JPS598382B2 - 土質の安定化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭酸ガスをゲル化剤とする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。

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が、最近では珪酸ソーダ（水
ガラス）を主剤とし、これとゲル化剤とを組み合せたグ
ラウト、いわゆる水ガラス系グラフトが広く実用化され
ている。水ガラス系グラウトのゲル化剤として、従来、
酸、酸性塩、水溶性多価金属塩、有機エステル、アルデ
ヒド等多くの物質が提案されているが、従来のゲル化剤
は危険物であつたり、高価であるなど欠点のあるものが
多い。本発明は安全無害でしかも安価な炭酸ガスをゲル
化剤として用いた水ガラス系グラウトにより従来よりも
種々有利に土質を安定化しようとするものである。

水ガラスと炭酸ガスを組み合せたグラウトにより土質を
安定化させる方法として、本発明者らは先に特願昭５１
−１５０３１７号（特開昭５３−７４７０９号）におい
て、密閉容器中に水と高圧の炭酸ガスを供給して加圧炭
酸水を製造し、次いでこの加圧炭酸水を加圧状態を維持
させたまま水ガラスと混合させることによつて得られる
。

グラウトを土壌に注入し、土壌中でゲル化させる方法を
提案した。この土質安定化法においてはグラウトのゲル
タイムは加圧炭酸水中のＣ０２濃度を種々変化させて調
節する。

すなわち、ゲルタイムの短いグラウトを調合する場合は
、加圧炭酸水製造装置に充分高められた圧力の炭酸ガス
を供給してＣＯ２濃度の高い加圧炭酸水を製造し、一方
、ゲルタイムの長いグラウトを調合する場合は、加圧炭
酸水製造装置により低圧の炭酸ガスを供給してＣＯ２濃
度の低い加圧炭酸水を製造する。

たとえば、一般の土質安定化工事において最も多く用い
られているゲルタイムが数分のグラウトを調合する場合
は、加圧炭酸水製造装置に１０ｋｇ／Ｃｄ（ゲージ）ま
たはそれ以上の圧力の炭酸ガスを供給して加圧炭酸水を
製造する。

しかしながら、１０ｋｇ／Ｃｄ（ゲージ）以上の圧力の
ガスを取り扱うことは高圧ガス取締法により有資格者以
外の者は禁じられており、またかかる高圧ガスを取り扱
う場合は耐圧性のすぐれた高価な機器・装置を必要とす
る。

したがつて、特願昭５１−１５０３１７号（特開昭５３
−７４７０９号）記載技術は炭酸ガスの取り扱いおよび
設備費の点で制約を受けることは免れられない。

本発明者らは、この技術にみられる上記欠点を克服し、
１０ｋｇ／Ｃｄ（ゲージ）未満の圧力の炭酸ガスを用い
てつくつた加圧炭酸水を水ガラスと混合した場合にもゲ
ルタイムが数分のグラウトが得られるようにこの技術を
改良しようとして種々研究した結果、加圧炭酸水と混合
する前の水ガラスに予め炭酸ガスを適量吸収させること
によつて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、水ガラスを主剤とし、炭酸ガスを
ゲル化剤とするグラウトにより土質を安定化させるに当
り、密閉容器中で１０ｋｆ！／Ｃｒ！ｉ（ゲージ）未満
の圧力の炭酸ガスを水に接触吸収させて加圧炭酸水を製
造し、次いで得られた加圧炭酸水を加圧状態を維持させ
たままラインミキサー（管路混合器）中で予め炭酸ガス
を吸収させた水ガラスと混合させ、このようにして得ら
れたグラウトを土壌に注入し、土壌中でゲル化させるこ
とを特徴とする土質の安定化法を要旨とするものである
。

第１図は本発明の実施態様をあられすフローシートであ
る。以下、第１図を参照しつつ本発明を説明する。炭酸
ガス貯槽１（通常、液化炭酸ガスボンベが用いられる）
および水貯槽２より炭酸ガスおよび水のそれぞれを密閉
容器３に供給する。

