JPH108053A - 土質安定化剤とそれを用いた土質安定化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の地盤に対して浸透性に優れ、ゲルタイ
ムが数秒から１時間前後まで任意に調整可能あり、硬化
剤が液状で現場供給でき、低毒性と金属防蝕・防錆性を
併せ持つ硬化剤からなる水ガラスを主剤とする土質安定
化剤組成物を提供すること。 【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を含有し、硬化剤がフィチン酸
またはその特定のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類
金属塩を含有してなる水溶液である土質安定化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土質を強化安定化
する方法に際して使用される、人体に対する安全性が高
く、天然物由来の有機酸を硬化剤成分とし、ゲルタイム
が数秒〜１時間前後の任意に調整が可能な土質安定化剤
とその土質安定化方法に関する。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、硬化剤として天然物から得られるフィ
チン酸やその塩の水溶液を使用する、いわゆる溶液型の
土質安定化剤、およびその土質安定化剤をグラウト注入
管を介して不安定土質中に注入し、浸透固結させて該土
質を強化安定化する工法（グラウト工法）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル工事、都市土木工事に於
いて軟弱地盤の安定化や止水を目的としたグラウト工法
においては、種々の土質安定化剤がその地盤の性状に応
じて使い分けされている。そのグラウト工法に於いて使
用される土質安定化剤は、地盤注入薬液やグラウト薬剤
とも言われる。これまでには種々の土質安定化剤とその
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安定化剤である。

【０００３】その水ガラス系土質安定化剤には懸濁型と
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る。例えば特開平７−１６６
１６３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安定化剤が、
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安定化剤が提案されている。一
般に懸濁型の土質安定化剤では総じてその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事が知られ
ている。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及びまたはグ
リオキザール、エチレンカーボネート等で代表される強
アルカリ中で有機酸に徐々に変化する該物質が公知であ
る。例えば特開昭５１−４８１５号には水ガラスの硬化
剤として燐酸とグリオキザールとを使用する技術が開示
されている。

【０００４】最近水ガラスの強アルカリ性を嫌らって酸
性水ガラスやコロイダルシリカを主成分とする土質安定
化剤の提案がなされている。例えば水性コロイダルシリ
カ系土質安定化剤にあっては、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技術が特開昭５９−６６
４８２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を使用する技術が特開昭６３
−１６８４８５号に、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技術が特開昭５９−１５
２９８５号に、更に硬化剤としてグリオキザール等を使
用する技術が特開平２−３６１５６号にそれぞれ開示さ
れており、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。

【０００５】しかしこれまで提案された浸透性の比較的
良好な溶液型電解質を硬化剤とした水性コロイダルシリ
カ系土質安定化剤では、ゲル強度が比較的低いという問
題がある。一方懸濁型電解質成分系ではまだ高速浸透固
結性が欠けるという問題がある。従って近年においても
その中心的な土質安定剤としては溶液型の水ガラス系が
多く使用されているのが実体である。

【０００６】特に比較的安価に入手できる硫酸を硬化剤
成分とする土質安定化剤がグラウト剤が市場の中心とな
っているが、濃硫酸は劇物であり、取扱いや保管方法に
特に留意が必要であると共に、硫酸酸性で得られる酸性
シリカゾル系土質安定化剤組成物に於いては、遊離成分
が硫酸根を多く含む結果、土質中に埋設されている金属
配管や金属複合構造物を腐食する等の弊害が社会問題と
して特に大きな問題となっている。燐酸水素ナトリウム
や重炭酸ナトリウムに代表されるそれ自体が固体粉末で
あって事前に高濃度溶液とする事が困難な硬化剤は、主
として現場で水に添加溶解して硬化剤溶液を調製する必
要性があり、配合調製の繁雑さや正確な連続計量配合が
困難で、省力化が難しい。

