JPH0791537B2 - 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

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

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JPH0791537B2
JPH0791537B2 JP1023078A JP2307889A JPH0791537B2 JP H0791537 B2 JPH0791537 B2 JP H0791537B2 JP 1023078 A JP1023078 A JP 1023078A JP 2307889 A JP2307889 A JP 2307889A JP H0791537 B2 JPH0791537 B2 JP H0791537B2
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    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
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Description

【発明の詳細な説明】 (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
させることによつて、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。
(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な
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、既にケイ酸ソー
ダ水溶液と水不溶性の硬化剤の懸濁液とを混合して用い
るケイ酸ソーダー硬化剤懸濁液型のものが種々知られて
いる。
例えば、特公昭36−24122号公報には、ケイ酸ソーダ水
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。
そこで、近年、薬液を地盤に注入した後、数秒乃至数十
秒の短時間で硬化される瞬結工法といわれる薬液注入工
法が開発されている。
例えば、特開昭53−122203号公報には、ケイ酸ソーダ水
溶液と共に、この硬化剤として、セメントと石こうを用
いることによつて、薬液のゲルタイムを短縮し得ること
が記載されている。この方法によれば、確かに、薬液の
ゲルタイムは短縮し得るが、セメントの使用量が多いた
めに、薬液の粘度が高くなる結果、薬液の地盤への浸透
性が悪く、初期強度が低いという欠点があつた。
更に、特開昭54−162810号公報には、ケイ酸ソーダ及び
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。この薬液によつても、ゲ
ルタイムを短縮し得るが、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。
また、特公昭62−9154号公報には、ケイ酸ソーダと共
に、その硬化剤として、石灰と種々の石こうとの組合わ
せを用いてなる薬液が記載されている。この薬液もゲル
タイムは短縮されているものの、石灰と石こうとを最適
の配合としても、上記と同様に、硬化後のホモゲルの強
度が低く、地盤を十分に強化することができない。
(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、ケイ酸ソーダ水溶液を硬化剤としての
消石灰、所定のセメント及び石こうの水懸濁液と共に所
定割合にて混合することによつて、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、本発明に至つたものである。
即ち、本発明は、ゲルタイムが数秒から十数秒であると
共に、地盤への浸透性がすぐれ、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。
(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
らなることを特徴とする。
A液:ケイ酸ソーダ水溶液 B液:重量割合で下記(a)成分6〜35%、(b)成分
13〜56%及び(e)成分33〜57%からなる混合物の水懸
濁液であつて、上記混合物がケイ酸ソーダ純分1重量部
に対して1.3〜1.5重量部の範囲にある水懸濁液 (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:半水石こう及び/又はIII型無水石こう 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。
本発明において用いるA液であるケイ酸ソーダとして
は、JIS K 1408に規定されている1号、2号又は3号が
好ましく用いられるが、特に、3号が好ましく用いられ
る。本発明による地盤注入用薬液において、ケイ酸ソー
ダの使用量は、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中、上記JISで規定された水溶液に
て、通常、60〜160の範囲であり、特に、70〜120の
範囲が好適である。
