JPH07238284A

JPH07238284A - 地山固結用薬液

Info

Publication number: JPH07238284A
Application number: JP5268394A
Authority: JP
Inventors: Shinya Uda; 信也宇田; Ko Ishihara; 興石原; Isao Natsubori; 功夏堀; Osamu Wakizaka; 治脇坂; Yasuyuki Mitsutome; 康幸満留
Original assignee: SHINKU KAGAKU KOGYO KK; Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: SHINKU KAGAKU KOGYO KK; Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【構成】固形分含有量が５〜３０重量％である、ケイ
酸ソーダ水溶液および／または無機充填剤水懸濁液を主
成分とし、所望によりポリオールを含有するＡ液と、ポ
リイソシアネートおよび難燃剤を主成分とし難燃剤含有
量がポリイソシアネートとの合計量の５〜３５重量％で
あるＢ液とからなる硬化時難燃性を有する２液硬化型地
山固結用薬液。【効果】低粘度で地盤への浸透性が高く、硬化時間も
短い２液硬化型地山固結薬液が提供される。ポリオール
の添加でケイ酸ソーダ水溶液中の固形分濃度が抑えられ
薬液の皮膚刺激性が低くなり、無機充填剤の含有量が抑
えられ浸透性が改善される。また、発泡性であるため、
少ない薬液で広い範囲の固結安定化を図ることができ経
済的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、破砕帯を有する岩盤や
砂礫層等の堆積層に代表される軟弱地盤の固結安定化、
漏水、湧水のある地盤ないし岩盤の止水、シールド掘削
工事におけるコンクリートセグメントと地山との間の空
隙等の人工物と地山との間の空隙の充填、土砂、岩石、
石炭等の堆積構造における空洞の封止、レンガやコンク
リート等の建築材中のクラックや空隙の補修等に用いる
注入薬液組成物（以下、「地山固結用薬液」という）に
関する。

【０００２】

【従来技術】地山の固結安定化や止水、空隙、空洞の充
填や封止には、薬液の注入が行なわれるのが通常であ
る。こうした地山固結用薬液としては、セメントミルク
等の懸濁液型薬液、水ガラス（ケイ酸ソーダ水溶液）系
薬液などが古くから用いられてきた。このうち、硬化時
の圧縮強度という点では、セメント懸濁液からなるもの
が優れている。しかし、懸濁液型薬液は、地盤等への浸
透性が悪く、また、固結速度が遅い。一方、水ガラス系
薬液は、固結速度の速さで優れているものの、固結強度
は通常数ｋｇ／ｃｍ²と低い。そこで、近年では、有機
系の高分子系成分を含む２液硬化型の注入液が広く用い
られるようになってきている。例えば、軟弱地盤（岩盤
を含む）のトンネル工事を行なう場合、トンネル切羽の
天盤の落下防止のために、切羽先端の天盤部に天盤のア
ーチに沿って孔を穿設し、この孔に硬化時間が１〜５分
である２液硬化型薬液を注入して地盤に浸透させること
により、地盤を強化することが行なわれている。

【０００３】例えば、特開昭 55-160079号公報には、水
ガラスを主成分とするＡ液とポリイソシアネートからな
るＢ液とからなる硬化組成物の使用例が記載され、特開
昭55-38862号、特開平4-283290号、特開平4-318096号公
報等には、ポリイソシアネートとして各種のポリフェニ
ルポリメチレンポリイソシアネートの混合物であるクル
ードジフェニルメタンイソシアネート（以下、Ｃ−ＭＤ
Ｉと略す。）を用いた例が記載されている。これらの薬
液は、低粘度で地盤への注入が容易であるといった利点
を有するとされているが、水ガラスが高アルカリ性（ｐ
Ｈ１１〜１２程度）であるため、作業者の皮膚に付着す
ると化学火傷を起こすなど取扱面で問題がある。

【０００４】無機充填剤懸濁液からなる成分Ａとポリイ
ソシアネートからなる成分Ｂとの組み合わせも提案され
ている。特開昭44-9011 号、特開平5-320648号などがそ
の例である。この系では、無機充填剤懸濁液の混合量を
増すことによりコストおよび可燃性を減少することはで
きるが、地盤への浸透性が低下するという問題があり、
一方、ポリイソシアネートの混合量を増すとコストが増
大し可燃性が増すという問題がある。特開平5-320644号
公報には、上記の２成分に加えて水ガラスを用いた３成
分系が提案されているが、水ガラスの高アルカリ性に起
因する問題に加え、薬液のゲル化を防ぐために使用直前
まで３成分を別々に取り扱わなければならず、大量の薬
液を注入する現場では作業効率が悪い。

