JP2012172060A - Grout and method for solidifying ground - Google Patents

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Satoru Kawasaki
了 川▲崎▼
Katsumi Akiyama
克 秋山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grout and a method for solidifying the ground, further improved in the aspect of working easiness and ground-improving effect in addition to the aspect of cost and environmental burden reduction.SOLUTION: The grout includes: amino acid(s) generating ammonia as a result of being subjected to metabolic degradation by microorganisms in the ground; a calcium salt; and phosphoric acid and/or phosphate. By using the grout or the method for solidifying the ground using the same, the speed of solidifying the ground can be adjusted; therefore, for example, solidification of the grout during its injection into the ground can be prevented, and, in addition, uniformly solidifying the ground and adjusting the period of time necessary for solidifying the ground can be easily conducted.

Description

本発明は、グラウトおよび地盤を固結する方法に関し、より詳細には、アミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を含んでなるグラウトおよびこれらを用いた地盤を固結する方法に関する。   The present invention relates to a method for consolidating grout and ground, and more particularly to a grout comprising amino acids, calcium salts and phosphoric acid and / or phosphate, and a method for consolidating ground using these.

土木などの分野においては、地盤の割れ目や空隙などの不良箇所の改良、軟弱地盤の強度改善、透水性地盤の透水性改善、あるいは湧き水箇所の防水を目的として、グラウトと呼ばれる注入材を用いるグラウト注入工法が広く採用されている。特に近年、微生物によるセメント物質生成のメカニズムを利用して透水性の制御および地盤強度の向上を図るべく、バイオグラウトと呼ばれる、微生物を用いた新しいグラウトによる地盤改良技術の開発が進められている。   In fields such as civil engineering, grout using an injection material called grout for the purpose of improving defective areas such as cracks and voids in the ground, improving the strength of soft ground, improving the permeability of water-permeable ground, or waterproofing spring water. The injection method is widely adopted. Particularly in recent years, development of a ground improvement technique using a new grouting using a microorganism called biogrout has been promoted in order to control water permeability and improve the strength of the ground using a mechanism of generation of a cement substance by microorganisms.

バイオグラウトは、概ね、(1)化学反応のみによるグラウトと比較して結晶化反応などが比較的ゆっくりと進行することから、地盤改良に要する時間の調整が容易である、(2)環境負荷が小さい、(3)コストを抑えた技術開発が期待できる、といったメリットを有している。   In general, biogrout is (1) the crystallization reaction proceeds relatively slowly compared to the grout only by chemical reaction, so it is easy to adjust the time required for ground improvement. (2) Environmental impact It has the merit that it can be expected to be small and (3) technology development with reduced cost.

これまでに報告されているバイオグラウトを用いた地盤を改良する方法としては、例えば、カルシウムイオン、グルコースおよびpHバッファーを含む溶液を地盤に加え、同時に加えた酵母または地盤中の微生物にグルコースを代謝分解させて二酸化炭素を発生させ、発生させた二酸化炭素とカルシウムイオンとを反応させて炭酸カルシウムを析出させることにより地盤を改良する方法(特許文献1、非特許文献1)や、尿素およびウレアーゼ産生菌を地盤に加え、ウレアーゼ産生菌に尿素を代謝分解させてアンモニアを発生させ、pHを調整するとともに、尿素を代謝分解させて二酸化炭素を発生させ、発生させた二酸化炭素とカルシウムイオンとを反応させて炭酸カルシウムを析出させることにより地盤を改良する方法(特許文献2、非特許文献2)、アルカリ性である活性シリカ溶液、グルコースならびに酵母または対象地盤の土中に存在する微生物を培養したものを地盤に加え、酵母または対象地盤の土中に存在する微生物を培養したものの代謝により二酸化炭素を発生させ、発生させた二酸化炭素によりゲル化を促進することにより地盤を改良する方法(特許文献3、非特許文献3)などを挙げることができる。   As a method for improving the ground using biogrouts reported so far, for example, a solution containing calcium ions, glucose and pH buffer is added to the ground, and glucose is metabolized to the added yeast or microorganisms in the ground at the same time. Method of improving ground by decomposing to generate carbon dioxide, causing the generated carbon dioxide to react with calcium ions to precipitate calcium carbonate, and production of urea and urease Bacteria are added to the ground, urease producing bacteria metabolize urea to generate ammonia, adjust pH, metabolize urea to generate carbon dioxide, and react the generated carbon dioxide with calcium ions To improve the ground by depositing calcium carbonate (Patent Document 2, Non-Patent Document 2, Permit 2) Metabolism of an activated silica solution, which is alkaline, glucose and a culture of microorganisms present in the soil of the yeast or the target ground, and a culture of microorganisms present in the soil of the yeast or the target ground Examples include a method of improving the ground by generating carbon dioxide by means of, and promoting gelation by the generated carbon dioxide (Patent Document 3, Non-Patent Document 3).

特開2006−169940号JP 2006-169940 A 特表2008−524096号Special table 2008-524096 特開2009−155855号JP 2009-155855 A

川▲崎▼ら、応用地質、第47巻、第1号、第2−12頁、2006年Kawasaki et al., Applied Geology, Vol. 47, No. 1, pp. 2-12, 2006 Harkes M.P.ら、Ecol.Eng.、第36巻、第112−117頁、2010年Harkes M.H. P. Et al., Ecol. Eng. 36, 112-117, 2010 寺島ら、土木学会論文集C、第65巻、第1号、第120−130頁、2009年Terashima et al., JSCE Proceedings C, Vol. 65, No. 1, pp. 120-130, 2009

しかしながら、改良の対象となる地盤の物理化学特性は千差万別であり、それらに対応するために、より多様なグラウトや地盤改良技術の開発が望まれている。また、コストや環境負荷の低減という面からも、従来のグラウトや地盤改良技術について、より一層の改善が望まれている。   However, the physicochemical characteristics of the ground to be improved vary widely, and in order to cope with them, the development of more diverse grout and ground improvement techniques is desired. Further, from the viewpoint of cost and environmental load reduction, further improvement is desired for conventional grout and ground improvement techniques.

そこで、本発明は、コストや環境負荷低減という面に加え、施工の容易さや地盤改良効果という面において、より一層改善されたグラウトおよび地盤を固結する方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for solidifying the grout and the ground which are further improved in terms of ease of construction and ground improvement effect in addition to cost and environmental load reduction.

本発明者らは、グラウト中のカルシウム塩やリン酸塩の種類や混合割合を変化させることにより、リン酸カルシウムを主成分とする析出物の形態や体積を制御できること、およびアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸塩を含んでなるグラウトが、アミノ酸の適度な地盤pH上昇作用により析出物の再溶解を防ぎ、またリン酸カルシウムの結晶化を促進することを見出し、下記の各発明を完成させた。   The present inventors can control the form and volume of precipitates mainly composed of calcium phosphate by changing the type and mixing ratio of calcium salts and phosphates in grout, and amino acids, calcium salts and phosphoric acids. The present inventors have found that a grout containing a salt prevents reprecipitation of precipitates and promotes crystallization of calcium phosphate by a moderate ground pH raising action of amino acids, and has completed the following inventions.

(1)地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を含んでなるグラウト。 (1) A grout comprising an amino acid, calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia.

(2)カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩がリン酸カルシウムである、(1)に記載のグラウト。 (2) The grout according to (1), wherein the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate are calcium phosphate.

(3)カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩がリン酸カルシウムを除くカルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸カルシウムを除くリン酸塩である、(1)に記載のグラウト。 (3) The grout according to (1), wherein the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate are calcium salt excluding calcium phosphate and phosphoric acid and / or phosphate excluding calcium phosphate.

(4)地盤を固結する方法であって、下記(i)、(ii)および(iii)の工程を有する前記方法;(i)地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を前記地盤に加える工程、(ii)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、(iii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを前記カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩の量に応じて上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程。 (4) A method for consolidating the ground, which comprises the following steps (i), (ii) and (iii): (i) an amino acid which is metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia; Adding calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate to the ground; (ii) metabolizing the amino acid into microorganisms in the ground to generate ammonia; (iii) pH of the ground by the ammonia. In accordance with the amount of the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate to precipitate calcium phosphate in the ground.

(5)地盤を固結する方法であって、下記(iv)、(v)、(vi)および(vii)の工程を有する前記方法;(iv)リン酸カルシウム水溶液を調製する工程、(v)前記リン酸カルシウム水溶液および地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸を前記地盤に加える工程、(vi)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、(vii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程。 (5) A method for consolidating the ground, which comprises the following steps (iv), (v), (vi) and (vii); (iv) a step of preparing an aqueous calcium phosphate solution; A step of adding an aqueous solution of calcium phosphate and an amino acid that is metabolized by microorganisms in the ground to generate ammonia; (vi) a step of metabolizing the amino acid to microorganisms in the ground to generate ammonia; (vii) A step of raising the pH of the ground with ammonia to precipitate calcium phosphate in the ground.

本発明に係るグラウトや地盤を固結する方法によれば、地盤が固結する速度を調節することができることから、例えば、注入途中でのグラウトの固化を防止することができる他、地盤を均一に固結させることや地盤の固結に要する時間の調整を容易に行うことができる。また、本発明に係るグラウトや地盤を固結する方法により地盤中に生じるリン酸カルシウムは、骨の主成分でもあり、安全で無害な物質であることから、本発明に係るグラウトや地盤を固結する方法によれば、環境に負荷をかけず、安全無害に地盤の改良や固結を行うことができる。なお、地盤中に生じたリン酸カルシウムは、既報(図1;Tung M.S.ら、Kluwer Academic Publishers、第1−19頁、1998年)に示されているように、時間の経過により強度の大きいハイドロキシアパタイトに変化することから、本発明に係るグラウトや地盤を固結する方法によれば、地盤強度を長期間に亘って向上させることができる。さらに、本発明に係るグラウトや地盤を固結する方法は、入手が容易で安価なリン酸アンモニウムや硝酸カルシウムなどの肥料成分を用いていることから、コストがかからないうえに、施工後の地盤は農業用試料としてリサイクルが可能である。   According to the method for consolidating the grout and the ground according to the present invention, the speed at which the ground consolidates can be adjusted. For example, the grout can be prevented from solidifying during the injection, and the ground can be made uniform. It is possible to easily adjust the time required for solidification or ground consolidation. In addition, calcium phosphate produced in the ground by the method of solidifying the grout or ground according to the present invention is a main component of bone and is a safe and harmless substance, and therefore solidifies the grout or ground according to the present invention. According to the method, it is possible to improve and consolidate the ground safely and harmlessly, without burdening the environment. In addition, the calcium phosphate produced in the ground increases in strength over time as shown in the previous report (FIG. 1; Tung MS et al., Kluwer Academic Publishers, page 1-19, 1998). Since it changes to hydroxyapatite, according to the method of consolidating the grout or ground according to the present invention, the ground strength can be improved over a long period of time. Furthermore, the method for consolidating the grout and ground according to the present invention is easy to obtain and inexpensive because it uses fertilizer components such as ammonium phosphate and calcium nitrate. Recyclable as an agricultural sample.

