JPS6310689A - 地盤改良工法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はケイ酸ナトリウム（水ガラス）系グラウト薬剤
を土壌に注入しゲル化させ、土壌粒子の固結により土質
を安定化させる地盤改良工法に関する。

（従来の技術） 従来、軟弱地盤を強化したり、漏水地盤を止水するため
の薬液注入による土質安定化工法において、水ガラス系
グラウト薬剤を用いることは良く知られている。水ガラ
ス系グラウト薬剤としては水ガラス−セメント系の懸濁
型あるいは、水ガラスと水溶性の硬化剤よりなる溶液型
のものが使用されている。

木ガラスーセメント系の懸濁型はセメント粒子が時間と
共に沈殿する、土壌に注入された場合に土壌粒子により
ろ過作用を受けて浸透が悪くなる、ゲル化時間の調整が
むつかしいなどの問題がある。そのため完全溶液型の薬
液が普及し砂質土地盤改良に大躍進をもたらしたか、た
またま、これらの溶液型薬液の二、三が使用薬剤に劇物
を採用しているために、その優秀な柱部を惜しまれつつ
も忌避され勝ちである。

木発明者らはこのような従来の水ガラス系地盤固結用注
入液の欠点に鑑み使用薬剤及び調合後の反応性物質が生
物に極力害を与えないグラウト薬剤について鋭意検討を
重ねた結果、水ガラス水溶液に炭酸水素ナトリウムとと
もにマグネシウムの塩化物または硫酸塩を共存させたグ
ラフト薬剤が浸透性が大きく土中に浸透後は速やかに流
動性を失いゲル化反応を開始し、十分な固結強度を与え
ることを見出し、これに関し先に特許出願した（特公昭
５３−４３２４７号）。

一方、水ガラス溶液に亜硫酸アルカリや炭酸アルカリを
溶解させて亜硫酸水素アルカリ、硫酸水素アルカリ、炭
酸水素アルカリ、リン酸水素アルカリ等の化合物を硬化
剤として用い、ゲル化時間の調整が容易で、かつ少量の
配合ばらつきではゲル化時間が大きく影響されない土質
の安定化処理方法も紹介されている（特公昭５Ｂ−３３
２７７号）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、炭酸水素ナトリウムを硬化剤として添加
した水ガラス系完全溶液型薬剤は、地盤注入後生成する
ヒドロゲル化物が経時的に包含した木を溶出し容積を減
少するという性質（離しよう性）があり、この性質が大
きく現われるとヒドロゲル化物の容積収縮に伴なう空隙
により止木効果が慈くなり、土質改良効果が著しく低下
するという欠点がある。また、炭酸水素ナトリウムのよ
うに溶解度が小さいものはこれのみでゲル化開始時間を
制限するには限度があり、実施工においてゲル化開始時
間制御の上で信頼性を欠く欠点がある。

したがって上記特公昭５３−４３２４７号の薬液はマグ
ネシウム塩化物または硫酸塩を共存させることにより短
時間ゲル化開始制停を可使にし、高強度なヒドロゲルを
与えることはできるが１０℃以下の低温下ではその効果
は十分てはなく硬化物の強度も小さく、またヒドロゲル
の離しよう性も大きいという欠点があった。その原因は
炭酸水素ナトリウムの水に対する溶解度が温度により異
なることなどがあげられる。そこでマグネシウム塩化物
または硫酸塩の添加量を増加させれば若干ゲル化時間を
短縮する効果はあるがあまり多くマグネシウム塩化物や
硫酸塩を添加するとカニ状で軟弱な不完全ゲルになって
しまう。

