JPS609072B2 - 土質安定化剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水ガラス水溶液を主剤としてアジピン酸の製
造工程から副生する特定組成液をアルコール処理したェ
ステル化物、無機酸又はその酸性アルカリ金属塩および
水からなる非粒子系の改良された土質安定化剤に関する
。

従来、無機質の±質安定化剤としては、セメント−水ガ
ラス、水ガラス一重炭酸ソーダ−珪弗化ソーダ等がよく
知られているところであるが、これらは懸濁型もしくは
半懸濁型での使用が一般的で実際に土壌へ注入できるの
は砂質程度までで、シルト層になるとその表面に懸濁物
が減退されて均一に安定化剤が浸透し難く、その為に、
シルト層内部は薬剤による硬化が期待できないとか、硬
化しても非常に強度の弱いものとなったりして、土壌硬
化による安定化の本来の目的が達成できない欠点があっ
た。

従って、シルト層等の紬粒土質への注入へも効果的な有
機質の薬剤例えば尿素系、ボリアミド系、ウレタン系な
どの樹脂溶液が使用されていたが最近使用による薬害を
生ずる重大な欠点が明らかにされた。そこで再び薬害の
少ない水ガラスを主剤とする安定化剤が注目されはじめ
ているが上記の欠点を改善するものとして、水ガラス−
有機酸アミドー有機ェステル系の安定化剤（特公昭４５
−２７２７１号公報参照）や水ガラスーコハク酸ジアル
キル系（特公昭４６一２５５０１号公報参照）、水ガラ
ス−有機アルデヒドー有機ェステル系（特公昭４８−３
０８４３号公報参照）など水ガラスの硬化剤とて有機酸
を生成しうるような物質を使用する薬剤が開発されてき
た。また、一つ又は数種のコハク酸ジェステルでけし、
酸アルカリをゲル化した組成物において、グルタル酸や
アジピン酸のアルキルジェステルを含有させることも知
られる。

（特関昭４８−３４７８５号）しかしながらこれらの薬
剤は砂とかためた所謂サンドゲルにしたときは、ある程
度の強度を発揮するが、薬剤のみでゲル化した所謂ホモ
ゲルについては強度が非常に弱いのみならず、それ自体
が水溶性のために溶解してしまう重大な欠点を有する。
一般に、土壌へ薬液を注入する場合土質が一定でないの
が通常で土質の粗細は避けられない。

従って、細かい土壌においてはサンドゲル的な状態で土
壌硬化による安定化が考えられるが粗い土壌については
、その空隙に注入された薬液はホモゲル的な状態で硬化
することが考えられる。このような場合、土壌全体を考
慮すると強度が所期の期待をあげられないし、また、土
中の水と遭遇して、次第にゲル化した薬液が溶解するよ
うでは土壌硬化剤として一時的な役割ははたせても長期
的な効果は期待できないことになる。そもそも、土壌安
定化剤は半永久的にその効果を期待して土壌へ注入する
場合が多いのでこのような問題は重大な欠点として考慮
されるものである。

本発明者は上記の欠点に鑑み水ガラスを主剤とする土壌
安定化剤について種々検討を行った結果本発明の完成を
みたものである。

すなわち、本発明は、モル比Ｓｉ０２／Ｍ２０（ＭはＮ
ａ又はＫを表わす）２〜４、３０〜５５重量％の水ガラ
ス溶液、アジピン酸の製造工程から副生する液を低級ア
ルコール（メタノール又はェタノ−ル）で反応処理した
ェステル化物、無機質又はその酸性アルカリ金属塩およ
び水からなることを特徴とする土質安定化剤に関する。

本発明に係る土質安定化剤において、アジピン酸の製造
工程から副生する液を低級アルコールで反応処理させた
ェステル化物は水ガラス溶液と反応してシリカゲルを生
成せしめる硬化剤としての作用を有し、また無機酸およ
びその酸性アルカリ金属塩も同様であるが、水ガラス溶
液が硬化してゲル化する時間、所謂ゲルタィムの調整的
な作用と共に、それらが相乗的な反応によって、これら
の薬剤により得られるゲルの圧縮強度、耐水性および耐
久性を著しく改善する。本発明に係るこの組成物は従来
の土壌安定化剤の如くそのホモゲルが水中養生により、
強度が非常に低下したり崩壊するような水中での経時変
化が少ないことが重要な特徴と云うことができる。

ここに、水ガラス水溶液というのは通常市販されている
珪酸アルカリ水溶液であって、珪酸ナトリウム、珪酸カ
リウム水溶液があげられ、それらの混合物であってもよ
い。一般的には、珪酸ナトリウム水溶液が好ましく、こ
の水ガラス水溶液は濃度３０〜５５重量％の範囲、モル
比Ｓｉ０２／Ｍ２０（ＭはＮａ又はＫを示す）２．０〜
４の範囲であるがよい。

