JP2552612B2 - 地盤注入用薬液 - Google Patents

地盤注入用薬液

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JP2552612B2 JP4192796A JP19279692A JP2552612B2 JP 2552612 B2 JP2552612 B2 JP 2552612B2 JP 4192796 A JP4192796 A JP 4192796A JP 19279692 A JP19279692 A JP 19279692A JP 2552612 B2 JP2552612 B2 JP 2552612B2
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健二 栢原
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地盤中に注入して該地盤
を固結する地盤注入用薬液に係り、特にコンクリートの
表面に被膜を形成してコンクリートからの地下水へのア
ルカリの溶出を防ぎ、かつ注入ゲル化物からのイオンの
溶出を減少せしめ、この結果、水質保全に優れ、地中構
造物と注入ゲル化物との間の影響を少なくした地盤注入
用薬液に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ領域における従来の水ガラスグ
ラウトに代わるグラウトとして、近年硫酸を主成分とす
る酸性反応剤(以下、単に「酸性反応剤」と記す)およ
び水ガラスを混合して得られるpHが1〜3程度の酸性
シリカゾルに、アルカリ性硬化剤を添加して弱酸性から
弱アルカリ性領域でゲル化せしめる地盤注入用薬液が実
用化されている。このシリカゾルを用いた薬液(グラウ
ト)は地下水のpHをほぼ中性領域に保つ点で極めて優
れた水質保全性を有している。
【0003】コンクリート構造物のような地中構造物は
地下水中でコンクリート中のアルカリを溶出する。これ
は地下水の水質をアルカリ性にするのみならず、水ガラ
スグラウト注入物との接触面で水ガラスゲル中のシリカ
分を溶出して止水性を低下せしめる原因となる。一方、
注入ゲル化物は内部のイオンを地下水中に溶出しやす
い。したがって、本発明は地中構造物からのアルカリの
溶出を抑え、かつ注入ゲル化物からのイオンの溶出を減
少させ、あるいは、地下水の水質を保持しかつ地中構造
物と注入ゲル化物との間の影響を少なくする事になり、
極めて有用である。
【0004】そこで、本発明の目的はコンクリート表面
に被覆層を形成することにより、コンクリートから地下
水へのアルカリの溶出を防いで地下水のpHを中性に保
持し、かつコンクリートからのアルカリによる注入ゲル
化物の影響を防ぎ、さらに注入ゲル化物からの溶出イオ
ンを減少させることにより、水質保全を達成し、かつ地
中構造物と注入ゲル化物との間の影響を減少せしめ、上
述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入用薬液を
提供することにある。
【0005】
【問題点を解決するための手段】前述の目的を達成する
ため、本発明によれば、硫酸を主成分とする酸性反応剤
と、水ガラスと、リン酸系化合物とからなる系、または
該系に助剤を含有せしめた系からなる酸性から弱アルカ
リ性領域の地盤注入用薬液において、次の(A)、
(B)、(C)の条件を同時に満たすことを特徴とす
る。
【0006】該地盤注入用薬液1l当り、 (A)3.5>〔SiO2 〕>0.7、 (B)1.4>〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9、 (C)50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3。 ここで、〔SiO2 〕は水ガラス中のSiO2 のモル濃
度、〔Na2 O〕は水ガラス中のNa2 Oのモル濃度、
〔H2 SO4 〕は酸性反応剤中のH2 SO4 のモル濃
度、〔P〕はリン酸系化合物中のリンのモル濃度をそれ
ぞれ表す。
【0007】
