JP2020193562A - シール剤、及びシール剤用品 - Google Patents

Abstract

【課題】浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる薬液注入工法を提供すること。【解決手段】薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する薬液注入工法である。薬液注入工法では、前記地盤に掘削孔を形成し、前記掘削孔に注入管が挿入され、前記注入管と前記掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とし、前記注入管の注入口から、ｐＨが４未満である前記薬液を吐出し、前記薬液が前記シール剤の少なくとも一部を溶解して前記地盤に浸透する。前記シール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを含み、比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、ｐＨが４〜１１．１の範囲内である。【選択図】図２

Description

本開示は、シール剤、シール剤用品、及び薬液注入工法に関する。

従来、地盤改良を目的とする薬液注入工法が知られている。薬液注入工法は特許文献１に開示されている。薬液注入工法としては、ストレーナ工法、ダブルパッカー工法等がある。さらに、ダブルパッカー工法には、シールグラウト方式、地山パッカー方式がある。

薬液注入工法では、まず、地盤に掘削孔を形成し、その掘削孔に注入外管を挿入する。さらに、注入外管の中に注入内管を挿入する。注入外管には注入口が形成されている。注入内管により、薬液を注入口に圧送する。薬液は、一般的に、酸性のシリカ系薬液である。圧送された薬液は、注入外管の注入口から吐出され、地盤に浸透する。地盤に浸透した薬液が固結し、改良体を形成することで、地盤が改良される。

注入外管と地盤との間に隙間があると、注入外管の注入口から吐出された薬液がこの隙間を逸走してしまう。そこで、シールグラウト方式のダブルパッカー工法では、上述した薬液の逸走を抑制するために、注入外管と地盤との間にセメントベントナイト充填材を充填する。注入口から吐出された薬液は、セメントベントナイト充填材を割裂させて、地盤に浸透する。

特許第３３１３３５１号公報

シールグラウト方式のダブルパッカー工法では、注入外管の注入口から吐出された薬液は、セメントベントナイト充填材が割裂して生じた狭い空間を通して地盤に浸透する。そのため、地盤において薬液が浸透する範囲（以下では浸透源とする）を拡大することが困難であった。

また、地山パッカー方式のダブルパッカー工法では、パッカー拡張前に掘削孔の孔壁が崩壊することがある。この場合、パッカーと地山との密着性が低下したり、浸透源が縮小したりしてしまう。

本開示の一局面は、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できるシール剤、シール剤用品、及び薬液注入工法を提供することを目的とする。

本開示の一局面は、薬液注入工法に用いられるシール剤であって、水酸化アルミニウムのゲルを含み、比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、ｐＨが４〜１１．１の範囲内であるシール剤である。本開示の一局面であるシール剤によれば、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる。

本開示の別の局面は、薬液注入工法に用いられるシール剤用品であって、使用時に混合される複数の単位剤を含み、前記単位剤のうちの少なくとも１つは３価のアルミニウムイオンを含み、前記複数の単位剤を混合して成るシール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを
含み、前記シール剤の比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、混合直後における前記シール剤のｐＨが４〜１１．１の範囲内であるシール剤用品である。本開示の別の局面であるシール剤用品によれば、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる。

本開示の別の局面は、薬液注入工法に用いられるシール剤であって、高吸水性樹脂及び水を含むシール剤である。本開示の別の局面であるシール剤によれば、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる。

本開示の別の局面は、薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する薬液注入工法であって、前記地盤に掘削孔を形成し、前記掘削孔に注入管が挿入され、前記注入管と前記掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とし、前記注入管の注入口から、ｐＨが４未満である前記薬液を吐出し、前記薬液が前記シール剤の少なくとも一部を溶解して前記地盤に浸透し、前記シール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを含み、比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、ｐＨが４〜１１．１の範囲内である薬液注入工法である。本開示の別の局面である薬液注入工法によれば、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる。

