JPS6056198B2 - 土壌安定化剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水ガラス−燐酸又は／及びポリ燐酸ーアルミン
酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム塩系及び水ガ
ラスー燐酸又は／及びポリ燐酸−アルミン酸アルカリ金
属塩又は塩基性アルミニウム塩−燐酸塩系の特定組成を
有する無機系の土壌安定化剤に関するもので、その目的
とするところは優れた圧縮強度、止水性を得ると同時に
硬化ゲルの離漿水の低減を図り、毒性のない無公害土壌
安定化剤を提供することにある。

従来、軟弱地盤を強化させたり、漏水地盤を止水する目
的で種々の土壌安定化剤を土壌中に注入し硬化させるグ
ラウトエ法が知られているが、特に水ガラス水溶液と無
機薬剤の硬化剤からなる所謂無機系珪酸塩土壌安定化剤
は、安価てあること、他の有機系土壌安定化剤に比し公
害を起す危険性が殆んどないこと等のため広く実用化さ
れている。

しカル従来の無機系珪酸塩土壌安定化剤においても欠点
は認められ、例えば硬化ゲルからの離漿水量の多いこと
があげられる。これは田固結グラウトの強度低下、（２
）離漿水のＰＨ値が高いことから引き起こされる土壌汚
染の拡大、（３）離漿現象’のため固結グラウトの収縮
、亀裂、崩壊等が発生し、止水性の低下を引き起こす等
の問題を提起するのである。そこで本発明者等は、上記
の問題を克服すべく種々研究の結果、水ガラス水溶液、
燐酸又は／及びポリ燐酸、アルミン酸アルカリ金属塩又
は塩基性アルミニウム塩及び燐酸塩の特定組成からなる
土壌安定化剤が高強度を有し、かつ止水性に富み離漿水
量の少ない無公害土壌安定化剤を提供し得ることを見出
し、本発明を完成したのである。

即ち本発明の第一の発明はＳｉＯ２換算で水ガラスが７
．５〜１２．５重量％、Ｐ。Ｏ。換算で燐酸又は／及び
ポリ燐酸が０．８〜４』重量％、Ａ１。ｑ換算でアルミ
ン酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム塩が０．０
５〜０．５５重量％及び残部が水からなることを特徴と
する土壌安定化剤てあり、第２の発明はＳｉＯ２換算で
水ガラスが７．５〜１２．５重量％、Ｐ２Ｏ５換算で燐
酸又は／及びポリ燐酸が０．８〜４．０重量％，，Ａｌ
２Ｏ３換算でアルミン酸アルカリ金属塩又は塩基性アル
ミニウム塩が０．０５〜０．５５重量％，Ｐ２Ｏ５換算
で０．１〜２．鍾量％の燐酸塩及び残部が水からなるこ
とを特徴とする土壌安定化剤である。以下第１の発明と
第２の発明について共通する事項については特に区別せ
ずに述べることとする。

本発明に用いる水ガラスとしては、従来から珪酸塩系土
壌安定化剤に用いられている通常市販されている珪酸ア
ルカリであつて、珪酸ナトリウム，珪酸カリウム水溶液
が拳げら−れそれらの混合物であつても良い。

一般的には珪酸ナトリウム水溶液が好ましく、モル比Ｓ
ｉＯ２／Ｍ２Ｏ（ＭはＮａ又はＫを示す）２．０〜５．
５の範囲であるのが良い。水ガラスは注入施工時に水で
適宜稀釈して、施工目的に適した濃度に調整するが、Ｓ
ｉＯ２換算で土壌安定化剤全体中の組成割合して７．５
〜１２．５重量％となる様に使用するのが好ましい。７
．５重量％未満では期待するゲル強度が得にくく、逆に
１２．５重量％より大では得られるゲルが不均一なもの
となつてゲル圧縮強度もそれ以上期待できないものであ
る。

次に本発明においては燐酸又は／及びポリ燐酸及びアル
ミン酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム塩は水ガ
ラス水溶液の主として硬化剤としての作用を有し、所望
のゲルタイムおよび強度に応じて特定範囲内て使用する
。

燐酸としては通常のオルト燐酸例えば純度７５重量％，
８５重量％，８踵量％以上等として市販されているもの
をそのままか水で適宜稀釈して施工目的に適した濃度に
調整し使用することができ、一方ポリ燐酸としては一般
式Ｈｎ＋１Ｐｎ０３ｎ＋１（ｎ＝２〜２０）で示される
ものの一種又は二種以上の混合物が使用される。

ポリ燐酸の市販品としては例えばポリ燐酸１０５（Ｐ２
Ｏ５乃３重量％以上），ポリ燐酸１１６（Ｐ２Ｏ，８４
．ｌ重量％以上）等を拳げることができる。燐酸又は／
及びポリ燐酸の使用量としてはＰ２ｑ換算て土壌安定化
剤全体に対する割合として０．８〜４．鍾量％使用する
のが好ましい。

