JPS587763B2 - 珪酸塩系グラウトの地盤注入法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二酸化炭素ＣＯ２を硬化剤とする珪酸塩系グ
ラウトの地盤注入方法に関するものであり、特に、ゲル
化時間いわゆるゲルタイムが極めて短いグラウト（瞬結
グラウト）を支障なく地盤中に注入させる方法一関する
ものである。

二酸化炭素を硬化型とする珪酸塩系グラウトの地磐注入
方法として、本発明者らは特願昭５０＝７４３４９号（
特開昭５１−１５０８１８号公報）において、攪拌機が
設けられた密閉耐圧構造のグラウト調合槽に水ガラス水
溶液と炭酸ガスを供給し、該槽内において加圧下に両者
を混合して水ガラス水溶液中に炭酸ガスを溶解させ、次
いで得られたグラウトを槽内の高められた圧力を利用し
て槽外に排出して地盤中に注入する方法を提案した。

この方法においては、グラウトの調合に通常の気相一液
相系不均一化学反応に常用されている攪拌機、たとえば
攪拌翼の長さがグラウト調合槽の内径に対して数分の１
程度である櫂型、プロペラ型等の攪拌機を用いているの
で水ガラス水溶液中への炭酸ガスの溶解が遅く、このた
め調合槽内に供給された水ガラス水溶液は少なくとも１
〜２分間槽内に滞留させて炭酸ガスと混合しなげればな
らない。

したがって、この方法により炭酸ガスを硬化剤とする珪
酸塩系グラウトを地盤に注入する場合、ゲルタイムが２
〜３分以下のグラウトを地盤中に注入しようとしても、
グラウト調合槽内で水ガラス水溶液と炭酸ガスを混合し
ている間にグラウトがゲル化してしまうお雪れがある。

このため、この方法により、いわゆる瞬結工法（地盤中
に注入したグラウトを殆ど瞬間的にゲル化させる工法）
に用いられるゲルタイムが数秒ないし１０秒のグラウト
を地盤中に注入することは殆ど不可能である。

このようなことから、本発明者らは、水ガラス水溶液と
二酸化炭素の組み合せから成るゲルタイムが極めて短い
グラウトを地盤中に容易に注入させる方法を見出すべく
種々研究した結果、水ガラス水溶液と二酸化炭素を、次
に示す特定の混合機中において混合させることにより、
その目的が達成されることを知り、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、一端に原料供給口、池端にグラウ
ト排出口が設けられた円筒状密閉耐圧容器１の内部に、
該耐圧容器１の中心長手方向を回転軸線として回転する
回転体であって、その外周面に多数の流体混合用凸部３
が設けられた回転体２が内装され、前記流体混合用凸部
３の外面と前記耐圧容器１の間隙が前記耐圧容器１の内
径の１／１０以下になるように構成された混合機の原料
供給口に、水ガラス水溶液と二酸化炭素を供給し、該混
合機内において両者を混合して水ガラス溶液中に二酸化
炭素を溶解させ、次いで得られたグラウトをグラウト排
出口より連続的に排出して地盤中に注入することを特徴
とする二酸化炭素を硬化剤とする珪酸塩系グラウトの地
盤注入法に係るものである。

以下、本発明を図面を参照しつつ説明すると、第１図は
、本発明に用いられる混合機の縦断面図、第２図は、第
１図のＡ−Ａ’線横断面図である。

第１図において、１は、一端に原料供給口、池端にグラ
ウト排出口が設げられた円筒状密閉耐圧容器、２は該耐
圧容器１内に内装されそ回転体であって、この回転体２
は、該耐圧容器１の中心長手方向（Ｂ−ｇ線）を回転軸
線とし回転する。

４および４′は原料供給口、５はグラウト排出口である
。

原料供給口は、図上、円筒状密閉耐圧容器１の上方に設
置されているが、本発明においては原料供給口はかかる
場合のみに原定されるものではなく、該耐圧容器１の側
面上方に設けることもできる。

また、原料供給口の数も第１図に示すような２個所に限
定されるものではなく、１個所または３個所以上設ける
こともできる。

たとえば、予め水ガラス水溶液と二酸化炭素を予備的に
混合させたものを円筒状密閉耐庄容器１内に供給するよ
うな場合は、原料供給口は１個所設ければよく、一方、
水ガラス水溶液、希釈水、二酸化炭素の３者をそれぞれ
別々に円筒状密閉耐圧容器１内に供給するような場合は
、原料供給口は３個所設けることが必要である。

