JP3116345B2 - 土壌安定化ポリウレタン系発泡樹脂用組成物、及びこれを用いた土壌安定化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケイ酸塩水溶液及
び／又は水性シリカゾルとイソシアネート（ＮＣＯ）基
末端プレポリマーとを主成分とする土壌安定化ポリウレ
タン系発泡樹脂用組成物、及びこれを用いた土壌安定化
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液か
ら、酸又は潜在的酸の作用によって、無機質のシリカゲ
ルプラスチックを製造出来ることが知られている。水ガ
ラスからは軽量フォームプラスチックも製造される。こ
れらの製品は加熱時に高い寸法安定性を有し、完全に不
燃性であるが、砕け易く、強度は小さく、且つ完全に固
結するまでは耐水性に乏しい。一方、有機ポリイソシア
ネートと活性水素基含有化合物からポリウレタン樹脂や
ポリ尿素樹脂が製造できることも公知である。これらは
発泡性土壌安定化樹脂として広く使用されており、硬化
速度、樹脂密度、物理的特性等を広く変化させることが
可能である。例えば、特開平７−９７５６６号公報に
は、止水用薬剤として、ジイソシアネートとポリエーテ
ルグリコールとを反応させて得られるＮＣＯ基含有プレ
ポリマーを、硬化促進剤を含有する金属塩水溶液と混合
して用いる発明が開示されている。しかし、無機プラス
チックに比較すると、極めてコスト高になり、外気温に
よる原材料の粘度変化が大きく、作業性が劣っている。
そこで、これらの無機質のプラスチックと有機質の樹脂
の欠点を互いに改善する技術が種々提案されている。例
えば、特公昭６２−２１０３９号公報には、親水性ポリ
オキシアルキレンポリオールと有機ポリイソシアネート
を反応させた末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーを
含有する主剤と、ケイ酸ソーダ類又はポルトランドセメ
ント類の希薄水溶液を含有する硬化剤を使用する地盤安
定処理工法が開示されている。また、特開平４−２８３
２９０号公報には、ケイ酸ソーダ水溶液と、ポリイソシ
アネート及び反応性希釈剤とからなる土質などの安定化
用注入薬液組成物、並びにこれを使用した地盤の安定強
化止水工法が開示されている。これに類似した発明とし
て、特公平７−７２２７１号公報には、特開平４−２８
３２９０号公報の発明において、ポリイソシアネート及
び反応性希釈剤のかわりに、有機ポリイソシアネートと
ポリオキシアルキレンモノまたはポリオールを反応させ
たＮＣＯ基含有親水性ウレタンプレポリマーを使用した
技術が開示されている。更に、特開平５−７８６６７号
公報には、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液とイソシアネ
ートプレポリマーを主成分とする岩盤固結用薬液が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来公
知の無機−有機複合系においては、固結の際に大きな内
部発熱が生じ、生成する（発泡）固結体は不均質、不安
定であり、その物性も不十分である。本発明者は、この
ような公知技術の問題点を改善するため、土壌安定化ポ
リウレタン系発泡樹脂を得るに際し、無機系水性液とＮ
ＣＯ基末端プレポリマーからなる有機系との複合系にお
いて、土壌安定化樹脂として要求される特性について鋭
意研究した結果、特定の無機−有機複合系にカップリン
グ剤とアミン系触媒と粘度調整剤と場合により界面活性
剤を併用することにより、前記従来技術の欠点を改善で
きるだけでなく、反応速度が適当で土壌への浸透性や充
填性にも優れ、土壌を安定化しうることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（Ａ）ケイ酸塩水溶液及び／又は水性シリカゾル、カッ
プリング剤、アミン系触媒及び発泡剤からなる無機系混
合物と、（Ｂ）有機ポリイソシアネートと官能基数２〜
８の活性水素基含有化合物とを反応させて得られるイソ
シアネート基末端プレポリマー及び粘度調整剤からなる
有機系混合物、とから成ることを特徴とする土壌安定化
ポリウレタン系発泡樹脂用組成物である。

【０００５】本発明は、前記（Ａ）無機系混合物と前記
（Ｂ）有機系混合物のいずれか一方又は双方に、更に界
面活性剤を含有する、前記土壌安定化ポリウレタン系発
泡樹脂用組成物である。