【０００５】また、Ａ液とＢ液のいずれにも有機成分を
用いた薬液も提案されている（特開昭63-8477 号、特開
平4-73313 号）。しかし、有機成分系薬液は、成分化合
物が高価である上、硬化生成物が可燃性であるという問
題がある。特にトンネルのような密閉空間においては、
工事中の火災は極めて重大な結果をもたらすおそれがあ
り、可燃性は大きな問題である。そこで、薬液成分に有
機含リン化合物と難燃剤とを添加し、さらにＣ成分とし
て水を用いる薬液も提案されている（特開平5-320647号
公報）。しかし、この系では、発泡倍率が５倍程度であ
るにも拘らず圧縮強度が１５〜３０ｋｇ／ｃｍ²であり
十分な強度が得られない。

【０００６】

【発明が解決使用とする課題】このように、十分な圧縮
強度と地盤への浸透性を備え、かつ難燃性、経済性に優
れ、皮膚刺激性の低い２液硬化型地山固結用薬液が求め
られている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決するため、鋭意検討を行なった結果、Ａ液の
主成分としてケイ酸ソーダ水溶液および／または無機充
填剤水懸濁液を用い、Ｂ液の主成分としてポリイソシア
ネートと難燃剤を用いることにより上記課題を解決した
２液硬化型地山固結用薬液が得られることを見出し本発
明に至った。

【０００８】すなわち、本発明は以下の２液硬化型地山
固結用薬液を提供する。（１）ケイ酸ソーダ水溶液および／または無機充填剤水
懸濁液を主成分とするＡ液と、ポリイソシアネートおよ
び難燃剤を主成分とするＢ液とからなることを特徴とす
る硬化時難燃性を有する２液硬化型地山固結用薬液。（２）Ａ液がさらにポリオールを含有する上記（１）に
記載の地山固結用薬液。（３）ケイ酸ソーダ水溶液および／または無機充填剤水
懸濁液中の固形分含有量が５〜３０重量％である上記
（１）または（２）に記載の地山固結用薬液。（４）難燃剤が液体であり、その粘度が５００ｃｐｓ
（２５℃）以下である上記（１）〜（３）のいずれかに
記載の地山固結用薬液。（５）Ｂ液中の難燃剤含有量がポリイソシアネートとの
合計量の５〜３５重量％である上記（１）〜（４）のい
ずれかに記載の地山固結用薬液。（６）Ａ液とＢ液の粘度がそれぞれ２００ｃｐｓ（２５
℃）以下である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の
地山固結用薬液。

【０００９】Ａ液は、主成分としてケイ酸ソーダ水溶液
および／または無機充填剤の水懸濁液を含有し、この他
に、ポリオールおよび硬化促進剤を含有することが好ま
しい。

【００１０】本発明で用いられるケイ酸ソーダ水溶液
は、一般式Ｎａ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂・ｘＨ₂Ｏ（式中、ｎ
は1.3 以上、４未満である。）で表わされるケイ酸ソー
ダの水溶液である。上記式中のｎが1.3 未満であると水
ガラス水溶液が不安定なゲルになる。また、ｎが４を超
えても、水ガラス水溶液が不安定なゲルになり、反応時
不均一な硬化が起こり強度も低下する。したがって、ケ
イ酸ソーダ水溶液は、ｎが 2.0以上 3.0未満の範囲のケ
イ酸ソーダ、すなわち日本工業規格で１号（ｎ＝２）、
２号（ｎ＝2.5 ）および３号（ｎ＝３）として知られて
いるもの、中でも１号および２号が好適に用いられる。
上記の範囲内であれば、混合物を使用してもよく、これ
らを純水にて所定の固形分濃度まで希釈して用いる。水
溶液中の固形分濃度は５〜３０重量％が好ましく、１０
〜２０重量％がより好ましい。５重量％未満であるとポ
リイソシアネートとの粘度差が顕著になり。均一に混合
ができない。また、ケイ酸ソーダによる補強効果が不十
分となり強度が大幅に低下する。一方、３０重量％を超
えると、皮膚刺激性が現れる。

