JPS5847083A - 水ガラス用の硬化剤組成物及び注入薬液 - 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、軟弱地盤の強化や止水を目的とする薬液注入
に関し、特に薬液注入工法にお〜・て使用する水ガラス
系注入薬液の硬化剤組成物及び水ガラスと前記硬化剤組
成物とを組み合わせた注入薬液を提供するものである。

薬液注入は、建設工事の補助工法として広く普及し現在
では欠くことのできな（・ものになって〜・るが、その
難点は他の補助工法工すも工事費が嵩み、施工に熟練を
要することである。

その原因としては、次の理由が考えられる。

（１）注入工事で使用する注入薬液の材料費が高（・こ
と。

（２）水ガラスのゲル化に用（・る硬化剤が２種以上の
混合物であることが多（・うえに、硬化剤の材料が液体
、粉体又は液体と粉体を組み合せたものとｍ一つように
複雑であり、粉体の場合には水に難溶性のものも多（・
ために現場での調合に手間がかかり調合に熟練を要する
。又硬化剤の種類によっては少量の混合量の費動に水ガ
ラスが極めて鋭敏に反応するため、硬化剤配合にあたっ
ての許容誤差範囲がせまく、その結果注入薬液のゲルタ
イムの制御が極めて困難であること。

（３）硬化剤が固体の形で市販されて（・る場合には、
調合操作の自動化による配合精度の向ヒ及び省力化が困
難であり、自動化できたとしても設備費が嵩むこと。

本発明は、従来の薬液注入工法の上述の如き問題の解決
を意図するものであり、安価で、−液性であって、自動
化が容易であり、しかもゲルタイムの調整が容易であっ
て調合管理に熟練を要しない注入薬液及び注入薬液用の
硬化剤組成物を提供することを目的とするものである。

一般に、水ガラスに添加する硬化剤成分は、主材として
ゲルタイムの調整を行なうために添加されるゲル化剤と
、ゲルの残置、安定性（耐久性）の向上又はゲルタイム
の制御、管理を容易にする目的で添加されるゲル化助剤
とに大別される。

ゲル化剤、特に瞬結性の注入薬液を与えるゲル化剤とし
ては、水ガ′ラスをゲル化させる力の大きな強酸性を示
す物質が用〜・られて（・る。この種の物質としては、
有機酸、無機酸及びこれらの強酸性塩類が知られている
。このうち、有機酸は高価であり、ものによっては土壌
の汚染や作業環境の劣化（例えば安価な酢酸は愚臭を呈
する）等の理しては、塩酸、弗酸、硝酸、燐酸、硫酸等
が知られて（・るが、塩酸、弗酸及び硝酸は腐蝕性が強
（・ばかりでなく、取扱−・、Ｆ多大の危険をもたらす
。

燐酸の使用は環境の富栄養化をもたらし水質汚染の原因
となるため好ましくな（・。従って１本発明Ｋｓ？〜・
ては１強酸性の酸成分として硫酸を使用する。硫、酸と
調像化合物であってゲル化剤として広く用ｔ・られて（
・る強酸性の塩としては１重炭酸ナトリウムがあるが、
この化合物は粉末状又はフレーク状の固体であって純溶
液の形で運搬し使用する本発明による硬化剤組成物中で
用（・るのは好ましくな〜・。

一方、ゲル化剤に添加して、ゲルの強度や安定性を向上
させ又はゲルタイムの調整を容易圧するゲル化助剤とし
ては１通常、無機塩類が用〜・られて（・る。この種の
無機塩類の例としては、アルカリ金属の塩化物である塩
化ナトリウム（Ｎａα）や塩化カリウム（Ｋα）、アル
カリ土類金属の塩である硫酸マグネシウム（ｋＩＩ８０
ｇ）や塩化マグネシウム（Ａ４Ｌｃｔ＊１．　　アルミ
ニラ−ｉの塩である塩化アルミニウム（４１ｃｔｓ　）
　、　１ＩＩＩアルミニウム（Ａｉｍ　（８０４）１１
及びカリ明ばん（ＫＭ（８０＊）鵞・１２ＨｍＯ）等が
安全性が高くゲル化助剤として有効に作用するものであ
る。

