JPH0598257A - 地盤注入用薬液 - Google Patents

地盤注入用薬液

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JPH0598257A
JPH0598257A JP3324955A JP32495591A JPH0598257A JP H0598257 A JPH0598257 A JP H0598257A JP 3324955 A JP3324955 A JP 3324955A JP 32495591 A JP32495591 A JP 32495591A JP H0598257 A JPH0598257 A JP H0598257A
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健二 栢原
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲル化時間が長いにもかかわらず、ホモゲル
強度、特に初期強度に優れ、粗い地盤への固結強化に適
する地盤注入用薬液を得る。 【構成】 水ガラス、スラグ、シリカフューム等のシリ
カ化合物の単独または複数種と、アルミン酸アルカリ金
属塩溶液と、多価金属化合物とから構成される。ただ
し、前述の多価金属化合物中、シリカ化合物として水ガ
ラス単独を用いる場合には、アルカリ土金属の炭酸塩は
除外される。また、前記三成分系は〔SiO〕/〔M
O〕<2.5および〔SiO〕/〔Al
>5の条件を同時に満足するように調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地盤中に特定の注入液を
注入して地盤を固結する地盤注入用薬液に係り、特にゲ
ル化時間が長いにもかかわらず、ホモゲル強度、特に初
期強度に優れ、粗い地盤への固結強化に適する地盤注入
用薬液に関する。
【0002】
【従来の技術】水ガラスをアルミン酸ソーダによってゲ
ル化せしめることは古くから知られているが、これは長
時間でのゲル化時間の調整が極めて困難である上に、固
結体の強度が軟弱である。したがって、長いゲル化時間
の調整が容易で、しかもホモゲル強度に優れた地盤注入
用薬液が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】一般に透水係数の大
きな粗い地盤や軟弱な地盤では、被水下では注入物が地
下水の浸透圧力により溶出したり、押し出されて長期間
の耐久性が得られない。従来の薬液注入では長いゲル化
時間でゲル強度の高いものは得られず、ゲル強度の高い
ものはゲル化時間の短いものに限られていた。このた
め、局部的な強化は達成されるが、広範囲にわたって地
下水圧に対して強く、かつ浸透性のよいものを得ること
は困難であった。
【0004】本発明者は特願平2−281883号発明
をさらに発展させて、粗い地盤にも適用すべく鋭意研究
の結果、アルミン酸アルカリ金属塩の効果をさらに確実
なものとし、水ガラスに加えてその他のシリカ化合物を
も使用可能とし、かつアルカリ土金属の炭酸塩に加えて
他の多価金属化合物の適用をも可能にしてホモゲル強
度、特にホモゲルの初期強度の強化を図り、これにより
注入後短期間に耐久性の優れた注入効果を得る地盤注入
用薬液を開発し、本発明を完成するに至った。
【0005】本発明の目的はゲル化時間が長いにもかか
わらず、ホモゲル強度、特に初期強度に優れ、このため
粗い地盤への固結強度に適し、上述の公知技術に存する
欠点を改良した地盤注入用薬液を提供することにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】前述の目的を達成する
ため、本発明によれば、シリカ化合物の単独または複数
種と、アルミン酸アルカリ金属塩溶液と、多価金属化合
物(ただし、シリカ化合物として水ガラス単独を用いる
場合は、多価金属化合物としてアルカリ土金属の炭酸塩
は除外する)とからなることを特徴とする。
【0007】
【発明の具体的説明】以下、本発明を具体的に詳述す
る。本発明はシリカ化合物として水ガラスのみならず、
スラグ、シリカフューム等をも使用し、これらシリカ化
合物の単独あるいは複数と、アルミン酸アルカリ金属塩
溶液と、多価金属化合物との混合から構成される。特に
本発明では、該混合液中の〔SiO〕/〔NaO〕
の値が2.5以下、〔SiO〕/〔Al O3〕の値
が5以上となるように調整される。この条件下にあるシ
リカ化合物とアルミン酸アルカリ金属塩との混合系はゲ
ル化しないか、あるいは極めて長いゲル化時間を示し、
強度的には極めて軟弱で地盤注入用薬液としては実用性
はない。これに多価金属化合物が加わった系では、長い
ゲル化時間で、しかも強固に固結する。特に、ホモゲル
自体の初期強度に優れ、長時間でのゲル化時間の調整が