【００１１】本発明で用いられる無機充填剤の懸濁液
は、既知の無機充填剤を水中に懸濁させたものである。
無機充填剤の具体例としては、セメント、シリカ、炭酸
カルシウム、硫酸カルシウム（石膏）、高炉スラグ、フ
ライアッシュ、ベントナイトのような粘土（クレー）、
水酸化アルミニウム、生石灰、消石灰、三酸化アンチモ
ン、酸化チタン等が挙げられる。上記の範囲内であれ
ば、混合物を使用してもよく、これらを所定の固形分濃
度となるように水に添加し撹拌して懸濁液とする。

【００１２】無機充填剤の粒子径は、最大粒子径が５０
μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であるこ
とがより好ましい。最大粒子径が大きいと注入ポンプの
ギア部等での目詰まりを引き起こす原因となる。平均粒
子径は１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下
であることがより好ましい。平均粒子径が大きいと、懸
濁液としての安定性が悪くなる。懸濁液中の固形分濃度
は５〜３０重量％が好ましく、１０〜２０重量％がより
好ましい。５重量％未満であるとポリイソシアネートと
の粘度差が顕著になり。均一に混合ができない。また、
ケイ酸ソーダによる補強効果が不十分となり強度が大幅
に低下する。一方、３０重量％を超えると、懸濁液の粘
度が大幅に増大し、ポリイソシアネートとの均一混合が
できなくなり、地盤への浸透性も悪くなる。ケイ酸ソー
ダ水溶液と無機充填剤水懸濁液は組み合わせて用いても
よい。これによりそれぞれの欠点が低減されたり、ある
いは、ケイ酸ソーダとポリイソシアネートとの反応の際
に発生する熱によってセメント等の無機充填剤の水和反
応が進行する等の複合的効果が期待できる。しかし、こ
の場合でも、浸透性や補強効果の面から混合液中の固形
分濃度は５〜３０重量％とすることが好ましい。

【００１３】また、Ａ液中には、ポリオールを添加する
ことが好ましい。ポリオールを添加することによりケイ
酸ソーダ水溶液および／または無機充填剤の含有量を抑
えることができ、薬液の皮膚刺激性の低減化が図られ、
また岩盤への浸透性を一層改善することができる。こう
したポリオールの例としては、ブタンジオールやエチレ
ングリコールのようなジオール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパンのようなトリオール、ジグリセリンのよ
うなテトラオールが挙げられる。これらのポリオールや
ポリアミンにプロピレンオキシドやエチレンオキシド等
を付加重合したポリオールも好適に用いられる。ポリオ
ールのヒドロキシル（ＯＨ）価は５０〜５００とするこ
とが好ましい。ＯＨ値が５０を下回ると、十分な強度が
得られず、５００を上回ると粘度が上昇するため均一混
合性や浸透性が低下する。これらのポリオールの使用量
は、Ａ液に対して好ましくは５〜５０重量％、より好ま
しくは５〜２０重量％である。５重量％を下回ると、十
分な強度が得られず、２０重量％を上回ると粘度が上昇
するため、均一混合性や浸透性が低下する。

【００１４】Ａ液にはＢ液との反応を促進させるための
触媒である硬化促進剤を添加してもよい。かかる硬化促
進剤の例としては、ジメチルオクチルアミン、ジメチル
ラウリルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミ
ン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等の脂肪族モノアミン、エチレン
ジアミン、トリメチレンジアミン、１，６−ヘキサンジ
アミン、テトラメチルヘキサンジアミン等の脂肪族ジア
ミン、モルホリンやピペラジン等の環状アミン、イミダ
ゾール置換体やイミダゾリン、２，４，６−トリス（ジ
メチルアミノメチル）フェノ−ル−Ｎ，Ｎ，Ｎ' ，Ｎ'
−テトラメチルメタンジアミン、４，４'−ジアミノジ
フェニルアミン等の芳香族アミン、あるいは、ジブチル
錫ジラウレ−ト、オクチル酸錫、塩化第二錫、オクテン
酸鉛、ナフテン酸鉛等の有機金属系触媒が挙げられる。
硬化促進剤の使用量は、Ｂ成分に対して好ましくは0.01
〜3.0 重量％、より好ましくは0.3 〜1.0 重量％であ
る。

