JP3226507B2 - 地盤改良方法 - Google Patents

地盤改良方法

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JP3226507B2 JP7233599A JP7233599A JP3226507B2 JP 3226507 B2 JP3226507 B2 JP 3226507B2 JP 7233599 A JP7233599 A JP 7233599A JP 7233599 A JP7233599 A JP 7233599A JP 3226507 B2 JP3226507 B2 JP 3226507B2
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正博 ▲吉▼原
司 内沢
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  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は地盤改良方法に関す
るものである。更に詳しく述べるならば本発明は、地盤
に予じめ潜在水硬性領域を形成しておき、所望日時の経
過後、又は、所望時刻において、これを硬化して地盤を
改良する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来地盤改良方法として、地盤中にセメ
ントなどの固化材の水性ミルクを注入し、これを水和硬
化させる方法が知られている。また、地盤の掘削壁面の
崩落を防止するために、この掘削壁面に壁面安定剤液、
例えば、ベントナイト泥水を施してこれを強化する工法
が知られている。このような地盤改良工事を、当該地盤
を利用する建設工事又は土木工事と連携して、これらを
円滑に進行させるために、地盤の硬化発現時期のコント
ロールが必要な場合があり、この必要に対応する種々の
手段が開発されている。
【0003】例えば、特開昭61−211394号公報
には、地盤改良連続工事を容易にするために、土質安定
剤として、高炉水砕スラグ粉末と、中庸熱ポルトランド
セメントと、塩化マグネシウムとを含む遅硬性固化材を
用いることが開示されている。また、特開平9−100
471号公報には、セメントの凝結及び硬化を促進し、
ゲルタイプの温度依存性を低くし、調製が容易で、強度
発現性の良好な地盤改良用注入材として、CaO−Na
2 O−Al2 3 系焼成物と、石こうと、凝結遅延剤と
を含む注入材を用いることが開示されている。さらに、
特開平7−138566号公報には、廃棄泥水を有効利
用して、土木用埋め戻し材料を得るために、廃棄泥水に
セメント系固化材を添加し、この混合物に硬化遅延剤又
は分散剤を添加混合しておき、それによって得られた遅
硬性泥水材を、埋戻し場所に埋戻す方法が開示されてい
る。
【0004】上記従来技術は、いずれも地盤改良用注入
材中に、自硬性材料とともに、凝結(硬化)遅延剤を添
加して、自硬性材料の硬化を遅延するものであるが、こ
のような遅硬性注入材は、注入後に、注入材の硬化反応
の進行が所望の期間完全に停止するわけではなく、しか
も硬化反応の進行速度は、遅延剤の種類、添加量、固化
材の種類、濃度、土壌の種類、温度などによって変化す
るから、注入材が注入された地盤において、所望の強度
の発現時期を所望時に合致させることが困難であった。
このため、地盤改良に当り、その強度発現時期を所望時
期に容易に合致させることができる方法の実現が望まれ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、所望地盤改
良効果を、所望時期に容易に合致させて発現させること
ができる地盤改良方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る地盤改良方法は、高炉スラグ粉末及びポ
ゾラン粉末から選ばれた少なくとも1種からなる潜在水
硬性材料と水とを混合して調製した水性ミルクを、地盤
中に注入して前記地盤中に潜在水硬性領域を形成し、所
望時間の経過度、又は所望時刻において、前記潜在水硬
性材料と接触してこれを硬化させる硬化剤の水溶液又は
水性ミルクを、前記潜在水硬性領域に注入して、この潜
在水硬性領域を硬化させることを特徴とするものであ
る。本発明の地盤改良方法において、前記潜在水硬性材
料含有水性ミルクを地盤中に注入しながら、この水性ミ
ルクと地盤土壌とを撹拌合して前記潜在水硬性領域を形
成することが好ましい。本発明の地盤改良方法におい
て、前記硬化剤は、セメント、セメント水和物、石灰、
