JPS58217585A - 地盤安定化用「けい」酸塩系グラウトの製造方法 - 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】 本発明は珪酸ソーダを主剤とし、二酸化炭素を硬化剤と
する地盤安定化用珪酸塩系グラウトの改良された製造方
法に関するものであって、その目的とするところは、上
記グラウトを従来よシも格段に低圧を用いて製造するこ
とができる方法を提供することにある。

従来、珪酸ソーダと二酸化炭素を組み合せた地盤安定化
用グラウトの製造方法として種々の方法が提要されてい
るが、その代表的な方法として、たとえば、その内部に
適当な流体混合用機器が設けられた密閉耐圧構造の第一
の混合器に、高められた圧力の二酸化炭素と水を供給し
、該混合器中において供給原料にする加圧下に炭酸水を
製造し、次いで得られた炭酸水を、その製造時の圧力を
維持させたまま第二の混合器に供給し、該混合器中にお
いて化学量論酌量以上の珪酸ソーダ水溶液と混合させて
地盤注入用グラウトを製造する方法が知られている。

しかしながら、この方法においては通常高濃度の炭酸水
を必要とし、そしてこれを得るだめには第一の混合器中
において通常数十気圧またはそれ以上もの高圧を用いて
炭酸水を製造しなければならず、かかる傾向はゲルタイ
ムが極端に短い瞬結工法用グラウトを製造する場合に特
に顕著に認められる。

このため、第二の混合器内も当然商用となシ、結局装部
全系が高圧になって、これは安全性の点で問題があり、
かっこのような方法は高何１な耐圧機器を用いるので装
置経済の点からも好ましいものではない。

本発明者らは、従来技術における、かかる欠点を是正す
べく種々研究した結果、地盤注入用グラウトの製造に必
要な二酸化炭素の一部を予め珪酸ソーダ水溶液と混合さ
せて、まず地盤注入用グラウトよシもゲルタイムが長い
グラウトを↓造し、次いで残余の二酸化炭素から炭酸水
をつく９、これと該グラウトを混合して地盤注入用グラ
ウトを製造することによシ、従来よシも低濃度の炭酸水
の使用で地盤注入用グラウトが得ちれること、そし７て
このため炭酸水を従来よりも格段に低圧を用いて製造す
ることができ、しだがってグラウトの製造が従来よりも
格段に低圧で行なうことを見出し、本発明に到達した。

本発明ｔｉ「第一の混合器に珪酸ソーダ水溶液と二酸化
炭素を供給し、該混合器中において両者を混合して、予
め地盤注入用グラウトよりもゲルタイムが長いグラウト
を製造し、次いで該グラウトを第二の混合器の一方の入
口部に供給すると同時に他方の入口部に第三の混合器＝
＋川でおいて製造した炭酸水を供給し、該第二の混合器
中において両者を混合して地盤注入用グラウトを製造す
ることを特徴とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの製
造方法。」　に係わるものである。

第一図は本発明の一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成分して二酸
化炭素を使用し、二酸化炭素お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一実
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。）および珪酸ソーダ
水溶液貯槽８よシ炭酸ガスおよび珪酸ソーダ水溶液のそ
れぞれを第一の混合器６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
て適宜加温す不ことにより、該貯槽１より多量の炭酸ガ
スを流出させたときに認められる槽内圧力の低下や炭酸
ガス流出量の減少、槽内温度の低下等を防止することが
できる。

流量（圧力）調節弁３を開口して炭酸ガス貯槽１よシ流
出させた炭酸ガスは蒸発器：４中を通過させることによ
シ、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６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である。

なお、本発明においては既述のごとく二酸化炭素源とし
て液化炭酸ガスも用いられるが、これを枡 用いる場合は、通常、その内部にサイフオンが■入され
た液化炭酸ガスボンベを用い、ポンプで液化炭酸ガスを
取シ出して第一の混合器６に供給することか望ましい。

本発明に用いる第一の混合器６け、その適当な部分に二
酸化炭素供給口、珪酸ソーダ水溶液供給口およびグラウ
ト刊出口が設けられ、かつその内部に気体〜液体、また
は液体〜液体の接触混合を良好にさせるだめの任意の装
置、たとえば攪拌機、ジャマ板等が設けられた密閉耐圧
構造の線型または横型の横である。

第一の混合器６内には、図上、プロペラ型攪拌翼付攪拌
機が設けられているが、本発明においては攪拌翼はこの
ような形状のものに限定されず、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、その他任意の翼が付された攪拌機
を用いることができる。

炭酸ガスの第一の混合機６への供給は、該混合器の上部
からのみではなく、下部よシ供給して上部へ吹き上げて
もよく、また該混合器内の珪酸ソーダ水溶液相にノズル
を捜入し、該ノズルよシ炭酸ガスをバブリングさせても
よい。

