JP2000017259A - 地盤固結剤 - Google Patents
地盤固結剤Info
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Abstract
シリカ溶液系の地盤固結剤を提供する。 【解決手段】 水溶性珪酸塩水溶液を陽イオン交換樹脂
で処理して得られる、粒径が6nm未満の超微粒子コロ
イダルシリカ溶液からなる主剤と硬化剤とを配合する。
Description
る。
リー状の地盤固結剤を利用していた。特公昭64−86
77号公報には、液状のアルカリ金属珪酸塩水溶液をイ
オン交換樹脂に通してアルカリ金属イオンのほとんどを
除去して得られる珪酸のコロイド溶液と、酸と、アルカ
リ金属の中性塩とを混合して所望のゲル化時間に調整さ
れた注入液を地盤に注入する地盤注入工法が開示されて
いる。
多価金属の電解質物質を含む懸濁液からなる一次グラウ
ト材を地盤に注入した後、水ガラスをイオン交換樹脂に
通して水ガラス中のナトリウムイオンを除去ないし低減
させて得られる溶液と、アルカリ金属塩とを含む二次グ
ラウト材を前記地盤に注入する地盤注入工法が開示され
ている。
溶液は安定ではあるが、これを地盤注入に用いる場合、
SiO2濃度を大きくしないとゲル化に至らず、十分な
強度が得られなかった。また、イオン交換樹脂によって
水ガラスを処理して得られる活性珪酸を地盤に注入する
方法は、活性珪酸が不安定なため、工場生産したものを
現場に運ぼうとすると途中でゲル化してしまい、取扱が
困難であった。
が安定で十分な強度を有するコロイダルシリカ溶液系の
地盤固結剤を提供することにある。
に、本発明の地盤固結剤は、水溶性珪酸塩水溶液を陽イ
オン交換樹脂で処理して得られる、粒径が6nm未満の
超微粒子コロイダルシリカ溶液からなる主剤と硬化剤と
を含有することを特徴とするものである。
粒子状コロイダルシリカ溶液が、適量のアルカリを添加
してpH7〜10に調整し安定化した溶液であることが
好ましい。
硬化剤は、好ましくは金属塩または無機酸である。
上記コロイダルシリカ溶液は、例えば、水溶性珪酸塩、
即ち、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸アンモニウ
ムなどをイオン交換法、電気泳動法、電気透析法などに
より脱アルカリして活性珪酸水溶液とすることにより得
られる。
度1〜15重量%、好ましくは2〜10重量%を含有す
る水溶液が好ましい。SiO2濃度が1重量%より少な
いと地盤改良のための強度が不足し、一方、15重量%
より多いと活性珪酸水溶液のゲル化が起きやすいので好
ましくない。
H2.0〜4.0の範囲、とりわけpH2.5〜3.0
の範囲にあるものが安定であるので好ましい。
子の粒径は、6nm未満とする。このような超微粒子状
コロイダルシリカの調製方法は、特に限定されないが、
好ましくは次のようにして行う。
水溶液に、アルカリを適量加え、pHを7〜10に調整
し、安定化させる。この安定化を行うことにより、数百
〜数千程度の分子量で不安定だったシリカ分子が、粒径
6nm未満の超微粒子状シリカコロイドとなる。
られず、pH10を超えると先に脱アルカリした意味が
なくなる。最も安定性に優れるのはpH8±0.8付近
である。この状態であれば、珪酸水溶液は凝集による粒
子の増大を招くことなく、常温で1カ月以上安定であ
り、製造した工場で活性珪酸水溶液を調製した後、現場
まで輸送しても十分使用可能な状態を保持できる。
とすることにより、安定な溶液が得られるほか、シリカ
の増粒工程を省くことができ、また、注入硬化後の強度
も向上するというメリットがある。
ず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、珪酸ナトリウ
ム、アミン類等を使用することができるが、実用的には
珪酸ナトリウムが好ましい。
が7〜10の範囲を与える量とすればよく、重量割合に
は依存しないが、好ましくは添加量が水溶液100重量
部に対して5重量部未満で上記pH範囲となるようにす
るのがよく、そのためには、高濃度溶液型アルカリ剤の
少量添加、もしくはアルカリ添加とシリカの補充が同時
にできるよう、珪酸ナトリウムによるpH調整を行うの
が好ましい。
カ溶液は、水ガラスに比べてアルカリ(Na)分はおよ
そ2%以下であり、珪酸塩水溶液に比べても0.1%以
下であって、地盤に注入した後の耐久性が著しく優れて
いる。また、強度も高く、イオン交換などにより塩がほ
とんど除去されているので、水質保全上も極めて優れた
特性を有している。
金属塩、有機酸、無機酸、グリオキザールやエチレンカ
