【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地盤中に注入して該地盤を固結する水ガラス系地盤注入材ならびに製造方法、および地盤注入工法ならびに装置に係り、特に地盤に浸透中、不溶性塩の形成を防止して浸透性に優れ、かつ、刺激臭がなくて作業性にも優れ、さらに、セメント懸濁液との併用性にも優れ、しかも、地中のセメント固結物や金属類に悪影響を与えることがなく、かつ硬化物の耐久性に優れ、広範囲にわたって長時間、連続注入が可能であり、特に地盤の液状化防止に適している水ガラス系地盤注入材、製造方法、および地盤注入工法ならびに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゲル化時間が長く、かつ耐久性に優れた水ガラス系の地盤注入材として、従来、水ガラス水溶液と硫酸を主成分とする非アルカリ性の地盤注入材が知られている。
【０００３】
この非アルカリ性の地盤注入材は地盤中に注入すると、ゲル化が急激に進行する。
【０００４】
一般に、液状化防止工法等、広い範囲を経済的に改良するためには、地盤注入材は地盤中に注入しても長いゲル化時間を保持することが必要である。
【０００５】
そこで、この種の注入材として、水ガラス水溶液と、硫酸、リン酸等を主成分とするゲル化時間の長い非アルカリ性注入材が提案され、さらに、リン酸化合物や金属イオン封鎖剤を添加して地盤中におけるゲル化時間を長くした注入材も提案されている。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
上述のゲル化時間の長い注入材は注入材そのものは数時間〜十数時間という長いゲル化時間を有するものの、これを地盤中に注入するとゲル化時間は急激に短縮してしまう。この現象は従来では、ＰＨ値が中性に移向するためと考えられていた。本発明者の研究によれば、これらの注入材はいずれも水ガラスの硬化剤として硫酸やリン酸を用いるため、これが地盤中への浸透の過程で地盤中のカルシウムと反応して硫酸カルシウムやリン酸カルシウム等の不溶性塩を形成し、この不溶性塩が土粒子間の目詰まりを起こして注入材の浸透性を阻害してしまうことがわかった。
【０００７】
そこで、本発明者は種々研究の結果、水ガラスの硬化剤として硫酸に代えて塩酸を用いることにより、ゲル化時間の短縮を大幅に低減しつつ、広範囲な地盤に浸透し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、液状化防止工法等において、一般に、土中には貝殻等、カルシウム成分を含有する。このカルシウム成分は硬化剤としての硫酸やリン酸と反応して不溶性化合物である石膏やリン酸カルシウムを形成し、これが地盤への浸透過程で土粒子間に目詰まりを起こし、浸透性を阻害してしまう。
【０００９】
これに対して、本発明者は水ガラスの硬化剤として塩酸を用いれば、塩酸はこれらカルシウムと反応してもＣａＣｌ２ のような水溶性塩を生じるのみで、不溶性化合物を形成せず、このため注入液は土粒子間の目詰まりを起こすことなく、広範囲に浸透することを見出した。
【００１０】
水ガラスと塩酸の反応生成物はシリカ（ＳｉＯ２ ）分以外はＮａＣｌのみであって、環境保全上からも、また、水質保全上からも問題を起こさない。さらに、シリカゲルの存在では、ＮａＣｌはコンクリート構造物や、併用するセメント懸濁液や、その固結物に何ら実質的悪影響を与えることがない。
【００１１】
しかし、塩酸は刺激性が強くて作業性に劣るのみならず、注入材調製槽、注入ポンプ等、注入材の製造や注入に用いられる種々の器具、装置等を腐食させるため、従来では塩酸の使用は行われていなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は水ガラスの硬化剤として塩酸を用いて注入中における不溶性塩の形成を防止し、浸透性に優れ、かつ、作業性にも優れることはもちろんのこと腐食も生じにくく、またセメント構造物や金属類に悪影響を与えず、公知技術に存する欠点を改良した水ガラス系地盤注入材ならびに製造方法、および地盤注入工法ならびに装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の水ガラス系地盤注入材によれば、水ガラス水溶液と、塩酸液とを有効成分とし、シリカ（ＳｉＯ２ ）分が０．２〜１０重量パーセントおよび塩化水素純分が０．１〜６．０重量パーセントであることを特徴とする。得られる注入材中の塩化水素分は水ガラス水溶液と反応してその一部あるいは全部が中和される。
【００１４】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明の水ガラス系地盤注入材の製造方法によれば、水ガラス水溶液と、塩酸液とを密閉状態で混合してシリカ（ＳｉＯ２ ）が０．２〜１０重量パーセントおよび塩化水素純分が０．１〜６．０重量パーセントの注入材を得ることを特徴とする。このときの塩酸液は好ましくは、塩化水素純分１１（重量）パーセントの安定化塩酸である。
【００１５】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明の地盤注入工法によれば、地盤中に注入材を注入して該地盤を固結する地盤注入工法において、セメント系グラウトまたは瞬結グラウトによる粗詰注入、および水ガラス水溶液と、塩酸液とを有効成分とし、シリカ（ＳｉＯ２ ）分が０．２〜１０重量パーセントおよび塩化水素純分が０．１〜６．０重量パーセントの水ガラス系地盤注入材による土粒子間注入を併用することを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、上述の目的を達成するため、本発明の地盤注入装置によれば、水ガラス水溶液および塩酸液をそれぞれ別々に輸送する輸送系統と、前記輸送系統からそれぞれ別々に導入された水ガラス水溶液および塩酸液を混合する混合系統と、混合によって得られた水ガラス系地盤注入材を地盤中に設置された注入管を通して地盤中に注入する注入系統とからなり、前記得られた水ガラス系地盤注入材がシリカ（ＳｉＯ２ ）０．２〜１０重量パーセントおよび塩化水素純分０．１〜６．０重量パーセントであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を具体的に詳述する。
【００１８】
水ガラス系地盤注入材
本発明にかかる水ガラス系地盤注入材は水ガラス水溶液と、硬化剤としての塩酸液とを有効成分として含有する。
【００１９】
上述の水ガラスは通常、工業用として製造されるモル比ＳｉＯ２ ／Ｎａ２ Ｏ＝２〜６のものであり、例えば表１に示される「水ガラス１」（比重１．３１（２０℃）、ＳｉＯ２ ２５．７％、Ｎａ２ Ｏ７．１１％、モル比３．７３）、「水ガラス２」（比重１．４０（２０℃）、ＳｉＯ２ ２９％、Ｎａ２ Ｏ９．５％、モル比３．１１）が挙げられる。特に、液状化防止に使用する場合には、モル比の大きな水ガラスが好ましい。
【００２０】
また、塩酸液は工業用塩酸あるいは副生塩酸等、塩化水素濃度５〜３６（重量）％の塩酸を用い、これに必要に応じて水を添加し、あるいはゲル化調整剤を添加し、さらには燐酸系化合物や金属イオン封鎖剤を添加して塩化水素濃度１１．０（重量）％以下に調整されたものである。このような塩酸液は塩酸独特の刺激臭が大幅に低減され、安定化されて、作業性が向上する。また、このような塩酸液を用い、水ガラス水溶液と混合して本発明にかかる地盤注入液を製造する際、作業性が改良され、得られた注入材は浸透性に優れ、かつ水質保全性にも優れ、かつ地盤中の構造物に悪影響を与えない。この種の塩酸液を以下、「安定化塩酸」と称する。なお、アルカリ剤を添加する以前の全塩化水素（純分）に対する、アルカリ剤によって中和された後の残存塩化水素量（有効塩化水素量）は５０％以上であることが必要である。このような安定化塩酸は注入現場から離れた工場等で、あるいは注入現場で注入時に製造することもできるが、注入作業にかかわる作業員への影響を考慮すると、注入現場に搬入する前に製造することが好ましい。
【００２１】
ここで使用されるゲル化調整剤としては、アルカリ（土）金属化合物、例えばカルシウム、マグネシウム等の水酸化物、アルカリ（土）金属（重）炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム等の炭酸塩、水ガラス、カ性アルカリ等が挙げられる。このときのアルカリ剤の使用量は塩酸（１０重量％換算）１００重量部に対して０．０１〜６．０重量部を標準とし、塩酸濃度が高い場合にはアルカリ剤の使用量を多くし、また低い場合には少なくする等、使用量を任意に変化させる。
【００２２】
本発明にかかる水ガラス系地盤注入材は上述の水ガラス水溶液をＡ液とし、硬化剤としての安定化塩酸をＢ液とし、これらＡ、Ｂ液を例えば工場内で密閉状態で、あるいは注入現場で密閉状態で混合し、シリカ（ＳｉＯ２ ）分０．２〜１０重量％および塩化水素濃度０．１〜６．０重量％の注入材として製造される。ここで用いられる安定化塩酸は塩化水素濃度が１１重量％以下であり、このため、刺激臭が低下して作業性が向上するのみならず、シリカの部分ゲルが起こりにくい。Ａ、Ｂ混合液のシリカ濃度が０．２〜８重量％の範囲では、得られる注入材は特に液状化防止に適しており、また、シリカ濃度が４〜８重量％では、掘削地盤の安定化に適しており、さらに、シリカ濃度が８〜１０重量％では、地盤の補強に適している。
【００２３】
さらに、シリカと塩化水素純分との配合比率は配合液中、シリカを０．２〜１０重量％および塩化水素純分を０．１〜６．０重量％に維持し、かつ目的とする所望のゲル化時間や固結強度を得る比率であって具体的にはモル比でＨＣｌ／ＳｉＯ２ ＝０．４〜１．５である。シリカ濃度が高い場合には、この範囲以上では配合液に刺激性が生じて作業性が悪くなり、かつシリカの部分ゲルが生じやすい。また、０．４以下では、反応が不充分で固結物の耐久性が得られない。
【００２４】
