JP2005344078A - 懸濁型地盤改良材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シルト質土の含有率の高い、粒度分布の広い土質の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製造方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、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、分散剤及び固結性改良剤を含有してなる浸透性と安定性の優れた懸濁型地盤改良材であり、特に微粒子水砕スラグを水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質及び分散剤の存在下に、とくに０．３〜１（重量比）の水中において高濃度で混練して、懸濁液を調製して、ついで所定の組成に調整して得られる懸濁型地盤改良材により課題を解決できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、懸濁型地盤改良材、及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び固結性改良剤を主成分として含有する懸濁型地盤改良材、及びその製造方法である。
本発明の懸濁型地盤改良材は、細かな粒径のシルト質土を比較的高い比率で含む、粒度分布の広い土質である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。

軟弱地盤の強化、安定化等を目的として、また地盤の液状化現象を防止する対策として、グラウト材を使用する薬液注入工法（グラウト工法）が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。いずれのグラウト材に対しても、固化後の強度、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ている。
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。この種のグラウト材は、浸透性に優れている特徴を有するが、固結強度の安定性が劣る欠点が指摘されている。すなわち、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。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。
また、水ガラス系グラウト材について、地下水の多い砂地盤を高強度に固結する方法として、水ガラス系グラウト材に増粘剤を溶かして、注入材が粘度を有する水溶液とする方法が提案されている。この方法では、注入液が地下水により希釈され難いので、液状化現象を防止できるとされている（例えば、特許文献４参照）。

一方、水ガラス系グラウト材の欠点を改善するものとして、セメントを中心とする懸濁型グラウト材が提案されてきた。これらのグラウト材は固結体の強度は優れている。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劣ると言う欠点がある。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、高炉スラグを主剤としたグラウト材が提案されてきた（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。これらのグラウト材では比較的強固な固結体が得られている。しかし、スラグ系懸濁型グラウト材は、注入液が調製後から粘度の上昇がみられ、注入作業中浸透性が低下することが多く、平均粒径０．０７５〜０．２５ｍｍ程度の細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。
したがって、注入液が低粘度で、安定であり、土壌への浸透性に優れ、高強度でしかも耐久性を有する懸濁型グラウト材が要請されている。
本発明者等は、懸濁型グラウト材の注入液の増粘現象及び浸透性を改善する、懸濁型グラウト材注入液の調製法を先に提案した（特願２００３−３３２６２１）。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平６−２１９７９６号公報 特開平６−２２８５５８号公報 特開平７−１１９１３８号公報 特開平１１−２４１３３６号公報

本発明の課題は、懸濁型グラウト材が注入液調製後から粘度上昇し、土壌への浸透性が阻害される現象を改善し、注入液が低粘度で沈降分離せずに安定であり、貯蔵安定性に優れて、シルト質土の含有率が８％程度と比較的高く、粒径分布の広い土質の地盤への浸透性が優れ、地盤中で分離抵抗性に優れ、地下水に対する優れた抵抗性を有し、地盤中で均一な固形体を形成し、固化強度の優れた懸濁型グラウト材を提供することである。

本発明者らは、これらの課題を解決するため鋭意検討し、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質を含有する懸濁型グラウト材により、課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
１．水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び必要により固結性改良剤を含有してなることを特徴とする懸濁型地盤改良材、
２．高分子物質が、多糖類又はその誘導体である１項記載の懸濁型地盤改良材、
３．高分子物質が、メチルセルロース又はヒドロキシエチルセルロースである１項記載の懸濁型地盤改良材、
４．高分子物質が、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、０．２〜５．０ｋｇ含有されている１〜３項記載の懸濁型地盤改良材、
５．微粒子水砕スラグが、ブレーン値７，０００ｃｍ^２／ｇ以上である１〜４項記載の懸濁型地盤改良材、
６．微粒子水砕スラグが、ブレーン値８，０００〜１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲である５項記載の懸濁型地盤改良材、
７．懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、
（ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
（ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
（ｆ）残部が水
を含有する１〜６項記載の懸濁型地盤改良材、
８．懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、次の量
（ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
（ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
（ｆ）残部が水
を含有する懸濁型地盤改良材を製造するに際し、
水、微粒子水砕スラグをアルカリ刺激剤の無添加又は添加の状態で、分散剤、及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質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、必要により固結性改良剤及びアルカリ刺激剤、並びに水を加えることを特徴とする懸濁型地盤改良材の製造方法、
９．水、微粒子水砕スラグをアルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び必要により固結性改良剤を混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に水を加えることを特徴とする８項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
１０．懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、次の量
（ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
（ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
（ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
（ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
（ｆ）残部が水
を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）の無添加又は添加の状態で、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）、及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）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）、（ｅ）及び（ｆ）成分を加えることを特徴とする懸濁型地盤改良材の製造方法、
１１．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１０項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
１２．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１０項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
１３．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１０項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
１４．微粒子水砕スラグ（ａ）が、ブレーン値７，０００ｃｍ^２／ｇ以上である８〜１３項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
１５．微粒子水砕スラグ（ａ）が、ブレーン値８，０００〜１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲である１４項記載の懸濁型地盤改良材の製造方法、
である。

