JPH0234999B2 - - Google Patents

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JPH0234999B2
JPH0234999B2 JP57021994A JP2199482A JPH0234999B2 JP H0234999 B2 JPH0234999 B2 JP H0234999B2 JP 57021994 A JP57021994 A JP 57021994A JP 2199482 A JP2199482 A JP 2199482A JP H0234999 B2 JPH0234999 B2 JP H0234999B2
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JP
Japan
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mixer
water
pressure
carbon dioxide
carbonated water
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JP57021994A
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JPS58141283A (ja
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Shunsuke Tazawa
Kenji Takeuchi
Tsutomu Hirachi
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
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Priority to JP2199482A priority Critical patent/JPS58141283A/ja
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水ガラスを主剤とし、二酸化炭素を
硬化剤とする珪酸塩系グラウトの地盤注入法に関
するものであつて、その目的とするところは、地
盤中に注入したグラウトより炭酸ガスを発生させ
ない無公害性の地盤注入法を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、グラウトの製造およびそ
の地盤注入を不必要に高い圧力で行なわせない地
盤注入法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、グラウトを地盤中に
連続的に注入している間にグラウトのゲルタイム
を長短任意なものに直ちに変更することができる
地盤注入法を提供することにある。
地盤中に注入したグラウトより炭酸ガスを放出
させない二酸化炭素を硬化剤とする珪酸塩系グラ
ウトの地盤注入法として本発明者らは先に特願昭
56−44084号(特開昭57−159875号公報)におい
て、二酸化炭素と水を第一の管路混合器中に圧送
して加圧下に炭酸水を製造し、次いで得られた炭
酸水を気液分離器に導き、水に未溶解の炭酸ガス
を分離・除去したのち第二の管路混合器に導き、
該混合器中において過剰の水ガラス水溶液と反応
させ、このようにして製造したグラウトを地盤中
に注入する方法を提案した。
しかしながら、この方法においては、通常第一
の管路混合器において用いた高圧をそのまま第二
の管路混合器においても用いるので、炭酸水製造
装置、グラウト製造およびその地盤注入装置を含
む装置全系が高圧となり、これは安全上必ずしも
好ましいものとは云えない。
本発明は主としてかかる欠点が是正された地盤
注入法に係わるものであつて、その要旨とすると
ころは高められた圧力の二酸化炭素と水を第一の
混合器に供給して炭酸水を製造し、次いで得られ
た炭酸水を、必要に応じて気液分離器に導いて水
に未溶解の二酸化炭素を分離・除去して、第二の
混合器に供給し、該混合器中において化学量論的
に過剰の水ガラスと反応させ、このようにして得
られたグラウトを地盤中に注入するにあたり、第
一の混合器において不飽和炭酸水が得られるよう
な圧力条件で炭酸水を製造し、第二の混合器の圧
力を第一の混合器の圧力よりも低く、かつ、供給
された炭酸水から炭酸ガスが発生しない圧力の範
囲に保持することを特徴とする珪酸塩系グラウト
の地盤注入法。
にある。
第1図は、本発明の実施態様をあらわすフロー
