JP7326384B2

JP7326384B2 - 地盤の改良工法

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Publication number: JP7326384B2
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Inventors: 聡之島田
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Publication date: 2023-08-15
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Description

本発明は、地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物、及び地盤改良体に関する。

建造物を建設する基礎を地盤改良する方法として、コンクリート製又は鋼管製の地盤改良コラムを地盤に打ち込む地盤改良工法や、地盤を掘削しながらセメントミルクなどのセメント系固化材を注入し、掘削土と前記セメントミルクとが混じり合って形成されるコラム状の地盤改良体を地盤中に直接形成する地盤改良工法が知られている。

セメント系固化材を土と添加混合により地盤の改質を行う地盤改良では、混合する土壌の性質、地盤改良を行う工法の種類などを考慮して、適切な固化材、配合比、添加剤などを選定することが望まれる。特に混合する土壌が腐植酸等の有機物を多く含む酸性土の場合、有機物がセメント表面に吸着することでセメントの水和反応が阻害されるためにセメント固化材を用いても望ましい強度が得られず、地盤改良が困難な場合がある。

特許文献１には、カルシウムイオンを含む泥土に、全体量の固形物換算において、粒径0.06ｍｍ以下の火山灰を１～２０重量％及び水性コロイド溶液を形成するに足る珪砂から成る微粒子の特殊キラを0.02～1重量％、混合することを特徴とする泥土の固化方法カルシウムイオンを含む泥土に、全体量の固形物換算において、粒径0.06ｍｍ以下の火山灰を１～２０重量％及び水性コロイド溶液を形成するに足る珪砂から成る微粒子の特殊キラを0.02～1重量％、混合することを特徴とする泥土の固化方法が開示されている。

特開２００３－４９１６５号公報

本発明は、フミン酸、フルボ酸、ヒューミン、ビチューメンなどの有機物を含む酸性土の土壌を用いた場合でもソイルセメントの圧縮強度を高めることができる、地盤の改良工法を提供する。

本発明は、下記の工程１～３を有する地盤の改良工法に関する。
＜工程１＞
水と、水硬性粉体と、（Ａ）表面電位０ｍＶ以上＋５０ｍＶ以下であるコロイダルシリカ（以下、（Ａ）成分という）とを混合してスラリーを調製する工程。
＜工程２＞
工程１で得られたスラリーを地盤に注入して、スラリーと土壌とを混合して混合物を得る工程。
＜工程３＞
工程２で得られたスラリーと土壌の混合物を固化させる工程。

また本発明は、（Ａ）成分を含有する、地盤改良用添加剤組成物に関する。

また本発明は、土壌、水硬性粉体、水、及び（Ａ）成分を含有する地盤改良体であって、水硬性粉体の含有量と土壌の含有量との質量比（水硬性粉体／土壌）が０．０１以上０．６以下である地盤改良体に関する。

本発明によれば、フミン酸、フルボ酸、ヒューミン、ビチューメンなどの有機物を含む酸性土の土壌を用いた場合でもソイルセメントの圧縮強度を高めることができる、地盤の改良工法が提供される。

〔地盤の改良工法〕
＜工程１＞
工程１は、水と、水硬性粉体と、（Ａ）表面電位０ｍＶ以上＋５０ｍＶ以下であるコロイダルシリカ（以下、（Ａ）成分という）とを混合してスラリーを調製する工程である。

本発明に用いられる水硬性粉体は、水和反応により硬化する物性を有する粉体のことであり、セメント等が挙げられる。好ましくはセメント、例えば、普通ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、ビーライトセメント、中庸熱セメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメント等のセメントである。また、セメント等に高炉スラグ、製鋼スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどのポゾラン作用及び／又は潜在水硬性を有する粉体や、石粉（炭酸カルシウム粉末）等が添加された高炉スラグセメント、製鋼スラグセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等でもよい。また、セメント系固化材でもよい。
水硬性粉体は、経済性の観点から、普通ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、及び製鋼スラグセメントから選ばれる１種以上が好ましい。

なお、本発明では、水硬性粉体の量は、水和反応により硬化する物性を有する粉体の量であるが、水硬性粉体が、ポゾラン作用を有する粉体、潜在水硬性を有する粉体、及び石粉（炭酸カルシウム粉末）から選ばれる粉体を含む場合、本発明では、それらの量も水硬性粉体の量に算入する。

