JP3714586B2 - 地盤注入用固結材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコロイダルシリカおよび水ガラス、さらには活性珪酸を含む高モル比のシリカ溶液を基盤とし、低シリカ濃度で広範囲のゲル化時間を保持する地盤注入用固結材に係り、特に、地盤の液状化防止注入工事に際して、長時間にわたる連続注入による大容土地盤改良を可能にし、しかも高固結強度で、固結体の耐久性に優れ、さらに、水質保全性にも優れた地盤注入用固結材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水ガラスにコロイダルシリカを混合してなる地盤注入材は固結体の耐久性に優れた特性を持つことで知られているが、３号水ガラスをコロイダルシリカに大量に混合すると瞬時にゲル化してしまう。
【０００３】
従来、このような瞬時のゲル化を避けつつ、例えば、高モル比水ガラスとコロイダルシリカを混合して自硬性のある地盤注入液とすることが知られている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかし、この注入液はシリカ濃度が高いわりには高固結強度を呈し得ない。しかも、これを1.５ショット、あるいは2.０ショットの片側液（Ａ液）として使用する場合、それ自体ゲル化するものであるため、このような使用には限界がある。
【０００５】
本発明者等は水ガラスとコロイダルシリカ、あるいは水ガラスと、コロイダルシリカと、活性珪酸を配合成分として特定し、これらの配合に際して、地盤への注入前ではそれ自体でゲル化しない特定の配合比率やＳｉＯ2 濃度を選定し、しかも土中では広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間を保持し、かつ、土粒子間に長時間連続注入する際に起こりやすい土粒子間のゲル沈積による浸透性の低下を少なくして優れた地盤の液状化防止用地盤注入固結材を開発し、本発明を完成するに至った。このような本発明固結材はさらに、低いＳｉＯ2 濃度にしては高い固結強度を示し、しかも、未反応水ガラスや反応生成物が少なく、水質保全にも優れたものである。
【０００６】
そこで、本発明の目的はコロイダルシリカおよび水ガラス、さらには活性珪酸を含む高モル比のシリカ溶液を基盤とし、低シリカ濃度で広範囲のゲル化時間を保持するとともに地盤の液状化防止注入工事の際に、長時間にわたる連続注入による大容土地盤改良を可能にし、しかも高固結強度で耐久性に優れ、さらに水質保全性にも優れ、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入用固結材を提供することにある。
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明によれば、コロイダルシリカと水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液であって、以下の条件（１）、（２）および（３）を満たすことを特徴とする。
（１）溶液中のＳｉＯ 2 濃度が３〜１３重量パーセントである。
（２）このうち、コロイダルシリカ、またはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ 2 量が１〜５０重量パーセントである。
（３）それ自体でゲル化しないアルカリ性シリカ溶液である。
【０００８】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、コロイダルシリカと、水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液を脱アルカリ処理し、次の条件（１）および（２）を満たす脱アルカリシリカ溶液としたことを特徴とする。
（１）溶液中のＳｉＯ 2 濃度が３〜１３重量パーセントである。
（２）このうち、コロイダルシリカ、またはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ 2 量が１〜５０重量パーセントである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に詳述する。
【００１０】
本発明にかかる地盤注入用固結材は上述のとおり、配合成分としてコロイダルシリカと水ガラス、あるいはさらにこれらと活性珪酸とを含むアルカリ性シリカ溶液である。
【００１１】
上述コロイダルシリカはコロイド状の性状を呈し、単独では半永久的にゲル化しない安定な物質である。この製造法の一例を示せば、次のとおりである。
【００１２】
まず、水ガラスの水希釈液をイオン交換樹脂またはイオン交換膜で脱アルカリ処理してｐＨ２〜４の活性珪酸を得る。
【００１３】
次いで、得られた活性珪酸に水ガラス、苛性ソーダ等のアルカリ剤を添加してｐＨ値を8.５〜１０程度のアルカリ性に調整し、かつＳｉＯ2 濃度を３〜５％程度に調整した後、７０〜９５℃の温度で１〜５時間程度加熱、造粒し、コロイダルシリカ母液を得る。通常はこの母液をＳｉＯ2 濃度２０〜３０％になるまで濃縮し、最終のコロイダルシリカとするが、本発明では、この母液そのものをコロイダルシリカとして使用することもできる。
【００１４】
本発明に用いられる水ガラスはアルカリ金属珪酸塩の水溶液であって、ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏで表されるモル比が3.４以上の比較的高モル比のものが好ましいが、コロイダルシリカや活性珪酸との混合によってゲル化しない範囲であれば、任意のモル比であることができる。
【００１５】
さらに、本発明に用いられる活性珪酸は水ガラスをイオン交換樹脂処理、あるいはイオン交換膜処理により水ガラス中のアルカリ分を除去し、ｐＨ値を水ガラスよりも低く調整することにより得られる。
【００１６】
通常、上述水ガラスとコロイダルシリカの混合系、あるいは、これらと活性珪酸との混合系では、シリカ濃度（ＳｉＯ2 濃度）が濃いと電気的に不安定な状態になりやすく、このため、シリカが電気的に不均質に集合して弱い部分が局部的に生じ、均質な強度を有するゲルが形成されにくくなる。
【００１７】
このような上述混合系では、地盤への注入前の配合時におけるゲル化時間を長く調整しても、注入後、地盤中では不均質に析出したシリカが土粒子間に沈積し、目づまりを起こして浸透性を低下させ、このため、注入圧が過大になり、あるいは亀裂をつくって逸脱し、広範囲を均質に、設計通りに固結することができなくなる。
