JP2016130286A - Ground injection agent composition for preventing liquefaction, and ground improvement construction method using the composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ground injection agent composition for preventing liquefaction, from which a gel product, that has an adequate gel time and is excellent in permeability to the ground, deformation resistance and durability, can be obtained and to provide a ground improvement construction method using the ground injection agent composition for preventing liquefaction.SOLUTION: The ground injection agent composition for preventing liquefaction contains (meth)acrylic acid metal salt (A), a polyvalent metal salt compound (B) other than the (meth)acrylic acid metal salt (A), an oxidant (C), a reductant (D) and water (E). The total amount of the (meth)acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) is 3-15 mass% of that of the ground injection agent composition. The reductant (D) contains at least one compound selected from thiosulfate compounds and bisulfite compounds. The ground improvement construction method is based on an infiltration solidification processing method using the ground injection agent composition for preventing liquefaction.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、地盤注入剤組成物及び該組成物を用いた地盤改良工法に関する。詳しくは、地盤の液状化防止に有用な地盤注入剤組成物及び地盤改良工法に関する。   The present invention relates to a ground injection composition and a ground improvement method using the composition. Specifically, the present invention relates to a ground injection composition useful for preventing liquefaction of the ground and a ground improvement method.

軟弱な地盤等に注入して当該地盤を改良する地盤注入用の薬剤としては、従来から水ガラス系の地盤改良剤がよく知られており、掘削作業時の一時的な補強から建築構造物の地盤改良といった恒久的な目的に至るまで幅広く使用されている。
一方、近年、特に埋め立て地等の比較的地下水が豊富な地盤を有する地域では、地震発生に伴う地盤の液状化対策への関心が高まっている。有効な液状化対策工法として、多重管注入工法や浸透固化処理工法等の薬液注入工法が挙げられるが、当該用途においても水ガラス系の地盤改良剤が使用されている。
As a chemical for ground injection that improves the ground by injecting it into soft ground, etc., a water glass-based ground improvement agent has been well known from the past. Widely used for permanent purposes such as ground improvement.
On the other hand, in recent years, especially in areas with relatively abundant groundwater, such as landfills, interest in measures for liquefaction of the ground accompanying the occurrence of earthquakes has increased. Examples of effective liquefaction countermeasure methods include chemical solution injection methods such as a multi-tube injection method and an osmotic solidification method, but water glass-based ground improvers are also used in this application.

地盤の液状化防止のための水ガラス系地盤改良剤として、特許文献1には、シリカの平均粒径を異にする二種以上のコロイダルシリカを混合してなる地盤注入用薬液が開示されている。また、特許文献2には、特定の高モル比珪酸ソーダと酸成分と水とを混合することにより得られる地盤注入用固結材が開示されている。
しかし、特許文献1及び2に記載された水ガラス系注入剤は、硫酸又はリン酸といった酸成分を含む場合が一般的であり、薬液のpHは酸性を示す。このため、地盤に注入した後に固化したゲル物が、地中にあるコンクリート製の杭等を劣化させるという問題があった。また、ゲルが脆く、大地震等による激しい振動または大きな変形により破損しやすいとの指摘がなされていた。さらに、経年によりゲル物の体積減少が見られるため、耐久性にも課題を有するものであった。
As a water glass-based ground improvement agent for preventing liquefaction of the ground, Patent Document 1 discloses a chemical solution for ground injection formed by mixing two or more kinds of colloidal silica having different average particle diameters of silica. Yes. Further, Patent Document 2 discloses a solid material for ground injection obtained by mixing a specific high molar ratio sodium silicate, an acid component, and water.
However, the water glass injections described in Patent Documents 1 and 2 generally contain an acid component such as sulfuric acid or phosphoric acid, and the pH of the chemical solution is acidic. For this reason, there existed a problem that the gel thing solidified after inject | pouring into the ground deteriorated the concrete piles etc. in the ground. Further, it has been pointed out that the gel is brittle and easily breaks due to severe vibration or large deformation caused by a large earthquake or the like. Further, since the volume of the gel material is decreased with the lapse of time, the durability has a problem.

水ガラス系以外の地盤改良剤としては、アクリル酸塩含有水溶液からなるアクリル系地盤改良剤が挙げられ、これまでにも幾つかのアクリル系地盤改良剤が提案されている。
特許文献3には、(メタ)アクリル酸塩とポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートを有効成分とする地盤安定用薬液が開示されている。また、特許文献4には、アクリル酸多価金属塩及び親水基を有するアゾ化合物の水溶液からなる地盤改良剤が開示されている。特許文献5には、(メタ)アクリル酸の一価又は二価の金属塩、三価金属塩、酸化剤、還元力の異なる二種以上の還元剤及び水を含有する注入剤用組成物が開示されている。
Examples of ground improvement agents other than water glass include acrylic ground improvement agents comprising acrylate-containing aqueous solutions, and several acrylic ground improvement agents have been proposed so far.
Patent Document 3 discloses a chemical solution for ground stabilization containing (meth) acrylate and polyethylene glycol di (meth) acrylate as active ingredients. Patent Document 4 discloses a ground improvement agent comprising an aqueous solution of an azo compound having an acrylic acid polyvalent metal salt and a hydrophilic group. Patent Document 5 discloses an injectable composition containing (meth) acrylic acid monovalent or divalent metal salt, trivalent metal salt, oxidizing agent, two or more reducing agents having different reducing powers, and water. It is disclosed.

特開2003−193048号公報JP 2003-193048 A 特開2012−57028号公報JP 2012-57028 A 特開昭62−181388号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-181388 特開平9−59621号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-59621 特開2001−241288号公報JP 2001-241288 A