本発明の懸濁型グラウト材は、注入液自体、その粘度が低く安定性に優れ、注入液中で微粒子水砕スラグ又は微粒子水砕スラグ及び難溶型アルカリ刺激剤の沈降分離がなく、地盤中への注入後も液分離がない。したがって、細かな粒径のシルト質土の含有率が高く、粒度分布の広い土質の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。

本発明の懸濁型地盤改良材は、水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び必要により固結性改良剤を含有してなる懸濁型グラウト材である。
本発明の懸濁型地盤改良材は、粒径０．０７５ｍｍ未満の土、いわゆる、シルト質土の含有率が高い、粒度分布の広い土質である地盤への適用性に優れた懸濁型地盤改良材である。
本発明の懸濁型地盤改良材の特徴は、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質を含有し、次ぎの態様を含むものである。
（１）微粒子水砕スラグ、難溶型アルカリ刺激剤を、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質及び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、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質及び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）微粒子水砕スラグを、溶解型アルカリ刺激剤とともに分散剤の存在下に水中で混練して得られる懸濁液に、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質を加え、さらに混練し、残部の水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。
特に、（１）〜（３）において、水で混練して懸濁液を調製するに際して、使用する水の量を少なくし、高濃度で混練することにより一段と優れた効果を得ることができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の懸濁型地盤改良材は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、
（ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
好ましくは、５０〜３００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
好ましくは、１０〜８０ｋｇ、
（ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
好ましくは、０．１〜８ｋｇ、
（ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
好ましくは、０．５〜３．０ｋｇ、
（ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、
好ましくは、５〜６０ｋｇ、
及び
（ｆ）残部が水
を含有してなる。

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又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７，０００ｃｍ^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。
本発明の懸濁型地盤改良材において、微粒子水砕スラグの量は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、４０〜５００ｋｇ、好ましくは５０〜３００ｋｇ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により硬化性を発現させる。
本発明の懸濁型地盤改良材で使用するアルカリ刺激剤（ｂ）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／又は水酸化カリウム溶液、（２）炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウム又は炭酸ナトリウムカリウム、（３）固形かんすい又は液状かんすい、（４）アルミン酸ナトリウム及び／又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）又は（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／又は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種又は２種以上の混合物であっても良い。
（３）固形かんすい又は液状かんすいとは、前記（２）と第２及び／又は第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／又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／又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／又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／又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／又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。
本発明の懸濁型地盤改良材において、アルカリ刺激剤の量は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、１０〜１００ｋｇ、好ましくは１０〜８０ｋｇである。

さらに、本発明の懸濁型地盤改良材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種又は２種以上を併用してもよい。
本発明において、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る。
本発明の懸濁型地盤改良材において、分散剤の量は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、０．１〜２０ｋｇ、好ましくは０．１〜８ｋｇである。