ーボネート等の有機系反応剤、セメントや石灰、スラグ
等の懸濁性反応剤を配合することができる。この中で金
属塩及び酸が好ましく用いられる。上記金属塩として
は、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マ
グネシウム、塩化鉄、塩化アルミニウム、炭酸水素ナト
リウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硝酸ア
ルミニウム、リン酸アルミニウムなどが挙げられる。特
に、塩化カリウムなどの中性塩が好ましい。このような
塩の添加量は少量でよく、本発明に係る活性珪酸水溶液
100重量部に対して0.001〜10重量部で十分で
ある。
酸が好ましい。無機酸としては塩酸、硫酸、硝酸などが
使用できるが、中でも塩酸が好ましい。酸の使用量は、
超微粒子状コロイダルシリカ溶液のpHを1〜3、好ま
しくは1.5〜2.5に調整できる量が好ましい。こう
して施工現場においてpHを調整することにより、低分
子で、自己硬化性のある、再活性化された活性珪酸が得
られる。
は、注入装置を用いた注入、散布、混合その他通常行わ
れる方法で可能であり、特に制限されるところはない。
その投入量は、目的に応じて適宜決められる。この場
合、地中で地盤固結剤が固結した後のpHは、金属塩の
使用量や、酸で再活性化されたときのpHにもよるが、
およそpH6〜8に中性化される。従って、環境に対し
て悪影響を与えるところが非常に少ない。
2O 9.0%)を水で希釈し、SiO2 5.9%、
Na2O 1.8%の希釈珪酸ソーダ水溶液を調製し
た。この水溶液を予め10%塩酸を用いて通常の方法で
調製された水素型陽イオン交換樹脂(オルガノ(株)製
アーバンライトIR−120B)塔に通して、pH2.
5の活性珪酸水溶液を得た。この活性珪酸水溶液のSi
O2濃度は、4.1%であった。
2.3g)に対して、珪酸ソーダ(SiO2 26.0
%、Na2O 7.0%)を0.48cc(0.64
g)の割合で加え、pH=7.0、粒径6nm未満の超
微粒子状コロイダルシリカ溶液5リットルを作製した。
リカ溶液に、塩化カリウム、塩化アルミニウムを下表1
のように添加し、ゲル化させた。また比較例1として、
SiO2濃度30%、pH9〜10、平均粒径10〜2
0nmのコロイダルシリカ溶液に、塩化カリウムを下表
1のように添加し、ゲル化させた。これら実施例1〜4
及び比較例1のゲルタイムと豊浦標準砂を固結させたサ
ンドゲル強度を下表1に示す。
本発明の、粒径6nm未満の超微粒子状コロイダルシリ
カ溶液を主剤とする地盤固結剤は、SiO2濃度が比較
例1の地盤固結剤に比べて半分以下であるにもかかわら
ず、比較例1のものと同等もしくはそれ以上の強度が得
られている。
2〜3 上記実施例1〜4と同様の方法でpH2.8、下記表2
に示すSiO2濃度の活性珪酸水溶液を得た。得られた
活性珪酸水溶液100cc(102.3g)に対して、
珪酸ソーダ(SiO2 26.0%、Na2O 7.0
%)を表2の割合で加え、同表に示すpHを有する、粒
径6nm未満の超微粒子状コロイダルシリカ溶液5リッ
トルを作製した。表2にその安定性(ゲルタイム)を示
した。
コロイダルシリカ溶液1リットルに対して、20%塩酸
を下記表3の量で加え、再活性化された自己硬化性のあ
るpH1.5〜3.0の活性珪酸水溶液を作製し、強
度、安定性等を測定して表3に示した。また、同表に比
較例2として、硬化剤を加えない場合の測定結果を示し
た。
は、溶液が安定で十分な強度を有するコロイダルシリカ
溶液系の地盤固結剤が得られる。
Claims (4)
- 【請求項1】 水溶性珪酸塩水溶液を陽イオン交換樹脂
で処理して得られる、粒径が6nm以下の超微粒子コロ
イダルシリカ溶液からなる主剤と硬化剤とを含有するこ
とを特徴とする地盤固結剤。 - 【請求項2】 前記超微粒子状コロイダルシリカ溶液
が、アルカリを添加してpH7〜10に調整し安定化し
た溶液である請求項1記載の地盤固結剤。 - 【請求項3】 前記硬化剤として金属塩を含有する請求
項1又は2記載の地盤固結剤。 - 【請求項4】 前記硬化剤として無機酸を含有する請求
項1又は2記載の地盤固結剤。
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- 1998-06-30 JP JP18519498A patent/JP3091178B2/ja not_active Expired - Lifetime
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