JPH0688330A - 地盤注入用薬液 - Google Patents

地盤注入用薬液

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JPH0688330A
JPH0688330A JP19279692A JP19279692A JPH0688330A JP H0688330 A JPH0688330 A JP H0688330A JP 19279692 A JP19279692 A JP 19279692A JP 19279692 A JP19279692 A JP 19279692A JP H0688330 A JPH0688330 A JP H0688330A
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phosphoric acid
grout
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mole concentration
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Shunsuke Shimada
俊介 島田
Kenji Kashiwabara
健二 栢原
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地盤中に注入して該地盤を固結する地盤注入
用薬液であって、特に、水質保全に優れ、地中構造物に
対して影響を与えることの極めて少ない地盤注入用薬液
を得る。 【構成】 硫酸を主成分とする酸性反応剤と、水ガラス
と、リン酸系化合物とからなる系、または該系に助剤を
含有せしめた系からなる酸性から弱アルカリ性領域の地
盤注入用薬液において、次の(A)、(B)、(C)の
条件を同時に満たすことを特徴とする。注入用薬液1l
当り、 (A)3.5>〔SiO2 〕>0.7、 (B)1.4>〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9、 (C)50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3。 ここで、〔SiO2 〕は水ガラス中のSiO2 のモル濃
度、〔Na2 O〕は水ガラス中のNa2 Oのモル濃度、
〔H2 SO4 〕は酸性反応剤中のH2 SO4 のモル濃
度、〔P〕はリン酸系化合物中のリンのモル濃度をそれ
ぞれ表す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地盤中に注入して該地盤
を固結する地盤注入用薬液に係り、特に水質保全に優
れ、地中構造物に対して影響を与えることの極めて少な
い地盤注入用薬液に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ領域における従来の水ガラスグ
ラウトに代わるグラウトとして、近年硫酸を主成分とす
る酸性反応剤(以下、単に「酸性反応剤」と記す)およ
び水ガラスを混合して得られるpHが1〜3程度の酸性
シリカゾルに、アルカリ性硬化剤を添加して弱酸性から
弱アルカリ性領域でゲル化せしめる地盤注入用薬液が実
用化されている。このシリカゾルを用いた薬液(グラウ
ト)は地下水のpHをほぼ中性領域に保つ点で極めて優
れた水質保全性を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、上述のグラ
ウトは同時に、酸性反応剤の硫酸から生ずる硫酸イオン
等による地下水への影響、地中構造物に対する影響等の
心配があり、これを少なくすれば、その有用性ははかり
しれないものとされている。
【0004】そこで、本発明の目的はpHを中性に保持
することはもちろん、溶出硫酸イオンを少なくし、これ
により水質保全に優れ、さらには、地中構造物に対する
影響を少なくし、上述の公知技術に存する欠点を改良し
た、シリカゾル系地盤注入用薬液を提供することにあ
る。
【0005】
【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、硫酸を主成分とする酸性反応剤
と、水ガラスと、リン酸系化合物とからなる系、または
該系に助剤を含有せしめた系からなる酸性から弱アルカ
リ性領域の地盤注入用薬液において、次の(A)、
(B)、(C)の条件を同時に満たすことを特徴とす
る。
【0006】該地盤注入用薬液1l当り、 (A)3.5>〔SiO2 〕>0.7、 (B)1.4>〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9、 (C)50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3。 ここで、〔SiO2 〕は水ガラス中のSiO2 のモル濃
度、〔Na2 O〕は水ガラス中のNa2 Oのモル濃度、
〔H2 SO4 〕は酸性反応剤中のH2 SO4 のモル濃
度、〔P〕はリン酸系化合物中のリンのモル濃度をそれ
ぞれ表す。
【0007】
【発明の具体的説明】従来のシリカゾル系の水ガラスグ
ラウトは過剰の酸性反応剤と水ガラスからなるpH1〜
3ぐらいの酸性シリカゾルに弱酸性から弱アルカリ性領
域になるように中和剤を添加することから構成されてい
る。本発明に係るシリカゾル系の水ガラスグラウトは酸
性反応剤と、水ガラスと、リン酸系化合物、またはこの
系に助剤を含有せしめた系からなる酸性から弱アルカリ
性領域の地盤注入用薬液である。この場合、水ガラスの
組成、酸性反応剤中の硫酸、リン酸系化合物中のリンの
間に次の関係が成立する時に、特に著しい効果を発揮す
ることがわかった。すなわち、グラウト配合液1l中に
おいて、3.5>〔SiO2 〕>0.7、1.4>〔H2 SO
4 〕/〔Na2 O〕>0.9、50>〔H2 SO4 〕/
〔P〕>3の条件を同時に満たす場合である。
【0008】本発明において酸性反応剤、リン酸系化合
物のもつ役割は大きく、上記系の配合にあたって、予
め、酸性反応剤とリン酸系化合物を適用地盤に応じて、
50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3の範囲内に調整して
混合しておくことにより、現場における配合操作がより
容易となる。
【0009】使用するリン酸系化合物としてはリン酸、
リン酸一ソーダ、リン酸二ソーダ、リン酸三ソーダ、ピ
ロリン酸ソーダ、酸性ピロリン酸ソーダ、トリポリリン
酸ソーダ、テトラポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸
ソーダ、酸性メタリン酸ソーダ等の他カリウム塩、アン
モニウム塩、さらに難溶性であっても、液中に微量でも
溶解性のある上記リン酸のアルカリ土金属塩類等も含ま
れる。使用する助剤としては酸性液を中和するものであ
ればよく、一般にアルカリ金属あるいはアルカリ土金属
の水酸化物、塩類等が含まれる。
【0010】
【作用】シリカゾル系グラウトの固結体を水中に養生
し、水中の硫酸イオンを測定すると、本発明のリン酸系
化合物を含有せしめたグラウトでは、リン酸系化合物を
含まない従来のグラウトに比べて水中への硫酸イオンの
溶出がかなり少ないことを確かめた。この作用について
は明確ではないが、グラウト中のシリカと、リン酸根
と、硫酸イオンが反応して複雑な不溶性の化合物を生成
して硫酸ナトリウムの生成が抑制されているものと思わ
れる。
【0011】また、コンクリートをシリカゾルグラウト
