JPS62181388A - 地盤安定用薬液 - 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】 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は軟弱地盤、漏水地盤、漏水岩盤、コンクリート
の割れ目等に薬液を注入して、その薬液により長期に亘
って地盤の強化、止水な図る薬液注入工法に用いられる
耐久性の優れたゲルを与える薬液に関するもので、土木
建設工業分野で広く利用できるものである。

〔従来の技術Ｊ ゲル化し得る液状の組成物を地盤中に注入して、土粒子
の間隙や地盤中の空隙、ポケット、地層の層境等におい
てゲルを析出させて、地盤の強化、止水を図る、所謂薬
液注入工法は古くから実用化され、土木工事における補
助工法として多大の貢献をなしてきている。これら薬液
の成分はセメント、ベントナイト、水ガラスといった無
機系のものから、性能のより優れたアクリルアミド、尿
素・ホルムアルデヒド縮合物、クロムリグニン、と言っ
た高分子系のものが提供されるに及んで、掘削のための
仮設目的からダムのカーテングラウト、橋脚類のフーチ
ング、提防のハガネ（不透水性芯）といった半永久的な
目的にまで用途が拡がった。しかしながら、アクリルア
ミド、尿素・ホルムアルデヒドの毒性が明らかになり、
人畜に障害が発生するに及んで高分子系薬液は衰退して
しまった。従って、これら高分子系の特長の一つである
耐久性を活用したダムのカーテングラウトのような、半
永久的工事は他の工法で対処せざるを得な（なり。

多大の経費増を強いられているのが現状である。

以上のような状況のため、現在この分野ＶＣおいて毒性
がなく、耐久性の優れた薬液が土木業界で渇望されてい
るのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前項の説明で明らかな如く、埃在汎用されている水ガラ
ス系の注入用薬液では達しえない性能、つまり半永久的
に効果を持続できる性能を有し無毒で現行の水ガラス系
薬液と全く同じ方法で施工できる薬液を求めるべく本発
明者等は検討を行った。

また、当然、その薬液には経済的に安価であること、比
較的低濃度で効果を発揮することも要求されろものであ
る。

（ロ）発明の構成 〔問題を解決するための手段〕 不発Ｑｌ１者らは、アクリル酸塩又はメタクリル酸塩（
以下（メタ）アクリル酸塩という）とポリエチレングリ
コールジアクリレート又はポリエチレングリコールジメ
タクリレート（以下ボリエナレングリコールジ（メタ）
アクリレートという）の混合液が低濃度で、通常の重合
触媒で共重合して共重合ゲルを生成し、そのゲルは安価
で毒性が小さく、耐久性に優れていることを見出して本
発明を完成した。

すなわち、木兄８ＪＪは（メタ）アクリル酸塩とポリエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレートを有効成分と
することを特徴とする地盤安定用薬液に関するものであ
る１、 （へ）　（メタ）アクリル酸塩 本発明における（メタ）アクリル酸塩とはアクリル歳又
はメタクリル酸のナトリウム、カリウム、等のアルカリ
金属塩、カルシウム、マグネシウム、等のアルカリ士金
属塩、亜鉛、アルミニウム塩等の金楓塩などのことであ
り、本発明にとり好ましいものはナトリウム、マグネシ
ウム、アルミニウム塩であり、より好ましくはマグネシ
ウムまたはナトリウム塩である。これら（メタ）アクリ
ル酸塩は比較的安価で、水浴性も太き（、レドックス触
媒で容易に重合して弾力性のあるゲルを与えろことは判
っていたが、２０％以下の濃度では離しよう水が多（、
寸法安定性に劣るため（メタ）アクリル酸塩だけでは地
盤注入用薬液としての性能が十分でなく使用は困難なも
のであった。

