KR0153238B1

KR0153238B1 - 지반주입용 약액

Info

Publication number: KR0153238B1
Application number: KR1019920018299A
Authority: KR
Inventors: 겐지 가야하라
Original assignee: 시마다 순스께; 쿄오까도 엔지니어링 가부시끼가이샤
Priority date: 1991-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1998-11-02
Also published as: JPH0784592B2; TW216785B; KR930008109A; JPH0598257A

Abstract

겔화시간이 긴데도 불구하고, 호모겔 강도 특히 초기강도가 우수하고, 거친 지반에의 고결강화에 적합한 지반주입용 약액을 제공하는 것으로서 물유리 슬랙, 실리카흄등의 실리카 화합물의 단독 또는 복수종류와 알루미늄산알칼리금속염 용액과, 다가금속화합물로 구성되고, 단 상기한 다가금속화합물중 실리카화합물로서 물유리 단독을 사용하는 경우에는 알칼리토금속의 탄산염은 제외되며, 또 상기한 3성분계는 [SiO₂]/[Me₂O]2.5 및 [SiO₂] /[Al₂O₃] 5의 조건은 동시에 만족시키도록 조정된 것이다.

Description

[발명의 명칭]

지반주입용 약액

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 지반중에 특정의 주입액을 주입해서 지반을 고결시키는 지반주입용 약액에 관한 것이며, 특히 겔(gel)화 시간이 긴데도 불구하고, 호모겔강도 특히 초기강도가 우수하고, 거친 지반에의 고결 강화에 적합한 지반주입용 약액에 관한 것이다.

강화에 적합한 지반주입용 약액에 관한 것이다.

물유리를 알루미늄산나트륨에 의해 겔화시키는 것은 예로부터 알려져 있으나, 이것은 장시간에서의 겔화시간의 조정이 극히 곤란할 뿐더러 고결체의 강도가 연약하다.

따라서 긴 겔화시간의 조정이 용이하고 더구나 호모겔 강도가 우수한 지반주입용 약액이 소망되고 있다.

일반적으로 침수계수가 큰 거친지반이나, 연약한 지반에서는 수압하에서는 주입물이 지하수의 침투압력에 의해 용출되거나, 압출되어서 장기간의 내구성이 얻어지지 않는다.

종래의 약애주입에서는 긴 겔화시간으로 겔강도가 높은 것은 얻어지지 않고, 겔강도가 높은 것은 겔화시간이 짧은것에 한정 되어 있었다. 이 때문에 국부적인 강화는 달성되지만 광범위에 걸쳐서 지하의 수압에 강하고, 또한 침투성이 좋은 것을 얻는 것은 곤란했었다.

본 발명자는 일본국 특원평2-281883호 공보의 발명을 다시 발전시켜서, 거친지반에도 적용할 수 있도록 예의 연구한 결과 알루미늄산 알칼리 금속염의 효과를 다시 또 확실한 것으로 하고, 물유리에 첨가해서 기타의 실리카화합물도 사용가능하게하고, 또한 알칼리 토금속의 탄산염에 첨가해서 다른 다가금속화합물의 적용도 가능하게 해서 호모겔 강도 특히 호모겔의 초기강도의 강화를 도모하고, 이것에 의해 주입후 단기간에 내구성이 우수한 주입효과를 얻는 지반주입용 약액을 개발하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 겔화시간이 긴데도 불구하고, 호모겔 강도 특히 초기강도가 우수하고, 이 때문에 거친 지반에의 고결강도에 적합하고, 상술한 공지기술에 존재하는 결점을 개량한 지반주입용 약액을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 실리카 화합물의 단독 또는 복수종류와 알루미늄산 알칼리 금속염 용액과 다가 금속화합물(단 실리키화합물로서 물유리 단독을 사용하는 경우는 다가 금속화합물로서 알칼리 토금속의 탄산염은 제외한다)로 된 것을 특징으로 한다.

다음에 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 실리카 화합물로서 물유리만이 아니고, 슬랙(slag)실리카홈 등도 사용하고, 이들 실리카 화합물의 단독 또는 복수와 알루미늄산 알칼리 금속염용액과 다가 금속 화합물과의 혼합으로 구성된다. 특히 본 발명에서는 그 혼합액중의 [SiO₂] / [Na₂O]의 값이 2.5이하 [SiO₂] / [Al₂O₃]의 값이 5이상이 되도록 조정된다.

이 조건하에 있는 실리카 화합물과 알루미늄산 알칼리 금속염과의 혼합계는 겔화하지 않든가 혹은 극히 긴 겔화시간을 나타내고 강도적으로는 극히 연약해서 지반주입용 약액으로서는 실용성이 없다. 여기에 다가 금속화합물이 첨가된 계에서는 긴 겔화시간으로 더구나 강고히 고결한다.

특히 호모겔 자체의 초기강도가 우수하고, 장시간의 겔화시간의 조정이 용이하게 되고, 또한 호모겔강도 특히 초기강도가 우수한 고결체를 얻는다. 이 때문에 거친 지반에서 수압하의 조건에 있는 지반의 고결에 있어서, 주입후 급속히 지하수의 영향을 받기 어렵고, 장기간의 내구성이 있는 지반주입이 가능해진다.

본 발명에 사용되는 실리카 화합물로서는 물유리 슬랙, 실리카홈 이외에 규조토 플라이 애시(fly ash)백색탄소, 규화 백토류 등을 들 수 있다.