時間の経過およびリン酸塩濃度の変化に伴う、リン酸カルシウムの結晶形態の変化を示す図である。図中、縦軸はリン酸塩濃度を、横軸は時間をそれぞれ示す。It is a figure which shows the change of the crystal form of a calcium phosphate with progress of time and the change of a phosphate concentration. In the figure, the vertical axis indicates the phosphate concentration, and the horizontal axis indicates time. リン酸カルシウムの溶解度と溶液のpHとの関係を示す図である。図中、縦軸はカルシウムイオン濃度を、横軸はpHをそれぞれ示す。It is a figure which shows the relationship between the solubility of calcium phosphate, and the pH of a solution. In the figure, the vertical axis represents calcium ion concentration, and the horizontal axis represents pH. リン酸一アンモニウム{NHPO(以下、「MAP」という。)}、リン酸二アンモニウム{(NHHPO(以下、「DAP」という。)}および硝酸カルシウム{Ca(NO(以下、「CN」という。)}の混合割合を変化させた水溶液について、pHを測定した結果を示す図である。図中、縦軸はpHを示し、横軸は、サンプル名(数字部分)に対応したMAPとDAPの混合割合を示す。Monoammonium phosphate {NH 4 H 2 PO 4 (hereinafter referred to as “MAP”)}, diammonium phosphate {(NH 4 ) 2 HPO 4 (hereinafter referred to as “DAP”)} and calcium nitrate {Ca ( NO 3) 2 (hereinafter, referred to as "CN".) for aqueous solution obtained by changing the mixing ratio of}, is a graph showing the results of measurement of pH. In the figure, the vertical axis represents pH, and the horizontal axis represents the mixing ratio of MAP and DAP corresponding to the sample name (number part). MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させた水溶液について、pHと析出物体積比および析出物の形態との相関関係を示す図である。図中、縦軸は析出物体積比を示し、横軸はpHを示す。また、析出物の形態をプロットの形状(○、□または△)で示し、MAPとDAPの混合割合を色(黒、灰または白)で示す。It is a figure which shows correlation with pH, a precipitate volume ratio, and the form of a precipitate about the aqueous solution which changed the mixing ratio of MAP, DAP, and CN. In the figure, the vertical axis represents the precipitate volume ratio, and the horizontal axis represents the pH. The form of the precipitate is indicated by the shape of the plot (◯, □ or Δ), and the mixing ratio of MAP and DAP is indicated by the color (black, gray, or white). MAP、DAPおよび酢酸カルシウム{Ca(CHCOO)(以下、「CA」という。)}の混合割合を変化させた水溶液について、pHと析出物体積比および析出物の形態との相関関係を示す図である。図中、縦軸は析出物体積比を示し、横軸はpHを示す。また、析出物の形態をプロットの形状(○、□または△)で示す。Regarding the aqueous solution in which the mixing ratio of MAP, DAP and calcium acetate {Ca (CH 3 COO) 2 (hereinafter referred to as “CA”)} is changed, the correlation between the pH, the volume ratio of the precipitates, and the form of the precipitates is obtained. FIG. In the figure, the vertical axis represents the precipitate volume ratio, and the horizontal axis represents the pH. The form of the precipitate is indicated by the shape of the plot (◯, □ or Δ). MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させた水溶液のうち、CN−C−c0、CN−C−c1、CN−C−c2、CN−C−c3、CN−C−c4、CN−C−c5、CN−C−c6、CN−C−c7、CN−C−c8、CN−C−c9およびCN−C−c10について、析出物の体積を示す図である。図中、各サンプルにおけるMAP、DAPおよびCNの混合割合ならびにpHの測定結果を各サンプル名の下部に示す。Among the aqueous solutions in which the mixing ratio of MAP, DAP and CN is changed, CN-C-c0, CN-C-c1, CN-C-c2, CN-C-c3, CN-C-c4, CN-C- It is a figure which shows the volume of a precipitate about c5, CN-C-c6, CN-C-c7, CN-C-c8, CN-C-c9, and CN-C-c10. In the figure, the mixing ratio of MAP, DAP and CN and the measurement result of pH in each sample are shown at the bottom of each sample name. 終濃度を変化させた水溶液について、析出物の体積および形態を観察した結果を示す図である。図中、各サンプルの終濃度を各サンプル名の下部に示す。It is a figure which shows the result of having observed the volume and form of the precipitate about the aqueous solution which changed final concentration. In the figure, the final concentration of each sample is shown at the bottom of each sample name. さまざまな濃度のアスパラギン水溶液、グルタミン水溶液、グリシン水溶液、尿素水溶液および脱イオン水を加えた土のpHを測定した結果を示す図である。図中、縦軸はpHを示し、横軸は各水溶液および脱イオン水を添加後、経過した日数を示す。It is a figure which shows the result of having measured the pH of the soil which added asparagine aqueous solution of various density | concentrations, glutamine aqueous solution, glycine aqueous solution, urea aqueous solution, and deionized water. In the figure, the vertical axis indicates pH, and the horizontal axis indicates the number of days that have elapsed after the addition of each aqueous solution and deionized water. アミノ酸を含まない陰性対照のグラウトに土を加えたサンプル(コントロールサンプル)および本発明に係るグラウトに土を加えたサンプル(試験サンプル)について、pHを測定した結果および析出物の形態を観察した結果を示す図である。As a result of measuring pH and observing the form of precipitates for a negative control grout containing no amino acid (control sample) and a sample obtained by adding soil to a grout according to the present invention (test sample) FIG.

以下、本発明に係るグラウトおよび地盤を固結する方法について詳細に説明する。本発明に係るグラウトは、地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を含んでなる。   Hereinafter, the method for consolidating the grout and the ground according to the present invention will be described in detail. The grout according to the present invention comprises an amino acid, calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized by microorganisms in the ground to generate ammonia.

「グラウト」とは、一般に、地盤改良、構築物の隙間や目地、ひび割れなどに注入、充填するセメントペースト、モルタル、薬液などのことをいい、本発明においては地盤の固結や改良などを目的とする地盤を対象とした注入材をいう。本発明における「グラウト」は、そのような注入材であればその形態は特に限定されず、例えば、液状のものやゲル状のもの、固形状のもの、液体とゲルとが混じり合った状態のもの、液体と固形物とが混じり合った状態のもの、ゲルと固形物とが混じり合った状態のもの、液体とゲルと固形物とが混じり合った状態のものを挙げることができる。また、「バイオグラウト」いう場合は、微生物代謝を利用したグラウトをいう。   `` Grout '' generally refers to soil improvement, cement paste, mortar, chemicals, etc. that are injected and filled into gaps, joints, cracks, etc. of structures, and in the present invention, for the purpose of consolidation and improvement of the ground This is an injection material for the ground to be used. The form of the “grouting” in the present invention is not particularly limited as long as it is such an injection material. For example, it is in a liquid state, a gel state, a solid state, or a mixture of liquid and gel. And a mixture of a liquid and a solid, a mixture of a gel and a solid, and a mixture of a liquid, a gel and a solid. The term “biogrout” refers to a grout using microbial metabolism.

グラウトは対象となる地盤に応じた態様で用いることができるが、使用態様は特に限定されず、例えば、散布、注入、割裂、混練などの手法によりグラウトをそのまま用いてもよく、固形状のグラウトの場合、例えば、溶媒に溶解、半溶解、懸濁させて同様の手法により用いてもよく、粉砕したものや結晶状のものを散布、混練などしてもよい。また、グラウトは同じ地盤に対して1度のみならず繰り返し用いることができ、繰り返し用いる場合はその態様を変化させて用いることができる。   The grout can be used in a mode according to the target ground, but the usage mode is not particularly limited. For example, the grout may be used as it is by a method such as spraying, pouring, splitting, kneading, or the like. In this case, for example, it may be dissolved, semi-dissolved or suspended in a solvent and used in the same manner, or a pulverized or crystallized material may be sprayed or kneaded. In addition, the grout can be used repeatedly as well as once for the same ground, and when used repeatedly, its form can be changed.

「地盤」とは、一般には地の表面(地表)、地殻、工作物その他を据え置く基礎となる土地をいう(広辞苑第六版、岩波書店)が、本発明においては、地表や地殻などにとどまらず、地表から地下深部に至る範囲を指す。また、その主な構成物質としては、例えば、粘土(地質学においては粒径が3.9μm未満のもの)やシルト(地質学においては粒径が3.9μm以上62.5μm未満のもの、粘土とシルトを合わせて泥という場合がある)、砂(地質学においては粒径が62.5μm以上2mm未満のもの)、礫(地質学においては粒径が2mm以上のもの)などの砕屑物、これら砕屑物を含む軟質または硬質粘性土、砂質土、礫質土、砂利、土、石、岩、岩盤またはこれらが混合されたものなどを挙げることができる。なお、本発明において、「地盤」は、「土」、「土壌」、「砕屑物」、「砂利」、「石」、「岩」または「岩盤」と交換可能に用いられる。   “Ground” generally refers to the land that serves as the basis for laying the surface of the earth (the earth's surface), the earth's crust, a workpiece, etc. (Kojien 6th edition, Iwanami Shoten), but in the present invention, it is not limited to the earth's surface or the earth's crust. It refers to the range from the ground surface to the deep underground. The main constituents include, for example, clay (having a particle size of less than 3.9 μm in geology) and silt (having a particle size of 3.9 to 62.5 μm in geology), clay And debris such as sand (with a particle size of 62.5 μm or more and less than 2 mm in geology), gravel (with a particle size of 2 mm or more in geology), Examples thereof include soft or hard viscous soil, sandy soil, gravelly soil, gravel, soil, stone, rock, bedrock, or a mixture thereof. In the present invention, “ground” is used interchangeably with “soil”, “soil”, “debris”, “gravel”, “stone”, “rock”, or “rock”.

本発明における「微生物」は、アミノ酸を代謝分解してアンモニアを発生させる性質を有するものであれば特に限定されず、そのような微生物としては、例えば、細菌、藻類、原生生物、菌類などを挙げることができ、そのような微生物から選択することができる1または2以上の微生物を用いることができる。また、その態様もまた限定されず、例えば、微生物塊などの態様のものを挙げることができる。また、本発明における「地盤中の微生物」としては、本発明に係るグラウトの投与や本発明に係る地盤を固結する方法の施工対象となる地盤中に、その投与や施工の前から存在するものの他、投与時や施工時またはそれ以降に地盤へ加えたものやこれらを併せたものを挙げることができる。投与時や施工時またはそれ以降に地盤へ加える場合は、例えば、乳酸菌やイースト菌、納豆菌など、従来食品に利用されていて市販されている微生物や、その投与や施工の対象である地盤または当該地盤以外の地盤から採取したものなどを用いることができる。さらに、微生物は当該投与後または施工後において繰り返し加えることができる。   The “microorganism” in the present invention is not particularly limited as long as it has the property of metabolizing amino acids to generate ammonia, and examples of such microorganisms include bacteria, algae, protists, fungi and the like. One or more microorganisms can be used which can be selected from such microorganisms. Moreover, the aspect is also not limited, For example, the thing of aspects, such as a microbial mass, can be mentioned. In addition, the “microorganism in the ground” in the present invention exists in the ground to be subjected to the administration of the grout according to the present invention and the method for solidifying the ground according to the present invention before the administration and construction. In addition to those, those added to the ground at the time of administration, construction, or later, and those combined with these can be mentioned. When adding to the ground at the time of administration or construction, or after that, for example, lactic acid bacteria, yeast, natto bacteria, and other microorganisms that have been used in foods and are commercially available, or the ground that is subject to administration or construction Those collected from ground other than the ground can be used. Furthermore, the microorganism can be repeatedly added after the administration or construction.