本発明において、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）とは、水に溶解又は懸濁して水溶液又は懸濁液そのものの粘度を向上させるものであり、多糖類又はその誘導体、天然ガム類あるいは水溶性の合成高分子物質が挙げられる。
これらの高分子物質は、本発明においては注入液の粘度を向上させることが殆どない範囲の量で使用するにも拘らず、注入液中でのスラグの沈降を著しく抑制し、注入液の安定性、及び地盤中への浸透性を向上させる。
多糖類又はその誘導体としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース、澱粉グリコール酸ナトリウム、澱粉リン酸エステルナトリウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、カゼインナトリウム等のアルカリ金属塩が挙げられ、
天然ガム類としては、アラビアゴム、アルギン酸、カゼイン、グアガム、グルテン、ローカストビーンガム、ダリントンガム等が挙げられ、
また、水溶性の有機合成高分子物質としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
好ましくは、多糖類又はその誘導体であり、より好ましくは、メチルセルロース、又はヒドロキシエチルセルロースである。
本発明の懸濁型地盤改良材において、これらの高分子物質の量は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、０．２〜５．０ｋｇ、好ましくは０．５〜３．０ｋｇである。

本発明で用いられる固結性改良剤（ｅ）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。
このような添加剤としては、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種又は２種以上である。それらの無水物又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、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又はそれらの無水物及び／又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／又は重硫酸カリウム、又はその無水物及び／又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、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。又はそれらの無水物及び／又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／又は硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／又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、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、又はそれらの無水物及び／又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／又は亜硫酸カリウム又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／又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、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、又はそれらの無水物又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／又は重亜硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／又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、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、又はそれらの無水物及び／又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／又は過硫酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／又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／又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／又は結晶水付加物であって良い。
チオ硫酸塩としては、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、又はそれらの無水物及び／又は結晶水付加物として良い。
みょうばんとしては、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、又は無水物及び／又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、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。又はそれらの無水物及び／又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／又は炭酸カリウムが挙げられ、その無水物及び／又は結晶水付加物を用いることができる。
本発明の懸濁型地盤改良材において、固結性改良剤の量は、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、０〜１００ｋｇ、好ましくは５〜６０ｋｇである。なお、本発明の懸濁型地盤改良材において、アルカリ刺激剤のみで十分に固結する処方が選択できる場合は、固結性改良剤を必ずしも添加する必要はない。

以下、本発明の懸濁型地盤改良材の製造方法を説明する。
本発明の懸濁型地盤改良材の製造方法は、
（１）微粒子水砕スラグ（ａ）、難溶型アルカリ刺激剤（ｂ）及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）を分散剤（ｃ）の存在下に水中で混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、固結性改良剤（ｅ）及び残部の水（ｆ）を加えて製造する方法、
（２）微粒子水砕スラグ（ａ）及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）を分散剤（ｃ）の存在下に水中で混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、溶解型アルカリ刺激剤（ｂ）、固結性改良剤（ｅ）及び残部の水（ｆ）を加えて製造する方法、
（３）微粒子水砕スラグ（ａ）、アルカリ刺激剤（ｂ）を分散剤（ｃ）の存在下に水中で混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）、固結性改良剤（ｅ）及び残部の水（ｆ）を加えて更に混練して製造する方法等が挙げられる。
これらの方法において、好ましい実施の態様としては、微粒子水砕スラグを該スラグに対して、又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倍量の水中で、アルカリ刺激剤（ｂ）の添加又は無添加の状態で、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）及び分散剤（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）、（ｅ）及び（ｆ）成分を加えて調製する方法が挙げられる。なお、固結性改良剤（ｅ）は、必要により添加する。

これらの方法において、上記の微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び固結性改良剤、並びに水の量は、該組成物１ｍ^３あたり、次の通りである。
すなわち、
（ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
好ましくは、５０〜３００ｋｇ、
（ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
好ましくは、１０〜８０ｋｇ、
（ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
好ましくは、０．１〜８ｋｇ、
（ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
好ましくは、０．５〜３．０ｋｇ、
（ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、
好ましくは、５〜６０ｋｇ、
及び
（ｆ）残部が水
である。

また、これらの方法において、アルカリ刺激剤（ｂ）として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０．３〜２．０倍量、好ましくは０．３〜１．０倍量の水中で、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）及び分散剤（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、必要により固結性改良剤（ｅ）及び残部の水を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。
また、アルカリ刺激剤として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０．３〜２．０倍量、好ましくは０．３〜１．０倍量の水中で、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）及び分散剤（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により固結性改良剤（ｅ）及び残部の水を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。又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０．３〜２．０倍量、好ましくは０．３〜１．０倍量の水中で水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）及び分散剤（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により固結性改良剤（ｅ）及び溶解型アルカリ刺激剤（ｂ）を残部の水を加えて懸濁型地盤改良材を調製する。

