JP7443031B2 - Ground hardening material and ground hardening method - Google Patents
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Description
本発明は、地盤硬化材及び地盤硬化方法に関する。 The present invention relates to a soil hardening material and a soil hardening method.
地盤改良方法として、硬化性の薬剤を含む地盤硬化材を地盤に注入する薬液注入工法が知られている。薬液注入工法は、ジェットグラウト工法のような高圧の噴流によって地盤を乱しながら改良する工法とは異なり、地盤を極力乱さないで改良でき、また設備がコンパクトである利点を有する。 As a ground improvement method, a chemical injection method is known in which a soil hardening agent containing a hardening agent is injected into the ground. Unlike the jet grouting method, which uses high-pressure jets to disturb the ground while improving it, the chemical injection method has the advantage that it can be improved with minimal disturbance to the ground, and the equipment is compact.
地盤硬化材としては、特定の２液（２液のうちの一方はセメントを含む）を含む地盤硬化材が知られている。該地盤硬化材を用いて地盤を硬化する場合、例えば該２液を別々に圧送し、地盤注入前に該２液を混合し、得られた混合物を地盤に注入することで地盤を硬化させることができる。また、該２液を別々に圧送し、それぞれ地盤へ注入し、地盤中で該２液を混合させることで地盤を硬化させることもできる。一方、逸流防止能を付与する等の観点から、水ガラス（珪酸ナトリウム）等のケイ酸アルカリ金属塩を含む地盤硬化材が知られている。 As a ground hardening material, a ground hardening material containing two specific liquids (one of the two liquids contains cement) is known. When hardening the ground using the ground hardening material, for example, the two liquids are pumped separately, the two liquids are mixed before injection into the ground, and the resulting mixture is injected into the ground to harden the ground. I can do it. Alternatively, the two liquids can be pumped separately, injected into the ground, and mixed in the ground to harden the ground. On the other hand, from the viewpoint of imparting leakage prevention ability, etc., ground hardening materials containing alkali metal silicate salts such as water glass (sodium silicate) are known.
例えば特許文献１には、高炉スラグ微粉末、分級セメント、ポリアクリル酸系分散剤、消石灰及び水を含むＡ液と、ケイ酸アルカリ金属塩及び水を含むＢ液と、を含む地盤注入用薬液が開示されている。また、特許文献２～１０には、水ガラス（珪酸ナトリウム）を含む地盤注入剤が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a chemical solution for ground injection that includes a liquid A containing pulverized blast furnace slag powder, classified cement, a polyacrylic acid dispersant, slaked lime, and water, and a liquid B containing an alkali metal silicate and water. is disclosed. Additionally, Patent Documents 2 to 10 disclose ground injection agents containing water glass (sodium silicate).
前述した２液を含む地盤硬化材では、特に水分を多く含む軟弱で変形しやすい地盤を硬化させる際に、該２液混合物の地盤中での逸流や希釈を抑制する観点から、２液混合後に速やかに硬化することが求められている。特に、低温下では硬化速度が低下するため、低温下においても２液混合後に速やかに硬化することが求められている。 In the above-mentioned ground hardening material containing two components, from the viewpoint of suppressing leakage and dilution of the two-component mixture in the ground, especially when hardening soft and easily deformable ground that contains a lot of moisture, the two-component mixture is used. After that, it is required to be cured quickly. In particular, since the curing speed decreases at low temperatures, there is a need for rapid curing after mixing the two liquids even at low temperatures.
本発明は、２液を含む地盤硬化材において、低温下においても２液混合後に速やかに硬化する地盤硬化材、及び該地盤硬化材を用いた地盤硬化方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a ground hardening material containing two liquids that hardens quickly after mixing the two liquids even at low temperatures, and a ground hardening method using the ground hardening material.
本発明は以下の態様を含む。 The present invention includes the following aspects.
本発明に係る地盤硬化材は、セメントを含むＡ液と、ケイ酸アルカリ金属塩を含むＢ液と、を含む地盤硬化材であって、
下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を混合してゲル化するまでの時間（ゲルタイム）が５秒未満であることを特徴とする。
［ゲルタイムの測定方法］
（１）５℃において、前記Ａ液と前記Ｂ液とを等体積で混合して混合物を得る。得られた混合物の少なくとも一部を水平面に載置した円錐台形状の紙コップの中に採取する。採取する量は、紙コップの容量の２０％以上、７０％以下の量とする。紙コップとしては、底面内径５．３ｃｍ、上端面内径７．５ｃｍ、高さ８．８ｃｍのものを用いる。
（２）前記工程（１）の操作の後、前記紙コップの底面中心及び上端面中心を結ぶ線が鉛直面に対して６０°傾斜した状態で前記紙コップを保持し、前記混合物と空気との界面が流動して変化するか、又は前記界面が不動であるかを判別する。
（３）前記工程（２）の確認後、前記紙コップを再び水平面に載置する。
（４）前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまで前記工程（２）及び工程（３）を繰り返す。
（５）前記工程（１）の前記Ａ液と前記Ｂ液の混合開始時を起点として、前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまでの時間をゲルタイムとする。
The ground hardening material according to the present invention is a ground hardening material containing a liquid A containing cement and a liquid B containing an alkali metal silicate,
It is characterized in that the time (gel time) from mixing the A liquid and the B liquid to gelation is less than 5 seconds, as measured by the following method.
[How to measure gel time]
(1) At 5° C., the liquid A and the liquid B are mixed in equal volumes to obtain a mixture. At least a portion of the resulting mixture is collected in a truncated conical paper cup placed on a horizontal surface. The amount to be collected should be no less than 20% and no more than 70% of the capacity of the paper cup. The paper cup used has a bottom inner diameter of 5.3 cm, a top inner diameter of 7.5 cm, and a height of 8.8 cm.
(2) After the operation in step (1), hold the paper cup in a state where the line connecting the center of the bottom surface and the center of the top surface of the paper cup is inclined at 60 degrees with respect to the vertical plane, and the mixture and air are It is determined whether the interface is fluid and changing, or whether the interface is immobile.
(3) After confirming step (2), place the paper cup on a horizontal surface again.
(4) Repeating the steps (2) and (3) until the interface reaches a state where it does not move in the step (2).
(5) Starting from the start of mixing of the liquid A and the liquid B in the step (1), the gel time is the period of time until the interface becomes immobile in the step (2).
本発明に係る地盤硬化方法は、本発明に係る地盤硬化材を用いる地盤硬化方法であって、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合物を地盤へ注入する工程と、
を含むことを特徴とする。
The ground hardening method according to the present invention is a ground hardening method using the ground hardening material according to the present invention,
mixing the liquid A and the liquid B;
Injecting a mixture of the liquid A and the liquid B into the ground;
It is characterized by including.
本発明に係る地盤硬化方法は、本発明に係る地盤硬化材を用いる地盤硬化方法であって、
前記Ａ液と前記Ｂ液とをそれぞれ地盤へ注入する工程と、
地盤中で前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
を含むことを特徴とする。
The ground hardening method according to the present invention is a ground hardening method using the ground hardening material according to the present invention,
Injecting the liquid A and the liquid B into the ground, respectively;
a step of mixing the A liquid and the B liquid in the ground;
It is characterized by including.
本発明によれば、２液を含む地盤硬化材において、低温下においても２液混合後に速やかに硬化する地盤硬化材、及び該地盤硬化材を用いた地盤硬化方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ground hardening material containing two liquids that hardens quickly after mixing the two liquids even at low temperatures, and a ground hardening method using the ground hardening material.
［地盤硬化材］
本発明に係る地盤硬化材は、セメントを含むＡ液と、ケイ酸アルカリ金属塩を含むＢ液と、を含む。ここで、下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を混合してゲル化するまでの時間（ゲルタイム）は、５秒未満である。
[Ground hardening material]
The soil hardening material according to the present invention includes a liquid A containing cement and a liquid B containing an alkali metal silicate. Here, the time (gel time) from mixing the A liquid and the B liquid until gelation is measured by the method described below is less than 5 seconds.