本開示の別の局面は、薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する薬液注入工法であって、前記地盤に掘削孔を形成し、前記掘削孔に注入管が挿入され、前記注入管と前記掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とし、前記注入管の注入口から、ｐＨが４未満である前記薬液を吐出し、前記薬液が前記シール剤の少なくとも一部を収縮させて前記地盤に浸透し、前記シール剤は、高吸水性樹脂及び水を含む薬液注入工法である。本開示の別の局面である薬液注入工法によれば、浸透源を拡大し、孔壁の崩落を抑制できる。

孔壁崩壊試験の方法を表す説明図である。 薬液注入工法の例を表す説明図である。

本開示の実施形態を説明する。
１．第１のシール剤
第１のシール剤は薬液注入工法に用いられる。薬液注入工法は特に限定されず、例えば、ストレーナ工法、シールグラウト方式のダブルパッカー工法、地山パッカー方式のダブルパッカー工法等が挙げられる。第１のシール剤は、例えば、注入管と、掘削孔の孔壁との間に充填することができる。注入管は、注入外管と注入内管とから構成されるものであってもよいし、それ以外の構成を有する注入管であってもよい。

第１のシール剤は水酸化アルミニウムのゲルを含む。第１のシール剤の比重は１．０５〜１．３０の範囲内である。第１のシール剤のｐＨは４〜１１．１の範囲内である。第１のシール剤の比重及びｐＨがこれらの範囲内であることにより、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が高い。また、第１のシール剤の比重及びｐＨがこれらの範囲内であることにより、注入管から薬液が吐出されたとき、第１のシール剤は溶解し易い。第１のシール剤が溶解すると、注入管から吐出された薬液は、広い範囲にわたって地盤に浸透することができる。その結果、浸透源を拡大することができる。第１のシール剤の剤型は、例えば、液状、スラリー状、懸濁液等である。

第１のシール剤の粘度は１００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。この粘度は、以下の条件で測定した値である。
測定機器：ＢII型粘度計（東機産業製）
ロータの大きさ：Ｎｏ．３
ロータの回転数：６０ｒｐｍ
温度：２０℃
第１のシール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が一層高い。また、第１のシール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合、注入管から吐出された薬液に対し、第１のシール剤は一層溶解し易い。その結果、浸透源を一層拡大することができる。

第１のシール剤は、例えば、界面活性剤、ケイ酸ナトリウム等をさらに含んでいてもよい。第１のシール剤が界面活性剤を含む場合、第１のシール剤の粘性が増加するため、孔壁を強固に保持することができる。また、第１のシール剤が界面活性剤を含む場合、第１のシール剤における材料分離を抑制できる。また、第１のシール剤が界面活性剤を含む場合、時間の経過とともに第１のシール剤の溶解度が低下することを抑制できる。

界面活性剤として、例えば、カルボキシメチルセルロース、アルキルアリルスルホン酸塩、アルキルアンモニウム塩等が挙げられる。また、これらから選択される２種以上の混合物を用いてもよい。

第１のシール剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤の粘性が増加するため、孔壁を強固に保持することができる。また、第１のシール剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤における材料分離を抑制できる。また、第１のシール剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤自体が一定時間後にゲル化するため、孔壁をより強固に保持することができる。

２．シール剤用品
シール剤用品は、薬液注入工法に用いられる。薬液注入工法は特に限定されず、例えば、ストレーナ工法、シールグラウト方式のダブルパッカー工法、地山パッカー方式のダブルパッカー工法等が挙げられる。

シール剤用品は、複数の単位剤を含む。複数の単位剤を混合することで、第１のシール剤が生じる。第１のシール剤は、複数の単位剤の混合物、又は、混合物から生成するものである。複数の単位剤は、例えば、第１のシール剤を使用しないときは互いに分離された状態にあり、使用時に混合される。

単位剤の数は、２つであってもよいし、３つ以上であってもよい。単位剤の剤型としては、例えば、液状、スラリー状、粉末等が挙げられる。第１のシール剤の剤型は、例えば、液状、スラリー状、懸濁液等である。