【０００７】近年ではかかる課題に対し埋設金属に対し
て防食性の性質を持ち人体に対する毒性が低く省力化が
可能な液状硬化剤の提供が強く求められている。すなわ
ち、天然物であってかつ液状または高濃度溶液として事
前に現場供給でき、浸透固結性に優れ、金属への防蝕防
錆効果の高い水ガラス系硬化剤が求められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の地盤に対して浸透性に優れ、ゲルタイムが数秒から１
時間前後まで任意に調整可能な土質安定化剤であって、
水ガラスを主成分とする主剤を固結させる為の硬化剤が
液状または高濃度水溶液として現場供給でき、それ自体
が天然に産する物質であって、人体に対する毒性が著し
く軽減された、いわゆる低毒性と金属防蝕・防錆性を併
せ持つ硬化剤からなる土質安定化剤組成物を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、その土質安定化剤を用
いた地下トンネルや都市土木工事の際の不安定土質の強
化を確実に行なう土質安定化工法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討した結果、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
かを主剤とし、天然物であるフィチン酸やその塩類を含
有させた水溶液を硬化剤とし、該主剤と硬化剤を混合
し、低粘度完全溶液型の土質安定化剤とする事で前記課
題を解決できる事を見出し本発明を達成した。

【００１０】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Ｎａ₂
Ｏ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／Ｎａ₂Ｏモル比が２０〜２５０のコ
ロイダルシリカとを含有し、その混合水溶液がＳｉＯ₂
／Ｎａ₂Ｏモル比で５〜５０、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量
で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、主剤液中
のＮａ₂Ｏの３０〜１２０モル％相当分を中和すること
が出来る量のフィチン酸またはその１〜６配位アルカリ
金属塩もしくはその１〜３配位アルカリ土類金属塩を含
有し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
る土質安定化剤である。さらに、他の本発明は、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
土質安定化剤を、１ショット方式、１．５ショット方
式、２ショット方式から選ばれたいずれかの方式で注入
し、浸透・流動・固結させ、土質を強化安定させる方法
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の土質安定化剤（以下単に
グラウト剤と呼ぶことがある）は、基本的には珪酸ソー
ダ水溶液または珪酸ソーダとコロイダルシリカの混合水
溶液のいずれかを主剤とし、一方、フィチン酸またはそ
の１〜６配位アルカリ金属塩もしくはその１〜３配位ア
ルカリ土類金属塩の水溶液を硬化剤とし、その主剤と硬
化剤の各液を混合して軟弱地盤中に注入して固結させる
ことで、該地盤を強化安定化することが出来るグラウト
剤である。

【００１２】（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 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、２号珪酸ソーダや４号珪酸ソーダ等ＪＩＳ
で規定されていない珪酸ソーダであっても、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。（ａ）液中の該珪酸ソーダの含有濃度はＳｉＯ₂と
Ｎａ₂Ｏの総量濃度であらわした場合、１０〜５０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。

【００１３】（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ＪＩＳで規定されていない珪酸ソーダであっ
ても何等問題なく使用できる。（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１００ｎｍを超えるため、それ自体の液
安定性に欠けると同時に、得られる土質安定化剤組成物
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。

【００１４】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５〜５０であり、好ましくは６〜３５、より好ましく
は６〜３０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極端に低く安定強化
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。

【００１５】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
整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安
定化剤となる。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。

【００１６】次に、本発明の硬化剤液について述べる。
硬化剤液に含まれる必須成分は、天然物である米糠から
抽出分離精製してなる、フィチン酸、フィチン酸の１〜
６配位アルカリ金属塩類、フィチン酸の１〜３配位アル
カリ土類金属塩類等から選ばれた１種または２種以上の
混合物である。フィチン酸は前記した様に天然の有機燐
酸化合物であり、別名イノシットヘキサリン酸と呼ば
れ、優れたキレート生成能力と抗酸化剤能力を併せ持つ
事が知られている。またフィチン酸は金属表面に結合し
た場合には優れた防蝕防錆性を発揮する為、工業的に缶
詰等の食品保存用添加剤の１種として、または飲料水の
褪色防止剤としても多用されており、極めて人体に対し
て安全な物質である事が良く知られている。本発明のフ
ィチン酸は一般的に水溶液の状態で米糠より取り出さ
れ、通常５０重量％程度の水溶液として市場で容易に入
手できる。

