JPS59191793A - 主材としてシリカゾルを用いる薬液注入工法 - 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、軟弱地盤の強化又は止水を目的とする薬液注
入工法に係り、特に、水ガラス液（通常は強アルカリ性
の水溶液）のアルカリ値を減じて得たシリカゾルを主材
とした注入薬液を地中に注入してゲル化させる薬液注入
工法に係る。

一般に、軟弱地盤、特に砂質土等から成る透水性の良い
地盤の強化・止水を目的とする薬液注入工法においては
、粒子を含まない水ガラス系溶液型注入薬液が用いられ
る。

上記の水ガラス系溶液型注入薬液として実用に供されて
いるものは、古くから用いられて米た高アルカリ性水ガ
ラス液を主材としこれにゲル化剤を添加してアルカリ性
領域でゲル化させるアルカリ系薬液のほかに、本発明者
が出ｍ発明しく特公昭５４−１９０８８号参照）、近年
になって広く用いらするに至っている方法で、篩アルカ
リ性の水ガラス液に強酸性欣材を強制情拌−トで硝加し
、瞬時に「臨界ｐＨ値」を通過させて、ゲル化を起こさ
せずに水力ラス液のｐＨを酸性領域（好ましくは強酸性
顎城）としてシリカゾル溶成をつくり、これにアル刀り
削を加えて中性〜羽削性饋域でゲル１１１Ｓさせる方法
かある。

在米公知の上記時打のうち、古くから地盤比人に用いら
れて米だアルカリ性宛域での水ガラスのゲル１１１．を
セＪ用する方法は、ゲル化剤として無機１ヒ合物又は無
情化合物の浴液を用いた場合、反応率が低い（未反応の
筏用水方ラスが存在する）ため、固結強度並びに耐久性
が劣るという欠点がある。また、ゲル化剤として無情化
合物のｍＭを用いる場合、ゲルタイムの調整軸に長いゲ
ルタイムの調整が非常に難しい欠点がある。このため、
ゲル化剤として有機化合物を用いてゲルタイムのｒＡ整
を容易にし且つ強度及び耐久性を向上させているが、有
機化合物を用いた場合には材料費か篩くなる欠点がある
。

これに対し、不発明者の先願尤明によるシリカゾル系薬
液を用いる方法は、水ガラス成分かほぼ光音に反応し、
反応生成物中の化学結合力も強く、しかも注入薬液の浸
透性も尚く、従って注入後の対象地盤内における回鮎結
度、止水性、固結性及び耐久性が優れている。そのため
、既に現時点において、環境汚染についてはとんど考慮
を景さす、固結ｇ１度その他の面についても格段の効果
を必要とせす、羊に経揃的に安い方法での水ガラス糸注
入柴赦を使用すれば足りるという応用分野以外の水カラ
ス系系液については、本発明者の発明によるシリカゾル
系薬液が広く用いられるに至っている。

しかしながら、このように優れた特性を持つシリカゾル
系薬伶も唯一の欠点を有している。それは実施の作業上
、極めて重要な特性であるゲルタイム調整が比較的国難
だということである。不発明者−は、この点に関して、
研究を重ね、幾つかの解決法を見い出し、そのうち主要
なものについては別途に％許出願した。不発ゆ」は、シ
リカゾル系薬液の持つゲルタイム調整の困難性、％に上
記シリカゾル系薬液をｐ）Ｉ　８．５以上のアルカリ領
域でゲル化させる場合のゲルタイム調整上の困難を散り
除くことを目的とする。

本発明の他の目的は、シリカゾル系注入薬液であって、
ｐａｌ　８．５以上のアルカリ領域でゲル化させ、しか
も１１＆ｆ時（２〜３秒以内）にゲル化か起こる（この
種の薬液を本明細書においては「糾結性江入柴液」とい
う）注入薬液又はこの棹桑液を使用する薬液注入工法を
提案することである。

もっと具体的に言えば、本発明による薬液注入工法は、
一つには、水ガラスを酸性液材で処理して得た酸性シリ
カゾルを主材として使用し、これに苛性ソーダと炭酸ソ
ーダと燐酸ソーダと強アルカリ性水ガラス液とから成る
群から避択した１押又は２洒以上のアルカリ性物質を添
加し、ｐＨ８，５以上のアルカリ性領域のｐＨ値値を持
ち３〜１５秒のゲルタイムを持つ瞬結性注入薬液を調製
し、前記瞬結性洋犬薬液を注入対象地盤又は土壌に注入
することを％徴とする薬液注入工法である。

