽減できる上に、地盤固結速度を一段と向上させる効果が得られる。

ここで、重硫酸塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、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またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物のいずれかであって良い。特に好ましい重硫酸塩としては、重硫酸ナトリウム及び／または重硫酸カリウム、またはその無水物及び／または結晶水付加物を用いることができる。
また、硫酸アルカリ金属塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムカリウム、硫酸カリウム、重硫酸リチウム、硫酸ナトリウムリチウム、硫酸カリウムリチウム、硫酸アンモニウムなど。またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物であって良い。特に好ましい硫酸塩としては、硫酸ナトリウム及び／または硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／または結晶水付加物を用いることができる。

亜硫酸塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムカリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸リチウム、亜硫酸ナトリウムリチウム、亜硫酸カリウムリチウム、またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物であって良い。特に好ましい亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム及び／または亜硫酸カリウムまたは亜硫酸ナトリウムカリウムが挙げられ、その無水物及び／または結晶水付加物を用いることができる。
重亜硫酸塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、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、亜硫酸アンモニウムなど、またはそれらの無水物または結晶水付加物のいずれかであって良い。特に好ましい重亜硫酸塩としては、重亜硫酸ナトリウム及び／または重亜硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／または結晶水付加物を用いることができる。

過硫酸塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムカリウム、過硫酸アンモニウムなど、またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物であって良い。特に好ましい過硫酸塩としては、過硫酸ナトリウム及び／または過硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／または結晶水付加物を用いる事が良い。
硫酸マグネシウムとしては無水物及び／または結晶水付加物であって良い。硫酸アルミニウムとしては無水物及び／または結晶水付加物であって良い。
チオ硫酸塩としてはすでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウムなど、またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物として良い。
みょうばんとしてはすでに公知の物質としてよく、特に制約は無い。代表的な例としては、カリウムみょうばん、ナトリウムみょうばん、アンモニウムみょうばんなど、または無水物及び／または結晶水付加物であってもよい。
また、炭酸アルカリ金属塩としては、すでに公知の物質であってもよく、特に制約は無い。代表的な例としては、炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウムカリウム、炭酸カリウム、重炭酸リチウム、炭酸ナトリウムリチウム、炭酸カリウムリチウム、炭酸アンモニウムなど。またはそれらの無水物及び／または結晶水付加物であって良い。特に好ましい炭酸塩としては、炭酸ナトリウム及び／または炭酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／または結晶水付加物を用いることができる。
さらに、好ましくは、１液型に用いる固結性改良剤としては、硫酸アルカリ金属塩、特に、硫酸ナトリウムであり、２液型のＢ液に用いる固結性改良剤としては、硫酸アルカリ金属塩及び炭酸アルカリ金属塩、特に硫酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムが併用される。
その使用比率には特に限定がなく、通常、同量を混合して使用される。

以下、上記の材料を用いる本発明の方法を説明する。
本発明の方法で調製される懸濁型地盤改良材は、上記の微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤並びに水を成分として含有する組成物である。
各成分の量は、該組成物１ｍ^３あたり、次の通りである。
（ａ）微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）固結性改良剤０〜１００ｋｇ、および
（ｅ）残部が水。
本発明の調製方法は、微粒子水砕スラグ（ａ）を該スラグに対して、または該スラグとアルカリ刺激剤との合計量に対して、０．３〜１．０倍量の水と、アルカリ刺激剤（ｂ）の添加または無添加の状態で、分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、必要な（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）成分を加えて調製することを特徴とする。

かかる方法において、アルカリ刺激剤（ｂ）が難溶型アルカリ刺激剤を用いるときは、微粒子水砕スラグを難溶型アルカリ刺激剤添加の状態で、微粒子水砕スラグ（ａ）及び難溶型アルカリ刺激剤の合計量に対して０．３〜１．０倍量の水中で分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、残部の水及び固結性改良剤（ｄ）を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。
また、アルカリ刺激剤が溶解型アルカリ刺激剤を用いるときは、微粒子水砕スラグを溶解型アルカリ刺激剤添加の状態で０．３〜１．０倍量の水中で分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に残部の水を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。または微粒子水砕スラグを溶解型アルカリ刺激剤無添加の状態で、該スラグに対して０．３〜１．０倍量の水中で分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に残部の水及び溶解型アルカリ刺激剤を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。これらの方法において得られた懸濁液には必要に応じて固結性改良剤を加えても良い。

