JPH05105874A - 地盤注入薬液の製造方法および装置 - Google Patents

地盤注入薬液の製造方法および装置

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JPH05105874A
JPH05105874A JP8132091A JP8132091A JPH05105874A JP H05105874 A JPH05105874 A JP H05105874A JP 8132091 A JP8132091 A JP 8132091A JP 8132091 A JP8132091 A JP 8132091A JP H05105874 A JPH05105874 A JP H05105874A
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俊介 島田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧炭酸ガスの絶対流量の制御を簡素化し、
密閉混合槽内で水ガラス水溶液に対する炭酸ガス量を一
定比率で混合させるのみならず、水ガラス水溶液に炭酸
ガスを殆ど完全に溶解吸収せしめて長いゲル化時間の注
入液を得、しかも注入後注入液の炭酸ガスが気化するこ
となく所定のゲル化時間でゲル化する地盤注入薬液の製
造方法および装置を得る。 【構成】 密閉混合槽と、水ガラス供給ラインと、炭酸
ガス供給ラインと、炭酸ガス吹出ノズルとを備え、前記
密閉混合槽中に水ガラス水溶液と炭酸ガスを一定比率で
加圧供給し、前記攪拌機を操作しながら前記密閉混合槽
中で水ガラス水溶液中に炭酸ガスを吸収せしめ、次いで
前記吸収により密閉混合槽中の圧力が所望の値まで低下
の後に前記炭酸ガスの吸収された水ガラス水溶液を吐出
口から吐出して地盤注入薬液液を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水ガラスおよび炭酸ガス
を有効成分とした軟弱あるいは漏水地盤を固結する無公
害な地盤注入薬液の製造方法および装置に係り、詳細に
は加圧炭酸ガスの絶対量の制御を簡素化し、密閉混合槽
内で水ガラス水溶液に対する炭酸ガス量を一定比率で混
合して吸収せしめ、炭酸ガスの気化がなく均一な注入薬
液を製造しうる地盤注入薬液の製造方法および装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年水ガラス系注入工法の反応剤として
無害の炭酸ガスを用いる薬液注入技術が提案されている
が、実用化は困難で、特に長いゲル化時間のものは現実
に実施されていない。
【0003】水ガラスグラウトにおいて炭酸ガスを反応
剤として用いようとする場合、水ガラス水溶液に炭酸ガ
スを吹き込んでから注入する方式では炭酸ガスの溶解が
遅いためほとんどの炭酸ガスを空気中に逸脱してしま
い、どれだけの濃度の水ガラスにどれだけの炭酸ガスを
吹き込んだら、どれだけのゲル化時間のグラウトが得ら
れるかを把握出来ず、注入のコントロールが不能のため
実用化されるには至っていなかった。
【0004】すなわち、従来所定の炭酸ガスを無駄なく
水ガラス水溶液に吸収させてゲル化時間を設定する技術
が存在していなかったのである。
【0005】このため、炭酸ガスを散逸することなく水
ガラス溶液に溶解させるために、密閉耐圧容器中に水ガ
ラスと炭酸ガスを供給して炭酸ガスを高圧に保ちながら
反応させ、この圧力を利用して注入する方法、密閉耐圧
構造のスプレー塔で反応させるもの、あるいは霧吹式の
流体ノズルを用いて反応した液を受槽に集めたものを注
入する方法等が提案されている。
【0006】しかし、これらはいずれも反応を充分行な
わせることは可能であっても、これによって得られた注
入液はすぐゲル化してしまうか、ゲルが部分的に生じや
すく、したがって所定のゲル化時間でゲル化するような
均質な注入液は得られ難く、このため、これをポンプで
地盤に浸透注入させることはむづかしく、実用性は得ら
れない。
【0007】また、炭酸ガス貯槽から高められた圧力の
炭酸ガスを霧吹式ノズルにより高速で噴出させ、同時に
ノズルに水ガラスを供給し、これにより水ガラスを微粒
化して炭酸ガスが水ガラスに速やかに吸収されるように
して得られた液滴を受槽に集めてから地盤中に注入する
か、あるいは受槽に集めないで、ノズルからの噴出圧を
利用して地盤中に拡散させる方法等が提案されている。
(特開昭53−69409 号公報参照)。
【0008】しかし、この方法は水ガラスを炭酸ガス中
で霧状にするため反応は急速に行なわれるものの、ゲル