◎　ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート メタ・クリル酸を酸触媒の存在で反応して得られるもの
で、本発明にとり好ましいものは良好な水溶性を示すも
ので、平均分子量３００〜７００のポリエチレングリコ
ールからのジエステルである。それらは例えば、ポリエ
チレングリコール４４００（平均分子量３８０−４２０
）、１紙６００（平均分子量５７０−６３０）等のポリ
エチレングリコールとアクリル酸又はメタクリル酸との
ジエステルであり、それらは不純物として若干量のモノ
エステルを含有しているものでも差し支えない。

これらボリエテレングリコールジ（メタ）アクリレート
は、単独でもレドックス触媒によってもゲルを生成する
が、１５チ以下の濃度で得られるゲルは脆弱で、離しよ
う水が多（、注入用薬液としての性能は不充分で（メタ
）アクリル酸塩と同様に注入用薬液としての使用は困難
なものである。

リ　重合触媒 本発明において（メタ）アクリル酸塩とポリエチレング
リコールジ（メタ）アクリレートを共重合させてゲルを
生成させるためには重合触媒を使用することが好ましく
、重合触媒としてはレドックス触媒が好ましい。

レドックス触媒はＱ−・・１０Φ祷ｏｏ場・―酸化剤と
還元剤の組み合わせからなるもので、本発明に用いられ
るものは水浴性であることが好ましく、酸化剤としては
ナトリウム、カリウム、アンモニウムの過’ａｔｆ＆塩
が賞出されるが、過硫酸アンモニウムは本発明の薬液に
セメントを併用する場合にはアンモニアを生成するので
避けることが好ましい。

また還元剤としては、ジェタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ジメチ
ルアミングロビオニトリル、ジエチルアミノエタノール
、ジメチルアミンプロパツール、ピペラジン、モルホリ
ン等のアミン類、第一鉄塩、亜硫酸塩、チオ尿素、ニリ
ンルピン酸ナトリウム、ロンガリット等があり、二種以
上を併用することもある。本発明の薬液にセメントを併
用する場合は、これら還元剤の使用を省略することもで
きろ。

酸化剤と還元剤の組み合わせや使用量は、ゲル化時間や
ゲルの物性等に影響するので作業条件その他を考慮（て
選択する。

〔配　合〕

（メタ）アクリル酸塩とポリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレートの比率ならびに濃度は、ゲルの物性を
太き（左右するので重要である。本発明者等の研死によ
れば、（メタ）アクリル酸塩：ポリエチレングリコール
ジ（メタ）アクリレートのＭｉｔ比は、９：１−３ニア
が好ましく、より好ましくは８：２−４：６である。

重量比がこの範囲外では、ゲルの強度が小さくまた離し
よう水を生じる恐れがある。本発明の薬液は水溶液とし
て用いられるがその際のこれらの化合物の濃度は、５−
５０％が好ましく、より好ましくは７−２０％である。

濃度５０％以上では硬いゲルが得られるが経済的に不利
である。一方、５％未満ではゲル化しないか弱いゲルし
か得られないので、やはり好ましくない。

本発明薬液にセメントを併用する場合には、薬液１１中
のセメントｉは、６００．９以下、好ましくは４００．
？以下である。６００１を超えると粘度が著しく太き（
なって、地盤への注入が難しくなる。レドックス触媒の
組み合わせ等の触媒の種類と使用量は、薬液のゲル化す
る時間に大きく影響するので、薬液の０度や構成、圧送
距離、温度、地盤の浸透性等多（の条件を考慮して選ぶ
必要がある。通常の注入工事では、数秒〜２０分間くら
いのゲル化時間が好ましい。

施工に当りては、予め所定の深度に２重管からなるパイ
プを設置して、レドックス触媒の酸化剤と還元剤を含む
溶液を別々に圧送し、地盤注入の直前で合流させる方法
が一般的であるが、必ずしもこの方法に限定されるもの
ではない。

（メタ）アクリル酸塩とポリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレートは、別々に酸化剤あるいは還元剤の液
に存在させても、混合した状態で、酸化剤あるいは還元
剤のいずれかの液の中に存在させても差し支えない。セ
メントを併用する場合は、（メタ）アクリル酸塩あるい
はポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート酸化
剤のいずれもセメントと共存させることは好ましくない
。