【００１８】
特に、地盤の液状化防止工事に際しては、大容量土を経済的に改良することが必要であり、このためには、注入孔の間隔を広くとって一注入ステージ当り数時間ないし数十時間の連続注入を必要とする。
【００１９】
本発明は上述の不合理を是正し、水ガラスとコロイダルシリカの混合系、あるいはこれらと活性珪酸との混合系において、混合液が地盤への注入前にはそれ自体でゲル化しない安定なものとし、かつ、このような安定な状態を維持する条件を定めたものである。
【００２０】
すなわち、本発明は上述のコロイダルシリカと、水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液において、この溶液中のＳｉＯ2 濃度を３〜１３重量％に希釈し、かつ、このうち、コロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量を１〜５０重量％、好ましくは３〜５０重量％に定め、これにより地盤への注入前にはそれ自体でほとんど半永久的にゲル化しない安定な固結材となる。なお、水ガラス量に対してコロイダルシリカ量が多量の場合も安定化した領域がある。この領域は水ガラス、コロイダルシリカの種類によって左右されるので、一義的に決めることは難しいが、全ＳｉＯ2 量中のコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量が略９０％以上程度であるように思われる。
【００２１】
さらに、本発明は上述のコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸とを含むアルカリ性シリカ溶液において、この溶液中のＳｉＯ2 濃度を３〜１３重量％に希釈し、かつこのうち、コロイダルシリカおよび活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量を１〜５０重量％、好ましくは３〜５０重量％に定め、これにより地盤への注入前にはそれ自体でほとんど半永久的にゲル化しない安定な固結材となる。
【００２２】
上述において、コロイダルシリカと活性珪酸の比率はこれらの種類によって左右されるが、活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量が略５０重量％以下を保持するような比率であることが望ましい。
【００２３】
上述のアルカリ性シリカ溶液はコロイダルシリカや活性珪酸の一部が水ガラスのアルカリによって溶解され、この結果、この溶液を構成するシリカの粒径がコロイダルシリカの保持する粒径から、水ガラスのシリカに見られるような珪酸分子の粒径までに分布された高モル比のシリカ溶液である。このモル比は水ガラスのモル比よりも高く、コロイダルシリカや活性珪酸のモル比よりも低いものである。
【００２４】
上述アルカリ性シリカ溶液のＳｉＯ2 濃度が３〜１３重量％の範囲外、すなわち、３重量％よりも小さいときには、ＳｉＯ2 量が少なすぎて固結強度が小さくなり、また１３重量％よりも大きいときには、ＳｉＯ2 量が多すぎてそれ自体でゲル化してしまい、安定性を維持することができない。
【００２５】
また、コロイダルシリカに由来するＳｉＯ2量、あるいはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ2量が１〜５０重量％の範囲外、すなわち、１重量％よりも小さいときには、ゲル化したときの固結物の初期強度は大きくなるが、長期強度が低く、耐久性が悪くなり、土中ゲル化時間の短縮も徐々に多くなってくる。また、５０重量％よりも大きいときには、固結物の初期強度が小さくなる。
【００２６】
また、水ガラス量に対してコロイダルシリカ量を多くして安定化を図った場合には、固結物は初期強度が非常に低く、通常のグラウトとしては好ましくないが、土中ゲル化時間は長く維持することができ、地盤の液状化防止用固結材としては充分に使用できる。
【００２７】
なお、本発明のアルカリ性シリカ溶液はナトリウムの含有量が比較的少なく、このため、イオン交換樹脂やイオン交換膜のカートリッジ等、小規模な装置を用いて、現場で比較的容易に脱アルカリ処理し、活性の大きな脱アルカリシリカ溶液とすることもできる。この脱アルカリシリカ溶液としては、それ自体ではゲル化しない系のもの、あるいは長時間後にゲル化する系のものが得られる。長時間後にゲル化する系はそれ自体単独で液状化防止用の注入材として優れたものである。
【００２８】
さらに、本発明では、上述のアルカリ性シリカ溶液、あるいは脱アルカリシリカ溶液に反応剤を添加混合することができる。この反応剤としては、硫酸、リン酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、有機酸（クエン酸、コハク酸、酢酸等）等、水溶液中で酸性を呈する各種酸性反応剤、アルカリ金属塩、アルカリ土金属塩等の無機塩類、セメント、スラグ、石灰類、石膏等が挙げられる。
【００２９】
例えば、アルカリ性シリカ溶液に酸性反応剤を添加して該溶液を酸性〜中性領域に調整して所定のゲル化時間を有するグラウトとすることができる。この場合、酸性反応剤として硫酸のような強酸を使わなくてもリン酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、有機酸等を用いて土中におけるゲル化時間の短縮も非常に小さく、かつ強度的にも優れ、このため、広範囲にわたる地盤注入用固結材として、特に、液状化防止用固結材として優れたものを得ることができる。
【００３０】
さらに、アルカリ性シリカ溶液、あるいは脱アルカリシリカ溶液に比較的少量の各種反応剤を添加することにより、広範囲にわたるゲル化時間、特にゲル化時間が長く、しかも土中でゲル化時間の短縮が少ない固結材とすることができる。この場合、得られる固結材は浸透性に優れ、固結物の耐久性にも優れ、シリカ濃度が稀薄な割に強度が高く、かつ強度発現が早い。
【００３１】
【発明の実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３２】
１．使用材料
（１）活性珪酸