複数の単位剤のうち少なくとも１つは３価のアルミニウムイオンを含む。３価のアルミニウムイオンを含む少なくとも１つの単位剤を以下では単位剤Ａとする。単位剤Ａは、例えば、アルミニウム塩を含む。アルミニウム塩として、例えば、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ミョウバン、アルミン酸ナトリウム等が挙げられる。

複数の単位剤のうち少なくとも１つは、例えば、第１のシール剤のｐＨを４〜１１．１の範囲内に調整する成分（以下ではｐＨ調整成分とする）を含んでいてもよい。ｐＨ調整成分として、例えば、アルカリ性の物質であるアルミン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、メタケイ酸ナトリウム等が挙げられる。また、ｐＨ調整成分として、例えば、酸性の物質である硫酸アルミニウム、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。ｐＨ調整成分は、例えば、複数の単位剤のうち、単位剤Ａ以外のいずれか１以上の単位剤に配合することができる。

複数の単位剤のうち少なくとも１つは、例えば、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤を含む単位剤として、例えば、単位剤Ａが挙げられる。いずれかの単位剤が界面活性剤を含む場合、第１のシール剤の粘性が増加するため、孔壁を強固に保持することができる。また、いずれかの単位剤が界面活性剤を含む場合、第１のシール剤における材料分離を抑制できる。また、いずれかの単位剤が界面活性剤を含む場合、時間の経過とともに第１のシール剤の溶解度が低下することを抑制できる。特に、単位剤Ａが界面活性剤を含む場合、水酸化アルミニウムが生成するときのゾル粒子表面を保護することができる。その結果、時間の経過とともに第１のシール剤の溶解度が低下することを一層抑制できる。

界面活性剤として、例えば、カルボキシメチルセルロース、アルキルアリルスルホン酸塩、アルキルアンモニウム塩等が挙げられる。また、これらから選択される２種以上の混合物を用いてもよい。

複数の単位剤のうち少なくとも１つは、例えば、ケイ酸ナトリウムを含んでいてもよい。ケイ酸ナトリウムを含む単位剤として、例えば、単位剤Ａ以外のいずれか１以上の単位剤が挙げられる。単位剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤の粘性が増加するため、孔壁を強固に保持することができる。また、単位剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤における材料分離を抑制できる。また、単位剤がケイ酸ナトリウムを含む場合、第１のシール剤自体が一定時間後にゲル化するため、孔壁をより強固に保持することができる。

複数の単位剤を混合して成る第１のシール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを含む。第１のシール剤の比重は１．０５〜１．３０の範囲内である。混合直後における第１のシール剤のｐＨは４〜１１．１の範囲内である。第１のシール剤の比重及びｐＨがこれらの範囲内であることにより、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が高い。また、第１のシール剤の比重及びｐＨがこれらの範囲内であることにより、注入管から薬液が吐出されたとき、第１のシール剤は溶解し易い。第１のシール剤が溶解すると、注入管から吐出された薬液は、広い範囲にわたって地盤に浸透することができる。その結果、浸透源を拡大することができる。

第１のシール剤を、例えば、注入管と、掘削孔の孔壁との間に充填することができる。注入管は、注入外管と注入内管とから構成されるものであってもよいし、それ以外の構成を有する注入管であってもよい。

混合直後における第１のシール剤の粘度は１００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましい。この粘度は、以下の条件で測定した値である。
測定機器：ＢII型粘度計（東機産業製）
ロータの大きさ：Ｎｏ．３
ロータの回転数：６０ｒｐｍ
温度：２０℃
混合直後における第１のシール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が一層高い。また、混合直後における第１のシール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合、注入管から吐出された薬液に対し、第１のシール剤は一層溶解し易い。その結果、浸透源を一層拡大することができる。

