JPH1036840A - 低温下での溶液安定性に優れる土質安定化剤と土質安定化工法 - 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を含有し、硬化剤が特定量の燐
酸、グリオキザールおよびヘキサメタ燐酸アルカリ金属
塩と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ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩とを
含有する土質安定化剤と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及び少量のヘ
キサメタ燐酸アルカリ金属塩とを含有する水溶液を硬化
剤とする土質安定化剤およびそれを用いた土質安定化工
法に関する。本発明の土質安定化剤は、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
土質安定化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安定
化剤である。

【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。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】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安定化剤では、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安定化剤の
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）の土質安定化剤が特に重宝されてい
る。長結型の土質安定化剤の使用によって、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、従来の瞬結型土質安定化剤を用
いる方法よりも、より一層高度に地盤の高強度化が図れ
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
れる土質安定化剤としては、例えば特開昭５１−４８１
５号に開示される技術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安定
化剤を冬場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、その進行と共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
薬液中に化学的に生成存在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液型土質安定化剤
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、００
０Ｈｚ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ことが確認され
た。またその系に少量の酢酸を含有させた土質安定化剤
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
結型土質安定化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液型土質安定化剤は、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
質安定化剤の問題である、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
キザールとヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩とを含有させ
た１液型土質安定化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１〜５０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、２〜２０重量％相当分を
中和する事が出来る量のヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩
（ｅ）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
合で混合してなる低温下での溶液安定性に優れる土質安
定化剤である。

【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
本発明の土質安定化剤を、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。

【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。

【００２１】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１〜５０
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、２〜２０重量％相当分を中和
することが出来る量のヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩
（ｅ）とを含有させてなる水溶液である。好ましくは、
主剤液中のＮａ₂Ｏの５〜４０モル％相当分を中和する
ことが出来る量の燐酸（ｃ）と、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、２〜１０モル％相当分を中和することが出来る量の
ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）とを含有させてな
る水溶液である。

【００２２】前記（ｃ）（ｄ）（ｅ）のそれぞれの使用
割合はゲルタイムが６０分以下となる様に決定されるこ
とが肝要である。その意味では、アルカリ水ガラスのア
ルカリ成分をほぼ瞬間的に中和する物質として機能する
燐酸（ｃ）及びヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）の
合計使用割合を、主剤液中のＮａ₂Ｏの６０モル％相当
分を中和する量を超えないで使用することが好ましく、
その結果、目的とする長結型の土質安定化剤とすること
が出来る。また一方、その合計使用割合が主剤液中のＮ
ａ₂Ｏの６０モル％相当分を越えて中和すること出来る
量以上で使用した場合では瞬結型〜緩結型の土質安定化
剤を与える。

【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
１〜５０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。１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】本発明の硬化剤液には前記燐酸（ｃ）と、
グリオキザール（ｄ）の他に主剤液中のＮａ₂Ｏの２〜
２０モル％相当分を中和する事が出来る量のヘキサメタ
燐酸アルカリ金属塩（ｅ）を含有させる事が最も肝要で
ある。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安定化剤、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液型土質安定化剤は、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。
この課題を解決する上で、本発明の土質安定化剤では、
硬化剤液中の第３成分としてヘキサメタ燐酸アルカリ金
属塩（ｅ）の使用は欠くことが出来ない。（ｅ）による
前記の作用効果発現の理由はまだ十分明確になっていな
いが、その一つには水ガラスの酸性硬化剤成分として働
くこと、またそのひとつにスケール発生防止剤としての
働きが強いこと、金属防錆効果が強くキレート形成剤と
して働くこと、それ自体非晶質であり他の微細結晶に吸
着して成長を阻害する働き等が推定され、それらの相乗
効果と考えられる。

【００３０】本発明記載のヘキサメタ燐酸アルカリ金属
塩（ｅ）とは、平均重合度が６以上のものが好ましく、
より好ましくは重合度が６〜５０、最も好ましくは６〜
３５のものが良い。またヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩
とは具体的にヘキサメタ燐酸ナトリウム、ヘキサメタ燐
酸カリウム等である。これらは無水物、含水化合物また
は水溶液であっても良く、その状態や形態には特に制約
はない。またヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩以外の、例
えばヘキサメタ燐酸アルカリ土類金属塩等は溶解度が低
く、また前記液安定性の効果がほとんど期待されない。

