JPH11279544A

JPH11279544A - 土の分散剤および掘削泥水用調整剤並びに高圧地盤注入工法用減水剤

Info

Publication number: JPH11279544A
Application number: JP10087341A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yamaguchi; 繁山口; Yoshihiro Maeda; 喜浩前田
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐ゲル能を有することにより、土など
を分散させる用途に好適に用いることができるととも
に、環境へ与える影響が小さい高分子性の土の分散剤お
よび掘削泥水用調整剤並びに高圧地盤注入工法用減水剤
を提供する。【解決手段】５０〜１００ｍｏｌ％の（メタ）アクリ
ル酸、および０〜５０ｍｏｌ％の水溶性モノエチレン性
不飽和単量体を、末端にスルホン酸基を導入するように
水溶液中で重合する。得られる重合体は、次式、Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／重量平均分子量で定義される耐ゲル能Ｑ値が２．５未満であり、この重
合体を土の分散剤および掘削泥水用調製剤並びに高圧地
盤注入工法用減水剤として用いる。これらは非常に優れ
た耐ゲル能を有しているため、従来よりも非常に高い分
散能を示すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土などを水系で分
散させるために用いられる土の分散剤、および、土木工
事や坑井の掘削などに利用される掘削泥水を安定化させ
るための掘削泥水用調整剤、並びに、地盤を改良するた
めに行われる高圧地盤注入工法用に用いられる減水剤に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地盤を掘削や、石油や天然ガ
スあるいは鉱山における探鉱のための掘削などに際し
て、掘削時に発生する高い摩擦熱の吸収、坑底の掘削屑
の地上への搬出、坑壁の維持あるいは崩壊性地層の崩壊
を防止するために、地上にて調製された泥水組成物が掘
削箇所に連続かつ循環的に注入されている。

【０００３】上記泥水組成物は、通常、少なくとも無機
系泥質および用水からなる泥水に対して、さらにこの泥
水を安定化させるため、すなわち、水系で無機系泥質を
良好に分散させるために、添加剤として掘削泥水用調整
剤を用いて作泥される。

【０００４】たとえば、上記無機系泥質としては、ベン
トナイト、アタパルジャイト、セリナイト、含水マグネ
シウムケイ酸塩などが挙げられるが、中でもベントナイ
トは、水分の吸着性が高く（重量の３〜２０倍程度）、
また、水中で粘性と懸濁性に富み、チキソトロピー現象
を示すなどの特徴を有しているため、上記泥水組成物に
特に好適なものとなっており、非常によく用いられてい
る。

【０００５】また、掘削泥水用調整剤としては、縮合リ
ン酸塩や炭酸アルカリ金属塩、アルミン酸塩などの無機
系化合物、あるいは、フミン酸塩、リグニンスルホン酸
塩、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセ
ルロール、ポリビニルアルコールなどの有機系化合物が
ある。しかしながら、これら添加剤は、それぞれ使用に
当たってさまざまな問題点を有しており、実用性におい
て未だ不十分となっている。

【０００６】そこで、特に、上記ベントナイトを用いた
泥水組成物を良好に調製することができる掘削泥水用調
整剤として、特開平２−１２９２８７号公報に開示され
ている水溶性共重合体からなる掘削泥水用添加剤が挙げ
られる。この添加剤における水溶性共重合体は、アクリ
ル酸やマレイン酸塩などの不飽和カルボン酸系単量体と
不飽和（メタ）アリルエーテル系単量体との共重合体で
ある。この共重合体からなる添加剤を、ベントナイトと
用水とからなる泥水に添加することによって、ベントナ
イトを良好に分散させ、高性能のベントナイト系泥水組
成物を得ることができる。

【０００７】その他、上記掘削泥水用調整剤と同様の用
途で用いられている添加剤としては、たとえば、特公昭
６１−１１９８９号公報に開示されている掘削泥水用調
整剤や、特公昭６３−２９９１２号公報に開示されてい
る高温度地層用掘削泥水調整剤、あるいは特開平９−２
４１６４０号公報に開示されている土壌用減水剤などが
挙げられる。

【０００８】一方、従来より、軟弱地盤を改良したり、
建築物の基礎造成するための地盤の改良工法として、高
圧地盤注入工法が実施されている。この工法では、地盤
中に高圧の流体を噴射し、そのエネルギーで地盤を切削
破壊するとともに、この切削破壊により生じた空間に硬
化材を注入、充填して強固な固結体を形成するものであ
る。そのため、地盤の土質による適用制限が少なく、均
質な固結体ができ、また、既設埋蔵物への影響をほぼ回
避できるなどといった特長を有している。

【０００９】ここで、上記高圧地盤注入工法では、通常
セメントとともに減水剤が用いられている。このような
減水剤としては、たとえば、特開平９−２４１６４１号
公報に開示されている超高圧粉粒体噴流注入工法用減水
剤などが挙げられる。

【００１０】この減水剤は、オキシカルボン酸、および
／または、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸また
はクロトン酸の１種以上の単量体の重合体、共重合体ま
たはそれらの塩で重量平均分子量が１，０００〜５０
０，０００であるものを含んでおり、セメントなどの成
分を良好に分散させた分散組成物を得ることができるた
め、高圧地盤注入工法に適した減水剤となっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した掘
削泥水用調整剤や高圧地盤注入工法用減水剤などの添加
剤は、土などをある程度分散させる分散能は得られるも
のの、未だ十分な土の分散能を示しているものとはなっ
ていない。

【００１２】具体的には、上述したような添加剤の主成
分には、水溶性高分子が用いられているが、この水溶性
高分子が十分な耐ゲル能を有していない。そのため、上
記各添加剤を用いて土壌やセメントなどを分散させて得
られる分散生成物は、状況によってはゲル化して、その
流動性や分散能を低下させることになる。

【００１３】上記各公報に開示されている各添加剤に含
まれる水溶性重合体は、耐ゲル能に十分に優れているも
のとはなっていないため、土などを分散させる添加剤
（土の分散剤）としての十分な性能を発揮することがで
きないという問題点を招来している。

【００１４】また、従来の土の分散剤を利用した後に排
出される排泥や排水は、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）や
生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が高いものが多く、そ
のまま河川などに放流すると該河川を汚染することにな
る。それゆえ、土の分散剤には、優れた分散能だけでな
く、排泥や排水の処理が容易となるような、環境へ与え
る影響が小さいことも要求されている。

【００１５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、優れた耐ゲル能を有するこ
とにより、地盤の掘削や地盤の改良などにおいて、土な
どを分散させる用途に好適に用いることができるととも
に、環境への影響が小さい高分子性の土の分散剤と、該
土の分散剤を利用した掘削泥水用調整剤および高圧地盤
注入工法用減水剤を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の問題を解決すべく鋭意検討した結果、酸性条件下で
（メタ）アクリル酸を含む単量体組成物を重合すること
により得られる、末端に定量的にスルホン酸基を導入さ
れた水溶性の（メタ）アクリル酸系重合体が、高い耐ゲ
ル能を有しているため、土の分散剤および掘削泥水用調
整剤並びに高圧地盤注入工法用減水剤として非常に好適
であることを見出し本発明を完成させるに至った。

