JPS604586A - 地盤注入工法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は水ガラス及びセメントを主材とする地盤注入工
法に係シ、特に環境破壊をもたらすアルカリ汚染をでき
る限り小さくシ、がっ圧入範囲を制御しうる地盤注入工
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、セメントと高ア１ルヵり性の水ガラスを注入材と
して用いる注入工法が知られているが、これは次の欠点
を有していた。

■　高アルカリ性液の逸散によるアルカリ汚染の問題を
惹き起こす。

■　固結後長期間を経過した後でも水と接触するとアル
カリを溶出し続ける。

■　酸性土壌に注入しても固化しない。

■　恒久性がない。

■　注入液は水ガラス液とセメント粒子が分離する。

また、セメントのみを注入材として用いる工法も知られ
ている。これはセメント粒子を多量の水に懸濁させてセ
メント・ミルク・グラウトをつくシ、このグラウトを地
盤中に圧入する工法であるが、高い圧力で前記グラウト
を注入するとセメント懸濁液が所望注入範囲以外の遠方
まで逸走するという不利益があった０しかも逸走し拡散
したグラウトが地下水等と接触すると、それ自体は難溶
性であるセメントから強アルカリ性の水酸化カルシウム
が漸次溶出し、地下水および周因地盤をアルカリ汚染す
る可能性があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の従来法の欠点を是正し、環境破
壊をもたらすアルカリ汚染をできる限り小さくし、且つ
注入範囲を制御することのできる新規な地盤注入工法を
提供せんとするものである〇〔発明の要点コ 前述の目的を達成するため、本発明によれば、酸性液と
水ガラスを常に酸過剰の状態で混合し、しかも混合液中
の水ガラス量が１〜ｂ るように、さらに混合液ＯＰＨ値が酸性ないし中性にな
るように混合して得られる混合液をＡ液とし、十メンｊ
・とアルカリの混合液をＢ液とし、上記Ａ液とＬ３液を
混合して地盤に注入する事を特徴とする。

〔発明の詳細な説明〕

本発明における酸性−中性混合液（Ａ液）の調製に用す
る酸性液としては強酸性を示す硫酸、塩酸及び硝酸、ｔ
ｍ　ＵＫこれらの酸性塩が有効である〇それ以外の酸で
はセメントが硬化せず不適である○本発明における前述
の酸性〜中性混合液（Ａ液）は、酸性液と水ガラスを混
合してえられるが、水ガラスに酸性液を加えるのではな
く、酸性液と水ガラスを常に酸が過剰処なるように保っ
て混合する事が必要である。具体的な方法としては酸性
液中に水ガラスを加えるか、水ガラス液と酸性液をそれ
ぞれ別々に送液しながら常に酸性液が過剰になるように
送液量を調整して両液を合流させる事によってなされる
。

水ガラスに酸性液を加えたのでは弱アルカリ性領域でゲ
ル化時間が最も短かぐなる領域を通らなくてはならない
ため、その時にゲル化して流動性を失なったり、或は一
部シリカ分が析出して不均質な溶液が出来る。このよう
にして得られたＡ液では、たとえ流動性があっても後述
の本発明にかかるセメント懸濁液（Ｂ液）と合流すると
不均質な懸濁液が生じて、セメント粒子が沈澱しやすく
なってブリージングが大きくなり、かつ固結性或は固結
強度が低下する。

さて、上述のようにして調整したＡ液と単なるセメン）
・懸濁液とを混合したのでｉ一応ゲル化は認められるが
、セメントが硬化しない。これはセメントの水利に用い
る水として酸性液を用いるとセメントが硬化しないのと
同様の現象である。

ところが本発明者はセメントｅ濁液とアルカリとを混合
してＢ液を調製し、これと上述した酸性−中性水ガラス
溶液であるＡ液とを組み合わせることにより、均質な懸
濁液がｉ＠られ、しかもセメントを硬化させ得ることを
つきとめた。

セメント懸濁液に添加する本発明のアルカリの例として
は、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリ
ウム、第−及び第二燐酸ナトリウム並びに上記各化合物
のナトリウノ・をカリウムで置換した化合物類を含む水
に溶解する化合物類を挙げることができる。

又Ａ液を得るに用いる水ガラス量は１〜２０容量％であ
る事が必要である。水ガラス量がＬＸ以下だと配合液と
セメントが分離し、しかも上ずみ液がゲル化しない。水
ガラス量が２０％以上だとゲル化が瞬間的に行われ、か
つ流動性がないため注入が困難となる。水ガラスが工〜
２０％の範囲に保つことによりＡ液とＢ液の混合液中に
混合直後から流動性がなくなる迄の時間中セメントが均
質に分散した状態を保持してブリージングを生じず、全
体が均質に固化する。

又本発明のＡ液として水ガラス液又は水ガラスと反応剤
を加えてアルカリ性の円１領域の混合液を用いたのでは
、Ａ−８合流液はセメントと上ずみ液が分離してしまい
、全体が均質に固結しない。

以下の実験例に示すように、アルカリの種類及び量並び
にセメントの量を一定にした場合、酸性水ガラス濃度が
高いほどゲルタイムが短くなり、ホモゲル強度も高くな
る。又、［３液の組成及び濃度を一定にした場合、酸性
水ガラス溶液のＩ）Ｈが低いほうがゲルタイムが短くな
ることがわかった。