化時間が早くなって受槽内でゲル化してしまい、したが
って、水ガラス濃度が濃く、ゲル化時間の短い、しかも
高い強度を得るグラウトを注入することはできない。
【0009】また受槽に集めないで霧吹ノズルから炭酸
ガスの噴出圧を利用して液滴を地盤中に拡散する方法を
とっても、実際問題としてゲル化時間の短い液滴が地盤
注入の目的を達し得る程の広さに拡散することは不可能
であるし、また多量の炭酸ガス中の少量の水ガラスの液
滴は地盤をポーラスにし、かつ局部的に固結するのみで
あって、均質な固結は困難である。
【0010】以上の問題を解決するために、二重注入管
先端部に加圧室を設け、この加圧室で水ガラスと炭酸ガ
スあるいは水ガラスと炭酸水を合流すると同時に注入す
る方法が開発されている。しかし、この方法は数秒とい
う短いゲル化時間の注入には適しているが、長いゲル化
時間の注入では地盤に注入液が浸透している間に炭酸ガ
スが注入液から気化してしまい、充分な固結効果を得る
ことができない。
【0011】また密封高圧容器中に炭酸ガスを徐々に吹
込む方法は水ガラスと炭酸ガスの混入比率が時間の経過
と共に変化し、かつ炭酸ガスと接触している水ガラスの
反応が急に行なわれるため均質な配合が困難である。ま
た高圧容器に圧入した水ガラスと炭酸ガスを吐出した場
合炭酸ガスが気化してしまい、所定のゲル化時間を確保
できない。
【0012】
【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は加圧
炭酸ガスの絶対流量の制御を簡素化し、密閉混合槽内で
水ガラス水溶液に対する炭酸ガス量を一定比率で混合さ
せるのみならず、水ガラス水溶液に炭酸ガスを殆ど完全
に溶解吸収せしめて長いゲル化時間の注入液を得、しか
も注入後注入液の炭酸ガスが気化することなく所定のゲ
ル化時間でゲル化し、従来技術に有する欠点を改良した
地盤注入薬液の製造方法および装置を提供することにあ
る。
【0013】
【問題点を解決するための手段】上述の目的を達成する
ため、本発明の方法によれば、内部に攪拌機および吐出
口を備えた密閉混合槽中に水ガラス水溶液と炭酸ガスを
一定比率で加圧供給し、前記攪拌機を操作しながら前記
密閉混合槽中で水ガラス水溶液中に炭酸ガスを吸収せし
め、次いで前記吸収により密閉混合槽中の圧力が所望の
値まで低下の後に前記炭酸ガスの吸収された水ガラス水
溶液を吐出口から吐出して地盤注入薬液を得ることを特
徴とし、さらに、上述の目的を達成するため、本発明装
置によれば、内部に攪拌機および吐出口を備えた密閉混
合槽と、前記密閉混合槽に連結され、水ガラス水溶液を
前記混合槽中に供給する水ガラス供給ラインと、前記密
閉混合槽に連結され、炭酸ガスを前記混合槽中に供給す
る炭酸ガス供給ラインと、前記炭酸ガス供給ラインに備
えられた炭酸ガス吹出ノズルとからなることを特徴とす
る。
【0014】以下、本発明を添付図面を用いて詳述す
る。図1は本発明方法を実施するための装置の一具体例
の説明図であって、密閉混合槽1、水ガラス供給ライン
2、炭酸ガス供給ライン3、炭酸ガス吹出ノズル4から
構成される。
【0015】密閉混合槽1はその内部に攪拌機5および
吐出口6を備える。また、水ガラス供給ライン2は配管
7aを通して密閉混合槽1に連結され、この配管7aに
はそれぞれ順次に、水ガラス水溶液貯槽8、ポンプ9、
流量計10が配置され、水ガラス水溶液は貯槽8からポン
プ9によって定められた流量で送液されて流量計10を通
して配管7aにより密閉混合槽1に加圧供給される。こ
のとき水ガラス水溶液は配管7bあるいは7cを通して
供給されてもよい。11、12および13は逆止弁、14は圧力
計である。
【0016】一方、炭酸ガス供給ライン3は配管15を通
して密閉混合槽1に連結され、この配管15にはそれぞれ
順次に炭酸ガス高圧容器16、減圧弁17および炭酸ガス吹
出ノズル4が配置される。この炭酸ガス吹出ノズル4は
円板4aの中心部にノズル孔4bを穿ることにより構成
され、炭酸ガスは炭酸ガス高圧容器16から減圧弁17、炭
酸ガス吹出ノズル4を経て配管15により密閉混合槽1に
加圧供給される。
【0017】すなわち、水ガラス水溶液は水ガラス供給
ライン2により密閉混合槽1に加圧供給され、炭酸ガス
もまた、炭酸ガス供給ライン3により炭酸ガス吹出ノズ
ル4を通して密閉混合槽1に加圧供給される。18は逆止
弁である。
【0018】密閉混合槽1に加圧供給された水ガラス水
溶液と炭酸ガスは攪拌機5による攪拌操作により速やか
に反応して密閉混合槽1内の圧力が低下し、所望の圧
