JPS5911632B2 - 土質の安定化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水ガラス系グラウトにより土質を安定化させる
方法に関する。

更に詳しくは、水ガラス水溶液を主剤とし、これにゲル
化剤として硫酸を混合し、混合液のｐＨを中性ないし酸
性領域にせしめたグラウトにより土質を安定化させる方
法の改良に関するものである。

従来、軟弱地盤を強化したり、漏水地盤を止水するため
に種々の薬液を土壌に注入し、土壌中でゲル化させるグ
ラウトエ法が知られている。この工法に用いられるグラ
ウトとして、これまで種々のものが提案されているが、
なかでも水ガラス水溶液（珪酸ソーダ水溶液）を主剤と
し、これとゲル化剤とを組み合せた薬液、いわゆる水ガ
ラス系グラウトが最近広く実用化されている。水ガラス
水溶液は強いアルカリ性を呈していてこれに酸またはそ
の塩等を加えて中和すると容易にゲル化する。ここで、
水ガラス水溶液に酸またはその塩を添加した場合のゲル
化機構を図を用いて説明すると、第１図は水ガラス水溶
液と硫酸を組み合せたグラ“ ウトのｐＨ対ゲルタイム
（ゲル化時間）の関係をあられす図である。

第１図にみられるように、水ガラス水溶液に加える硫酸
の量を増加させてグラウトのｐＨを低下させるにしたが
いグラウトは短時間でゲル化し、そ１５してｐＨ約８付
近では殆ど瞬結状態でゲル化するが、更に硫酸添加量を
増加させてｐＨを低下させるとゲルタイムは再び長くな
り、このグラウトの…対ゲルタイムの関係は抛物線に似
た曲線になる。

硫酸の代りに他の酸またはその塩類をゲル化剤としたグ
ラウトのゲル化機構も硫酸の場合と同じであるが、曲線
の中心部すなわちグラウトを瞬結状態にするｐＨ範囲（
以下、臨界…という）は若干異なる。このｐＨ対ゲルタ
イムの関係から明らかなように、水ガラス水溶液と酸（
またはその塩）を組み合せたグラウトは臨界ｐＨよりも
アルカリ側の領域（以下、アルカリ性領域という）およ
び酸側の領域（以下、中性なιル酸性領域という）のど
ちらの領域においても酸（またはその塩）の使用量に応
３０じたゲルタイムでゲル化するのでどちらの領域にお
いてもゲルタイムを調節することができるが、従来の土
質安定化工事においてはゲル化剤の使用量が少なくてす
むという経済的な理由から水ガラス系グラウトは土壌中
においてもつばらアルカリ３５性領域（ｐＨ１１前後）
でゲル化させていた。

しかしながら、このように水ガラス系グラウトを土壌中
において高アルカリ性でゲル化させると、グラウトはゲ
ル化後もアルカリを溶出し続けるので土質をアルカリ性
にしたり、井戸水、地下水などにグラウトが流入して水
質をアルカリで汚染して公害問題を起す等の危険性があ
るため、最近は水ガラス系グラウトは中性ないし酸性領
域でゲル化させることが要望されている。本発明はかか
る要望に応えるためになされたものであつて、「水ガラ
ス水溶液を主剤とし、これにゲル化剤として硫酸を混合
し、混合物の…を中性ないし酸性領域にせしめた薬液を
土壌に注入し、土壌中でゲル化させて土質を安定化させ
るに当り、アルミニウムおよびマグネシウムのそれぞれ
の酸化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩および塩化物から
なる群から選ばれた少なくとも１種を硫酸に適量配合さ
せることを特徴とする土質の安定化方法」を要旨とする
ものである。

水ガラス水溶液に硫酸を添加し、声を中性ないし酸性領
域にした薬液を土壌中に注入してゲル化させる技術は公
知である。

（たとえば、特開昭５１−１０７６１１号公報、特開昭
５１−１０７６１２号を参照されたい）。しかしながら
、通常の土質安定化用水ガラス水溶液に硫酸を添加して
ゲル化させる場合、アルカリ性領域でゲル化させる場合
は特別の問題はないが、中性ないし酸性領域でゲル化さ
せようとする場合は水ガラス水溶液に所定量の硫酸を添
加した途端に混合液中に細かいゲルが生成して混合液（
グラウト）は微細なゲルと液が混合した状態となる。