また、上記特公昭５Ｂ−３３２７７号記載の方法ではゲ
ル化物の離しよう性を小さくし、低温でのゲル化時間を
いちじるしく短縮することはできなかった。

したがって本発明の目的は、上記の従来の地盤改良工法
の欠点を克服することにあり、注入薬液を速やかに侵透
ゲル化させるとともにその離しよう性を小さくして十分
な固結強度を与えるようにし、また低温でも十分にその
効果が発揮できる地盤改良工法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 木発明者らは上記目的を達成するため種々検討を重ねた
結果、水ガラス溶液とマグネシウム、カリウム、ナトリ
ウムもしくはアルミニウムの塩化物または硫酸塩より選
ばれた１種又は２種以上の化合物をそれぞれ炭酸水素ア
ルカリと予め混合溶解した水溶液を調整しておき、これ
を注入直前に混合することにより、離しよう性を小さく
させることができ、また１０℃以下の低温においても非
常に短時間にゲル化させることができ、生成ヒドロゲル
の強度を向上し得ることを見出し、この知見に基づき本
発明をなすに至った。

すなわち本発明は地盤に水ガラス系グラウト剤を注入し
、固結させて土質を安定化させるに当り水ガラス中に炭
酸水素アルカリを溶解させた水溶液（Ａ液）および炭酸
水素アルカリとマグネシウム、カリウム、ナトリウムも
しくはアルミニウムの塩化物または硫酸塩より選ばれた
１種又は２種以上の化合物を含有する水溶液（Ｂ液）を
別々に調合しておき、その場で両液を混合して＃Ａ盤に
注入することを特徴とする地盤改良工法を提供するもの
である。

不発明に用いる炭酸水素アルカリとしては炭酸水素ナト
リウム、炭酸水素カリウム等があげられるが、入手の容
易さ、価格面での優位性から炭酸水素ナトリウムが好適
である。

Ａ液の調製に用いる水ガラスの使用量は注入する土壌の
状態や目的に応じて適宜な量としてよく１例えばＪＩＳ
に−１４０８にもとづく３号水ガラスを用いる場合には
注入液量すなわちＡ、　８両液量の合計量の１０〜５０
体積％を占める範囲になるように水と混合するのが良い
、炭酸水素アルカリを水ガラス溶液中に添加する方法と
してはあらかじめ炭酸水素アルカリを水に溶解したもの
を木ガラス溶液中に攪拌下に加える方法が良い。

水ガラス溶液を炭酸水素アルカリ水溶液に加えるのはゲ
ル化物が発生してしまうので良くない、この場合Ａ液に
溶解する炭酸水素アルカリの量はＡ液１００ｍＪｌ中２
〜４ｇの割合とするのが好ましい。

Ｂ液を調製する場合は炭酸水素ナトリウムの溶解度は水
温により左右されるため、Ｂ液１００ｍ１中、６ｇの割
合以上に、炭酸水素アルカリを溶解させる場合には水温
を２０〜６０’Ｃ程度に加温して溶解させる必要がある
。６５°Ｃ以上では炭酸水素アルカリが急速に分解し泡
立ち不透明液体となるので注意が必要である。炭酸水素
アルカリがこの温度範囲の水に可及的速やかに溶解する
のはＢ液１００ｍｊＬ中１０ｇａ度である。

また、Ｂ液中には水ガラスと炭酸水素アルカリの反応を
促進し、短時間凝固開始を容易に可使とするために、マ
グネシウム、カリウム、ナトリウムもしくはアルミニウ
ムの塩化物または硫酸塩より選ばれたｌｌｉ又は２種以
上の化合物が必要であり、その量はＢ液１００　ｍ　ｉ
中０．５〜４ｇの割合であることが望ましい。

本発明においてＡ、ＢＭｌ！混合液中の炭酸水素アルカ
リ濃度はＡ、Ｂｐｉ液合液量計量１０　ｍ　ｌに対して
３〜７ｇの割合であることが好ましい、３ｇ未満てはゲ
ル化時間が長くなり、また離しよう性が悪くなることが
ある。７ｇを越えると炭酸水素アルカリがいずれかの液
または混合液に溶解し難く、均一浸透が不可となること
がある。

またＡ液の炭酸水素アルカリとＢ液の炭酸水素アルカリ
の比率は重量比で１＝９〜５：５が好ましく、２：８〜
４：６がさらに好ましい、Ａ液の炭酸水素アルカリの割
合が少なすぎるとゲル強度が小さく、また離しよう性が
悪くなり、これよりも大きすぎると、特に炭酸水素アル
カリの合計量が多い場合にＡ液中で析出しゲル状になり
やすい。