本発明の（Ａ）成分は、表面電位０ｍＶ以上＋５０ｍＶ以下であるコロイダルシリカである。
本発明において、コロイダルシリカとは、シリカ粒子が水中に分散したコロイド溶液であり、シリカ粒子の表面が修飾剤により修飾されることにより変性した変性コロイダルシリカを含む概念をいう。

コロイダルシリカは、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、カチオン性コロイダルシリカが好ましい。
本発明において、カチオン性コロイダルシリカとは、コロイダルシリカの表面がカチオン性を有するものであり、例えばコロイダルシリカの表面を、カチオン性基を有する化合物で変性したり、あるいはコロイダルシリカ形成時にある種の化合物を加えて変性したりすることにより得られるものである。

カチオン性コロイダルシリカを得る方法としては、
（１）コロイダルシリカの粒子表面にカチオン性基を有するシランカップリング剤あるいはチタンカップリング剤で処理する方法
（２）コロイダルシリカを形成する際に、アルミニウム原子を含有する化合物を共存させ、コロイダルシリカ中にアルミニウム原子を導入し、表面をカチオン性とする等の方法が挙げられる。

（Ａ）成分の表面電位（ゼータ電位）は、酸性土を含むソイルセメントの強度向上、及び分散安定性の観点から、０ｍＶ以上、好ましくは＋３．０ｍＶ以上、より好ましくは＋６ｍＶ以上、そして、＋５０ｍＶ以下、好ましくは＋４０ｍＶ以下、より好ましくは＋３０ｍＶ以下、更に好ましくは＋２０ｍＶ以下、より更に好ましくは＋１５ｍＶ以下、より更に好ましくは＋１０ｍＶ以下である。
（Ａ）成分の表面電位（ゼータ電位）は、コロイダルシリカの電気泳動移動度からＨｅｎｒｙの式を用い換算して求めたゼータ電位をいう。例えば、（Ａ）成分の濃度が０．５質量％の水溶液を調製し、２５℃の条件でコロイダルシリカをゼータ電位測定装置（例えば、マルバーン社製「ゼータサイザーナノ」）を用いて、レーザードップラー検出式電気泳動法により得られた電気泳動移動度を用いたゼータ電位を表面電位とする。

本発明の（Ａ）成分は、粒子群であって、含まれる全粒子を動的光散乱法によって粒子径を測定し、粒子径に対する累積個数頻度をプロットしたとき、累積個数頻度が１０％になる時の粒子径が３０ｎｍ以下であり、５０％になるときの粒子径が７０ｎｍ以下であり、９０％になる時の粒子径が１００ｎｍ以下である粒子群である。
（Ａ）成分の累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）、５０％になるときの粒子径（Ｄ５０）、９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）は、粒子群に含まれる全粒子を、レーザー粒子解析システム（例えば、大塚電子株式会社製、商品名：ELSZ-1000）を用いて、動的光散乱法により粒子径を測定し、粒子径に対する累積個数頻度をプロットして、キュムラント法解析により算出する。より詳細には実施例に記載の方法で算出する。
（Ａ）成分の粒子群の累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）は、強度向上の観点から、３０ｎｍ以下、好ましくは２５ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１５ｎｍ以下、より更に好ましくは１２ｎｍ以下、そして、好ましくは０．１ｎｍ以上、より好ましくは０．５ｎｍ以上、更に好ましくは１．０ｎｍ以上である。
（Ａ）成分の粒子群の累積個数頻度が５０％になるときの粒子径（Ｄ５０）は、強度向上の観点から、７０ｎｍ以下、好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、更に好ましくは４０ｎｍ以下、より更に好ましくは３０ｎｍ以下、より更に好ましくは２５ｎｍ以下、より更に好ましくは２０ｎｍ以下、そして、好ましくは０．１ｎｍ以上、より好ましくは０．５ｎｍ以上、更に好ましくは１．０ｎｍ以上である。
（Ａ）成分の粒子群の累積個数頻度が９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）は、強度向上の観点から、１００ｎｍ以下、好ましくは９０ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、更に好ましくは７０ｎｍ以下、より更に好ましくは６０ｎｍ以下、より更に好ましくは５０ｎｍ以下、より更に好ましくは４０ｎｍ以下、より更に好ましくは３０ｎｍ以下、そして、好ましくは０．１ｎｍ以上、より好ましくは０．５ｎｍ以上、更に好ましくは１．０ｎｍ以上である。

