JP3582174B2 - 地盤改良剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクリル酸多価金属塩及び親水基を有するアゾ化合物の水溶液からなるアクリルポリマー系の地盤改良剤、特に地盤の液状化防止のために有用な地盤改良剤に関するものであり、土木・建設の技術分野において有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤を改良する目的で、従来より使用されている地盤改良剤としては、セメント系や水ガラス系の地盤改良剤が知られている。 又、止水等の特殊用途には、ウレタン系の地盤改良剤やレドックス触媒とアクリル酸多価金属塩水溶液とからなるアクリルポリマー系の地盤改良剤が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これまでに地盤改良剤として使用されている水ガラス系、セメント系、ウレタン系及びアクリルポリマー系の地盤改良剤は、数秒から数時間でゲル化する。ところで、地盤の液状化防止等を目的とした工法の場合、地盤中に広範囲に渡って均一に地盤改良剤を注入する必要がある。 そのためには、地盤改良剤が長時間にわたってゲル化しないで地盤中に浸透した後ゲル化し、そのゲルは十分なゲル強度を有する必要があるが、従来の地盤改良剤では、比較的短時間でゲル化してしまうためこの要求を満たすことはできず、地盤の液状化防止の用途には十分な性能を有するものではなかった。
又、アクリルポリマー系の地盤改良剤において、ゲル化時間を遅くするため、レドックス触媒の含有量を少なくした地盤改良剤も考えられるが、この地盤改良剤は、一部がゲル化するのみか、或いは全くゲル化しない場合があり、液状化防止の用途には使用し難いものであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、長いゲル化時間（１日以上）を有する地盤改良剤を提供するためには、アクリル酸多価金属塩とこの重合触媒としての特定の化合物からなる地盤改良剤が極めて有効であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明はアクリル酸多価金属塩及び親水基を有するアゾ化合物の水溶液からなる地盤改良剤である。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
○アクリル酸多価金属塩
本発明の地盤改良剤では、アクリル酸多価金属塩を使用する。１価のアクリル酸金属塩を使用する場合には、架橋点を持たないためにその重合物は水溶性となってしまい、 地盤改良剤として利用できない。 アクリル酸多価金属塩としては、種々の化合物が使用でき、アクリル酸マグネシウム、アクリル酸亜鉛、アクリル酸ニッケル及びアクリル酸アルミニウム等がある。これらの中でも、得られるゲルの強度が優れ、又得られるゲルのｐＨがほぼ中性を示し、取扱いが容易であるうことから、アクリル酸マグネシウムが好ましい。
【０００６】
地盤改良剤中のアクリル酸多価金属塩の濃度としては、１７〜３５重量％が好ましく、より好ましくは２８〜３５重量％である。アクリル酸多価金属塩の濃度の濃度が１７重量％に満たない場合は、充分なゲル強度が得られないことがあり、他方３５重量％を越える場合には、粘度が高くなりすぎ取扱いにくくなったり、ゲル化時間が速くなりすぎることがある。
【０００７】
○親水基を有するアゾ化合物
本発明では、アクリル酸多価金属塩を重合させる触媒として、親水基を有するアゾ化合物（以下単にアゾ化合物という）を使用する。
本発明で使用するアゾ化合物は、次の優れた特長を有する。
１）地盤中の温度領域におけるラジカルの発生濃度が低く、かつ長時間にわたって一定濃度で分解する。しかもゲル化終了時においても、半減期に達しておらず、安定した触媒活性を保持する。
２）分子中に親水基を有するため、アクリル酸多価金属塩水溶液に対して１０^−２ｍｏｌ／Ｌ以上の溶解性を有しており、重合触媒として十分な相溶性を有している。
３）レドックス触媒を使用した場合では、地盤中の金属イオンとの反応によりゲル化時間が早くなるが、アゾ化合物は金属イオンと反応しないため、ゲル化時間が早くなることはなく、地盤中でも安定したゲル化時間が得られる。
【０００８】
アゾ化合物において、親水基としては、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基がある。アミノ基を有するアゾ化合物としては、アゾアミジン及び環状アゾアミジン等があり、その例としては、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル） プロパン〕、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン〕ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド及び２，２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕ジヒドロクロリド等がある。水酸基を有するアゾ化合物の例としては、２，２’−アゾビス〔２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド〕等が挙げられ、カルボキシル基を有するアゾ化合物としては４，４’−アゾビス（４−シアノバレロ酸）等がある。
これらのアゾ化合物中でも、水溶液中での活性化エネルギーが２５〜３５ｋｃａｌ／ｍｏｌのものが、液状化防止の目的のための好ましいゲル化時間を得ることができるため好ましく、具体的には２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン］ 、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン〕ジヒドロクロリド等がある。しかも、これらのアゾ化合物は、地盤中のｐＨの違いによっても、反応の阻害を受けないという点でも好ましい。
【０００９】
アゾ化合物のアクリル酸多価金属塩に対する配合割合としては、アクリル酸多価金属塩に対してアゾ化合物が０．４〜５重量％であることが好ましく、より好ましくは０．４〜１重量％である。この割合が０．４重量％に満たない場合には、地盤改良剤がゲル化し難くなったり、又得られるゲルが不均一になったりする場合があり、他方５重量％を越えると、ゲル化速度が速すぎ、地盤改良剤が地盤中に十分浸透し難くなる場合がある。
【００１０】
○製造方法
本発明の地盤改良剤の製造方法としては、種々の方法が採用でき、例えば、アクリル酸多価金属塩の水溶液にアゾ化合物を添加し攪拌溶解させる方法や、使用するアクリル酸多価金属塩水溶液に対して、体積比で好ましくは１／１０の量の水にアゾ化合物を攪拌溶解させアゾ化合物水溶液を調製した後に、アゾ化合物水溶液とアクリル酸金属塩水溶液とを混合する方法等がある。
【００１１】
○地盤改良工法
本発明の地盤改良剤は、一般的な注入工法により、地盤に注入すればよい。例えば、１本の管を使用して地盤改良剤を地盤に注入する１ショット工法、又はアクリル酸多価金属塩水溶液を主材としアゾ化合物水溶液を硬化剤として、二重管を使用してそれぞれを別々に供給する１．５ショット工法、２ショット工法等があるが、通常は１ショット工法によれば充分である。
【００１２】
【実施例】
○実施例１〜２
アクリル酸マグネシウムの３５重量％水溶液１１５ｇに、アゾ化合物として、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル） プロパン〕ジヒドロクロリド０．３２３ｇ又は０．１６１ｇを添加混合して地盤改良剤を製造した。
上記で得られた地盤改良剤の全量を、間隙率４３％の豊浦標準砂２５０ｇに浸透させ、ゲル化に要した時間を測定した。それらの結果を表１に示す。得られたサンドゲルは、いずれも均一なものであった。
【００１３】
【表１】