本発明によるもう一つの薬液注入工法は、水ガラスを敵
性液材で処理してＶＧた酸性シリカゾルを主材として使
用し、これに苛性ソーダと　　　　　°　　　　　　　
強アルカリ性水ガラス液とから成る群から選択した１棹
又は２種以上のアルカリ性物質を添加し、ｐｌ（Ｂ、５
以上のアルカリ性領域のｐＨ値を持ち且つ約３０（Ｌ 秒以上のゲルタイムを持つゲル情態を有する注入薬液を
調製し、前記注入薬液を注入対象地盤又は土すラに注入
することを特徴とする薬液住人工法である。

シリカゾルの原材料となる水ガラス液としては、注入回
数な流動性を７＃ｉするシリカゾル形成するものであれ
ば、宥に制約はないが、通常は珪酸ソーダ糸でモル比が
好ましくはＪＴＳ　　品（モル比：杓３．１）程度のも
のが好筐しい。より好ましくは、モル比は篩いほうがよ
い。甘た、シリカゾル訓聚前後に、食塩、塩化カリウム
、硫酸ナトリウム、炭岐ナトリウム等の塩類を添加して
副次的な幼果を僧、或いは本発明の作用効果をより旨め
ることもできる。

シリカゾル調製に用いる敵性敷材としては、強酸性を示
す酸父はその塩類であれば、公知の無機及び有機の酸及
び／又は塩類のどの１棟又は２神以上の粗分せを用いて
もよい。好筐しい酸又は塩の例としては、硫酸及び属性
Ｉｆナトリウムを挙げることができる。

上配散性液材中に水ガラス液を噴射し、又は強性攪拌下
で注入することによりシリカゾル液をｙ＠！Ｊ！するこ
とができる。第１図に、水ガラス液と酸性液材との反応
の一例を示す。

第１図に示した例は、酸性液材として硫酸を用い、水ガ
ラス原液としてＪＩ８３号品を用いた例である。第１図
に示すように、水ガラス液にｍ性液材を強制攪拌又は強
制混合条件−トで混入すると、混合物のゲルタイムは混
合液のｐＨ値の低下につれて媛くなり、ｐＨ８，５付近
（酸性液材として硫酸を用いた場合；仙の酸性液材を用
いるとその栓類によって変動する）でのゲルタイムが最
も知＜（本発明者の随発明に前の従来技術においては、
この９１１１１区よりアルカＩＪ　ＷｉｌｌのｐＨ値で
のゲル化をオｌ用した固化が地盤注入工法に応用されて
きた）、史に単位時間内における酸の飽加量を増加させ
ろと逆にゲルタイムが投くなる。（評しくは前掲の特告
昭５４−１９０８８号参照）。この酸性領域におけるゲ
ル化は、その反応機構は理論的には究明されていないが
、混合液のｐＨ値値の？Ａ９少、月ＩＪちｒ９性度の増
大により影響を受け、第１図に示すように、イブ性領域
におけるゲルタイムは■）１１約１〜２．５極大値を示
す。（ゲルタイツ、の俊大（又は最長ゲルタイム）をボ
すｐＨ（ｉ［は、添加″ｆろ酸性液材の朴＠によって変
動する。） 本発明において用いるシリカゾル液とは、上記の酸性（
よりｉＥ錦には強１ツ性）領域のゲル化の極大ｆｌｆｔ
　（Ａｔ　：＆ゲルタイム）を局える配合りψ作により
得られた〜性シリカゾル液である。

こ’）　Ｌ　？−４１られたシリカゾルＫｔ６加するア
ルカリ剤の混入割合を増してゆくと、第１図に示す曲線
に沿って酸性−中性領域に移行し、それに伴ｔ【いゲル
タイムは次第に短くなり、シリカゾル製造（埒に用いた
酸性液材及び添加するアルカリ剤の紳知により変動する
が、一般的にはｐＨ８５ｇ度で瞬結に近いゲルタイムを
有するに至る。本発明者の先ｌ（発明による注入工法は
、このシリカゾルの削性・中性領域（好ましくは中性−
弱酸性領域）でのゲル化を利用するものであった。