本発明の方法にかかわる懸濁型地盤改良材は、一液型及び２液型とを含む。
一液型とは、水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤を含有してなる一液として調製される組成物であり、これを地盤に注入して用いる。
２液型とは、Ａ液として、所定量の略１／２量の水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤及び分散剤を含有する組成物、及びＢ液として、残りの１／２量の水及び必要により固結性改良剤及び／又はアルカリ刺激剤を含有する組成物を調製し、これらＡ液及びＢ液が地盤注入時に合わせて用いられる懸濁型地盤改良材である。
本発明の調製方法は、いずれの型においても、上記材料中の必須構成成分である微粒子水砕スラグを、該スラグに対して０．３〜１倍量の水に分散剤の存在下に混練して懸濁液を調製することが特徴である。
これらにおいて、水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤を含有する組成物は、組成物中の各成分の割合が次の通りである。
すなわち、懸濁型地盤改良材としての組成物１ｍ^３当たり、微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、分散剤０．１〜２０ｋｇ及び固結性改良剤０〜１００ｋｇ、並びに残部が水である。
アルカリ刺激剤が難溶型アルカリ刺激剤である時は、５〜１００ｋｇであるのが好ましい。

本発明の方法では、この組成物を調製するに当たり、先ず、微粒子水砕スラグに対して、または微粒子水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量に対し、水の量が０．３〜１倍量である高濃度で分散剤の存在下に混練して懸濁液を調製することを特徴とする。
かかる処方で混練して得られる懸濁液に、残部の水、及び固結性改良剤及び／又はアルカリ刺激剤を加えて地盤改良材として上記の組成物を得る。
具体的には、例えば１例を挙げれば、水砕スラグ２００ｋｇ及び難溶型アルカリ刺激剤５０ｋｇの合計量２５０ｋｇに対して、７５〜２５０ｋｇの水を用いて分散剤５ｋｇの存在下に混練する。
これらの材料を混練する処方には特に制限はなく、混練の効果を十分に達成できる混練機器、例えば、モルタルミキサーなどで、十分な時間混練する。懸濁液は、かかる混練によりペーストの状態になり、この状態に達するまで十分に練り合わせる。
得られる懸濁液にさらに残部の水及び固結性改良剤４０ｋｇを加えて、一液型の本発明の懸濁型地盤改良材を得る。
かくして得られる本発明の懸濁型地盤改良材は、水砕スラグ及び難溶型アルカリ刺激剤の合計量２９５ｋｇに対して、水の量が２５０ｋｇを越える量で分散剤の存在下に混合して調製した混合液に、残部の水及び固結性改良剤４０ｋｇを加え、組成物１ｍ^３あたり、水砕スラグ２００ｋｇ、アルカリ刺激剤５０ｋｇ、分散剤５ｋｇ及び固結性改良剤４０ｋｇ及び残部の水を加え調製した組成物に比べ、地盤に対する浸透性及び安定性に優れ、懸濁型地盤改良材として優れた効果が得られる。

本発明の２液型懸濁型地盤改良材も、Ａ液及びＢ液の２種の液を調製し、施工に際してこれらの液を合わせて懸濁型地盤改良材の組成物を得る。
Ａ液の調製、すなわち、固結性改良剤を含まない状態の懸濁液の調製は、１液型の場合と同じである。Ａ液では、得られた懸濁液に固結性改良剤を含まない水を１液型の場合の約半分量を加えて調製する。
また、別途調製するＢ液は、１種以上の固結性改良剤を水に溶解して固結性改良剤の溶解液を調製する。この場合の水の量は、懸濁型地盤改良材として必要な水の量からＡ液に用いた水の量の残部である。
２液型の懸濁型地盤改良材は、施工に際して上記Ａ液及びＢ液を施工地盤中に注入するに際して合わせて用いる。

