JPH1036842A - 低温下での溶液硬化安定性に優れる土質注入改良剤と土質安定化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水ガラス／燐酸・グリオキザールからなる長
結型の１液型土質安定化剤の問題である、沈殿の発生、
ゲル化遅延、注入管や注入ノズルの閉鎖等の現象を解決
し、冬場でも現場の作業安定性が優れたグラウト剤を提
供すること。 【解決手段】 主剤が特定の珪酸ソーダまたは珪酸ソー
ダとコロイダルシリカとよりなり、硬化剤が特定量の燐
酸とグリオキザールよりなり、さらに糖を含有する土質
安定化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、珪酸ソーダと燐酸
とグリオキザールと糖を含有する土質注入改良剤および
それを用いた土質安定化工法に関する。より詳しくは、
珪酸ソーダ水溶液または珪酸ソーダとコロイダルシリカ
混合水溶液を主剤とし、人体に対する安全性が高い燐酸
とグリオキザールと糖を含有する水溶液を硬化剤とする
土質注入改良剤およびそれを用いた土質安定化工法に関
する。本発明の土質注入改良剤は、冬場のゲルタイムが
１５分〜４５分間の任意に調整が可能で、かつ１液土質
注入改良剤としたときの冬場の低温下での溶液安定性に
優れ、再現性あるゲル化挙動を示し、そのゲル体の圧縮
強度が従来の水ガラス系のものに比し高く、省力化が図
れるという特徴を有し、経済的な低コスト型の土質注入
改良剤である。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル工事、都市土木工事に於
ける軟弱地盤の安定化や止水を目的としたグラウト工法
に際しては、種々の土質注入改良剤がその地盤の性状に
応じて使い分けされている。グラウト工法に於いて使用
される土質注入改良剤は、地盤注入薬液やグラウト薬剤
とも言われる。これまでに種々の土質注入改良剤とその
工法が提案され実用化されているが、いずれに於いても
グラウト剤に対する要求性能は、硬化後の強度、ゲルタ
イム調整の容易さ、地盤への浸透性、環境への影響等様
々であり、コストと機能の両面から種々選択使用されて
いる。現在最も多く用いられているのは珪酸ソーダ（水
ガラス）水溶液を主剤とする土質注入改良剤である。

【０００３】水ガラス系土質注入改良剤には懸濁型と溶
液型の２つがある。このうち、前者の懸濁型において
は、水ガラスの硬化剤成分として、セメント、石灰、ス
ラグ等の水に懸濁する物質が知られている。例えば特開
平７−１６６１６３号には、モル比が１．５〜２．８の
範囲にある水ガラスと微粒子スラグを有効成分とする土
質注入改良剤が、また特開平１−１３３９６５号にはポ
ルトランドセメントを有効成分とする土質注入改良剤が
提案されている。一般に懸濁型の土質注入改良剤は総じ
てその１次粒子径が比較的大きいため地盤への浸透性が
不足することが知られており、主流となっていない。ま
た後者の溶液型では、水ガラスの硬化剤として硫酸、塩
酸、燐酸等の無機酸やその塩類、グリオキザール、エチ
レンカーボネート等の強アルカリ中で有機酸を徐放する
水溶性有機単量体が公知である。特にグリオキザールは
安全性が高く、高強度の水ガラス系固結体を与えるとし
て近年では水ガラスの有機系硬化剤成分の主流になって
いる。

【０００４】また最近では、水ガラスのアルカリ成分溶
出を嫌らって酸性水ガラスやコロイダルシリカを主成分
とする土質注入改良剤の提案がなされている。例えば水
性コロイダルシリカ系土質注入改良剤にあっては、硬化
剤として消石灰やポルトランドセメントを使用する方法
が特開昭５９−６６４８２号に、硬化剤としてスルファ
ミン酸マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩とする方
法が特開昭６３−１６８４８５号等に開示されている。
また硬化剤として塩化ナトリウムや硫酸水素ナトリウム
等を使用する方法が特開昭５９−１５２９８５号に、グ
リオキザール等を使用する方法が特開平２−３６１５６
号にそれぞれ開示されており、それぞれ水ガラス系と同
様な、懸濁ないし溶液性の電解質を加えて硬化される方
法が提案されている。しかしこれまで提案された水性コ
ロイダルシリカ系土質注入改良剤では、ゲル強度が比較
的低いという問題を抱えている。

【０００５】一方、近年では水ガラス系土質注入改良剤
のゲル化時間を２０〜６０分程度とする長結型（ゲルタ
イムが長いタイプ）の土質注入改良剤が特に重宝されて
いる。長結型の土質注入改良剤の使用によって、薬液注
入を必要とする対象軟弱地盤に対し、より均一に地盤浸
透固結させることが可能で、従来の瞬結型土質注入改良
剤を用いる方法よりも、より一層高度に地盤の高強度化
を図れるとされている。

【０００６】高強度化と長結型の両方の目的に最適とさ
れる土質注入改良剤としては、例えば特開昭５１−４８
１５号等によってアルカリ性水ガラス溶液を主剤とし、
硬化剤として燐酸とグリオキザールを併用する技術が公
知である。この技術によれば、前記効果と共にさらに薬
剤の温度変化によってゲルタイムが影響されにくいとし
ている。また、特に水ガラスの硬化剤として、ゲル化促
進剤として酢酸で代表される第３成分の併用により、よ
り一層効果的になると提案している。この技術の最大の
特徴は１ショット注入方式で対応できる点にあり、グラ
ウト注入装置が安価で経済性に富み省力・省エネ型の工
法と言える事から使用実績は高い。しかしながら、この
技術は以下のような問題がある。

【０００７】即ち、該技術に従って調製された土質注入
改良剤を冬場１〜１０℃の低温下で１液とし、１ショッ
ト方式で地盤注入を実施する際、その薬液が連続または
断続的に攪拌混合された場合や微振動が連続または断続
的に加わった場合等には、しばしば比較的短時間の内に
系全体が白濁し所定時間内の固結挙動が観察されなくな
ると同時に、送液やグラウト管を介した地盤注入が全く
出来なくなる等の問題が頻繁に発生する。その白濁の原
因は本発明者が行なった解析結果では、該薬液中に化学
量論的に生成する燐酸塩の過飽和溶解にあり、その過飽
和が崩れて燐酸塩水和結晶を析出する挙動であり、この
析出物質は分析の結果、燐酸第２ナトリウム水和物結晶
や燐酸第３ナトリウム水和物結晶であり、珪酸ナトリウ
ムや珪酸コロイドを該結晶に取込んだ複雑な複塩結晶沈
殿となっている事が判明した。

【０００８】このように該技術に開示されたグラウト剤
は、冬場の注入現場作業下では種々の刺激を複雑に受け
る結果、初期の透明溶液が短時間の内に白濁・スラリー
溶液と変化し、浸透作業や送液ポンプ注入作業に著しく
支障を来す等の数々の現場トラブルを発生していた。よ
り具体的には、例えば、該技術の最も代表的な開示例で
ある３号水ガラスの３５ｃｃと７５重量％の燐酸の１．
５ｃｃと４０重量％グリオキザールの３．５ｃｃとを含
有し市水で総量を１００ｃｃとする１液型土質注入改良
剤では、液温が５℃±３℃、線速度で秒速６０ｍ程度の
刺激を連続または断続で与えたり、または５０〜２、０
００Ｈｚの振動を連続または断続的に与えた条件下等で
は、調製後数分から数十分で難溶性燐酸塩の水和物結晶
が析出する現象が再現性良く観察される。析出量はその
刺激の程度によって異なるが、時間経過と共により肥大
化し、ついにはタンク低部にケーキ物を作る等して、現
場注入に供する事が出来ない状態へと変化する。