このため、このような混合液を土壌に注入しても、ゲル
が注入管内に詰まつて注入工事が困難になる。本発明者
らはかかる欠点を是正すべく種々研究した結果、アルミ
ニウムおよびマグネシウムのそれぞれの酸化物、水酸化
物、硫酸塩、硝酸塩、または塩化物を適量硫酸に混合し
て水ガラス水溶液に加え、…を中性ないしは酸性にした
場合は、硫酸単独を水ガラス水溶液に加えて液を中性な
いしは酸性にした場合にみられるような微細ゲルの生成
は認められず、混合液はゲル化するまで均一な溶液状態
を保ち、何のトラブルもなく土壌中に注入することがで
きることを見出し、本発明を為すにいたつた。

本発明に用いる水ガラスとしては、従来水ガラス系グラ
ウトに用いられている水ガラスを用いることができる。

たとえば、ＪＩＳ，Ｋ−１４０８に規定されている１〜
３号珪酸ソーダ（水ガラス水溶液）等が用いられるが、
就中、３号珪酸ソーダが特に好適に用いられる。

これら珪酸ソーダは施工時に更に水で希釈して土質安定
化に適した適宜の濃度の水溶液にする。

たとえば、水ガラスの水溶液（Ａ液）と、これと等量（
容量）のゲル化剤水溶液（Ｂ液）を混合しながら土壌中
に注入する通常の施工法において、水ガラス源としてＪ
ＩＳ３号珪酸ソーダが用いられた場合は、通常、該珪酸
ソーダ５０〜９０部（容量）を水で希釈して２００部（
容量）にしたものをＡ液として使用する。本発明におい
ては、水ガラス水溶液を土壌中において中和ないし酸性
領域でゲル化させるためのゲル化剤として硫酸を用いる
が、濃硫酸は劇薬であるため土質安定化の施工現場にお
いて濃硫酸を取り扱うことは安全上の見地から建設省等
によつて禁止されている。

しかし、Ｈ２ＳＯ４濃度が１０ｑ１）以下の希硫酸の取
り扱いは許されている。

したがつて、本発明方法を実際の工事に適用する場合は
このような希硫酸を工事現場に持込んで使用しなければ
ならない。

硫酸の使用量は土壌中に注入したグラウト（Ａ，Ｂ混合
液）のゲルタイムをどのようにするかによつて決められ
る。

すなわち、グラウトのゲルタイムを長くする場合は硫酸
の使用量を多くし、反対にグラウトのゲルタイムを短く
させる場合は硫酸の使用量を少なくする。たとえば、Ｊ
ＩＳ３号珪酸ソーダ７０部（容量、以下同じ）を水で希
釈して２００部にした液液）とこれと等容量の硫酸水溶
液（Ｂ液）の混合液からなるグラウトを土壌中において
数分でゲル化させる通常の施工においてはＢ液として概
ねＨ，ＳＯ４濃度７〜８（Ｆ６の希硫酸が用いられる。

本発明においてはアルミニウムおよびマグネシウムのそ
れぞれの酸化物、水酸化物、硫酸塩または塩化物（以下
、これらを本発明のグラウト均一化剤ということもある
。

）などを硫酸と併用する。これらは既述のごとく、水ガ
ラス水溶液に硫酸を加えてそのＰＨを中性ないし酸性領
域にした場合に混合液中に微細ゲルが生成しないように
するために用いられるものすなわち、水ガラス水溶液と
硫酸の混合液が中性ないし酸性領域においてゲル化する
迄均一溶液を保つようにするために用いられるものであ
つて、その使用量は用いられる化合物の種類により広い
範囲に亘つて変化させるが、通常の使用量は硫酸（Ｈ２
ＳＯ４分）使用量に対して等量（重量）ないし１／１０
の範囲であつて、硫酸よりも多く用いられるようなこと
はない。これらは１種だけではなく２種以上を混合して
用いることもできる。本発明のグラウト均一化剤は塩類
であるからこれを水ガラス水溶液および硫酸からなる薬
液に加えた場合は、加えない場合にくらべて薬液のゲル
タイムが変動することがある。

したがつて、本発明においてはグラウトのゲルタイムの
調節はゲル化剤としての硫酸量を変化させて行なう代り
にグラウト均一化剤の量を変化させることによつて行な
うこともできる。

土質安定化の施工は従来と同じであつて、施工前に、水
ガラス水溶液（Ａ液）と硫酸および本発明に用いるグラ
ウト均一化剤の混合物水溶液（Ｂ液）とをそれぞれ専用
の槽で調合しておいて施工時に両者をポンプで流出させ
、Ｙ字管内で混合させて土壌中に注入する。