【００１５】無機充填剤や硬化促進剤を注入液中に分散
させるために界面活性剤を用いてもよい。かかる界面活
性剤の例としては、アルキルサルフェート、アルキルベ
ンゼンスルホネート、エトキシアルキルサルフェート、
エトキシアルキルベンゼンサルフェート等のナトリウム
塩、アミン塩またはアンモニウム塩、アルキルリン酸塩
のような陰イオン性界面活性剤、ポリエチレングリコー
ルアルキルエーテルのような非イオン性界面活性剤等が
挙げられる。この他、使用する硬化促進剤に応じて、陽
イオン性、あるいは両イオン性界面活性剤を使用するこ
ともできる。これらの界面活性剤の添加量は、硬化促進
剤に対して１００重量％以下、好ましくは１０〜２０重
量％である。

【００１６】本発明においては、Ａ液と組み合わせて用
いられるＢ液は、ポリイソシアネートと難燃剤を主成分
とする。上記Ａ液とポリイソシアネートとの反応の詳細
は明らかではないが、例えば、Ａ液がケイ酸ソーダ水溶
液である場合、ケイ酸ソーダ中のシラノール基とＢ液中
のイソシアネート基が反応して無水ケイ酸−ウレタン複
合体を形成し（式Ｉ）、

【００１７】

【化１】

【００１８】また、Ａ液中の水とＢ液中のイソシアネー
ト基が反応して炭酸ガスを発生するとともに尿素結合を
形成する（式II）等の反応が進行すると考えられる。

【００１９】

【化２】

【００２０】実際には、本発明で使用するイソシアネー
ト成分は１分子中に少なくとも２個のイソシアネート基
を有しているため、上記(I) 〜(II)式においては、無水
ケイ酸の尿素架橋体が生じる。無機充填剤が存在する場
合には、こうした反応の際に発生する熱によりセメント
等の水和反応が進行して無機−有機複合体が短時間で形
成される。また、Ａ液中にポリオールを使用するとこれ
を介した架橋も生じるため、結果として複雑な複合体が
形成され、ケイ酸ソーダ等水溶液等の固形分含有量を減
らしても十分な強度が保たれることになる。

【００２１】ポリイソシアネートの例としては、ポリメ
チレンポリフェニルイソシアネート、液状ジフェニルメ
タンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キ
シリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタ
ンジイソシアネート、トリメチレンキシレンジイソシア
ネートなどのポリイソシアネートが挙げられる。これら
は単独でも混合物としても用いられる。また、上記のポ
リイソシアネートを水やアルコールで変性した化合物、
各種のポリオールと反応させた末端イソシアネート基含
有ウレタンプレポリマーとして用いてもよい。

【００２２】これらの中でも、固結強度の点から、フェ
ニル基を含有するポリイソシアネートが好ましく、ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネートの混合物（Ｃ−Ｍ
ＤＩ）やジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）
単量体（４，４' −ジフェニルメタンジイソシアネー
ト）、またはこれを多官能性アルコールと反応させたウ
レタンプレポリマーが好適に用いられる。これらは混合
物として使用できるほか、イソシアネートと反応する水
酸基を有する適当な化合物と反応させて末端にＮＣＯ基
を有するウレタンプレポリマーと組合わせて用いてもよ
い。

【００２３】Ｃ−ＭＤＩは、上記のとおり、含水酸基化
合物を部分的に重合させて末端にＮＣＯ基を有するウレ
タンプレポリマーとして用いてもよい。こうした目的に
用いられる含水酸基化合物の例としては、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオー
ル、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ルなどのジオール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトールなどのトリオール、および、
ポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧと略す。）およ
びポリプロピレングリコール（以下、ＰＰＧと略す。）
などのエーテル系ポリオールが挙げられる。これらの中
では特にＰＥＧおよびＰＰＧが好ましい。

【００２４】Ｂ液の成分としてウレタンプレポリマーを
用いることにより、Ｂ液の親水性や粘度、Ａ液との反応
の結果生じる無機−有機複合体の硬さ等を調整すること
が可能である。一般にオキシエチレン鎖を導入すること
により親水性を付与することができ、Ａ液であるケイ酸
水溶液との相溶性が改善される。

