JPH0222115B2 - - Google Patents
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- JPH0222115B2 JPH0222115B2 JP57203912A JP20391282A JPH0222115B2 JP H0222115 B2 JPH0222115 B2 JP H0222115B2 JP 57203912 A JP57203912 A JP 57203912A JP 20391282 A JP20391282 A JP 20391282A JP H0222115 B2 JPH0222115 B2 JP H0222115B2
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- silicic acid
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Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Description
本発明は珪酸のコロイド溶液を用いた地盤注入
工法に関するものである。 従来、地盤注入のために水ガラスグラウトが用
いられて来た。水ガラスグラウトは液状の珪酸の
アルカリ金属塩であり、これに塩や酸を加えて珪
酸ゲルを析出する事によつて地盤を固結するもの
である。 しかるに、珪酸のアルカリ金属塩は高アルカリ
性を呈しそのゲル化もアルカリ領域で行われるた
め地下水が長期にわたつてアルカリ性を呈すると
いう問題があつた。この問題を解決するために酸
性液中に水ガラスを加えて水ガラス中のアルカリ
を除去して得られる酸性珪酸水溶液とアルカリを
合流して中性領域でゲル化させる地盤注入工法が
開発されている。 このグラウトは固結物が中性を示し、地下水の
PHも変動せずきわめてすぐれた特性を有する注入
材であるが、強度が弱い事、ゲル化が非常に短い
という欠点があつた。 即ち、通常、水ガラスグラウトにおける注入液
中のSiO2の濃度は10重量％以上である事が強度
の点から（固結砂の一軸圧縮強度で１Kg／cm2以
上）必要であるが、SiO2の濃度が10重量％以上
ではゲル化時間が中性領域付近（PHが４〜８）で
１分以内、通常数秒になつてしまう。浸透性がよ
く、かつ地盤中で分散せずに固結するのに適した
ゲル化時間は30〜120分である事が経験的に判つ
ているが、もしゲル化時間を中性領域付近で30〜
120分程度を得ようとしたならSiO2の濃度は５重
量％以下にしなくてはならず、この濃度では固結
砂強度は0.5Kg／cm2にも達せず、注入工法には実
用上利用出来ない。また、中性領域の水ガラスグ
ラウトは酸性液中に水ガラスを加えて水ガラス中
のアルカリを中和して注入液を得るものであるか
ら、その注入液中には当然の事ながら中和によつ
て生成した中和生成物、即ち、Naイオンや酸根
等が多く残留するが水質保全の点からこれらの
Naイオンや酸根も残存しない注入工法が確立出
来ればこれにすぐれるものはない。 又、酸性液中に水ガラスを加えてうる酸性水ガ
ラス液を地盤注入工法に用いる方法も知られてい
るが、これは酸の中に水ガラスを加えて単分子か
らなる珪酸からコロイド状の珪酸を経てゲル化に
至る現象を利用したものであり、SiO2を10wt％
以上にしてかつゲル化時間を30分以上の長いゲル
化時間の配合をうるにはPHが３付近の酸性領域に
調整して注入する必要がある。 また、従来、水ガラスをイオン交換樹脂に通過
させて得られる珪酸コロイドに、多価金属塩やセ
メントを添加したものを地盤中に注入する工法も
提案されているが、これは均質なゲル化、ゲル化
時間の調整の容易性、浸透性等について問題があ
り、実用に至つていないのが実情である。 本発明は以上の問題を解決するために更に発展
した技術を提供するものである。 即ち、本発明はPH９〜10の珪酸のコロイド溶液
とアルカリ金属中性塩とを混合してゲル化時間を
20時間以内に調整した注入液を地盤に注入する事
によつて均質なゲル化、ゲル化時間の調整の容易
性、すぐれた浸透性を可能ならしめ、前記問題を
解決したものである。 本発明における珪酸のコロイド溶液（シリカゾ
ル）とは液状のアルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガ
ラス）からアルカリ金属イオンの殆どを除去して
得られるものであつて、例えばゼオライト系陽イ
オン交換体、アンモニウム系イオン交換体などの
イオン交換樹脂に水ガラスを通過させ、生成した
シリカゾルを80℃〜90℃の温度でさらに水ガラス
に加え、再び前記イオン交換樹脂に通過してイオ
ン交換を行つて得られるものであり、比較的純す
いな（希薄な）シリカゾルを得られる。さらに純
すいなシリカゾルを得るには前述の希薄なシリカ
ゾルを微アルカリ性に調整し、これにさらに前述