３．第２のシール剤
第２のシール剤は薬液注入工法に用いられる。薬液注入工法は特に限定されず、例えば、ストレーナ工法、シールグラウト方式のダブルパッカー工法、地山パッカー方式のダブルパッカー工法等が挙げられる。第２のシール剤は、例えば、注入管と、掘削孔の孔壁と
の間に充填することができる。注入管は、注入外管と注入内管とから構成されるものであってもよいし、それ以外の構成を有する注入管であってもよい。

第２のシール剤は、高吸水性樹脂及び水を含む。高吸水性樹脂の少なくとも一部は、水を吸収し、膨潤した状態にある。
第２のシール剤は、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が高い。また、注入管から薬液が吐出されたとき、第２のシール剤は収縮し易い。第２のシール剤が収縮すると、注入管から吐出された薬液は、広い範囲にわたって地盤に浸透することができる。その結果、浸透源を拡大することができる。

高吸水性樹脂として、合成ポリマー系の高吸水性樹脂が好ましい。合成ポリマー系の高吸水性樹脂として、ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂が好ましい。ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂として、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物が好ましい。

第２のシール剤が合成ポリマー系の高吸水性樹脂を含む場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が一層高い。また、第２のシール剤が合成ポリマー系の高吸水性樹脂を含む場合、注入管から薬液が吐出されたとき、第２のシール剤は一層収縮し易い。

第２のシール剤がポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂を含む場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が一層高い。また、第２のシール剤がポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂を含む場合、注入管から薬液が吐出されたとき、第２のシール剤は一層収縮し易い。

第２のシール剤がアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物を含む場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が特に高い。また、第２のシール剤がアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物を含む場合、注入管から薬液が吐出されたとき、第２のシール剤は特に収縮し易い。

第２のシール剤は、１０００質量部の水と、１〜１００質量部の高吸水性樹脂と、を含むことが好ましい。第２のシール剤は、１０００質量部の水と、１．５〜２０質量部の高吸水性樹脂と、を含むことがさらに好ましい。

第２のシール剤が、１０００質量部の水に対し、１質量部以上の高吸水性樹脂を含む場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が高い。
第２のシール剤が、１０００質量部の水に対し、１．５質量部以上の高吸水性樹脂を含む場合、掘削孔の孔壁が崩落することを抑制する効果が一層高い。

第２のシール剤が、１０００質量部の水に対し、１００質量部以下の高吸水性樹脂を含む場合、第２のシール剤の製造コストを低減することができる。
第２のシール剤が、１０００質量部の水に対し、２０質量部以下の高吸水性樹脂を含む場合、第２のシール剤の製造コストを一層低減することができる。

第２のシール剤の剤型は、例えば、液状、スラリー状、懸濁液等である。第２のシール剤は、水及び高吸水性樹脂以外の成分をさらに含んでいてもよい。
４．薬液注入工法
本開示の薬液注入工法は、薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する工法である。本開示の薬液注入工法は、例えば、ストレーナ工法、シールグラウト方式のダブルパッカー工法、地山パッカー方式のダブルパッカー工法等であってもよいし、それ以外の薬液注入工法であってもよい。

本開示の薬液注入工法では、地盤に掘削孔を形成する。次に、掘削孔に注入管が挿入され、注入管と掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とする。この状態は、例えば、掘削孔にシール剤を充填してから、注入管を掘削孔に挿入することで実現できる。また、上記の状態は、例えば、注入管を掘削孔に挿入してから、注入管と掘削孔の孔壁との間にシール剤を充填することで実現できる。本開示の薬液注入工法で使用するシール剤は、前記「１．第１のシール剤」、前記「２．シール剤用品」、及び前記「３．第２のシール剤」のうちのいずれかの項で述べたものである。

次に、注入管の注入口から、ｐＨが４未満である薬液を吐出する。本開示の薬液注入工法で使用する第１のシール剤は薬液により溶解し易く、本開示の薬液注入工法で使用する第２のシール剤は薬液により収縮し易いため、注入管から薬液が吐出されたとき、シール剤の少なくとも一部は溶解又は収縮する。シール剤が溶解又は収縮すると、注入管から吐出された薬液は、広い範囲にわたって地盤に浸透することができる。その結果、浸透源を拡大することができる。

