JPS6215116B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は〔セメント―水ガラス〕系土質安定化
剤に関するものである。 従来〔セメント―水ガラス〕系薬液においてゲ
ル化促進のため硫酸カルシウムを加えたもの、ア
ルカリ土類金属の水酸化物と炭酸カルシウムおよ
び／または硫酸カルシウムを加えたものが知られ
ており低温においても初期粘度の低い状態で50秒
以下のゲルタイムが得られる。しかしこれらは(1)
セメント、硫酸カルシウム、アルカリ土類金属の
水酸化物あるいは炭酸カルシウムの水分散液の分
散安定性に劣る、(2)低温時さらにゲルタイムを短
かくするためセメント、硫酸カルシウム、アルカ
リ土類金属の水酸化物あるいは炭酸カルシウムの
添加量をさらに増やしたり粒度を細かくした場合
その水分散液の粘度が高くなり対称地盤への浸透
性が低下したりあるいはポンプによる圧送、注入
作業性を低下させる、(3)半水塩の混入した硫酸カ
ルシウムを使用する場合、半水塩の凝結作用によ
り硫酸カルシウムを含有した水分散液の粘度が経
時的に高くなり薬液の浸透性を低下させたりポン
プによる圧送、注入作業性を低下させるという欠
点を有している。 本発明者らは、好ましいゲルタイム、良好な浸
透性分散安定性、注入作業性を有し、しかも改善
された初期強度および硬化収縮性を有するゲル化
物を与える土質安定化剤を見出すべく種々検討し
た結果本発明に到達した。 すなわち本発明はセメント(A)、水ガラス(B)、硫
酸カルシウム(C)および(C)１部に対して0.0001〜
0.2部の縮合リン酸塩(D)からなる土質安定化剤
（第一発明）、およびセメント(A)、水ガラス(B)、硫
酸カルシウム(C)、(C)１部に対して0.0001〜0.2部
の縮合リン酸塩(D)ならびにアルカリ土類金属の水
酸化物（E₁）および炭酸カルシウム（E₂）からな
る群から選ばれる化合物(E)からなる土質安定化剤
（第二発明）である。 本発明において用いられる縮合リン酸塩(D)とし
ては 一般式 xM₂O・yP₂O₅・zH₂O (1) （式中、Ｍはアルカリ金属である。ｘ／ｙは０よ
り大きく２以下であり、ｚは０以上である。Ｍの
一部は水素で置換されていてもよい）で示すこと
ができる。縮合リン酸塩(D)において縮合リン酸と
してはメタリン酸（トリメタリン酸、テトラメタ
リン酸、ヘキサメタリン酸など）、ポリリン酸
（トリポリリン酸、ピロリン酸など）およびこれ
らの混合物があげられる。これらのうち好ましい
ものはヘキサメタリン酸、トリポリリン酸および
ピロリン酸である。また塩としてはアルカリ金属
（ナトリウム、カリウムなど）の塩があげられ
る。塩は中性塩、酸性塩のいずれでもよいが中性
塩がより好ましい。 また上記縮合リン酸塩(D)は結晶水を含んでいて
もよく結晶水を含んだものとしてはトリポリリン
酸ナトリウム・６水塩、ピロリン酸ナトリウム・
10水塩などがあげられる。結晶水を含んでいると
水への溶解性が良くなる点で好ましい。 本発明においてセメント(A)としてはポルトラン
ドセメント、アルミナセメント、混合ポルトラン
ドセメント（たとえば高炉セメント、フライアツ
シユセメント、シリカセメント）などがあげられ
る。好ましいものは一般に入手の容易なポルトラ
ンドセメントである。 また水ガラス(B)としてはJISK―1408に規格化
されている１号、２号、３号、４号またはこれら
にケイ酸カリウムを混合したものがあげられる。
好ましいものは水ガラス３号である。 本発明において用いられる硫酸カルシウム(C)と
しては、硫酸カルシウムの無水塩、半水塩、二水
塩、または脱硫石膏から得られる多水塩およびこ
れらの混合物があげられる。好ましいものは半水
塩（CaSO₄1／2H₂O）、二水塩（CaSO₄2H₂O）お
よびこれらの混合物である。硫酸カルシウムの粒
度は通常50〜200メツシユであるが微粒度品（た
とえば300メツシユ通過品）がゲルタイムが短か