〔作　用〕

本発明の薬液が如何なる機構で含水ゲルを形成し、すぐ
れた耐久性を示すのかはつきりしな（・が、例えばメチ
レンビスアクリルアミドの如き一般的な架橋剤を用いた
場合には、本発明組成物のようなすぐれた性能を示さな
いことから、（メタ）アクリル酸塩とボリエナレングリ
コールジ（メタ）アクリレートの反応速朋りノくランス
がよいために、性能のすぐれた共重合物を形成するもの
と考えられる。

か（して、本発明になる薬液を、軟弱地盤、ｔＡ’ｆｒ
水地盤に注入し、ゲル化させることによって、半永久的
に地盤強化、止水を図ることができろ。

〔実施例および比較例〕

実施例１ ５０ゴ中にアクリル酸マグネシウム９６Ｉ。

過硫酸ナトリウム１．２Ｉを含むＡ液と、５０ｍ／中に
ポリエチレングリコールＡ４００のジアクリレート６．
４９、ニリンルピン酸ナトリウム０、０３　ｇを含むＢ
液を、混合した薬液のゲルタイムは２４℃で５８秒、豊
浦標準砂を詰めたモールドに注入してゲル化させた後、
１日間湿気養生した砂ゲルの一軸圧縮強度は７．５　ｋ
ｌ、ｆ　／ｙｌ、ＪＩＳ　　Ａ　　１２１８土の透水試
験方法（変水位透水試験）に準じて測定した透水係数は
５×１０　”ｃＷＬ／ｓｅｃであった。また、この砂ゲ
ルを流水中に１ケ月間浸漬した後の一軸圧縮強度は７．
３ｋｉｆ／ｉ、透水係数は６　Ｘ　１０−”　ｃｍ　／
　ｓｅｅと殆ど変化していなかった。この薬液における
配合割合は、アクリル酸マグネシウム：ポリエチレング
リコールジアクリレート−６＝４（″Ｍ重量比、両者を
合計した濃度は１５ｉ蛍係である。

比較例１ ５０ｍ１中にアクリル酸マグネシウム８ｙ、過硫酸す）
　ＩＪウム１．２ｙを含むＡｇと、５　、Ｏｍｅ中にア
クリル酸マグネシウム８Ｉ、エリソルビン酸ナトリウム
［１，０３，９を含む１３ｇを、２４℃で混合した薬液
のゲルタイムは１．５分で、餅状のゲルを得た。このゲ
ルは著Ｌ　＜収縮し、離しよう水を生成した。実施例゛
１と同様にして作製した砂ゲルの一軸圧縮強度は０．８
　ｋｙ（７ｍ、透水係数は２Ｘ１０”ｃｍ／武、１ケ月
流水浸漬後の一軸圧縮強度は０．６　ｋｆｆ　／ｄｉ、
透水係数は８×１０　”ｃｍ／ｓｅｃであった。この薬
液におけるアクリル酸マグネシウム濃度は１５ｍｆ％で
ある。

比較例２ ５０１１Ｊ中１ｃｙＮ！Ｊエチレングリコール鷹４００
のジアクリレート１６．？とエリソルビン酸ナトリウム
０．０５１を含むＡｉと、５０ｍＪ中に過流酸ナトリウ
ム１．２ｙを含むＢ液を、２０℃で混合した薬液のゲル
タイムは１８分で、離しよう水の多い、脆いゲルをイυ
た。実施例１と同仔Ｖこして作製した砂ゲルの一軸圧縮
強度は３．２ｋｙｆ／ｄ、透水係数は３Ｘ１０”α／安
、１ケ月流水浸漬後の一軸圧縮強度は１．５　ｋｙｆ　
／−ｄ、透水係数は４Ｘ１０−’α／就であった。この
薬液におけ多セエチレングリコールジアクリレート濃度
は１５重量％である。