その際、炭酸ガスの流量は流量調節弁１″により調節し
、そして水は専用のポンプ７により密閉容器３に供給す
る。密閉容器３は炭酸ガスおよび水の供給口、圧力計、
加圧炭酸水排出口、その他必要に応じて攪拌機、液体噴
霧器等が設けられたり、炭酸ガスと水の気液接触を良好
にするための充填物が詰められたりした加圧炭酸水製造
用の耐圧容器である。

密閉容器３には炭酸ガスおよび水の供給や加圧炭酸水の
排出を自動化するための自動制御装置を取り付けること
もできる。密閉容器３に供給した炭酸ガスおよび水は公
知の気液混合法にしたがい混合して加圧炭酸水を製造す
る。

その方法として、たとえば攪拌機を用いて仕込水を激し
く撹拌し、水相に炭酸ガスを巻き込ませて気液接触させ
る方法、密閉容器３の上部より該容器内に水を微細液筒
状に噴霧して炭酸ガスと気液接触させる方法あるいは密
閉容器３内に適当な充填物を詰め、上部より水をシャワ
一状に散布して炭酸ガスと気液接触させる方法などが挙
げられる。

いずれの方法を採るにせよ、密閉容器３内に供給した炭
酸ガスと水はなるべく緊密に接触混合させることが望ま
しい。

周知のごとく、気体の水に対する溶解度は圧力が高いほ
ど大きい。

したがつて、密閉容器３で製造する加圧炭酸水中のＣＯ
２濃度は供給炭酸ガスの圧力（＝該容器内に充満させる
炭酸ガスの圧力）を種々変化させることによつて調節す
る。

すなわち、ＣＯ２濃度の高い加圧炭酸水を製造する場合
は密閉容器３に充分高められた圧力の炭酸ガスを供給し
、反対にＣＯ２濃度が低い加圧炭酸水を製造する場合は
密閉容器３により低圧の炭酸ガスを供給するが、本発明
においては１０ｋｇ／Ｃｒｉｉ（ゲージ）未満の圧力の
炭酸ガスを用いて加圧炭酸水を製造する。

次いで、上記のようにして製造した加圧炭酸水は加圧状
態を維持させたままラインミキサー（管路混合器）６に
供給し、該ミキサー中で予め炭酸ガスを吸収させた水ガ
ラスと混合してグラウトを調合する。

加圧炭酸水は密閉容器３内の圧力を利用するかまたはポ
ンプを用いてラインミキサー６に供給する。

ラインミキサー６中において加圧炭酸水と混合する炭酸
ガス〜水ガラス混合物は密閉容器４で製造する。

密閉容器４は炭酸ガス供給口、圧力計、水ガラス供給口
、撹拌機、炭酸ガス〜水ガラス混合物排出口、その他必
要に応じて原料の供給および製品の排出を自働化するた
めの自働制御装置が設けられた密閉耐圧構造の攪拌槽で
あつて、実施工においては流体の流れを下向きにするよ
うなプロペラ式攪拌機が付された内容積６０′程度の円
筒形のものを用いるのが好ましい。

炭酸ガスは炭酸ガス貯槽１より流量調節弁１″を経て密
閉容器４に供給し、そして水ガラスは水ガラス貯槽５よ
りポンプ５″を経て密閉容器４に供給する。

本発明においては既に述べたように密閉容器３に１０ｋ
ｇ／Ｃｄ（ゲージ）未満の圧力の炭酸ガスを供給して加
圧炭酸水を製造するが、このようにして製造した加圧炭
酸水と水ガラスを混合してグラウトを調合しても、グラ
ウト中のＣＯ２が不足するためゲルタイムが数分の実用
的なグラウトを得ることは困難である。

そこで、本発明においては予め適宜の方法により不足分
のＣＯ２を水ガラスに吸収させ、このようにして得られ
た炭酸ガス〜水ガラス混合物を上記加圧炭酸水と混合さ
せてグラウトを調合する。

