JPH07286173A

JPH07286173A - 地盤注入液

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Publication number: JPH07286173A
Application number: JP10320294A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kashiwabara; 健二栢原
Original assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Current assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1995-10-31
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JP2847337B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高強度の固結体を得るとともに、広範囲にわ
たるゲル化時間、特に比較的長時間のゲル化時間の調整
が容易であり、しかも懸濁型グラウトとしては浸透性に
優れ、このため、特に砂質土等の透水地盤への注入に適
した地盤注入液を得る。【構成】微粒子スラグおよび微粒子セメントの混合物
を含む懸濁型グラウトからなり、これらスラグおよびセ
メントの平均粒径がそれぞれ10μｍ以下、比表面積がそ
れぞれ5000cm²/g 以上であり、前記セメントの混合比率
が50％以下であることを特徴とする。さらに前記懸濁型
グラウトに水ガラスおよび／またはアルカリ材を含有せ
しめることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度の固結体を得ると
ともに、広範囲にわたるゲル化時間、特に比較的長時間
のゲル化時間の調整が容易であり、しかも懸濁型グラウ
トとしては浸透性に優れ、このため、特に砂質土等の透
水地盤への注入に適した地盤注入液に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機系の地盤注入液として、従来、消石
灰および水砕スラグを含む懸濁型グラウトが古くから知
られている。この種の無機系地盤注入液では、砂質土等
への浸透をはかるために低粘性を保ち、しかも長いゲル
化時間を有するように調整することは非常に困難であ
る。しかし、この調整は厳密な管理のもとでは可能では
あるが、固結強度の劣化はまぬがれない。すなわち、無
機系の地盤注入液では、浸透性と強度の両面の向上を期
待することは殆ど不可能に近い。

【０００３】これに対して、有機系の注入用薬液は、浸
透性と強度の両面の向上を期待できるが、一般に、これ
は非常に高価であるのみならず、施工管理の際にＣＯＤ
の検査が義務付けられている等の問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】本発明者は上述公知
技術の代わりに通常のセメントを使用し、この配合条
件、配合比率等を検討することにより懸濁型グラウトと
しては比較的粘性の上昇が緩慢で長い時間をかけて浸透
し、強固に固結するスラグ−セメント系懸濁型グラウト
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】さらにこのスラグ−セメント系懸濁型グラ
ウトをベースとし、これに水ガラスを混合することによ
り、上記のスラグ−セメント系より低濃度の懸濁型で低
粘性を維持しながら高強度の固結体が得られることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】さらにこれらの系にアルカリ材を添加し
て、主として注入に適したゲル化時間の調整をより容易
にし得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】そこで、本発明の目的は無機系の注入液で
あるにもかかわらず、広範囲にわたるゲル化時間、特に
長いゲル化時間を有し、しかも、懸濁型グラウトとして
は浸透性に優れ、かつ固結強度も向上され、上述の公知
技術に存する欠点を改良した地盤注入液を提供すること
にある。

【０００８】

【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、微粒子スラグおよび微粒子セメ
ントの混合物を含む懸濁型グラウトからなり、これらス
ラグおよびセメントの平均粒径がそれぞれ10μｍ以下、
比表面積がそれぞれ5000cm²/ｇ以上であり、前記セメン
トの混合比率が50％以下であることを特徴とし、さらに
前記懸濁型グラウトが水ガラスおよび／またはアルカリ
材を含むことを特徴とする。

【０００９】

【発明の具体的説明】以下、本発明を具体的に詳述す
る。

【００１０】本発明に用いるスラグおよびセメントはと
もに微粒子状のものであって、平均粒子径がそれぞれ、
10μｍ以下、比表面積が5000cm²/ｇ以上であり、この範
囲で得られる注入液が良好な粘性、浸透性、さらには固
結強度を発現する。

【００１１】さらに本発明では、上述スラグとセメント
の混合比率が重要である。すなわち、本発明では上述混
合物中のセメントの混合比率が50％以下、好ましくは50
〜１％、さらに好ましくは30〜１％である。これが50％
以上では粘性の上昇が著しく、50％以下で低粘性を維持
して高い固結強度を確実に発現する。

【００１２】本発明では、上述のスラグおよびセメント
の混合はこれらをそれぞれ、平均粒径10μｍ以下、比表
面積5000cm²/ｇの条件下に調整した後に行ってもよく、
また、粗粒状のスラグとセメントを所定比率で混合の
後、微粉砕して上述条件に調整してもよい。

