JPS6377989A

JPS6377989A - 地盤や構造物等の改良方法

Info

Publication number: JPS6377989A
Application number: JP22459986A
Authority: JP
Inventors: Gubuano Danieru; ダニエル　グヴアノ
Original assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Current assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-09-22
Filing date: 1986-09-22
Publication date: 1988-04-08
Also published as: JPH0351756B2

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、地盤や構造物等の間隙に注入する改良剤およ
びこの改良剤を用いて強度向上や止水性を改善するため
の方法に関する。

〔従来の技術〕

地盤に薬液を注入することによって、地盤の強度向上や
止水性を改善することが汎く用いられている。この場合
の薬液としては、公害防止や価格等の点で水ガラス系の
ものを用いるのが一般的である。

水ガラスは、ケイ砂と炭酸ソーダとを反応させる乾式法
か、ケイ砂と水酸化ナトリウムとを反応させる湿式法に
よって製造されるが、現在の主流は乾式法である。いず
れの方法によっても、得られる水ガラスはコロイド状（
またガラス質でもある）である。そして、水ガラス中の
ＳｉまたはＳｉＯの０の結合手は他の原子と結合してお
り、フリーなものではないし、イオン化もしていない。

湿式法においてすら、ケイ砂と水酸化ナトリウムとが反
応した後、工場におけるストック時間、運搬時間１、お
よび現場での施工待時間を合計すると、その時間は最低
でも１力月である。

他方、水ガラスは安価で土粒子中によく浸透し、しかも
公害の面で安全である利点があるものの、他の材料や硬
化剤と組合せても強度および止水性に限界がある。水ガ
ラスと硬化剤とを反応させる古い手法として、ヨーステ
ン（Ｊｏｏｓ　ｔｅｎ）工法がある。同工法は、水ガラ
スに対して塩化カルシウムＣａＣ１ｚを反応させるもの
で、硅酸ゲルを瞬時に生成させるものである。しかし、
この工法は瞬結性であり、かつあくまでもゲル化によっ
て地盤の止水性を改良しようとするもので、本発明のよ
うに結晶を生成させるものではない。また、現在ではあ
まり使用されていないのは、止水性の点で優れているも
のの、地盤の強度向上に然程効果がないためであると思
料される。

これに対して、本発明者は、特開昭６０−１２４６８４
号公報などにおいて、モル比１．５以上の水ガラスとア
ルカリ金属の水酸化物とにより活性化ケイ酸アルカリを
生成させ、これと、別途用意した反応液、たとえばカル
シウム塩とを、別々に地盤中に注入し、地盤中において
始めて接触させ、結晶を生成させ、地盤の改良を図る方
法（以下先行法という）を提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記先行方法では、活性化ケイ酸アルカリと、
カルシウム塩とを、注入管から瞬間的に別々に注入しな
ければならず、この分作業性がきわめて悪い。先行法に
おいて、時間差注入を必須とするのは、活性化ケイ酸ア
ルカリがカルシウム塩と速かに反応してしまい、ゲル状
物を地盤中に注入することになり、結晶を生成させるこ
とができないからである。

実際、前記公報には、カルシウム塩として、塩化カルシ
ウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウムまたはプロピオ
ン酸カルシウムの反応性の高いもののみが開示されてい
るだけである。

本発明者は、カルシウム塩としてカルシウム炭酸塩（炭
酸カルシウム）の存在も勿論知っていたが、これを使用
し得るとの教示をなさなかったのは、カルシウム炭酸塩
は水溶液にならず、水や活性化ケイ酸アルカリと攪拌混
合しても、分離が生じ、所要の強度が得られないことを
知見していたからである。

他方で、先行法では、活性化ケイ酸アルカリとカルシウ
ム塩との反応性が高いため、時間差として３０分以内で
あることが要求され、注入切替作業を迅速に行なわなけ
ればならず、施工性が悪い。

そして、この種の方法と異って、−液性であり、かつ長
いゲルタイムをもったもので、しかも地盤中で結晶を生
成させ、強度向上効果が大きいグラウト剤の開発が要請
されていた。