のシリカゾルを加えながら蒸発し、安定化と濃縮
を同時に行う方法、あるいは、イオン交換後の活
性シリカゾルを適当なアルカリの下に加熱し、こ
れにさらに活性シリカゾルを加えて安定化する方
法が用いられる。 本発明における珪酸コロイド溶液はNaイオン
が殆ど分離除去して通常PHが９〜10以下の弱アル
カリリ性に調整し、SiO2は10〜60wt％、Na2Oは
4wt％〜0.01wt％の範囲に調整したものを用い
る。Na2Oが４％以上になると珪酸コロイドは溶
けてしまい珪酸塩の水溶液となつてしまう。一方
Na2Oが0.01％以下になると珪酸コロイドは安定
して存在しえず凝集してしまう。即ち、Na2Oが
4wt％〜0.01wt％の範囲でNaイオンが珪酸コロ
イドの表面に分布して安定したコロイド状に保ち
うる。この場合珪酸コロイドの粒経はほぼ６〜
50μmが主となる。珪酸コロイドの粒経50μm以上
になると沈澱してしまう。又、以上の珪酸コロイ
ドはモル比（SiO2／Na2O）でほぼ1000〜10と
し、PHは９〜10がコロイドの安定上望ましい。 又、SiO2の濃度は60〜10重量％である事が注
入液として固結強度の点から望ましい。 このようにして調整された珪酸コロイドは半永
久的に安定しており、これを注入液として用いる
場合、工場から現場への搬入並びに注入操作の際
にゲル化する心配がない。この珪酸のコロイド溶
液をそのまま地盤中に注入してもそれ自体実用時
間内にゲル化する事はないので実用上の固結効果
は得られない。 しかるに、前記珪酸のコロイド液と前記塩を加
えて、ゲル化時間を20時間以内に調整したものを
地盤中に注入すると珪酸コロイドは地盤中に浸透
している過程において不安定化し、ゲル化が促進
して、分散、散逸する事なく固結する。 以下、本発明による実験結果を表−２に示す。
なお、使用した珪酸コロイドを表−１に示す。
工法に関するものである。 従来、地盤注入のために水ガラスグラウトが用
いられて来た。水ガラスグラウトは液状の珪酸の
アルカリ金属塩であり、これに塩や酸を加えて珪
酸ゲルを析出する事によつて地盤を固結するもの
である。 しかるに、珪酸のアルカリ金属塩は高アルカリ
性を呈しそのゲル化もアルカリ領域で行われるた
め地下水が長期にわたつてアルカリ性を呈すると
いう問題があつた。この問題を解決するために酸
性液中に水ガラスを加えて水ガラス中のアルカリ
を除去して得られる酸性珪酸水溶液とアルカリを
合流して中性領域でゲル化させる地盤注入工法が
開発されている。 このグラウトは固結物が中性を示し、地下水の
PHも変動せずきわめてすぐれた特性を有する注入
材であるが、強度が弱い事、ゲル化が非常に短い
という欠点があつた。 即ち、通常、水ガラスグラウトにおける注入液
中のSiO2の濃度は10重量％以上である事が強度
の点から（固結砂の一軸圧縮強度で１Kg／cm2以
上）必要であるが、SiO2の濃度が10重量％以上
ではゲル化時間が中性領域付近（PHが４〜８）で
１分以内、通常数秒になつてしまう。浸透性がよ
く、かつ地盤中で分散せずに固結するのに適した
ゲル化時間は30〜120分である事が経験的に判つ
ているが、もしゲル化時間を中性領域付近で30〜
120分程度を得ようとしたならSiO2の濃度は５重
量％以下にしなくてはならず、この濃度では固結
砂強度は0.5Kg／cm2にも達せず、注入工法には実
用上利用出来ない。また、中性領域の水ガラスグ
ラウトは酸性液中に水ガラスを加えて水ガラス中
のアルカリを中和して注入液を得るものであるか
ら、その注入液中には当然の事ながら中和によつ
て生成した中和生成物、即ち、Naイオンや酸根
等が多く残留するが水質保全の点からこれらの
Naイオンや酸根も残存しない注入工法が確立出
来ればこれにすぐれるものはない。 又、酸性液中に水ガラスを加えてうる酸性水ガ
ラス液を地盤注入工法に用いる方法も知られてい
るが、これは酸の中に水ガラスを加えて単分子か
らなる珪酸からコロイド状の珪酸を経てゲル化に
至る現象を利用したものであり、SiO2を10wt％
以上にしてかつゲル化時間を30分以上の長いゲル
化時間の配合をうるにはPHが３付近の酸性領域に
調整して注入する必要がある。 また、従来、水ガラスをイオン交換樹脂に通過
させて得られる珪酸コロイドに、多価金属塩やセ
メントを添加したものを地盤中に注入する工法も
提案されているが、これは均質なゲル化、ゲル化
時間の調整の容易性、浸透性等について問題があ
り、実用に至つていないのが実情である。 本発明は以上の問題を解決するために更に発展
した技術を提供するものである。 即ち、本発明はPH９〜10の珪酸のコロイド溶液
とアルカリ金属中性塩とを混合してゲル化時間を
20時間以内に調整した注入液を地盤に注入する事
によつて均質なゲル化、ゲル化時間の調整の容易
性、すぐれた浸透性を可能ならしめ、前記問題を
解決したものである。 本発明における珪酸のコロイド溶液（シリカゾ
