特許 5873715 海水によって練り混ぜた地盤注入材、及び、地盤改良方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5873715

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】海水によって練り混ぜた地盤注入材、及び、地盤改良方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 17/44 20060101AFI20160216BHJP

   C09K 17/10 20060101ALI20160216BHJP

   C09K 17/02 20060101ALI20160216BHJP

   C09K 17/06 20060101ALI20160216BHJP

   C09K 17/14 20060101ALI20160216BHJP

   C04B 28/02 20060101ALI20160216BHJP

   C04B 22/08 20060101ALI20160216BHJP

   C04B 24/20 20060101ALI20160216BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   C09K17/44 P

   C09K17/10 P

   C09K17/02 P

   C09K17/06 P

   C09K17/14 P

   C04B28/02

   C04B22/08 B

   C04B24/20

   E02D3/12 101

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-288919(P2011-288919)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-136700(P2013-136700A)

(43)【公開日】2013年7月11日

【審査請求日】2014年12月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(73)【特許権者】

【識別番号】390036504

【氏名又は名称】日特建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】592048970

【氏名又は名称】日鉄住金セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松本 伸

(72)【発明者】

【氏名】新村 亮

(72)【発明者】

【氏名】巴 直人

(72)【発明者】

【氏名】中島 雅和

(72)【発明者】

【氏名】金沢 智彦

【審査官】 小久保 敦規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９７２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９２０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１２２５６５９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １７／００−１７／５２

Ｅ０２Ｄ ３／１２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント系材料と分散剤とを練り混ぜ水によって練り混ぜた地盤注入材であって、
前記練り混ぜ水として海水を用いるとともに、流動性を向上させるための特殊混和剤として亜硝酸塩を用いることを特徴とする地盤注入材。

【請求項2】

前記亜硝酸塩が亜硝酸カルシウムであることを特徴とする請求項１に記載の地盤注入材。

【請求項3】

前記亜硝酸カルシウムの添加量を、前記セメント系材料の量の１％以上であって２．５％以下の範囲内に定めることを特徴とする請求項２に記載の地盤注入材。

【請求項4】

前記分散剤としてナフタレンスルホン酸系の界面活性剤を用いることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の地盤注入材。

【請求項5】

地盤注入材を改良対象となる地盤に注入することで、前記地盤を改良する地盤改良方法であって、
請求項１から４の何れか１項に記載の地盤注入材を、注入圧力の強弱を変えながら前記地盤へ注入することを特徴とする地盤改良方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメント系材料を分散剤とともに海水によって練り混ぜた地盤注入材、及び、この地盤注入材を用いた地盤改良方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地山の補強、液状化防止、漏水防止、遮水壁の築造などのために、地盤注入材を改良対象の地盤へ注入し、固化させることが行われている。この地盤注入材は、例えば粉体状のセメント系材料に真水及び分散剤を加えて混合攪拌することで作製される。ここで、真水が入手困難な地域では、真水に代えて海水が使用できると、真水を遠方から運搬せずに済み、工事費の節減やＣＯ_２の削減につながる。

【0003】

特許文献１には、高炉水砕スラグを海水で練り混ぜることでブリージングを抑制できることが開示されている。しかしながら、海水を用いてセメント系の地盤注入材を作製すると、セメント系材料等との混合後急激に流動性が低下し、十分な広さに亘って注入できなくなってしまうことが知られている。

【0004】

特許文献２には、海水を用いたセメントスラリーの調整時において、粘度が急激に上昇する不具合を抑制することを目的として、半水石膏の量をポルトランドセメントクリンカーの量に対して所定割合以下にする技術が開示されている。

【0005】

特許文献３には、セメントと急硬材を含む急硬性セメントの凝結を調整する凝結調整剤として、有機酸類、アルカリ金属炭酸塩、及び酸性物質を用いる技術が開示されている。

【0006】

また、特許文献４，５には、セメント−水ガラス系の地盤注入材において、海水を用いてもゲル化までに十分長い時間を確保できようにする技術、或いは、ゲル化を抑制できるようにする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平４−２９３９９２号公報