然し乍ら、本発明にお（・ては、ゲル化剤として硫酸な
使用する関係上、塩化物は使用できない。

塩化物は硫酸と反応して腐蝕性の強（・塩酸を発生し、
長期間貯蔵後には変質して水ガラスと混合した注入薬液
のゲルタイムのバラツキの原因となるからである。

上記の如き無機塩類は、数秒から数分の範囲のゲルタイ
ムを持つ注入薬液を得るためのゲル化助剤として使用さ
れるものであるが、数分から数十分と（・う長いゲルタ
イムを持つ注入薬液を得るためには有機化合物が用（・
られて〜・る。硬化剤又は硬化助剤とじて有機化合物を
用ｔ・た水ガラス系の注入薬液は、ゲルタイムが長く、
生成するゲルの強度が高いと〜・う利点がある反面、高
価であり多量の有機化合物を混入した場合には地下水の
ＣＯＤ汚染の原因となると（・う欠点下布する。

有機物硬化剤のうち、アルデヒド化合物であるグリオキ
ザールを用いた注入薬液は、ゲルタイムが長く、低粘皺
で浸透性に優れ、固結物の強度も高（・。しかも、硫酸
や酢酸の工うな酸と併用することＫより、注入薬液のゲ
ルタイムを短線することもできる。然し乍ら、従来技術
によるグリオキザールと高濃度の酸とを組み合わせる方
法は、多量のグリオキザールを使用するために薬液が高
価になるばかりでなく、高濃度の酸の添加によりグリオ
キザールの一部が分解する。又、高濃度の酸を使用する
ため、注入現場におけるゲルタイムの制御が極めて困難
である。

本発明は、従来技術における調合方法の欠点を除去する
ために、グリオキザールを適度に稀釈した１ｌｌｌＫ予
め混合しておき、更に硫酸塩類を添加した純溶液型の一
液性の硬化剤組成物を提供しようとするものである。本
発明による硬化剤組成物は長期間安定な状態で保たれ、
水ガラス液と混合した場合におけるゲルタイムの調整が
極めて容易であり、強度の高（・固結−を与える。

本発明にお（・て、ゲル化助剤として用いる塩類は、硫
酸中で安定な硫酸塩類であり、硫酸アルミニウム、硫酸
マグネシウム、カリ明ばんがその代表例である。これら
の硫酸塩類を長期間にわたって安定な溶液状で保持する
ためには、硫酸の＃度は硬化剤組成物１００ＣＩ？に対
し２５ｆ未満であることが望まし〜・。

又、硫酸及び硫酸塩類の共存１ｖｌ液中で、化学変化を
起こすことなく安定な状態でグリオキザールを保持する
ためには、硬化剤組成物中に含有されるグリオキザール
のｍｔが硬化剤組成物中の硫酸の重量よりも多くなけれ
ばならな〜・ことが判明した。硬化剤組成物中の硫酸重
量がグリオキザールの重量よりも多くなると、グリオキ
ザールが加水分解し、硬化剤組成物が変質して褐色を呈
する。

即ち、本発明による一液性の硬化剤組成物は、組成物１
００ｇ中に含有される。硫酸が２５９未満であり、硫酸
：グリオキザールの重量比が１＞１であることが望まし
く・。

本発明に工ろ水ガラス用硬化剤組成物は、工場内で調合
されて一液性の安定で均一な形で提供され、これをタン
クローリ−等で注入現場の受タンクに運び、シタ／クエ
リポンプによって直接に注入薬液−金種に液送できる。

従って、注入薬液の調合Ｋ・あたって作業員による計量
や手作業による薬品の投入、攪拌等が不要になり、労力
の軽減が可能になるだけでなく、劇毒物取扱（・の危険
性を取り除きＪ操作による注入薬液の品質やゲルタイム
のばらつきを未然に防止できる。