【００３１】ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）の量
は主剤液中のＮａ₂Ｏの２〜２０モル％相当分を中和す
る事が出来る量である。このモル％は（ｅ）の１モルが
主剤中の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。２モル％相当分を中和する事が出
来る量未満では、冬場薬液安定性が確保されず、２０モ
ル％相当分を中和する事が出来る量を越えると、系の粘
度が上がりすぎて浸透注入効率を低下させる、価格的に
不利となる、低下懸案の浸透性不良やゲル化遅延を一層
促進する等の傾向にある。さらには、以下に述べるヘキ
サメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）をあらかじめグリオキ
ザール（ｃ）溶液中に混和させておくという硬化剤の調
製方法において、（ｅ）の量をこの範囲とすると、比較
的（ｃ）と（ｅ）を混和させ易い。（ｅ）の使用割合は
この範囲内であれば経済的に優位に目的を達成できる。
また、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）の硬化剤中
へのおおよその配合量は特に制限するものではないが、
通常硬化剤液総量２００リットル当り１〜３０ｋｇ、好
ましくは５〜２０ｋｇ、より好ましくは５〜１５ｋｇで
ある。

【００３２】本発明の硬化剤を調製するに当たっては、
硬化剤成分（ｃ）（ｄ）（ｅ）をそれぞれ所定量別々に
計量し、同時に配合してもよいが、事前にグリオキザー
ル（ｃ）とヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩（ｅ）を混和
させておき、現場でさらに燐酸（ｃ）と配合して使用す
ると、計量作業の繁雑さを軽減出来、またグリオキザー
ル自体の溶液安定性が一層確保されるなどの効果が期待
されることから、好ましい調製方法である。その結果、
本発明の土質安定化剤は冬場の、例えば５℃±３℃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
て現場調製することが容易であり、該現場で取扱う際の
経時溶液安定性がきわめて優れるという特徴を持つ。

【００３３】本発明の硬化剤には、更に本発明の薬液安
定性をより一層図る目的など、必要に応じて、他に水酸
化マグネシウム錯化合物、水溶性第二鉄錯化合物、糖、
尿素またはその水溶性誘導体、蛋白質、水溶性セルロー
ス化合物等を適宜併用してよい。これらの中で好ましく
は糖、尿素またはその水溶性誘導体である。また毒性が
強いことを問題にしない場合等では水溶性銅錯化合物、
水溶性錫鉛錯化合物、水溶性カドミウム錯化合物等の水
溶性の遷移金属錯錯化合物を併用してもよい。またさら
に価格的に問題はあるものの、水溶性の銀錯化合物や水
溶性白金錯化合物類も同様に併用できる。糖としては、
単糖類、二糖類、三糖類、多糖類等が例示でき、その中
で好ましくは燐酸塩との包接化合物または錯化合物を形
成可能なものである。水溶性の尿素誘導体としては、モ
ノメチロール尿素、ジメチロール尿素、チオ尿素、モノ
メチロールチオ尿素、ジメチロールチオ尿素が例示で
き、燐酸塩との錯化合物を形成可能な化合物が好まし
い。これらの使用量は、通常薬液総量２００リットル当
たり水溶性マグネシウム錯化合物や水溶性第二鉄錯化合
物では０．０１〜３モル、糖類では０．０１〜５ｋｇ、
尿素または水溶性誘導体では０．０１〜１０ｋｇとなる
ような量である。

【００３４】その他に本発明の硬化剤には必要に応じて
水溶性有機脂肪酸を主剤液のＮａ₂Ｏの０．０１〜５モ
ル％相当量を中和できる範囲で使用してもよい。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
が好ましい。有機脂肪酸を少量併用すると薬液のゲルタ
イムの温度依存性が極めて少なくなる等の効果がある。

【００３５】本発明の土質安定化剤は、主剤液と硬化剤
液とを容積比で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
を兼ね備えた組成物となる。

【００３６】本発明の土質安定化剤を１液・１ショット
方式で取り扱う際は、主剤と硬化剤は地盤に注入を開始
する数分前、例えば３〜８分前に混合することが好まし
い。しかし、１．５ショット方式または２ショット方式
等で地盤に注入する地盤改良工法では２液を送液すると
同時に最終的に混合され注入されるのでこの限りではな
い。また本発明の土質安定化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、特に限定は無い。