上記の方法で懸濁型地盤改良材を調製するに当たり、先ず、微粒子水砕スラグに対して、又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、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、分散剤の存在下に混練して懸濁液を調製するのが好ましい。
このような高濃度の水中で混練して得られる懸濁液に、残部の水、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加えて懸濁型地盤改良材として上記の組成物を得る。
具体的には、好ましい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の水を用いて水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質２ｋｇ、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、本発明の懸濁型地盤改良材を得る。
かくして得られる懸濁型地盤改良材は、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質を用いずに、水砕スラグ及び難溶型アルカリ刺激剤の合計量２５０ｋｇ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を加えて調製した組成物、すなわち、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及び残部が水である組成物に比べ、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。

以下、本発明を実施例及び比較例により説明する。
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（Ｐ１）に対して１００ｍｌの水（Ｗ）を用い、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（メチルセルロース：松本油脂（株）社製）０．４ｇ、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（一次混練）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及び全量が４００ｍｌとなる量の水を加え注入液とした。
調製した注入液の一次元浸透距離及び安定性を下記の試験法で測定した。結果を表１に示す。

実施例２〜６
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（Ｐ１）に対して、表１に示す倍量の水（Ｗ）を用い、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（メチルセルロース：松本油脂（株）社製）０．４ｇ、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。調製した注入液の一次元浸透距離及び安定性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（Ｐ１）に対して２０ｍｌの水（Ｗ）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及び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（Ｐ１）に対して表１に示す倍量の水（Ｗ）を用い、実施例１と同じ種類及び量の分散剤の存在下、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質無添加で、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、調製した注入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（Ｐ１）に対して表１に示す倍量の水（Ｗ）を用い、実施例１と同じ種類及び量の水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質及び分散剤の存在下、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、調製した注入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中、
１．Ｗ／Ｐ１：一次混練時の微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤（難溶型）の合計量（Ｐ１）に対する水の比率、
２．一次元浸透距離（ｃｍ）：、ＪＧＳ０８１２（安定処理土静的締固めによる供試体作成方法の２．）の試験用具に規定する注入装置に準じる試験用具、懸濁液を経て最終的に調製された懸濁型地盤改良材を圧力容器に充填し、これを空隙率４１％で豊浦砂を詰めたφ５ｃｍ、長さ１ｍの試料管に、コンプレッサーにより下方から加圧注入し、管を上昇する調製液の高さを計測した。
表１の結果から、本発明の懸濁型地盤改良材は、注入液の安定性は良好であり、地盤への浸透距離も優れている（実施例１〜６）。これに対して比較例２及び３は、一次混練時の比率（Ｗ／Ｐ１）が高いところで高分子物質を無添加の状態で混練したが、安定性及び浸透性は良くなかった。これらの比較例に対する実施例６ではＷ／Ｐ１が高いところでも、高分子物質を添加しているため優れた安定性と浸透性が得られた。

実施例７
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（Ｐ２）に対して１２０ｍｌの水（Ｗ）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及び高分子物質（メチルセルロース：松本油脂（株）社製）０．４ｇ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（一次混練）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２に纏めて示す。

実施例８〜１０
実施例７と同量の高炉水砕スラグ（Ｐ２）に対して、表２に示す倍量の水（Ｗ）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及び高分子物質（メチルセルロース：松本油脂（株）社製）０．４ｇ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（一次混練）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。調製した注入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２に纏めて示す。
なお、Ｗ／Ｐ２：一次混練時の微粒子水砕スラグ（Ｐ２）に対する水の比率である。

比較例５〜８
実施例７と同量の高炉水砕スラグ（Ｐ２）に対して、表２に示す倍量の水（Ｗ）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及び高分子物質（メチルセルロース：松本油脂（株）社製）０．４ｇの添加又は無添加の状態で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（一次混練）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。調製した注入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２に纏めて示す。
表２の結果から、溶解型アルカリ刺激剤を用いる場合でも、混練時に高分子物質を含有させることにより、優れた浸透性と安定性が得られることが明らかである。