ル）とは液状のアルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガ
ラス）からアルカリ金属イオンの殆どを除去して
得られるものであつて、例えばゼオライト系陽イ
オン交換体、アンモニウム系イオン交換体などの
イオン交換樹脂に水ガラスを通過させ、生成した
シリカゾルを80℃〜90℃の温度でさらに水ガラス
に加え、再び前記イオン交換樹脂に通過してイオ
ン交換を行つて得られるものであり、比較的純す
いな（希薄な）シリカゾルを得られる。さらに純
すいなシリカゾルを得るには前述の希薄なシリカ
ゾルを微アルカリ性に調整し、これにさらに前述
のシリカゾルを加えながら蒸発し、安定化と濃縮
を同時に行う方法、あるいは、イオン交換後の活
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法が用いられる。 本発明における珪酸コロイド溶液はNaイオン
が殆ど分離除去して通常PHが９〜10以下の弱アル
カリリ性に調整し、SiO2は10〜60wt％、Na2Oは
4wt％〜0.01wt％の範囲に調整したものを用い
る。Na2Oが４％以上になると珪酸コロイドは溶
けてしまい珪酸塩の水溶液となつてしまう。一方
Na2Oが0.01％以下になると珪酸コロイドは安定
して存在しえず凝集してしまう。即ち、Na2Oが
4wt％〜0.01wt％の範囲でNaイオンが珪酸コロ
イドの表面に分布して安定したコロイド状に保ち
うる。この場合珪酸コロイドの粒経はほぼ６〜
50μmが主となる。珪酸コロイドの粒経50μm以上
になると沈澱してしまう。又、以上の珪酸コロイ
ドはモル比（SiO2／Na2O）でほぼ1000〜10と
し、PHは９〜10がコロイドの安定上望ましい。 又、SiO2の濃度は60〜10重量％である事が注
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久的に安定しており、これを注入液として用いる
場合、工場から現場への搬入並びに注入操作の際
にゲル化する心配がない。この珪酸のコロイド溶
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間内にゲル化する事はないので実用上の固結効果
は得られない。 しかるに、前記珪酸のコロイド液と前記塩を加
えて、ゲル化時間を20時間以内に調整したものを
地盤中に注入すると珪酸コロイドは地盤中に浸透
している過程において不安定化し、ゲル化が促進
して、分散、散逸する事なく固結する。 以下、本発明による実験結果を表−２に示す。
なお、使用した珪酸コロイドを表−１に示す。
【表】
【表】
表−２よりPH９〜10の珪酸コロイド液とアルカ
リ金属塩を混合すると、均質にゲル化することが
わかる。 また、本発明にかかるアルカリ金属の中性塩
（NaCl、Na2SO4）を用いた場合、アルカリ土金
属（CaCl2、Al2（SO4）3）のようにわずかの添加
量のちがいで大幅にゲル化時間が変動したりある
いは直ちに沈澱や部分ゲルを生じたりすることな
く添加量を変化させることにより比較的長いゲル
化時間の領域内で容易にゲル時間の調整が可能に
なる。 本発明に用いる注入液はゲル時間が20時間以内
である事が必要である。なぜならば上記注入液は
地盤中に注入すると土粒子間に浸透する注入過程
中でゲル化が促進し、ほぼ２時間以内に流動性が
失われるがゲル化時間が20時間以上だと地盤中に
おいて注入液のゲル化の促進が不充分となるのみ
ならず、強度が経日的に低下する傾向が生じ恒久
性の点から好ましくないからである。それに対
し、ゲル化時間が20時間以内だと強度が経日的に
増加し恒久性にすぐれた固結体が形成される。 このような考え方に基づいて以下の実験を行つ
た。 実験 １ 断面積が10cm2のビニール管の最下端を栓でつ
め、下部１ｍ長に千葉県内の砂を填充した。砂の
間隙率を40％、注入液の間隙填充率を80％として
320c.c.（10×100×0.4×0.8＝320cm3、間隙率＝0.4、
間隙填充率0.8）の配合液を注ぎ込んだ。 配合液は表−１に基づき以下のゲル化時間の配
合液を調整した。
リ金属塩を混合すると、均質にゲル化することが
わかる。 また、本発明にかかるアルカリ金属の中性塩
（NaCl、Na2SO4）を用いた場合、アルカリ土金
属（CaCl2、Al2（SO4）3）のようにわずかの添加
量のちがいで大幅にゲル化時間が変動したりある
いは直ちに沈澱や部分ゲルを生じたりすることな
く添加量を変化させることにより比較的長いゲル
化時間の領域内で容易にゲル時間の調整が可能に
なる。 本発明に用いる注入液はゲル時間が20時間以内
である事が必要である。なぜならば上記注入液は
地盤中に注入すると土粒子間に浸透する注入過程
中でゲル化が促進し、ほぼ２時間以内に流動性が
失われるがゲル化時間が20時間以上だと地盤中に
おいて注入液のゲル化の促進が不充分となるのみ
ならず、強度が経日的に低下する傾向が生じ恒久