【００３７】本発明の土質安定化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。特に本発明の土質安定化剤の
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。本発明の土質安定化剤
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。

【００３８】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。

【００３９】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のおのおのの土質安定化剤の溶液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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】本発明の土質安定化剤は、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。その理由はヘキサメタ燐酸アル
カリ金属塩が硬化促進硬化と共に優れた過飽和安定剤と
して働いていると考えられ、それらの相乗効果と推察さ
れる。一方、後述の比較例１の土質安定化剤では過飽和
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
本発明の効果は明らかであり、特定された第３成分とそ
の特定された使用量によって本発明の目的が達成される
事が判る。

【００４３】

【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。

【００４４】［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。

【００４５】［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。

【００４６】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。

【００４７】［地盤注入簡易試験］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。

【００４８】［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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】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３４％グリオキザー
ルの３ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸ナトリウム
の１．５部および水道水の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１１％、ヘ
キサメタ燐酸アルカリ金属塩で２．３％と算出される。
混合２分後の液温度は５℃を示した。

【００６０】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３２〜
３５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
て行なった、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。

【００６１】なお、室温２０℃のゲルタイムは静置法で
おおよそ２４〜２５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７．９ｖｏｌ％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、３．８９kgf／cm²と高強度を示し
た。

【００６２】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３４％グリオキザ
ールの５．２５ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸ナ
トリウムの２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１４
％、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で２．２％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１０．７７であった。

【００６３】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２９〜
３１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
して行なった本薬液は、攪拌法／１８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。

【００６４】なお、実施例２の薬液の液温２０℃のゲル
タイムは静置法でおおよそ２９〜３０分であった。また
そのホモゲルの１軸圧縮強度は５日室温養生品で１．４
３kgf／cm²でゲル収縮率が１６．９ｖｏｌ％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、７．５１kgf／cm²と高
強度を示した。

【００６５】実施例３ 実施例２に於いて使用した、３４％グリオキザールの
５．２５ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸ナトリウ
ムの２部を、事前に１週間前にブレンド保存して使用し
た以外は全く同様にして行なった結果、実施例２と同様
な作業適性及びゲル化性が観察された。

【００６６】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３ｍｌと３４％グリオキザ
ールの５．２５ｍｌと更に重合度３３のヘキサメタ燐酸
ナトリウムの６部および水道水の８８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、以下燐酸分で２４．１％、グリオキザールで
１４％、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で１．２％と算
出される。混合２分後の液温度は５℃を示した。

【００６７】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３４〜
３５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。従って本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行なった本薬液の攪拌法／１
８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３２〜３３分であった。またそのホモ
ゲルの１軸圧縮強度は５日室温養生品で１．３８kgf／c
m²でゲル収縮率が１６．２ｖｏｌ％と測定された。

【００６８】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１．５ｍｌと４０％グリオ
キザールの４ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸ナト
リウムの１０部（２０ｋｇ／硬化剤２００Ｌ）および１
％海水が混合された水の９３部とから成る硬化剤液１０
０ｍｌ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１６．４％、グリオキザールで１７．１
％、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で１４．４と算出さ
れる。混合２分後の液温度は５℃を示した。

【００６９】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１３〜
１６分で正常ゲル化し、沈殿生成は全くいずれも観察さ
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
様にして行なった攪拌法／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。なお、室温２
０℃のゲルタイムは静置法でおおよそ２０〜２１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
０．６６kgf／cm²でゲル収縮率が９．７ｖｏｌ％と測定
された。

【００７０】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３６％グリオキザ
ールの２．５ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸カリ
ウムの２部および水道水の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３４．５％、グリオキザールで９．７％、
ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で２．８％と算出され
る。混合２分後の液温度は５℃を示した。

【００７１】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実施例６の薬剤は、ゲルタイム
が２６〜２８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
同様にして行なった攪拌法／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。

【００７２】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０．２ｍｌと４０％グリオ
キザールの１．７ｍｌと更に重合度６のヘキサメタ燐酸
ナトリウムの３部および水道水の９８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３．５％、グリオキザールで１０．９
％、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で６．９％と算出さ
れる。

【００７３】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１１〜
１２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
て行なった攪拌法／８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。