本発明における「微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸」としては、例えば、システイン、ヒスチジン、イソロイシン、メチオニン、セリン、バリン、アラニン、グリシン、ロイシン、プロリン、トレオニン、フェニルアラニン、アルギニン、チロシン、トリプトファン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、リジン、シスチン、ヒドロキシプロリン、ヒドロキシリジン、チロキシン、α−ホスホセリン、デスモシン、β−アラニン、サルコシン、オルニチン、クレアチン、γアミノ酪酸、オパイン、テアニン、トリコロミン酸、カイニン酸、ドウモイ酸、イボテン酸、アクロメリン酸などを挙げることができ、本発明においてはそのようなアミノ酸から選択することができる1または2以上のアミノ酸を用いることができる。   Examples of the “amino acid metabolized by microorganisms to generate ammonia” in the present invention include, for example, cysteine, histidine, isoleucine, methionine, serine, valine, alanine, glycine, leucine, proline, threonine, phenylalanine, arginine, tyrosine, tryptophan. , Aspartic acid, asparagine, glutamic acid, glutamine, lysine, cystine, hydroxyproline, hydroxylysine, thyroxine, α-phosphoserine, desmosine, β-alanine, sarcosine, ornithine, creatine, γ aminobutyric acid, opine, theanine, tricolominic acid, kainin Acid, domoic acid, ibotenic acid, achromeric acid, and the like. In the present invention, one or more selected from such amino acids can be used. Amino acid can be used.

本発明における「カルシウム塩」としては、例えば、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、乳酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウムなどを挙げることができ、本発明においてはそのようなカルシウム塩から選択することができる1または2以上のカルシウム塩を用いることができる。また、例えば、「炭酸カルシウム」という場合は炭酸カルシウムの他に炭酸水素カルシウムを、「リン酸カルシウム」という場合はリン酸カルシウムの他にリン酸水素カルシウムやリン酸三カルシウムをそれぞれ含む趣旨であり、以下、他の化合物についても同様の趣旨である。   Examples of the “calcium salt” in the present invention include calcium carbonate, calcium phosphate, calcium acetate, calcium hydroxide, calcium lactate, calcium nitrate, and calcium chloride. In the present invention, the calcium salt is selected from such calcium salts. One or more calcium salts that can be used can be used. For example, “calcium carbonate” includes calcium bicarbonate in addition to calcium carbonate, and “calcium phosphate” includes calcium hydrogen phosphate and tricalcium phosphate in addition to calcium phosphate. This is also the case for the compound.

本発明における「リン酸塩」としては、例えば、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、酸性ヘキサメンタリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸カルシウム、リン酸リチウム、6フッ化リン酸リチウムなどを挙げることができ、本発明においてはそのようなリン酸塩から選択することができる1または2以上のリン酸塩を用いることができる。   As the “phosphate” in the present invention, for example, ammonium phosphate, sodium phosphate, sodium pyrophosphate, acidic sodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetrapolyphosphate, sodium hexametaphosphate, acidic sodium hexamentalate, Examples thereof include potassium phosphate, potassium metaphosphate, zinc phosphate, iron phosphate, manganese phosphate, calcium phosphate, lithium phosphate, lithium hexafluorophosphate, and the like in the present invention. One or more phosphates can be used that can be selected.

本発明に係る「地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を含んでなるグラウト」には、本発明の特徴を損なわない限りにおいて他の物質を含んでもよく、そのような物質としては、例えば、その他の微生物、糖類、ミネラル、アミノ酸以外の有機窒素源などの微生物の代謝を促進する物質、pH調整(緩衝)剤、硬化材、膨張剤、流動化剤、アルミナセメント、細骨材、凝結調整剤、増粘剤、消泡剤、ハイドロジェンポリシロキサンシリコーンオイル、スラグ、珪藻土、白土、ベントナイトなどの粘土鉱物、および珪石粉、火山灰などの天然珪酸鉱物、焼却灰、高炉スラグなどを挙げることができる。   The “grout comprising an amino acid, calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia” according to the present invention is not limited as long as the characteristics of the present invention are not impaired. Such substances include, for example, other microorganisms, sugars, minerals, substances that promote metabolism of microorganisms such as organic nitrogen sources other than amino acids, pH adjusting (buffer) agents, curing materials, Swelling agent, fluidizing agent, alumina cement, fine aggregate, setting modifier, thickener, antifoaming agent, hydrogen polysiloxane silicone oil, clay minerals such as slag, diatomaceous earth, white clay, bentonite, and quartzite powder, volcanic ash Natural silicate minerals such as, incinerated ash, and blast furnace slag.

本発明に係るグラウトは、地盤中においてリン酸カルシウムを析出ないし存在させることにより地盤を固結ないし改良させることを目的としている。地盤中において析出ないし存在させるリン酸カルシウムは、カルシウム塩とリン酸塩とから析出ないし存在させてもよく、例えば、本発明に係るグラウトが微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸とリン酸カルシウム水溶液とを含んでなる場合に、地盤中で発生したアンモニアにより地盤中のpHを上昇させてリン酸カルシウムを析出ないし存在させてもよい。   The grout according to the present invention is intended to solidify or improve the ground by precipitating or existing calcium phosphate in the ground. Calcium phosphate precipitated or present in the ground may be precipitated or existed from calcium salt and phosphate. For example, an amino acid and an aqueous calcium phosphate solution in which grout according to the present invention is metabolized and decomposed by microorganisms to generate ammonia. When it is included, the pH in the ground may be raised by ammonia generated in the ground to cause calcium phosphate to precipitate or exist.

すなわち、本発明における「カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩」は、「リン酸カルシウム」または「リン酸カルシウムを除くカルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸カルシウムを除くリン酸塩」でもよい。   That is, the “calcium salt and phosphate and / or phosphate” in the present invention may be “calcium phosphate” or “calcium salt excluding calcium phosphate and phosphate excluding phosphate and / or calcium phosphate”.

次に、本発明は地盤を固結する方法を提供する。本発明に係る地盤を固結する方法は、(i)地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を前記地盤に加える工程、
(ii)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、
(iii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを前記カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩の量に応じて上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程、
以上(i)、(ii)および(iii)の工程を有する。なお、本発明に係る地盤を固結する方法において、上述した本発明に係るグラウトの構成と同等または相当する構成については再度の説明を省略する。
Next, the present invention provides a method for consolidating the ground. The method for consolidating the ground according to the present invention comprises (i) a step of adding an amino acid, a calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia;
(Ii) a step of metabolizing the amino acid into microorganisms in the ground to generate ammonia,
(Iii) increasing the pH of the ground with the ammonia according to the amount of the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate to precipitate calcium phosphate in the ground;
The above steps (i), (ii), and (iii) are included. In the method for consolidating the ground according to the present invention, the description of the same or equivalent structure as that of the grout according to the present invention described above will not be repeated.

工程(i)における「地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸やリン酸塩」は、予め混合したものを地盤に加えてもよく、それぞれ別々に地盤に加えてもよい。また、それらが固形状の場合は、粉砕したものや結晶状ものなどを地盤に加えてもよく、溶媒に溶解、半溶解、懸濁させたものを地盤に加えてもよい。   In step (i), “amino acids, calcium salts and phosphoric acid and phosphate that are metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia” may be added to the ground in advance, and each may be added separately to the ground. May be added. Moreover, when they are solid, pulverized or crystallized materials may be added to the ground, and those dissolved, semi-dissolved or suspended in a solvent may be added to the ground.

本発明において、リン酸カルシウムは、カルシウム塩に由来するカルシウムイオンと、リン酸やリン酸塩に由来するリン酸イオン、ピロリン酸イオン、リン酸水素イオンなどのイオンとが反応して生成する。また、カルシウム塩に由来するイオンならびにリン酸やリン酸塩に由来するイオンに加えて、フッ化物イオンや塩化物イオンなどの地盤中の成分が反応して生成する場合もある。   In the present invention, calcium phosphate is produced by a reaction between calcium ions derived from a calcium salt and ions such as phosphate ions, pyrophosphate ions, hydrogen phosphate ions derived from phosphoric acid or phosphate. In addition to ions derived from calcium salts and ions derived from phosphoric acid and phosphate, components in the ground such as fluoride ions and chloride ions may react to form.

ここで、本発明におけるリン酸カルシウムとしては上述した通りであるが、より具体的には、リン酸二水素カルシウム一水和物、リン酸二水素カルシウム無水物、リン酸二カルシウム無水物、リン酸二カルシウム二水和物、リン酸八カルシウム、β−リン酸三カルシウム、α−リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、whitlockite、ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、クロロアパタイト、炭酸含有アパタイトなどを挙げることできる。   Here, although calcium phosphate in the present invention is as described above, more specifically, calcium dihydrogen phosphate monohydrate, calcium dihydrogen phosphate anhydrous, dicalcium phosphate anhydrous, diphosphate phosphate Calcium dihydrate, octacalcium phosphate, β-tricalcium phosphate, α-tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, whitlockite, hydroxyapatite, fluoroapatite, chloroapatite, carbonic acid-containing apatite and the like can be mentioned.

地盤中においてアンモニアを発生させることにより上昇させるpHの範囲は、後述の実施例2で示すように、地盤に加えるカルシウム塩やリン酸、リン酸塩の量に応じて、適宜、設定することができる。また、その上昇させるpHの範囲については、既報(図2;Tung M.S.ら、Kluwer Academic Publishers、第1−19頁、1998年)に示されるように、リン酸カルシウムの溶解度はその種類を問わずpHに応じて変化する他、リン酸カルシウムの種類によって溶解度が最小となるpHは異なることから、これらの既報に従い、析出させたいリン酸カルシウムの種類に応じて、上昇させるpHの範囲を適宜設定することができる。さらに、水質汚濁防止法の水質基準値であるpH5.8〜8.6を満たす範囲で適宜設定することができる。   The pH range to be raised by generating ammonia in the ground can be appropriately set according to the amount of calcium salt, phosphoric acid, and phosphate added to the ground, as shown in Example 2 described later. it can. Further, as to the pH range to be raised, as shown in the previous report (FIG. 2; Tung MS et al., Kluwer Academic Publishers, page 1-19, 1998), the solubility of calcium phosphate can be any type. Since the pH at which the solubility is minimized differs depending on the type of calcium phosphate, in addition to changing depending on the pH, the pH range to be raised can be appropriately set according to the type of calcium phosphate to be precipitated according to these reports. it can. Furthermore, it can set suitably in the range with which pH 5.8-8.6 which is the water quality reference value of the water pollution prevention method is satisfy | filled.

地盤に加えるリン酸やリン酸塩の量については、既報(Tung M.S.ら、Kluwer Academic Publishers、第1−19頁、1998年)に示されるように、リン酸塩濃度の低下と共にリン酸カルシウムの結晶化が進行する(図1)場合があることから、これらの既報に従い、地盤に加えるリン酸やリン酸塩の量を適宜設定することができる。   Regarding the amount of phosphoric acid and phosphate added to the ground, as shown in the previous report (Tung MS et al., Kluwer Academic Publishers, page 1-19, 1998), as the phosphate concentration decreased, calcium phosphate In some cases, the amount of phosphoric acid and phosphate added to the ground can be appropriately set according to these reports.

工程(i)において加えるカルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩のpH(GpH)は、1<GpH<11が好ましく、1<GpH≦10がより好ましく、1<GpH≦9がさらに好ましく、1<GpH≦8がよりさらに好ましい。すなわち、水質汚濁防止法の水質基準値であるpH5.8〜8.6を満たす範囲である5.8≦GpH≦8.6とすることもできる。 The calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate pH (G pH ) added in step (i) is preferably 1 <G pH <11, more preferably 1 <G pH ≦ 10, and 1 <G pH ≦ 9. Is more preferable, and 1 <G pH ≦ 8 is even more preferable. That may be a 5.8 ≦ G pH ≦ 8.6 in the range satisfying pH5.8~8.6 a water quality standard value of the Water Pollution Control Law.