性の点から好ましくないからである。それに対
し、ゲル化時間が20時間以内だと強度が経日的に
増加し恒久性にすぐれた固結体が形成される。 このような考え方に基づいて以下の実験を行つ
た。 実験 １ 断面積が10cm2のビニール管の最下端を栓でつ
め、下部１ｍ長に千葉県内の砂を填充した。砂の
間隙率を40％、注入液の間隙填充率を80％として
320c.c.（10×100×0.4×0.8＝320cm3、間隙率＝0.4、
間隙填充率0.8）の配合液を注ぎ込んだ。 配合液は表−１に基づき以下のゲル化時間の配
合液を調整した。
【表】
上述したビニール管に砂をつめた試料を10本用
意し、上記配合液を流し込み120分後にビニール
管最下端の栓をはずし、注入液が流下するか否か
を調べた。 No.16、５、および７の配合液を用いたものは流
下せず上部はゲル化していないものの最下部はゲ
ル化している事が判明した。また、No.１、４の配
合液を用いたものは流下せず又上部もゲル化して
いた。又No.14、15の配合液を用いたものは砂と共
にゲル化しないまま配合液は流下してしまつた。 この結果、ゲル化時間を20時間以内に調整した
ものを地盤中に注入した場合、注入過程中にゲル
化が促進し、ほぼ２時間以内に流動性が失われる
事が判つた。 前述した固結砂のつまつたビニール管をそのま
ま10cm長に切断して、ビニール袋中に養生し、一
週間後にビニール管内から固結体を引出して水中
に養生し、経時的強度を測定した結果を表−４に
示す。 以上よりゲル化時間が20時間以内のものは殆ど
強度増大したが、ゲル化時間20時間以上のものは
強度が経日的にやや低下する傾向がある事が判つ
た。これよりゲル化時間が20時間以内のものは恒
久性に優れている事が判つた。
意し、上記配合液を流し込み120分後にビニール
管最下端の栓をはずし、注入液が流下するか否か
を調べた。 No.16、５、および７の配合液を用いたものは流
下せず上部はゲル化していないものの最下部はゲ
ル化している事が判明した。また、No.１、４の配
合液を用いたものは流下せず又上部もゲル化して
いた。又No.14、15の配合液を用いたものは砂と共
にゲル化しないまま配合液は流下してしまつた。 この結果、ゲル化時間を20時間以内に調整した
ものを地盤中に注入した場合、注入過程中にゲル
化が促進し、ほぼ２時間以内に流動性が失われる
事が判つた。 前述した固結砂のつまつたビニール管をそのま
ま10cm長に切断して、ビニール袋中に養生し、一
週間後にビニール管内から固結体を引出して水中
に養生し、経時的強度を測定した結果を表−４に
示す。 以上よりゲル化時間が20時間以内のものは殆ど
強度増大したが、ゲル化時間20時間以上のものは
強度が経日的にやや低下する傾向がある事が判つ
た。これよりゲル化時間が20時間以内のものは恒
久性に優れている事が判つた。
東京都内の砂地盤に珪酸コロイドを用いた配合
液を1200注入して、透水試験を行つてのち掘削
して固結状況と供試体の一軸圧縮強度を調べた。 その結果を表−５に示す。
液を1200注入して、透水試験を行つてのち掘削
して固結状況と供試体の一軸圧縮強度を調べた。 その結果を表−５に示す。
【表】
以上よりゲル化時間が20時間以内の配合液の場
合比較的球状の固結体が得られ、かつ強度も高く
透水係数も大幅に改善される事が判る。 それに対し、ゲル化時間が20時間より長くなる
と注入液が分散、散逸して所定の領域に注入液が
とどまつていなかつたり或いは逸出しながら固結
したりして土粒子間に充分填充しないため強度が
低かつたり或いは透水性の改善が不充分であつた
りして充分な注入効果が得られにくい事が判る。 以上より、PH９〜10の珪酸コロイドにアルカリ
金属塩を加え、ゲル化時間20時間以内に調整した
グラウトはゲル化が均質で、かつゲル化時間の調
整も容易で、浸透性に優れ、しかも逸脱しにく
く、所定領域に固結するというすぐれた効果を得
ることがわかる。
合比較的球状の固結体が得られ、かつ強度も高く
透水係数も大幅に改善される事が判る。 それに対し、ゲル化時間が20時間より長くなる
と注入液が分散、散逸して所定の領域に注入液が
とどまつていなかつたり或いは逸出しながら固結
したりして土粒子間に充分填充しないため強度が
低かつたり或いは透水性の改善が不充分であつた
りして充分な注入効果が得られにくい事が判る。 以上より、PH９〜10の珪酸コロイドにアルカリ
金属塩を加え、ゲル化時間20時間以内に調整した
グラウトはゲル化が均質で、かつゲル化時間の調
整も容易で、浸透性に優れ、しかも逸脱しにく
く、所定領域に固結するというすぐれた効果を得
ることがわかる。
Claims (1)
- １ 液状のアルカリ金属珪酸塩水溶液をイオン交
換樹脂に通してアルカリ金属イオンの殆どを除去
して得られるHzが９〜10の珪酸コロイド溶液と、
アルカリ金属の中性塩とを混合してゲル化時間を
20時間以内に調整した注入液を地盤に注入するこ