予め炭酸ガスを水ガラスに吸収させる方法として、たと
えば常圧下に水ガラス中に炭酸ガスを吹込む方法、密閉
容器に水ガラスと炭酸ガスを仕込んで攪拌混合させる方
法などがあるが、炭酸ガスの損失がない点から通常後者
を採ることが好ましい〜 その方法としてたとえば密閉容器４に水ガラスを仕込み
、炭酸ガスを連続的に供給して攪拌混合させて炭酸ガス
〜水ガラス混合物を製造する。

このようにして炭酸ガス〜水ガラス混合物を製造する際
、余りにも多量の炭酸ガスを水ガラスに吸収させるとゲ
ル化反応が急激に起つて混合中に混合物がゲル化する恐
れがある。したがつて、密閉容器４に余りにも高圧の炭
酸ガスを供給して炭酸ガス〜水ガラス混合物中のＣＯ２
濃度を余りにも高くすることは好ましくない。

このようなことから、ＣＯ２濃度の高い、ゲルタイムが
充分短いグラウトを調合する場合は、密閉容器３に供給
する炭酸ガスの圧力をなるべく高くして、なるべくＣＯ
２濃度の高い加圧炭酸水を製造し、密閉容器４には必要
最低限のＣＯ２を供給して炭酸ガス〜水ガラス混合物中
のＣＯ２濃度をなるべく低くするのが好ましい。

たとえば、水ガラスとしてＪＩＳ３号珪酸ソーダを用い
てゲルタイムが数分あるいはこれより長いグラウトを調
合しようとする場合、通常、密閉容品３に５〜６１＜ｇ
／Ｃｄ（ゲージ）程度の圧力の炭酸ガスを供給した場合
には密閉容器４には３ｋ９／Ｃｄ（ゲージ）以下の圧力
の炭酸ガスを供給すれば充分目的が達せられる。

このような低圧の炭酸ガスを用いるかぎりでは、密閉容
器４中において炭酸ガス〜水ガラス混合物がゲル化する
ような危険性は通常認められない。

密閉容器４に仕込んだ水ガラスは一定圧力の炭酸ガスの
供給下に通常数分間攪拌したのち排出してラインミキサ
ー６に供給する。ラインミキサー（ＬｉｎｅＭｉｘｅｒ
）とはよく知られているように、ガス一液、液一液を管
路中で攪拌するためのものであつて、オリフイス接触器
、噴流接触器（たとえば、化学工学便覧、丸善出版社、
昭和４３年５月１０日発行、全改訂版第３版、第１１０
０〜１１０１頁参照）、混合ノズル、Ｙ字管等種々の形
式のものが知られている。

本発明においてはいずれの形式のものも用いられるが、
特に保守管理が容易である点から、動く部分のない構造
のエレメントが管内に封入されたいわゆるスタテイツク
ラインミキサ一（ＳｔａｔｉｃＬｉｎｅＭｉｘｅｒ）あ
るいはＹ字管を用いることが好ましい。

本発明に好適に用いられるスタテイツクラインミキサ一
の構造の一例を第２図に示す。

ラインミキサー６に供給する加圧炭酸水および水ガラス
はほぼ同程度の圧力で該ミキサーに供給することが望ま
しい。

いずれか一方の液の供給圧が高過ぎると、その液が他の
液の供給管内に逆流して該ミキサー中で両液を混合する
ことができなくなる恐れがある。ラインミキサー６に供
給された加圧炭酸水および炭酸ガス〜水ガラス混合物は
該ミキサー中において加圧状態で混合される。

このようにしてラインミキサ，−６内で調合されたグラ
フトは、通常、該ミキサー内の圧力を利用してそのまま
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。

ラインミキサー６と注入管の間に絞り弁を設置しておく
と、グラウトの流量を調節したり、ラインミキサー６中
でのグラウトの混合状態を調節することができるので便
利である。

