JPH07138564A - 地盤注入用薬液及びこの薬液を用いる地盤への薬液注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ゲルタイムが短時間であると共に、地盤への
浸透性に優れ、しかも、ホモゲルの一軸圧縮強度が著し
く改善された地盤注入用薬液、及び注入工法を提供す
る。 【構成】 下記のＡ液及びＢ液からなり、Ｂ液中の
（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の混合物が、け
い酸ナトリウム純分１重量部に対して、１．３〜１．５
重量部の地盤注入用薬液、及び該Ａ液及びＢ液を混合し
てなる地盤注入用薬液の地盤注入工法。 Ａ液：けい酸ナトリウム水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分６〜３５重量％、（ｂ）成分１３
〜５６重量％及び（ｃ）成分３３〜５７重量％からなる
混合物１重量部に対して、アルカリ金属の水酸化物を
０．００５〜０．０４０重量部加えてなる水懸濁液。 （ａ）成分：石灰 （ｂ）成分：早強セメント及び／又は白色セメント （ｃ）成分：半水石膏及び／又は III型無水石膏

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地盤注入用薬液及びこの
薬液を用いる地盤への薬液注入工法に関し、詳しくは、
地盤に注入してゲル化させることによって、地盤を強化
し、地盤を液体不浸透性として、安定化させることがで
きる地盤注入用薬液、及びこのような地盤注入用薬液を
用いる薬液注入工法、特に、瞬結工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤を強化し、或いは漏水地
盤の止水を行うために、グラウト剤といわれる地盤注入
用薬液を地盤に注入し、地盤中でゲル化させるグラウト
工法が広く知られており、地盤注入用薬液としては、既
にけい酸ナトリウム水溶液と水不溶性の硬化剤の懸濁液
とを混合して用いるけい酸ナトリウム系懸濁液型のもの
が種々知られている。

【０００３】例えば、特公昭３６−２４１２２号公報に
は、けい酸ナトリウム水溶液とセメント懸濁液とを混合
してなる地盤注入用薬液が記載されている。しかし、こ
の薬液は、数分程度のゲルタイムを必要とするので、地
盤に注入したとき、薬液は、十分に硬化しない間に対象
地盤外に流出し、施工を不確実にすると共に、薬液が周
辺の地下水等に流入し、これを汚染して、所謂アルカリ
公害を招来するおそれがある。

【０００４】そこで、近年、薬液を地盤に注入した後、
数秒ないし数十秒の短時間で硬化させる瞬結工法といわ
れる薬液注入工法が開発されている。

【０００５】例えば、特開昭５４−１６２８１０号公報
には、けい酸ナトリウム及びポルトランドセメントと共
に、アルカリ土類金属水酸化物と硫酸カルシウム及び／
又は炭酸カルシウムを併用してなる薬液が記載されてい
る。しかし、この薬液も、ゲルタイムは短縮し得るが、
セメントやその他の硬化剤の使用量が多く、更に、セメ
ント成分に通常は粒子径の大きい普通ポルトランドセメ
ントを用いるので、地盤への浸透性や初期強度に劣る。

【０００６】また、特公昭６２−９１５４号公報には、
けい酸ナトリウムと共に、その硬化剤として、石灰と種
々の石膏との組合せを用いてなる薬液が記載されてい
る。しかし、この薬液も、ゲルタイムは短縮されている
ものの、石灰と石膏とを最適の配合としても、上記と同
様に、硬化後のホモゲルの一軸圧縮強度が低く、地盤を
十分に強化することが出来ない。

【０００７】また、特開平２−２０２５８４号公報に
は、けい酸ナトリウムと共に、その硬化剤として、石灰
と石膏と早強セメント及び／又は白色セメントの、特定
の組合せを用いてなる薬液が記載されている。しかし、
この薬液も、ゲルタイムは短縮され、硬化後のホモゲル
の一軸圧縮強度も高いが、セメント量の増加と共にゲル
タイムがやや遅くなり、立抗等からの湧水を瞬時に止水
するためにはゲルタイムがやや長すぎ、地盤を十分に強
化することが出来ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の地盤
注入用薬液及び薬液注入工法、特に、瞬結工法における
上記した問題を解決するために鋭意研究した結果、けい
酸ナトリウム水溶液を、硬化剤としての石灰、所定のセ
メント及び石膏、更に、アルカリ金属の水酸化物を加え
た水懸濁液と共に、所定割合にて混合することによっ
て、一層、性能が改善された地盤注入用薬液を得ること
ができることを見出して、本発明に至ったものである。