【特許文献2】特開２００５−８４５０号公報

【特許文献3】特開平８−３３３１４６号公報

【特許文献4】特開平５−２８７２７０号公報

【特許文献5】特開平９−７８０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

このように、セメント系の地盤注入材の作製に海水を用いると流動性が低下するという問題があり、様々な解決方法が提案されている。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、先行文献に開示された技術とは異なる手法により、海水を用いても流動性の低下を抑制し、地盤注入材を十分な広さに亘って注入できるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的を達成するため、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、特殊混和剤として亜硝酸塩を用いることにより、海水で地盤注入材を練り混ぜても所望の流動性が得られることを見いだした。

【0010】

本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、セメント系材料と分散剤とを練り混ぜ水によって練り混ぜた地盤注入材であって、前記練り混ぜ水として海水を用いるとともに、流動性を向上させるための特殊混和剤として亜硝酸塩を用いることを特徴とする。

【0011】

本発明の地盤注入材によれば、特殊混和剤として亜硝酸塩を用いているので、練り混ぜ水として海水を用いても練り混ぜ時における急激な流動性の低下を抑制できる。これにより、地盤注入材を十分に地盤へ注入させることができる。

【0012】

本発明の地盤注入材において、前記亜硝酸塩は亜硝酸カルシウムであることが好ましい。そして、前記亜硝酸カルシウムの添加量を、セメント系材料の量の１％以上であって２．５％以下の範囲内に定めることがより好ましい。このように構成することで、地盤に対する所望の浸透性を得ることができる。

【0013】

本発明の地盤注入材において、前記分散剤としてナフタレンスルホン酸系の界面活性剤を用いることが好ましい。

【0014】

また、本発明は、地盤注入材を改良対象となる地盤に注入することで、前記地盤を改良する地盤改良方法であって、請求項１から４の何れか１項に記載の地盤注入材を、注入圧力の強弱を変えながら前記地盤へ注入することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、海水を用いてセメント系材料等を練り混ぜても地盤注入材における流動性の低下を抑制することができ、この地盤注入材を十分に地盤へ注入させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】地盤注入材で使用される材料を説明する図である。

【図2】浸透試験器の構成を説明する断面図である。

【図3】浸透時間の確認試験で用いたサンプルを説明する図である。

【図4】浸透時間の確認試験の結果を説明するグラフである。

【図5】一軸圧縮強さ測定試験等で用いたサンプルを説明する図である。

【図6】一軸圧縮強さ測定試験等の処理を説明するフローチャートである。

【図7】試験砂層の性質を説明する図である。

【図8】サンプルの注入装置を説明する図である。

【図9】一軸圧縮強さの測定結果を説明するグラフである。

【図10】透水係数の測定結果を説明するグラフである。

【図11】地盤注入材の動的注入システムを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の地盤注入材で使用される材料を説明する図である。この地盤注入材は、注入材と、分散剤と、特殊混和剤とを含有し、これらの材料を海水で練り混ぜたものである。

【0018】

注入材は、粉末状のセメント系材料が用いられる。本実施形態では、日鐵セメント株式会社製の商品名「スーパーファイン−Ｌ」（ＳＦ−Ｌともいう）を注入材として用いている。このスーパーファイン−Ｌは、高炉スラグの超微粒子を主成分とする注入材であり、硬化時において耐海水性を有し、平均粒径（Ｄ５０）が４μｍ、密度が２．９２ｋｇ／ｍ^３である。また、スーパーファイン−Ｌの化学成分は、ＳｉＯ_２が３１％，Ａｌ_２Ｏ_３が１３％、ＣａＯが４５％、ＳＯ_３が２％である。

【0019】

分散剤は、注入材を構成する微粒子沈降を抑制して分散させるための薬剤である。本実施形態では、花王株式会社製の商品名「マイティ１５０Ｒ」を用いている。このマイティ１５０Ｒは、ナフタレンスルホン酸系の界面活性剤、詳しくはナフタレンスルホン酸・ホルマリン縮合物ソーダを主成分として含有する薬剤である。