容易となり、かつホモゲル強度、特に初期強度に優れた
固結体をうる。このため粗い地盤で被圧水下の条件にあ
る地盤の固結において、注入後急速に地下水の影響をう
けにくく長期間の耐久性のある地盤注入が可能になる。
【0008】本発明に用いられるシリカ化合物としては
水ガラス、スラグ、シリカフュームの他に珪藻土、フラ
イアッシュ、ホワイトカーボン、珪華、白土類等があげ
られる。また、アルミン酸アルカリ金属塩溶液としては
アルミナとNaOのほか、アルミナとKOからな
り、その組成割合は使用するシリカ化合物の種類・組成
に対応して調整したものである。また、アルミン酸アル
カリ金属塩に苛性アルカリを加えたものを用いることが
できる。
【0009】多価金属化合物としては塩化カルシウム、
水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム
(ただし、シリカ化合物が水ガラス単独の場合は除外さ
れる)等のカルシウム化合物およびカルシウムにかえて
マグネシウム化合物、その他硫酸鉄、塩化鉄、鉄ミョウ
バン等があげられる。上記の多価金属化合物中には水ガ
ラスと直接反応する消石灰、生石灰、塩化物、硫酸鉄
等、また直接は反応しない炭酸塩等があり、化合物によ
ってまちまちである。このうち、石灰や多価金属の炭酸
塩のような難溶性多価金属塩、特に消石灰、生石灰、炭
酸のアルカリ土金属塩のようなアルカリ土金属の難溶性
化合物が長いゲル化時間を得るのに適している。
【0010】
【作用】水ガラス以外のシリカ化合物はもちろんそれ自
体は溶解性も反応性もない。しかし、MeOの濃度が
ある程度以上になると徐々に反応が進んで水ガラス中の
SiOのみでなく、その他のシリカ化合物中のSiO
をも徐々に溶解しやすい状態になり、ほとんどの多価
金属化合物と程度の差はあれ、反応性を帯びるようにな
る。その条件はシリカ化合物の単独または複数種とアル
ミン酸アルカリ金属塩溶液と多価金属化合物とからなる
混合系であり、特に〔SiO〕/〔MeO〕<2.
5、〔SiO〕/〔Al〕>5であることがわ
かった。すなわち、このような条件下でシリカ化合物の
SiOとアルミン酸アルカリのアルミナとが何らかの
形で共存状態となり、それ自体ではほとんど反応しない
ものの、多価金属化合物の存在下で反応を起こしやすい
状態になり、長いゲル化時間を要してゲル化に至り、シ
リカ、アルミナ、カルシウムからなる固結物を形成して
ゲル化時の初期強度にも優れ、固結体が形成されるもの
と推察される。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 1.使用材料 (1)シリカ化合物 代表的なシリカ化合物として次に示す水ガラス、スラ
グ、シリカフュームの3種類を使用する。 (a)水ガラス NaO:9.45%、 SiO:28.36%、
比重(20℃):1.399、 モル比:3.10 (b)スラグ SiO:36.6%、 CaO :43.8%、 A
:11.0%、 その他 :(MgO、Fe
O等)、 比重 :3.2 (c)シリカフューム SiO:97%、 比重(20℃):2.2
【0012】(2)アルミン酸アルカリ金属塩溶液 アルミン酸アルカリ金属塩溶液として次の表1に示され
る2種類のアルミン酸ソーダ液を使用する。
【表1】
【0013】(3)多価金属化合物 一般的なカルシウム(Mg等の2価金属も同じ)と鉄の
化合物を取上げ、前者として炭酸カルシウム、水酸化カ
ルシウム、塩化カルシウム、後者として硫酸第一鉄を使
用する。 (a)炭酸カルシウム 炭酸カルシウム(CaCO)化学用 (b)水酸化カルシウム 水酸化カルシウム(Ca(OH))試薬一級 (c)塩化カルシウム 塩化カルシウム2水塩(CaCl・2HO)試薬一
級 (d)硫酸第一鉄(FeSO・7HO)試薬一級
【0014】2.シリカ化合物とアルミン酸ソーダ液か
らなる系。シリカ化合物とアルミン酸ソーダからなる各
種配合と、その〔SiO〕、〔NaO〕、〔Al
〕および〔SiO〕/〔NaO〕、〔Si
〕/〔Al〕の値ならびにゲル化時間を表2
に示す。
【表2】 表−2から何れも未固結或いは非常に長いゲル化時間を
示す。これらはゲル化時間を示す。これらはゲル化時間
の点でも、勿論、強度的にも全く実用に供しえない。
【0015】3.シリカ化合物−アルミン酸ソーダ液−
アルカリ土金属化合物からなる系。表−2に示されたシ
リカ化合物とアルミン酸ソーダからなる系にアルカリ土
金属化合物を添加混合した場合のゲル化時間と塩化ビニ
リデン製フィルム状包装材で密封し養生したホモゲルの
一軸圧縮強度を表−3に示す。
【表3】
【0016】表−3からゲル化時間は一般的に長く、ま
たその調整が容易で、しかも全般にホモゲル強度が高
く、特に初期強度が高いことがわかる。このうち実施N
o.23〜32は〔SiO〕/〔NaO〕<2.
