JP2016074778A - Manufacturing installation and manufacturing method of silica sol grout - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing installation and a manufacturing method of silica sol grout which can manufacture highly-concentrated silica sol grout with high performance without causing partial gelation, can use undiluted solution of water-glass, and can knead seawater to use as water.SOLUTION: A manufacturing installation of silica sol grout manufactures to obtain the silica sol grout by mixing a silica solution to an acid solution. The installation comprises: an agitation tank 1 opening the top face and pooling an acid solution; an agitator 2 arranged in the agitation tank 1; and an injection nozzle 3 arranged at a non-contact position for the acid solution pooled in the agitation tank 1, and injecting the silica solution.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、シリカゾルグラウトの製造装置および製造方法(以下、単に「製造装置」および「製造方法」とも称する)の改良に関する。   The present invention relates to improvements in a silica sol grout production apparatus and production method (hereinafter also simply referred to as “production apparatus” and “production method”).

近年、液状化防止等に非アルカリ性シリカ溶液が用いられるようになってきている。液状化防止注入は、いつ起こるか分からない地震に対しての地盤強化であるので、長期耐久性が要求される。よって、水ガラスの劣化要因となるアルカリを酸で除去して製造される酸性領域のシリカグラウトの使用が適切であることが分かっている。しかし、近年の大規模な液状化防止注入を経済的に行うためには、大容量の酸性シリカ製造装置を用いて急速施工を行うことが必要となる。   In recent years, non-alkaline silica solutions have been used to prevent liquefaction and the like. Since liquefaction prevention injection is ground strengthening against earthquakes that do not know when it occurs, long-term durability is required. Therefore, it has been found that it is appropriate to use silica grout in an acidic region produced by removing an alkali that causes deterioration of water glass with an acid. However, in order to economically perform large-scale liquefaction prevention injection in recent years, it is necessary to perform rapid construction using a large-capacity acidic silica production apparatus.

ところが、大きな容器を用いて大量の注入液を作ることは、従来の方法では、不均質なゲルが析出するため困難であった。その理由は、従来、非アルカリ性シリカ系グラウトを製造するに際し、水ガラスのアルカリを酸で除去する方法を用いた場合、アルカリ領域から中性領域を通過するに際して部分的なゲル化が生ずることから、目的とするpHや比重を有する均一なシリカ系グラウトを得ることが困難だったことによる。   However, it has been difficult to produce a large amount of injection solution using a large container because a heterogeneous gel precipitates in the conventional method. The reason for this is that, when a non-alkaline silica grout is conventionally produced, when a method of removing the alkali of water glass with an acid is used, partial gelation occurs when passing through the neutral region from the alkaline region. This is because it was difficult to obtain a uniform silica grout having the target pH and specific gravity.

図1は、シリカ溶液のpHとゲル化時間とシリカ濃度との関係を示すグラフである。図1中のケース1は、水ガラスに酸を加えて酸性シリカ溶液を作るに当って、ゲル化時間が瞬結に近いpHが中性の領域を通過するため、均質な酸性シリカ液が作製できない。このため、ケース2に示すように、酸性液に水ガラスを加える方法を用いている。酸性シリカ液を作る方法としては、Y字管を用いて水ガラスと酸とを酸過剰に合流混合する方法(Y字方式)や、容器中に過剰の酸性液を計量して、酸性液中において所定の量の水ガラスを噴出混合する方法が用いられる(バッチ方式)。このうちY字方式の製造方法では、A液(水ガラス液)とB液(酸性液)とを正確な混合比率で混合することが難しいため、塊状シリカが析出しやすい。これに対して、A液とB液とを容器内に順次供給するバッチ方式の製造方法は、正確にA液とB液を計量して混合できるので、塊状シリカが析出しにくく、好ましい。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between the pH of a silica solution, the gelation time, and the silica concentration. Case 1 in FIG. 1 is that when an acid is added to water glass to make an acidic silica solution, the gelation time passes through a neutral region where the pH is close to instantaneous setting, so a homogeneous acidic silica solution is produced. Can not. For this reason, as shown in Case 2, a method of adding water glass to the acidic liquid is used. As a method of making acidic silica liquid, water glass and acid are mixed and mixed in excess with a Y-shaped tube (Y-shaped method), or excessive acidic liquid is measured in a container and the acidic liquid is measured. A method of spraying and mixing a predetermined amount of water glass is used (batch method). Among them, in the Y-shaped manufacturing method, it is difficult to mix the liquid A (water glass liquid) and the liquid B (acidic liquid) at an accurate mixing ratio, and thus the bulk silica is likely to be precipitated. On the other hand, a batch-type production method that sequentially supplies the A liquid and the B liquid into the container is preferable because the A liquid and the B liquid can be accurately measured and mixed.

このように、部分ゲルの発生を防止するためには、急速なゲル化が生じないように酸を過剰に配合したり、水ガラスを希釈して混合するなどの手法を用いざるを得ないが、酸を過剰に添加したシリカゾルグラウトでは、環境や構造物への影響を考慮する必要があり、希釈した水ガラスでは、水ガラス濃度が低く、改良地盤において十分な高強度が得られないという問題があった。   Thus, in order to prevent the occurrence of partial gel, it is necessary to use a technique such as excessive mixing of acid so that rapid gelation does not occur, or diluting and mixing water glass. In the case of silica sol grout with excessive addition of acid, it is necessary to consider the influence on the environment and structures. In diluted water glass, the concentration of water glass is low, and sufficient high strength cannot be obtained in improved ground. was there.

シリカゾルの製造に係る先行技術として、例えば、特許文献1には、酸の中に水ガラスを加えて強酸性のシリカゾルを得るにあたり、最終所望珪酸含有率を達成するために必要な希釈水の全量を水ガラス原液に添加して希釈水ガラス液を調製した後、上端が密閉された円筒部と、その下端に連設され、下部に吐出口を設けた円錐部とからなる混合装置の円筒部内に、その軸線に対して直角に導入した多量の希釈水ガラス液を連続的に移動しながら、これに垂直に少量の強酸性鉱酸液を連続的に加圧噴射し、かつ、両液を乱流状態で旋回混合する技術が開示されている。また、特許文献2には、絞り部を付した2つの原料供給管が合流し、この合流部にて1つの排出管と連結してなるY字型の反応装置を使用し、この反応装置の2つの原料供給管から酸性剤水溶液と珪酸ソーダ溶液を所定の流速でそれぞれ供給し、上記合流部にて両成分を衝突混合させ、所定の流速で排出管より流出させる地盤注入薬液用非アルカリ性珪酸水溶液の製造方法が開示されている。   As a prior art related to the production of silica sol, for example, Patent Document 1 discloses that the total amount of dilution water necessary to achieve the final desired silicic acid content in obtaining strongly acidic silica sol by adding water glass into acid. Is added to the water glass stock solution to prepare a diluted water glass solution, and then the inside of the cylindrical portion of the mixing apparatus is composed of a cylindrical portion whose upper end is sealed and a conical portion which is connected to the lower end and is provided with a discharge port at the lower portion. In addition, while continuously moving a large amount of diluted water glass liquid introduced at right angles to the axis, a small amount of strong acidic mineral acid liquid is continuously pressurized and injected perpendicularly thereto, and both liquids are A technique for swirling and mixing in a turbulent state is disclosed. Patent Document 2 uses a Y-shaped reaction apparatus in which two raw material supply pipes with constricted parts are joined and connected to one discharge pipe at the joining part. Non-alkaline silicic acid for ground injecting chemical solution that supplies acidic solution and sodium silicate solution from the two raw material supply pipes at a predetermined flow rate, collides and mixes both components at the junction, and flows out from the discharge pipe at a predetermined flow rate A method for producing an aqueous solution is disclosed.