【0020】

特殊混和剤は、練り混ぜ水として海水を用いた場合において、練り混ぜ時における注入材の流動性低下を抑制するために添加する薬剤である。本実施形態では、亜硝酸塩系薬剤の一種である亜硝酸カルシウム（亜硝酸Ｃａともいう）を用いている。

【0021】

これらの成分を含有する地盤注入材による効果を確認すべく、（１）自然流下による浸透時間の確認試験と、（２）地盤注入材の加圧注入で作製された試験体の一軸圧縮強さ測定試験及び透水性測定試験とを行った。以下、これらの試験結果について説明する。

【0022】

まず、自然流下による浸透時間の確認試験について説明する。図２は、浸透試験器１の構成を説明する断面図である。この浸透試験器１は、本体部２と受け容器３とを有している。

【0023】

本体部２は、サンプルＳＰ（浸透試験の対象となる地盤注入材）やサンプルＳＰが浸透する砂４が収容される部分であり、円筒状部材によって構成されている。本実施形態では、内径φが５５ｍｍ、長さＬが３００ｍｍとされた合成樹脂製の円筒状部材によって作製されている。そして、この円筒状部材の底面にはメッシュ材が取り付けられている。このメッシュ材は、本体部２に詰められた砂４が落下しないように、本体部２における底面側の開口を塞ぐ部材である。このメッシュ材には、サンプルＳＰが通過する大きさのメッシュが形成されている。なお、本体部２に詰められる砂４としては、例えば豊浦砂又は珪砂が好適に用いられる。

【0024】

受け容器３は、砂４を透過したサンプルＳＰを受ける容器であり、上面が開放された有底円筒状の部材によって構成されている。受け容器３の内径は、本体部２の外径に揃えられており、本体部２の下端が受け容器３の上端に嵌め合いで固定される。この受け容器３は合成樹脂を成型することで作製される。

【0025】

図３に示すように、浸透時間の確認試験ではサンプルＳＰ（ａ１〜ａ８）からなる８種類のサンプルＳＰを作成した。ここで、サンプルＳＰ（ａ１〜ａ３）は、練り混ぜ水として真水（水道水）を用い、特殊混和剤（亜硝酸カルシウム）の量を変化させて練り混ぜた地盤注入材である。一方、サンプルＳＰ（ａ４〜ａ８）は、練り混ぜ水として海水を用い、特殊混和剤の量を変化させて練り混ぜた地盤注入材である。なお、水／セメント系材料比は全てのサンプルＳＰ（ａ１〜ａ８）で共通とし、標準的な比率である４００％に定めた。また、図３及び後述する図５における比率は重量％である。

【0026】

分散剤の混入量に関し、サンプルＳＰ（ａ１〜ａ３）ではセメント系材料の０．７５％の量とし、サンプルＳＰ（ａ４〜ａ８）では１．５％の量とした。ここで、サンプルＳＰ（ａ１〜ａ３）における分散剤の混入量は、地盤注入材を作製する際の標準的な量である。従って、サンプルＳＰ（ａ４〜ａ８）における分散剤の混入量は、標準的な量の２倍に相当する。特殊混和剤の混入量に関し、サンプルＳＰ（ａ１，ａ４）ではセメント系材料の０％の量（非混入）、サンプルＳＰ（ａ５）では１％の量、サンプルＳＰ（ａ２，ａ６）では１．２５％の量、サンプルＳＰ（ａ７）では１．５％の量、サンプルＳＰ（ａ３，ａ８）では２．５％の量に定めた。

【0027】

これらのサンプルＳＰは次の手順で作製した。まず、水又は海水、分散剤、及び、特殊混和剤をミキサーに投入し、軽く攪拌した。その後、粉末状セメント系材料をミキサーに投入し、所定時間（例えば３分間）に亘って高速で攪拌した。これにより、スラリー状のサンプルＳＰを得た。

