JP7033108B2 - 地盤の改良工法 - Google Patents

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Description

本発明は、地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物、地盤改良用スラリー、及び地盤改良体に関する。
建造物を建設する基礎を地盤改良する方法として、コンクリート製又は鋼管製の地盤改良コラムを地盤に打ち込む地盤改良工法や、地盤を掘削しながらセメントミルクなどのセメント系固化材を注入し、掘削土と前記セメントミルクとが混じり合って形成されるコラム状の地盤改良体を地盤中に直接形成する地盤改良工法が知られている。
セメント系固化材を土と添加混合により地盤の改質を行う地盤改良では、混合する土壌の性質、地盤改良を行う工法の種類などを考慮して、適切な固化材、配合比、添加剤などを選定することが望まれる。
特許文献１には、エチレン性不飽和モノカルボン酸及びエチレン性不飽和ジカルボン酸から選ばれた少なくとも１種の重合体及び共重合体及びそれらの水溶性塩の少なくとも１種を含む重合体成分と、及び水溶性重炭酸塩の少なくとも１種を含む重炭酸塩成分とを含む地盤改良セメント組成物用添加剤が開示されている。
また、特許文献２には、ポリオキシアルキレン基を有する特定の単量体１とリン酸モノエステル系単量体２とリン酸ジエステル系単量体３とをｐＨ７以下で共重合して得られるリン酸エステル系重合体を含有するソイルセメント用添加剤が開示されている。
また、特許文献３には、アルカリ金属炭酸塩及び／又はリン酸塩、並びに、有機酸類を含有してなる地盤安定化用セメント混和材が開示されている。
特開２００４－１７５９８９号公報 特開２００７－１６９５４７号公報 特開平１０－２１２４８２号公報
本発明は、地盤改良体の初期強度が高く、海成粘土のようなミネラル分が多い土壌を用いた場合でもソイルセメントの増粘を抑制できる、地盤の改良工法を提供する。
本発明は、土壌に、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、水とを混合する、地盤の改良工法であって、
前記重合体（Ａ）と前記酸化合物（Ｂ）とを（Ａ）／（Ｂ）の質量比が１以上１０以下で混合する、
地盤の改良工法に関する。
また、本発明は、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用添加剤組成物に関する。
また、本発明は、水と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用スラリーに関する。
また、本発明は、電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良体に関する。
以下、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）を（Ａ）成分、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）を（Ｂ）成分、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）を（Ｃ）成分として説明する。
本発明によれば、地盤改良体の初期強度が高く、海成粘土のようなミネラル分が多い土壌を用いた場合でもソイルセメントの増粘を抑制できる、地盤の改良工法が提供される。
〔地盤の改良工法〕
本発明の地盤の改良工法は、土壌が種々の地盤を対象とすることができる。
本発明の地盤の改良工法は、土壌が、酸性土、海成粘土、アロフェンを含む粘性な土壌、すなわち粘土を含む土壌であっても効果が発現する。
また、本発明の地盤の改良工法は、アロフェンと海水とを含んだ土壌や、アロフェンを含む海成粘性土の地盤改良にも使用できる。
本発明の地盤の改良工法は、海成粘土を含む土壌を対象とすることができる。
土壌は、電気伝導度が、好ましくは５０ｍＳ／ｍ以上、より好ましくは５００ｍＳ／ｍ以上、更に好ましくは１，０００ｍＳ／ｍ以上、そして、好ましくは４５，０００ｍＳ／ｍ以下、より好ましくは２０，０００ｍＳ／ｍ以下、更に好ましくは１０，０００ｍＳ／ｍ以下であるものであってよい。ここで、土壌の電気伝導度は、地盤工学会基準「土懸濁液の電気伝導率試験方法」（ＪＧＳ０２１２－２００９）に基づき、白金電極式電気伝導率計により測定されたものである。土壌の電気伝導度は、土壌中の塩類濃度の指標となり得るものである。
本発明で用いられるセメントは、Ｃ３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３ カルシウムアルミネート）を５質量％以上１５質量％以下含むセメントである。セメントは、Ｃ３Ａの含有量が前記範囲にあれば、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどのポゾラン作用及び／又は潜在水硬性を有する粉体や、石粉（炭酸カルシウム粉末）等を含んでいてもよい。なお、本発明では、セメントが、ポゾラン作用を有する粉体、潜在水硬性を有する粉体、及び石粉（炭酸カルシウム粉末）から選ばれる粉体を含む場合、それらの量もセメントの量に算入する。
セメントは、Ｃ３Ａを、好ましくは５質量％以上、より好ましくは８質量％以上、そして、好ましくは１３質量％以下、より好ましくは１０質量％以下含む。
セメント中のＣ３Ａの含有量は、ＸＲＤ・リートベルト解析により測定できる。
（Ａ）成分は、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体である。（Ａ）成分の中和度は、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、８０モル％以上、好ましくは９０モル％以上、更に好ましくは９５モル％以上、そして、１００モル％以下である。（Ａ）成分の中和度は１００モル％であってもよい。