水ガラスＪＩＳ３号品（旭電化工業（株）製品、ＳｉＯ2 ２9.０％、Ｎａ2 Ｏ 9.０％）を水で希釈し、ＳｉＯ2 5.８％、Ｎａ2 Ｏ1.８％の希釈品を得、これを水素型陽イオン交換樹脂（オルガノ（株）製品、アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ）塔に通液して脱アルカリして得られた、ＳｉＯ2 5.８％、ｐＨ3.０の活性珪酸を使用。（この活性珪酸は脱アルカリの程度によって広範囲のｐＨのものが得られる。）
【００３３】
（２）コロイダルシリカ
上記活性珪酸をアルカリ水中に投入し、ＳｉＯ2 濃度４％、ｐＨ９とした後、９０℃まで加熱し、２時間攪拌してコロイダルシリカ母液を得る。この母液を濃縮して得られたＳｉＯ2 の含量が２０％と３0.１％のコロイダルシリカを使用。このコロイダルシリカの平均粒径は４ミリミクロンと１５ミリミクロンである。その性状を表１に示した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
（３）水ガラス
通常の水ガラスとして次の（ａ）に示されるＪＩＳ３号水ガラス、高モル比水ガラスとして次の（ｂ）に示される５号水ガラスを使用。
（ａ）３号水ガラス 比重（２０℃）1.３９、ＳｉＯ2 ２9.２％、Ｎａ2 Ｏ9.５％、モル比3.１７のＪＩＳ３号水ガラス
（ｂ）５号水ガラス 比重（２０℃）1.３２、ＳｉＯ2 ２5.５％、Ｎａ2 Ｏ7.０３％、モル比3.７５の５号水ガラス
【００３６】
【００３７】
（５）セメント
表２に示す組成および粉砕度の異なるポルトランドセメントと高炉セメントを
使用。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２中、セメントの種類No.2の高炉セメントの平均粒径は約３ミクロンである。
【００４０】
（６）スラグ
表３に示す組成のスラグを使用。
【００４１】
【表３】
【００４２】
（７）砂
細砂として豊浦標準砂、シルト質砂として千葉県産海砂を使用。
【００４３】
２．測定法
（１）サンドゲル一軸圧縮強度
豊浦標準砂によるサンドゲルをポリ塩化ビニリデン密閉養生（２０℃）して土
質工学会基準「土の一軸圧縮試験方法」により測定。
【００４４】
（２）ゲル化時間
（ａ）ホモゲルのゲル化時間
２０℃においてカップ倒立法により測定。
（ｂ）土中ゲル化時間
２０℃においてグラウト液を砂と混合・静止し、上澄を捨て、砂に竹串
を刺して引き抜き、跡が残ったときを土中ゲル化時間として測定。
【００４５】
（３）ｐＨ
ガラス電極ｐＨ計にて測定。
【００４６】
３．アルカリ性シリカ溶液
コロイダルシリカと水ガラス、あるいはコロイダルシリカと活性珪酸と水ガラスを混合してアルカリ性シリカ溶液を得る。これらの混合割合と混合液のＳｉＯ2 濃度、およびコロイダルシリカあるいはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量（％）と安定性を表４に示した。
【００４７】
【表４】
【００４８】
表４から、アルカリ性シリカ溶液中のＳｉＯ2 濃度が約１３％を境として、これ以下ではゲル化せず、半永久的に安定である。したがって、これらのアルカリ性シリカ溶液は長期間保存が可能で、グラウト原料と同様に取り扱うことができ、工場から注入現場へ搬入することも可能である。１３％以上の比較例３では、４〜５ケ月後には半ゲル化状態を呈するようになる。
【００４９】
また、比較例３ではコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量も本発明の範囲を越えており、反応剤によってゲル化させた場合、強度発現が遅いという欠点が表れる。
【００５０】
したがって、ＳｉＯ2 濃度が略１３％以下であれば殆どの場合、安定したアルカリ性シリカ溶液を得ることができる。
【００５１】
比較例１、２ではコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 濃度が１％以下、また比較例１では、さらに全ＳｉＯ2 量も３％以下で本発明の範囲外の値となっている。これらはもちろんゲル化することなく安定である。しかし、後述する如く、反応剤の添加によって得られる固結物は極めて軟弱となり、ＳｉＯ2 濃度が３％近辺を境として、それ以下では著しく強度が低下する。
【００５２】
実施例７は活性珪酸を少量混入せしめて安定化している例である。この場合、コロイダルシリカと活性珪酸のＳｉＯ2 量中の活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量は２7.８％で、５０％以下となっている。
【００５３】
４．脱アルカリシリカ溶液
上記のアルカリ性シリカ溶液をイオン交換樹脂処理またはイオン交換膜処理により脱アルカリして脱アルカリシリカ溶液を得る。
【００５４】
表４の実施例４で得たアルカリ性シリカ溶液5,０００mlを陽イオン交換樹脂９００mlで混合処理してｐＨ3.５の脱アルカリシリカ溶液を得た。この脱アルカリシリカ溶液はＳｉＯ2 濃度7.１％で、約３０〜３５時間でゲル化した。
【００５５】
また、陽イオン交換樹脂処理に代えて陰・陽イオン交換膜を用いて電流密度３Ａ／dm2 で電解透析を行い、ｐＨ3.５に達したところで透析を中止し、上記陽イオン交換樹脂処理の場合と略同じような脱アルカリシリカ溶液を得た。
【００５６】
略同一のＳｉＯ2 濃度をもつ単なる水ガラス水溶液を直接陽イオン交換樹脂によりｐＨを3.５程度まで下げるには上記の約数倍量の陽イオン交換樹脂を要する。また、イオン交換膜法ではイオン交換膜数を多くし、透析時間は長時間を要する。
【００５７】
ＳｉＯ2 濃度がさらに濃厚な実施例６のアルカリ性シリカ溶液を同じような処理によりｐＨを3.５程度にまで低下せしめるとゲル化時間は早くなり２０〜２４時間程度となる。これら脱アルカリシリカ溶液はそれ自体浸透性に優れた地盤注入用固結材となり得る。また、Ｎａイオンがさらに除去されているため環境保全面からも一層好ましい。
【００５８】
５．アルカリ性シリカ溶液−酸性反応剤系
表４の実施例２のアルカリ性シリカ溶液と酸性反応剤としてリン酸を混合して中性〜酸性領域に調整した結果を一例として表５に示した。
【００５９】
【表５】
【００６０】
表５から、本発明固結材では、ゲル化時間、特に長時間でのゲル化時間の調整が可能なことがわかる。同じ３号水ガラスを用い、ＳｉＯ2 濃度、ｐＨを略同一にした実施例11、12と、比較例４（３号水ガラス−リン酸系）を比べてみると、実施例ではリン酸量は非常に少なく、約半量で足りている。また、ゲル化時間は非常に長くなっているにもかかわらず、強度的には全く遜色のない固結体が得られている。
