JP3100545B2 - ダブルパッカー注入工法用グラウト材 - Google Patents

ダブルパッカー注入工法用グラウト材

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JP3100545B2
JP3100545B2 JP2991696A JP2991696A JP3100545B2 JP 3100545 B2 JP3100545 B2 JP 3100545B2 JP 2991696 A JP2991696 A JP 2991696A JP 2991696 A JP2991696 A JP 2991696A JP 3100545 B2 JP3100545 B2 JP 3100545B2
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一雄 下田
彰彦 安藤
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東興建設株式会社
有限会社シモダ技術研究所
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • 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
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00732Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、グラウト注入によっ
て軟弱地盤の止水や地盤強化を目的とするダブルパッカ
ー注入工法における二次注入に用いるグラウト材、特に
ゲルタイムが長い懸濁型に属する一液性グラウトに関す
るものである
【0002】
【従来の技術】一般に、例えばソレタンシュ工法などと
して知られるダブルパッカー注入工法は、ボーリングマ
シーンで削孔してこの中にケーシングを所定深度まで挿
入した後、ケーシングの中にスリーブグラウトを充填
し、さらにマンシェットチューブを建込んでケーシング
を引き抜き、次にマンシェットチューブの中へダブルパ
ッカーを装着した注入パイプを建込み、一次注入(主に
セメントベントナイト液)を行い、注入パイプと地山の
隙間および地盤の大きな間隙に注入し、地盤の一様化を
図り、最後にグラウト(二次注入)を注入して、粒子間
浸透を主とした地盤改良を行うものである。
【0003】このダブルパッカー注入工法の施工は、段
階的なステージにて順次ステップアップを繰り返して注
入を完了するが、従来この二次注入グラウトとして溶液
型と懸濁型とがあり、それぞれ対象となる地盤の種類等
によって使い分けている。
【0004】懸濁型グラウトは、従来一定濃度の水ガラ
スを主剤とし、これにゲル化剤としてセメント系のもの
を用いている。
【0005】
【発明が解決ようとする課題】しかし上記ダブルパッカ
ー注入工法に用いるセメント系ゲル化剤は、セメント量
によって水ガラスのゲルタイムと固結強度が一義的に決
まってしまうという致命的な欠陥がある。
【0006】すなわち、ゲルタイム(ダブルパッカー工
法では通常約30分以上)を長くするには、セメント量
を少なくするために固結強度が小さくなり、逆にこの固
結強度を大きくしようとするとセメント量を多くする必
要があり、その結果ゲルタイムが短くなるといういずれ
にしても一長一短の課題がある。
【0007】このため、セメントの一部をスラグで置換
するなどしてこの課題を解決することも試みられている
が、この方法によってもゲルタイムと強度を任意に調整
することができないのが実状である。
【0008】溶液型グラウトに比べて固結強度の大きい
ことが要求される懸濁型グラウトにおいては、水硬性成
分としてはセメントや高炉水滓スラグ粉末(以下スラグ
という)が使用され、また浸透性を向上させるために微
粒子粉末が使用されている。
【0009】しかし、水ガラスを主剤(一定濃度)とし
て、これにセメントあるいはスラグを主成分としたゲル
化剤を用いても、ゲルタイムが約30分以上の領域でゲ
ルタイムと固結強度を任意に調整することはできないと
いう致命的な欠点を有している。
【0010】このように、従来の懸濁型グラウトでゲル
タイムが約30分以上の領域の場合に多くの問題点を包
含しており、現在このような問題点を解決するダブルパ
ッカー注入工法として使用できる懸濁型グラウトの開発
が望まれている。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は前記従来の課
題を解決するために、グラウト注入による地盤改良を行
うダブルパッカー工法に用いる二次注入グラウトにおい
て、微粒子スラグを主剤としてこれに配合1000l当
たりの消石灰の配合量と水ガラス中のSiO含有量が、
(A)消石灰の配合量が8〜16Kgの範囲であること、
(B)水ガラス中のSiO含有量が23〜55Kgの範囲
であること、(C)前記消石灰に対する前記水ガラスの
SiO含有量の比が4.5以下であることの各条件を満
足する一液性グラウトで、ゲルタイムが30分以上であ