なお、本発明を実施するにあたり、（Ａ）成分は、完全中和に必要なアルカリの量を超えた量のアルカリを含む水溶液として使用することができる。例えば、（Ａ）成分を１００モル％中和できる量の１．２倍のアルカリとポリアクリル酸とを含有する水溶液を用いることができる。便宜的にこのようなポリアクリル酸水溶液を中和度１２０モル％のポリアクリル酸水溶液とみなすことができる。
（Ａ）成分は、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、重量平均分子量が、好ましくは２，０００以上、より好ましくは４，０００以上、更に好ましくは６，０００以上、そして、好ましくは１００，０００以下、より好ましくは５０，０００以下である。（Ａ）成分の重量平均分子量は、下記条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて測定することができる。
［ＧＰＣ条件］
カラム：Ｇ４０００ＰＷＸＬ＋Ｇ２５００ＰＷＸＬ（東ソー（株）製）、
溶離液：０．２Ｍリン酸緩衝液／アセトニトリル＝７／３（体積比）
標準物質：分子量既知の単分散ポリエチレングリコール
（Ａ）成分の塩は、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。（Ａ）成分としては、アルカリ金属水酸化物又はアンモニア、好ましくはアルカリ金属水酸化物、より好ましくは水酸化ナトリウムにより中和された中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体が挙げられる。
（Ｂ）成分は、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である。
有機酸は、好ましくは分子量５００以下、より好ましくは３００以下、そして、好ましくは５０以上、より好ましくは６０以上である。分子量５００以下の有機酸としては、酢酸、クエン酸、酒石酸及びグルコン酸から選ばれる１種類以上の有機酸が好ましく、酢酸及びクエン酸から選ばれる１種類以上の有機酸がより好ましく、酢酸が更に好ましい。（Ｂ）成分の有機酸は、酸型の化合物で用いることで本発明の効果が得られる。（Ｂ）成分の有機酸は、分子量５００以下の未中和の有機酸である。
無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸などが挙げられる。無機酸は、硫酸が好ましい。（Ｂ）成分の無機酸は、未中和の無機酸である。
よって、（Ｂ）成分は、分子量５００以下の未中和の有機酸及び未中和の無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物であってよい。
（Ｂ）成分は、酢酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物が好ましく、酢酸、クエン酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物がより好ましく、酢酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物が更に好ましい。
（Ｂ）成分は、酢酸、クエン酸及び硫酸から選ばれる１種類以上の酸化合物がより更に好ましく、酢酸及び硫酸から選ばれる１種類以上の酸化合物がより更に好ましく、酢酸がより更に好ましい。
（Ｃ）成分は、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物である。
金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩などが挙げられる。
金属重炭酸塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩などが挙げられる。
（Ｃ）成分は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムから選ばれる１種類以上の化合物が好ましい。
本発明の地盤の改良工法では、地盤改良体の強度発現性の観点から、土壌に、前記セメントを、前記セメント／土壌の質量比が、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、更に好ましくは０．１以上、そして、経済性の観点から、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．９以下、更に好ましくは０．８以下で混合する。
本発明の地盤の改良工法では、セメントミルクの流動性と強度発現性の観点から、前記セメントと水とを、水／前記セメントの質量比が、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、そして、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９０質量％以下で混合する。この質量比は、（水の量／前記セメントの量）×１００で算出される。
本発明の地盤の改良工法では、セメントミルクの偽凝結抑制の観点から、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比は、セメントミルクの偽凝結抑制と強度発現性の観点からは、５以上が好ましい。
（Ｂ）成分が、分子量５００以下の有機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、酢酸である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、クエン酸、酒石酸及びグルコン酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、硫酸、塩酸、硝酸及びリン酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、硫酸である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
（Ｂ）成分が、酢酸及び硫酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である場合、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上、より更に好ましくは６以上、より更に好ましくは７以上、そして、１０以下、好ましくは９以下で混合する。