そこで、本発明の目的は、強度が高く、−液性薬液で、
しかもゲルタイムが長い改良剤を提供することにある。

他の目的は、上記の効果とともに、ゲルタイムを気にす
ることな（、注入作業を行い得る方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本発明の改良剤は、−ｉ弐
Ｍｈｏ　　−ｎＳｉＯ□　（ここでＭは１価のアルカリ
金属）に対して１価のアルカリ金属の水酸化物が添加さ
れ、さらに２０μ以下のカルシウム炭酸塩が添加されて
なることを特徴とするものである。

第２発明の改良剤は、一般式Ｍｚｏ　　・ｎ５ｉｏｚ　
　（ここでＭは１価のアルカリ金属）の水溶液に対して
１価のアルカリ金属の水酸化物が添加してなるイオン化
されたケイ酸塩とカルシウム炭酸塩の懸濁液とが混合さ
れ、その混合割合が前記懸濁液１００容積部に対してケ
イ酸塩が５０〜１５０容積部であることを特徴とするも
のである。

さらに、第３発明方法は、改良対象部位に予めカルシウ
ム炭酸塩の懸濁液を存在させ、その後、一般式Ｍ！０　
　・ｎ５ｉｏｚ　　（ここでＭは１価のアルカリ金属）
に対して１価のアルカリ金属の水酸化物が添加され、か
つＳｉＯ□／Ｎａ、０のモル比が０．７以上、１．５未
満のケイ酸塩を改良対象部位に追加することを特徴とす
るものである。

〔作　用〕

本発明では、反応剤として特にカルシウム炭酸塩を用い
ているところに、先行法と全く別異な点がある。一般に
炭酸カルシウム塩の粒径は、約４４μであり、これを懸
濁化することはできず、水やグラウトに分散させても、
速かに分離してしまう。ところが、市販のカルシウム炭
酸塩を粉砕し、２０μ以下、特に１０μ以下とすると、
水に良く分散し、この懸濁液を活性化ケイ酸アルカリと
混合すると、分離は最小限に抑えることができ、高い強
度を示すグラウト剤を得ることができる。

しかも、カルシウム炭酸塩と活性化ケイ酸アルカリとは
、速かに反応せず、活性化ケイ酸アルカリの５ｉＯｚ／
Ｎａ２Ｏのモル比を変えることによって、たとえば１０
時間程度のロングゲルタイムのものを得ることができる
。

一方、活性化ケイ酸アルカリ中のＳｉＯ□／　Ｎ　ａ　
ｚ　Ｏのモル比は、基本材料たるＭ、ｏ　　−ｎｓｉｏ
、のＭをＮａとする水ガラスＮａ２Ｏ・ｎ５ｉｏｚのモ
ル比や、アルカリ金属の水酸化物としてＮａ０）Ｉを用
いる量によって通宜変えることができるが、先行法での
モル比は１．５〜２．５とされていた。これに対して、
本発明の最適な態様によれば、モル比は１．５未満とさ
れる。このモル比であると、後述するように、カルシウ
ム炭酸塩が良好に分散し、長時間たった後のブリージン
グ率は少く、強度的に高いものが得られる。

また、上述のように、本発明に係る改良剤のゲルタイム
は、長いものであるため、−液性として取扱うことがで
き、したがって、地上で予め調合し改良剤を得て、これ
をそのまま注入管を介して注入し、注入作業を終了でき
るから、注入作業は一工程で足り、また瞬結工法にみら
れるように、二液を混合するために特殊な注入管を用い
な（でよい。

Ｃ発明の具体的構成〕以下本発明をさらに詳説する。

本発明によれば、一般式Ｍ！０　　・ｎ５ｉｏｚ　　（
ここでＭは１価のアルカリ金属）に対してアルカリ金属
の水酸化物が添加される。この場合のアルカリ金属とし
ては、Ｎａ、　　Ｋ、　Ｌｉ等を用いることができるが
、Ｎａが最適である。