特許文献3に記載された地盤安定用薬液は、ゲル化時間として数秒から20分間程度の時間を想定したものであった。ところが、通常、既設の家屋や構造物直下の地盤の液状化対策には、構造物等の直下の地盤に注入管等を通じて地盤改良剤を注入し、地盤中に薬液が広く浸透すると共に固化することによりゲル物(砂ゲル)を得る工法(浸透固化処理工法)が主流である。特許文献3に記載された地盤安定用薬液は、ゲル化時間が短いために地盤中に薬液が十分浸透拡散する前にゲル化してしまう場合があり、このような工法に対して適用する場合には改良が望まれるものであった。また、コスト的にも改善の余地があった。
特許文献4に記載された地盤改良剤は、1日以上という長いゲル化時間の達成を目的としたものである。一方、現在主流の工法では数時間程度でゲル化することが求められるようになっており、ゲル化時間の短縮が必要なものであった。
特許文献5に記載の注入剤用組成物は、中性であることから地中でコンクリートを劣化させる虞がなく、高い靱性を有するため地震等による変形にも耐え得るものであった。しかし、トンネル掘削用の地盤注入剤であるためそのゲル強度は非常に高く、高弾性(耐変形性)が求められる液状化防止用としての使用には適さないものであった。
一般にアクリル系地盤改良剤は耐久性にも優れるものであり、水ガラス系注入剤が有する課題を解決し得る材料であるものの、上記の通り、液状化防止用の薬剤として満足するものは未だ提案されていないのが実情であった。
The chemical solution for ground stabilization described in Patent Document 3 assumes a time of several seconds to about 20 minutes as the gelation time. However, usually, as a countermeasure against liquefaction of the ground directly under existing houses and structures, a ground improver is injected into the ground directly under the structure through an injection tube etc., and the chemical solution penetrates into the ground and solidifies. Therefore, a construction method (osmosis solidification treatment construction method) for obtaining a gel product (sand gel) is mainstream. When the chemical solution for ground stabilization described in Patent Document 3 is gelled before the chemical solution sufficiently permeates and diffuses into the ground because the gelation time is short, it is applied to such a construction method. The improvement was desired. There was also room for improvement in terms of cost.
The ground improvement agent described in Patent Document 4 is intended to achieve a long gelation time of 1 day or longer. On the other hand, the current mainstream method requires gelation in about several hours, and it is necessary to shorten the gelation time.
Since the composition for injecting agents described in Patent Document 5 is neutral, there is no possibility of deteriorating concrete in the ground, and since it has high toughness, it can withstand deformation due to an earthquake or the like. However, since it is a ground injecting agent for tunnel excavation, its gel strength is very high, and it is not suitable for use as an anti-liquefaction agent that requires high elasticity (deformation resistance).
In general, acrylic ground improvement agents are excellent in durability, and are materials that can solve the problems of water glass injections, but as described above, those that are satisfactory as liquefaction prevention agents are still proposed The fact was not.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、数時間程度の適度なゲル化時間を有し、地盤への浸透性に優れ、耐変形性及び耐久性の良好なゲル物を得ることが可能な地盤液状化防止用注入剤組成物及びこれを用いた地盤改良工法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, has a suitable gelation time of about several hours, has excellent permeability to the ground, and has good deformation resistance and durability. An object of the present invention is to provide an injectable composition for preventing ground liquefaction and a ground improvement method using the same.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、(メタ)アクリル酸金属塩及び多価金属塩化合物を含有し、酸化剤と特定の還元剤を用いたレドックス系開始剤による水性組成物であれば、数時間程度の適度なゲル化時間を実現し、地盤への浸透性に優れ、耐変形性の良好なゲル物が得られることを見出した。また、当該水性組成物はほぼ中性であることを確認した。本発明は、これらの知見に基づいて完成したものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention contains a (meth) acrylic acid metal salt and a polyvalent metal salt compound, and is aqueous based on a redox initiator using an oxidizing agent and a specific reducing agent. It was found that a gel material having a suitable gelation time of about several hours, excellent in permeability to the ground, and good deformation resistance can be obtained with the composition. It was also confirmed that the aqueous composition was almost neutral. The present invention has been completed based on these findings.

本発明は以下の通りである。
〔1〕(メタ)アクリル酸金属塩(A)、前記(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有する液状化防止用地盤注入剤組成物であって、
前記注入剤組成物の全量に対する前記(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び前記多価金属塩化合物(B)の総量が3〜15質量%であり、
前記還元剤(D)が、チオ硫酸塩化合物及び重亜硫酸塩化合物より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む液状化防止用地盤注入剤組成物。
〔2〕前記多価金属塩化合物(B)が、アルミニウム塩化合物である前記〔1〕に記載の液状化防止用地盤注入剤組成物。
〔3〕(メタ)アクリル酸金属塩(A)、前記(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有する、液状化防止用地盤注入剤組成物を調製するためのキットであって、
前記注入剤組成物の全量に対する前記(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び前記多価金属塩化合物(B)の総量が3〜15質量%であり、
前記還元剤(D)が、チオ硫酸塩化合物及び重亜硫酸塩化合物より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むキット。
〔4〕前記〔1〕又は〔2〕に記載の液状化防止用地盤注入剤組成物を用いた浸透固化処理工法による地盤改良工法。
The present invention is as follows.
[1] Liquefaction containing (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) other than (A), oxidizing agent (C), reducing agent (D) and water (E) A ground injection composition for prevention,
The total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) with respect to the total amount of the injectable composition is 3 to 15% by mass,
The ground injecting composition for liquefaction prevention, wherein the reducing agent (D) contains at least one compound selected from a thiosulfate compound and a bisulfite compound.
[2] The ground injection composition for liquefaction prevention according to [1], wherein the polyvalent metal salt compound (B) is an aluminum salt compound.
[3] Liquid containing (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) other than (A), oxidizing agent (C), reducing agent (D) and water (E) A kit for preparing a ground injection composition for anti-oxidation,
The total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) with respect to the total amount of the injectable composition is 3 to 15% by mass,
The kit in which the reducing agent (D) contains at least one compound selected from a thiosulfate compound and a bisulfite compound.
[4] A ground improvement construction method by an infiltration solidification treatment method using the ground injecting composition for preventing liquefaction according to the above [1] or [2].

本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物は数時間程度の適度なゲル化時間を有し、浸透性に優れ、これから得られるゲル物は、耐変形性が良好であるとともに適度な強度を有する。このため、当該地盤注入剤組成物を注入した地盤は地震等による液状化が抑制される。また、そのpHはほぼ中性域であるため、地中のコンクリートを劣化させる懸念もない。   The ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention has an appropriate gelation time of about several hours and is excellent in permeability, and the gel product obtained therefrom has good deformation resistance and appropriate strength. Have. For this reason, liquefaction due to an earthquake or the like is suppressed in the ground into which the ground injecting composition is injected. Moreover, since the pH is almost neutral, there is no concern of deteriorating underground concrete.

以下、本発明を詳しく説明する。尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。   The present invention will be described in detail below. In the present specification, “(meth) acryl” means acryl and / or methacryl, and “(meth) acrylate” means acrylate and / or methacrylate.

<(メタ)アクリル酸金属塩(A)>
(メタ)アクリル酸の金属塩(A)としては、例えば、(メタ)アクリル酸のリチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩;カルシウム塩及びバリウム塩等のアルカリ土類金属塩;マグネシウム塩、アルミニウム塩等が挙げられ、これらの1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、良好な強度と耐変形性を有するゲル物が得られる点で、金属塩の種類としてはナトリウム塩及びマグネシウム塩が好ましく、マグネシウム塩であることがより好ましい。
<(Meth) acrylic acid metal salt (A)>
Examples of the metal salt (A) of (meth) acrylic acid include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt of (meth) acrylic acid; alkaline earth metal salts such as calcium salt and barium salt; magnesium A salt, an aluminum salt, etc. are mentioned, Only 1 type of these may be used independently and 2 or more types may be used together. Among these, the sodium salt and the magnesium salt are preferable as the kind of the metal salt, and the magnesium salt is more preferable in that a gel having good strength and deformation resistance is obtained.