【００１７】またフィチン酸の１〜６配位アルカリ金属
塩とは、例えばイノシットヘキサリン酸の１〜６配位ナ
トリウム塩、イノシットヘキサリン酸１〜６配位カリウ
ム塩のいずれかまたはその混合物が代表的である。フィ
チン酸の７〜１２配位アルカリ金属塩、すなわち、例え
ばイノシットヘキサリン酸の７〜１２配位ナトリウム
塩、イノシットヘキサリン酸７〜１２配位カリウム塩
は、それ自身珪酸ソーダの中和能力が欠如する結果、極
端に大量に配合する必要性がある等の理由で好ましくな
い。

【００１８】また、フィチン酸の１〜３配位アルカリ土
類金属塩とは、例えばイノシットヘキサリン酸１〜３配
位カルシウム塩、イノシットヘキサリン酸１〜３配位マ
グネシウム塩に代表され、その他イノシットヘキサリン
酸１〜３配位鉄塩、イノシットヘキサリン酸１〜３配位
亜鉛塩、イノシットヘキサリン酸１〜３配位マンガン
塩、イノシットヘキサリン酸１〜３配位錫塩が例示でき
る。イノシットヘキサリン酸１〜３配位マグネシウム塩
が人体に対する生理活性上特に安全性が高い事から好ま
しい。フィチン酸の４〜６配位アルカリ土類金属塩では
水に対する溶解度が低く好ましくない。

【００１９】フィチン酸と同様、前記フィチン酸のアル
カリ金属塩や同アルカリ土類金属塩等は天然物であり、
自然界ではむしろフィチン酸としてよりもアルカリ金属
塩や同アルカリ土類金属塩として米糠中等に広く存在し
ている事から、より一層人体への安全性は高い物であ
る。

【００２０】硬化剤水溶液中のフィチン酸またはそのア
ルカリ金属塩もしくはそのアルカリ土類金属塩の濃度
は、前記した主剤液のアルカリ度を決定しているソーダ
成分、すなわちＮａ₂Ｏの含有量と相関して決定され、
そのＮａ₂Ｏの３０〜１２０モル％相当分を中和出来る
量であり、この範囲で瞬結〜長結の任意の各種土質安定
化剤を調製できる。３０モル％相当分未満の中和相当量
の場合にはしばしば数時間以上ゲル化しないかまたはホ
モゲル強度が低く安定な土質が形成できにくく、１２０
モル％相当分を越える中和相当量では、特に問題はない
もののホモゲル強度に於いて顕著な効果を特にそれ以上
引出せない。特にＮａ₂Ｏの４０〜７９モル％相当分を
中和する事が出来る量とすると、得られる土質安定化剤
のゲルタイムがおおよそ３分〜６０分で任意に調整可能
であり、緩結〜長結型の各種土質安定化剤を得ることが
できる点で好ましい。また、Ｎａ₂Ｏの８０〜１２０モ
ル％相当分を中和する事が出来る量とすると、得られる
土質安定化剤のゲルタイムがおおよそ３分以下で任意に
調整可能であり、瞬結〜短緩結型の各種土質安定化剤を
得ることができる点で好ましい。

【００２１】本発明の土質安定化剤は、主剤と硬化剤と
を容積比で（１：０．９）〜（０．９：１）、好ましく
は１：１により近似させて混合する。その結果、他の硬
化剤を必ずしも必要とせずに、実用性のあるホモゲル強
度を有するゲル化挙動を示す。

