JPS5832190B2 - 薬注液製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この出願の発明は止水工事等に使用される薬注工に於げ
る中和薬液の製造方法に直接使用する装置に関するもの
であり、特に、アルカリ液に対する酸性液をｐＨ１，０
〜１．６の範囲にして製造して薬注液のゲル化がｐＨ６
前後の中性領域で行われる様にした薬液製造装置に係る
ものである。

周知の如〈従来より止水工事等に於ては薬注工法が広く
用いられて来ているが、薬液が地下水を汚染する可能性
が潜在的にあり、又、土木工事の制約上精度が設計的に
も施工上も出し難く、従って、当量反応を起こさせる薬
液供給が極めて困難であり、近時、しばしば地下水が汚
染される公害問題が生じて来る様になった。

これに対処するに、所謂水ガラスのケイ酸ソーダ利用の
薬注施工が比較的安全なものとして開発採用され、該ケ
イ酸ソーダをアルカリ硬化剤とし、これに硫酸等の酸剤
とアルカリ金属塩と共に供給混合させる所謂直接法がと
られて来た。

而して、第１図に示す様にゲルタイムＴ（対数表示）は
ｐＨに対し下に凸な曲線りを呈し、しかも、アルカリ領
域に於ては勾配が極めて急であり、矢印の如く、ケイ酸
ソーダ、即ち、アルカリ液に酸を供給混合する場合はｐ
Ｈ変化に比しゲルタイム変化は著るしく激しい。

又、ｐＨ８〜９間ではゲルタイムは極めて短かく瞬結状
態を招来するため酸の供給量調整が難しい難点があった
。

従って、適性注入ゲルタイム範囲ｔに於ても勢いアルカ
リ過剰になり、適性ゲルタイムが得られてもアルカリが
地下水を汚染する欠点があり、加えて、酸液適性供給の
ためポンプ類の寿令が短かくなり経済的に見合わなくな
る不利点があった。

ところで、第１図に示す様にゲルタイム曲線が右側から
下降する場合、即ち、ｐＨが３．４・・・・・・・・・
７．８に移行する方向に、つまり、アルカリに対し酸を
供給増量する様な薬液混合をする場合は図示する如く酸
性、中性領域に於てカーブはアルカリ領域に於て比較的
に緩く現われる。

就中、酸性領域よりも中性領域程その程度が顕著である
。

従って、酸液に対してケイ酸ソーダを供給混合して薬注
する方がはるかに適性制御の自由度があり、又、酸供給
に伴うポンプの障害等も生じない。

さりながら、ケイ酸ソーダと酸の化学反応に於けるメカ
ニズムは極めて複雑であり、理論的には第１図の様な曲
線を画いても酸液に通常状態でケイ酸ソーダを供給混合
した場合はミクロ的に混合部位の拡散が行きわたらない
うちにゲル化して安定したゾルが形成されない大きなネ
ックがあった。

しかも、ゾルはｐＨ１，０〜１．６の範囲が安定すると
いう極めて厳しい条件が潜在先行して現実の実施を困難
にしている問題があった。

この出願の発明の目的は上記酸性領域に於げる対酸原液
ケイ酸ソーダ注液混合の問題点に鑑み、予め貯液した酸
性原液に対しケイ酸ソーダ原液を高圧裡に注入すると共
に急速旋回攪拌することにより極めて微小時間に貯槽内
金域に於て同−ｐＨの均一分散相としての反応シリカゾ
ール溶液を形成せしめてｐＨ１，０〜１．６の範囲に維
持して安定化し、該シリカゾール溶液自体でも地盤中に
て所定ゲルタイムにてゲル化する様にし、更に、炭酸ソ
ーダ溶液等のアルカリ液と薬液注入管内にて混合し、酸
性領域から中性領域にて中和反応が進行することにより
地盤中で所定のゲル化を無公害裡に行うことが出来る様
にした優れた薬注液製造装置を提供せんとするものであ
る。

