JPH0351756B2

JPH0351756B2 -

Info

Publication number: JPH0351756B2
Application number: JP61224599A
Authority: JP
Inventors: Guano Danieru
Original assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Current assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-09-22
Filing date: 1986-09-22
Publication date: 1991-08-07
Also published as: JPS6377989A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、地盤や構造物等の間隙に注入する改
良剤およびこの改良剤を用いて強度向上や止水性
を改善するための方法に関する。〔従来の技術〕地盤に薬液を注入することによつて、地盤の強
度向上や止水性を改善することが汎く用いられて
いる。この場合の薬液としては、公害防止や価格
等の点で水ガラス系のものを用いるのが一般的で
ある。水ガラスは、ケイ砂と炭酸ソーダとを反応させ
る乾式法か、ケイ砂と水酸化ナトリウムとを反応
させる湿式法によつて製造されるが、現在の主流
は乾式法である。いずれの方法によつても、得ら
れる水ガラスはコロイド状（またガラス質でもあ
る）である。そして、水ガラス中のSiまたはSiO
のＯの結合手は他の原子と結合しており、フリー
なものではないし、イオン化もしていない。湿式
法においてすら、ケイ砂と水酸化ナトリウムとが
反応した後、工場におけるストツク時間、運搬時
間、および現場での施工待時間を合計すると、そ
の時間は最低でも１カ月である。他方、水ガラスは安価で土粒子中によく浸透
し、しかも公害の面で安全である利点があるもの
の、他の材料や硬化剤と組合せても強度および止
水性に限界がある。水ガラスと硬化剤とを反応さ
せる古い手法として、ヨーステン（Joosten）工
法がある。同工法は、水ガラスに対して塩化カル
シウムCaCl₂を反応させるもので、硅酸ゲルを瞬
時に生成させるものである。しかし、この工法は
瞬結性であり、かつあくまでもゲル化によつて地
盤の止水性を改良しようとするもので、本発明の
ように結晶を生成させるものではない。また、現
在ではあまり使用されていないのは、止水性の点
で優れているものの、地盤の強度向上に然程効果
がないためであると思料される。これに対して、本発明者は、特開昭60−124684
号公報などにおいて、モル比1.5以上の水ガラス
とアルカリ金属の水酸化物とにより活性化ケイ酸
アルカリを生成させ、これと、別途用意した反応
液、たとえばカルシウム塩とを、別々に地盤中に
注入し、地盤中において始めて接触させ、結晶を
生成させ、地盤の改良を図る方法（以下先行法と
いう）を提案した。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、上記先行方法では、活性化ケイ酸アル
カリと、カルシウム塩とを、注入管から瞬間的に
別々に注入しなければならず、この分作業性がき
わめて悪い。先行法において、時間差注入を必須
とするのは、活性化ケイ酸アルカリがカルシウム
塩と速かに反応してしまい、ゲル状物を地盤中に
注入することになり、結晶を生成させることがで
きないからである。実際、前記公報には、カルシウム塩として、塩
化カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム
またはプロピオン酸カルシウムの反応性の高いも
ののみが開示されているだけである。本発明者は、カルシウム塩としてカルシウム炭
酸塩（炭酸カルシウム）の存在も勿論知つていた
が、これを使用し得るとの教示をなさなかつたの
は、カルシウム炭酸塩は水溶液にならず、水や活
性化ケイ酸アルカリと撹拌混合しても、分離が生
じ、所要の強度が得られないことを知見していた
からである。他方で、先行法では、活性化ケイ酸アルカリと
カルシウム塩との反応性が高いため、時間差とし
て30分以内であることが要求され、注入切替作業
を迅速に行なわなければならず、施工性が悪い。
そして、この種の方法と異つて、一液性であり、