次にＡ液中の炭酸水素アルカリと水ガラスの比は乾燥重
量比でｌ：９９〜２０　：　８０の範囲とするのが好ま
しい、炭酸水素アルカリがこの範囲よりも少ないとゲル
化速度が遅く、多いとＡ液中で炭酸水素アルカリが析出
することがある。

またＢ液中のマグネシウム、カリウム、ナトリウムもし
くはアルミニウムの塩化物又は硫酸塩より選ばれた１種
又は２種以上の化合物と炭酸水素アルカリの比は乾燥重
量で５：９５〜４０　：　６０の範囲か好ましい、マグ
ネシウム、カリウム、ナトリウムもしくはアルミニウム
の塩化物又は硫酸塩より選ばれた１種又は２８以上の化
合物がこの範囲よりも少ないとゲル化速度が遅く、この
範囲よりも多いとＢ液がゾル状又はカニ状となる。

このようにして別々に調合されたＡ液とＢ液は注入直前
に混合された後、地盤に注入される。

（実施例） 以下に実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

なお、注入薬液の組成および試験結果はまとめて第１表
に示した。

実施例１ 炭酸水素ナトリウム５ｋｇを市水１１８Ｍに溶解した水
溶液をＪＩＳ３号水ガラス８０ｆＬに撹拌下徐々に加え
て２００文とし、これをＡ液とした。別に炭酸水素ナト
リウム１２ｋｇに硫酸マグネシウム七水塩６ｋｇを加え
た混合物中に市水な加えて２００Ｍの水溶液とし、これ
をＢ液とした。２個の１００１７１１容プラスチツク容
器にＡ液およびＢ液をおのおの５０ｍ１ずつ正確に採取
し、両液を移液混合して１０＠Ｃおよび２０°Ｃにおけ
るゲル化時間を測定した。

次に、Ａ液、Ｂ液の混合液を内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ
の円筒内に濠しこみ、硬化させ、２４時間養生後の一軸
圧縮強度および１週間水中養生後の容積減少率（ｉｔｓ
、よう性）を測定した。

また、Ａ液およびＢ液を砂質に＃Ａｇｉ中に設置した２
重管ロッド使用の薬液注入装置の先端部でそれぞれ等容
量ずつ合流させて砂地盤中に注入、浸透させたところ、
短時間で極めて強固な団結砂となり上質改良効果かきわ
めて良好であることか判明した。

実施例２ 炭酸水素ナトリウム７ｋｇを市水１１７１に溶解した水
溶液をＪＩＳ３号水ガラス８０ｇ、に攪拌下体々に加え
て２００見とし、これをＡ液とした。別に炭酸水素ナト
リウム１７ｋｇに塩化マグネシウム六水塩２ｋｇを加え
た混合物に市水を加えて２００文の水溶液とし、これを
Ｂ液とした。

このＡ液およびＢ液を用いた場合のゲル化時間、−軸圧
縮強度および容積減少率（離しよう性）を実施例１と同
様の方法により測定した。

また、実施例１と同様にして砂質地盤に注入したところ
、実施例１と同様なすぐれた地盤改良効果か認められた
。

実施例３ Ａ液中の炭酸水素ナトリウム量を２ｋｉまた、Ｂ液中の
炭酸水素ナトリウムの量を９ｋｇとしたほかは実施例１
と同じ手順により、ゲル化時間、−軸圧縮強度および容
積減少率（離しよう性）を測定した。

また、実施例１と同様にして砂質地盤に注入したが、硬
化速度は実施例１および２よりやや遅く、団結砂の強度
もやや不十分であった。

実施例４ Ｂ液中の硫酸マグネシウム七水塩６ｋｇの代わりに塩化
カリウム２ｋｇを用いたほかは実施例１と同じ手順によ
り、ゲル化時間、圧縮強度および容積減少率（離しよう
性）を測定した。

また、実施例１と同様にして砂質地盤に注入したところ
、実施例１と同様な優れた地盤改良効果が認められた。

実施例５ Ｂ液中の硫酸マグネシウム七水塩６ｋｇの代わりに塩化
ナトリウム２ｋｇを用いたほかは実施例１と同じ手順に
より、ゲル化時間、圧縮強度および容積減少率（離しよ
う性）を測定した。