【０００９】結晶の形態は刺激の種類と度合いにより種
々に変化するが、その形態の差に関係なく、系全体が懸
濁化するため、結果として、地盤浸透性不良や注入ノズ
ルを詰めるなどのトラブルを発生させる。また第三成分
として少量の酢酸を含有させた場合においてもこの問題
は解決出来ず、その系に多量に酢酸を含有させるとゲル
化時間が極端に短縮され、もはや長結型土質注入改良剤
としては機能しなくなることも確認された。

【００１０】特開昭５１−４８１５号等によって開示さ
れている水ガラス／燐酸・グリオキザールからなる長結
型の１液型土質注入改良材は、調製時以外は全く振動も
攪拌も与えない静置状態下ではたしかにゲルタイムは液
温度の変動に際して比較的影響されにくい。しかし実際
の多くの地盤改良注入現場では、例えば、連続攪拌槽に
よる稼働、送液ポンプの稼働による振動、薬液の注入圧
調整用バイパスラインの作動による液循環等があり、そ
れらの攪拌・振動因子が複雑に該組成物溶液に作用する
為、そのゲル化特性は静置状態下の結果と著しく異な
る。すなわち、低温下での取扱現場では、沈殿の発生、
ゲル化遅延、注入管や注入ノズルの閉鎖等の現象が見ら
れ、現場不適合の問題がある。すなわち、特開昭５１−
４８１５号で示された開示技術等はグラウト剤分野では
夏場実績が高い技術であるが、冬場の現場作業安定性と
ゲル化挙動の不安定性という重要な問題をかかえてお
り、その解決手段が強く求められている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水ガ
ラス／燐酸・グリオキザールからなる長結型の１液型土
質注入改良材の問題である、結晶の析出に伴う沈殿の発
生、ゲル化遅延、注入管や注入ノズルの閉鎖等の現象を
解決し、冬場でも現場の作業安定性が優れたグラウト剤
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を克
服するため鋭意検討した結果、珪酸ソーダ水溶液または
珪酸ソーダとコロイダルシリカの混合水溶液のいずれか
を主剤成分とし、これに硬化剤成分として燐酸とグリオ
キザールとを含有させ、その混合液に糖を含有させて１
液型土質注入改良剤とすることで前記課題を解決できる
事を見出し本発明を完成した。

【００１３】すなわち本発明は、主剤が下記（ａ）また
は（ｂ）であり、（ａ）ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２．
４５〜４．５の珪酸ソーダを、そのＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの
総量で１０〜５０重量％含有してなる水溶液、（ｂ）Ｓ
ｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が４．５を超えない珪酸ソーダ
と、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２０〜２５０のコロイダ
ルシリカとを含有し、その混合水溶液のＳｉＯ₂／Ｎａ₂
Ｏモル比が３〜５０、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量が１０〜
５０重量％である混合水溶液、硬化剤が、該硬化剤と主
剤とを下記の割合で混合したときに、主剤中のＮａ₂Ｏ
の２０〜５０モル％相当分を中和する事が出来る量の燐
酸（ｃ）と、５〜３０モル％相当分を中和する事が出来
る量のグリオキザール（ｄ）とを含有させてなる水溶液
であって、上記主剤と硬化剤を容積比で（１：０．９）
〜（０．９：１）の割合で混合してなり、その混合液の
総量２００リットル当り糖（ｅ）を０．１〜１０ｋｇの
割合で含有させてなる低温下での溶液硬化安定性に優れ
る土質注入改良剤である。

【００１４】また本発明の土質安定化工法とは、軟弱地
盤中に予めセットされたグラウト注入管を介して、前記
本発明の土質注入改良剤を、１ショット方式で注入し、
浸透・流動・固結させ、土質を強化安定させる方法であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の主剤の一つである（ａ）
液における珪酸ソーダは、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が
２．４５〜４．５であり、好ましくは２．４５〜４．
０、より好ましくは３．０〜３．５である。またその珪
酸ソーダは、通常、ＪＩＳ Ｋ １４０８に規定されて
いる３号珪酸ソーダが好ましく挙げられ、その他、２号
珪酸ソーダや４号珪酸ソーダ等であっても、またそれら
の混合珪酸ソーダであっても、何等問題なく使用でき
る。

【００１６】（ａ）液中の該珪酸ソーダの含有濃度はＳ
ｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量濃度であらわした場合、１０〜５
０重量％であり、好ましくは１５〜４５重量％、特に好
ましくは１８〜４０重量％である。含有量が１０重量％
未満では、固結した後の土質の強度が低くて安定強化が
図りにくく、含有量が５０重量％を越えると、液自体の
粘度が高すぎて土質浸透性に欠ける傾向にある。

【００１７】（ｂ）液における珪酸ソーダは、ＳｉＯ₂
／Ｎａ₂Ｏモル比が４．５を超えないものであり、好ま
しくは３．０〜３．５である。通常、ＪＩＳ Ｋ １４
０８に規定されている３号珪酸ソーダが好ましく挙げら
れ、その他、１号珪酸ソーダ、２号珪酸ソーダや４号珪
酸ソーダ等であっても何等問題なく使用できる。

【００１８】（ｂ）液におけるコロイダルシリカとは、
通称シリカゾルと呼ばれているもので、例えば前記した
珪酸ソーダ水溶液を原料にして、イオン交換法、酸中和
法、電気透析法、微細シリカ粉末の水分散法等で製造さ
れるものが代表的である。その分散粒子径としては３〜
１００ｎｍのものがよく、より実用的には３〜３０ｎｍ
のものが良い。コロイダルシリカはＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモ
ル比が２０〜２５０であり、好ましくは２０〜１３０、
より好ましくは２０〜８０である。モル比が２０未満で
は密度と分子量の大きい独立分散シロキサンゾル粒子が
得られにくく、２５０を越えると一次分散粒子径が１０
０ｎｍを超えるため、それ自体の液安定性に欠けると同
時に、得られる土質注入改良剤組成物が懸濁溶液型に近
似した挙動を示す結果となり、軟弱土質への均一浸透性
に欠ける。

【００１９】前記（ｂ）液の珪酸ソーダとコロイダルシ
リカとを含有する混合水溶液のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比
は３〜５０であり、好ましくは３〜３５、より好ましく
は３〜３０である。また、有効成分であるＳｉＯ₂とＮ
ａ₂Ｏの総量は混合水溶液中で１０〜５０重量％であ
り、好ましくは１５〜４５重量％、最も好ましくは１８
〜４０重量％がホモゲル強度が高くて経済的でありかつ
作業性が良い。両成分の総含有量が１０重量％未満であ
る時は、固結した後の土質の強度が低く安定強化が図り
にくく、含有量が５０重量％を越えると液自体の粘度が
高すぎて土質浸透性に欠けるかまたは溶液自体の安定性
が欠ける傾向にある。主剤を前記（ｂ）とする事によ
り、固結後の土質強度を一層向上させる事やゲルタイム
を安定かつ任意に調整する事ができる。

【００２０】また主剤液中には、事前に重炭酸アルカリ
有機化合物またはアルカリ性金属塩類を加えてその水溶
液ｐＨを１１以上とすることは好ましい。その理由は、
主剤液のｐＨを１１未満とした場合、液は不安定とな
り、数十分以内にはゲル化して使用出来ない状態となる
からである。ｐＨが１１以上である場合は少なくとも調
製後数時間は溶液状態を確保できると共に、硬化剤液と
の混合時には気温によるゲルタイムの変動が低い土質注
入改良剤となる。重炭酸アルカリ有機化合物としては炭
酸グアニジンや炭酸コリン等が挙げられる。アルカリ金
属塩類としては例えば炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カ
リウム、燐酸水素二カリウム、燐酸水素二ナトリウム、
硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム等が挙げられ
る。