得られた本発明にかかる水ガラス系地盤注入材はＰＨ０．５〜９の酸性ないし弱アルカリ性に調整される。この注入材はＰＨ０．５〜４．０の範囲で長いゲル化時間を呈するので、この場合、一液式で広範囲の注入目的に適している。また、ゲル化時間を短くする場合には、まず、このＰＨ値の注入材、すなわち、水ガラス酸性化液を得、次いで、この水ガラス酸性化液に各種アルカリ剤、水ガラスあるいは各種塩類を添加してＰＨ２．５〜９に調整する。注入に際してＡ液として水ガラス水溶液を、Ｂ液として塩化水素濃度が１０重量％以内の安定化塩酸を用い、これらＡ、Ｂ液を混合し、または注入管上端または二重管の先端で合流して注入する。
【００２５】
さらに、本発明にかかる水ガラス系地盤注入材は燐酸系化合物または金属イオン封鎖剤を含有することもできる。この場合、燐酸系化合物または金属イオン封鎖剤は好ましくは塩酸稀釈液中に含有される。ここで用いられるリン酸系化合物としては、リン酸、リン酸二ナトリウムのほかに（重）縮合リン酸塩が好ましく、具体的には、例えば、ピロリン酸、トリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸等のポリリン酸の塩、具体的には、ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、酸性ヘキサメタリン酸ナトリウム、またはこれらのカリウム塩等が挙げられる。また、金属イオン封鎖剤としては土中におけるコンクリートや鉄等の表面に被覆膜を形成するのに効果のある物質であって、具体的には、脂肪族オキシカルボン酸、例えば、クエン酸、酒石酸、グルコン酸等、このほかにエチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、ビス（２−ヒドロキシフエニル酢酸）エチレンジアミン、およびこれらの塩類等も挙げられるが、経済性、実用性等を考慮すると、特に、クエン酸と縮合リン酸塩が最も好ましい。これらの金属イオン封鎖剤はいずれか一種類または任意の複数種を組み合わせて使用される。これらの燐酸系化合物や金属イオン封鎖剤は土中に浸透する酸性雨や、海水や、温泉水から、地中構造物の表面に防護被覆を形成し、有害物からの悪影響を遮断する。また、注入材の反応生成物であるＮａＣｌがたとえ濃くなっても、その影響を遮断する。これらの被覆はキレート効果によるが、シリカと金属イオンを含む不溶性被覆によって効果を生じる。
【００２６】
燐酸系化合物を併用する場合には、燐酸系化合物の配合量は塩化水素純分：リン酸純分＝９９〜７０：１〜３０（重量比）の範囲内であることが好ましい。また、金属イオン封鎖剤を併用する場合には、塩化水素純分１００重量部に対し、金属イオン封鎖剤０．０５〜５．０重量部であることが好ましい。これらの化合物は塩酸液に混合しておいても、水ガラス水溶液と、塩酸液とともに混合して一液注入材をつくってもよい。
【００２７】
さらに、本発明にかかる地盤注入材は水ガラス水溶液中にアルカリ土金属化合物を含有することもできる。アルカリ土金属化合物は難溶性のアルカリ剤であり、これを水ガラス水溶液に添加しておくと、塩化水素と混合の後、地盤中でＰＨが中性側に移動してゲル化時間が短縮する。このため、注入時点では酸性であることによる長いゲル化時間を得て、広く浸透しながら時間とともに中性に移向し、地盤を中性に保つことができる。
【００２８】
さらにまた、本発明にかかる地盤注入材はコロイダルシリカを含有することもできる。これにより、得られる地盤注入材はシリカ濃度を２０重量％まで高められ、基礎の補強等に利用して浸透性に優れた高強度地盤改良を可能にする。また、液状化防止用の注入材のように、シリカ濃度の低い場合にも、ゲル化時間を殆ど短くすることなく、水ガラスに由来するシリカを例えば、２倍以上とすることができる。
【００２９】
さらに、本発明では、水ガラス水溶液と安定化塩酸とを混合して、ＰＨ値が好ましくは３以下の水ガラス酸性化液をつくり、これとセメント懸濁液やセメント・スラグ懸濁液とを混合し、ゲル化時間調整剤として炭酸ソーダや重炭酸ソーダを懸濁液１００ｌ当たり０．５〜３ｋｇ用いてゲル化時間が数秒から数分程度の水ガラス酸性化液−セメント系注入材を得ることもできる。炭酸ソーダや重炭酸ソーダの量を増加すると、ゲル化時間はさらに延長する。このときに用いられるセメント懸濁液中のセメント量は特に限定されないが、好ましくはセメント懸濁液１００ｌ当たり１０〜６０ｋｇである。このセメント量のうち、１０％以上の量はスラグに置き換えることができる。また、セメントやスラグとして比表面積５０００ｃｍ２ ／ｇ以上の微粒子のものを用いることにより反応性ならびに浸透性を改善することができる。
【００３０】
このような注入材を地盤中に注入して改良された地盤は固結強度が大きい。このときの固結地盤は酸性液を使用するにもかかわらず中性付近となる。注入液の固結強度（ホモゲル）は０．５〜３．０ＭＮ／ｍ２ 程度であって、酸として硫酸を用いた酸性シリカゾル−セメント系注入材の固結強度と比較すると、本発明注入材の方が強度が大きい。
【００３１】
水ガラス系地盤注入材の製造方法
上述の水ガラス水溶液と、上述の塩酸液とを密閉状態、例えば、図２に示される循環型密閉式混合装置７または図３に示される噴射型密閉式混合装置８を用いて密閉状態で混合して、本発明にかかる水ガラス系地盤注入材を製造する。図２の循環型密閉式混合装置７は貯留槽２からの水ガラス水溶液と、貯留槽５からの塩酸液を密閉状態で合流し、合流液を循環して混合する混合装置であり、また、図３の噴射型密閉式混合装置８は貯留槽２からの水ガラス水溶液と、貯留槽５からの塩酸液を密閉状態で、図示しない噴射ノズルから噴射し、互いにぶっつけ合って混合する混合装置である。なお、図３の混合装置８は前述の両液を内部で合流して混合する合流型混合装置、あるいは両者の一方の液を混合装置中に満たした後、この液に他方の液を攪拌しながら所定量導入混合するバッチ型混合装置として使用することもできる。得られる注入材はシリカ（ＳｉＯ２ ）が０．２〜１０重量％および塩化水素純分が０．１〜６．０重量％である。混合方法および装置については図面を用いて詳細に後述する。
【００３２】
水ガラス系地盤注入工法
本発明にかかる水ガラス系地盤注入工法は上述の水ガラス系地盤注入材を地盤中に注入して該地盤を固結する地盤注入工法であって、セメント系グラウトまたは瞬結グラウトによる粗詰注入、および水ガラス水溶液と、塩酸液を有効成分とし、シリカ（ＳｉＯ２ ）が０．２〜１０重量％および塩化水素純分が０．１〜６．０重量％である水ガラス系地盤注入材による土粒子間注入とを併用することにより地盤注入を行う。
【００３３】
具体的には、例えば、水ガラス系地盤注入材を地盤中に注入するに先立って、まず、一次注入材としてセメント系グラウトまたは瞬結グラウトを地盤中に注入して地盤の粗詰注入を行っておき、次いでこの地盤に二次注入材として前記注入材を注入する。
【００３４】
上述工法に用いられる二次注入材は既述の本発明にかかる水ガラス系地盤注入材である。すなわち、これは水ガラス水溶液と、塩酸液を有効成分とし、シリカ（ＳｉＯ２ ）が０．２〜１０重量％および塩化水素純分が０．１〜６．０重量％含む水ガラス系地盤注入材であって、シリカを所望量に定めることにより液状化防止に適用される。この注入工法は例えば後述の注入装置を用いて実施される。詳細は添付図面を用いて後述する。
【００３５】
地盤注入装置
図１は本発明にかかる地盤注入装置の一具体例のフローシートであり、図２は図１の混合系統の一具体例であって、循環型密閉式混合装置の略図であり、図３は図１の混合系統の他の具体例であって、噴射型密閉式混合装置の略図である。
【００３６】
図１に示されるように、本発明にかかる地盤注入装置は輸送系統Ａと、混合系統Ｂと、注入系統Ｃとから基本的に構成される。
【００３７】
輸送系統Ａは輸送ポンプ１を配設し、一端３ａが水ガラス水溶液の貯留槽２に、他端３ｂが混合系統Ｂにそれぞれ接続する導管３と、輸送ポンプ４を配設し、一端６ａが塩酸液の貯留槽５に、他端６ｂが混合系統Ｂにそれぞれ接続する導管６とを備え、輸送ポンプ１の作動により導管３を通して水ガラス水溶液を水ガラス貯留槽２から混合系統Ｂに、さらに、輸送ポンプ４の作動により導管６を通して塩酸液を塩酸貯留槽５から混合系統Ｂにそれぞれ別々に輸送する。ここで、水ガラス貯留槽２の水ガラス水溶液として、例えば、上述のものが用いられ、また塩酸貯留槽５の塩酸液として、例えば上述の安定化塩酸が用いられる。塩酸液を塩酸貯留槽５に導入する場合、飛沫あるいはガスの発生を抑制するために、貯留槽５に設けられた図示しない注入口から貯留槽５に塩酸液を満たすか、少量の水またはアルカリ水を噴霧しながら貯留槽５に塩酸液を注入することによって、刺激をより少なくすることができる。
【００３８】
混合系統Ｂは図２に示される循環型密閉式混合装置７または図３に示される噴射型（または合流型、またはバッチ型）密閉式混合装置８を備えて構成される。バッチ型密閉式混合装置は前述のとおり、一方の液を所定量装置中に貯留しておき、これに攪拌しながら他方の液を混合する装置であり、また合流型密閉式混合装置は前述のとおり、両方の液を同時に合流、混合する装置である。
【００３９】
図２に示される循環型密閉式混合装置７は輸送系統Ａの水ガラス貯留槽２および塩酸貯留槽５から別々に輸送された水ガラス水溶液および塩酸液をそれぞれバルブ９、１０を介し、例えば１：１の液比（容量）で導入して任意の方向、例えば矢印方向に循環し、密閉状態で混合して本発明にかかる注入材を得る。
【００４０】
得られた注入材は直接後述の注入系統Ｃに送液することもできるが、通常はいったん注入液貯留槽１２に貯留される。この注入材は上述と同様、シリカ（ＳｉＯ２ ）を０．２〜１０重量％および塩化水素を０．１〜６．０重量％を含有する。
【００４１】
図３に示される噴射型密閉式混合装置８は図２と同様に水ガラス水溶液および塩酸液を導入して混合するが、水ガラス水溶液および塩酸液を装置８中に噴射衝突して混合する点、図２のものと異なる。この混合に際して、装置８中に設置された攪拌機１３を回転し、攪拌して混合することにより、混合が充分に行われる。得られた注入材は装置８の底部１４からパルブ１１を介して注入材貯留槽１２に貯留される。噴射型密閉式混合装置８において、噴射は両液を噴射ノズルで噴射させて行うが、一方の液のみを噴射させて行うこともできる。
【００４２】