ここで燐酸又は／及びポリ燐酸の使用量が０．８重量％
未満の場合ゲル化に至るまでの時間が長くなり、湧水を
伴う土壌に対しては充分な止水効果を上げられなく、又
使用量が４．０重量％より大きい場合は、瞬間的にゲル
化を起こす部分ゲルが多くなり、その使用量の割に強度
が期待できず不経済なものとなる。尚この燐酸又は／及
びポリ燐酸は本発明において、主にゲルタイムの調整お
よび強度付与の二つの機能をはたすと考えられる。本発
明におけるアルミン酸アルカリ金属塩としては、アルミ
ン酸ナトリウム，アルミン酸カリウムあるいはその混合
物を使用することができ、また塩基性アルミニウム塩と
しては塩基性塩化アルミニウム又は／及び塩基性硫酸ア
ルミニウムを拳げることができ、通常その分子式が〔Ａ
ｌ２（０Ｈ）ＸＸｙ）ｍ（但しここでｘはＣ１一又はＳ
Ｏ４−を示し、Ｘ，ｍは各々１≦Ｘ≦５，０くｍ≦１０
で，ｙはＸ＝Ｃ『の場合ｙ＝６−Ｘ，Ｘ＝ＳＯ４−の場
合ｙ＝（６−ｘ）／２が各々成立つ）で表わされる無機
系高分子化合物で、その塩基度（ＸＩ６×１００％）が
０を越えるものでなければならない。

これらは本発明の重要な効果の一つである硬化ゲルの離
漿水量の低減に大いに寄与することが認められるもので
ある。単なる通常の塩化アルミニウム，硫酸アルミニウ
ム等の中性塩ては上記効果が全く認められず又得られる
硬化ゲルの強度も低いものである。本発明において硬化
ゲルの離漿水量の低減の効果が得られる機構については
明らかでないが、例えば塩基性アルミニウム塩において
は塩基性アルミニウム塩が水溶液中で塩基性のポリマー
イオンとして存在し、これが珪酸イオンと速やかに結合
し安定な含水珪酸ゲルを形成することによるものと考え
られる。アルミン酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニ
ウム塩使用量の好適範囲は，Ａｌ２Ｏ３換算て土壌安定
化剤全体に対する割合として０．０５〜０．５５重量％
であり、この範囲外の量例えば使用量が０．０５重量％
未満の場合には離漿水量を充分抑えることができず強度
も低いものとなる。又使用量が０．５５重量％より大き
い量では、これら金属塩の水溶液と水ガラス水溶液とを
混合した際にアルミニウムの水酸化物と考えられる白濁
沈澱物を生じ易く後に述べる燐酸塩である程度までそ・
の生成を防ぐことができるが一定以上では防ぎきれなく
なり、実用に際してゲルタイム、ゲル強度、操作上、外
観上等種々のトラブルの原因となる恐れがあり好ましく
ない。次に本発明の第２の発明で使用する燐酸塩として
は第一燐酸カリウム，第一燐酸ナトリウム，第二燐酸ナ
トリウム等のオルソ燐酸塩，ヘキサメタ燐酸，ピロ燐酸
，トリポリ燐酸等の所謂縮合燐酸のナトリウム塩，カリ
ウム塩等の可溶性塩類の一種又は二種以上挙げることが
でき、これらは土壌５安定化剤全体に対する割合で、Ｐ
２へ換算で好適には０．１〜２．唾量％使用する。

この燐酸塩の本発明における主要な機能は、同時に使用
するアルミン酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム
塩のアルミニウムイオンのキレート化にあり、これにＪ
よりアルミニウムの水酸化物の沈澱生成を防止すること
ができると共にアルミン酸アルカリ金属塩又は塩基性ア
ルミニウム塩による硬化ゲルの離漿水の抑制の助成も行
なうものである。又水ガラス水溶液のゲル化促進機能も
兼ね備えているものである。しかしこれらの燐酸塩は上
述の範囲の上限より多量に使用するとゲル化を促進しか
えつて部分ゲル化を起こす等の好ましくない結果を生む
。かかる薬液，特定組成からなる土壌安定化剤は結果的
に土壌へ注入する際に組成されていれば充一分である。
従つて構成成分全てを予じめ一液に調整したものを注入
しても良いし、個々の成分を別個に注入しても良い。注
入に当つては常法により従来知られている薬液注入法例
えば１ショット法，１．５ショット法，２ショット法等
を使用して注入される。多くの場合、水ガラス水溶液を
一方の液とし、燐酸又は／及びポリ燐酸，アルミン酸ア
ルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム塩を所望量に稀釈
したものを他方の液として両液を前記方法により混合し
て土壌中へ注入する。この際前記した通り他方の液とし
てアルミニウムの水酸化物発生の抑制その他の機能を発
揮させるために燐酸塩を加えたものを注入するのは本発
明の第２の発明の一実施の態様てある。土壌に注入され
た土壌安定化剤はゲル化し、土壌を補強するわけである
が、その土壌の性質および薬液の調整如何によつてその
ゲルタイムは様々である。

