JP3501543B2 - 地盤固結材 - Google Patents
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Description
を固結する懸濁型の地盤固結材に係り、特にブリージン
グを少くして、浸透性に優れ、かつ初期強度増進ととも
に長期経過後においても強度変化が少く、また、アルカ
リの溶脱が少い地盤固結材に関する。
型の地盤固結材として、例えば、モル比が小さく、アル
カリ度の高い水ガラスを用いたスラグ系ガラスグラウト
が知られている。このグラウトは大きな固結強度を呈す
るものの、アルカリの溶脱が懸念される。
性シリカゾルと、セメントとを含有してなるグラウトも
知られている。このグラウトはゲル化時間が短く、かつ
フロック状の沈澱を生じやすいため、浸透性に劣るもの
である。
グ(ブレーン比表面積3500〜4400cm2/g)とを含有して
なるグラウトも知られている。この場合、スラグは酸性
シリカゾルに対して中和剤として作用してゲル化時間を
促進するが、強度的にはほとんど寄与しない。
分をイオン交換樹脂を用いて除去して得られたシリカゾ
ル(以下中性シリカゾルと記す)と、上述の普通スラグ
とを含有してなるシリカゾルも考えられる。この場合、
スラグは中性シリカゾルに対して反応性をほとんど示さ
ず、強度発現も起こさない。
メントとからなるグラウトも知られている。このグラウ
トは1.5ショットで上記中性シリカゾルとポルトランド
セメントを合流して地盤中に注入する。しかし、このグ
ラウトはゲル化時間がせいぜい1分以内と短く、浸透性
も悪い。
はアルカリ金属塩を添加してなるグラウトも知られてい
るが、これは強度が低いという欠点を有している。
ラリーおよび高炉スラグ粉末を併用し、固結強度を向上
せしめたグラウト、あるいは高炉スラグ粉末とポルトラ
ンドセメントクリンカー粉末とを混合してなるプレーン
比表面積が7000〜8500 cm2/gの混合高炉スラグ粉末スラ
リーを中性シリカゾルに添加し、固結強度を向上せしめ
たグラウトも知られている。
されるものの、ゲル化時間の調整、特に長いゲル化時間
の調整がむずかしく、このため、細粒土への浸透は期待
できない。
的は、ブリージングを少なくして、浸透性に優れ、かつ
初期強度を増進せしめるとともに長期経過後においても
強度変化が少く、またアルカリの溶脱が少く、上述の公
知技術に存する欠点を改良した懸濁型の地盤固結材を提
供することにある。
めに、本発明によれば、水ガラス中のアルカリの大部分
をイオン交換樹脂で除去して得られたシリカゾル(以
下、「中性シリカゾル」と記す)と、スラグ、セメント
クリンカー、および石膏からなるブレーン比表面積の値
(以下、「ブレーン値」という)が8000cm2/g 以上の自
硬性硬化材とからなることを特徴とし、さらに、上述の
組成にゲル化調整剤を含んでなることを特徴とする。
る。本発明は上述のとおり、スラグ、セメントクリンカ
ーおよび石膏からなる、ブレーン値が8000cm2/g 以上の
自硬性硬化材と、中性シリカゾルとからなる地盤固結材
に関するものである。
グの含有量は約40〜90%、セメントクリンカーの含有量
は約5〜40%および石膏の含有量は約3〜20%であるこ
とが好ましい。スラグが40%未満では得られるグラウト
材の粘性が上昇し、90%以上になると初期ないし中期の
強度発現が悪い。
強度発現が悪く、40%をこえると得られるグラウトの粘
性が高くなって浸透性に欠ける。石膏(無水石膏)は3
%未満では初期強度増進効果が小さく、20%以上になる
と地盤の強度低下をまねくおそれがある。これらの成分
からなる自硬性硬化材はブレーン値を8000cm2/g 以上に
微粉化することが浸透性の向上をもたらす上で必要であ
る。
脂で処理して水ガラス中のNa+ イオン等のアルカリを
ほとんど分離除去し、中性〜弱アルカリ性、好ましくは
pHが8.0〜10.5の弱アルカリ性に調整されたものであ
って、比重が1.16 〜1.24、SiO2 が約10〜60重量