【００１７】すなわち、本発明の請求項１記載の土の分
散剤は、上記の課題を解決するために、５０〜１００ｍ
ｏｌ％の（メタ）アクリル酸、および０〜５０ｍｏｌ％
の、（メタ）アクリル酸に共重合可能な水溶性モノエチ
レン性不飽和単量体を水溶液中で重合してなる重合体で
あって、末端にスルホン酸基を有するとともに、次式、Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／重量平均分子量で定義される耐ゲル能Ｑ値が２．５未満である重合体を
含有していることを特徴としている。

【００１８】上記請求項１記載の構成によれば、上記
（メタ）アクリル酸系重合体は非常に優れた耐ゲル能を
示している。そのため、該（メタ）アクリル酸系重合体
を含有する土の分散剤を用いて水系の分散生成物を調製
しても、該分散生成物はゲル化するようなことがなく、
その流動性や土などの分散状態が低下しない。そのた
め、本発明にかかる土の分散剤は、従来のものよりも非
常に優れた分散能を示すことができる。

【００１９】本発明の請求項２記載の掘削泥水用分散剤
は、上記の課題を解決するために、請求項１記載の土の
分散剤を含有していることを特徴としている。

【００２０】上記請求項２記載の構成によれば、上記土
の分散剤を含有しているため、掘削泥水組成物を調製す
るに際して、その添加量を少なくすることができるとと
もに、硬水を用いて掘削泥水組成物を調製してもゲル化
や増粘傾向を示すことがほとんどなく、優れた分散能を
示すことができる。その結果、掘削費用を大幅に低減す
ることができる。

【００２１】本発明の請求項３記載の高圧地盤注入工法
用減水剤は、上記の課題を解決するために、請求項１記
載の土の分散剤を含有していることを特徴としている。

【００２２】上記請求項３記載の構成によれば、上記土
の分散剤を含有しているため、大量の水を加えることな
く、少量の添加でセメントなどを良好に分散・流動化さ
せることができる。さらに、上記構成によれば、高圧地
盤注入工法で生じる排泥の粘度の上昇を抑制することが
できるとともに、該排泥のＣＯＤやＢＯＤを低くするこ
とができる。そのため、環境へ与える影響を非常に小さ
いものとすることができる。それゆえ、この減水剤を含
む排泥を容易に処理することができ、高圧地盤注入工法
のコストの低減を図ることが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
以下に詳細に説明する。本発明にかかる土の分散剤およ
び掘削泥水用調整剤ならびに高圧地盤注入工法用減水剤
は、主成分として（メタ）アクリル酸系重合体を含有し
ているものであり、この（メタ）アクリル酸系重合体
は、第一の単量体（以下、単量体（Ｉ）とする）および
第二の単量体（以下、単量体（II）とする）からなる単
量体組成物を、過硫酸塩および重亜硫酸塩からなる開始
剤を用いて重合してなるものである。この（メタ）アク
リル酸系重合体は、末端にスルホン酸基を有するととも
に、後述する耐ゲル能Ｑ値が２．５未満となっている。

【００２４】上記単量体（Ｉ）としては（メタ）アクリ
ル酸が用いられ、単量体（II）としては水溶性モノエチ
レン性不飽和単量体が用いられる。上記単量体組成物中
の単量体（Ｉ）と単量体（II）との混合比としては、好
ましくは、単量体（Ｉ）５０〜１００ｍｏｌ％、単量体
（II）０〜５０ｍｏｌ％であり、より好ましくは、単量
体（Ｉ）７０〜１００ｍｏｌ％、単量体（II）０〜３０
ｍｏｌ％である。

【００２５】上記単量体（Ｉ）として用いられる（メ
タ）アクリル酸としては、具体的には、アクリル酸、メ
タクリル酸、およびこれらの混合物などを好適に用いる
ことができる。

【００２６】上記単量体（II）として用いられる水溶性
モノエチレン性不飽和単量体としては、具体的には、上
記単量体（Ｉ）、すなわち（メタ）アクリル酸をナトリ
ウムやカリウムなどのアルカリ金属により部分中和した
塩、または完全中和した塩；単量体（Ｉ）をアンモニ
ア、あるいはモノエタノールアミンやトリエタノールア
ミンなどの有機アミン類により部分中和した塩、または
完全中和した塩；クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル
酸などのモノエチレン性不飽和脂肪族モノカルボン酸；
上記モノエチレン性不飽和モノカルボン酸をアルカリ金
属により部分中和した塩、または完全中和した塩；上記
モノエチレン性不飽和モノカルボン酸をアンモニア、あ
るいはモノエタノールアミンやトリエタノールアミンな
どの有機アミン類により部分中和した塩、または完全中
和した塩；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモ
ノエチレン性不飽和脂肪族ジカルボン酸；上記モノエチ
レン性不飽和ジカルボン酸をアルカリ金属により部分中
和した塩、または完全中和した塩；上記モノエチレン性
不飽和ジカルボン酸をアンモニア、あるいはモノエタノ
ールアミンやトリエタノールアミンなどの有機アミン類
により部分中和した塩、または完全中和した塩；ビニル
スルホン酸、アリルスルホン酸、３−アリロキシ−２−
ヒドロキシプロパンスルホン酸などのスルホン酸基を有
するモノエチレン性不飽和単量体；上記モノエチレン性
不飽和単量体をアルカリ金属により部分中和した塩、ま
たは完全中和した塩；上記モノエチレン性不飽和単量体
をアンモニア、あるいはモノエタノールアミンやトリエ
タノールアミンなどの有機アミン類により部分中和した
塩、または完全中和した塩；３−メチル−２−ブテン−
１−オール（プレノール）、３−メチル−３−ブテン−
１−オール（イソプレノール）などの水酸基を含有する
不飽和炭化水素；などを挙げることができるが特に限定
されるものではない。

【００２７】単量体（II）としては、上記の各化合物か
ら必要に応じて１種類または２種類以上を適宜選択して
用いることができる。また、上記化合物の中でも、特
に、不飽和脂肪族ジカルボン酸、スルホン酸基を含有す
る不飽和炭化水素、およびそれらの部分または完全中和
塩より選択される１種類または２種類以上の化合物を用
いることがより好ましい。

【００２８】上記その他の単量体として疎水性の化合物
を用いても構わない。しかしながら、このような疎水性
の単量体をその他の単量体に用いると、得られる（メ
タ）アクリル酸系重合体の耐ゲル能を著しく悪化させる
ことがあるため、できる限り用いないことが好ましい。

【００２９】もし、上記疎水性の単量体をその他の単量
体に加える場合は、少なくとも重合反応系における全単
量体の４０ｍｏｌ％未満でなければならない。換言すれ
ば、上記単量体（Ｉ）および単量体（II）を合わせた親
水性の単量体の比率は、重合反応系における全単量体の
６０ｍｏｌ％以上となっている必要がある。上記疎水性
の単量体の比率が全単量体の４０ｍｏｌ％を超えると、
得られる（メタ）アクリル酸系重合体の耐ゲル能は確実
に悪化するため、耐ゲル能に優れた（メタ）アクリル酸
系重合体を得ることができなくなる。

【００３０】本発明において、上記単量体（Ｉ）および
単量体（II）を重合する際に重合反応系に用いられる溶
媒としては、水性の溶媒であることが好ましく、特に好
ましくは水である。また、上記単量体（Ｉ）や単量体
（II）の溶媒への溶解性を向上させるために、各単量体
の重合に悪影響を及ぼさない範囲で有機溶媒を適宜加え
てもよい。