薬液注入工法の例を図２に示す。ＳＴＥＰ−１は、地盤１００に掘削孔１０１が形成され、掘削孔１０１に注入管１０３が挿入され、注入管１０３と掘削孔１０１の孔壁１０５との間にシール剤１０７が充填された状態である。注入管１０３は、注入口１０９と、地山パッカー１１１とを備える。

ＳＴＥＰ−２では、地山パッカー１１１を膨出させて孔壁１０５に密着させる。ＳＴＥＰ−３では、注入口１０９から、ｐＨが４未満である薬液１１３を吐出する。注入口１０９から吐出された薬液１１３は、シール剤１０７が第１のシール剤である場合は、注入口１０９付近のシール剤１０７を溶解する。シール剤１０７が第２のシール剤である場合は、注入口１０９付近のシール剤１０７を収縮させる。ＳＴＥＰ−４では、シール剤１０７を溶解又は収縮させた薬液１１３が地盤１００に浸透する。ＳＴＥＰ−５では、薬液１１３が地盤１００において十分に広がり、固結して改良体１１５を形成する。

５．第１のシール剤を使用する薬液注入工法に対応する実施例
（１）シール剤用品の製造
表１に示す成分を配合して実施例１〜８、１１〜１４、比較例２〜６のＡ液及びＢ液
を製造した。Ａ液及びＢ液は、それぞれ、単位剤に対応する。Ａ液及びＢ液の組み合わせは、シール剤用品に対応する。また、表１に示す成分を配合して実施例９、１０のＡ液、Ｂ液、及びＣ液を製造した。Ａ液、Ｂ液、及びＣ液は、それぞれ、単位剤に対応する。Ａ液、Ｂ液、及びＣ液の組み合わせは、シール剤用品に対応する。

表１における配合量の単位は質量部である。表１における「Al₂(SO₄)₃」は、硫酸アル
ミニウム (北陸化成(株)製、Al₂O₃：12%)を意味する。表１における「活性剤」は、界面
活性剤を意味する。実施例１１のＡ液に配合されている界面活性剤はカルボキシメチルセルロース(信越化学工業(株)製、製品名:アスカクリーン)である。実施例１２のＡ液に配
合されている界面活性剤はアルキルアリルスルホン酸塩である。実施例１３のＡ液に配合されている界面活性剤はアルキルアンモニウム塩である。実施例１４のＡ液に配合されている界面活性剤は、アルキルアリルスルホン酸塩(花王(株)製、製品名:ビスコトップ100A)と、アルキルアンモニウム塩(花王(株)製、製品名:ビスコトップ100B)とを質量比１：１で混合したものである。

表１における「NaAlO₂」は、アルミン酸ナトリウム (北陸化成(株)製、製品名:AS17、Al₂O₃：19%)を意味する。表１における「５号」は、５号ケイ酸ナトリウム（富士化学(株)製、SiO₂：25.5%、Na₂O：7%)を意味する。

実施例１〜８、１１〜１４、比較例２〜６については、攪拌しているＡ液にＢ液を混合し、さらによく攪拌してシール剤を製造した。このシール剤は第１のシール剤に対応する。実施例１〜８、１１〜１４のシール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを含んでおり、粘性のある懸濁液である。

また、実施例９、１０については、攪拌しているＡ液にＣ液を混合し、次にＢ液を混合し、さらによく攪拌してシール剤を製造した。このシール剤は第１のシール剤に対応する。実施例９、１０のシール剤は、水酸化アルミニウムのゲルを含んでおり、粘性のある懸濁液である。