本発明は、（Ｂ）成分に応じて、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを上記質量比で混合する地盤の改良工法であってよい。
また、本発明の地盤の改良工法では、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、（Ａ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、そして、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１質量％以下で混合する。
また、本発明の地盤の改良工法では、セメントミルクの偽凝結抑制の観点から、（Ｂ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上、そして、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下で混合する。
また、本発明の地盤の改良工法では、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、（Ｃ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、そして、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下で混合する。
また、本発明の地盤の改良工法では、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とを、合計で、前記セメントに対して、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上、そして、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下で混合する。
本発明の地盤の改良工法では、セメントミルクの偽凝結抑制の観点から、更に重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）〔以下、（Ｄ）成分という〕を混合することができる。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物又はその塩である。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は、性能を損なわない限り、単量体として、例えばメチルナフタレン、エチルナフタレン、ブチルナフタレン、ヒドロキシナフタレン、ナフタレンカルボン酸、アントラセン、フェノール、クレゾール、クレオソート油、タール、メラミン、尿素、スルファニル酸及び／又はこれらの誘導体などのような、ナフタレンスルホン酸と共縮合可能な芳香族化合物と共縮合させても良い。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、例えば、マイテイ１５０、デモール Ｎ、デモール ＲＮ、デモール ＭＳ、デモールＳＮ－Ｂ、デモール ＳＳ－Ｌ（いずれも花王株式会社製）、セルフロー １２０、ラベリン ＦＤ－４０、ラベリン ＦＭ－４５（いずれも第一工業株式会社製）などのような市販品を用いることができる。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、セメント分散性向上の観点から、重量平均分子量が、好ましくは１，０００以上、より好ましくは３，０００以上、更に好ましくは４，０００以上、より更に好ましくは５，０００以上、そして、セメントミルクの増粘抑制の観点から、重量平均分子量が、好ましくは２０，０００以下、より更に好ましくは１５，０００以下である。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は酸の状態あるいは中和物であってもよい。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の分子量は下記条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて測定することができる。
［ＧＰＣ条件］
カラム：Ｇ４０００ＳＷＸＬ＋Ｇ２０００ＳＷＸＬ（東ソー株式会社）
溶離液：３０ｍＭ ＣＨ３ＣＯＯＮａ／ＣＨ３ＣＮ＝６／４
流量：０．７ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２８０ｎｍ
サンプルサイズ：０．２ｍｇ／ｍｌ
標準物質：西尾工業（株）製 ポリスチレンスルホン酸ソーダ換算（単分散ポリスチレンスルホン酸ナトリウム：分子量、２０６、１，８００、４，０００、８，０００、１８，０００、３５，０００、８８，０００、７８０，０００）
検出器：東ソー株式会社 ＵＶ－８０２０
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩の製造方法は、例えば、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとを縮合反応により縮合物を得る方法が挙げられる。前記縮合物の中和を行ってもよい。また、中和で副生する水不溶解物を除去してもよい。具体的には、ナフタレンスルホン酸を得るために、ナフタレン１モルに対して、硫酸１．２～１．４モルを用い、１５０～１６５℃で２～５時間反応させてスルホン化物を得る。次いで、該スルホン化物１モルに対して、ホルムアルデヒドとして０．９５～０．９９モルとなるようにホルマリンを８５～９５℃で、３～６時間かけて滴下し、滴下後９５～１０５℃で縮合反応を行う。更に、得られる縮合物の水溶液は酸性度が高いので貯槽等の金属腐食を抑制する観点から、得られた縮合物に、水と中和剤を加え、８０～９５℃で中和工程を行うことができる。中和剤は、ナフタレンスルホン酸と未反応硫酸に対してそれぞれ１．０～１．１モル倍添加することが好ましい。また、中和により生じる水不溶解物を除去することができ、その方法として好ましくは濾過による分離が挙げられる。これらの工程によって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物水溶性塩の水溶液が得られる。この水溶液は、そのまま（Ｄ）成分の水溶液として使用することができる。更に必要に応じて該水溶液を乾燥、粉末化して粉末状のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩を得ることができ、これを粉末状の（Ｄ）成分として使用することができる。