工程１では、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、更に（Ｂ）成分として、２０℃における水への溶解度が２０ｇ／１００ｍｌ以上であるカルシウム塩を混合することが好ましい。

（Ｂ）成分は、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、好ましくは塩化カルシウム及び硝酸カルシウムから選ばれる１種以上である。

工程１では、セメントスラリーの流動性向上の観点から、更にセメント分散剤を混合してもよい。セメント分散剤は、ポリカルボン酸系分散剤又はナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物系分散剤が好ましい。

工程１では、施工性の観点から、水硬性粉体と水とを、水／水硬性粉体の質量比が、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上、そして、好ましくは１５０質量％以下、より好ましくは１２０質量％以下、更に好ましくは１００質量％以下、より更に好ましくは８０質量％以下で混合する。この質量比は、（水の量／水硬性粉体の量）×１００で算出される。
工程１では、スラリーの調製に用いる水は、真水、海水の何れも用いることが出来る。スラリーの水の少なくとも一部が海水であってもよい。

工程１では、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、（Ａ）成分を、固形分換算で、水硬性粉体に対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは３質量％以上、より更に好ましくは５質量％以上、そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下、更に好ましくは８質量％以下で混合する。

工程１では、（Ｂ）成分を用いる場合、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、（Ｂ）成分を、水硬性粉体に対して、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは３質量％以上、より更に好ましくは５質量％以上、そして、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは８質量％以下で混合する。

工程１では、（Ｂ）成分を用いる場合、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との質量比（Ａ）／（Ｂ）が、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．５以上、更に好ましくは１以上、そして、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下、更に好ましくは３以下、より更に好ましくは２以下となるように混合する。

工程１で、更にアルカリ金属炭酸塩を混合してもよいが、ソイルセメントの強度向上の観点から、アルカリ金属炭酸塩の混合量は制限される。アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウムから選ばれる１種以上が挙げられる。

工程１で、アルカリ金属炭酸塩を混合する場合、アルカリ金属炭酸塩の混合量は、ソイルセメントの強度向上の観点から、水硬性粉体に対して、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下、更に好ましくは０．０１質量％以下である。また工程１では、アルカリ金属炭酸塩を混合しないことが好ましい。

工程１で、アルカリ金属炭酸塩を混合する場合、その混合量が制限される理由は必ずしも定かではないが、以下のように推定される。
工程１で、アルカリ金属炭酸塩を混合した場合、水硬性粉体に含まれるＣ３Ａが炭酸イオンと反応し、炭酸系水和物（モノカーボネート、ヘミカーボネート）を生成させてしまい、Ｃ３Ａからのエトリンガイトの生成が阻害されることで強度が低下してしまう。ソイルセメント、特にフミン酸、フルボ酸、ヒューミン、ビチューメンなどの有機物を含む酸性土の土壌を用いたソイルセメントの強度発現性には、水硬性粉体が含有するＣ３Ａからのエトリンガイドの生成が極めて重要となる。なぜならＣ－Ｓ－Ｈの生成は、土壌の種類による影響を強く受けるのに対して、エトリンガイドの生成は土壌の種類による影響を受けにくいためである。
したがってエトリンガイトの生成量を低下させないためにアルカリ金属炭酸塩の混合量を制限することが好ましい。

工程１で、スラリーを調製する具体的な方法は、セメントミルクなどの水硬性組成物を調製する公知の方法に準じてよい。

＜工程２＞
工程２は、工程１で得られたスラリーを地盤に注入してスラリーと土壌とを混合して混合物を得る工程である。

本発明の地盤の改良工法は、土壌が種々の地盤を対象とすることができる。
本発明の地盤の改良工法は、土壌が、強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌であっても効果が発現する。

土壌は、強熱減量法によって求められる有機質分量が、（Ａ）成分でより強度を向上させる観点から、好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上、更に好ましくは４０％以上、そして、好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下であるものである。ここで、強熱減量法とは日本工学規格ＪＩＳＡ１２２６：２００９で規定される方法である。
また土壌に含まれる有機質としては、フミン酸、フルボ酸、ヒューミン、ビチューメンから選ばれる１種以上の有機物が挙げられる。