【００２２】本発明の土質安定化剤には、対象とする土
質の種類に応じて他の公知の硬化剤成分を硬化剤液中に
予め少量併用使用することが出来る。配合出来る硬化剤
成分としては、無機物硬化剤では例えば塩酸、硫酸、リ
ン酸、硝酸、ホウ酸、亜硫酸、亜リン酸、炭酸及びその
可溶性塩類等が、また水溶性有機物硬化剤では例えばグ
リオキザールで代表される脂肪族アルデヒド類、エチレ
ングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジア
セテートで代表されるグリコールの２酢酸エステル類、
γ−ブチロラクトンで代表される環状ラクタム類、ジメ
チルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネートで代表されるアルキレンカーボネート類等
が挙げられる。その他グリオキシル酸、乳酸、琥珀酸、
リンゴ酸等で代表される水溶性有機酸類も併用して良
い。特により一層のホモゲルの高強度化や使用環境の変
動に対してゲルタイムのより一層の安定化を図る目的
で、前記した他の硬化剤を併用することは好ましい。

【００２３】中でも本発明の硬化剤液として、該硬化剤
と主剤とを混合したときに、主剤中のＮａ₂Ｏの３０〜
８０モル％相当分を中和する事が出来る量のフィチン酸
またはその１〜６配位アルカリ金属塩もしくは１〜３配
位アルカリ土類金属塩と、アルカリ中で徐々に有機酸に
変る水溶性有機化合物としてグリオキザール、エチレン
グリコールジアセテート、γ−ブチロラクトン、ジメチ
ルカーボネート、、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネートから選ばれた１種または２種以上を有機酸
に換算して主剤中のＮａ₂Ｏの １００〜１０モル％相当
分を中和するに相当する量とを含有してなる水溶液は本
発明の好ましい態様である。

【００２４】また硬化剤に於いて、前記した範囲のフィ
チン酸またはその１〜６配位アルカリ金属塩もしくは１
〜３配位アルカリ土類金属塩の希釈水として海水を含む
水を使用する事は、ホモゲルのいっそうの圧縮強度の向
上が図れ、現場配合適性にすぐれ、経済性の点でも優位
である事などから好ましい。

【００２５】上記の土質安定化剤を用いる本発明の土質
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。特に本発明の土質安
定化剤の特徴を生かした経済的な方法としては、１．５
ショット方式が適当な例としてあげられる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例を示す
が、本発明は実施例によって限定されない。また、例中
の％、部とはそれぞれ重量％、重量部を意味する。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。

【００２７】［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。

【００２８】［浸透性の測定方法］攪拌を終了した直後
の液５００ｍＬを用いて、透明アクリル製円筒容器（５
０ｍｍ直径、長さ１ｍ）に予め充填高さ５０ｃｍとなる
ように充填した豊浦標準砂層の上部から、穴の直径が１
ｍｍ程度の多孔質遮蔽案内板を介して、浸透圧力１Ｋｇ
／ｃｍ²下の一定加圧状態で浸透させた。下部からの流
出する液のｐＨ値変化を測定して水単独での透過時間と
比較して浸透性の良否を判定した。

【００２９】［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、そのまま水中にて一定期
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。また各例に
於ける土質安定化剤の主剤液、硬化剤液は、次の様に調
整した。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。

【００３０】調製例１ ［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９．１５重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）１Ｌと市水１
Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６、Ｓ
ｉＯ₂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。

【００３１】調製例２ ［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９．１５重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）０．５Ｌと市
水１．５Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．
１６、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が１２．４４％（２．
９１％のＮａ₂Ｏ含有量、９．５３％のＳｉＯ₂含有量）
の番号（ａ−２）の珪酸ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００３２】調製例３ ［主剤ａ−３液］市販２号珪酸ソーダ原液（ＳｉＯ₂分
濃度３５．９０重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度１４．０５重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２．５０）１．５Ｌと市
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４１．３８％（１
１．６４％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。

【００３３】調製例４ ［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９．１５ 重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）０．４Ｌ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）０．２Ｌと市水１．
４Ｌとを混合して、混合液中のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比
が２９．１５、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が１３．３％
（２．４％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号（ｂ−１）の珪酸
ソーダ水溶液２Ｌとした。