【００３１】上記有機溶媒としては、具体的には、メタ
ノール、エタノールなどの低級アルコール；ジメチルホ
ルムアルデヒドなどのアミド類；ジエチルエーテル、ジ
オキサンなどのエーテル類；などから、１種類または２
種類以上を適宜選択して用いることができる。

【００３２】本発明において、上記単量体（Ｉ）および
単量体（II）を重合させるために用いられる開始剤系と
しては、１種類または２種類以上の過硫酸塩および１種
類または２種類以上の重亜硫酸塩を併用して用いてい
る。上記過硫酸塩および重亜硫酸塩の添加比率は、重量
比で過硫酸塩１に対して、重亜硫酸塩は０．５〜５の範
囲内であることが好ましく、１〜４の範囲内であること
がより好ましい。

【００３３】過硫酸塩１に対して重亜硫酸塩が０．５未
満であると、重亜硫酸塩による効果が十分ではなくな
る。そのため、末端に定量的にスルホン酸基を導入する
ことができなくなるとともに、得られる（メタ）アクリ
ル酸系重合体の重量平均分子量も高くなる傾向にある。

【００３４】一方、過硫酸塩１に対して重亜硫酸塩が５
を超えると、重亜硫酸塩による効果が添加比率に伴うほ
ど得られない状態で、重合反応系において重亜硫酸塩が
無駄に消費されることになる。しかも、重亜硫酸塩は重
合反応系で分解され、亜硫酸ガスを発生することにもな
る。

【００３５】上記過硫酸塩および重亜硫酸塩の添加量
は、単量体１モルに対して、過硫酸塩および重亜硫酸塩
の合計量が２〜２０ｇであることが好ましく、６〜１５
ｇであることがより好ましい。この範囲内で過硫酸塩お
よび重亜硫酸塩を添加すると、得られる（メタ）アクリ
ル酸系重合体の末端に定量的にスルホン酸基を導入する
ことが可能となる。

【００３６】上記過硫酸塩および重亜硫酸塩の添加量が
少なすぎると、得られる（メタ）アクリル酸系重合体の
末端に定量的にスルホン酸基を導入することができなく
なり、該重合体の重量平均分子量が高くなる傾向にあ
る。一方、添加量が多すぎると、過硫酸塩および重亜硫
酸塩の効果が添加量に伴うほど得られなくなり、逆に、
得られる（メタ）アクリル酸系重合体の純度が低下する
などの悪影響を及ぼすことになる。

【００３７】上記過硫酸塩としては、具体的には、過硫
酸ナトリウム、過硫酸カリウム、および過硫酸アンモニ
ウムを挙げることができる。一方、重亜硫酸塩として
は、重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸
アンモニウムを挙げることができる。

【００３８】上記のように、５０ｍｏｌ％以上の単量体
（Ｉ）と０〜５０ｍｏｌ％の範囲内の単量体（II）とを
少なくとも含む単量体組成物を、後述する酸性条件下
で、過硫酸塩および重亜硫酸塩を開始剤系として用いて
重合することにより、（メタ）アクリル酸系重合体の重
合体末端にはスルホン酸基が定量的に導入される。その
ため、上記（メタ）アクリル酸系重合体は、カルシウム
などの金属塩で凝集することがなく、良好な耐ゲル能を
示す。そのため、この（メタ）アクリル酸系重合体を含
有する本発明にかかる土の分散剤は、特に、硬水を用い
て土などを分散させた分散生成物を調製しても、該分散
生成物の流動性や土などの分散状態を低下させることが
ない。そのため、非常に優れた分散能を示すことができ
る。なお、耐ゲル能の評価については、後述する。

【００３９】従来では、耐ゲル能を有する重合体は、低
分子量の重合体の中でも特に分子量が小さいものであっ
た。すなわち、良好な耐ゲル能を得るためには低分子量
である重合体における分子量をさらに小さくすることが
必要であった。しかしながら、分子量が小さすぎる重合
体は、耐ゲル能以外の性能を十分に向上させることがで
きず、土の分散剤として好適に用いることはできなかっ
た。

【００４０】これに対して、上記（メタ）アクリル酸系
重合体には、その重合体末端にスルホン酸基が定量的に
導入されている。そのため、上記（メタ）アクリル酸系
重合体は、低分子量の重合体ではあるが、従来の耐ゲル
能を有する重合体に比べて分子量が比較的大きくなって
いるにも関わらず、優れた耐ゲル能を示すことができ
る。

【００４１】このように、上記（メタ）アクリル酸系重
合体は非常に優れた耐ゲル能を示すものである。そのた
め、該（メタ）アクリル酸系重合体を含有する土の分散
剤を用いて、水系で土やセメントなどを分散させて分散
生成物を調製しても、該分散生成物はゲル化するような
ことがなく、その流動性や土などの分散状態が低下しな
い。そのため、本発明にかかる土の分散剤は、従来のも
のよりも非常に優れた分散能を示すことができる。

【００４２】なお、上記（メタ）アクリル酸系重合体の
製造に際して用いられる開始剤系としては、上記過硫酸
塩および重亜硫酸塩の組み合わせが好適に用いられる
が、この組み合わせに特に限定されるものではなく、ス
ルホン酸基を導入可能であり、低分子量の重合体を一段
で重合できる開始剤系であればよい。

【００４３】上記単量体（Ｉ）および単量体（II）の重
合に際して、反応温度は、９０℃以上であり、より好ま
しくは水性の溶媒中における該溶媒の沸点近傍の温度で
ある。圧力は特に限定されるものではなく、常圧（大気
圧）下、減圧下、加圧下の何れの圧力下であってもよ
い。

【００４４】上記単量体（Ｉ）および単量体（II）の重
合反応は酸性条件下で行われるが、具体的には、ｐＨ５
未満かつ中和度４０ｍｏｌ％未満である。重合に用いら
れる単量体が上記単量体（Ｉ）のみの場合には、中和度
は、好ましくは、２０ｍｏｌ％未満であり、より好まし
くは１０ｍｏｌ％以下である。一方、上記単量体（Ｉ）
に加えて単量体（II）を用いて重合を行う場合に、該単
量体（II）の一部または全量を初期に仕込むことが可能
であるが、このときの重合反応中の中和度は、好ましく
は３０ｍｏｌ％未満であり、特に好ましくは５ｍｏｌ％
以上３０ｍｏｌ％未満の範囲内である。

【００４５】従来では、ｐＨ５以上または中和度４０ｍ
ｏｌ％以上の条件下で重合反応を行うと、重合が進行す
るに伴い重合反応系の水溶液の粘度の上昇が顕著とな
る。そのため、得られる重合体の分子量が必要以上に増
大して低分子量の重合体が得られなくなるという問題点
を有していた。しかしながら、ｐＨ５未満かつ中和度４
０ｍｏｌ％未満の条件下で重合を行うことにより、重合
反応系の水溶液の粘度が上昇することがなく、低分子量
の重合体を良好に製造することができる。しかも、従来
よりも高濃度の条件下で重合反応を進行させることがで
きるため、従来、場合によっては必要であった濃縮工程
を省略して、製造効率を大幅に上昇させることができ
る。