(メタ)アクリル酸金属塩(A)は水溶液として使用するのが好ましく、その際の濃度としては2質量%以上とするのが好ましく、特にアルカリ土類金属塩の場合は3質量%以上とするのがより好ましい。(メタ)アクリル酸塩の濃度が2質量%以上であれば、十分な硬化性が得られ、ゲル物の強度が十分なものとなる。又、上限濃度としては、(メタ)アクリル酸塩が析出しない程度、即ち飽和に近い45質量%濃度のものまで、本発明での使用が可能である。
地盤注入剤組成物中の(メタ)アクリル酸金属塩(A)の割合としては、1質量%以上が好ましく、より好ましくは2〜8質量%であり、さらに好ましくは3〜5質量%である。(メタ)アクリル酸金属塩(A)の割合が1質量%以上であれば、得られるゲル物の強度が十分なものとなる。また、8質量%以下であれば、地盤への浸透性が良好なものとなる。
The (meth) acrylic acid metal salt (A) is preferably used as an aqueous solution, and the concentration at that time is preferably 2% by mass or more, particularly 3% by mass or more in the case of an alkaline earth metal salt. Is more preferable. When the concentration of the (meth) acrylate is 2% by mass or more, sufficient curability is obtained and the strength of the gel product is sufficient. Moreover, as an upper limit density | concentration, it can be used by this invention to the grade which (meth) acrylate does not precipitate, ie, the 45 mass% density | concentration close | similar to saturation.
The proportion of the (meth) acrylic acid metal salt (A) in the ground injection composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 2 to 8% by mass, and further preferably 3 to 5% by mass. . If the ratio of the (meth) acrylic acid metal salt (A) is 1% by mass or more, the strength of the obtained gel product will be sufficient. Moreover, if it is 8 mass% or less, the permeability to the ground will be good.

<多価金属塩化合物(B)>
多価金属塩化合物(B)としては、二価又は三価以上の金属塩化合物であって、上記(メタ)アクリル酸金属塩(A)を除く化合物が挙げられる。
二価の金属としては、マグネシウム、カルシウム及びバリウム等が挙げられる。三価以上の金属としてはアルミニウム、チタン及びセリウム等が挙げられる。これらの内でも得られるゲル物の強度を制御し易い点から三価の金属塩化合物が好ましい。具体的な化合物としては、例えば、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、ミョウバン、ナトリウムミョウバン、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム(塩基性塩化アルミニウム)、ポリ硫酸塩化アルミニウム(塩基性硫酸塩化アルミニウム)、塩化チタン及び硝酸セリウム等が挙げられ、これらの中でもアルミニウム塩がより好ましい。本発明では、多価金属化合物(B)は1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Polyvalent metal salt compound (B)>
Examples of the polyvalent metal salt compound (B) include divalent or trivalent or higher metal salt compounds, excluding the above (meth) acrylic acid metal salt (A).
Examples of the divalent metal include magnesium, calcium, and barium. Examples of the trivalent or higher metal include aluminum, titanium, and cerium. Among these, a trivalent metal salt compound is preferable from the viewpoint of easily controlling the strength of the gel product obtained. Specific examples of the compound include aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, alum, sodium alum, aluminum acetate, aluminum lactate, polyaluminum chloride (basic aluminum chloride), polyaluminum sulfate chloride (basic aluminum sulfate chloride). , Titanium chloride, cerium nitrate, and the like. Among these, aluminum salts are more preferable. In this invention, a polyvalent metal compound (B) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

多価金属塩化合物(B)の含有割合としては、組成物中に1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは1〜5質量%であり、さらに好ましくは2〜3質量%である。多価金属塩の割合が1質量%以上であれば、得られるゲル物の強度が十分なものとなる。また、5質量%以下であれば、地盤への浸透性が良好なものとなる。また、多価金属塩の割合が増加すると、(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び多価金属塩化合物(B)の水への溶解度の関係で、(メタ)アクリル酸金属塩(A)の配合割合を低下させる必要性が生じてしまう結果、硬化性やゲル物の強度が低下する場合がある。   As a content rate of a polyvalent metal salt compound (B), it is preferable that it is 1 mass% or more in a composition, More preferably, it is 1-5 mass%, More preferably, it is 2-3 mass%. If the ratio of the polyvalent metal salt is 1% by mass or more, the strength of the gel product obtained will be sufficient. Moreover, if it is 5 mass% or less, the permeability to the ground will be good. Further, when the ratio of the polyvalent metal salt is increased, the (meth) acrylic acid metal salt (A) is related to the solubility of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) in water. As a result of the necessity of reducing the blending ratio of the curable resin, the curability and the strength of the gel product may be reduced.

<重合開始剤>
本発明の液状化防止用地盤注入組成物では、薬液を地盤に注入した後、ゲルが形成されるまでのゲル化時間を適度な期間とすることができる点から、重合開始剤としては、レドックス(酸化還元)系重合開始剤が用いられる。以下に、レドックス系重合開始剤として使用される酸化剤及び還元剤について説明する。
<Polymerization initiator>
In the ground injection composition for preventing liquefaction of the present invention, the redox is used as the polymerization initiator from the point that the gelation time until the gel is formed after the chemical solution is injected into the ground can be set to an appropriate period. (Redox) type polymerization initiator is used. Below, the oxidizing agent and reducing agent which are used as a redox type | system | group polymerization initiator are demonstrated.

<酸化剤(C)>
酸化剤(C)としては、特段の制限はなく、公知の酸化剤を使用することができる。具体的には、過炭酸ソーダ、過ホウ酸ソーダ、過酸化ナトリウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウム及び過酸化水素等の過酸化物、並びに過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩化合物が挙げられ、これらの内の1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。上記の中でも、離しょう水を少なくすることができる点から過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩化合物が好ましい。
<Oxidizing agent (C)>
There is no special restriction | limiting as an oxidizing agent (C), A well-known oxidizing agent can be used. Specifically, peroxides such as sodium percarbonate, sodium perborate, sodium peroxide, calcium peroxide, barium peroxide and hydrogen peroxide, and persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate A salt compound is mentioned, Only one of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Among these, persulfate compounds such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate are preferable from the standpoint of reducing the amount of isolated water.

<還元剤(D)>
本発明では、還元剤(D)として、チオ硫酸ナトリウム及びチオ硫酸カリウム等のチオ硫酸塩化合物、並びに、重亜硫酸ナトリウム及び重亜硫酸カリウム等の重亜硫酸塩化合物より選ばれる少なくとも1種が用いられる。上記の中でも、ゲル化時間の調整が容易な点からチオ硫酸塩化合物が好ましい。
還元剤(D)は、本発明の効果を損なわない範囲においてその他の公知の還元剤を使用することができる。具体的には、次亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム(ロンガリット)、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、第一鉄塩、チオ尿素、硫酸銅、並びに、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ジメチルアミノプロピオニトリル、ジメチルアミノプロパノール、ピペラジン及びモルホリン等のアミン類等が挙げられる。これらの還元剤は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Reducing agent (D)>
In the present invention, as the reducing agent (D), at least one selected from thiosulfate compounds such as sodium thiosulfate and potassium thiosulfate and bisulfite compounds such as sodium bisulfite and potassium bisulfite is used. Among these, a thiosulfate compound is preferable from the viewpoint that the gelation time can be easily adjusted.
As the reducing agent (D), other known reducing agents can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, sodium hyposulfite, potassium hyposulfite, sodium sulfite, potassium sulfite, sodium hydroxymethanesulfinate (Longalite), sodium ascorbate, sodium erythorbate, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, primary Examples thereof include iron salts, thiourea, copper sulfate, and amines such as diethanolamine, triethanolamine, hydrazine, hydroxylamine, dimethylaminopropionitrile, dimethylaminopropanol, piperazine and morpholine. These reducing agents may be used alone or in combination of two or more.

