JPH08311447A

JPH08311447A - 地盤注入剤

Info

Publication number: JPH08311447A
Application number: JP14270695A
Authority: JP
Inventors: Saburo Ishii; 三郎石井; Akio Kitagawa; 明雄北川; Takahiro Hori; 孝廣堀; Masanori Muto; 雅典武藤
Original assignee: TACHIBANA MATERIAL KK; Nissan Chemical Corp; Tachibana Material Co Ltd
Current assignee: TACHIBANA MATERIAL KK; Nissan Chemical Corp; Tachibana Material Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】地盤への注入性、地盤の透水低減性を改善した
地盤注入剤の提供【構成】(1)SiO₂ 含有率１〜60重量％の珪酸質水性ゼリ
ー塊を破砕することによって得られる当該ゼリーの微細
粒子と、この微細粒子に対して10〜200 容量％の水とか
らなるペースト状地盤注入剤。(2)SiO₂ 含有率１〜60重
量％の珪酸質水性ゼリー塊を破砕することによって得ら
れる当該ゼリーの微細粒子と、この微細粒子に対して10
〜200 容量％の水と、この微細粒子に対して１〜30重量
％の消石灰又はセメントとからなるペースト状地盤注入
剤。【効果】本発明の地盤注入剤は、調製と使用が容易であ
る；地盤への注入性が優れている；地盤に注入される
と、地盤の透水性を低減できそして耐久性を有する；ア
ルカリ汚染のおそれがない；構成(2) の地盤注入剤は地
盤を強化する；等の利点を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無機系の地盤注入剤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地盤の改良のために薬液を当
該地盤に注入したり、或いは地盤を掘削する前に当該地
盤に薬液を注入してから当該地盤を掘削することが行わ
れているこの薬液としては、無機系の溶液型のものが多用され、
例えば、水ガラス系の主剤と酸或いは金属塩を主成分と
する硬化剤とからなる地盤注入剤が知られている。地盤
のアルカリ汚染を防ぐように改良された地盤注入剤とし
て、酸性溶液中に珪酸アルカリ水溶液を導入して、４以
下のｐＨを有するように調製された酸性水ガラス溶液か
らなる地盤注入剤、ナトリウムイオンを殆ど含まないシ
リカゾルからなる地盤注入剤などが提案されている。特
開昭59−184283号公報には、セメントまたは消石灰と、
珪酸コロイドとの混合液のゲル化物であるゲル状地盤注
入剤が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記水ガラス系主剤と
硬化剤からなる地盤注入剤は、固結時間が短くて、固結
強度が大きい利点を有するが、この主剤と硬化剤とを地
上部、若しくは地盤中に挿入した注入管の先端部で混合
しなければならず、しかも温度によってこの主剤及び硬
化剤中の成分の配合量を変化させないと、所定の時間で
ゲル化せず、必要な領域以外にまで地盤注入剤が逸脱し
て、用水のアルカリ公害を引き起こす原因ともなる。ま
た、場合によっては注入後の地盤から多量のナトリウム
塩や硬化剤として用いた酸等が周囲の土中に溶出してそ
の土壌を汚染したり、更にこれによって一旦強化された
地盤が時間経過と共に再び緩んでくる等問題が多い。上
記酸性水ガラス水溶液からなる地盤注入剤は、これを調
製するために酸性溶液中に水ガラスを導入する際、その
液中にゲルが生じやすく、特別な装置を必要とし、操作
も複雑である。

【０００４】また、上記シリカゾルからなる地盤注入剤
は、水ガラス中のアルカリ分をイオン交換法により脱ア
ルカリする方法で容易に得られるが、中性で固結し耐久
性に優れる反面、やはり地上部或いは地盤中に挿入した
注入管中で主剤と硬化剤を混合しなければならず不確実
さを伴う。上記特開昭59−184283号公報に開示の地盤注
入剤は、ゲル状であるから溶質の溶出が防止される利点
を有するが、セメントまたは消石灰と珪酸コロイドとの
攪拌時に生成する懸濁状ゲル化物の粒子は大きく、地盤
粒子の微細間隙への浸透性が十分でない。

【０００５】本発明は、地盤土壌を酸、アルカリなどに
よって汚染することがなく、耐久性に優れ、且つ所定領
域内への注入を確実に行うことができる地盤注入剤を提
供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の地盤注入剤は、
SiO₂含有率１〜60重量％の珪酸質水性ゼリー塊を破砕す
ることによって得られる当該ゼリーの微細粒子と、この
微細粒子に対して10〜200 容量％の水とからなるペース
ト状地盤注入剤であり、そして好ましい本発明の地盤注
入剤は、SiO₂含有率１〜60重量％の珪酸質水性ゼリー塊
を破砕することによって得られる当該ゼリーの微細粒子
と、この微細粒子に対して10〜200 容量％の水と、この
微細粒子に対して１〜30重量％の消石灰又はセメントと
からなるペースト状地盤注入剤である。

