JPH0554520B2

JPH0554520B2 -

Info

Publication number: JPH0554520B2
Application number: JP14502084A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshinari; Shigeo Yamaguchi
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1993-08-12
Also published as: JPS6123683A

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 産業上の利用分野本発明は珪酸ナトリウム（水ガラス）系グラウ
ト薬液、より詳しくはアルミニウム変性珪酸ナト
リウム水溶液系グラウト薬液を土壌中に注入しゲ
ル化させ、土壌粒子を固化することによつて土質
を強化し、液体不浸透性となして土質の安定化処
理を行う方法に関する。 (2) 従来技術珪酸ナトリウムを主剤としたグラウト薬液を用
いて土質の安定化処理を行うことは広く知られて
いる。この珪酸ナトリウムを主剤とするグラウト薬液
は珪酸ナトリウム−セメント系の懸濁型と珪酸ナ
トリウム−水溶性硬化剤系の溶液型との二つのタ
イプのものに大別される。しかしこれらの薬液を
用いる工法は、薬液が瞬結性でゲル化時間の調節
が困難であつたり、薬液の注入、ゲル化後にシネ
リシス現像を生じて土壌の圧縮強度が大巾に低下
したり止水性が低下したりすることが多かつた。一方近年、細粒土質と粗大粒土質とが混在した
土壌に対し、先ず前記懸濁型薬液を注入して粗大
粒土質を固結せしめ、その後前記溶液型薬液を注
入して細粒土質を固結せしめることにより、粗密
の異なる各種間隔が混在した地盤を一体化して安
定化する工法が採用されるようになつた。然しな
がらこの工法の場合、先に注入した懸濁型薬液に
よつて生成されたゲルに溶液型薬液が接触するこ
ととなり、該ゲルからアルカリ分が溶出してくる
為に、多くの場合一時的に固結した上記溶液型薬
液が例えば数日後に上記アルカリ分の作用によつ
て溶解してしまうという極めて重大な欠点があつ
た。 (3) 発明の目的本発明の目的は、ゲル化時間の調節が容易で、
シネリシス現象を生じることもなく、良好な止水
性及び良好な圧縮強度を有する土壌が得られる土
質安定化工法であり、更に、セメントを用いた薬
液によつて土質を安定化した後に溶液型薬液を適
用してもゲル化した薬液が再び溶解することが無
く、従つて粗密混在型土質に対して特に好適な土
質の安定化工法を提供することにある。 (4) 発明の構成本発明の要旨はＡ液：二酸化珪素の酸化ナトリウムに対するモル
比が１〜2.8であり、かつ、酸化アルミニウム
に換算した場合のアルミニウムの二酸化珪素に
対するモル比が0.01〜0.1である濃度約20〜50
重量％のアルミニウム変性珪酸ナトリウム水溶
液。Ｂ液：(1)水溶性の無機酸又は水溶性の無機塩(2)水
不溶性又は水難溶性の２価以上の金属の塩(3)セ
メント及び(4)グリオキザール、γ−ブチルラク
トン、エチレンカーボネート、多価アルコール
の酢酸エステル又は水溶性の有機酸、から選ば
れた１種以上の硬化促進剤を含んでいてもよい
水。上記Ａ、Ｂ両液を混合して得られた薬液を土壌
に注入することを特徴とする土質安定化工法に存
する。本発明に用いられる薬液は上記Ａ、Ｂ両液を混
合して得られるものであり、各成分の配合比が特
定されたアルミニウム変性珪酸ナトリウム水溶液
が主剤（Ａ液）として用いられ、水又は、硬化促
進剤が水に溶解もしくは分散された液体が硬化剤
（Ｂ液）として用いられる。本発明に用いられるアルミニウム変性珪酸ナト
リウム水溶液（以下アルミニウム変性液と適宜略
記する。）は、珪酸ナトリウムと共にアルミニウ
ムイオンが水に溶解されてなる貯蔵安定性に優れ
た水溶液で、通常は均一透明である。そして酸化
アルミニウムに換算した場合のアルミニウムの二
酸化珪素に対するモル比は、低過ぎるとアルミニ
ウム変性液に更に水を加えても硬化しにくくな
り、高過ぎると沈澱物が生成され易くなるので、
0.01〜0.1であることを必要とする。又、二酸化