【００３４】調製例５ ［主剤ｂ−２液］市販４号珪酸ソーダ原液（ＳｉＯ₂分
濃度２４．５５重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度６．６７重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．５７）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０．５
５重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が５２．５、粒子径
が１２ｎｍ、比重１．２３）０．２Ｌと市水０．８Ｌと
を混合して、混合液中のＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が１
１．５、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。

【００３５】調製例６ ［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９．１５重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）１．４Ｌと市
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３０．５３％（７．
０２％のＮａ₂Ｏ含有量）の番号（ａ−４）の珪酸ソー
ダ水溶液２Ｌとした。

【００３６】調製例７ ［主剤ｂ−３液］市販１号珪酸ソーダ原液（ＳｉＯ₂分
濃度３７．２７重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度１７．６５重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が２．１１）１．４Ｌと表
１の番号（Ｓ−２）で示されたＳ−２コロイダルシリカ
溶液（ＳｉＯ₂分濃度４９．９重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度
０．７１重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が７０．３、
粒子径が１５ｎｍ、比重１．３４）０．３Ｌと市水０．
３Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が１２．２、
ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が４８．８％（１３．６％の
Ｎａ₂Ｏ含有量）の番号（ｂ−３）の珪酸ソーダ 水溶液
２Ｌとした。

【００３７】調製例８ ［主剤ｂ−４液］市販４号珪酸ソーダ原液（ＳｉＯ₂分
濃度２４．５５重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度６．６７重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．５７）０．５Ｌと表
１の番号（Ｓ−２）で示されたＳ−２コロイダルシリカ
溶液（ＳｉＯ₂分濃度４９．９重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度
０．７１重量％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が７０．３、
粒子径が１５ｎｍ、比重１．３４）１Ｌと市水０．５Ｌ
とを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が４８．８、Ｓｉ
Ｏ₂とＮａ₂Ｏ分の総量が３５．４％（２．１％のＮａ₂
Ｏ含有量）の番号（ｂ−４）の珪酸ソーダ水溶液２ Ｌ
とした。表１に前記実施例の主剤液（ａ−１）〜（ａ−
４）、（ｂ−１）〜（ｂ−４）の各組成を纏めて表示し
た。

【００３８】比較調製例１ ［主剤液ａ１］ＪＩＳ３号珪酸ソーダ溶液（ＳｉＯ₂分
濃度２９．８重量％、Ｎａ₂Ｏ分濃度９．１５重量％、
ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１６）０．２Ｌと市水
１．８Ｌとを混合してＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が３．１
６、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。

【００３９】比較調製例２ ［主剤液ａ２］調製例７で用いたものとは別ロットの市
販１号珪酸ソーダ原液そのものとした。

【００４０】比較調製例３ ［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０．７１重量
％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比が７０．３、粒子径が１５
ｎｍ、比重１．３４）そのものとした。表２に前記比較
例の主剤液（ａ１）〜（ａ２）、（ｂ１）の各組成を纏
めて表示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】実施例１〜３ 主剤として表１記載の（ａ−１）溶液を選択しその１０
０ｍｌと、表３記載のとおり５０％フィチン酸を適宜希
釈して調整した各硬化剤液１００ｍｌとを、それぞれ室
温下で混合均一化してゲル化時間とゲル化後さらに市水
浸漬下で３日養生後のホモゲル強度とを測定し、表３に
併せて記載した。

【００４４】実施例４〜８ 表４記載の様に、主剤として表１記載の（ａ−２）、
（ａ−３）、（ｂ−１）、（ｂ−２）の各溶液をそれぞ
れ選択し、その１００ｍｌと、表３記載のとおり５０％
フィチン酸を表４の様に配合して調整した各硬化剤液１
００ｍｌとを、それぞれ室温下で混合均一化してゲル化
時間とゲル化後さらに市水浸漬下で３日養生後のホモゲ
ル強度とを測定し、表４に併せて記載した。