乾燥、粉末化は、噴霧乾燥、ドラム乾燥、凍結乾燥等により行うことができる。
本発明の地盤の改良工法で（Ｄ）成分を用いる場合、セメントミルクの偽凝結抑制の観点から、（Ｄ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、そして、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下で混合する。
ソイルセメントの増粘抑制の観点から（Ａ）成分と（Ｄ）成分の質量比が（Ｄ）／（Ａ）で好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、更に好ましくは０．１以上、そして、好ましくは１．５以下、より好ましくは１以下、更に好ましくは０．５以下である。
本発明の地盤の改良工法では、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、更に分子量が１，０００以下の糖化合物（Ｅ）〔以下、（Ｅ）成分という〕を混合することができる。
（Ｅ）成分は、分子量７００以下、更に５００以下の糖化合物が好ましい。
（Ｅ）成分は、単糖類、二糖類及び三糖類から選ばれる１種以上の糖化合物が好ましい。
（Ｅ）成分の糖化合物としては、糖類及び糖アルコールから選ばれる１種以上の化合物が挙げられる。糖類としては、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース等の単糖類、サッカロース等の二糖類、三糖類が挙げられる。糖類は、単糖類及び二糖類から選ばれる化合物が好ましく、二糖類がより好ましい。糖アルコールとしてはソルビトール等が挙げられる。
（Ｅ）成分は、サッカロース、グルコース、マルトース、及びラクトースから選ばれる１種以上の化合物が好ましく、サッカロース、マルトースがより好ましい。
本発明の地盤の改良工法で（Ｅ）成分を用いる場合、強度発現性の観点から、（Ｅ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、そして、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下で混合する。
本発明の地盤の改良工法では、ソイルセメントの増粘抑制の観点から、更にクエン酸塩、及び酒石酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｆ）〔以下、（Ｆ）成分という〕を混合することができる。（Ｆ）成分の塩はナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩が挙げられる。（Ｆ）成分は、好ましくはクエン酸ナトリウムである。
本発明の地盤の改良工法で（Ｆ）成分を用いる場合、ソイルセメントの増粘抑制と強度発現性の観点から、（Ｆ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、そして、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１．０質量％以下で混合する。
本発明の地盤の改良工法では、強度発現性の観点から、更に硫酸カルシウム（Ｇ）〔以下、（Ｇ）成分という〕を混合することができる。
本発明の地盤の改良工法で（Ｇ）成分を用いる場合、強度発現性の観点から、（Ｇ）成分を、前記セメントに対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上、そして、好ましくは５質量％以下、より好ましくは３質量％以下で混合する。
本発明の地盤の改良工法は、表層改良工法、深層改良工法、鋼管杭工法、シールド工法などの工法に適用できる。例えば、深層改良工法では、高圧噴射工法、ＴＲＤ工法、ＳＭＷ工法などに適用できる。
本発明の地盤の改良工法では、土壌と、前記セメント、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分と、水とを、下記（Ｉ）の方法で土壌と混合することが、地盤改良体の均一性の観点から好ましい。
＜方法（Ｉ）＞
水と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分とを含有し、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の質量比（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下であるスラリーを、土壌と混合する方法。
以下、方法（Ｉ）について説明する。
方法（Ｉ）では、土壌１ｍ３あたりのスラリーの混合量が１００ｋｇ以上８００ｋｇ以下であることが好ましい。
また、方法（Ｉ）では、スラリー中の前記セメント／土壌の質量比が０．０１以上１．０以下であることが好ましい。
また、方法（Ｉ）では、スラリーの調製に用いる水は、真水、海水の何れも用いることが出来る。スラリーの水の少なくとも一部が海水であってもよい。
水と前記セメントと（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とを混合してスラリーを調製する具体的な方法は、セメントミルクなどの水硬性組成物を調製する公知の方法に準じてよい。
方法（Ｉ）では、セメントミルクの流動性と強度発現性の観点から、スラリーにおける水／前記セメントの質量比は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上、そして、好ましくは１００質量％以下、より好ましくは９５質量％以下、更に好ましくは９０質量％以下である。