シートである。本発明においてはグラウトの硬化
剤として二酸化炭素が使用され、二酸化炭素源と
して炭酸ガスおよび液化炭酸ガスのいずれも使用
可能であるが、以下二酸化炭素源として炭酸ガス
が用いられた場合の実施態様について説明する
と、炭酸ガス貯槽1(通常、液化炭酸ガスボンベ
が用いられる。)および水貯槽6より高められた
圧力の炭酸ガスおよび水のそれぞれを第一の混合
器9の入口部に供給する。
炭酸ガス貯槽1は温水槽2のなかに浸漬して、
必要に応じて適宜加温することにより、該貯槽1
より多量の炭酸ガスを流出したときに認められる
槽内圧力の低下や炭酸ガス流出量の減少、槽内温
度の低下等を防止することができる。
流量調節弁3を開口して炭酸ガス貯槽1より流
出させた炭酸ガスは蒸発器4内を通過させること
により、同伴する液滴を気化させることができ
る。
5は、第一の混合器9に供給する炭酸ガスの流
量を一定にすることができる流量調節装置であ
る。
なお本発明においては二酸化炭素源として液化
炭酸ガスも用いられるが、これを用いる場合は、
通常、液化炭酸ガスボンベを倒立させ、ポンプで
液化炭酸ガスを取り出して第一の混合器9に供給
することが好ましい。
本発明に用いる第一の混合器9は一端に二酸化
炭素供給口および水供給口、他端に炭酸水排出口
が設けられ、かつその内部に、気−液または液−
液の接触混合を良好にさせるための任意の装置、
たとえば撹拌機、ジヤマ板等が設けられた密閉耐
圧構造のタテ型または横型の槽である。
第一の混合器9内には図上、プロペラ式5段撹
拌翼付撹拌機が設けられているが本発明において
はこのような形状のものに限定されず、タービン
型、フアンタービン型、わん曲羽根フアンタービ
ン型、フアウドラー型、ブルマージン型その他任
意の撹拌翼付撹拌機を用いることもできる。
その他、第一の混合器9として、その内部に静
止型流体撹拌用エレメントが設けられた混合器、
いわゆるラインミキサー(管路混合器)も好適に
用いられるが、どのような形式の混合器が用いら
れるにせよ、供給された二酸化炭素と水をなるべ
く短時間で混合できるような撹拌効率のよい混合
用機器が内装された混合器を用いることが好まし
い。
第一の混合器9に供給した炭酸ガスおよび水は
該混合器内において混合されて炭酸水が製造され
るが、本発明においては、この際、該混合器内に
おいて不飽和炭酸水(CO2濃度が未だ飽和状態に
達していない炭酸水)が得られるような圧力条件
で炭酸水を製造することが必要である。
炭酸ガスの水に対する溶解度は周知のごとく圧
力に比例して大きくなる。したがつて、或る任意
の圧力において炭酸水中のCO2濃度が飽和状態で
あつても、系内圧力を高めることによりCO2濃度
は再び不飽和状態になる。
本発明は、第一の混合器9内においてこのよう
な不飽和炭酸水が得られるよう、該混合器内の圧
力を炭酸水中のCO2濃度に応じて適宜調節するも
のであつて、このような圧力条件の下に炭酸水を
製造することにより、第一の混合器9内において
水に対するCO2の溶解を促進させることができ、
混合器9に供給したCO2の全量を該混合器内にお
いて水に溶解させることができる。
これに対し、既述の特願昭56−44084号明細書
(特開昭57−159875号公報)記載方法においては、
通常、第一の管路混合器中において、飽和または
過飽和炭酸水が得られるような圧力条件の下に炭
酸水を製造しており、そしてこのような圧力条件
下で炭酸水を製造すると、混合器として必らずし
も効率がよいとは云えない一般の管路混合器を用
いた場合は、水に対するCO2の溶解が遅く、この
ため得られた炭酸水中には水に未溶解のCO2が多
かれ少なかれ含まれていて、これが後続のグラウ
ト製造工程においても消費されず、グラウトに同
伴して地盤中に注入されて地盤中において炭酸ガ
スとして放出されるようになる。
第一の混合器9内の圧力は、圧力調節弁14を
適宜調節したり、水および炭酸ガスの供給圧を調
節することにより任意なものに調節することがで
きる。
このようにして第一の混合器9内において製造
した炭酸水中には通常未溶解のCO2は認められな
いが、運転が定常状態になる迄の過程中あるいは
誤操作等で水に未溶解のCO2を若干含む炭酸水が
製造される可能性もあり得るので、このような場
合は該炭酸水を気液分離器22に導き、水に未溶
解のCO2を分離除去する。この場合、流量調節弁
15を閉にし、流量調節弁23および24を開に
する。水に未溶解のCO2はガスとして気液分離器
22の気相部に集められる。
このように必要に応じて気液分離器を通過させ