【００１３】以上のとおり、本発明地盤注入液は上述条
件の微粒子スラグおよび微粒子セメント混合物を含む懸
濁型グラウトからなるものであるが、さらに上述懸濁型
グラウトに水ガラスを添加混合してもよい。これによ
り、本発明注入液はスラグ−セメント混合物の配合量を
少なくして粘性を比較的低く維持し、かつゲル化時間を
速めて高強度の固結体を得るものである。特に、上述の
水ガラスはモル比が２.8モル以下、好ましくは、２.8〜
１.5程度の範囲のものである。このような水ガラスで
は、チキソトロピックな現象をほとんど起こすことがな
く、好ましい結果が得られる。

【００１４】さらに、本発明では、上述スラグ−セメン
ト系懸濁型グラウトにアルカリ材を添加混合してもよ
い。この場合、得られる注入液の粘性、強度に影響を与
えずにスラグ−セメント系グラウトのゲル化時間を短縮
することができ、ゲル化時間の調整に役立つ。

【００１５】さらにまた、本発明では、上述スラグ−セ
メント−水ガラス系懸濁型グラウトにアルカリ材を添加
混合してもよい。この場合もまた、得られる注入液の粘
性、強度に影響を与えずにスラグ−セメント−水ガラス
系グラウトのゲル化時間を短縮でき、上述と同様、ゲル
化時間の調整に役立つ。

【００１６】本発明に用いられるスラグとしては、水砕
スラグ、高炉スラグ等、各種のスラグが挙げられ、ま
た、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、高炉セメント等、各種のセメントが挙げら
れる。

【００１７】さらに、本発明に用いられる水ガラスとし
ては広範囲のモル比のものが使用可能であるが、特に既
述のとおり、モル比２.8以下、好ましくは１.5〜２.8の
ものが挙げられる。

【００１８】また、アルカリ材としては、重炭酸塩、炭
酸塩、縮合リン酸系を含む、リン酸塩、アルミン酸塩、
苛性アルカリ等、広範囲のアルカリ性を呈する薬材が挙
げられる。

【００１９】さらに、本発明では、ゲル化時間を調整す
るための各種反応剤、例えばエステル類、アルデヒド
類、アミド類、アルコール類、酸類、その他の無機、有
機系反応剤、ゲル化促進剤、例えば酸性珪酸水溶液等を
併用することもでき、さらに、フライアッシュ、珪華、
珪藻土、白土類等のポゾラン類を併用してこれらの特性
を生かした配合とすることもでき、さらにまた、少量の
分散剤を併用することもできる。

【００２０】上述のようにして構成される本発明注入液
は地盤への注入にあたって、ゲル化時間の調整が容易な
ことに利用して一液式で注入してもよく、また、あらか
じめゲル化時間の短い注入材を地盤中に注入しておいて
から、その後、本発明にかかる緩結性薬液を注入して複
合注入することもでき、その他種々の注入に適用され
る。

【００２１】

【作用】一般に、スラグに消石灰を混合する従来の系で
は、スラグ本来の潜在水硬性を発揮することが知られて
いる。これは消石灰アルカリによる刺激作用で硬化する
ものである。

【００２２】これに対して、スラグとセメントの混合系
では、セメントが50％以上と多量の場合には、セメント
自体の自硬性によってもちろん硬化するが、セメント量
が50％以下、特に30％以下と少量の場合には、スラグの
量が多くなってセメントのアルカリ分が少なくなり、ス
ラグ自体が硬化しにくくなる。そこで、スラグおよびセ
メントを共に微粒子化して本発明のようにそれぞれ平均
粒系10μｍ以下、比表面積500cm²/gとすると、これらの
反応接触面が大きくなり、これにより、両粒子間での硬
化作用が進行するものと思われる。

【００２３】さらに、本発明のスラグ−セメント系に水
ガラスを添加すると、水ガラスのアルカリ分がスラグの
潜在水硬性を刺激してスラグからカルシウムイオンの遊
離を促し、このカルシウムイオンが水ガラスのＳｉＯ²
とも反応するとともに、セメント自体の自硬性と相俟っ
て固結強度の大きな固結体を形成する。

【００２４】この水ガラスとしては、いかなるモル比の
ものも使用可能であるが、アルカリ分の量的関係から、
モル比が２.8以下、好ましくは２.8〜１.5ぐらいのもの
がセメントとスラグ間の親和性を高めて上記反応を誘起
せしめるのにより適しているものと考えられる。