注入系統Ｃは図１に示されるように、注入ポンプ１６が配設され、一端１５ａが混合系統Ｂに、他端１５ｂが地盤１７の注入管１８に接続された導管１５を備えて構成される。
【００４３】
そして、混合系統Ｂにおける混合によって得られた水ガラス系地盤注入材は注入現場において図２の混合装置７、８から直接、あるいは工場等で製造された注入材貯留槽１２中の注入材を注入現場に搬送し、注入材貯留槽１２から、注入ポンプ１６の作動により、地盤１７中に埋設された注入管１８を通して地盤１７中に注入される。注入管１８としては例えば二重管ロッドを用い、両液を合流して注入する。あるいはゲル化時間の短い二液を合流してのち、ゲル化時間の長い他の両液を合流注入あるいは一液注入する。また、二重管ダブルパッカー注入方式でセメント−ベントナイトを一次注入した後、一ショットでゲル化時間の長い注入材を二次注入することもできる。
【００４４】
【発明の実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００４５】
【００４６】
【表１】
【００４７】
２．試験方法
（１）土中への浸透試験
ａ）４ｍのプラスチック製モールド（直径５．２ｃｍ）に豊浦標準砂（１２．８１）ｋｇを充填した（相対密度＝６０％）。炭酸カルシウムの０．１％懸濁液で飽和させた後、注入材を０．０５ＭＰａの注入圧で注入した。注入終了後、浸透距離を測定し、室内養生した後、さらに所定日数養生して固結し、固結体の圧縮強度を測定した。
【００４８】
ｂ）ａ）の豊浦標準砂に代えて海砂を使用した。海砂中のカルシウム含有率は３（重量）％である。
【００４９】
（２）圧縮強度の測定
上記実験で得られた固結体の下端から５ｃｍ切断し、その後１０ｃｍ間隔で切断した。注入口に近い方からＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３・・・とした。固結体をモールドから脱型し、所定日数養生した後、一軸圧縮強度を測定した。
【００５０】
（３）繰り返しねじり試験
本発明にかかる注入材の固結体について、液状化強度をみるために、拘束圧を４９ｋＰａとして非排水繰り返しねじりを実施した。その他の条件は従来法に従った。
【００５１】
（４）腐食試験
安定化塩酸および注入材について、金属の腐食試験を行った。使用した金属試験片はＳＵＳ３１６の約１ｍｍ厚の板状物であり、浸漬方法は２００ｍｌフタ付きポリビンに液２００ｍｌを入れ、金属試験片を浸漬し、所定日数後の金属の色、重量変化を測定した。
【００５２】
（５）刺激臭確認試験
２５０ｍｌポリビンに所定の注入液を入れ、密封一日後、フタを取り、直ちに臭いをかぎ、鼻に刺激臭を感じた場合を刺激ありとした。検者は３人とした。
【００５３】
３．実験１
３６％濃度の塩酸を水で稀釈して１０％塩酸液とし、この１０％塩酸液１００ｇに表２に示す炭酸カルシウムおよび他の各種アルカリ剤を所定量添加して安定化塩酸を調製した。さらに、表３に示すように、１０％塩酸液１００ｇに燐酸や金属イオン封鎖剤を所定量添加して安定化塩酸（硬化剤）を調製した。なお、比較のために、硫酸を用いた硬化剤も調製した。
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
４．実験２
表４に示される各種水ガラス水溶液を調製し、Ａ液とした。水ガラスは表１の「水ガラス１」および「水ガラス２」を使用した。次いで、これら各Ａ液と表４に示す各種安定化塩酸（Ｂ液）とを混合してＰＨ０．５〜４の範囲の各種水ガラス酸性化液を調製し、Ｃ液とした。
【００５７】
【表４】
【００５８】
表４において、Ｃ液のシリカ濃度が０．２％以上の場合（試料ＮＯ．２７）には、均一なゲルが生成されるのに対し、０．２より少ないシリカ濃度（比較１３）では、水ガラス水溶液（Ａ液）と硬化剤液（Ｂ液）を混合した場合に、沈殿状のシリカが浮遊し、全体がゲル化しないことから、本発明の配合液ではシリカ濃度の下限を０．２％とした。
【００５９】
Ｃ液のシリカ濃度が高い（５〜１０％）場合には、塩化水素純分で１．２〜４．３％が好ましく、また、シリカ濃度の低い（５〜０．２％）場合であって、シリカ濃度が０．２〜５．０％では、塩化水素濃度が０．３〜２．２％が好ましい。
また、Ｃ液のＨＣｌ／ＳｉＯ２ のモル比は、シリカ濃度が５〜１０％の場合には０．３５〜０．６５、シリカ濃度が５．０〜０．２％の場合には、０．４０〜２．２０が好ましい。
【００６０】
シリカ濃度が２％程度であって、液状化防止に使用される場合には、金属イオン封鎖剤を添加しなくても、注入装置や地中構造物等の金属の腐食がなく、金属イオン封鎖剤を添加することにより、コンクリート表面に被膜が形成される。
【００６１】
実施例１〜１３
表５に示される水ガラス水溶液（Ａ液）および安定化塩酸（Ｂ液）を容量比１：１で充分に混合し、本発明にかかる実施例Ｎｏ．１〜９の水ガラス系地盤注入材を調製した。これら注入材のＰＨ値およびゲル化時間を表５に示す。なお、参考のため、他の硬化剤の例も表５に示した。
【００６２】
さらに、表５に示される水ガラス水溶液（Ａ液）および水ガラス酸性化液（Ｃ液）を容量比１：２で充分に混合し、本発明にかかる実施例Ｎｏ．１０ 〜１３の水ガラス系地盤注入材を調製した。これら注入材のＰＨ値およびゲル化時間を表５に示す。
【００６３】
【表５】
【００６４】
表５において、実施例Ｎｏ．１〜９の混合液はＡ液（水ガラス水溶液）とＢ液（安定化塩酸）を１：１の容量比で混合して得た本発明にかかる水ガラス系地盤注入材であり、実施例Ｎｏ．１０ 〜１３の混合液はＡ液（水ガラス水溶液）とＣ液（水ガラス酸性化液）を１：２の容量比で混合して得た本発明にかかる水ガラス系地盤注入液である。これらはいずれもシリカ分０．２〜１０重量％、塩化水素純分０．１〜６．０重量％、ＰＨ２．５〜９の範囲の注入材である。
【００６５】
表５の実施例Ｎｏ．１で得られた混合液について浸透試験を行った。試験は上述の「土中への浸透試験ａ」に従って行った。混合液の使用量は３．６５ｌであり、浸透長は４００ｃｍであった。また、比較のため、表５の参１にかかる注入材、すなわち、Ａ液（水ガラス水溶液）と硬化剤（７５％硫酸）からなる混合液についても上述の「土中への浸透試験ａ」に従って行った。混合液の使用量は３．６５ｌであって、浸透長は２８０ｃｍであり、塩酸液を用いた本発明にかかる注入材の方が硫酸を用いたものよりも優れていることがわかる。
【００６６】
上述試料（表５の実施例Ｎｏ．１および参１）の固結体について強度試験を行った。試験は注入口側から１ｍの範囲の固結体について２８日養生し、上述の「圧縮強度の測定」に従って行った。測定結果を表６に示す。
【００６７】
【表６】
【００６８】
表６から、塩酸液を用いた本発明にかかる表５の実施例Ｎｏ．１の注入材は硫酸を用いた参１の注入材よりも固結体の強度が大きいことがわかる。
【００６９】
さらに、本発明注入材について腐食試験を行った。試験は上述の「腐食試験」に従って行った。試験に供した浸漬液は表７のとおりであり、浸漬期間は７日間である。試験結果を表７に示す。
【００７０】
【表７】
【００７１】
表７から、「表２の比較５」（３５％塩酸）の浸漬液は重量変化が１．３０％であって、相当に大きく、色変化も大きいが、その他の浸漬液については色の変化も、重量変化もほとんどないことがわかる。
【００７２】
実施例１４〜１６
上述の「土中への浸透試験ａ」において、「豊浦標準砂」を「千葉県海砂」に代え、その他は上述と同様にして注入圧力０．０４Ｍｐａで浸透試験を行った（「土中への浸透試験ｂ」）。３号水ガラスを用いてシリカ濃度６％、ＰＨ３の配合液を調製し、「土中への浸透試験ｂ」の方法により注入圧力０．０４Ｍｐａで注入し、浸透長を測定した。測定結果を表８に示す。
【００７３】
試験に供した試料は水ガラス水溶液（Ａ液）として表１の「水ガラス１」７０ｍｌを１３０ｍｌの水で稀釈した水ガラス液と、Ｂ液として表８に示す各種安定化塩酸とを、Ａ：Ｂ＝１：１（容量）の比率で混合して得られた表８に示される実施例Ｎｏ．１４ 〜１６である。これらの試料はシリカ濃度約６％、ＰＨ３の注入材である。表８の参考例試料についても同様の試験を行った。結果を表８に示す。
【００７４】
【表８】
【００７５】
表８から明白なように、Ｂ液として塩酸液および炭酸カルシウムを含む実施例Ｎｏ．１４ 、Ｂ液として塩酸液およびリン酸を含む実施例Ｎｏ．１５ 、およびＢ液として塩酸液およびヘキサメタリン酸ソーダを含む実施例Ｎｏ．１６ はいずれもＢ液として塩酸液を主体とするものであり、これら実施例Ｎｏ．１４ 〜１６はいずれも浸透距離が長く、浸透性に優れている。これに対して、Ｂ液として塩酸液の代わりに硫酸を主体として含む参考例Ｎｏ．７〜９はいずれも浸透距離が短く、浸透性に劣っていることがわかる。
【００７６】
実施例１７
上述の「土中への浸透試験ｂ」に従って浸透試験を行った。試験に供した試料は水ガラス水溶液にアルカリ剤として炭酸カルシウムを添加したものをＡ液とし、塩酸液をＢ液とし、これらＡ、Ｂ液を混合して得られた表９に示される実施例Ｎｏ．１７である。なお、比較の硬化剤として表２の比較２に示される１０％硫酸を用い、参考１０として実施例 Ｎｏ．１７と比較した。結果を表９に示す。
【００７７】
【表９】
【００７８】
表９から、Ａ液にアルカリ剤を添加し、かつ硬化剤として塩酸液を使用した実施例Ｎｏ．１７ は硬化剤として硫酸を用い、しかもＡ液にアルカリ剤を添加しない参考１０と比較して注入範囲が著しく広いことがわかる。また、実施例Ｎｏ．１７ では、注入によって塩化カルシウムが生成されるが、これは水溶性であるため、浸透性に影響を及ぼさないのに対し、硫酸を用いた参考１０では、ほとんど水に不溶の硫酸カルシウムが生成され、このため、浸透範囲が狭くなることもわかる。
【００７９】
実施例１８
上述の「繰り返しねじり試験」に従って繰り返しねじり試験を行った。試験に供した試料は表１０の実施例Ｎｏ．１８ である。比較のため、表１０の参考１１に示される水ガラス−硫酸系、および参考１２に示される未改良体についても同様の試験を行った。７．５％せん断ひずみ両振幅における繰り返し数は２０回である。結果を表１０に示す。
【００８０】
【表１０】
【００８１】