【発明の具体的説明】本発明に係る水ガラスグラウトは
酸性反応剤と、水ガラスと、リン酸系化合物、またはこ
の系に助剤を含有させめた系からなる酸性から弱アルカ
リ性領域の地盤注入用薬液である。この場合、水ガラス
の組成、酸性反応剤中の硫酸、リン酸系化合物中のリン
の間に次の関係が成立する時に、特に著しい効果を発揮
することがわかった。すなわち、グラウト配合液11中
において、3.5>〔SiO〕>0.7、1.4>
〔HSO〕/〔NaO〕>0.9、50>〔H
SO〕/〔P〕>3の条件を同時に満たす場合であ
る。
【0008】本発明において酸性反応剤、リン酸系化合
物のもつ役割は大きく、上記系の配合にあたって、予
め、酸性反応剤とリン酸系化合物を適用地盤に応じて、
50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3の範囲内に調整して
混合しておくことにより、現場における配合操作がより
容易となる。
【0009】使用するリン酸系化合物としてはリン酸、
リン酸一ソーダ、リン酸二ソーダ、リン酸三ソーダ、ピ
ロリン酸ソーダ、酸性ピロリン酸ソーダ、トリポリリン
酸ソーダ、テトラポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸
ソーダ、酸性メタリン酸ソーダ等の他カリウム塩、アン
モニウム塩、さらに難溶性であっても、液中に微量でも
溶解性のある上記リン酸のアルカリ土金属塩類等も含ま
れる。使用する助剤としては酸性液を中和するものであ
ればよく、一般にアルカリ金属あるいはアルカリ土金属
の水酸化物、塩類等が含まれる。
【0010】硫酸を反応剤とする水ガラスグラウトの固
結体を水中に養生し、水中の硫酸イオンを測定すると、
本発明の条件下でのリン酸系化合物を含有せしめたグラ
ウトでは、リン酸系化合物を含まないグラウトやリン酸
系化合物を含んでも本発明の条件外のグラウトに比べて
水中への硫酸イオンの溶出がかなり少ないことを確かめ
た。この作用については明確ではないが、グラウト中の
シリカと、リン酸根と、硫酸イオンが反応して複雑な不
溶性の化合物を生成して硫酸ナトリウムの生成が抑制さ
れているものと思われる。
【0011】また、コンクリート供試体を水中に養生し
た場合も、コンクリート供試体を従来のグラウトのゲル
化物で覆って水中に養生した場合もコンクリート中のア
ルカリが溶出して同じように養生水のpH値は上昇して
アルカリ性を呈する。これに対し、本発明のグラウトの
ゲル化物でコンクリートを覆い、水中養生した場合、
ンクリートの表面徐々に灰白色の被膜が形成されて
養生のpHは殆ど中性値を保つ。この作用コンクリ
ート表面のカルシウムとゲル中のリン酸系化合物並びに
シリカの反応により生成された複雑なリン酸カルシウム
シリカ系の化合物がコンクリート表面に不溶性の灰白色
の薄い被膜を形成して、コンクリート中のアルカリ
を防ぐためと思われる。
【0012】このような両現象からして、本発明のグラ
ウトは地中構造物のコンクリートの表面に不溶性の被膜
を形成することによりコンクリートからの地下水へのア
ルカリの溶出を防いで、地下水のpHを中性に保持し、
コンクリートからのアルカリによる注入ゲル化物への影
響を防ぎ、かつ注入ゲル化物からの溶出イオンを減少さ
せることにより水質保全を達成し、かつ地中構造物と注
入ゲル化物との間の影響を減少せしめるという効果を生
ずる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 1.使用材料 (1)供試コンクリート 標準配合に従ってポルトランドセメント、標準砂、水を
配合し(セメント:砂=1:2、水/セメント=0.6
5)、混練り、モールド注入を行い、直径5cm、高さ10c
mのコンクリートを作成して、4週間水中養生後のもの
をコンクリートの供試体とした。
【0014】(2)水ガラス 次の組成の3号水ガラスを使用した。 Na2 O:9.45%、SiO2 :28.36 %、 比重(20℃):1.399 、モル比:3.10
【0015】(3)酸性反応剤 75%工業用硫酸を使用した。
