JPS6314758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、珪酸ソーダと反応してこれをゲル化
し得る物質（但し、二酸化炭素を除く。）と珪酸
ソーダを組み合せた地盤安定化用珪酸塩系グラウ
トの地盤注入法に関するものであつて、その目的
とするところは、グラウトを連続的に地盤に注入
しているうちに、そのゲルタイムを長短任意なも
のに直ちに変化させることができる方法を提供す
ることにある。

従来、珪酸ソーダと、これと反応してこれをゲ
ル化し得る物質（以下、硬化剤という。）とを組
み合せた地盤安定化用グラウトの地盤注入法とし
て種々の方法が提案されており、たとえばその内
部に適宜の混合用機器が設けられた第一の混合器
に硬化剤と水を供給し、該混合器中において両者
を混合して硬化剤の水溶液または懸濁液を製造
し、次いで得られた硬化剤水溶液または懸濁液を
第二の混合器に供給し、該混合器中において珪酸
ソーダと混合させて得られたグラウトを地盤に注
入する方法が知られている。

この方法において、グラウトのゲルタイムの調
節は第一の混合器中で製造される硬化剤水溶液ま
たは懸濁液の濃度を増減させることによつて行な
うが、この方法では第一の混合器に硬化剤を供給
してからグラウトが地盤に注入されるまで、装置
規模にもよるが、多かれ少なかれ時間を要するの
で、この方法によつては、グラウトの地盤注入中
にそのゲルタイムを地盤条件に即応したものに瞬
間的に変化させることができない。

本発明はかかる欠点が是正された硬化剤（二酸
化炭素を除く。）と珪酸ソーダを組み合せた地盤
安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法に係わる
ものであつて、その要旨とするところは「第一の
混合器に、珪酸ソーダと反応してこれをゲル化し
得る硬化剤（但し、二酸化炭素を除く）と水を供
給し、該混合器中において両者を混合して硬化剤
の水溶液または懸濁液を製造し、次いで得られた
硬化剤水溶液または懸濁液を第二の混合器の一方
の入口部に供給すると同時に他方の入口部に珪酸
ソーダ水溶液を供給し、該混合器中において両者
を混合してグラウトを製造し、このようにして得
られたグラウトを地盤に注入するにあたり、グラ
ウトの地盤注入中に第二の混合器に水を供給して
グラウトのゲルタイムを調節することを特徴とす
る地盤安定化用珪酸塩系グラウトの地盤注入法。」
にある。

本出願人は、先に硬化剤として二酸化炭素を用
いること以外は上記と同様の方法を要旨とする発
明について特許出願をしたが、その後の研究によ
り、該発明方法が二酸化炭素以外の硬化剤と珪酸
ソーダを組み合せたグラウトについても極めて有
効であることを知り、本発明をなすに到つた。

以下、本発明について説明すると、第１図は本
発明の一実施態様をあらわすフローシートであ
る。

硬化剤貯槽１および水貯槽４より硬化剤および
水のそれぞれを第一の混合器２に供給し、該混合
器中において両者を混合して、硬化剤の水溶液ま
たは懸濁液を製造する。

本発明に用いる硬化剤とは、珪酸ソーダと反応
して、これをゲル化し得る物質（但し、二酸化炭
素を除く。）であつて、このような物質としては、
水に可溶なものばかりではなく、水に通常難溶ま
たは不溶といわれるものをも含む多くの物質があ
る。

而して、本発明において通常好適に用いられる
硬化剤として、有機酸；無機酸；有機エステル；
アルデヒド；アルコール；アルカリ金属の重炭酸
塩、重硫酸塩、重リン酸塩；アルカリ金属または
土類金属の炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、塩化物；
多価金属塩；セメント；石膏；スラグ；石膏等の
１種または２種以上が挙げられる。

本発明に用いる第一の混合器２は、その適当な
部分に硬化剤供給口、水供給口および硬化剤水溶
液または懸濁液排出口が設けられ、かつその内部
に固体（粉体）〜液体または液体〜液体の接触混
合を良好にさせるための任意の装置、たとえば撹
拌機、ジヤマ板等が設けられた容器である。