珪素の酸化ナトリウムに対するモル比は、低過ぎ
ると前記薬液の硬化が早過ぎる傾向にあり、高過
ぎるとアルミニウム変性液の製造そのものが困難
であること等から１〜2.8とされる。更にアルミニウム変性液の水溶液濃度は約20〜
50％とされる。これは、濃度が低過ぎると、適正
濃度のアルミニウム変性液に硬化剤として水を加
えた場合と同様にゲル化が生じ、濃度が高過ぎる
とアルミニウム変性液の粘度が高く実用に供し得
ない為である。かかるアルミニウム変性珪酸ナトリウム水溶液
を得るには、例えば珪酸ナトリウム水溶液とアル
ミン酸ナトリウム水溶液もしくはアルミン酸カリ
ウム水溶液とを一定の割合で連続的に混合する方
法が好適であり、又、珪酸ナトリウム水溶液に、
水酸化アルミニウムや珪酸アルミニウムの水分散
液を加熱撹拌しながら徐々に添加混合する方法も
採用され得る。このときの珪酸ナトリウム水溶液
としては、二酸化珪素の酸化ナトリウムに対する
モル比が2.5以下のJIS K1408にもとづく１号品
又は２号品が好ましいが、これらに特定されるも
のではない。本発明に用いられる薬液は前記Ａ液に水を加え
て濃度を約20％未満に希釈することによつて得ら
れるが、過度に希釈すると、得られるゲル化物の
強度が弱くなる傾向にあるので、通常は希釈後の
濃度を約10％以上とする。そして、ゲル化時間を
より短縮したい場合、或いは高い圧縮強度を有す
る土壌を得たい場合は、前記Ｂ液中の(1)〜(4)に記
載の硬化促進剤を含んだ液体とＡ液とを混合する
のが良い。この場合は、薬液の濃度を必ずしも20
％未満に希釈する必要はなく、一般に15〜30％程
度とする。しかして、硬化促進剤として用いられる(1)の水
溶性無機酸の具体例としては、硫酸、塩酸、燐酸
及び熱水に易容のホウ酸、水溶性の無機塩として
はNa₃BO₃、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SO₄、
NaCl、Nal、K₂CO₃、K₃PO₄、Kcl、KI、LiCl
等のアルカリ金属の正塩、NaH₂BO₃、
NaHCO₃、Na₂H２PO₄、NaH₂PO₄、NaHSO₄、
KHCO₃、K₂HPO₄、KH₂PO₄、KHSO₄等のアル
カリ金属の酸性塩、Mg（NO₃）₂、MgSO₄、
MgCl₂、CaCl₂等のアルカリ土類金属の正塩、
AlPO₄、Al₂（SO₄）₃、AlCl₃等のアルミニウム化
合物、FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃、FeCl₃等の鉄塩の他
ZnCl₂、NaAlO₂、NaAl（SO₄）₂、Na₂S₂O₃、
K₃Fe（CN）₃等が挙げられる。前記(2)の水不溶性又は水難溶性の２価以上の金
属塩の具体例としては、硫酸カルシウム類、水酸
化カルシウム、炭酸カルシウム、ドロマイトプラ
スター等が挙げられ、前記(3)のセメントとしては
ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉
セメント、フライアツシユセメント、ジリカセメ
ント等が挙げられる。前記(4)の有機化合物の具体例としては、グリオ
キザール、γ−ブチルラクトン、エチレンカーボ
ネート、エチレングリコールのモノもしくはジ酢
酸エステル・トリアセテルグリセリン等の多価ア
ルコール酢酸エステル、酢酸・クエン酸、乳酸、
酒石酸等の水溶性有機酸が挙げられる。これらは夫々単独で或いは組合わせて用いら
れ、(1)アルカリ金属の正塩もしくは酸性塩又はア
ルカリ土類金属の正塩(2)硫酸カルシウム、水酸化
カルシウム又は炭酸カルシウム(3)ポルトランドセ
メント(4)酢酸、クエン酸、乳酸又は酒石酸等が好
ましく用いられる。細粒土質と粗大粒土質とが混
在した土壌に対しては、硬化促進剤として先ずセ
メントを適用した後に上記(1)，(2)又は(4)の硬化促
進剤を適用してもよい。硬化促進剤としてアルカリ金属の酸性塩を用い
ると最終的に得られる薬液ゲル化物のPHが従来
の水ガラス系薬液を用いた場合に比して余り大き
くならない（例えばPH13未満）為、土質安定化
作業の環境上好ましいものである。上記硬化促進剤の使用量は、Ａ液の濃度や各成
分比にもよるが、Ａ、Ｂ液の混合薬液100重量部