【００２５】

【発明の実施例】以下本発明実施例によって具体的に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００２６】１．使用材料（１）スラグＳｉＯ²：３３.0 2％、ＣａＯ：４１.9 4％、Ａｌ₂Ｏ
₃：１２.8 3％、ＭｇＯ：８.6 1％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０.3
7％の成分組成からなる水砕スラグを粉砕し、表１に示
す比表面積および平均粒子径を異にした４種類の水砕ス
ラグを使用した。

【００２７】

【表１】

【００２８】（２）セメントＳｉＯ²：２２.2％、ＣａＯ：６４.6％、Ａｌ₂Ｏ₃：
５.4％、Ｆｅ₂Ｏ₃：３.1％の成分組成からなるポルト
ランドセメントを粉砕し、表２に示す比表面積および平
均粒子径を異にした３種類のポルトランドセメントを使
用した。

【００２９】

【表２】

【００３０】（３）水ガラス表３に示すモル比を異にした５種類の水ガラスを使用し
た。

【００３１】

【表３】

【００３２】（４）アルカリ材汎用的な工業用の炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃)を
使用した。

【００３３】２．一軸圧縮強度一軸圧縮強度はモールド中に標準砂と配合液を混合しな
がら填充して得たサンドゲルの供試体の結果を示し、７
日強度はモールド中に７日間養生したもの、49日強度は
モールド中に７日間養生した後42日間水中に養生したも
のの強度を示す。

【００３４】３．スラグ−セメント系表１のスラグと表２のセメントからなる系について、そ
の配合とゲル化時間、粘性、一軸圧縮強度を表４に示
す。

【００３５】

【表４】

【００３６】表４において実施NO.1〜３はスラグ、セメ
ントの双方または片方が本発明範囲外の粗い粒子で、強
度が他の系に比べて一段と見劣りがする。実施NO.7〜11
はスラグ、セメント共に本発明の範囲内にある微粒子状
のものを使用してスラグとセメントの混合比を種々変化
させた場合である。セメント量の比率が多くなるほど粘
性、強度共に増加の傾向にあるが、セメント量の比率が
非常に少ない実施NO.7（セメント量０.7％）では粘性は
低いが強度も可なり弱い。セメント量が50％近辺から粘
性の上昇が著しく実施NO.10(セメント量50％）ではやや
粘性の上昇が大きい。実施NO.11(セメント量50％）では
急激に粘性が上昇している。

【００３７】以上の結果からスラグ、セメントの平均粒
子系、比表面積、およびセメントの混入率がすべて本発
明の範囲内のものが好ましいことがわかる。

【００３８】４．スラグ−セメント−水ガラス系スラグ、セメントの粒度および混入比率の好ましい範囲
が上記のようにわかったので、その範囲内において、さ
らにモル比を異にした水ガラスを混合せしめた系につい
て、その配合とゲル化時間、粘性、一軸圧縮強度を表５
に示す。

【００３９】

【表５】

【００４０】表５における水ガラス量はすべてＳｉＯ₂
換算で８％となるように添加した。何れも表４のスラグ
−セメント系に比べてゲル化時間は非常に短縮され、低
粘性で高強度を示している。そのうちモル比が２.8以上
の実施NO.12 では若干チキソトロピックな現象を呈し、
比較的高粘性でありながらゲル化時間はそのわりに長く
強度は他のものに比べて弱体化していた。モル比が２.8
以下の実施NO.13 〜16では適当なゲル化時間を示し、粘
性も低く、強度も強化されている。これらのうちモル比
が１.5以下の実施NO.16 ではゲル化時間は比較的長いに
も拘ず他の系に比べて高粘性でその割に強度は強化され
ていない。すなわち、本発明の範囲内の粒度と混合比率
をもったスラグとセメントの混合で水ガラスとしてモル
比が２.8以下好ましくは約１.5〜２.8の水ガラスを混入
すれば（実施NO.13 〜15）比較的低粘性を維持して適当
にゲル化時間を早め強度増強に効果がみられる。

【００４１】５．アルカリ材を添加した系上記のスラグ−セメント系、スラグ−セメント−水ガラ
ス系にさらに炭酸水素ナトリウムを添加した場合の配合
とゲル化時間、粘性、一軸圧縮強度を表６に示す。