次に上記目的に沿うこの出願の発明の実施例を第２図以
下に示す図面に基づいて説明すれば以下の通りである。

第２図に示す実施例に於て、１，２はそれぞれ硫酸、ケ
イ酸ソーダの原液貯槽及び、３は炭酸ソーダの貯槽であ
り、各々はバルブ４，５、及ヒ、ダンパー６、送給装置
のポンプ７．８，９を介して送給管１０，１１，１２に
より予備混合槽１３、混合槽１４、アルカリ貯液槽１５
に連絡されている。

そして、該酸性原液貯槽１３内の所定レベルにはレベル
適宜の検知装置１６が配設されてあって、硫酸１７のレ
ベルが所定位置まで下がるとタイマー付の周知の適宜制
御装置１８が所定時間作動して送給装置のポンプγ、及
び、バルブ４を作動して硫酸原液貯槽１から所定濃度の
硫酸原液１９を送給管１０より予備混合槽１３に所定量
供給すると共に酸化マグネシウム槽２０のダンパーを開
キ、硬化促進剤の酸化マグネシウム２１を所定量添加す
る。

２２はタービン型攪拌機であって、硫酸、及び、該塩化
マグネシウム、並びに、図示しない水を均一に攪拌混合
する。

２３はパイプであって硫酸１７を前記予備混合槽１３か
ら混合槽１４に供給する様にされ、バルブ２４、送液ポ
ンプ２５が介装されている。

該混合槽１４内底部にはレベル検知装置２６がセットさ
れて、貯溜硫酸量が所定レベルまで降下すると周知の所
定タイマー付制御装置２７の作動によりポンプ２５、バ
ルブ２４が給液作動し、所定量の硬化促進剤含有硫酸を
給液パイプ２３を介して予備混合槽１３から混合槽１４
に供給する。

一方、前記送給管１１の先端には後述説明のケイ酸ソー
ダ硫酸混合装置２８が付設されて混合槽１４内に臨まさ
れている。

而して、該混合槽１４内にはｐＨ検知装置２９が設けら
れていて周知のｐＨメータ３０に連絡され、上記混合槽
１４内のｐＨ値が１．０〜１．６内の範囲にある様に適
宜制御装置３１を介してバルブ５、ポンプ８を作動し、
適宜昇圧装置３２を作動させ、ケイ酸ソーダ原液貯槽２
内のケイ酸ソーダ３３原液を送給管１１により送給し、
混合装置２８から予め混合槽１４内に貯溜された硫酸内
に圧出混合する。

該混合装置２Ｂは第３，４図に示す様に前記送給管１１
のランスパイプに接続される固定部３４と該固定部３４
下端フランジ３５との間にベアリング３６を介してラビ
リンスシール３７を有する回転可能なケーシングのノズ
ルパイプ３８が下端に機構部に液が浸入しない様にした
ダイヤフラムシール３９を有して一体化されている。

又、該ノズルパイプ３８の胴部には３個のノズル４０，
４０，４０が略接線方向に穿設されており、内部上下部
に内向突設した有孔フランジ４１゜４２間には押圧バネ
４３を介してダンパー４４が該ノズル４０，４０，４０
を開閉可能にして設けられている。

尚、第５図に示す実施例の混合装置２８′は第３゜４図
に示す混合装置２８がバネ圧縮式であるのに比し、戻り
バネ４３′を介してダンパー４４′を下降式にした態様
であって、実質的に変りはないものである。

他方、アルカリ貯液槽１５内底部にはレベル検知装置４
５が設置されて炭酸ソーダ液４６が所定レベルに下降す
るとタイマー付制御装置４７が前記ダンパー６、送給装
置９を作動し、炭酸ソーダの貯槽３内から炭酸ソーダ４
８を供給する様にされている。

そこで、前記混合槽１４からの酸送給管４９と該アルカ
リ貯液槽１５からのアルカリ液送給管５０はそれぞれバ
ルブ５１，５２を介して適宜比率調整装置５３によって
定比送りポンプ５４゜５５を装備して薬液注入管５６に
連結されている。