【００２５】Ｂ液には、Ａ液との樹脂化反応の結果生成
する硬化物質に難燃性を付与するために難燃剤を含有さ
せる。難燃剤としては、既知の難燃剤が使用できる。具
体的には、含リン難燃剤、含ハロゲン難燃剤のいずれも
用いることができる。含リン難燃剤の例としては、各種
のリン酸エステル化合物、亜リン酸エステル化合物およ
びこれらの縮合化合物ならびに含リンポリオール等が挙
げられる。リン酸エステル化合物の例としては、トリブ
チルホスフェートのようなアルキルエステル、トリス
（βータクロロエチル）ホスフェート、トリス（β−ク
ロロプロピル）ホスフェート、トリス（クロロプロピ
ル）ホスフェート、トリス（β−ブロモエチル）ホスフ
ェート、トリス（ジブロモブロプロピル）ホスフェート
のようなハロゲン化アルキルエステル、トリクレジルホ
スフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジ
フェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェ
ート、トリフェニルホスフェート、レゾルシノールビス
（ジフェニルホスフェート）、２−エチルヘキシルジフ
ェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェートのよ
うなアリールエステルが挙げられる。また、亜リン酸エ
ステル化合物の例としてはジエチル−Ｎ，Ｎ−ビス（２
−ヒドロキシエチル）アミノメチルホスホネート、Ｏ，
Ｏ−ジエチル−Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチルアミノメチ
ルホスホネート、ジメチルメチルホスホネートが挙げら
れる。含ハロゲン難燃剤の例としては、塩素化パラフィ
ン、ペンタブロモエチルベンゼン、デカブロモジフェニ
ルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコール、テトラ
ブロモビスフェノールＡ等が挙げられる。上記の中で
は、含ハロゲンリン酸エステル化合物が好適に用いられ
る。

【００２６】難燃剤の使用量は、Ｂ液中、ポリイソシア
ネートと難燃剤との合計量の好ましくは５〜３５重量
％、より好ましくは１０〜２０重量％である。５重量％
未満であると難燃性が不十分になる。また、３５重量％
を超えるとＢ液との反応によって得られる硬化体の強度
に悪影響を与える。これら難燃剤の中では常温で液体の
もの、特に粘度が５００ｃｐｓ以下のものが望ましい。
５００ｃｐｓを超えると、Ｂ液の他の成分との均一混合
性が低下する。このような液体難燃剤の例としては、ト
リスクロロエチルホスフェート、トリス−β−クロロプ
ロピルホスフェート、トリス−ジクロロプロピルホスフ
ェート、含ハロゲン縮合リン酸エステル等が挙げられ
る。

【００２７】また、難燃剤と合わせて難燃補助剤を添加
してもよい。難燃補助剤の例としては、三酸化アンチモ
ン、酸化モリブデン、メタホウ酸バリウム、ホウ酸亜
鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、メラミ
ン、メラミンイソシアヌレート、赤リン、リン酸チタ
ン、ポリリン酸アンモニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸
カルシウム等が挙げられる。

【００２８】Ｂ液は、上記の成分に加え、希釈剤を含ん
でもよい。希釈剤の例としては、ジオクチルフタレ−
ト、ジブチルフタレート、ジオクチルアジペート、塩素
化パラフィン、プロセスオイル等が挙げられる。これら
は単独でも組み合わせて用いてもよい。また、発泡性を
調整するため、発泡性希釈剤を使用してもよい。ここ
で、発泡性希釈剤とは、Ａ液とＢ液との反応の際発生す
る熱によって揮発し、両液の反応の結果生じる無機−有
機複合体を発泡させる有機溶媒である。発泡性希釈剤
は、希釈作用によってＢ液成分の岩盤への浸透性を高め
るとともに、発泡作用によって上記複合体を岩盤内によ
り深く浸透させ岩盤の強化に寄与する。発泡性希釈剤の
例としては、アセトン、メチルエチルケトン、エタン、
ブタン、ペンタン、ヘキサンなどが挙げられる。使用が
許容されるならば揮発性のハロゲン化アルキルを用いて
もよい。発泡性希釈剤の使用量は、Ａ・Ｂ両液の反応の
際の発泡倍率が３倍以上となるように決定される。その
上限は、作業環境によって、また、対象とする地盤等の
強弱に関する考慮から決定される。通常は、Ａ液とＢ液
との合計量の２０重量％以下である。

【００２９】Ａ液成分とＢ液成分との種々の組み合わせ
において、Ｂ液中のＮＣＯ含有量（Ｙモル）はＡ液中の
Ｈ₂Ｏ含有量（Ｘモル）とのモル比（Ｘ：Ｙ）で１：１
〜１：0.05の範囲とすることが好ましい。Ｘ＝１に対し
Ｙが0.05未満であると十分な発泡が得られない。一方、
Ｙが１を超えるとＡ・Ｂ両液の混合時の発泡倍率が大き
くなるためやはり強度が低下する。なお、Ａ液中の無機
成分の固形分量を上述の範囲内としつつ水分量を調製す
るのは従来の無機成分水溶液／懸濁液では困難であった
が、本発明では、Ａ液中の有効成分としてポリオールを
添加することにより、これらの成分の効果を発現させつ
つ、しかも、イソシアネート：水分比を好適な範囲内と
することが可能となる。