【０００６】本発明は、前記イソシアネート基末端プレ
ポリマーが、ジフエニルメタンジイソシアネートを含有
するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート
と、エチレンオキシドユニットを６０〜９５重量％含有
する分子量５００〜５０００のポリエーテルグリコール
とを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリ
マーである、前記の各土壌安定化ポリウレタン系発泡樹
脂用組成物である。

【０００７】また本発明は、前記の各土壌安定化ポリウ
レタン系発泡樹脂用組成物を土壌に注入して固結させる
ことを特徴とする土壌安定化方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用されるケイ酸塩水溶
液について、例えばケイ酸ソーダ水溶液は一般に水ガラ
スと呼ばれているもので、二酸化ケイ素を２０〜４０重
量％、酸化ナトリウムを５〜２０重量％含有する水溶液
が好ましい。本発明に最も適したものは二酸化ケイ素を
２４〜３２重量％、酸化ナトリウムを１０〜１５重量％
含有する水ガラスである。水性シリカゾルは、固形分と
してシリカを例えば１５〜２０重量％含有し水を分散媒
とする透明な膠質液である。本発明においては、水性シ
リカゾル単独あるいはこれとケイ酸塩水溶液の併用よ
り、ケイ酸塩水溶液とくにケイ酸ソーダ水溶液を単独で
使用するほうが生成発泡樹脂の物性上好ましい。

【０００９】カップリング剤としてはチタネート系カッ
プリング剤、シラン系カップリング剤等が挙げられ、こ
れにより（Ａ）無機系混合物と（Ｂ）有機系混合物との
相溶性を向上させて、土壌への浸透性や充填性に優れた
均質な発泡性樹脂を形成しうる。このうちシラン系カッ
プリング剤が特に好ましい。これらは単独又は２種以上
の混合物として使用することができる。カップリング剤
の使用量は、ＮＣＯ基末端プレポリマー１００重量部に
対して０．０５〜１０．０重量部が好ましく、さらに好
適には０．１〜５．０重量部である。

【００１０】チタネート系カップリング剤としては、イ
ソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロ
ピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソ
プロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタ
ネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファ
イト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシル
ホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリル
オキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシルホスフ
ァイト）チタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェ
ート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチル
パイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピ
ルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタク
リルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソス
テアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ
（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピル
トリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ
−アミドエチルアミノエチル）チタネート、ジクミルフ
ェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイ
ルエチレンチタネート等が挙げられ、具体的には、味の
素製のプレンアクトＫＲ ＴＴＳ、ＫＲ ４６Ｂ、ＫＲ
５５、ＫＲ ４１Ｂ、ＫＲ ３８Ｓ、ＫＲ １３８
Ｓ、ＫＲ ２３８Ｓ、ＫＲ ３３８Ｘ、ＫＲ １２、Ｋ
Ｒ ４４、ＫＲ ９ＳＡ、ＫＲ ３４Ｓ等を好適に用い
ることができる。

【００１１】シラン系カップリング剤としては、γ−メ
タクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリ
エトキシシランなどのビニルシラン化合物や、β−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンなどのエポキシシラン化合物や、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−
アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアミノシ
ラン化合物や、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ランなどのメルカプトシラン化合物等が挙げられる。具
体的には、日本ユニカー製のＡ−１７４、Ａ−１８７等
が好適に用いられる。

【００１２】アミン系触媒としては、好適には、長鎖の
アミン類、イミダゾール類を例示することができる。長
鎖のアミン類としては、例えば、ｎ−ブチルアミン、ｎ
−オクチルアミン、ｎ−ドデシルアミン、ｎ−ヘキサメ
チルアミン等の一級アミンや、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−
ドデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−テトラデシル
アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−ヘキサデシルアミン、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−オクタデシルアミン等の三級ア
ミンが挙げられる。また、イミダゾール類としては、１
−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、１，
２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイ
ミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、
１−イソブチル−２−メチルイミダゾール等が挙げられ
る。これらは単独又は２種以上の混合物として使用する
ことができる。これらのアミン系触媒の使用量は、ケイ
酸塩水溶液及び／又は水性シリカゾル１００重量部に対
して０．１〜１０重量部が好ましい。