土壌は、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが、好ましくは６以下、より好ましくは５．５以下、更に好ましくは５．０以下の酸性土であってよい。

工程２では、ソイルセメントの混合性の観点から、土壌１ｍ^３あたりのスラリーの混合量が、好ましくは１５０ｋｇ以上、より好ましくは２００ｋｇ以上、更に好ましくは２５０ｋｇ以上、より更に好ましくは３００ｋｇ以上、そして、ソイルセメントの施工性の観点から、好ましくは８００ｋｇ以下、より好ましくは５００ｋｇ以下、更に好ましくは４００ｋｇ以下である。

工程２では、ソイルセメントの混合性の観点から、土壌に、水硬性粉体を、水硬性粉体／土壌の質量比が、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．１以上、更に好ましくは０．２以上、より更に好ましくは０．２５以上、そして、ソイルセメントの施工性の観点から、好ましくは０．６以下、より好ましくは０．５以下、更に好ましくは０．４５以下、より更に好ましくは０．４以下で混合する。

スラリーを地盤に注入する具体的な方法は、公知の地盤改良工法に準じてよい。
スラリーを地盤に注入する方法として、例えば、噴射撹拌工法（一相流方式、二相流方式、三相流方式）や機械撹拌工法（ＣＤＭ工法など）、さらに地中連続壁工法（ＳＭＷ工法、ＴＲＤ工法など）などが挙げられる。さらに水硬性粉体に（Ａ）成分と任意に（Ｂ）成分とをドライブレンドした系では、粉体混合方式のＤＪＭ（ＤｒｙＪｅｔＭｉｘｉｎｇ）工法やスタビライザなどを使用した浅層改良などにも使用できる。

＜工程３＞
工程３は、工程２で得られたスラリーと土壌の混合物を固化させる工程である。スラリーと土壌の混合物は、公知の地盤改良工法に準じて固化させる。

本発明の地盤の改良工法は、表層改良工法、深層改良工法、鋼管杭工法、シールド工法などの工法に適用できる。例えば、深層改良工法では、高圧噴射工法、ＴＲＤ工法、ＳＭＷ工法などに適用できる。

〔地盤改良用添加剤組成物〕
本発明は、（Ａ）成分を含有する、地盤改良用添加剤組成物である。
本発明の地盤改良用添加剤組成物は、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、更に（Ｂ）成分を含有することができる。
また本発明の地盤改良用添加剤組成物は、分散安定性の観点から、更に水を含有することができる。
（Ａ）、（Ｂ）成分は、本発明の地盤の改良工法で記載した態様と同じである。

本発明の地盤改良用添加剤組成物は、（Ａ）成分を、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、固形分換算で、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２．０質量％以上、更に好ましくは５質量％以上、そして、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下含有する。

本発明の地盤改良用添加剤組成物は、（Ｂ）成分を、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上、そして、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３５質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下含有する。

本発明の地盤改良用添加剤組成物において、（Ａ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量との質量比（Ａ）／（Ｂ）は、酸性土を含むソイルセメントの強度向上の観点から、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．５以上、更に好ましくは１以上、そして、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下、更に好ましくは３以下、より更に好ましくは２以下である。

本発明の地盤改良用添加剤組成物は、水を、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上、そして、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下含有する。

本発明の地盤改良用添加剤組成物は、地盤改良のために土壌と混合される地盤改良材、例えばセメントミルクなどの水硬性組成物に用いられる添加剤組成物である。
本発明の地盤改良用添加剤組成物の使用量は、地盤改良材の種類、土壌（地盤）の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良工法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。本発明の地盤の改良工法で述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用添加剤組成物に適用することができる。
本発明の地盤改良用添加剤組成物は、酸性土用であってよい。また、本発明の地盤改良用添加剤組成物は、強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌用であってよい。