【００４５】実施例９〜１３ 表５記載の様に、主剤として表１記載の（ａ−４）、
（ｂ−４）の各溶液をそれぞれ選択し、その１００ｍｌ
と、表５記載のとおり５０％フィチン酸水溶液、４０％
フィチン酸６ナトリウム塩水溶液、４０％フィチン酸３
マグネシウム塩水溶液を配合して調整した各硬化剤液１
００ｍｌとを、それぞれ室温下で混合均一化してゲル化
時間とゲル化後さらに市水浸漬下で３日養生後のホモゲ
ル強度とを測定し、表５に併せて記載した。

【００４６】実施例１４〜１９ 表６記載の様に、主剤として表１記載の（ａ−４）、
（ｂ−３）の各溶液をそれぞれ選択し、その１００ｍｌ
と、表６記載のとおり５０％フィチン酸水溶液（表６中
では記号Ｐｈ酸とした。）、４０％グリオキザール水溶
液（表６中では記号ＧＸとした。）、１００％エチレン
グリコールジアセテート（表６中では記号ＥＤとし
た。）、１００％ジメチルカーボネート（表６中では記
号ＤＣとした。）、１００％エチレンカーボネート（表
６中では記号ＥＣとした。）、１００％プロピレンカー
ボネート（表６中では記号ＰＣとした。）、１００％γ
プチロラクトン（表６中では記号ＢＲとした。）を配合
して調整した各硬化剤液１００ｍｌとを、それぞれ室温
下で混合均一化してゲル化時間とゲル化後さらに市水浸
漬下で３日養生後のホモゲル強度とを測定し、表６に併
せて記載した。

【００４７】実施例２０〜２３ 表７記載の様に、主剤として表１記載の（ａ−１）、
（ａ−４）を選択し、その１００ｍｌと、表７記載のと
おり５０％フィチン酸水溶液（表７中では記号Ｐｈ酸と
した。）、４０％グリオキザール水溶液（表７中では記
号ＧＸとした。）を配合して調整した各硬化剤液とを、
それぞれ室温下で主剤：硬化剤の容積比を振って混合
し、均一化し、ゲル化時間とゲル化後さらに市水浸漬下
で３日養生後のホモゲル強度とを測定し、表７に併せて
記載した。

【００４８】比較例１〜１０ 表８記載の様に、主剤として表１記載の（ａ−１）、
（ｂ−２）、表２記載の（ａ１）、（ａ２）、（ｂ１）
の各溶液をそれぞれ選択し、その１００ｍｌを採取して
主剤液とし、一方、表８記載のとおり、５０％フィチン
酸水溶液（表８中では記号Ｐｈ酸とした。）、４０％グ
リオキザール水溶液（表８中では記号ＧＸとした。）を
適宜水で希釈して、各硬化剤液の１００ｍｌを調整し
た。それぞれを室温下で混合均一化して、ゲル化時間と
ゲル化後さらに市水浸漬下で３日養生後のホモゲル強度
とを測定し、表８に併せて記載した。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】

【表５】

【００５２】

【表６】

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】実施例２４ 表３の実施例１に記載の主剤と硬化剤の各液２リットル
を別々のタンクに用意し、注入１分前に主剤液に対し硬
化剤液を全量添加配合して土質安定化剤を得た。その土
質安定化剤を定量送液ポンプを介して、１ショット方式
にて、注入浸透性試験を行なった。合流液は豊浦標準砂
を充填させた前記浸透性試験用の充填搭の上部に、充填
搭トップ部の圧力がゲージ圧１ｋｇ／ｃｍ²の一定圧力
下となる様に土質安定化剤を定量吐出させた 。その結
果、吐出注入量が２１０ｍｌ／分で安定し、市水のみを
用いた同試験の吐出注入量の９５％の定量吐出量を確保
できる事が判明し、この土質安定化剤はスムーズなグラ
ウト浸透性を有することが確認された。

【００５６】実施例２５ 水ガラス専用コンテナと市水の貯水タンクにそれぞれ連
結たギャーポンプ式定量ポンプを作動させる事で表１記
載のａ−１の主剤液を連続供給できる装置を用意した。
一方、５０％フィチン酸専用タンクと前記市水の貯水タ
ンクにそれぞれ連結されたギャーポンプ式定量ポンプを
作動させる事で表３記載の実施例１に示した硬化剤液を
連続製造可能な装置を用意した。１つのスイッチで両者
が同時に稼働するようにし、各装置で連続調整された液
をさらにＹ字管で容積比で１：１で混合して吐出する、
いわゆる１．５ショット方式にて、以下の注入浸透性試
験を行なった。