力、例えば1Kg/fcm2 以内の圧力に容易に到達する。得
られた混合液19はしぼりバルブ20を備えた吐出口6から
地盤注入薬液21として注入機構に吐出される。このため
地盤注入薬液19は所望のゲル化時間に容易に保持でき
る。
【0019】本発明では前記混合に際して炭酸ガスのガ
ス圧と炭酸ガス吹出ノズル4の孔径とを任意に変更して
組み合わせることにより密閉混合槽1内の圧力に対応す
る炭酸ガス吹出量を定め、これにより前記水ガラス水溶
液と炭酸ガスとを一定の比率で混合し得る。前記炭酸ガ
スのガス圧は減圧弁17の操作により任意に変更され、ま
た前記孔径は炭酸ガス吹出ノズル4をノズル孔径の異な
ったものに取り換えることにより任意に変更される。
【0020】
【作用】次に作用を図2乃至図5の実験結果を図表化し
た図に基づいて説明する。図2は、円板(板厚3mm)の
中心部に0.8mm のノズル孔径を穿ち、炭酸ガス圧(35、
30、25Kgf/cm2)と炭酸ガス吹出量との関係を示す図であ
り、設定炭酸ガス圧において炭酸ガス吹出量(g/min) は
ある範囲内で一定の流量となり、ある限界点で炭酸ガス
吹出量は漸次減少していくことが判る。したがって、密
閉混合槽内の圧力に対応する炭酸ガス吹出量は炭酸ガス
圧をかえることによって制御することができる。炭酸ガ
ス圧は減圧弁によって任意に変えることができる。
【0021】図3は、炭酸ガス圧を一定(35Kgf/cm2) に
してノズル孔径を変化した場合の炭酸ガス吹出量との関
係を示す図であって、ノズル孔径を異にした炭酸ガス吹
出ノズルを数個組み合わせることによって、密閉混合槽
内圧力に対応する炭酸ガス吹出量を任意に制御すること
が可能となる。
【0022】図3のI線は、ノズル孔径1mmのノズル2
個(ノズル1個の炭酸ガス吹出量450g/min) とノズル孔
径0.4mm のノズル(吹出量100g/min) 1個を同時に使用
した場合の炭酸ガス吹出量を示す。また、同図から炭酸
ガス圧を一定にした場合には、ノズル孔径を異にした炭
酸ガス吹出ノズルを密閉混合槽内圧力に対応させて取換
えて使用することもできる。
【0023】図4は密閉混合槽内圧力と反応率の関係を
示し、このグラフから攪拌によって炭酸ガスを水ガラス
水溶液中に吸収せしめて槽内圧力が0.1kgf/cm2になるま
で圧力を低下せしめると、炭酸ガスはほぼ98%以上吸収
されていることがわかる。すなわち、図4から密閉混合
槽内の圧力を1kgf/cm2 以下に低下せしめることにより
炭酸ガスはほとんど吸収されてしまう。また水ガラス水
溶液に吸収された炭酸ガス量とゲル化時間の関係は水ガ
ラスの種類、濃度、温度により予め設定することができ
る。
【0024】一例として炭酸ガスを上記98%以上吸収さ
せた上で密閉混合槽から吐出させた場合、25容量%の3
号水ガラス水溶液1m3当りに吸収させた炭酸ガス量とゲ
ル化時間の関係を図5に示す。
【0025】
【発明の実施例】図6はこの発明の具体的実施例を示す
図であって、水ガラス水溶液貯槽8内に貯えられた水ガ
ラス水溶液はポンプ9によってその定量が送液されて流
量計10で流量を確認し、配管7aまかは7bを通して密
閉混合槽1内に加圧供給される。ポンプ9の吸入側の配
管7aに元弁SVが設けられている。
【0026】また、液化炭酸ガス高圧容器16、16a 、16b
の口金に炭酸ガス圧送配管15が連結され、この配管上に
元弁SV、加熱器22、減圧弁17、炭酸ガス留器23が設け
られ、液化炭酸ガスは加熱器22によって気化炭酸ガスと
なって減圧弁17で所定の圧力に減圧されて炭酸ガス留器
23内に所定の圧力で貯えられる。炭酸ガス留器23の後の
配管15に分岐管15a 、15b 、15c 、15d が並列に設けら
れ、各分岐管に元弁V、V1、V2、V3が設けられる
と共に炭酸ガス吹出ノズル4、4a、4b、4cが設け
られ、各分岐管は配管15eに連結され、この配管は炭酸
ガス圧送配管15に連結される。前記配管15の末端部は密
閉混合槽1に連結される。圧送される炭酸ガス圧は配管
15に設けた圧力計P1、P2によって確認される。さら
に、上記装置では、水ガラス水溶液、炭酸ガスの逆流を
防止するために逆止弁11、12、18を設ける。
【0027】上記炭酸ガス吹出ノズル4、4a、4b、
4cはノズル孔径を異にしており、混合室内圧力に対応
する炭酸吹出量を単一の炭酸ガス吹出ノズルまたは二以
上のノズルの組み合わせによって制御して水ガラス水溶
液と炭酸ガスの流量を、攪拌器5、圧力計14、しぼりバ
ルブ20を備え吐出口6を有する密閉混合槽1内で一定比
率で加圧攪拌混合圧力をを低下させた。得られた混合液