表１０から、本発明にかかる実施例Ｎｏ．１８ の固結体は硬化剤として１０％硫酸を用いた参考１１および未処理の不改良体と比較して繰り返し応力比（液状化強度Ｒ２０１）が非常に良好であることがわかる。
【００８２】
実施例１９〜２０
表４の試料Ｎｏ．２７ で得られた水ガラス酸性化液（ＰＨ１．８、ゲル化時間１週間以上）に表１１に示すように、コロイダルシリカを添加しない配合液および添加した配合液を作成し、それぞれ実施例Ｎｏ．１９ 、２０とした。これら配合液について上述と同様の測定試験方法を用いて浸透距離および強度を測定した。測定結果を表１１に示す。
【００８３】
【表１１】
【００８４】
表１１から、シリカ濃度が低く、ゲル化時間の長い実施例Ｎｏ．１９ は浸透性が良好であって、液状化防止用注入液として適しており、さらに、これにコロイダルシリカを添加した実施例Ｎｏ．２０ は固結体の強度が上昇していることがわかる。
【００８５】
５．実験３
表１２に示す各種配合液について刺激臭確認試験を行った。結果を表１２に示す。表１２中、◎印は刺激臭なし、○印は刺激臭多少あり、△印は刺激臭あり、×印は刺激臭相当ありを意味する。
【００８６】
【表１２】
【００８７】
表１２から、安定化塩酸や１０％塩酸の各試料Ｎｏ．２８ 〜３４については刺激臭は起こらず、これに対して、７５％硫酸、１０％硫酸あるいは１５％塩酸液についてはそれぞれ刺激臭が発生していることがわかる。
【００８８】
６．実験４
モルタル供試体（５φ×１０ｃｍ）を以下の配合液に浸漬してコンクリート表面の被膜形成をみた。配合液１−リン酸１％を含有する１０％塩酸と水ガラス１とを混合してシリカ濃度０．２０％、ＰＨ３．０の酸性液を調製した。配合液２−ヘキサメタリン酸ソーダ０．５％を含有する１０％塩酸と水ガラス１を混合してシリカ濃度０．２％、ＰＨ３．０の酸性液を調製した。配合液３−１０％塩酸と水ガラス１を混合してシリカ濃度０．１５％、ＰＨが３．０の酸性液を調製した。
【００８９】
ポリ容器内に配合液を２００ｍｌ入れ、その中にモルタル供試体を浸漬し、１年間放置した。配合液１および２ではモルタル表面に白色の被膜が形成された。これに対し、配合液３ではモルタル表面に被膜が形成されなかった。放置１年後、モルタル供試体を取りだし、軽く水で洗って、２００ｍｌの水に浸漬した。１日後、この養生水のＰＨは配合液１では４．５、配合液２では４．８であったが、配合液３では１１．０ となった。３ケ月経過後には、この養生水のＰＨは配合液１では５．１、配合液２では５．３であったが、配合液３では１１．９となった。６ケ月経過後には、この養生水のＰＨは配合液１では５．８、配合液２では５．９であったが、配合液３では１２．１となった。
【００９０】
なお、モルタル表面に形成された被膜は何ら損傷されず、形成されたままであった。また、配合液に浸漬しないモルタルを水に浸漬した場合には、１日でＰＨが１２以上となった。さらに、配合液１、２において、シリカ濃度０．１５％の場合は、配合液３とほぼ同様の結果を示した。
【００９１】
ＰＨがほぼ９．０以下の中性を保つということは、白色被膜がモルタル供試体からのアルカリの溶出を押さえる膜ができたことを意味し、中性化を防止し、かつ、外部からの好ましくないイオンの侵入を防止することを意味する。そして、このような膜はシリカ濃度が０．２％以上必要であることも意味する。
【００９２】
実施例２１〜２８
表１３に示す実施例Ｎｏ．２１ 〜２８の各配合液について、ＡＢ合流液のＳｉＯ２ 濃度、塩化水素純分、モル比ＨＣｌ／ＳｉＯ２ を測定するとともに、刺激臭の有無、部分ゲルの有無についても観察し、結果を表１３に示した。
【００９３】
【表１３】
【００９４】
表１３から、明白なように、実施例Ｎｏ．２１ 〜２８はいずれも、ＳｉＯ２ 濃度、塩化水素純分、ＨＣｌ／ＳｉＯ２ モル比について本発明の特定範囲内であり、かつ刺激臭もなく、部分ゲルも生じなかった。一方、参考１１については、刺激臭も、部分ゲルも生じないが、ＳｉＯ２ 濃度０．１０％、塩化水素純分０．０６％であり、本発明の範囲外である。
【００９５】
実施例２９〜３１
表１４に示す実施例Ｎｏ．２９ 〜３１の水ガラス酸性化液について、これらの刺激臭を測定し、作業性を判断した。同時に、参考として３５％塩酸（参１３） 、１５％塩酸（参１４） を用いた水ガラス酸性化液についても測定した。結果を表１４に示す。
【００９６】
【表１４】
【００９７】
表１４から、ＡＢ合流液の水ガラス酸性化液はいずれも刺激性がなく、作業性に優れていることがわかる。一方、３５％塩酸を用いた参考１３、および１５％塩酸を用いた参考１４はいずれも刺激性が相当にあり、作業性に劣ることもわかる。
【００９８】
実施例３２
図１の注入装置を用いて二重管ダブルパッカー工法で本発明にかかる注入材の地盤注入を行った。この注入に先立って、まず、一次注入材としてセメント系グラウトを処理すべき地盤１７中に注入して地盤の粗詰注入を行った。
【００９９】
次いで、図１の輸送系統Ａの水ガラス貯留槽２に表５に示される実施例１のＡ液（水ガラス水溶液）を貯留し、かつ塩酸貯留槽５に、同じく実施例１のＢ液（安定化塩酸水溶液）を貯留し、輸送ポンプ１、４をそれぞれ作動して導管３、６を通してＡ液（水ガラス水溶液）およびＢ液（安定化塩酸水溶液）を別々に混合系統Ｂに輸送した。
【０１００】
混合系統Ｂとして、図２の循環型密閉式混合装置７を使用した。図２のバルブ９、１０を開いてそれぞれ、等量のＡ液およびＢ液を混合装置７に導入し、循環させながらＡ液およびＢ液を充分に混合し、得られた混合液を注入材貯留槽１２に貯留し、本発明にかかる注入材を調製した。
【０１０１】
注入材貯留槽１２に貯留された注入材を図１に示されるように、注入ポンプ１６の作動により導管１５を介し、一液式として地盤１７中の注入管１８を経て地盤１７中に注入した。
【０１０２】
注入の結果、注入材は地盤１７中で不溶性塩を生成せず、土粒子間の目詰まりを起こさずに充分に浸透され、かつ強固に固結され、地盤の液状化防止に最適であった。
【０１０３】
実施例３３
実施例３２の一次注入材としてセメント系グラウトの代わりに瞬結グラウト（ゲル化時間３０秒）を用いたこと、および図１の混合系統Ｂとして図２の循環型密閉式混合装置７に代えて、図３の噴射型密閉式混合装置８を用いたことを除いて、実施例３２と同様にして地盤注入を行った。すなわち、図３のバルブ９、１０を開いてそれぞれ等量のＡ液およびＢ液を混合装置８に導入し、噴射させながらＡ液およびＢ液を充分に混合し、得られた混合液を底部１４から注入材貯留槽１２に貯留し、本発明にかかる注入材を調製した。
【０１０４】
注入に際し、注入管１８として二重管を用い、一方の管路から、水ガラス酸性化液を送液し、他方の管路から水ガラス水溶液を送液し、これらを先端で合流して瞬結グラウトとし、次いで、長結グラウトとして前記水ガラス酸性化液を注入し、これを繰り返した。
【０１０５】
注入の結果、注入材は実施例３２と同様、地盤１７中で不溶性塩を生成せず、土粒子間の目詰まりを起こさずに充分に浸透され、かつ強固に固結され、地盤の液状化防止に最適であった。
【０１０６】
【発明の効果】
１．塩酸液を使用するにもかかわらず、刺激臭が少ないのみならず、人体への影響も少なく、取り扱い性に優れている。
【０１０７】
２．ゲルタイムの調整が容易で、地盤改良を確実にすることができる。
【０１０８】
３．注入材硬化物であるゲルの収縮が少ないため、改良地盤の止水性低下が極めて少ない。
【０１０９】
４．水ガラス酸性化液を容易に調製することができる。
【０１１０】
５．液状化防止に適用した場合、浸透性がよいために１個所からの注入による改良範囲を広くすることができる。
【０１１１】
６．コロイダルシリカを併用することにより、高強度に地盤を改良したり、耐久性に優れた地盤とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる地盤注入装置の一具体例のフローシートである。
【図２】混合系統の一具体例である循環型密閉式混合装置の略図である。
【図３】混合系統の他の一具体例である噴射型密閉式混合装置の略図である。
【符号の説明】
Ａ 輸送系統
Ｂ 混合系統
Ｃ 注入系統
１ 輸送ポンプ
２ 水ガラス貯留槽
３ 導管
３ａ 一端
３ｂ 他端
４ 輸送ポンプ
５ 塩酸貯留槽
６ 導管
６ａ 一端
６ｂ 他端
７ 循環型密閉式混合装置
８ 噴射型密閉式混合装置
９ バルブ
１０ バルブ
１１ バルブ
１２ 注入液貯留槽
１３ 攪拌機
１４ 底部
１５ 導管
１５ａ 一端
１６ 注入ポンプ
１６ａ 他端
１７ 地盤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water glass-based ground injection material and a manufacturing method, which are injected into the ground to solidify the ground, and a ground injection method and apparatus. It is excellent in workability without irritating odor, and also excellent in combination with cement suspension, and does not adversely affect cement cement and metals in the ground, The present invention also relates to a water glass-based ground injection material, a manufacturing method, and a ground injection method and apparatus which are excellent in durability of a cured product, can be continuously injected for a long time over a wide range, and are particularly suitable for preventing liquefaction of the ground.