【００１３】発泡剤としては、水のほかに、アセトン、
イソヘプタン、ヘキサン、メチレンクロライド、尿素、
ホウ砂、ホウ酸、ニトロエタン等が挙げられる。環境保
護の目的からは、水が最も好ましい。この使用量は、ケ
イ酸塩水溶液及び／又は水性シリカゾル１００重量部に
対して０．１〜１０重量部が好ましい。

【００１４】界面活性剤は、（Ａ）無機系混合物と
（Ｂ）有機系混合物との混合操作において、分散や発泡
のための整泡剤等としての性能も有している。このよう
な界面活性剤は、例えば、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレンオキシ
ドの必要な数を含有するポリグリコールエーテルと、少
なくとも１個の反応性水素原子を含有する有機化合物と
を縮合することによって得られる。この少なくとも１個
の反応性水素原子を含有する有機化合物としては、アル
コール、フェノール、チオール、第一又は第二アミン、
カルボン酸又はスルホン酸、それらのアミドや、１個以
上のアルキル置換基を有するフェノール系化合物のポリ
アルキレンオキシド誘導体を挙げることができる。好ま
しい界面活性剤としては、プルロニック型界面活性剤を
挙げることができる。これは一般には、ブチレンオキシ
ド、アミレンオキシド、フェニルエチレンオキシド、シ
クロヘキセンオキシド、プロピレンオキシド、又はそれ
らの混合物のような、１，２−アルキレンオキシドまた
は置換アルキレンオキシドをアルカリ触媒の存在下で重
合させて、水に不溶性のポリアルキレングリコールを製
造し、次いで同条件下でエチレンオキシド等の必要なモ
ル数と縮合して得られる。更に、トリプロピレン、テト
ラプロピレン、ペンタプロピレン、ジトリブチレン、ト
リイソブチレン、テトラブチレン、プロピレンイソブチ
レン及びトリブテン等のようなポリオレフィンと一酸化
炭素及び水素との触媒反応によって生成するアルデヒド
を還元して得られるアルコールに、必要なモル数のエチ
レンオキシド等を反応させて得られる非イオン性界面活
性剤等を挙げることができる。また、シリコーン系界面
活性剤を挙げることができ、これには、活性水素基を含
有するものと含有しないものがある。好ましいのは、Ｎ
ＣＯ基と反応しない、活性水素基を含有しないものであ
る。例えば、各種のシロキサンポリアルキレンオキシド
ブロック共重合体が挙げられる。具体的には、日本ユニ
カー製のＬ−５３４０、テー・ゴールドシュミット製Ｂ
−８４５１、Ｂ−８４０７等を挙げることができる。界
面活性剤を使用するとき、その使用量は、ＮＣＯ基末端
プレポリマー１００重量部に対して０．０５〜５重量部
が好ましい。

【００１５】本発明においては、無機系混合物（Ａ）中
にさらに分散剤、増粘剤、老化防止剤、耐熱性付与剤、
坑酸化剤等を添加することができる。

【００１６】本発明におけるＮＣＯ基末端プレポリマー
を製造するための有機ポリイソシアネートとしては、例
えば、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレ
ンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネ
ート、１，４−キシリレンジイソシアネート、１，４−
ナフチレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイ
ソシアネート、４，４′−ジフェニルエーテルジイソシ
アネート、２−ニトロジフェニルー４，４′−ジイソシ
アネート、２，２′−ジフェニルプロパン−４，４′−
ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタ
ン−４，４′−ジイソシアネート、４，４′−ジフェニ
ルプロパンジイソシアネート、トリレンジイソシアネー
ト、ジフエニルメタンジイソシアネート（以下、ＭＤＩ
と略す）、ＭＤＩを含有するポリフェニレンポリメチレ
ンポリイソシアネート（以下、ポリメリックＭＤＩと略
す）等の芳香族ポリイソシアネート類や、テトラメチレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート
等の脂肪族ジイソシアネート類や、水素添加トリレンジ
イソシアネート、水素添加ＭＤＩ、イソホロンジイソシ
アネート等の脂環族ジイソシアネート類等が挙げられ
る。さらに有機ポリイソシアネートとして、これらのＮ
ＣＯ基の一部をビウレット、アロファネート、カルボジ
イミド、オキサゾリドン、アミド、イミド等に変性した
ものも使用することができる。これらは、単独又は２種
以上の混合物として使用することができる。これらのう
ち、好ましい有機ポリイソシアネートはＭＤＩ、ポリメ
リックＭＤＩ、これらの異性体、これらの粗製混合物な
どのＭＤＩ系ポリイソシアネートであり、更に好ましい
のはポリメリックＭＤＩで、ＭＤＩを３０〜５５重量％
及びポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネートを
７０〜４５重量％含む混合物である。