【００２１】なお、本発明の主剤液は前記した様に
（ａ）または（ｂ）含有の水溶液をその基本とするが、
必要に応じて後述の糖（ｅ）を、薬液総量２００リット
ル当り０．１〜１０ｋｇ、好ましくは０．５〜７ｋｇ、
より好ましくは１〜５ｋｇのとなるような範囲で含有さ
せてよく、好ましい態様である。

【００２２】次に、本発明の硬化剤液について以下に述
べる。本発明の硬化剤液とは、該硬化剤と主剤とを所定
の割合で混合したときに、主剤中のＮａ₂Ｏの２０〜５
０モル％相当分を中和することが出来る量の燐酸（ｃ）
と、５〜３０モル％相当分を中和することが出来る量の
グリオキザール（ｄ）とからなる水溶液で、必要に応じ
て後述の糖（ｅ）を、薬液総量２００リットル当り０．
１〜１０ｋｇ、好ましくは０．５〜７ｋｇ、より好まし
くは１〜５ｋｇになるような量含有させることができ
る。より好ましい硬化剤液としては、主剤液中のＮａ₂
Ｏの２５〜４０モル％相当分を中和することが出来る量
の燐酸（ｃ）と、主剤液中のＮａ₂Ｏの１０〜２５モル
％相当分を中和することが出来る量のグリオキザール
（ｄ）と、糖（ｅ）を薬液総量２００リットル当り１〜
５ｋｇとなるような量含有させてなる水溶液が挙げられ
る。

【００２３】（ｃ）の燐酸とは精製燐酸、粗燐酸等であ
り、特に限定はなく、前記のように主剤液のＮａ₂Ｏの
２０〜５０モル％を中和出来る量を用いる。このモル％
は燐酸１モルが主剤液のＮａ₂Ｏの１モルを消費すると
みなして算出され、以下同様である。２０モル％相当分
を中和する事が出来る量未満の使用では、一般に経済性
に欠け、またゲルタイムが不適当であり生成する珪酸ゲ
ルの１軸圧縮強度特性が低くなる傾向にある。また５０
モル％相当分を中和する事が出来る量を越えて使用した
場合では、ゲルタイムが短すぎて均等かつ高範囲への浸
透固結が可能とならない傾向にあり、いわゆる長結型の
１ショット注入方式が採用困難となる。

【００２４】（ｃ）の燐酸はその酸分の１〜５０％相当
分を硫酸、硝酸、塩酸、ほう酸又はこれらの混合物で代
替してもよい。また同様に１〜５０％相当分をフィチン
酸またはその酸性アルカリ金属塩で代替してもよい。こ
の場合、燐酸との合計で、主剤液のＮａ₂Ｏの５０モル
％を中和出来る量を越えないようにする。ここで酸分と
はアルカリを中和できる量の酸をいい、以下同様であ
る。

【００２５】（ｄ）のグリオキザールは、公知の製造方
法で得た物を適宜使用する事で良く、特に限定はない。
例えば、アセトアルデヒドの硝酸酸化法で得られたグリ
オキザール水溶液や、エチレングリコールから１分子を
脱水する方法等で得たグリオキザール水溶液等が代表的
な例として挙げられる。通常４０重量％前後のグリオキ
ザール水溶液として市販されており、各種製造方法の違
いにより、精製グリオキザール水溶液であっても、また
蟻酸、酢酸、グリオキシル酸、蓚酸などの不純物をグリ
オキザール１００に対して数重量％以内で含有している
非精製グリオキザール水溶液であっても本発明のグリオ
キザール成分として使用できる。

【００２６】また精製グリオキザールの４０重量％前後
の水溶液等は、しばしば長期溶液安定性確保の点から
０．０１〜３重量％の極く少量の添加剤、例えば、グリ
セリン、エチレングリコール等の水溶性グルコール類、
また特公昭５７−４５７２９等で公知の窒素または窒素
とイオウとを環内に含む複素環式化合物等のグリオキザ
ール液安定化助剤を含んでいる場合があるが、このよう
なグリオキザール水溶液であっても問題なく使用でき、
特に制約はない。

【００２７】グリオキザール自体は一般的にｐＨ値が１
０以上の強アルカリ水溶液中で、カニツァロ反応（不均
化反応）によってグリコール酸に徐々に変質する事が知
られている。したがって本発明の（ｄ）のグリオキザー
ルの使用割合は次のようにして算出する。即ち、１分子
のグリオキザールが完全にカニツァロ反応で１００％グ
リコール酸に改質したと仮定し、それにより生成したグ
リコール酸の１分子がＮａ₂Ｏの１／２分子と結合する
とし、この方法によって主剤液のＮａ₂Ｏの５〜３０モ
ル％相当を中和出来る量のグリオキザール（遊離グリー
コール酸換算）を算出する。５モル％相当分を中和する
事が出来る量未満の使用では、一般にゲルタイムが不適
当であり生成する珪酸ゲルの１軸圧縮強度特性が低くな
る傾向にある。また３０モル％相当分を中和する事が出
来る量を越えてグリオキザールを使用した場合では、低
温作業性が欠如すると同時に、ゲルタイムが一般に短か
くなり過ぎて均等かつ高範囲への浸透固結が可能となら
ない傾向にある。またいわゆる長結型の１ショット注入
方式が採用困難となる。

【００２８】また（ｄ）のグリオキザールは、その遊離
グリコール酸換算の酸分であらわしたときの１〜１００
相当量をグリコール酸２酢酸エステル、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン
またはこれらの混合物で置き換えてもよい。この場合、
グリオキザールとの合計で主剤液のＮａ₂Ｏの３０モル
％を中和出来る量を越えないようにする。

【００２９】また本発明の硬化剤にはゲルタイムの温度
依存性をより一層軽減する目的も併せて達成するため
に、主剤液のＮａ₂Ｏの０．０１〜５モル％相当分を中
和できる量の有機脂肪酸を含有させてよい。有機脂肪酸
としては、例えば蟻酸、酢酸、グリコール酸、グリオキ
シル酸、乳酸、リンゴ酸、イタコン酸、コハク酸等が例
示できる。

【００３０】本発明の土質注入改良剤液中には、薬液総
量２００リットル当り糖（ｅ）を０．１〜１０ｋｇを含
有させることが重要である。これにより、冬場５℃±４
℃の低温下で１ショット注入液とするいわゆる１液組成
物として現場調製され、該現場で取扱う際の経時溶液安
定性がきわめて優れる特徴を持つ。

【００３１】一般に、特開昭５１−４８１５号等ですで
に明らかになっている土質注入改良剤、すなわち、３号
水ガラス（前記（ａ）の一種）と燐酸（ｃ）とグリオキ
ザール（ｄ）からなる１液型土質注入改良剤は、冬場の
１液化注入現場に於いて白濁化とゲルタイム不安定化が
重要な問題となっていることはすでに述べてきたとおり
である。それらの現場に於ける課題を解決する目的で、
本発明の土質注入改良剤の液安定化助剤成分として糖
（ｅ）は欠くことが出来ない成分である。その糖の液安
定化助剤機能がどの様に働いているかの理由はまだ十分
明確になっていないが、推定されるその一つとしては包
接錯化合物の形成によるものと考えられる。