[0002]
[Prior art]
As a water glass-based ground injection material having a long gelation time and excellent durability, a non-alkali ground injection material mainly composed of a water glass aqueous solution and sulfuric acid is conventionally known.
[0003]
When this non-alkali ground injection material is injected into the ground, the gelation proceeds rapidly.
[0004]
Generally, in order to economically improve a wide range, such as a liquefaction prevention method, it is necessary that a ground injection material maintain a long gelation time even when injected into the ground.
[0005]
Therefore, as this type of injection material, a water glass aqueous solution and a non-alkaline injection material having a long gelation time mainly containing sulfuric acid, phosphoric acid, etc. have been proposed, and further, a phosphate compound and a sequestering agent are added. Injectable materials having a longer gelation time in the ground have also been proposed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Although the injection material having a long gelation time has a long gelation time of several hours to several tens of hours, when the injection material is injected into the ground, the gelation time is sharply reduced. This phenomenon was conventionally considered to be due to the PH value shifting to neutral. According to the study of the present inventor, since all of these injection materials use sulfuric acid or phosphoric acid as a hardening agent for water glass, this reacts with calcium in the ground during the process of infiltration into the ground and causes calcium sulfate or It has been found that an insoluble salt such as calcium phosphate is formed, and this insoluble salt causes clogging between soil particles and impairs the permeability of the injection material.
[0007]
Therefore, as a result of various studies, the present inventor has found that by using hydrochloric acid instead of sulfuric acid as a hardening agent for water glass, it is possible to significantly reduce the gelation time and to penetrate a wide range of ground, The present invention has been completed.
[0008]
That is, in the liquefaction prevention method or the like, generally, the soil contains calcium components such as shells. This calcium component reacts with sulfuric acid or phosphoric acid as a hardener to form gypsum or calcium phosphate, which are insoluble compounds, which causes clogging between soil particles in the process of infiltration into the ground and impairs permeability. .
[0009]
On the other hand, the present inventor has proposed that if hydrochloric acid is used as a hardening agent for water glass, CaCl2It has been found that only an insoluble compound is formed without producing a water-soluble salt as described above, and thus the injection liquid permeates a wide area without causing clogging between soil particles.
[0010]
The reaction product of water glass and hydrochloric acid is silica (SiO2), Except for NaCl, which does not cause any problem from the viewpoint of environmental protection and water quality. Furthermore, in the presence of silica gel, NaCl does not have any substantial adverse effect on concrete structures, the combined cement suspension or its consolidation.
[0011]
However, hydrochloric acid is not only highly irritating and inferior in workability, but also corrodes various instruments and devices used for manufacturing and injecting the injection material, such as an injection material preparation tank and an injection pump. No use was made.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the formation of insoluble salts during injection using hydrochloric acid as a hardening agent for water glass, to have excellent permeability, and, of course, to be excellent in workability and not to cause corrosion, Another object of the present invention is to provide a water-glass-based ground injection material, a manufacturing method, and a ground injection method and apparatus which do not adversely affect cement structures and metals and have improved disadvantages of the known art.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the water glass-based ground injection material of the present invention, a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution are used as active ingredients, and silica (SiO2) Min from 0.2 to 10 weight percent and a pure hydrogen chloride content from 0.1 to 6.0 weight percent. The hydrogen chloride component in the obtained injection material reacts with the aqueous solution of water glass to partially or entirely neutralize the aqueous solution.
[0014]
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, according to the method for producing a water glass-based ground injection material of the present invention, a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution are mixed in a hermetically sealed state to form silica (SiO 2).2) Is 0.2 to 10% by weight and the pure hydrogen chloride content is 0.1 to 6.0% by weight. The hydrochloric acid solution at this time is preferably a stabilized hydrochloric acid having a pure hydrogen chloride content of 11 (weight) percent.
[0015]
Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, according to the ground injection method of the present invention, in the ground injection method of injecting an injection material into the ground and consolidating the ground, coarse filling with cement grout or instantaneous grout is performed. Injection, a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution as active ingredients, silica (SiO2) Is 0.2 to 10% by weight and pure hydrogen chloride is 0.1 to 6.0% by weight.
[0016]
Still further, in order to achieve the above-mentioned object, according to the ground injection device of the present invention, a transport system for separately transporting a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution, and a water glass aqueous solution separately introduced from the transport system, respectively. And a mixing system for mixing the hydrochloric acid solution, and an injection system for injecting the water glass-based ground injection material obtained by mixing into the ground through an injection pipe installed in the ground, wherein the obtained water glass-based ground The injection material is silica (SiO2) 0.2 to 10 weight percent and 0.1 to 6.0 weight percent pure hydrogen chloride.
[0017]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0018]
Water glass-based ground injection material
The water glass-based ground injection material according to the present invention contains a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution as a curing agent as active ingredients.
[0019]
The above-mentioned water glass is usually manufactured in a molar ratio of SiO 2 for industrial use.2/ Na2O = 2 to 6, for example, “water glass 1” (specific gravity 1.31 (20 ° C.), SiO 2225.7%, Na2O 7.11%, molar ratio 3.73), “water glass 2” (specific gravity 1.40 (20 ° C.), SiO 2229%, Na2O9.5%, molar ratio 3.11). In particular, when used for preventing liquefaction, water glass having a large molar ratio is preferred.
[0020]
As the hydrochloric acid solution, hydrochloric acid having a hydrogen chloride concentration of 5 to 36 (by weight) such as industrial hydrochloric acid or by-product hydrochloric acid is used, and if necessary, water is added, or a gelling agent is added. Is prepared by adding a phosphoric acid compound or a sequestering agent to a hydrogen chloride concentration of 11.0 (weight)% or less. In such a hydrochloric acid solution, the irritating odor peculiar to hydrochloric acid is greatly reduced, stabilized, and workability is improved. Further, when such a hydrochloric acid solution is used and mixed with a water glass aqueous solution to produce a ground injection liquid according to the present invention, workability is improved, and the obtained injection material has excellent permeability and water quality conservation. And does not adversely affect structures in the ground. Such a hydrochloric acid solution is hereinafter referred to as "stabilized hydrochloric acid". It is necessary that the amount of residual hydrogen chloride (effective hydrogen chloride) after neutralization by the alkali agent is 50% or more of the total hydrogen chloride (pure content) before the addition of the alkali agent. Such stabilized hydrochloric acid can be manufactured at the time of injection at a factory etc. away from the injection site or at the injection site.However, considering the impact on workers involved in the injection work, it is necessary to manufacture the stabilized hydrochloric acid before transporting to the injection site. Is preferred.
[0021]
Examples of the gelling modifier used herein include alkali (earth) metal compounds such as hydroxides such as calcium and magnesium, alkali (earth) metal (bi) carbonates such as carbonates such as calcium carbonate, and water. Examples include glass and caustic alkali. At this time, the amount of the alkali agent used is normally 0.01 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of hydrochloric acid (in terms of 10% by weight). When the concentration of hydrochloric acid is high, the amount of the alkali agent used is increased. The amount used is arbitrarily changed, such as reducing the amount when the amount is low.
[0022]
The water glass-based ground injection material according to the present invention uses the above-mentioned water glass aqueous solution as the liquid A and the stabilized hydrochloric acid as a hardening agent as the liquid B, and these A and B liquids are sealed in a factory, for example, or at the injection site. And mixed in a sealed state with silica (SiO2It is manufactured as an injectable material with a content of 0.2 to 10% by weight and a hydrogen chloride concentration of 0.1 to 6.0% by weight. The stabilized hydrochloric acid used here has a hydrogen chloride concentration of 11% by weight or less, so that not only the irritating odor is reduced and the workability is improved, but also a partial gel of silica is hardly generated. When the silica concentration of the mixture A and B is in the range of 0.2 to 8% by weight, the obtained injection material is particularly suitable for preventing liquefaction, and when the silica concentration is 4 to 8% by weight, the stability of the excavated ground is stable. When the silica concentration is 8 to 10% by weight, it is suitable for ground reinforcement.
[0023]
Further, the mixing ratio of silica to pure hydrogen chloride is maintained at 0.2 to 10% by weight of silica and 0.1 to 6.0% by weight of pure hydrogen chloride in the mixed liquid, and the desired ratio is maintained. Is a ratio to obtain the gelation time and the consolidation strength of the concrete, specifically, HCl / SiO in a molar ratio.2= 0.4 to 1.5. When the silica concentration is high, if the concentration is higher than this range, the mixed solution is irritating and the workability is deteriorated, and a partial gel of silica is easily generated. On the other hand, if the ratio is 0.4 or less, the reaction is insufficient and the durability of the consolidated product cannot be obtained.