スラリーを地盤に注入する具体的な方法は、公知の地盤改良工法に準じてよい。
スラリーを地盤に注入する方法として、例えば、噴射撹拌工法（一相流方式、二相流方式、三相流方式）や機械撹拌工法（ＣＤＭ工法など）、さらに地中連続壁工法（ＳＭＷ工法、ＴＲＤ工法など）などが挙げられる。さらに前記セメントに（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とをドライブレンドした系では、粉体混合方式のＤＪＭ（Ｄｒｙ Ｊｅｔ Ｍｉｘｉｎｇ）工法やスタビライザなどを使用した浅層改良などにも使用できる。
方法（Ｉ）では、地盤改良体の強度発現性の観点から、土壌１ｍ３あたりのスラリーの混合量が、好ましくは１００ｋｇ以上、より好ましくは１５０ｋｇ以上、更に好ましくは２００ｋｇ以上、そして、スラリーと置換される排泥量の低減の観点から、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは７００ｋｇ以下、更に好ましくは６００ｋｇ以下である。
スラリーと土壌の混合物は、公知の地盤改良工法に準じて固化させる。
本発明の地盤の改良工法である、方法（Ｉ）のより具体的な例として、下記の工程１～３を有する地盤の改良工法が挙げられる。
＜工程１＞
水と、前記セメントＣ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分とを混合してスラリーを調製する工程であって、水と前記セメントとを、水／前記セメントの質量比が好ましくは５０質量％以上１００質量％以下で混合し、（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の質量比が、１以上１０以下で混合し、前記セメントと（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とを、前記セメントに対する（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分の合計割合が０．５質量％以上１０質量％以下で混合する工程
＜工程２＞
工程１で得られたスラリーを地盤に注入してスラリーと土壌とを混合して混合物を得る工程であって、土壌１ｍ３あたりのスラリーの混合量が１００ｋｇ以上８００ｋｇ以下であり、スラリー中の前記セメント／土壌の質量比が０．０１以上１．０以下である工程
＜工程３＞
工程２で得られたスラリーと土壌の混合物を固化させる工程
〔地盤改良用添加剤組成物〕
本発明の地盤改良用添加剤組成物は、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分と、（Ｄ）成分を含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用添加剤組成物である。本発明の地盤改良用添加剤組成物は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、及び（Ｄ）成分からなるものであってもよい。（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分は、それぞれ、２種以上を用いることができる。また、本発明の地盤改良用添加剤組成物は、（Ｅ）成分、（Ｆ）成分及び（Ｇ）成分から選ばれる成分を１つ以上含有することができる。
かかる地盤改良用添加剤組成物は、地盤改良のために土壌と混合される地盤改良材、例えばセメントミルクなどの水硬性組成物に用いられる添加剤組成物である。
本発明の地盤改良用添加剤組成物の使用量は、地盤改良材の種類、土壌（地盤）の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良工法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。本発明の地盤の改良工法で述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用添加剤組成物に適用することができる。
本発明の地盤改良用添加剤組成物は、酸性土用であってよい。また、本発明の地盤改良用添加剤組成物は、アロフェンを含む土壌用、更にアロフェンを含む酸性土用であってよい。また、海成粘土を含む土壌用であってよい。
〔地盤改良用スラリー〕
本発明の地盤改良用スラリーは、水と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分と、（Ｄ）成分とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用スラリーである。当該スラリーは、水／前記セメントの質量比が好ましくは５０質量％以上１００質量％以下である。また、当該スラリーは、前記セメントの含有量に対する（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の合計含有量の割合が、好ましくは０．１質量％以上１０質量％以下である。本発明の地盤改良用スラリーは、水と、前記セメントと、本発明の地盤改良用添加剤組成物とを混合してなる地盤改良用スラリーであってよい。本発明の地盤改良用スラリーは、本発明の地盤の改良工法に好ましく用いられる。また、本発明の地盤改良用スラリーは、（Ｅ）成分、（Ｆ）成分及び（Ｇ）成分から選ばれる成分を１つ以上含有することができる。本発明の地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物で述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用スラリーに適用することができる。本発明の地盤改良用スラリーは、酸性土用であってよい。また、本発明の地盤改良用スラリーは、アロフェンを含む土壌用、更にアロフェンを含む酸性土用であってよい。また、海成粘土を含む土壌用であってよい。
本発明の地盤改良用スラリーは、地盤改良のために土壌と混合される地盤改良用のスラリー、例えばセメントミルクなどの水硬性組成物である。本発明の地盤改良用スラリーを用いることで、地盤の改良工法における該地盤改良体からの環境汚染物質の溶出を抑制できる。
