JP2520425B2 - アルカリ水硬性地盤注入材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土質安定のために使用される地盤注入材に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、地盤注入材として微粉末セメントが使用さ
れている。この微粉末セメントは、ポルトランドセメン
トと水砕スラグの微粉末で構成されており、必要に応じ
て石膏微粉末が添加されている。

これらの地盤注入材は、使用時に水と混合され、圧力
注入されて地盤の空隙を埋め、ダム若しくはトンネルの
カーテングラウト、又は土質安定用として使用されてい
る（特開昭55−23110号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の地盤注入材では、地盤中の小さな空隙に対する
浸透注入性が充分でなく、また、酸性土壌や火山性湧水
（pHの低い水）のある土壌等に使用された場合、耐久性
がなく、注入後数年でその効果がなくなってしまうとい
う問題点があった。

本発明は、注入性がよく、耐久性の優れた地盤注入材
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、粒子径15μ以下のアルカリ水硬性粉末にア
ルカリ刺激剤を配合してなり、アルカリ水硬性地盤注入
材と水との混合比が100〜1000重量％であることを特徴
とするアルカリ水硬性地盤注入材である。

なお、本発明でいうアルカリ水硬性地盤注入材と水と
の混合比とは、水／地盤注入材比をいう。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明のアルカリ水硬性粉末としては、製鉄所の溶鉱
炉で銑鉄製造時に副生するスラグを急冷した高炉水砕ス
ラグが用いられるが、その他同様の組成物を急冷したア
ルカリ水硬性の物質はすべて利用可能である。

このアルカリ水硬性物質の化学組成は、SiO₂、Al
₂O₃、及びCaOが主成分として構成されるものが好ましい
が、Fe₂O₃、SO₃、Na₂O、K₂O又はMgO等が含まれていても
害はない。

このアルカリ水硬性物質の粒子径は、細かく且つ均一
なもの程注入性が優れているが、経済性を加味すると粒
子径15μ以下である。好ましくは0.5〜５μである。粒
子径が15μを越えると、地盤の微細空隙中への注入が困
難となる。

この粉砕の過程において、必要に応じて粉砕助剤を加
えることが好ましい。粉砕助剤としては、トリエタノー
ルアミン、エチレングリコール又は水等が用いられる。

本発明で用いるアルカリ刺激剤としては、アルカリ金
属の炭酸塩、硫酸塩又は水酸化物があげられる。具体的
にはNa₂CO₃、K₂CO₃又はLi₂CO₃等のアルカリ金属炭酸
塩、Na₂SO₄、K₂SO₄又はLi₂SO₄等のアルカリ金属硫酸
塩、NaOH、KOH又はLiOH等のアルカリ金属水酸化物があ
る。

これらのアルカリ刺激剤は１種又は２種以上の混合物
として使用するとよい。

これらの中で、特に、アルカリ金属炭酸塩とアルカリ
金属水酸化物の組合せが特に強度発現が高く好ましい。

この配合比率としては、アルカリ金属水酸化物10重量
部に対し、アルカリ金属炭酸塩0.1〜100重量部が好まし
い。特に、好ましくは、アルカリ金属水酸化物10重量部
に対し、アルカリ金属炭酸塩５〜50重量部である。

次にアルカリ水硬性物質に対するアルカリ刺激剤の配
合量は0.5〜100重量％が好ましい。特に、好ましくは３
〜50重量％である。

これらの混合方法としては、ｉ）事前に粉体同志で混
合、ii）使用時に粉体同志で混合、またはiii）使用前
に、アルカリ刺激剤を水溶液としておいて使用時にアル
カリ水硬性物質と混合する方法があり、いずれでもよ
い。

本発明に係る地盤注入材を水と混練するに当っては、
通常のモルタルミキサー又は２段式ミキサー等を用いて
水と混練した後、グラウトポンプにより圧力注入する。
地盤注入材と水との混合比は100〜1000重量％である。
特に、好ましくは300〜500重量％である。100重量％未
満だと注入６時間後の圧縮強度が大きすぎるため、地盤
中の空隙に対する浸透注入性がない。1000重量％を越え
ると注入６時間後の圧縮強度が得られない。

ここで、地盤の空隙が大きく、注入性の良い場合は水
比を小さくして使用する。逆に、空隙が小さく、注入性
が悪い場合は水比を大きくして使用する。

注入圧力は、土質によって選定されるが、地盤の弱い
場合には、水比を大きくし、小さな注入圧で注入する。
逆に、地盤が強い場合には、地盤破壊の心配がないの
で、水比を小さくし、注入圧を高くすることにより、注
入所要時間を短くすることができる。