〔地盤改良用スラリー〕
本発明の地盤改良用スラリーは、水と、水硬性粉体と、（Ａ）成分とを含有する、地盤改良用スラリーである。当該スラリーは、水／水硬性粉体の質量比が好ましくは４０質量％以上１５０質量％以下である。
本発明の地盤改良用スラリーは、水と、水硬性粉体と、本発明の地盤改良用添加剤組成物とを混合してなる地盤改良用スラリーであってよい。本発明の地盤改良用スラリーは、本発明の地盤の改良工法に好ましく用いられる。
また、本発明の地盤改良用スラリーは、（Ｂ）成を含有することができる。
本発明の地盤改良用スラリーにおける、水硬性粉体、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、土壌などの具体例、好ましい態様は、それぞれ、本発明の地盤の改良工法と同じである。また本発明の地盤の改良工法に記載の水硬性粉体、（Ａ）成分、（Ｂ）成分などの量的な規定は、それぞれ、混合量を含有量に置き変えて、本発明の地盤改良用スラリーに適用できる。
本発明の地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物で述べた事項は、適宜、本発明の地盤改良用スラリーに適用することができる。本発明の地盤改良用スラリーは、酸性土用であってよい。また、本発明の地盤改良用スラリーは、強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌用であってよい。

本発明の地盤改良用スラリーは、地盤改良のために土壌と混合される地盤改良用のスラリー、例えばセメントミルクなどの水硬性組成物である。
本発明の地盤改良用スラリーの使用量は、地盤改良用スラリーの組成、土壌（地盤）の種類などを考慮して設定できるが、本発明の地盤の改良工法や本発明の地盤改良体で述べた量となることが好ましい。
本発明の地盤改良用スラリーは、土壌１ｍ^３あたり１５０ｋｇ以上、好ましくは２００ｋｇ以上、より好ましくは２５０ｋｇ以上、更に好ましくは３００ｋｇ以上、そして、８００ｋｇ以下、好ましくは５００ｋｇ以下、より好ましくは４００ｋｇ以下で土壌と混合して用いられる。また、本発明の地盤改良用スラリーは、該スラリー中の水硬性粉体と土壌とが、水硬性粉体／土壌の質量比が０．０１以上、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、更に好ましくは０．２５以上、そして、０．６以下、好ましくは０．５以下、より好ましくは０．４５以下、更に好ましくは０．４以下で土壌と混合して用いられる。

〔地盤改良体〕
本発明の地盤改良体は、土壌、水硬性粉体、水、及び（Ａ）成分を含有する地盤改良体であって、水硬性粉体の含有量と土壌の含有量との質量比（水硬性粉体／土壌）が０．０１以上０．６以下である地盤改良体である。この地盤改良体は、土壌と、水と、水硬性粉体と、（Ａ）成分とを含有するスラリーを硬化させてなる地盤改良体であってよい。
本発明の地盤改良体は、土壌と、本発明の地盤改良用スラリーとを混合してなる、地盤改良体であってよい。

本発明の地盤の改良工法、地盤改良用添加剤組成物、地盤改良用スラリーで述べた事項は、本発明の地盤改良体に適宜適用することができる。本発明の地盤改良体は、（Ｂ）成分を含有することができる。
本発明の地盤改良体における、水硬性粉体、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、土壌などの具体例、好ましい態様は、それぞれ、本発明の地盤の改良工法と同じである。また本発明の地盤の改良工法に記載の水硬性粉体、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、土壌などの量的な規定は、それぞれ、混合量を含有量に置き変えて、本発明の地盤改良体に適用できる。例えば、土壌は、酸性土、好ましくは強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌であってよい。

＜配合成分＞
以下の実施例、比較例で用いた成分を以下に示す。
（Ａ）成分
・コロイダルシリカ（１）：カチオン性コロイダルシリカ、表面電位（ゼータ電位）６．７ｍＶ、累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）６ｎｍ、累積個数頻度が５０％になる時の粒子径（Ｄ５０）１１ｎｍ、累積個数頻度が９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）１５ｎｍ、日産化学株式会社製
・コロイダルシリカ（２）：カチオン性コロイダルシリカ、表面電位（ゼータ電位）１５.１ｍＶ、累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）８ｎｍ、累積個数頻度が５０％になる時の粒子径（Ｄ５０）１４ｎｍ、累積個数頻度が９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）２２ｎｍ、日産化学株式会社製

（Ａ’）成分（（Ａ）成分の比較成分）
・コロイダルシリカ（３）：アニオン性コロイダルシリカ、表面電位（ゼータ電位）－２０ｍＶ、累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）５ｎｍ、累積個数頻度が５０％になる時の粒子径（Ｄ５０）８ｎｍ、累積個数頻度が９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）１０ｎｍ、日揮触媒化成株式会社製