【００３０】岩盤等への浸透性を考慮して、Ｂ液として
は、粘度２００ｃｐｓ（２５℃）以下のＣ−ＭＤＩ、Ｍ
ＤＩ単独（各種異性体や多核体の混合物であってもよ
い）、または、ＭＤＩとエーテル系ポリオールもしくは
この混合物との反応物からなる粘度２００ｃｐｓ（２５
℃）以下の末端ＮＣＯウレタンプレポリマーとＭＤＩと
の組合わせが好適に用いられる。また、必要に応じて、
老化防止剤、耐熱性付与剤、抗酸化剤のような安定化剤
を用いてもよい。

【００３１】本発明の地山改良用薬液は、上記Ａ液とＢ
液とを組み合わせたもので、両液は使用時に混合され
る。混合比は、Ａ液中の全水酸基含有量とＢ液中のＮＣ
Ｏ基含有量によっても異なるが、通常は、１０：１〜
１：１０の範囲内、好ましくは２：１〜１：３の範囲内
とする。上記の範囲外では、いずれか一方の反応液が過
剰となるため強度の高い硬化体は得られず、良好な地山
改良効果が達成されない。

【００３２】本発明の地山改良用薬液は、破砕帯を有す
る岩盤や砂礫層等の堆積層に代表される軟弱地盤、ある
いは、コンクリート中のクラックや空隙に注入され、こ
れらを固結安定化するのに用いることができる。注入方
法については、注入に際してまたは注入の直前に二液の
混合が確実に行なわれる方法であれば特に限定はなく、
任意の方法が使用できる。典型的な方法は、以下のとお
りである。まず、注入を行なうべき岩盤等にあらかじめ
所定間隔で孔を穿ち、逆止弁および静止ミキサーを備え
た有孔のロックボルトまたはロッドを固定する。一方、
Ａ液とＢ液は各成分を予め混合して調製したものをそれ
ぞれタンクに装入し、ホースおよび継手を通して各液を
上記ロックボルトまたはロッド内に３〜１０ｋｇ／ｃｍ
²の圧力で注入する。両液は、静止ミキサーを通して均
一混合され、地盤等の対象物中に注入される。こうした
岩盤固結方法の詳細については、例えば本出願人の出願
にかかる特開昭 62-288213号公報に記載されている。

【００３３】なお、対象とする地盤等の種類または部位
に応じて注入方法や注入量は適宜変更される。例えば、
トンネルまたは坑道の天蓋部の補強を目的とする場合に
は、天蓋に沿って、例えば約２ｍ間隔で、深さ約２〜約
３ｍ、穿孔角度１０〜２０°、径４〜６ｃｍのロックボ
ルト挿入孔を設け、各孔に全長３ｍ程度のロックボルト
を挿入する。

【００３４】ロックボルトは、例えば、中空パイプ状の
パッカー部と中空のボルト部をねじ継手で連結したもの
である。一般的にはボルト部はパッカー部の２倍程度の
長さを有する。薬液は逆止弁付き継手からそれぞれ注入
され、パッカー内に固定された静止ミキサーを通して混
合され、パッカーの先端近くの外周に設けられた薬液吐
出孔から岩盤中に注入される。薬液が確実に岩盤中に注
入されるように、ロックボルト挿入孔はロックボルト挿
入後、急結セメントまたは発泡硬質ウレタンウレタン樹
脂を塗布もしくは含浸させたウェス等でシールしておく
ことが好ましい。薬液が岩盤空隙に行き渡り固化する
と、注入圧が急激に上昇するのでその時点で注入を停止
する。一般にロックボルト１本につき２０〜２００ｋｇ
程度の薬液の注入が行なわれる。

【００３５】コンクリート等の補修を目的とする場合に
は、数十ｃｍ間隔で、深さ約５〜１０ｃｍ、径約１ｃｍ
の注入孔を穿ち注入パイプを打ち込むか、クラック発生
箇所にＵまたはＶ字型の凹部を設けてここに注入パイプ
を固定する。注入パイプに静止ミキサー等を備えたＹ字
管またはＴ字管の一端を接合し、比例配合ポンプ等を用
いて残りの二端から上記Ａ液およびＢ液を注入する。注
入圧は 0.5〜２０ｋｇ／ｃｍ²程度とする。