5、〔SiO〕/〔Al〕>5の条件を同時に
満たし、実施No.33〜40に比べると一段と高い強
度を示し、ホモゲル強度としては驚異的に大きい。
【0017】また、No.23、26、27、29、3
0、31、32のようにアルカリ土金属の難溶性化合物
を用いたものはゲル化時間が長く、ゲル強度が高く、初
期強度も高い事が判る。さらに、No.33、40、4
1、42よりアルミン酸ソーダを含まない場合、強度も
低く、特に初期強度が弱い事が判り、本発明が初期強度
の発現にアルミン酸塩の存在がきわめて効果的である事
を示している。
【0018】
【発明の実施例】直径5cm長さ100cmのモールド
中に粒径分布がD10=330μm、D90=1200
μmの砂並びにD10=550μmD90=1500の
砂を填充し、下端より注入材を注入して上部より注入液
が逸出した時点で注入を中止し、一日後固結状況を調べ
た。また、長さ10cmの固結体の7日後の一軸圧縮試
験を調べた。注入材としては表−3の実施No.32と
42、43を用いた。結果を表−4に示した。
【表4】 ただし表中、左上欄はD10=550μmの砂、右下欄
はD10=330μmの砂である。
【0019】上記実施例より本発明の系の条件下でアル
ミ酸塩中のアルミ分の存在のため石灰そのものが難溶性
であるにもかかわらず、石灰中のカルシウム分のかなり
が可溶性の状態になり、シリカ・アルミナの状態をへて
ゲル化するため、浸透性が向上するものと推定される。
すなわち、本発明は粗性土地盤中に注入して短期間に高
強度をうるという特性があるが、実際の地盤は粗粒土地
盤で中細粒土を含むのが常である。本発明はアルミン酸
ソーダの存在により浸透効果が大幅に向上するため固結
効果が一段とすぐれている事が判る。
【0020】
【発明の効果】以上の結果から本発明にかかる地盤注入
用薬液は次の効果が明らかである。 (1)シリカ化合物として水ガラスの他に広範囲のシリ
カ化合物が利用できる。 (2)長時間でのゲル化時間の調整が容易である。 (3)ホモゲル強度特に初期強度が全般に高く、〔Si
〕/〔NaO〕<2.5、〔SiO〕/〔Al
〕>5の条件を同時に満たせるように配合すれば
その効果は一層顕著である。 (4)浸透性がすぐれている。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカ化合物の単独または複数種と、ア
    ルミン酸アルカリ金属塩溶液と、多価金属化合物(ただ
    し、シリカ化合物として水ガラス単独を用いる場合は、
    多価金属化合物としてアルカリ土金属の炭酸塩は除外す
    る)とからなる地盤注入用薬液。
  2. 【請求項2】 請求項1の薬液において、〔SiO
    /〔MeO〕<2.5、および〔SiO〕/〔Al
    〕>5の条件を同時に満足するように調整した地
    盤注入用薬液。ここで〔SiO〕は混合液中のSiO
    のモル濃度(モル/l)、〔MeO〕は混合液中の
    シリカ化合物とアルミン酸アルカリ金属塩溶液中に含ま
    れるアルカリ金属(Me)酸化物のモル濃度(モル/
    l)、〔Al〕は混合液中のAlのモル濃
    度(モル/l)を表す。
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