【００７４】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２．２３ｍｌと３４％グリ
オキザールの７．３５ｍｌと更に重合度３３のヘキサメ
タ燐酸カリウムの１５部および水道水の８０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１０％、グリオキザールで２０．
８％、ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩で９％と算出され
る。

【００７５】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２１〜
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
て行なった攪拌法／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。

【００７６】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。その結果、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１６．４％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。

【００７７】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。

【００７８】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８．６ｍｌと４０％グリオキザ
ールの７ｍｌと重合度６のヘキサメタ燐酸ナトリウムの
１０部および水道水の９７８部とから成る硬化剤液の１
００ｍｌ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。

【００７９】比較例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５．２５ｍｌと更にピロ燐酸ナトリウムの３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２５．１％、グリオキザールで１６．４％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１０．７９であった。

【００８０】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、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。２０分経過後の薬液を用いた
簡易地盤注入試験の結果も×であった。

【００８１】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５．２５ｍｌと更にトリポル燐酸ナトリウムの３
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。混合２分後
の液温度は５℃を示し、混合溶液の初期ＰＨ値は１０．
７９であった。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、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。２０分経過後の薬液を用い
た簡易地盤注入試験の結果も×であった。

【００８２】比較例５ 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と重合度６のヘキサメタ燐酸カリウ
ムの２部および水道水の９８部とから成る硬化剤液の１
００ｍｌ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。

【００８３】実施例９ 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３４％グリオキザ
ールの２６．２５ｍｌとエチレングリコールジアセテー
トの３３．６部と重合度６のヘキサメタ燐酸ナトリウム
の１５部および水道水の９００部とから成る硬化剤液の
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２５．１％、グリオキザール分で７．０
％、エチレングリコールジアセテート分で８．２％、ヘ
キサメタ燐酸アルカリ金属塩で４．９％と算出される。
混合直後の溶液のｐＨ値は１０．７８を示した。低温作
業・液安定性試験の連続攪拌法で測定した結果は、沈殿
の生成が無く、ゲルタイムが２２〜２４分で正常ゲル化
をした。従って低温作業・液安定性試験の判定結果は◎
であった。

【００８４】実施例１０〜１１ 実施例９に於いて、エチレングリコールジアセテートに
替えて、同モル当量のγ−ブチロラクトン（実施例１
０）またはエチレンカーボネート（実施例１１）とした
以外は全く同様にして得た土質安定化薬剤は低温作業・
液安定性試験の判定結果はそれぞれ◎であった。

【００８５】実施例１２ 実施例９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使用
した以外は全く同様にして得た土質安定化薬剤の低温作
業・液安定性試験の判定結果は◎であった。

【００８６】実施例１３ 実施例１に記載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、スクリュウ
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の土質安定化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。

【００８７】

【発明の効果】実施例１〜９から、本発明の土質安定剤
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。本発明の土質安定
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１３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。

【００８８】一方、比較例１、３および５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使用しても本発明の課題を
解決出来ない事が判明した。特に比較例３と比較例４は
ピロリン酸アルカリ金属塩またはトリポリ燐酸アルカリ
金属塩を第３成分とした場合であるが、いずれも本発明
の課題を解決するには為の手段として不適当であった。
また本発明の土質安定剤は、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 (10)

【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１〜５０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、２〜２０重量
   ％相当分を中和する事が出来る量のヘキサメタ燐酸アル
   カリ金属塩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る低温下での溶液安定性に優れる土
   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】 ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩の重合度
   が６〜５０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】 ヘキサメタ燐酸アルカリ金属塩がヘキサ
   メタ燐酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項記載の土質安定化剤。
5. 【請求項５】 硬化剤が、ヘキサメタ燐酸ナトリウムと
   グリオキザールとを配合した後に燐酸を配合して得られ
   たものであることを特徴とする請求項４記載の土質安定
   化剤。
6. 【請求項６】 請求項１〜５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。
7. 【請求項７】 請求項１〜５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。
8. 【請求項８】 請求項１〜５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。
9. 【請求項９】 地盤注入開始の数分前に主剤と硬化剤と
   を混合均一化させて１液として得られたものである請求
   項１〜８のいずれか１項記載の土質安定化剤。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９記載のいずれか１項記載
    の土質安定化剤を地盤中に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。