【0028】

浸透時間の確認試験では、所定量（高さＸが１５０ｍｍ）の砂４が本体部２に詰められた浸透試験器１を用意し、作成されたサンプルＳＰを本体部２の上側開口から投入した。そして、投入されたサンプルＳＰが漏出するまでの浸透所要時間、詳しくはサンプルＳＰの投入開始後からメッシュ材を透過するまでの経過時間を計測する。そして、各サンプルＳＰ（ａ１〜ａ８）の浸透所要時間を比較することで浸透性を評価した。結果を図３の最右欄及び図４に示す。

【0029】

まず、特殊混和剤が入っていないサンプルＳＰ（ａ１，ａ４）について説明する。真水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ１）の浸透所要時間は２８秒であったのに対し、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ４）の浸透所要時間は４７秒であった。すなわち、サンプルＳＰ（ａ４）では、サンプルＳＰ（ａ１）の２倍の分散剤が混入されているにも拘わらず、サンプルＳＰ（ａ１）よりも２０秒弱余計に時間を要していることが確認された。このことは、海水を練り混ぜ水として地盤注入材を作製すると、練り混ぜ時に流動性が低下して地盤への浸透性が損なわれることを意味する。

【0030】

次に、特殊混和剤がセメント系材料の１．２５％混入されたサンプルＳＰ（ａ２，ａ６）について説明する。真水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ２）の浸透所要時間は２３秒であったのに対し、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ６）の浸透所要時間は３７秒であった。先に説明したサンプルＳＰ（ａ１）の浸透所要時間を基準にすると、サンプルＳＰ（ａ１）との差は９秒にまで縮まった。このように、特殊混和剤としての亜硝酸カルシウムを添加することで、非添加の場合よりもサンプルの粘性を低減でき、サンプルＳＰ（ａ６）の配合であれば、現場での施工に使用できるといえる。

【0031】

また、真水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ１，ａ２）の組において、浸透所要時間は２８秒から２３秒まで５秒短縮された。これに対し、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ４，ａ６）の組において、浸透所要時間は４７秒から３７秒まで１０秒短縮された。サンプルＳＰ（ａ２，ａ６）において、特殊混和剤の混入量はともにセメント系材料の１．２５％で等しいことから、特殊混和剤の添加による流動化効果は、練り混ぜ水に海水を用いた場合の方が、真水を用いた場合よりも大きいといえる。

【0032】

次に、特殊混和剤がセメント系材料の２．５％混入されたサンプルＳＰ（ａ３，ａ８）について説明する。真水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ３）の浸透所要時間は２３秒とサンプルＳＰ（ａ２）と同じであったのに対し、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ８）の浸透所要時間は３８秒であった。サンプルＳＰ（ａ８）の浸透所要時間は、サンプルＳＰ（ａ６）よりも１秒長くなったが、特殊混和剤を添加することでサンプルの粘性を非添加の場合よりも低減できることから、サンプルＳＰ（ａ８）の配合でも現場での施工に使用できるといえる。

【0033】

次に、特殊混和剤がセメント系材料の１％，１．５％混入され、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ５，ａ７）について説明する。サンプルＳＰ（ａ５）の浸透所要時間は４０秒であり、サンプルＳＰ（ａ７）の浸透所要時間は３６秒であった。サンプルＳＰ（ａ５）の浸透所要時間は、サンプルＳＰ（ａ６）よりも長くなったが、特殊混和剤を添加することでサンプルの粘性を非添加の場合よりも低減できることから、現場での施工に使用できるといえる。また、サンプルＳＰ（ａ７）の浸透所要時間はサンプルＳＰ（ａ６）よりも短く、海水で練り混ぜたサンプルＳＰの中で最も短い時間となった。

【0034】

以上説明した、海水で練り混ぜたサンプルＳＰ（ａ４〜ａ７）の試験結果より、分散剤（界面活性剤）を標準量の倍程度混入させ、特殊混和剤（亜硝酸カルシウム）をセメント系材料の１％〜２．５％の範囲で混入させることで、練り混ぜ水として海水を用いても地盤注入材における流動性の低下を抑制することができ、この地盤注入材を十分に地盤へ注入させることができるといえる。