次に、本発明において、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
メント及び(c)成分としての半水石こう及び/又はII
I型無水石こうの水懸濁液からなる。
ここに、(a)成分としての石灰は、微粒子であるほど
よく、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液の上昇が実用上問題のな
い程度で消石灰の代わりに生石灰を用いてもよい。尚、
消石灰の代わりに生石灰を用いる場合、分子量換算、つ
まり消石灰使用量×0.76=生石灰使用量とする。
(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。また、
(c)成分としての半水石こうは、α半水石こう又はβ
半水石こうをいい。III型無水石こうは、III型α無水石
こう又はIII型β無水石こうをいう。
上記B液に用いられるIII型β無水石こうは、可溶性無
水石こうとも称されているものであつて、CaSO4なる化
学式を有し、比重は約2.5である。このIII型β無水石こ
うの製造方法は限定されないが、例えば、次の方法によ
つて得られたものを使用することができる。天然の二水
石こう(CaSO4・2H2O)を約130℃で乾式加熱することに
より、β半水石こう(β−CaSO4・2/12H2O、比重2.64)
を製造し、次いで、この半水石こう約190℃で乾式加熱
して、III型β無水石こう(III β−CaSO4)を製造す
る。また、このIII型β無水石こうは、所謂化学石こう
から製造してもよい。
これらセメント及び石こうも、石灰と同様に、微粒子で
あるほど、ゲルタイムが短かく、ホモゲル強度の発現が
早い。特に、本発明においては、セメント及び石こう
は、粒径が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こう
を用いてもよい。
本発明による地盤注入用薬液において、硬化剤としての
上記(a)、(b)及び(c)成分は、その合計量がケ
イ酸ソーダ純分1重量部当りについて13〜15重量部の範
囲で用いられる。硬化剤の使用量がこの範囲をはずれる
ときは、ホモゲルの一軸圧縮強度が低下する。
更に、本発明によれば、前記(a)、(b)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、このよう
に、ケイ酸ソーダと、硬化剤として、(a)成分、
(b)成分及び(c)成分を用いると共に、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つて、十数
秒好ましく10秒以下のゲルタイムにおいて、高いホモゲ
ル強度を得ることあできる。硬化剤の配合割合が上記範
囲をはずれるときは、ホモゲルの一軸圧縮強度が低い。
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、クエン酸、酒石酸カリウム、酒
石酸ナトリウム、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か
らなる安定化剤を配合してもよい。安定化剤の配合量
は、前記(a)、(b)及び(c)成分の合計量100重
量部に対して、通常、0.1〜2重量部の範囲であり、特
に、0.5〜1重量部の範囲が好ましい。安定化剤の配合
量が余りに少ないときは、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
り、他方、余りに多いときには、A液とB液とを混合し
て得られる薬液のホモゲル強度の発明が遅くなる。更
に、上記安定化剤以外にリグニンスルホン酸ナトリウム
のような界面活性剤もB液の安定化剤として用いること
ができる。
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製し、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、二重管注入方によつて、所要の地盤に注入する。
薬液のゲルタイムを短くする場合には、薬液における硬
化剤の量を増し、他方、薬液のゲルタイムを長くしたい
場合には、硬化剤量を低減すればよい。尚、このよう
に、硬化剤量を低減するときには、ケイ酸ソーダの最
も、硬化剤の増減率に応じて増減することが好ましい。
(実施例) 以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
実施例1〜9 JIS 3号ケイ酸ソーダ80mlに水120mlを加えて溶解し、こ
れをA液とした。また、第1表に示す配合蘇組成にて硬
化剤スラリー200mlを調製し、これをB液とした。
上記A液及びB液をそれおれ20℃に調整した後、これら
を混合し、ゲルタイムを測定した。結果を第1表に示
す。
別に、上記A液及びB液をそれぞれ20℃に調整した後、
これらを混合し、硬化物、即ち、ホモ ゲルをつくり、20℃で1日間養生した後、一軸圧縮強度
を測定した。結果を第1表に示す。
比較(比較例1及び2)のために、第1表に示すよう
に、セメント成分を用いることなく、消石灰と石こうに
て硬化剤を調製し、実施例1と同様にしてB液を調製し
た。
前記A液とこのように調製したB液を用いて、上記と同
様にしてゲルタイムと一軸圧縮強度を測定した。結果を
第1表に示す。
