JP2973149B2 - 地盤注入工法 - Google Patents
地盤注入工法Info
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E02D2250/00—Production methods
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Description
3分から300分のゲル化時間を要して確実に地盤を固
結し、特に広範囲の各種地盤注入に適した地盤注入用酸
性シリカゾルの調製方法に関する。
ラウトは、長いゲル化時間での調整が不可能で、もっぱ
ら瞬結グラウトとして使用される。これを改良するた
め、酸性反応剤と水ガラスとからなる、ゲル化時間の極
めて長いシリカゾルをアルカリ性硬化剤で中和し、これ
によりゲル化時間の調整をはかる方法が提案された。
ガラスグラウトの欠点をある程度改良したが、ゲル化時
間を3分から300分というような範囲に維持すること
は、それ程簡単ではなく、依然として未解決の状態にあ
る。
においてゲル化時間を約3分から300分の範囲に維持で
きて浸透性に優れた地盤注入工法を、シリカゾル系のグ
ラウトに求めようとするものである。さらに本発明は該
グラウトを基本とし、これにゲル化促進剤を含有せしめ
ることにより広範囲のグラウトに適用できるようにした
ものである。
て、ゲル化時間を3分から300分ぐらいの範囲に維持す
ることはゾルのpHを3〜5ぐらいの範囲に調整するこ
とである。しかし、シリカゾル系グラウトの性質から、
また酸・アルカリの中和理論からしてこの範囲にpHを
調整することは極めて困難である。
が約3以上になると、わずかの反応剤によってpHは急
激に上昇して5以上となり、3〜5ぐらいの範囲に留め
ることは非常に困難である。
ルの〔H+ 〕/〔SiO2 〕n (以下、X値と記す)な
る値に左右されることはすでに見出されている。すなわ
ち、ゲル化時間はシリカゾルの〔H+ 〕に大きく左右さ
れるのは勿論であるが、水ガラスの組成(SiO2 、N
a2 O)、濃度にも影響され、X値によって略ゲル化時
間は定まってくる。
壌に注入した場合、シリカゾル自体のゲル化時間は長く
ても土壌中においては一般に著しく短縮することを見出
し、さらに、シリカゾル自体と、これを各種の酸性から
塩基性に至る広範囲の土壌に注入したときのゲル化時間
とから、これらの間の関係を明らかにし、本発明の基盤
を達成し、さらにこれにゲル化促進剤を添加してX値の
調整および広範囲のゲル化時間のグラウトへ適用できる
ようにし、本発明を完成するに至った。
〜300分のゲル化時間を要して確実に地盤を固結して
広範囲の各種地盤に適用し得、前述の公知技術に存する
欠点を改良した地盤注入用酸性シリカゾルの調製方法を
提供することにある。
ため、本発明によれば、酸性反応剤および水ガラスを含
む酸性シリカゾルのX値〔H+ 〕/〔SiO2 〕n をX
軸とし、ゲル化時間(分)をY軸とする図表上で、pH
5の土壌と混合したときのX値とゲル化時間(分)との
関係を示す線と、pH9.5の土壌と混合したときのX値
とゲル化時間(分)との関係を示す線と、ゲル化時間が
3分のときのX値の線と、ゲル化時間が300分のとき
のX値の線とによって囲まれた領域内に地盤注入用酸性
シリカゾルのX値を定め、土壌のpH値が5〜9.5の地
盤に注入したときに、この土壌と混合されて3〜300
分のゲル化時間を呈する酸性シリカゾルを得ることを特
徴とする。ここで、〔H+ 〕は酸性シリカゾルにおける
水素イオンのモル濃度(モル/1)、〔SiO2 〕は酸
性シリカゾルに使用した水ガラス中のSiO2 のモル濃
度(モル/1)、nは酸性シリカゾルに使用した水ガラ
スのモル比〔SiO2 〕/〔Na2 O〕、〔Na2 O〕
は使用水ガラス中のNa2 Oのモル濃度(モル/1)を
表す。
る。酸性反応剤と水ガラスからなる酸性領域にあるシリ
カゾルを表1の各種pHを示す土壌と混合した場合、用
いたシリカゾルのX値とゲル化時間の関係はおおよそ、
図1に示すような様相をとることがわかった。(測定温
度:約20℃)。
のX値とゲル化時間のおおよその相関曲線を示し、表1
に示した土壌と混合した場合には、ゲル化時間は土壌の
pHによっていずれも著しく短縮し、特にアルカリ性土
壌において短縮の程度は大きい。
ル化時間は図1においてそれぞれ記号で示される。すな
わち、表1の試料NO.1(粘土質土壌)は「●」印、試料
NO.2(粘土質土壌(有機質))は「○」印、試料NO.3
(粘土質土壌(貝殻まじり))は「×」印、試料NO.4
(関東ローム(1))は「△」印、試料NO.5(関東ロー
ム(2))は「▲」印でそれぞれ示される。
な例外を除き、ほとんど5〜9.5 程度の範囲にあり、ま
た同じpHでもその土壌中の水分・成分等の相異によっ
て必ずしもゲル化時間は土壌のpHのみに依存されるわ