苦土石灰、石こう、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ
金属のアルカリ性塩、リン酸及び、リン酸塩から選ばれ
ることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の地盤改良方法において潜
在水硬性材料とは、水和反応により水和物を形成し硬化
し得る鉱物成分を含有しているが、通常の条件下で水と
接触しても水和反応を開始することがなく、この反応系
に硬化剤を存在させると、水和反応を開始して硬化する
材料を意味する。また、本発明の地盤改良方法におい
て、硬化剤とは、前記潜在水硬化性材料と水の存在下に
接触すると、この材料の又はこの材料との水和反応を開
始させ、これを硬化される材料を意味する。
【0008】本発明方法において、潜在水硬性材料とし
ては、高炉スラグ粉末及びポゾラン粉末から選ばれた1
種以上からなるものを用いる。ポゾラン粉末は、天然ポ
ゾランとして、火山灰、ケイ酸白土、珪藻土、ベントナ
イト、カオリンなどの粘土類、並びに人工ポゾランとし
て、か焼カオリンなどのか焼粘土類、フライアッシュ
(石炭灰)、シリカフュームなどから選ばれることが好
ましい。ポゾラン粉末とはそれ自体は水硬性を実質上示
さないが水の存在下において、水酸化カルシウムと常温
で徐々に反応して水不溶性の化合物を形成して硬化する
微粉末状シリカ質材料である。
【0009】本発明方法において、潜在水硬性材料用硬
化剤は、セメント、セメント水和物、石灰、苦土石灰、
石こう、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアル
カリ性塩、リン酸及びリン酸塩から選ばれた1種以上か
らなるものが好ましい。
【0010】前記潜在水硬性材料が、例えば、高炉スラ
グ粉末からなる場合、これ自身は、水と接触しても水和
して硬化することがないが、これを、硬化剤、例えばセ
メントなどのアルカリ性を発現する材料と接触させる
と、高炉スラグ粉末は、この硬化剤によって刺激され、
水和反応が開始することにより高炉スラグの組成成分か
ら珪酸石灰水和物、アルミン酸石灰水和物などを生成す
ることにより水和硬化する。また、潜在水硬性材料が、
ポゾラン粉末からなるものであるとき、これら自身は珪
酸成分及び/又はアルミン酸成分を主成分とするもので
あって、水と接触しても水和硬化することはないが、こ
れに硬化剤、例えば酸化カルシウム或は、リン酸又はリ
ン酸塩を接触させると、この硬化剤が潜在水硬性材料の
前記成分と反応して、例えば、酸化カルシウムが珪酸成
分と反応して珪酸カルシウム水和物を生成することによ
り、又、リン酸がアルミン酸成分と反応してリン酸アル
ミニウム水和物を生成することなどにより、これを水和
硬化させることができる。
【0011】本発明の地盤改良方法においては、潜在水
硬性材料と水とを混合して調製した水性ミルクを、地盤
中に注入して、この地盤中に潜在水硬性領域を形成す
る。この潜在水硬性領域は、未硬化状態にあり、時間と
ともに水和硬化が進行することはない。次に、所望時間
の経過後、或は、所定時刻に、硬化剤の水溶液又は水性
ミルクを、前記地盤の潜在水硬性領域内に注入し、これ
を潜在水硬性材料と接触させると潜在水硬性材料は水和
硬化し、従って前記地盤の潜在水硬性領域が硬化し、地
盤が改良される。
【0012】一般に、潜在水硬性材料水性ミルクの地盤
注入は、5〜30℃の温度、0〜6kgf/cm2 の圧力下
において行われ、この注入のときに注入装置としてミル
クを製造する為のグラウトミキサー又はアジテーター、
ミルクを圧送する為のグラウトポンプ又はスクイズポン
プ、注入圧力、注入量の制御測定装置、表示記録装置な
どが用いられる。また、上記水性ミルクの地盤注入とと
もに、地盤土壌と注入された水性ミルクとを撹拌混合し
て、形成された潜在水硬性領域内の潜在水硬性材料の分
布を均一にしておくことが好ましい。さらに、硬化剤の
水溶液又は水性ミルクを、潜在水硬性領域に注入すると
き、この領域の潜在水硬性材料混合土壌と、硬化剤水性
ミルクとを撹拌混合してもよい。上記撹拌混合のために
は、機械オーガー撹拌装置又は高圧噴射装置などが用い
られる。
【0013】本発明方法において、潜在水硬性材料の注
入量には格別の制限はないが、一般に、潜在水硬性材料
の水潜在水硬性材料比(重量比)0.33〜2の水性ミ
ルクを、地盤土壌m3 当り100〜800kgの割合で注
入することが好ましい。硬化剤の注入量にも格別の制限
はないが、一般に、硬化剤の水硬化剤比(重量比)0.