〔ゲルタイムの測定方法〕
（１）５℃において、前記Ａ液と前記Ｂ液とを等体積で混合して混合物を得る。得られた混合物の少なくとも一部を水平面に載置した円錐台形状の紙コップの中に採取する。採取する量は、紙コップの容量の２０％以上、７０％以下の量とする。紙コップとしては、底面内径５．３ｃｍ、上端面内径７．５ｃｍ、高さ８．８ｃｍのものを用いる。
（２）前記工程（１）の操作の後、前記紙コップの底面中心及び上端面中心を結ぶ線が鉛直面に対して６０°傾斜した状態で前記紙コップを保持し、前記混合物と空気との界面が流動して変化するか、又は前記界面が不動であるかを判別する。
（３）前記工程（２）の確認後、前記紙コップを再び水平面に載置する。
（４）前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまで前記工程（２）及び工程（３）を繰り返す。
（５）前記工程（１）の前記Ａ液と前記Ｂ液の混合開始時を起点として、前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまでの時間をゲルタイムとする。
[How to measure gel time]
(1) At 5° C., the liquid A and the liquid B are mixed in equal volumes to obtain a mixture. At least a portion of the resulting mixture is collected in a truncated conical paper cup placed on a horizontal surface. The amount to be collected should be no less than 20% and no more than 70% of the capacity of the paper cup. The paper cup used has a bottom inner diameter of 5.3 cm, a top inner diameter of 7.5 cm, and a height of 8.8 cm.
(2) After the operation in step (1), hold the paper cup in a state where the line connecting the center of the bottom surface and the center of the top surface of the paper cup is inclined at 60 degrees with respect to the vertical plane, and the mixture and air are It is determined whether the interface is fluid and changing, or whether the interface is immobile.
(3) After confirming step (2), place the paper cup on a horizontal surface again.
(4) Repeating the steps (2) and (3) until the interface reaches a state where it does not move in the step (2).
(5) Starting from the start of mixing of the liquid A and the liquid B in the step (1), the gel time is the period of time until the interface becomes immobile in the step (2).
このように、ゲルタイムは、Ａ液とＢ液とを混合した際、混合開始時を起点として、混合物が著しく増粘して流動が困難になるまでの時間を意味する。本発明に係る地盤硬化材では、前記方法により５℃で測定されるゲルタイムが５秒未満であるため、低温下において前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合した場合にも速やかに硬化する。これにより、低温下において、例えば水分を多く含む軟弱で変形しやすい地盤を硬化させる際にも、地盤中における地盤硬化材の逸流や希釈を抑制し、良好に地盤を硬化させることができる。前記ゲルタイムは４．５秒以下が好ましく、４秒以下がより好ましい。前記ゲルタイムの範囲の下限は特に限定されないが、作業性等の観点から例えば１秒以上であることができる。 In this way, the gel time refers to the time from the start of mixing until the mixture significantly thickens and becomes difficult to flow when liquids A and B are mixed. In the ground hardening material according to the present invention, the gel time measured at 5° C. by the above method is less than 5 seconds, so it hardens quickly even when the liquid A and the liquid B are mixed at a low temperature. As a result, even when hardening soft and easily deformable ground containing a large amount of water at low temperatures, for example, it is possible to suppress escape and dilution of the ground hardening material in the ground, and to harden the ground well. The gel time is preferably 4.5 seconds or less, more preferably 4 seconds or less. The lower limit of the range of the gel time is not particularly limited, but from the viewpoint of workability etc., it can be, for example, 1 second or more.
本発明では、後述するように、例えば（Ａ）ＳｉＯ２含有率の高いケイ酸アルカリ金属塩を用いる（後述する式（１）におけるｎが５以上）、（Ｂ）ケイ酸アルカリ金属塩の含有量をセメント１００質量部に対して４０質量部以上、好ましくは４０質量部を超えて２００質量部以下、より好ましくは５０質量部以上１５０質量部以下とする、（Ｃ）Ａ液がカルシウム塩を含む場合、カルシウム塩の含有量をセメント１００質量部に対して１質量部以上１５質量部未満、好ましくは５質量部以上１４質量部以下、より好ましくは８質量部以上１３質量部以下とする、（Ｄ）Ｂ液が水酸化アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩を含む等により、前記ゲルタイムを５秒未満とすることができる。 In the present invention, as described below, for example, (A) an alkali metal silicate salt having a high SiO 2 content is used (n in formula (1) described later is 5 or more), (B) an alkali metal silicate salt is used, and (B) an alkali metal silicate salt is used. The amount is 40 parts by mass or more, preferably more than 40 parts by mass and 200 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or more and 150 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of cement. (C) Solution A contains calcium salts. When containing, the content of calcium salt is 1 part by mass or more and less than 15 parts by mass, preferably 5 parts by mass or more and 14 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or more and 13 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of cement. (D) The gel time can be made less than 5 seconds because the B solution contains aluminum hydroxide and an alkali metal carbonate.
なお、前記ゲルタイムの測定方法の工程（１）において、Ａ液とＢ液を混合する際のそれぞれの量は、例えば５００ｍＬであることができる。また、ゲルタイムを一層正確に測定するため、例えば、（ｉ）予備実験を行っておおよそのゲルタイムを把握しておき、その後に本試験を行う、（ｉｉ）１つのみの紙コップで測定を行うのではなく、前記工程（１）で複数の紙コップに混合物を採取し、１秒ごとに、混合物が入った新たな紙コップを傾ける、等の工夫をしてもよい。 In addition, in step (1) of the method for measuring gel time, the amount of each of the liquids A and B when mixed can be, for example, 500 mL. In addition, in order to measure the gel time more accurately, for example, (i) conduct a preliminary experiment to understand the approximate gel time and then perform the main test, (ii) measure using only one paper cup. Instead, the mixture may be collected in a plurality of paper cups in step (1), and a new paper cup containing the mixture may be tilted every second.
本発明に係る地盤硬化材では、下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから３０分後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ未満であることが好ましい。３０分後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ未満であることにより、混合物の圧送性が良好となる。３０分後の混合物のゲル強度は４Ｎ以下であることがより好ましく、３．５Ｎ以下であることがさらに好ましく、１Ｎ以下であることが特に好ましい。３０分後の混合物のゲル強度の範囲の下限は特に限定されないが、例えば０．１Ｎ以上であることができる。 In the ground hardening material according to the present invention, it is preferable that the gel strength of the mixture 30 minutes after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is less than 4.9N, as measured by the method described below. When the gel strength of the mixture after 30 minutes is less than 4.9N, the mixture has good pumpability. The gel strength of the mixture after 30 minutes is more preferably 4N or less, even more preferably 3.5N or less, particularly preferably 1N or less. The lower limit of the range of gel strength of the mixture after 30 minutes is not particularly limited, but can be, for example, 0.1N or more.
また、下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから１時間後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ以上であることが好ましい。１時間後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ以上であることにより、一定時間経過後における外力に対する変形が少なく、外力に十分に対抗できるため、地盤の強度が確保される。１時間後の混合物のゲル強度は５Ｎ以上であることがより好ましい。１時間後の混合物のゲル強度の範囲の上限は特に限定されないが、例えば１０Ｎ以下であることができる。 Further, it is preferable that the gel strength of the mixture measured by the following method one hour after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is 4.9 N or more. When the gel strength of the mixture after 1 hour is 4.9 N or more, there is little deformation due to external force after a certain period of time has passed, and the strength of the ground is ensured because the external force can be sufficiently resisted. It is more preferable that the gel strength of the mixture after 1 hour is 5N or more. The upper limit of the range of gel strength of the mixture after 1 hour is not particularly limited, but may be, for example, 10N or less.
これらのゲル強度の条件を満たすことで、混合物の圧送性が良好となり、かつ、一定時間経過後における地盤の強度が確保されるため、施工性が向上する。前記３０分後の混合物のゲル強度が３．５Ｎ以下、かつ、前記１時間後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ以上であることが好ましく、前記３０分後の混合物のゲル強度が１Ｎ以下、かつ、前記１時間後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ以上であることがより好ましい。本発明では、例えば前述した（Ａ）～（Ｄ）のいずれかの構成を満たすことにより、３０分後の混合物のゲル強度を４．９Ｎ未満、１時間後の混合物のゲル強度を４．９Ｎ以上、とすることができる。 By satisfying these gel strength conditions, the pumpability of the mixture becomes good, and the strength of the ground after a certain period of time is ensured, so that workability is improved. It is preferable that the gel strength of the mixture after 30 minutes is 3.5N or less, and the gel strength of the mixture after 1 hour is 4.9N or more, and the gel strength of the mixture after 30 minutes is 1N or less, Moreover, it is more preferable that the gel strength of the mixture after one hour is 4.9N or more. In the present invention, for example, by satisfying any of the above-mentioned configurations (A) to (D), the gel strength of the mixture after 30 minutes is less than 4.9N, and the gel strength of the mixture after 1 hour is 4.9N. The above can be done.