るダブルパッカー注入工法に用いるグラウト材を提案す
るものである。
【0012】
【作用】微粒子スラグを主剤とし、これに上記A、B、
Cの条件にしたがって最適な消石灰および水ガラス中の
SiO含有量を配合することにより、ダブルパッカー注
入工法の二次グラウトであって、ゲルタイムが30分以
上で、スラグの硬化が確実な一液性グラウトが得られ
る。
【0013】また、ゲルタイムが30分以上と、従来で
はできなかった領域でゲルタイムと強度を任意に設定で
き、さらに微粒子のスラグや消石灰を使用しているた
め、浸透性にも優れたグラウトが得られる。
【0014】
【実施例】一般に水ガラス系グラウトは、水ガラスを主
剤(一定濃度)とし、これにゲル化剤(反応剤)を加え
て、グラウトを調整しているが、本発明ではダブルパッ
カー工法に用いるグラウトとしてスラグ主剤としてと
らえ、これにスラグ硬化(潜在水硬性を顕在化)させ
るための刺激剤として消石灰と、ゲル化能力を得るため
に水ガラスとを加えた三成分系グラウトを提供するもの
である。
【0015】すなわち本発明は、微粒子スラグを主剤と
してこれに配合1000l当たり消石灰と水ガラスを下
記の(A)(B)(C)の条件を満足するようにしたグ
ラウトで、ゲルタイムが30分以上であるダブルパッカ
ー注入工法に用いるグラウトである。
【0016】(A)消石灰が8〜16Kgの範囲であるこ
【0017】(B)水ガラス中のSiO含有量が23
55Kgの範囲であること
【0018】(C)上記消石灰に対する上記水ガラス中
のSiO含有量の比が4.5以下であること
【0019】本来、スラグを十分に硬化させるために必
要な消石灰量は決して多くを必要としない。
【0020】しかし、従来のグラウトは主剤として多量
の水ガラスを用いるため、この水ガラスとスラグとが反
応する前に水ガラスと消石灰が反応を起こす(スラグと
消石灰の反応は水ガラスと消石灰の反応に比べて非常に
緩慢であるため)ことから、水ガラスとの反応にあずか
る消石灰も多くなり、その結果としてゲルタイムが短く
なってしまう。
【0021】このことから従来の多量の水ガラスを主剤
とするグラウトでは、スラグの硬化に必要な量まで含め
ると多量の消石灰を用いることになる。
【0022】このため本発明の目的は、スラグを十分に
硬化させ、かつゲルタイムが30分以上になるのに必要
な最適の消石灰と水ガラスを加えるようにしたグラウト
を提供することにある。
【0023】本発明では上記(A)の条件のように、ス
ラグを主剤としてこれに配合1000lに加える消石灰
の配合量は8〜16Kgとしたが、これは消石灰量が16
Kg以上になるとスラグの硬化には十分であるが、ゲルタ
イムが30分以下と短くなってダブルパッカー注入工法
のグラウトとしては不適であり、また消石灰量が8Kg以
下になるとゲルタイムは非常に長くなるが、スラグの硬
化を促進する効果がなく、グラウトとして不適であるこ
とが判明したことから、このような範囲に設定した。
【0024】また上記(B)の条件のように、配合10
00lに加える水ガラス中のSiO含有量は23〜55K
gの範囲としたが、これは水ガラス中のSiO含有量が5
5Kg以上になるとスラグは硬化せず、ゲルタイムも30
分以下と短くなってダブルパッカー注入工法のグラウト
としては不適であり、また水ガラス中のSiO含有量が
25Kg以下になるとスラグを硬化することなく、さらに
ゲル化能力もなくなり、全くグラウトとしては不適であ
ることが判明したことから、このような範囲に設定し
た。
【0025】一方、上記(A)(B)のいずれの条件を
満足しても、上記(C)の条件のように消石灰に対する
水ガラス中のSiO含有量の比が4.5以下でないと、
ゲルタイムは30分以上が得られても実用的なスラグの
硬化が得られないことが判明した。
【0026】以上のことから、本発明はスラグを主剤と
し、配合1000l当たり消石灰の配合量と水ガラス中
のSiO含有量を上記(A)(B)(C)の条件を満足
させることにより、ゲルタイムが30分以上で、スラグ
の硬化も十分可能であり、しかも強度もゲルタイムと関
係なく任意に選定できるグラウトが得られる。
【0027】本発明のグラウトの施工は、調合槽に水と
スラグと消石灰および水ガラスを投入してグラウトを調
合した一液性グラウト注入で行うことを原則としてお
り、このことからも作業上ゲルタイムは30分以上必要
である。
【0028】しかし、注入ホースが非常に長い時など現
場の施工条件によっては、水ガラスをA液、スラグ石灰
懸濁液をB液として、別々のポンプで圧送し、注入の手
前あるいは先端で合流させるという二液性グラウト注入
で行い、またゲルタイムも30分より若干短くても本発
明の範囲と見なすことができる。
【0029】本発明に用いるスラグは浸透性を向上させ
るため、微粒子粉末(ブレーン値、約5000〜600
0cm2/g 以上)を用いる。
【0030】また、消石灰もスラグ微粉末と同等のブレ
ーン値のものを使用することが好ましい。
【0031】本発明に使用する水ガラスは、特に限定す