上記に限定した理由は、後述する硬化剤を如何に変化さ
せようと、土質安定化するための必要強度が得られない
か、又逆にゲルタィムが著しく短か〈なって使用不能あ
るいは、粘度が高すぎるために注入し鱗たし、などの傾
向となるからである。

次に、前記水ガラス溶液の硬化剤として、本発明におい
ては、シクロヘキサンを出発原料としてアジピン酸の製
造工程からでる冨山生液を有効利用する点にある。この
副生液は、アジピン酸の製造条件において、その性質上
組成は変化するのであるが、本発明に適用できる副生液
は、その主組成が、グルタール酸５０〜７の重量％、コ
ハク酸５〜３の重量％およびアジピン酸５〜３の重量％
の範囲にあるものである。

この創生液自体は、水ガラスのゲル強度およびゲルタィ
ムが、土質安定化の所望条件を期待することはできない
が、この副生液をメタノール又はエタノールの如き低級
アルコールでヱステル化反応して得られるェステル化物
（以下ェステル化物という）が後述する添加剤と相挨っ
て水ガラス溶液の硬化剤として極めて優れた性質を有す
る。この理由は詳細には明らかでないが、混合物中の３
種のェステル混合物が水ガラスとの反応性において微妙
に相違し、ゲルタィムおよびゲル強度を調整および高め
る作用をなしていると考えられる。また、本発明者等は
、アジピン酸製造工程からの副生物ェステル化処理物を
水ガラス溶液に対して、数多〈実験を試みたが、前記組
成からはずれるものは、いずれもゲルタイムが長短のい
ずれかに過ぎ後述する補助硬化剤を用いてもゲルタィム
の調整が困難で実用上問題が多く、又ゲルの強度及び耐
水性や耐久性も余り期待できなかった。更に、他の添加
剤として無機酸またはその酸性塩を使用するが、無機酸
としてはりん酸、塩酸、硫酸または硝酸があげられ、ま
たその酸性塩とし０ては前記の無機酸のアルカリ金属の
酸性塩が適当である。これらのうち特にりん酸および重
硫酸塩が好適である。上記添加剤は、補助硬化剤として
の薬剤であるが、ェステル化物のみの場合、例えば、ゲ
ルタイムが長すぎたりして土質安定化剤としての適用条
件が狭いことやあるいは硬化後のゲルが水養生中の経時
変化において収縮溶解又は崩壊するなどの問題点がある
けれども、前記無機酸等を併用するとそれらが改善され
ると同時にゲル強度および耐久性も向上するという著し
い相乗的効果を発揮する。

かかる薬液からなる±質安定化剤を土壌に注入するに当
り、その組成は土質注入法や土壌の性質その他の条件に
より様々であるが、水ガラス水溶液（４の重量％換算）
が４０〜６舷容量％、ェステル化物が０．５〜２吹容量
％、無機酸又はその酸性塩水溶液（３の重量％換算）が
１〜５舷容量％および残部は水であるような範囲が適当
である。

この範囲がよい理由は、ェステル化物が上記値よりも大
きい場合、ゲルタィムが遠くなって調整ができなくなる
と同時に強度も劣化し、また経済的にみても好ましくな
い傾向となるからであり、一方、下限値以下の場合はゲ
ル化が起らなくなるからである。

更に酸等の場合については、その使用量が上限値より大
のときはゲルタィムが短かすぎて操業上に支障が生じる
ことになり一方、下限値より小さい場合はゲルタィムの
調整、強度の増大の作用を失なうことになりかつ水中養
生中のゲルが崩壊する傾向となるからである。

本発明に係る土質安定化剤は常法により従来知られてい
る薬液注入装置を使用して所謂１．５ショット法によっ
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、ェステル化
物、無機酸あるいはその酸性塩更に要すれば水で所望量
に稀釈したものを他方の液として、両液を前記装置に導
入し混合されて土壌に注入する。土壌に注入された薬液
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ってそのゲルタィムは様々
である。ゲルタィ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
要土壌以外の範函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
発明に係る薬液は多くの場合ゲルタィムが大体３〜５０
分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、サンドゲルで約８ｋ９′の以上が好ましいと
考えられ、一般的に、水ガラス系のグラゥトで該強度が
８ｋ９／鮒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、本発明に係る薬液は毒性が少なくかつ、
酸を存在させることによりアルカＩＪ‘こよる薬害も低
減されるのでグラウト剤としては種々の面から非常に実
用性の高いものとして提出できるのである。次に本発明
について実施例ならび比較例をあげて説明する。

実施例 １ ４ｒ 技のＪＩＳ３号珪酸ソ−ダ水溶液（日本化学工業
■社製品）をＡ液とし、一方、シクロヘキサンを原料と
してアジピン酸の製造工程から副生する廃液をメタノー
ルでェステル化した脱水処理物（ェステル化物一１）、
りん酸および水からなる薬液をＢ液とする。