この中性−弱酸性領域でのゲル化物は椿めて優れた特住
を持つとともに土塀のアルカリ汚染を慈き起こさない点
で画期的なものであったといえるけれども、唯一の欠点
はゲルタイムの管埋が蛯しいことである。特にシリカゾ
ルとアルカリ剤を混合した結果得られる注入薬液のゲル
タイムを比較的艮＜（たとえば３０秒以上数分程度）す
ることを望む場合、混入アルカリ剤の計量誤差等による
少゛ｈｔのアルカリ剤混入量のバラツキによって、ゲッ
トタイムが大きく変動し変人現場における注入操作の制
御を困難にする。

シリカゾルを使用し酸性−中性領域でゲル化させる注入
工法における上記の如きゲルタイム管理上の難点を克服
する万策Ｖこついては、不発明者は柚々様々の試験・研
究を行ない、効果が認められ実用価値のある幾つカ・の
方法については別途に特許出願した。

本出願の発明は、酸性緑林の添加により得られたシリカ
ゾルにアルカリ剤を添加してアルカリ領域でゲルイにき
せる仕入工法である。

アルカリ領−（不明Ｍｉ＋　％でいうアルカリ領域とは
薬液の１）１１値の変化に幻するゲルタイムの変動をグ
ラフにプロットした場合において、ゲルタイムの極小値
Ｖこ対応するｐＩＩ値（臨界ｐＨ１）ａ）より°ｌゲル
リ１Ｔｌ］１を：＄　＃　１’る）でゲル化させる１１
合には、添加するアルカリ剤の増減によるゲルタイムの
変動幅が小さいために、ゲルタイムのｇｒｇ　＊が非常
に容易になる。特に、添刀口するγルカリ斤１として、
たとえば強アルカリ性の水力ラスをＪセいた上付のゲル
タイムの調整の晴易冴゛をシリカゾルの中性−げ汗領域
でのゲル化を：ｖｌ　：申する仕入工法と比軟すると、
−帖性桑液のψ合約牧倍制イ卸し易く、ゲルタイムが約
２〜５分桿度の薬液の場合は約１０倍以上割＠１し易い
。

本発明省の研梵によれば、シリカゾルにアルカリ剤を加
えてアルカリ領域でゲル化させる場合、ゲル化反応は使
用するアルカリ剤の種類によって異なる傾向を示す二つ
のグループに分かれることが判明した。

即ち、添加するアルカリ剤として、苛性ソーダ又は苛性
カリを含有する水ガラス（市販の水ガラスのほとんどは
これに属する）又は苛性ソーダ若しくは苛性カリの水溶
液を用いて、アルカリ領域でゲル化させると、得られる
薬液は第１図の曲線に沿ったｐＨとゲルタイムの関連変
化を示す。このため、この柿のアルカリ剤を用いれば、
瞬結性薬液から長いゲルタイムを持つ薬液に至る広い範
囲での調合が０丁能である。

一方、苛性ソーダ又は苛性カリ以外のアルカリ剤、たと
えば炭酸ソーダや燐酸ソーダのアルカリ剤を用いると、
アルカリ領域では混入薬液のｐＨが上昇してもゲルタイ
ムは長くならない。即ち、第１図の曲線によって示され
る傾向とは異なる挙動を示す。したがって、苛性ソーダ
又は苛性カリ以外のアルカリ剤を使用すると、膣結性薬
液のみしか調製できな（１゜ 以下に実施例を埜げて、本発明について更に詳しく説明
する。

実施例工（シリカゾルの！ｒ！！造） 水ガラス（Ｓｔ０２２４．５％、Ｎａ１０７．６％）　
２００　ｙｄと水７７７−を混合した稀釈水ガラスをつ
くった。

別に９８％硫飲２３−を容器にとり、この濃硫酸を攪拌
しながら、これに上記の稀釈水ガラスを注ぎ入れてｐＨ
２，０のシリカゾル液を製造した。これを生材（Ａ液）
とした。

実施例■（注入薬液の製造） 実施例工のシリカゾル製造時に用いたと同じ稀釈水ガラ
スをアルカリ剤として１更用した。

もう一つのアルカリ剤として、苛性ソーダ１００ｔを水
に溶解して２００　ｍとした苛性ソーダ水溶液を用意し
た。これらの２独のアルカリ剤と実施例Ｉで製造したシ
リカゾル液とを表１及び表２に乃くす配合で混合して注
入薬液とした。ｐＩｌ値及びゲルタイムを衣１及び表２
に示す。