上記構成に於て、硫酸原液１９は原液貯槽１より前記レ
ベル検知装置１６の作用により所定量常時予備混合槽１
３に貯溜され、同様に硬化促進剤としてのアルカリ金属
塩としての酸化マグネシウム２１も設定量供給されて攪
拌機２２により常に均一攪拌されている。

そして、該均−攪拌相の硫酸を前記混合槽１４のレベル
検知装置２６、制御装置２７の作用を介してバルブ２４
、ポンプ２５により該混合槽に一定量予め供給される様
にする。

而して、該混合槽１４内に硫酸１７を予め貯溜した状態
に対し、即ちｐＨＯの段階に於て、ｐＨ検知装置２９が
ｐＨＯを検知してｐＨメータ３０を介して制御装置３１
が作動しバルブ５を開くと共にポンプ８及び昇圧装置３
２を起動し、ケイ酸ソーダの原液貯槽２からケイ酸ソー
ダ原液３３を送給管１１より混合槽１４内の貯溜硫酸中
に浸漬して停止している混合装置２８に供給圧送される
。

該圧送されたケイ酸ソーダ原液３３は第３，４図の実施
例に於てはランスパイプより固定部３４に入り、更に、
ベアリング３６よりフランジ４１の中央孔からノズルパ
イプ３８に入ろうとするが、弾圧バネ４３、及び、ダン
パー４４、並びに、該ダンパー４４とダイヤフラム３９
間の不活性シール油５５に抗圧されて蓄圧され、所定圧
に圧が立つ様になると、ダイヤフラム３９を下降させ、
弾圧バネ４３を圧縮してダンパー４４を下降させ、従っ
て、該ダンパー４４がノズル４０，４０゜４０を越すと
蓄圧されたケイ酸ソーダは該ノズル４０．４０，４０か
ら高圧で細線条に酸性液中に注入される。

さりながら、該ノズル４０，４０，４０はノズルパイプ
３８に接線方向に穿設されであるため、第４図に示す様
にケイ酸ソーダの噴出方向Ａが反動を該ノズルパイプ３
８に与えることにより、該ノズルパイプ３８は逆方向Ｂ
に自動反転回転し、従って、両者相俟って、ケイ酸ソー
ダは硫酸中に高圧で細線状に、しかも、旋回状に噴出さ
れ、極めて短時間に攪拌混合域が拡大形成され均一攪拌
が行われる。

一般に前記の如く、酸性液中にケイ酸ソーダを投与混合
する場合は攪拌相、つまり分散相が均一でないとゾル化
が行われず、直ちにゲル化してしまうが、上記の様な急
速均一分相化が企れることによりゾルが形成され、ゲル
は形成されず、しかも、反応具はほとんど発生しない。

尚、上記ノズルパイプ３８のベアリング３６にスパイラ
ルカム溝機構を付与する設計にすれば、ケイ酸ソーダの
硫酸に対する注入攪拌分散は全混合槽的に行われるし、
又、複数の混合装置を立体的に付設することによっても
行われる。

而して、上記ケイ酸ソーダの硫酸に対するゾル分散相が
ｐＨ１，０〜１．６になると、前記ｐＨ検知装置２９が
検知し、ｐＨメータ３０の作動により制御装置３１がバ
ルブ５を閉じ送給装置８、昇圧装置３２を閉じる。

従って、ノズルパイプ３８のダンパー４４上の内圧は瞬
間的に下がるため、弾圧バネ４３、ダイヤフラム３９の
作用により該ダンパー４４は直ちに上昇して瞬時にして
ノズル４０．４０．４０を遮断し、そのため、ケイ酸ソ
ーダの遮断時の噴出速度降下現象は生ぜず、故に、その
場合のゲル化反応も生じない。