た水に未溶解のCO2が含まれない炭酸水は次いで
定量ポンプ16により第二の混合器17に供給
し、該混合器17内において水ガラス水溶液と反
応させてグラウトを製造するが、本発明において
は、この際第二の混合器内の圧力は保安・安全上
の見地から第一の混合器内の圧力よりも低くす
る。但し、第二の混合器17内の圧力を余りにも
低くすると、該混合器17内に供給した炭酸水よ
り炭酸ガスが発生し、これがそのままグラウトに
同伴して地盤中に注入されるおそれがあるので、
本発明においては第二の混合器17内の圧力は、
該混合器内に供給した炭酸水より炭酸ガスが発生
しないような圧力にすることが必要である。
第二の混合器17内の圧力は、第一の混合器9
の出口から第二の混合器17の入口に至るまでの
配管の口径を適宜大きくしたり、第二の混合器1
7の出口部に低圧で開口する保圧弁18を設ける
ことにより、第一の混合器9内の圧力よりも任意
に低くすることができる。
本発明に用いる水ガラスとしては、従来地盤の
安定化に用いられているJIS3号珪酸ソーダが通常
好適に用いられるが、SiO2/Na2Oのモル比が
JIS3号よりも高い3以上のものから5.5程度のも
の迄も用いることができる。
これら水ガラスは、施工に際し、水で希釈して
地盤安定化に適した濃度の水溶液にするが、水ガ
ラスとしてJIS3号珪酸ソーダが用いられた場合
は、通常これを等容量の水を加えて希釈して地盤
安定化用水ガラス水溶液を調製する。
本発明に用いる第二の混合器17としては、通
常この種のグラウトの地盤注入に常用されている
その出口部に混合室が設けられた中空二重管と
か、その内部に流体混合用エレメントが設けられ
た通常の静止型管路混合器が好適に用いられる。
第二の混合器17の排出口には、通常該混合器
内の圧力を一定に保つことができる保圧弁18が
設置される。
水ガラス水溶液は、その貯槽11より定量ポン
プ16により第二の混合器17に供給する。
本発明においては、第二の混合器17に供給す
る水ガラス水溶液は、同時に該混合器中に供給さ
れる炭酸水に対して化学量論的に過剰にすること
が必要であつて、これにより、該炭酸水中に溶解
しているCO2の全量が水ガラスと反応して中和塩
を生成するので、地盤中に注入したグラウトから
炭酸ガスが放出されるようなことはない。
本発明におけるグラウトは、上記のごとく、炭
酸水に対して化学量論的に過剰の水ガラスを使用
する関係上、地盤中においてアルカリ性領域で硬
化する。したがつて、グラウトのゲルタイムは、
そのPHを低くするほど、すなわち水ガラスに対す
る炭酸水の使用量を多くするほど短くなる。
施工に当たり、所望のゲルタイムのグラウトが
得られるよう、炭酸水や水ガラス水溶液の濃度お
よび両者の混合割合を適宜変化させることが望ま
しい。
叙上の本発明にしたがえば、地盤中に注入した
グラウトより炭酸ガスの発生が全く認められず、
従来よりも有利に無公害性の地盤安定化を実施す
ることができる。
また、本発明においては、第一の混合器内にお
いて不飽和炭酸水が得られるような圧力条件、す
なわち換言すれば、第一の混合器内において、炭
酸水を飽和させないような充分高い圧力を用いて
炭酸水を製造するため、水中へのCO2の溶解をは
やくさせることができる。
したがつて、本発明にしたがえば、第一の混合
器を従来にくらべて小容量にすることができる。
更に、本発明においては、第一の混合器内の圧
力よりも第二の混合器内の圧力が後記の実施例か
ら明らかなように格段に低いので、作業・操作上
安全であるばかりか、これによりグラウト製造装
置(定量ポンプ、第二の混合器等)の耐圧を小さ
くすることができるので設備費を軽減することが
できる。
更にまた、本発明にしたがえば、グラウトを連
続的に製造して地盤中に注入することができるの
で、土質条件に即応して迅速にグラウトのゲルタ
イムや原料の混合割合を変化させることができる
等、種々のメリツトを期待することができる。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説
明する。
実施例 1 その内部に流体混合用撹拌機(プロペラ型5段
撹拌翼が設けられた最大回転数5000r.p.mの撹拌
機)が設けられた直径100mm、長さ500mmの第一の
混合器の一方の入口部に温度20℃の水を10/分
の水をポンプにより供給すると同時に他方の入口
部に液化炭酸ガス貯槽より液化炭酸ガスを0.4
Kg/分の速度でポンプにより供給し、該混合器内
において炭酸水を製造した。