【００４２】

【表６】

【００４３】表６において実施NO.17 、18は表４の実施
NO.5のスラグ−セメント系に炭酸水素ナトリウムを添加
した系であり、実施NO.5の粘性を若干低下せしめ、極め
て長いゲル化時間を短縮している。実施NO.19 、20は表
５の実施NO.14 のスラグ−セメント−水ガラス系に炭酸
水素ナトリウムを添加した系で実施NO.14 と比べて粘
性、強度はほとんど変化はみられないがゲル化時間を遅
延せしめ注入に適したゲル化時間に調整できる効果があ
る。

【００４４】６．浸透試験図１の注入装置を用いて本発明にかかる注入液の浸透試
験を行った。図１において、１はコンプレッサー、２、
３は圧力計である。コンプレッサー１に連結された攪拌
器４を備えた水槽５の中に本発明にかかる注入液６を充
填する。

【００４５】７はアクリルモードであって、この中に砂
８が充填される。水槽５中に充填された注入液６はコン
プレッサー１の作動によってアクリルモード７中に砂８
に導入される。ここで、注入液６は砂８に浸透され、や
がて透過された注入液６はメスシリンダー11に採取さ
れ、浸透状況が測定される。９、10は金網である。アク
リルモード７に充填される砂８を表７に示し、かつ浸透
試験の測定結果を表８に示す。

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】〇：モールドから排出してきた注入液は正
常にゲル化し内部の固結状況は均一に固結した。 △：モールドから排出してきた注入液は正常にゲル化し
たが、内部の固結は上部において不均一な箇所がみら
れ、全般に下部は固いが上部の固結は弱い。 ×：モールドからの注入液の排出は目ずまりを起こして
不規則かつ不充分で内部の固結は不均一で弱い。

【００４９】表８において実験NO.1〜８はスラグ−セメ
ントの濃厚な懸濁液で一般に浸透性は良好とはいえない
が、そのうちでも本発明の範囲内にある微粒子状のスラ
グ、セメント（実験NO.5〜８）では本発明の範囲外の粒
子状のスラグ、セメント（実験NO.1〜４）に比べて明ら
かに浸透性の改良がみられる。実験NO.9〜16はスラグ−
セメント−水ガラスの系で水ガラスのモル比が２.8以上
の実験NO.9〜12よりモル比が２.01 の本発明の範囲内に
ある水ガラスを使用している実験NO.13 〜16の方が明ら
かに浸透性に改良がみられる。

【００５０】

【発明の効果】

１．スラグとセメントからなる地盤注入液において、両
者の平均粒子系が10μｍ以下で比表面積が5000cm²/g 以
上の微粒子状とし、セメントの混入比率を50％以下、さ
らに好ましくは30〜１％とすることにより濃厚な懸濁液
でも粘性は低下傾向を示し、長時間のゲル化時間と相俟
って浸透性の向上をはかることができ、また確実に固結
して長期にわたって高強度の固結体が得られる。

【００５１】２．本発明の範囲内にある微粒子セメント
と微粒子スラグを使用しセメントの混入率を50％以下好
ましくは１〜30％として系に水ガラスを混合することに
より比較的低粘性を維持してゲル化時間を早め強度増強
に効果がある。特にモル比が２.8以下、さらに好ましく
は１.5〜２.8の水ガラスがより効果的である。

【００５２】３．上記の系にアルカリ材を添加すること
により注入に適したゲル化時間の調整に役立つ。

【図面の簡単な説明】

図１は注入液を砂中へ注入する装置の説明図である。

【符号の説明】

１コンプレッサー４攪拌器５水槽６注入液７アクリルモールド８砂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粒子スラグおよび微粒子セメントの混
合物を含む懸濁型グラウトからなり、これらスラグおよ
びセメントの平均粒径がそれぞれ10μｍ以下、比表面積
がそれぞれ5000cm²/ｇ以上であり、前記セメントの混合
比率が50％以下であることを特徴とする地盤注入液。
【請求項２】前記セメントの混合比率が50〜１％であ
る請求項１の地盤注入液。
【請求項３】前記セメントの混合比率が30〜１％であ
る請求項１の地盤注入液。
【請求項４】請求項１の懸濁型グラウトがさらに水ガ
ラスおよび／またはアルカリ材を含む請求項１の地盤注
入液。
【請求項５】請求項４の水ガラスが２.8以下のモル比
を有する請求項４の地盤注入液。