JPS58141283A - 珪酸塩系グラウトの地盤注入法 - 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、水ガラスを主剤とし、二酸化炭素を硬化剤と
する珪酸塩系グラウトの地盤注入法に関するものであっ
て、その目的とするところは、地盤中に注入したグラウ
トよや炭酸ガスを発生させない無公害性の地盤注入法を
提供することＫある。

本発明の他の目的Ｆｉ、グラクトの製造およびその地盤
注入を不必要に高−圧力で行なわせない地盤注入法を提
供することにある。

本発明の更に他の′目的は、グラウトを地盤中に連続的
に注入して−る間にグラウトのゲルタイムを長短なもの
に直ちに変更することができる地盤注入法を提供するこ
とＫある。

地盤中に注入したグラウトより炭酸ガスを放出させたｍ
＝酸化炭素を硬化剤とする珪酸塩系グラウトの地盤注入
法として本発明者らは先に特願昭５４−４４０８４号に
おいて、二酸化炭素と水を第一の管路混合器中に圧送し
て加圧下に炭酸水を製造し２次ｉで得らｎた炭酸水を気
液分離８ＩＫ導き。

水に未溶解の炭酸ガスを分離・除去したのち第二の管路
混合器に導き、該混合器中において過剰の水ガラス水溶
液と反応させ、このようにして製造したグラウトを地盤
中に注入する方法を提案し友。

しかしながら、この方法においては１通常第一の管路混
合器において用いた高圧をそのまま第二の管路混合器に
おいても用いるので、炭酸水製造装置、グラウト製造お
よびその地盤注入装置を含む装置全系が高圧となり、こ
れは安全上必ずしも好ましいものとは云えない。

本発明は主としてかかる欠点が是正された地盤注入法に
係わるものであって、その要旨とするところＩｆｉ［高
めらルた圧力の二酸化炭素と水を第一の混合器に供給し
、該混合器中において、不飽和炭酸水が得ら几るような
圧力条件で炭酸水を製造し９次いで得らｎた炭酸水を、
必要に応じて気液分離器に導き、水に未溶解の二酸化炭
素を分離・除去したのち、第二の混合器に供給し、該混
合器中において、その製造時の圧力よりも低い圧力であ
って、しかもその圧力状態において炭酸水中より炭酸ガ
スが発生しないような圧力の下に化学量論的に過剰の水
ガラス水溶液と反応させ、このようにして得られたグラ
ウトを地盤に注入することを特徴とする珪酸塩系グラウ
トの地盤注入法。」Ｋある。

第１図は２本発明の実施態様をあられすフローシートで
ある。本発明においてはグラウトの硬化剤として二酸化
炭素が使用され、二酸化炭素源として炭酸ガスおよび液
化炭酸ガスのいずれも使用可能であるが、以下二酸化炭
素源として炭酸ガスが用いられた場合の実施態様につい
て説明すると。

炭酸ガス貯槽１（通常、液化炭酸ガスボンベが用いられ
る。）および水貯槽６より高められた圧力の炭酸ガスお
よび水のそれぞ１１を第一の混合器！の入口部に供給す
る。

炭酸ガス貯槽１は温水槽２のなかに浸漬して。

必要に応じて適宜加温することにより、ｕ７＆貯槽１よ
り多量の炭酸ガスを流出したときに認められる槽内圧力
の低下や炭酸ガス流出鑞の減少、槽内温度の低下等を防
止することができる。

流量調節弁５を開口して炭酸ガス貯槽１よ参流出させた
炭酸ガスは蒸発器４内を通過させることＫより、同伴す
る液滴を気化させることができる。

５は、第一の混合器９に供給する炭酸ガスの流量を一定
にすることができる流量調節装置である。

なお本発明にお艷ては二酸化炭素源として液化炭酸ガス
も用いらｎるが、これを用いる場合は。

通常、液化炭酸ガスボンベを倒立させ、ポンプで液化炭
酸ガスを取り出して第一の混合器９に供給することが好
ましい。

本発明に用いる第一の混合器９は一端に二酸化炭素供給
口および水供給口、他端に加圧炭酸水排出口が設けられ
、かつその内部に、気−液まｆｃは液−液の接触混合を
良好にさせるための任意の装置、たとえば攪拌機、ジャ
マ板等が設けられた密閉耐圧構造のタテ型または横型の
槽である。

第一の混合器９内には図上、プロペラ式５段攪拌翼付攪
拌機が設けられているが本発明においてはこのような形
状のものに限定さｎず、タービン型、ファンタービン型
、わん曲羽根ファンタービン型、ファウドラー型、プル
マージン型その他任意の攪拌翼付攪拌機を用いることも
できる。