【００６１】
６．アルカリ性シリカ溶液−反応剤系、脱アルカリシリカ溶液−反応剤系
表４のアルカリ性シリカ溶液は、比較例３を除いては全くゲル化することなく安定である。これに反応剤を添加してゲル化せしめることができる。また、脱アルカリシリカ溶液に反応剤を添加してゲル化を調整することもできる。アルカリ性シリカ溶液−反応剤系および脱アルカリシリカ溶液−反応剤系のゲル化時間と固結強度を表６に一括して示す。
【００６２】
【表６】
【００６３】
表６全般を観察してゲル化時間は短時間から長時間に及んでおり、特に長いゲル化時間の調整が容易である。また、コロイダルシリカ由来のＳｉＯ2 量が比較的多い実施例14、15では２日強度は低いが２８日強度はかなり上昇している。
【００６４】
ＳｉＯ2 濃度が本発明の範囲以下の比較例５では固結強度が極めて低い。本発明の範囲以上にある比較例６ではＳｉＯ2 が濃厚であるにもかかわらず、固結強度の増加はみられず、むしろ低下気味にある。
【００６５】
実施例21の脱アルカリシリカ溶液の場合は、同程度のＳｉＯ2 をもつ実施例17と比較すると、ゲル化時間は著しく長びくが、強度は殆ど差はみられない。
【００６６】
セメントやスラグを混入した懸濁型の実施例（実施例16、18、20) では、従来の水ガラス−セメント系の比較例８に比べて初期強度は若干劣るものの、長期強度では格段に強化されている。
【００６７】
また、ＳｉＯ2 の濃厚な比較例７ではゲル化が瞬時に起こって不均一な固結体になりやすい欠点がある。
【００６８】
７．ゲル化時間
ホモゲルのゲル化時間はもちろん、さらに液状化防止には土中におけるゲル化時間が長く保持できることが望ましい。上記表５、６のゲル化時間の長い配合液の一部について、豊浦標準砂と千葉県産海砂中におけるゲル化時間（土中ゲル化時間）を測定した。併せて対象として従来から長いゲル化時間を示す酸性シリカゾルと比較した。結果を表７に示す。
【００６９】
【表７】
【００７０】
表７から従来の酸性シリカゾル（比較例９）のホモゲルは非常に長いゲル化時間を示すが、土中では著しく短縮される。特に、千葉県産海砂では甚だしい。
【００７１】
これに対して、本発明の実施例24〜31では土中におけるゲル化時間の短縮は非常に少なく、依然としてかなりのゲル化時間を保持していることがわかる。このことは液状化防止用注入材として広範囲への浸透を可能にする。
【００７２】
８．浸透試験
上記試験の結果から明らかなように、本発明の地盤注入用固結材は広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間の調整が容易で、しかも土中においてもゲル化時間の短縮が少ないことから優れた浸透性が期待できるが、念のため図１に示す実験室での浸透注入試験装置を用いて浸透試験を行った。
【００７３】
図１において、圧力計２、３を介して、コンプレッサー１に連結された攪拌器４を備えた水槽５の中に注入材６を充填する。７は内径５０mm、高さ1.５ｍのアクリル製パイプであって、この中に標準砂８を九層に分けて詰め、各層毎に水平打撃により６０％の相対密度になるように締め固める。
【００７４】
次いで、水槽５の中に充填された注入材６はコンプレッサー１の注入圧0.５kgf/cm2 でパイプ７中の標準砂８に圧入される。注入材は標準砂８中に浸透され、浸透距離を観察した。図１中、９、10は切換コック、11、12は金網、13はメスシリンダーである。
【００７５】
試験に使用した固結材および試験結果を表８に示す。表８において、浸透試験No.1〜７は本発明にかかる固結材であり、浸透試験No.8、９は比較例としてあげた固結材でNo.8は本発明の範囲外の系であり、No.9は従来の酸性シリカゾルである。
【００７６】
【表８】
【００７７】
表８より浸透試験No.1〜６の本発明にかかる系では、アクリル製パイプ７の標準砂８の全長によく浸透して全体が均一に固結した。浸透試験No.7は本発明にかかる系であるが水ガラスの含有量が非常に多い系で、上記の浸透試験No.1〜６に比べると若干見劣りがあった。
【００７８】
これに対して、比較例の浸透試験No.8はかなりの浸透を示したが、1.５ｍの全長にまでは浸透できなかった。すなわち、本発明にかかる浸透試験No.2と比較例の浸透試験No８を比べてみるとホモゲルのゲル化時間は後者の方が長いにもかかわらず浸透性は逆に劣っている。
【００７９】
また、比較例の浸透試験No.9はホモゲルのゲル化時間は著しく長いが浸透性には極めて劣る。
【００８０】
このように本発明の固結材は浸透性に極めて優れていることが実証された。
【００８１】
【発明の効果】
以上のとおり、コロイダルシリカと水ガラスあるいはさらに活性珪酸をある特定の割合で混合したアルカリ性シリカ溶液および該アルカリ性シリカ溶液を脱アルカリした脱アルカリシリカ溶液を基盤とする地盤注入用固結材は次の効果を奏し得るものである。
【００８２】
１．広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間が調整でき、かつ土中においてもゲル化時間の短縮が少ない。したがって、浸透性もよく、地盤の液状化防止用の注入用固結材として極めて優れている。
【００８３】
２．低シリカ濃度の割には高い固結強度を示す。
【００８４】
３．アルカリ含量が少なく、水質保全性に優れる。
【００８５】
４．アルカリ性シリカ溶液は自硬性がないため、保存あるいは工場から注入現場へ搬入が可能である。
【００８６】
５．脱アルカリシリカ溶液はイオン交換樹脂やイオン交換膜のカートリッジ等の小規模な装置で容易に得ることができる。
【００８７】
６．セメントやスラグ等を使用しても均質にゲル化し、高強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実験室用注入試験装置の略図である。
【符号の説明】
１ コンプレッサー
２ 圧力計
３ 圧力計
４ 攪拌器
５ 水槽
６ 固結材
７ アクリル製パイプ
８ 豊浦標準砂
９ 切換コック
10 切換コック
11 金網
12 金網
13 メスシリンダー
【発明の属する技術分野】