【０００９】即ち、本発明は、ゲルタイムが８秒程度以
下の短時間であると共に、地盤への浸透性に優れ、しか
も、ホモゲルの一軸圧縮強度が著しく改善された地盤注
入用薬液、及びかかる薬液を用いる地盤への薬液注入工
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による地盤注入用
薬液は、下記のＡ液及びＢ液からなり、Ｂ液中の（ａ）
成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の混合物が、けい酸ナ
トリウム純分１重量部に対して、１．３〜１．５重量部
の範囲にあることを特徴とする。 Ａ液：けい酸ナトリウム水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分６〜３５重量％、（ｂ）成分１３
〜５６重量％及び（ｃ）成分３３〜５７重量％からなる
混合物１重量部に対して、アルカリ金属の水酸化物を
０．００５〜０．０４０重量部加えてなる水懸濁液。 （ａ）成分：石灰 （ｂ）成分：早強セメント及び／又は白色セメント （ｃ）成分：半水石膏及び／又は III型無水石膏

【００１１】また、本発明による地盤への薬液注入工法
は、上記Ａ液及びＢ液を混合して、地盤に注入すること
を特徴とする。

【００１２】本発明において用いるＡ液であるけい酸ナ
トリウムとしては、ＪＩＳ Ｋ−１４０８「けい酸ナト
リウム（けい酸ソーダ）」に規定されている１号、２号
又は３号が用いられ、好ましくは３号が用いられるが、
特に限定されるものではない。

【００１３】本発明による地盤注入用薬液において、け
い酸ナトリウムの使用量は、注入する地盤の状態や目的
に応じて適宜に選ばれ、薬液４００リットル中、上記Ｊ
ＩＳＫ−１４０８で規定された水溶液にて、通常、６０
〜１６０リットルの範囲であり、特に、７０〜１２０リ
ットルの範囲が好適である。

【００１４】本発明において用いるＢ液は、（ａ）成分
としての石灰、（ｂ）成分としての早強セメント及び／
又は白色セメント、（ｃ）成分としての半水石膏及び／
又はIII型無水石膏、及びアルカリ金属の水酸化物との
水懸濁液からなる。

【００１５】ここに、（ａ）成分としての石灰は、微粒
子であるほど良く、その粒子径は３０μｍ以下が好まし
い。石灰の種類は、消石灰が好ましいが、Ｂ液の液温が
上昇しない程度で消石灰の代わりに生石灰を用いても良
い。

【００１６】（ｂ）成分としての早強セメントとは、特
殊ポルトランドセメントの一種である早強ポルトランド
セメントをいい、白色セメントとは、特殊ポルトランド
セメントの一種である白色ポルトランドセメントをい
う。

【００１７】（ｃ）成分としての半水石膏は、α半水石
膏又はβ半水石膏をいい、 III型無水石膏は、 III型α
無水石膏又は III型β無水石膏をいう。

【００１８】これらセメント及び石膏も、石灰と同様
に、微粒子であるほど、ゲルタイムが速く、ホモゲルの
一軸圧縮強度の発現が早い。特に、本発明においては、
セメント及び石膏は、粒子径が３０μｍ以下であること
が好ましい。また、地盤への浸透性やホモゲルの一軸圧
縮強度を大幅に低下させない範囲において、上記した以
外のセメントや石膏を用いてもよい。

【００１９】本発明による地盤注入用薬液においては、
Ｂ液中の前記（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の
混合物の使用量が、けい酸ナトリウム純分１重量部に対
して、１．３〜１．５重量部の範囲で用いられる。

【００２０】けい酸ナトリウム純分１重量部に対するＢ
液中の上記３成分の混合物の使用量が１．３重量部未満
であると、ゲルタイムが遅くなると共に、ホモゲルの一
軸圧縮強度も低下する。逆に３成分の混合物の使用量が
１．５重量部を超えると、やはりホモゲルの一軸圧縮強
度が低下する。

【００２１】本発明においては、Ｂ液として、前記
（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の３成分と、ア
ルカリ金属の水酸化物を所定量併用することにより、ホ
モゲルの一軸圧縮強度を低下させることなく、ゲルタイ
ムを速めることが出来る。