【００３２】糖（ｅ）としては、単糖類、二糖類、三糖
類、多糖類等の１種または２種以上を使用でき、特に冷
水に対する相溶性の高い糖を使用することが好ましい。
単糖類としては特に限定するものではないが、例えば、
グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンニット
ール、ソルビトール、イノシトール等が挙げられる。二
糖類としては特に限定するものではないが、例えば、ラ
クトース、マルトース、スクロース等がある。多糖類と
しては特に限定するものではないが、例えば、デキスト
ラン、デキストリン、シクロデキストリン、アミロー
ス、キサンタンガム、プルラン、マルニトール等が挙げ
られる。また糖（ｅ）として一般的な、砂糖、ショ糖、
ブドウ糖、果糖、麦芽糖、乳糖、蜂蜜糖等の天然糖類、
異性化糖、デンプン糖、精製ブドウ糖、マンニトール、
酸化糖、オリゴ糖等の改質糖類、その他デンプンや水溶
性セルロース化合物等なども好ましく使用できる。好ま
しい糖（ｅ）としては、グルコースまたはソルビトール
が挙げられ、ラクトース、マルトースまたはスクロース
がより好ましく、デキストリン、シクロデキストリンが
最も好ましい。

【００３３】糖の含有量は土質注入改良剤総量２００リ
ットル当り０．１〜１０ｋｇ、好ましくは０．５〜７ｋ
ｇ、より好ましくは１〜５ｋｇである。０．１ｋｇ未満
では冬場の薬液安定性が確保されず、１０ｋｇを越えて
使用した場合は顕著な効果がそれ以上引出せずコスト的
に不経済となるからである。

【００３４】本発明の土質注入改良剤の好ましい調製方
法としては、例えば、注入開始前の数分前に主剤、硬化
剤のいずれか一方ないし両方に糖を事前に溶解させて
後、該主剤と該硬化剤とを混合均一化させて１液とする
方法がある。また、主剤と硬化剤とを混合直後に必要量
の糖を後添加溶解させて１液とする調製方法がある。ま
た、主剤、硬化剤のいずれか一方ないし両方に糖を事前
に溶解させて後、該主剤と該硬化剤とを混合均一化させ
た１液に、更に必要に応じて同種または別種の糖を後添
加溶解させる調製方法などがある。このように、糖
（ｅ）は主剤中に配合しても、硬化剤中に配合してもよ
く、またその両方に配合してもよい。あるいは主剤、硬
化剤の何れにも配合せずに、両者を混合して後糖（ｅ）
を配合してもよく、また主剤、硬化剤のいずれかまたは
両方にその一部を配合し、残りを両者を混合して後配合
してもよい。要は、得られる土質注入改良剤に前記の量
の糖（ｅ）が含まれていればよい。

【００３５】主剤液と硬化剤液は容積比で１：０．９〜
０．９：１の範囲、好ましくは１：１により近似させて
混合する。その結果、冬場の現場に即した液安定性が確
保された、実用性のあるホモゲル強度を呈する経時安定
性と一定したゲル化挙動とを示す組成物となる。

【００３６】本発明において、糖と全く異質の作用によ
って同様な過飽和液刺激安定性を引出す物として、アル
カリ土類金属塩やヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩などが
あり、それらを糖と併用することは何等問題ない。アル
カリ土類金属塩とは、例えばマグネシウム塩や第２鉄塩
が挙げられる。マグネシウム塩とは、例えば塩化マグネ
シウム、燐酸水素マグネシウム塩、オキシカルボン酸マ
グネシウム塩、炭素数１〜４の脂肪族カルボン酸マグネ
シウム塩、炭素数１〜４の脂肪族ジカルボン酸マグネシ
ウム塩などである。好ましくは塩化マグネシウム、オキ
シカルボン酸マグネシウム塩、炭素数１〜４の脂肪族カ
ルボン酸マグネシウム塩である。

【００３７】オキシカルボン酸マグネシウム塩とは、例
えば乳酸マグネシウム塩、グリコール酸マグネシウム
塩、グリオキシル酸マグネシウム塩、リンゴ酸マグネシ
ウム塩等である。また炭素数１〜４の脂肪族カルボン酸
マグネシウム塩とは、例えば蟻酸マグネシウム、酢酸マ
グネシウム、プロピオン酸マグネシウム、ブタン酸マグ
ネシウム等である。また炭素数１〜４の脂肪族ジカルボ
ン酸マグネシウム塩とは、例えば琥珀酸マグネシウム、
蓚酸マグネシウム、アジピン酸マグネシウム等である。

【００３８】第２鉄塩としては、例えば塩化第２鉄、オ
キシカルボン酸第２鉄塩、炭素数１〜４の脂肪族カルボ
ン酸第２鉄塩、炭素数１〜４の脂肪族ジカルボン酸第２
鉄塩があげられる。オキシカルボン酸第２鉄塩として
は、例えば乳酸第２鉄塩、グリコール酸第２鉄塩、グリ
オキシル酸第２鉄塩、リンゴ酸第２鉄塩等がある。また
炭素数１〜４の脂肪族カルボン酸第２鉄塩としては、例
えば蟻酸第２鉄、酢酸第２鉄、プロピオン酸第２鉄、ブ
タン酸第２鉄が挙げられ、また炭素数１〜４の脂肪族ジ
カルボン酸第２鉄塩としては、琥珀酸第２鉄、蓚酸第２
鉄、アジピン酸第２鉄等が挙げられる。

【００３９】ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩には重合度
６〜５０のヘキサメタ燐酸ナトリウムやヘキサメタ燐酸
カリウムがある。これらアルカリ土類金属塩やヘキサメ
タ燐酸アルカリ金属塩は通常は硬化剤液に配合する。

【００４０】本発明の土質注入改良剤を調製する際に使
用される水は、例えば、河川水、湖水、湧水、地下水、
水道水、海水、蒸留水、イオン交換水、氷水、雪水、雨
水などであって良く、特に限定はない。

【００４１】本発明の土質注入改良剤を用いる土質安定
化方法は、ゲルタイムに応じて両者を混合し、１液１系
統式で地盤注入固結させるいわゆる１ショット方式、２
液１系統式で地盤注入固結させるいわゆる１．５ショッ
ト方式、２液２系統式で地盤注入固結させるいわゆる２
ショット方式で行ないうる。特に本発明の土質注入改良
剤の特徴を生かした経済的な方法としては、１ショット
方式が適当な例としてあげられる。本発明の土質注入改
良剤は、現場の１ショット配合注入装置の稼働時のゲル
化前の溶液安定性と安定したゲル化特性が確保される
他、極めて顕著な止水性能、強固な実用性の高い地盤強
度確保がされる等の特徴も有する。

【００４２】本発明の作用について以下に考察するが、
仮に以下の推定が事実と異なっていたとしても本発明に
何等影響を及ぼすものではない。後述の比較例１で生成
した沈殿をロ紙でロ過分別した後、メタノール−水１：
１の混合液にて水洗浄して精製沈殿物を得た。この沈殿
物に関してはＮａ元素の含有量として１５．３％、Ｓｉ
元素含有量が５．２％、Ｐ元素含有量が７．２２％、結
晶水として５０〜５２％と定量分析された。この結果と
赤外吸収スペクトルの測定結果より、第２燐酸ナトリウ
ム１２水塩と第３燐酸ナトリウム１２水塩及び少量の水
ガラスゲルを内包する複塩結晶構造体である可能性がき
わめて高いと考えられた。おおよそ第２燐酸ナトリウム
１２水塩として５５〜６５％、第３燐酸ナトリウム１２
水塩として１５％前後、水ガラス珪酸水和物として５〜
１５％の複塩沈殿と推定された。