第一の混合器２内には図上、プロペラ型撹拌翼
付撹拌機が設けられているが、本発明においては
撹拌翼はこのような形状のものに限定されず、タ
ービン型、フアンタービン型、わん曲羽根フアン
タービン型、フアウドラー型、ブルマージン型そ
の他任意の撹拌翼が付された撹拌機を用いること
ができる。

その他、第一の混合器２として、その内部に静
止型流体撹拌用エレメントが設けられた混合器、
いわゆるラインミキサー（管路混合器）も用いら
れるが、どのような形式の混合器が用いられるに
せよ、供給された硬化剤と水をなるべく短時間で
混合することができる撹拌効率のよい混合機器が
設けられた混合器を用いることが望ましい。硬化
剤の第一の混合器２への供給は、液状または固体
（粉末状）の硬化剤そのものを、該混合器２の上
部に設けられた硬化剤貯槽１から第一の混合器２
に直接供給してもよいが、予め硬化剤の濃厚水溶
液または懸濁液を調製し、これを硬化剤貯槽１か
ら第一の混合器２に供給してもよい。

次いでこのようにして第一の混合器２内におい
て製造した硬化剤水溶液または懸濁液は第二の混
合器１５の一方の入口部に供給すると同時に他方
の入口部に珪酸ソーダ水溶液をその貯槽９より供
給する。

本発明に用いる珪酸ソーダとしては、従来地盤
の安定化に用いられているJIS3号珪酸ソーダが通
常好適に用いられるが、SiO₂／Na₂Oのモル比が
JIS3号よりも高い３以上のものから5.5程度のも
の迄も用いられる。

これら珪酸ソーダは施工に際し、水で希釈して
地盤安定化に適した適宜の濃度の水溶液にする
が、本発明において珪酸ソーダ水溶液貯槽９に仕
込む珪酸ソーダ水溶液中の原料珪酸ソーダの濃度
は通常20〜100容量％、特に25〜60容量％にする
のが好ましい。

第二の混合器１５は、グラウトの地盤注入にも
用いられるものであつて、この種のグラウトの製
造および地盤注入に常用されているその出口部に
混合室が設けられた中空二重管とか、その内部に
流体混合用エレメントが設けられた一般の静止型
管路混合器等が通常好適に用いられる。

第二の混合器１５内に供給した硬化剤水溶液
（または懸濁液）および珪酸ソーダ水溶液は該混
合器中において混合されてグラウトが製造され
る。

次いでこのようにして得られたグラウトはその
まま地盤に注入されるが、本発明においてはグラ
ウトの地盤注入中に第二の混合器１５に水を供給
する。

すなわち、本発明においては、グラウトの地盤
注入中に第二の混合器１５に水を供給して、該混
合器中における硬化剤の濃度を変化させ、これに
よりグラウトのゲルタイムを調節する。

したがつて、本発明においてグラウトのゲルタ
イムを上記供給水により殆ど瞬結に近い短い時間
から数時間に亘つて任意に調節させるような場合
には、第一の混合器２中で製造する硬化剤水溶液
（または懸濁液）中の硬化剤濃度は、仮に第二の
混合器１５に水が供給されない場合は、該混合器
１５中において珪酸ソーダ水溶液を瞬結させるよ
うな高濃度にすることが必要である。

一方、グラウトのゲルタイムをこのような広範
囲な時間に亘つて調節する必要がない場合、たと
えば数分から数十分に亘つて調節するような場合
には、第一の混合器２中で製造する硬化剤水溶液
（または懸濁液）中の硬化剤濃度は上記よりも低
くてよく、第二の混合器１５に水が供給されない
場合は、該混合器中において珪酸ソーダ水溶液を
数分以内でゲル化させるような濃度でよい。

本発明の実施に当り、ゲルタイム調節用の水
は、直接第二の混合器１５の入口部に供給しても
よいが、第一の混合器２より第二の混合器１５に
供給する硬化剤水溶液（または懸濁液）および珪
酸ソーダ水溶液貯槽９より第二の混合器１５に供
給する珪酸ソーダ水溶液のいずれか一方または両
者に合流させて、第二の混合器１５に供給するこ
ともできる。