又、シタ／りから硬化剤原液を液送するポンプ、配合す
る水ガラス原液、水の圧送用のポンプに吐出流量の調整
が可能な変速機等を取りつけ、付属設備として簡単な構
造の自動タイマー等を設けることＫより、注入薬液の調
合操作を容易に自動化することがで１％ゲルタイムを確
実で信頼性の高−・方法で管理できる。即ち、本発明に
よる一液型の水ガラス用硬化剤組成物ｉ用（・ることＫ
より。

必要とする注入薬液のゲルタイム、注入現場の温度、液
温がゲルタイムに与える影響、注入薬液量等の全ての因
子を考え合わせて江人夜液の一合を行なうに際して、こ
れらの複雑な因子を予め数量化しておき、作業員は単に
指示に従ってボタン又はパルプの操作をするだけで正確
な操作ができるシステムをつくり上げることができる。

注入量が非常に大きいときＫは、タンクローリに計量機
構を組み入れておき、受タンクを経由することなく注入
操作な行なうこともでき、逆Ｋ。

注入量が極〈少量である場合には、例えば耐腐′触性の
携帯運搬のできる容器で運び、これに簡単な計量装置を
散りつけるだけで調合量の正確な管理が可能になる。

運厳効率を高くする必要上、本発明による一液性硬化剤
組成物中の硬化剤及び硬化助剤の濃度はできる限り高ｔ
・ことが望ましく・。高＃度のｍ−性硬化剤をタンクロ
ーリ等で現場に運搬し、これと水ガラス原液（ＪＩ８　
３号品は１００！当たり′約４０９の８４０　雪　を含
有する）と水とを所望の割合で混合しながら地盤に注入
する方法をとれば物流の運搬効率上好ましい。然し乍ら
、硬化剤組成物中の硫酸ｓ＊示高くなり適ｒると好まし
くな（・ことは上述の通りである。

以下に、例・を挙げて、本発明ｆ′）（・て更に詳細に
説明する。以下の例で用（・た水ガラスはＪＩＳａ号品
、硫酸は７５憾工業用像酸、＠酸、アルミニウムは８　
畳（，４７，０−、換算）工業用水溶液、グリオキザー
ルは３５．２憾溶液（比重：　１．２５　）　、砂は標
準砂、硫酸マグネシウム（４Ｓ　Ｏ４・７Ｈ＊Ｏ１は試
薬１級品である。

比較例１に示すように、Ｈｚ　ＳＯ４濃６が２５（Ｗ／
Ｖ　）　憾であると塩類が析出して凝固するのに対し、
実施例１及び２の工うに硫酸装置が２２（Ｗ／Ｖ）慢及
び１８（Ｗ／Ｖ）優程度に下がると均一な純溶液の状態
で保持される。

比較例３及び５に示す工うに、硬化剤組成物中に含まれ
る硫酸重置がグリ“オキザールと等量以上になるとグリ
オキザールが加水分解し、安定な状態に保たれない。こ
れに対し、実施例１〜３に示すように、グリオキザール
の含有量を多くすれば、硬化剤組成物は安定である。

実施例４ 水ガラス原液（ＪＩＳ３号品＋５Ｏ容量部を水５０容量
部で稀釈した液をＡ液とした。

Ｂ液として、実施例２の硬化剤組成物１６容量部を水８
４容量部で稀釈した液を用ｔ・た。

等量のＡ液とＢ液を混合したところ、ゲルタイムは６秒
、ゲルの状態は良好であった。

この注入薬液を標準砂（間隙比：　０．７　）に注入し
、３日後の一軸圧縮強度を測定したところ、４．１に＃
／ｍ”であった。

実施例５ Ｂ液として、実施例２の硬化剤組成物１１容量部を水８
６容量部で希釈した以外は、実施例・４と同様の操作を
行なった。ゲルタイムは３５秒であり、良好なゲル化物
が得られた。