本発明はコロイダルシリカおよび水ガラス、さらには活性珪酸を含む高モル比のシリカ溶液を基盤とし、低シリカ濃度で広範囲のゲル化時間を保持する地盤注入用固結材に係り、特に、地盤の液状化防止注入工事に際して、長時間にわたる連続注入による大容土地盤改良を可能にし、しかも高固結強度で、固結体の耐久性に優れ、さらに、水質保全性にも優れた地盤注入用固結材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水ガラスにコロイダルシリカを混合してなる地盤注入材は固結体の耐久性に優れた特性を持つことで知られているが、３号水ガラスをコロイダルシリカに大量に混合すると瞬時にゲル化してしまう。
【０００３】
従来、このような瞬時のゲル化を避けつつ、例えば、高モル比水ガラスとコロイダルシリカを混合して自硬性のある地盤注入液とすることが知られている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかし、この注入液はシリカ濃度が高いわりには高固結強度を呈し得ない。しかも、これを1.５ショット、あるいは2.０ショットの片側液（Ａ液）として使用する場合、それ自体ゲル化するものであるため、このような使用には限界がある。
【０００５】
本発明者等は水ガラスとコロイダルシリカ、あるいは水ガラスと、コロイダルシリカと、活性珪酸を配合成分として特定し、これらの配合に際して、地盤への注入前ではそれ自体でゲル化しない特定の配合比率やＳｉＯ2 濃度を選定し、しかも土中では広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間を保持し、かつ、土粒子間に長時間連続注入する際に起こりやすい土粒子間のゲル沈積による浸透性の低下を少なくして優れた地盤の液状化防止用地盤注入固結材を開発し、本発明を完成するに至った。このような本発明固結材はさらに、低いＳｉＯ2 濃度にしては高い固結強度を示し、しかも、未反応水ガラスや反応生成物が少なく、水質保全にも優れたものである。
【０００６】
そこで、本発明の目的はコロイダルシリカおよび水ガラス、さらには活性珪酸を含む高モル比のシリカ溶液を基盤とし、低シリカ濃度で広範囲のゲル化時間を保持するとともに地盤の液状化防止注入工事の際に、長時間にわたる連続注入による大容土地盤改良を可能にし、しかも高固結強度で耐久性に優れ、さらに水質保全性にも優れ、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入用固結材を提供することにある。
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明によれば、コロイダルシリカと水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液であって、以下の条件（１）、（２）および（３）を満たすことを特徴とする。
（１）溶液中のＳｉＯ 2 濃度が３〜１３重量パーセントである。
（２）このうち、コロイダルシリカ、またはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ 2 量が１〜５０重量パーセントである。
（３）それ自体でゲル化しないアルカリ性シリカ溶液である。
【０００８】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、コロイダルシリカと、水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液を脱アルカリ処理し、次の条件（１）および（２）を満たす脱アルカリシリカ溶液としたことを特徴とする。
（１）溶液中のＳｉＯ 2 濃度が３〜１３重量パーセントである。
（２）このうち、コロイダルシリカ、またはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ 2 量が１〜５０重量パーセントである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に詳述する。
【００１０】
本発明にかかる地盤注入用固結材は上述のとおり、配合成分としてコロイダルシリカと水ガラス、あるいはさらにこれらと活性珪酸とを含むアルカリ性シリカ溶液である。
【００１１】
上述コロイダルシリカはコロイド状の性状を呈し、単独では半永久的にゲル化しない安定な物質である。この製造法の一例を示せば、次のとおりである。
【００１２】
まず、水ガラスの水希釈液をイオン交換樹脂またはイオン交換膜で脱アルカリ処理してｐＨ２〜４の活性珪酸を得る。
【００１３】
次いで、得られた活性珪酸に水ガラス、苛性ソーダ等のアルカリ剤を添加してｐＨ値を8.５〜１０程度のアルカリ性に調整し、かつＳｉＯ2 濃度を３〜５％程度に調整した後、７０〜９５℃の温度で１〜５時間程度加熱、造粒し、コロイダルシリカ母液を得る。通常はこの母液をＳｉＯ2 濃度２０〜３０％になるまで濃縮し、最終のコロイダルシリカとするが、本発明では、この母液そのものをコロイダルシリカとして使用することもできる。
【００１４】
本発明に用いられる水ガラスはアルカリ金属珪酸塩の水溶液であって、ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏで表されるモル比が3.４以上の比較的高モル比のものが好ましいが、コロイダルシリカや活性珪酸との混合によってゲル化しない範囲であれば、任意のモル比であることができる。
【００１５】
さらに、本発明に用いられる活性珪酸は水ガラスをイオン交換樹脂処理、あるいはイオン交換膜処理により水ガラス中のアルカリ分を除去し、ｐＨ値を水ガラスよりも低く調整することにより得られる。
【００１６】
通常、上述水ガラスとコロイダルシリカの混合系、あるいは、これらと活性珪酸との混合系では、シリカ濃度（ＳｉＯ2 濃度）が濃いと電気的に不安定な状態になりやすく、このため、シリカが電気的に不均質に集合して弱い部分が局部的に生じ、均質な強度を有するゲルが形成されにくくなる。
【００１７】
このような上述混合系では、地盤への注入前の配合時におけるゲル化時間を長く調整しても、注入後、地盤中では不均質に析出したシリカが土粒子間に沈積し、目づまりを起こして浸透性を低下させ、このため、注入圧が過大になり、あるいは亀裂をつくって逸脱し、広範囲を均質に、設計通りに固結することができなくなる。
【００１８】
特に、地盤の液状化防止工事に際しては、大容量土を経済的に改良することが必要であり、このためには、注入孔の間隔を広くとって一注入ステージ当り数時間ないし数十時間の連続注入を必要とする。
【００１９】