一方、珪酸ソーダ水溶液の供給方法としては単なるノズ
ルにより第一の混合器６の上部に供給する方法よシも第
一の混合器６の上部よシスプレーノズルによシ微小液滴
として該混合器内へ落下させる方法のほうが液とＣＯ！
との接触効率を良くすることができるので好ましい。

その細筒−の混合器６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）も好適に用いられるが、どのよう
な形式の混合器が用いられるにせよ、供給された二酸化
炭素と珪酸ソーダ水溶液をなるべく短時間で混合するこ
とができる混合器を用いることが望ましい。

本発明に用いる珪酸ソーダとしては、従来地盤の安定化
に用いられているＪＩＳ　３号珪酸ソーダが通常好適に
用いられるが、５ｉＯｚ／ＮａｔＯのモル比がＪＩ３３
号品よシも高いものから５．５程度のもの迄も用いるこ
とができる。

これら珪酸ソーダは施工に際し、水で希釈して地盤安定
化に適した適宜の濃度の水溶液にするが、本発明におい
ては珪酸ソーダ水溶液貯槽８に仕込む珪酸ソーダ水溶液
中の原料珪酸ソーダの濃度は、通常２０〜１００容量チ
、特に２５〜６０容量チにするのが好ましい。

第一の混合器６に供給した炭酸ガスと珪酸ソーダ水溶液
は、該混合器中で混合されてグラウトが製造されるが、
木兄Ｗ」においては、この際炭ｉ！ηガスの供＃＠邦、
を適宜調節して該混合器中において予め目的とする地盤
注入用グラウトよシもゲルタイムが長いグラウトを製造
する。

本発明においてこの工程でこのようなグラウトを製造す
ることの意義は、地盤注入用グラウトの製造に必要な炭
酸ガスの１部をこの工程において予め原料珪酸ソーダ水
溶液に吸収させることによって後続の工程で用いる炭酸
水の濃度低下を図１もって炭酸水の製造に用いる圧力を
低減させようということにある。

したがって、この工程においては炭酸ガスの使　　　゛
用量をなるべく多くすることが望ましいが、この工程で
余りにも炭酸ガスの使用量を多くすると、ゲルタイムが
匂いグラウトが製造されて、後続の工程で製造する地盤
注入用グラウトのゲルタイムが限定されてしまうので、
地盤注入用グラウトのゲルタイムを数秒〜十数分に設定
する一般の土質安定化の施工の場合は、通常この工程で
ゲルタイムが６０分またはそれよりも長いグラウトを製
造することが望ましい。

なお、周知のごとく珪酸ソーダと炭酸ガスを混合すると
、中和反応が進行しヤ相当する塩が生成する。

しだがって、この工程において第一の混合器６伍 中に多量の炭酸ガスを供給しても、炭酸ガスは一次反応
によシ消費されるので、該混合器内の圧力が供給炭酸ガ
スにより著しく高められるようなおそれはない。

本発明においては、このように第一の混合器６中で製造
したグラウトは、次いで第二の混合器２０の一方の入口
部に供給すると同時に他方の入口部に炭酸水を供給し、
該第二の混合器２０中で両者を混合して地盤注入用グラ
ウトを製造する。

この除用いる炭酸水は、水貯槽１５および炭酸ガス貯槽
１′より水および炭酸ガスのそれぞれを第三の混合器１
３に供給し、該混合器中において供給原料による加圧下
に両者を混合して製造するが、この炭酸水の濃度は地盤
注入用グラウトの製造に必吸とされる炭酸ガスの一部が
既に第一の混合器６中において原料珪酸ソーダ水溶液に
吸収され、消費されているので従来よυも低濃度でよく
、シたがって該炭酸水の製造に用いる圧力をル゛〔来よ
りも低くすることができる。

第二の混合器２０は、グラウトの地盤注入にも用いられ
るものであって、この種グラウトの製造ならびに、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
けられた一般の静止型管路混合器等が通常好適に用いら
れる。

第二の混合器２０の排出口には、通常該混合器内の圧力
を一定に保つ保圧弁２１が設置される。

この種の保圧弁として、従来スプリング式、油圧式、電
子式、空気式等、種々の構造のものかあるが、本発明に
おいてはどのような形式のものも用いられる。

本発明に用いる第三の混合器１３の形状、構造等につい
ては第一の混合器６の場合と同様のことが云える。

第二の混合器２０中において製造したグラウトはそのま
ま地盤中に注入して地盤中でゲル化させる。

本発明においては、グラウトのゲルタイムの調節は通常
、第二の混合器２０に供給する炭酸水の濃度を種々変化
させることによって行なう。

すなわち、グラウトのゲルタイムを長くする場合は炭酸
水の濃度を低くシ、反対にグラウトのゲルタイムを短く
する場合は炭酸水の＃度を高くする。

なお、本発明においては、第三の混合器１３中において
製造する上記炭酸水は飽和濃度状態、すなわちＣＣｈ濃
度が飽和に達している状態であってもよいが、炭酸水の
ＣＯｘがこのような濃度状態だと、後続の工程において
該炭酸水の圧力が低下した場合に炭酸水中よシ炭酸ガス
が発生してトラブルの原因となることもあるので、第三
の混合器１３中において製造する炭酸水中のＣＯ２濃度
は不飽和濃度状態、すなわちその時の圧力においてＣ（
ｈ濃度が末だ飽和に達していないようにすることが好ま
しい。