のゲル化物中に養生すると、従来のグラウトのゲル化物
ではコンクリート中のアルカリが溶出して養生物のpH
が強アルカリにまで急激に上昇するが、コンクリートを
単に水中養生した場合も同様である。本発明のグラウト
のゲル化物ではコンクリートの表面が徐々に灰白色化し
て、養生物のpHは弱アルカリにまで上昇するにとどま
っている。この作用についても明らかでないが、コンク
リート中のカルシウムとゲル中のリン酸系化合物並びに
シリカの反応で複雑なリン酸カルシウム系あるいはリン
酸カルシウムシリカ系の化合物を生成して表面に灰白色
の薄い被膜を形成して、コンクリート中のアルカリが溶
出しにくくなるためと思われる。
【0012】このような両現象からして、本発明のグラ
ウトは地下水に対するpHの影響、硫酸イオンの影響ま
た地中構造物に対する影響がともに極めて少ないことが
充分予想される。すなわち、本発明はシリカゾル系の水
ガラスグラウトの調製において、リン酸系化合物を一部
添加することにより、該グラウトから溶出する硫酸イオ
ンの量を抑制するとともに、コンクリートとの接触によ
るpHの上昇も抑制するものである。
【0013】
【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)供試コンクリート 標準配合に従ってポルトランドセメント、標準砂、水を
配合し(セメント:砂=1:2、水/セメント=0.6
5)、混練り、モールド注入を行い、直径5cm、高さ10c
mのコンクリートを作成して、4週間水中養生後のもの
をコンクリートの供試体とした。
【0014】(2)水ガラス 次の組成の3号水ガラスを使用した。 Na2 O:9.45%、SiO2 :28.36 %、 比重(20℃):1.399 、モル比:3.10
【0015】(3)酸性反応剤 75%工業用硫酸を使用した。
【0016】(4)リン酸系化合物 代表的な次の4種のものを使用した。 a)リン酸 75%工業用リン酸 H3 PO4 b)ヘキサメタリン酸ソーダ 工業用ヘキサメタリン酸ソーダ(NaPO3)6 c)リン酸二ナトリウム 工業用リン酸二ナトリウム Na2 HPO4 ・12H
2 O d)リン酸二カルシウム 工業用リン酸二カルシウム CaHPO4
【0017】(5)助剤 pHを上昇せしめる目的で使用する助剤としては、アル
カリ金属・アルカリ土金属の水酸化物、塩類が一般に用
いられ、一般的な次の2つのものを使用した。 a)水酸化マグネシウム 試薬一級 Mg(OH)2 b)炭酸水素ナトリウム 試薬一級 NaHCO3
【0018】2.シリカゾル系グラウトの配合 上記の水ガラス、酸性反応剤、リン酸系化合物及び助剤
とからなるシリカゾル系グラウトの配合並びにそのp
H、ゲル化時間を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1より、配合No.1は水ガラスの〔SiO
2 〕が 0.63 モルと低く、ホモゲルは極めて軟弱であっ
た。また、配合No.18 は〔SiO2 〕が3.64モルと高
く、配合にあたって均質なゲル体を得ることが難しい状
態にあった。
【0021】3.シリカゾル系グラウトへのコンクリー
ト浸漬試験 (1)浸漬方法 表1のシリカゾル系グラウトのホモゲル(但し、上記の
とおり実施No.1、 No.18はゲル体自体が不適のため除外
した)中にコンクリート供試体を入れて、それを水中養
生して養生水とコンクリートの変化をみた。実験は図1
の密閉容器を用いた。図1において、シリカゾル系グラ
ウトのホモゲル200ml 中にコンクリート供試体200ml を
挿入し、これを水2600mlの入ったポリプロピレン製容器
3に配置し、密閉ぶた4で密閉し、常温に放置して養生
水のpHと、硫酸イオンの測定と、コンクリートの外観
観察を行なった。
【0022】(2)浸漬結果 浸漬後の養生水のpH、硫酸イオンの溶出率並びにコン
クリート供試体の外観観察結果を表2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2の実施No.1〜7に使用したホモゲルの
うち、実施No. 3、4、7(表1の配合No. 7、8、1
5)はリン酸系化合物を全く含んでいないシリカゾル系
グラウトであり、実施No. 1(表1の配合No. 3)は
〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕の値が大きく、実施No.
6(表1の配合No.12 )は〔H2 SO4 〕/〔Na
2 O〕の値が小さすぎる。実施No. 2(表1の配合No.
4)では〔H2 SO4 〕/〔P〕の値が大きく、実施N
o. 5(表1の配合No.11)では〔H2 SO4 〕/〔P〕
の値が小さすぎる。このような系では何れも養生水のp
Hの上昇および硫酸イオンの溶出率がともに大きく、30
日浸漬後には初期pHには殆ど関係なくpHは10以上、
硫酸イオンの溶出率は60%以上に達している。
【0025】実施No.8〜16の30日経過後の養生水のpH
は、実施No. 10を除いて8前後まで上昇するにとどま
り、硫酸イオンの溶出率も40%前後と少なく、本発明の
範囲内にあるものは養生水のpHの上昇および硫酸イオ
ンの溶出は少なく、水質保全上また地下構造物に対する
影響は従来のものに比べて極めて少ないことが期待でき
る。実施No. 10では30日経過後の養生水のpHが9.3 、
硫酸イオンの溶出率が45.1%と幾分高いものの、実施N
o. 1〜7に比べると一段に低い値を示しいる。供試コ
ンクリートを単に2600mlの水中に養生した場合、30日後
の養生水のpHは11程度にまで上昇した。
【0026】4.リン酸系含有酸性反応剤 本発明にかかるシリカゾル系グラウトの配合にあたり、
配合操作を簡素化するため、硫酸を主成分とする酸性反
応剤とリン酸系化合物とを予め50>〔H2 SO4 〕/
〔P〕>3になるように混合したリン酸系含有酸性反応
剤を調製しておくと、〔H2 SO4 〕/〔P〕なる値の
範囲は全配合液中においてもそのまま維持されるため、
極めて便利である。次に一例を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】リン酸系含有酸性反応剤A−1またはA−
2に水ガラスを3.5>〔SiO2〕>0.7、1.4>〔H
2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9となるような量および
必要に応じて助剤を添加混合することにより配合操作が
容易となる。
【0029】
【発明の効果】以上のとおり、シリカゾル系グラウトの
調製にあたり、リン酸系化合物を添加して本発明の配合
条件を満足させることにより、水中に溶出する硫酸イオ
ンは少なく、また、養生水のpHはホモゲルの初期pH
には余り左右されることなく、弱アルカリ性になるまで
移動するだけで強アルカリ性にまで移行することはな
い。これらの事実は水質保全面から極めて望ましいこと
であり、また、地中構造物に対する影響は極めて少ない
ことが期待できる。また、本グラウトの配合にあたり、
酸性反応剤とリン酸系化合物を本発明の範囲内にある如
く予め混合しておくことにより、現場における配合操作
の簡素化に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】供試コンクリート供試体をホモゲル中に埋め込
んで水中に養生した状態の説明図である。
【符号の説明】
1 ホモゲル 2 コンクリート供試体 3 容器 4 密閉ふた