【００４３】一方、燐酸の中和曲線は第１変曲点がｐＨ
値で４〜６にあり、第２変曲点がｐＨ値で９〜１０に在
ることが知られている。その事と、後述の実施例２また
は比較例１のおのおのの土質注入改良剤の溶液ｐＨ値は
概略１０．８と言う事が出来、したがって各液中には燐
酸の使用量に応じた第２燐酸ナトリウム・１２水塩ない
し少割合の第３燐酸ナトリウム・１２水塩の生成が理論
付けされる。

【００４４】日本化学会発行編者、昭和５９年６月２５
日発行の化学便覧基礎編・改定３版のII−１７３に、第
２燐酸ナトリウム・１２水和物の水１００ｇに対する飽
和溶解度が記載されており、その値は０℃で１．５８
ｇ、１０℃で３．４８ｇ、２０℃で７．１５ｇとされ
る。すなわち、該第２燐酸塩は０℃で０．０４モル／Ｌ
が飽和濃度と算出でき、５℃では０．０６モル／Ｌ、１
０℃では０．０９モル／Ｌが飽和濃度であることが判
る。

【００４５】ところで後述の実施例２、比較例１ではそ
の燐酸の使用量から、１００％の確率で該第２燐酸塩水
和物が生成すると仮定するとおおよそ０．１８モル／Ｌ
（５℃）の存在濃度と算出され、前記公知の値の３倍に
相当し、かなりの過飽和系である事が判る。また５０％
の確率で該第２燐酸塩水和物が生成すると仮定するとお
およそ０．０９モル／Ｌ（５℃）の存在濃度と算出さ
れ、前記公知の値の１．５倍に相当し、やはり過飽和系
が成立している事が判る。これらの計算結果と沈殿物の
成分の特定結果とを合せると、特開昭５１−４８１５号
に開示された土質安定化処方に於ける冬場の液安定性の
問題がきわめて明瞭になる。

【００４６】本発明の土質注入改良剤は、この問題の原
因と考えられる燐酸ナトリウム塩複塩結晶の析出を何等
かの作用効果で抑制しており、結果として、低温下の該
薬液の過飽和状態をゲル化するまでの時間内安定化して
いることが明らかである。その理由はまだ十分明らかで
はないが、糖類の存在により、難溶解性燐酸塩類が液中
で包接ミセルに準じた形態を形成することによる効果と
予想される。

【００４７】一方、後述の各比較例の土質注入改良剤で
は過飽和系が加えられた攪伴刺激で崩れ、微細な結晶核
の生成と共に経時で肥大化し、ついには過飽和分の結晶
を大量に系中に析出させていると判断出来る。この様に
してみると本発明の土質注入改良剤は理由は不明だが、
きわめてあきらかに比較例と低温安定性およびその硬化
挙動には差が認められ、糖類が必須な成分であることが
明らかである。

【００４８】

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す
が、本発明はこれらによって限定されない。また、％、
部とは特記する以外はそれぞれ重量％、重量部を意味す
る。また、以下の記載・表中のＬの記号は容積単位でリ
ットルの意味で使用する。また各例に於ける土質安定化
剤の評価は、次の方法で行なった。

【００４９】［ゲルタイム測定方法］主剤液と硬化剤液
とを混合均一化した時間を基点とし、調製された混合液
の静置状態から９０度傾斜させた時に流動性が失われて
流出しなくなるまでの時点までの経過時間で計測して表
示した。

【００５０】［低温作業・液安定性試験方法］内容量２
００ｍｌの円筒形ビーカーを２ケ用意し、５℃に調整さ
れた恒温水槽中にセットし、その内の１ケに半径２．５
ｃｍのタービン型またはスクリュー型攪拌棒をビーカー
内の液を連続攪拌できる位置にセットする。もうひとつ
のビーカーは静置するのみの条件で使用する。セット完
了後、予め３℃にそれぞれ調温した主剤と硬化剤の各液
をすばやく混合して後、その１５０ｍｌづつを各ビーカ
ー中に注いで、一方は連続攪拌下に、もう一方は無刺激
下で放置した。

【００５１】攪拌は線速度で６０ｍ／秒速の剪断抵抗を
連続的に加える条件下を選定した。前記方法でゲル化す
るまでの時間と系の状態を観察し、低温作業性を判断し
た。攪拌下したビーカー内でゲル化せず、系内が著しく
白濁した場合を×の記号で表示し、極く少量の析出が見
られるものの静置ビーカー内液とほぼ同様なゲル化が観
察された場合を○の記号で、全く正常なゲル化挙動をそ
の２つのビーカー試験で得た場合を◎の記号で表示し
た。 ［地盤注入簡易試験］

【００５２】前記の低温作業液安定性試験と同様にして
調製した２０〜２５分経過後のゲル化前の土質安定化剤
液を採り、１５０メッシュのステンレス製ロ布でその液
をロ過する方法で、注入管先端部の注入ノズル詰める問
題が発生しないかの判定をおこなった。ロ布に沈殿が残
る場合はノズルを詰めやすいと判定し、記号×と表示し
た。全くロ布に沈殿が認められない場合をノズルを詰め
ないとして記号○で表示した。

【００５３】［圧縮強度］成分を均一に混合してなる土
質安定化剤をゲル化前に５０ｍｍφ×１００ｍｍＨの型
枠に注ぎ込み、ゲル化させて、そのまま水分の気散を防
止して一定期間養生させて後、脱型し、アームスラー型
強度試験機を用いてホモゲルの一軸圧縮強度を測定し
た。

【００５４】調製例１ ［実施例の主剤ａ−１液］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ原液
（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）の１Ｌ
と水道水１Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が
３．１６、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が２２．７７％
（５．３５％のＮａ₂Ｏ含有量、１７．４２％のＳｉＯ₂
含有量）の番号（ａ−１）の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとし
た。

【００５５】調製例２ ［実施例の主剤ａ−２液］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ原液
（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）の１．
４Ｌと水道水０．６Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモ
ル比が３．１６、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が３０．５
３％（７．０２％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号（ａ−２）
の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００５６】調製例３ ［実施例の主剤ａ−３液］市販２号珪酸ソーダ原液（Ｓ
ｉＯ₂分濃度３５．９０重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度１４．０
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２．５０）の１．
５Ｌと水道水０．５Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモ
ル比が２．５０、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が４１．３
８％（１１．６４％のＮａ₂Ｏ含有量、２９．７４％の
ＳｉＯ₂含有量）の番号（ａ−３）の珪酸ソーダ水溶液
２Ｌとした。

【００５７】調製例４ ［実施例の主剤ｂ−１液］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ原液
（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）の１Ｌ
と表１の番号（Ｓ−１）で示されたＳ−１コロイダルシ
リカ溶液（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃
度０．５５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が５２．
５、粒子径が１２ｎｍ、比重１．２３）の０．２Ｌと水
道水０．８Ｌとを混合して、該混合液中のＳｉＯ₂／Ｎ
ａ₂Ｏモル比が４．３３、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が
２７．６１％（５．３２％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号
（ｂ−１）の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００５８】調製例５ ［実施例の主剤ｂ−２液］市販４号珪酸ソーダ原液（Ｓ
ｉＯ₂分濃度２４．５５重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度６．６７
重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．５７）の１Ｌと
表１の番号（Ｓ−１）で示されたＳ−１コロイダルシリ
カ溶液（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度
０．５５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が５２．５、
粒子径が１２ｎｍ、比重１．２３）の０．２Ｌと市水
０．８Ｌとを混合して、該混合液中のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ
モル比が１１．５、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が２０．
４％（３．７％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号（ｂ−２）の
珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００５９】調製例６ ［実施例の主剤ａ−４液］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ原液
（ＳｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）の１．
２Ｌと水道水０．８Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモ
ル比が３．１６、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が２３．３
７％（５．４９％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号（ａ−４）
の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。表１に前記実施例の主
剤液（ａ−１）〜（ａ−４）、（ｂ−１）〜（ｂ−２）
の各組成を纏めて表示した。