また、実施例１と同様にして砂質＃！盤に注入したとこ
ろ、実施例１と同様な優れた＃；！盤改良効果が認めら
れた。

実施例６ Ｂ液中の硫酸マグネシウム七水塩６ｋｇの代わりに硫酸
マグネシウム士八木塩６ｋｇを用いたほかは実施例１と
同じ手順により、ゲル化時間、圧縮強度および容積減少
率（ｇＩシよう性）を測定した。

また、実施例１と同様にして砂質地盤に注入したと＝３
、実施例１と同様な優れた地盤改良効果が認められた。

比較例１ ＪＩＳ３号水ガラス８０９．に市水１２０文を加えてＡ
液とし、また、炭酸水素すｌ〜リウム９ｋｇに硫酸マグ
ネシウム七水塩２ｋｇを加えた混合物を市水１９５見に
溶解してＢ液とし、以下実施例１と同じ手順によりゲル
化時間、圧縮強度および容積減少率（離しよう性）を測
定した。

また、実施例１と同様にして砂質地盤に注入したが、硬
化速度も遅く団結砂の強度も劣っていた。

比較例２ Ｖｉ、酸マグネシウム七水塩を８ｋｇにしたほかは比較
例１と同様の手順によりゲル化時間、圧縮強度および容
積減少率（離しよう性）を測定しようとしたがカニ状の
軟弱ゲルが生成し、測定値を得るにいたらなかった。

また砂質地盤注入試験においては硬化速度も遅く、団結
砂の強度も劣っていた。

（発明の効果） 本発明の、水ガラス系グラウト剤を用いる地盤改良工法
によれば注入薬液を速やかに浸透ゲル化させるとともに
その離しよう性を小さくして十分な固結強度を与えるこ
とができ、低温でも十分にその効果が発揮てきる、とい
う優れた効果を奏する。また本発明方法によれば注入薬
液が生物に対しても害を与える恐れがない。

特許出願人　三井東圧化学株式会社 手続補正書（０引 昭和６１年１１月５日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第２１５８６７号 ２、発明の名称 地盤改良工法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都千代田区霞が関三丁目２番５号名　称
　　（３１２）三井東圧化学株式会社代表者沢村治夫 ４、代理人 住　所　　〒１０５東京都港区新橋３丁目７番３号ミド
リヤ第２ビル　７階 電話　東京０３　（５９１）７３８７ ＝ｒ斤吐、 氏　名　（７６４３）弁理士　飯　１）敏　三ｖニー（
゛、パ５、補正命令の日付　自発 ６、補正により増加する発明の数　　Ｏ８、補正の内容 （１）明細書第７ページ第１０行〜１５行の「炭酸水素
アルカリを−・・しまうので良くない、」を「炭酸水素
アルカリを水ガラス溶液中に添加する方法としてばあら
かしめ炭酸水素アルカリを水に溶解させたものを水ガラ
ス溶液中に攪拌下に加えるか又は水ガラス溶液を炭酸水
素アルカリ本溶液に攪拌下に加える方法のどちらてら良
い、ＪＣ４ｊ正ｌノます。

（以上）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤に水ガラス系グラウト剤を注入し、固結させ
   て土質を安定化させるに当り水ガラス中に炭酸水素アル
   カリを溶解させた水溶液（Ａ液）および炭酸水素アルカ
   リとマグネシウム、カリウム、ナトリウムもしくはアル
   ミニウムの塩化物または硫酸塩より選ばれた１種又は２
   種以上の化合物を含有する水溶液（Ｂ液）を別々に調合
   しておき、その場で両液を混合して地盤に注入すること
   を特徴とする地盤改良工法。
2. （２）Ａ液およびＢ液に含有される炭酸水素アルカリが
   炭酸水素ナトリウムである特許請求の範囲第１項記載の
   工法。
3. （３）混合液中の炭酸水素アルカリ濃度がＡ、Ｂ両液量
   の合計量の１００ｍｌに対して３〜７ｇである特許請求
   の範囲第１項記載の工法。