33〜2の水溶液又は水性ミルクを、硬化剤の添加量が
潜在水硬性領域に注入された潜在水硬性材料の重量の5
%以上になるように注入することが好ましく、より好ま
しくは10%以上であり更に好ましくは15〜40%で
ある。
【0014】本発明方法において、潜在水硬性材料水性
ミルクの注入から、硬化剤水溶液又は水性ミルクの注入
までの時間には制限がなく、必要に応じて、適宜に設定
することができるが、一般に1〜90日間程度であるこ
とが好ましい。
【0015】本発明方法においては、硬化剤の注入によ
り、水和硬化が開始し、且つ地盤の強度が発現し、約7
〜28日後に所望設定強度、例えば20 kgf/cm2 を達
成することができる。
【0016】例えば、高炉スラグ粉末と石こうとを重量
比85:15で混合し、この混合物(C)と水(W)と
を、水/混合物比W/Cが0.6になるように撹拌混合
して水性ミルクを調製し、この水性ミルクを、地盤中
に、300kg/m3 の注入量で注入し、材齢3日、7
日、又は14日後に普通ポルトランドセメントからなる
硬化剤を、水/セメント比W/Cが0.6になるように
撹拌混合して水性ミルクを調製し、この水性ミルクを、
50kg/m3 の注入量で、前記地盤中に注入したとき、
材齢1〜28日における地盤強度を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1から明らかなように、本発明方法によ
る潜在水硬性材料は、充填後地盤土壌中において、潜在
水硬性を持続し、材齢28日においても、強度発現(す
なわち水和硬化)は認められない。しかし、硬化剤の注
入により、直ちに水和硬化が進行し、硬化剤注入後約2
週間後において約20kg/cm2 の圧縮強度を発現するこ
とができる。すなわち、潜在水硬性材料の注入から地盤
強度発現までの時間を適宜に設定することができる。
【0019】実施例1 東京都有明地区の地盤中に、潜在水硬性材料として、高
炉スラグ粉末の水高炉スラグ粉末比0.6の水性ミルク
を、250kg/m3 の注入量で注入し、それから3日後
に、硬化剤として普通ポルトランドセメントの水セメン
ト比0.6の水性ミルクを、50kg/m3 の注入量で注
入し、潜在水硬性材料の注入から1日、3日、7日、1
4日、28日後の地盤の一軸圧縮強度(kgf/cm2 )を測
定した。比較例1において、前記潜在水硬性材料の代り
に、普通ポルトランドセメントの水セメント比0.6の
水性ミルクを300kg/m3 の注入量で注入した。硬化
剤の注入は行わなかった。比較例2において、前記比較
例1に用いられた、普通ポルトランドセメントの代り
に、遅硬性固化材として、住友大阪セメント(株)製
「リターロック」(商標)を用いて、比較例1と同様の
地盤強化を行った。さらに、比較例3において、前記比
較例1の普通ポルトランドセメントに3%(重量)の遅
延剤(商標:ポゾリスNo. 89、ポゾリス物産(株)社
製、変性リブニンとオキシカルボン酸化合物の複合体含
有)を混合し、この混合物の水混合物比0.6の水性ス
ラリーを、300kg/m3 の注入量で前記地盤に注入し
て比較例1と同様の地盤強化を施した。この地盤の水硬
性材料注入後1,3,7,14,28日後の圧縮強度を
測定した。その結果を表2に示す。
【0020】
【表2】
【0021】表2から明らかなように、例えば普通ポル
トランドセメントを注入した後の地盤にH鋼材を挿入す
るという施工を行う場合では、比較例1において、普通
ポルトランドセメントを地盤に注入した場合注入後1日
で強度が発現するため、直ちにH鋼材の挿入をしなけれ
ばならず、例えば、材齢3日において、この地盤にH鋼