けではない。
シリカゾルの土壌中でのゲル化時間は著しく短縮し、図
1に示す直線B(pH≒5の土壌の場合)と直線C(p
H≒9.5 の土壌の場合)の間におおよそおさまるものと
推察できた。
300分になるためには、図1の直線BとCの間の斜線部
分に対応するX値となるように配合されたシリカゾルを
注入対象地盤の土壌に注入すればよいことになる。
にゲル化促進剤の混合によって調整することもできる。
また、酸性反応剤と水ガラスからなる適当なX値をもっ
たシリカゾルをA液とし、これにB液としてゲル化促進
剤を添加して瞬結から広範囲のグラウトへ適用すること
もできる。
あるいは混存されており、酸性領域でのシリカゾルは低
粘性のため、速やかに土壌に浸透して、これら土壌成分
と反応して、主として〔H+ 〕の低下をきたし、X値を
減少方向へ導いて、ゲル化時間を短縮するものと思われ
る。短縮の程度はもちろん土壌の物性、特にpHとシリ
カゾルのX値に左右される。また、X値はゲル化促進剤
によって調整することもできるし、瞬結から長時間にわ
たる広範囲のグラウトへの適用も可能となる。
が、一般的な水ガラスとして次の組成の3号水ガラスを
使用した。 Na2 O: 9.45%、 SiO2 : 28.36
% 比 重: 1.399、 モル比 : 3.10 (2)酸性反応剤 75%工業用硫酸を使用した。 (3)ゲル化促進剤 各種のアルカリ剤、水ガラス、セメント、塩類等広く使
用できるが、一例として上記の水ガラスと工業用の水酸
化マグネシウムと工業用の炭酸カルシウムを使用した。
示し、X値は約1.05×10-2で20℃におけるゲル化時間は
約7000分であった。このシリカゾルを表1の試料NO.1、
2、4の各土壌と混合し、次の表2に示すゲル化時間を
得た。
つシリカゾルでも土壌に注入することにより、土壌によ
って差はあるが、ゲル化時間は大幅に短縮されて所望の
ゲル化時間をX値によって調製が可能である。
ウムを含有せしめた次の配合よりなるシリカゾルを調製
した。
は約5.2×10-4で20℃におけるゲル化時間は約800〜9
00分を示し、これを表1の試料NO.4の土壌と混合し、約
20分でゲル化した。このように実施例1において、100
〜120分のゲル化時間がゲル化促進剤を添加することで
X値の低下をはかって約20分にまで短縮できた。
ウムにかえて、炭酸カルシウムを6gを添加混合し、表
1の試料NO.4のpH5.1の土壌と混合した。約30分でゲ
ル化した。
水ガラスの15容量%水溶液100mlを用い、A、B液の合
流によりpHは6.0を示し、20℃で約10秒でゲル化し
た。
リカゾルを注入したところ、浸透性はよく、約25〜30分
で強固にゲル化した。
ル化促進剤を添加してなる酸性領域におけるシリカゾル
は、極めて長いかまたは短いゲル化時間を示し、浸透に
適したゲル化時間で注入することは極めて困難であっ
た。本発明は長いゲル化時間の酸性領域におけるシリカ
ゾルを土壌に注入した場合にゲル化時間が短縮する様相
を明らかにして約3〜300分という浸透に適したゲル化
時間をもったシリカゾルの調製をX値を管理することに
より可能とした。
化時間のコントロールと相まって優れた浸透性を発揮す
る。さらに、適当なX値をもつ酸性反応剤と水ガラスか
らなるシリカゾルにゲル化促進剤を添加混合することに
より瞬結から広範囲にわたるゲル化時間のグラウトの調
製が容易となる。
ルを土壌中に注入した場合のX値とゲル化時間の関係を
示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 酸性反応剤および水ガラスを含む酸性シ
リカゾルのX値〔H+ 〕/〔SiO2 〕n をX軸とし、
ゲル化時間(分)をY軸とする図表上で、pH5の土壌
と混合したときのX値とゲル化時間(分)との関係を示
す線と、pH9.5の土壌と混合したときのX値とゲル化
時間(分)との関係を示す線と、ゲル化時間が3分のと
きのX値の線と、ゲル化時間が300分のときのX値の
線とによって囲まれた領域内に地盤注入用酸性シリカゾ
ルのX値を定め、土壌のpH値が5〜9.5の地盤に注入
したときに、この土壌と混合されて3〜300分のゲル
化時間を呈する酸性シリカゾルを得ることを特徴とする
地盤注入用酸性シリカゾルの調製方法。ここで、
〔H+ 〕は酸性シリカゾルにおける水素イオンのモル濃
度(モル/1)、〔SiO2 〕は酸性シリカゾルに使用
した水ガラス中のSiO2 のモル濃度(モル/1)、n
は酸性シリカゾルに使用した水ガラスのモル比〔SiO
2 〕/〔Na2 O〕、〔Na2 O〕は使用水ガラス中の
Na2 Oのモル濃度(モル/1)を表す。 - 【請求項2】 請求項1の酸性シリカゾルがさらにゲル
化促進剤を含む請求項1に記載される地盤注入用酸性シ
リカゾルの調製方法。
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