【００５７】予め関東地区の平均２００μｍ粒子径を持
つ河砂が敷き詰められた大きさ２ｍ角の水及び空気が出
入り可能なプールを、深さ３ｍとなる高さで、少なくと
も試験の数日前に屋外に用意し、土質を十分締め固め
た。そのセンター部分に太さ１インチのグラウト単管
（先端は密封されており、先端の上１ｃｍ部位の周囲に
直径０．５ｍｍの穴を二列に多数配したグラウト用単
管）を深さ２ｍの位置に差込み、このグラウト管を介し
て、ゲージ圧力０．３５ｋｇｆ／ｃｍ²の低圧吐出を数
分間行なった。その後わづかづつ単管を引上げて同操作
を繰返し土質安定化処理を施した。

【００５８】翌日、同プールを注意深く上部より取崩し
て、注入固結土壌を取り出して観察した所、グラウト管
のあった位置を中心とするほぼ直径１ｍの円柱の固結体
である事が観察された。同固結体の低部と中心部と上部
の３ケ所からコアを引抜いて、それぞれサンドゲルの１
軸圧縮強度を測定した結果、注入初期硬化体（底辺部固
結体）と注入後期硬化体は、ほとんど差が見られず、一
定の配合で注入されそれぞれ浸透固結した物と容易に推
定された。また、ほぼその中心部分のコアのサンドゲル
の１軸圧縮強度は平均３．１ｋｇｆ／ｃｍ²で、また同
附近の固結体の透水係数がほぼ４×１０^-5と判明し、止
水性と非崩壊安定性に優れた土質に変化している事を確
認した。

【００５９】実施例２６ 表４の実施例７に記載の土質安定化剤を、その主剤と硬
化剤の各液５０リットルを別々のタンクに用意した。そ
の各タンク下部から定量ポンプにて、二重注入管（先端
で２液混合吐出でき、吐出方向が埋設管の真横３６０度
方向に噴射吐出出来る構造を有する。）を介して吐出す
る、いわゆる２ショット方式にて、以下の注入浸透性試
験を行なった。

【００６０】予め関東地区の平均２００μｍ粒子径を持
つ河砂が敷き詰められた大きさ２ｍ角の水及び空気が出
入り可能なプールを、深さ３ｍとなる高さで、少なくと
も試験の数日前に屋外に用意し、土質を十分締め固め
た。そのセンター部分に太さ１インチのグラウト二重管
を深さ２ｍの位置に差込み、このグラウト管を介して、
ゲージ圧力１．５ｋｇｆ／ｃｍ²の定圧吐出を数分間行
なった。その後わづかづつ単管を引上げては同操作を繰
返して土質安定化処理を施した。

【００６１】翌日、同プールを注意深く上部より取崩し
て、注入固結土壌を取り出して観察した所、グラウト管
のあった位置を中心とするほぼ直径１ｍの円柱の固結体
である事が観察された。同固結体からコアを引抜いてサ
ンドゲル強度を測定した結果、ほぼその中心部分のコア
の強度は平均２．７ｋｇｆ／ｃｍ²で、また同附近の固
結体の透水係数がほぼ５×１０^-5と判明し、止水性と非
崩壊安定性に優れた土質に変化している事を確認した。

【００６２】実施例２７〜３１ 実施例２７は実施例９で得たと同様のホモゲル体に、実
施例２８は実施例１３で得たと同様のホモゲル体に、実
施例３０は実施例１４で得たと同様なホモゲル体に、実
施例３１は実施例３と同様にして得たやや酸過剰配合ホ
モゲル硬化体に、それぞれ厚さ０．５ｍｍ、幅１ｃｍ、
長さ３ｃｍの鉄板を差込んで金属腐食の有無を観察し
た。その結果、数日から１週間後に於いて、特に顕著な
赤錆の発生はこれらの全てに於いて観察されなかった。