実施例１１〜１２及び比較例９
実施例１に準じ、１０００ＭＬの水に、表３に示す量の水砕スラグ（主剤）、アルカリ刺激剤（増強剤）、高分子物質及び分散剤を攪拌混練（一次混練）してペースト状の混練物を得た。この混練物に更に表３に示す量の固結性改良剤（硬化剤）、及び水を加え全量を１０Ｌの注入液を調製した。このように調製した注入液の分離安定性を次のように試験し、評価した。
注入液を２００ｃｃビーカーに入れ静置し、１時間ごとにビーカー中の水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の沈降状態を観察し、沈降する層の厚さ及びビーカー中を軽く攪拌し、再分散性を観察した。沈降しても容易に再分散する：◎、沈降するが再分散するもの：△、かなり沈降し再分散困難なもの：×
その結果を表３に示す。
表３から、高分子物質の添加により注入液中の水砕スラグ及びアルカリ刺激剤の沈降は少なく、時間が経過しても極めて容易に再分散し、注入液の分離安定性は極めて優れている。一方、高分子物質無添加の場合、短時間の経過で水砕スラグ及びアルカリ刺激剤が沈降し、沈降物の再分散は、出来なかった。

本発明の懸濁型地盤改良材は、注入液の分離安定性が優れ、シルト質土の含有率の高い、粒度分布の広い土質の地盤への浸透性が良好である。固結体強度も高く、懸濁型地盤改良材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 (15)

1. 水、微粒子水砕スラグ、アルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び必要により固結性改良剤を含有してなることを特徴とする懸濁型地盤改良材。
2. 高分子物質が、多糖類又はその誘導体である請求項１記載の懸濁型地盤改良材。
3. 高分子物質が、メチルセルロース又はヒドロキシエチルセルロースである請求項１記載の懸濁型地盤改良材。
4. 高分子物質が、懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、０．２〜５．０ｋｇ含有されている請求項１〜３記載の懸濁型地盤改良材。
5. 微粒子水砕スラグが、ブレーン値７，０００ｃｍ^２／ｇ以上である請求項１〜４記載の懸濁型地盤改良材。
6. 微粒子水砕スラグが、ブレーン値８，０００〜１２，０００ｃｍ^２／ｇの範囲である請求項５記載の懸濁型地盤改良材。
7. 懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、
   （ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
   （ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
   （ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
   （ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
   （ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
   （ｆ）残部が水、
   を含有する請求項１〜６記載の懸濁型地盤改良材。
8. 懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、次の量
   （ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
   （ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
   （ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
   （ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
   （ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
   （ｆ）残部が水
   を含有する懸濁型地盤改良材を製造するに際し、
   水、微粒子水砕スラグをアルカリ刺激剤の無添加又は添加の状態で、分散剤、及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質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、必要により固結性改良剤及びアルカリ刺激剤、並びに水を加えることを特徴とする懸濁型地盤改良材の製造方法。
9. 水、微粒子水砕スラグをアルカリ刺激剤、分散剤、水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質、及び必要により固結性改良剤を混練して懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液に水を加えることを特徴とする請求項８記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。
10. 懸濁型地盤改良材１ｍ^３あたり、次の量
    （ａ）微粒子水砕スラグ ４０〜５００ｋｇ、
    （ｂ）アルカリ刺激剤 １０〜１００ｋｇ、
    （ｃ）分散剤 ０．１〜２０ｋｇ、
    （ｄ）水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質 ０．２〜５．０ｋｇ、
    （ｅ）固結性改良剤 ０〜１００ｋｇ、及び
    （ｆ）残部が水
    を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）の無添加又は添加の状態で、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）、及び水に溶解又は分散して粘性を与える高分子物質（ｄ）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）、（ｅ）及び（ｆ）成分を加えることを特徴とする懸濁型地盤改良材の製造方法。
11. 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１０記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。
12. 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１０記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。
13. 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１０記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。
14. 微粒子水砕スラグが、ブレーン値７，０００ｃｍ^２／ｇ以上である請求項８〜１３記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。
15. 微粒子水砕スラグが、ブレーン値８，０００〜１２、０００ｃｍ^２／ｇの範囲である請求項１４記載の懸濁型地盤改良材の製造方法。