本発明の地盤改良用スラリーの使用量は、地盤改良用スラリーの組成、土壌（地盤）の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良工法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。
本発明の地盤改良用スラリーは、土壌１ｍ３あたり好ましくは１００ｋｇ以上、より好ましくは１５０ｋｇ以上、更に好ましくは２００ｋｇ以上、そして、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは７００ｋｇ以下、更に好ましくは６００ｋｇ以下で土壌と混合して用いられる。また、本発明の地盤改良用スラリーは、該スラリー中の前記セメントと土壌とが、前記セメント／土壌の質量比が好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、更に好ましくは０．１以上、そして、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．９以下、更に好ましくは０．８以下で土壌と混合して用いられる。
〔地盤改良体〕
本発明の地盤改良体は、電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分と、（Ｄ）成分とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良体である。この地盤改良体は、好ましくは前記セメント／土壌の質量比が０．０１以上１．０以下である。この地盤改良体は、電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、水と、前記セメントと、（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と、（Ｃ）成分を含有するスラリーを硬化させてなる地盤改良体であってよい。
本発明の地盤改良体は、電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、本発明の地盤改良用スラリーとを混合してなる、地盤改良体であってよい。
本発明の地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物、地盤改良用スラリーで述べた事項は、本発明の地盤改良体に適宜適用することができる。本発明の地盤改良体は、（Ｅ）成分、（Ｆ）成分及び（Ｇ）成分から選ばれる成分を１つ以上含有することができる。
本発明の地盤改良体における、セメント、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分、土壌、任意成分などの具体例、好ましい態様や、各質量比などの量的な規定も、それぞれ、本発明の地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物、地盤改良用スラリーと同じである。例えば、土壌は、酸性土、アロフェンを含む土壌、及びアロフェンを含む酸性土から選ばれる１種以上の土壌であってよい。また、海成粘土を含む土壌であってよい。
＜配合成分＞
表１に、以下の実施例、比較例で用いた成分を示した。表１中、Ａ－２は（Ａ）成分には該当しないが便宜的に（Ａ）成分の欄に示した。
Figure 0007033108000001
＜実施例１及び比較例１＞
表１の成分を用いてソイルセメントを調製し、ソイルセメントに対する評価を以下のように行った。結果を表２、３に示す。
（１）ソイルセメントの調製
まず、セメントミルクを次の手順で調製した。表１の（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び任意に（Ｄ）成分、（Ｅ）成分、（Ｆ）成分と水とを混合して添加剤水溶液を調製し、５００ｍｌプラスチックカップ（５００ｍＬディスポカップ、ニッコー・ハンセン株式会社）内でセメントと混合し、ハンドミキサーにて１分間混練してセメントミルクを調製した。なお、（Ｃ）成分、（Ｇ）成分を混合する場合は、前記添加剤水溶液とは別に粉体でセメントと混合した。
添加剤水溶液を調製するための水は上水道水を用いた。セメントと添加剤水溶液は、添加剤水溶液／セメントの質量比が８０質量％又は６０質量％となるように用いた。添加剤水溶液／セメントの質量比は、実質的に水／セメント比に相当する。
表１の（Ａ）～（Ｇ）成分は、セメントに対する添加量が表２、３の通りとなるように用いた。
その後、別の５００ｍｌプラスチックカップ内に、泥水とセメントミルクとを投入し、ハンドミキサーにて３０秒撹拌してソイルセメントを調製した。泥水は、スミクレーに海水を加えて調製した、電気伝導度が８１１μＳ／ｃｍ又は４８８μＳ／ｃｍ又は８６１５μＳ／ｃｍのものを使用した。泥水とセメントミルクは、泥水／セメントミルク＝１２６０／３７８の質量比で用いた。攪拌後、振動を与えて上面を均し、ラップフィルムで封をして所定時間まで２２℃で静置した。
（２）評価
調製から５分後のソイルセメントについてベーンせん断試験機でトルクを測定し、ソイルセメントの粘性を評価した。ベーンせん断試験機はテスコ社製のものを使用した。ベーン（羽根）は１５ｍｍ×３０ｍｍ、トルクドライバーはＦＴＤ５ＣＮ－Ｓ、ＦＴＤ２０ＣＮ－Ｓ、ＦＴＤ５０ＣＮ２－Ｓを使用した。
また、ソイルセメントを用いて得た地盤改良体の強度を次の方法で評価した。ソイルセメントを、型枠（直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍ）に充填した。充填は、テーブルバイブレータで１５秒の２層詰めとした。供試体は２本作製した。前記で得た供試体の硬化体（地盤改良体）の２０℃気中７日強度を、一軸圧縮試験機により測定した。表には、２本の供試体の強度の平均値を７日強度として示した。
Figure 0007033108000002
Figure 0007033108000003
＜実施例２及び比較例２＞
表１の成分を表４のように用いて実施例１と同様にセメントミルクを調製し、セメントミルクの流動率を以下の方法で測定した。結果を表４に示す。