酸化剤(C)と還元剤(D)の組み合わせや使用量は、(メタ)アクリル酸金属塩(A)の種類及び濃度、多価金属塩化合物(B)の種類及び濃度、pH、水温等の条件、硬化時間等の設定値を考慮し、目的によって適宜選択すれば良い。
好ましい酸化剤(C)と還元剤(D)の組み合わせは、上記の通り過硫酸塩化合物及びチオ硫酸塩化合物を組み合わせて用いるのが適度なゲル化時間を得ることができる点で好ましい。
酸化剤(C)の使用量は、(メタ)アクリル酸金属塩(A)に対して3〜30質量%の割合で使用するのが好ましく、5〜20質量%の割合で使用するのがより好ましい。また、還元剤(D)の使用量は、(メタ)アクリル酸金属塩(A)に対して3〜30質量%の割合で使用するのが好ましく、5〜20質量%の割合で使用するのがより好ましい。
The combination and amount of the oxidizing agent (C) and the reducing agent (D) include the type and concentration of the (meth) acrylic acid metal salt (A), the type and concentration of the polyvalent metal salt compound (B), pH, water temperature, etc. In view of the above conditions, setting values such as the curing time, etc., it may be appropriately selected depending on the purpose.
A preferable combination of the oxidizing agent (C) and the reducing agent (D) is preferably used in combination with a persulfate compound and a thiosulfate compound as described above in view of obtaining an appropriate gelation time.
The amount of the oxidizing agent (C) used is preferably 3 to 30% by mass with respect to the (meth) acrylic acid metal salt (A), and more preferably 5 to 20% by mass. preferable. Moreover, it is preferable to use the usage-amount of a reducing agent (D) in the ratio of 3-30 mass% with respect to (meth) acrylic-acid metal salt (A), and use it in the ratio of 5-20 mass%. Is more preferable.

<液状化防止用地盤注入剤組成物>
本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物は、(メタ)アクリル酸金属塩(A)、(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有する。
本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物では、(メタ)アクリル酸金属塩(A)、及び(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外の多価金属塩化合物(B)の総量は、液状化防止用地盤注入剤組成物の全量に対し、3〜15質量%の範囲であり、好ましくは4〜12質量%の範囲であり、より好ましくは6〜10質量%の範囲である。(メタ)アクリル酸金属塩(A)、及び(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外の多価金属塩化合物(B)の総量が3質量%未満の場合、得られるゲル物の強度が不十分であったり、ゲル化反応が遅くゲル物が得られない場合がある。一方、15質量%を超えると地盤への浸透性が低下するために好ましくない。
本発明では、(メタ)アクリル酸金属塩(A)、及び(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外の多価金属塩化合物(B)の総量が上記を満たす範囲内であれば、地盤への浸透速度やゲル化時間等を調整する目的で必要に応じて水(E)を添加してもよい。
<Ground injecting composition for preventing liquefaction>
The ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention comprises (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) other than (meth) acrylic acid metal salt (A), oxidizing agent (C ), A reducing agent (D) and water (E).
In the ground injection composition for liquefaction prevention of the present invention, the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) other than the (meth) acrylic acid metal salt (A) is: It is the range of 3-15 mass% with respect to the whole quantity of the ground injection composition for liquefaction prevention, Preferably it is the range of 4-12 mass%, More preferably, it is the range of 6-10 mass%. When the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) other than the (meth) acrylic acid metal salt (A) is less than 3% by mass, the strength of the resulting gel product is poor. It may be sufficient or the gelation reaction may be slow and a gel product may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 15% by mass, the permeability to the ground is lowered, which is not preferable.
In the present invention, if the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) other than the (meth) acrylic acid metal salt (A) is within the range satisfying the above, the ground Water (E) may be added as necessary for the purpose of adjusting the permeation rate, gelation time, and the like.

本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物は、地盤中の構造物の腐食を抑制することができる観点から、中性領域に近いpHを有することが好ましい。具体的なpHの値としては、5〜8の範囲が好ましく、5.5〜7.5の範囲がより好ましく、6〜7の範囲がさらに好ましい。
また、液状化防止用地盤注入剤組成物の粘度は、地盤への浸透性を確保できる点から低粘度であることが好ましい。具体的な粘度の値としては、10mPa・s以下が好ましく、6mPa・s以下であることがより好ましい。
The ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention preferably has a pH close to a neutral region from the viewpoint of suppressing corrosion of structures in the ground. The specific pH value is preferably in the range of 5 to 8, more preferably in the range of 5.5 to 7.5, and still more preferably in the range of 6 to 7.
Moreover, it is preferable that the viscosity of the ground injecting composition for preventing liquefaction is a low viscosity from the viewpoint of ensuring the permeability to the ground. The specific viscosity value is preferably 10 mPa · s or less, and more preferably 6 mPa · s or less.

液状化防止用地盤注入剤組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外のビニル系単量体を併用してもよい。併用するビニル系単量体は、イオン性単量体(アニオン性単量体又はカチオン性単量体)及び非イオン性単量体のいずれでもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。
アニオン性単量体としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸、無水イタコン酸及び無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体並びにその塩または無水物;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレート硫酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、フェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、2−アクリロイルオキシアルキルホスホン酸及びこれらの塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩)等が挙げられる。これらの単量体は、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
In the ground injecting composition for preventing liquefaction, vinyl monomers other than the (meth) acrylic acid metal salt (A) may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. The vinyl monomer used in combination may be either an ionic monomer (anionic monomer or cationic monomer) or a nonionic monomer, or a combination thereof.
As anionic monomers, (meth) acrylic acid, itaconic acid, itaconic acid monoalkyl ester, maleic acid, maleic acid monoalkyl ester, fumaric acid, fumaric acid monoalkyl ester, citraconic acid, citraconic acid monoalkyl ester, Carboxyl group-containing monomers such as cinnamic acid, itaconic anhydride and maleic anhydride, and salts or anhydrides thereof; 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrene Sulfonic acid, polyoxyalkylene mono (meth) acrylate sulfuric acid, 2-hydroxyethyl (meth) acryloyl phosphate, phenyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, 2-acryloyloxyalkylphosphonic acid and salts thereof (alkali metal , Alkaline earth metal salts, ammonium salts), and the like. These monomers may be used alone or in combination of two or more.

カチオン性単量体としては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド及びこれらの塩等の三級アミノ基含有化合物;(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド等の四級アンモニウム塩基含有化合物等を用いることができる。これらの単量体は、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of cationic monomers include tertiary amino group-containing compounds such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, diethylaminopropyl (meth) acrylamide, and salts thereof; (Meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxy A quaternary ammonium base-containing compound such as propyltrimethylammonium chloride can be used. These monomers may be used alone or in combination of two or more.