【0035】

次に、サンプルＳＰの加圧注入で作製された試験体について、一軸圧縮強さ測定試験及び透水性測定試験を行った。以下、これらの試験について説明する。

【0036】

図５に示すように、この試験ではサンプルＳＰ（ｂ１〜ｂ３）からなる３種類のサンプルＳＰを作成した。なお、図３との対比で判るように、サンプルＳＰ（ｂ１）は先に説明したサンプルＳＰ（ａ１）と同じ配合であり、サンプルＳＰ（ｂ２）はサンプルＳＰ（ａ４）と同じ配合であり、サンプルＳＰ（ｂ３）はサンプルＳＰ（ａ６）と同じ配合である。

【0037】

図６のフローチャートに示すように、この試験では、試験砂層作成処理（Ｓ１）、試験砂層の透水係数測定処理（Ｓ２）、サンプルＳＰの作成処理（Ｓ３）、サンプルＳＰの注入処理（Ｓ４）、養生・脱型処理（Ｓ５）、供試体の一軸圧縮強さ・透水係数測定処理（Ｓ６）を行った。

【0038】

試験砂層作成処理（Ｓ１）では、試験用の砂をアクリルモールドに投入し、締固めを行うことで試験砂層を作成した。ここでアクリルモールドとは、アクリル製の円筒体であり、本実施形態では外径が６ｃｍ、内径が５ｃｍ、長さが１０ｃｍのものを用いた。試験用の砂は５号硅砂（ＪＩＳ標準砂）を用い、次式（１）により求めた量をアクリルモールドに充填して所定の高さとなるように締め固めることで、図７に示すように間隙率ｎを０．３８に調整した。

【0039】

Ｇｓ＝Ａ×Ｌ×（１−ｎ）×ρ … （１）

【0040】

なお、式（１）において、Ｇｓは計りとる砂の質量（ｇ）、Ａは試験砂層（供試体）の断面積（ｃｍ^２）、Ｌは試験砂層の長さ（ｃｍ）、ｎは間隙率（−）、ρは砂の密度（ｇ／ｃｍ^３）である。砂の密度ρに関し、本実施形態では２．６３（ｇ／ｃｍ^３）である。

【0041】

試験砂層の透水係数測定処理（Ｓ２）では、作成した試験砂層の透水係数（初期透水係数）を求める。この処理では、まず試験砂層に対して水を注入して飽和させた後、時間あたりの流出水量を測定する。そして、次式（２）により試験砂層の透水係数を求める。図７に示すように、試験砂層の透水係数は、７．２×１０^−４（ｍ／ｓ）であった。

【0042】

【数1】

【0043】

なお、式（２）において、ｋは透水係数（ｍ／ｓ）、Ｌは試験砂層の長さ（ｃｍ）、ｈは水頭差（ｃｍ）、Ｑｗは流出水量（ｃｍ^３）、Ａは試験砂層の断面積（ｃｍ^２）、ｔ_２−ｔ_１は測定時間（ｓ）である。

【0044】

サンプルＳＰの作成処理（Ｓ３）では、図５で説明した配合となるように、分散剤と特殊混和剤を練り混ぜ水（真水又は海水）へ添加して水溶液を作成し、その後、この水溶液に粉末状のセメント系材料を投入してミキサーで所定時間（例えば３分間）に亘って攪拌した。これにより、スラリー状のサンプルＳＰ（グラウト）を得た。

【0045】

サンプルＳＰの注入処理（Ｓ４）では、図８に示す注入装置１１を用い、所定の注入圧力で各サンプルＳＰ（ｂ１〜ｂ３）を試験砂層１２に注入する。図８の注入装置１１は、試料容器１３と、エアーコンプレッサー１４と、アクリルモールド１５と、固定治具１６とを有している。

【0046】

試料容器１３は、スラリー状のサンプルＳＰが貯留される部分であり、容器本体１３ａと、攪拌機１３ｂと圧力計１３ｃとを備えている。容器本体１３ａの底部１３ｄにはサンプルＳＰの排出路１３ｅが設けられており、この排出路１３ｅにはサンプルＳＰを案内するための配管１７ａが接続されている。また、容器本体１３ａの蓋部１３ｆには圧縮空気の導入路１３ｇが設けられており、この導入路１３ｇにはエアーコンプレッサー１４からの圧縮空気を導入するための配管１７ｂが接続されている。