【０００７】本発明のペースト状地盤注入剤の調製に使
用される珪酸質水性ゼリー塊は、従来の方法、例えば、
１〜60重量％のSiO₂濃度を有する水性シリカゾルにその
ゲル化が起こる量の酸性物質、塩基性物質、塩など加え
る方法、１〜60重量％のSiO₂濃度を有する水ガラス水溶
液にやはりそのゲル化が起こる量の塩基性物質を加える
方法、或いは水ガラス水溶液を脱陽イオン処理して得ら
れる１〜10重量％のSiO₂濃度を有する活性珪酸の水溶液
にそのゲル化が起こる量の塩基性物質、塩など加える方
法などにより調製することができる。この珪酸質水性ゼ
リー塊は、ゼラチン様の非流動性のゲル体として得られ
る。

【０００８】本発明のペースト状地盤注入剤は、この珪
酸質水性ゼリー塊を、例えば、強力攪拌機などで破砕す
ることにより、或いはこのようにして得られたペースト
状物質に、破砕前当該ゼリーに対して10〜200 容量％の
水を混合することにより調製することができる。或いは
更に、珪酸質水性ゼリー塊にその10〜200 容量％の水を
加えて上記のように破砕することによっても調製するこ
とができる。この破砕によって生成した珪酸質水性ゼリ
ー微粒子の大きさは、微細であるほど好ましいが、300
μｍ以下であればよい。

【０００９】本発明のペースト状地盤注入剤の粘度とし
ては、20℃で測定される粘度として1000cps 以下、特に
100 cps 以下が好ましい。この粘度は、Ｂ型粘度計を使
用して No.２のローターの30rpm の回転で測定すること
ができる。この粘度の調整は、ペースト状地盤注入剤に
水を添加し混合することによって容易に行うことができ
る。

【００１０】本発明のペースト状地盤注入剤に添加され
る消石灰、セメントなどは、通常の工業製品で良いが、
微粒子である程好ましい。このセメントの例としては、
普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、或いは高炉セメント、フライアッシュセメントなど
の混合セメント等が挙げられる。この消石灰またはセメ
ントを、破砕前ゼリー塊または破砕によって生じたゼリ
ー微粒子に対して１〜30重量％、好ましくは１〜10重量
％添加して混合することにより、本発明の好ましいペー
スト状地盤注入剤が得られる。

【００１１】これら消石灰、セメントなどの粒子をペー
スト状地盤注入剤中に均一に分散するために、ペースト
状地盤注入剤に分散剤を更に添加するのがよい。この分
散剤としては、セメント用分散剤として用いられている
ものが好ましく、例えば、リグニン系減水剤、ナフタレ
ン系高性能減水剤、メラミン系高性能減水剤、ポリカル
ボン酸系高性能減水剤などが挙げられる。この分散剤の
添加量としては、消石灰、セメントなどを分散させるの
に十分な量があれば良く、一般に消石灰、セメントなど
に対して 0.1〜５重量％程度で良い。消石灰、セメント
などが添加されたペースト状地盤注入剤の粘度も、20℃
で1000cps 以下、特に100cps以下が好ましい。

【００１２】

【作用】上記珪酸質水性ゼリーが強力攪拌機などで破砕
されて、その微粒子が生成するとき、このゼリーに含ま
れている水の僅少量がこのゼリー外に放出されるのみ
で、その殆どの水はそのまま微粒子中に保持されるか
ら、この生成微粒子はやはりこの破砕前の珪酸質水性ゼ
リーと同様の成分組成を有する珪酸質水性ゼリーであ
る。従って上記珪酸質水性ゼリーを強力攪拌機などで破
砕すると、この破砕によって生じた微粒子とその微粒子
間に介在する放出された僅少量の水とからなるペースト
状物質が生成する。

【００１３】このペースト状物質としては、この生成ペ
ースト状物質を構成する珪酸質水性ゼリー微粒子の大き
さが 300μｍ以下のとき、地盤注入剤として好適である
ことが見出された。このペースト状物質を地盤に注入す
ると、地盤を構成する石、砂、土などの粒子表面にこの
ゼリー微粒子が付着しながら、地盤中の空隙が充填さ
れ、これにより地盤の透水性が注入前に比べて著しく改
良されるものと考えられる。しかし、ゼリー微粒子中の
SiO₂含有率が１重量％以下では、十分な効果が発現しな
い。このゼリー微粒子に対して10容量％以上の量で添加
される水は、ペースト状物質に良好な地盤注入性を有す
る粘度を与えるが、このゼリー微粒子に対して 200容量
％以上にも多い水分を含有するペースト状物質を地盤に
注入しても、やはり十分な上記効果が発現しない。