本発明においては、第二の混合器１５に供給し
た水は該混合器中において通常殆ど瞬間的に他の
成分と混合されて地盤に注入される。

したがつて、本発明にしたがえば、グラウトの
地盤注入中にそのゲルタイムを地盤条件に即応し
た長短任意なものに直ちに（殆ど瞬間的に）変化
させることができる。

そして、これにより複雑な土質条件に対応し
た、きめの細かい地盤安定化の施工を行なうこと
ができる。

これに対し、従来においては、グラウトのゲル
タイムの調節は、第一の混合器２中において硬化
剤水溶液（または懸濁液）の濃度を種々変化させ
ることによて行なつているが、かかる方法では、
第一の混合器２の通常大容量であるため、該混合
器に硬化剤を供給してからグラウトが地盤に注入
されるまで多かれ少なかれ時間を要するので、グ
ラウトの地盤注入中にそのゲルタイムを本発明に
おけるがごとく殆ど瞬間的に変化させることがで
きない。

更に本発明にしたがえば、それぞれゲルタイム
が異なつた複数のグラウトを同時に地盤に注入す
る工法、すなわち複合注入工法が可能である。

これを図により説明すると、第２図は本発明に
よる複合注入工法の一実施例を示すフローシート
である。

第２図において、１５，１５′および１５″はそ
れぞれ土質条件が異なる地盤中に打設された第二
の混合器（兼グラウト注入管）である。

施工にあたり、各混合器の入口部に、第一の混
合器２、珪酸ソーダ水溶液貯槽９および水貯槽に
より硬化剤水溶液（または懸濁液）、珪酸ソーダ
水溶液およびゲルタイム調節用水をそれぞれ供給
する。

この際、各混合器に供給するゲルタイム調節用
水の量を適宜変化させることにより、混合器中に
おいてそれぞれの土質条件に適合したゲルタイム
を有するグラウトが製造されて地盤中に注入され
る。

この複合注入工法によれば、土質条件が種々異
なる複雑な地盤を一度の施工で広い範囲に亘つて
容易に安定化させることができる。

なお、本発明の実施にあたり、グラウトの地盤
注入中に、たとえばそのゲルタイムを大巾に変化
させるような場合、第二の混合器への硬化剤水溶
液（または懸濁液）および珪酸ソーダ水溶液の供
給量は一定に保ち、水の供給量のみを増減させる
方法を採ると、水量の増減によりグラウト中の珪
酸ソーダ濃度が大巾に変動することがある。

このような珪酸ソーダの濃度変化が好ましくな
い場合は、水の供給量に反比例して硬化剤水溶液
（または懸濁液）の供給量を変化させ、グラウト
のゲルタイムをどのように変化させた場合にも水
の供給量と硬化剤水溶液（または懸濁液）の供給
量の合計が常に一定になるようにすることが望ま
しい。

次に実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。

実施例 １ その内部にかい型撹拌翼（長さ×幅＝130mm×
50mm）が設けられた内容積15の第一の混合器の
上部より重炭酸カリを1.5Kgおよび水適量を仕込
み、両者を撹拌混合して硬化剤水溶液（以下、Ｂ
液という。）を１製造した。

次いで得られたＢ液を、内部に液体混合用エレ
メントが６ケ設けられた直径21mm、長さ150mmの
第二の混合器（静的管路混合器）の一方の入口部
に1.2／分の速度で連続的に供給すると同時に
他方の入口部にJIS3号珪酸ソーダ：水＝１：１
（容量）の割合の珪酸ソーダ水溶液（以下、Ａ液
という。）を1.2／分の速度で供給した。