〔ゲル強度の測定方法〕
ゲル強度の測定には豆腐用硬度計（シロ産業製、品番：ＳＯＷＢ－５Ｎ）を用い、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に前記混合物を流し込み、所定時間を経過させて作製した供試体表面に硬度計を垂直にあて、抵抗値（Ｎ）を測定する。
[Method of measuring gel strength]
To measure the gel strength, a tofu hardness tester (manufactured by Shiro Sangyo, product number: SOWB-5N) was used to pour the mixture into a 4 cm x 4 cm x 16 cm mold, and after a predetermined period of time, the mixture was poured onto the surface of the prepared specimen. Place the hardness meter vertically and measure the resistance value (N).
本発明に係る地盤硬化材では、下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから２４時間後の混合物の圧縮強度が０．１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。２４時間後の混合物の圧縮強度が０．１０Ｎ／ｍｍ２以上であることにより、硬化後に十分な強度が得られるため、例えば水分を多く含み軟弱な地盤の硬化に好適である。２４時間後の混合物の圧縮強度は０．２０Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましく、０．３０Ｎ／ｍｍ２以上であることがさらに好ましい。２４時間後の混合物の圧縮強度の範囲の上限は特に限定されないが、例えば５Ｎ／ｍｍ２以下であることができる。本発明では、例えば前述した（Ａ）～（Ｄ）のいずれかの構成を満たすことにより、２４時間後の混合物の圧縮強度を０．１０Ｎ／ｍｍ２以上とすることができる。 In the ground hardening material according to the present invention, the compressive strength of the mixture 24 hours after mixing equal volumes of the A liquid and the B liquid is 0.10 N/mm 2 or more, as measured by the following method. is preferred. If the compressive strength of the mixture after 24 hours is 0.10 N/mm 2 or more, sufficient strength can be obtained after curing, which is suitable for, for example, curing soft ground containing a lot of moisture. The compressive strength of the mixture after 24 hours is more preferably 0.20 N/mm 2 or more, and even more preferably 0.30 N/mm 2 or more. The upper limit of the compressive strength range of the mixture after 24 hours is not particularly limited, but may be, for example, 5 N/mm 2 or less. In the present invention, the compressive strength of the mixture after 24 hours can be 0.10 N/mm 2 or more by satisfying any of the above-mentioned configurations (A) to (D), for example.
〔圧縮強度の測定方法〕
圧縮強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５に従って測定した。但し、型詰めはバイブレータを使用しないで、型枠に流し込みとした。
[Method of measuring compressive strength]
Compressive strength was measured according to JIS R 5201:2015. However, filling the mold was done by pouring it into the mold without using a vibrator.
（Ａ液）
本発明に係るＡ液は、基材としてのセメントを含む。Ａ液は、セメント以外に、さらにカルシウム塩、急硬材、急硬材の凝結調整材等を含むことができる。Ａ液は、これらの成分を水と混合してスラリー状としたものであることができる。なお、Ａ液はケイ酸アルカリ金属塩を含まない。Ａ液は、地盤硬化に使用される直前にＢ液と混合される。
(Liquid A)
Liquid A according to the present invention contains cement as a base material. In addition to cement, the A liquid can further contain a calcium salt, a rapidly hardening material, a setting adjustment agent for a rapidly hardening material, and the like. Liquid A may be a slurry obtained by mixing these components with water. In addition, the A liquid does not contain an alkali metal silicate salt. Part A is mixed with Part B immediately before being used for soil hardening.
＜セメント＞
セメントとしては特に限定されないが、例えば、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱等の各種ポルトランドセメント、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等を混合した各種混合セメント、高炉セメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）、微粒子セメント等が挙げられる。これらのセメントは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、六価クロム含有量が低い観点から、セメントとしては高炉セメントが好ましい。これらのセメントは、微粉末化して使用してもよい。また、通常セメントに使用されている成分（例えば石膏等）の量を増減して調製されたものも使用可能である。
<Cement>
The cement is not particularly limited, but includes, for example, various types of Portland cement such as normal, early strength, ultra early strength, low heat, and medium heat, various mixed cements in which Portland cement is mixed with blast furnace slag, fly ash, silica fume, etc., and blast furnace cement. , environmentally friendly cement (eco-cement) manufactured using urban garbage incineration ash or sewage sludge incineration ash, fine particle cement, etc. These cements may be used alone or in combination of two or more. Among these, blast furnace cement is preferable as cement from the viewpoint of low content of hexavalent chromium. These cements may be used after being pulverized. Further, cements prepared by increasing or decreasing the amount of components (eg, gypsum, etc.) normally used in cement can also be used.
Ａ液中のセメントの含有量は、強度発現の観点から、５～６０質量％であることが好ましく、１０～５０質量％であることがより好ましく、１５～４５質量％であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of strength development, the content of cement in liquid A is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, and even more preferably 15 to 45% by mass. .
＜カルシウム塩＞
Ａ液は、硬化促進、硬化物の強度向上等の観点から、さらにカルシウム塩を含むことができる。カルシウム塩の含有量は、セメント１００質量部に対して１質量部以上、１５質量部未満であることが、前記ゲルタイムを短くできる傾向にあるため好ましい。カルシウム塩の含有量は、セメント１００質量部に対して５質量部以上、１４質量部以下であることがより好ましく、８質量部以上、１３質量部以下であることがさらに好ましい。また、カルシウム塩の含有量は、セメント１００質量部に対して３５質量部を超えることもでき、５０質量部以上、１５０質量部以下であることもできる。
<Calcium salt>
The A liquid can further contain a calcium salt from the viewpoint of accelerating curing and improving the strength of the cured product. The content of the calcium salt is preferably 1 part by mass or more and less than 15 parts by mass based on 100 parts by mass of cement because this tends to shorten the gel time. The content of the calcium salt is more preferably 5 parts by mass or more and 14 parts by mass or less, and even more preferably 8 parts by mass or more and 13 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of cement. Further, the content of the calcium salt can be more than 35 parts by mass, or more than 50 parts by mass and less than 150 parts by mass, based on 100 parts by mass of cement.
カルシウム塩としては、例えば消石灰（水酸化カルシウム）、生石灰、石膏（硫酸カルシウム）、炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、珪酸カルシウム、酢酸カルシウムなどが挙げられ、カルシウムを含むものであればいずれも使用が可能である。これらの中でも、消石灰が硬化促進、硬化物の強度向上等の観点から好ましい。 Examples of calcium salts include slaked lime (calcium hydroxide), quicklime, gypsum (calcium sulfate), calcium carbonate, calcium nitrate, calcium nitrite, calcium silicate, and calcium acetate. Usable. Among these, slaked lime is preferable from the viewpoint of accelerating hardening and improving the strength of the cured product.
カルシウム塩のメジアン径は、１～２００μｍが好ましく、５～１５０μｍがより好ましい。なお、メジアン径はレーザー回折式粒度分布測定機により測定できる。カルシウム塩は、例えば上田石灰社等の市販品を使用することができる。 The median diameter of the calcium salt is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 150 μm. Note that the median diameter can be measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer. As the calcium salt, commercially available products such as those manufactured by Ueda Lime Co., Ltd. can be used.
＜急硬材＞
Ａ液は、凝結、硬化促進の観点から、さらに急硬材を含むことができる。急硬材としては、例えばカルシウムアルミネート等が挙げられる。これらの急硬材は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。市販品では、例えばデンカＥＳ、デンカＥＳ－Ｌ（以上商品名、デンカ（株）製）等を用いることができる。急硬材の含有量は特に限定されないが、例えばセメント１００質量部に対して４０質量部以上、１００質量部以下であることができる。なお、Ａ液は急硬材を含まなくてもよい。
<Quick hardwood>
From the viewpoint of accelerating coagulation and hardening, the liquid A can further contain a rapid hardening agent. Examples of the rapidly hardening material include calcium aluminate. These rapidly hardening materials may be used alone or in combination of two or more. As commercially available products, for example, Denka ES, Denka ES-L (all trade names, manufactured by Denka Co., Ltd.), etc. can be used. The content of the rapidly hardening material is not particularly limited, but may be, for example, 40 parts by mass or more and 100 parts by mass or less based on 100 parts by mass of cement. Note that the A liquid does not need to contain a rapidly hardening material.