その他、第一の混合器９として、その内部に静止型流体
攪拌用エレメントが設けられた混合器。

いわゆるラインミキサー（管路混合器）も好適に用ｉら
れるが、どのような形式の混合器が用いられるにせよ９
．供給された二酸化炭素と水をなるべく短時間で混合で
きるような攪拌効率のよい混合用機器が内装された混合
器を用いることが好ましい。

第一の混合器９に供給した炭酸ガスおよび水は該混合器
内において混合されて炭酸水が製造されるが１本発明に
おいては、この際、該混合器内におｉて不飽和炭酸水（
ＣＯ，濃度が未だ飽和状態に達していない炭酸水）が得
られるような圧力条件で炭酸水を製造することが必要で
ある。

炭酸ガスの水に対する溶解度は周知のごとく圧力に比例
して大きくなる。したがって、成る任意の圧力において
炭酸水中のＣＯｍ　Ｉｊ　ＩＩ：が飽和状態であっても
、圧力を高めることＫよりＣＯ，濃ｆ＃′ｉ再び不飽和
状態になる。

本発明は、第一の混合器９内においてこのような不飽和
炭酸水が得られるよう、該混合器内の圧力を炭酸水中の
ＣＯ冨濃［Ｋ応じて適宜調節するものであって、このよ
うな圧力条件の下に炭酸水を製造することにより、第一
の混合器９内において水に対するＣ０２の溶解を促進さ
せることができ。

混合器９に供給したＣＯ寞の全量を該混合器内において
水に溶解させることができる。

これに対し、既述の特願昭５６−４４Ｑ８４号明細書記
載方法においては９通常、第一の管路混合器中において
、飽和または過飽和炭酸水が得ら几る。

このような圧力条件の下に炭酸水を製造しており、そし
てこのような圧力条件下で炭酸水を製造すると、混合器
として必らずしも効率がよいとは云えない一般の管路混
合器を用いた場合は、水に対するＣＯ鵞の溶解が遅く、
この友め得られた炭酸水中には水に未溶解のＣＯ鵞が多
かれ少なかれ含まれていて、これが後続のグラウト製造
工程においても消費されず、グラウトに同伴して地盤中
に注入さ几て地盤中において炭酸ガスとして放出される
ようＫなる。

第一の混合ｌ！ｉ９内の圧力は、圧力調節弁１４を適宜
調節したり、水および炭酸ガスの供給圧を調節すること
により任意なものに調節することができる。

このようＫして第一の混合器？内において製造し几炭酸
水中には通常未溶解のＣＯ，は認められないが、運転が
定常状態になる迄の過程中あるいは誤操作等で水に未溶
解のＣｏ１を若干含む炭酸水が製造される可能性もあり
得るので、このような場合は該炭酸水を気液分離機２２
に導き、水に未溶解の００３を分離除去する。この場合
、流量関節弁１５を閉にし、流量調節弁２ｓおよび２４
を開にする。水に未溶解のＣＯ雪はガスとして気液分離
器２２の気相部に集められる。

このように必要に応じて気液分離器を通過させせてグラ
ウトを製造するが１本命＃４においては。

この際第二の混合器内の圧力は保安・安全上の見地から
第一の混合器内の圧力よりも低くする。但し、第二の混
合器１７内の圧力を余りにも低くすると、該混合器１５
内に供給した炭酸水より炭酸ガスが発生し、これがその
ままグラウトに同伴して地盤中に注入されるおそルがあ
るので１本発明においては第二の混合器１７内の圧力は
、該混合器内に供給した炭酸水より炭酸ガスが発生しな
いような圧力にすることが必要である。

第二の混合器１７内の圧力は、第一の混合器９の出口か
ら第二の混合器１７０八口に至るまでの配管の口径を適
宜大きくしたり、第二の混合器１７の出口部に低圧で開
口する保圧弁１８を設けることにより、第一の混合器９
内の圧力よりも任意に低くすることができる。

本発明に用いる水ガラスとしては、従来地盤の安定化に
用いられているＪＩＳ５号珪酸ソーダが通常好適に用い
られるが、　　５ｉ（Ｊｌ／Ｎａ２Ｏのモル比がＪＩ８
５号よりも高い５以上のものからａＳ程度のもの迄用い
らルる。

こｎら水ガラスは、施工に際し、水で希釈して地盤安定
化に適した濃度の水溶液にするが、水ガラスとしてＪＩ
ＳＳ号珪酸ソーダが用いられた場合は９通常とれを等容
量の水を加えて希釈して地盤安定化用水ガラス水溶液を
調製する。