【００３６】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
具体的に説明する。なお、以下の例で挙げた各液の詳細
は以下の通りである。Ａ液以下の各成分を所定（表中に記載）の割合で混合して調
製した。 (i) ケイ酸ソーダ水溶液：ケイ酸ソーダ２号（Ｎａ
₂Ｏ：ＳｉＯ₂＝ 2.5，水分49.5重量％）を純水にて表
１〜２に記載の固形分濃度まで希釈したものをそれぞれ
用いた。

【００３７】(ii)無機充填剤水懸濁液：炭酸カルシウム懸濁液：ホワイトンＳＢ（白石カルシ
ウム工業（株）製）および界面活性剤（日本油脂
（株）、ポリスターＳＭ−１０２０Ｋ）１重量％ならび
に純水をボールミルにて５時間混合し、表１〜２に記載
の固形分濃度の懸濁液を得た。石膏懸濁液：日東石膏（株）製の石膏粉、および界面
活性剤（日本油脂（株）、ポリスターＳＭ−１０２０
Ｋ）１重量％ならびに純水をボールミルにて５時間混合
し、表１〜２に記載の固形分濃度の懸濁液を得た。クレー懸濁液：白石カルシウム工業（株）製のクレー
（商品名：ハードトップ）および界面活性剤（日本油脂
（株）、ポリスターＳＭ−１０２０Ｋ）１重量％ならび
に純水をボールミルにて５時間混合し、表１〜２に記載
の固形分濃度の懸濁液を得た。 (iii) ポリオール：三井東圧化学（株）製プロピレング
リコールトリオールＮＭ−７００（ＯＨ価：２３５）。 (iv)硬化促進剤：トリエチルアミン。

【００３８】Ｂ液以下のポリイソシアネートと難燃剤と希釈剤を表１〜２
に記載の割合で混合し調製した。 (i) ポリイソシアネート C-MDI-1 ：三井東圧化学（株）製クルードジフェニル
メタンジイソシアネートMDI-CR100 。 C-MDI-2 ：オキシプロピレン鎖８０重量％とオキシエ
チレン鎖２０重量％とからなる分子量2000のポリオール
１００ｇに対して上記MDI-CR100 を1073ｇ反応させて製
造した末端ＮＣＯ基のウレタンセミプレポリマー（ＮＣ
Ｏ含有量：２８％）。

【００３９】(ii)難燃剤：表１〜２に記載の難燃剤を表
中記載の量用いた。なお、表中の略号の意味は以下の通
りである。ＣＬＰ：大八化学工業（株）製難燃剤（トリスクロロ
エチルホスフェート（分子量：２８５））。ＴＭＣＰＰ：大八化学工業（株）製難燃剤（トリス−
β−クロロプロピルホスフェート（分子量：３２
８））。ＣＲ−５３０：大八化学工業（株）製難燃剤（含ハロ
ゲン縮合リン酸エステル）。ＣＲＰ：大八化学工業（株）製難燃剤（トリス−ジク
ロロプロピルホスフェート（分子量：４３１））。 (iii) 希釈剤：ジオクチルフタレート