%、Na2 Oが0.01 〜4重量%の範囲にあるものであ
る。したがって、通常の強アルカリの水ガラスを使用し
た固結材に比べるとアルカリの溶脱が非常に少なくなる
ことが期待できる。
ルの混合割合は全配合中において中性シリカゾルからく
るSiO2 量が1.5〜9%程度が適当である。
によって、配合液のブリージングが非常に少くなり、石
膏の初期強度増進効果を助長し、ブレーン値の大きな微
粒子の再凝集が起こりにくく分散性の悪化防止に著しく
役立つ。したがって、ブレーン値を大きくすればする程
浸透性は著しく向上する。このように自硬性硬化材の微
粉化および石膏と中性シリカゾルとの間には相乗効果的
に作用しあうことがわかった。
性硬化材を配合してもよい。非自硬性硬化材はフライア
ッシュ、石灰石、スラグ、珪石、粘土等を粉砕分級した
単品またはそれらの混合物よりなり、ブレーン値が8000
cm2/g 以上のものが好ましい。
工事に使用されるセメントグラウト等の微粒子注入材の
強度が大きくなりすぎ掘削しにくいという欠点を改良
し、中性シリカゾルと自硬性硬化材および非自硬性硬化
材の使用濃度を調整して自由に強度、ゲル化時間が調整
でき、早期に地盤改良効果を得ることができる。
ては、アルカリ金属の炭酸水素塩、炭酸塩、セスキ炭酸
塩等が挙げられる。これらのゲル化調整剤は固結強度の
低下を紹くことなく、粘性にほとんど影響を及ぼさずに
ゲル化時間を遅延せしめる効果があるので、浸透性の向
上に著しい効果がある。
2.2%が好ましく、これが0.2%以下ではゲル化時間の
遅延はほとんどみられず、また2.2%以上添加してもそ
れ以上のゲル化時間の遅延はほとんどみられず、徐々に
固結強度低下の傾向を示すようになる。
ているため、シリカ分の再溶解を起こさず、スラグ、セ
メント等の微粉末状の粒子が凝集してフロック状の沈澱
を生成することを最少限に押さえる。したがって、この
微粒子化は、すればするほど浸透性の向上をはかること
ができる。石膏は不溶性で一般には分散性に欠けるが、
上記のごとく微粉化による凝集が抑制されるため、固結
初期から石膏本来の強度増進効果を発揮するものと思わ
れる。
ましくは非自硬性微粒子状硬化材からなる本発明のグラ
ウト材は早期強度発現と高強度の維持ならびに浸透性の
向上をはかることができる。ゲル化調整剤はゲル化時間
を遅延せしめるため、さらに浸透性の向上を助長する。
に説明するが、これらの実施例は本発明の一例にすぎ
ず、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
ガラスからアルカリの大部分を除去して得られた、表1
に示す組成の中性シリカゾルを使用した。
2に示す。
かるものであり、bは石膏無添加、cは高炉スラグのブ
レーン値4000cm2/g の粗粒子で、本発明の範囲外のもの
である。これら混合材料の混合割合として次の表3に示
す5種類のものを使用した。
原料粉砕物を分級してブレーン値13000cm2/gの非自硬性
硬化材を使用した。
挙げられるが、ここでは最も一般的な無水の炭酸水素ナ
トリウム(試薬一級:NaHCO3 )を使用した。
リカゾルを用いない単なる水をA液とし、表3の本発明
にかかるa−1、a−2、a−3の自硬性硬化材懸濁液
および比較例として表3のb−1とc−1の自硬性硬化
材の懸濁液をそれぞれB液とし、これらA液とB液を合
流し、合流液のゲル化時間および豊浦標準砂によるサン
ドゲルの一軸圧縮強度を測定し、結果を表4に示す。
の、30日強度はモールド中に7日間養生した後23日間水
中養生したものの強度を示す。6ケ月、1年強度も上記
に準ずる。ここでゲル化時間はカップ倒立法、一軸圧縮
強度は土質工学会基準「土の一軸圧縮試験法」によりそ
れぞれ測定した。
膏を含まない比較例1および高炉スラグのブレーン値が
小さい比較例2に比べると全般に高強度で、特に初期か
ら常に不変的に高い強度を示し、初期強度増進効果を呈
していることが明らかである。
化材の種類、中性シリカゾルの量等の変化によりゲル化
時間ならびに固結強度の調整をはかることができる。比