くなるため好ましい。 本発明において(B)に対する(A)の配合量は(B)１部
〔重量部、純分換算、以下同様〕に対して(A)が通
常0.2〜10部、好ましくは0.5〜５部である。 硫酸カルシウム(C)の配合量は(A)と(B)の割合、所
望のゲルタイムによつて広範囲に変え得るが、(A)
１部に対して通常0.001〜５部、好ましくは0.05
〜２部である。また(C)の配合量は(B)１部に対して
通常0.001〜５部、好ましくは0.05〜１部であ
る。Ｃの配合量が(A)または(B)に対して0.001部未
満ではゲルタイム促進効果、強度発現など目的と
する効果が得られず、また(A)または(B)に対し５部
を超えると初期粘度が高くなつたり、ゲルタイム
が短かくなりすぎ（混合と同時にゲル化する）均
一なゲル化物が得にくくなつたり、セメントの硬
化を阻害したりする。 縮合リン酸塩(D)の配合量は硫酸カルシウム(C)１
部に対して通常0.0001〜0.2部、好ましくは0.001
〜0.1部である。(D)の配合量が0.0001部未満では
分散効果が不充分であり、0.2部を超えるとゲル
タイムが遅延する傾向にある。また水ガラス(B)に
対する硫酸カルシウム(C)と縮合リン酸塩(D)の合計
量は(B)１部に対して(C)＋(D)が通常0.001〜６部、
好ましくは0.05〜1.2部である。 本発明においては、セメント(A)、水ガラス(B)、
硫酸カルシウム(C)および縮合リン酸塩(D)からなる
土質安定化剤を用いることによりすぐれた効果を
発揮するものであるが、この土質安定化剤にさら
にアルカリ土類金属の水酸化物（E₁）および炭酸
カルシウム（E₂）からなる群から選ばれる化合物
(E)を併用することによりさらにすぐれた効果が得
られる。すなわち(E)の併用によりより少量の添加
でゲルタイムの促進、初期強度の改善が達成さ
れ、また添加量の減少による初期粘度の低下、浸
透性の向上、さらに経済性の向上という効果が得
られる。 上記アルカリ土類金属の水酸化物（E₁）として
は、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水
溶解時に同様の構造の化合物となる酸化カルシウ
ムおよび酸化マグネシウム、ならびにアルカリ土
類金属の塩基性塩（塩基性塩化マグネシウム、塩
基性塩化カルシウムなど）があげられる。これら
のうち好ましいものは水酸化カルシウムである。 また炭酸カルシウム（E₂）としては通常のもの
でよく、微粒度品（たとえば300メツシユバスの
微粒度品）が好ましい。 (E)の配合量は(A)や(B)の割合、所望のゲルタイム
によつて広範囲に変え得るが、(B)１部に対して一
般に0.001〜５部、好ましくは0.01〜１部であ
る。(E)の配合量が0.001部未満ではゲルタイム促
進効果などが小さく、また５部を超えると初期粘
度が高くなつたりゲルタイムが短かくなりすぎ
（混合と同時にゲル化する）均一なゲル化物が得
にくくなる。 アルカリ土類金属の水酸化物（E₁）として水溶
解時に同様な構造の化合物となる化合物（酸化カ
ルシウム、酸化マグネシウムなど）を使用する場
合にはアルカリ土類金属の水酸化物E₁（水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウムなど）の量に換
算した量を基準として配合量を決めればよい。 硫酸カルシウム(C)と縮合リン酸塩(D)の合計量と
(E)の合計量との比率は効果および経済性の点から
広範囲に変え得るが、(C)と(D)の合計１部に対して
(E)の合計量は通常0.001〜1000部、好ましくは
0.05〜50部である。 また(C)、(D)ならびに（E₁）および（E₂）からな
る群から選ばれる化合物(E)の合計配合量は、(B)１
部に対して通常0.001〜10部、好ましくは0.01〜
３部である。 本発明においてセメント(A)、水ガラス(B)、硫酸
カルシウム(C)、縮合リン酸塩(D)またはこれらとア
ルカリ土類金属の水酸化物（E₁）および炭酸カル
シウム（E₂）からなる群から選ばれる化合物(E)を