第二の混合器に供給したＡ，Ｂ両液は、該混合
器中において殆ど瞬間的に混合され、グラウト化
してその出口より排出された。

このグラウトは均一な溶液で、そのゲルタイム
は２秒であつた。

次に、上記の運転状態を維持しつつ、第二の混
合器に水を0.96／分の速度で供給したところ、
ゲルタイム24秒のグラウトが殆ど瞬間的に排出さ
れた。

次に、この運転状態を維持しつつ、第二の混合
器に供給する水量を1.8／分に変化させたとこ
ろ、ゲルタイム１分20秒のグラウトが該混合器の
出口より殆ど瞬間的に排出された。

実施例 ２ 硬化剤として酸性略酸ソーダ0.75Kg、硫酸アル
ミニウム0.225Kgよび水酸化マグネシウム0.025Kg
の混合物を用いた以外はすべて実施例１と同じ方
法によりＢ液を10製造した。

次いで得られたＢ液を実施例１で用いたのと同
様の第二の混合器の一方の入口部に1.2／分の
速度で供給すると同時に他方の入口部に実施例１
と同様のＡ液を1.2／分の速度で供給した。

第二の混合器に供給したＡ，Ｂ両液は、該混合
器中において殆ど瞬間的に混合され、グラウト化
してその出口より排出された。

このグラウトは均一な溶液で、そのゲルタイム
は12秒であつた。

次に上記の運転状態を維持しつつ、Ｂ液の供給
速度を1.02／分に変化させる一方、第二の混合
器に水を0.18／分の速度で供給したところ、該
混合器の出口よりゲルタイム１分50秒のグラウト
が殆ど瞬間的に排出された。

次にこの運転状態を維持しつつ、Ｂ液の供給速
度を0.9／分に変化させる一方、第二の混合器
に水を0.3／分の速度で供給したところ、該混
合器の出口よりゲルタイム８分50秒のグラウトが
殆ど瞬間的に排出された。

実施例 ３ 硬化剤として硫酸カルシウム１Kgおよび水酸化
カルシウム２Kgの混合物を用いた以外はすべて実
施例１と同じ方法によりＢ液を10製造した。

次いで得られたＢ液を実施例１で用いたものと
同様の第２の混合器の一方の入口部に1.2／分
の速度で供給すると同時に他方の入口部に実施例
１と同様のＡ液を1.2／分の速度で供給した。

第２の混合器に供給したＡ，Ｂ両液は、該混合
器中において殆んど瞬間的に混合され、グラウト
化してその出口より排出された。このグラウトは
均一な溶液で、そのゲルタイムは4.6秒であつた。

次に上記の運転状態を維持しつつ、第２の混合
器に水を1.4／分の速度で供給したところ、ゲ
ルタイム9.7秒のグラウトが殆んど瞬間的に排出
された。

次に、この運転状態を維持しつつ、第２の混合
器に供給する水量を3.6／分に変化させたとこ
ろゲルタイム18秒のグラウトが該混合器の出口よ
り殆んど瞬間的に排出された。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施態様を示
すフローシートである。 記号、１……硬化剤貯槽、２……硬化剤調合
槽、３……撹拌機、４……水貯槽、５……弁、６
……水供給ポンプ、７……弁、８……硬化剤供給
ポンプ、９……水ガラス貯槽、１０……弁、１１
……水ガラス供給ポンプ、１２……水貯槽、１３
……弁、１４……水供給ポンプ、１５，１５′，
１５″……第二の混合器、１６，１６′，１６″…
…流量調節弁、１７，１７′，１７″……流量調節
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一の混合器に、珪酸ソーダと反応してこれ
   をゲル化し得る硬化剤（但し、二酸化炭素を除
   く）と水を供給し、該混合器中において両者を混
   合して硬化剤の水溶液または懸濁液を製造し、次
   いで得られた硬化剤水溶液または懸濁液を第二の
   混合器の一方の入口部に供給すると同時に他方の
   入口部に珪酸ソーダ水溶液を供給し、該混合器中
   において両者を混合してグラウトを製造し、この
   ようにして得られたグラウトを地盤に注入するに
   あたり、グラウトの地盤注入中に第二の混合器に
   水を供給してグラウトのゲルタイムを調節するこ
   とを特徴とする地盤安定化用珪酸塩系グラウトの
   地盤注入法。