また、以下の成分を混合して、比較例１のシール剤を製造した。
セメント：６２．１ｇ
ベントナイト：１５．５ｇ
水：２２２．４ｇ
（２）シール剤の物性
各実施例及び各比較例について、シール剤のｐＨと、比重と、粘度とを測定した。実施例１〜８、１１〜１４及び比較例２〜６については、Ａ液及びＢ液の混合攪拌直後に測定を行った。実施例９、１０については、Ａ液、Ｂ液、及びＣ液の混合攪拌直後に測定を行った。いずれの測定も、２０℃の下で行った。比重の測定方法は、メスシリンダーを用いて２００ｍｌのシール剤を計り取り、計り取ったシール剤の質量を測定する方法である。粘度の測定方法は、前記「１．シール剤」及び前記「２．シール剤用品」の項で述べた方法である。測定結果を表２に示す。

表２には、シール剤におけるAl₂O₃濃度及びSiO₂濃度を併せて示す。

（３）孔壁崩壊試験
各実施例及び各比較例のシール剤に対し、以下のようにして、孔壁崩壊試験を行った。図１のＳＴＥＰ−１に示すように、立方体のアクリル製水槽１を用意した。この水槽１の寸法は、縦、横、高さがそれぞれ２０ｃｍである。水槽１は、その上面において開放されている。

また、図１のＳＴＥＰ−１に示すように、半割パイプ３を用意した。半割パイプ３は、中空円筒を、その軸方向に平行な断面で２分割した形状を有する。図１のＳＴＥＰ−１に示すように、半割パイプ３を、水槽１における１つの側面５に内側から当接させた。このとき、半割パイプ３の分割面７が側面５に接した。半割パイプ３の軸方向は鉛直方向である。半割パイプ３と側面５とで周囲を囲まれた空間９が生じた。

次に、水槽１のうち、空間９を除く部分に６号ケイ砂１１を詰めた。このとき、空間９には６号ケイ砂１１が入らないようにした。６号ケイ砂１１の相対密度は５０％である。水槽１の底面から６号ケイ砂１１の表面までの高さは１５ｃｍである。

次に、図１のＳＴＥＰ−２に示すように、空間９に上方からシール剤１３を充填した。次に、図１のＳＴＥＰ−３に示すように、半割パイプ３を引き上げた。このとき、６号ケイ砂１１のうち、それまで半割パイプ３と接していた面（以下では孔壁１５とする）が、シール剤１３の外周面と対向している状態となる。

半割パイプ３を引き上げた後における孔壁１５の崩壊の程度を、以下の基準で判断した。その結果を上記表２に示す。
◎：崩壊せず。

○：ゆっくりと砂が沈降して孔壁１５が若干崩壊するが、ほぼ孔壁１５を保持。
△：ゆっくりと孔壁１５が崩壊し、時間がたつと孔壁１５を保持できない。
×：孔壁１５が崩壊。

ＮＤ：粘度が過度に高いため空間９にシール剤１３を充填できない。
各実施例のシール剤では、孔壁１５が崩壊し難かった。比較例２〜６のシール剤では、孔壁１５が崩壊し易いか、「ＮＤ」という結果であった。比較例４〜６において孔壁１５が崩壊し易い理由は、シール剤のｐＨが過度に小さいか過度に大きいため、水酸化アルミニウムのゲルが十分に生成せず、シール剤の粘度が低くなったためであると推測される。（４）溶解性試験
実施例２、１０、１４及び比較例１のシール剤に対し、以下のようにして、溶解性試験を行った。シール剤を、調製後２日間静置して養生した。次に、１ｇのシール剤と９９ｇの薬液とを混合し、２時間攪拌した。なお、このシール剤と薬液との混合比は、シール剤を薬液注入工法に使用する場合の一般的な混合比である。使用した薬液の基本的な組成は以下のとおりである。

コロイダルシリカ：４４ｇ
５号ケイ酸ナトリウム：２７４ｇ
工業用希硫酸：約４０ｇ
水：７３６ｇ
薬液のｐＨは、工業用希硫酸の量を調整することにより、１、２、３、４のいずれかとした。