[0024]
The obtained water glass-based ground injection material according to the present invention is adjusted to an acidic or weakly alkaline pH of 0.5 to 9. Since this injection material exhibits a long gelation time in the range of pH 0.5 to 4.0, in this case, it is a one-pack type and is suitable for a wide range of injection purposes. When shortening the gelation time, first, an injecting material having this PH value, that is, a water glass acidifying solution is obtained, and then, various alkali agents, water glass or various salts are added to the water glass acidifying solution. Adjust to pH 2.5-9 by addition. At the time of injection, a water glass aqueous solution is used as the liquid A, and stabilized hydrochloric acid having a hydrogen chloride concentration of 10% by weight or less is used as the liquid B. The liquids A and B are mixed or merged at the upper end of the injection pipe or the end of the double pipe. And inject.
[0025]
Further, the water glass-based ground injection material according to the present invention can also contain a phosphate compound or a sequestering agent. In this case, the phosphoric acid compound or the sequestering agent is preferably contained in a hydrochloric acid diluted solution. As the phosphoric acid-based compound used here, (poly) condensed phosphate is preferable in addition to phosphoric acid and disodium phosphate, and specifically, for example, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid And the like. Specific examples thereof include sodium pyrophosphate, sodium pyrophosphate, sodium acid pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetrapolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium acid hexametaphosphate, and potassium salts thereof. Further, the sequestering agent is a substance that is effective in forming a coating film on the surface of concrete or iron in soil, specifically, an aliphatic oxycarboxylic acid, for example, citric acid, Tartaric acid, gluconic acid, etc., in addition thereto, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, bis (2-hydroxyphenylacetic acid) ethylenediamine, and salts thereof, etc. However, in consideration of economy, practicality, and the like, citric acid and condensed phosphate are particularly preferred. These sequestering agents are used alone or in combination of two or more. These phosphate compounds and sequestering agents form a protective coating on the surface of the underground structure from acid rain, seawater, or hot spring water penetrating into the soil, and block the adverse effects from harmful substances. Further, even if NaCl, which is a reaction product of the injection material, becomes thick, the effect is blocked. These coatings rely on the chelating effect, but are effected by insoluble coatings containing silica and metal ions.
[0026]
When a phosphoric acid compound is used in combination, the amount of the phosphoric acid compound is preferably in the range of pure hydrogen chloride: pure phosphoric acid = 99 to 70: 1 to 30 (weight ratio). When a sequestering agent is used in combination, the sequestering agent is preferably used in an amount of 0.05 to 5.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the pure hydrogen chloride. These compounds may be mixed in a hydrochloric acid solution or mixed with a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution to form a one-pack injection material.
[0027]
Furthermore, the ground injection material according to the present invention can also contain an alkaline earth metal compound in an aqueous solution of water glass. The alkaline earth metal compound is a hardly soluble alkali agent, and if it is added to a water glass aqueous solution, after mixing with hydrogen chloride, PH moves to the neutral side in the ground to shorten the gelation time. . For this reason, at the time of injection, a long gelation time due to being acidic is obtained, and the soil is shifted to neutral with time while widely penetrating, and the ground can be kept neutral.
[0028]
Furthermore, the ground injection material according to the present invention can also contain colloidal silica. As a result, the obtained soil injection material can increase the silica concentration to 20% by weight, and can be used for reinforcement of a foundation or the like to enable high strength ground improvement with excellent permeability. Further, even when the silica concentration is low, as in the case of an injection material for preventing liquefaction, the amount of silica derived from water glass can be increased, for example, twice or more without substantially shortening the gelation time.
[0029]
Further, in the present invention, an aqueous solution of water glass and stabilized hydrochloric acid are mixed to prepare an acidified solution of water glass having a pH value of preferably 3 or less, and this is mixed with a cement suspension or a cement slag suspension. By mixing and using 0.5 to 3 kg of sodium carbonate or sodium bicarbonate per 100 l of suspension as a gelling time adjuster, a water glass acidified liquid-cement-based injection material having a gelling time of about several seconds to several minutes can be obtained. it can. Increasing the amount of sodium carbonate or bicarbonate further extends the gel time. The amount of cement in the cement suspension used at this time is not particularly limited, but is preferably 10 to 60 kg per 100 l of the cement suspension. Of this cement amount, an amount of 10% or more can be replaced with slag. In addition, specific surface area 5000cm as cement or slag2The reactivity and the permeability can be improved by using fine particles having a particle size of / g or more.
[0030]
The ground improved by injecting such an injection material into the ground has a high consolidation strength. The consolidated ground at this time is near neutrality even though the acidic liquid is used. The consolidation strength (homogel) of the injection solution is 0.5 to 3.0 MN / m2When compared with the solidification strength of an acidic silica sol-cement-based injection material using sulfuric acid as an acid, the injection material of the present invention has a higher strength.
[0031]
Method for producing water glass-based ground injection material
The above-mentioned aqueous solution of water glass and the above-mentioned hydrochloric acid solution are mixed in a closed state, for example, in a closed state using a circulation-type closed-type mixing apparatus 7 shown in FIG. 2 or a jet-type closed-type mixing apparatus 8 shown in FIG. Then, the water glass-based ground injection material according to the present invention is manufactured. The circulation-type closed mixing device 7 in FIG. 2 is a mixing device in which the aqueous solution of water glass from the storage tank 2 and the hydrochloric acid solution from the storage tank 5 are joined in a closed state, and the combined liquid is circulated and mixed. 3 is a mixing device that injects a water glass aqueous solution from the storage tank 2 and a hydrochloric acid solution from the storage tank 5 in a sealed state from an injection nozzle (not shown), and collides and mixes with each other. is there. The mixing device 8 shown in FIG. 3 is a combined type mixing device in which the two liquids are combined and mixed therein, or one of the two liquids is filled in the mixing device, and then the other liquid is stirred into this liquid. It can also be used as a batch type mixing device for introducing and mixing a predetermined amount. The resulting injection material is silica (SiO2) Is 0.2 to 10% by weight and the pure hydrogen chloride content is 0.1 to 6.0% by weight. The mixing method and apparatus will be described later in detail with reference to the drawings.
[0032]
Water glass ground injection method
The water glass-based ground injection method according to the present invention is a ground injection method in which the above-described water glass-based ground injection material is injected into the ground to consolidate the ground, and is roughly filled with cement-based grout or instantaneously set grout. , And an aqueous solution of water glass and a hydrochloric acid solution as active ingredients, and silica (SiO 2)2) Is 0.2 to 10% by weight and the pure hydrogen chloride content is 0.1 to 6.0% by weight.
[0033]
Specifically, for example, prior to injecting the water glass-based ground injection material into the ground, first, cement-based grout or flash cement is injected into the ground as a primary injection material, and the ground is roughly filled. Then, the above-mentioned injection material is injected into the ground as a secondary injection material.
[0034]
The secondary injection material used in the above-mentioned construction method is the above-mentioned water glass-based ground injection material according to the present invention. In other words, it comprises a water glass aqueous solution and a hydrochloric acid solution as active ingredients, and silica (SiO 2)2) Is 0.2 to 10% by weight and a pure hydrogen chloride component is 0.1 to 6.0% by weight. . This injection method is carried out using, for example, an injection device described later. Details will be described later with reference to the accompanying drawings.
[0035]
Ground injection device
FIG. 1 is a flow sheet of a specific example of the ground injection device according to the present invention, FIG. 2 is a specific example of the mixing system of FIG. 1, and is a schematic diagram of a circulation-type closed mixing device, and FIG. 2 is a schematic view of another specific example of the mixing system of FIG. 1, which is an injection-type closed mixing device.
[0036]
As shown in FIG. 1, the soil injection device according to the present invention basically includes a transportation system A, a mixing system B, and an injection system C.
[0037]
The transport system A is provided with a transport pump 1, one end 3a is provided in a storage tank 2 of a water glass aqueous solution, and the other end 3b is provided with a conduit 3 connected to the mixing system B, and a transport pump 4 is provided. The storage tank 5 for the hydrochloric acid solution is provided with a conduit 6 having the other end 6b connected to the mixing system B, and the aqueous glass solution is passed from the water glass storage tank 2 to the mixing system B through the conduit 3 by the operation of the transport pump 1. The hydrochloric acid solution is separately transported from the hydrochloric acid storage tank 5 to the mixing system B through the conduit 6 by the operation of the transport pump 4. Here, as the aqueous solution of water glass in the water glass storage tank 2, for example, the above-mentioned one is used, and as the hydrochloric acid solution of the hydrochloric acid storage tank 5, for example, the above-mentioned stabilized hydrochloric acid is used. When the hydrochloric acid solution is introduced into the hydrochloric acid storage tank 5, the storage tank 5 is filled with the hydrochloric acid liquid from a not-shown inlet provided in the storage tank 5 or a small amount of By injecting the hydrochloric acid solution into the storage tank 5 while spraying water, the stimulation can be further reduced.
[0038]
The mixing system B is provided with the circulation type closed mixing device 7 shown in FIG. 2 or the injection type (or combined type or batch type) closed type mixing device 8 shown in FIG. As described above, the batch-type closed mixer is a device in which one liquid is stored in a predetermined amount in the device, and the other liquid is mixed while stirring the liquid. As described above, it is a device that combines and mixes both liquids at the same time.
[0039]
The circulation-type closed mixing apparatus 7 shown in FIG. 2 receives the aqueous solution of water glass and the hydrochloric acid solution separately transported from the water glass storage tank 2 and the hydrochloric acid storage tank 5 of the transport system A via valves 9 and 10, The mixture is introduced at a liquid ratio (volume) of 1: 1, circulated in an arbitrary direction, for example, in the direction of the arrow, and mixed in a closed state to obtain the injection material according to the present invention.
[0040]
The obtained injection material can be directly sent to the injection system C described later, but is usually once stored in the injection solution storage tank 12 once. This injection material is made of silica (SiO 2) as described above.2) And 0.1 to 6.0% by weight of hydrogen chloride.
[0041]
The injection-type hermetic mixing apparatus 8 shown in FIG. 3 introduces and mixes an aqueous solution of water glass and a hydrochloric acid solution as in FIG. , Is different from that of FIG. At the time of this mixing, the mixing is sufficiently performed by rotating the stirrer 13 installed in the apparatus 8 and stirring and mixing. The obtained injection material is stored in the injection material storage tank 12 from the bottom portion 14 of the device 8 via the pulp 11. In the injection-type hermetic mixing device 8, the injection is performed by injecting both liquids with the injection nozzle, but the injection may be performed by injecting only one liquid.
