JP3574838B2

JP3574838B2 - 地盤改良用配合剤

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Publication number: JP3574838B2
Application number: JP19533796A
Authority: JP
Inventors: 光昭西田; 雅杉山; 真一杉田
Original assignee: Fuso Chemical Co Ltd
Current assignee: Fuso Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JPH1017864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土にセメント等の水硬性固化材と水および添加剤を配合し、攪拌混合して出来るセメント改良土等の水硬性組成物の作製において添加する地盤改良用配合剤および該配合剤を使用した水硬性固化材を混合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】
沖積粘土等の建設立地条件に適さない軟弱地盤を、例えば、建物や橋脚、護岸等の基礎建設や止水壁等の仮設構造物建設に活用するために、多くの地盤改良工法が行われている。この地盤改良工法の一つに「セメント系深層混合処理工法（ＣＤＭ）」がある。このＣＤＭ工法は、セメント等の水硬性固化材（安定材）のスラリー又はモルタルを軟弱地盤に注入し、現位置で土と攪拌混合して両者の化学反応による固化を利用し、地盤改良を行う方法である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、ＣＤＭ工法では、軟弱地盤を改良した改良体部分は剛体の地中構造物と考えられ、既設改良体の一部に処理機を貫入させて切削し、新たに水硬性固化材のスラリー又はモルタルを注入混合することにより、改良体同士を一体化するオーバーラップ施工が用いられる。
水硬性固化材として、普通ポルトランドセメントや高炉セメントＢ種が一般に用いられるが、これらは早期（材齢１〜３日）に５〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ^２の強度発現があるため、時間経過と共にオーバーラップ施工は困難となる。従来は、早期強度発現の抑制即ち硬化遅延のため、コンクリート用凝結遅延剤であるグルコン酸ナトリウム等を水硬性固化材に添加していたが、土の種類、配合割合、施工状態、環境条件等によっては充分な硬化遅延効果は得られなかった。
このような場合、グルコン酸ナトリウムの添加量を多くすることにより、硬化遅延性の増大も可能であるが、逆に長期材齢（２８、９１日）での強度発現性が低下し、改良体および改良地盤全体の所要強度が得られないことになる。
今日では、現場作業の週休２日制の定着という社会背景もあり、オーバーラップ部分の硬化遅延が２〜３日、場合により７日程度まで必要であり、さらにその後の長期材齢においては急速な強度発現による一体化が望まれているが、この両方を満たす方法は実用化されておらず、セメント系凝結遅延剤とセメント系硬化促進剤を併用する例も見られない。
【０００４】
本発明は、このような水硬性固化材による地盤改良において、水硬性固化材の地盤への注入混合により生成した水硬性組成物が、初期材齢（１〜７日）においては、従来より一層の硬化遅延性を有し、オーバーラップ施工が終わった後の長期材齢（２８日、９１日）においては、従来のセメント系凝結遅延剤では不十分であった急速かつ確実な強度発現を可能にする地盤改良用配合剤の提供を目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するため、鋭意研究の結果、一般的に使用されているセメント系凝結遅延剤とやはり一般的に使用されているある種のセメント系硬化促進剤とを配合して併用することにより、水硬性組成物の初期材齢におけるより一層の硬化遅延性と長期材齢での急速な強度発現性が得られるという新知見を得、さらに研究を進めた結果、本発明を完成した。