【0016】(4)リン酸系化合物 代表的な次の4種のものを使用した。 a)リン酸 75%工業用リン酸 H3 PO4 b)ヘキサメタリン酸ソーダ 工業用ヘキサメタリン酸ソーダ(NaPO3)6 c)リン酸二ナトリウム 工業用リン酸二ナトリウム Na2 HPO4 ・12H
2 O d)リン酸二カルシウム 工業用リン酸二カルシウム CaHPO4
【0017】(5)助剤 pHを上昇せしめる目的で使用する助剤としては、アル
カリ金属・アルカリ土金属の水酸化物、塩類が一般に用
いられ、一般的な次の2つのものを使用した。 a)水酸化マグネシウム 試薬一級 Mg(OH)2 b)炭酸水素ナトリウム 試薬一級 NaHCO3
【0018】2.水ガラスグラウトの配合 上記の水ガラス、酸性反応剤、リン酸系化合物および助
剤とからなる水ガラスグラウトの配合並びにそのpH、
ゲル化時間を表1に示す。
【0019】
【0020】表1より、配合No.1は水ガラスの〔SiO
2 〕が 0.63 モルと低く、ホモゲルは極めて軟弱であっ
た。また、配合No.18 は〔SiO2 〕が3.64モルと高
く、配合にあたって均質なゲル体を得ることが難しい状
態にあった。
【0021】3.水ガラスグラウトで覆ったコンクリー
供試体の水中養生試験 (1)浸漬方法 表1の水ガラスグラウトのホモゲル(但し、上記のとお
り実施No.1、No.18はゲル体自体が不適のため
除外した)コンクリート供試体を覆い、それを水中養
生して養生水とコンクリートの変化をみた。実験は水ガ
ラスグラウトのホモゲル200ml中にコンクリート供
試体200mlを挿入し、これを水2600mlの入っ
たポリプロピレン製容器に配置し、密閉ぶたで密閉し、
常温に放置して養生水のpHと、硫酸イオンの測定と、
コンクリートの外観観察を行った。
【0022】(2)水養生試験結果水養生 後の養生水のpH、硫酸イオンの溶出率並びにコ
ンクリート供試体外観観察結果を表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2の実施No.1〜7に使用したホモゲルの
うち、実施No. 3、4、7(表1の配合No. 7、8、1
5)はリン酸系化合物を全く含んでいないシリカゾル系
グラウトであり、実施No. 1(表1の配合No. 3)は
〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕の値が大きく、実施No.
6(表1の配合No.12 )は〔H2 SO4 〕/〔Na
2 O〕の値が小さすぎる。実施No. 2(表1の配合No.
4)では〔H2 SO4 〕/〔P〕の値が大きく、実施N
o. 5(表1の配合No.11)では〔H2 SO4 〕/〔P〕
の値が小さすぎる。このような系では何れも養生水のp
Hの上昇および硫酸イオンの溶出率がともに大きく、30
日浸漬後には初期pHには殆ど関係なくpHは10以上、
硫酸イオンの溶出率は60%以上に達している。
【0025】実施No.8〜16の30日経過後の養生
水のpHは、実施No.10を除いて8前後まで上昇す
るにとどまり、硫酸イオンの溶出率も40%前後と少な
く、本発明の範囲内にあるものは養生水のpHの上昇お
よび硫酸イオンの溶出は少ないことがわかる。実施N
o.10では30日経過後の養生水のpHが9.3、硫
酸イオンの溶出率が45.1%と幾分高いが、これはリ
ン酸化合物として、難溶性のリン酸二カルシウムを用い
たためと思われる。実施No.1〜7に比べると一段に
低い値を示している。供試コンクリートを単に2600
mlの水中に養生した場合、30日後の養生水のpHは
11程度にまで上昇した。このことよりコンクリートは
地下水中でアルカリを溶出して、地下水をアルカリ性に
移向させることがわかる。また、表1、表2の実験結果
より養生水のpH値を中性に保ちうる供試体は表面に灰
白色の薄膜を形成したものであり、したがって、供試体
表面に形成された薄膜がコンクリート内部からのアルカ
リの溶出を防ぐことがわかる。そして、このような薄膜
を形成しうる条件は注入薬液1l当りの組成が 3.5>〔SiO 〕>0.7 1.4>〔H SO 〕/〔Na O〕>0.9、 50>〔H SO 〕/〔P〕>3、 を同時に満たすことにあることがわかる。