【００１７】本発明におけるＮＣＯ基末端プレポリマー
を製造するための官能基数２〜８の活性水素基含有化合
物としては、例えば、エチレングリコール、プロパンジ
オール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラ
メチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカ
メチレングリコール、ネオペンチルグリコール、３−メ
チル−１，５−ペンタンジオール、グリセリン、トリメ
チロールプロパン、ペンタエリスリトール、シュクロー
ズ、グルコース、フラクトース、ソルビトール、エチレ
ンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフ
ェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等の単独又
は２種以上の混合物、あるいは、これらを開始剤として
エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキ
シド、アミレンオキシド、グリシジルエーテル、メチル
グリシジルエーテル、ｔーブチルグリシジルエーテル、
フェニルグリシジルエーテル等のモノマーの１種又は２
種以上を公知の方法により付加重合することによって得
られるものが挙げられる。これらは単独又は２種以上の
混合物として使用することができる。これらの分子量は
２５０〜５０００であることが好ましい。このうち、好
ましい活性水素基含有化合物は、エチレンオキシドユニ
ットを６０〜９５重量％含有する分子量５００〜５００
０のポリエーテルグリコールである。活性水素基含有化
合物は、有機ポリイソシアネート１００重量部に対して
１〜２０重量部使用するのが好ましく、特に２〜１８重
量部使用するのが好ましい。

【００１８】本発明におけるＮＣＯ基末端プレポリマー
のＮＣＯ含量は２０〜３０重量％が好ましく、２４〜２
９重量％がさらに好ましく、２５〜２８重量％が最も好
ましい。

【００１９】粘度調整剤としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等
のカーボネート類や脂肪族カルボン酸エステル類等が挙
げられるが、特にカーボネート類が好ましい。これらは
単独又は２種以上の混合物として使用することができ
る。このような粘度調整剤は、ＮＣＯ基末端プレポリマ
ー１００重量部に対して１〜１５重量部使用するのが好
ましい。

【００２０】本発明において（Ａ）無機系混合物と
（Ｂ）有機系混合物とは、有機混合物中のＮＣＯ基末端
プレポリマーのＮＣＯ含量が無機系混合物中の活性水素
基に対して当量以下となる割合で使用するが、具体的に
は、容量比で（Ａ）／（Ｂ）＝０．８〜１．２の範囲で
使用するのが好ましい。

【００２１】本発明による土壌安定化ポリウレタン系発
泡樹脂は、（Ａ）水性の無機系混合物と（Ｂ）有機系混
合物とを公知の攪拌・混合装置を使用して、強制混合す
ることにより得られる。これら２相間の反応性を調節す
る目的で、ケイ酸塩水溶液及び／又は水性シリカゾルに
は、水溶性、微臭且つ無機系混合物中で安定性の良いア
ミン系触媒を併用する。

【００２２】本発明においては、（Ａ）無機系混合物と
（Ｂ）有機系混合物の混和性を向上させ、でき得る限り
両相の接触面積を大きくする目的で、有機ポリイソシア
ネートを活性水素基含有化合物で変性してＮＣＯ基末端
水分散型プレポリマーとし、且つ、有機相の粘度調整、
無機相との混和性の向上、混合後の液安定性の向上等の
ため、活性水素基含有化合物として好適には両末端封鎖
型ポリエーテルグリコールが使用される。一般的に非反
応型の添加剤は樹脂中に取り込まれた後、僅かづつ樹脂
外へしみ出してくるのが通例であるので、土壌安定化を
目的とする本発明においては好ましくない。しかし、本
発明において活性水素基含有化合物として好適な両末端
封鎖型ポリエーテルグリコールは、樹脂外へのしみ出し
はほとんど観察されない。本発明で得られる樹脂は発泡
性であり、且つ無機及び有機の双方の良好な特性を併せ
持っている。