【0047】

アクリルモールド１５は試験用の砂（５号硅砂）が充填されるアクリル製の円筒状部材であり、型枠として機能する。本実施形態において、サンプルＳＰの注入処理（Ｓ４）で用いるアクリルモールド１５と試験砂層作成処理（Ｓ１）で用いるアクリルモールドとは長さが異なっている。すなわち、注入処理用のアクリルモールド１５は長さが１００ｃｍであり、試験砂層作成処理で用いるアクリルモールドよりも長いものが用いられている。なお、外径及び内径については、両者共通であるので説明は省略する。

【0048】

固定治具１６は、アクリルモールド１５を立てた状態で固定するための部材であり、下側蓋体１６ａと、上側蓋体１６ｂと、連結棒１６ｃとを有している。下側蓋体１６ａは、アクリルモールド１５の下端開口を下側から塞ぐ板状部材であり、サンプルＳＰをアクリルモールド１５の内側空間へ注入するための注入路１６ｄが設けられている。この注入路１６ｄは、配管１７ａを通じて試料容器１３の排出路１３ｅと連通されている。このため、試料容器１３から排出されたサンプルＳＰは、注入路１６ｄを通じてアクリルモールド１５の試験砂層１２に注入される。なお、注入路１６ｄにおける試験砂層１２との境界部分を注入孔という。

【0049】

上側蓋体１６ｂは、アクリルモールド１５の上端開口を上側から塞ぐ板状部材であり、サンプルＳＰの注入に伴って押し出されたアクリルモールド１５内の空気等を排出するための排出路が設けられている。連結棒１６ｃは、下側蓋体１６ａと上側蓋体１６ｂとを連結するための棒状部材であり、例えば両端にネジ山が形成された長尺ボルトによって構成されている。連結棒１６ｃによって下側蓋体１６ａと上側蓋体１６ｂのそれぞれがアクリルモールド１５の各端面に密着し、サンプルＳＰの漏れを抑制する。

【0050】

サンプルＳＰの試験砂層１２への注入は、次の手順で行った。まず、注入対象のサンプルＳＰを試料容器１３に投入し、攪拌機１３ｂによって連続的に攪拌する。次に、圧力計１３ｃで試料容器１３の内部圧力を確認しながらエアーコンプレッサー１４からの圧縮空気を試料容器１３へ供給する。このとき、内部圧力が０．１ＭＰａとなるように圧縮空気を調整する。これにより、試料容器１３のサンプルＳＰが押し出され、アクリルモールド１５の下側から順に試験砂層１２へ注入される。

【0051】

設計注入量のサンプルＳＰが試験砂層１２へ注入されるか、或いは、設計注入量に到達しないまま規定注入時間（例えば２０分）が経過した場合に、サンプルＳＰの注入を終了する。なお、設計注入量は、次式（３）により予め求めておく。

【0052】

Ｑｇ＝Ｖ×ｎ×α／１００ … （３）

【0053】

なお、式（３）において、Ｑｇは設計注入量（ｃｍ^３）、Ｖは試験砂層１２の体積（ｃｍ^３）、ｎは間隙率（％）、αは充填率（％）である。なお、本実施形態の充填率αは１５０％である。

【0054】

養生・脱型処理（Ｓ５）では、注入されたサンプルＳＰを所定期間（例えば２８日）に亘って温度や湿度を維持しつつ静置し（養生）、その後、試験砂層１２とともにアクリルモールド１５から取り外した（脱型）。

【0055】

供試体の一軸圧縮強さ・透水係数測定処理（Ｓ６）では、養生後の硬化体（サンプルＳＰ＋試験砂層１２）を１０ｃｍ単位で切断し、そのうちの注入孔側から５個を供試体として一軸圧縮強さを測定した。また、これらの供試体のうち、注入孔側から２番目の供試体（１０−２０ｃｍの供試体）と５番目の供試体（４０−５０ｃｍの供試体）について、透水係数を測定した。