次に、本発明に係る地盤を固結する方法の第2の態様は、
(iv)リン酸カルシウム水溶液を調製する工程、
(v)前記リン酸カルシウム水溶液および地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸を前記地盤に加える工程、
(vi)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、
(vii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程、
以上(iv)、(v)、(vi)および(vii)の工程を有する。
Next, the second aspect of the method for consolidating the ground according to the present invention is as follows.
(Iv) preparing a calcium phosphate aqueous solution;
(V) adding to the ground an amino acid that is metabolized and generated by the calcium phosphate aqueous solution and microorganisms in the ground to generate ammonia;
(Vi) Metabolizing the amino acid into microorganisms in the ground to generate ammonia,
(Vii) increasing the pH of the ground with the ammonia and precipitating calcium phosphate in the ground;
The above steps (iv), (v), (vi), and (vii) are included.

工程(iv)における「リン酸カルシウム水溶液」は、リン酸カルシウムを溶媒に溶解させることにより調製してもよく、リン酸カルシウムを除くリン酸塩またはリン酸とリン酸カルシウムを除くカルシウム塩とを溶媒に溶解させることにより調製してもよい。ここで、本発明において、リン酸カルシウム水溶液には、リン酸カルシウムが完全に溶解した溶液の他、リン酸カルシウムの懸濁液やコロイド溶液も含む。   The “calcium phosphate aqueous solution” in step (iv) may be prepared by dissolving calcium phosphate in a solvent, or by dissolving phosphate except for calcium phosphate or phosphate and calcium salt except for calcium phosphate in a solvent. May be. Here, in the present invention, the calcium phosphate aqueous solution includes not only a solution in which calcium phosphate is completely dissolved, but also a calcium phosphate suspension and a colloidal solution.

工程(v)の「アミノ酸」の使用態様については、上述した工程(i)と同様である。   About the usage aspect of the "amino acid" of process (v), it is the same as that of process (i) mentioned above.

本発明に係る地盤を固結する方法には、その特徴を損なわない限り、他の工程を含んでもよく、他の工程としては、例えば、上述した本発明に係るグラウトに含ませることができる各物質を加える工程の他、地盤をボーリングする工程、地盤を攪拌する工程、地盤を洗浄する工程、地盤中に析出ないし存在するリン酸カルシウムを検出する工程を挙げることができる。   The method for consolidating the ground according to the present invention may include other steps as long as the characteristics thereof are not impaired. Examples of the other steps include, for example, each of the grouts according to the present invention described above. In addition to the step of adding a substance, a step of boring the ground, a step of stirring the ground, a step of washing the ground, and a step of detecting calcium phosphate precipitated or present in the ground can be exemplified.

本発明に係る地盤を固結する方法により、リン酸カルシウムを主として地盤の間隙に析出させることができ、地盤を固結することができる他、透水性の低下や地盤強度の向上といった地盤改良効果が得られる。   By the method of solidifying the ground according to the present invention, calcium phosphate can be precipitated mainly in the gaps of the ground, the ground can be consolidated, and ground improvement effects such as a decrease in water permeability and an improvement in ground strength are obtained. It is done.

以下、本発明に係るグラウトおよび地盤を固結する方法について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。   Hereinafter, the method of consolidating the grout and the ground according to the present invention will be described based on examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the features shown by these examples.

<実施例1>MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させた水溶液におけるpHの検討
(1)水溶液の調製
リン酸一アンモニウム{NHPO;和光純薬社(以下、「MAP」という。)}、リン酸二アンモニウム{(NHHPO;和光純薬社(以下、「DAP」という。)}および硝酸カルシウム{Ca(NO;和光純薬社(以下、「CN」という。)}をそれぞれ2mol/Lとなるように脱イオン水に溶解して、MAP水溶液、DAP水溶液およびCN水溶液を調製した。
<Example 1> Examination of pH in aqueous solution in which mixing ratio of MAP, DAP and CN is changed (1) Preparation of aqueous solution Monoammonium phosphate {NH 4 H 2 PO 4 ; Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (hereinafter “MAP”) }}, Diammonium phosphate {(NH 4 ) 2 HPO 4 ; Wako Pure Chemical Industries (hereinafter referred to as “DAP”)} and calcium nitrate {Ca (NO 3 ) 2 ; "CN"))} was dissolved in deionized water at 2 mol / L to prepare MAP aqueous solution, DAP aqueous solution and CN aqueous solution.

続いて、ラコムテスターpH計(防水型pHSpear;アズワン社)を用いて各水溶液の水素イオン濃度(以下pHとする)を測定した。その結果を以下に示す。   Subsequently, the hydrogen ion concentration (hereinafter referred to as pH) of each aqueous solution was measured using a Lacom tester pH meter (waterproof type pHSpear; ASONE). The results are shown below.

MAP水溶液:pH4.0〜4.5
DAP水溶液:pH7.8〜8.3
CN水溶液 :pH4.0〜6.0
MAP aqueous solution: pH 4.0 to 4.5
DAP aqueous solution: pH 7.8-8.3
CN aqueous solution: pH 4.0-6.0

次に、MAP水溶液とDAP水溶液とを様々な割合で混合して2mol/Lのリン酸アンモニウム水溶液を調製した。続いて、リン酸アンモニウム水溶液とCN水溶液とをさまざまな割合で混合することにより、MAP、DAPおよびCNの混合割合が異なる水溶液を計77サンプル調製して、a0〜a10、b0〜b10、c0〜c10、d0〜d10、e0〜e10、f0〜f10およびg0〜g10とした。各サンプルにおけるMAP、DAPおよびCNの混合割合、各サンプルの終濃度ならびにリン酸源(リン酸イオン;以下Pとする)およびカルシウム源(カルシウムイオン:以下Caとする)の終濃度を以下の表1に示す。   Next, MAP aqueous solution and DAP aqueous solution were mixed at various ratios to prepare a 2 mol / L ammonium phosphate aqueous solution. Subsequently, by mixing ammonium phosphate aqueous solution and CN aqueous solution at various ratios, a total of 77 samples of aqueous solutions having different mixing ratios of MAP, DAP and CN were prepared, and a0-a10, b0-b10, c0 c10, d0 to d10, e0 to e10, f0 to f10, and g0 to g10. The following table shows the mixing ratio of MAP, DAP and CN in each sample, the final concentration of each sample, and the final concentration of phosphate source (phosphate ion; hereinafter referred to as P) and calcium source (calcium ion: hereinafter referred to as Ca). It is shown in 1.

Figure 2012172060
Figure 2012172060

(2)水溶液のpH測定
本実施例(1)の各サンプルについて、20℃で3ヶ月間静置した後、ラコムテスターpH計(防水型pHSpear;アズワン社)を用いてpHを測定した。その測定結果を図3に示す。
(2) pH measurement of aqueous solution About each sample of this Example (1), after leaving still at 20 degreeC for 3 months, pH was measured using the Lacom tester pH meter (waterproof type | mold pHSpear; ASONE Co., Ltd.). The measurement results are shown in FIG.

それぞれ図3A、B、Cに属するサンプル同士でpHを比較すると、図3A、BおよびCに示すように、a0〜a10ではa0<a1<a2<a3<a4<a5<a6<a7<a8<a9<a10、図3Aに示すように、b0〜b10ではb0<b1<b2<b3<b4<b5<b6<b7<b8<b9<b10、c0〜c10ではc0<c1<c2<c3<c4<c5<c6<c7<c8<c9<c10、図3Bに示すように、d0〜d10ではd0<d1<d2<d3<d4<d5<d6<d7<d8<d9<d10、e0〜e10ではe0<e1<e2<e3<e4<e5<e6<e7<e8<e9<e10、図3Cに示すように、f0〜f10ではf0<f1<f2<f3<f4<f5<f6<f7<f8<f9<f10およびg0〜g10ではg0<g1<g2<g3<g4<g5<g6<g7<g8<g9<g10であった。これらの結果から、MAPと比較してDAPの混合割合が大きいほど、水溶液のpHが高いことが明らかになった。   When comparing the pH of the samples belonging to FIGS. 3A, 3B, and 3C, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, in a0 to a10, a0 <a1 <a2 <a3 <a4 <a5 <a6 <a7 <a8 < a9 <a10, as shown in FIG. 3A, b0 <b1 <b2 <b3 <b4 <b5 <b6 <b7 <b8 <b9 <b10 for b0 to b10, and c0 <c1 <c2 <c3 <c4 for c0 to c10. <C5 <c6 <c7 <c8 <c9 <c10, as shown in FIG. 3B, d0 <d1 <d2 <d3 <d4 <d5 <d6 <d7 <d8 <d9 <d10, and e0 to e10 at d0 to d10. e0 <e1 <e2 <e3 <e4 <e5 <e6 <e7 <e8 <e9 <e10, as shown in FIG. 3C, for f0 to f10, f0 <f1 <f2 <f3 <f4 <f5 <f6 <f7 <f8 <F9 <f10 and g0 In g10 g0 <g1 <g2 <g3 <g4 <g5 <g6 <was g7 <g8 <g9 <g10. From these results, it was found that the pH of the aqueous solution was higher as the mixing ratio of DAP was higher than that of MAP.

また、図3Aにおける、サンプル名の数字部分が同じサンプル同士でpHを比較すると、図3Aに示すように、b0>c0>a0、b1>c1>a1、b2>c2>a2、b3>c3>a3、b4>c4>a4、b5>c5>a5、b6>c6>a6、b7>c7>a7、b8>c8>a8、b9>c9>a9およびb10>c10>a10であった。これらの結果から、リン酸源の終濃度に対してカルシウム源の終濃度が小さいほど、水溶液のpHが高いことが明らかになった。   3A, when the pH values of samples having the same numerical part of the sample name are compared, as shown in FIG. 3A, b0> c0> a0, b1> c1> a1, b2> c2> a2, b3> c3> a3, b4> c4> a4, b5> c5> a5, b6> c6> a6, b7> c7> a7, b8> c8> a8, b9> c9> a9 and b10> c10> a10. From these results, it was revealed that the pH of the aqueous solution was higher as the final concentration of the calcium source was smaller than the final concentration of the phosphate source.

また、図3Bにおける、サンプル名の数字部分が同じサンプル同士でpHを比較すると、図3Bに示すように、d0>e0>a0、d1>e1>a1、d2>e2>a2、d3>e3>a3、d4>e4>a4、d5>e5>a5、d6>e6>a6、d7>e7>a7、d8>e8>a8、d9=a9>c9およびd10<e10<a10であった。これらの結果から、MAP:DAP=1:9よりもDAPの混合割合が小さい場合は、水溶液の終濃度が大きいほどpHが低く、MAP:DAP=1:9よりもDAPの混合割合が大きい場合は、水溶液の終濃度が大きいほどpHが高いことが明らかになった。   Moreover, when comparing the pH of samples having the same numerical part of the sample name in FIG. 3B, as shown in FIG. 3B, d0> e0> a0, d1> e1> a1, d2> e2> a2, d3> e3> a3, d4> e4> a4, d5> e5> a5, d6> e6> a6, d7> e7> a7, d8> e8> a8, d9 = a9> c9 and d10 <e10 <a10. From these results, when the mixing ratio of DAP is smaller than MAP: DAP = 1: 9, the pH is lower as the final concentration of the aqueous solution is larger, and the mixing ratio of DAP is larger than MAP: DAP = 1: 9. It was revealed that the higher the final concentration of the aqueous solution, the higher the pH.