＜急硬材の凝結調整材＞
Ａ液が急硬材を含む場合、凝結、硬化速度を調整する観点から、Ａ液はさらに凝結調整材を含むことができる。凝結調整材としては、例えば酒石酸、オキシカルボン酸等の有機酸、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。これらの凝結調整材は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。市販品では、例えばデンカＤ－１００セッター、デンカＤ－１０１セッター、デンカＤ－３００セッター（以上商品名、デンカ（株）製）等を用いることができる。凝結調整材の含有量は、急硬材の種類、凝結、硬化速度の調整の程度等によって適宜選択できるが、例えば急硬材１００質量部に対して１～５０質量部であることができる。
＜Set adjustment material for rapidly hardened wood＞
When the A liquid contains a rapid hardening material, the A liquid can further contain a setting adjusting material from the viewpoint of adjusting the setting and hardening speed. Examples of the setting control agent include organic acids such as tartaric acid and oxycarboxylic acid, and alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate. These setting modifiers may be used alone or in combination of two or more. As commercially available products, for example, Denka D-100 Setter, Denka D-101 Setter, Denka D-300 Setter (all trade names, manufactured by Denka Co., Ltd.), etc. can be used. The content of the setting control agent can be appropriately selected depending on the type of rapidly hardening material, the degree of adjustment of setting and hardening speed, etc., and may be, for example, 1 to 50 parts by mass based on 100 parts by mass of rapidly hardening material.
特に、Ａ液調製後も一定時間以上硬化せずに保管することができる観点から、凝結調整材としては有機酸とアルカリ金属の炭酸塩との組み合わせを用いることが好ましく、酒石酸と炭酸カリウムとの組み合わせを用いることがより好ましい。この場合、有機酸とアルカリ金属の炭酸塩との質量比（有機酸／アルカリ金属の炭酸塩）は０．１～５であることが好ましく、０．５～２であることがより好ましい。 In particular, it is preferable to use a combination of an organic acid and an alkali metal carbonate as the setting control agent, from the viewpoint that it can be stored without curing for a certain period of time even after the preparation of the liquid A. More preferably, a combination is used. In this case, the mass ratio of the organic acid to the alkali metal carbonate (organic acid/alkali metal carbonate) is preferably from 0.1 to 5, more preferably from 0.5 to 2.
＜水、Ａ液の調製方法＞
Ａ液は、セメント、並びに、任意成分であるカルシウム塩、急硬材、及び急硬材の凝結調整材等を、水と混合してスラリー状とすることで調製することができる。急硬材及び急硬材の凝結調整材を用いる場合には、先に急硬材の凝結調整材を水と混合し、その後他の成分を混合することができる。Ａ液中の水の含有量は、セメントの種類、セメントの硬化性、所望の硬度、圧送性、地盤への注入性などに応じて適宜選択することができる。例えば、Ａ液中の水の含有量は２０～８０質量％であることができ、３０～７０質量％であることもできる。前記成分と水との混合は、例えば本技術分野で公知の各種ミキサー等を用いて行うことができる。
<Preparation method of water and liquid A>
Liquid A can be prepared by mixing cement and optional ingredients such as a calcium salt, a rapidly hardening material, and a setting adjustment agent for the rapidly hardening material with water to form a slurry. When using a rapidly hardening material and a setting adjustment agent for a rapidly hardening material, the setting adjustment agent for a rapidly hardening material can be mixed with water first, and then other components can be mixed. The content of water in liquid A can be appropriately selected depending on the type of cement, hardenability of cement, desired hardness, pumpability, injectability into the ground, etc. For example, the content of water in liquid A can be from 20 to 80% by weight, and can also be from 30 to 70% by weight. The above components and water can be mixed using, for example, various mixers known in the technical field.
（Ｂ液）
本発明に係るＢ液はケイ酸アルカリ金属塩を含む。Ｂ液は、ケイ酸アルカリ金属塩以外に、さらに水酸化アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩等を含むことができる。Ｂ液は、これらの成分を水と混合してスラリー状としたものであることができる。なお、Ｂ液はセメントを含まない。Ｂ液は、地盤硬化に使用される直前にＡ液と混合される。
(Liquid B)
The B solution according to the present invention contains an alkali metal silicate. In addition to the alkali metal silicate, the liquid B can further contain aluminum hydroxide, an alkali metal carbonate, an alkaline earth metal carbonate, and the like. The B liquid can be a slurry obtained by mixing these components with water. Note that liquid B does not contain cement. B liquid is mixed with A liquid immediately before being used for soil hardening.
＜ケイ酸アルカリ金属塩＞
Ｂ液は、凝結、硬化促進の観点から、ケイ酸アルカリ金属塩を含む。ケイ酸アルカリ金属塩としては、下記式（１）で示されるケイ酸アルカリ金属塩であることが、前記ゲルタイムを短くできる傾向にあるため好ましい。
Ｒ２Ｏ・ｎＳｉＯ２ （１）
（式（１）中、Ｒはアルカリ金属であり、ｎは５以上である。）
<Alkali metal silicate>
Liquid B contains an alkali metal silicate salt from the viewpoint of accelerating coagulation and hardening. As the alkali metal silicate, an alkali metal silicate represented by the following formula (1) is preferable because it tends to shorten the gel time.
R 2 O・nSiO 2 (1)
(In formula (1), R is an alkali metal, and n is 5 or more.)
前記式（１）において、Ｒのアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。ｎは５．１以上であることが好ましく、５．２以上であることがより好ましい。 In the formula (1), examples of the alkali metal R include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium. It is preferable that n is 5.1 or more, and more preferably 5.2 or more.
ケイ酸アルカリ金属塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等が挙げられる。これらのケイ酸アルカリ金属塩は単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でもケイ酸アルカリ金属塩としては、供給の安定性及びコストの観点からケイ酸ナトリウムが好ましい。ケイ酸ナトリウムとしては、例えば前記式（１）においてＲがナトリウム、ｎ＝５．２である５号水ガラスが好ましい。なお、ケイ酸アルカリ金属塩の形態は水溶液と粉末があるが、市販品の種類が多く、作業性が良好である観点から、ケイ酸アルカリ金属塩の水溶液を用いることが好ましい。 Examples of the alkali metal silicate include sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, and the like. These alkali metal silicate salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, sodium silicate is preferred as the alkali metal silicate from the viewpoint of supply stability and cost. As the sodium silicate, for example, No. 5 water glass in which R is sodium and n=5.2 in the above formula (1) is preferable. Although the alkali metal silicate can be used in the form of an aqueous solution or a powder, it is preferable to use an aqueous solution of the alkali metal silicate because there are many types of commercially available products and the workability is good.
ケイ酸アルカリ金属塩の含有量は、セメント１００質量部に対して４０質量部以上であることが、前記ゲルタイムを短くできる傾向にあるため好ましい。ケイ酸アルカリ金属塩の含有量は、セメント１００質量部に対して４０質量部を超えて、２００質量部以下であることがより好ましく、５０質量部以上、１５０質量部以下であることがさらに好ましい。 The content of the alkali metal silicate salt is preferably 40 parts by mass or more based on 100 parts by mass of cement, since this tends to shorten the gel time. The content of the alkali metal silicate salt is more preferably more than 40 parts by mass and less than 200 parts by mass, and even more preferably 50 parts by mass or more and less than 150 parts by mass, based on 100 parts by mass of cement. .
Ｂ液中のケイ酸アルカリ金属塩の含有量は、ゲルタイム低減の観点から、５～６０質量％であることが好ましく、１０～５０質量％であることがより好ましく、１５～４０質量％であることがさらに好ましい。 The content of alkali metal silicate in liquid B is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, and 15 to 40% by mass from the viewpoint of reducing gel time. It is even more preferable.
