JPS5813690A - 止水用地盤注入材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地下水の多い砂礫層等からの湧水、動水地盤
を対象とした地盤注入材に関するもので、ナトリウム系
粘土を主剤とした非薬液の地盤注入材を湧水又は動水地
盤に注入し、透水係数の小さ％ｌｈ均一な地盤を形成す
ることにより、止水効果を向上すると共に安全かつ確実
な止水用注入材を提供することを目的とするものである
。

従来、地下水の多い砂礫層等からなる湧水、動水地盤を
対象とした地盤注入材として、■セメント系のセメント
ミルク及びセメン）リベンシナイと（（３Ｂ）、■セメ
ン）薬品系の不安定水ガラス（Ｌ　ｗ　）　、■ゲルタ
イムの短かい溶ｔ１１．型薬液等が使用されている。し
かしながら、これらの地盤注入材には次のようなＩＱ！
Ｉｆがあった。

■　セメント系のセメントミルク及びＣＢＫついては、
一般にプリージング現象を生じてはならないこと、短時
間で確実に凝固しなければならないこと（凝固するまで
に数日も要するようでは注入材としての意味がないので
、数時間内に凝固しなければならない）等が挙げられる
。特に地下水の多い砂礫層では、地下水の影響を直接受
けるため、土粒子に付着したセメント凝結は著しい希釈
を受け、セメント凝結に必要な水和反応かで１１なくな
り、この結果、セメント分は半永久的に土粒子の間隙中
に分散することになる。したがって、注入の目的である
砂礫層の止水効果は全く得られないだけでなく、セメン
ト粒子から強度のアルカリ分が溶出し、これが地下水中
に混入して井戸水の汚染という公害発生の原因になる。

さらに、セメント系を注入する場合に重要なことは、セ
メント粒子が土粒子間隙をスムーズに通過すること（グ
ラウタビリテイのチェック）Ｓ土粒子間隙に注入された
注入材は全量固結すること（プリージング現象や非固結
があってはならない）及び検討された注入材の配合が実
際の施工にあたって龜充分適用できかつ使用できるもの
であるとと（注入材の粘性が高ければ高いほど、送液ポ
ンプによる土中の圧送注入は困難である）等の条件ハ を満たすことが必要であるが、セメント糸の注入材で止
水効果を得るには、あまりＩＩｃ％不確実な要素が多い
という＋１１１１があった。

■　セメンシ薬ｉ系のＬＷは、硅酸ナトリウム溶液とセ
メンシを使用した注入材であるが、や祉り地下水の影響
により硅酸ナトリウム溶液とセメンＦ液が希釈して凝固
作用がおきない。また硅酸ナシリウム及びセメント粒子
は□いずれもアルカリ分の高−材料である危め、これら
が地下水に混入し、井戸水の汚染、魚貝類への悪影響あ
るい社土壌汚染による植物、農作物への影響等が挙げら
れ、公害発生の原因になるという問題があった。

■　ゲルタイムの短かい溶液型薬液等は、地下水の多い
砂礫層からの湧水、動水地盤に注入する場合、ゲルタイ
ムを短かくして上水効果を得ているが、地下水の影響に
より薬液が希釈逸走し、充分な止水効果を得ることがで
きなかった。

以上詳述したように、従来の注入材は、地下水の影着に
より地盤安定注入材の目的を達成することが困難であり
、また地下水の汚染による公害問題−さらには施工面に
おいても不確実な要素が多いため、注入材のロス、注入
コストの増大につながる等、多くの問題があった。

本発明は上記のような従来の問題点を解決するためにな
された屯ので、ナトリウム系粘土液に無機質凝集剤を添
加した混合液からなる注入材を、湧水、動水地盤に注入
することにより、透水層地盤を不透水要地−に改良する
上水用地盤注入材を提供するものである。

本発明に係る注入材の主剤となる粘土は、産出地、粒径
によりその性質が大きく異なり、粘土液の性質１１＋異
なることから、４種類の粘度を選定してそれぞれの粘度
液の濃度（％）と、７アンネル粘度（ＦＶ）との関係を
測定した。その結果を第１図に示す。これにより主剤で
ある粘土には第１図にａで表示するナトリウム糸粘土を
使用し、助剤となる無機質凝集剤にはカチオン性である
硫酸アルミニウムを使用することにした。なお、硫酸ア
ルミニウム以外にも、ポリ塩化アルミニウムアルミン酸
ナトリウム、硫隙第−鉄、硫酸第二鉄、水酸化カルシウ
ム、塩化カルシウム、活性砂酸等各種の無機質凝集剤を
使用できるか、硫酸アルミニウムが最も安全力１つ入手
し易く、好ましい。