【００２２】本発明において用いるアルカリ金属の水酸
化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水
酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化ルビジウム等が
挙げられるが、中でも特に、水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウムが好適に用いられる。

【００２３】更に、本発明によれば、前記（ａ）成分、
（ｂ）成分及び（ｃ）成分の配合割合は、（ａ）成分６
〜３５％、（ｂ）成分１３〜５６％及び（ｃ）成分３３
〜５７％の範囲にあり、この３成分の混合物１重量部に
対して、アルカリ金属の水酸化物を０．００５〜０．０
４０重量部加えることによって、これら成分の配合割合
を上記所定の範囲とすることによって、８秒程度以下の
速いゲルタイムで、且つ高いホモゲルの一軸圧縮強度を
得ることができる。

【００２４】上記３成分の混合物１重量部に対するアル
カリ金属の水酸化物の量が０．００５重量部未満である
と、ゲルタイムが８秒以上と遅くなるし、逆に０．０４
０重量部を超えると、ホモゲルの一軸圧縮強度が低下す
る。

【００２５】本発明においては、前記Ｂ液の安定性を高
めるために、必要に応じて、酒石酸、酒石酸カリウム、
酒石酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸カリウム、クエ
ン酸ナトリウム等のようなオキシカルボン酸やそのアル
カリ金属塩、あるいはリグニンスルホン酸ナトリウムの
ような界面活性剤等を安定化剤として用いることができ
る。

【００２６】安定化剤の配合量は、前記（ａ）成分、
（ｂ）成分及び（ｃ）成分の混合物１００重量部に対し
て、通常０．１〜２．０重量部の範囲が好ましく、特
に、０．５〜１．０重量部の範囲がより好ましい。

【００２７】安定化剤の配合量が０．１重量部未満で
は、安定化効果に乏しく、Ｂ液の粘度が短時間の間に上
昇し、やがては固結するので、Ｂ液の取扱いが困難とな
るし、逆に２．０重量部を超えると、Ａ液とＢ液とを混
合して得られる薬液のホモゲルの一軸圧縮強度の発現が
遅くなる。

【００２８】本発明の方法による地盤への薬液注入工法
は、上述したようなＡ液とＢ液とをそれぞれ別個の槽に
て調整し、これらを従来より注入工法として確立されて
いる方法、例えば、二重管注入法等によって、所要の地
盤に注入する。

【００２９】薬液のゲルタイムを短くしたい場合には、
Ｂ液の（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の量を増
し、他方、薬液のゲルタイムを長くしたい場合には、Ｂ
液の（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の量を低減
すればよい。尚、このように、Ｂ液の濃度を増減する
と、ホモゲルの一軸圧縮強度が変わるため、けい酸ナト
リウムの濃度も調整することが好ましい。

【００３０】

【作用】この発明の地盤注入用薬液は、けい酸ナトリウ
ム水溶液の硬化剤として、石灰、早強セメント及び／又
は白色セメント及び半水石膏及び／又は III型無水石膏
の３成分と、アルカリ金属の水酸化物を併用することに
より、速いゲルタイムを有し、且つ高いホモゲルの一軸
圧縮強度を発揮するものである。

【００３１】

【実施例】この発明をさらに詳しく説明するため、以下
に実施例をあげる。なお、実施例中の「部」は「重量
部」を意味する。

【００３２】（実施例１〜８、比較例１〜４）

【００３３】（ａ）地盤注入用薬液の調整 ＪＩＳ Ｋ−１４０８に規定されている３号けい酸ナト
リウム８０ｍｌに水１２０ｍｌを加えて溶解し、２００
ｍｌのＡ液を得た。一方、表１に示すとおりの配合組成
にて硬化剤の水懸濁液を各２００ｍｌ調整し、これをＢ
液とした。 （ｂ）評価 得られた地盤注入用薬液のゲルタイム及びホモゲルの一
軸圧縮強度を次の方法で評価した結果は表１に示すとお
りであった。

【００３４】ゲルタイム；得られた地盤注入用薬液のＡ
液及びＢ液をそれぞれ２０℃に調整した後、両液を混合
し、カップ倒立法により、２０℃におけるゲルタイムを
測定した。結果は表１に示すとおりであった。

