JP2981848B2 - 懸濁型地盤注入用薬液 - Google Patents

懸濁型地盤注入用薬液

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    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスラグとアルミン酸
アルカリ塩を有効成分とする懸濁型地盤注入用薬液に係
り、特に固結時間(ゲル化時間)の調整が容易であっ
て、均質な固結体を生成し、かつ固結体の固結強度、特
に初期強度が大きく、耐久性にも優れた懸濁型地盤注入
用薬液に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤固結用注入薬液として、従来、水ガ
ラスとアルミン酸ソーダからなる薬液が知られている。
水ガラスはアルミン酸ソーダによってゲル化するが、こ
の場合、固結時間(ゲル化時間)の短時間から長時間に
わたる調整は困難であり、かつ固結強度も小さい。
【0003】この薬液の固結強度の増強を図るために、
従来、該薬液にアルカリ剤を添加してなる薬液も知られ
ているが、この薬液はゲル化が急激となってしまう。
【0004】さらに、水ガラス−アルミン酸ソーダ系薬
液の水ガラスとして、低モル比の水ガラスを用い、これ
にカルシウム塩を添加してゲル化時間の延長を図った薬
液も知られている。
【0005】しかし、この薬液は揺変現象を起こして増
粘してしまい、このため浸透性が悪くなり、かつ強度の
発現も遅いという欠点を有している。
【0006】さらに、水ガラスを使用せずにスラグとア
ルミン酸ソーダを主成分としてなる薬液も知られてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この薬液は比較的低粘
性であってゲル化時間が長いにもかかわらず高強度を呈
し、かつ浸透性にも優れた薬液である。しかし、これは
ゲル化時間の調整が難しく、かつ長時間のうちにスラグ
が沈降してしまうため不均質なゲルとなりやすく、さら
に、長期強度には優れるものの、初期強度が小さいとい
う欠点を有している。
【0008】そこで、本発明の目的はスラグとアルミン
酸アルカリ塩を有効成分とするにもかかわらず、固結時
間(ゲル化時間)の調整が容易であって、均質な固結体
を生成し、かつ固結体の固結強度、特に初期強度が大き
く、耐久性にも優れ、上述の公知技術に存する欠点を改
良した懸濁型地盤注入用薬液を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の懸濁型地盤注入用薬液によれば、スラグと
アルミン酸アルカリ塩を有効成分とし、次の(1)、
(2)および(3)の要件を満たすことを特徴とする。
【0010】(1)スラグが比表面積5000cm2/g以上の
微粒子スラグである。 (2)アルミン酸アルカリ塩のモル比が2.8以下であ
る。 (3)アルミン酸アルカリ塩のM2 O量に対するスラグ
のSiO2 量が重量比でSiO2 /M2 O=0.5〜4.5
である。ただし、Mはナトリウムまたはカリウムであ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に詳述す
る。
【0012】本発明に用いられるスラグは一般高炉スラ
グ、フアインハード等であって、比表面積が5000cm2/g
以上、好ましくは8000cm2/g以上の微粉化された微粒子
スラグである。本発明では、このような微粉化されたス
ラグのうち、極端に微粒子の部分、例えば、粒径が2μ
以下のものを除去して電気的凝集を防ぎ、ゲル化時間を
長びかす場合もある。また、上記スラグの一部をセメン
トに置き換えてもよく、さらに、セメントとスラグの混
合物を微粉化してもよい。
【0013】さらに、本発明に用いられる上記アルミン
酸アルカリ塩は例えばアルミン酸ソーダ、アルミン酸カ
リ等であって、モル比が2.8以下のものである。
【0014】また、上記スラグとアルミン酸アルカリ塩
の配合比率はアルミン酸アルカリ塩中のM2 O量に対す
るスラグのSiO2 量が重量比でSiO2 /M2 O=0.