【００４６】なお、上述したように、単量体（Ｉ）と単
量体（II）とを共重合させる場合には、各単量体の反応
性も踏まえた上で、最も好ましい中和度の範囲は、５ｍ
ｏｌ％以上３０ｍｏｌ％未満の範囲内である。中和度が
この範囲内となっている条件下では、単量体（Ｉ）と単
量体（II）とを最も良好に共重合することが可能であ
る。また、上記（メタ）アクリル酸系重合体の中和度
は、重合が終了した後に、適宜アルカリ成分を添加する
ことによって設定することができる。

【００４７】重合に際しては、上記単量体（Ｉ）、単量
体（II）、および開始剤系としての過硫酸塩および重亜
硫酸塩は、それぞれ水性の溶媒に対して、所定の滴下時
間に渡って連続的に滴下される。この滴下時間は、３０
分〜２４０分であることが好ましく、４５分〜１８０分
であることがより好ましい。なお、単量体（II）は、一
部または全量を初期仕込みとすることができる。

【００４８】滴下時間が３０分以下であると開始剤系と
して添加する過硫酸塩および重亜硫酸塩による効果が効
率的になされなくなる。そのため、得られる（メタ）ア
クリル酸系重合体に対して、末端に定量的にスルホン酸
を導入することができなくなり、該重合体の重量平均分
子量が高くなる傾向にある。一方、滴下時間が２４０分
を超えると、（メタ）アクリル酸系重合体の生産性が著
しく悪化するため好ましくない。

【００４９】上記各成分の滴下に際しては、滴下速度は
特に限定されるものではない。たとえば、滴下の開始か
ら終了まで滴下速度は一定であってもよく、必要に応じ
て、時間の経過に伴い滴下速度を変化させてもよい。し
かしながら、上記各成分の滴下は、滴下終了後に、重合
反応系における固形成分の濃度、すなわち単量体の重合
固形分濃度を４０％以上とするように行う。つまり、重
合反応が終了した時点での固形分濃度が４０％以上とな
っていればよい。

【００５０】重合反応系において固形分濃度を高くする
と、従来では、重合反応の進行に伴う反応溶液の粘度の
上昇が顕著となり、得られる重合体の分子量も大幅に高
くなるという問題点を生じていた。しかしながら、上記
（メタ）アクリル酸系重合体の重合反応は酸性側（ｐＨ
５未満かつ中和度４０ｍｏｌ％未満）でなされているた
めに、重合反応の進行に伴っても反応溶液の粘度の上昇
を抑制することができる。そのため、重合反応を高濃度
の条件下で行っても低分子量の重合体を得ることができ
るので、重合体の製造効率を大幅に上昇させることがで
きる。

【００５１】得られる（メタ）アクリル酸系重合体の重
量平均分子量は、 3,000〜15,000であり、好ましくは
3,000〜10,000である。重量平均分子量がこの範囲内で
あれば、上記（メタ）アクリル酸系重合体は、土の分散
剤として非常に優れた分散能を発揮することができる。

【００５２】このように、上記（メタ）アクリル酸系重
合体はその末端にスルホン酸基が導入されているため、
分子量が比較的大きくても耐ゲル能は良好なものとな
る。特に、分子量の大きさを考慮した上での耐ゲル能
は、相対的に非常に良好な性能を示すことになる。その
ため、上記（メタ）アクリル酸系重合体を主成分として
含む本発明にかかる土の分散剤を用いて分散生成物を調
製すれば、土などを非常に良好に分散・流動化させるこ
とができるものとなっている。

【００５３】上記耐ゲル能は、本実施の形態では、耐ゲ
ル能Ｑ値として算出して評価した。耐ゲル能Ｑ値の算出
は、重合体のゲル化度および重量平均分子量から次式を
用いて算出している。

【００５４】Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／重量平均分子量本発明にかかる土の分散剤に含有される（メタ）アクリ
ル酸系重合体では、上記耐ゲル能Ｑ値が２．５以下であ
り、好ましくは２．０以下、より好ましくは１．５以下
である。耐ゲル能Ｑ値がこの範囲内であれば、非常に良
好な耐ゲル能を示すことができ、分散剤としての性能も
向上する。

【００５５】上記式におけるゲル化度としては、重合体
のゲル化の度合を測定する従来公知の方法を好適に用い
ることができる。たとえば、緩衝液中に、上記（メタ）
アクリル酸系重合体の低濃度水溶液（たとえば１重量
％）と塩化カルシウム水溶液とを加えて混合することに
より試験液を調製し、この試験液を、所定の温度および
所定の時間（たとえば９０℃、１時間）で静置した後
に、紫外線（ＵＶ）波長域で該試験液の吸光度を測定す
ることによりゲル化度を測定することができる。

【００５６】本発明にかかる土の分散剤は、上記（メ
タ）アクリル酸系重合体を主成分として含むものである
が、それ以外の他の成分が含まれていてもよい。たとえ
ば、上記土の分散剤を掘削泥水用調整剤として利用する
場合には、従来用いられている各種添加剤を加えてもよ
い。また、上記土の分散剤を高圧地盤注入工法用減水剤
として利用する場合にも、従来用いられている減水剤な
どを併用してもよい。上記の他の成分としては特に限定
されるものではない。

【００５７】本発明にかかる掘削泥水用調整剤は、少な
くとも上記土の分散剤からなるものであり、その使用に
際しては、少なくとも無機系泥質、特に好ましくはベン
トナイト、および用水とを撹拌混合して分散生成物とし
て掘削泥水組成物を調製して利用する。また、上述した
ように、土の分散剤以外にその他の成分を含んでいても
よい。

【００５８】上記掘削泥水用調整剤の添加量としては特
に限定されるものではないが、たとえば、水１００重量
部、およびベントナイト６重量部に対して、掘削泥水用
調整剤０．００１〜２．０重量部の範囲内が好ましく、
０．０１〜１．０重量部の範囲内がより好ましい。

【００５９】上記用水としては、軟水だけでなく、硬度
成分含有量の高い水（地下水や海水など）も好適に用い
ることができる。つまり、本発明にかかる掘削泥水用調
整剤は、末端にスルホン酸基を有する（メタ）アクリル
酸系重合体を含んでいるため優れた耐ゲル能を有してお
り、その結果、硬水を用いて得られる掘削泥水組成物で
あってもゲル化や増粘傾向を示すことがほとんどない。
さらに、脱水量が大きく増加しないなどの特性も有して
いることから優れた泥壁を形成することができる。

【００６０】また、本発明にかかる掘削泥水用調整剤
は、優れた分散能を有しているため、低添加量でも優れ
た効果を発揮する上に、安価であるため、掘削費用を大
幅に低減することが可能となっている。

【００６１】本発明にかかる高圧地盤注入工法用減水剤
（以下、減水剤と略す）も、上記掘削泥水用調整剤と同
様に少なくとも上記土の分散剤からなるものであり、他
の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、高
圧地盤注入工法の環境下や、併用されるセメントの種類
などによって適宜選択されるものであって特に限定され
るものではないが、たとえば、塩化カルシウム、トリエ
タノールアミン、チオシアン酸カルシウムなどの硬化促
進剤などが挙げられる。

