JPS6148559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

従来、軟弱地盤を強化したり、湧水地盤の止水
をするために種々の薬液を地盤に注入し、地盤中
でゲル化させる薬液注入工法が知られているが、
近年、注入用薬液として、珪酸ソーダ水溶液を主
剤とし、これにゲル化剤を配合した薬液、いわゆ
る珪酸塩系グラウトが安価なこと、高分子系グラ
ウトにくらべて危険性が少ないなどの特徴がある
ことから広く実用化されている。 薬液注入工法の最近の動向は、より性能がすぐ
れたグラウトを開発するための研究が進められて
いる一方、これと並行してより確実で安全な施工
法の開発が進められている。 たとえば、従来はゲルタイム（硬化時間）を数
分ないし数十分に調節したグラウトを地盤に注入
し、土壌粒子の間隙にグラウトを充分浸透させた
のちゲル化させる工法、いわゆる浸透注入工法と
いわれる工法が一般に行なわれていたが、このよ
うにゲルタイムが数分以上の土質安定剤を地盤に
注入すると、土質条件によつては土質安定剤が未
だゲル化しないうちに施工個所以外の地盤中に流
出して施工を不確実なものにしたり、グラウトが
地下水や井戸水に流入して公害問題を起したりす
るおそれがあるので、最近ではかかるトラブルが
起らないよう地盤に注入したグラウトを地盤中で
数秒ないしは10数秒の短時間でゲル化させる施工
法、いわゆる「瞬結工法」と云われる工法が開発
された。 また、浸透注入工法においては、通常、地盤に
注入したグラウトをPH11前後のアルカリ性の領
域でゲル化させるが、珪酸塩系土質安定剤をこの
ような高アルカリ性下でゲル化させると、グラウ
トはゲル化後も地盤中においてアルカリを溶出し
続けて土壌や井戸水、地下水などをアルカリで汚
染するおそれがあるので、最近は地盤に注入した
グラウトを殆ど中性領域（PH6〜７付近）でゲル
化させる工法、いわゆる「中性水ガラス注入工
法」といわれる工法が開発された。 瞬結工法に用いられる珪酸塩系グラウトとし
て、本発明者らは特願昭53−17679号（特開昭54
−110612号公報）において、珪酸ソーダと硫酸水
素ナトリウムの組み合せに、更に酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、硫酸アルミニウム、カ
リ明バン等を加えて成るグラウトを提案し、また
中性水ガラス注入工法に用いられる珪酸塩系グラ
ウトとして特願昭51−2743号（特開昭52−86213
号公報）において、珪酸ソーダと硫酸水素ナトリ
ウムの組み合せに、更に酸化マグネシウム、水酸
化マグネシウム、リン酸、リン酸２水素ナトリウ
ム、リン酸水素２ナトリウム等を配合して成るグ
ラウトを提案した。 これらのグラウトは、いずれもすぐれた土質安
定化効果を有するが、硬化剤として硫酸水素ナト
リウムを用いているので以下に述べるような難点
がある。 すなわち、これらのグラウトを用い「瞬結工
法」および「中性水ガラス注入工法」により土質
を安定化させる場合は、通常、施工前に珪酸ソー
ダを水に溶解させた薬液（Ａ液）と硫酸水素ナト
リウム、その他の成分を水に溶解させた薬液（Ｂ
液）とをそれぞれ別々に調合し、そして施工時に
両液を混合して土壌中に注入するが、硫酸水素ナ
トリウムの水に対する溶解性がかなり悪いので、
浸透注入工法にくらべて硫酸水素ナトリウムを多
量用いるこれらの工法においてはＢ液の調合に長
時間を要し、特に冬期の低温時にはかかる傾向が
助長される。 たとえば、市販の粉末状硫酸水素ナトリウムを
通常のＢ液調合法にしたがい、撹拌下の水中（水
温５℃及び20℃の各々）に投入して種々の濃度の
硫酸水素ナトリウム水溶液を調合した場合、硫酸
水素ナトリウムの全量が完全に溶解するまでの時
間を示せば次表のごとくである。

【表】 第１表から明らかなように、硫酸水素ナトリウ
ムの使用量が多いほど、そして水温が低いほど硫
酸水素ナトリウムの溶解に長時間を必要とする。 「瞬結工法」および「中性水ガラス注入工法」
においては前述のごとくNaHSO₄濃度が高いＢ
液、たとえば通常第１表において＊印で示したよ
うなNaHSO₄濃度を有するＢ液が用いられるが、
かかるＢ液は、第１表から明らかなごとく、水温
が５℃のように低いと硫酸水素ナトリウムの完全
溶解に10〜60分かまたはそれ以上の時間を要し、
このため土質安定化工事に種々支障が来たされ
る。 かかる事情に鑑み、本発明者らは硬化剤として
硫酸水素ナトリウムを用いた珪酸塩系グラウトに
より土質を安定化させた場合にみられる共通の欠
点、すなわち、Ｂ液の調合に多かれ少なかれ時間