さらに、特許文献3には、水ガラスの水溶液と硬化剤の水溶液とを混合して非アルカリ性地盤硬化用薬液を製造するにあたり、水ガラスおよび硬化剤の水溶液をそれぞれ貯留する第1,第2貯留槽と、第1貯留槽に接続され水ガラスの水溶液を供給する第1供給系と、第2貯留槽に接続され硬化剤の水溶液を供給する第2供給系と、第1,第2供給系の下流側に接続されこれらを合流する合流管と、合流管の出口側に接続されたミキサと、ミキサの出口側に設置され非アルカリ性地盤硬化用薬液を貯留する第3貯留槽とを備え、合流管の出口側が入口側よりも大径に形成され、入口側が出口側よりも上方に配置され、入口側に接続された第1供給系及び第2供給系の下流側が入口側よりも更に上方に配置されて成る非アルカリ性地盤硬化用薬液の製造装置が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 3, when manufacturing a non-alkaline ground hardening chemical by mixing an aqueous solution of water glass and an aqueous solution of a curing agent, first and second storages for storing an aqueous solution of water glass and a curing agent, respectively. A tank, a first supply system connected to the first storage tank for supplying an aqueous solution of water glass, a second supply system connected to the second storage tank for supplying an aqueous solution of a curing agent, and first and second supply systems A confluence pipe connected to the downstream side of the merging pipe, a mixer connected to the outlet side of the merging pipe, and a third storage tank installed on the outlet side of the mixer for storing the non-alkaline ground hardening chemical, The outlet side of the junction pipe is formed to have a larger diameter than the inlet side, the inlet side is disposed above the outlet side, and the downstream side of the first supply system and the second supply system connected to the inlet side is further above the inlet side Non-alkaline ground hardening medicine arranged in Manufacturing apparatus is disclosed.

さらにまた、特許文献4には、所定の寸法を有する円筒形混合槽と、この混合槽の底面に垂直な中心線上に、先端が下向きにかつ底面から上方に所定の距離に位置するように混合槽内に配置されたノズルとから構成される非アルカリ性珪酸水溶液の製造装置を用い、混合槽に酸性剤水溶液を装填し、この水溶液中に水ガラス液をノズルの先端から所定の圧力で注入混合する非アルカリ性珪酸水溶液の製造方法が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 4, mixing is performed so that a cylindrical mixing tank having a predetermined size and a center line perpendicular to the bottom surface of the mixing tank are positioned at a predetermined distance downward and upward from the bottom surface. Using a non-alkaline silicic acid aqueous solution manufacturing device composed of a nozzle arranged in the tank, an acidic agent aqueous solution is loaded into the mixing tank, and water glass liquid is injected and mixed into the aqueous solution from the tip of the nozzle at a predetermined pressure. A method for producing a non-alkaline aqueous silicic acid solution is disclosed.

特公平5−75692号公報Japanese Patent Publication No. 5-75692 特開2005−194463号公報JP 2005-194463 A 特許第4507339号(特開2001−247865号)公報Japanese Patent No. 4507339 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-247865) 特公平7−8723号公報Japanese Patent Publication No. 7-8723

近年、大規模地盤改良工事の迅速な施工が求められており、このため、注入時におけるグラウトの製造についても、さらなる迅速化が求められている。また、改良地盤の高強度化を図るためには、高濃度のシリカゾルグラウトの使用が有効である。かかる観点から、高濃度のシリカゾルグラウトの製造を、従来よりもさらに迅速に行うための技術が求められている。   In recent years, there has been a demand for rapid construction of large-scale ground improvement work, and for this reason, further speed-up is required for the production of grout at the time of pouring. In order to increase the strength of the improved ground, it is effective to use a high concentration silica sol grout. From this point of view, there is a need for a technique for producing a high-concentration silica sol grout more rapidly than in the past.

しかしながら、特許文献1〜3に開示されているような合流式の製造装置では、2液の合流を正確に行うことが難しく、合流する液量にバラつきが生じやすいために、高濃度のシリカゾルを製造しようとすると、部分ゲルが生じやすいという問題があった。また、特許文献1に係る技術では、水ガラスを希釈しなくてはシリカゾルを製造できず、水ガラスを原液で使用することができないという難点もあった。さらに、練り混ぜ水に海水を使用すると、瞬時にゲル化してしまい、使用することができなかった。   However, in the merging type manufacturing apparatus as disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is difficult to accurately merge the two liquids, and the amount of liquid to be merged is likely to vary. When trying to manufacture, there existed a problem that a partial gel was easy to produce. Moreover, in the technique which concerns on patent document 1, if water glass is not diluted, silica sol cannot be manufactured, but there also existed a difficulty that water glass could not be used with a stock solution. Furthermore, when seawater was used as the kneaded water, it instantly gelled and could not be used.

これに対し、特許文献4に開示されているようなバッチ式の製造装置もあるが、バッチ式の場合、攪拌槽を大きくすると混合が不十分になりやすく、正確な混合ができないおそれがあった。一方、小さい攪拌槽を用いれば、十分にかつ正確な混合を行うことが可能であるが、一度に製造できるシリカゾルの量が少なくなって、製造効率が低下してしまう。   On the other hand, there is a batch type manufacturing apparatus as disclosed in Patent Document 4, but in the case of the batch type, when the stirring tank is enlarged, mixing tends to be insufficient, and there is a possibility that accurate mixing cannot be performed. . On the other hand, if a small agitation tank is used, sufficient and accurate mixing can be performed, but the amount of silica sol that can be produced at one time is reduced, and the production efficiency is lowered.

そこで本発明の目的は、高濃度のシリカゾルグラウトを、部分ゲル化を生ずることなく、高効率で製造することができ、さらに、水ガラスの原液を用いることや、海水を練り混ぜ水として使用することも可能なシリカゾルグラウトの製造装置および製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to produce a high-concentration silica sol grout with high efficiency without causing partial gelation, and further to use a stock solution of water glass or use seawater as kneaded water. Another object of the present invention is to provide a silica sol grout production apparatus and production method.

本発明者らの検討の結果、酸性シリカ溶液を大量に製造しようとすると、大きな容器中で均質に攪拌することが困難になり、塊状シリカが生じやすいことが判った。
本発明者らは、その原因を以下のように解明して、本発明を完成したものである。
まず、従来のバッチ方式の混合容器は円筒状または四角柱状であるが、水ガラスを酸性液中で円筒状容器内で混合すると、大きな容器では混合されるのが混合軸の周辺のみになって、混合液が共回りしてしまい、容器の外周壁近傍では流速が遅くなり、混合が不十分になってシリカが析出しやすくなることがわかった。また、四角柱状の容器の場合、混合液が中心近くで共回りして、角部では停滞してしまい、混合が全体として十分に行われないことがわかった。一方で、部分ゲルの発生を防止するためには、2液の合流方法についても重要となる。
上記の点から、本発明者らは、シリカゾルグラウトの製造に用いる攪拌槽の形状、および、酸性溶液とシリカ溶液との混合条件の観点から鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
As a result of the study by the present inventors, it was found that when an acidic silica solution was to be produced in large quantities, it was difficult to stir homogeneously in a large container, and massive silica was likely to be generated.
The present inventors have completed the present invention by elucidating the cause as follows.
First, the conventional batch type mixing container is cylindrical or quadrangular, but when water glass is mixed in an acidic liquid in a cylindrical container, the large container only mixes around the mixing axis. It was found that the mixed solution co-rotates, the flow velocity is reduced in the vicinity of the outer peripheral wall of the container, the mixing becomes insufficient, and silica is likely to precipitate. In addition, in the case of a square columnar container, it was found that the mixed solution co-rotated near the center and stagnated at the corners, and mixing was not sufficiently performed as a whole. On the other hand, in order to prevent the generation of the partial gel, it is also important for the method of joining the two liquids.
From the above points, the present inventors have intensively studied from the viewpoints of the shape of the stirring tank used for producing the silica sol grout and the mixing conditions of the acidic solution and the silica solution, and as a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
上面が開口し前記酸性溶液を貯留する攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機と、該攪拌槽内に貯留される酸性溶液に対し非接触となる位置に配置され、前記シリカ溶液を噴射する噴射ノズルと、を備えることを特徴とするものである。この場合、前記噴射ノズルが複数個設けられていることが好ましい。
That is, the silica sol grout production apparatus of the present invention is a silica sol grout production apparatus in which a silica solution is mixed with an acidic solution to obtain a silica sol grout.
An agitation tank having an upper surface opened to store the acidic solution, an agitator disposed in the agitation tank, and a non-contact position with respect to the acidic solution stored in the agitation tank, and the silica solution An injection nozzle for injecting. In this case, it is preferable that a plurality of the injection nozzles are provided.