実施例１
高炉水砕スラグ（スミットメントスーパー１０、ブレーン値１０，０００ｃｍ^２／ｇ；住金鹿島鉱化株式会社）８０ｇ及びアルカリ刺激剤（消石灰；秩父石灰工業株式会社)２０ｇの合計量（Ｐ）に対して１００ｍｌの水（Ｗ１）を用い、分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌混練して、ペースト状の混練物を得た。得られたペーストにさらに固結性改良剤（硫酸ナトリウム）１６ｇ及び水を加え、全量を４００ｍｌとした。
得られた調製液の一次元浸透距離を下記の試験法で測定した。結果を表１に示す。

実施例２〜３
実施例１と同量の高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量（Ｐ）に対して、表１に示す倍量の水（Ｗ１）を用い、分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌混練して、ペースト状の混練物を得た。
得られたペーストにさらに固結性改良剤（硫酸ナトリウム）１６ｇ及び水を加え、全量を４００ｍｌとした。得られた調製液の一次元浸透距離を下記の試験法で測定した。結果を表１に纏めて示す。

比較例１
実施例１と同量の高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量（Ｐ）に対して２０ｍｌの水（Ｗ１）を用い分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に、攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で攪拌混練しようと試みたが均一なペーストを得ることができなかった。

比較例２〜４
実施例１と同量の高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量（Ｐ）に対して表２に示す倍量の水（Ｗ１）を用い、実施例１と同じ種類及び量の分散剤の存在下に、攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌して懸濁液を得た。
得られた懸濁液にさらに固結性改良剤（硫酸ナトリウム）１６ｇ及び水を加え、全量を４００ｍｌとした。得られた調製液の一次元浸透距離を下記の試験法で測定した。結果を表１に纏めて示す。

比較例５
実施例１と同量の高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量（Ｐ）に対して表１に示す倍量の水（Ｗ１）を用い、実施例１と同じ種類及び量の分散剤の存在下、攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌して、懸濁液を得た。
得られた懸濁液にさらに固結性改良剤（硫酸ナトリウム）１６ｇを加え、得られた調製液の一次元浸透距離を下記の試験法で測定した。結果を表１に纏めて示す。
なお、以下に示す表１〜３中、
１．配合Ｗ／Ｐ：最終的に調整された懸濁型地盤改良材の水と他の成分の比率
２．固練りＷ１／Ｐ：本発明の特徴である懸濁液の調製における、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤の合計量に対する水の比率、
３．一次元浸透距離（ｃｍ）：懸濁液を経て最終的に調製された懸濁型地盤改良剤を、空隙率４１％で豊浦砂を詰めたφ３ｃｍ、長さ１ｍのガラス管に、管の両端に小径を有するゴム栓で閉じ、官の下方に調製液タンクを置き、この液中に通じる管取り付け上部から真空ポンプで減圧にして管を上昇する調製液の高さを計測した。表中にその高さをｃｍで示した。

実施例５
高炉水砕スラグ（スミットメントスーパー１０、ブレーン値１０，０００ｃｍ^２／ｇ；住金鹿島鉱化株式会社）８０ｇ及びアルカリ刺激剤（消石灰；秩父石灰工業株式会社)２０ｇの合計量（Ｐ）に対して１００ｍｌの水（Ｗ１）を用い、分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌混練して、ペースト状の混練物を得た。得られたペーストにさらに水を加え２００ｍｌとした。(主剤液）
また、硫酸ナトリウム８ｇと炭酸ナトリウム８ｇを水に熔かして２００ｍｌとした。（硬化剤液）
主剤液と硬化剤液を混合後、直ちに一次元浸透距離を前記の試験法で測定した。
結果を表２に示す。

実施例６〜８
実施例５と同様方法で、高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量に対する水の量を表２に示すように変えて混練し、得られたそれぞれのペーストにさらに水を加え２００ｍｌとした(主剤液）。
また、硫酸ナトリウム８ｇと炭酸ナトリウム８ｇを水に熔かして２００ｍｌとした（硬化剤液）。
主剤液と硬化剤液を混合後、直ちに一次元浸透距離を前記の試験法で測定した。
結果を表２に纏めて示す。