尚、第５図の実施例の混合装置による場合も実質的に同
一であることは勿論であり、他の固定混合装置による場
合も同じであることも勿論である。

この様にして混合槽１４内にはｐＨ１，０〜１．６の範
囲のゾルが酸性領域で安定して形成されるが、ｐＨ１，
０以下では地盤中に注入された場合に設定ゲルタイム内
にゲル化が困難であり、又、ｐＨ１，６以上では混合槽
１４内で安定したゾルが維持出来ない。

上記の様に、混合槽１４で製造されたシリカゾールのゾ
ル酸性液はバルブ５１を介して送給管４９によりポンプ
５４に送られるが、他方の炭酸ソーダ４６はレベル検知
装置４５、制御装置４７によりアルカリ貯液槽１５に、
貯溜されてバルブ５２を介して送給管５０によりポンプ
５５に送られるため、両ポンプ５４，５５を比率調整装
置５３を介して送給比率を設定することにより中和相当
量で送られ、薬液注入管５６に送られ周知の手段で地盤
中に注入される。

そして、混合槽１４に対する硫酸供給量、予備混合槽１
３に対する硫酸原液１９、酸化マグネシウム２１の供給
量、又、アルカリ貯液槽１５に対する炭酸ンーダ４８の
供給量はレベル検知装置２６．１６，４５、及び、制御
装置２７，１８゜４７により自動的に行われるし、混合
槽１４に於ける硫酸に対するケイ酸ソーダのｐＨＯ側か
らの供給、停止もｐＨ検知装置２９、ｐＨメータ３０、
制御装置３１により全く自動的に行われる。

従って、薬液注入管５６内に送給される薬液は前記第１
図に示す酸性領域のシリカゾールに対する炭酸ソーダ添
加の中性領域中和反応となるためｐＨコントロールがし
易く、しかも、ゲルからのアルカリの溶脱も起らない。

尚、上記実施例に於てアルカリ硬化剤に炭酸ソーダ、酸
性液に硫酸を用いたが、この出願の発明はそれに限るも
のでないことは勿論である。

上記の様にこの出願の発明によれば、止水工事等に於て
使用される薬注工法に供する薬液を中和性現出可能にす
る薬液製造装置に於て、基本的に酸性原液に対してケイ
酸ソーダ液を原液微量づつ急速圧入裡に付加すると共に
両液を攪拌する様にしたために一般に強酸性側から弱酸
性に移行するゲル化、反応臭発散が生ぜず、従って、弱
酸性領域に於けるゾル、シリカゾールの現出が得られ、
地盤中に於ける中性領域への中和ゲル化が現出される効
果がある。

しかも、酸性原液に対するケイ酸ソーダ付加攪拌をｐＨ
１，０〜１．６の範囲で行うことにより安定したゾルが
得られ、地盤中に於けるゲルタイム調整にも供するとこ
ろが犬である利点がある。

又、上記の様な主剤のシリカゾールに対して炭酸ソーダ
の様なアルカリ硬化剤を付加して注入薬液とすることに
より、従来の様な酸性領域に於けるゲル化が防げること
による地下水汚染等もないメリットがあるばかりでなく
、酸性側より中性側に中和ゲル反応を求めることにより
、ゲルタイムに対するｐＨ調整の自由度が極めて大きく
、従って、単にゲルタイムを調整することが出来、それ
によって穿孔よりのゲル領域を地盤中により正確に求め
ることが出来るため、徒らに遠隔域にゾルが浸透してゲ
ル化し地下水を汚染するおそれが防げるのみならず、設
定ゲルタイムに対してｐＨ調整が容易に出来、従って、
シリカゾールに対する炭酸ソーダ等のアルカリ供給を余
裕幅をもたせて供給出来、地盤中で可及的に中和ゲル化
することが出来、その点からも本質的に地下水汚染させ
ることを防ぐことが出来る。