【００６２】上記減水剤の使用方法について説明する
と、まず、地盤中に超高圧の流体を噴射し、地盤を切削
破壊する。次に、切削破壊により生じた空間に、用水、
セメント、およびその他の添加剤と同時に、あるいは別
途に、減水剤が送られ、噴射ノズルによって地盤中に高
圧で噴射される。そして、地盤中に固結体が形成され、
地盤が改良される。このとき、本発明にかかる減水剤
は、優れた分散能を有しているため、大量の水を加える
ことなしに少量の添加でセメントなどを流動化させる減
水剤として良好に機能する。

【００６３】上記減水剤の使用量は、該減水剤が注入さ
れる地盤の土壌の種類や、注入される水量、併用される
セメントの量などによって異なるが、一般的には、初期
含水比１．０〜３．０ＷＬ％のセメント添加粘性土重量
に対して、０．０００１〜５５％の範囲が好ましく、
０．１〜２０％の範囲がより好ましい。なお、ＷＬは粘
性土の液性限界を示す。

【００６４】上記減水剤は、上述したように、用水、セ
メント、およびその他の添加剤と同時に、あるいは別途
に、回転しながら引き上げられる注入ロッドに送られ、
噴射ノズルによって地盤中に高圧で噴射される。これに
より、地盤中には所要の固結体が造成され、これと同時
に、地表にスライム（排泥）が排出される。

【００６５】ここで、このスライムには上記減水剤が含
まれている。通常、このような減水剤は化学的酸素要求
量（ＣＯＤ）や生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が高い
ものが多く、そのまま河川などに放流すると該河川を汚
染することになる。そのため、上記スライムは、まとめ
て処理場に送られ、そこで所定の基準および方法で処理
される。

【００６６】しかしながら、本発明にかかる減水剤は、
優れた耐ゲル能を示すために、上記スライムの粘土の上
昇を抑制することができる上に、減水剤そのもののＣＯ
ＤやＢＯＤが低く、環境に与える影響が小さいものとな
っている。そのため、この減水剤を含むスライムは容易
に処理することができるため、高圧地盤注入工法のコス
トの低減を図ることが可能となる。

【００６７】以上のように、本発明にかかる土の分散剤
および掘削泥水用調整剤並びに高圧地盤注入工法用減水
剤は、末端にスルホン酸基を有しているために、非常に
優れた耐ゲル能を有している。そのために、水系の条件
下で土などを分散させて得られる泥水などの分散生成物
の流動性を大幅に向上させて、非常に優れた分散能を発
揮することができる。そのため、土木工事や地盤改良工
事、あるいは石油・天然ガス・鉱山などの探鉱のための
掘削に好適に用いることができる。

【００６８】

【実施例】以下、合成例、比較合成例、実施例および比
較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明
はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以
下に記載の「％」は「重量％」を示し、「部」は「重量
部」を示す。また、本発明にかかる（メタ）アクリル酸
系重合体の重量平均分子量、耐ゲル能、および末端スル
ホン酸基は、以下に示す方法により測定または定量し
た。

【００６９】（メタ）アクリル酸系重合体の重量平均分
子量（以下、Ｍｗと略す）は、ＧＰＣ（ゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー）により測定した。このとき
のＧＰＣのカラムとしては、昭和電工製：商品名ＧＦ−
７ＭＨＱを用いた。移動相としては、リン酸水素二ナト
リウム１２水和物３４．５ｇとリン酸二水素ナトリウム
２水和物４６．２ｇとにイオン交換水（以下、純水とす
る）を加えて全量を５，０００ｇとしたものを、さらに
０．４５μｍのメンブランフィルターで濾過した水溶液
を用いた。なお、ここで用いた試薬は何れも特級であ
る。また、以下のゲル化度の測定や各合成例などに用い
る試薬も全て特級のものを用いている。検出器として
は、ウォーターズ製：モデル４８１型（検出波長ＵＶ：
２１４ｎｍ）を用いた。ポンプとしては、日立製作所
製：商品名Ｌ−７１１０を用いた。移動相の流量は０．
５ｍｌ／分とし、温度は３５℃とした。検量線は、創和
科学製のポリアクリル酸ナトリウム標準サンプルを用い
て作成した。

【００７０】ゲル化度の測定においては、まず、ホウ酸
緩衝溶液、塩化カルシウム水溶液、および１％重合体溶
液を調製した。ホウ酸緩衝溶液は、ホウ酸７．４２ｇ、
塩化ナトリウム１．７５ｇ、およびホウ酸ナトリウム１
０水和物７．６３ｇに純水を加えて全量を５，０００ｇ
としたものである。塩化カルシウム水溶液は、塩化カル
シウム２水和物０．７３５ｇに純水を加えて全量を１，
０００ｇとしたものである。１％重合体水溶液は、本発
明にかかる重合体を純水で希釈して１％としたものを用
いた。

【００７１】次に、上記各溶液を所定の順序および所定
の量で５００ｍｌのトールビーカーに仕込んだ。この所
定の順序および所定の量を示すと、第一番目として純水
２５０ｍｌを仕込み、第二番目としてホウ酸緩衝溶液１
０ｍｌを仕込み、第三番目として１％重合体水溶液５ｍ
ｌを仕込み、最後に塩化カルシウム水溶液２５０ｍｌを
仕込んだ。

【００７２】この順序で仕込まれた各溶液を混合するこ
とにより本発明にかかる重合体をゲル化させて試験液と
した。試験液を仕込んだトールビーカーに蓋をして、あ
らかじめ９０℃に調整しておいた恒温槽に該トールビー
カーを１時間静置した。１時間経過後、直ちに試験液を
５ｃｍの石英セルに入れ、ＵＶ波長３８０ｎｍにおける
吸光度ａを測定した。

【００７３】一方、上記試験液として仕込まれる四つの
成分のうち、塩化カルシウム水溶液２５０ｍｌを純水２
５０ｍｌに代えてブランク溶液とした。このブランク溶
液に対して、上記試験液と同様の操作を行い、ＵＶ波長
３８０ｎｍでブランク溶液の吸光度（ブランク値）ｂを
測定した。そして、上記吸光度ａおよびブランク値ｂか
ら、ゲル化度を次式のようにして算出した。

【００７４】ゲル化度＝ａ−ｂこのゲル化度を用いて、次式に基づき耐ゲル能Ｑ値を算
出した。

【００７５】Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／Ｍｗ末端スルホン酸基の定量は、まず、水溶液の状態で得ら
れる本発明にかかる（メタ）アクリル酸系重合体を１Ｈ
−ＮＭＲ（Ｄ₂Ｏ溶媒）で測定した。その結果、過硫酸
塩（ＮａＰＳ）単独で重合反応を行った場合には見られ
ない、スルホン酸基由来のメチレン水素のピーク（２．
４ｐｐｍ付近）およびスルホン酸基由来のメチン水素の
ピーク（３．０ｐｐｍ付近）が検出された。

【００７６】そこで、これらピークとポリアクリル酸ナ
トリウム主鎖中のメチレン水素およびメチン水素（約１
〜２．２ｐｐｍ付近）のピークの合計との積分比を算出
し、各合成例で得られた（メタ）アクリル酸系重合体の
末端スルホン酸基の定量を行った。なお、下記合成例で
は、何れも重亜硫酸ナトリウム（ＳＢＳ）およびアクリ
ル酸（ＡＡ）の仕込みｍｏｌ比はＳＢＳ／ＡＡ＝１／１
３である。次に、本発明の具体的な合成例について説明
する。