【0056】

なお、一軸圧縮強さは試験機によって測定した。また、透水係数を測定するに際し、図８の注入装置１１を用いて水を注入し、飽和した後に時間あたりの流出水量を測定した。そして、前述の式（２）により透水係数を求めた。

【0057】

以下、一軸圧縮強さと透水係数の試験結果について説明する。まず、図９を参照して一軸圧縮強さについて説明する。

【0058】

図９（ａ）は、サンプルＳＰ（ｂ１）、すなわち練り混ぜ水を水道水とし、分散剤を標準混入量とし、特殊混和剤を未混入としたサンプルＳＰによる供試体の一軸圧縮強さの測定結果を示す。サンプルｂ１に関し、各供試体の一軸圧縮強さは概ね２０００ｋＮ／ｍ^２で揃っている。一軸圧縮強さが揃っていることから、注入孔から５０ｃｍの長さ範囲に全体に亘り、十分な量のサンプル（グラウト）が試験砂層１２へ注入されているといえる。

【0059】

図９（ｂ）は、サンプルＳＰ（ｂ２）、すなわち練り混ぜ水を海水とし、分散剤を標準の倍量混入し、特殊混和剤を未混入としたサンプルＳＰによる供試体の一軸圧縮強さの測定結果を示す。また、図９（ｃ）は、サンプルＳＰ（ｂ３）、すなわち練り混ぜ水を海水とし、分散剤を標準の倍量混入し、特殊混和剤を適量混入したサンプルＳＰによる供試体の一軸圧縮強さの測定結果をそれぞれ示す。

【0060】

サンプルＳＰ（ｂ２，ｂ３）ともに、一軸圧縮強さで３０００ｋＮ／ｍ^２以上を示す供試体が多く確認された。このことから、練り混ぜ水に海水を用いることで供試体の強度を、練り混ぜ水に真水を用いた供試体よりも１．５倍以上高めることが可能と考えられる。

【0061】

ここで、サンプルＳＰ（ｂ２）に関し、２番目の供試体（注入孔から１０−２０ｃｍ部分の供試体）の一軸圧縮強さが最も大きく、以降、注入孔からの距離が遠くなる程に一軸圧縮強さが小さくなっている。

【0062】

サンプルＳＰ（ｂ３）については、各供試体の一軸圧縮強さが３５００ｋＮ／ｍ^２以上を示しており、十分な強度が得られていることが確認された。

【0063】

これらの測定結果から、練り混ぜ水に海水を用いたサンプルＳＰ（ｂ２，ｂ３）に関し、この試験での注入圧力（０．１ＭＰａ）は若干不足していると解される。しかし、サンプルＳＰ（ｂ３（１））では５番目の供試体まで高い一軸圧縮強さが得られていることから、その不足量はそれほど大きくないと解される。また、サンプルＳＰ（ｂ２）とサンプルＳＰ（ｂ３）を比較すると、サンプルＳＰ（ｂ３）の方が注入孔から遠い部分までの範囲で浸透されている。これは、特殊混和剤の添加による効果と解されることから、特殊混和剤の添加によって地盤注入材の流動性を改善できるといえる。

【0064】

次に、図１０を参照して透水性について説明する。ここで、図１０（ａ）はサンプルＳＰ（ｂ１）での測定結果を、図１０（ｂ）はサンプルＳＰ（ｂ２）での測定結果を、図１０（ｃ）はサンプルＳＰ（ｂ３）での測定結果をそれぞれ示す。

【0065】

透水係数に関し、サンプルＳＰ（ｂ１）では１０^−５程度の値であるのに対し、サンプルＳＰ（ｂ２）では１０^−６程度の値を示し、サンプルＳＰ（ｂ３）では１０^−７に近い値を示している。サンプルＳＰ（ｂ１）とサンプルＳＰ（ｂ２，ｂ３）の比較により、サンプルＳＰ（ｂ２，ｂ３）の方がサンプルＳＰ（ｂ１）よりも透水係数が１桁小さいといえる。このことから、練り混ぜ水に海水を用いることで、供試体の緻密性が向上されるといえる。