このＡＢ両液を混合して直径５０柳、高さ１００肌のモ
ールドの中に注入すると、やがてゲル化して硬化する。

そのときのゲルタィムおよびホモゲルの圧縮強度を測定
したところ第１表の結果が得られた。なお比較としてり
ん酸無添加の場合も併行して測定した。ゲルタィムの測
定：ＡおよびＢ液を混合すると最初は完全な粘性の低い
液状が次第に縄拝すると粘度が増加してくる。

混合後この鷹枠跡のすじが瞬時残る状態までの時間を測
定する。一軸圧縮強度の測定：硬化後次いで一定時間温
度２０±２℃に調節した水中で養生した後、アームスラ
ー耐圧試験機にて、一触圧縮強度を測定する。

第１表 注：ェステル化物−１の主組成は次の通りであるｏ｛；
；圭軍事事事チ≦章三テキル亭言毒車夢多：１５．７
″実施例 ２ 水ガラス溶液を４８￥′２号珪酸ソーダ水溶液（日本化
学工業■社製品）に代えてＡ液とする以外は＊実施例１
と全て同じＢ液を用い同様にモールドを作製して土質安
定化剤としての性能を測定したところ、第２表の結果が
得られた。

第２表 実施例 ３ りん酸の代りもこ車硫酸ソーダを用いた以外は実施例１
と全く同じＡ液およびＢ液を用いて同様にモールドを作
製して土質安定化剤としての性能を測定してところ、第
３表の結果が得られた。

第３表実施例 ４ シクロヘキサンを原料としてアジピン酸の製造工程から
則生する廃液をメタノールでェステル化した脱水処理物
（ェステル化物−□）りん酸およ＊＊び水からなる薬剤
をＢ液とする。

このＡＢ両液を混合して実施例１と同様にしてモールド
を作製して±質安定化剤としての性能を測定したところ
、第４表の結果が得られた。

第４表注１．ェステル化物−ｏの主組成は次のとおりで
あるｏ｛字；圭軍事豚小し工机小５餌％〃 ２４
．２ 〃 〃 ９．３ 〃 注２．サンドゲルの作成法：ホモゲルの作成のときと同
じモールド中佐豊浦標準砂を入れておき、薬液を注入し
て硬化させる。

比較例 １実施例１と同じ珪酸ソーダ水溶液に水を添加
して稀釈した液をＡ液とし、一方アジピン酸ジメチル（
Ａ．Ｍ．）、シュウ酸ジェチル（０．Ｅ．）、りん酸※
および水からなる液をＢ液とする。

このＡ液とＢ液とを実施例１と同様にしてモールドを作
成し、そのゲルタィムおよびホモゲルの一軸圧縮強度を
測定したところ、第５表の結果が得られた。第５表比較
例 ２ 実施例１と同じ３号珪酸ソーダ水溶液をＡ液とし、アジ
ピン酸ジメチル（Ａ．Ｍ．）、マロン酸ジメチル（Ｍ．
Ｍ．）、りん酸および水からなる液をＢ液とする。

このＡ液とＢ液とにより、実施例１と同様にしてモール
ドを作成しそのゲルタィムとホモゲルの一鞠圧縮強度を
測定したところ第６表の結果が得られた。第６表 比較例 ３ 実施例１と同じ珪酸ソーダ水溶液をＡ液とし、コハク酸
ジメチル（Ｃ．Ｍ．）、りん酸および水からなる液をＢ
液とする。

この両液を実施例１と同様にしてモールドを作成し、そ
の特性値を求めたところ、第７表の結果が得られた。

第７表 比較例 ４ 実施例１と同じ３号珪酸ソーダ水溶液をＡ液とし、一方
各種のジカルボン酸アルキルェステル水溶液をＢ液とし
て「りん酸を使用しない場合のホモゲルを作成してその
特性を調べたところ第８表の結果が得られた。

第８ 表 比較例 ５ シクロヘキサンを出発原料とするアジピン酸製造工程か
ら副生する各種の廃液をそれぞれメタノールでェステル
化処理したェステル化物を用いた以外は実施例１と同じ
Ａ液およびＢ液を用いて、同様にモールドを作製して土
質安定化剤としての性能を測定したところ、第９表の結
果が得られた。

第９表 注 各種ェステル化物の主組成は次のとおりである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ） モル比ＳｉＯ＿２／Ｍ＿２Ｏ（ＭはＮａ又
   はＫを表わす）２〜４、濃度３０〜５５重量％の水ガラ
   ス水溶液。 （ｂ） アジピン酸の製造工程から副生する液のうち、
   その主組成がグルタール酸５０〜７０の重量％、コハク
   酸５〜３０重量％およびアジピン酸５〜３０重量％の範
   囲にあるものをメタノール又はエタノールでエステル反
   応処理したエステル化物。 （ｃ） 無機酸又はその酸性アルカリ金属塩および水か
   らなることを特徴とする土質安定化剤。 ２ 無機酸又は酸性アルカリ金属塩がりん酸又は酸性硫
   酸ナトリウムであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の土質安定化剤。