この際、第一の混合器の出口部に設けられた圧
力調節弁を調節して該混合器内の圧力を100Kg/
cm2(ゲージ)に保持した。
炭酸水の製造が定常状態に至る過程において、
炭酸水中に水に未溶解のCO2が含まれるおそれが
あつたので、第一の混合器9から流出した炭酸水
を容積1(50mmφ×500mm)の沈降槽型気液分
離器を通過させた。
次いで得られた炭酸水を、その内部に流体混合
用エレメントが12個内装された直径12mm、長さ
300mmの第二の混合器(静止管路混合器)の一方
の入口部に定量ポンプにより供給すると同時に、
他方の入口部にJIS3号珪酸ソーダと水の等容量混
合液を定量ポンプにより10/分の速度で供給し
た。
この際、第二の混合器17の出口に内装された
スプリング式保圧弁により、該混合器内の圧力を
25〜30Kg/cm2(ゲージ)に保持させた。
第二の混合器に供給された炭酸水および水ガラ
ス水溶液は、該混合器内で混合され反応してグラ
ウトが製造された。
このグラウトは、均一な溶液で炭酸ガスの放出
が全く認められなかつた。
そして、このグラウトのゲルタイムは3.5秒で
グラウトを砂レキ層へ注入し、硬化させて得られ
た硬化物の圧縮強度は6.0Kg/cm2であつた。
実施例 2 実施例1で用いたのと同じ第一の混合器の一方
の入口部に温度5℃の水を15/分の速度でポン
プにより供給すると同時に、他方の入口部に炭酸
ガスを0.03Kg/分の速度で供給し、該混合器内に
おいて炭酸水を製造した。
この際、実施例1と同様の方法により、第一の
混合器内の圧力を100Kg/cm2に保持した。
次いで得られた炭酸水を、その内部に流体混合
用エレメントが6個内装された直径12mm、長さ
150mmの第二の混合器(静止型管路混合器)の一
方の入口部に定量ポンプにより供給すると同時
に、他方の入口部にJIS3号珪酸ソーダと水の等容
量混合液を定量ポンプにより15/分の速度で供
給した。
この際、実施例1と同様の方法により、第二の
混合器17内の圧力を1〜2Kg/cm2(ゲージ)に
保持させた。
第二の混合器に供給された炭酸水および水ガラ
ス水溶液は、該混合器内で混合され、反応してグ
ラウトが製造された。
このグラウトは、均一な溶液で炭酸ガスの放出
が全く認められなかつた。
そして、このグラウトのゲルタイムは25分でグ
ラウトを砂質層へ注入して硬化させて得られた硬
化物の圧縮強度は2.5〜3.0Kg/cm2であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施態様をあらわすフロ
ーシートである。 記号1……炭酸ガス貯槽、2……温水槽、3…
…流量調節弁、4……蒸発器、5……流量調節装
置、6……水貯槽、7……流量調節弁、8……ポ
ンプ、9……第一の混合器、10……撹拌機駆動
用電動機、11……水ガラス水溶液貯槽、12…
…流量調節弁、13……圧力調節装置、14……
圧力調節弁、15……流量調節弁、16……定量
ポンプ、17……第二の混合器、18……保圧
弁、19……地盤、20……液面調節装置、21
……ガス流量調節弁、22……気液分離器、23
……流量調節弁、24……流量調節弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高められた圧力の二酸化炭素と水を第一の混
    合器に供給して炭酸水を製造し、次いで得られた
    炭酸水を、必要に応じて気液分離器に導いて水に
    未溶解の二酸化炭素を分離・除去して、第二の混
    合器に供給し、該混合器中において化学量論的に
    過剰の水ガラスと反応させ、このようにして得ら
    れたグラウトを地盤中に注入するにあたり、第一
    の混合器において不飽和炭酸水が得られるような
    圧力条件で炭酸水を製造し、第二の混合器の圧力
    を第一の混合器の圧力よりも低く、かつ、供給さ
    れた炭酸水から炭酸ガスが発生しない圧力の範囲
    に保持することを特徴とする珪酸塩系グラウトの
    地盤注入法。
JP2199482A 1982-02-16 1982-02-16 珪酸塩系グラウトの地盤注入法 Granted JPS58141283A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021014727A1 (ja) * 2019-07-22 2021-01-28 京セラ株式会社 光ファイバー給電システム

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