とを特徴とする地盤固結法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20391282A JPS5993787A (ja) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | 地盤固結法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20391282A JPS5993787A (ja) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | 地盤固結法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993787A JPS5993787A (ja) | 1984-05-30 |
| JPH0222115B2 true JPH0222115B2 (ja) | 1990-05-17 |
Family
ID=16481746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20391282A Granted JPS5993787A (ja) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | 地盤固結法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993787A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179579A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-12 | Onoda Cement Co Ltd | 薬液注入工法 |
| JPH0662953B2 (ja) * | 1985-10-02 | 1994-08-17 | 強化土エンジニヤリング株式会社 | 耐久性に優れた地盤注入剤 |
| JPH083091B2 (ja) * | 1986-12-29 | 1996-01-17 | 日産化学工業株式会社 | 地盤注入用薬液 |
| JP2588053B2 (ja) * | 1990-07-31 | 1997-03-05 | 強化土エンジニヤリング株式会社 | 地盤注入工法 |
| JP2547120B2 (ja) * | 1990-08-09 | 1996-10-23 | 強化土エンジニアリング株式会社 | 地盤注入工法 |
| JP5017592B2 (ja) * | 2010-10-26 | 2012-09-05 | 強化土株式会社 | 地盤注入材および地盤注入工法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5473407A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-12 | Central Glass Co Ltd | Injection agent for eliminating subsoil pollution |
| JPS57203913A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Fujitsu Ltd | Rotation detector |
| JPS57203911A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal processing system |
-
1982
- 1982-11-20 JP JP20391282A patent/JPS5993787A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5473407A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-12 | Central Glass Co Ltd | Injection agent for eliminating subsoil pollution |
| JPS57203913A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Fujitsu Ltd | Rotation detector |
| JPS57203911A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Signal processing system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5993787A (ja) | 1984-05-30 |
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