表　　　２ （アルカリ領域） Ａ液　　　　　Ｂ液　　　　ゲルタイム（シリカゾル）
（苛性ソーダ）　　　　　　　　　ｐＨｒｎｉｒｎε　
　　　分−秒 １実施例　９　　１００　　　　　０．７　　　　　０
−０６　　８．６１実施例１０．　　１００　　　　　
１．６　　　　　０−０８　　　９．８：実施例１１’
　　　１００　　　　　２．４　　　　、　０−２５　
　１０．７実施例１２．　　１００　　　：３．２　　
　　、　４−１０　１１．１１実施例１３．　　１００
　　１　　　　　　１　１２−００　１１１．３３．６ 表１に示したシリカゾルと稀釈水ガラスとを組み合せた
混合物のｐＨ値とゲルタイムとの関係について更に眸し
く調べた結果を第２図に示す。第２図の曲物がら、ゲル
タイムの調整の難易度を数値化すると表３のようになる
。

表　　　３ 実施例　　　比較例　　１実施例　□ ：　　　、ア２．ヵ、ゆ峠（，４，□−０□ゆ。；工♂
：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−（ハ）
Ｇ、　Ｔ、　＝ゲルタイム 表３の結果から、本発明によるシリカゾルを用いたアル
カリ領域でのゲル化を利用する注入薬液のゲルタイムの
制御は、シリカゾルの中性−酸性領域でのゲル化を利用
する先願発明の方法と比較して、瞬結性薬液の場合は約
５倍、長いゲルタイムを持つ薬液の場合には１０倍以上
も容易であることがわかる。即ち、本発明工法において
は、添加するアルカリ剤の計量誤差や注入ポンプの脈動
との他に起因する混合比の許容変動幅を広くとれる結果
になる。

実施例■ 実施例■で用いたと同じシリカゾルＶこアルカリ剤とし
て炭酸ソーダの飽和水溶液を用いた。混合後の薬液のｐ
ｏ値が８．９のす→合のゲルタイムは５秒、ｐＨ値が１
０６の場合のゲルタイムは８秒、ｐｌ（値が１１．２の
場合のゲルタイムは１０秒であった。

炭酸ソーダの飽和水溶液に代えて、アルカリ剤としてｇ
Ｉハソーダ水溶液を用いたところ、混合液のｐＨ９，５
でゲルタイムは５秒、ｐＨ１１，２でのゲルタイムは１
１秒であった。

この実７ｉＩｔＩ４ｆｉ１１１１の結果から、炭酸ソー
ダ又はｇ！ｉ酸ソーダ寺の弱アルカ゛りのみから成るア
ルカリ剤とシリカゾルどの組合せＶ（よれば、剛結性の
薬液しか得られないことがわかる。逆に考えると、この
極の弱アルカリ性のアルカリ剤とシリカゾルとを組Ａ合
わせると必ず瞬結性の注入薬液が得られ、Ｍ合は極めて
容易で誤差許容範囲が広いということにもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シリカゾルに添加するアルカリ剤量を変化さ
せた場合の混合薬液のｐ）Ｉ値とゲルタイムとの一般的
な関係を示すグラフである。 第２図は、アルカリ剤として稀釈水ガラスを用いた場合
における混合薬剤のｐＨ値とゲルタイムの関係を示すグ
ラフである。第２図の横軸は、実施例で用いたシリカゾ
ル１００−に対して添加した稀釈水ガラス（実施例■参
照）の量を一単位で示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　＊ガラスを酸性層材で処理して得た酸性シリ
   カゾルを主相として使用し、これに苛性ソーダと炭酸ソ
   ーダと燐酸ソーダと強アルカリ性水ガラス液とから成る
   群から選択した１　ｌｊｈ又は２種以上のアルカリ性物
   質を添加し、ｐｉｆ　８．５以上のアルカリ性領域のｐ
   Ｈ餉を持ち３〜１５秒のゲルタイムを持つ瞬結性注入薬
   液を調製し、前記ｌ１ｔｉ結性汗入柴液を注入対象地盤
   又は土壌に注入することを特徴とする薬液注入工法。 （２ｒ　　７にガラスを酸性Ｗ＋材で処理して倚た酸性
   シリカゾルを主材として使用し、これに苛性ソーダと　
   °パ°　　強ア□ ルカリ性ネガラス液とから成る群から選択した１種又は
   ２棟ｖ上のアルカリ性物質を添加し、ａｌｌ　８．５以
   上のアルカリ性領域のｐＨ値を持ち且つ約３０秒以上の
   ゲルタイムを化 持つゲル村能を有する注入薬液を調製し、前記注入薬液
   を注入対象地盤又は土壌に注入することを特徴とする薬
   液注入工法。