【００６３】比較例１１ ７５％濃硫酸の４．６容量％と市水９５．４容量％から
なる硬化剤液１Ｌと、ＪＩＳ３号水ガラスの４０容量％
と市水６０容量％からなる主剤１Ｌとを混合均一化して
なる土質安定化剤のホモゲル中に、実施例２７と同様
に、鉄板を差込んで金属腐食の有無を観察した結果、翌
日には赤錆が観察され、１週後には金属形状の著しい肉
痩せと変形脱落等が観察され、鉄金属をひどく腐食する
事が観察された。

【００６４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の土質安定化剤
は、土質安定化工法の省力化はもとより、埋設されてい
る金属配管の防蝕・防錆性が発揮され、都市土木用また
はトンネル工事の安全性確保の為の安全かつ安定した数
秒から６０分の任意の所望するゲル化時間でゲルする優
れた土質安定化剤である。また、幅広いゲルタイムと高
いホモゲル強度の固結が可能であり、実用性のある圧縮
強度で硬化する土質安定注入固結剤である。その注入地
盤は極めて顕著な止水性能、強固な非崩壊実用強度が発
揮される。

Claims (9)

【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、その混合水溶液がＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比で５〜５
   ０、ＳｉＯ₂とＮａ₂Ｏの総量で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、主剤液中のＮａ₂Ｏの３０〜１２０モル％相当分
   を中和することが出来る量のフィチン酸またはその１〜
   ６配位アルカリ金属塩もしくはその１〜３配位アルカリ
   土類金属塩を含有し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
   合で混合してなる土質安定化剤。
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記載の土質安定化剤。
3. 【請求項３】 硬化剤が、該硬化剤と主剤とを前記の割
   合で混合したときに、主剤中のＮａ₂Ｏの３０〜８０モ
   ル％相当分を中和する事が出来る量のフィチン酸または
   その１〜６配位アルカリ金属塩もしくは１〜３配位アル
   カリ土類金属塩と、更にアルカリ中で徐々に有機酸に変
   る水溶性有機化合物であるグリオキザール、エチレング
   リコールジアセテート、γ−ブチロラクトン、ジメチル
   カーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカー
   ボネートから選ばれた１種または２種以上を、有機酸に
   換算して主剤液中のＮａ₂Ｏの１００〜１０モル％相当
   分を中和するに相当する量を含有してなる水溶液である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の土質安定化
   剤。
4. 【請求項４】 硬化剤が、海水を含む水溶液である事を
   特徴とする請求項１または２記載の土質安定化剤。
5. 【請求項５】 主剤は、予め水溶性の重炭酸アルカリ有
   機化合物またはアルカリ性金属塩類を加えることにより
   そのｐＨを１１以上としたことを特徴とする請求項１〜
   ４記載のいずれか１項の土質安定化剤。
6. 【請求項６】 フィチン酸の１〜６配位アルカリ金属塩
   がフィチン酸の１〜６配位ナトリウム塩、フィチン酸の
   １〜６配位カリウム塩のいずれかまたは混合物である事
   を特徴とする請求項１〜５記載のいずれか１項の土質安
   定化剤。
7. 【請求項７】 フィチン酸の１〜３配位アルカリ土類金
   属塩がフィチン酸１〜３配位マグネシウム塩のいずれか
   または混合物である事を特徴とする請求項１〜５記載の
   いずれか１項の土質安定化剤。
8. 【請求項８】 硬化剤の有効成分がフィチン酸単独であ
   ることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれか１項の
   土質安定化剤。
9. 【請求項９】 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、請求項１〜８記載のいずれか１項の土
   質安定化剤を、１ショット方式、１．５ショット方式、
   ２ショット方式から選ばれたいずれかの方式で注入し、
   浸透・流動・固結させ、土質を強化安定させる方法。