【００２３】例えばケイ酸アルカリ金属塩の水溶液をＭ
ＤＩのような低分子量のイソシアネートと反応させる
と、ＮＣＯ基が水と反応し、生成した二酸化炭素が物質
中で発泡に寄与し、二酸化炭素の一部は周囲のケイ酸塩
水性相と反応して界面をゲル化する。この様にして得ら
れる発泡体は、発泡したポリ尿素の非凝集帯を含有する
ケイ酸発泡体の性質を有しており、砕け易く、強度が小
さい。また、量的に大過剰の有機ポリイソシアネートを
使用した場合には、得られる生成物はポリ尿素発泡体で
あり、その中に非凝集性のケイ酸塩相が分散することに
なる。そのため、この生成物はシリカを充填したポリ尿
素発泡体の性質を示し、砕け易く、耐火性にも乏しい。

【００２４】本発明の特徴は２種の相のコロイド状分布
と相互浸透にあり、それがキセロゾルの特性である強度
な特有の表面相互作用又は界面相互作用を可能にする。
このコロイド状の形態は、ケイ酸塩水溶液及び／又は水
性シリカゾルと混合される物質が、カップリング剤と末
端がＮＣＯ基の水分散型プレポリマーであってはじめて
得ることが出来るのである。このようなＮＣＯ基末端プ
レポリマーとカップリング剤などとの併用によって、水
性無機相と有機相が均質に分布し、その結果、化学的相
互作用が増加し、新しい複合材料が得られる。これらの
併用によって、コロイド繊維構造を生成し、その結果、
２種の相は凝集相として存在することができ、均質な複
合物質が得られることになり、無機質及び有機質各々の
利点が充分に発揮されることになる。

【００２５】粘度調整剤は、強制混合される２液の混和
性を向上させることを目的として、２液の粘度を出来う
る限り接近させる様選択使用される。水性無機相には必
要に応じてカルボキシルメチルセルロースのような水溶
性の増粘剤類が添加され、有機相には粘度調整剤が粘度
を低下させ浸透性を改善するために添加される。

【００２６】本発明の（Ａ）無機系混合物と（Ｂ）有機
系混合物からなる土壌安定化ポリウレタン系発泡樹脂用
組成物は、空隙やクラックの多い軟質ないし不安定な地
盤、岩盤、破砕帯層などの土壌に注入し固結させるが、
注入固結する方法についてはとくに限定はなく、公知の
方法はいずれも採用しうる。例えば、（Ａ）無機系混合
物および（Ｂ）有機系混合物の注入量、圧力、配合比な
どをコントロールしうる比例配合式ポンプを用い、
（Ａ）無機系混合物と（Ｂ）有機系混合物とを別々のタ
ンクに入れ、岩盤などの所定箇所（たとえば所定間隔で
穿設された複数の孔）に、あらかじめ固定されたスタチ
ックミキサーや逆止弁などを内装した有孔のロックボル
トや注入ロッドを通し、この中に前記タンク内の各成分
を加圧注入し、スタチックミキサーを通して、所定量の
各成分を均一に混合し、不安定な岩盤や地盤などの所定
の土壌に注入浸透、硬化させて固結安定化する方法を挙
げることができる。また例えば、トンネルの天盤部に注
入する場合には、注入に先立ち、たとえば所定の間隔で
レッグオーガーなどを用いて削孔し、所定の深さ、削孔
角度の注入孔を設け、この注入孔にスタチックミキサー
およびロックボルトを挿入し、このロックボルトの口元
を、注入薬液の逆流を防ぐために、急結セメントや発泡
硬質ポリウレタン樹脂をあらかじめ含浸させたウエスな
どを用いてシールし、前記組成物を前記と同様の方法で
注入する。一般に、注入孔１個あたり前記組成物は３０
〜２００ｋｇ注入される。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明により、従来
公知の無機−有機複合系の土壌安定化のための薬液にお
いて生じやすい欠点、すなわち発泡体としての不均質
化、不安定化、砕け易さや、不必要な内部発熱等を容易
に解決することが可能になり、更に、粘度や反応速度が
適当で土壌への浸透性や充填性に優れかつ難燃性（の無
機、有機双方の特性）を有する発泡性樹脂を得ることが
できる。また、本発明の土壌安定化工法により、山岳ト
ンネル、大断面トンネル掘削工事、大深度地下土木工事
などにおいて、土壌を広範囲に確実にしかも高強度に安
定化し止水することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。特にことわりのない限り、実施例及び比較例中の
「部」及び「％」はそれぞれ「重量部」及び「重量％」
を示す。