なお、本発明者らは特願昭５１−２７４３号において（
ａ）水ガラス水溶液、（ｂ）硫酸水素アルカリ塩および
（ｃ）マグネシウムおよび亜鉛のそれぞれの酸化物また
は水酸化物の三成分からなるグラウトにリン酸またはリ
ン酸水素塩を添加した場合は、添加しない場合にくらべ
て安定化処理後の土壌強度を高くすることができること
を提案したが、本発明に使用するグラウトにリン酸また
はリン酸水素塩を添加した場合も、添加しない場合にく
らべて安定化処理後の土壌強度を高くすることができる
。

本発明方法の利点は種々あるが、先ずリン酸その他のゲ
ル化剤にくらべて安価な硫酸をゲル化剤として用いるか
らグラウトを経済的に提供することができることが挙げ
られる。次に、本発明方法は水ガラス水溶液を土壌中に
おいて中性ないし酸性領域でゲル化させるものであるか
ら、従来のように高アルカリ領域でゲル化させる場合と
は異なり、土質をアルカリ性にするようなことがなく、
また井戸水、地下水などをアルカリで汚染することもな
い。

（本発明に用いるグラウトは、実施工で最も多く使われ
るゲルタイムが１〜５分のもののＰＨは後記の実施例か
ら明らかなように約５〜約６であつて、中性に近い…で
ゲル化する。）したがつて、本発明は従来法よりも一歩
進んだ無公害性の土質安定化法であると云うことができ
る。

次に比較例および実施例により本発明を説明する０比較
例 ＪＩＳ３号珪酸ソーダ７０ＣＣに水１３０ＣＣを加えて
溶解し、これをＡ液とした。

一方、Ｈ２ＳＯ４濃度１０％（９／Ｃｃ）の希硫酸に水
を加え、第１表に記載のような種々の濃度の硫酸水溶液
２００ＣＣをつくり、これをＢ液とした。

Ａ，Ｂ混合液（グラウト）の…対ゲルタイムの関係およ
び該混合液の性状を第１表に示す。第１表から明らかな
ように、水ガラス水溶液と硫酸単独を組み合せたグラウ
トは中性ないし酸性領域においても用いた硫酸量に応じ
たゲルタイムでゲル化するが、Ａ，Ｂ両液を混合した途
端に混合液中に細かいゲルが生成する。実施例 １〜８ 比較例と同様のＡ液をつくつた。

一方、硫酸源として比較例で用いたのと同様の希硫酸を
用い、第２〜４表に記載の通りの種々の濃度の硫酸およ
び本発明のグラウト均一化剤の混合物水溶液２００ＣＣ
をつくり、これをＢ液とした。

Ａ，Ｂ混合液（グラウト）の性状と…対ゲルタイムの関
係および土壌試験結果等を第２〜４表に示す。第２〜４
表の記載から明らかなように、硫酸および本発明のグラ
ウト均一化剤の混合物を水ガラス水溶液に加えてつくつ
たグラウトは中性ないし酸性領域においてもゲル化する
まで均一な溶液状態を保つ。

参考例 １〜８ 比較例と同様のＡ液をつくつた。

一方、硫酸源として比較例で用いたのと同様の希硫酸を
用い、第５〜６表に記載の通りの種々の濃度の硫酸、本
発明のグラウト均一化剤およびリン酸（あるいはリン酸
水素塩）の混合物水溶液２００ＣＣをつくり、これをＢ
液とした。

Ａ，Ｂ混合液（グラウト）の性状、…対ゲルタイム関係
および土壌試験結果等を第５〜６表に示す。

第５〜６表の結果から明らかなように、硫酸、本発明の
グラウト均一化剤の両成分の外に更にリン酸（あるいは
リン酸水素塩）を水ガラス水溶液に加えてつくつたグラ
ウトは中性ないし酸性領域においてゲル化するまで均一
な溶液状態を保つばかりか、リン酸（またはリン酸塩）
が用いられないグラウト（本発明に用いるグラウト）に
くらべて処理後の土壌強度を高くすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水ガラス水溶液を主剤とし、これにゲル化剤として
   硫酸を混合し、混合物のｐＨを中性ないし酸性領域にせ
   しめた薬液を土壌に注入し、土壌中でゲル化させて土質
   を安定化させるに当り、アルミニウムおよびマグネシウ
   ムのそれぞれの酸化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩およ
   び塩化物からなる群から選ばれた少なくとも１種を硫酸
   に適量配合せしめることを特徴とする土質の安定化方法
   。