本発明は上述の不合理を是正し、水ガラスとコロイダルシリカの混合系、あるいはこれらと活性珪酸との混合系において、混合液が地盤への注入前にはそれ自体でゲル化しない安定なものとし、かつ、このような安定な状態を維持する条件を定めたものである。
【００２０】
すなわち、本発明は上述のコロイダルシリカと、水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液において、この溶液中のＳｉＯ2 濃度を３〜１３重量％に希釈し、かつ、このうち、コロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量を１〜５０重量％、好ましくは３〜５０重量％に定め、これにより地盤への注入前にはそれ自体でほとんど半永久的にゲル化しない安定な固結材となる。なお、水ガラス量に対してコロイダルシリカ量が多量の場合も安定化した領域がある。この領域は水ガラス、コロイダルシリカの種類によって左右されるので、一義的に決めることは難しいが、全ＳｉＯ2 量中のコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量が略９０％以上程度であるように思われる。
【００２１】
さらに、本発明は上述のコロイダルシリカと、水ガラスと、活性珪酸とを含むアルカリ性シリカ溶液において、この溶液中のＳｉＯ2 濃度を３〜１３重量％に希釈し、かつこのうち、コロイダルシリカおよび活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量を１〜５０重量％、好ましくは３〜５０重量％に定め、これにより地盤への注入前にはそれ自体でほとんど半永久的にゲル化しない安定な固結材となる。
【００２２】
上述において、コロイダルシリカと活性珪酸の比率はこれらの種類によって左右されるが、活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量が略５０重量％以下を保持するような比率であることが望ましい。
【００２３】
上述のアルカリ性シリカ溶液はコロイダルシリカや活性珪酸の一部が水ガラスのアルカリによって溶解され、この結果、この溶液を構成するシリカの粒径がコロイダルシリカの保持する粒径から、水ガラスのシリカに見られるような珪酸分子の粒径までに分布された高モル比のシリカ溶液である。このモル比は水ガラスのモル比よりも高く、コロイダルシリカや活性珪酸のモル比よりも低いものである。
【００２４】
上述アルカリ性シリカ溶液のＳｉＯ2 濃度が３〜１３重量％の範囲外、すなわち、３重量％よりも小さいときには、ＳｉＯ2 量が少なすぎて固結強度が小さくなり、また１３重量％よりも大きいときには、ＳｉＯ2 量が多すぎてそれ自体でゲル化してしまい、安定性を維持することができない。
【００２５】
また、コロイダルシリカに由来するＳｉＯ2量、あるいはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ2量が１〜５０重量％の範囲外、すなわち、１重量％よりも小さいときには、ゲル化したときの固結物の初期強度は大きくなるが、長期強度が低く、耐久性が悪くなり、土中ゲル化時間の短縮も徐々に多くなってくる。また、５０重量％よりも大きいときには、固結物の初期強度が小さくなる。
【００２６】
また、水ガラス量に対してコロイダルシリカ量を多くして安定化を図った場合には、固結物は初期強度が非常に低く、通常のグラウトとしては好ましくないが、土中ゲル化時間は長く維持することができ、地盤の液状化防止用固結材としては充分に使用できる。
【００２７】
なお、本発明のアルカリ性シリカ溶液はナトリウムの含有量が比較的少なく、このため、イオン交換樹脂やイオン交換膜のカートリッジ等、小規模な装置を用いて、現場で比較的容易に脱アルカリ処理し、活性の大きな脱アルカリシリカ溶液とすることもできる。この脱アルカリシリカ溶液としては、それ自体ではゲル化しない系のもの、あるいは長時間後にゲル化する系のものが得られる。長時間後にゲル化する系はそれ自体単独で液状化防止用の注入材として優れたものである。
【００２８】
さらに、本発明では、上述のアルカリ性シリカ溶液、あるいは脱アルカリシリカ溶液に反応剤を添加混合することができる。この反応剤としては、硫酸、リン酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、有機酸（クエン酸、コハク酸、酢酸等）等、水溶液中で酸性を呈する各種酸性反応剤、アルカリ金属塩、アルカリ土金属塩等の無機塩類、セメント、スラグ、石灰類、石膏等が挙げられる。
【００２９】
例えば、アルカリ性シリカ溶液に酸性反応剤を添加して該溶液を酸性〜中性領域に調整して所定のゲル化時間を有するグラウトとすることができる。この場合、酸性反応剤として硫酸のような強酸を使わなくてもリン酸、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、有機酸等を用いて土中におけるゲル化時間の短縮も非常に小さく、かつ強度的にも優れ、このため、広範囲にわたる地盤注入用固結材として、特に、液状化防止用固結材として優れたものを得ることができる。
【００３０】
さらに、アルカリ性シリカ溶液、あるいは脱アルカリシリカ溶液に比較的少量の各種反応剤を添加することにより、広範囲にわたるゲル化時間、特にゲル化時間が長く、しかも土中でゲル化時間の短縮が少ない固結材とすることができる。この場合、得られる固結材は浸透性に優れ、固結物の耐久性にも優れ、シリカ濃度が稀薄な割に強度が高く、かつ強度発現が早い。
【００３１】
【発明の実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３２】
１．使用材料
（１）活性珪酸
水ガラスＪＩＳ３号品（旭電化工業（株）製品、ＳｉＯ2 ２9.０％、Ｎａ2 Ｏ 9.０％）を水で希釈し、ＳｉＯ2 5.８％、Ｎａ2 Ｏ1.８％の希釈品を得、これを水素型陽イオン交換樹脂（オルガノ（株）製品、アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ）塔に通液して脱アルカリして得られた、ＳｉＯ2 5.８％、ｐＨ3.０の活性珪酸を使用。（この活性珪酸は脱アルカリの程度によって広範囲のｐＨのものが得られる。）
【００３３】
（２）コロイダルシリカ
上記活性珪酸をアルカリ水中に投入し、ＳｉＯ2 濃度４％、ｐＨ９とした後、９０℃まで加熱し、２時間攪拌してコロイダルシリカ母液を得る。この母液を濃縮して得られたＳｉＯ2 の含量が２０％と３0.１％のコロイダルシリカを使用。このコロイダルシリカの平均粒径は４ミリミクロンと１５ミリミクロンである。その性状を表１に示した。