本発明に用いる第二の混合器１７としては２通常この種
のグラウトの地盤注入に常用されているその出口部に混
合室が設けられた中空二重管とか。

その内部に流体混合用エレメントが設けられた通常の静
止型管路混合器が好適に用−られる。

第二の混合器１７の排出口には９通常該混合器内の圧力
を一定に保つことができる保圧弁１ａが設置される。

水ガラス水溶液は、その貯槽１１より定量ポンプ１６に
より第二の混合器１７に供給する。

本発明においては、第二の混合器１７に供給する水ガラ
ス水溶液は、同時に該混合器中に供給される炭酸水光射
して化学量論的に過剰にすることが必要であって、と九
により、該炭酸水中に溶解しているＣＯ雪の全量が水ガ
ラスと反応して中和塩を生成するので、地盤中に注入し
たグラウトから炭酸ガスが放出さｎるようなことはない
。

本発明におけるグラウトは、上記のごとく、炭酸水に対
して化学量論的に過剰の水ガラスを使用する関係上、地
盤中においてアルカリ性領域で硬化する。したがって、
グラウトのゲルタイムは。

そのｐＨを低くするほど、すなわち水ガラスに対する炭
酸水の使用量を多くするほど短くなる。

施工に当たｐ、所望のゲルタイムのグラウトが得られる
よう、炭酸水や水ガラス水溶液の濃度および両者の混合
割合を適宜変化させることが望ましい。

斜上の本発明にしたがえば、地盤中に注入したグラウト
より炭酸ガスの発生が全く認められず。

従来よりも有利に無公害性の地盤安定化を実施すること
ができる。

また２本発明においては、第一の混合器内において不飽
和炭酸水が得られるような圧力条件、すなわち換言すル
ば、第一の混合器内において、炭酸水を飽和させないよ
うな充分高い圧力管用いてやくさせることができる。

したがって１本発明にしたがえば、第一の混合器を従来
Ｋ〈らぺて小容量にすることができる。

更に９本発１ｊｌｉＫお−ては、第一の混合器内の圧力
よりも第二の混合器内の圧力が後記の実施例から明らか
なように格段に低−ので１作業・操作上安全であるばか
りか、これによりグラウト製造装置（定量ポンプ、第二
の混合器等）の耐圧を小さくすることができるので設備
費を軽減することができる。

更Ｋまた１本発明にしたがえば、グラウトを連続的に製
造して地盤中に注入することができるので、土質条件に
即応して迅速にグラウトのゲルタイム＋原料の混合割合
を変化させることができる等１種々のメリットを期待す
ることがて舞る。

以下、実施例を用−て本発明を更ＫＪ４体的に説明する
。

実施例１ その内部に流体混合用攪拌ａｍ（プロペラ型５段攪拌繭
が設けらルた最大回転数５０００　ｙ、ｐ、ｍの■機）
が設けられた直径１００■、長さ５００■の第一の混合
器の一方の入口部に温度２０℃の水を１０ｔ／分の水を
ポンプにより供給すると同時に他方の入口部に液化炭酸
ガス貯槽より液化炭酸ガスをα４ｋｇ／分の速度でポン
プにより供給し、該混合器内において炭酸水を製造した
。

この際、第一の混合器の出口部に設けられた圧力調節弁
を調節して該混合器内の圧力を１′００ｋｇ／ｃＩＩ（
ゲージ）に保持し友。

炭酸水の製造が定常状態に至る過程におりて。

炭酸水中に水に未溶解のＣＯ２が含まルるおそれがあつ
友ので、第一の混合器９から流出した炭酸水を容積１ｔ
（５０■φＸ５０Ｇ−）の沈降槽型気液分離器を通過さ
せた。

次いで得られた炭酸水を、その内部に流体混合用エレメ
ントが１２個内装さルた直径１２■、長さ３００ｍの第
二の混合器（静止型管路混合器）の一方の入口部に定量
ポンプにより供給すると同時に、他方の入口部ＫＪＩ８
Ｓ号珪酸ソーダと水の等容量混合液を定置ポンプによＪ
）１０４／分の速度で供給した。

との＊、第二の混合器１７の出口に内装されたスプリン
グ式保圧弁により、該混合器内の圧力を２５〜５０ｋｇ
／ｃｄｃゲーｙ）に保持させた。

第二の混合器に供給された炭酸水および水ガラス水溶液
は、該混合器内で混合さル反応してグラウトが製造され
た。

このグラウトは、均一な溶液で炭酸ガスの放出が全く認
められなかった。

そして、このグラウトのゲルタイムは４５秒でグラウト
を砂レキ層へ注入し、硬化させて得られた硬化物の圧縮
強度は＆　Ｏｋｇ／−であつ友。

実施例２ 実施例１で用いたのと同じ第一の混合器の一方の入口部
に温度５℃の水を１５ｔ／分の速度でポンプによ）供給
すると同時に、他方の入口部に炭酸ガスをα０３−７分
の速度で供給し、該混合器内において炭酸水を製造した
。