また、図3Cにおける、サンプル名の数字部分が同じサンプル同士でpHを比較すると、図3Cに示すように、f0≒g0≒a0、f1≒g1≒a1、f2≒g2≒a2、f3≒g3≒a3、f4≒g4≒a4、f5≒g5≒a5、f6≒g6≒a6、f7≒g7≒a7、f8≒g8<a8、f9≒g9<a9、f10≒g10<a10であった。これらの結果から、MAP:DAP=3:7よりもDAPの混合割合が小さい場合は、カルシウム源の終濃度1mol/Lに対して、リン酸源の濃度を0.1mol/Lから1mol/Lの間で変化させてもpHはほとんど変化せず、MAP:DAP=3:7よりもDAPの混合割合が大きい場合において、カルシウム源の終濃度1mol/Lに対してリン酸源の濃度を1mol/Lとした場合は、同様にリン酸源の濃度を0.1mol/Lおよび0.5mol/Lとしたものと比較してpHが高いことが明らかになった。   Further, in FIG. 3C, when the pH values of the samples having the same numerical part of the sample names are compared, as shown in FIG. 3C, f0≈g0≈a0, f1≈g1≈a1, f2≈g2≈a2, f3≈g3≈ a3, f4≈g4≈a4, f5≈g5≈a5, f6≈g6≈a6, f7≈g7≈a7, f8≈g8 <a8, f9≈g9 <a9, f10≈g10 <a10. From these results, when the mixing ratio of DAP is smaller than MAP: DAP = 3: 7, the concentration of the phosphate source is changed from 0.1 mol / L to 1 mol / L with respect to the final concentration of 1 mol / L of the calcium source. The pH hardly changes even when the pH is changed between MAP and DAP. When the mixing ratio of DAP is larger than MAP: DAP = 3: 7, the concentration of the phosphate source is 1 mol with respect to the final concentration of 1 mol / L of the calcium source. In the case of / L, it became clear that the pH was higher than that of the phosphoric acid source concentration of 0.1 mol / L and 0.5 mol / L.

以上の結果から、MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させることにより、水溶液のpHを変化させることができることが明らかになった。特に、リン酸アンモニウム水溶液におけるMAPとDAPとの混合割合を変化させることにより、リン酸源およびカルシウム源の終濃度を変化させずに、水溶液のpHを変化させることができることが明らかになった。すなわち、当該水溶液にアミノ酸を加えたグラウトにおいても、リン酸源およびカルシウム源の終濃度を変化させずにグラウトのpHを変化させることができることが示された。   From the above results, it was revealed that the pH of the aqueous solution can be changed by changing the mixing ratio of MAP, DAP and CN. In particular, it has been found that the pH of the aqueous solution can be changed without changing the final concentrations of the phosphate source and the calcium source by changing the mixing ratio of MAP and DAP in the aqueous ammonium phosphate solution. That is, it was shown that even in a grout in which an amino acid was added to the aqueous solution, the pH of the grout could be changed without changing the final concentrations of the phosphate source and the calcium source.

<実施例2>水溶液のpHと析出物の体積および形態との関係の検討
(1)水溶液の調製
実施例1(1)に記載の方法により、MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させた水溶液を計176サンプル調製して、CN−A−a0〜CN−A−a10、CN−A−b0〜CN−A−b10、CN−A−c0〜CN−A−c10、CN−A−d0〜CN−A−d10、CN−B−a0〜CN−B−a10、CN−B−b0〜CN−B−b10、CN−B−c0〜CN−B−c10、CN−B−d0〜CN−B−d10、CN−C−a0〜CN−C−a10、CN−C−b0〜CN−C−b10、CN−C−c0〜CN−C−c10、CN−C−d0〜CN−C−d10、CN−D−a0〜CN−D−a10、CN−D−b0〜CN−D−b10、CN−D−c0〜CN−D−c10およびCN−D−d0〜CN−D−d10とした。各サンプルにおけるMAP、DAPおよびCNの混合割合、ならびにリン酸源およびカルシウム源の終濃度を以下の表2に示す。
<Example 2> Examination of relationship between pH of aqueous solution and volume and form of precipitate (1) Preparation of aqueous solution The mixing ratio of MAP, DAP and CN was changed by the method described in Example 1 (1). A total of 176 samples of the aqueous solution were prepared, and CN-A-a0 to CN-A-a10, CN-A-b0 to CN-A-b10, CN-A-c0 to CN-A-c10, CN-A-d0 ~ CN-A-d10, CN-B-a0-CN-B-a10, CN-B-b0-CN-B-b10, CN-B-c0-CN-B-c10, CN-B-d0-CN -B-d10, CN-C-a0 to CN-C-a10, CN-C-b0 to CN-C-b10, CN-C-c0 to CN-C-c10, CN-C-d0 to CN-C -D10, CN-D-a0 to CN-D-a10, CN-D-b0 to CN-D-b1 0, CN-D-c0 to CN-D-c10 and CN-D-d0 to CN-D-d10. The mixing ratio of MAP, DAP and CN, and the final concentrations of phosphate source and calcium source in each sample are shown in Table 2 below.

Figure 2012172060
Figure 2012172060

また、CNを酢酸カルシウム{Ca(CHCOO);和光純薬社(以下、「CA」という)}に代えて、MAP、DAPおよびCAの混合割合を変化させた水液を計132サンプル調製して、CA−A−a0〜CA−A−a10、CA−A−b0〜CA−A−b10、CA−A−c0〜CA−A−c10、CA−B−a0〜CA−B−a10、CA−B−b0〜CA−B−b10、CA−B−c0〜CA−B−c10、CA−C−a0〜CA−C−a10、CA−C−b0〜CA−C−b10、CA−C−c0〜CA−C−c10、CA−D−a0〜CA−D−a10、CA−D−b0〜CA−D−b10およびCA−D−c0〜CA−D−c10とした。各サンプルにおけるMAP、DAPおよびCAの混合割合、ならびにリン酸源およびカルシウム源の終濃度を以下の表3に示す。 Further, instead of CN as calcium acetate {Ca (CH 3 COO) 2 ; Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (hereinafter referred to as “CA”)}, a total of 132 samples of aqueous liquids in which the mixing ratio of MAP, DAP and CA was changed were used. CA-A-a0 to CA-A-a10, CA-A-b0 to CA-A-b10, CA-A-c0 to CA-A-c10, CA-B-a0 to CA-B- a10, CA-B-b0 to CA-B-b10, CA-B-c0 to CA-B-c10, CA-C-a0 to CA-C-a10, CA-C-b0 to CA-C-b10, CA-C-c0 to CA-C-c10, CA-D-a0 to CA-D-a10, CA-D-b0 to CA-D-b10, and CA-D-c0 to CA-D-c10 were used. The mixing ratio of MAP, DAP and CA, and the final concentrations of phosphate source and calcium source in each sample are shown in Table 3 below.

Figure 2012172060
Figure 2012172060

(2)水溶液のpH測定、析出物の体積の測定および形態の観察
実施例1(2)に記載の方法により、本実施例(1)の各サンプルについて、20℃にて3ヶ月間静置した後、ラコムテスターpH計(防水型pHSpear;アズワン社)を用いてpHを測定した。また、析出物の体積を目視により測定して、水溶液の体積に占める析出物の体積の割合を算出し、これを析出物体積比(水溶液とリン酸カルシウムの体積が等しい場合を1.0とする)とした。また、析出物の形態を観察して、下記の三段階で評価した。なお、シンボルに付された色は下記の通り、サンプル名すなわちMAPとDAPとの混合割合を示す。
(2) Measurement of pH of aqueous solution, measurement of volume of precipitate, and observation of morphology According to the method described in Example 1 (2), each sample of Example (1) was allowed to stand at 20 ° C. for 3 months. After that, the pH was measured using a Lacomtester pH meter (waterproof type pHSpear; ASONE). Further, the volume of the precipitate is visually measured, and the ratio of the volume of the precipitate to the volume of the aqueous solution is calculated. This is the volume ratio of the precipitate (when the volume of the aqueous solution and calcium phosphate is equal to 1.0) It was. Moreover, the form of the precipitate was observed and evaluated in the following three stages. In addition, the color attached | subjected to the symbol shows the sample name, ie, the mixing ratio of MAP and DAP, as follows.

析出物の形態
○:結晶状(透明または白色の固形物)
□:ゲル状(容器を傾けても析出物が変形しない)
△:液状(容器を傾けると変形し、流動性を有する)
サンプル名(数値部分)とMAP:DAP(比)
黒:0,10:0
灰:10,0:10
白:1〜9,9:1〜1:9
Form of precipitate ○: Crystalline (transparent or white solid)
□: Gel (precipitate does not deform even if the container is tilted)
Δ: Liquid (deforms when the container is tilted and has fluidity)
Sample name (numerical part) and MAP: DAP (ratio)
Black: 0, 10: 0
Ash: 10, 0:10
White: 1 to 9, 9: 1 to 1: 9

なお、カルシウム塩およびリン酸塩を含んでなる水溶液における析出物の主成分は、カルシウム塩に由来するカルシウムイオンと、リン酸塩に由来するリン酸イオン、ピロリン酸イオン、リン酸水素イオンなどのイオンとが反応して生成するリン酸カルシウムである。リン酸カルシウムの結晶化は、一般に、ゲル状から結晶状へと進行する。また、リン酸カルシウムが液状となった場合は、時間経過に伴って、それ以上結晶化は進行せずに液状を維持する。また、リン酸カルシウムの体積はゲル状>結晶状である。   In addition, the main component of the precipitate in the aqueous solution containing calcium salt and phosphate includes calcium ions derived from calcium salt, phosphate ions derived from phosphate, pyrophosphate ions, hydrogen phosphate ions, and the like. Calcium phosphate produced by reaction with ions. In general, crystallization of calcium phosphate proceeds from a gel to a crystal. In addition, when calcium phosphate becomes liquid, with the passage of time, crystallization does not proceed any more and the liquid state is maintained. The volume of calcium phosphate is gel-like> crystalline.

続いて、各サンプルのpH、析出物体積比および析出物の形態について、pHを横軸、析出物体積比を縦軸にとったグラフにプロットした。これらのグラフは、リン酸源の終濃度とカルシウム源の終濃度とが同じであるサンプルごとに作成した。MAP、DAPおよびCNの混合割合を変化させた水溶液計176サンプルについての結果を図4に、MAP、DAPおよびCAの混合割合を変化させた132サンプルについての結果を図5にそれぞれ示す。また、CN−C−c0〜CN−C−c10について、析出物の体積を示す写真を図6に示す。   Subsequently, the pH of each sample, the precipitate volume ratio, and the form of the precipitate were plotted on a graph with the pH on the horizontal axis and the precipitate volume ratio on the vertical axis. These graphs were prepared for each sample in which the final concentration of the phosphate source and the final concentration of the calcium source were the same. FIG. 4 shows the results for a total of 176 samples of the aqueous solution in which the mixing ratio of MAP, DAP, and CN was changed, and FIG. 5 shows the results for 132 samples in which the mixing ratio of MAP, DAP, and CA was changed. Moreover, the photograph which shows the volume of a precipitate about CN-C-c0-CN-C-c10 is shown in FIG.

図4および図6に示すように、析出物体積比は、A−a、A−b、A−c、A−d、B−a、B−b、B−c、B−d、C−a、C−b、C−c、C−d、D−a、D−b、D−cおよびD−dのいずれのグラフにおいても、pHが高いと析出物体積比が大きいこと、すなわち、pHと析出体積比とがほぼ正の相関関係にあることが明らかになった。   As shown in FIG. 4 and FIG. 6, the precipitate volume ratios are Aa, Ab, Ac, Ad, Ba, BB, Bc, Bd, C−. In any graph of a, Cb, Cc, Cd, Da, Db, Dc, and Dd, the higher the pH, the larger the precipitate volume ratio, It was revealed that the pH and the precipitation volume ratio are almost positively correlated.