【００２９】実施例１〜１９、比較例１〜４ 表１〜４に示すケイ酸ソーダの５０％水溶液、水、アミ
ン系触媒、カップリング剤（、及び界面活性剤）を１５
分間高速混合して、（Ａ）無機系混合物の水溶液を得
た。この水溶液を５℃又は２５℃雰囲気下に２４時間放
置したが、液分離はみられなかった。一方、表１〜４に
示す有機ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物を
８０℃まで昇温したのち３時間反応させて、ＮＣＯ基末
端プレポリマーを得た。これに粘度調整剤（、及び界面
活性剤）を加えて（Ｂ）有機系混合物を調製した。次
に、（Ａ）無機系混合物の水溶液と（Ｂ）有機系混合物
を注入機のマシンタンクにそれぞれ所定量仕込み、送液
ポンプ及びスタティックミキサーを通して一定量を５０
０ｍｌのビーカー内に吐出し固化させて、発泡体を得
た。このときの反応性及び発泡体の物性試験結果を表１
〜４に示す。 〔発泡体の物性試験方法〕 （１）発泡倍率及び発泡体外観 ＪＩＳ Ａ ９５１４に準じて行った。 発泡体外観の評価基準 ○：良好 ×：柔らかく不良 （２）一軸圧縮強度 ＪＳＦ Ｔ５１１（土壌工学会基準の土の一軸圧縮試験
方法を準拠）に準じて行った。 （３）燃焼性 ＡＳＴＭ−Ｄ−１６９２に準じて行った。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】本発明の（Ｂ）有機系混合物の粘度が低い
ので、作業性がよく、また、土壌への浸透性や充填性が
良好であり、土壌の固結安定化範囲が広い。また本発明
の組成物によって得られた発泡体はいずれも均質で一軸
圧縮強度が高く、更に、発泡倍率が大きく適当であるの
で土壌の止水効果も優れている。 〔使用した原料の説明〕 ケイ酸ソーダ２号：東曹産業製 ３級アミン触媒（１）：Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−ドデシ
ルアミン ３級アミン触媒（２）：Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｎ−テトラ
デシルアミン イミダゾール系触媒 ：２−メチルイミダゾール カップリング剤（１）：日本ユニカー製、Ａ−１７４ カップリング剤（２）：日本ユニカー製、Ａ−１８７ ポリメリックＭＤＩ（１）：日本ポリウレタン工業製、
ミリオネートＭＲ２００ ポリメリックＭＤＩ（２）：日本ポリウレタン工業製、
コロネート１１０４ ＭＤＩ（１）：４，４′−ＭＤＩ７５％、２，２′−Ｍ
ＤＩと２，４′−ＭＤＩ２５％ ＭＤＩ（２）：４，４′−ＭＤＩ８０％、２，２′−Ｍ
ＤＩと２，４′−ＭＤＩ２０％ ＰＰＧ（１）：官能基数２、分子量３５００、エチレン
オキシドユニット含量８０％ ＰＰＧ（２）：官能基数２、分子量２０００、エチレン
オキシドユニット含量９５％ ＰＰＧ（３）：官能基数２、分子量４００、エチレンオ
キシドユニット含量８０％ ＥＣ：エチレンカーボネート ＰＣ：プロピレンカーボネート 界面活性剤：Ｂ−８４０７、テー・ゴールドシュミット
製