また、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
前記酸性溶液を貯留する攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機とを備え、該攪拌槽が五角形から十二角形の多角形筒状を有することを特徴とするものである。この場合、前記多角形筒状の攪拌槽の内周面に、略半円柱状の突出部が設けられていることが好ましい。
The silica sol grout production apparatus of the present invention is a silica sol grout production apparatus for obtaining a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution.
A stirring tank for storing the acidic solution and a stirrer disposed in the stirring tank are provided, and the stirring tank has a polygonal cylindrical shape with a pentagonal shape to a dodecagonal shape. In this case, it is preferable that a substantially semi-cylindrical protrusion is provided on the inner peripheral surface of the polygonal cylindrical stirring tank.

さらに、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
前記酸性溶液を貯留する円筒状の攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機とを備え、該円筒状の攪拌槽の内周面に、略半円柱状の突出部が設けられていることを特徴とするものである。
Furthermore, the silica sol grout production apparatus of the present invention is a silica sol grout production apparatus for obtaining a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution.
A cylindrical stirring tank for storing the acidic solution and a stirrer disposed in the stirring tank are provided, and a substantially semi-columnar protrusion is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical stirring tank. It is characterized by this.

本発明においては、前記突出部が、前記攪拌槽の内周面に、3箇所以上設けられていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said protrusion part is provided in three or more places on the internal peripheral surface of the said stirring tank.

本発明のシリカゾルグラウトの製造方法は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造方法において、
上記特定形状を有する本発明の製造装置を用いて、前記攪拌槽内に前記酸性溶液を貯留し、該酸性溶液を該攪拌槽内で攪拌しながら、該酸性溶液に対し前記シリカ溶液を添加することを特徴とするものである。
The method for producing a silica sol grout according to the present invention is a method for producing a silica sol grout in which a silica solution is mixed with an acidic solution to obtain a silica sol grout.
Using the production apparatus of the present invention having the specific shape, the acidic solution is stored in the stirring tank, and the silica solution is added to the acidic solution while stirring the acidic solution in the stirring tank. It is characterized by this.

また、本発明のシリカゾルグラウトの製造方法は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造方法において、
上面が開口した攪拌槽内に前記酸性溶液を貯留して、該酸性溶液を該攪拌槽内で攪拌しながら、該酸性溶液に対し上方から前記シリカ溶液を噴射することを特徴とするものである。
Further, the method for producing a silica sol grout of the present invention is a method for producing a silica sol grout in which a silica solution is mixed with an acidic solution to obtain a silica sol grout.
The acidic solution is stored in a stirring tank having an upper surface opened, and the silica solution is sprayed from above onto the acidic solution while stirring the acidic solution in the stirring tank. .

本発明の本発明のシリカゾルグラウトの製造方法においては、前記シリカ溶液として、水ガラスの原液を希釈せずに用いることができ、また、海水を練り混ぜ水として使用することもできる。また、前記シリカ溶液の前記酸性溶液に対する添加を、時間間隔をあけて行うこともできる。   In the method for producing the silica sol grout of the present invention, the silica glass solution can be used without diluting a stock solution of water glass, and seawater can be used as kneaded water. Moreover, the addition of the silica solution to the acidic solution can be performed with a time interval.

本発明によれば、高濃度のシリカゾルグラウトを、部分ゲル化を生ずることなく、高効率で製造することができ、さらに、水ガラスの原液を用いることや、海水を練り混ぜ水として使用することも可能なシリカゾルグラウトの製造装置および製造方法を実現することが可能となった。   According to the present invention, high-concentration silica sol grout can be produced with high efficiency without causing partial gelation, and further, use of a stock solution of water glass or use of seawater as mixing water It is also possible to realize a silica sol grout production apparatus and production method that are possible.

配合液のpHの変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of pH of a liquid mixture. (a),(b)は、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置の一例を示す概略説明図である。(A), (b) is a schematic explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of the silica sol grout of this invention. 従来の攪拌槽を示す水平方向の模式的断面図である。It is typical horizontal sectional drawing which shows the conventional stirring tank. (a),(b)は、本発明に係る攪拌槽の一例を示す水平方向の模式的断面図である。(A), (b) is typical horizontal sectional drawing which shows an example of the stirring tank which concerns on this invention. (a),(b)は、本発明に係る攪拌槽の他の例を示す水平方向の模式的断面図である。(A), (b) is typical horizontal sectional drawing which shows the other example of the stirring tank which concerns on this invention. 本発明に係る攪拌槽のさらに他の例を示す水平方向の模式的断面図である。It is a typical sectional view of the horizontal direction which shows other examples of the stirring tank concerning the present invention. 噴射ノズルの数を変えた場合の混合速度の比率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the ratio of the mixing speed at the time of changing the number of injection nozzles.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図2(a),(b)に、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置の一例の概略説明図を示す。本発明のシリカゾルグラウトの製造装置は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るために用いられるものであり、図示するように、上面が開口し酸性溶液Aを貯留する攪拌槽1と、攪拌槽1内に配置された攪拌機2と、攪拌槽1内に貯留される酸性溶液Aに対し非接触となるように、すなわち、酸性溶液Aの液面より上方であって、混合後の混合液の液面よりも上方となる位置に配置され、シリカ溶液Bを噴射する噴射ノズル3とを備えている。また、図中の符号4は、シリカ溶液Bを貯留する貯留槽を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 2A and 2B are schematic explanatory views of an example of the silica sol grout production apparatus of the present invention. The apparatus for producing a silica sol grout of the present invention is used to obtain a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution. The agitator 2 disposed in the agitation tank 1 and the acidic solution A stored in the agitation tank 1 are not in contact with each other, that is, above the liquid level of the acidic solution A and after mixing. An injection nozzle 3 for injecting the silica solution B is provided at a position above the liquid level of the mixed liquid. Moreover, the code | symbol 4 in a figure shows the storage tank which stores the silica solution B. FIG.