また、本発明においては、地盤注入用グラウトの製造に
用いる炭酸ガスの量、すなわち、第一の混合器６で用い
る炭酸ガス惜と第三の混合器１３で用いる炭酸ガス邦の
合計は、珪酸ソーダに対して化学量論酌量以下にするこ
とが望ましく、これにより地盤注入時にグラウトより炭
酸ガスが発生することを防止することができる。

斜上の本発明にしたがえば、既述の説明から明らかなよ
うにグラウトの製造を従来よりも低圧で行なうことがで
きるので、作業の安全性の点で格段に有利である。

そればかシか、本発明にしたがえば、グラウト　　　゛
の製造に特別高価な耐圧機器を用いる必要がないので、
設備費の負担が軽減され、かつ装置の保守の点でも有利
である。

次に、本発明を実施例によシ説明するが、本発明が、こ
れに限定されるものではないことは云うまでもない。

実施例 その内部にかい型攪拌翼（長さＸ幅−１３０ｍｍＸ５０
順）が設けられた密閉耐圧構造の第一の混合器の上部よ
＃）ＪＩＳａ号珪酸ソーダ：水−１：１（容量）の割合
の珪酸ソーダ水溶液を３．６ｔ／分の速度で連続的に供
給すると同時に炭酸ガスをｏ、ｏ　ｓ　ｏ　Ｋｙ１分の
速度で連続的に供給し、該混合器中で両者を混合して予
め地盤注入用グラウトよりもゲルタイムの長いグラウト
を製造した。この除泥−の混合器内の圧力は５　Ｋｙ／
−で、得られたグラウトは１時間以上ゲル化しなかった
。

次いで得られたグラウト（以下、Ａ液という。）を、先
端に保圧弁、内部に流体混合用エレメントが６ケ設けら
れた直径２１謔、長さ１５０鵡の第二の混合器（静的管
路混合器）の一方の入口部に３、６１７分の速度で連続
的に供給すると同時に他方の入口部に、第三の混合器（
第一の混合器と同じ構造、寸法のもの）中において製造
した炭酸水（以下、Ｂ液という）を３．６ｔ／分の速度
で連続的に供給し、該第二の混合器中において両者を混
合して地盤注入用グラウトを製造した。

このようにして得られたグラウトはそのまま標準砂中に
注入してゲル化させた。

炭酸水および地盤注入用グラウトの製造条件、該グラウ
トの試験結果等を第１表に示す。

４、図面の簡単な説明　　　　　　　　　　　　　　　
１８第１図は本発明の一実施態様をちられすフロー　　
　１９シートである。　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２０１．１′　　炭酸ガス貯槽　　　　　　　
　　　　　２１２．２′　　温水槽　　　　　　　　　
　　　　　　２゜３．３′　　流量（圧力）調節弁　　
　　　　　　　２３４．４′　　　蒸発器 ５．５′　　　流量調節装置 ６　　　　第一の混合器 ７　　　　攪拌機駆動用電動機 ８　　　　珪酸ソーダ水溶液貯槽 ９　　　　流量調節弁 １０　　　　ポンプ １１　　　　圧力（流量）調節弁 １２　　　　ポンプ １３　　　　第三の混合器 １４　　　　攪拌機駆動用電動機 １５　　　　水貯槽 １６　　　　流量調節弁 １７　　　　ポンプ 流量（Ｈ：力）　、ＪＡに１弁 ポンプ 第二の混合器 保圧弁 スプリング 地　　盤 特許出願人　日東化学工菓株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の混合器に珪酸ソーダ水溶液と二酸化炭素を
   供給し、該混合器中において両者を混合しで、予め地盤
   注入用グラウトよシもゲルタイムが長いグラウトを製造
   し、次いで該グラウトを第二の混合器の一方の入口部に
   供給すると同時に他方の入口部に第三の混合器中におい
   て製造した炭酸水を供給し、該第二の混合器中において
   両者を混　・合して地盤注入用グラウトを製造すること
   を特徴上する地盤安定化用珪酸塩系グラウトの製造方法
   。
2. （２）二酸化炭素が炭酸ガスである特許請求の範囲第（
   １）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの製造方法
   。
3. （３）二酸化炭素が液化炭酸ガスである特許請求の範囲
   第（１）項記載の地盤安定化用珪酸塩系グラウトの製造
   方法。