JPH0345691A - 土質安定用薬液の調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、軟弱地盤の止水や強化を目的とした薬液注入
不法に用いる水ガラス系薬液、詳しくは可溶性のアルカ
リ土類金属塩を含有した水溶液と水ガラスとを混合して
均一な溶液を製造する方法に関する。

（従来技術およびその問題点） 従来、土質安定用薬液として水ガラスにゲル化帛を加え
た水ガラ、ス系は数多く提案されているが、特にゲル化
剤としてアルカリ土類金属塩を用いると均一な溶液が得
られないため、実用に供し得ない問題があった。

即ち、水ガラスとアルカリ土類金属塩を含有する水溶液
とを通常の方法により混合する場合には、瞬時に綿状の
珪酸塩ゲルが発生して沈殿物を析出し、均一な水ガラス
溶液が得られない。このような珪酸゛塩ゲルを発生した
水ガラス？７ｇ液は、それ自体のゲル化する性質が得ら
れないばかりでなく、沈殿物を含有するために注入地盤
への浸透が困難であり、しかも通常の薬液注入において
形成される均一な強度のあるゲル体とは異なり、強度も
全く有さないため、いわゆる溶液型薬液の注入剤として
実用に供し得ない、また、水ガラスにアルカリ土類金属
塩を含有する水溶液とセメントの混濁液とを混合した場
合にも、同様に綿状の珪酸塩ゲル（沈殿ｖＲ）が析出す
るため、水ガラス系薬液と１ノで特有の性質であるセメ
ントの早期強度の発現が著しく阻害され、いわゆる懸濁
型薬液の注入剤として実用に供し得ない。

（問題を解決するための手段） 本発明者らは、上記した水ガラス系＃！液について鋭意
研究の結果、水ガラスとアルカリ土類金属塩を含有する
水溶液とを瞬時に激しく混合することにより、珪酸塩ゲ
ルの発生を伴うことなく、それ自体がゲル化能力を有す
る活性化された均一な水ガラス溶液が得られる知見に基
づき、本発明を完成するに至ったものである。なお、本
発明の活性化された均一な水ガラス溶液とは、それ自体
が一定時間後に単独でゲル化する性質を有するものをい
う。

本発明は、混合器において、水ガラスを供給し遠心力作
用により旋回させながら、該水ガラスにアルカリ土類金
属塩を含有する水溶液を加圧噴射して瞬間的に混合させ
て均一な溶液とすることを特徴とする水ガラス系土質安
定用薬液の調製方法を提供する。さらに、本発明は、上
記の水ガラスにアルカリ土類金属塩を含有する水溶液を
混合した溶液に、速やかに剪断力を与えて高速撹拌し均
一な溶液とするこ、とを特徴とする水ガラス系土質安定
用薬液の調製方法を提供する。

以ド、本発明の調製方法について、代表的な態様を第１
図に従って説明する。第１図は、本発明の水ガラスにア
ルカリ土類金属塩を含有する水溶液とを混合して均一な
溶液を調製する方法において、用いる装置と方法を示す
概略図である。

第１図において、貯槽ｌおよび２には、それぞれ所定温
度に調製した水ガラス（以下、Ｉ液ともいう）とアルカ
リ土類金属塩を含有する水溶液（以下■液ともいう）を
仕込む、混合器生は、上部がいわゆるサイクロン型の遠
心混合室７を形成する円ｖＸ錐体と下部に高速撹拌！１
！９を内蔵しｋＩＴ断混合室ｌＯの円筒体とが接続した
構造であわ、遠心混合室７０側邪に１液の供給口４と上
端部にＩＩ液の供給口５を有する。［液は、圧送用ポン
プ（ＰＩ）によって側管の供給口４から、遠心混合室７
に内壁の切線方向に高速度で導入して、遠心力作用によ
り旋回運動を与える。この時、混合室内に設けた高速回
転羽根によって旋回運動を加速する方法も有効である。