本発明の地盤注入材と水との混練時に、必要に応じて
減水剤を用いることができる。特に、高性能減水剤を用
いると、粒子間凝集がなくなり、その結果、単粒子とし
て注入することができ、大きな浸透性を得ることができ
る。

更に、必要ならば、発泡剤（例:Al粉）、増粘剤
（例：メチルセルロース）、流出防止剤（例：おがく
ず、もみがら等）、増量剤（例：砂）、または起泡剤
（例：シリコン）等を配合することも可能である。

本発明の地盤注入材の注入工法としては、１ショット
工法、これに急結材を組み合わせた1.5ショット工法、
２ショット工法又は強制撹拌工法等すべての注入工法を
利用することができる。

以上の工法により、地盤に注入施工された材料は、従
来の材料と異なり、酸性の強い水、温泉水又は高温蒸気
にさらされる土壌等に注入しても、長期間にわたり、地
盤注入材としての効果を期待することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に詳しく説明す
る。使用材料は次の通りである。

高炉水砕スラグ：川崎製鉄（株）水島工場製 アルカリ金属水酸化物:NaOH（工業用）和光純薬（株）
製、 アルカリ金属炭酸塩 :Na₂CO₃（工業用）和光純薬
（株）製、 実施例１ 高炉水砕スラグをボールミルにより粉砕し、その粉砕
品を分級機（細川ミクロン（株）製スーパーミクロン）
により、粒子径15μ以下に分級してアルカリ水硬性粉末
とした。

アルカリ刺激剤として、NaOH:Na₂CO₃＝1:1（重量比）
に配合したものを、第１表に示すような条件下に、上述
のアルカリ水硬性粉末と混合して地盤注入材とした。

これを４×４×16cmの鉄製型枠に注入し、所定材令経
過後に圧縮強度を測定した。

第１表に示すように、本発明に係る地盤注入材は、い
ずれの水比においても、短期・長期材令共に高い圧縮強
度を示した。

実施例２ 実施例1No.3と同一の材料を用い水比300重量％にてモ
ルタルミキサーで200混練りした後、pH3、温度40℃の
温泉水を含む地盤中にグラウトポンプを使用し毎分30
で圧力注入した。この濃度で3m³注入したところ、注入
圧は7kg f/cm²まで上昇したので、水比60％に変更して3
m³注入したところ、注入圧が15kg f/cm²に上昇したので
注入を終了した。

1mおきに20mの区間、同様の注入を200m³行い、カーテ
ングラウト工事を行った。

注入前の地盤の透水係数は3.0×10^-3（cm/sec）であ
ったが、注入後１週間で同様の測定をしたところ、透水
係数は5.2×10^-8（cm/sec）となっており、地盤の改善
が認められた。

３年後、同地区において測定した透水係数は5.5×10
^-8（cm/sec）で、地盤の改良効果に差異はなかった。

比較のため、市販の微粉末注入セメントを使用し、同
一の場所において同様の工事を行ったところ、１週間後
の透水係数は4.0×10^-6（cm/sec）であった。１年後、
同様の測定を行ったところ透水係数は3.2×10^-4（cm/se
c）で、地盤改良の効果がほとんど認められなかった。

実施例３ 水で湿らせた豊浦標準砂を孔径5cm、長さ50cmの透明
な管に充填したものに粒子径15μ以下と20〜40μの範囲
の実施例１のNo.3に相当する地盤注入材を水比300重量
％で、それぞれ注入したところ、粒子径15μ以下のもの
は注入出来たが、粒子径20〜40μのものは注入不可能で
あった。

〔発明の効果〕

本発明の効果は、以下に示す通りである。

（１）地盤中への注入に際し、微細空隙への浸透効果が
大きい。

（２）水比が高くても、短期に高圧縮強度が得られる。

（３）高温で酸性の強い温泉地帯及び酸性土壌等に対す
る耐久性が高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 22:06） Ｃ０４Ｂ 22:06） Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子径15μ以下のアルカリ水硬性粉末にア
   ルカリ刺激剤を配合してなり、アルカリ水硬性地盤注入
   材と水との混合比が100〜1000重量％であることを特徴
   とするアルカリ水硬性地盤注入材。