また、析出物の形態は、A−a、B−a、B−b、C−a、C−b、C−c、D−aおよびD−bにおいては、pHが低いと析出物は結晶状であり、pHが高いと析出物はゲル状であった。なお、B−aにおいては、pHが中性付近では、析出物は液状であった。一方、A−b、A−c、A−d、B−c、B−d、C−d、D−cおよびD−dにおいては、pHの変化にかかわらず、析出物は結晶状であった。   In addition, the form of the precipitate is Aa, Ba, BB, Ca, Cb, Cc, Da, and Db. When the pH was high, the precipitate was a gel. In Ba, the precipitate was in the liquid state when the pH was near neutral. On the other hand, in A-b, A-c, A-d, B-c, B-d, C-d, D-c and D-d, the precipitate was crystalline regardless of the change in pH. It was.

また、図5に示すように、析出物体積比は、A−bおよびA−cのグラフにおいてはpHが高いと析出体積比が小さい一方で、A−a、B−a、B−b、B−c、C−a、C−b、C−c、C−d、D−a、D−b、D−cおよびD−dのいずれのグラフにおいても、pHが高いと析出物体積比が大きいこと、すなわち、pHと析出物体積比とがほぼ正の相関関係にあることが明らかになった。   Further, as shown in FIG. 5, in the graphs of Ab and Ac, the precipitate volume ratio is low when the pH is high, while the precipitate volume ratio is small, while Aa, Ba, Bb, In any of the graphs Bc, Ca, Cb, Cc, Cd, Da, Db, Dc, and Dd, the precipitate volume ratio is increased when the pH is high. Is large, that is, the pH and the precipitate volume ratio are almost positively correlated.

また、析出物の形態は、B−a、B−c、C−a、C−b、C−c、C−d、D−a、D−b、D−cおよびD−dにおいては、pHが低いと析出物は結晶状であり、pHが高いと析出物はゲル状であった。一方、A−aおよびB−bにおいては、pHの変化にかかわらず、析出物は結晶状であり、A−bおよびA−cにおいては、pHの変化にかかわらず、析出物は液状であった。   In addition, the form of the precipitate is Ba, Bc, Ca, Cb, Cc, Cd, Da, Db, Dc, and Dd. When the pH was low, the precipitate was crystalline, and when the pH was high, the precipitate was gel. On the other hand, in Aa and Bb, the precipitate is crystalline regardless of the change in pH, and in Ab and Ac, the precipitate is in a liquid state regardless of the change in pH. It was.

これらの結果から、水溶液のpHの上昇に伴って、リン酸カルシウムを主成分とする析出物の体積が大きくなることが明らかになった。すなわち、当該水溶液にアミノ酸を加えたグラウトにおけるpHをコントロールすることにより、リン酸カルシウムを主成分とする析出物の体積をコントロールすることができることが示された。   From these results, it became clear that as the pH of the aqueous solution increased, the volume of precipitates mainly composed of calcium phosphate increased. That is, it was shown that the volume of the precipitate mainly composed of calcium phosphate can be controlled by controlling the pH in the grout obtained by adding an amino acid to the aqueous solution.

また、所定の混合割合の水溶液においては、水溶液のpHの上昇に伴って、リン酸カルシウムの結晶化の進行速度が遅くなる一方で、それとは異なる混合割合の水溶液においては、水溶液のpHの上昇にかかわらず、リン酸カルシウムの結晶化の進行速度があまり変化しないことが明らかになった。すなわち、当該水溶液にアミノ酸を加えたグラウトにおけるMAP、DAPおよびCNもしくはCAの混合割合をコントロールすることにより、リン酸カルシウムの結晶化の進行速度をコントロールすることができることが示された。さらに、所定の混合割合の水溶液においては、pHをコントロールすることにより、リン酸カルシウムの結晶化の進行速度をコントロールすることができることが明らかになった。   In addition, in an aqueous solution with a predetermined mixing ratio, the rate of crystallization of calcium phosphate slows down as the pH of the aqueous solution increases, whereas in an aqueous solution with a different mixing ratio, the pH of the aqueous solution increases. It was revealed that the rate of crystallization of calcium phosphate did not change much. That is, it was shown that the rate of crystallization of calcium phosphate can be controlled by controlling the mixing ratio of MAP, DAP and CN or CA in the grout obtained by adding an amino acid to the aqueous solution. Furthermore, it has been clarified that the rate of crystallization of calcium phosphate can be controlled by controlling pH in an aqueous solution having a predetermined mixing ratio.

<実施例3>水溶液の濃度と析出物の体積および形態との関係の検討
(1)水溶液の調製
実施例1(1)に記載の方法により、MAP、DAPおよびCNの混合割合が0:10:10であって、終濃度が0.1mol/L、0.5mol/L、1.0mol/Lおよび1.5mol/Lである水溶液を調製し、a、b、cおよびdとした。
<Example 3> Examination of relationship between concentration of aqueous solution and volume and form of precipitate (1) Preparation of aqueous solution According to the method described in Example 1 (1), the mixing ratio of MAP, DAP and CN was 0:10. : 10 and final concentrations of 0.1 mol / L, 0.5 mol / L, 1.0 mol / L and 1.5 mol / L were prepared as a, b, c and d.

(2)析出物の体積および形態の観察
本実施例(1)のa、b、cおよびdについて、20℃で3ヶ月間静置した後、析出物の体積および形態を目視により観察した。その結果を図7に示す。
(2) Observation of volume and form of precipitate After a, b, c and d of Example (1) were allowed to stand at 20 ° C. for 3 months, the volume and form of the precipitate were visually observed. The result is shown in FIG.

図7に示すように、析出物の体積はb<a<c<dであった。また、析出物の形態は、a、bおよびcはゲル状であり、dは結晶状であった。   As shown in FIG. 7, the volume of the precipitate was b <a <c <d. Moreover, as for the form of the deposit, a, b, and c were gelatinous, and d was crystalline.

これらの結果から、水溶液の終濃度を変化させると、リン酸カルシウムを主成分とする析出物の体積およびリン酸カルシウムの結晶化の進行速度が変化することが明らかになった。すなわち、当該水溶液にアミノ酸を加えたグラウトの終濃度をコントロールすることにより、リン酸カルシウムを主成分とする析出物の体積やリン酸カルシウムの結晶化の進行速度をコントロールすることができることが示された。   From these results, it became clear that when the final concentration of the aqueous solution was changed, the volume of precipitates mainly composed of calcium phosphate and the rate of crystallization of calcium phosphate changed. That is, it was shown that the volume of precipitates mainly composed of calcium phosphate and the rate of crystallization of calcium phosphate can be controlled by controlling the final concentration of grout obtained by adding an amino acid to the aqueous solution.

<実施例4>アミノ酸による地盤pH上昇作用の検討
(1)アミノ酸水溶液および尿素水溶液の調製
アスパラギン、グルタミン、グリシンおよび尿素をそれぞれ下記の濃度となるよう脱イオン水に溶解して、アスパラギン水溶液、グルタミン水溶液、グリシン水溶液および尿素水溶液を調製した。
<Example 4> Examination of ground pH increasing action by amino acid (1) Preparation of amino acid aqueous solution and urea aqueous solution Asparagine, glutamine, glycine and urea are dissolved in deionized water so as to have the following concentrations, respectively, asparagine aqueous solution and glutamine An aqueous solution, an aqueous glycine solution, and an aqueous urea solution were prepared.

アスパラギン水溶液;0.1mol/L、0.01mol/L、約0.15mol/L(飽和水溶液)
グルタミン水溶液;0.1mol/L、0.01mol/L、約0.25mol/L(飽和水溶液)
グリシン水溶液;0.1mol/L、0.01mol/L、1.0mol/L
尿素水溶液;0.1mol/L、0.01mol/L、1.0mol/L
Asparagine aqueous solution; 0.1 mol / L, 0.01 mol / L, about 0.15 mol / L (saturated aqueous solution)
Glutamine aqueous solution: 0.1 mol / L, 0.01 mol / L, about 0.25 mol / L (saturated aqueous solution)
Glycine aqueous solution; 0.1 mol / L, 0.01 mol / L, 1.0 mol / L
Urea aqueous solution; 0.1 mol / L, 0.01 mol / L, 1.0 mol / L

(2)地盤へのアミノ酸および尿素の添加
北海道大学農場および岡山大学農場から土をそれぞれ採取し、25gずつに分けて、北海道大学農場の土を計13サンプルおよび岡山大学農場の土を計13サンプル用意した。北海道大学農場の土13サンプルを、北1、北2、北3、北4、北5、北6、北7、北8、北9、北10、北11、北12および北13とし、岡山大学農場の土13サンプルを、岡1、岡2、岡3、岡4、岡5、岡6、岡7、岡8、岡9、岡10、岡11、岡12および岡13とした。
(2) Addition of amino acids and urea to the ground Soil was collected from Hokkaido University Farm and Okayama University Farm, and divided into 25g pieces, totaling 13 samples of Hokkaido University Farm soil and 13 samples of Okayama University Farm soil. Prepared. Okayama has 13 soil samples from Hokkaido University Farm as North 1, North 2, North 3, North 4, North 5, North 6, North 7, North 8, North 9, North 10, North 11, North 12, and North 13. Thirteen samples of university farms were Oka 1, Oka 2, Oka 3, Oka 4, Oka 5, Oka 6, Oka 7, Oka 8, Oka 9, Oka 11, Oka 11, Oka 12, and Oka 13.

続いて、本実施例(1)のアスパラギン水溶液、グルタミン水溶液、グリシン水溶液、尿素水溶液および脱イオン水を、下記のとおり各サンプルに32.5mLずつ添加した。   Subsequently, 32.5 mL each of the asparagine aqueous solution, glutamine aqueous solution, glycine aqueous solution, urea aqueous solution and deionized water of Example (1) was added to each sample as described below.