較例3は中性シリカゾルを使用しない自硬性硬化材の水
懸濁で固結強度は高いが、ゲル化に長時間を要し、その
間にブリージング現象を起こす。
硬性硬化材系 表1の中性シリカゾル水溶液および単なる水のみをA液
とし、自硬性硬化材の代表的なものとして表3のa−2
と、上記使用材料(3)の非自硬性硬化材を組合せた懸
濁液、および比較例に自硬性硬化材として表3の自硬性
硬化材a−2の代わりにb−1、c−1と上記使用材料
(3)の非自硬性硬化材を組合せた懸濁液をB液とし
て、これらA液とB液を合流して、合流液のゲル化時間
および豊浦標準砂によるサンドゲルの一軸圧縮強度を測
定し、結果を表5に示す。ゲル化時間、一軸圧縮強度の
測定法は上述に準ずる。
同一系であり、他の実施例6以下の系との比較を容易に
するため、表5にも併記した。表5から実施例は何れも
初期強度発現性が非常に良好で、その後も長期間徐々に
伸びつづけている。これは地盤の強度低下がなく非透水
性を保つため耐久性に優れていることによるものであ
る。自硬性硬化材と非自硬性硬化材との混合比率の変化
によりゲル化時間および強度は自由に調整することがで
き、しかも、強度の経時変化が少いので長期間放置後に
おいても再掘削工事が可能である。
膏無混合)、比較例6、7(粗粒子スラグ使用)は全般
に低強度で特に初期強度が低い。それにも拘ず実施例
7、8のゲル化時間は相当する比較例4、5、比較例
6、7より長く、また低粘性が観察され、浸透性にも優
れることがわかった。
く、分散性の悪化を防いでいることによるものである。
中性シリカゾルを使用しない比較例8、9は高強度では
あるが、ゲル化時間は非常に長く、その間にブリージン
グ現象が起こり、浸透性はほとんど期待できない。
ナトリウムを添加した試験の結果を表6に示す。ゲル化
時間、一軸圧縮強度の測定法は上述に準ずる。
O.2と同一配合、実施例NO.7は表5の実施例NO.7と同一
配合、実施例NO.8は表5の実施例NO.8と同一配合で、何
れも炭酸水素ナトリウム無添加の系である。
10g添加した系がそれぞれ実施例NO.11 、12、実施例N
O.13 、14、実施例NO.15 、16で、何れも配合液の粘性
にはほとんど影響を与えることなく、ゲル化時間は順調
な延びを示している。
時間を長びかせることで浸透性の向上につながることは
明らかである。また、短時間から長時間にわたるゲル化
時間の調整が容易でもある。
固結材は次のような効果を奏する。
起こしにくい。
で、かつ微粒子粉体の再凝集が起こりにくく、分散性に
優れる。したがって、ブレーン値を大きくすればするほ
ど浸透性は著しく向上する。
ため耐久性に優れる。
において強度の調整が自由にでき、かつ強度の経時変化
が少いので早期に地盤改良効果を得ることができる。
影響をおよぼすことなく、ゲル化時間を遅延せしめるの
で、ゲル化時間の調整と浸透性の向上をはかることがで
きる。
の水ガラスに比べて極めてアルカリが低く、そのために
固結体からのアルカリの溶脱が少なくなる期待がもて
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 水ガラス中のアリカリの大部分をイオン
交換樹脂で除去して得られたシリカゾルと、ブレーン比
表面積の値が8000cm 2 /g以上の自硬性硬化材と
を含み、前記シリカゾルおよび自硬性硬化材の配合比率
が全配合中、シリカゾルからくるSiO 2 量が1 .5 〜9
重量パーセントとなる比率であり、前記自硬性硬化材が
約40〜90重量パーセントのスラグと、約5〜40重
量パーセントのセメントクリンカーと、約3〜20重量
パーセントの石膏とからなり、これにより配合液のブリ
ージングを少なくし、石膏により初期強度増進を助長す
るとともに長期経過後でも強度の変化を起こさず、かつ
アルカリ溶脱を少なくすることを特徴とする地盤固結
材。 - 【請求項2】 請求項1の地盤固結材において、さらに
ゲル化調整剤を含んでなる請求項1の地盤固結材。
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