【００３４】
【表１】
（３）水ガラス
通常の水ガラスとして次の（ａ）に示されるＪＩＳ３号水ガラス、高モル比水ガラスとして次の（ｂ）に示される５号水ガラスを使用。
（ａ）３号水ガラス 比重（２０℃）1.３９、ＳｉＯ2 ２9.２％、Ｎａ2 Ｏ9.５％、モル比3.１７のＪＩＳ３号水ガラス
（ｂ）５号水ガラス 比重（２０℃）1.３２、ＳｉＯ2 ２5.５％、Ｎａ2 Ｏ7.０３％、モル比3.７５の５号水ガラス
【００３６】
（５）セメント
表２に示す組成および粉砕度の異なるポルトランドセメントと高炉セメントを
使用。
【００３８】
【表２】
表２中、セメントの種類No.2の高炉セメントの平均粒径は約３ミクロンである。
【００４０】
（６）スラグ
表３に示す組成のスラグを使用。
【００４１】
【表３】
（７）砂
細砂として豊浦標準砂、シルト質砂として千葉県産海砂を使用。
【００４３】
２．測定法
（１）サンドゲル一軸圧縮強度
豊浦標準砂によるサンドゲルをポリ塩化ビニリデン密閉養生（２０℃）して土
質工学会基準「土の一軸圧縮試験方法」により測定。
【００４４】
（２）ゲル化時間
（ａ）ホモゲルのゲル化時間
２０℃においてカップ倒立法により測定。
（ｂ）土中ゲル化時間
２０℃においてグラウト液を砂と混合・静止し、上澄を捨て、砂に竹串
を刺して引き抜き、跡が残ったときを土中ゲル化時間として測定。
【００４５】
（３）ｐＨ
ガラス電極ｐＨ計にて測定。
【００４６】
３．アルカリ性シリカ溶液
コロイダルシリカと水ガラス、あるいはコロイダルシリカと活性珪酸と水ガラスを混合してアルカリ性シリカ溶液を得る。これらの混合割合と混合液のＳｉＯ2 濃度、およびコロイダルシリカあるいはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量（％）と安定性を表４に示した。
【００４７】
【表４】
表４から、アルカリ性シリカ溶液中のＳｉＯ2 濃度が約１３％を境として、これ以下ではゲル化せず、半永久的に安定である。したがって、これらのアルカリ性シリカ溶液は長期間保存が可能で、グラウト原料と同様に取り扱うことができ、工場から注入現場へ搬入することも可能である。１３％以上の比較例３では、４〜５ケ月後には半ゲル化状態を呈するようになる。
【００４９】
また、比較例３ではコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 量も本発明の範囲を越えており、反応剤によってゲル化させた場合、強度発現が遅いという欠点が表れる。
【００５０】
したがって、ＳｉＯ2 濃度が略１３％以下であれば殆どの場合、安定したアルカリ性シリカ溶液を得ることができる。
【００５１】
比較例１、２ではコロイダルシリカに由来するＳｉＯ2 濃度が１％以下、また比較例１では、さらに全ＳｉＯ2 量も３％以下で本発明の範囲外の値となっている。これらはもちろんゲル化することなく安定である。しかし、後述する如く、反応剤の添加によって得られる固結物は極めて軟弱となり、ＳｉＯ2 濃度が３％近辺を境として、それ以下では著しく強度が低下する。
【００５２】
実施例７は活性珪酸を少量混入せしめて安定化している例である。この場合、コロイダルシリカと活性珪酸のＳｉＯ2 量中の活性珪酸に由来するＳｉＯ2 量は２7.８％で、５０％以下となっている。
【００５３】
４．脱アルカリシリカ溶液
上記のアルカリ性シリカ溶液をイオン交換樹脂処理またはイオン交換膜処理により脱アルカリして脱アルカリシリカ溶液を得る。
【００５４】
表４の実施例４で得たアルカリ性シリカ溶液5,０００mlを陽イオン交換樹脂９００mlで混合処理してｐＨ3.５の脱アルカリシリカ溶液を得た。この脱アルカリシリカ溶液はＳｉＯ2 濃度7.１％で、約３０〜３５時間でゲル化した。
【００５５】
また、陽イオン交換樹脂処理に代えて陰・陽イオン交換膜を用いて電流密度３Ａ／dm2 で電解透析を行い、ｐＨ3.５に達したところで透析を中止し、上記陽イオン交換樹脂処理の場合と略同じような脱アルカリシリカ溶液を得た。
【００５６】
略同一のＳｉＯ2 濃度をもつ単なる水ガラス水溶液を直接陽イオン交換樹脂によりｐＨを3.５程度まで下げるには上記の約数倍量の陽イオン交換樹脂を要する。また、イオン交換膜法ではイオン交換膜数を多くし、透析時間は長時間を要する。
【００５７】
ＳｉＯ2 濃度がさらに濃厚な実施例６のアルカリ性シリカ溶液を同じような処理によりｐＨを3.５程度にまで低下せしめるとゲル化時間は早くなり２０〜２４時間程度となる。これら脱アルカリシリカ溶液はそれ自体浸透性に優れた地盤注入用固結材となり得る。また、Ｎａイオンがさらに除去されているため環境保全面からも一層好ましい。
【００５８】
５．アルカリ性シリカ溶液−酸性反応剤系
表４の実施例２のアルカリ性シリカ溶液と酸性反応剤としてリン酸を混合して中性〜酸性領域に調整した結果を一例として表５に示した。
【００５９】
【表５】
表５から、本発明固結材では、ゲル化時間、特に長時間でのゲル化時間の調整が可能なことがわかる。同じ３号水ガラスを用い、ＳｉＯ2 濃度、ｐＨを略同一にした実施例11、12と、比較例４（３号水ガラス−リン酸系）を比べてみると、実施例ではリン酸量は非常に少なく、約半量で足りている。また、ゲル化時間は非常に長くなっているにもかかわらず、強度的には全く遜色のない固結体が得られている。
【００６１】
６．アルカリ性シリカ溶液−反応剤系、脱アルカリシリカ溶液−反応剤系
表４のアルカリ性シリカ溶液は、比較例３を除いては全くゲル化することなく安定である。これに反応剤を添加してゲル化せしめることができる。また、脱アルカリシリカ溶液に反応剤を添加してゲル化を調整することもできる。アルカリ性シリカ溶液−反応剤系および脱アルカリシリカ溶液−反応剤系のゲル化時間と固結強度を表６に一括して示す。
【００６２】
【表６】
表６全般を観察してゲル化時間は短時間から長時間に及んでおり、特に長いゲル化時間の調整が容易である。また、コロイダルシリカ由来のＳｉＯ2 量が比較的多い実施例14、15では２日強度は低いが２８日強度はかなり上昇している。
【００６４】
ＳｉＯ2 濃度が本発明の範囲以下の比較例５では固結強度が極めて低い。本発明の範囲以上にある比較例６ではＳｉＯ2 が濃厚であるにもかかわらず、固結強度の増加はみられず、むしろ低下気味にある。
