JP2019203094A - 地盤改良剤組成物及びその利用 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Abstract
Description
ビニル系不飽和単量体又はその塩と、
重合開始剤と、
水溶性の重合防止剤と、
水と、
を含む、組成物。
[2]前記重合防止剤は、式(1)で表される化合物、式(2)で表される化合物及びフェノチアジン系化合物からなる群から選択される1種又は2種以上である、[1]に記載の組成物。
(式中、R1〜R3はそれぞれ独立して水素原子、水酸基、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のアルコキシ基を表す。)
(式中、XはCH2、CH(CH2)pOH(但し、pは0〜3の整数)、CHO(CH2)qOH(但し、qは0〜3の整数)、CHO(CH2)rCH3(但し、rは0〜2の整数)、CHCOOH、またはC=Oを表し、R4、R5、R6 及びR7 は、それぞれ独立して、炭素数1〜3のアルキル基を表す。)
[3]前記重合防止剤の含有量は1ppm以上10000ppm以下である、[1]又は[2]に記載の組成物。
[4]さらに、多価金属塩化合物及びビニル系不飽和基を2以上有する単量体からなる群から選択される1種又は2種以上の架橋剤を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]前記ビニル系不飽和単量体及びその塩並びに前記架橋剤の総量が、1質量%以上40質量%以下である、[4]に記載の組成物。
[6]地盤改良のためのキットであって、
ビニル系不飽和単量体又はその塩と、
重合開始剤と、
水溶性の重合防止剤と、
を備える、キット。
[7][1]〜[5]ののいずれかに記載の地盤改良剤組成物を土中で硬化させる工程、を備える、地盤改良方法。
本組成物は、ビニル系不飽和単量体又はその塩、重合開始剤、水溶性の重合防止剤及び水を含有することができる。
本組成物が含むビニル系不飽和単量体又はその塩におけるビニル系不飽和単量体は、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ることもできる。なお、ビニル系不飽和単量体は、重合性の不飽和基を一つのみ備える単官能性単量体を意味する。
重合開始剤は、本組成物中のビニル系不飽和単量体又はその塩を重合させる等のために添加され、ビニル系不飽和単量体又はその塩に適用される各種公知の重合開始剤を用いることができる。例えば、可使時間、地盤注入後から硬化(ゲル化)までの硬化時間のコントロール等の観点から、アゾ開始剤、ペルオキソ二硫酸塩等の無機過酸化物、過カルボン酸類、ヒドロペルオキシド等の有機過酸化物などを用いることができる。無機過酸化物及び有機過酸化物である酸化剤を用いる場合には、適宜還元剤を併用することができる。
無機過酸化物及び有機過酸化物と併用できる還元剤としては、特段の制限はなく、公知の還元剤を使用することができる。具体的な化合物としては、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、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、次亜リン酸ナトリウム及び次亜リン酸カリウム等の次亜リン酸化合物、亜硫酸ナトリウム及び亜硫酸カリウム等の亜硫酸化合物、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)などのヒドロキシメタンスルフィン酸塩、アスコルビン酸ナトリウムなどのアスコルビン酸又はその塩、エリソルビン酸ナトリウムなどのエリソルビン酸又はその塩、第一鉄塩、二酸化チオ尿素、二硫化チオ尿素のほか、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種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合防止剤は、重合開始剤によって生じるビニル系不飽和単量体ラジカル等を安定化又は失活させることができる。本組成物は、重合防止剤を含むことにより、ラジカルの発生量を低減することなくゲルタイムを長く設定することができる。また、本組成物では、十分なラジカル発生量を確保することができるため、本組成物の適用対象である地盤等に由来するラジカル失活成分の混入による硬化不良等の影響を抑制等することができる。
本組成物は、多価金属塩化合物及びビニル系不飽和基を2以上有する単量体からなる群から選択される1種又は2種以上の架橋剤を含んでいてもよい。
多価金属塩化合物は、二価又は三価以上の多価金属塩化合物(以下、単に、本多価金属塩化合物ともいう。)である。本多価金属塩化合物は、ビニル系不飽和単量体の重合時に架橋剤として作用することができる。
(ただし、Mは2価以上の金属を表し、Bは1種又は2種以上の塩基を表し、mは、1以上の整数、n1及びn2は、それぞれ0以上の数を表し、かつ、M、OH及びBについて化学量論的に整合する数を表し、lは1以上の整数を表す。)
(ただし、n2=3―n1である。)
ビニル系不飽和基を2以上有する単量体(以下、単に、本多価ビニル系不飽和単量体ともいう。)又はその塩は、水中で高分子化して安定したゲル物を形成し、その強度,寸法安定性及び耐久性を向上させることができる。
本組成物は、水を含有している。本組成物は、水溶液又は懸濁液等の形態で地盤等に適用される。本組成物において水は、各種成分を溶解又は分散して、地盤へのこれらの成分の運搬媒体等として機能することができる。また、水は、可使時間等の調整剤として機能することもできる。なお、本組成物は、水の他に、上記した各種成分を溶解し分散する有機溶媒を、本組成物の効果を損なわない範囲で含むことができる。