【0066】

また、サンプルＳＰ（ｂ２）とサンプルＳＰ（ｂ３）とを比較すると、サンプルＳＰ（ｂ３）の方がサンプルＳＰ（ｂ２）よりも透水係数が小さくなっている。このことから、練り混ぜ水に海水を用い、かつ、特殊混和剤を添加することで、供試体の緻密性が一層向上されるといえる。

【0067】

以上の試験結果より、高炉スラグの超微粒子を主成分とする粉末状のセメント系材料を注入材とし、この注入材を、ナフタレンスルホン酸系の界面活性剤を主成分とする分散剤、及び、亜硝酸塩系薬剤（亜硝酸カルシウム）を含有する特殊混和剤が添加された海水で練り混ぜることで、練り混ぜ時の流動性低下が抑制された地盤注入材が得られることが判る。そして、この地盤注入材を用いることで、十分な広さに亘って地盤注入材を注入することができる。

【0068】

前述したように、この地盤注入材は、練り混ぜ時の流動性は改善されているが、真水を用いて練り混ぜたものに比べると流動性が若干低くなっている。そこで、地盤注入材を地盤に注入して当該地盤を改良する場合には、注入圧力の強弱を変えながら注入する動的注入を行うことが好ましい。

【0069】

このような動的注入は、例えば図１１に示す動的注入システム２１を用いて実現することができる。例示した動的注入システム２１は、地盤注入材を練り混ぜるミキサー２２と、スラリー状の地盤注入材を圧送するポンプ２３と、地盤注入材に脈動（注入圧力の変化）を生じさせる脈動発生装置２４と、地盤注入材の流量や圧力を測定する流量・圧力測定装置２５と、地盤注入材を地盤Ｇに注入する注入ロッド２６とを有している。

【0070】

この動的注入システム２１では、脈動発生装置２４が有する流量・圧力センサ２４ａの検出信号に基づいて流量・圧力測定装置２５が地盤注入材の流量及び圧力を認識する。そして、流量及び圧力に基づいてリターンバルブ２４ｂの動作を制御し、地盤注入材の送出先を注入ロッド２６側とミキサー２２側とに切り換えることで、地盤注入材に圧力変化を生じさせる。例えば、相対的に強い圧力と弱い圧力とを交互に発生させる。このように、地盤注入材の注入圧力を変化させることで、地盤注入材を地盤Ｇの広い範囲に亘って注入することができる。

【0071】

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

【0072】

前述の実施形態では、注入材として高炉スラグの超微粒子を例示したが、これに限定されるものではない。例えばポルトランドセメントであってもよい。要するに粉末状のセメント系材料であれば用いることができる。

【0073】

分散剤に関し、ナフタレンスルホン酸系の界面活性剤を例示したが、これに限定されるものではない。他の種類の分散剤であってもよい。

【0074】

特殊混和剤である亜硝酸塩として亜硝酸カルシウムを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、亜硝酸ナトリウムなどの亜硝酸塩であっても同様に用いることができる。

【符号の説明】

【0075】

１…浸透試験器，２…本体部，３…受け容器，４…試験用の砂，１１…注入装置，１２…試験砂層，１３…試料容器，１３ａ…容器本体，１３ｂ…攪拌機，１３ｃ…圧力計，１３ｄ…容器本体の底部，１３ｅ…サンプルの排出路，１３ｆ…容器本体の蓋部，１３ｇ…圧縮空気の導入路，１４…エアーコンプレッサー，１５…アクリルモールド，１６…固定治具，１６ａ…下側蓋体，１６ｂ…上側蓋体，１６ｃ…連結棒，１７ａ…配管，１７ｂ…配管，２１…動的注入システム，２２…ミキサー，２３…ポンプ，２４…脈動発生装置，２４ａ…流量・圧力センサ，２４ｂ…リターンバルブ，２５…流量・圧力測定装置，２６…注入ロッド，ＳＰ（ａ１〜ａ８，ｂ１〜ｂ３）…サンプル，Ｇ…地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】