回転体２の外周面には、円筒状密閉耐圧容器１内に供給
された水ガラス水溶液と二酸化炭素を混合させるための
凸部３が設けられている。

第１図における凸部３附近の拡大図を第３図、ａおよび
第３図、ｂに示す。

本発明においては、凸部３の外面と円筒状密閉耐圧容器
１の内周面との間隙Ｔ（第３図参照）を円筒状密閉耐圧
容器１の内径の１／１０以下にすることが必要である。

間隙Ｔをこのような範囲にすることにより、円筒状密閉
耐圧容器１内に供給された水ガラス水溶液と二酸化炭素
は、回転体２０回転により生じる凸部３の剪断力によっ
て細かく分割されて水ガラス水溶液中に二酸化炭素が速
やかに溶解する。

凸部３の高さＴ′（第３図参照）は、本発明において特
に規定するものでまないが、通常、間隙Ｔの１〜１０倍
程度、特に２倍程度にするのが好ましい。

回転体２の長手方向に沿った全表面積中に占める凸部３
０投影面積が通常２０〜８０％程度になるよう回転体２
の外周面に凸部３を形成させるのが原料の混合を良好に
させる点からみて好ましい。

凸部３は、図上、その縦断面が長方形をなしているが、
本発明においては凸部３は、このような形状に限定され
るものではなく、水ガラス水溶液と二酸化炭素を良好に
混合することができる限り、如何なる形状（たとえば、
梯形、円弧状など）であってもよい。

また、回転体２の外周面の形状、すなわち凸部３の配設
状態も第１図および第２図に示すようなものに一定され
るものではなく、円筒状密閉耐圧容器１に供給された水
ガラス水溶部と二酸化炭素を良好に混合することができ
る限り、如何なる形状であってもよい。

たとえば、本発明において好適に用いられる回転体２と
して、第４図に示すような形状のものが挙げられる。

回転体２の回転速度を変化させることにより、水ガラス
氷溶液と二酸化炭素の混合状態を種々変什させることが
できるので、回転体２は、通常５０〜５０００ｒ．ｐ．
ｍの範囲で変速可能にすることが望ましい。

次に本発明の実施態様について説明する。

第５図において、６は二酸化炭素貯槽、７は水ガラス水
溶液貯槽、８は水貯槽である。

二酸化炭素貯槽６は、通常市販されている液化ガスボン
ベを利用することができる。

本発明においては、二酸化炭素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って、本発明におい
て二酸化炭素源として炭酸ガスを用いる場合は、第５図
に示すように、液化炭酸ガスボンベを正立させて据え付
けて出口から炭酸ガスが取り出せるようにする。

一方、このボンベより液化炭酸ガスを取り出す場合は、
出口が下を向くようボンベを倒立させて据え付ける。

なお、出口を上に向けてボンベを据え付けた場合にも液
化炭酸ガスが取り出せるよう内部にサイフホン管が設け
られた液化炭酸ガスボンベも市販されているので、本発
明において二酸化炭素源として液化炭酸ガスを用いる場
合は必要に応じて適宜そのようなボンベを二酸化炭素貯
槽６として使用することもできる。

本発明において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、二酸化炭素貯槽
６より炭酸ガスを混合機９の原料供給口に供給する。

炭酸ガスの流量は、流量調節弁６′により調節する。

一方、これと同時に水ガラス水溶液貯槽７および水貯槽
８より、水ガラス水溶液および希釈用の水をそれぞれ定
量ポンプ７′および８′により混合機９の原料供給口に
供給する。

各原料を混合機９に供給すると同時に、混合機９内に内
装された回転体を回転させる。

混合機９内に供給された各原料は、回転体の混合作用に
より速やかにグラウトされてグラウト排出口より連続的
に排出される。

グラウト排出口より排出されたグラウトは注入管等によ
り地盤中に注入される。

二酸化炭素の水ガラス水溶液中への吸収溶解速度は、圧
が高いほど促進されるので、水ガラス水溶液と二酸化炭
素の混合を良好にさせる点から、混合機内の圧力は通常
０．１〜５０ｋｇ／ｃｍ２（ゲージ）、特に１〜３０ｋ
ｇ／ｃｍ２（ゲージ）程度に保持させるのが好ましい。

混合機内の圧力の調節は、通常、グラウト排出口に設け
られた圧力調節弁により行なう。

グラウトのゲルタイムの調節は、通常、混合機９に供給
する二酸化炭素の量を種々変化させることによって行な
うのが適当である。

多量の二酸化炭素を水ガラス水溶液に溶解させてゲルタ
イムが極めて短いグラウトを調合する場合は、回転体の
回転速度を高くし、かつ混合機９内の圧力を高くするの
がよい。

本発明にしたがえば、混合機に供給された水ガラス水溶
液と二酸化炭素は、後記の実施例の記載から明らかなよ
うに、秒単位の時間で混合されてグラウト化される。

したがって、本発明にしたがえば、ゲルタイムが数分ま
たはそれ以上の通常のグラウトは勿論のこと、ゲルタイ
ムが極めて短い瞬結グラウトをも容易に調合して地盤中
に注入することができる。