【００１４】
○実施例３〜６
アクリル酸多価金属塩として、表２に示す化合物を使用した以外は、実施例２と同様の配合量及び同様の方法により、地盤改良剤を製造した。
得られた地盤改良剤のホモゲルについて、ｐＨ試験紙によりｐＨを測定した。さらに実施例２と同様に、地盤改良剤を豊浦標準砂に浸透させてゲル化させ、一定期間経過後のサンドゲルについてＪＩＳ Ａ １２１６に準じて一軸圧縮試験を行った。それらの結果を表２に示す。得られたサンドゲルは、いずれも均一なものであった。
【００１５】
【表２】

【００１６】
○比較例１〜４
アクリル酸マグネシウムの３５重量％水溶液１１５ｇに、レドックス触媒として過硫酸アンモニウムの１重量％水溶液及びチオ硫酸ナトリウムの３重量％水溶液を表３に示す量添加し、ゲル化までの時間を測定した。
それらの結果を表３に示す。比較例１及び同２において、ゲル化時間は速すぎ、しかもこれらの結果は、標準砂中における結果であるため、 これらの地盤改良剤を種々の金属イオンを含有する実際の地盤に適用した場合には、さらにゲル化が促進されるものと推定される。 又ゲル化時間を遅くするため、過硫酸アンモニウム水溶液の添加量を少なくした場合、比較例３では７０分後に一部がゲル化するのみでそれ以降も全く状況は変わらず、又比較例４では全くゲル化しなかった。
【００１７】
【表３】

【００１８】
【発明の効果】
本発明の地盤改良剤は、ゲル化時間が１日以上と長いため、地盤中に広範囲に渡って均一に浸透させることができ、しかも地盤中で確実にゲル化し、又ゲル化後は長期間に渡って優れた強度を維持することができ、地盤の液状化防止に有用なものである。

Claims (1)

1. アクリル酸多価金属塩及び親水基を有するアゾ化合物の水溶液からなる地盤改良剤。