【００３５】ホモゲルの一軸圧縮強度；得られた地盤注
入用薬液のＡ液及びＢ液をそれぞれ２０℃に調整した
後、両液を混合し、内径５１ｍｍ、高さ１０５ｍｍの硬
質塩化ビニル製型枠に充填し、ポリエチレンの袋に密閉
包装した状態で、２０℃で１日間養生して、ホモゲルの
供試体を作成した後、ＪＩＳ Ａ−１２１６「土の一軸
圧縮試験方法」に準じて、２０℃における一軸圧縮強度
を測定した。結果は表１に示すとおりであった。

【００３６】

【表１】

【００３７】本発明による実施例１〜８の薬液は、Ｂ液
の（ａ）成分として消石灰、（ｂ）成分として早強セメ
ント又は白色セメント及び（ｃ）成分としてβ半水石膏
又はIII型無水石膏を用い、更に、アルカリ金属の水酸
化物として水酸化ナトリウムを（ａ）成分、（ｂ）成分
及び（ｃ）成分の混合物１部に対して、０．００５〜
０．０４０部の範囲で添加したものである。

【００３８】表１に示されたとおり、この発明による実
施例１〜８の薬液は、速いゲルタイムを有し、且つ高い
ホモゲルの一軸圧縮強度を発揮するものである。

【００３９】これに対し、比較例１〜２の薬液は、
（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の混合物１部に
対して、水酸化ナトリウムを含まず、また、比較例３〜
４は、水酸化ナトリウムを過剰（０．０６０部）に含む
ものである。

【００４０】表１に示されたとおり、比較例１〜２の薬
液は、ゲルタイムが遅く、また、比較例３〜４は、ホモ
ゲルの一軸圧縮強度が低い。

【００４１】尚、Ｂ液の（ａ）成分、（ｂ）成分及び
（ｃ）成分の配合割合を種々変えた場合のゲルタイム及
びホモゲルの一軸圧縮強度を測定した結果を、図１に示
す。

【００４２】図１に示されたとおり、ゲルタイムは、セ
メント量の増加とともに遅くなり、ホモゲルの一軸圧縮
強度は、セメント量が３０％まではセメント量の増加と
ともに上昇するが、セメント量が３０％を超えると急激
に低下する。

【００４３】また、図１において、最高のホモゲルの一
軸圧縮強度が得られた配合、即ち、セメント３０％、消
石灰２２．５％、半水石膏４７．５％からなる３成分の
混合物１重量部に対する水酸化ナトリウムの添加量を種
々変えた場合のゲルタイム及びホモゲルの一軸圧縮強度
を測定した結果を、図２に示す。

【００４４】図２に示されたとおり、３成分の混合物１
重量部に対する水酸化ナトリウムの添加量が０．００５
〜０．０４０重量部の範囲では、ゲルタイムは６〜８秒
と速く、ホモゲルの一軸圧縮強度も８．０ｋｇ／ｃｍ²
以上と高い。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明による地盤注入用
薬液は、ゲルタイムが８秒程度以下と速く、地盤への浸
透性が良好で、且つホモゲルの一軸圧縮強度も従来品よ
り格段に改善されたものである。従って、薬液を地盤に
注入した後、８秒程度以下の短時間でゲル化させて、地
盤を有効に強化することが出来る。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｂ液の（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分
の配合割合を種々変化させて薬液を調整したときの、上
記配合割合とゲルタイム及びホモゲルの一軸圧縮強度と
の関係を示すグラフである。

【図２】Ｂ液の（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分
の配合割合を一定にして、その混合物１重量部に対する
水酸化ナトリウムの添加量を種々変化させて薬液を調整
したときの、上記添加量とゲルタイム及びホモゲルの一
軸圧縮強度との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記のＡ液及びＢ液からなり、Ｂ液中の
   （ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分の混合物が、け
   い酸ナトリウム純分１重量部に対して、１．３〜１．５
   重量部の範囲にあることを特徴とする地盤注入用薬液。 Ａ液：けい酸ナトリウム水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分６〜３５重量％、（ｂ）成分１３
   〜５６重量％及び（ｃ）成分３３〜５７重量％からなる
   混合物１重量部に対して、アルカリ金の水酸化物を０．
   ００５〜０．０４０重量部加えてなる水懸濁液。 （ａ）成分：石灰 （ｂ）成分：早強セメント及び／又は白色セメント （ｃ）成分：半水石膏及び／又は III型無水石膏
2. 【請求項２】 請求項１記載の地盤注入用薬液を地盤に
   注入することを特徴とする地盤への薬液注入工法。