かつ長いゲルタイムをもつたもので、しかも地盤
中で結晶を生成させ、強度向上効果が大きいグラ
ウト剤の開発が要請されていた。そこで、本発明の目的は、強度が高く、一液性
薬液で、しかもゲルタイムが長い改良剤を提供す
ることにある。他の目的は、上記の効果とともに、ゲルタイム
を気にすることなく、注入作業を行い得る方法を
提供することにある。〔問題点を解決するための手段〕前記問題点を解決するための本発明法は、改良
対象部位に予め20μｍ以下のカルシウム炭酸塩の
懸濁液を存在させ、その後、一般式M₂O・nSiO₂
（ここにＭは１価のアルカリ金属）に対しての１
価のアルカリ金属の水酸化物が添加され、
nSiO₂／Na₂Oのモル比が0.7以上1.5未満のケイ酸
塩を改良対象部位に追加することを特徴とするも
のである。〔作用〕本発明では、反応剤として特にカルシウム炭酸
塩を用いているところに、先行法と全く別異な点
がある。一般に炭酸カルシウム塩の粒径は、約
44μであり、これを懸濁化することはできず、水
やグラウトに分散させても、速かに分離してしま
う。ところが、市販のカルシウム炭酸塩を粉砕
し、20μ以下、特に10μ以下とすると、水に良く
分散し、この懸濁液を活性化ケイ酸アルカリと混
合すると、分離は最小限に抑えることができ、高
い強度を示すグラウト剤を得ることができる。しかも、カルシウム炭酸塩と活性化ケイ酸アル
カリとは、速かに反応せず、活性化ケイ酸アルカ
リのSiO₂／Na₂Oのモル比を変えることによつ
て、たとえば10時間程度のロングゲルタイムのも
のを得ることができる。一方、活性化ケイ酸アルカリ中のSiO₂／Na₂O
のモル比は、基本材料たるM₂O・nSiO₂のＭを
Naとする水ガラスNa₂O・nSiO₂のモル比や、ア
ルカリ金属の水酸化物としてNaOHを用いる量
によつて適宜変えることができるが、先行法での
モル比は1.5〜2.5とされていた。これに対して、
本発明の最適な態様によれば、モル比は1.5未満
とされる。このモル比であると、後述するよう
に、カルシウム炭酸塩が良好に分散し、長時間た
つた後のブリージング率は少く、強度的に高いも
のが得られる。また、上述のように、本発明に係る改良剤のゲ
ルタイムは、長いものであるため、一液性として
取扱うことができ、したがつて、地上で予め調合
し改良剤を得て、これをそのまま注入管を介して
注入し、注入作業を終了できるから、注入作業は
一工程で足り、また瞬結工法にみられるように、
二液を混合するために特殊な注入管を用いなくて
よい。〔発明の具体的構成〕以下本発明をさらに詳説する。本発明によれば、一般式M₂O・nSiO₂（ここで
Ｍは１価のアルカリ金属）に対してアルカリ金属
の水酸化物が添加される。この場合のアルカリ金
属としては、Na，Ｋ，Li等を用いることができ
るが、Naが最適である。この添加によつて、ケイ酸はイオン化し、活性
化されたケイ酸アルカリ（ケイ酸塩）が得られる
（以下これを活性液ともいう）。この活性液の
SiO₂／Na₂Oのモル比は、0.7〜2.0とするのが好
ましく、特に0.7以上、1.5未満が好ましい、2.0を
超えると、カルシウム炭酸塩との反応が十分でな
く、良好な結晶が得られ難い。また、カルシウム
炭酸塩の分散性を考え、従来一般の改良剤より高
い強度の改良体を得ることを考えると、前記モル
比は1.5未満が好ましい。モル比の調整は、
NaO・nSiO₂を用いる場合には、そのNa量を変
えたり、添加する水酸化ナトリウムの量を変える
ことによつて可能である。通常は、容易に入手で
きるモル比約3.4の３号水ガラスを用い、添加す
る１価のアルカリ金属の水酸化物、たとえば
NaOHの量を変えるのがよい。活性液は、適宜
の温度の水溶液とすればよい。モル比が、0.7未満であると、改良温度が高く
なく、高い改良強度を得るためには、0.9〜1.3が
最適である。活性液のモル比が高いと、ブリージ
ング率が高く、反応剤、すなわちカルシウム炭酸
塩との反応で十分な結晶構造のものが得られず、
またゲルタイムは長くなる傾向にある。他方で、
モル比が低くなるとブリージング率が低くなり、
ゲルタイムが短くなる傾向にある。次に実験例を示す。＜実験例１＞３号水ガラス（380／m³）、CaCO₃（180Kg／
m³）を一定とし、モル比を変化させ、改良剤の物
性を調べた。結果を第１表および第２表に示す。（試験条件）モル比：2.17〜0.73 試験温度：20℃