併用する方法もとくに限定はなく、たとえば
〔1〕(A)、(B)、(C)および(D)またはこれらと(E)をそれ
ぞれ別々に水性液（水溶液または水分散液）とし
て混合する方法、〔2〕（Ａ、Ｃ、Ｄまたはこれ
らとＥ）および(B)をそれぞれ別々に水性液として
混合する方法、〔3〕(A)および（Ｂ、Ｃ、Ｄまた
はこれらとＥ）をそれぞれ別々に水性液として混
合する方法、〔4〕(B)の水性液に(A)、(C)、(D)また
はこれらと(E)を混合し水で希釈する方法などがあ
げられる。これらの方法のうち好ましい方法は
〔2〕の方法である。 (A)、(C)、(D)またはこれらと(E)を併用して水性液
とする場合これらの化合物を個々に水性液として
混合してもよく、これらの化合物を混合し水で希
釈する方法でもよい。またこれらの化合物の添加
順序はとくに制限されない。 上述したような土質安定化剤を用いて土を処理
する方法は従来から一般に行なわれている方法と
何ら変りはなく、その使用目的によつて散布、混
入、注入、圧縮空気で噴射する方法などの方法を
取ることができる。注入においては、これらの成
分をすべて混合して圧入してもよいが、水ガラス
の水性液とセメント(A)、硫酸カルシウム(C)、縮合
リン酸塩(D)またはこれらとアルカリ土類金属の水
酸化物（E₁）、炭酸カルシウム（E₂）を含む水性
液液を別々に加圧し、注入管の先端で合流させて
注入する方法が適している。 上記土質安定化剤中には、上記成分の他にセメ
ントの分散安定性を増すために分散安定剤（ベン
トナイト、カルボキシメチルセルローズなど）、
あるいは強度向上をはかるために酸化鉄、フライ
アツシユ、アルミナ高炉水滓のようなポゾラン化
作用を有する物質を添加してもよい。またゲルタ
イム短縮効果をさらに付与するためにアルカリ金
属の塩化物もしくは硫酸塩（塩化ナトリウム、塩
化カリウム、硫酸ナトリウムなど）またはアルカ
リ土類金属の塩化物もしくは硫酸塩（塩化カルシ
ウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムな
ど）を添加してもよい。これら添加剤の添加量は
水ガラス(B)１部に対して通常０〜２部である。 本発明の土質安定化剤は〔セメント(A)―水ガラ
ス(B)〕系薬液に硫酸カルシウム(C)と縮合リン酸塩
(D)を併用することにより、好ましいゲルタイム、
良好な分散安定性、浸透性および注入作業性を有
しており、あわせて強度および硬化収縮性にすぐ
れたゲル化物を与える。この土質安定化剤のゲル
タイムは通常１〜50秒であり始期粘度（浸透性の
指標となる）は通常２〜10cpsである。また得ら
れるゲル化物の強度は１日後で通常３〜20Kg／
cm²、28日後で通常40〜100Kg／cm²であり、硬化物
の収縮は無いか殆んど認められない。 また〔セメント(A)―水ガラス(B)〕系薬液に硫酸
カルシウム(C)と縮合リン酸塩(D)とともにさらにア
ルカリ土類金属の水酸化物（E₁）および炭酸カル
シウム（E₂）からなる群から選ばれる化合物(E)を
併用した場合は、(C)と(D)のみ併用した場合より少
ない合計量（たとえば0.5〜0.8倍）で同程度のゲ
ルタイム、強度および硬化収縮性が得られかつ初
期粘度は低くなり浸透性が向上する。また(C)と(D)
のみ使用する場合の量と同量使用した場合には一
層ゲルタイムが短かくなり強度なども向上する。 本発明において硫酸カルシウム(C)、アルカリ土
類金属の水酸化物（E₁）、および炭酸カルシウム
（E₂）はゲルタイム促進、硬化収縮抑制および初
期強度向上の効果を付与し、縮合リン酸塩(D)はゲ
ルタイムの遅延および強度低下をまつたくまたは
ほとんど起こすことなくその分散効果により長時
間にわたる薬液の分散安定性向上、注入作業性向
上および浸透性向上の効果を付与する。 縮合リン酸塩(D)を併用しないときは、とくに硫
酸カルシウム(C)として半水塩または半水塩の混入
した二水塩もしくは無水塩を使用した場合、半水