＜水酸化アルミニウム＞
Ｂ液は、硬化促進の観点から、さらに水酸化アルミニウムを含むことができる。水酸化アルミニウムの含有量は、ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して２０～６０質量部であることが好ましく、２５～５５質量部であることがより好ましく、３０～５０質量部であることがさらに好ましい。
<Aluminum hydroxide>
The B liquid can further contain aluminum hydroxide from the viewpoint of accelerating curing. The content of aluminum hydroxide is preferably 20 to 60 parts by weight, more preferably 25 to 55 parts by weight, and 30 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkali metal silicate. is even more preferable.
＜アルカリ金属の炭酸塩＞
Ｂ液は、硬化促進の観点から、さらにアルカリ金属の炭酸塩を含むことができる。アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウムが挙げられる。これらのアルカリ金属の炭酸塩は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。アルカリ金属の炭酸塩の含有量は、ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して１～３０質量部であることが好ましく、３～２０質量部であることがより好ましく、５～１５質量部であることがさらに好ましい。
<Alkali metal carbonate>
Liquid B may further contain an alkali metal carbonate from the viewpoint of accelerating curing. Examples of alkali metal carbonates include sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate, and cesium carbonate. These alkali metal carbonates may be used alone or in combination of two or more. The content of the alkali metal carbonate is preferably 1 to 30 parts by weight, more preferably 3 to 20 parts by weight, and 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkali metal silicate. It is even more preferable that there be.
なお、前記水酸化アルミニウムと前記アルカリ金属の炭酸塩は共に硬化促進を目的として添加されるが、Ｂ液が水酸化アルミニウム及びアルカリ金属の炭酸塩を含む場合、硬化促進の効果がより得られる観点から好ましい。この場合、水酸化アルミニウムとアルカリ金属の炭酸塩の質量比（水酸化アルミニウム／アルカリ金属の炭酸塩）は、１～１０であることが好ましく、１．５～７であることがより好ましく、２～５であることがさらに好ましい。 Note that both the aluminum hydroxide and the alkali metal carbonate are added for the purpose of accelerating curing, but when the B solution contains aluminum hydroxide and an alkali metal carbonate, the effect of accelerating curing can be obtained more effectively. preferred. In this case, the mass ratio of aluminum hydroxide to alkali metal carbonate (aluminum hydroxide/alkali metal carbonate) is preferably 1 to 10, more preferably 1.5 to 7, and 2 It is more preferable that it is 5 to 5.
＜アルカリ土類金属の炭酸塩＞
Ｂ液は、フィラーとしてさらにアルカリ土類金属の炭酸塩を含むことができる。アルカリ土類金属の炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムが挙げられる。これらのアルカリ土類金属の炭酸塩は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。アルカリ土類金属の炭酸塩の含有量は、ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して２０～６０質量部であることが好ましく、２５～５５質量部であることがより好ましく、３０～５０質量部であることがさらに好ましい。
<Carbonates of alkaline earth metals>
The B solution can further contain an alkaline earth metal carbonate as a filler. Examples of alkaline earth metal carbonates include calcium carbonate, strontium carbonate, and barium carbonate. These alkaline earth metal carbonates may be used alone or in combination of two or more. The content of the alkaline earth metal carbonate is preferably 20 to 60 parts by mass, more preferably 25 to 55 parts by mass, and 30 to 50 parts by mass based on 100 parts by mass of the alkali metal silicate. It is more preferable that it is part.
＜水、Ｂ液の調製方法＞
Ｂ液は、ケイ酸アルカリ金属塩、並びに、任意成分である水酸化アルミニウム、アルカリ金属の炭酸塩、及びアルカリ土類金属の炭酸塩等を、水と混合してスラリー状とすることで調製することができる。Ｂ液中の水の含有量は、硬化速度、圧送性、地盤への注入性などに応じて適宜選択することができる。例えば、Ｂ液中の水の含有量は３０～９０質量％であることができ、４０～８０質量％であることもできる。前記成分と水との混合は、例えば本技術分野で公知の各種ミキサー等を用いて行うことができる。
<Preparation method of water and B liquid>
Solution B is prepared by mixing an alkali metal silicate and optional components such as aluminum hydroxide, alkali metal carbonate, and alkaline earth metal carbonate with water to form a slurry. be able to. The content of water in liquid B can be appropriately selected depending on the curing speed, pumpability, injectability into the ground, and the like. For example, the content of water in liquid B can be 30 to 90% by mass, and can also be 40 to 80% by mass. The above components and water can be mixed using, for example, various mixers known in the technical field.
［地盤硬化方法］
本発明に係る地盤硬化方法は、本発明に係る地盤硬化材を用いて地盤を硬化できれば特に限定されない。Ａ液とＢ液とを混合することで硬化物が得られ、該硬化物により地盤を硬化することができる。
[Ground hardening method]
The ground hardening method according to the present invention is not particularly limited as long as the ground can be hardened using the ground hardening material according to the present invention. A cured product is obtained by mixing liquid A and liquid B, and the cured product can harden the ground.
Ａ液とＢ液とを混合する方法や、Ａ液とＢ液を用いて地盤を硬化する具体的な手順は特に限定されない。例えば、（ｉ）二重管を用いて、先端部でＡ液とＢ液を合流混合させて地盤に注入するいわゆる２ショット方式、（ｉｉ）Ａ液とＢ液を、注入ポンプから注入管に至る途中で混合させて注入するいわゆる１．５ショット方式、（ｉｉｉ）ミキサー等の調合槽で予めＡ液とＢ液を混合し、地盤に注入する１ショット方式、などを適用することができる。これら方式の実施の際には、公知の注入ポンプ等を用いることができる。 There are no particular limitations on the method of mixing liquid A and liquid B or the specific procedure for hardening the ground using liquid A and liquid B. For example, (i) the so-called two-shot method in which liquids A and B are mixed at the tip using a double pipe and injected into the ground, (ii) liquids A and B are transferred from an injection pump to an injection pipe. The so-called 1.5-shot method in which the liquids are mixed and poured on the way to the ground, and (iii) the one-shot method in which liquids A and B are mixed in advance in a mixing tank such as a mixer and then poured into the ground, etc. can be applied. When implementing these methods, a known injection pump or the like can be used.
すなわち、本発明に係る地盤硬化方法の一実施形態は、Ａ液とＢ液とを混合する工程と、Ａ液とＢ液との混合物を地盤へ注入する工程と、を含むことができる。該実施形態では、地盤へ注入する直前にＡ液とＢ液とを混合することが、ゲルタイムの短い本実施形態に係る地盤硬化材の圧送性の観点から好ましい。該実施形態において、Ａ液とＢ液との混合比率（体積比）は特に限定されないが、ゲルタイムの低減、強度発現性の観点から、例えば１：３～３：１とすることができる。 That is, one embodiment of the ground hardening method according to the present invention can include a step of mixing liquid A and liquid B, and a step of injecting a mixture of liquid A and B into the ground. In this embodiment, it is preferable to mix liquid A and liquid B immediately before injecting into the ground, from the viewpoint of pumpability of the soil hardening material according to this embodiment, which has a short gel time. In this embodiment, the mixing ratio (volume ratio) of liquid A and liquid B is not particularly limited, but can be set to, for example, 1:3 to 3:1 from the viewpoint of reducing gel time and developing strength.
また、本発明に係る地盤硬化方法の他の実施形態は、Ａ液とＢ液とをそれぞれ地盤へ注入する工程と、地盤中でＡ液とＢ液とを混合する工程と、を含むことができる。該実施形態では、Ａ液とＢ液とをそれぞれ地盤へ注入した直後にＡ液とＢ液とを混合することが、地盤中における地盤硬化材の逸流や希釈抑制の観点から好ましい。該実施形態において、地盤へ注入するＡ液とＢ液との比率（体積比）は特に限定されないが、ゲルタイムの低減、強度発現性の観点から、例えば１：３～３：１とすることができる。なお、Ａ液とＢ液を同時に地盤へ注入してもよく、地盤中に一方の液を予め注入しておいて、後で他方の液を注入してもよい。 Further, another embodiment of the ground hardening method according to the present invention may include a step of injecting liquid A and liquid B into the ground, and a step of mixing liquid A and B in the ground. can. In this embodiment, it is preferable to mix the A liquid and the B liquid immediately after each of the A liquid and the B liquid is injected into the ground, from the viewpoint of suppressing leakage and dilution of the soil hardening material in the ground. In this embodiment, the ratio (volume ratio) of liquid A and liquid B injected into the ground is not particularly limited, but from the viewpoint of reducing gel time and developing strength, it may be set to, for example, 1:3 to 3:1. can. Note that liquid A and liquid B may be injected into the ground at the same time, or one liquid may be injected into the ground in advance and the other liquid may be injected later.