【００１４】一般に、消石灰またはセメントをスラリー
状態とした懸濁型地盤流入剤は、大きな空隙を有する地
盤中への充填注入には適しているが、砂質土のような小
さい空隙を有する地盤に対して注入しようとすると、消
石灰、セメントなどの粒子が空隙間で幾つか集まってブ
リッジを形成してしまい、これら粒子の大きさの数倍以
上の大きさを有する空隙を有する地盤でさえ、その注入
が困難であることが知られている。従って、消石灰、セ
メントなどを含有する本発明のペースト状地盤注入剤
が、どのような地盤に対しても円滑に注入されることは
意外なことである。この意外な効果は、消石灰またはセ
メントの粒子間にゼリー微粒子が介在することにより、
消石灰またはセメントの粒子間の摩擦力が減少しブリッ
ジ形成が起こりにくくなっているものと考えられる。更
に、消石灰、セメントなどを含有する本発明の地盤注入
剤の注入による地盤の強化は、地盤中で消石灰とゼリー
微粒子表面のシリカとの間で起こるポゾラン反応、或い
はセメントとゼリー微粒子表面の水との間で起こる水和
反応により、地盤中の空隙内でペースト状物質が固化す
ることによるものと考えられる。消石灰、セメントなど
と共に好ましく用いられる分散剤は、消石灰、セメント
などの粒子をペースト状物質中に良好に分散させ、地盤
中への注入を容易にするものと考えられる。けれども、
消石灰、セメントなどの量がゼリー分に対して30重量％
以上にも多いと、地盤中への良好な注入が困難となる。
そして反対に１重量％以下の少量では、ペースト状物質
の十分な固化が起こらない。

【００１５】

【実施例】

実施例１ JIS ３号珪酸ソーダ水溶液に水を加えて攪拌し均一溶液
とした後、硫酸を加えてpHを７に調整し、ゲル化させる
ことにより、SiO₂含有率2.6 重量％の珪酸質水性ゼリー
を得た。この珪酸質水性ゼリー３重量部に水１重量部を
加えて、強力攪拌機で10分の攪拌を与えたところ、珪酸
質水性ペースト(P₁)が得られた。このペースト(P₁)を、
Ｂ型粘度計を用いて No.２のローターの30rpm 回転速度
で、20℃の粘度を測定したところ45cps であった。

【００１６】実施例２市販のアルカリ性水性シリカゾルに水を加えて攪拌し均
一溶液とした後、硫酸を加えてpHを6.5 に調整し、ゲル
化させることにより、SiO₂含有率7.0 重量％の珪酸質水
性ゼリーを得た。この珪酸質水性ゼリー２重量部に水１
重量部を加えて、上記同様強力攪拌機で10分の攪拌を与
えたところ、珪酸質水性ペースト(P₂)が得られた。この
ペースト(P₂)を、Ｂ型粘度計を用いて No.２のローター
の30rpm 回転速度で、20℃の粘度を測定したところ20cp
s であった。

【００１７】実施例３ 10〜14メッシュの砂粒４％、14〜20メッシュの砂粒27
％、20〜28メッシュの砂粒62％、28〜35メッシュの砂粒
７％からなる４号珪砂を地盤形成用に用意し、そしてこ
の砂を充填するために、直径５cm、高さ20cmの透明アク
リル樹脂製の注入用モールドを用意した。上記ペースト
(P₁)及びペースト(P₂)には、それぞれ赤色染料を加え
て、この染料が吸着された赤色のゼリー微粒子からなる
ペースト(P₁)及びペースト(P₂)を用意した。上記砂を、
間隙率35％となるように上記モールドに充填した後、こ
のモールドの底部より水を注入し砂粒間隙を水で充填し
た。次いで、そのモールドの底部より上記珪酸質ペース
ト(P₁)を５kg/cm²の圧力で注入したところ、この注入開
始から20秒後に、珪酸質ペースト(P₁)はモールド上部よ
り流れだし、地盤中に十分に注入できることを認めた。
上記着色したペースト(P₂)も、上記同様にしてモールド
内の地盤に注入したところ、やはり20秒後に、珪酸質ペ
ースト(P₂)はモールド上部より流れだし、地盤中に十分
に注入できることを認めた。