非イオン性単量体としては、(メタ)アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレンアルキルアリルエーテル、グリセリンモノアリルエーテル等が挙げられる。これらの単量体は、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。   Nonionic monomers include (meth) acrylamide, dimethylacrylamide, diethylacrylamide, isopropylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, vinylpyrrolidone, vinylformamide, vinylacetamide, (meth) acrylic acid-2-hydroxyethyl, polyoxyalkylene Examples include mono (meth) acrylate, polyoxyalkylene alkyl allyl ether, glycerin monoallyl ether, and the like. These monomers may be used alone or in combination of two or more.

液状化防止用地盤注入剤組成物には、得られるゲル物の強度、寸法安定性及び耐久性を向上させるために、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド及びヒドロキシエチレンビスアクリルアミド等の水溶性ジビニル単量体、並びにN−メチロールアクリルアミド等の架橋剤を配合するともできる。これらの架橋剤の含有量としては、(メタ)アクリル酸金属塩(A)に対して、30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以下である。   In order to improve the strength, dimensional stability and durability of the resulting gel product, the ground injecting composition for preventing liquefaction is water-soluble such as polyethylene glycol di (meth) acrylate, methylene bisacrylamide and hydroxyethylene bisacrylamide. A crosslinker such as a reactive divinyl monomer and N-methylolacrylamide can also be blended. As content of these crosslinking agents, it is preferable that it is 30 mass% or less with respect to (meth) acrylic-acid metal salt (A), More preferably, it is 20 mass% or less.

又、組成物の増量又は補強のために、必要に応じて骨材を配合することもできる。骨材としては、セメント、フライアッシュ、珪藻土、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、ベントナイト、パーライト、蛭石、高炉スラグ、石膏、珪砂、パルプ及び炭素粉等の粉体や各種繊維等を用いることができる。骨材は、使用量が多過ぎると、組成物の流動性やゲル物の曲げ強度を低減させる場合があるので、(メタ)アクリル酸金属塩の質量の10倍以下とするのが好ましい。組成物中に骨材が沈降する場合は、沈降防止剤等を併用することが好ましい。   Moreover, an aggregate can also be mix | blended as needed for the increase or reinforcement of a composition. As the aggregate, powders such as cement, fly ash, diatomaceous earth, calcium carbonate, kaolin, clay, bentonite, perlite, fluorite, blast furnace slag, gypsum, silica sand, pulp, carbon powder, and various fibers can be used. . If the amount of the aggregate used is too large, the fluidity of the composition and the bending strength of the gel may be reduced. Therefore, the aggregate is preferably 10 times or less the mass of the (meth) acrylic acid metal salt. When aggregates settle in the composition, it is preferable to use an anti-settling agent or the like together.

本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物から得られる砂ゲルは、地盤中の砂を緩やかに結着する程度の強度を有することが好ましい。一方、ゲルの強度が高すぎる場合、液状化防止に関する直接的な弊害はないものの、地震等の揺れが地盤で緩和されることなく構造物へ伝わることが懸念されるため好ましくない。
また、得られる砂ゲルは、地震等により応力が掛かった場合でも容易に破壊されることなく、ゲルの形状を維持するような弾性的な性質を有するものであることが好ましい。
It is preferable that the sand gel obtained from the ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention has a strength enough to gently bind sand in the ground. On the other hand, if the strength of the gel is too high, there is no direct detrimental effect on liquefaction prevention, but it is not preferable because shaking such as an earthquake may be transmitted to the structure without being relaxed on the ground.
Moreover, it is preferable that the obtained sand gel has an elastic property that maintains the shape of the gel without being easily broken even when stress is applied due to an earthquake or the like.

本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物は、酸化剤及び還元剤を用いたレドックス系重合開始剤により重合反応が進行し、ゲル物を生じるものである。ここで、組成物に酸化剤及び還元剤を配合すると、直ちに重合反応が進行してしまうため、本質的に1液として保管することができない。このため、構成成分を別々に保管するか、互いに反応性のない成分同士を混合して保管し、使用直前に混合して組成物とするか、又は注入管内で混合して、目的とする注入部位で硬化させるのが好ましい。
以下に、構成成分を2液(A液及びB液)に分けて保管し、これらから液状化防止用地盤注入剤組成物を調製する際の具体的な態様を例示する。
(i)A液として(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び酸化剤(C)を含有する水溶液を調製し、B液として多価金属塩化合物(B)及び還元剤(D)を含有する水溶液を調製する。A液及びB液を使用直前に混合するか、又は別々に注入して注入管内で混合する。
(ii)A液として(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び還元剤(D)を含有する水溶液を調製し、B液として多価金属塩化合物(B)及び酸化剤(C)を含有する水溶液を調製する。A液及びB液を使用直前に混合するか、又は別々に注入して注入管内で混合する。
(iii)A液として(メタ)アクリル酸金属塩(A)、多価金属塩化合物(B)及び酸化剤(C)を含有する水溶液を調製し、B液として還元剤(D)を含有する水溶液を調製する。A液及びB液を使用直前に混合するか、又は別々に注入して注入管内で混合する。
(iv)A液として(メタ)アクリル酸金属塩(A)、多価金属塩化合物(B)及び還元剤(D)を含有する水溶液を調製し、B液として酸化剤(C)を含有する水溶液を調製する。A液及びB液を使用直前に混合するか、又は別々に注入して注入管内で混合する。
上記以外にも、(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び多価金属塩化合物(B)の少なくとも一方が、A液及びB液の両方に含まれていてもよい。上記の内でも、組成物調製時にA液及びB液の使用量を制御し易い点で、(i)又は(ii)の態様が好ましい。
The ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention is such that a polymerization reaction proceeds by a redox polymerization initiator using an oxidizing agent and a reducing agent to produce a gel. Here, when an oxidizing agent and a reducing agent are added to the composition, the polymerization reaction proceeds immediately, so that it cannot be essentially stored as one liquid. For this reason, the components are stored separately, or the components that are not reactive with each other are mixed and stored, and mixed immediately before use to form a composition, or mixed in an injection tube to achieve the intended injection. It is preferable to cure at the site.
Below, the component is divided into two liquids (A liquid and B liquid) and stored, and a specific mode when preparing a ground injecting composition for liquefaction prevention from these is exemplified.
(I) An aqueous solution containing the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the oxidizing agent (C) is prepared as the A solution, and the polyvalent metal salt compound (B) and the reducing agent (D) are contained as the B solution. Prepare an aqueous solution. Liquid A and liquid B are mixed immediately before use or injected separately and mixed in the injection tube.
(Ii) An aqueous solution containing the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the reducing agent (D) is prepared as the A liquid, and the polyvalent metal salt compound (B) and the oxidizing agent (C) are contained as the B liquid. Prepare an aqueous solution. Liquid A and liquid B are mixed immediately before use or injected separately and mixed in the injection tube.
(Iii) Prepare an aqueous solution containing (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) and oxidizing agent (C) as liquid A, and contain reducing agent (D) as liquid B Prepare an aqueous solution. Liquid A and liquid B are mixed immediately before use or injected separately and mixed in the injection tube.
(Iv) An aqueous solution containing (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) and reducing agent (D) is prepared as liquid A, and oxidizing agent (C) is included as liquid B. Prepare an aqueous solution. Liquid A and liquid B are mixed immediately before use or injected separately and mixed in the injection tube.
In addition to the above, at least one of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) may be contained in both the A liquid and the B liquid. Among the above, the embodiment (i) or (ii) is preferable in that the amount of the A solution and the B solution used can be easily controlled during preparation of the composition.