以下、本発明を実施例、比較例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されない。地盤硬化材のゲルタイム、ゲル強度、及び圧縮強度は以下の方法により測定した。 The present invention will be described below based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. The gel time, gel strength, and compressive strength of the soil hardening material were measured by the following methods.
〔ゲルタイムの測定方法〕
（１）５℃において、Ａ液５００ｍＬと、Ｂ液５００ｍＬとを混合して混合物を得た。得られた混合物のうち６０ｍＬを、水平面に載置した円錐台形状の紙コップの中に採取した。紙コップとしては、底面内径５．３ｃｍ、上端面内径７．５ｃｍ、高さ８．８ｃｍのものを用いた。
（２）前記工程（１）の操作の後、前記紙コップの底面中心及び上端面中心を結ぶ線が鉛直面に対して６０°傾斜した状態で前記紙コップを保持し、前記混合物と空気との界面が流動して変化するか、又は前記界面が不動であるかを判別した。
（３）前記工程（２）の確認後、前記紙コップを再び水平面に載置した。
（４）前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまで前記工程（２）及び工程（３）を繰り返した。
（５）前記工程（１）の前記Ａ液と前記Ｂ液の混合開始時を起点として、前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまでの時間をゲルタイムとした。
[How to measure gel time]
(1) At 5°C, 500 mL of liquid A and 500 mL of liquid B were mixed to obtain a mixture. 60 mL of the resulting mixture was collected into a truncated conical paper cup placed on a horizontal surface. The paper cup used had a bottom inner diameter of 5.3 cm, a top inner diameter of 7.5 cm, and a height of 8.8 cm.
(2) After the operation in step (1), hold the paper cup in a state where the line connecting the center of the bottom surface and the center of the top surface of the paper cup is inclined at 60 degrees with respect to the vertical plane, and the mixture and air are It was determined whether the interface was fluid and changing, or whether the interface was immobile.
(3) After confirming the step (2), the paper cup was placed on a horizontal surface again.
(4) Steps (2) and (3) were repeated until the interface became immobile in step (2).
(5) Starting from the start of mixing of the A liquid and the B liquid in the step (1), the gel time was defined as the time until the interface reached a state in which the interface became immobile in the step (2).
〔ゲル強度の測定方法〕
ゲル強度の測定には豆腐用硬度計（シロ産業製、品番：ＳＯＷＢ－５Ｎ）を用い、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠にＡ液とＢ液の等体積の混合物を流し込み、３０分又は１時間経過することで作製した供試体表面に硬度計を垂直にあて、抵抗値（Ｎ）を測定した。
[Method of measuring gel strength]
To measure the gel strength, a tofu hardness tester (manufactured by Shiro Sangyo, product number: SOWB-5N) was used to pour a mixture of equal volumes of liquids A and B into a 4cm x 4cm x 16cm mold, and the mixture was heated for 30 minutes or 1 hour. A hardness meter was applied perpendicularly to the surface of the specimen prepared over time to measure the resistance value (N).
〔圧縮強度の測定方法〕
圧縮強度は、Ａ液とＢ液の等体積の混合物（２４時間経過後）についてＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５に従って測定した。但し、型詰めはバイブレータを使用しないで、型枠に流し込みとした。
[Method of measuring compressive strength]
Compressive strength was measured for a mixture of equal volumes of liquid A and liquid B (after 24 hours) according to JIS R 5201:2015. However, filling the mold was done by pouring it into the mold without using a vibrator.
［Ａ液の調製］
下記表１に示される組成を有するＡ液（Ａ－１液～Ａ－１２液）を調製した。高炉セメントとして、高炉セメントＢ種（商品名、デンカ（株）製）を使用した。消石灰として、上田石灰製造（株）製の消石灰を使用した。石膏として、半水石膏（商品名、吉野石膏（株）製）を使用した。急硬材として、デンカＥＳ（商品名、デンカ（株）製、カルシウムアルミネート）を使用した。高炉セメント、カルシウム塩、及び急硬材（含まれる場合）を、ハンドミキサ（ＷＢ型、太平洋機工株式会社製）を用いて混合し、粉体材料を調製した。水に凝結調整材（含まれる場合）を添加した後、前記粉体材料を添加し、十分に練り合わせ、各Ａ液を調製した。なお、Ａ－１液～Ａ－４液は、調製後６時間以上、２０℃において硬化せずに保管することができた。表１において、括弧内の値は、高炉セメントを１００質量部とした場合の各成分の質量部を示す。
[Preparation of liquid A]
Solutions A (Liquids A-1 to A-12) having the compositions shown in Table 1 below were prepared. Blast furnace cement type B (trade name, manufactured by Denka Co., Ltd.) was used as the blast furnace cement. As the slaked lime, slaked lime manufactured by Ueda Lime Manufacturing Co., Ltd. was used. As the plaster, hemihydrate gypsum (trade name, manufactured by Yoshino Gypsum Co., Ltd.) was used. Denka ES (trade name, manufactured by Denka Co., Ltd., calcium aluminate) was used as the rapidly hardening material. Blast furnace cement, calcium salt, and rapid hardening material (if included) were mixed using a hand mixer (WB type, manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.) to prepare a powder material. After adding the setting modifier (if included) to the water, the powder material was added and thoroughly kneaded to prepare each A liquid. Note that Liquids A-1 to A-4 could be stored at 20°C for 6 hours or more after preparation without curing. In Table 1, the values in parentheses indicate parts by mass of each component based on 100 parts by mass of blast furnace cement.
［Ｂ液の調製］
下記表２に示される組成を有するＢ液（Ｂ－１液～Ｂ－１０液）及びＢ’液（Ｂ’－１液、Ｂ’－２液）を調製した。５号水ガラス（前記式（１）におけるＲがナトリウム、ｎ＝５．２）として、富士化学（株）製の５号水ガラスを使用した。下記表２に示される各成分を混合することで、Ｂ液及びＢ’液を調製した。表２において、括弧内の値は、５号水ガラスを１００質量部とした場合の各成分の質量部を示す。
[Preparation of B solution]
Solutions B (solutions B-1 to B-10) and solutions B' (solutions B'-1 and B'-2) having the compositions shown in Table 2 below were prepared. As the No. 5 water glass (R in the above formula (1) is sodium, n=5.2), No. 5 water glass manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd. was used. Solution B and Solution B' were prepared by mixing the components shown in Table 2 below. In Table 2, the values in parentheses indicate parts by mass of each component based on 100 parts by mass of No. 5 water glass.
［実施例１～１８、比較例１及び２］
下記表３に示されるように、調製したＡ液とＢ液（又はＢ’液）を組み合わせて用いて、前記方法によりゲルタイム、３０分後及び１時間後の混合物のゲル強度、並びに２４時間後の混合物の圧縮強度を測定した。結果を表３に示す。
[Examples 1 to 18, Comparative Examples 1 and 2]
As shown in Table 3 below, using a combination of prepared solutions A and B (or B' solution), the gel time, gel strength of the mixture after 30 minutes and 1 hour, and after 24 hours were determined by the above method. The compressive strength of the mixture was measured. The results are shown in Table 3.