【００１８】実施例４地盤注入剤を調製するために、上記珪酸質ペースト
(P₁)、ペースト(P₂)、水、消石灰、8000cm²/g の比表面
積を有する高炉水砕スラグ微粉末、普通ポルトランドセ
メント及び固形分35重量％のメラミン系高性能減水剤を
用意し、第１表に記載の配合により、地盤注入剤(G₁)及
び(G₂)を調製した。この地盤注入剤(G₁)及び(G₂)を、そ
れぞれ実施例３と同様にして、４号珪砂を充填したモー
ルドに５kg/cm²の圧力で注入したところ、いずれの地盤
注入剤も注入開始30秒後に、モールド上部より流れ出し
た。この地盤注入剤を保持させたまま、このモールドを
３日間静置した後、モールドから円高状地盤を取り出し
たところ砂地盤の固結物が得られた。次いで、この円筒
状砂地盤の固結物の上下両端を５cmづつ切除することに
より、直径５cm、高さ10cmの供試体を調製した後、この
供試体の一軸圧縮強度を測定したところ、地盤注入剤(G
₁)を注入した供試体の圧縮強度は1.2 kg/cm²、そして地
盤注入剤(G₂)を注入した供試体の圧縮強度は1.5 kg/cm²
であった。

【００１９】

【表１】第１表注入剤重量配合比符号ペースト水消石灰スラグセメント減水剤 G₁ P₁100 10 1 7 0 0.05 G₂ P₂100 10 0 0 8 0.05

【００２０】実施例５実施例３と同様にして、モールドにペースト(P₁)及び(P
₂)を注入し、室温にて24時間静置後、モールド下部より
１kg/cm²の水圧をかけて、透水してきた水量を測定し、
透水係数を求めた。注入剤を注入していないときの透水
係数は、10^-2〜10^-3cm/secであったが、ペースト(P₁)を
注入した後の透水係数は 2.8×10^-6cm/secであった。ペ
ースト(P₂)を注入した後の透水係数は 5.3×10^-7cm/sec
であった。次に、実施例３と同様にして、モールドに地
盤注入剤(G₁)及び(G₂)を注入し、室温にて24時間静置
後、モールド下部より１kg/cm²の水圧をかけて、透水し
てきた水量を測定し、透水係数を求めたところ、地盤注
入剤(G₁)を注入した後の透水係数は 1.1×10^-7cm/secで
あった。そして地盤注入剤(G₂)を注入した後の透水係数
は 3.4×10^-8cm/secであった。

【００２１】比較例１市販のアルカリ性水性シリカゾルに水を加えて均一に攪
拌混合することにより、SiO₂濃度2.5 重量％のシリカゾ
ルからなるＡ液を調製した。別途、Ｂ液として2.5 重量
％の水酸化カルシウム懸濁液を用意した。実施例３と同
様にして用意されたモールドに、このＡ液とＢ液をそれ
ぞれ個別の配管を通じて送液し、このモールドへの注入
直前で両液を等量混合させることによりゼリーを生成さ
せ、この生じたゼリーをそのままモールド内に５kg/cm²
の圧力で注入したが、間もなく注入剤の流れが止まるの
が観察された。注入操作を中止して注入長さを測定した
ところ、モールド底部の注入孔より１cm以内の長さであ
った。

【００２２】

【発明の効果】本発明の地盤注入剤は、地上部で容易に
調製することができ、そしてこれを地盤に注入するため
の特別な装置、操作などを必要としないから、従来の注
入工法にそのまま適用することができる。本発明の地盤
注入剤は、 300μｍ以下の珪酸質ゼリーの微粒子からな
り、地盤への注入性に優れ、この注入剤の注入により地
盤の透水性を低減させることができる。

【００２３】本発明の地盤注入剤は、アルカリ性のナト
リウム分、カリウム分などを含んでいないから、地盤中
に注入された注入剤中のシリカの再溶解が起こらず、良
好な止水効果を発現し、耐久性を有する。そしてこの注
入剤が注入された地盤の周辺もアルカリで汚染されるこ
とはない。更に、消石灰、セメントなどが添加された本
発明の地盤注入剤は、これを地盤に注入することによ
り、地盤を強化することができる。

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 // Ｃ０４Ｂ 111:70 Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者堀孝廣千葉県船橋市坪井町722番地１日産化学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者武藤雅典千葉県船橋市坪井町722番地１日産化学工業株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 SiO₂含有率１〜60重量％の珪酸質水性ゼ
リー塊を破砕することによって得られる当該ゼリーの微
細粒子と、この微細粒子に対して10〜200 容量％の水と
からなるペースト状地盤注入剤。
【請求項２】 SiO₂含有率１〜60重量％の珪酸質水性ゼ
リー塊を破砕することによって得られる当該ゼリーの微
細粒子と、この微細粒子に対して10〜200 容量％の水
と、この微細粒子に対して１〜30重量％の消石灰又はセ
メントとからなるペースト状地盤注入剤。