グラウトのゲルタイムの調節法としては、炭酸ガス〜水
ガラス混合物中のＣＯ２濃度は一定にしておいて、加圧
炭酸水中のＣＯ２濃度を種々変化させる方法、あるいは
その反対に加圧炭酸水中のＣＯ２濃度は一定にしておい
て、炭酸ガス〜水ガラス混合物中のＣＯ２濃度を種々変
化させる方法などがある。

本発明は回分方法だけではなく連続で行なうことも勿論
可能である。

すなわち、炭酸ガスと水を連続的に密閉容器３に供給し
て加圧炭酸水を連続的に製造する一方、密閉容器４に炭
酸ガスと水ガラスを連続的に供給して炭酸ガス〜水ガラ
ス混合物を連続的に製造し、引続き両者を連続的にライ
ンミキサー６に供給して得られたグラフトを連続的に土
壌に注入する。

この連続方式によれば大規模工事に用いる多量のグラウ
トも小規模の装置で製造して土壌に注入することができ
る。本発明方法が特願昭５１−１５０３１７号（特開昭
５３−７４７０９号）記載技術にくらべて特にすぐれて
いる点は、本発明においては１０ｋｆ！／Ｃｒｉｉ（ゲ
ージ）未満の圧力の炭酸ガスを用いてグラウトを製造す
るので高圧ガス取締法に制約されず、有資格者以外の者
でも自由にグラウトを製造することができることおよび
特に耐圧性のすぐれた高価な装置を用いなくてもよいの
で、通常、設備費が安上がりである点などが挙げられる
。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は実施
例に制約されるものではない。実施例 ※

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施態様をあられすフローシ※ 塔内
にテラレツテパツキングをつめた直径１６０ｍｍ１長さ
４３０ｍｍの大きさのステンレス製円筒形充填塔に炭酸
ガスを連続的に供給し、塔内を供給炭酸ガスにより所定
の圧力に保たせながら塔頂に設けられた液体噴霧器より
水を塔内に噴霧して加圧炭酸水を連続的に製造した。 一方、幅１５０ｍｍ１長さ１３０ｍｍのステンレス製攪
拌羽根の攪拌機が設けられた内容積１５′のステンレス
製オートクレーブに炭酸ガスと水ガラス（ＪＩＳ３号珪
酸ソーダ）をそれぞれ同時に連続的に供給し、攪拌機を
１００〜２５０回転／分の速度で回転させて水ガラス中
に炭酸ガスを吸収させて水ガラス〜炭酸ガス混合物を連
続的に製造した。 次いで、このようにして連続的に製造した加圧炭酸水お
よび水ガラス〜炭酸ガス混合物は第２図に示したような
構造のスタテイツクラインミキサ一（直径１７ｍｍ１長
さ９００７！Ｌｍ）にそれぞれ同じ圧力で連続的に供給
し、該ミキサー中で両者を均一に混合したのち豊浦標準
砂中に注入してゲル化させ、ゲル化後、得られた砂ゲル
の一軸圧縮強度を測定した。 実験条件および得られた結果を第１表に示す。 ートである。記号１・・・・・・炭酸ガス貯槽、 １″， １′ｌ・・・・梳量．調節 弁、２・・・・・・水貯槽、２’・・・・・・水用ポン
プ、３，４・・・・・・密閉容器、５・・・・・・水ガ
ラス貯槽、５’・・・・・・水ガラス用ポンプ、６・・
・・・・ラインミキサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水ガラスを主剤とし、炭酸ガスをゲル化剤とするグ
   ラウトにより土質を安定化させるに当り、密閉容器中で
   １０ｋｇ／ｃｍ＾２（ゲージ）未満の圧力の炭酸ガスを
   水に接触・吸収させて加圧炭酸水を製造し、次いで得ら
   れた加圧炭酸水を加圧状態を維持させたままラインミキ
   サー（管路混合器）中で予め炭酸ガスを吸収させた水ガ
   ラスと混合させ、このようにして得られたグラウトを土
   壌に注入し、土壌中でゲル化させることを特徴とする土
   質の安定化法。