北1、岡1: 脱イオン水(コントロール)
北2、岡2: アスパラギン水溶液 0.01mol/L
北3、岡3: アスパラギン水溶液 0.1 mol/L
北4、岡4: アスパラギン水溶液 約0.15mol/L(飽和水溶液)
北5、岡5: グルタミン水溶液 0.01mol/L
北6、岡6: グルタミン水溶液 0.1 mol/L
北7、岡7: グルタミン水溶液 約0.25mol/L(飽和水溶液)
北8、岡8: グリシン水溶液 0.01mol/L
北9、岡9: グリシン水溶液 0.1 mol/L
北10、岡10:グリシン水溶液 1 mol/L
北11、岡11:尿素水溶液 0.01mol/L
北12、岡12:尿素水溶液 0.1 mol/L
北13、岡13:尿素水溶液 1 mol/L
North 1, Oka 1: Deionized water (control)
North 2, Oka 2: Asparagine aqueous solution 0.01 mol / L
North 3, Oka 3: Asparagine aqueous solution 0.1 mol / L
North 4, Oka 4: Asparagine aqueous solution about 0.15 mol / L (saturated aqueous solution)
North 5, Oka 5: Glutamine aqueous solution 0.01 mol / L
North 6, Oka 6: Glutamine aqueous solution 0.1 mol / L
North 7, Oka 7: Glutamine aqueous solution 0.25 mol / L (saturated aqueous solution)
North 8, Oka 8: Glycine aqueous solution 0.01 mol / L
North 9, Oka 9: Glycine aqueous solution 0.1 mol / L
North 10, Oka 10: Glycine aqueous solution 1 mol / L
North 11, Oka 11: Urea aqueous solution 0.01 mol / L
North 12, Oka 12: urea aqueous solution 0.1 mol / L
North 13, Oka 13: Urea aqueous solution 1 mol / L

(3)pHの測定
本実施例(2)の各サンプルを6週間静置し、その間の0日目(サンプル調製直後)、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目に、ラコムテスターpH計(防水型pHSpear;アズワン社)を用いて土のpHを測定した。
(3) Measurement of pH Each sample of Example (2) was allowed to stand for 6 weeks, and during that time, the 0th day (immediately after sample preparation), the 1st day, the 2nd day, the 3rd day, the 7th day, 14 On the 21st, 21st, 28th, 35th and 42nd days, the pH of the soil was measured using a Lacom Tester pH meter (waterproof pHSpear; ASONE).

pHの測定結果について、添加した水溶液の種類ごとにグラフに表した。北1、北2、北3および北4についてのグラフを図8のAに、岡1、岡2、岡3および岡4についてのグラフを図8のBに、北1、北5、北6および北7についてのグラフを図8のCに、岡1、岡5、岡6および岡7についてのグラフを図8のDに、北1、北8、北9および北10についてのグラフを図8のEに、岡1、岡8、岡9および岡10についてのグラフを図8のFに、北1、北11、北12および北13についてのグラフを図8のGに岡1、岡11、岡12および岡13についてのグラフを図8のHにそれぞれ示す。   About the measurement result of pH, it represented to the graph for every kind of added aqueous solution. A graph for North 1, North 2, North 3 and North 4 is shown in FIG. 8A, and a graph for Oka 1, Oka 2, Oka 3 and Oka 4 is shown in FIG. 8B, North 1, North 5, North 6 8C, the graph for Oka 1, Oka 5, Oka 6 and Oka 7 in D in FIG. 8, the graph for North 1, North 8, North 9 and North 10 in FIG. 8 E, graphs for Oka 1, Oka 8, Oka 9 and Oka 10 are shown in FIG. 8 F, graphs for North 1, North 11, North 12 and North 13 are shown in FIG. The graphs for 11, Oka 12 and Oka 13 are shown in FIG.

図8Aに示すように、北2、北3および北4におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、北1におけるpHよりも高かった。   As shown in FIG. 8A, the pH in North 2, North 3 and North 4 is on Day 1, Day 2, Day 3, Day 7, Day 14, Day 21, Day 28, Day 35 And at both time points on day 42, it was higher than the pH in North 1.

また、北2、北3および北4におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間にはほぼ一定であるか、または緩やかに上昇した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、北2、北3および北4の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in North 2, North 3 and North 4 all increased slightly during the 3rd day after the addition, and was almost constant or moderate between the 7th and 42nd days. Rose to. The line graph showing the pH change with the elapsed days had the same shape between North 2, North 3 and North 4.

また、図8Bに示すように、岡2、岡3および岡4におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、岡1におけるpHよりも高かった。   Further, as shown in FIG. 8B, the pH in Oka 2, Oka 3 and Oka 4 is 1st, 2nd, 3rd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th. It was higher than the pH in Oka 1 at both time points of Day 2 and Day 42.

また、岡2、岡3および岡4におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間には緩やかに上昇または低下した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、岡2、岡3および岡4の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in Oka 2, Oka 3 and Oka 4 increased somewhat remarkably during the third day after addition, and gradually increased or decreased during the seventh to 42 days. The line graph showing the pH change with the elapsed days had the same shape among Oka 2, Oka 3 and Oka 4.

また、図8Cに示すように、北5、北6および北7におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、北1におけるpHよりも高かった。   Further, as shown in FIG. 8C, the pH in North 5, North 6 and North 7 is 1st, 2nd, 3rd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th, It was higher than the pH in North 1 at both the day and day 42 time points.

また、北5、北6および北7におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間には緩やかに上昇した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、北5、北6および北7の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in North 5, North 6, and North 7 increased slightly remarkably during the third day after the addition, and gradually increased during the seventh to 42 days. The line graph showing the pH change with the elapsed days had a similar shape between north 5, north 6 and north 7.

また、図8Dに示すように、岡5、岡6および岡7におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、岡1におけるpHよりも高かった。   Further, as shown in FIG. 8D, the pH in Oka 5, Oka 6 and Oka 7 is 1st, 2nd, 3rd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th. It was higher than the pH in Oka 1 at both time points of Day 2 and Day 42.

また、岡5、岡6および岡7におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間には緩やかに上昇した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、岡5、岡6および岡7の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in Oka 5, Oka 6 and Oka 7 increased somewhat remarkably during the third day after the addition, and gradually increased during the seventh to 42 days. The line graph showing the pH change with the elapsed days had the same shape among Oka 5, Oka 6 and Oka 7.

また、図8Eに示すように、北8におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目および28日目の時点においては、北1におけるpHよりも高く、35日目の時点においては、北1におけるpHとほぼ同じであり、42日目の時点においては、北1におけるpHよりも低かった。一方、北9および北10におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、北1におけるpHよりも高かった。   Also, as shown in FIG. 8E, the pH in North 8 is at North 1 at the time of Day 1, Day 2, Day 3, Day 7, Day 14, Day 21, and Day 28. It was higher than pH, about the same as the pH in North 1 at day 35 and lower than the pH in North 1 at day 42. On the other hand, the pH in the north 9 and the north 10 is any point on the 1st day, 2nd day, 3rd day, 7th day, 14th day, 21st day, 28th day, 35th day and 42nd day. Also higher than the pH in North 1.

また、北8におけるpHは、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から28日目の間には緩やかに上昇して、35日目から42日目の間にやや顕著に低下した。一方、北9および北10におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間にはほぼ一定であるか、または緩やかに上昇した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、北9および北10の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in North 8 slightly increased during the 3rd day after the addition, gradually increased during the 7th to 28th days, and between the 35th and 42nd days. Slightly decreased. On the other hand, the pH in the north 9 and the north 10 both increased slightly remarkably during the third day after the addition, and was almost constant or gradually increased from the seventh day to the 42nd day. . The line graph showing the pH change with the elapsed days had the same shape between the north 9 and the north 10.

また、図8Fに示すように、岡8におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目および28日目の時点においては、岡1におけるpHよりも高く、35日目の時点においては、岡1におけるpHとほぼ同じであり、42日目の時点においては、岡1におけるpHよりも低くなった。一方、岡9および岡10におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、岡1におけるpHよりも高かった。   Further, as shown in FIG. 8F, the pH in Oka 8 is that in Oka 1 at the time of Day 1, Day 2, Day 3, Day 7, Day 14, Day 21, and Day 28. It was higher than the pH, almost the same as the pH in Oka 1 at the 35th day, and lower than the pH in Oka 1 at the 42nd day. On the other hand, the pH in Oka 9 and Oka 10 is any point on day 1, day 2, day 3, day 7, day 14, day 21, day 28, day 35, day 42 Also, the pH in Oka 1 was higher.

また、岡8におけるpHは、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から28日目の間にはほぼ一定であるか、または緩やかに上昇して、35日目から42日目の間にやや顕著に低下した。一方、岡9および岡10におけるpHはいずれも、添加後から3日目の間にやや顕著に上昇し、7日目から42日目の間には緩やかに上昇した。経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、岡9および岡10の間で同様の形状となった。   In addition, the pH in Oka 8 slightly increased during the third day after the addition, and was almost constant or gradually increased during the seventh to 28th days. From the 42nd day onward, it decreased slightly. On the other hand, the pH in Oka 9 and Oka 10 both increased slightly remarkably during the third day after the addition, and gradually increased from the seventh day to the 42nd day. The line graph showing the pH change with the elapsed days had the same shape between Oka 9 and Oka 10.

また、図8Gに示すように、北11におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目および21日目の時点において、北1におけるpHよりも高く、28日目の時点において、北1におけるpHとほぼ同じであり、35日目および42日目の時点において、北1におけるpHよりも低かった。一方、北12および北13におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、北1におけるpHよりも高かった。   Also, as shown in FIG. 8G, the pH in north 11 is higher than the pH in north 1 at the time of day 1, day 2, day 3, day 7, day 14 and day 21, At day 28, it was about the same as the pH in North 1, and was lower than the pH in North 1 at Days 35 and 42. On the other hand, the pH in the north 12 and the north 13 is any point on the 1st day, 2nd day, 3rd day, 7th day, 14th day, 21st day, 28th day, 35th day and 42nd day. Also higher than the pH in North 1.

また、北11におけるpHは、添加後から14日目の間に上昇し、21日目から42日目の間に低下した。一方、北12におけるpHは、添加後から42日目まで継続して上昇した。また一方、北13におけるpHは、添加後から14日目の間に急激かつ顕著に上昇し、21日目から42日目の間はほぼ一定であった。すなわち、経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、北11、北12および北13の間で全く異なる形状となった。   In addition, the pH in the north 11 increased during the 14th day after the addition and decreased during the 21st to 42nd days. On the other hand, the pH in the north 12 continued to rise until the 42nd day after the addition. On the other hand, the pH in the north 13 increased rapidly and remarkably during the 14th day after the addition, and was almost constant between the 21st and 42nd days. That is, the line graph showing the pH change with the elapsed days has a completely different shape between the north 11, the north 12, and the north 13.

また、図8Hに示すように、岡11におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目および28日目の時点において、岡1におけるpHよりも高く、35日目および42日目の時点において、岡1におけるpHよりも低かった。一方、岡12および岡13におけるpHは、1日目、2日目、3日目、7日目、14日目、21日目、28日目、35日目および42日目のいずれの時点においても、北1ならびに岡1におけるpHよりもそれぞれ高かった。   Further, as shown in FIG. 8H, the pH in Oka 11 is the pH in Oka 1 at the time of Day 1, Day 2, Day 3, Day 7, Day 14, Day 21, and Day 28. It was lower than the pH in Oka 1 at the time of 35th day and 42nd day. On the other hand, the pH in Oka 12 and Oka 13 is any time point on Day 1, Day 2, Day 3, Day 7, Day 14, Day 21, Day 28, Day 35, Day 42, and Day 42 Also, the pH was higher than that in Kita 1 and Oka 1, respectively.

また、岡11におけるpHは、添加後から14日目の間に上昇し、21日目から42日目の間に低下した。一方、岡12におけるpHは、添加後から42日目まで継続して上昇した。また一方、岡13におけるpHは、添加後から21日目の間に急激かつ顕著に上昇し、28日目から42日目の間はほぼ一定であった。すなわち、経過日数に伴うpH変化を示す折れ線グラフは、岡11、岡12および岡13の間で全く異なる形状となった。   Moreover, pH in Oka 11 rose during the 14th day after the addition, and dropped during the 21st day to the 42nd day. On the other hand, the pH in Oka 12 continued to rise from the addition until the 42nd day. On the other hand, the pH in Oka 13 rose sharply and significantly during the 21st day after the addition, and was substantially constant during the 28th to 42nd days. That is, the line graph showing the pH change with the elapsed days has a completely different shape between Oka 11, Oka 12, and Oka 13.

以上の結果から、アスパラギン、グルタミン、一定濃度以上のグリシンおよび一定濃度以上の尿素を土に加えると、土のpHが上昇することが明らかになった。すなわち、地盤にアミノ酸を加えることにより地盤のpHを上昇させることができることが明らかになった。   From the above results, it has been clarified that when asparagine, glutamine, a certain concentration or more of glycine and a certain concentration or more of urea are added to the soil, the pH of the soil increases. That is, it was revealed that the pH of the ground can be increased by adding amino acids to the ground.