本発明の製造装置においては、噴射ノズル3を介して、酸性溶液Aに対しシリカ溶液Bを非接触噴射できるので、水ガラスのアルカリが中和されやすいアルカリ領域を通らなくなり、攪拌槽の大容量化により製造速度の向上を図った場合でも、部分ゲルの発生を防止しつつ、酸性溶液Aとシリカ溶液Bとを均一に混合することができる。また、噴射ノズル3が酸性溶液Aに対し、図2のように非接触となる位置に配置されているので、噴射ノズルが酸性溶液内に配置されている場合のように、2液が直接合流する部分で部分ゲルが生じやすくなるという問題が生じない。また、バッチ方式での製造であるために、酸性溶液Aがシリカ溶液Bに対し過剰になるように所定の濃度を正確な量で配合することができるので、高濃度のシリカゾルであっても、部分ゲルが生じにくい。以上より、本発明によれば、従来は大容量の配合が困難であったバッチ方式の製造装置において、部分ゲルの発生の問題なしで、かつ、製造速度の向上を図りつつ、高濃度シリカゾルグラウトの製造を行うことが可能となった。   In the production apparatus of the present invention, since the silica solution B can be non-contact sprayed to the acidic solution A through the spray nozzle 3, it does not pass through the alkali region where the alkali of the water glass is easily neutralized, and the large capacity of the stirring tank Even when the production rate is improved by the conversion, the acidic solution A and the silica solution B can be uniformly mixed while preventing the generation of the partial gel. Moreover, since the injection nozzle 3 is arranged at a position where it is not in contact with the acidic solution A as shown in FIG. 2, the two liquids directly merge as in the case where the injection nozzle is arranged in the acidic solution. This eliminates the problem that partial gel is likely to occur at the portion where the film is formed. Moreover, since it is a production by a batch method, since the predetermined concentration can be blended in an accurate amount so that the acidic solution A becomes excessive with respect to the silica solution B, even in a high concentration silica sol, Partial gel is unlikely to occur. As described above, according to the present invention, a high-concentration silica sol grout is achieved without increasing the production speed without causing a problem of partial gel in a batch-type production apparatus that has conventionally been difficult to mix with a large volume. It became possible to manufacture.

また、本発明においては、噴射ノズル3の先端からシリカ溶液を噴射することも、部分ゲルを起こさせない一つの要因となっている。これは、以下のような理由による。すなわち、本発明における水面より上の空中からシリカ溶液Bを噴射する非接触法では、シリカ溶液Bが噴射によって広範囲に水滴になって酸性溶液Aに対し降り注ぐことになるが、界面の水ガラスの量は小さく、これが酸性溶液A中に撹拌混合されるので、1粒1粒を見た場合、図1中でアルカリ側から酸性側に移行する領域を経る間もなく直ちに酸性側の状態になって酸性シリカとなるので、部分ゲルを生じない。これに対し、従来の酸性液中における水ガラスの噴射法では、噴射孔の周辺では酸性液より水ガラスの量が多いため、図1のアルカリ側から酸性側へ移行する領域を経ざるを得ないので、その際に部分ゲルが生ずる。特に、シリカ濃度が高いとその傾向が強いので、濃いシリカ溶液をつくることが困難となる。   In the present invention, jetting the silica solution from the tip of the jet nozzle 3 is one factor that does not cause partial gel. This is due to the following reasons. That is, in the non-contact method in which the silica solution B is jetted from the air above the water surface in the present invention, the silica solution B is dripped into the acidic solution A in a wide range by jetting, Since the amount is small and this is stirred and mixed in the acidic solution A, when one grain is seen, it immediately becomes an acidic side state without passing through the region of transition from the alkaline side to the acidic side in FIG. Since it becomes silica, no partial gel is produced. On the other hand, in the conventional method of spraying water glass in an acidic liquid, the amount of water glass is larger than the acidic liquid in the vicinity of the injection hole, and therefore, the region of transition from the alkali side to the acidic side in FIG. In this case, a partial gel is formed. In particular, since the tendency is strong when the silica concentration is high, it is difficult to produce a thick silica solution.

本発明によれば、シリカゾルグラウトを一度に大量に製造することができるので、従来よりも施工日数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。また、上述したように、酸性溶液Aとシリカ溶液Bとを正確に配合することができるので、従来よりもシリカ濃度を高くすることができ、高強度の地盤改良が可能である。さらに、酸性溶液Aとシリカ溶液Bとを正確に配合できるので、酸を過剰に加える必要がなく、酸の使用量を最低限に抑えることができるので、環境性にも優れている。   According to the present invention, since silica sol grout can be produced in a large amount at a time, the number of construction days can be reduced as compared with the conventional method, and the cost can be reduced. Moreover, since the acidic solution A and the silica solution B can be mix | blended correctly as above-mentioned, a silica density | concentration can be made higher than before and a high intensity | strength ground improvement is possible. Furthermore, since the acidic solution A and the silica solution B can be accurately blended, it is not necessary to add an excessive amount of acid, and the amount of acid used can be minimized, so that the environment is excellent.

本発明において、噴射ノズル3は、少なくとも1個設けることで、液中で水ガラスが拡散して酸性液中に落下するので、本発明の所期の効果が得られるものであるが、好適には図中の(a)に示すように、複数個、例えば3〜6個で設けることが、均一な混合の観点からは好ましい。また、噴射ノズル3の噴射圧力は、例えば、0.1MPa以上、好適には0.1〜0.5MPaとすることができる。さらに、本発明において、攪拌機2の条件については特に制限はないが、せん断撹拌能力を有するものが好ましく、例えば、回転数200rpm以上のものを好適に使用することができる。なお、図示はしないが、本発明の製造装置において、混合量の管理には流量計を用いることができる。かかる流量計としては、電磁式、超音波式、羽根車式等のいかなるものであってもよい。   In the present invention, by providing at least one injection nozzle 3, water glass diffuses in the liquid and falls into the acidic liquid, so that the desired effect of the present invention can be obtained. As shown in (a) in the figure, it is preferable to provide a plurality of, for example, 3 to 6, from the viewpoint of uniform mixing. Moreover, the injection pressure of the injection nozzle 3 can be 0.1 MPa or more, for example, 0.1-0.5 MPa suitably. Furthermore, in the present invention, the conditions of the stirrer 2 are not particularly limited, but those having a shear stirring ability are preferable. For example, those having a rotational speed of 200 rpm or more can be suitably used. Although not shown, in the production apparatus of the present invention, a flow meter can be used for managing the mixing amount. Such a flow meter may be any of an electromagnetic type, an ultrasonic type, an impeller type and the like.

なお、一度に製造できるシリカゾルグラウトの量は、従来のバッチ式の製造装置では100リットルから150リットルであり、合流式の製造装置では、毎分65リットルから150リットルであった。これに対し、本発明の製造装置においては、例えば、200リットルから400リットルのシリカゾルグラウトを一度に製造することが可能である。   The amount of silica sol grout that can be produced at one time is 100 liters to 150 liters in a conventional batch production apparatus, and 65 liters to 150 liters per minute in a combined production apparatus. On the other hand, in the production apparatus of the present invention, for example, 200 to 400 liters of silica sol grout can be produced at a time.

本発明の製造装置においては、上記噴射ノズルを用いることで、所期の効果を得ることができるものであるが、噴射ノズルを用いることに代えて、攪拌槽として、所定の形状を有するものを用いることによっても、同様の効果を得ることができる。具体的には、本発明の他の実施形態においては、攪拌槽として、五角形から十二角形の多角形筒状を有するものを用いる。すなわち、水平方向の断面形状が、五角形から十二角形の多角形形状である、筒状の攪拌槽を用いる。   In the manufacturing apparatus of the present invention, the desired effect can be obtained by using the above injection nozzle, but instead of using the injection nozzle, a stirring tank having a predetermined shape is used. The same effect can be obtained by using it. Specifically, in another embodiment of the present invention, a stirring tank having a pentagonal to dodecagonal polygonal cylindrical shape is used. That is, a cylindrical stirring vessel having a horizontal cross-sectional shape of a pentagonal to dodecagonal polygonal shape is used.