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸を主成分とする酸性反応剤と、水ガ
    ラスと、リン酸系化合物とからなる系、または該系に助
    剤を含有せしめた系からなる酸性から弱アルカリ性領域
    の地盤注入用薬液において、次の(A)、(B)、
    (C)の条件を同時に満たすことを特徴とする地盤注入
    用薬液。該地盤注入用薬液1l当り、 (A)3.5>〔SiO2 〕>0.7、 (B)1.4>〔H2 SO4 〕/〔Na2 O〕>0.9、 (C)50>〔H2 SO4 〕/〔P〕>3。 ここで、〔SiO2 〕は水ガラス中のSiO2 のモル濃
    度、〔Na2 O〕は水ガラス中のNa2 Oのモル濃度、
    〔H2 SO4 〕は酸性反応剤中のH2 SO4 のモル濃
    度、〔P〕はリン酸系化合物中のリンのモル濃度をそれ
    ぞれ表す。
  2. 【請求項2】 請求項1の条件(C)を満たすように、
    あらかじめ前記硫酸を主成分とする酸性反応剤と、リン
    酸系化合物とを配合しておくことを特徴とする請求項1
    の地盤注入用薬液。
  3. 【請求項3】 請求項1の助剤がアルカリ金属あるいは
    アルカリ土金属の水酸化物、または塩類である請求項1
    の地盤注入用薬液。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60179488A (ja) * 1984-02-27 1985-09-13 Kyokado Eng Co Ltd 地盤注入工法
JPS60188517A (ja) * 1981-12-14 1985-09-26 Kyokado Eng Co Ltd 地盤注入工法
JPH02112517A (ja) * 1988-10-21 1990-04-25 Nippon Sogo Bosui Kk 二重管を用いた複合注入工法

Patent Citations (3)

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