【００４０】実施例１〜１４上記Ａ液とＢ液とを全Ｈ₂ＯとＮＣＯのモル比が表１に
示す割合で撹拌機にて均一に混合し、以下の試験法によ
り、混合液の硬化時間、硬化体の強度、燃焼時間等を測
定した。結果を、各液の粘度と併せて表３〜４に示す。
なお、粘度はＢ型粘度計にて測定した。その他の特性の
測定方法は以下の通りである。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】［試験方法］均一混合性プラスチック製カップにＡ液とＢ液と各５０ｇ入れて５
秒間均一に混合し、すばやく２００ｃｃのビーカーに移
し、１０秒後の混合状態を目視観察した。皮膚刺激性Ａ液薬液をガーゼに軽く含ませ、モルモットの皮膚に貼
り付け１日放置した後の状態を観察した。皮膚が赤く腫
れたもの×を、異常が認められないものを○として表３
〜４に表わす。ゲル化時間および浸透性直径２５ｃｍ、長さ１００ｃｍのガラス管に４号硅砂を
入れ、砂の上面が下がらなくなるまでバイブレーターを
用いて振動を与え、可能な限り堅く締めた砂柱を形成す
る。このガラス管内に５０ｇの薬液を注ぎ、ガラス管上
端を密閉する。液の流れを目視観測し、注入から液の流
れが停止するまでの時間を計測し、これをもってゲル化
時間とした。また、液の流れが停止した時点での浸透深
さを測定し，これをもって浸透性を評価した。発泡倍率表１に記載する量のＡ液とＢ液とを混合して、硬化後の
体積を測定し、反応前の両液の体積の合計値でこれを割
って発泡倍率とした。圧縮強度上記の試験で得られた砂柱のうち、その上端面から２
０〜３０ｃｍの間の部分を試料として採取し、φ４０×
８０ｍｍに調整し、ストログラフにて圧縮速度５ｍｍ／
分で圧縮して破壊時の強度を測定した。燃焼時間ＪＩＳＫ９５１４にしたがって測定した。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】上記の実施例中、１〜９は、本発明の好適
範囲内であり、いずれも均一混合性および浸透性がよ
く、ほぼ５０ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧縮強度を有し、難燃
性も高い。また、６倍以上の発泡倍率を有しているため
経済的に使用することができ、皮膚刺激性がないなど取
扱性も良いことがわかる。一方、実施例１０と１１は固
形分含有量を好適範囲を超える３５％としたものであ
り、ケイ酸水溶液を用いた実施例１０では皮膚刺激性が
認められ、一方、無機充填剤を使用した実施例１１では
浸透性が低下した。実施例１２〜１３は、同じく好適範
囲を超える５００ｃｐｓ以上の粘度の難燃剤を使用した
例で、均一混合性および浸透性が低い。実施例１４は、
同じく好適範囲を超える量の難燃剤を使用した例であ
り、難燃性は高いものの圧縮強度の点で他の実施例の結
果に劣っている。しかし、これらにおいても難燃性は認
められる。

【００４７】比較例１〜３上記Ａ液とＢ液とを全Ｈ₂ＯとＮＣＯのモル比が表２に
示す割合で撹拌機にて均一に混合し、上記と同様に、混
合液の硬化時間、硬化体の強度、燃焼時間等を測定し
た。結果を、各液の粘度と併せて表４に示す。比較例１
と３はそれぞれケイ酸水溶液と無機充填剤懸濁液中の固
形分含有量を４％としたものであり、圧縮強度が低く難
燃性も十分でないことが表４の結果からわかる。比較例
３は、難燃剤の量を３重量％として使用した例であり、
難燃性が認められない。

【００４８】

【発明の効果】本発明の薬液は、ケイ酸ソーダ水溶液中
および／または無機充填剤水懸濁液をＡ液とし、ポリイ
ソシアネートと難燃剤をＢ液として組み合わせることに
より、低粘度で地盤への浸透性が高く、硬化時間も短い
２液硬化型地山固結薬液が提供される。本発明の薬液は
ケイ酸ソーダ水溶液中の固形分濃度を抑えることにより
皮膚刺激性が低くなり、また、無機充填剤の含有量を抑
えることにより浸透性を改善することができる。これら
はＡ液中へのポリオールの添加により実現できる。ま
た、本発明の地山固結用薬液は発泡性であるため、少な
い薬液で広い範囲の固結安定化を図ることができ経済的
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 107:00 (72)発明者夏堀功愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者脇坂治愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者満留康幸愛知県名古屋市西区鳥見町２丁目21番地シンク化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケイ酸ソーダ水溶液および／または無機
充填剤水懸濁液を主成分とするＡ液と、ポリイソシアネ
ートおよび難燃剤を主成分とするＢ液とからなる硬化時
難燃性を有する２液硬化型地山固結用薬液。
【請求項２】Ａ液がさらにポリオールを含有する請求
項１に記載の地山固結用薬液。
【請求項３】ケイ酸ソーダ水溶液および／または無機
充填剤水懸濁液中の固形分含有量が、５〜３０重量％で
ある請求項１または２に記載の地山固結用薬液。
【請求項４】難燃剤が液体であり、その粘度が５００
ｃｐｓ（２５℃）以下である請求項に記載の地山固結用
薬液。
【請求項５】Ｂ液中の難燃剤含有量がポリイソシアネ
ートとの合計量の５〜３５重量％である請求項１乃至４
のいずれかの項に記載の地山固結用薬液。
【請求項６】Ａ液とＢ液の粘度がそれぞれ２００ｃｐ
ｓ（２５℃）以下である請求項１乃至５のいずれかの項
に記載の地山固結用薬液。