他方、■液は、圧送用ポンプくＰ２）によって供給口５
から導入し、遠心混合室７の内周に設けた複数のノズル
６からシャワー状に均一に噴射する。このような１液と
■液とは、混合器３内において瞬間的に激しく混合され
ることになり、珪酸ゲルを生じることなく均一な溶液が
得られる。さらに、必要に応じて、特にアルカリ土類金
属塩の濃度が高い水溶液（ＩＩ液）を用いる場合には、
Ｉ液との混合液を次いで剪断混合室１０において高速モ
ーター８に連結した撹拌［９の回転によって９１断力な
与えるように高速撹拌することにより、均一な溶液が容
易に得られる。

このように得られた均一な水ガラス溶液は、混合器の排
出口１１から貯槽１２に送入し、土質安定用薬液の活性
化されに水ガラス溶液として使用に供せられる。

なお、第１図において本発明の代表的な態様を説明した
が、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、第
１図の混合器における供給口の変更により、■液をＩ液
に対して垂直方向のみならず、同軸方向または反対方向
からも噴射して混合することもできる。このような混合
器の形態、規模の変更もあるため、！液の導入速度、■
液の噴射速度、混合液の撹拌程度（剪断力）などの設定
条件は一概に決定することができない。したがって、一
般に本発明の混合器においては、用いる！液および■液
の濃度などを勘案して、珪酸塩ゲルを発生しない個々の
調製条件を予め求めて実施すればよい。

本発明に用いる水ガラス（■液）は市販の珪酸アルカリ
水溶液であり、従来から薬液注入工法において用いられ
ている水ガラス系！！！液の主成分であり、一般に比重
１．３〜１．４程度、モル比２〜４程度のものが好まし
く、必要に応じて水で薄めて用いることもできる。また
、アルカリ土類金属塩を含有した水溶液（■液）は、例
えば塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネジ
リムなどの可溶性塩を溶解した水溶液である。このよう
なアルカリ土類金属塩を含有する水溶液としては、海水
がそのまま用いられるほか、海水と地下水とが混じった
水など、水ガラスと通常の混合によりゲル化作用を呈す
るアルカリ土類金属塩を含有する水溶液であればよい。

本発明においては、水ガラスに均一に溶解されるアルカ
リ土類金属塩の量を増大させるほど、活性化された水ガ
ラス溶液のゲル化時間を短く且つ安定化でき、注入Ｉｌ
液としてゲル化後の固結率および強度の向上も図られる
。しかしながら、水ガラスにアルカリ土類金属塩の量を
過剰に存在させた場合には、ゲル化時間が短か過ぎるこ
とにより可使用時間が限定されるばかりでなく、珪酸塩
ゲルの発生を伴うことなく均一な溶液を調製することが
極めて困難になる。したがって、目的とする土質安定用
薬液に応じて、水ガラスと予め濃度調整したアルカリ土
類金属塩の水？ｊｊ液とを混合して所望の可使用時間を
有する均一な溶液を調製すればよい。

本発明のアルカリ土類金属塩を均一に溶解し活性化され
た水ガラス溶液は、土質安定用薬液として屯独で使用す
ることができ、さらにゲル化時間を短縮あるいはゲル強
度を高めるために、必要に応じて他のゲル化促進剤とを
併用して土質安定用薬液に供することもできる。即ち、
本発明によれば、上記の活性化された水ガラス溶液を主
材とし、これにゲル化促進材の溶液を添加して土質安定
用薬液に用いることができる。上記のゲル化促進剤とし
ては、例えばりん酸、５Ｉｔ酸などの酸、ＮａＨ３Ｏ３
、ＫＨＣＯｓ、ＮａＨ３Ｏ３、Ｎ　ＨＳ　Ｏｓ、Ｎ　ａ
　ＨＳ　Ｏａ、Ｋ　ＨＳ　Ｏ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｋｔ
（２Ｐ　０４などの酸性塩、グリオキザール、アルキレ
ンカーボネート、セメントなど公知のゲル化剤および助
剤としてに値、Ｎａ（Ｊｌなどの金属塩を含有する水溶
液あるいは海水などが奸連に用いられる。