その他、構成成分を3液以上に分けて保管し、使用時に組成物を調製してもよい。この場合も、酸化剤(C)及び還元剤(D)を同一の液に混合して保管しないようにすることが好ましい。   In addition, the component may be divided into three or more liquids and stored, and the composition may be prepared at the time of use. Also in this case, it is preferable that the oxidizing agent (C) and the reducing agent (D) are not mixed and stored in the same liquid.

なお、本明細書の開示によれば、液状化防止用地盤注入剤組成物を調製(製造)するためのキットも提供される。すなわち、本キットは、(メタ)アクリル酸金属塩(A)、前記(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有するものであり、当該注入剤組成物の全量に対する前記(A)及び前記(B)の総量が3〜15質量%の範囲にあるものである。ここで、キットの具体的な構成については、既述した構成成分を2液又は3液以上に分けて保管し、これらから組成物を調製する際の各種態様を適用することができる。   In addition, according to the indication of this specification, the kit for preparing (manufacturing) the ground injection composition for liquefaction prevention is also provided. That is, this kit contains a (meth) acrylic acid metal salt (A), a polyvalent metal salt compound (B) other than the above (A), an oxidizing agent (C), a reducing agent (D) and water (E). The total amount of (A) and (B) with respect to the total amount of the injectable composition is in the range of 3 to 15% by mass. Here, about the specific structure of a kit, the component mentioned above can be divided and stored in 2 liquids or 3 liquids, and the various aspects at the time of preparing a composition from these can be applied.

こうしたキットによれば、これらを使用直前に混合するか、又は注入管内で混合する等の操作により、簡易に、液状化防止用地盤注入剤組成物を得ることができる。   According to such a kit, a ground injection composition for preventing liquefaction can be easily obtained by an operation such as mixing them immediately before use or mixing them in an injection tube.

<地盤改良工法>
本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物を公知の地盤改良工法に用いることにより、地盤改良に適用が可能である。具体的な工法としては、浸透固化処理工法、ジェットグラウト工法等が挙げられるが、中でも浸透固化処理工法に好適である。
浸透固化処理工法は、注入剤を砂地盤に浸透注入し、砂地盤の間隙に存在する水を注入剤に置換した後、注入剤がゲル化することにより砂地をバインディングすると共に液状化を防止する地盤改良工法である。比較的小規模な装置を用いて注入管から必要な箇所に薬液を注入し、浸透固化させる工法であり、タンクや橋脚等の移動困難な既設構造物の直下の地盤の液状化対策に有効な地盤改良工法である。本発明の液状化防止用地盤注入剤組成物は、地盤への浸透性に優れ、適度なゲル化時間を有することから、浸透固化処理工法に適用した場合に優れた性能を発揮することができる。
<Ground improvement method>
By using the ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention in a known ground improvement method, it can be applied to ground improvement. Specific examples of the construction method include an osmotic solidification processing method and a jet grouting method, among which the osmosis solidification processing method is suitable.
The osmosis solidification treatment method infuses and injects the injecting agent into the sand ground, replaces the water present in the gap between the sand ground with the injecting agent, and then the injecting agent gels to bind the sand and prevent liquefaction. This is a ground improvement method. This is a method of injecting and solidifying a chemical solution from the injection pipe to the required location using a relatively small device, and is effective for liquefaction of the ground directly under existing structures such as tanks and piers that are difficult to move. This is a ground improvement method. The ground injecting composition for preventing liquefaction of the present invention is excellent in permeability to the ground and has an appropriate gelation time, and therefore can exhibit excellent performance when applied to an infiltration solidification treatment method. .

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「%」は、特に断らない限り質量部及び質量%を意味する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. In addition, this invention is not limited by these Examples. In the following, “parts” and “%” mean mass parts and mass% unless otherwise specified.

○ゲル化時間の確認
<実験例1>
A液として35%アクリル酸マグネシウム水溶液((メタ)アクリル酸金属塩(A))10.4g、チオ硫酸ナトリウム0.2gを秤量し、これに水を加えて総量50gの水溶液を調製した。B液として10%ポリ塩化アルミニウム水溶液(多価金属塩化合物(B))22.9g、過硫酸アンモニウム0.1gを秤量し、これに水を加えて総量50gの水溶液を調製した。
A液及びB液を混合し、撹拌したところ、およそ120分後に液の流動性が失われたことが確認できたため、この時間をゲル化時間とした。尚、混合した際の液温は20℃であった。
○ Confirmation of gelation time <Experimental example 1>
As A liquid, 10.4 g of 35% magnesium acrylate aqueous solution ((meth) acrylic acid metal salt (A)) and 0.2 g of sodium thiosulfate were weighed, and water was added thereto to prepare a total aqueous solution of 50 g. As B solution, 22.9 g of 10% polyaluminum chloride aqueous solution (polyvalent metal salt compound (B)) and 0.1 g of ammonium persulfate were weighed, and water was added thereto to prepare an aqueous solution having a total amount of 50 g.
When the liquid A and the liquid B were mixed and stirred, it was confirmed that the fluidity of the liquid was lost after about 120 minutes. In addition, the liquid temperature at the time of mixing was 20 degreeC.

<実験例2>
還元剤を表1に記載の通りに変更した以外は実験例1と同様の操作を行い、ゲル化時間を評価した。評価結果を表1に示す。
<Experimental example 2>
Except for changing the reducing agent as described in Table 1, the same operation as in Experimental Example 1 was performed to evaluate the gelation time. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2016130286
Figure 2016130286

表1の結果から明らかな通り、還元剤としてチオ硫酸ナトリウム及び重亜硫酸ナトリウムを用いた場合にはある程度のゲル化時間を確保することができる。しかし、その他の還元剤を使用した場合は、極めて短期間でゲル化を生じる結果が得られた。   As is apparent from the results in Table 1, when sodium thiosulfate and sodium bisulfite are used as the reducing agent, a certain degree of gelation time can be secured. However, when other reducing agents were used, the result of gelation was obtained in a very short time.