【表】

【表】さらに、別のモル比のものの物性は、第３表の
通りである。

【表】以上の結果からも、活性液のモル比は、物性に
大きく影響し、強度的に0.9〜1.3が最も好ましい
ことが判る。なお、第１表中のブリージング率とは、改良剤
を細長い袋に入れ、24時間経過後において、袋全
長に対するブリージング水長を100分率であらわ
したものである。他方、上記活性液に対して、反応剤としてカル
シウム炭酸塩が用いられる。このカルシウム炭酸
塩としては、市販の約44μ程度のものでなく、
20μ以下、望ましくは15μ以下、特に10μ以下のも
のを用いるのがよい。粘度調整には、適宜の粉砕
機を用いればよい。細かいものほど、対象部位へ
の浸透性が良好になる反面、活性液との反応速度
が速くなるので、これらを綜合的に判断して粒径
を選定する。反応剤として、カルシウム炭酸塩のほか、他の
カルシウム化合物、たとえば水酸化カルシウム
Ca（OH）₂をも用いてもよい。この種の反応剤は水に懸濁されるが、そのカル
シウム溶解量としては、水１当り0.01〜２ｇで
あるのが望ましい。反応剤懸濁液と活性液との混合容積割合は、
１：0.5〜1.5であることが好ましい。もし反応剤として、CaCO₃とCa（OH）₂とを併
用する場合、それらの重量比として、１：0.01〜
１：0.5とするのが好ましい。Ca（OH）₂はゲルタ
イム調整剤として用いることができ、改良強度を
左右するものではないので、好適に使用できる。
このCa（OH）₂の添加によつて、たとえば第４表
に示すように、ゲルタイムを調整できる。

【表】反応剤の懸濁液は、活性液と混合されるとき、
懸濁液中の粒子は徐々に溶解（加水分解）して粒
径がさらに小さくなり、地盤に対する浸透性が増
す。また、これらの混合によつて、カルシウムの
加水分解に基いて、カルシウムイオンCa²⁺が放
出され、これがケイ酸塩と結合し、ケイ酸石灰水
和結晶xCaO・ySiO₂・zH₂Oが生成する。この生
成はＸ線回折でも確認剤である。かかる結晶生成を伴う本発明の改良剤と、従来
の水ガラス系改良剤とによる地盤改良効果を対比
（qu28の対比、サンドゲル）すると、第５表の通
りであり、本発明の改良剤の強度改善効果が大き
いことが判る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、一液性であり、
注入作業性に優れるばかりでなく、ロングゲルタ
イムのものを得ることができ、さらに強度改良効
果が大となる。

Claims

【特許請求の範囲】

１改良対象部位に予め20μｍ以下のカルシウム
炭酸塩の懸濁液を存在させ、その後、一般式
M₂O・nSiO₂（ここにＭは１価のアルカリ金属）
に対しての１価のアルカリ金属の水酸化物が添加
され、nSiO₂／Na₂Oのモル比が0.7以上1.5未満の
ケイ酸塩を改良対象部位に追加することを特徴と
する地盤や構造物等の改良工法。