実施例１～１８では、ゲルタイムが５秒未満であり、３０分後のゲル強度が４．９Ｎ未満、１時間後のゲル強度が４．９Ｎ以上、２４時間後の圧縮強度が０．１０Ｎ／ｍｍ２以上であった。一方、比較例１及び２では、ゲルタイムが５秒以上であり、１時間後のゲル強度が１．０Ｎ未満、２４時間後の圧縮強度が０．１０Ｎ／ｍｍ２未満であった。実施例１～１８では、前述した（Ａ）～（Ｄ）の少なくとも一つの構成を有するため、前記ゲルタイム、ゲル強度及び圧縮強度を達成できることが確認された。 In Examples 1 to 18, the gel time was less than 5 seconds, the gel strength after 30 minutes was less than 4.9N, the gel strength after 1 hour was 4.9N or more, and the compressive strength after 24 hours was 0.10N/ It was 2 mm or more. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the gel time was 5 seconds or more, the gel strength after 1 hour was less than 1.0 N, and the compressive strength after 24 hours was less than 0.10 N/mm 2 . In Examples 1 to 18, it was confirmed that the gel time, gel strength, and compressive strength described above could be achieved because the samples had at least one of the configurations (A) to (D) described above.
特に、実施例７～１８では、３０分後のゲル強度が０．７８Ｎ以下であるのに対し、１時間後のゲル強度が４．９Ｎ以上であり、混合物の圧送性及び一定時間経過後における地盤強度が高いため、施工性が良好であった。また、２４時間経過後の圧縮強度も０．２５Ｎ／ｍｍ２以上であり、十分な圧縮強度を示した。これは、実施例７～１８ではカルシウム塩の含有量がセメント１００質量部に対して１質量部以上１５質量部未満であり、またＡ液で急硬材を用いる代わりに、Ｂ液で水酸化アルミニウム及びアルカリ金属の炭酸塩を用いたためと考えられる。
本発明は以下の実施態様を含む。
［１］セメントを含むＡ液と、ケイ酸アルカリ金属塩を含むＢ液と、を含む地盤硬化材であって、
下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を混合してゲル化するまでの時間（ゲルタイム）が５秒未満であることを特徴とする地盤硬化材。
［ゲルタイムの測定方法］
（１）５℃において、前記Ａ液と前記Ｂ液とを等体積で混合して混合物を得る。得られた混合物の少なくとも一部を水平面に載置した円錐台形状の紙コップの中に採取する。採取する量は、紙コップの容量の２０％以上、７０％以下の量とする。紙コップとしては、底面内径５．３ｃｍ、上端面内径７．５ｃｍ、高さ８．８ｃｍのものを用いる。
（２）前記工程（１）の操作の後、前記紙コップの底面中心及び上端面中心を結ぶ線が鉛直面に対して６０°傾斜した状態で前記紙コップを保持し、前記混合物と空気との界面が流動して変化するか、又は前記界面が不動であるかを判別する。
（３）前記工程（２）の確認後、前記紙コップを再び水平面に載置する。
（４）前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまで前記工程（２）及び工程（３）を繰り返す。
（５）前記工程（１）の前記Ａ液と前記Ｂ液の混合開始時を起点として、前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまでの時間をゲルタイムとする。
［２］下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから３０分後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ未満である［１］に記載の地盤硬化材。
［ゲル強度の測定方法］
ゲル強度の測定には豆腐用硬度計（シロ産業製、品番：ＳＯＷＢ－５Ｎ）を用い、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に混合物を流し込み、所定時間を経過させて作製した供試体表面に硬度計を垂直にあて、抵抗値（Ｎ）を測定する。
［３］前記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから１時間後の混合物のゲル強度が４．９Ｎ以上である［２］に記載の地盤硬化材。
［４］下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を等体積で混合してから２４時間後の混合物の圧縮強度が０．１０Ｎ／ｍｍ
２
以上である［１］～［３］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［圧縮強度の測定方法］
圧縮強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５に従って測定する。
［５］前記ケイ酸アルカリ金属塩が下記式（１）で示される［１］～［４］のいずれかに記載の地盤硬化材。
Ｒ
２
Ｏ・ｎＳｉＯ
２
（１）
（式（１）中、Ｒはアルカリ金属であり、ｎは５以上である。）
［６］前記ケイ酸アルカリ金属塩の含有量が、前記セメント１００質量部に対して４０質量部以上である［１］～［５］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［７］前記Ａ液が、さらにカルシウム塩を含む［１］～［６］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［８］前記カルシウム塩の含有量が、前記セメント１００質量部に対して１質量部以上、１５質量部未満である［７］に記載の地盤硬化材。
［９］前記Ｂ液が、さらに水酸化アルミニウム及び／又はアルカリ金属の炭酸塩を含む［１］から［８］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［１０］前記Ｂ液が前記水酸化アルミニウムを含む場合、前記水酸化アルミニウムの含有量が、前記ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して２０～６０質量部であり、
前記Ｂ液が前記アルカリ金属の炭酸塩を含む場合、前記アルカリ金属の炭酸塩の含有量が、前記ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して１～３０質量部である［９］に記載の地盤硬化材。
［１１］前記セメントが高炉セメントである［１］～［１０］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［１２］前記Ａ液中の前記セメントの含有量が５～６０質量％である［１］～［１１］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［１３］前記Ｂ液中の前記ケイ酸アルカリ金属塩の含有量が５～６０質量％である［１］～［１２］のいずれかに記載の地盤硬化材。
［１４］［１］～［１３］のいずれかに記載の地盤硬化材を用いる地盤硬化方法であって、
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合物を地盤へ注入する工程と、
を含むことを特徴とする地盤硬化方法。
［１５］地盤へ注入する直前に前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する［１４］に記載の地盤硬化方法。
［１６］前記Ａ液と前記Ｂ液との混合比率（体積比）が１：３～３：１である［１４］又は［１５］に記載の地盤硬化方法。
［１７］［１］～［１３］のいずれかに記載の地盤硬化材を用いる地盤硬化方法であって、
前記Ａ液と前記Ｂ液とをそれぞれ地盤へ注入する工程と、
地盤中で前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
を含むことを特徴とする地盤硬化方法。
［１８］地盤へ注入する前記Ａ液と前記Ｂ液との比率（体積比）が１：３～３：１である［１７］に記載の地盤硬化方法。
In particular, in Examples 7 to 18, the gel strength after 30 minutes was 0.78 N or less, whereas the gel strength after 1 hour was 4.9 N or more, and the pumpability of the mixture and the Workability was good due to the high ground strength. Moreover, the compressive strength after 24 hours was also 0.25 N/mm 2 or more, indicating sufficient compressive strength. This is because in Examples 7 to 18, the content of calcium salt was 1 part by mass or more and less than 15 parts by mass based on 100 parts by mass of cement, and instead of using rapid hardening material in part A, hydration was performed in part B. This is thought to be due to the use of aluminum and alkali metal carbonates.
The present invention includes the following embodiments.
[1] A soil hardening material containing a liquid A containing cement and a liquid B containing an alkali metal silicate,
A ground hardening material characterized in that the time (gel time) from mixing the liquid A and the liquid B to gelation is less than 5 seconds, as measured by the following method.
[How to measure gel time]
(1) At 5° C., the liquid A and the liquid B are mixed in equal volumes to obtain a mixture. At least a portion of the resulting mixture is collected in a truncated conical paper cup placed on a horizontal surface. The amount to be collected should be no less than 20% and no more than 70% of the capacity of the paper cup. The paper cup used has a bottom inner diameter of 5.3 cm, a top inner diameter of 7.5 cm, and a height of 8.8 cm.
(2) After the operation in step (1), hold the paper cup in a state where the line connecting the center of the bottom surface and the center of the top surface of the paper cup is inclined at 60 degrees with respect to the vertical plane, and the mixture and air are It is determined whether the interface is fluid and changing, or whether the interface is immobile.
(3) After confirming step (2), place the paper cup on a horizontal surface again.
(4) Repeating the steps (2) and (3) until the interface reaches a state where it does not move in the step (2).
(5) Starting from the start of mixing of the liquid A and the liquid B in the step (1), the gel time is the period of time until the interface becomes immobile in the step (2).
[2] The soil hardening material according to [1], wherein the gel strength of the mixture 30 minutes after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is less than 4.9 N, as measured by the method below.
[Measurement method of gel strength]
To measure the gel strength, a tofu hardness meter (manufactured by Shiro Sangyo, product number: SOWB-5N) was used to pour the mixture into a 4 cm x 4 cm x 16 cm mold, and after a predetermined period of time, the hardness was measured on the surface of the prepared specimen. Place the meter vertically and measure the resistance value (N).
[3] The ground hardening material according to [2], wherein the gel strength of the mixture measured by the method one hour after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is 4.9 N or more.