【００６０】比較調製例１ ［比較例の主剤液ａ１］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ溶液（Ｓ
ｉＯ₂分濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１５重
量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）の０．２Ｌ
と水道水１．８Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比
が３．１６、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が５．２７％
（１．２４％のＮａ₂Ｏ含有量、４．０３％のＳｉＯ₂含
有量）の番号（ａ１）の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００６１】比較調製例２ ［比較例の主剤液ｂ１］Ｓ−２コロイダルシリカ溶液
（ＳｉＯ₂分濃度４９．９重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度０．７
１重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が７０．３、粒子径
が１５ｎｍ、比重１．３４）そのものをあてた。表２に
前記比較例の主剤液（ａ１）、（ｂ１）の各組成を纏め
て表示した。

【００６２】

【表１】

【００６３】

【表２】

【００６４】実施例１ 主剤として表１記載の（ａ−１）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７４％粗燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザー
ルの３ｍｌと更に砂糖の１部（２ｋｇ／硬化剤総量２０
０Ｌ当り）および水道水の９４部とから成る硬化剤液１
００ｍｌとを、それぞれ３．５℃で混合均一化した。主
剤中のアルカリ分の中和理論算出％は、各硬化剤成分毎
に、燐酸分で３５．５％、グリオキザールで１３％と算
出される。混合２分後の液温度は５℃を示した。

【００６５】低温作業・液安定性試験の結果、静置法及
び連続攪拌法で測定した本薬剤は、ゲルタイムが２７〜
２８分で正常ゲル化し、沈殿生成はいずれも全く観察さ
れなかった。従って低温作業・液安定性試験の判定結果
は◎であった。上記低温作業・液安定性試験と同様にし
て調製した、攪拌法／２０分経過後の５℃液を用いて行
なった、簡易地盤注入試験の結果は○であり、低温現場
作業性が確保されている事が判明した。

【００６６】なお、室温２０℃のゲルタイムは静置法で
おおよそ１９〜２０分であった。またその固結したホモ
ゲルの１軸圧縮強度は５日室温養生品で０．３５kgf／c
m²でゲル収縮率が８．５ｖｏｌ％と測定された。また本
土質安定化剤を豊浦標準砂に隙間充填率９７％となる様
に砂と配合して固結させたサンドゲルの５日室温養生ゲ
ルの１軸圧縮強度は、４．１７kgf／cm²と高強度を示し
た。

【００６７】実施例２ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザ
ールの５ｍｌとＤ−ソルビトールの２部（４ｋｇ／硬化
剤総量２００Ｌ当り）と無水酢酸の０．１部および水道
水の９１部とから成る硬化剤液１００ｍｌとを、それぞ
れ３．５℃で混合均一化した。主剤中のアルカリ分の中
和理論算出％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分で２４．１
％、グリオキザールで１５．６％と算出される。混合２
分後の液温度は５℃を示し、混合溶液の初期ｐＨ値は１
０．７９であった。

【００６８】低温作業・液安定性試験の結果、連続攪拌
法で測定した本薬剤は、ゲルタイムが２７分３４秒で正
常ゲル化し、沈殿生成は全く観察されなかった。従って
該低温作業・液安定性試験の判定結果は◎であった。上
記低温作業・液安定性試験と同様にして調製した本薬液
は、攪拌法／２０分経過後の５℃液を用いて行なった簡
易地盤注入試験の結果は○であり、低温現場作業性が確
保されている事が判明した。なお、本薬液の液温２０℃
のゲルタイムは静置法で３１分２５秒であった。またそ
のホモゲルの１軸圧縮強度は５日室温養生品で１．６２
kgf／cm²と測定された。また本土質注入改良剤を豊浦標
準砂に隙間充填率９７％となる様に砂と配合して固結さ
せたサンドゲルの５日室温養生ゲルの１軸圧縮強度は、
７kgf／cm²と高強度を示した。

【００６９】実施例３ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザ
ールの５ｍｌとシクロデキストリンの０．５部（１ｋｇ
／硬化剤総量２００Ｌ当り）と乳酸０．１６部および水
道水の９１部とから成る硬化剤液１００ｍｌとを、それ
ぞれ３．５℃で混合均一化した。主剤中のアルカリ分の
中和理論算出％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分で２４．
１％、グリオキザールで１５．６％と算出される。混合
２分後の液温度は５℃を示した。

【００７０】低温作業・液安定性試験の結果、静置法の
ゲルタイムが３０分１１秒、連続攪拌法ではゲルタイム
が２９分３４秒で、それぞれ正常ゲル化し、沈殿生成は
いずれも全く観察されなかった。従って実施例３の薬液
を用いた現場低温下の液安定性試験の判定結果は◎と判
明した。また上記低温作業・液安定性試験と同様にして
調製した本薬液の攪拌法／２５分経過後の５℃液を用い
て行なった簡易地盤注入試験の結果は○であり、低温現
場作業性が確保されている事が判明した。なお、本薬液
の液温２０℃のゲルタイムは静置法でおおよそ３０〜３
１分であった。

【００７１】実施例４ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３．１５ｍｌと４０％グリ
オキザールの５ｍｌと上白糖０．５部（１ｋｇ／硬化剤
総量２００Ｌ当り）とグラニュー糖の０．２部（０．４
ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当り）および水道水の９１部
とから成る硬化剤液１００ｍｌとを、それぞれ３．５℃
で混合均一化した。主剤中のアルカリ分の中和理論算出
％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分で２５．３％、グリオ
キザールで１５．６％と算出される。混合２分後の液温
度は５℃を示した。

【００７２】低温作業・液安定性試験の結果、連続攪拌
法でゲルタイムが２６分２９秒で正常ゲル化し、沈殿生
成は全く観察されなかった。本薬液を使用し、上記低温
作業・液安定性試験と同様にして調製した攪拌法／２０
分経過後の５℃液を用いて行なった簡易地盤注入試験の
結果は○であり、低温現場作業性が確保されている事が
判明した。また本薬液の液温２０℃のゲルタイムは静置
法でおおよそ３２〜３３分であり、そのホモゲルの１軸
圧縮強度は５日室温養生品で１．４９kgf／cm²でゲル収
縮率が１６．９ｖｏｌ％と測定された。

【００７３】実施例５ 主剤として表１記載の（ａ−４）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３０ｍｌと４０％グリオキ
ザールの４０ｍｌと蟻酸の０．１部と酢酸の０．１部と
グリコール酸の０．２部とＤ／Ｌ−ソルビトールの５部
（１ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当り）および１％海水が
混合された水の９３０部とから成る硬化剤液約１Ｌから
１００ｍｌを採取し、それぞれ３．５℃で混合均一化し
た。主剤中のアルカリ分の中和理論算出％は、各硬化剤
成分毎に、燐酸分で３２．９％、グリオキザールで１
６．５％と算出される。混合２分後の液温度は５℃を示
した。

【００７４】低温作業・液安定性試験の結果、静置法及
び連続攪拌法で測定した本薬剤は、ゲルタイムが１５〜
１７分で正常ゲル化し、沈殿生成はいずれも全く観察さ
れなかった。従って低温作業・液安定性試験の判定結果
は◎であった。また、上記低温作業・液安定性試験と同
様にして調製した攪拌法／１０分経過後の５℃液を用い
て行なった簡易地盤注入試験の結果は○であり、低温現
場作業性が確保されている事が判明した。