比較例３ ５０ゴ中に、アクリル酸マグネシウム７ｇ、メチレンビ
スアクリルアミド０．９ｙ、過流酸ナトリウム１．２Ｉ
を含むＡ液と、５Ｑｍｌ中にアクリル酸マグネシウム７
、！ｉ＋、メチレンビスアクリルアミド０．９　、！ｉ
’　、エリソルビン酸ナトリウム０、０３　＆を含むＢ
液を、２４℃で混合した薬液のゲルタイムは１．７分で
餅状のゲルを得た。

このゲルは収縮し易く、離しよう水を生成した。

但しゲル化は二段に起ったから、アクリル酸マグネシウ
ムとメチレンビスアクリルアミドは態別に重合したもの
と考えられる。

実施例１と同様にして作製した砂ゲルの一軸圧縮強度は
１．５ｋｙｆ／ｄ、透水係数は４．５×１０−’ｍ／ｓ
ｅｅ、１ケ月流水浸漬後の一軸圧縮強度は、１．３　ｋ
ｆｆ　／ｄ、透水係数は５×１Ｏ−４ｃＩＬ／ｌ１ｅｅ
であった。この薬液におけるアクリル酸マグネシウムと
メチレンビスアクリルアミドの配合割合重量比）は８．
９：１．１．両者の合計濃度は１４重ｆ壬である。

実施例２−１４ 実施例１において、（メタ）アクリル酸塩の種類と量、
ボリエテレングリコールジ（メタ）アクリレートの種類
と量を変えた場合の、砂ゲルの初期ならびに流水浸漬１
ケ月後の一軸圧縮強度ならびに透水係数は、第１表の通
りである。

なお、表の中で塩とあるのは（メタ）アクリル酸塩、ジ
エステルとあるのはポリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレートで、原料であるポリエチレングリコールの
腐と（メタ）アクリル酸で表示しである。

実施例１５ ５０ｔｕｌ中にアクリル酸マグネシウム１１．：１１ポ
リエチレングリコール屑４００のジアクリレート３．２
　＆　、過流酸ナトリウム１．２１１を含むＡ液と、５
０腕中にポルトランドセメント３８．Ｖを含むＢ液を、
２０℃で混合したところ１．１分でゲル化した。このゲ
ルの１日後の一軸圧縮強度は４．３　ｋｙｆ／ｃＩ／ｉ
、　　流水浸漬１ケ月後の一軸圧縮強度は６．４　ｋｆ
ｆ　／ａｄであった。

実施例１６ ２００１中に、アクリル酸マグネシウム６８ｈｙ、過硫
酸ナトリウム５にノを含むＡ液と、２００！中にポリエ
チレングリコールＡ６４００のジアクリレート２６ｋＦ
、エリソルビン酸ナトリウム０、１２　ｋｙを含むＢ液
を、グラウトポンプによりそれぞれ６１／分　の速度で
、地下水の豊富な砂質地盤に設置した２］（管を辿して
注入し、２′Ｉｉ管の下端でＡ、Ｂ／［を混合して地盤
に浸透させた。

施工前後の地盤の物性は第２表の通りであつた。

第　２　表 （ハ）発明の効果 本発明の薬液は、アクリルアミドや尿素・ホルムアルデ
ヒド等のよ５に毒性がな（、かつそれ等の有する優れた
特性を備えているため、それらの薬剤が使用されていた
、ダムのカーテングラウト、橋脚類の）−チング、堤防
のハガネ（不透水性芯）といった半永久的な目的のとこ
ろまでにも、使用ｏＪ能となるものであり、かつ低ｌｒ
Ｊ度で使用できＬＬ済的に安価であるため、本発明が土
木建設業界での土木工事に与える効果は測り知れないも
のがあるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アクリル酸塩又はメタクリル酸塩とポリエチレング
   リコールジアクリレート又はポリエチレングリコールジ
   メタクリレートを有効成分とすることを特徴とする地盤
   安定用薬液。