【００７７】〔合成例１〕還流冷却器、撹拌機を備えた
容量５リットルのＳＵＳ製セパラブルフラスコに、純水
３００ｇを仕込み（初期仕込）、撹拌下、沸点まで昇温
した。次いで撹拌下、沸点還流状態の重合反応系中に８
０％アクリル酸水溶液（以下、８０％ＡＡと略す）７２
０ｇ（すなわち８ｍｏｌ％）、１５％過硫酸ナトリウム
水溶液（以下、１５％ＮａＰＳと略す）１０６．７ｇ
（対単量体投入量に換算すると２ｇ／ｍｏｌ）、３５％
重亜硫酸ナトリウム水溶液（以下、３５％ＳＢＳと略
す）１８２．９ｇ（対単量体投入量に換算すると８ｇ／
ｍｏｌ）、および純水１２６．５ｇをそれぞれ別個の滴
下ノズルより１２０分間に渡って滴下した。

【００７８】滴下終了後、さらに３０分間に渡って反応
溶液を沸点還流状態に保持（熟成）して重合を完結せし
めた。重合の完結後、反応溶液を放冷し、４８％水酸化
ナトリウム水溶液（以下、４８％ＮａＯＨと略す）６０
０ｇ（すなわち７．２ｍｏｌ）を撹拌下、反応溶液に徐
々に滴下して中和した。このようにして固形分濃度４０
％、最終中和度９０％のポリアクリル酸ナトリウム
（１）（以下、重合体（１）とする）の水溶液を得た。
得られた重合体（１）の重量平均分子量Ｍｗ、耐ゲル能
Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測値）を定量し
た。その結果を表１に示す。

【００７９】〔合成例２〕合成例１において、８０％Ａ
Ａの滴下量を８１０ｇ（すなわち９ｍｏｌ％）とし、１
５％ＮａＰＳの滴下量を２４０．０ｇ（対単量体投入量
に換算すると４ｇ／ｍｏｌ）とし、３５％ＳＢＳの滴下
量を２０５．７ｇ（対単量体投入量に換算すると８ｇ／
ｍｏｌ）とし、純水の滴下量を１０４．８ｇとした以外
は同様にして重合反応を行った。その後、４８％ＮａＯ
Ｈを６７５ｇ（すなわち８．１ｍｏｌ）用いて中和する
ことによって、固形分濃度４０％、最終中和度９０％の
ポリアクリル酸ナトリウム（２）（以下、重合体（２）
とする）の水溶液を得た。

【００８０】得られた重合体（２）の重量平均分子量Ｍ
ｗ、耐ゲル能Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測
値）を合成例１と同様にして測定または定量した。その
結果を表１に示す。

【００８１】〔合成例３〕合成例２において、１５％Ｎ
ａＰＳの滴下量を３６０．０ｇ（対単量体投入量に換算
すると６ｇ／ｍｏｌ）とし、純水の滴下量を２９．８ｇ
とした以外は同様にして重合反応を行った。その後、合
成例２と同量の４８％ＮａＯＨ（６７５ｇ、すなわち
８．１ｍｏｌ）で中和することによって、固形分濃度４
０％、最終中和度９０％のポリアクリル酸ナトリウム
（３）（以下、重合体（３）とする）の水溶液を得た。

【００８２】得られた重合体（３）の重量平均分子量Ｍ
ｗ、耐ゲル能Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測
値）を合成例１と同様にして測定または定量した。その
結果を表１に示す。

【００８３】〔合成例４〕合成例２において、初期仕込
の純水を２００ｇとし、１５％ＮａＰＳの滴下量を４８
０．０ｇ（対単量体投入量に換算すると８ｇ／ｍｏｌ）
とし、純水の滴下量を５４．８ｇとした以外は同様にし
て重合反応を行った。その後、合成例２と同量の４８％
ＮａＯＨ（６７５ｇ、すなわち８．１ｍｏｌ）で中和す
ることによって、固形分濃度４０％、最終中和度９０％
のポリアクリル酸ナトリウム（４）（以下、重合体
（４）とする）の水溶液を得た。

【００８４】得られた重合体（４）の重量平均分子量Ｍ
ｗ、耐ゲル能Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測
値）を合成例１と同様にして測定または定量した。その
結果を表１に示す。

【００８５】〔合成例５〕合成例１において、初期仕込
の純水を１５０ｇとし、８０％ＡＡの滴下量を９００ｇ
（すなわち１０ｍｏｌ％）とし、１５％ＮａＰＳの滴下
量を２６６．７ｇ（対単量体投入量に換算すると４ｇ／
ｍｏｌ）とし、３５％ＳＢＳの滴下量を２２８．６ｇ
（対単量体投入量に換算すると８ｇ／ｍｏｌ）とし、純
水の滴下量を１１．４ｇとした以外は同様にして重合反
応を行った。その後、４８％ＮａＯＨを７５０ｇ（すな
わち９ｍｏｌ）用いて中和することによって、固形分濃
度４５％、最終中和度９０％のポリアクリル酸ナトリウ
ム（５）（以下、重合体（５）とする）の水溶液を得
た。

【００８６】得られた重合体（５）の重量平均分子量Ｍ
ｗ、耐ゲル能Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測
値）を合成例１と同様にして測定または定量した。その
結果を表１に示す。

【００８７】〔合成例６〕合成例１において、初期仕込
の純水を４５０ｇとし、８０％ＡＡに代えて１００％メ
タクリル酸（以下、１００％ＭＡとする）を用い、この
１００％ＭＡの滴下量を６０２ｇ（すなわち７ｍｏｌ
％）とし、１５％ＮａＰＳの滴下量を１８６．７ｇ（対
単量体投入量に換算すると４ｇ／ｍｏｌ）とし、３５％
ＳＢＳの滴下量を１６０．０ｇ（対単量体投入量に換算
すると８ｇ／ｍｏｌ）とし、純水の滴下量を１３７．８
ｇとした以外は同様にして重合反応を行った。その後、
４８％ＮａＯＨを５２５ｇ（すなわち６．３ｍｏｌ）用
いて中和することによって、固形分濃度４０％、最終中
和度９０％のポリメタクリル酸ナトリウム（６）（以
下、重合体（６）とする）の水溶液を得た。

【００８８】得られた重合体（６）の重量平均分子量Ｍ
ｗ、耐ゲル能Ｑ値、および末端スルホン酸基の量（実測
値）を合成例１と同様にして測定または定量した。その
結果を表１に示す。

【００８９】次に、上記合成例に対する比較合成例につ
いて説明する。なお、比較合成例１は本発明における重
亜硫酸塩の添加による効果を説明するためのものであ
り、比較合成例２は酸性条件下で重合する効果を説明す
るためのものであり、比較合成例３は末端スルホン酸基
を導入することによる効果を説明するためのものであ
り、比較合成例４は疎水性単量体を導入することによる
悪影響を説明するためのものである。

【００９０】〔比較合成例１〕合成例１において、初期
仕込の純水を３００ｇとし、８０％ＡＡの滴下量を８１
０ｇ（すなわち９ｍｏｌ％）とし、１５％ＮａＰＳの滴
下量を２４０ｇ（対単量体投入量に換算すると４ｇ／ｍ
ｏｌ）とし、純水の滴下量を１３０．５ｇとした以外は
同様にして重合反応を行った。その後、４８％ＮａＯＨ
を６７５ｇ（すなわち８．１ｍｏｌ）用いて中和するこ
とによって、固形分濃度４０％、最終中和度９０％の比
較ポリアクリル酸ナトリウム（１）（以下、比較重合体
（１）とする）の水溶液を得た。得られた比較重合体
（１）の重量平均分子量Ｍｗ、および耐ゲル能Ｑ値を合
成例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。