[0042]
As shown in FIG. 1, the injection system C is provided with an injection pump 16, and is provided with a conduit 15 having one end 15 a connected to the mixing system B and the other end 15 b connected to an injection pipe 18 of the ground 17. .
[0043]
Then, the water-glass-based ground injection material obtained by mixing in the mixing system B is injected directly from the mixing devices 7 and 8 in FIG. 2 at the injection site or into the injection material storage tank 12 manufactured at a factory or the like. It is conveyed to the site, and is injected into the ground 17 from the injected material storage tank 12 through the injection pipe 18 buried in the ground 17 by the operation of the injection pump 16. For example, a double tube rod is used as the injection tube 18, and the two solutions are combined and injected. Alternatively, after the two solutions having a short gelation time are combined, the other two solutions having a long gelation time are combined and injected, or one solution is injected. In addition, after the cement-bentonite is first injected by the double pipe double packer injection method, an injection material having a long gelation time can be injected secondarily by one shot.
[0044]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[0045]
[0046]
[Table 1]
[0047]
2. Test method
(1) Soil penetration test
a) A 4 m plastic mold (5.2 cm in diameter) was filled with Toyoura standard sand (12.81) kg (relative density = 60%). After saturation with a 0.1% suspension of calcium carbonate, the injection material was injected at an injection pressure of 0.05 MPa. After the completion of the injection, the penetration distance was measured, and after curing in a room, the mixture was further cured for a predetermined number of days and consolidated, and the compressive strength of the consolidated body was measured.
[0048]
b) Sea sand was used in place of Toyoura standard sand in a). The calcium content in the sea sand is 3% by weight.
[0049]
(2) Measurement of compressive strength
5 cm was cut from the lower end of the consolidated body obtained in the above experiment, and then cut at 10 cm intervals. No. from the one near the inlet. 1, No. 2, No. 3 ... After the compact was removed from the mold and cured for a predetermined number of days, the uniaxial compressive strength was measured.
[0050]
(3) Repeated torsion test
For the consolidated body of the injection material according to the present invention, in order to check the liquefaction strength, undrained repetitive torsion was performed with the constraint pressure set to 49 kPa. Other conditions followed the conventional method.
[0051]
(4) Corrosion test
For the stabilized hydrochloric acid and the injection material, a metal corrosion test was performed. The metal test piece used was a SUS316 plate with a thickness of about 1 mm. The immersion method was as follows: 200 ml of the liquid was placed in a 200 ml poly bottle with a lid, the metal test piece was immersed, and the color and weight change of the metal after a predetermined number of days were measured. did.
[0052]
(5) Irritation odor confirmation test
A predetermined infusion solution was placed in 250 ml of polyvin, one day after sealing, the lid was removed, and the odor was immediately smelled. There were three examiners.
[0053]
3.Experiment 1
Hydrochloric acid having a concentration of 36% was diluted with water to obtain a 10% hydrochloric acid solution, and a predetermined amount of calcium carbonate and other various alkali agents shown in Table 2 was added to 100 g of the 10% hydrochloric acid solution to prepare stabilized hydrochloric acid. Further, as shown in Table 3, a predetermined amount of phosphoric acid or a sequestering agent was added to 100 g of a 10% hydrochloric acid solution to prepare stabilized hydrochloric acid (curing agent). For comparison, a curing agent using sulfuric acid was also prepared.
[0054]
[Table 2]
[0055]
[Table 3]
[0056]
4.Experiment 2
Various water glass aqueous solutions shown in Table 4 were prepared and used as solution A. As the water glass, "water glass 1" and "water glass 2" in Table 1 were used. Next, each of the solutions A and various kinds of stabilized hydrochloric acid (solution B) shown in Table 4 were mixed to prepare various water glass acidifying solutions having a pH of 0.5 to 4 to obtain a solution C.
[0057]
[Table 4]
[0058]
In Table 4, when the silica concentration of the solution C is 0.2% or more (Sample No. 27), a uniform gel is produced, whereas when the silica concentration is less than 0.2 (Comparative 13), When a water glass aqueous solution (Solution A) and a hardener solution (Solution B) are mixed, precipitated silica floats and the whole does not gel, so that the lower limit of the silica concentration is 0.1 in the compounded solution of the present invention. 2%.
[0059]
When the silica concentration of the solution C is high (5 to 10%), the pure hydrogen chloride content is preferably 1.2 to 4.3%, and when the silica concentration is low (5 to 0.2%). Thus, when the silica concentration is 0.2 to 5.0%, the hydrogen chloride concentration is preferably 0.3 to 2.2%.
Further, HCl / SiO of liquid C is used.2Is preferably 0.35 to 0.65 when the silica concentration is 5 to 10%, and 0.40 to 2.20 when the silica concentration is 5.0 to 0.2%.
[0060]
When the silica concentration is about 2% and used for preventing liquefaction, there is no corrosion of metals such as injection equipment and underground structures without adding a metal ion sequestering agent, and metal ion sequestration A coating is formed on the concrete surface by adding the agent.
[0061]
Examples 1 to 13
The aqueous water glass solution (solution A) and the stabilized hydrochloric acid (solution B) shown in Table 5 were thoroughly mixed at a volume ratio of 1: 1. 1 to 9 water glass-based ground injection materials were prepared. Table 5 shows the PH value and gel time of these injection materials. Table 5 also shows examples of other curing agents for reference.
[0062]
Further, a water glass aqueous solution (solution A) and a water glass acidifying solution (solution C) shown in Table 5 were sufficiently mixed at a volume ratio of 1: 2. Water-glass-based ground injection materials of 10 to 13 were prepared. Table 5 shows the PH value and gel time of these injection materials.
[0063]
[Table 5]
[0064]
In Table 5, Example No. The mixed liquids Nos. 1 to 9 are the water glass-based ground injection materials according to the present invention obtained by mixing the liquid A (water glass aqueous solution) and the liquid B (stabilized hydrochloric acid) at a volume ratio of 1: 1. No. The mixed solution of 10 ° to 13 is the water glass ground injection liquid according to the present invention obtained by mixing the liquid A (water glass aqueous solution) and the liquid C (water glass acidified liquid) at a volume ratio of 1: 2. All of these are injection materials having a silica content of 0.2 to 10% by weight, a pure hydrogen chloride content of 0.1 to 6.0% by weight, and a PH of 2.5 to 9.
[0065]
Example No. 5 in Table 5. A permeation test was performed on the mixture obtained in 1. The test was performed in accordance with the above-mentioned "penetration test into soil a". The amount of the mixture used was 3.65 l, and the permeation length was 400 cm. For comparison, the above-mentioned “penetration test into soil a” also applies to the injection material according to Reference 1 in Table 5, that is, the mixed solution composed of the liquid A (water glass aqueous solution) and the curing agent (75% sulfuric acid). Was performed according to The used amount of the mixed solution was 3.65 l, and the permeation length was 280 cm. It can be seen that the injection material according to the present invention using a hydrochloric acid solution was superior to that using sulfuric acid.
[0066]
A strength test was performed on the consolidated body of the above-described sample (Example No. 1 and Reference 1 in Table 5). The test was carried out for 28 days with respect to the compacted body within 1 m from the injection port side and according to the above-mentioned "measurement of compressive strength". Table 6 shows the measurement results.
[0067]
[Table 6]
[0068]
From Table 6, it can be seen that Example No. 5 of Table 5 according to the present invention using a hydrochloric acid solution. It can be seen that the injection material of No. 1 has a larger strength of the consolidated body than the injection material of Reference No. 1 using sulfuric acid.
[0069]
Further, a corrosion test was performed on the injection material of the present invention. The test was performed according to the above-mentioned "corrosion test". The immersion liquid subjected to the test is as shown in Table 7, and the immersion period is 7 days. Table 7 shows the test results.
[0070]
[Table 7]
[0071]
From Table 7, it can be seen that the immersion liquid of “Comparative 5 of Table 2” (35% hydrochloric acid) has a weight change of 1.30%, which is considerably large, and the color change is large. Also, it can be seen that there is almost no change in weight.
[0072]
Examples 14 to 16
In the above-mentioned "penetration test into the soil a", the penetration test was carried out at an injection pressure of 0.04 Mpa in the same manner as described above except that "Toyoura standard sand" was replaced with "Chiba sea sand". Penetration test b)). A mixed solution of silica concentration of 6% and PH3 was prepared using No. 3 water glass, and injected at an injection pressure of 0.04 Mpa by the method of "penetration test into soil b" to measure the permeation length. Table 8 shows the measurement results.
[0073]
The samples subjected to the test were a water glass aqueous solution (solution A), a water glass solution obtained by diluting 70 ml of “water glass 1” in Table 1 with 130 ml of water, and a liquid B as various stabilized hydrochloric acid shown in Table 8; : B = 1: 1 (volume) and mixed in a ratio of Example No. 14 ° to 16 °. These samples are injection materials with a silica concentration of about 6% and PH3. The same test was performed for the reference example samples in Table 8. Table 8 shows the results.
[0074]
[Table 8]
[0075]
As is clear from Table 8, Example No. B containing a hydrochloric acid solution and calcium carbonate as the B solution. Example No. 14 containing hydrochloric acid solution and phosphoric acid as solution B Example No. 15 containing hydrochloric acid solution and sodium hexametaphosphate as solution B and solution B. No. 16 is mainly composed of a hydrochloric acid solution as the B solution. 14 to 16 have a long permeation distance and are excellent in permeability. On the other hand, in Reference Example No. B which mainly contains sulfuric acid instead of hydrochloric acid as B liquid. 7 to 9 all have a short permeation distance and are inferior in permeability.
[0076]
Example 17
A permeation test was performed according to the above-mentioned "penetration test into soil b". The sample subjected to the test was prepared by adding a calcium carbonate as an alkaline agent to a water glass aqueous solution as a liquid A, and a hydrochloric acid liquid as a liquid B. The examples shown in Table 9 were obtained by mixing these liquids A and B. No. Seventeen. As a comparative curing agent, 10% sulfuric acid shown in Comparative Example 2 in Table 2 was used. 17 was compared. Table 9 shows the results.