[4] The compressive strength of the mixture 24 hours after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is 0.10 N/mm 2 or more, as measured by the following method [1] to [3] The ground hardening material described in any of the above.
[Method of measuring compressive strength]
Compressive strength is measured according to JIS R 5201:2015.
[5] The ground hardening material according to any one of [1] to [4], wherein the alkali metal silicate salt is represented by the following formula (1).
R 2 O・nSiO 2 (1)
(In formula (1), R is an alkali metal, and n is 5 or more.)
[6] The soil hardening material according to any one of [1] to [5], wherein the content of the alkali metal silicate is 40 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the cement.
[7] The soil hardening material according to any one of [1] to [6], wherein the liquid A further contains a calcium salt.
[8] The soil hardening material according to [7], wherein the content of the calcium salt is 1 part by mass or more and less than 15 parts by mass based on 100 parts by mass of the cement.
[9] The ground hardening material according to any one of [1] to [8], wherein the liquid B further contains aluminum hydroxide and/or an alkali metal carbonate.
[10] When the B solution contains the aluminum hydroxide, the content of the aluminum hydroxide is 20 to 60 parts by mass based on 100 parts by mass of the alkali metal silicate salt,
When the B solution contains the alkali metal carbonate, the content of the alkali metal carbonate is 1 to 30 parts by mass based on 100 parts by mass of the alkali metal silicate salt [9]. Ground hardening material.
[11] The ground hardening material according to any one of [1] to [10], wherein the cement is blast furnace cement.
[12] The ground hardening material according to any one of [1] to [11], wherein the content of the cement in the liquid A is 5 to 60% by mass.
[13] The ground hardening material according to any one of [1] to [12], wherein the content of the alkali metal silicate in the B liquid is 5 to 60% by mass.
[14] A ground hardening method using the ground hardening material according to any one of [1] to [13],
mixing the liquid A and the liquid B;
Injecting a mixture of the liquid A and the liquid B into the ground;
A ground hardening method characterized by comprising:
[15] The ground hardening method according to [14], wherein the liquid A and the liquid B are mixed immediately before injection into the ground.
[16] The ground hardening method according to [14] or [15], wherein the mixing ratio (volume ratio) of the liquid A and the liquid B is 1:3 to 3:1.
[17] A ground hardening method using the ground hardening material according to any one of [1] to [13],
Injecting the liquid A and the liquid B into the ground, respectively;
a step of mixing the A liquid and the B liquid in the ground;
A ground hardening method characterized by comprising:
[18] The ground hardening method according to [17], wherein the ratio (volume ratio) of the liquid A and the liquid B injected into the ground is 1:3 to 3:1.
Claims (15)
下記方法によって測定される、前記Ａ液と前記Ｂ液を混合してゲル化するまでの時間（ゲルタイム）が５秒未満であり、
前記ケイ酸アルカリ金属塩が下記式（１）で示され、
Ｒ２Ｏ・ｎＳｉＯ２ （１）
（式（１）中、Ｒはアルカリ金属であり、ｎは５以上である。）
前記Ｂ液が、さらにアルカリ金属の炭酸塩を含み、
前記水酸化アルミニウムの含有量が、前記ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して２０～６０質量部であり、
前記アルカリ金属の炭酸塩の含有量が、前記ケイ酸アルカリ金属塩１００質量部に対して１～３０質量部である、地盤硬化材。
［ゲルタイムの測定方法］
（１）５℃において、前記Ａ液と前記Ｂ液とを等体積で混合して混合物を得る。得られた混合物の少なくとも一部を水平面に載置した円錐台形状の紙コップの中に採取する。採取する量は、紙コップの容量の２０％以上、７０％以下の量とする。紙コップとしては、底面内径５．３ｃｍ、上端面内径７．５ｃｍ、高さ８．８ｃｍのものを用いる。
（２）前記工程（１）の操作の後、前記紙コップの底面中心及び上端面中心を結ぶ線が鉛直面に対して６０°傾斜した状態で前記紙コップを保持し、前記混合物と空気との界面が流動して変化するか、又は前記界面が不動であるかを判別する。
（３）前記工程（２）の確認後、前記紙コップを再び水平面に載置する。
（４）前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまで前記工程（２）及び工程（３）を繰り返す。
（５）前記工程（１）の前記Ａ液と前記Ｂ液の混合開始時を起点として、前記工程（２）で前記界面が不動となる状態に至るまでの時間をゲルタイムとする。 A ground hardening material comprising a liquid A containing cement and a liquid B containing an alkali metal silicate and aluminum hydroxide,
The time (gel time) from mixing the A liquid and the B liquid to gelation is less than 5 seconds, as measured by the following method,
The alkali metal silicate is represented by the following formula (1) ,
R 2 O・nSiO 2 (1)
(In formula (1), R is an alkali metal, and n is 5 or more.)
The B solution further contains an alkali metal carbonate,
The content of the aluminum hydroxide is 20 to 60 parts by mass based on 100 parts by mass of the alkali metal silicate salt,
A soil hardening material, wherein the content of the alkali metal carbonate is 1 to 30 parts by mass based on 100 parts by mass of the alkali metal silicate .
[How to measure gel time]
(1) At 5° C., the liquid A and the liquid B are mixed in equal volumes to obtain a mixture. At least a portion of the resulting mixture is collected in a truncated conical paper cup placed on a horizontal surface. The amount to be collected should be no less than 20% and no more than 70% of the capacity of the paper cup. The paper cup used has a bottom inner diameter of 5.3 cm, a top inner diameter of 7.5 cm, and a height of 8.8 cm.
(2) After the operation in step (1), hold the paper cup in a state where the line connecting the center of the bottom surface and the center of the top surface of the paper cup is inclined at 60 degrees with respect to the vertical plane, and the mixture and air are It is determined whether the interface is fluid and changing, or whether the interface is immobile.
(3) After confirming step (2), place the paper cup on a horizontal surface again.
(4) Repeating the steps (2) and (3) until the interface reaches a state where it does not move in the step (2).
(5) Starting from the start of mixing of the liquid A and the liquid B in the step (1), the gel time is the period of time until the interface becomes immobile in the step (2).
［ゲル強度の測定方法］
ゲル強度の測定には豆腐用硬度計（シロ産業製、品番：ＳＯＷＢ－５Ｎ）を用い、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に混合物を流し込み、所定時間を経過させて作製した供試体表面に硬度計を垂直にあて、抵抗値（Ｎ）を測定する。 The ground hardening material according to claim 1, wherein the gel strength of the mixture 30 minutes after mixing equal volumes of the liquid A and the liquid B is less than 4.9N, as measured by the following method.
[Measurement method of gel strength]
To measure the gel strength, a tofu hardness meter (manufactured by Shiro Sangyo, product number: SOWB-5N) was used to pour the mixture into a 4 cm x 4 cm x 16 cm mold, and after a predetermined period of time, the hardness was measured on the surface of the prepared specimen. Place the meter vertically and measure the resistance value (N).
［圧縮強度の測定方法］
圧縮強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５に従って測定する。 Any one of claims 1 to 3, wherein the compressive strength of the mixture 24 hours after mixing the A liquid and the B liquid in equal volumes is 0.10 N/mm 2 or more, as measured by the following method. Ground hardening material described in .
[Method of measuring compressive strength]
Compressive strength is measured according to JIS R 5201:2015.
前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
前記Ａ液と前記Ｂ液との混合物を地盤へ注入する工程と、
を含むことを特徴とする地盤硬化方法。 A ground hardening method using the ground hardening material according to any one of claims 1 to 10 ,
mixing the liquid A and the liquid B;
Injecting a mixture of the liquid A and the liquid B into the ground;
A ground hardening method characterized by comprising:
前記Ａ液と前記Ｂ液とをそれぞれ地盤へ注入する工程と、
地盤中で前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合する工程と、
を含むことを特徴とする地盤硬化方法。 A ground hardening method using the ground hardening material according to any one of claims 1 to 10 ,
Injecting the liquid A and the liquid B into the ground, respectively;
a step of mixing the A liquid and the B liquid in the ground;
A ground hardening method characterized by comprising:
15. The ground hardening method according to claim 14 , wherein the ratio (volume ratio) of the liquid A and the liquid B injected into the ground is 1:3 to 3:1.
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