がかかるという欠点を是正しようとして種々研究
した結果、Ｂ液を調合する際に硫酸水素ナトリウ
ムと共に塩化カリウムを用いることにより硫酸水
素ナトリウムの水に対する溶解性が格段に良好と
なり、これによりＢ液の調合時間を著しく短かく
することができることを知り、本発明に到達し
た。 すなわち、本発明は 「予め施工前に、下記ＡおよびＢ液をそれぞれ
別々に調合し、そして施工時に両液を混合して土
壌に注入し、土壌中でゲル化させて土質を安定化
させる方法において、Ｂ液を調合する際に塩化カ
リウムを硫酸水素ナトリウムと併用することを特
徴とする土質安定化法。 Ａ液……珪酸ソーダ水溶液 Ｂ液……硫酸水素ナトリウムの単独水溶
液または硫酸水素ナトリウムと○イ酸化マ
グネシウム若しくは水酸化マグネシウム
または／および○ロリン酸２水素ナトリウ
ム、リン酸２ナトリウム、リン酸３ナト
リウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミ
ニウム、塩化マグネシウムおよびカリ明
バンからなる群から選ばれた少なくとも
１種との混合物水溶液。 に係るものである。 本発明に用いられる珪酸ソーダとしては、従来
よりの珪酸塩系グラウトに用いられている
SiO₂／Na₂Oのモル比が２〜４のものが用いられ
るが、通常はJISK−1408に規定の１〜３号珪酸
ソーダ、就中時に３号珪酸ソーダが好適に用いら
れる。 これらの珪酸ソーダは一般に水溶液状となつて
いるが施工時に更に水で希釈して土質安定化に適
した濃度のＡ液を調合する。 たとえばＡ液とＢ液を等容量ずつ混合して地盤
中に注入する通常の施工法において、珪酸ソーダ
源としてJIS3号珪酸ソーダが用いられた場合は、
通常該珪酸ソーダ50〜140重量部を水で希釈して
200容量部にしたものをＡ液として使用する。 本発明においては、硫酸水素ナトリウムは上記
Ａ液を含むグラウトの土壌中におけるゲル化を促
進させるために用いる。 珪酸ソーダ水溶液に硫酸水素ナトリウム水溶液
を添加すると、硫酸水素ナトリウムの使用量が多
いほど混合物のPHは低下し、かつそのゲルタイ
ムも短くなる。そして、PH約８〜９附近では、
混合物は殆ど瞬結状態でゲル化するが、更に硫酸
水素ナトリウムの使用量を多くして混合物のPH
を下げると、再びそのゲルタイムは長くなり、こ
の混合物のPH対ゲルタイムの関係は抛物線に似
た曲線となる。 したがつて、本発明において、地盤中に注入し
たグラウトをPH8〜９附近ないしはこれ以上のア
ルカリ性領域でゲル化させる場合は、硫酸水素ナ
トリウムの使用量を多くするほどグラウトのゲル
タイムは短長くなるが、グラウトをPH8〜９以下
の中性ないし酸性領域でゲル化させる場合は、そ
の反対に硫酸水素ナトリウムの使用量を多くする
ほどグラウトのゲルタイムは長くなる。 このようなことから、本発明における硫酸水素
ナトリウムの使用量は、土質安定化にあたりどの
ような施工法（浸透注入工法、瞬結工法、中性水
ガラス注入工法等）を採るかによつて種々変化さ
せられる。 たとえば、JIS3号珪酸ソーダを65容量部含有す
るＡ液200と、これと等容量のＢ液との混合物
からなる本発明におけるグラウトを温度５℃の土
壌中で酸性領域において数分のゲルタイムでゲル
化させるような場合は、Ｂ液中に硫酸水素ナトリ
ウムを概ね37〜38Kg含有させ、アルカリ性領域で
ゲル化させる場合はこれより少なく用いる。 硫酸水素ナトリウムと珪酸ソーダ水溶液を組み
合せたグラウトは、本発明者らが特願昭51−2743
号にも記載したようにPH約８以上のアルカリ性
領域においてはゲル化する迄均一な溶液状態を保
つが、PH7以下の中性ないし酸性領域では珪酸ソ
ーダ水溶液と硫酸水素ナトリウムを混合した途端
に混合液中に細かいゲルが生成して薬液の土壌注
入が困難になる。 そこで、かかる現象が起らないよう、本発明に
おいてはグラウトを土壌中においてアルカリ性領
域以外の領域でゲル化させるような場合は、Ｂ液
中に酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウム
を含有させる。この際、酸化マグネシウムまたは
水酸化マグネシウムは硫酸水素ナトリウムに対し
て通常10重量％以内の使用量で充分目的が達成さ
れる。 珪酸ソーダ水溶液と硫酸水素ナトリウムおよび
酸化マグネシウム（若しくは水酸化マグネシウ
ム）を組み合せたグラウトにより土質を安定化さ
せた場合においても処理土壌に実用上充分な強度
を与えることができるが、このグラウトに更にリ
ン酸２水素ナトリウム、リン酸水素２ナトリウ