本発明による実施例1〜6の薬液は、硬化剤の(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、(c)成分としてβ型半水石こうを用いて
なるものであつて、ゲルタイムは10秒以下であり、ホモ
ゲル強度は13〜19kg/cm2程度の高い値を有している。本
発明による実施例7及び8の薬液は、上記において、
(c)成分としてIII型β無水石こうを用いてなるもの
であつて、同様に、ゲルタイムは10秒以下であり、ホモ
ゲル強度は15kg/cm2以上の高い値を示している。
また、実施例9の薬液は、(b)成分の量を少量とする
一方、(c)成分としてβ半水石こうとIII型β無水石
こうを併用したものであつて、ホモゲル強度は、他の実
施例より小さいが、ゲルタイムは7.5秒と短い値を示し
ている。
これに対して、比較例1及び2による薬液は、ゲルタイ
ムは10秒以下であるものの、ホモゲルの一軸圧縮強度が
上記実施例に比べて極めて低い。
尚、硬化剤の各成分の量を種々に変えて得られたホモゲ
ルの強度を測定し、第1図から第5図に示した。以下、
これらの実験について説明する。
先ず、JIS 3号ケイ酸ソーダ80mlに水120mlを加えて溶解
し、これをA液とした。
次に、第1図から第5図に示すように、(a)成分とし
ての消石灰、(b)成分としての白色セメント又は早強
セメント、及び(c)成分としてのβ半水石こうを種々
の割合にて混合して合計量で60gとし、B液の安定化剤
としてクエン酸ソーダ0.5g及び、残部水を用いて全量20
0mlとして、B液を調製した。図中、横軸の上段は、硬
化剤200mlにおける(a)、(b)及び(c)成分の各
配合量(g)、下段は各配合割合(%)を示す。
第1図から第4図は、B液中、(c)成分であるβ半水
石こう量4段階に変化させ、且つ、(b)成分である早
強セメント又は白色セメント量を0〜35gの間で変化さ
せて薬液を調製し、これをゲル化させ、1日養生させた
ホモゲルの一軸圧縮強度と硬化剤の配合割合との関係を
示す。第1図から第3図に示すように、硬化剤成分を本
発明で規定する最適範囲とすることによつて、従来に比
べて格段に高いホモゲル強度を得ることができる。
第4図は、硬化剤組成が本発明で規定する範囲になく、
ホモゲル強度がいずれも低い。
第5図は、ケイ酸ソーダと共に、その硬化剤として、石
灰と種々の石こうとの組合わせを用いてなる前述した従
来技術による薬液についての結果を示し、前記した第1
図から第3図に示す本発明による薬液に比べて、硬化剤
は同量であるが、ホモゲル強度が低い。
また、第6図は、硬化剤(a)、(b)及び(c)成分
量の合計を100%としたとき、ホモゲルの1日養生後の
一軸圧縮強度が10.5kg/cm2である閉領域を示す。即ち、
この領域内であれば、ゲルタイムが10秒以下であつて、
しかも、ホモゲルの一軸圧縮強度が10.5kg/cm2である。
この一軸圧縮強度は、硬化剤として、石灰と種々の石こ
うとの組合わせを用いてなる前述した従来技術による場
合の最適配合の1.4倍に相当する。
(発明の効果) 以上のように、本発明による地盤注入薬液は、ゲルタイ
ムが10数秒以下であつて、しかも、硬化剤の使用量を抑
えて、地盤への浸透性を確保しつつ、ホモゲルの一軸圧
縮強度を従来に比べて格段に改善したものであつて、従
つて、薬液を地盤に注入した後、10数秒以下の間にゲル
化させて、地盤を有効に強化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第5図は、硬化剤である(a)、(b)及び
(c)成分の配合量を種々に変化させて薬液を調製した
とき、上記配合割合とホモゲルの一軸圧縮強度との関係
を示すグラフ、第6図は、硬化剤(a)、(b)及び
(c)成分量の合計を100%としたとき、ホモゲルの1
日養生後の一軸圧縮強度が10.5kg/cm2である閉領域を示
す三角グラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記のA液及びB液からなることを特徴と
    する地盤注入用薬液。 A液:ケイ酸ソーダ水溶液 B液:重量割合で下記(a)成分6〜35%、(b)成分
    13〜56%及び(c)成分33〜57%からなる混合物の水懸
    濁液であつて、上記混合物がケイ酸ソーダ純分1重量部
    に対して1.3〜1.5重量部の範囲にある水懸濁液 (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:半水石こう及び/又はIII型無水石こう
  2. 【請求項2】下記のA液及びB液を混合してなる地盤注
    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。 A液:ケイ酸ソーダ水溶液 B液:重量割合で下記(a)成分6〜35%、(b)成分
    13〜56%及び(c)成分33〜57%からなる混合物の水懸
    濁液であつて、上記混合物がケイ酸ソーダ純分1重量部
    に対して1.3〜1.5重量部の範囲にある水懸濁液 (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:半水石こう及び/又はIII型無水石こう
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