ゲルタイムが短かいと薬液が充分に浸透し難く、また一
方それが長すぎると、硬化して安定化させる必要土壌以
外の範囲まで注入されて経済的に問題があるため最も好
ましい範囲に設定できることが望ましいが、本発明に係
る土壌安定化剤は多くの場合、ゲルタイムが大体数秒〜
６（８程度の効果的な範囲をとることができる。次に圧
縮強度については、ホモゲルで０．８ｋ９／ｄ以上又は
サンドゲルで約５ｋ９／Ｃｌｉ以上が好ましいと考えら
れ一般的に水ガラス系のグラウトで該強度がホモゲルで
０．８ｋｇ／Ｃ７ｌｆ又はサンドゲルで５ｋｇ／Ｃｆｌ
以上のものは極めて少ないが、土質，工事の状況により
高強度のグラウトも必要な場合も考慮されるので、この
目的に十分適用できるように考えられたものである。

また、本発明に係る土質安定化剤は、懸濁型土質安定化
剤の代表的な水ガラス−セメント系薬液を注入できない
シルト層等の細粒土質への注入をも効果的に行える溶液
型で、且つホモゲルで高強度が出る実用性の高いもので
ある。

更に本発明の土壌安定化剤の重要な効果としては硬化ゲ
ルの離漿水が少く、かつそのＰＨが７〜８の所謂中性領
域で無公害であることを挙げることができる。

以下実施例により本発明をより具体的に説明する。

実施例１〜１６ 各種水ガラスの水稀釈液をＡ液とし、燐酸又はポリ燐酸
，ポリ塩化アルミニウム，燐酸塩及び水からなる混合水
溶液をＢ液とした。

Ａ，Ｂ両液の等容積混合物についてゲルタイムを測定し
更にまた別箇Ａ，Ｂ両液の等容積混合物を直径５−，高
さ１００ｗｎのモールドの中に注入し硬化させ、次いで
硬化体の離漿水量及びそのＰＨ値、圧縮強度（ホモゲル
およびサンドゲル強度）の測定を行なつた。その結果を
第１表に示した。又ポリ塩化アルミニウムの代わりに単
なる硫酸アルミニウム，塩化アルミニウムを使用した場
合を参考例１〜１２として第２表に示した。

尚ゲルタイム，離漿水量，圧縮強度の測定はそれぞれ下
記の通りとした。

ゲルタイムニＡおよびＢ液を混合すると最初は完全な粘
性の低い液状が次第に攪拌すると粘度が増加してくる。

混合後この攪拌跡のすじが瞬時残る状態までの時間を測
定しこれをゲルタイムとする。） 離漿水量：硬化直後
のゲル硬化体の重量を１００とした場合の離漿水量の重
量を測定し、重量％で表示する。

一軸圧縮強度：硬化後次いで温度２０±２℃に調節した
水中で２橋間養生した後、アームスラ一耐圧試験機にて
一軸圧縮強度を測定する。

第１表および第２表から分かる様に、アルミニウム塩と
して塩基性アルミニウム塩を使用した場合、中性塩を使
用した場合に比し、得られる強度が高く、かつ離漿水量
も低く抑えることが可能である。又高モル比水ガラスを
使用することにより離漿水のＰＨを中性付近に抑えるこ
とができる。実施例１７〜２０３号水ガラスの水希釈液
をＡ液とし、燐酸，ポリ硫酸アルミニウム，燐酸塩及び
水からなる混合水溶液をＢ液として実施例１〜１６と同
様の測定を行ない第３表に示す結果を得た。

第３表に示す様に、ポリ塩化アルミニウムの代わりに類
似の性質を有するポリ硫酸アルミニウムを使用しても離
漿水量が少なく、高い強度を得ることが可能である。

実施例２１〜２６ 各種水ガラスの水希釈液をＡ液とし、燐酸又はポリ燐酸
，アルミン酸アルカリ，燐酸塩及び水からなる混合水溶
液をＢ液として、実施例１〜２０と同様の測定を行ない
第４表に示す結果を得た。

第２表との比較から分かる様にアルミニウム塩としてア
ルミン酸アルカリを使用した場合、中性塩を使用した場
合に比し得られる強度が高くかつ離漿水量も低く抑える
ことが可能である。更に高モル比水ガラスを使用するこ
とにより離漿水のＰＨを中性付近に抑えることができる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＳｉＯ＿２換算で水ガラスが７．５〜１２．５重量
   ％、Ｐ＿２Ｏ＿５換算で燐酸又は／及びポリ燐酸が０．
   ８〜４．０重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３換算でアルミン酸ア
   ルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム塩が０．０５〜０
   ．５５重量％及び残部が水からなることを特徴とする土
   壌安定化剤。 ２ ＳｉＯ＿２で水ガラスが７．５〜１２．５重量％、
   Ｐ＿２Ｏ＿５換算で燐酸又は／及びポリ燐酸が０．８〜
   ４．０重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３換算でアルミン酸アルカ
   リ金属塩又は塩基性アルミニウム塩が０．０５〜０．５
   ５重量％、Ｐ＿２Ｏ＿５換算で０．１〜２．０重量％の
   燐酸塩及び残部が水からなることを特徴とする土壌安定
   化剤。