【００７５】実施例６ 主剤として表１記載の（ｂ−１）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３ｍｌと３４％グリオキザ
ールの３ｍｌとラクトースとスクロースの１：１混合物
３部（６ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当り）および水道水
の９１部とから成る硬化剤液１００ｍｌとを、それぞれ
３．５℃で混合均一化した。主剤中のアルカリ分の中和
理論算出％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分で３４．５
％、グリオキザールで１０．９％と算出される。混合２
分後の液温度は５℃を示した。低温作業・液安定性試験
の結果、静置法及び連続攪拌法で測定した本薬剤は、ゲ
ルタイムが２０〜２３分で正常ゲル化し、沈殿生成はい
ずれも全く観察されなかった。従って低温作業・液安定
性試験の判定結果は◎であった。上記低温作業・液安定
性試験と同様にして調製した攪拌法／１３分経過後の５
℃液を用いて行なった簡易地盤注入試験の結果は○であ
り、低温現場作業性が確保されている事が判明した。

【００７６】実施例７ 主剤として表１記載の（ｂ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の２ｍｌと４０％グリオキザ
ールの１．７ｍｌと酢酸第２鉄塩の０．５部と精製ブド
ウ糖０．１５部（０．３ｋｇ／硬化剤２００Ｌ）および
水道水の９６部とから成る硬化剤液１００ｍｌとを、そ
れぞれ５℃で混合均一化した。主剤中のアルカリ分の中
和理論算出％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分で３５．２
％、グリオキザールで１０．９％と算出される。低温作
業・液安定性試験の結果、静置法及び連続攪拌法で測定
した本薬剤は、ゲルタイムがそれぞれ１９分、２２分で
正常ゲル化し、沈殿生成はいずれも全く観察されなかっ
た。従って低温作業・液安定性試験の判定結果は◎であ
った。上記低温作業・液安定性試験と同様にして調製し
た攪拌法／１５分経過後の５℃液を用いて行なった簡易
地盤注入試験の結果は○であり、低温現場作業性が確保
されている事が判明した。

【００７７】実施例８ 主剤として表１記載の（ａ−３）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の６．７ｍｌと４０％グリオ
キザールの７．３５ｍｌとりんご酸の０．２５部とブド
ウ糖の５部（１０ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当り）およ
び水道水の７８部とから成る硬化剤液の１００ｍｌとを
採取し、それぞれ５℃で混合均一化した。主剤中のアル
カリ分の中和理論算出％は、各硬化剤成分毎に、燐酸分
で３０％、グリオキザールで２４．５％と算出される。
低温作業・液安定性試験の結果、静置法及び連続攪拌法
で測定した本薬剤は、ゲルタイムが２３〜２７分で正常
ゲル化し、沈殿生成はいずれも全く観察されなかった。
従って低温作業・液安定性試験の判定結果は◎であっ
た。上記低温作業・液安定性試験と同様にして調製した
攪拌法／１７分経過後の５℃液を用いて行なった簡易地
盤注入試験の結果は○であり、低温現場作業性が確保さ
れている事が判明した。

【００７８】実施例９ 実施例２に於いて使用したＤ−ソルビトールに替えて、
Ｄ−ガラクトースにした以外は同様にして行なった結果
は実施例２とほぼ同様な結果を得た。

【００７９】実施例１０ 実施例２に於いて使用した無水酢酸に替えて、同モル当
量のグリコール酸とした場合もほぼ実施例２と全く同様
な結果を得た。

【００８０】実施例１１ 実施例２に於いて使用した無水酢酸に替えて、同モル相
当量のグリオキシル酸とした場合の低温作業・液安定性
試験は◎、簡易地盤注入試験の結果は○であった。

【００８１】実施例１２ 実施例２に於いてグリオキザールの使用量を半減し、グ
リオキザール量の５０モル％分をエチレングリコールジ
アセテートに代替した以外は同様に行なった結果、連続
攪拌法・低温作業・液安定性試験の結果は◎、連続攪拌
法／２０分経過液で行なった簡易地盤注入試験の結果は
○であった。

【００８２】実施例１３ 実施例２に於いてグリオキザールの使用量を半減し、グ
リオキザール量の５０モル％分をγ−ブチロラクトンに
代替した以外は同様にして行なった結果、連続攪拌法・
低温作業・液安定性試験の結果は◎、連続攪拌法／２０
分経過液で行なった簡易地盤注入試験の結果は○であっ
た。

【００８３】実施例１４ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌにＤ−ソルビトールの１部（２ｋｇ／硬化剤総量
２００Ｌ当り）を溶解させた主剤液と、一方、７５％精
製燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザールの５ｍｌとＤ−
ソルビトールの１部（２ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当
り）と無水酢酸の０．１部および水道水の９２部とから
成る硬化剤液１００ｍｌとを、それぞれ３．５℃で混合
均一化した。連続攪拌法・低温作業・液安定性試験の結
果は◎、連続攪拌法／２０分経過液で行なった簡易地盤
注入試験の結果は○であった。

【００８４】実施例１５ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌにＤ−ソルビトールの２部（４ｋｇ／硬化剤総量
２００Ｌ当り）を溶解させた主剤液と、一方、７５％精
製燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザールの５ｍｌと無水
酢酸の０．１部および水道水の９３部とから成る硬化剤
液１００ｍｌとを、それぞれ３．５℃で混合均一化し
た。連続攪拌法・低温作業・液安定性試験の結果は◎、
連続攪拌法／２０分経過液で行なった簡易地盤注入試験
の結果は○であった。

【００８５】比較例１ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７４％粗燐酸の３０ｍｌと４０％グリオキザ
ールの５２．５ｍｌと酢酸の１部（３．３モル／硬化剤
２００Ｌ）および水道水の９１０ｍｌとから成る硬化剤
液の１００ｍｌとをそれぞれ３．５℃で混合均一化し
た。主剤中のアルカリ分の中和理論算出％は、各硬化剤
成分毎に、燐酸分で２５．１％、グリオキザールで１
６．４％と算出される。混合２分後の液温度は５℃を示
し、溶液のｐＨ値は１０．７９を示した。

【００８６】低温作業・液安定性試験の結果、静置法で
測定したゲルタイムは１８〜１９分で白濁せずに正常ゲ
ル化した。一方、連続攪拌法で測定した場合には７〜８
分後に、系中に微細結晶の析出が観察され始め、１５〜
１６分後には完全に系が白濁スラリー状となり、６０分
後に於いてもゲル化は全く観察されなかった。従って本
薬液の低温作業・液安定性試験の判定結果は×であっ
た。連続攪拌法／２０分経過液で行なった簡易地盤注入
試験の結果も×であった。

【００８７】比較例２ 主剤として表１記載の（ａ１）溶液を選択しその１００
ｍｌと、７４％粗燐酸の０．８６ｍｌと４０％グリオキ
ザールの０．７ｍｌと砂糖の０．１部（０．２ｋｇ／硬
化剤総量２００Ｌ当り）および水道水の９８．３５ｍｌ
とから成る硬化剤液の１００ｍｌとを、それぞれ３．５
℃で混合均一化して得たホモゲルの１軸圧縮強度は０．
１kgf／cm²以下と弱く脆弱で土質安定化には適さない物
であった。