本発明に係る注入材は、１を当りす）　ＩＪ☆ム系粘土
４０〜１００ｇ、硫酸アルミニウム５〜２０７、残部が
水からなることを詩壇とするものである。以下本発明の
実施例について説明する。

実施例　１ ４１ａ類の粘土について、粘土液濃度（％）と７アンネ
ル粘度（ＦＶ）との関係を測定しな結果、第１図に示す
ように、同一濃度におけるファンネル粘度（ｙｖ）は、
ａのナシリウム系粘土が他のカルシウム系粘土す、ｃ、
ｄに比べて最１高く、しかも材料費も低廉である。注入
材の注入に際しては、注入材の粘度が高いほど送液ポン
プによる土中への圧送注入が困１であるが、第１暖にお
けるナシリウム系粘土ａの濃度が１０襲で、ファンネル
粘度（ＦＶ）＃３９秒までの範囲ではスムーズＫｍンプ
圧送できる。なお、水道水の７アンネル粘度（ＩＦＶ’
）け１８秒である 実施例　２ 表ＩＫ、硫酸アル１ニウムの添加量を変化させたときの
、７アンネル粘度（Ｆ’Ｖ）と水素イオン濃度（ｐＨ）
を測定した結果を示す。

表　　１ 本注入材の作液方法は、攪拌機付混合器中に１７の水を
入れ、攪拌器を１．０００にｙ、ｐ、ｍ″′ｃ＠転しな
がらこれにナトリウム系粘度８０７を投入し、１０分間
攪拌して粘土粒子を充分に分散させ念のち、表１に示す
量の硫酸アルミニウムを添加し、さらに５分間攪拌する
。ファンネル粘度（ＦＶ）の測定に用い之試験液は５０
０　ｃｃであった。

実施例　３ 本注入材が地下水の彰響により希釈分散されるかどうか
を確認するため、実施例２によって得た試験液と希釈水
との比率を変化し、各経過時間における試験液の沈降容
積を求める試験を行なった。

試験方法は、水１７．ナトリウム系粘度８０９、硫酸ア
ルミニウム８ｇ配合の試験液を、透明なメスシリンダ（
容積＝１，５００ｃｃ）に２００　ｃｃ入れたのち、希
釈水をそれぞれ２　ｐ、、０　、４００．６００゜８０
０．１，０００６Ｃ注ぎ、ガラス棒で１分間攪拌し、各
経過時間における混合液の沈降容積を求めた。試験結果
を表２に示す。

表　　２ 表２よ抄、試験液富希釈水の比率が１＝２の場合の虜は
５となり、この比率において試験液の沈降は最も遅くな
る。全体的な傾向として、時間の経過と共に試験液は沈
降し、６時間経過で試験液と希釈水けはとんと分離し、
上澄水は完全に透明無色となり・本注今材は希釈分散さ
れ′＆“ことが判明した。

実施例　４ 円筒モールド（内径１ｏｃＩＬ、高１１５３）Ｋ人工的
に砂礫を績め、これに実施例２によって得たナトリウム
系粘土と硫酸アルミニウムの混合液を注入し、砂礫６間
に混合液を１００％充填したのちＪＩＳ−人−１２１８
の定水位試験方法にしたがって透水係数・を求めた結果
、モールド底部から混合液の逸脱はみられなかった。ま
た混合液の注入前の砂礫層の透水係数は’ｔｉ＝１．３
Ｘ１０°１７てあったのが、注入後１０分経過後ＩＩｃ
おいて’　＊　ｓ　＝１−８Ｘ　１０’　ａ／ｌ、２　
’時間経過後には’ｓｓ＝　２．９　Ｘ　１０−ｎ５−
と小さくなり、本注入材による上水効果の向上が確認さ
れた。

実施例　５ 第２図及び第３図に示すように、内径２１ＣＩＩ。

高さ１２０ｃｓ＋０透明ア、クリルカラム９の底部に有
孔板１４を敷き、フィルタ用砕石（粒径的１０ｍ）７を
結めたのち２０メツシユの金網１５を敷く。

次に粒径がα４２〜５−の乾燥した砂礫８を５層に分け
て投入する。その際木槌でカラム９の外周を一層につき
６００回たたいて締め固めながら１００傷厚さに結める
。砂礫８を結める過程で、単管ジッド１０の注入孔がカ
ラム９の上端から５０３＋下の位置になるように事１Ｍ
１Ｋセットする・次に砂礫層８の上に２０メッシ：Ｌの
金網１５１敷自その上にフィルタ用砕石（粒径的１０１
ｓｔ）７を１０傷厚さに結めて上蓋１６を閉じる。