るものではないがモル比2.5程度以上(JIS3号品
のモル比3.0)のものが好ましい。
【0032】以下、本発明を好適な実験例に基づいてさ
らに詳しく説明する。
【0033】実験に用いた水ガラスは、JIS3号品
(水ガラス1l中に含まれるSiO2含有量は400g)、
消石灰は平均粒子径約6μmの微粒子市販品、スラグは
高炉水滓スラグ、平均粒子径約4μmの微粒粉末を用
い、表1に示すように実験 No.1〜実験 No.20の配合
にしたがって水と調合して、それぞれゲルタイムおよび
固結物の一軸圧縮強度を測定した。その結果を表1に示
す。
【0034】
【表1】
【0035】表1の結果から以下のことが判明した。
【0036】グラウト配合1000l当たりの水ガラス
中のSiO2含有量が18Kg(実験 No.1)では、ゲルタイ
ムが30分以下であり、スラグの硬化が認められなかっ
た。
【0037】一方、グラウト配合1000l当たりの水
ガラス中のSiO2含有量が63Kg(実験No.6)でも、ス
ラグは硬化せず、ゲルタイムも30分以下であった。
【0038】従って、ゲルタイムが30分以上で、スラ
グの硬化が認められる実験 No.2〜5、すなわちSiO
含有量が1000l当たり23〜55Kgが適正配合であ
ることが分かった(上記Bの条件)。
【0039】また、グラウト配合1000l当たりの消
石灰の配合量が7Kgではゲルタイムは長いが、スラグの
硬化が認められなかった。
【0040】一方、グラウト配合1000l当たりの消
石灰の配合量が17Kgではスラグは硬化するが、ゲルタ
イムが30分以下と短くなった。
【0041】従って、ゲルタイムが30分以上で、スラ
グの硬化が認められる実験 No.8〜10から、消石灰は
グラウト1000l当たり約8〜16Kgが適正配合であ
ることが分かった(上記Aの条件)。
【0042】一方、上記の(A),(B)の条件の範囲
であっても、消石灰に対する水ガラス中のSiO含有量
の比が4.5以上(実験No.13,15,17)の場合
は、スラグの硬化が認められないが、4.5以下(実験
No.12,14,16)の場合は、スラグの硬化が認め
られた。
【0043】すなわち、消石灰に対する水ガラス中のSi
O含有量の比が4.5以下である場合に初めて、スラ
グの硬化が発揮できることが分かった(上記Cの条
件)。
【0044】以上ことから本発明は、上記のA、B、C
の条件全てを満足することにより、ゲルタイムが30
以上で、かつスラグの充分な硬化が認められることが確
認された。
【0045】また、ゲルタイムも変えずに(消石灰、Si
O含有量一定)、スラグの量を増減(実験 No.18,
19,20)することにより、強度を任意に選定するこ
とができことが分かり、その結果本発明により、ゲルタ
イムが30分以上と長いにも拘わらず、ゲルタイムと強
度を任意に設定できるグラウトを得ることができる。
【0046】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、微粒子スラ
グを主剤とし、これに最適な消石灰および水ガラス中の
SiO含有量を配合(上記A、B、Cの条件)すること
により、ダブルパッカー注入工法の二次グラウトであっ
て、ゲルタイムが30分以上で、スラグの硬化が確実な
一液性グラウトとして、注入することができる。
【0047】また、ゲルタイムが30分以上と、従来で
はできなかった領域でゲルタイムと強度を任意に設定で
き、さらに微粒子のスラグや消石灰を使用しているた
め、浸透性にも優れたグラウトが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22:08 22:14) C09K 103:00 (56)参考文献 特開 昭55−155086(JP,A) 特開 平6−336722(JP,A) 特開 平2−107542(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 17/00 - 17/50 C04B 28/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グラウト注入による地盤改良を行うダブ
    ルパッカー工法に用いる二次注入グラウトにおいて、微
    粒子スラグを主剤としてこれに配合1000l当たりの
    消石灰の配合量と水ガラス中のSi0含有量が、(A)
    消石灰の配合量が8〜16Kgの範囲であること、(B)
    水ガラス中のSiO含有量が23〜55Kgの範囲である
    こと、(C)前記消石灰に対する前記水ガラスのSiO
    含有量の比が4.5以下であることの各条件を満足する
    一液性グラウトで、ゲルタイムが30分以上であること
    を特徴とするダブルパッカー注入工法用グラウト材。
JP2991696A 1996-01-24 1996-01-24 ダブルパッカー注入工法用グラウト材 Expired - Lifetime JP3100545B2 (ja)

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