<実施例1>
A液として35%アクリル酸マグネシウム水溶液10.4g、チオ硫酸ナトリウム0.4gを秤量し、これに水を加えて総量100gの水溶液を調製した。B液として10%ポリ塩化アルミニウム水溶液29.0g、過硫酸アンモニウム0.4gを秤量し、これに水を加えて総量100gの水溶液を調製した。
A液及びB液を混合することにより地盤注入剤組成物(A−1)を調製した。20℃における組成物のpHは6であり、同じく20℃におけるB型粘度(6rpm)は3mPa・sであった。尚、地盤注入剤組成物(A−1)中のアクリル酸マグネシウムの濃度は2質量%であり、ポリ塩化アルミニウムの濃度は1質量%である。よって、(メタ)アクリル酸金属塩(A)、及び(メタ)アクリル酸金属塩(A)以外の多価金属塩化合物(B)の総量は、液状化防止用地盤注入剤組成物の全量に対して3.3質量%に相当する。
得られた地盤注入剤組成物(A−1)の地盤への浸透性について、以下に記載する方法により評価した。また、JGS0831−2009(薬液注入による安定処理土の供試体作製方法)に準拠し、23℃で1時間反応させることにより砂ゲルを作製し、以下に記載する方法に依り圧縮強度、破断ひずみ、耐液状化、耐久性の評価を行った。各評価結果について表2に示す。
<Example 1>
As A liquid, 10.4 g of 35% magnesium acrylate aqueous solution and 0.4 g of sodium thiosulfate were weighed, and water was added thereto to prepare an aqueous solution having a total amount of 100 g. As B solution, 29.0 g of 10% polyaluminum chloride aqueous solution and 0.4 g of ammonium persulfate were weighed, and water was added thereto to prepare an aqueous solution having a total amount of 100 g.
The ground injection composition (A-1) was prepared by mixing the A liquid and the B liquid. The pH of the composition at 20 ° C. was 6, and the B-type viscosity (6 rpm) at 20 ° C. was 3 mPa · s. In addition, the density | concentration of the magnesium acrylate in a ground injection composition (A-1) is 2 mass%, and the density | concentration of polyaluminum chloride is 1 mass%. Therefore, the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) other than the (meth) acrylic acid metal salt (A) is the total amount of the ground injecting composition for preventing liquefaction. This corresponds to 3.3% by mass.
The permeability of the obtained ground injectable composition (A-1) to the ground was evaluated by the method described below. Moreover, based on JGS0831-2009 (method for preparing a specimen of a stable treated soil by injecting a chemical solution), a sand gel was prepared by reacting at 23 ° C. for 1 hour, and the compressive strength, breaking strain, Liquefaction resistance and durability were evaluated. It shows in Table 2 about each evaluation result.

○浸透性
7号硅砂を用いて20リットルの水飽和砂地盤を作製し、鋼製のペール缶に収容した。水飽和砂地盤の相対密度は60%であった。水飽和砂地盤の中央に先端が配置されるように注入用チューブを設置し、地盤注入剤組成物(A−1)880gを注入器により注入した。23℃で1時間反応させることにより組成物(A−1)がゲル化し、砂ゲルが得られた。得られた砂ゲルの形状を確認し、以下の基準に基づいて浸透性を評価した。
○:注入用チューブの先端を中心にした球状の砂ゲルが得られた
△:非球状の砂ゲルが得られた
×:注入剤組成物が地盤に浸透せず砂地盤の上面から噴出した
○ Permeability 20 liters of water-saturated sand ground was prepared using No. 7 cinnabar sand and stored in a steel pail can. The relative density of the water saturated sand ground was 60%. An injection tube was installed so that the tip was placed at the center of the water-saturated sand ground, and 880 g of the ground injecting composition (A-1) was injected with an injector. By making it react at 23 degreeC for 1 hour, the composition (A-1) gelatinized and the sand gel was obtained. The shape of the obtained sand gel was confirmed, and permeability was evaluated based on the following criteria.
○: A spherical sand gel centered on the tip of the injection tube was obtained. Δ: A non-spherical sand gel was obtained. ×: The injection composition did not penetrate into the ground and was ejected from the upper surface of the sand ground.

○圧縮強度及び破断ひずみ
得られた砂ゲルの圧縮強度及び破断ひずみについて、JIS A1216(土の一軸圧縮試験方法)に準拠して測定した。
Compressive strength and breaking strain The compressive strength and breaking strain of the obtained sand gel were measured according to JIS A1216 (soil uniaxial compression test method).

○耐液状化
砂ゲル形成後の水飽和砂地盤について、JGS 0541(土の繰返し非排水三軸試験方法)に準拠して液状化試験を行った。以下の基準に基づいて耐液状化の評価を行った。
○:圧縮ひずみ5%以下および過剰間隙水圧比0.95以下
×:圧縮ひずみ5%以上および過剰間隙水圧比0.95以上
○ Liquefaction resistance The water saturated sand ground after the formation of the sand gel was subjected to a liquefaction test in accordance with JGS 0541 (Repeated undrained triaxial test method for soil). The liquefaction resistance was evaluated based on the following criteria.
○: Compression strain 5% or less and excess pore water pressure ratio 0.95 or less ×: Compression strain 5% or more and excess pore water pressure ratio 0.95 or more

○耐久性
水飽和砂地盤に得られた砂ゲルを常温水中下で1年間放置した。砂ゲル形成直後と1年後の砂ゲルの体積を測定し、以下の式に基づいて体積保持率を算出した。
体積保持率(%)=[(形成直後の砂ゲルの体積)/(1年後の砂ゲルの体積)]
×100
○ Durability The sand gel obtained on the water-saturated sand ground was left in room temperature water for 1 year. The volume of the sand gel was measured immediately after the formation of the sand gel and after one year, and the volume retention rate was calculated based on the following formula.
Volume retention (%) = [(volume of sand gel immediately after formation) / (volume of sand gel after one year)]
× 100

<実施例2〜5、比較例1〜3>
地盤注入剤組成物における(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び多価金属塩化合物(B)について、地盤注入剤組成物における濃度が表2に示す通りとなるように使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、地盤注入剤組成物を調製した。
得られた地盤注入剤を用いて実施例1と同様の操作により砂ゲルを形成し、得られた砂ゲル又は水飽和砂地盤について同様に評価した。評価結果を表2に示す。
<Examples 2-5, Comparative Examples 1-3>
Example (Example) except that (meth) acrylic acid metal salt (A) and polyvalent metal salt compound (B) in the ground injecting composition were used so that the concentrations in the ground injecting composition were as shown in Table 2. The same operation as 1 was performed to prepare a ground injection composition.
Sand gel was formed by the same operation as Example 1 using the obtained ground injection agent, and the obtained sand gel or water saturated sand ground was similarly evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

<比較例4>
地盤注入剤組成物として、活性シリカ、酸成分、水ガラスからなる市販の地盤注入用固結材を使用した。これらに水を加えてシリカ(SiO2)濃度が4%である地盤注入剤組成物(C−4)を調製した。20℃における組成物のpHは1であり、同じく20℃におけるB型粘度(6rpm)は4mPa・sであった。
得られた地盤注入剤(C−4)を用いて実施例1と同様の操作により砂ゲルを形成し、得られた砂ゲル又は水飽和砂地盤について同様に評価した。評価結果を表2に示す。
<Comparative example 4>
As the ground injecting agent composition, a commercially available solid material for ground injecting comprising active silica, an acid component and water glass was used. Water was added to these to prepare a ground injection composition (C-4) having a silica (SiO 2 ) concentration of 4%. The pH of the composition at 20 ° C. was 1, and the B-type viscosity (6 rpm) at 20 ° C. was 4 mPa · s.
Sand gel was formed by the same operation as Example 1 using the obtained ground injection agent (C-4), and the obtained sand gel or water saturated sand ground was similarly evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