次に、シール剤と薬液との混合物から、３５００ｒｐｍで１０分間遠心分離することで、沈降分を分離した。沈降分は、溶解せずに残った水酸化アルミニウムのゲル、及び、薬液が反応して生じたシリカゲル等を主成分とするものである。次に、以下の式（１）により、水酸化アルミニウムのゲルの減少率Ｘ（％）を算出した。

式（１） Ｘ＝（（Ｗ_０−Ｗ_１）／Ｗ_０）×１００
式（１）において、Ｗ_１は沈降分の質量である。Ｗ_０は薬液と混合する前のシール剤
が含む水酸化アルミニウムのゲルの質量である。シール剤の種類と、薬液のｐＨと、減少率Ｘの値とを表３に示す。

実施例２、１０、１４のシール剤では、ｐＨが４未満の薬液を使用すると、減少率Ｘが大きくなった。すなわち、実施例２、１０、１４のシール剤は、ｐＨが４未満の薬液を加えると、溶解し易かった。比較例１のシール剤では、薬液のｐＨによらず、減少率Ｘが小さいか、シール剤がゲル化するという結果であった。
６．第２のシール剤を使用する薬液注入工法に対応する実施例
（１）シール剤の製造
表４に示す配合で水と高吸水性樹脂とを混合し、実施例１５〜１８のシール剤を製造した。実施例１５〜１８のシール剤は第２のシール剤に対応する。

表４における配合量の単位は質量部である。高吸水性樹脂は、三洋化成工業株式会社製の商品名Geosapである。Geosapは、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物である。アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物は、合成ポリマー系の高吸水性樹脂に対応し、ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂に対応する。

実施例１５〜１８のシール剤において、高吸水性樹脂は、水を吸収し、膨潤した状態に
ある。実施例１５〜１８のシール剤は、スラリー状の剤型を有する。
（２）収縮性試験
実施例１５〜１８のシール剤に対し、以下のようにして、収縮性試験を行った。１０ｇのシール剤と９０ｇの薬液とを混合し、３０分間攪拌した。なお、このシール剤と薬液との混合比は、シール剤を薬液注入工法に使用する場合の一般的な混合比である。使用した薬液の基本的な組成は以下のとおりである。

コロイダルシリカ：４４ｇ
５号ケイ酸ナトリウム：２７４ｇ
工業用希硫酸：約４０ｇ
水：７３６ｇ
薬液のｐＨは、工業用希硫酸の量を調整することにより、３．０とした。

次に、シール剤と薬液との混合液を、濾紙を用いて吸引濾過した。用いた濾紙はADVANTEC社製の５Ｃ濾紙である。次に、濾過残渣の質量ｗを計測した。
次に、以下の式（２）により、シール剤の減少率Ｙ（％）を算出した。

式（２） Ｙ＝（１−（ｗ／１０））×１００
減少率Ｙを上記表４に示す。実施例１５〜１８のいずれのシール剤でも、減少率Ｙは大きかった。すなわち、実施例１５〜１８のシール剤は、薬液を加えると収縮し易かった。
（３）孔壁崩壊試験
実施例１５〜１８のシール剤に対し、孔壁崩壊試験を行った。孔壁崩壊試験の方法は、基本的には上述した方法と同じである。ただし、水槽１のうち、空間９を除く部分に６号ケイ砂１１を詰めるとき、６号ケイ砂１１とともに、水を加えた。水槽１のうち、空間９を除く部分では、水面が６号ケイ砂１１の表面よりも上になるようにした。

壁崩壊性試験の結果を上記表４に示す。実施例１５〜１８のいずれのシール剤を用いた場合でも、孔壁１５が崩壊し難かった。実施例１６〜１８のシール剤を用いた場合、孔壁１５が一層崩壊し難かった。実施例１７〜１８のシール剤を用いた場合、孔壁１５が特に崩壊し難かった。

（４）比重の測定
実施例１５〜１８のシール剤について、比重を測定した。比重の測定方法は、メスシリンダーを用いて１００ｍｌのシール剤を計り取り、計り取ったシール剤の質量を測定する方法である。比重の測定結果を上記表４に示す。