この際、実施例１と同様の方法により、第一の混合器内
の圧力を１００ｋｇ／−に保持した。

次いで得らｎた炭酸水を、その内部に流体混合用エレメ
ントが６個内装さｎた直径１２■、長さ１５０■の第二
の混合ｍ（静止型管路混合器）の一方の入口部に定置ポ
ンプにより供給すると同時に。

他方の入口部ＫＪＩＳ３号珪酸ソーダと水の等容量混合
液を定置ポンプによＪ）１５４７分の速度で供給した。

この際、実施例１と同様の方法により、第二の混合器１
７内の圧力を１〜２Ｉｃｇ／ｄ（ゲージ）Ｋ保持させた
。

第二の混合器に供給さｎた炭酸水および水ガラス水溶液
は、該混合器内で混合さｎ９反応してグラウトが製造さ
几た。

仁のグラウトは、均一な溶液で炭酸ガスの放出が全く認
められなかった。

そして、このグラウトのゲルタイムは２５分でグラウト
を砂質−へ注入して硬化させて得らｎた硬化物の圧縮強
度は２．５〜五〇ｋｇ／−であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施態様をあらゎすフローシート
である。 記　号　１　炭酸ガス貯槽 ｌ　２温水槽 ｌ　　３　流量調節弁 Ｉ　４蒸発器 ｌ　　５　流量調節装置 ｌ　６水貯槽 ｌ　　７　流量調節弁 ｌ　８ポツプ ｌ　　？　第一の混合器 ｌ　１０　攪拌機駆動用電動機 ｌ　１１　水ガラス水溶液貯槽 Ｉ　１２　流量−節介 １　１３　　圧力調節装置 ｌ　１４　圧力調節弁 ｌ　１５　流ｉｉｓ節弁 節介　１６　　定量ポンプ １　１７　　第二の混合器 記号１８保圧弁 １　１９地　　盤 ｌ　　２０液面調節装置 ｌ　　２１ガス流量調節弁 ＃２２気液分離器 〃２３流ｉ１ｍ節弁 ｚ　　　２４流ｉｔ調節弁 特許出願人　日東化学工業株式会社 同　　　　　ニット−エンジニアリングサービス株式会
社手続補正書（自発） 昭和５７年３月１６　　日 特許庁長官　島１）春樹殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第２１９９４号 ２、発明の名称 珪酸塩系グラウトの地盤注入法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 〒１００　　東京都千代田区丸の内−丁目５番１号４、
補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ５、補正の内容 （１）　　明細書第２頁、下から第２行に記載の「気液
分離機」を「気液分離器」と補正する。 （２）　　明細書第５頁、第１１行に記載の「加圧炭酸
水」を「炭酸水」と補正する。 （３）明細書第６頁、下から第２行に記載の「圧力」を
「系内圧力」と補正する。 （４）明細書第７頁、第１１〜１３行に記載の「飽和ま
たは過飽和炭酸水が得られる。このような圧力条件の下
に・・・・・・」を「飽和または過飽和炭酸水が得られ
るような圧力条件の下に・・・・・・」と補正する。 （５）明細書第８負、第１１行に記載の「気液分離機２
２」を「気液分離器２２」と補正する。 （６）明細書第９頁、第４行に記載の「該混合器１５」
を「該混合器１７Ｊと補正する。 以上 手続補正書（自発） 昭和５７年４月７　日 特許庁長官島田春樹殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第２１９９４号 ２、発明の名称 珪酸塩系グラウトの地盤注入法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 〒１００東京都千代田区丸の内−丁目５番１号４、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 もの」を「長短任意なもの」と補正する。 （２）明細書第９頁、最終行に１載の「もの迄用いられ
る」を「もの迄も用いることができる」と補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高めらｎた圧力の二酸化炭素と水を第一の混合器
   に供給し、該混合器中において不飽和炭酸水が得られる
   ような圧力条件で炭酸水を製造し。 次いで得られた炭酸水を、必要に応じて気液分離器に導
   き、水に未溶解の二酸化炭素を分離・除去したのち、第
   二の混合器に供給し、該混合器中において、その製造時
   の圧力よりも低い圧力であって、しかもその圧力状態に
   おｉて炭酸水中より炭酸ガスが発生しないような圧力の
   下に化学Ｉｉ論的に過剰の水ガラスと反応させ、このよ
   うにして得られたグラウ）１−地盤に注入することを特
   徴とする珪酸塩糸グラウトの地盤注入法。 （２）二酸化炭素源として炭酸ガスを使用する特許請求
   の範囲第（１）項記載の地盤法人法。 （５）　　二酸化炭素源として液化炭酸ガスを使用する
   特許請求の範囲第（１）項記載の地盤注入法。