（作用・効果） 従来、水ガラス系土質安定用薬液の主材である水ガラス
は、アルカリ土類金属塩を含有した溶液と通常の手段で
撹拌混合した場合に、瞬時に珪酸塩ゲルの白濁状沈殿物
を析出し均一な溶液が得られず、また調合水として海水
を混合しても同様の現象を発生するため使用不能であっ
た。

これに対して、本発明によれば、水ガラスと海水などア
ルカリ土類金属塩を含有する水ｉ＠液との混合により、
均一な水ガラス溶液を得ることができ、それ自体が一定
時間の経過後にゲル化能力を有する活性化された水ガラ
ス溶液であるため、土質安定用薬液として単独で使用で
きるばかりばなく、さらに必要に応じて他のゲル化剤と
併用することができる。

（実施例） 以ド、本発明の実施例および比較例を挙げて説明するが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。な
お、混合器は、第１図に示したものと同一構造の実記を
用いた。

実施例１〜１３ １液としてモル比３．４．比ｔ１．３２の水ガラスを用
い、１［液のアルカリ土類金属塩としてＣａ　ＣＱ、　
２・２Ｈ２０１，５重量％をする水溶液を用いた。

混合器にＩ液を上部の供給口から１　、０ｋｇ／ｃＷｒ
の圧力で器壁の切線方向に４Ｑ／ｓ＋ｉｎの流量で導入
して旋回運動を与えながら、同時に■液を噴射ノズルか
ら２　、０　ｋｇ／ｃｗｉ’の圧力でシャワー状に４Ｑ
／ｓｉｎの流量で噴射し、下部の排出口から均一な濃度
５０重量％の水ガラス溶液が得られた。この均一な水ガ
ラス溶液を放置したところ、ゲルタイム（ゲル化時間）
は約６．８時間であった。

以下、！液と■液との？Ａ全量比得られる水ガラス溶液
の濃度が変わる）、アルカリ土類金属塩水溶液の種類、
濃度、噴射圧力、高速撹拌の有無などを変化させて上記
と同様の混合を実施した。それらの結果を、まとめて第
１表に示す。

比較例１ 実施Ｐ１４１，２，３，４．および５について、混合器
にＩ液を加圧することなく常圧で導入し、同時に■液を
常序で自然流下させて以外は、実施例１と同様に実施し
た。その結果の下部から、綿状の珪酸塩ゲル（沈殿ｖＩ
Ｊ）を含んだ水ガラス溶液が得られ、これらの水溶液は
、浸透性でないため薬液として不適である。

実施例９ 薬液の注入ｖｌ置として、径５Ｃ−×高さ１０ｃｍのモ
ールドに標準砂を密に詰めた後、実施例７で得られた薬
液を加圧（０，５Ｋｇｆ／ｃｗｒ）に注入したサンドゲ
ルを７ＦＩ後、−軸圧縮強度を測定したところ１　、　
ＯＫｇｆ／ｃ　ｖｌであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な実施の態様を示すｇＮ置の
概略図である。第１図において、ｌは水ガラス（１液）
の貯槽、２はアルカリ土類金属塩を含有する水溶液の貯
槽、３は混合器、４はＩ液の供給口（ノズル）、５は■
液の供給口（ノズル〉、６は■液の噴射ノズル、７は遠
心混合室、８は撹拌モーター、９は撹拌翼、ｌＯは剪断
混合室、１１は排出口、１２は活性水ガラスの貯槽を示
す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合器において、水ガラスを遠心力作用により旋
   回運動させながら供給し、同時にアルカリ土類金属塩を
   含有する水溶液を加圧噴射して瞬間的に混合させ、均一
   な溶液とすることを特徴とする土質安定用薬液の調製方
   法
2. （２）特許請求の範囲第１項において、混合した溶液に
   旋回運動後、速やかに剪断力を与えて撹拌し、均一な溶
   液とすることを特徴とする土質安定用薬液の調製方法