19は吐出口6から吐出された地盤注入液21として注入機
構に導く。
【0028】具体的には25容量%の3号水ガラス水溶液
と炭酸ガスを密閉混合槽内に加圧充填してのち混合攪拌
して槽内の圧力を0.02kgf/cm2 以下に低下せしめ、ゲル
化時間の長い均質の注入液がえられ、吐出口6から吐出
し注入機構へ導いた。
【0029】なお、本発明において、水ガラスと炭酸ガ
スの他に、さらに炭酸塩、塩化物等の無機反応剤、有機
反応剤等、任意の水ガラス反応剤を併用してもかまわな
い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は炭酸ガ
ス吹出ノズルの孔径と炭酸ガス圧を任意に変更して水ガ
ラス水溶液と炭酸ガスとを一定の比率で、攪拌機、吐出
口を有する密閉混合槽内に加圧供給して混合し、攪拌作
用により炭酸ガスを吸収させて速やかに所望の圧力に低
下せしめ、空気中に吐出しても炭酸ガスがほとんど気化
せず、ゲル化時間の正確に調整された注入薬液、特に長
いゲル化時間の注入薬液を得ることができる。
【0031】また、地盤中に注入しても注入圧のいかん
にかかわらず炭酸ガスの気化がほとんど起こることな
く、均質な注入薬液を注入することができるので、均質
で充分な固結機能を発揮する固結体が得られる。
【0032】なお、炭酸ガス流量の制御は炭酸ガス吹出
ノズルによって行なうので、操作も簡単となり、薬液注
入の容易性および費用の点で大きな改善ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明方法を実施するための装置の説明図で
ある。
【図2】炭酸ガス圧(35、30、25Kgf/cm2)と炭酸ガス吹
出量との関係を示す図である。
【図3】炭酸ガス圧を一定(35Kgf/cm2)にしてノズル孔
径を変化した場合の炭酸ガス吹出量との関係を示す図で
ある。
【図4】密閉混合槽内圧力と反応率の関係を示す図であ
る。
【図5】25容量%の3号水ガラス水溶液1m3当りに吸収
させた炭酸ガス量とゲル化時間の関係を示す図である。
【図6】この発明の具体的実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 密閉混合槽 2 水ガラス供給ライン 3 炭酸ガス供給ライン 4 炭酸ガス吹出ノズル 5 攪拌機 6 吐出口 19 混合液 21 地盤注入薬液

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に攪拌機および吐出口を備えた密閉
    混合槽中に水ガラス水溶液と炭酸ガスを一定比率で加圧
    供給し、前記攪拌機を操作しながら前記密閉混合槽中で
    水ガラス水溶液中に炭酸ガスを吸収せしめ、次いで前記
    吸収により密閉混合槽中の圧力が所望の値まで低下の後
    に前記炭酸ガスの吸収された水ガラス水溶液を吐出口か
    ら吐出して地盤注入薬液を得ることを特徴とする地盤注
    入薬液の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記炭酸ガス供給経過中に炭酸ガス吹出
    ノズルを備えることを特徴とする請求項1の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記炭酸ガス吹出ノズルの孔径が切換自
    在であることを特徴とする請求項2の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記密閉混合槽中の圧力がほぼ1Kgf/c
    m2以内の圧力に低下することを特徴とする地盤注入薬液
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 内部に攪拌機および吐出口を備えた密閉
    混合槽と、前記密閉混合槽に連結され、水ガラス水溶液
    を前記混合槽中に供給する水ガラス供給ラインと、前記
    密閉混合槽に連結され、炭酸ガスを前記混合槽中に供給
    する炭酸ガス供給ラインと、前記炭酸ガス供給ラインに
    備えられた炭酸ガス吹出ノズルとからなる地盤注入薬液
    の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記炭酸ガス吹出ノズルの孔径が切換自
    在である請求項5の装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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