【００８８】比較例３ 主剤として表１記載の（ｂ１）溶液を選択しその１００
ｍｌと、７４％粗燐酸の０．８６ｍｌと４０％グリオキ
ザールの０．７ｍｌとＤ−ソルビトールの１５部（３０
ｋｇ／硬化剤総量２００Ｌ当り）および水道水の８５ｍ
ｌとから成る硬化剤液の１００ｍｌとを、それぞれ３．
５℃で混合均一化して得たホモゲルの１軸圧縮強度は
０．１kgf／cm²程度と強度の弱いゲルしか生成しなかっ
た。

【００８９】比較例４ 主剤として表１記載の（ａ−２）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、７５％精製燐酸の３ｍｌと４０％グリオキザ
ールの６ｍｌおよび水道水の９１ｍｌとから成る硬化剤
液の１００ｍｌとをそれぞれ３．５℃で混合均一化し
た。その結果、混合２分後の液温度は５℃を示し、溶液
のｐＨ値は１０．８０を示した。低温作業・液安定性試
験の結果、静置法で測定したゲルタイムは２６〜２７分
で白濁せずに正常ゲル化した。一方、連続攪拌法で測定
した場合には６〜７分後に、系中に微細結晶の析出が観
察され始め、１２〜１４分後には完全に系が白濁スラリ
ー状となり、６０分後に於いてもゲル化は全く観察され
なかった。従って本薬液の低温作業・液安定性試験の判
定結果は×であった。連続攪拌法／２０分経過液で行な
った簡易地盤注入試験の結果も×であった。

【００９０】実施例１６ 実施例２に於いて、使用した燐酸の２０モル％分だけを
その相当モル量の硫酸に代替して無機酸成分を併用した
以外は全く同様にして得た土質注入改良剤の低温作業・
液安定性試験の連続攪拌法にわる結果は◎であった。

【００９１】実施例１７ 実施例１の主剤と硬化剤の各液２００リットルを１ｍ³
容量のタンクに注ぎ液温を５℃とした。ただし注入開始
２０分前に主剤液に対し硬化剤液を全量添加配合した。
主剤液と硬化剤液との混合は添加後、スクリュー型電動
攪拌機で毎分３０回転で連続とした。その土質安定化剤
を混合２分後から、定量送液ポンプを介して、いわゆる
１ショット方式にて、先端部に０．５ｍｍ直径のノズル
孔を５０ケ有した長さ１ｍの直径２インチ単管からなる
注入管から５℃雰囲気の空気中に定量吐出させた。吐出
量は１８Ｌ／分とした。以上の試験の結果、実施例１の
土質注入改良剤はスムーズかつ安定した現場注入作業が
可能である事が確認された。

【００９２】参考例１ ［カニツァロ反応速度測定結果］０．０３９２Ｎ−可性
ソーダ水溶液（純水にて調製）５０ｍｌと４０％グリオ
キザール溶液の２．００ｇ（２．７６モル／Ｌ；実施例
２または比較例１に於ける溶液濃度とほぼ等しい）とか
らなる溶液の初期ｐＨ値は１０．７であり、実施例２と
ほぼ同じアルカリ性を示す。この液を標準液とし、その
標準液の液温５℃の系中のアルカリ消費量を測定してグ
リオキザールの不均化反応速度を算出した結果、１時間
経過後で５モル％／ｈｒｓと判明した。

【００９３】

【発明の効果】各実施例から、本発明の土質注入改良剤
はその主要な解決すべき課題、すなわち、低温下での種
々の刺激が加わった状態で取扱われる際の液挙動安定性
を確保できることが明きらかである。本発明の土質注入
改良剤が２０〜４０分程度の長結型土質安定化剤の分類
に入り、その薬液を用いた注入方式として経済的に最適
なものが１ショットである事も実施例１７で明らかであ
る。また本発明の土質安定化薬剤は最終的に高強度な固
結体を形成するとともに離漿の発生度合いも比較的低い
レベルにある。本発明の土質安定化剤は夏冬に関係なく
現場で安定して使用可能であり、各種の液刺激に対して
過飽和安定性が長時間確保された新規な組成物である。

【００９４】一方、比較例１や４等では、冬場の液刺激
安定性に問題があり、燐酸−グリオキザールを基本硬化
系とし更に酢酸を併用しても本発明の課題を解決出来な
い事が判明した。また本発明の土質注入改良剤は、軟弱
地盤の強化安定化、地下水の止水機能に有効な土質安定
化剤である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主剤が下記（ａ）または（ｂ）であり、
   （ａ）ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２．４５〜４．５の珪
   酸ソーダを、そのＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量で１０〜５０
   重量％含有してなる水溶液、（ｂ）ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモ
   ル比が４．５を超えない珪酸ソーダと、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂
   Ｏモル比が２０〜２５０のコロイダルシリカとを含有
   し、その混合水溶液のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３〜５
   ０、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量が１０〜５０重量％である
   混合水溶液、 硬化剤が、該硬化剤と主剤とを下記の割合で混合したと
   きに、主剤中のＮａ₂Ｏの２０〜５０モル％相当分を中
   和する事が出来る量の燐酸と、５〜３０モル％相当分を
   中和する事が出来る量のグリオキザールとを含有させて
   なる水溶液であって、上記主剤と硬化剤を容積比で
   （１：０．９）〜（０．９：１）の割合で混合してな
   り、その混合液の総量２００リットル当り糖を０．１〜
   １０ｋｇの割合で含有させてなる低温下での溶液硬化安
   定性に優れる土質注入改良剤。
2. 【請求項２】 （ａ）または（ｂ）の珪酸ソーダのＳｉ
   Ｏ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．０〜３．５であることを特徴
   とする請求項１記載の土質注入改良剤。
3. 【請求項３】 糖が単糖類、二糖類、三糖類および多糖
   類から選ばれた１種または２種以上であることを特徴と
   する請求項１または２の土質注入改良剤。
4. 【請求項４】 糖がグルコースまたはソルビトールであ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
   土質注入改良剤。
5. 【請求項５】 糖がラクトース、マルトースまたはスク
   ロースであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   １項記載の土質注入改良剤。
6. 【請求項６】 糖がデキストリンまたはシクロデキスト
   リンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項記載の土質注入改良剤。
7. 【請求項７】 硬化剤が、主剤液中のＮａ₂Ｏの０．０
   １〜５モル％相当分を中和することが出来る量の有機脂
   肪酸を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か１項記載の土質注入改良剤。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項記載の土質
   安定化剤における燐酸の酸分の１〜５０％相当量を硫
   酸、塩酸、硝酸およびほう酸から選ばれた１種または２
   種以上で置き換えることを特徴とする土質安定化剤。
9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれか１項記載の土質
   安定化剤における燐酸の酸分の１〜５０％相当量をフィ
   チン酸またはその酸性アルカリ金属塩で置き換えること
   を特徴とする土質安定化剤。
10. 【請求項１０】 請求項１〜７のいずれか１項記載の土
    質安定化剤におけるグリオキザールの遊離グリコール酸
    換算の酸分の１〜１００％相当量をグリコール酸２酢酸
    エステル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
    ートおよびγ−ブチロラクトンから選ばれた１種または
    ２種以上で置き換えることを特徴とする土質安定化剤。
11. 【請求項１１】 地盤注入開始前の数分前に主剤または
    硬化剤のいずれか一方ないし両方に糖を溶解させて後、
    主剤と硬化剤とを混合均一化させて１液として得られた
    請求項１〜１０のいずれか１項記載の土質注入改良剤。
12. 【請求項１２】 主剤と硬化剤とを混合直後に必要量の
    糖を添加溶解させて１液として得られたものである請求
    項１〜１０のいずれか１項記載の土質注入改良剤。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項記載の
    土質注入改良剤を地盤中に１ショット方式で注入し、浸
    透・流動・固結させて、土質を強化安定させることを特
    徴とする土質安定化工法。