ム、リン酸３ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫
酸アルミニウム、塩化マグネシウム等を適量加え
たグラウトにより土質を安定化させた場合は、更
に処理土壌の強度を大きくすることができる。 これら土壌強度増強用成分の使用量は、用いら
れる種類により変化させるが、多く用いる必要は
なく通常硫酸水素ナトリウムに対して10〜20重量
％、特に15重量前後用いれば充分な効果が得られ
る。 本発明において、Ｂ液中に含有させる塩化カリ
ウムの使用量は硫酸水素ナトリウムの使用量に応
じて変化させ、硫酸水素ナトリウムの使用量が多
い場合は多くし、反対に硫酸水素ナトリウムの使
用量が少ない場合は少なくする。 塩化カリウムは硫酸水素ナトリウムに対して１
重量％程度の少量用いただけでも硫酸水素ナトリ
ウムの水に対する溶解性を著しく改善することが
できるが、塩化カリウムの使用量を多くするほど
硫酸水素ナトリウムの水に対する溶解性が良好に
なる。通常、塩化カリウムは硫酸水素ナトリウム
に対して１〜65重量％用いるのが望ましい。 本発明におけるグラウトの調合法は従来と同じ
であつて、施工前に土質安定化に適した濃度の珪
酸ソーダ水溶液（Ａ液）と他の成分を水に溶解さ
せた液（Ｂ液）とをそれぞれ別々に調合し、施工
時に両者を混合して土壌中に注入する。 本発明は叙上の説明から明らかなように、Ｂ液
を調合する際に塩化カリウムを硫酸水素ナトリウ
ムと併用することを特徴とし、これにより硫酸水
素ナトリウムの水に対する溶解性が著しく改善さ
れるという特有の効果が得られるが、塩化カリウ
ムの代りにこれと類似の中性塩、たとえば硫酸カ
リウム、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸
アルミニウム、硫酸マグネシウム等を用いても塩
化カリウムにおけるような効果を期待することは
できない。 次に本発明を比較例および実施例を用いて説明
する。 比較例 JIS号珪酸ソーダ70mlに水130mlを加えて溶解
し、これとＡ液とした。 一方、第２表に記載したような、種々の濃度の
硫酸水素ナトリウム水溶液を200mlづつつくり、
これをＢ液とした。 Ｂ液の調合に要した時間（NaHSO₄の溶解に要
した時間）；Ａ、Ｂ混合液のゲルタイム；ゲル体
から発生する水のPH；ゲル体の一軸圧縮強度等
を測定した結果を第２表に示す。 第２表から明らかなように、硫酸水素ナトリウ
ム濃度の高いＢ液ほど、硫酸水素ナトリウムの溶
解に時間がかかり、NaHSO₄濃度32.3ｇ／Ｂ液
200mlの濃度では硫酸水素ナトリウムはもはや水
に完全に溶解することができない。

【表】 実施例 比較例で用いたのと同じ珪酸ソーダに水を加え
て第３表に記載したような種々の濃度の珪酸ソー
ダ水溶液をつくり、これをＡ液とした。 一方、第３表に記載したような、各種の本発明
のＢ液を200mlずつ調合した。 Ｂ液の調合時間；Ａ、Ｂ混合液のゲルタイム；
ゲル体から発生する水のPH；ゲル体の一軸圧縮
強度等を測定した結果を第３表に示す。 なお、第３表中○イ成分とあるのは酸化マグネシ
ウムまたは、水酸化マグネシウムを、○ロ成分とあ
るのはリン酸２水素ナトリウム、リン酸水素２ナ
トリウム、リン酸３ナトリウム、硫酸マグネシウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化マグネシウム、また
はカリ明バンを表わす。 第３表から明らかなように、本発明にしたがい
Ｂ液調合時に塩化カリウムを用いた場合は、Ｂ液
の調合時間を著しく短縮化することができる。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め施工前に、下記ＡおよびＢ液をそれぞれ
   別々に調合し、そして施工時に両液を混合して土
   壌に注入し、土壌中でゲル化させて土質を安定化
   させる方法において、Ｂ液を調合する際に塩化カ
   リウムを硫酸水素ナトリウムと併用することを特
   徴とする土質安定化法。 Ａ液……珪酸ソーダ水溶液 Ｂ液……硫酸水素ナトリウムの単独水溶
   液または硫酸水素ナトリウムと○イ酸化マ
   グネシウム若しくは水酸化マグネシウム
   または／および○ロリン酸２水素ナトリウ
   ム、リン酸水素２ナトリウム、リン酸３
   ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸ア
   ルミニウム、塩化マグネシウムおよびカ
   リ明バンからなる群から選ばれた少なく
   とも１種との混合物の水溶液。