本発明の第１の発明として、セメント系凝結遅延剤と、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンから選ばれた１種または２種以上の化合物からなるセメント系硬化促進剤とを配合した地盤改良用配合剤を、第２の発明として、第１の発明におけるセメント系凝結遅延剤がオキシカルボン酸またはその塩、糖類、リン酸またはその塩から選ばれた１種または２種以上の化合物が好適であることを、第３の発明として、さらに第２の発明におけるオキシカルボン酸またはその塩はグルコン酸ナトリウムおよび／またはグルコヘプトン酸ナトリウムが好適であることを、第４の発明として、また第２の発明における糖類はグルコースが好適であることを、第５の発明として、また第２の発明におけるリン酸またはその塩は１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウムから選ばれた１種または２種以上の化合物が好適であることを、第６の発明として、第１の発明におけるセメント系凝結遅延剤がグルコン酸ナトリウム、、第１の発明におけるセメント系硬化促進剤がトリエタノールアミンが好適であることを、第７の発明として水硬性固化材１００重量％に対し、第１の発明におけるセメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを０．５〜１０．０重量％、第１の発明におけるセメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜５．０重量％となるよう配合することが好適であることを、第８の発明として水硬性固化材１００重量％に対し、第１の発明におけるセメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを１．０〜２．０重量％、第１の発明におけるセメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜０．５重量％となるよう配合することがさらに好適であることを、第９の発明として、土に水硬性固化材および本発明の地盤改良用配合剤を混合する地盤改良方法を、それぞれ提供するものである。
【発明の実施の形態】
【０００６】
セメント系凝結遅延剤としては、ケイフッ化物、ホウ酸類、リン酸塩、亜鉛化物、鉛化物、銅化物等の無機系化合物、オキシカルボン酸とその塩、ケト酸とその塩、アミノカルボン酸とその塩、糖類、糖アルコール類、高分子有機酸とその塩、水溶性アクリル酸とその塩等の有機系化合物が挙げられ、中でも好ましいのはオキシカルボン酸とその塩、糖類、リン酸またはその塩から選ばれた１種または２種以上の化合物である。
【０００７】
オキシカルボン酸としては、グルコン酸、グルコヘプトン酸、グリコール酸、ヒドロキシプロパン酸（例えば乳酸、３−ヒドロキシプロパン酸等）、ヒドロキシ酪酸（例えば２−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸等）、ヒドロキシ吉草酸（例えば２−ヒドロキシ吉草酸、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、５−ヒドロキシ吉草酸等）、グリセリン酸、酒石酸、クエン酸、タルトロン酸、リンゴ酸、シトラマル酸等が挙げられ、オキシカルボン酸の塩としては、アンモニウム塩、アルカリ金属塩（例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等）、アルカリ土類金属塩（例えばカルシウム塩、マグネシウム塩）が挙げられる。オキシカルボン酸またはその塩の中でも好ましいのはグルコン酸ナトリウムおよび／またはグルコヘプトン酸ナトリウムである。
【０００８】
糖類としては、グルコース、フルクトース等が挙げられ、中でも好ましいのはグルコースである。
【０００９】
リン酸またはその塩としては、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、中でも好ましいのは１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸である。
【００１０】
本発明では、セメント系凝結遅延剤と併用する成分としてトリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンから選ばれた１種または２種以上の化合物からなるセメント系硬化促進剤が挙げられる。
【００１１】
本発明の地盤改良用配合剤として配合するセメント系凝結遅延剤とセメント系硬化促進剤の組み合わせは、セメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウム、セメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンが最適である。好ましくは、水硬性固化材１００重量％に対し、セメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを０．５〜１０．０重量％、セメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜５．０重量％となるよう配合するのが良く、さらに好ましくは、水硬性固化材１００重量％に対し、セメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを１．０〜２．０重量％、セメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜０．５重量％となるよう配合するのが良い。