【００９１】〔比較合成例２〕合成例１において、８０
％ＡＡ、１５％ＮａＰＳ、３５％ＳＢＳ、および純水と
ともに、合成例１の後の中和の過程で添加している４８
％ＮａＯＨを、それぞれ合成例１と同量滴下し、この滴
下以外は合成例１と同様にして重合反応を行った。な
お、４８％ＮａＯＨの滴下量は、合成例１における量と
同一である。このように、合成例１のような酸性条件下
での重合ではなく、中和型（塩型）の重合によって、固
形分濃度４０％、最終中和度９０％の比較ポリアクリル
酸ナトリウム（２）（以下、比較重合体（２）とする）
の水溶液を得た。得られた比較重合体（２）の重量平均
分子量Ｍｗ、および耐ゲル能Ｑ値を合成例１と同様にし
て測定した。その結果を表１に示す。

【００９２】〔比較合成例３〕上記合成例１ないし６お
よび比較合成例１および２とは異なり、従来知られてい
る重合方法、すなわち、固形分濃度２０％でＮａＰＳを
２ｇ／ｍｏｌ用いて、比較合成例２のように中和型で重
合を行った。これによって、比較ポリアクリル酸ナトリ
ウム（３）（以下、比較重合体（３）とする）の水溶液
を得た。この比較重合体（３）は末端にスルホン酸基が
導入されていない。また、この比較重合体（３）の重量
平均分子量Ｍｗ、および耐ゲル能Ｑ値を合成例１と同様
にして測定した。その結果を表１に示す。

【００９３】〔比較合成例４〕合成例１において、初期
仕込として、純水２００ｇとイソプロピルアルコール２
３３．７ｇとを仕込んだ。その後、８０％ＡＡの他に、
疎水性単量体としてフェノキシポリエチレングリコール
アクリレート（分子量Ｍｗ＝２３６）を用い、滴下量を
９４．４ｇとした。また、１５％ＮａＰＳの滴下量を２
２４．６ｇ（投入される単量体の総モル数に対する量に
換算すると４ｇ／ｍｏｌ）とし、３５％ＳＢＳの滴下量
を１９２．５ｇ（投入される単量体の総モル数に対する
量に換算すると８ｇ／ｍｏｌ）とし、純水を６６．９ｇ
とした。上記した条件以外は合成例１と同様にして重合
反応を行った。すなわち、疎水性モノマーを約５ｍｏｌ
％共重合させた。その後、４８％ＮａＯＨを６００ｇ
（すなわち７．２ｍｏｌ）用いて中和することによっ
て、固形分濃度４０％、最終中和度９０％の比較ポリア
クリル酸ナトリウム−フェノキシポリエチレングリコー
ルアクリレート共重合体（４）（以下、比較重合体
（４）とする）の溶液を得た。

【００９４】なお、重合溶媒が純水のみでは、疎水性単
量体であるフェノキシポリエチレングリコールアクリレ
ートを滴下した際に均一系とならないため、上述したよ
うに、初期仕込としてイソプロピルアルコールを２３
３．７ｇを仕込んでいる。

【００９５】得られた比較重合体（４）の溶液からエバ
ポレータによりイソプロピルアルコールを留去し、再度
固形分濃度４０％の水溶液に調製することによって、比
較重合体（４）の水溶液を得た。この比較重合体（４）
の重量平均分子量Ｍｗ、および耐ゲル能Ｑ値を合成例１
と同様にして測定した。その結果を表１に示す。

【００９６】

【表１】

【００９７】表１の結果から明らかなように、本発明に
かかる土の分散剤となる重合体（１）〜（６）は、全て
重量平均分子量Ｍｗが 9,000以下となっているととも
に、各重合体の耐ゲル能Ｑ値は全て２．５以下であり、
非常に良好な耐ゲル能を有している。

【００９８】一方、比較重合体（１）・（２）は、上記
重合体（１）〜（６）と比較して高分子量となってお
り、さらに非常に耐ゲル能に劣るものとなっていた。ま
た、比較重合体（３）・（４）は、重合体（１）〜
（６）と比較しても遜色のない低分子量の重合体となっ
ているが、耐ゲル能に劣るものとなっていた。

【００９９】次に、これら重合体（１）〜（６）および
比較重合体（１）〜（４）を本発明にかかる土の分散剤
として用いる場合について具体的に説明する。まず、実
施例１として、上記各重合体を掘削泥水用調整剤として
用いた場合について例示する。なお、このとき分散させ
る土壌成分はベントナイトである。

【０１００】〔実施例１〕内径９０ｍｍφ、高さ１６０
ｍｍのＳＵＳ３０４製タンクに脱イオン水１００部、ベ
ントナイト６部、および掘削泥水用調整剤としての上記
合成例１〜６で得られた重合体（１）〜（６）の何れか
１種、または上記比較合成例１〜４で得られた比較重合
体（１）〜（４）の何れか１種０．２部をとり、デイソ
ルバー撹拌羽根（羽根径４０ｍｍφ）を用い２，０００
ｒｐｍで１５分間撹拌して掘削泥水組成物（１）〜（1
0）を得た。

【０１０１】得られた各掘削泥水組成物（１）〜（10）
のファンネル粘度（ＦＶ）を５００ｃｃのファンネル粘
度計で測定した（単位：秒）。また、１０分ゲルストレ
ングス（１０Ｇｅｌ）をファンＶＧメーターで測定した
（単位：Ｐａ）。さらに、ＡＰＩ規格による濾過機を用
いて３ｋｇ／ｃｍ²の圧力下、３０分後の脱水量を測定
した（単位：ｍｌ）。これら測定結果を表２に示す。

【０１０２】さらに、上記各掘削泥水組成物（１）〜
（10）にそれぞれセメントを５部混合し、１日放置後の
各掘削泥水用組成物のＦＶ、１０Ｇｅｌ、脱水量を測定
した。この結果を耐セメント性として表２に示す。同様
に、上記各掘削泥水組成物（１）〜（10）にそれぞれア
クアマリンＳ（八州薬品（株）製人工海水の２５倍濃縮
品）を４部し、１日放置後の各掘削泥水用組成物のＦ
Ｖ、１０Ｇｅｌ、脱水量を測定した。この結果を耐海水
性として表２に示す。なお、各掘削泥水組成物（１）〜
（10）と合成例または比較合成例との対応も表２に示
す。

【０１０３】

【表２】

【０１０４】表２の結果から明らかなように、重合体
（１）〜（６）を用いて調整した掘削泥水用組成物
（１）〜（６）は、非常に優れた耐ゲル能を有している
ために、耐セメント性や耐海水性に非常に優れたもので
あった。したがって、本発明にかかる掘削泥水用調整剤
は、非常に優れた分散能を示すことが分かる。

【０１０５】一方、比較重合体（１）〜（４）を用いて
調整した掘削泥水用組成物（７）〜（10）は、耐セメン
ト性や耐海水性に劣っている。そのため、優れた耐ゲル
能を有していない掘削泥水用調整剤は、良好な分散能を
示すことができないことが分かる。