すなわち、従来の攪拌槽としては、図3(a)に示すような円筒状のものが一般的であったが、円筒状の攪拌槽の内部に貯留された液を攪拌機により攪拌しようとすると、外周側にいくほど攪拌速度が遅くなるため、攪拌槽を大容量化して槽の直径が大きくなるにつれて、均一な混合が難しくなることに加え、槽内部の液全体が攪拌機とともに回転する共回りが生じて、攪拌機を回転させても液が混合されず、濃度の不均一が生ずるという問題があった。そこで、本発明者らの実験の結果、本発明においては、攪拌槽の形状を改良して、上記特定の多角形筒状を有するものとした。このように攪拌槽の内壁の形状を多角形とすることで、断面形状が円の場合におけるような共周りの発生を防止することができる。その一方、図3(b)に示すように攪拌槽の内壁の形状が四角形であると、その隅部において液が滞留しやすくなって、やはり均一な混合を妨げるため、五角形以上の多角形として、その断面における隅部の角度を鈍角とする。また、断面形状が十二角形を超えると、隅部の角度が大きくなりすぎて、実質的に円に近くなるので、十二角形以下の多角形とすることが必要である。好適には、五角形から八角形の多角形筒状を有する攪拌槽を用いる。図4に、本発明に係る(a)五角形形状の攪拌槽、および、(b)六角形形状の攪拌槽の水平方向の模式的断面図を示す。   That is, as a conventional stirring tank, a cylindrical one as shown in FIG. 3 (a) was generally used, but when the liquid stored in the cylindrical stirring tank was stirred with a stirrer, The stirrer speed becomes slower toward the outer peripheral side, so as the capacity of the agitation tank increases and the diameter of the tank increases, uniform mixing becomes difficult, and the entire liquid inside the tank rotates together with the agitator. Even if the stirrer is rotated, the liquid is not mixed, and there is a problem that the concentration is not uniform. Therefore, as a result of the experiments by the present inventors, in the present invention, the shape of the stirring tank was improved to have the specific polygonal cylindrical shape. Thus, by making the shape of the inner wall of the stirring vessel polygonal, it is possible to prevent the occurrence of co-rotation as in the case where the cross-sectional shape is a circle. On the other hand, if the shape of the inner wall of the stirring tank is a quadrangle as shown in FIG. 3 (b), the liquid tends to stay at the corners, which also prevents uniform mixing. The angle of the corner in the cross section is an obtuse angle. Further, if the cross-sectional shape exceeds the dodecagon, the angle of the corner becomes too large and substantially close to a circle, so it is necessary to make the polygon less than the dodecagon. Preferably, a stirring vessel having a pentagonal to octagonal polygonal cylindrical shape is used. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view in the horizontal direction of (a) a pentagonal stirring tank and (b) a hexagonal stirring tank according to the present invention.

よって、本発明の製造装置においては、上記特定の多角形筒状を有する攪拌槽を用いるものとしたことで、攪拌槽の大容量化により製造速度の向上を図った場合でも、部分ゲルの発生を防止しつつ、酸性溶液とシリカ溶液とを均一に混合することができる。特に、図2に示す噴射ノズルを用いた製造装置に、上記特定の多角形筒状を有する攪拌槽を組み合わせることで、部分ゲルの発生をより効果的に抑制して、高濃度シリカゾルグラウトを一度に大量に製造することが可能となる。   Therefore, in the production apparatus of the present invention, the use of the stirring tank having the specific polygonal cylindrical shape described above enables generation of partial gel even when the production rate is increased by increasing the capacity of the stirring tank. The acidic solution and the silica solution can be mixed uniformly while preventing the above. In particular, by combining the manufacturing apparatus using the injection nozzle shown in FIG. 2 with the stirring tank having the specific polygonal cylindrical shape, the generation of the partial gel is more effectively suppressed, and the high-concentration silica sol grout is once produced. Can be manufactured in large quantities.

図5(a),(b)に、本発明に係る他の攪拌槽の水平方向の模式的断面図を示す。図示するように、本発明においては、多角形筒状の攪拌槽11A,11Bの内周面に、略半円柱状の突出部15A,15Bを設けることが好ましい。図5(a)は、五角形筒状の攪拌槽11Aの内周面に略半円柱状の突出部15Aを設けた状態を示し、同図(b)は、六角形筒状の攪拌槽11Bの内周面に略半円柱状の突出部15Bを設けた状態を示す。このように、攪拌槽の内周面に突出部を設けることで、攪拌時において乱流が生じ、液がさらに攪拌、混合されやすくなるので、好ましい。この突出部は、1箇所以上設けられていれば所期の効果が得られるが、好適には、図示するように、攪拌槽の内周面に、等間隔で3箇所以上設けることが、均一な混合の観点から好ましい。ここで、突出部は、実質的には図示するように、多角形筒状の攪拌槽11A,11Bの内周面のうち、多角形を構成する辺の略中央部分に設ける。   5A and 5B are schematic cross-sectional views in the horizontal direction of other stirring tanks according to the present invention. As shown in the figure, in the present invention, it is preferable to provide substantially semi-cylindrical protrusions 15A and 15B on the inner peripheral surfaces of the polygonal cylindrical stirring tanks 11A and 11B. FIG. 5 (a) shows a state in which a substantially semi-cylindrical protrusion 15A is provided on the inner peripheral surface of a pentagonal cylindrical stirring tank 11A, and FIG. 5 (b) shows a hexagonal cylindrical stirring tank 11B. The state which provided the substantially semi-columnar protrusion part 15B in the inner peripheral surface is shown. Thus, it is preferable to provide a protrusion on the inner peripheral surface of the stirring tank because a turbulent flow is generated during stirring and the liquid is further easily stirred and mixed. If one or more protrusions are provided, the desired effect can be obtained. However, as shown in the drawing, it is preferable that three or more protrusions are provided at equal intervals on the inner peripheral surface of the stirring tank. From the viewpoint of easy mixing. Here, as shown in the figure, the projecting portion is provided at a substantially central portion of the sides constituting the polygon, among the inner peripheral surfaces of the polygonal cylindrical stirring tanks 11A and 11B.

図6に、本発明に係るさらに他の攪拌槽の水平方向の模式的断面図を示す。図示するように、本発明においては、攪拌槽として、円筒状の攪拌槽21の内周面に、略半円柱状の突出部25が設けられているものを用いることもできる。前述したように、円筒状の攪拌槽をそのまま使用すると、液の共回りが生じて、液が十分混合されない問題が生ずるが、内周面に突出部を設けることで、共回りの発生を防止することができ、また、乱流を発生させることで、全体を十分に混合することが可能となって、本発明の所期の効果を得ることができるものとなる。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the horizontal direction of still another stirring tank according to the present invention. As shown in the drawing, in the present invention, a stirring tank in which a substantially semi-columnar protrusion 25 is provided on the inner peripheral surface of a cylindrical stirring tank 21 can also be used. As described above, if the cylindrical stirring tank is used as it is, there will be a problem that the liquid will be co-rotated and the liquid will not be sufficiently mixed. However, by providing a protrusion on the inner peripheral surface, the occurrence of co-rotation is prevented. In addition, by generating the turbulent flow, the whole can be mixed sufficiently, and the desired effect of the present invention can be obtained.

図5,6に示す実施形態は、各形状の攪拌槽の内周面に、複数個の部品を取り付けるのみで実施可能であり、攪拌槽自体のさらなる改良が不要であるので、実施が容易であるというメリットも有する。   The embodiment shown in FIGS. 5 and 6 can be carried out only by attaching a plurality of parts to the inner peripheral surface of each shape of the stirring tank, and further improvement of the stirring tank itself is unnecessary, so that the embodiment is easy to implement. It also has the advantage of being.

また、本発明の製造装置は、簡易な構造を有し、比較的小型であるため、車上に搭載して使用することも可能である。   Moreover, since the manufacturing apparatus of the present invention has a simple structure and is relatively small, it can also be used by being mounted on a vehicle.