この添加によって、ケイ酸はイオン化し、活性化された
ケイ酸アルカリ　（ケイ酸塩）が得られる（以下これを
活性液ともいう）。この活性液のＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏの
モル比は、０．７〜２．０とするのが好ましく、特に０
．７以上、１．５未満が好ましい、２．０を超えると、
カルシウム炭酸塩との反応が十分でなく、良好な結晶が
得られ難い。また、カルシウム炭酸塩の分散性を考え、
従来一般の改良剤より高い強度の改良体を得ることを考
えると、前記モル比は１．５未満が好ましい。モル比の
調整は、ＮａＯ−ｎＳｉＯ□を用いる場合には、そのＮ
ａ量を変えたり、添加する水酸化ナトリウムの量を変え
ることによって可能である。通常は、容易に入手できる
モル比約３．４の３号水ガラスを用い、添加する１価の
アルカリ金属の水酸化物、たとえばＮ　ａ　ＯＩ２Ｏ量
を変えるのがよい。活性液は、適宜の温度の水？８液と
すればよい。

モル比が、０．７未満であると、改良温度が高くなく、
高い改良強度を得るためには、０．９〜１．３が最適で
ある。活性液のモル比が高いと、ブリージング率が高く
、反応剤、すなわちカルシウム炭酸塩との反応で十分な
結晶構造のものが得られず、またゲルタイムは長くなる
傾向にある。他方で、モル比が低くなるとプリージング
率が低くなり、ゲルタイムが短くなる傾向にある。

次に実験例を示す。

〈実験例１〉３号水ガラス（３８０１／　ｍ３）　、ＣａＣ０＊　　
（１８０ｋｇ／ｍ’）を一定とし、モル比を変化させ、
改良剤の物性を調べた。結果を第１表および第２表に示
す。

（試験条件）モル比：　２．１７〜０．７３試験温度：２０℃ さらに、別のモル比のものの物性は、第３表の通りであ
る。

以上の結果からも、活性液のモル比は、物性に大きく影
響し、強度的に０．９〜１．３が最も好ましいことが判
る。

なお、第１表中のプリージング率とは、改良剤を細長い
袋に入れ、２４時間経過後において、袋全長に対するブ
リージング水製を１００分率であられしたものである。

他方、上記活性液に対して、反応剤としてカルシウム炭
酸塩が用いられる。このカルシウム炭酸塩としては、市
販の約４４μ程度のものでなく、２０μ以下、望ましく
は１５μ以下、特にｌＯμ以下のものを用いるのがよい
。粒度調整には、適宜の粉砕機を用いればよい。細かい
ものほど、対象部位への浸透性が良好になる反面、活性
液との反応速度が速くなるので、これらを綜合的に判断
して粒径を選定する。

反応剤として、カルシウム炭酸塩のほか、他のカルシウ
ム化合物、たとえば水酸化カルシウムＣａ　（ＯＨ）　
２をも用いてもよい。

この種の反応剤は水にｊ！！濁されるが、そのカルシウ
ム溶解量としては、水１１当り０．０１〜２ｇであるの
が望ましい。

反応剤懸濁液と活性液との混合容積割合は、ｌ：０．５
〜１．５であることが好ましい。

もし反応剤として、ＣａＣ０，とＣａ　（ＯＨ）　ｚと
を併用する場合、それらの重量比として、１：０．０１
〜１：０．５とするのが好ましい。Ｃａ　（ＯＲ）　ｔ
はゲルタイム調整剤として用いることができ、改良強度
を左右するものではないので、好適に使用できる。

このＣａ　（ＯＨ）　２の添加によって、たとえば第４
表に示すように、ゲルタイムを調整できる。

反応剤の懸濁液は、活性液と混合されるとき、懸濁液中
の粒子は徐々に溶解（加水分解）して粒径がさらに小さ
くなり、地盤に対する浸透性が増す。また、これらの混
合によって、カルシウムの加水分解に基いて、カルシウ
ムイオンＣａ”が放出され、これがケイ酸塩と結合し、
ケイ酸石灰水和結晶ｘＣａＯ・ｙｓｉＯ，・２８２０が
生成する。この生成はＸ線回折でも確認済である。