なお、実施例２－１のセメントミルクをソイルセメントに用いた場合の効果は、例えば、表２の実施例１－５の通りとなる。一方、比較例２－１のセメントミルクをソイルセメントに用いた場合の効果は、例えば、表３の比較例１－５の通りとなる。
〔セメントミルクの流動率の測定方法〕
セメントミルクの調製後、表に示す経過時間ごとに、メカニカルスターラー（アズワン株式会社製、トルネードスタンダード）で、セメントミルクを、２００ｒｐｍで３０分間攪拌した。メカニカルスターラーには、攪拌羽として、アズワン株式会社製、トルネード用撹拌羽根 ＦＵＴ－１００と、攪拌棒として、アズワン株式会社製、撹拌シャフト Ｓ－５００をセットして用いた。
撹拌終了後、セメントミルクの外観を観察し、ゲル化層の形成の有無を確認し、ゲル化層の厚み、流動層（流動可能な層）の高さを、それぞれ、定規で測定した。カップの底から液面の高さをＡとし、流動層の高さをＢ、ゲル化層の厚みをＣとするとＡ＝Ｂ＋Ｃとなる。Ｂ／Ａ×１００により流動率（％）を求め、表に示した。流動率は１００％に近いほど好ましい。経過時間は、セメントと水が最初に接触してからの時間を表す。
Figure 0007033108000004

Claims (17)

  1. 土壌に、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、水とを混合する、地盤の改良工法であって、
    前記重合体（Ａ）と前記酸化合物（Ｂ）とを（Ａ）／（Ｂ）の質量比が１以上１０以下で混合する、
    地盤の改良工法。
  2. 前記酸化合物（Ｂ）が、酢酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である、請求項１に記載の地盤の改良工法。
  3. 前記酸化合物（Ｂ）が、酢酸、クエン酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である、請求項１又は２に記載の地盤の改良工法。
  4. 前記酸化合物（Ｂ）が、酢酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物である、請求項１～３のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  5. 土壌の電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である、請求項１～４のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  6. 更に重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）を混合する、請求項１～５のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  7. 前記重合体（Ａ）が、重量平均分子量が２，０００以上１００，０００以下の重合体である、請求項１～６のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  8. 前記化合物（Ｃ）が、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムから選ばれる１種類以上の化合物である、請求項１～７のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  9. 更に分子量が１，０００以下の糖化合物（Ｅ）を混合する、請求項１～８のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  10. 更にクエン酸塩、及び酒石酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｆ）を混合する、請求項１～９のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  11. 更に硫酸カルシウム（Ｇ）を混合する、請求項１～１０のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  12. 水の少なくとも一部が海水である、請求項１～１１のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  13. 前記セメントと水とを、水／前記セメントの質量比が５０質量％以上１００質量％以下で混合する、請求項１～１２のいずれかに記載の地盤の改良工法。
  14. 中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用添加剤組成物。
  15. 水と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良用スラリー。
  16. 電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、Ｃ３Ａを５質量％以上１５質量％以下含むセメントと、中和度が８０モル％以上１００モル％以下であるポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ａ）と、分子量５００以下の有機酸及び無機酸から選ばれる１種類以上の酸化合物（Ｂ）と、金属炭酸塩及び金属重炭酸塩から選ばれる１種類以上の化合物（Ｃ）と、重量平均分子量が１，０００以上２０，０００以下のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物及びその塩から選ばれる少なくとも１種類の重合体（Ｄ）とを含有し、前記重合体（Ａ）の含有量と前記酸化合物（Ｂ）の含有量との質量比である（Ａ）／（Ｂ）が１以上１０以下である、地盤改良体。
  17. 電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以上４５，０００μＳ／ｃｍ以下である土壌と、請求項１５記載の地盤改良用スラリーとを混合してなる、請求項１６記載の地盤改良体。
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