実施例６ Ｂ液として、実施例２の硬化剤組成物１２容量部を水８
８容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様の操作を行
なった。ゲルタイムは４分３０秒であり、良好なゲル化
物が得られた。

実施例７ Ｂ液として、実施例２の硬化剤組成物１１容量部を水８
９容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様の操作を行
なった。ゲルタイムは１０分１０秒であり、良好なゲル
化物が得られた。

実施例８ Ｂ液として、実施例３の硬化剤組成物１８容量部を水８
２容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様の操作を行
なった。ゲルタイムは１５秒であつた。

この注入薬液を標準砂（間隙比：　０．７１に注入し、
材齢３日後の一軸圧縮強度を測定したところ、４．６ｂ
Ｉｎｓ”であった。

実施例９ Ｂ液として、実施例３の硬化剤組成物１６容量部を水８
４容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様の操作を行
なった。ゲルタイムは１分５０秒であり、良好なゲル化
物が得られた。

実施例１０ Ｂ液として、実施例３の硬化剤組成物１４容量部を水８
６容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様にした。ゲ
ルタイムは７分であった。

実施例１１ Ｂ液として、実施例３の硬化剤組成物１２容量部を水８
８容量部で稀釈した以外は、実施例４と同様にした。ゲ
ルタイムは１４分１０秒であり、良好なゲル化物が得ら
れた。

比較例７ 表１中の従来法による硬化剤２６容量部な水７４容量部
で稀釈したものをＢ液として使用した。

Ａ液としては、ＪＩ８３号品水ガラス原液５０容量部を
水５０容量部で稀釈したものを使用し、等量のＡ１両液
を混合した場合の゛ゲルタイムは２分４０秒であり、良
好なゲル化物が帰られた。

この注入薬液を標準砂（間隙比：　０．７　）に注入し
、材齢３日後の一軸圧縮強度を測定したところ。

３−４ｈ／ａ＋ｗ”であった。実施例４及び８と比較す
れば明らかなように、従来法によりグリオキザールのみ
を硬化剤として使用した場合には、多量のグリオキザー
ルを使用してもゲル化物の強度が弱−゛。

比較例８ 次の表２にグリオキザールと硫酸のみから成る硬化剤を
用（・た例を示す。

表　　２ 水ガラス　　水　　グリオキザール硫酸　水（ｅ＃）　
　　　（αｌ　　　　（り　　　　　（り　　　（＆ｌ
　　（分−秒）１　　５０　　　５０　　　　　４　　
　　４．５　９１．５　　０−０３Ｗ　　　５０　　　
５０　　　　　４　　　　３　　９３　　１０−３０表
２かられかるように、グリオキザールと硫酸とを組み合
わせた場合には、少量の硫酸混入量の習動によってゲル
タイムが大きく質わる。このことは、従来法によるグリ
オキザールと硫酸との併用では、ゲルタイムの制御が困
礫である仁とを示すもつである。

以上から明らかなように、本発明による硫酸と、グリオ
キザールと、硫酸塩との３成分系で一液性の硬化剤組成
物を使用すれば、高価でＣＯＤ汚染を惹き起こす可能性
のあるグリオキザールの使用量を減少させ、しかもゲル
タイムの制御が容易で強度の高（・固結物を与える注入
薬液を得ることができる。又、本発明による一液性硬化
剤は長期間安定な純溶液の形で貯蔵・運搬できるので、
注入操作の自動化も容易である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム及びアルミニウムの硫酸塩類から成
   る群から選んだ１種又は２種以上の塩と、硫酸と、グリ
   オキザールとから成ることを特徴とする純溶液盟の水ガ
   ラス用硬化剤組成物。 （り地盤注入工法にお−・て用（・る注入薬液であって
   、水ガラスを主材とし、これにマグネシウム及びアルミ
   ニウムの硫酸塩類から成る群から選んだ１種又は２種以
   上の塩と、硫酸と、グリオキザールとから成る水ガラス
   用硬化剤組成物を混合したことを特徴とする注入薬液。