中に通常１〜35重量部とされる。本発明工法により土質の安定化を行うには、安
定化処理を行わんとする土壌中に前記Ａ液及びＢ
液を混合して得られた薬液を注入するのであり、
該薬液の土壌中への注入の仕方や注入装置につい
ては何ら制限されるものではない。即ち、土壌へ
の注入直前にポンプを用いて前記Ａ液、Ｂ液を一
定量ずつ同時にＹ字管に送つて混合する二液一系
統式注入（所謂1.5シヨツト注入）が好ましく採
用されるが、ゲル化時間が短い場合は土壌中に挿
入した二重ノズル付きパイプを通じて圧入する２
シヨツト方式も可能であり、逆にゲル化時間が長
い場合はＡ，Ｂ両液を一液として注入する１シヨ
ツト方式も可能である。かくして土壌中に注入さ
れた薬液は予め設定されたゲル化時間に達すれば
含水ゲルとなり、該薬液が注入された範囲の土粒
子を固定化し、該土壌に高い一軸圧縮強度を付与
すると共に、液体不浸透性を付与して土質の安定
化が行われるのである。そして本発明においてはＢ液中の硬化促進剤の
量を増減したり、Ａ液中の各成分の量を増減した
り或いは薬液中の水溶液濃度を調整することによ
り、薬液のゲル化時間の調節を容易に行うことが
出来るのである。 (5) 発明の効果本発明の土質安定化工法は、前記Ａ液とＢ液と
を混合して得られた薬液を土壌に注入することを
特徴とするものであるから、ゲル化時間の調節が
容易であり、本発明によれば、シネリシス現象を
生ぜしめることなく、良好な止水性及び良好な一
軸圧縮強度を有する土壌を得ることが出来るので
ある。又特に細粒土質と粗大粒土質とが混在した土壌
に対し、従来法もしくは本工法によりセメント使
用薬液を適用した後に、溶液型のＢ液を用いて本
発明工法を適用すれば、従来の様にゲル化した薬
液が再び溶解することがなく確実に上記土壌を安
定化することが出来るのである。 (6) 実施例以下に本発明の実施例及び比較例を示す。単に部又は％とあるのは重量部又は重量％を表
わす。実施例１ JIS K1408にもとづく１号珪酸ナトリウム
（SiO₂含量35.55％、Na₂O含量17.48％）80ｇに対
し水20ｇを加えて希釈珪酸ナトリウム水溶液と
し、一方これとは別にアルミン酸ソーダ水溶液
（Al₂O₃含量20％、Na₂O含量19％）15ｇに水５ｇ
を加えて希釈アルミン酸ソーダ水溶液を調整し
た。次に、上記希釈珪酸ナトリウム水溶液と希釈ア
ルミン酸ソーダ水溶液とを夫々高速で撹拌しつつ
重量比100：15の割合で少量ずつ連続的に添加混
合してアルミニウム変性珪酸ナトリウム水溶液
（比重1.46）を得た。該アルミニウム変性珪酸ナトリウムと水とを第
１表記載の割合で混合して200mlの液（Ａ液）と
し、水200mlをＢ液として、20℃に調整した両液
を容積比で１：１の割合で加え合わせたところ、
ゲル化時間は第１表に示される通りであつた。尚
Ａ液において、濃度は約24％、二酸化珪素の酸化
ナトリウムに対するモル比は1.7、酸化アルミニ
ウムに換算した場合のアルミニウムの二酸化珪素
に対するモル比は0.06であつた。又、上記Ａ、Ｂ液の混合薬液100部を豊浦標準
砂250部に浸透させて間〓率が40％になる様に突
き固めて硬化させた。硬化物を湿砂中で３日間養
生させたのち一軸圧縮強度を測定したところその
結果は第２表の通りであつた。一方、上記Ａ、Ｂ液の混合薬液から100mlをと
り、ガラスビーカー内でゲル化させ密封して３日
間養生したのち、ゲル化物の離漿水量を測定した
結果は第２表の通りであつた。更に、従来の懸濁型薬液によるゲル化物と上記
Ａ、Ｂ液混合薬液によるゲル化物とを接触させて
離漿水が生じるか否かを測定した。先ず、３号珪酸ナトリウム25mlに水25mlを加え
て得た50mlの主剤液を300mlのガラスビーカーに
とり、水43mlに普通ボルトランドセメント20ｇを
分散させた50mlの硬化剤を添加混合してゲル化さ
せた（このゲル化物を以下LWホモゲルという）。
次に上記Ａ、Ｂ液混合薬液100mlをLWホモゲル
の上に流し入れ、ゲル化させて密封し３日間養生
した後該ゲル化物の離漿水量を測定したところ、
結果は第２表の通りであつた。実施例２実施例１で用いた１号珪酸ナトリウム100ｇに
対し、8.5％の水酸化アルミニウム（Al（OH）₃）
を含有する水分散液30ｇを加えて加熱してアルミ
ニウム変性珪酸ナトリウム水溶液（比重1.50）を