比較例６〜９
実施例５と同様方法で、高炉水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の合計量に対する水の量を表２に示すように変えて攪拌混合し、得られたそれぞれの懸濁液にさらに水を加え２００ｍｌとした。(主剤液）
また、硫酸ナトリウム８ｇと炭酸ナトリウム８ｇを水に熔かして２００ｍｌとした。（硬化剤液）
主剤液と硬化剤液を混合後、直ちに一次元浸透距離を前記の試験法で測定した。
結果を纏めて表２に示す。

実施例９
高炉水砕スラグ（スミットメントスーパー１０、ブレーン値１０，０００ｃｍ^２／ｇ；住金鹿島鉱化株式会社）１２０ｇに対して１２０ｍｌの水（Ｗ１）を用い、分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌混練して、ペースト状の混練物を得た。得られたペーストに水酸化ナトリウム１０ｇ、さらに水を加え３６０ｍｌとした。
直ちに一次元浸透距離を前記の試験法で測定した。
結果を表３に纏めて示す。

実施例１０〜１１及び比較例１０〜１３
実施例９と同量の高炉水砕スラグに対して、表１に示す倍量の水（Ｗ１）を用い、分散剤（オレフィン・マレイン酸共重合体塩：日本ゼオン）２．０ｇの存在下に攪拌槽中でプロペラ型羽根付き攪拌機（モーター：ＨＥＤＩＯＮスリーワンモーター６００Ｇ）で２０℃、５分間激しく攪拌混練して、ペースト状の混練物を得た。
得られたペーストにさらに水酸化ナトリウム１０ｇ及び水を加え、全量を３６０ｍｌとした。得られた調製液の一次元浸透距離を前記の試験法で測定した。結果を表３に纏めて示す。

本発明の処方で得られる懸濁型地盤改良材は、地中へに浸透性が優れ、固結体強度も高く、地盤改良剤としての適用性を拡大するものであり、産業上極めて有用である。

Claims

水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤及び必要により固結性改良剤を含有してなる組成物であり、各成分を該組成物１ｍ^３あたり、次の量
（ａ）微粒子水砕スラグ１００〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤１０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）固結性改良剤０〜１００ｋｇ、および
（ｅ）残部が水、
で含有する懸濁型地盤改良材を調製するに際し、微粒子水砕スラグ（ａ）をアルカリ刺激剤（ｂ）の無添加または添加の状態で、アルカリ刺激剤（ｂ）無添加の場合は該スラグに対して、またアルカリ刺激剤（ｂ）添加の場合は該スラグとアルカリ刺激剤との合計量に対して、０．３〜１．０倍量の水と、分散剤（ｃ）の存在下に混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、必要な（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）成分を加えて調製することを特徴とする懸濁型地盤改良材の調製法。
アルカリ刺激剤（ｂ）が難溶型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグを難溶型アルカリ刺激剤添加の状態で混練することを特徴とする請求項１記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
アルカリ刺激剤（ｂ）が溶解型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグを溶解型アルカリ刺激剤添加の状態で混練することを特徴とする請求項１記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
アルカリ刺激剤（ｂ）が溶解型アルカリ刺激剤であり、微粒子水砕スラグを溶解型アルカリ刺激剤無添加の状態で混錬し、得られた懸濁液に溶解型アルカリ刺激剤を添加することを特徴とする請求項１記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、１００ｋｇ以下である請求項１〜４記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、５〜１００ｋｇである請求項１〜４記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
固結性改良剤（ｄ）の量が、組成物１ｍ^３あたり、０である請求項１、３または４記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
微粒子水砕スラグ（ａ）が、ブレーン値６，０００ｃｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする請求項１〜７記載の懸濁型地盤改良材の調製法。
分散剤（ｃ）が、有機高分子系減水剤である請求項１〜８記載の懸濁型地盤改良材の調製法。