次に実施例２によって得た本注入材の注入液１を、第１
ステツプで４７．第２ステツプで４１、計８ノをダイア
７ラムボンプ２により、平均１３ｍの圧力で砂礫層８に
注入した。注入に先だち、排水】ツタ５から砂礫層８＆
Ｃ水を注ぎ、注入コック４ふら越流させて間隙の空気を
追−出し、砂礫層８の間隙を水で飽和状態にしたのち注
入コツタ４を閉じる。

このような操作を行なったのち、定ヘッドタンク１２→
カラム９→オーバー７ｔｔ−タンク１３に至る経路のコ
ック１１．６を開いて砂礫層８中に水を流し１オーバー
７０−タンク１３の調整コツクロと定ヘッドタンク１２
の調整コック１１を調整して、間隙流速１０−が得られ
ゐ流量に設定する。

注入液は注入の６０芳前に作液し、間隙水０流動が安定
していることを確認してから圧力計３及び注入関係の配
管類を接続し、注入ホース内の空気を抜く。再度流量の
変化がないことを確認したのち、直ちに注入を開始する
。注入は、第１ステツプに４ノ注入したＯち単管ロッド
１０を２０ｔｘアツプし、第２ステツプも同様に４ノを
注入した。

このようにして得た実験結果を表５に示す０表３から明
らかなように、＠１ステップで本注入材を注入する前の
砂礫層間の間隙流速は１０％であった。第１ステツプの
注入を開始してから６分経過時における間隙流速は８％
とがり、注入前に比べて２０％以上の止水効果が現われ
た。さらに、第１ステツプの注入終了時は５．４　”／
、、となり注入前に比べて約５０％の止水効果が得られ
た第２ステツプの注入中は徐々に間ａｔ速が低下し、注
入終了時は２″／、となり、第１ステツプＯ注入前に比
べると８０％もの間隙流速の低下がみちれた。さらに１
０分経過後の注入終了時においては、第１ステツプの注
入前に比べて約９０％の低減があり、本注入材が顕著な
止水効果を有することの一確証を得た。

本発明に係る地盤注入材の主剤であるナトリウム系粘土
は、粘−鉱物モンモリナイト結晶を主成分とする微粉末
１扇、粘土であり、一般の土粒子と同様に負電荷（−′
電位）を持っている。このため、第４図に示すように反
対の正電荷（十電位）のイオンを添加すると、土粒子は
電気的に中性にな）、互いに吸収し合って大！ｉな粒子
（フロック状態）となる。この正電荷のイオンを有する
物質が硫酸アルミニウム等の無機質凝集剤である。

以上の説明から明らかに１本発明は次のような顕著な効
果を有する。

（１）本注入材の注入前の７アンネル粘度（ＦＶ）は２
０〜２６秒であり、水のファンネル粘度（ＦＶ）１８秒
に比べては電量程度の低粘性なので、ポンプ圧送が容易
である。

（２）　　ナトリウム系粘土は、水に接するとコルイド
状（粒径１０１００ｌ以下）となり、これに無機質凝集
剤を添加してフロックが形成されても、この７！ツタは
セメント粒子のように大きな粒径固体ではないので、土
粒子間への浸透は容易である。

（３）　　本注入材の声は、注入前は・３〜５で酸性で
あるが、地盤中に注入すると−＝７で中性になり、地下
水汚染の問題は生じない。つまり、本注入材は、一般の
注入材のよう硅酸す）リウム溶液を使用しない非薬液を
使用しているので、確実性の乏しいゲルタイムを必要と
しない。このため地下水の影響による注入液の希釈逸走
という問題は生じない。

層等からなる湧水、動水地盤に注入すると、注入前の…
が３〜５の範囲であったのが、地下水の影響により−＝
７と中性になると共に、架橋作用によりさらに大きな７
０ツクが形成され、これが砂礫層の間隙を順次目結りし
て充填することにより、透水性の良い砂礫層地盤を、透
水性の悪い地盤、したがって止水性の良い地盤に変える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粘度液濃度とファンネル粘度の関係を示す線図
、第２図は注入実験装置の概略図、第６図はその要部の
一部断面図、第４図はフロックの形成過程を示す説明図
である。 １：注入液、７：フィルタ用砕石、８：砂礫層−９！カ
ラム、１０：単管ｐラド、１２：定ヘッドタンク、１３
ニオ−バー７０−タンク、１５：金網０ 代理人　弁理士　　佐　藤　正　年 第１図 第４図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１！当りナトリウム系粘土４０〜１００ｇ、カチ
   オン性の無機質凝集剤５〜２０ｇ、残部は水からなるこ
   とを特徴とする止水用地盤注入材。
2. （２）前記無機質凝集剤として硫酸アルミニウムを使用
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の止水
   用地盤注入材。