塩の凝結作用により硫酸カルシウムを含有した水
分散液の粘度が経時的に高くなるため土質安定化
剤の浸透性を低下させたりポンプによる圧送、注
入作業性を低下させたりする欠点がある。 しかし縮合リン酸塩(C)の併用でゲルタイムの遅
延および強度の低下をまつたくまたはほとんど起
こすことなくその分散効果と半水塩に対する凝結
遅延作用により硫酸カルシウム半水塩を含有した
水分散液の粘度の経時変化抑制、低粘度化、およ
び安定分散化が達成されその効果は長時間維持さ
れる。また硬化収縮性に悪影響を与えることもな
い。そのため半水塩からなるあるいは半水塩を含
有する硫酸カルシウムでも何ら支障なく使用可能
となり良好な注入作業性および浸透性が得られ
る。 また硫酸カルシウム(C)として二水塩または無水
塩を使用する場合、縮合リン酸塩(D)の併用がなく
ても硫酸カルシウムを含有した水性液の粘度経時
変化はないが縮合リン酸塩(D)の併用によりゲルタ
イムの遅延および強度低下をまつたくあるいはほ
とんど起こすことなく浸透性および注入作業性を
大幅に改善できる。 また縮合リン酸塩の併用により分散安定性が良
く良好な浸透性および注入作業性を維持したまま
セメント(A)、硫酸カルシウム(C)、アルカリ土類金
属の水酸化物（E₁）あるいは炭酸カルシウム
（E₂）の多量使用が可能となりゲルタイムの短縮
も容易に可能となる。 なお縮合リン酸塩(D)の代りにセメントあるいは
石膏の分散剤として一般に用いられているナフタ
レンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニン
スルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエー
テル系などを使用した場合、これらはすべて混合
初期分散効果があつても経時的に低下し５〜10分
後ほとんど消失してしまう。さらに縮合リン酸塩
(D)以外のリン酸塩（第一、第二、第三リン酸塩な
ど）を用いた場合はいずれも少量の添加でも大幅
なゲルタイムの遅延をひき起こす大きな欠点を有
し、分散効果も有しない。また縮合リン酸塩(D)以
外の上述の分散剤およびリン酸塩はすべて硫酸カ
ルシウムの半水塩に対し、凝結遅延効果に欠け硫
酸カルシウムの半水塩を含有した水性液の粘度経
時変化抑制効果がまつたくない。すなわち縮合リ
ン酸塩(D)が本発明の本目的に使用可能である。 本発明の方法によつて得られる土質安定化剤
は、砂、その他の土質の強度、支持力を増強させ
たり、透水性を減少させたり、また地盤、岩盤の
割れ目、地盤と構築物の間隙の充填などに適用さ
れる。 以下実施例により本発明を説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。 実施例１〜12および比較例１〜12 表―１および表―２に示すような配合で第一液
と第二液を作成しこれを混合して本発明の土質安
定化剤（実施例１〜12）および比較の土質安定化
剤（比較例１〜12）を得た。表―１および表―２
において水ガラスはケイ酸ソーダJIS3号を、セメ
ントは普通ポルトランドセメントを使用した。こ
れらの土質安定化剤につき性能試験を行ないその
結果を表―３および表―４に示す。なおゲルタイ
ムは液温５℃で測定し、ゲル化物の一軸圧縮強度
は水中養生したサンプルについて土質試験法
JISA―1216に準じて測定し、硬化収縮率はゲル
化物の寸法変化の測定から求めた。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント(A)、水ガラス(B)、硫酸カルシウム(C)
   および(C)１部に対して0.0001〜0.2部の縮合リン
   酸塩(D)からなる土質安定剤。 ２ セメント(A)、水ガラス(B)、硫酸カルシウム
   (C)、(C)１部に対して0.0001〜0.2部の縮合リン酸
   塩(D)ならびにアルカリ土類金属の水酸化物
   （E₁）および炭酸カルシウム（E₂）からなる群から
   選ばれる化合物(E)からなる土質安定剤。