本発明のシリカゾルグラウトの製造方法においては、上記特定形状を有する攪拌槽を備える本発明の製造装置を用いて、酸性溶液を攪拌槽内で攪拌しながら、酸性溶液に対しシリカ溶液を添加するか、または、上面が開口した攪拌槽内で酸性溶液を攪拌しながら、酸性溶液に対し上方からシリカ溶液を噴射して混合するものであり、双方の手法を併用してもよい。これにより、部分ゲルの発生を防止しつつ、酸性溶液とシリカ溶液とを均一に混合することができ、高濃度シリカゾルグラウトを一度に大量に製造することが可能となる。   In the method for producing a silica sol grout of the present invention, the silica solution is added to the acidic solution while stirring the acidic solution in the stirring tank using the production apparatus of the present invention having the stirring tank having the specific shape. Alternatively, the silica solution is jetted and mixed with the acidic solution from above while stirring the acidic solution in a stirring tank having an open top surface, and both methods may be used in combination. Thereby, while preventing generation | occurrence | production of a partial gel, an acidic solution and a silica solution can be mixed uniformly, and it becomes possible to manufacture a high concentration silica sol grout in large quantities at once.

本発明において、酸性溶液に用いる酸としては、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸、スルファミン酸等の無機酸、および、これらの混酸を用いることができる。また、シリカ溶液としては、活性シリカ、コロイダルシリカ、金属シリカ等のシリカの他、水ガラスの原液を希釈せずに使用することもでき、これらから選択される複数種を併用してもよい。ここで、シリカ溶液として水ガラスの原液を使用する場合には、シリカ溶液の酸性溶液に対する添加を、時間間隔をあけて行うことが好ましい。   In the present invention, as the acid used in the acidic solution, inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, sulfamic acid, and mixed acids thereof can be used. In addition to silica such as active silica, colloidal silica, and metal silica, the silica solution can be used without diluting a stock solution of water glass, and a plurality of types selected from these may be used in combination. Here, when using a stock solution of water glass as the silica solution, it is preferable to add the silica solution to the acidic solution with a time interval.

活性シリカは、シリカ粒径が1〜5nmに成長して数日後にはゲル化するが、微量の苛性アルカリや水ガラスを加えて弱アルカリ性に安定化させたコロイダルシリカは、上述の活性シリカを加熱することにより濃縮増粒し、pHを9〜10に調整して安定化して得られる。このようにして得られたコロイダルシリカはシリカ濃度が5%以上、通常は30%程度であり、また粒径が5〜20nmである。   Active silica grows to a silica particle size of 1 to 5 nm and gels after several days. Colloidal silica stabilized by weak alkalinity by adding a small amount of caustic alkali or water glass is the above-mentioned active silica. By heating, it is concentrated and granulated, and the pH is adjusted to 9 to 10 and stabilized. The colloidal silica thus obtained has a silica concentration of 5% or more, usually about 30%, and a particle size of 5 to 20 nm.

なお、従来のシリカゾル製造時の希釈水ガラスの比重は1.05〜1.15(1.15以下)までであったが、本発明においては、水ガラスの比重1.15を超えるものが使用可能であり、好ましくは1.25〜1.43である。   In addition, although the specific gravity of the dilution water glass at the time of manufacture of the conventional silica sol was up to 1.05-1.15 (1.15 or less), in the present invention, those having a specific gravity of 1.15 or more are used. Possible, preferably 1.25 to 1.43.

また、本発明においては、最初に、酸性溶液と海水を混合して、その後にシリカ溶液を混合することができるため、海水を練り混ぜ水として使用しても、海水による直接の影響を受けないというメリットがある。これにより、コスト性をより向上することができる。   In the present invention, since an acidic solution and seawater can be mixed first and then a silica solution can be mixed, even if seawater is used as mixed water, it is not directly affected by seawater. There is a merit. Thereby, cost efficiency can be improved more.

なお、本発明において、シリカゾルを製造する際の各成分の攪拌機への投入は、水、酸性溶液、シリカ溶液の順で行うことができ、シリカ溶液としては、水ガラス、活性シリカコロイドの順とすることが好ましい。但し、水と酸性溶液とは同時に投入してもよく、水ガラスと活性シリカコロイドとを同時に投入してもよい。また、シリカ溶液のうちでも特に水ガラスは、ポンプ等を用いて勢いよく噴射投入することが好ましい。   In the present invention, when the silica sol is produced, each component can be charged into the stirrer in the order of water, acidic solution, and silica solution. The silica solution includes water glass and active silica colloid in this order. It is preferable to do. However, water and the acidic solution may be added simultaneously, or water glass and active silica colloid may be added simultaneously. Moreover, it is preferable that water glass is injected and injected vigorously using a pump or the like among silica solutions.

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。なお、本発明がこれらの例によって制限されるものではないのはもちろんである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Of course, the present invention is not limited by these examples.

五角形の多角形筒状を有する攪拌槽(容量:150リットル)の内部に、攪拌機(シルバーソン・ニッポン(株)製,多用途対応バッチミキサー)を配置した製造装置を用いて、シリカゾルグラウトの製造を行った。   Manufacture of silica sol grout using a manufacturing device in which a stirrer (manufactured by Silverson Nippon Co., Ltd., versatile batch mixer) is placed inside a stirring tank (capacity: 150 liters) having a pentagonal polygonal cylindrical shape Went.

攪拌槽内にリン酸(比重1.58)を充填し、攪拌機を回転数1500rpmの条件で回転させながら、下記の表1中に示すシリカ溶液を、リン酸に対し非接触となる位置に配置された1個の噴射ノズルを用いて噴射圧力0.1MPaで攪拌槽内に噴射するか(噴射あり)、または、そのまま攪拌槽内に自由落下により供給して(噴射なし)、リン酸と混合した。   Fill the stirring tank with phosphoric acid (specific gravity 1.58) and place the silica solution shown in Table 1 below in a non-contact position with respect to phosphoric acid while rotating the stirrer under the condition of 1500 rpm. Sprayed into the stirring tank at a jetting pressure of 0.1 MPa using a single spray nozzle (with jetting) or supplied as it is by free fall into the stirring tank (no jetting) and mixed with phosphoric acid did.

Figure 2016074778
*1)原液5号水ガラス:比重(20℃)1.32、SiO:25.5質量%、NaO:7.03質量%、モル比3.75。
希釈5号水ガラス:原液5号水ガラス80リットルを希釈水120リットルで希釈したもの。
Figure 2016074778
* 1) Stock solution No. 5 water glass: specific gravity (20 ° C.) 1.32, SiO 2 : 25.5% by mass, Na 2 O: 7.03% by mass, molar ratio 3.75.
Dilution No. 5 water glass: 80 liters of stock No. 5 water glass diluted with 120 liters of dilution water.

また、図1のグラフからわかるように、従来の製造方法では、ケース1のようにアルカリ領域から中性領域を通って酸性領域の配合液を作製するが、本発明では酸性溶液に対しシリカ溶液を噴射しながら混合するため、ケース2のように、酸性領域から弱酸性にpHが移行することになり、安定した配合液が作製でき、少ない反応剤のみで配合が可能となる。   In addition, as can be seen from the graph of FIG. 1, in the conventional manufacturing method, as shown in Case 1, a mixed solution in the acidic region is produced from the alkaline region through the neutral region. Therefore, as in Case 2, the pH shifts from the acidic region to weakly acidic, so that a stable blending solution can be produced and blending is possible with only a small amount of reactants.

結果として、五角形の多角形筒状を有する攪拌槽を使用し、シリカ溶液として希釈水ガラスまたは原液水ガラスを用いてシリカゾルの製造を行った場合、噴射ノズルの使用なしでも、部分ゲルの発生はなかった。   As a result, when a silica sol was produced using a diluting water glass or a stock solution water glass as a silica solution using a stirring tank having a pentagonal polygonal cylindrical shape, the generation of a partial gel was not performed even without the use of an injection nozzle. There wasn't.