【０１０６】次に、実施例２として、上記各重合体を高
圧地盤注入工法用減水剤として用いた場合について例示
する。

【０１０７】〔実施例２〕ホパート型モルタルミキサー
を用いて、まず、普通ポルトランドセメント７６０ｋｇ
と、高圧地盤注入工法用減水剤としての上記合成例１〜
６で得られた重合体（１）〜（６）の何れか１種、また
は上記比較合成例１〜４で得られた比較重合体（１）〜
（４）の何れか１種１２ｋｇと、水７５０リットルとを
低速で３分間混練してセメントミルクとした。次いで、
このセメントミルクに対して表３に示す試料土を、セメ
ントミルクと試料土との容積比で８：２の混合比で混合
し、低速でさらに５分間混練して試験評価土（１）〜
（10）を作成した。

【０１０８】

【表３】

【０１０９】作成した試験評価土それぞれを直ちに内径
１０ｃｍ、深さ２０ｃｍの金属製円筒モールド（サミッ
ト缶）に入れ、コンクリート床のモールドを軽く打ち付
けて締め固めた。１〜２時間経過後、試験評価土の上面
にしみ出したブリーディング水をピペットで約５０ｍｌ
採取し、ガラス製のサンプル瓶に入れＣＯＤ試験用試料
とした。なお、ブリーディング水を採取するまでは、モ
ールドの上面をガラス板で覆い、乾燥を防止した。

【０１１０】得られたＣＯＤ試験用試料について測定し
たＣＯＤの測定結果を、用いた高圧地盤注入工法用減水
剤、そのＣＯＤ（ＪＩＳＫ０１０２−２１および３
２に基づく測定値）、およびその粘度とともに表４に示
す。

【０１１１】

【表４】

【０１１２】表３の結果から明らかなように、重合体
（１）〜（６）を用いて調整した試験評価土（１）〜
（６）では、ブリーディング水のＣＯＤや粘度が低くな
っていた。したがって、本発明にかかる減水剤は、排泥
の処理が容易であり、環境へ与える影響の小さいもので
あることが分かる。

【０１１３】一方、比較重合体（１）〜（４）を用いて
調整した試験評価土（７）〜（10）では、減水剤そのも
ののＣＯＤは上記重合体（１）〜（６）とあまり差がな
いものの、ブリーディング水のＣＯＤは比較的高くなっ
ており、その粘度も高くなっていた。したがって、耐ゲ
ル能を有していない減水剤は、環境へ悪影響を与えやす
いことが分かる。

【０１１４】次いで、上記と同じ割合で、セメントと、
高圧地盤注入工法用減水剤としての重合体（１）〜
（６）の何れか１種、または比較重合体（１）〜（４）
の何れか１種と、水とを混練したものを硬化材液として
実際の高圧地盤注入工法に適用し、その結果を調べた。

【０１１５】上記高圧地盤注入工法では、まず、地盤に
挿入した所定の注入ロッドに硬化材液と圧縮空気とを供
給する。次に、注入ロッド先端のモニターに設けた噴射
ノズルより圧縮空気とともに高圧の硬化材液を噴出させ
るとともに、注入ロッドを回転させつつ引き上げ、地盤
内に円柱状の固結体を造成した。注入ロッドの引き上げ
に伴い、地表に排出してきたスライム（排泥）から水を
分離し、そのＣＯＤおよびＢＯＤを測定した。

【０１１６】その結果、高圧地盤注入工法用分散材とし
て重合体（１）〜（６）を用いた場合では、上記分離し
た水のＣＯＤおよびＢＯＤは、何れも環境基準値以下で
あることが確認された。

【０１１７】以上のように、本発明にかかる土の分散剤
および掘削泥水用調整剤並びに高圧地盤注入工法用減水
剤は、（メタ）アクリル酸を５０ｍｏｌ％以上含む親水
性の単量体を６０ｍｏｌ％以上用いて、重合反応終了時
の固形分濃度が４０％以上となるように重合反応を行っ
て得られるものであり、この製造方法により得られる本
発明にかかる（メタ）アクリル酸系重合体は、重量平均
分子量が 3,000〜15,000の範囲内にあり、末端にスルホ
ン酸基を有するとともに、耐ゲル能Ｑ値が２．５未満と
なっている。

【０１１８】それゆえ、上記土の分散剤および掘削泥水
用調整剤並びに高圧地盤注入工法用減水剤は非常に優れ
た耐ゲル能を示しているために、非常に優れた分散能を
示すことができる。また、これらを使用した場合に排出
される排泥や排水のＣＯＤやＢＯＤが低くなり、環境へ
与える影響を小さくできるものとなっている。

【０１１９】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の土の分散剤は、
以上のように、５０〜１００ｍｏｌ％の（メタ）アクリ
ル酸、および０〜５０ｍｏｌ％の、（メタ）アクリル酸
に共重合可能な水溶性モノエチレン性不飽和単量体を水
溶液中で重合してなる重合体であって、末端にスルホン
酸基を有するとともに、次式、Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／重量平均分子量で定義される耐ゲル能Ｑ値が２．５未満である重合体を
含有している構成である。

【０１２０】それゆえ、上記構成では、水系の分散生成
物を調製してもゲル化するようなことがなく、その流動
性や土などの分散状態が低下しない。そのため、従来の
土の分散剤よりも非常に優れた分散能を示すことができ
るという効果を奏する。

【０１２１】本発明の請求項２記載の掘削泥水用分散剤
は、以上のように、請求項１記載の土の分散剤を含有し
ている構成である。

【０１２２】それゆえ、上記構成では、添加量を少なく
するとともに、硬水を用いて掘削泥水組成物を調製して
もゲル化や増粘傾向を示すことがほとんどなく、優れた
土の分散能を示すことができる。そのため、掘削費用を
大幅に低減することができるという効果を奏する。

【０１２３】本発明の請求項３記載の高圧地盤注入工法
用減水剤は、以上のように、請求項１記載の土の分散剤
を含有していることを特徴としている。

【０１２４】それゆえ、上記構成では、大量の水を加え
ることなく、少量の添加で良好な分散性を示すととも
に、高圧地盤注入工法で生じる排泥の粘度の上昇を抑制
し、該排泥や排水のＣＯＤやＢＯＤを低くすることがで
きる環境へ与える影響の小さいものとなっている。その
ため、上記構成では、この減水剤を含む排泥や排水を容
易に処理することができるため、高圧地盤注入工法のコ
ストの低減を図ることができるという効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】５０〜１００ｍｏｌ％の（メタ）アクリル
酸、および０〜５０ｍｏｌ％の、（メタ）アクリル酸に
共重合可能な水溶性モノエチレン性不飽和単量体を水溶
液中で重合してなる重合体であって、末端にスルホン酸
基を有するとともに、次式、Ｑ＝ゲル化度×１０⁵／重量平均分子量で定義される耐ゲル能Ｑ値が２．５未満である重合体を
含有していることを特徴とする土の分散剤。
【請求項２】請求項１記載の土の分散剤を含有している
ことを特徴とする掘削泥水用調整剤。
【請求項３】請求項１記載の土の分散剤を含有している
ことを特徴とする高圧地盤注入工法用減水剤。