【００６５】
実施例21の脱アルカリシリカ溶液の場合は、同程度のＳｉＯ2 をもつ実施例17と比較すると、ゲル化時間は著しく長びくが、強度は殆ど差はみられない。
【００６６】
セメントやスラグを混入した懸濁型の実施例（実施例16、18、20) では、従来の水ガラス−セメント系の比較例８に比べて初期強度は若干劣るものの、長期強度では格段に強化されている。
【００６７】
また、ＳｉＯ2 の濃厚な比較例７ではゲル化が瞬時に起こって不均一な固結体になりやすい欠点がある。
【００６８】
７．ゲル化時間
ホモゲルのゲル化時間はもちろん、さらに液状化防止には土中におけるゲル化時間が長く保持できることが望ましい。上記表５、６のゲル化時間の長い配合液の一部について、豊浦標準砂と千葉県産海砂中におけるゲル化時間（土中ゲル化時間）を測定した。併せて対象として従来から長いゲル化時間を示す酸性シリカゾルと比較した。結果を表７に示す。
【００６９】
【表７】
表７から従来の酸性シリカゾル（比較例９）のホモゲルは非常に長いゲル化時間を示すが、土中では著しく短縮される。特に、千葉県産海砂では甚だしい。
【００７１】
これに対して、本発明の実施例24〜31では土中におけるゲル化時間の短縮は非常に少なく、依然としてかなりのゲル化時間を保持していることがわかる。このことは液状化防止用注入材として広範囲への浸透を可能にする。
【００７２】
８．浸透試験
上記試験の結果から明らかなように、本発明の地盤注入用固結材は広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間の調整が容易で、しかも土中においてもゲル化時間の短縮が少ないことから優れた浸透性が期待できるが、念のため図１に示す実験室での浸透注入試験装置を用いて浸透試験を行った。
【００７３】
図１において、圧力計２、３を介して、コンプレッサー１に連結された攪拌器４を備えた水槽５の中に注入材６を充填する。７は内径５０mm、高さ1.５ｍのアクリル製パイプであって、この中に標準砂８を九層に分けて詰め、各層毎に水平打撃により６０％の相対密度になるように締め固める。
【００７４】
次いで、水槽５の中に充填された注入材６はコンプレッサー１の注入圧0.５kgf/cm2 でパイプ７中の標準砂８に圧入される。注入材は標準砂８中に浸透され、浸透距離を観察した。図１中、９、10は切換コック、11、12は金網、13はメスシリンダーである。
【００７５】
試験に使用した固結材および試験結果を表８に示す。表８において、浸透試験No.1〜７は本発明にかかる固結材であり、浸透試験No.8、９は比較例としてあげた固結材でNo.8は本発明の範囲外の系であり、No.9は従来の酸性シリカゾルである。
【００７６】
【表８】
表８より浸透試験No.1〜６の本発明にかかる系では、アクリル製パイプ７の標準砂８の全長によく浸透して全体が均一に固結した。浸透試験No.7は本発明にかかる系であるが水ガラスの含有量が非常に多い系で、上記の浸透試験No.1〜６に比べると若干見劣りがあった。
【００７８】
これに対して、比較例の浸透試験No.8はかなりの浸透を示したが、1.５ｍの全長にまでは浸透できなかった。すなわち、本発明にかかる浸透試験No.2と比較例の浸透試験No８を比べてみるとホモゲルのゲル化時間は後者の方が長いにもかかわらず浸透性は逆に劣っている。
【００７９】
また、比較例の浸透試験No.9はホモゲルのゲル化時間は著しく長いが浸透性には極めて劣る。
【００８０】
このように本発明の固結材は浸透性に極めて優れていることが実証された。
【００８１】
【発明の効果】
以上のとおり、コロイダルシリカと水ガラスあるいはさらに活性珪酸をある特定の割合で混合したアルカリ性シリカ溶液および該アルカリ性シリカ溶液を脱アルカリした脱アルカリシリカ溶液を基盤とする地盤注入用固結材は次の効果を奏し得るものである。
【００８２】
１．広範囲のゲル化時間、特に長時間のゲル化時間が調整でき、かつ土中においてもゲル化時間の短縮が少ない。したがって、浸透性もよく、地盤の液状化防止用の注入用固結材として極めて優れている。
【００８３】
２．低シリカ濃度の割には高い固結強度を示す。
【００８４】
３．アルカリ含量が少なく、水質保全性に優れる。
【００８５】
４．アルカリ性シリカ溶液は自硬性がないため、保存あるいは工場から注入現場へ搬入が可能である。
【００８６】
５．脱アルカリシリカ溶液はイオン交換樹脂やイオン交換膜のカートリッジ等の小規模な装置で容易に得ることができる。
【００８７】
６．セメントやスラグ等を使用しても均質にゲル化し、高強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実験室用注入試験装置の略図である。
【符号の説明】
１ コンプレッサー
２ 圧力計
３ 圧力計
４ 攪拌器
５ 水槽
６ 固結材
７ アクリル製パイプ
８ 豊浦標準砂
９ 切換コック
10 切換コック
11 金網
12 金網
13 メスシリンダー
Claims (2)
- コロイダルシリカおよび水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカ、水ガラスおよび活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液に酸性反応剤を添加して該アルカリ性シリカ溶液を酸性〜中性領域に調整しかつ、前記アルカリ性シリカ溶液中のＳｉＯ ２ 濃度が３〜１３重量パーセントであり、このうち、コロイダルシリカまたはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ ２ 量が１〜５０重量パーセントであることを特徴とする地盤注入用固結材。
- コロイダルシリカおよび水ガラスを含むアルカリ性シリカ溶液、またはコロイダルシリカ、水ガラスおよび活性珪酸を含むアルカリ性シリカ溶液をイオン交換樹脂またはイオン交換膜で脱アルカリ処理して活性の大きな脱アルカリシリカ溶液とし、この溶液に酸性反応剤を添加して該溶液を酸性〜中性領域に調整しかつ、前記アルカリ性シリカ溶液中のＳｉＯ ２ 濃度が３〜１３重量パーセントであり、このうち、コロイダルシリカまたはコロイダルシリカと活性珪酸に由来するＳｉＯ ２ 量が１〜５０重量パーセントであることを特徴とする地盤注入用固結材。
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