（Ａ）成分、（Ａ’）成分の表面電位（ゼータ電位）は、（Ａ）成分又は（Ａ’）成分の濃度が０．５質量％の水溶液を調製し、２５℃の条件でゼータサイザーナノ（マルバーン社製）によって測定した。

（Ａ）成分、（Ａ’）成分の累積個数頻度が１０％になる時の粒子径（Ｄ１０）、５０％になるときの粒子径（Ｄ５０）、９０％になる時の粒子径（Ｄ９０）は、（Ａ）成分、（Ａ’）成分の粒子群に含まれる全粒子をレーザー粒子解析システム（大塚電子株式会社製、商品名：ELSZ-1000）を用いて、下記条件で動的光散乱法により粒子径を測定し、粒子径に対する累積個数頻度をプロットして、キュムラント法解析により算出した。
［測定条件］
・測定サンプル：測定サンプルをスクリュー管に計量し、固形分濃度が0.４質量％となるように分散溶媒として水を加えて調製
・温度：２３．６℃
・入射光と検出器との角度：９０°
・積算回数：５０回
・分散溶媒としての水の屈折率：１．３３３

（Ｂ）成分
・塩化カルシウム：富士フィルム和光純薬株式会社製
・硝酸カルシウム：富士フィルム和光純薬株式会社製

水硬性粉体
・普通ポルトランドセメント：太平洋セメント株式会社製
・高炉スラグセメント：日鉄高炉セメント株式会社製

土壌は、表１に示す泥炭を用いた。泥炭の有機質分量は、日本工学規格ＪＩＳＡ１２２６：２００９で規定される強熱減量法を用いて測定した。また泥炭の土懸濁液のｐＨは、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定した。

＜実施例、及び比較例＞
表１の土壌を用いてソイルセメントを調製し、ソイルセメントに対する評価を以下のように行った。結果を表２～４に示す。

（１）ソイルセメントの調製
まず、セメントミルクを次の手順で調製した。（Ａ）成分と、（Ｂ）成分と水とを混合して添加剤水溶液を調製し、５００ｍｌプラスチックカップ（５００ｍＬディスポカップ、ニッコー・ハンセン株式会社）内で水硬性粉体と添加剤水溶液を混合し、ハンドミキサーにて１分間混練してセメントミルクを調製した。
添加剤水溶液を調製するための水は上水道水を用いた。水硬性粉体と添加剤水溶液は、添加剤水溶液／水硬性粉体の質量比が６０質量％となるように用いた。添加剤水溶液／水硬性粉体の質量比は、実質的に水／水硬性粉体比に相当する。
（Ａ）成分、（Ｂ）成分は、水硬性粉体に対する添加量が表２～４の通りとなるように用いた。
その後、別の５００ｍｌプラスチックカップ内に、土壌を投入し、セメントミルクを、表２～４に記載の注入量となるように投入し（質量比（水硬性粉体／土壌）は０．３８）、ハンドミキサーにて３分間撹拌してソイルセメントを調製した。攪拌後、振動を与えて上面を均し、ラップフィルムで封をして所定時間まで２２℃で静置した。

（２）評価
調製したソイルセメントを用いて得た地盤改良体の強度を次の方法で評価した。ソイルセメントを、型枠（直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍ）に充填した。充填は、テーブルバイブレータで３０秒の２層詰めとした。供試体は２本作製した。前記で得た供試体の硬化体（地盤改良体）の２０℃気中７日強度を、一軸圧縮試験機により測定した。表２～４には、２本の供試体の強度の平均値を７日強度として示した。

表２中、７日強度が０と表記されている比較例は、ソイルセメントが硬化しないことにより型枠から脱型できなかったため、強度を測定しなかった。
また、ソイルセメントにコロイダルシリカを混合した実施例１－１、１－２、比較例１－２は、コロイダルシリカを混合しない比較例１－１と比較して、有機物を含む酸性土の土壌を含むソイルセメントの７日強度を向上させることができるが、本発明の（Ａ）成分であるコロイダルシリカを混合した実施例１－１、１－２の方が、比較成分であるコロイダルシリカを混合した比較例１－２と比較して、有機物を含む酸性土の土壌を含むソイルセメントの７日強度を更に向上させることができる。