【００３５】実施例２０ 破砕帯を有するトンネル天盤部に、４２ｍｍφビットの
レッグオーガーにより２ｍ間隔で削孔角度２５〜３５°
（トンネル掘削方向に対しての角度）で５個削孔し、こ
の孔に炭素鋼製の注入ボルト（外径２７．２ｍｍ、内径
１５ｍｍ、長さ３ｍ、静止ミキサーおよび逆止弁内装）
を挿入し、口元部分３０ｃｍに２液硬質発泡ポリウレタ
ン樹脂を含浸させたメリヤス製ウエスを鉄棒で押し込み
シールした。次いで、この固定した各注入口に、実施例
１で調製した（Ａ）無機系混合物の水溶液と（Ｂ）有機
系混合物を表１に示す比率で、注入圧２０〜５０ｋｇ／
ｃｍ² で１孔あたり８０〜１２０ｋｇ注入した。注入し
てから５０分後に、掘進によりトンネル地盤の状態を調
査したところ、半径５ｍの半球状で、固結安定化してお
り、この範囲からは漏水は全く認められなかった。注入
固結部分をサンプラーで５ｃｍφ×１０ｃｍの円柱形状
にサンプリングし、一軸圧縮強度を測定したところ、１
８０ｋｇ／ｃｍ² であった。なお、未改良部は破砕帯の
ためサンプリングが不可能であった。

【００３６】比較例５ 破砕帯を有するトンネル天盤部に４２ｍｍφビットのレ
ッグオーガーにより２ｍ間隔で削孔角度２５〜３５°
（トンネル掘削方向に対しての角度）で５個削孔し、こ
の孔に炭素鋼製の注入ボルト（外径２７．２ｍｍ、内径
１５ｍｍ、長さ３ｍ、静止ミキサーおよび逆止弁内装）
を挿入し、口元部分３０ｃｍに２液硬質発泡ポリウレタ
ン樹脂を含浸させたメリヤス製ウエスを鉄棒で押し込み
シールした。次いで、この固定した各注入口に、比較例
１で調製した（Ａ）無機系混合物の水溶液と（Ｂ）有機
系混合物を表４に示す比率で、注入圧２０〜５０ｋｇ／
ｃｍ² で１孔あたり８０〜１２０ｋｇ注入した。注入し
てから１２０分後に、掘進によりトンネル地盤の状態を
調査したところ、半径１．５ｍの半球状で固結安定化し
ていたが、わずかに漏水が認められた。注入固結部分を
サンプラーで５ｃｍφ×１０ｃｍの円柱形状にサンプリ
ングし、一軸圧縮強度を測定したところ、１００ｋｇ／
ｃｍ² であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｅ０２Ｄ 3/12 １０１ Ｅ０２Ｄ 3/12 １０１ //(Ｃ０８Ｇ 18/10 101:00） Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）ケイ酸塩水溶液及び／又は水性シ
   リカゾル、カップリング剤、アミン系触媒及び発泡剤か
   らなる無機系混合物と、（Ｂ）有機ポリイソシアネート
   と官能基数２〜８の活性水素基含有化合物とを反応させ
   て得られるイソシアネート基末端プレポリマー及び粘度
   調整剤からなる有機系混合物、とから成ることを特徴と
   する土壌安定化ポリウレタン系発泡樹脂用組成物。
2. 【請求項２】 前記（Ａ）無機系混合物と前記（Ｂ）有
   機系混合物のいずれか一方又は双方に、更に界面活性剤
   を含有する、請求項１に記載の土壌安定化ポリウレタン
   系発泡樹脂用組成物。
3. 【請求項３】 前記イソシアネート基末端プレポリマー
   が、ジフエニルメタンジイソシアネートを含有するポリ
   フェニレンポリメチレンポリイソシアネートと、エチレ
   ンオキシドユニットを６０〜９５重量％含有する分子量
   ５００〜５０００のポリエーテルグリコールとを反応さ
   せて得られるイソシアネート基末端プレポリマーであ
   る、請求項１又は２に記載の土壌安定化ポリウレタン系
   発泡樹脂用組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の土
   壌安定化ポリウレタン系発泡樹脂用組成物を土壌に注入
   して固結させることを特徴とする土壌安定化方法。