又、酸性原液貯槽とケイ酸ソーダ貯液槽とを別個に設置
し、該酸性原液貯槽と硬化促進剤貯槽とを予備混合槽に
接続して該予備混合槽と混合槽とを混合装置を有するケ
イ酸ソーダ貯槽に連絡させて予め該酸性原液を硬化剤と
予備混合して混合槽に貯液する様にし、ケイ酸ソーダ貯
液槽がポンプを介して混合槽に臨まされた混合装置に連
絡する様にしたことにより、上記混合槽に予め貯液した
硬化促進剤を設定量混合した酸性液に対しケイ酸ソーダ
を圧送正性、しかも該混合装置からの噴出反力により該
混合装置が自動回転して酸性液とケイ酸ソーダを高速攪
拌混合して注入することが出来、従って、貯溜酸性液に
対し全相的に極めて短時間に分散相が均−裡に形成出来
、そのため、ゲル化を生来させず、安定したゾルを製造
することが出来る。

又、混合装置がケイ酸ソーダ噴出孔を有するケーシング
を有していることにより自動反力回転、或は、攪拌混合
槽に対する設置位置の関係でケイ酸ソーダが酸性液中に
均分、且つ、急速に急速旋回分散相を形成するのみなら
ず、ケーシング内に弾性体を介して弁体を設けたことに
より、ケイ酸ソーダを硫酸に噴出注入する場合の注出圧
を充分に蓄圧させることが出来、又、注出停止時に圧力
力ットオフが瞬間的に行えるため硫酸に対するケイ酸ソ
ーダの非ゲル化注入ゾル混合が注入時から停止時まで確
実に維持することが出来る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は薬注工薬液のｐＨとゲルタイムの相関説明グラ
フであり、第２図以下はこの出願の発明の詳細な説明図
であり、第２図は薬液製造装置全体概略説明図、第３図
は混合装置の１実施例の縦断説明図、第４図は第３図ｒ
Ｖ −ＩＶ断面相当説明図、第５図は第３図相当他の実
施例の混合装置の説明図である。 ５６・・・・・・薬液注入管、４７，１８・・・・・・
２系統、１７・・・・・・酸性原液、３３・曲・ケイ酸
ソーダ原液、４６・・・・・・アルカリ液、１・・・・
・・酸性原液貯槽、２１・・・・・・硬化促進剤、１３
・・・・・・予備混合槽、２・・・・・・ケイ酸ソーダ
原液貯槽、１４・・・・・・混合槽、８，３２・・・・
・・ホンダ、２８・・間混合装置、４ｏ・・曲ノズル３
８．３８／・・・・・・ケーシング、４３，４３’・曲
・弾性体、４４，４４’・・・・・・弁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薬液注入管に対して個別２系統に送給する薬注液の
   製造装置において、酸性原液貯槽とケイ酸ソーダ原液貯
   槽を有し、硬化促進剤貯槽と該酸性原液貯槽が予備混合
   槽に流量制御装置を介して接続され、而して該予備混合
   槽とケイ酸ソーダ原液貯槽に接続する混合装置とが混合
   槽に連絡され、一方、該ケイ酸ソーダ原液貯槽がポンプ
   を介して上記混合装置に連絡されて成ることを特徴とす
   る薬液製造装置。 ２ 薬液注入管に対して個別２系統に送給する薬注液の
   製造装置において、酸性原液貯槽とケイ酸ソーダ原液貯
   槽を有し、硬化促進剤貯槽と該酸性原液貯槽が予備混合
   槽に流量制御装置を介して接続され、而して該予備混合
   槽とケイ酸ソーダ原液貯槽に接続する混合装置とが混合
   槽に連絡され、一方、該ケイ酸ソーダ原液貯槽がポンプ
   を介して上記混合装置に連絡され、該混合装置が少くと
   も１つのケイ酸ソーダノズルを穿設されたケーシングと
   、該ケーシングに弾性体を介して該ノズルを開閉して摺
   動する弁体とを有していることを特徴とするケイ酸ソー
   ダ液酸性原液混合装置。