材を挿入することは実際上不可能であった。つまり、工
事進行のコントロールがきわめて窮屈になった。一方、
比較例2及び3において、遅硬性固化材、又は普通ポル
トランドセメントと遅延剤との混合物を用いると、地盤
強度の発現が、著しく遅延し、材齢28日においても、
所望強度に達しないという不都合を生じた。本発明方法
の実施例においては、材齢3日における硬化剤注入によ
り強度が発現し、材齢約14日において、所望強度近辺
に達することができた。また材齢28日において普通セ
メントを用いた比較例1とほゞ同様の強度に達してい
た。
【0022】実施例2 実施例1の潜在水硬性材料を高炉スラグ粉末に替えてフ
ライアッシュを使用し、水フライアッシュ比0.6の水
性ミルクを250kg/m3 の注入量で注入し、それから
3日後に硬化剤としてP2 5 濃度30%のリン酸液を
50kg/m3 の注入量で注入し、潜在水硬性材料の注入
から材齢1日、3日、7日、14日、28日後の地盤の
一軸圧縮強度を測定した。測定結果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】表3から明らかなように、本発明方法によ
る潜在水硬性材料は、硬化剤を注入後強度が発現し、材
齢7日においては高炉スラグ粉末を用いた時よりもかな
り高い強度を示した。
【0025】
【発明の効果】本発明方法により地盤改良工事における
地盤強度の発現時期を、所望に応じて設定することがで
き、かつ強度発現時からその強度を増大させ、材齢28
日では十分に所望設定強度に達することができる。この
ため、地盤改良工事と、他の関連工事との進行を適宜に
適合させることが可能になり、その実用的効用は、きわ
めて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C09K 103:00 C09K 103:00 (72)発明者 高橋 秀夫 東京都江東区東陽3−23−21 株式会社 エステック内 (56)参考文献 特開 昭60−124688(JP,A) 特開 昭60−124689(JP,A) 特開 昭60−124690(JP,A) 特開 平10−158647(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 17/02 C09K 17/06 C09K 17/10 E02D 3/12 101 E02D 3/12 102

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉スラグ粉末及びポゾラン粉末から選
    ばれた1種以上からなる、潜在水硬性材料と水とを混合
    して調製した水性ミルクを、地盤中に注入して、前記地
    盤中に、潜在水硬性領域を形成し、 所望時間の経過後、又は所望時刻において、前記潜在水
    硬性材料と接触してこれを硬化させる硬化剤の水溶液又
    は水性ミルクを、前記潜在水硬性領域に注入して、この
    潜在水硬性領域を硬化させる、 ことを特徴とする地盤改良方法。
  2. 【請求項2】 前記潜在水硬性材料含有水性ミルクを、
    地盤中に注入しながら、この水性ミルクと地盤土壌とを
    撹拌混合して、前記潜在水硬性領域を形成する、請求項
    1に記載の地盤改良方法。
  3. 【請求項3】 前記硬化剤がセメント、セメント水和
    物、石灰、苦土石灰、石こう、アルカリ金属の水酸化
    物、アルカリ金属のアルカリ性塩、リン酸及びリン酸塩
    から選ばれた1種以上からなる請求項1に記載の地盤改
    良方法。
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