<比較例5>
シリカ(SiO2)濃度を8%とした以外は比較例4と同様の操作を行い、地盤注入剤組成物(C−5)を調製した。20℃における組成物のpHは1であり、同じく20℃におけるB型粘度(6rpm)は5mPa・sであった。
得られた地盤注入剤(C−5)を用いて実施例1と同様の操作により砂ゲルを形成し、得られた砂ゲル又は水飽和砂地盤について同様に評価した。評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 5>
A ground injection composition (C-5) was prepared in the same manner as in Comparative Example 4 except that the silica (SiO 2 ) concentration was 8%. The pH of the composition at 20 ° C. was 1, and the B-type viscosity (6 rpm) at 20 ° C. was 5 mPa · s.
Sand gel was formed by the same operation as Example 1 using the obtained ground injection agent (C-5), and the obtained sand gel or water saturated sand ground was similarly evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2016130286
Figure 2016130286

実施例1〜5で得られた地盤注入剤組成物はほぼ中性(pH6)であった。また、粘度も5mPa・s以下と十分低く、水飽和砂地盤への浸透性も良好であることが確認された。各実施例では、いずれもゲル化時間1時間で砂ゲルの形成が確認され、得られた砂ゲルは、従来品の水ガラス系地盤注入剤を用いた比較例4及び5とほぼ同程度の圧縮強度を有するものであった。また、破断ひずみはいずれも5%以上と高いため、地震等により応力が掛かった場合でもゲルが破損することなくある程度ゲルの形状の保持が可能な耐変形性の良好なゲルであることが見込まれる。
その他、耐液状化及び耐久性にも優れる結果が得られた。
The ground injection composition obtained in Examples 1 to 5 was almost neutral (pH 6). Further, it was confirmed that the viscosity was sufficiently low as 5 mPa · s or less, and the permeability to the water-saturated sand ground was also good. In each example, the formation of sand gel was confirmed with a gelation time of 1 hour, and the obtained sand gel was almost the same as Comparative Examples 4 and 5 using a conventional water glass-based ground injection agent. It had compressive strength. In addition, since the breaking strain is high at 5% or more, it is expected to be a gel with good deformation resistance that can maintain the gel shape to some extent without damage to the gel even when stress is applied due to an earthquake or the like. It is.
In addition, excellent results in liquefaction resistance and durability were obtained.

これに対し、比較例1では、地盤注入剤組成物中の(メタ)アクリル酸金属塩及び多価金属塩化合物の総量が1質量%と低いため、砂ゲルの形成を確認することができなかった。
比較例2及び3は、地盤注入剤組成物中の(メタ)アクリル酸金属塩及び多価金属塩化合物の総量が多い場合の実験例であるが、十分な浸透性が得られない結果が示された。また、圧縮強度が極めて高く、地震等により地盤に加わる応力の緩和という点では好ましくないものであった。
比較例4及び5は、水ガラス系地盤注入剤であるが、液のpHは1であり強酸性であった。また、得られた砂ゲルの破断ひずみは2〜3%と低く、脆いゲルであった。また、耐久性試験では、1年後の砂ゲルには体積減少が認められた。
On the other hand, in the comparative example 1, since the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt and the polyvalent metal salt compound in the ground injection composition is as low as 1% by mass, formation of sand gel cannot be confirmed. It was.
Comparative Examples 2 and 3 are experimental examples in the case where the total amount of the (meth) acrylic acid metal salt and the polyvalent metal salt compound in the ground injection composition is large, but results showing that sufficient permeability cannot be obtained. It was done. Further, the compressive strength is extremely high, which is not preferable in terms of relaxation of stress applied to the ground due to an earthquake or the like.
Comparative Examples 4 and 5 were water glass-based ground injecting agents, but the pH of the solution was 1 and was strongly acidic. Moreover, the breaking strain of the obtained sand gel was as low as 2-3%, and it was a brittle gel. Further, in the durability test, a decrease in volume was observed in the sand gel after one year.

本発明の地盤注入剤組成物は、地盤への浸透性に優れ、耐変形性及び耐久性の良好なゲル物を得ることが可能である。このため、地盤液状化防止用注入剤組成物として有用である。また、移動不可能な既設の構造物直下の地盤に対しては、浸透固化処理工法による本発明の地盤液状化防止用注入剤組成物の適用が有用である。   The ground injecting composition of the present invention is excellent in permeability to the ground, and can obtain a gel product having good deformation resistance and durability. For this reason, it is useful as an injectable composition for preventing ground liquefaction. In addition, it is useful to apply the injectable composition for preventing ground liquefaction of the present invention by an osmosis solidification method to the ground directly under an existing structure that cannot be moved.

Claims (4)

(メタ)アクリル酸金属塩(A)、前記(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有する液状化防止用地盤注入剤組成物であって、
前記注入剤組成物の全量に対する前記(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び前記多価金属塩化合物(B)の総量が3〜15質量%であり、
前記還元剤(D)が、チオ硫酸塩化合物及び重亜硫酸塩化合物より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む液状化防止用地盤注入剤組成物。
Ground for liquefaction prevention containing (meth) acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) other than (A), oxidizing agent (C), reducing agent (D) and water (E) An infusate composition comprising:
The total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) with respect to the total amount of the injectable composition is 3 to 15% by mass,
The ground injecting composition for liquefaction prevention, wherein the reducing agent (D) contains at least one compound selected from a thiosulfate compound and a bisulfite compound.
前記多価金属塩化合物(B)が、アルミニウム塩化合物である請求項1に記載の液状化防止用地盤注入剤組成物。   The ground injection composition for liquefaction prevention according to claim 1, wherein the polyvalent metal salt compound (B) is an aluminum salt compound. (メタ)アクリル酸金属塩(A)、前記(A)以外の多価金属塩化合物(B)、酸化剤(C)、還元剤(D)及び水(E)を含有する、液状化防止用地盤注入剤組成物を調製するためのキットであって、
前記注入剤組成物の全量に対する前記(メタ)アクリル酸金属塩(A)及び前記多価金属塩化合物(B)の総量が3〜15質量%であり、
前記還元剤(D)が、チオ硫酸塩化合物及び重亜硫酸塩化合物より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むキット。
(Meta) Acrylic acid metal salt (A), polyvalent metal salt compound (B) other than the above (A), oxidizing agent (C), reducing agent (D) and water (E) for liquefaction prevention A kit for preparing a ground injection composition,
The total amount of the (meth) acrylic acid metal salt (A) and the polyvalent metal salt compound (B) with respect to the total amount of the injectable composition is 3 to 15% by mass,
The kit in which the reducing agent (D) contains at least one compound selected from a thiosulfate compound and a bisulfite compound.
請求項1又は2に記載の液状化防止用地盤注入剤組成物を用いた浸透固化処理工法による地盤改良工法。   The ground improvement construction method by the osmosis solidification processing method using the ground injecting composition for liquefaction prevention according to claim 1 or 2.
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