[0077]
[Table 9]
[0078]
From Table 9, it can be seen that in Example No. 1 in which an alkali agent was added to solution A and hydrochloric acid solution was used as a curing agent. 17 indicates that the injection range is significantly wider than that of Reference 10 in which sulfuric acid is used as a curing agent and an alkali agent is not added to solution A. Also, in Example No. At 17 ° C, calcium chloride is formed by injection, which is water-soluble and does not affect permeability, whereas Reference 10 using sulfuric acid produces almost water-insoluble calcium sulfate. It can also be seen that the permeation range is narrowed.
[0079]
Example 18
A repeated torsion test was performed according to the above-mentioned "repeated torsion test". The samples subjected to the test are the same as those of Example No. 18. For comparison, the same test was carried out for the water glass-sulfuric acid system shown in Reference 11 of Table 10 and the unmodified product shown in Reference 12. The number of repetitions at both amplitudes of 7.5% shear strain is 20 times. Table 10 shows the results.
[0080]
[Table 10]
[0081]
From Table 10, it can be seen that Example Nos. It can be seen that the 18 ° consolidated body has a very good repetitive stress ratio (liquefaction strength R201) as compared with Reference 11 using 10% sulfuric acid as a curing agent and the untreated unmodified body.
[0082]
Examples 19 to 20
In Table 4, sample No. As shown in Table 11, a mixed solution without addition of colloidal silica and a mixed solution with the added colloidal silica were prepared from the acidified water glass solution (pH 1.8, gelation time not less than 1 week) obtained at 27 °, respectively. . 19 ° and 20. The permeation distance and strength of these mixed liquids were measured using the same measurement test method as described above. Table 11 shows the measurement results.
[0083]
[Table 11]
[0084]
From Table 11, it can be seen that Example No. 1 having a low silica concentration and a long gelation time. Example No. 19 # has good permeability and is suitable as an injection for preventing liquefaction. 20 ° indicates that the strength of the consolidated body is increased.
[0085]
5.Experiment 3
An irritating odor confirmation test was performed for each of the mixed liquids shown in Table 12. Table 12 shows the results. In Table 12, the mark ◎ means no irritating odor, the mark 多少 means some irritating odor, the sign あ り means irritating odor, and the mark × means there is irritating odor.
[0086]
[Table 12]
[0087]
From Table 12, each sample No. of the stabilized hydrochloric acid and 10% hydrochloric acid was used. It can be seen that no irritating odor is generated for 28 ° to 34 °, whereas a stimulating odor is generated for each of 75% sulfuric acid, 10% sulfuric acid and 15% hydrochloric acid.
[0088]
6.Experiment 4
A mortar sample (5φ × 10 cm) was immersed in the following compounding solution to observe the formation of a film on the concrete surface. Blended liquid 1- 10% hydrochloric acid containing 1% phosphoric acid and water glass 1 were mixed to prepare an acidic liquid having a silica concentration of 0.20% and PH of 3.0. Blended liquid 2- 10% hydrochloric acid containing 0.5% sodium hexametaphosphate and water glass 1 were mixed to prepare an acidic liquid having a silica concentration of 0.2% and PH of 3.0. Mixing solution 3-10% hydrochloric acid and water glass 1 were mixed to prepare an acidic solution having a silica concentration of 0.15% and a pH of 3.0.
[0089]
200 ml of the compounding solution was placed in a plastic container, and the mortar specimen was immersed therein and allowed to stand for one year. In Formulations 1 and 2, a white film was formed on the mortar surface. On the other hand, the coating liquid was not formed on the mortar surface in the liquid mixture 3. One year after standing, the mortar specimen was taken out, washed lightly with water, and immersed in 200 ml of water. One day later, the pH of the curing water was 4.5 in the mixture 1 and 4.8 in the mixture 2, but was 11.0 ° in the mixture 3. After a lapse of three months, the pH of the curing water was 5.1 for the first liquid and 5.3 for the second liquid, but was 11.9 for the third liquid. After a lapse of 6 months, the pH of the curing water was 5.8 for the mixed liquid 1 and 5.9 for the mixed liquid 2, but was 12.1 for the mixed liquid 3.
[0090]
The coating formed on the mortar surface was not damaged at all and remained formed. When mortar not immersed in the compounding liquid was immersed in water, the pH became 12 or more in one day. Furthermore, in the case of the mixed solution 1 and 2 where the silica concentration was 0.15%, almost the same results as those of the mixed solution 3 were shown.
[0091]
Maintaining a neutral pH of about 9.0 or less means that a white film has formed a film that suppresses the elution of alkali from the mortar specimen, preventing neutralization and preventing external contamination. This means preventing invasion of undesired ions. This means that such a film requires a silica concentration of 0.2% or more.
[0092]
Examples 21 to 28
Example 13 shown in Table 13 For each of the blended liquids of 21 ° to 28, the SiO of AB2Concentration, pure hydrogen chloride, molar ratio HCl / SiO2Was measured and the presence or absence of a pungent odor and the presence or absence of a partial gel were also observed. The results are shown in Table 13.
[0093]
[Table 13]
[0094]
From Table 13, it is apparent that Example No. 21 ° to 28 are all SiO2Concentration, pure hydrogen chloride, HCl / SiO2The molar ratio was within the specific range of the present invention, and there was no pungent odor and no partial gel was formed. On the other hand, for Reference 11, no irritating odor or partial gel was generated,2The concentration is 0.10% and the pure hydrogen chloride content is 0.06%, which is outside the scope of the present invention.
[0095]
Examples 29 to 31
Example 14 shown in Table 14 The irritating odor was measured for the water-glass acidified solution of 29 to 31 to determine the workability. At the same time, an acidified solution of water glass using 35% hydrochloric acid (Reference 13) and 15% hydrochloric acid (Reference 14) was measured for reference. Table 14 shows the results.
[0096]
[Table 14]
[0097]
From Table 14, it can be seen that the water-glass acidified liquid of the AB combined liquid has no irritation and is excellent in workability. On the other hand, Reference 13 using 35% hydrochloric acid and Reference 14 using 15% hydrochloric acid both have considerable irritation and are inferior in workability.
[0098]
Example 32
The injection material according to the present invention was injected into the ground by the double pipe double packer method using the injection device of FIG. Prior to this injection, first, cement-based grout was injected into the ground 17 to be treated as a primary injection material, and the ground was roughly filled.
[0099]
Next, the liquid A (water glass aqueous solution) of Example 1 shown in Table 5 is stored in the water glass storage tank 2 of the transportation system A in FIG. The liquid A (water glass aqueous solution) and the liquid B (stabilized hydrochloric acid aqueous solution) were separately transported to the mixing system B through the conduits 3 and 6 by operating the transport pumps 1 and 4 respectively.
[0100]
As the mixing system B, the circulating closed mixer 7 shown in FIG. 2 was used. The valves 9 and 10 in FIG. 2 are opened to introduce equal amounts of the solution A and the solution B into the mixing device 7, respectively, and the solution A and the solution B are sufficiently mixed while circulating. The injection material according to the present invention was stored in the storage tank 12.
[0101]
As shown in FIG. 1, the injection material stored in the injection material storage tank 12 was injected into the ground 17 as a one-liquid type through the injection pipe 18 in the ground 17 through the conduit 15 by the operation of the injection pump 16. .
[0102]
As a result of the injection, the injected material did not generate an insoluble salt in the ground 17, was sufficiently penetrated without causing clogging between the soil particles, and was firmly consolidated, which was optimal for preventing liquefaction of the ground. .
[0103]
Example 33
In Example 32, a flash grout (gel time: 30 seconds) was used as the primary injecting material instead of cement grout, and the mixing system B in FIG. 1 was replaced with the circulation type closed mixing device 7 in FIG. Injection into the ground was performed in the same manner as in Example 32, except that the injection-type closed mixer 8 shown in FIG. 3 was used. That is, the valves 9 and 10 in FIG. 3 are opened to introduce equal amounts of the liquid A and the liquid B into the mixing device 8, and the liquids A and B are sufficiently mixed while being sprayed. From No. 14 was stored in the injection material storage tank 12 to prepare an injection material according to the present invention.
[0104]
At the time of injection, a double pipe is used as the injection pipe 18, a water glass acidifying liquid is sent from one pipe, and a water glass aqueous solution is sent from the other pipe. The water-glass acidifying solution was injected as a cemented grout and then as a cemented grout, and this was repeated.
[0105]
As a result of the injection, the injected material does not generate an insoluble salt in the ground 17 and sufficiently penetrates without causing clogging between the soil particles as in Example 32, and is firmly consolidated to liquefy the ground. Perfect for prevention.
[0106]
【The invention's effect】
1. Despite the use of a hydrochloric acid solution, it has not only a small irritating odor but also a small effect on the human body and is excellent in handleability.
[0107]
2. The gel time can be easily adjusted, and the ground improvement can be ensured.
[0108]
3. Since the gel, which is a cured material of the injection material, has little shrinkage, the water-stopping property of the improved ground is extremely low.
[0109]
4. A water glass acidifying solution can be easily prepared.
[0110]
5. When applied to the prevention of liquefaction, the permeability can be improved, so that the range of improvement by injection from one location can be widened.
[0111]
6. By using colloidal silica in combination, it is possible to improve the ground with high strength or to obtain a ground excellent in durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet of a specific example of a ground injection device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a circulation-type closed mixing apparatus that is a specific example of a mixing system.
FIG. 3 is a schematic view of another specific example of a mixing system, which is an injection-type hermetic mixing apparatus.
[Explanation of symbols]
A Transportation system
B mixed system
C injection system
1 Transport pump
2) Water glass storage tank
3 conduit
3a @ one end
3b @ other end
4 Transport pump
5 hydrochloric acid storage tank
6 conduit
6a @ one end
6b @ other end
7 Recirculating closed mixer
8 injection type closed mixer
9mm valve
10mm valve
11 valve
12 Injection liquid storage tank
13 stirrer
14 bottom
15 conduit
15a @ one end
16 infusion pump
16a @ other end
17 ground