次に、上記と同様の製造装置を用いて、下記表2に示す配合で、シリカゾルグラウトの製造を行った。まず、攪拌槽内に、水および75%硫酸を順次投入し、攪拌機を回転数1500rpmの条件で回転させながら、3号水ガラスを、攪拌槽内の液に対し非接触となる位置に配置された噴射ノズルを用いて噴射圧力0.1MPaで攪拌槽内に噴射して、水および75%硫酸と混合した。   Next, using the same production apparatus as described above, silica sol grout was produced with the formulation shown in Table 2 below. First, water and 75% sulfuric acid are sequentially added to the stirring tank, and No. 3 water glass is placed in a non-contact position with respect to the liquid in the stirring tank while rotating the stirrer at a rotation speed of 1500 rpm. The mixture was sprayed into a stirring tank at a spray pressure of 0.1 MPa using a spray nozzle and mixed with water and 75% sulfuric acid.

Figure 2016074778
*2)3号水ガラス:比重(20℃)1.41、SiO:29質量%、NaO:9.05%、モル比3.2。
Figure 2016074778
* 2) No. 3 water glass: specific gravity (20 ° C.) 1.41, SiO 2 : 29% by mass, Na 2 O: 9.05%, molar ratio 3.2.

上記表2に示す配合に基づき得られる練り上がり配合液(シリカゾルグラウト)の理論値を、下記の表3中に示す。   The theoretical values of the kneaded blended liquid (silica sol grout) obtained based on the blend shown in Table 2 are shown in Table 3 below.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

下記の表4に、各例で得られた試験結果を示す。上記表中の理論値と比較したところ、比重は0.01以内に収まっていた。また、pHについては理論値の範囲に入っていた。   Table 4 below shows the test results obtained in each example. When compared with the theoretical values in the above table, the specific gravity was within 0.01. Moreover, about pH, it was in the range of the theoretical value.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

次に、上記と同様の製造装置を用いて、下記表5に示す配合で、シリカゾルグラウトの製造を行った。   Next, silica sol grout was manufactured with the formulation shown in Table 5 below using the same manufacturing apparatus as described above.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

上記シリカ溶液としては、以下のものを用いた。
コロイダルシリカ:陽イオン交換樹脂で処理した水ガラス水溶液にアルカリを添加し、加熱して縮合安定化せしめ、濃縮した無水珪酸のこう質溶液であって、SiO:約30質量%、NaO:0.7質量%以下、比重(20℃):1.21〜1.22、pH:9〜10の物性を呈するコロイダルシリカ。
The following silica solutions were used.
Colloidal silica: An alkali solution added to a water glass aqueous solution treated with a cation exchange resin, which is condensed and stabilized by heating. SiO 2 : about 30% by mass, Na 2 O : Colloidal silica exhibiting physical properties of 0.7% by mass or less, specific gravity (20 ° C.): 1.21-1.22, pH: 9-10.

水ガラスをイオン交換樹脂で処理してアルカリの大部分を除去し、造粒して得られた(株)ADEKA製のコロイダルシリカを使用した。
使用する水ガラスのモル比は0.5〜4.5の間であり、好ましくは3〜4である。
The water glass was treated with an ion exchange resin to remove most of the alkali, and colloidal silica manufactured by ADEKA Co., Ltd. obtained by granulation was used.
The molar ratio of the water glass used is between 0.5 and 4.5, preferably 3-4.

上記配合Aを用いて、まず、攪拌槽内に水およびリン酸を順次充填し、攪拌機を回転数1500rpmの条件で回転させながら、5号水ガラスを、水およびリン酸の混合液中に配置された噴射ノズル(液中)、または、水およびリン酸に対し非接触となる位置に配置された噴射ノズル(液外)を用いて、噴射圧力0.1MPaで攪拌槽内に噴射し、水およびリン酸と混合した。下記の表6に、各例で得られた試験結果を示す。   Using the above blend A, first, water and phosphoric acid are sequentially filled in a stirring tank, and No. 5 water glass is placed in a mixture of water and phosphoric acid while rotating the stirrer at a rotation speed of 1500 rpm. Sprayed into the agitation tank at an injection pressure of 0.1 MPa using an injection nozzle (in liquid) or an injection nozzle (outside of liquid) disposed at a position that is not in contact with water and phosphoric acid. And mixed with phosphoric acid. Table 6 below shows the test results obtained in each example.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

次に、上記配合Bを用いて、まず、攪拌槽内に水およびリン酸を順次充填し、攪拌機を回転数1500rpmの条件で回転させながら、5号水ガラスおよびコロイダルシリカを順次、水およびリン酸の混合液中に配置された噴射ノズル(液中)、または、水およびリン酸に対し非接触となる位置に配置された噴射ノズル(液外)を用いて、噴射圧力0.1MPaで攪拌槽内に噴射し、水およびリン酸と混合した。下記の表7に、各例で得られた試験結果を示す。   Next, using the above blend B, first, water and phosphoric acid are sequentially filled in the stirring tank, and while the stirrer is rotated at a rotational speed of 1500 rpm, No. 5 water glass and colloidal silica are sequentially added to water and phosphorus. Stir at an injection pressure of 0.1 MPa using an injection nozzle (in liquid) placed in a mixed solution of acid, or an injection nozzle (outside of liquid) placed in a non-contact position with respect to water and phosphoric acid. It was sprayed into the tank and mixed with water and phosphoric acid. Table 7 below shows the test results obtained in each example.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

次に、上記と同様の製造装置において、噴射ノズルの数を変えた以外は実験例1と同様にして、シリカゾルグラウトの製造を行った。その結果を、下記の表8および図7に示す。   Next, silica sol grout was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the number of spray nozzles was changed in the same production apparatus as described above. The results are shown in Table 8 below and FIG.

Figure 2016074778
Figure 2016074778

上記表中の結果から、噴射ノズルの個数を増やすことで、液を混合する速度が速くなり、製造能力が向上して、結果として、施工時間の短縮化が図れることが確かめられた。   From the results in the above table, it was confirmed that increasing the number of injection nozzles increased the speed of mixing the liquid, improved the production capability, and consequently shortened the construction time.

次に、シリカ溶液、噴射ノズルの配置位置および攪拌槽の形状を下記の表9に示すように変えた以外は実験例1と同様にして、シリカゾルグラウトの製造を行った。下記の表9に、各例で得られた試験結果を併せて示す。   Next, silica sol grout was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the silica solution, the position of the injection nozzle, and the shape of the stirring tank were changed as shown in Table 9 below. Table 9 below also shows the test results obtained in each example.

Figure 2016074778
*)攪拌槽の大きさが大きいと部分ゲルができてしまい、使用不可となるが、小さければ使用可能である。
Figure 2016074778
*) If the size of the agitation tank is large, a partial gel is formed and cannot be used, but if it is small, it can be used.

また、例えば、シリカ溶液として3号水ガラスを用いたとき、五角形筒状の攪拌槽を用いると、噴射ノズルの位置が液の外部にある場合は、配合液中のシリカ(SiO)濃度30%まで使用可能であり、噴射ノズルの位置が液の内部にある場合は、同じく20%まで使用可能である。これに対し、円筒状の槽を用いると、噴射ノズルの位置が液の外部にある場合は、配合液中のシリカ濃度20%まで使用可能であり、噴射ノズルの位置が液の内部にある場合は、同じく12%まで使用可能である。さらに、四角形筒状の槽を用いると、噴射ノズルの位置が液の外部にある場合は、配合液中のシリカ濃度20%まで使用可能であり、噴射ノズルの位置が液の内部にある場合は、同じく12%まで使用可能である。 For example, when No. 3 water glass is used as the silica solution, and a pentagonal cylindrical stirring tank is used, if the position of the injection nozzle is outside the liquid, the silica (SiO 2 ) concentration in the compounded liquid is 30. %, And when the position of the spray nozzle is inside the liquid, it can be used up to 20%. On the other hand, when a cylindrical tank is used, when the position of the injection nozzle is outside the liquid, it can be used up to a silica concentration of 20% in the liquid mixture, and the position of the injection nozzle is inside the liquid. Can be used up to 12%. Furthermore, when a rectangular cylindrical tank is used, when the position of the injection nozzle is outside the liquid, it can be used up to a silica concentration of 20% in the blended liquid, and when the position of the injection nozzle is inside the liquid Also, up to 12% can be used.