表３中、コロイダルシリカと（Ｂ）成分として塩化カルシウムとを混合したソイルセメントの系において。本発明の（Ａ）成分であるコロイダルシリカを混合した実施例２－１、２－２の方が、比較成分であるコロイダルシリカを混合した比較例２－１と比較して、有機物を含む酸性土の土壌を含むソイルセメントの７日強度を更に向上させることができる。

表４中、コロイダルシリカと（Ｂ）成分として硝酸カルシウムとを混合したソイルセメントの系において。本発明の（Ａ）成分であるコロイダルシリカを混合した実施例３－１の方が、比較成分であるコロイダルシリカを混合した比較例３－１と比較して、有機物を含む酸性土の土壌を含むソイルセメントの７日強度を更に向上させることができる。

Claims

下記の工程１～３を有する地盤の改良工法。
＜工程１＞
水と、水硬性粉体と、（Ａ）表面電位＋３ｍＶ以上＋５０ｍＶ以下であるカチオン性コロイダルシリカ（以下、（Ａ）成分という）とを混合してスラリーを調製する工程であって、水硬性粉体と水とを、水／水硬性粉体の質量比が４０質量％以上１５０質量％以下、（Ａ）成分を、固形分換算で、水硬性粉体に対して、０．１質量％以上１０質量％以下で混合する、工程。
＜工程２＞
工程１で得られたスラリーを地盤に注入して、スラリーと土壌とを混合してソイルセメントを得る工程であって、前記土壌が、強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌であり、土壌１ｍ ^３あたりの前記スラリーの混合量が１５０ｋｇ以上８００ｋｇ以下であり、前記ソイルセメント中の水硬性粉体／土壌の質量比が０．０１以上０．６以下で混合する、工程。
＜工程３＞
工程２で得られたソイルセメントを固化させる工程。
前記水硬性粉体が、普通ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、及び製鋼スラグセメントから選ばれる１種以上である、請求項１に記載の地盤の改良工法。
工程１で、更に（Ｂ）２０℃における水への溶解度が２０ｇ／１００ｍｌ以上であるカルシウム塩（以下、（Ｂ）成分という）を混合する、請求項１又は２に記載の地盤の改良工法。
（Ｂ）成分が塩化カルシウム及び硝酸カルシウムから選ばれる１種以上である、請求項３に記載の地盤の改良工法。
工程１で、（Ｂ）成分を、水硬性粉体に対して、０．１質量％以上１０質量％以下で混合する、請求項３又は４に記載の地盤の改良工法。
工程１で、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との質量比（Ａ）／（Ｂ）が、０．１以上１０以下となるように混合する、請求項３～５の何れか１項に記載の地盤の改良工法。
土壌、水硬性粉体、水、及び（Ａ）表面電位＋３ｍＶ以上＋５０ｍＶ以下であるカチオン性コロイダルシリカを含有する地盤改良体であって、前記土壌が、強熱減量法によって求められる有機質分量が３０％以上である土壌であり、地盤工学会基準JGS0211-2009で規定される方法によって測定される土懸濁液のｐＨが６以下である土壌であり、水硬性粉体の含有量と水の含有量との質量比（水／水硬性粉体）が４０質量％以上１５０質量％以下であり、（Ａ）成分の含有量が、固形分換算で、水硬性粉体に対して、０．１質量％以上１０質量％以下であり、水硬性粉体の含有量と土壌の含有量との質量比（水硬性粉体／土壌）が０．０１以上０．６以下である地盤改良体。
更に（Ｂ）２０℃における水への溶解度が２０ｇ／１００ｍｌ以上であるカルシウム塩（以下、（Ｂ）成分という）を含有する、請求項７に記載の地盤改良体。
（Ｂ）成分が塩化カルシウム及び硝酸カルシウムから選ばれる１種以上である、請求項８に記載の地盤改良体。
（Ｂ）成分の含有量が、水硬性粉体に対して、０．１質量％以上１０質量％以下である、請求項８又は９に記載の地盤改良体。
（Ａ）成分の含有量と（Ｂ）成分の含有量との質量比（Ａ）／（Ｂ）が、０．１以上１０以下である、請求項８～１０の何れか１項に記載の地盤改良体。