一方、酸性液の種類、水ガラス濃度及びＡ液（即ち酸性
水ガラス溶液）のＩ）Ｈを一定に保った場゛合、Ｂ液中
のセメント量が同じであれは溶角イ性アルカリ剤の添加
量を多くすること拠よりゲルタイムは長くなシ、セメン
トの硬化に要する時間も長噛くなる傾向を示す。従って
、本発明工法においては、Ａ液濃度とＰｌ−１、Ｂ液中
で用いるアルカリの添加量並びにセメント量を変えるこ
とにより、ゲルタイムとセメントの硬化時間及びホモゲ
ルの強度を任意に選定することができる。

尚、他の条件を一定に保った場合には、七メント量が多
いほど、液温か高いほど、ゲルタイムが短くなる。

次に、本発明工法において用いるＡ液とＢ液との反応状
態を観察すると、Ａ、　−Ｂ液の混合と同一にセメント
粒子が液全体に分散しゲル化に至る迄その状態を保持し
たまま固結する。この分散現象は従来工法においては認
められなかった現象である。高アルカリ性水ガラス溶液
とセメント懸濁液とを用いる従来工法においては、その
まま混合液を放置すればセメント粒子は水ガラス液中に
沈澱した状態でゲル化する。ゲル化又は固結時における
上記の反応状態の相違から１本発明工法の場合において
は従来工法の場合とは全く異なる反応形態でゲル化又は
固結することが推定できる。

この現象は実際の地盤に圧入した場合、いかなる効果が
あるかというと、注入中に七メン（・が沈澱しないため
土粒子中に目づまりを生じにぐぐ、従って浸透性がよく
なる。父上すみ液が分離する事なく全体が固化するため
、セメントのアルカリはそのまま保持されたまま固化す
る。従って地下水にセメント中のアルカリが流出しにぐ
く、地下水をアルカリ性に移向する傾向が少ない。

又本発明においてセメントが酸肛の水力ラス液で強固に
固化するという事は土壌中でも正常に固結する事を可能
にする。従来の工法ではこれは不可能な事であった。

又従来のＬＷ工法（水ガラス−セメント工法）では経時
的に強度低下を生じたものが、本発明では強度は増加後
一定値を呈し、恒久性がきわめてすぐれている事がわか
った。

以下に本発明における実験例を示す。

実験−１ ＋１）　酸性液中に水ガラスを加えて酸性−中性のＰＨ
領領域配合液、即ちＡ液をつくった０表−１ （２）水ガラス中に酸を加えてＡ液をつくった。

表−２ （３）硫酸水溶液と３号水ガラス水溶液をそれぞれ別の
管路を通して送流して常に酸が過剰になるように両液の
吐出量を調整し、両液を合流して混合する事によシ酸性
水ガラスをつくった。

表−３ 以上よシ水ガラスに酸を加える従来方法では酸性−中性
のＰＨ領領域液をつくろうとする場合。

塊状のゲルが生ずる事がわかる。透明・均質なＡ液を得
るＫは酸性液中に水ガラスを加えるが、或は酸過剰にな
るように保ちながら水ガラスと酸を合流して混合する事
が必要である事がわかる。

又その場合でも水力ラスの使用量が加重量％よシも大き
い場合、塊状のゲルが多数生じ透明均質なＡ液が出来な
い事がわかる。

実験−２ 実験ＪｌにおけるＡ液とセメント懸濁液をＢ液とし、Ａ
液・Ｂ液を混合して混合液の状況、ゲル化の時間、強度
を測定した。

Ｂ液として以下の配合液を用いたつ 表−４ 表−５ 表−４において固結率とはＡ液とＢ液の混合液の静置後
の全体に対するセメントの固結部分の体積の割合を示す
。即ちセメントが全体に分散したまま固結すれば固結率
が１００％であり、上ずみ液が上部にπ生じて固結すれ
ば９０％となる。

表−５よりＡ液のＰＨ値がアルカリ側のもの程固結率は
低く、中性−酸性の場合は固結率が９０％以上になる事
がわかる。又、水ガラス中に酸を加えてＰＨを中性−酸
性にした場合は固形分が生じ、この様なＡ液を用いても
固結率は低い事がわかる。

次に表−５における養生水のＰ　Ｊ−１とはゲルの体積
の１０倍の水にゲルを１日養生したあとの養生水のＰＨ
値を云う。表−５より中性−酸性のＡ液の場合、養生水
は９以下のほぼ中性に近い値を示し、地下水のＩＪＨ値
に大きな変化を与えない事がわかる。又ゲル化時間はＡ
液が酸性側になる程早くなる事がわかる。さらに中性−
酸性のＡ液中の水ガラス使用量がＩＸＪ：りも低い場合
は固結率も低く、養生水はアルカリ性になる事がわかる
。

表−６ 表−６よＪＢ液としてアルカリを加える場合は強度が大
幅に増大するが、アルカリを加えない場合は強度が得ら
れない事がわかる。又Ａ液として水ガラスを用いたもの
は長期強度が低下するのに対し、本発明は経時的な強度
の低下がみられない事がわかる。

か或は二重管を用いて二重管内の２つの管路中にＡ液、
Ｂ液を送液して末端部にて合流して注入する等の方法を
とる事が出来る。

〔発明の効果〕

以上のとおシ、本発明は環境破壊をもたらすアルカリ汚
染をできる限シ小さくし、かつ注入範囲を制御しうると
いう効果を奏するものぞある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 酸性液と水ガラスを常に酸過剰の状態で混合し、しかも
   混合液中の水ガラス量が１〜ｂ るように、さらに混合液のＰＨ値が酸性ないし中性にな
   るように混合して得られる混合液をＡ液とし、セメント
   とアルカリの混合液をＢ液とし、上記Ａ液とＢ液を混合
   して地ｆＲｒに注入する事を特徴とする地盤注入工法。