上記の結果から、五角形筒状の攪拌槽を用いて噴射ノズルを液の外部に配置する組み合わせにより、最も良好な結果が得られることが分かる。なお、コロイダルシリカをさらに添加した場合は、配合液中のシリカ濃度を上げることができる。また、モル比2.0〜5.4の範囲にある水ガラスを使った場合も、ほぼ同等の結果である。   From the above results, it can be seen that the best results can be obtained by a combination in which the injection nozzle is arranged outside the liquid using a pentagonal cylindrical stirring tank. In addition, when colloidal silica is further added, the silica concentration in a compounding liquid can be raised. Moreover, it is a substantially equivalent result also when the water glass in the range of 2.0-5.4 molar ratio is used.

以上より、攪拌槽の形状を多角形筒状とすることで、攪拌槽を大型化した場合でも、部分ゲル化を生ずることなくシリカゾルグラウトを製造することが可能であり、よりシリカ濃度を高くした場合においても、噴射ノズルを液面に対し非接触で使用することで、部分ゲルの発生なしでシリカゾルグラウトの製造が可能となることが確かめられた。また、噴射ノズルの個数を増やすことで、製造効率を向上できることも確かめられた。   From the above, by making the shape of the stirring tank a polygonal cylinder, it is possible to produce silica sol grout without causing partial gelation even when the stirring tank is enlarged, and the silica concentration is further increased. Even in this case, it was confirmed that the silica sol grout can be produced without generating a partial gel by using the spray nozzle without contact with the liquid surface. It was also confirmed that the production efficiency can be improved by increasing the number of injection nozzles.

1,11A,11B,21 攪拌槽
2 攪拌機
3 噴射ノズル
4 貯留槽
15A,15B,25 略半円柱状の突出部
A 酸性溶液
B シリカ溶液
1, 11A, 11B, 21 Stirrer 2 Stirrer 3 Injection nozzle 4 Reservoir 15A, 15B, 25 Projection part A of substantially semi-cylindrical shape Acidic solution B Silica solution

すなわち、本発明のシリカゾルグラウトの製造装置は、酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
前記酸性溶液を貯留する攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機とを備え、該攪拌槽が、五角形から十二角形の多角形筒状を有し、かつ、該多角形筒状の攪拌槽の内周面に、略半円柱状の突出部が設けられていることを特徴とするものである。
That is, the silica sol grout production apparatus of the present invention is a silica sol grout production apparatus in which a silica solution is mixed with an acidic solution to obtain a silica sol grout.
A stirring tank for storing the acidic solution; and a stirrer disposed in the stirring tank, the stirring tank having a polygonal cylindrical shape from a pentagon to a dodecagon, and the polygonal cylindrical shape A substantially semi-cylindrical protrusion is provided on the inner peripheral surface of the stirring tank.

Claims (11)

酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
上面が開口し前記酸性溶液を貯留する攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機と、該攪拌槽内に貯留される酸性溶液に対し非接触となる位置に配置され、前記シリカ溶液を噴射する噴射ノズルと、を備えることを特徴とするシリカゾルグラウトの製造装置。
In a silica sol grout production apparatus for obtaining a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution,
An agitation tank having an upper surface opened to store the acidic solution, an agitator disposed in the agitation tank, and a non-contact position with respect to the acidic solution stored in the agitation tank, and the silica solution An apparatus for producing a silica sol grout, comprising: a spray nozzle for spraying.
前記噴射ノズルが複数個設けられている請求項1記載のシリカゾルグラウトの製造装置。   The apparatus for producing a silica sol grout according to claim 1, wherein a plurality of the injection nozzles are provided. 酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
前記酸性溶液を貯留する攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機とを備え、該攪拌槽が、五角形から十二角形の多角形筒状を有することを特徴とするシリカゾルグラウトの製造装置。
In a silica sol grout production apparatus for obtaining a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution,
An apparatus for producing a silica sol grout, comprising: an agitation tank for storing the acidic solution; and an agitator disposed in the agitation tank, wherein the agitation tank has a pentagonal to dodecagonal polygonal cylindrical shape. .
前記多角形筒状の攪拌槽の内周面に、略半円柱状の突出部が設けられている請求項3記載のシリカゾルグラウトの製造装置。   The apparatus for producing a silica sol grout according to claim 3, wherein a substantially semi-cylindrical protrusion is provided on an inner peripheral surface of the polygonal cylindrical stirring tank. 酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造装置において、
前記酸性溶液を貯留する円筒状の攪拌槽と、該攪拌槽内に配置された攪拌機とを備え、該円筒状の攪拌槽の内周面に、略半円柱状の突出部が設けられていることを特徴とするシリカゾルグラウトの製造装置。
In a silica sol grout production apparatus for obtaining a silica sol grout by mixing a silica solution with an acidic solution,
A cylindrical stirring tank for storing the acidic solution and a stirrer disposed in the stirring tank are provided, and a substantially semi-columnar protrusion is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical stirring tank. An apparatus for producing silica sol grout.
前記突出部が、前記攪拌槽の内周面に、3箇所以上設けられている請求項4または5記載のシリカゾルグラウトの製造装置。   The silica sol grout production apparatus according to claim 4 or 5, wherein the protrusion is provided at three or more locations on the inner peripheral surface of the stirring vessel. 酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造方法において、
請求項3〜6のうちいずれか一項記載の製造装置を用いて、前記攪拌槽内に前記酸性溶液を貯留し、該酸性溶液を該攪拌槽内で攪拌しながら、該酸性溶液に対し前記シリカ溶液を添加することを特徴とするシリカゾルグラウトの製造方法。
In the method for producing silica sol grout, a silica sol grout is obtained by mixing a silica solution with an acidic solution.
Using the production apparatus according to any one of claims 3 to 6, the acidic solution is stored in the stirring tank, and the acidic solution is stirred with respect to the acidic solution while the acidic solution is stirred in the stirring tank. A method for producing a silica sol grout, comprising adding a silica solution.
酸性溶液にシリカ溶液を混合してシリカゾルグラウトを得るシリカゾルグラウトの製造方法において、
上面が開口した攪拌槽内に前記酸性溶液を貯留して、該酸性溶液を該攪拌槽内で攪拌しながら、該酸性溶液に対し上方から前記シリカ溶液を噴射することを特徴とするシリカゾルグラウトの製造方法。
In the method for producing silica sol grout, a silica sol grout is obtained by mixing a silica solution with an acidic solution.
The silica sol grout is characterized in that the acidic solution is stored in a stirring tank having an upper surface opened, and the silica solution is sprayed from above onto the acidic solution while stirring the acidic solution in the stirring tank. Production method.
前記シリカ溶液として、水ガラスの原液を希釈せずに用いる請求項7または8記載のシリカゾルグラウトの製造方法。   The method for producing a silica sol grout according to claim 7 or 8, wherein an undiluted water glass solution is used as the silica solution. 海水を練り混ぜ水として使用する請求項7〜9のうちいずれか一項記載のシリカゾルグラウトの製造方法。   The method for producing a silica sol grout according to any one of claims 7 to 9, wherein seawater is mixed and used as water. 前記シリカ溶液の前記酸性溶液に対する添加を、時間間隔をあけて行う請求項7〜10のうちいずれか一項記載のシリカゾルグラウトの製造方法。   The method for producing a silica sol grout according to any one of claims 7 to 10, wherein the addition of the silica solution to the acidic solution is performed with a time interval.
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