また、アスパラギン、グルタミンおよび一定濃度以上のグリシンは、濃度にかかわらず、緩やかに土のpHを上昇させるのに対し、尿素は濃度によって土のpHを上昇させる効果が顕著に変化することが明らかになった。   In addition, asparagine, glutamine, and glycine at a certain concentration or higher gradually increase the pH of the soil regardless of the concentration, whereas urea clearly changes the effect of increasing the pH of the soil depending on the concentration. became.

<実施例5>アミノ酸による結晶維持作用の検討
(1)サンプル調製
実施例1(1)に記載の方法により、MAP:DAP:CN=1:1:2であって終濃度が2mol/Lである水溶液を調製し、調製した水溶液4mLをチューブに入れたものを2つ用意した。続いて、一方には0.1mol/Lのグルタミン水溶液2mLを加えて本発明に係るグラウトを調製した後、北海道大学農場より採取した土を24g加えて試験サンプルとし、他方には脱イオン水2mLを加えてアミノ酸を含まない陰性対照のグラウトを調製した後、北海道大学農場より採取した土を24g加えてコントロールサンプルを調製し、いずれも4週間静置した。
<Example 5> Examination of crystal maintenance action by amino acid (1) Sample preparation According to the method described in Example 1 (1), MAP: DAP: CN = 1: 1: 2 and the final concentration was 2 mol / L. An aqueous solution was prepared, and two solutions containing 4 mL of the prepared aqueous solution in a tube were prepared. Subsequently, 2 mL of 0.1 mol / L glutamine aqueous solution was added to one side to prepare a grout according to the present invention, and then 24 g of soil collected from a Hokkaido University farm was added to make a test sample, and the other was 2 mL of deionized water. After preparing a negative control grout containing no amino acids, 24 g of soil collected from Hokkaido University Farm was added to prepare a control sample, which was allowed to stand for 4 weeks.

(2)pH測定および析出物の形態の観察
本実施例(1)の試験サンプルおよびコントロールサンプルについて、サンプル調製直後および4週間経過後に、ラコムテスターpH計(防水型pHSpear;アズワン社)を用いて土のpHを測定し、また、析出物を目視により観察した。その結果を図9に示す。
(2) pH measurement and observation of precipitate morphology
For the test sample and the control sample of this Example (1), immediately after sample preparation and after 4 weeks, the pH of the soil was measured using a Lacom tester pH meter (waterproof pHSpear; ASONE), and the precipitate Was observed visually. The result is shown in FIG.

図9に示すように、サンプル調製直後は、コントロールサンプルおよび試験サンプルはいずれもpHが5.0であり、結晶状の析出物が確認された。一方、4週間経過後は、コントロールサンプルでは、pHが4.7であり、析出物が溶解して液状となったのに対し、試験サンプルでは、pHが5.1であり、析出物がサンプル調製直後と同様に結晶状であることが確認された。   As shown in FIG. 9, immediately after sample preparation, the control sample and the test sample both had a pH of 5.0, and crystalline precipitates were confirmed. On the other hand, after 4 weeks, the control sample had a pH of 4.7 and the precipitate dissolved and became liquid, whereas the test sample had a pH of 5.1 and the precipitate was the sample. It was confirmed that it was crystalline as it was immediately after preparation.

これらの結果から、アミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸塩を含んでなるグラウトが、地盤のpHの低下を防いでリン酸カルシウムを主成分とする析出物の再溶解を防ぐことや、地盤のpHを上昇させて、リン酸カルシウムの結晶化を促進することができることが明らかになった。   From these results, the grout comprising amino acid, calcium salt and phosphate prevents lowering of the pH of the ground and prevents redeposition of precipitates mainly composed of calcium phosphate, and increases the pH of the ground. Thus, it was revealed that crystallization of calcium phosphate can be promoted.

<実施例6>透水性試験
(1)グラウトの調製
北海道大学農場の土を滅菌水に懸濁した後、濾過することにより、微生物抽出水を調製した。続いて、微生物抽出水にグルタミンを0.1mol/Lとなるよう溶解して、微生物抽出グルタミン水溶液を調製した。
<Example 6> Water permeability test (1) Preparation of grout After suspending soil of Hokkaido University farm in sterilized water, microbial extract water was prepared by filtering. Subsequently, glutamine was dissolved in the microorganism-extracted water to a concentration of 0.1 mol / L to prepare a microorganism-extracted glutamine aqueous solution.

次に、実施例1(1)に記載の方法において、脱イオン水を微生物抽出グルタミン酸水溶液に代え、MAP:DAP:CN=1:1:2であって終濃度が2mol/Lであるグラウトを調製し、これを試験グラウトとした。また、実施例1(1)に記載の方法において、脱イオン水を微生物抽出水に代え、MAP:DAP:CN=1:1:2であって終濃度が2mol/Lである水溶液を調製し(すなわち、試験グラウトにおいて微生物抽出グルタミン酸水溶液を脱イオン水に代えたもの)、これをコントロール溶液とした。   Next, in the method described in Example 1 (1), deionized water is replaced with a microorganism-extracted glutamic acid aqueous solution, and a grout having a final concentration of 2 mol / L with MAP: DAP: CN = 1: 1: 2 is obtained. This was used as a test grout. Also, in the method described in Example 1 (1), deionized water is replaced with microbial extract water to prepare an aqueous solution with MAP: DAP: CN = 1: 1: 2 and a final concentration of 2 mol / L. (In other words, the microorganism-extracted glutamic acid aqueous solution was replaced with deionized water in the test grout), and this was used as a control solution.

(2)サンプル調製
直径5cm、高さ5.1cmの試料円筒に砂約150gを詰めたものを2つ用意し、試験サンプルおよびコントロールサンプルとした。
(2) Sample preparation Two sample cylinders having a diameter of 5 cm and a height of 5.1 cm packed with about 150 g of sand were prepared as test samples and control samples.

本実施例(1)の試験グラウトおよびコントロール溶液を、それぞれ、平底容器(内径約10cm、高さ約2cm)に加えた。試験グラウトを入れた平底容器に試験サンプルを、コントロール溶液の入れた平底容器にコントロールサンプルをそれぞれ置いて、室温にて24時間静置した。この操作により、毛管作用を利用して試料円筒の下端から試料円筒内の土壌に試験グラウトおよびコントロール溶液を吸い上げさせて注入した。   The test grout and control solution of this example (1) were each added to a flat bottom container (inner diameter about 10 cm, height about 2 cm). The test sample was placed in a flat bottom container containing a test grout, and the control sample was placed in a flat bottom container containing a control solution, and allowed to stand at room temperature for 24 hours. By this operation, the test grout and the control solution were sucked and injected into the soil in the sample cylinder from the lower end of the sample cylinder using the capillary action.

(3)土壌透水性の測定
本実施例(2)の試験サンプルおよびコントロールサンプルについて、土壌透水性測定器DIK−400(大起理化工業株式会社)を用いて、添付の仕様書に従い、変水位法による室内透水性試験を行って、透水係数を測定した。
(3) Measurement of soil permeability About the test sample and the control sample of this example (2), using the soil permeability meter DIK-400 (Daikai Chemical Co., Ltd.), the water level was changed according to the attached specifications. The indoor water permeability test by the method was conducted to measure the water permeability coefficient.

その結果、コントロールサンプルと比較して試験サンプルでは、透水係数が小さくなった。   As a result, the hydraulic conductivity of the test sample was smaller than that of the control sample.

これらの結果から、アミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸塩を含んでなるグラウトにより、地盤の透水性を顕著に低下させることができることが明らかになった。   From these results, it became clear that the water permeability of the ground can be remarkably reduced by the grout containing amino acid, calcium salt and phosphate.

<実施例7>一軸圧縮強度試験
(1)グラウトの調製
実施例6(1)に記載の方法により、試験グラウトおよびコントロール液を調製した。
<Example 7> Uniaxial compressive strength test (1) Preparation of grout Test grout and control liquid were prepared by the method described in Example 6 (1).

(2)サンプル調製
直径5cm×高さ10cmのモールドに、砂約320gを詰めたものを2つ用意し、試験サンプルおよびコントロールサンプルとした。
(2) Sample preparation Two molds each having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm filled with approximately 320 g of sand were prepared as test samples and control samples.

試験サンプルに本実施例(1)の試験グラウトを、コントロールサンプルに本実施例(1)のコントロール溶液を、それぞれ73.3mLずつ添加した後、20℃の湿潤環境下にて、28日間保管した。続いて、サンプルからモールドを外し、一軸圧縮試験機を用いて、添付の仕様書に従い、一軸圧縮強度を測定した。   After adding 73.3 mL each of the test grout of this example (1) to the test sample and 73.3 mL of the control solution of this example (1) to the control sample, the test sample was stored in a humid environment at 20 ° C. for 28 days. . Subsequently, the mold was removed from the sample, and the uniaxial compression strength was measured using a uniaxial compression tester according to the attached specifications.

その結果、コントロールサンプルと比較して試験サンプルでは、一軸圧縮強度が大きくなった。   As a result, the uniaxial compressive strength was larger in the test sample than in the control sample.

これらの結果から、アミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸塩を含んでなるグラウトにより、地盤強度を顕著に向上させることができることが確認された。   From these results, it was confirmed that the ground strength can be remarkably improved by the grout comprising amino acid, calcium salt and phosphate.

Claims (5)

地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を含んでなるグラウト。   A grout comprising an amino acid, calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized by microorganisms in the ground to generate ammonia. カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩がリン酸カルシウムである、請求項1に記載のグラウト。   The grout of claim 1, wherein the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate are calcium phosphate. カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩がリン酸カルシウムを除くカルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸カルシウムを除くリン酸塩である、請求項1に記載のグラウト。   The grout according to claim 1, wherein the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate are calcium salt excluding calcium phosphate and phosphoric acid and / or phosphate excluding calcium phosphate. 地盤を固結する方法であって、下記(i)、(ii)および(iii)の工程を有する前記方法;
(i)地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸、カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩を前記地盤に加える工程、
(ii)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、
(iii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを前記カルシウム塩ならびにリン酸および/またはリン酸塩の量に応じて上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程。
A method for consolidating the ground, which comprises the following steps (i), (ii) and (iii):
(I) a step of adding an amino acid, calcium salt, and phosphoric acid and / or phosphate that are metabolized and decomposed by microorganisms in the ground to generate ammonia;
(Ii) a step of metabolizing the amino acid into microorganisms in the ground to generate ammonia,
(Iii) A step of causing the pH of the ground to rise with the ammonia according to the amount of the calcium salt and phosphoric acid and / or phosphate to precipitate calcium phosphate in the ground.
地盤を固結する方法であって、下記(iv)、(v)、(vi)および(vii)の工程を有する前記方法;
(iv)リン酸カルシウム水溶液を調製する工程、
(v)前記リン酸カルシウム水溶液および地盤中の微生物によって代謝分解されてアンモニアを発生させるアミノ酸を前記地盤に加える工程、
(vi)前記アミノ酸を前記地盤中の微生物に代謝分解させてアンモニアを発生させる工程、
(vii)前記アンモニアにより前記地盤のpHを上昇させてリン酸カルシウムを地盤中に析出させる工程。
A method for consolidating the ground, which comprises the following steps (iv), (v), (vi) and (vii):
(Iv) preparing a calcium phosphate aqueous solution;
(V) adding to the ground an amino acid that is metabolized and generated by the calcium phosphate aqueous solution and microorganisms in the ground to generate ammonia;
(Vi) Metabolizing the amino acid into microorganisms in the ground to generate ammonia,
(Vii) A step of increasing the pH of the ground with the ammonia to precipitate calcium phosphate in the ground.
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