本発明を実施するに当り、グラウトの地盤注入法として
公殖の任意の方法を採ることができる。

たとえば、地盤中に埋設したグラウト注入管の上に本発
明に用いる混合機を直結し、混合機の上端より原料を供
給することによりグラウトを注入する方法あるいはグラ
ウト注入管と離れた場所に、排出口を上向きにして混合
機を据え付け、混合機の排出口とグラウト注入管の入口
を適当な管で連結して混合機下端より原料を供給するこ
とにより注入する方法などが挙げられる。

その池、本発明に用いる混合機を地盤中に埋設して注入
管として用いることもできるし、また本発明の一実施態
様として、第６図に示すような構造のグラウト注入用二
重管の内管に本発明に用いる回転体を内蔵させ、外管を
固定して内管を回転させるかまたは外管と内管をそれぞ
れ同一方向または反対方向に回転させつつ、内管より二
酸化炭素、外管より水ガラス水容液を連続的に供給し、
外管内においそグラウトを調合後、排出口よりグラウト
を連続的に排出して地盤中に注入させる方法を挙げるこ
とができる。

以上、本発明を実施例により説明する。

実施例 外周面に多数の凸部が設けられた直径４４ｍｍ、長さ９
８ｍｍの円筒形回転体を内蔵する内径４６ｍｍ、長さ１
００ｍｍのステンレス製円筒状密閉耐圧容器を用意した
。

回転体を回転させつつ、耐圧容器の上端に設けられた原
料供給口よりＪＩＳ３号水ガラスの２５（容量）％水溶
液と炭酸ガスをそれぞれ別々に連続的に供給した。

耐圧容器内に供給された両原料は、該容器内において短
時間のうちに均一に混合されて該容器の下部に設けられ
たグラウト排出口より排出した。

水ガラス水溶液、炭酸ガスの供給速度、耐圧容器の内圧
、供給物の耐圧容器内滞留時間および得られたグラウト
のゲルタイム、ゲル化物の一軸圧縮強度等を測定した結
果を第１表に示す。

なお、本実施例に用いた回転体は第１図、第２図、第３
図ａおよび第３図ｂに示した回転体と同じ形状のもので
あって、凸部の寸法は次に示す通りである。

ａ ＝ｂ＝２！ｉ， Ｔ＝１ｍｍ、Ｔ’＝２ｍｒｎ、Ｈ
＝ ４ ｍｍ，Ｈ′−２朋 第１表の記載から明らかなように、本発明にしたがえば
、耐圧容器内に供給された水ガラス水溶液と炭酸ガスは
、ごく短時間のうちに均一に混合されてグラウト化され
るので、ゲルタイムが極めて短いグラウト（Ｎｏ４，７
，１０，１４等）をも容易に地盤中に注入することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いられる混合機の縦断面図。 第２図は、第１図のＡ−１線横断面図、第３図、ａは、
第１図における凸部３附近の拡大図、第３図、ｂは、第
３図、ａのＡ−１線横断面図。 第４図、ａは、本発明に用いられる回転体２の縦断面図
、第４図、ｂは、第４図、ａのＡ−Ａ′線横断面図。 第５図は、本発明の一実施態様をあらわすフローシ一ト
、第６図は、本発明に用いられる一注入管の縦断面図で
ある。 １……円筒状密閉耐圧容器、２……回転体、３……凸部
、４……原料供給口、４′……原料供給口、５……グラ
ウト排出口、６……二酸化炭素貯槽、６′……流量調節
弁、７……水ガラス水溶液貯槽、７′……定量ポンプ，
８……水貯槽、８′……定量ポンプ，９……混合機、Ｔ
……凸部３の外面と円筒状密閉耐圧容器１との間隙、Ｔ
′……凸部３の高さ、Ｈ……凸部３の幅（回転軸方向）
、Ｈ′……凸部３間の間隙（回転軸方向）、ａ……凸部
３の幅（回転軸と直角方向）、ｂ……凸部３間の間隔（
回転軸と直角方向）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に原料供給口、池端にグラウト排出口が設けら
   れた円筒状密閉耐圧容器１の内部に、該耐圧容器１の中
   心長手方向を回転軸線として回転する回転体であって、
   その外周面に多数の流体混含用凸部３が設けられた回転
   体２が内装され、前記流体混合用凸部３の外面と前記耐
   圧容器１の内周面との間隙が前記耐圧容器１の内径の１
   ／１０以下になるように構成された混合機の原料供給口
   に、水ガラス水溶液と二酸化炭素を連続的に供給し、該
   混合機内において両者を混合して水ガラス水溶液中に二
   酸化炭素を溶解させ、次いで得られたグラウトをグラウ
   ト排出口より連続的に排出して地盤中に注入することを
   特徴とする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。 ２ 二酸化炭素が炭酸ガスである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 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項記載の方法。