かかる結晶生成を伴う本発明の改良剤と、従来の水ガラ
ス系改良剤とによる地盤改良効果を対比（ｑｕ２Ｂの対
比、サンドゲル）すると、第５表の通りであり、本発明
の改良剤の強度改善効果が大きいことが判る。

第　　　　５　　　　表上記の改良剤は、他の液と同時に送り、他の液と、注入
管の手前で、望ましくは注入管内で、あるいは注入管を
出た直後に、混合させ、ゲルタイムが２０秒以下の瞬結
性グラウトとすることができる。この他の液としては、
水酸化カルシウム、重曹、重炭酸カリウムの水溶液を挙
げることができる。

また、反応剤液（炭酸カルシウム液もしくはさらに水酸
化カルシウムが添加された液）を先に改良対象部位に注
入等により存在させ、その後、活性液を注入等により追
加することもできる。

なお、上述の説明において、１価のアルカリ金属の水酸
化物として主として述べたが、水酸化カリウムＫＯＨも
使用でき、たとえば３号水ガラス２７ＯＡ’に、３０％
ＸＯＨを２７０１カルシウム炭酸塩１６０　ｋｇ、水４
００βのものでは、ゲルタイムとして２０℃で２時間３
０分、２８日サンドゲルの一軸圧縮強度５．８ｋｇ／ｃ
ｏ２Ｏものを得ることができる。

また、カルシウム炭酸塩の懸濁に当って、懸濁（分散）
促進剤、たとえばナフタリンのスルホン酸系のものを用
いてもよい。

活性液中のＳ　ｉ　Ｏｔ　７３度は６〜２０ｎｔ％、Ｎ
　ａ　ｚ　Ｏ？Ｈ度は６〜１５ｗｔ％であるのが望まれ
る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、−液性であり、注入作業
性に優れるばかりでなく、ロングゲルタイムのものを得
ることができ、さらに強度改良効果が大となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２（ここでＭは１価
のアルカリ金属）に対して１価のアルカリ金属の水酸化
物が添加され、さらに２０μ以下のカルシウム炭酸塩が
添加されてなることを特徴とする地盤や構造物等の改良
剤。
（２）Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２と１価のアルカリ金属の
水酸化物とのケイ酸塩のＳｉＯ＿２／Ｎａ＿２Ｏのモル
比が０．７以上、１．５未満である第１項記載の安定化
剤。
（３）一般式Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２（ここでＭは１価
のアルカリ金属）の水溶液に対して１価のアルカリ金属
の水酸化物が添加してなるイオン化されたケイ酸塩と、
カルシウム炭酸塩の懸濁液とが混合され、その混合割合
が前記懸濁液１００容積部に対してケイ酸塩が５０〜１
５０容積部であることを特徴とする地盤や構造物等の改
良剤。
（４）Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２と１価のアルカリ金属の
水酸化物とのケイ酸塩のＳｉＯ＿２／Ｎａ＿２＿Ｏのモ
ル比が０．７〜２．０である第３項記載の安定化剤。
（５）懸濁液中のカルシウム溶解量が水１ｌに対して０
．０１〜２ｇである第３項記載の改良剤。
（６）懸濁液中にカルシウム炭酸塩と別種のカルシウム
化合物との両者が含まれ、その混合割合が重量比で１：
０．０１〜１：０．５である第３項記載の安定化剤。
（７）ケイ酸塩中のＳｉＯ＿２重量濃度が６％〜２０％
、Ｎａ＿２Ｏ重量濃度が６％〜１５％である第１項また
は第３項記載の改良剤。
（８）改良対象部位に予めカルシウム炭酸塩の懸濁液を
存在させ、その後、一般式Ｍ＿２Ｏ・ｎＳｉＯ＿２（こ
こでＭは１価のアルカリ金属）に対して１価のアルカリ
金属の水酸化物が添加され、かつＳｉＯ＿２／Ｎａ＿２
Ｏのモル比が０．７以上、１．５未満のケイ酸塩を改良
対象部位に追加することを特徴とする地盤や構造物等の
改良方法。