また、グルコン酸ナトリウムとトリエタノールアミンは、重量比でトリエタノールアミン１に対しグルコン酸ナトリウムが３〜８になるよう配合するのが好適である。
【００１２】
本発明の地盤改良用配合剤の配合方法は、通常行われている方法を用いることができる。例えば、地盤改良の目的によって必要な割合に、セメント系凝結遅延剤とトリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンから選ばれた１種または２種以上の化合物からなるセメント系硬化促進剤とを予め混合して使用してもよいし、予め混合せずに、使用時に水、水硬性固化材、または水硬性組成物に同時または別々に添加してもよい。
【００１３】
本発明の地盤改良用配合剤が用いられる水硬性組成物は一般にはセメント改良土であり、水硬性固化材は一般にはセメントであるが、これらに限定されない。また、セメントは、通常のセメント（普通ポルトランドセメント、早強セメント、超早強セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等）の他、ソイルセメントのようなセメント系固化材も使用することができる。
土１ｍ^３に対し添加するセメントの量は、固化処理対象の地盤によって種々決定されるが、一般的には１００〜３００Ｋｇ程度、水量は１００〜３００Ｋｇである。
【００１４】
本発明の地盤改良用配合剤の使用方法は、通常行われている方法を用いることができる。一般的には、水と該地盤改良用配合剤と水硬性固化材を混練してミルク状にし、これを地盤に注入して土と混合するが、この場合水に該地盤改良用配合剤を予め溶解してもよいし、水と該地盤改良用配合剤を水硬性固化材に同時に加えてもよい。また、地盤に水と混練した水硬性固化材を注入する際に同時に該地盤改良用配合剤を添加してもよい。
【００１５】
また、本発明の地盤改良用配合剤を使用する場合、必要により他の添加剤例えば減水剤、ＡＥ減水剤等を併用してもよい。
【００１６】
本発明の地盤改良用配合剤を使用した地盤改良方法は、通常行われている工法に適用でき、中でもＣＤＭ工法が好適である。また、該地盤改良方法は、防波堤、護岸、橋脚、建物、道路、河川築堤等の海上および陸上の各種構造物の基礎地盤改良、液状化防止のための地盤改良、大深度工法での掘削土処理、あるいは止水壁や地中切梁等の仮設構造物の建設等に用いることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の地盤改良用配合剤は、これを水硬性組成物の生成時に配合することにより、該水硬性組成物が従来のセメント系凝結遅延剤のみ添加の場合と同等の分散性をもちながら、初期材齢（１〜７日）においては、従来のセメント系凝結遅延剤のみ添加の場合よりも大きな硬化遅延性を有するようになり、遅延に関する安全性を高くすることができる。また、長期材齢（２８日、９１日）においては、従来のセメント系凝結遅延剤では不十分であった確実かつ急速な強度発現を可能にし、硬化に関する安全性も高くすることができる。
従って、水硬性固化材による地盤改良を行う場合に、１〜７日の連休後、気象・海象の影響による待機後、あるいは機器トラブル等による休止後等にあっても、既設改良体の硬化遅延性が高いために、処理機による貫入、切削が容易であり、処理スピードの高速化および確実なオーバーラップ施工が可能となる。また、一定期間後の確実な強度発現性により短時間で十分な強度が得られるため、施工性が改善され、週休２日制の現場作業にも十分対応し、労働条件の改善に大きなメリットがある。
【００１８】
以下、試験例により本発明をさらに詳細に説明する。
試験例
（１）試験方法
Ｉ）配合・混練本発明の地盤改良用配合剤を添加した水道水１Ｋｇと普通ポルトランドセメント１Ｋｇを配合し、ホバート型ミキサーを用いて最高速（４４２ｒｐｍ）で２分間混練してセメントミルクとした。次いで、このセメントミルクに試料土を５ｌ（リットル）加えて高速（３３０ｒｐｍ）でさらに５分間混練した。地盤改良用配合剤の添加量はセメントに対する重量百分率で示した。