本組成物は、本組成物の効果を損なわない範囲で種々の成分を含むことができる。例えば、公知の水ガラス等の他の地盤改良剤を含むこともできる。また、4級アンモニウム塩、有機酸アミン塩、芳香族化合物、亜硝酸塩、アルコール、ヘキサメチレンテトラミンなどの公知の防錆剤、シリコーン系、鉱物油系、植物油系、高級アルコール系などの公知の消泡剤、公知の乳化剤及び公知の金属封止剤等から選択される1種又は2種以上を適宜含むことができる。
本組成物は、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。したがって、本組成物を、そのまま地盤に注入して地盤内でゲル化させるために使用することができる。本組成物によれば、十分なゲルタイムを確保しつつ、硬化反応が十分進行して優れた強度のゲル物を得ることができる。したがって、本組成物は、種々の態様の堀削作業時に広く適用することができる。
本明細書に開示されるキット、ビニル系不飽和単量体又はその塩、重合開始剤、重合防止剤を備えることができる。本キットによれば、これらのうち1又は2以上の成分を、それぞれ水溶液等の水性組成物として備えて、用時混合して本組成物を調製することもできるし、別途準備した成分である水を用いて、用時にビニル系不飽和単量体、重合開始剤及び重合防止剤を混合及び/又は溶解して本組成物を調製することもできる。本組成物を調製後は、本組成物による種々の特性を発揮することができる。なお、本キットは、水を備えることもできる。
本明細書に開示される地盤改良方法は、本組成物を地盤中で硬化させる工程、を備えることができる。本方法によれば、適用される土壌の性質等にかかわらず、あるいは適用する土壌の性質に合わせて、十分なゲルタイムを確保しつつ、ビニル系不飽和単量体の硬化反応を十分進行させて重合・硬化させることができて、優れた特性のゲル物を得ることができる。
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。
[1]硬化時間(ゲルタイム)
室温(20℃)の条件下で各組成物を調製後、速やかに9ccガラスビンに満液にし、蓋をして静置した。その後、硬化が始まると水不溶性のゲルが析出し始めるため、目視でゲルの析出状態(白濁)を観察した。本組成物をガラスビンに加えてから白濁が開始するまでの時間を硬化時間とした。
プラスチック製のモールドに各組成物92gを入れ、豊浦砂298gを少しずつ加えて砂+組成物混合物を作製した。その後、20℃で3日以上静置して完全に硬化させ取り出して直径50mm×H85〜90mmの試験体(サンドゲル)を作製した。この試験体を、圧縮試験機(インストロン社製5566型)にて1mm/minで圧縮し、荷重を計測した。荷重の最大値を試験体の断面積で除した値を圧縮強度(単位はkN/m2)とした。
[2]の一軸圧縮強度測定後のサンドゲルを細かく粉砕後、水で未反応のモノマーを抽出してガスクロマトグラフィーにて定量して、モノマー反応率に換算した。この際、イオン交換樹脂にてアクリル酸を酸型に戻したうえで測定した。
水10.3gに濃度35%のアクリル酸マグネシウム塩(AAMg)水溶液94.3g(30%)、架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(n=9)(東亞合成社製、商品名「アロニックスM−245」)2.2gを溶解した(「アロニックス」は東亞合成社の登録商標)。この溶液に重合防止剤としてTEMPOL0.096g(0.087%)を加えて溶解し、次いで、ペルオキソ二硫酸アンモニウム塩(APS)0.226g(0.21%)、チオ硫酸ナトリウム(Thio)0.695g(0.63%)と水2.2gとの混合液を加えて実施例1の組成物(全量は約110g)とした。尚、上記AAMgとしては、重合防止剤の含まれていないものを使用した。
AAMg:アクリル酸マグネシウム
M−245:ポリエチレンジアクリレート(n=9)(東亞合成社製、商品名「アロニックスM−245」)
PAC83%:Al2O3換算23%濃度のポリ塩化アルミニウム(塩基度83%)
APS:ペルオキソ二硫酸アンモニウム塩
Thio:チオ硫酸ナトリウム
TMPOL: 4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル
MQ:メチルヒドロキノン
ANPHA:N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩
Claims (7)
- 地盤改良剤組成物であって、
ビニル系不飽和単量体又はその塩と、
重合開始剤と、
水溶性の重合防止剤と、
水と、
を含む、組成物。 - 前記重合防止剤の含有量は1ppm以上10000ppm以下である、請求項1又は2に記載の組成物。
- さらに、多価金属塩化合物及びビニル系不飽和基を2以上有する単量体からなる群から選択される1種又は2種以上の架橋剤を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
- 前記ビニル系不飽和単量体及びその塩並びに前記架橋剤の総量が、1質量%以上40質量%以下である、請求項4に記載の組成物。
- 地盤改良のためのキットであって、
ビニル系不飽和単量体又はその塩と、
重合開始剤と、
水溶性の重合防止剤と、
を備える、キット。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の地盤改良剤組成物を土中で硬化させる工程、を備える、地盤改良方法。
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JP2018100043A JP7063114B2 (ja) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 地盤改良剤組成物及びその利用 |
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2018
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