７．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定される
ことなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（２）上述した薬液注入工法、シール剤、シール剤用品の他、シール剤を構成要素とす
る製品、地盤改良工法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…水槽、３…半割パイプ、５…側面、７…分割面、９…空間、１１…６号ケイ砂、１３…シール剤、１５…孔壁、１００…地盤、１０１…掘削孔、１０３…注入管、１０５…孔壁、１０７…シール剤、１０９…注入口、１１１…地山パッカー、１１３…薬液、１１５…改良体

Claims (16)

1. 薬液注入工法に用いられるシール剤であって、
   水酸化アルミニウムのゲルを含み、
   比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、
   ｐＨが４〜１１．１の範囲内であるシール剤。
2. 請求項１に記載のシール剤であって、
   粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であるシール剤。
3. 薬液注入工法に用いられるシール剤用品であって、
   使用時に混合される複数の単位剤を含み、
   前記単位剤のうちの少なくとも１つは３価のアルミニウムイオンを含み、
   前記複数の単位剤を混合して成るシール剤は、
   水酸化アルミニウムのゲルを含み、
   前記シール剤の比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、
   混合直後における前記シール剤のｐＨが４〜１１．１の範囲内であるシール剤用品。
4. 請求項３に記載のシール剤用品であって、
   混合直後における前記シール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上であるシール剤用品。
5. 薬液注入工法に用いられるシール剤であって、
   高吸水性樹脂及び水を含むシール剤。
6. 請求項５に記載のシール剤であって、
   前記高吸水性樹脂は、合成ポリマー系の高吸水性樹脂であるシール剤。
7. 請求項５又は６に記載のシール剤であって、
   前記高吸水性樹脂は、ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂であるシール剤。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のシール剤であって、
   前記高吸水性樹脂は、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物を含むシール剤。
9. 請求項５〜８のいずれか１項に記載のシール剤であって、
   １０００質量部の水と、１〜１００質量部の前記高吸水性樹脂と、を含むシール剤。
10. 薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する薬液注入工法であって、
    前記地盤に掘削孔を形成し、
    前記掘削孔に注入管が挿入され、前記注入管と前記掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とし、
    前記注入管の注入口から、ｐＨが４未満である前記薬液を吐出し、
    前記薬液が前記シール剤の少なくとも一部を溶解して前記地盤に浸透し、
    前記シール剤は、
    水酸化アルミニウムのゲルを含み、
    比重が１．０５〜１．３０の範囲内であり、
    ｐＨが４〜１１．１の範囲内である
    薬液注入工法。
11. 請求項１０に記載の薬液注入工法であって、
    前記シール剤の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である薬液注入工法。
12. 薬液を地盤に注入し、注入した薬液が固結することで地盤を改良する薬液注入工法であって、
    前記地盤に掘削孔を形成し、
    前記掘削孔に注入管が挿入され、前記注入管と前記掘削孔の孔壁との間にシール剤が充填された状態とし、
    前記注入管の注入口から、ｐＨが４未満である前記薬液を吐出し、
    前記薬液が前記シール剤の少なくとも一部を収縮させて前記地盤に浸透し、
    前記シール剤は、高吸水性樹脂及び水を含む
    薬液注入工法。
13. 請求項１２に記載の薬液注入工法であって、
    前記高吸水性樹脂は、合成ポリマー系の高吸水性樹脂である薬液注入工法。
14. 請求項１２又は１３に記載の薬液注入工法であって、
    前記高吸水性樹脂は、ポリアクリル酸塩系の高吸水性樹脂である薬液注入工法。
15. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の薬液注入工法であって、
    前記高吸水性樹脂は、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物を含む薬液注入工法。
16. 請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の薬液注入工法であって、
    前記シール剤は、１０００質量部の水と、１〜１００質量部の前記高吸水性樹脂と、を含む薬液注入工法。