ＩＩ）分散性の評価混練直後の水硬性組成物の分散性の評価は混練物のフローで行った。試験方法は「ＪＩＳＲ５２０１セメントの物理試験方法」によるフロー試験に従った。
ＩＩＩ）一軸圧縮強度試験用供試体の作製上記Ｉ）の方法で混練した水硬性組成物をφ５×１０ｃｍのモールドに入れ、コンクリート床にモールドを１００回打ちつけ十分に締め固めた。尚、水硬性組成物はモールド上面より若干高く盛り上げ、水分蒸発防止のため、密封材で被覆し、適度に硬化するまで静置した。そして適度に硬化後モールドより高い部分の水硬性組成物はセメントナイフを用いて除去し平面に仕上げた。
ＩＶ）養生供試体は所定の材齢まで２０℃の恒温室で湿潤密封養生した。
Ｖ）一軸圧縮強度試験所定の材齢の供試体の硬化度は土質工学基準「ＪＳＦ５１１−１９９０土の圧縮強度試験方法」に準拠してストログラフ試験機を用いて測定した。尚、載荷スピードは１ｍｍ／分とした。
ＶＩ）材料試験に使用した材料を以下に示す。
試料土試料土の土質特性を表１に示す。
【表１】
試料土の物理的性質

【００１９】
（２）薬剤（試験化合物）
化合物Ａ：グルコン酸ナトリウム
化合物Ｂ：トリエタノールアミン
【００２０】
（３）試験結果
フロー試験（分散性評価）の結果を、薬剤無添加の場合、化合物Ａのみ添加の場合、化合物ＡおよびＢの併用添加の場合について表２に示す。
【００２１】
【表２】
フロー試験（分散性評価）結果

【００２２】
表２の試験結果より本発明の地盤改良用配合剤添加、即ち化合物ＡおよびＢ併用添加の場合の分散性は、薬剤無添加の場合に比べて高いが、化合物Ａのみ添加の場合とは同程度である。
【００２３】
また、一軸圧縮強度試験（硬化遅延性および強度発現性評価）の結果を、薬剤無添加の場合、化合物Ａのみ添加の場合、化合物ＡおよびＢの併用添加の場合について表３に示す。
【００２４】
【表３】一軸圧縮強度試験（硬化遅延性および強度発現性評価）結果

【００２５】
表３の結果より、本発明の地盤改良用配合剤を添加した場合、無添加および従来のセメント系凝結遅延剤のみ添加の場合に比べて初期材齢（１〜７日）の硬化遅延性および長期材齢（２８日、９１日）の強度発現性が各々増大する。
化合物Ａ即ちグルコン酸ナトリウムのみを添加した場合、添加量がセメント１００重量％に対し、１．０重量％から２．０重量％へと増大するに従い、初期材齢における一軸圧縮強度は低下し、即ち硬化遅延性は増大するが、長期材齢における一軸圧縮強度も低下するため、長期材齢における強度発現性は低下する。
化合物Ｂ即ちトリエタノールアミンをセメント１００重量％に対し０．１〜１．０重量％併用添加した場合、トリエタノールアミンの添加量増大に伴って初期材齢における一軸圧縮強度は低下し、即ち薬剤無添加および化合物Ａ単独添加に比較して硬化遅延性が増大する。また、トリエタノールアミンの併用添加により長期材齢における一軸圧縮強度は薬剤無添加および化合物Ａ単独添加に比較して増大し、即ち強度発現性が顕著に増大する。
【００２６】
実施例１〜１２、比較例１〜６
表１に示した各土５ｌ（リットル）に対し、普通ポルトランドセメント１Ｋｇ、水１Ｋｇと、グルコン酸ナトリウムとトリエタノールアミンを表２に示す組成となるよう配合した地盤改良用配合剤とを配合したセメント改良土。

Claims

セメント系凝結遅延剤と、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンから選ばれた１種または２種以上の化合物からなるセメント系硬化促進剤とを配合したことを特徴とする地盤改良用配合剤。
セメント系凝結遅延剤がオキシカルボン酸またはその塩、糖類、リン酸またはその塩から選ばれた１種または２種以上の化合物であることを特徴とする請求項１記載の地盤改良用配合剤。
オキシカルボン酸またはその塩がグルコン酸ナトリウムおよび／またはグルコヘプトン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項２記載の地盤改良用配合剤。
糖類がグルコースであることを特徴とする請求項２記載の地盤改良用配合剤。
リン酸またはその塩が１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウムから選ばれた１種または２種以上の化合物であることを特徴とする請求項２記載の地盤改良用配合剤。
セメント系凝結遅延剤がグルコン酸ナトリウム、セメント系硬化促進剤がトリエタノールアミンであることを特徴とする請求項１記載の地盤改良用配合剤。
水硬性固化材１００重量％に対し、セメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを０．５〜１０．０重量％、セメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜５．０重量％となるよう配合することを特徴とする請求項１記載の地盤改良用配合剤。
水硬性固化材１００重量％に対し、セメント系凝結遅延剤としてグルコン酸ナトリウムを１．０〜２．０重量％、セメント系硬化促進剤としてトリエタノールアミンを０．１〜０．５重量％となるよう配合することを特徴とする請求項１記載の地盤改良用配合剤。
土に水硬性固化材および請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の地盤改良用配合剤を混合することを特徴とする地盤改良方法。