【0026】4.リン酸系含有酸性反応剤 本発明にかかる水ガラスグラウトの配合にあたり、配合
操作を簡素化するため、硫酸を主成分とする酸性反応剤
とリン酸系化合物とを予め50>〔HSO〕/
〔P〕>3になるように混合したリン酸系含有酸性反応
剤を調製しておくと、〔HSO〕/〔P〕なる値の
範囲は全配合液中においてもそのまま維持されるため、
極めて便利である。次に一例を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】リン酸系含有酸性反応剤A−1またはA−
2に水ガラスを3.5>〔SiO2〕>0.7、1.4>〔H
2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9となるような量および
必要に応じて助剤を添加混合することにより配合操作が
容易となる。
【0029】
【発明の効果】以上のとおり、コンクリートは水中養生
するとアルカリを溶出して、養生水は高いアルカリ性を
呈する。また、水ガラスグラウトも含有イオンを溶出す
る。しかし、水ガラスグラウトの調製にあたり、リン酸
系化合物を添加して本発明の配合条件を満足させること
により、本発明は地中構造物のコンクリートの表面に不
溶性の被膜を形成してコンクリートからの地下水へのア
ルカリの溶出を防ぎ、地下水のpHを中性に保持し、か
つコンクリートからのアルカリによる注入ゲル化物への
影響を防ぎ、さらに注入ゲル化物からの溶出イオンを減
少させることにより、水質保全を達成し、かつ地中構造
物と注入ゲル化物はとの間の影響を減少せしめるという
効果を生ずる。また、本グラウトの配合にあたり、酸性
反応剤とリン酸系化合物を本発明の範囲内にある如く予
め混合しておくことにより、現場に配合操作の簡素化に
役立つ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸を主成分とする酸性反応剤と、水ガ
    ラスと、リン酸系化合物とからなる系、または該系に助
    剤を含有せしめた系からなる酸性から弱アルカリ性領域
    の地盤注入用薬液において、次の(A)、(B)、
    (C)の条件を同時に満たすことを特徴とする地盤注入
    用薬液。該地盤注入用薬液1l当り、 (A)3.5>〔SiO2 〕>0.7、 (B)1.4>〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9、 (C)50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3。 ここで、〔SiO2 〕は水ガラス中のSiO2 のモル濃
    度、〔Na2 O〕は水ガラス中のNa2 Oのモル濃度、
    〔H2 SO4 〕は酸性反応剤中のH2 SO4 のモル濃
    度、〔P〕はリン酸系化合物中のリンのモル濃度をそれ
    ぞれ表す。
  2. 【請求項2】 請求項1の条件(C)を満たすように、
    あらかじめ前記硫酸を主成分とする酸性反応剤と、リン
    酸系化合物とを配合しておくことを特徴とする請求項1
    の地盤注入用薬液。
  3. 【請求項3】 請求項1の助剤がアルカリ金属あるいは
    アルカリ土金属の水酸化物、または塩類である請求項1
    の地盤注入用薬液。
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JPS60188517A (ja) * 1981-12-14 1985-09-26 Kyokado Eng Co Ltd 地盤注入工法
JPS60179488A (ja) * 1984-02-27 1985-09-13 Kyokado Eng Co Ltd 地盤注入工法
JPH02112517A (ja) * 1988-10-21 1990-04-25 Nippon Sogo Bosui Kk 二重管を用いた複合注入工法

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