5〜4.5である。ここで、Mはナトリウムまたはカリウ
ムであるが、特にナトリウムが好ましい。
【0015】上述の本発明にかかる懸濁型地盤注入用薬
液は、地盤への注入にあたり、アルミン酸アルカリ塩を
A液とし、スラグの水懸濁液をB液とし、AB両液を合
流混合して注入するか、あるいは両混合液を一液として
注入する。
【0016】上述の構成からなる本発明薬液は次のよう
な作用を呈する。
【0017】本発明に用いられるアルミン酸アルカリ塩
は両性電解質であり、この性質が相まって、スラグ中の
シリカ分が可溶化される。また、スラグ中のカルシウム
分も一部イオン化される。
【0018】この可溶化されたシリカ分はスラグに起因
するカルシウムおよびアルミン酸アルカリ塩中のアルミ
ナの反応により、シリカ・アルミナ・カルシウム系のコ
ロイドを形成する。このコロイドは両性コロイドとして
の活性が顕著となり、スラグ粒子はこのコロイド中に均
一に包含されて薬液(グラウト)全体が均質にかつ当初
から強固に固結するものと思われる。この性質はスラグ
の比表面積が大きいほど顕著に現れ、5000cm2/g以上、
好ましくは8000cm2/g以上のときに一層顕著に現れる。
【0019】
【発明の実施例】以下、本発明を実施例によって具体的
に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではな
い。
【0020】1.使用材料 (1)スラグ 組成がSiO2 :34.0%、CaO:41.1%、Mg
O:6.7%であって、比重:2.90(20℃)の高炉スラ
グを微粉砕化し、表1に示す比表面積を異にした3種類
のスラグを使用した。
【0021】
【表1】
【0022】(2)アルミン酸アルカリ塩 アルミン酸アルカリ塩として、表2に示すモル比を異に
する3種類のアルミン酸ソーダ溶液を使用した。
【0023】
【表2】
【0024】表3に示す各種配合の試料(実施例No.1〜
7および比較例No.1〜4)を調製し、これら各試料につ
いて、「粘性が500cps に達するまでの時間(20℃)
」、水中養生による「サンドゲル一軸圧縮強度(kgf/cm
2) 」および「ホモゲルの状態」を測定し、結果を表3
に示した。ここで、粘性はB型粘度計を用いて測定し、
サンドゲルの一軸圧縮強度は土質工学会基準「土の一軸
圧縮試験方法」に従って測定し、ホモゲルの状態は試料
が固結に至るまでの様相と生成した固結体の状態を観察
して判断した。
【0025】
【表3】
【0026】表3において、比較例No.1はアルミン酸ソ
ーダのモル比が3.29であって、本発明の範囲外のもの
であり、比較例No.2はSiO2 /Na2 Oの値が5.67
であって、本発明の範囲外のものであり、さらに、比較
例No.4はスラグの比表面積が4200cm2/gであって、本発
明の範囲外であり、これらはいずれもスラグが沈降気味
で、生成ゲルが不均質なものであった。また、これらの
強度は90日強度については本発明実施例のものに匹敵す
るものの、初期強度(3日強度)が低い。
【0027】比較例No.3はSiO2 /Na2 Oの値が0.
48と小さく、本発明の範囲外であり、均質なゲルを生
成するものの、強度、特に初期強度が低い。
【0028】これに対して、本発明にかかる実施例No.1
〜7では、いずれも、スラグの沈降はみられず、したが
って、生成ゲルは均質で強度、特に初期強度に優れてい
る。
【0029】なお、実施例No.7は比表面積5800cm2/gの
スラグを用いた例である。この実施例7のスラグを9500
cm2/gのものに換え、その他を同じにした。実施例No.1
と比べると、実施例7は粘性の上昇がやや遅く、強度も
若干弱いようである。しかし、4200cm2/gのスラグを用
いた比較例No.4に比べると、初期強度が格段に優れてい
る。
【0030】図1は表2の(3)に示されるアルミン酸
ソーダ溶液の量(g)の変化に対する粘性が500cps に
達するまでに要する時間の関係を表したグラフである。
このグラフには、アルミン酸ソーダとスラグの量的関係
を示すSiO2 /Na2 Oの値も参考までに併記されて
いる。
【0031】図1から明らかなように、SiO2 /Na
2 Oの値が4.5〜0.5の範囲、すなわち、本発明の範囲
内では、曲線の傾斜が比較的ゆるやかで、固結の調整が
容易であることがうかがえる。
【0032】一方、本発明の範囲外、すなわち、SiO
2 /Na2 Oの値が4.5を越える範囲および0.5よりも
小さい範囲では、曲線の傾斜が急激に立ち上がったり、
流動性を失うに要する時間が短すぎて、固結の調整が難
しくなることがわかる。
【0033】
【発明の効果】以上のとおり、本発明にかかるスラグ−
アルミン酸アルカリ塩系の懸濁型グラウトは次の1〜4
に示される効果を奏するものである。
【0034】1.固結の調整が容易である。 2.均質な固結体が得られる。 3.固結体の強度、特に初期強度に優れる。 4.以上から優れた耐久性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】粘性が500cps に達するまでに要する時間をア
ルミン酸ソーダ量あるいはSiO2 /Na2 Oの値に対
応して示したグラフである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スラグとアルミン酸アルカリ塩を有効成
    分とし、次の(1)、(2)および(3)の要件を満た
    すことを特徴とする懸濁型地盤注入用薬液。 (1)スラグが比表面積5000cm2/g以上の微粒子スラグ
    である。 (2)アルミン酸アルカリ塩のモル比が2.8以下であ
    る。 (3)アルミン酸アルカリ塩のM2 O量に対するスラグ
    のSiO2 量が重量比でSiO2 /M2 O=0.5〜4.5
    である。ただし、Mはナトリウムまたはカリウムであ
    る。
  2. 【請求項2】 前記スラグが比表面積8000cm2/g以上の
    微粒子スラグである請求項1に記載の懸濁型地盤注入用
    薬液。
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