調整した。以後は実施例１と同様の手順で第１表
記載のＡ液、Ｂ液を調整し、混合薬液のゲル化時
間、その他の特性を測定した。その結果は第１表
及び第２表に記載の通りであつた。尚Ａ液については、濃度が約32％、二酸化珪素
の酸化ナトリウムに対するモル比が2.1、酸化ア
ルミニウムに換算した場合のアルミニウムの二酸
化珪素に対するモル比が0.03であつた。但しこれ
らの値は、便宜上Al（OH）₃、１モルからAl₂O₃に
対応する成分が1/2モル生成されるとして算出し
た。実施例３〜10 実施例１で調整したアルミニウム変性珪酸ナト
リウム水溶液をそのままＡ液（200ml）とするか、
第１表記載の量の水を加えて200mlのＡ液とし、
第１表に表示の硬化促進剤を表示量含む200mlの
液をＢ液として、Ａ、Ｂ両液を混合して薬液を得
た。両液の混合比は実施例３がＡ液１容に対しＢ
液２容、その他は全て等容混合とした。以後実施
例１と同様の手順でゲル化時間、その他の物性値
を測定した。その結果は第１表及び第２表の通り
であつた。

【表】

【表】実施例 11 次の通り土壌の安定化を行つた。 (1) 薬液の調整実施例１で調整したアルミニウム変性珪酸ナ
トリウム水溶液をＡ液とし、200溶解ミキサ
ーに重炭酸ソーダ12Kgと適量の水を加えて撹拌
溶解して200とした液をＢ液とした。 (2) 削孔ロツドの先端から水道水を出しながら注入を
実施する深度約７ｍのところまで削孔した。
尚、地盤の透水係数は１×10^-2cm／secで土質
は細砂混り粗砂であつた。 (3) 注入注入速度の変更できるグラウトポンプ２台を
用意し、1.5シヨツト方式によつてＡ液は毎分
10、Ｂ液は毎分15の注入速度で混合薬液
200を注入した。その時の注入圧力は２〜４
Kg／cm²であつた。所定の注入量の注入が終つた
ところでロツドを１ｍステツプアツプし同様の
方法で200を繰返し注入した。尚、Ａ液１容とＢ液1.5容を混合した時のゲ
ル化時間は液温20℃で１分30秒であつた。 (4) 開削による固結状況の観察と固結物の物性試
験注入深度まで開削し固結状況を確認した結
果、円形に近い理想的な浸透固結状況を示して
いた。開削により採取した土塊をポリエチ袋に入れ
密封し試験室に運びこれを成型し一軸圧縮強度
及び透水試験を実施した結果は次の通りであつ
た。一軸圧縮強度：3.7Kg／cm² 透水系数：K₁₅＝7.3×10^-6cm／sec 比較例１及び２ JIS ３号珪酸ナトリウム100mlに水100mlを加え
てこれをＡ液とし、重炭酸ソーダ９ｇ、重炭酸カ
リウム４ｇ及び炭酸カリウム１ｇ（比較例１）、
重炭酸ソーダ11ｇ及び45％グリオキザール５ｇ
（比較例２）の夫々に水を加えて200mlのＢ液を
得、夫々Ａ液Ｂ液を等容混合して、以下実施例１
と同様にしてゲル化時間、その他の特性を測定し
た。結果は第３表の通り、離漿水量が多く、特に
LWホモゲルに接触した薬液ゲル化物はその一部
が再溶解して多量の離漿水を生じた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１Ａ液：二酸化珪素の酸化ナトリウムに対する
モル比が１〜2.8であり、かつ、酸化アルミニ
ウムに換算した場合のアルミニウムの二酸化珪
素に対するモル比が0.01〜0.1である濃度約20
〜50重量％のアルミニウム変性珪酸ナトリウム
水溶液。Ｂ液：(1)水溶性の無機酸又は水溶性の無機塩(2)水
不溶性又は水難溶性の２価以上の金属の塩(3)セ
メント及び(4)グリオキザール、γ−ブチルラク
トン、エチレンカーボネート、多価アルコール
の酢酸エステル又は水溶性の有機酸、から選ば
れた１種以上の硬化促進剤を含んでいてもよい
水。上記Ａ、Ｂ両液を混合して得られた薬液を土壌
に注入することを特徴とする土質安定化工法。２水溶性の無機塩がアルカリ金属の正塩、もし
くは酸性塩、又はアルカリ土類金属の正塩である
第１項記載の安定化工法。３水不溶性又は水難溶性の２価以上の金属の塩
が硫酸カルシウム、水酸化カルシウム又は炭酸カ
ルシウムである第１項記載の安定化工法。４セメントがポルトランドセメントである第１
項記載の安定化工法。５水溶性の有機酸が酢酸、クエン酸、乳酸又は
酒石酸である第１項記載の安定化工法。