또 알루미늄산 알칼리금속염 용액으로서는 알루미나와 Na₂O 이외에 알루미나와 K₂O로되고, 그 조성비율은 사용하는 실리카 화합물의 종류 조성에 대응해서 조정한 것이다.

또 알루미늄산 알칼리 금속염에 가성알칼리를 첨가한 것을 사용할 수 있다.

다가 금속화합물로서는 염화칼슘, 수산화칼슘, 황산칼슘, 탄산칼슘(단 실리카 화합물이 물유리 단독의 경우는 제외된다)등의 칼슘화합물 및 칼슘 대신에 마그네슘 화합물 기타 황산철, 염화철 철면반 등을 들 수가 있다.

상기한 바가 금속화합물 중에는 물유리와 직접 반응하는 소석회 생석회 염화물 황산철등 또 직접은 반응하지 않는 탄산염등이 있고, 화합물에 따라 가지각색이다. 이중 석회나 다가 금속의 탄산염과 같은 난용성 다가 금속염 특히 소석회, 생석회 탄산의 알칼리 토금속염과 같은 알칼리 토금속의 난용성 화합물이 긴겔화시간을 얻는데 적합하다. 물유리 이외의 실리카 화합물은 물론 그 자체는 용해성도 반응성도 없다.

그러나 Me₂O의 농도가 어느 정도 이상이 되면, 서서히 반응이 진행해서, 물유리중의 SiO₂만이 아니고, 기타의 실리카 화합물 중의 SiO₂도 서서히 용해하기 쉬운 상태가 되고, 대부분의 다가 금속화합물과 정도의 차이는 있지만, 반응성을 띠게 된다. 그 조건은 실리카 화합물의 단독 또는 복수종류와 알루미늄산 알칼리 금속염과 다가금속화합물로 된 혼합계이며, 특히 [SiO₂] / Me₂O 2.5 [SiO₂] / [Al₂O₃] 5인 것을 알았다.

즉 이와같은 조건하에서 실리카 화합물의 SiO₂와 알루미늄산 알칼리의 알루미나와가 어떠한 형태로 공존상태가 되고, 그 자체로서는 거의 반응하지 않지만, 다가 금속 화합물의 존재하에서 반응을 일으키기 쉬운 상태가 되고, 긴 겔화시간을 요해서 겔화에 이르고, 실리카 알루미나, 칼슘등으로 된 고결물을 형성해서 겔화시의 초기강도가 우수하고, 고결체가 형성되는 것으로 추찰된다.

[실시예]

다음에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.

1. 사용재료

(1) 실리카 화합물

대표적인 실리카 화합물로서 다음에 나타내는 물유리 슬랙, 실리카흄의 3종류를 사용한다.

(a) 물유리

Na₂O : 9.45% SiO₂28.36% 비중(20℃) : 1.399

몰비 : 3.10

(b) 슬랙

SiO₂: 36.6% CaO : 43.8% Al₂O₃: 11.0%

기타 : (MgO FeO 등) 비중 : 3.2

(c) 실리카흄

SiO₂: 97% 비중(20℃) : 2.2

(2) 알루미늄산 알칼리 금속염 용액으로서 다음의 표 1에 나타내는 2종류의 알루미늄 산나트륨 액을 사용한다.

(3) 다가금속화합물

일반적인 칼슘(Mg 등의 2가 금속도 동일하다)과 철의 화합물을 구해 전자로서 탄산칼슘 수산화칼슘 염화칼슘 후자로서 황산 제1철을 사용한다.

(a) 탄산칼슘

탄산칼슘(CaCO) 화학용

(b) 수산화칼슘

수산화칼슘(Ca(OH)) 시약 1급

(c) 염화칼슘

염화칼슘 2수염(CaCl, 2HO) 시약 1급

(d) 황산제1철(FeSO, 7HO) 시약 1급

2. 실리카 화합물과 알루미늄산 나트륨 액으로된 계, 실리카 화합물과 알루미늄산 나트륨으로 되는 각종 배합과 그 [SiO] [NaO] [AlO] 및 [SiO] / [NaO], [SiO] / [AlO] 의 값 및 겔화시간을 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 어느것이나, 미고결 혹은 대단히 긴 겔화시간을 나타낸다. 이들은 겔화시간을 나타낸다.

이들은 겔화시간의 점에서도 물론 강도적으로 전혀 실용에 제공할 수 없다.

3. 실리카 화합물 - 알루미늄산 나트륨액 -알칼리 토금속 화합물로 된 계.

표 2에 나타낸 실리카화합물과 알루미늄산 나트륨으로 된 계에 알칼리 토금속 화합물을 첨가 혼합한 경우의 겔화시간과 염화 비닐리덴 제 필름상 포장재료로 밀봉하여 양생시킨 호모겔의 1축 압축강도를 표 3에 나타낸다.

상기에서 실시NO, 2a : 17a는 각각 실시 NO, 2 : 7의 알루미늄 산나트륨 중의 AlO를 제거한 것이다.

표 3으로부터 겔화시간은 일반적으로 길고, 또 그 조정이 용이하고, 더구나 전반적으로 호모겔 강도가 높고, 특히 초기강도가 높은 것을 알 수 있다.

이중 실시예 No.23-32는 [SiO] / [NaO] 2.5 [SiO] / [AlO] 5의 조건을 동시에 만족시키고, 실시예 No.33-40에 비하면, 한층 높은 강도를 나타내고, 호모겔 강도로서는 경이적으로 크다.

또, No.23,26,27,29,30,31,32와 같이 알칼리 토금속의 난용성 화합물을 사용한 것은 겔화시간이 길고, 겔강도가 높고, 초기강도도 높은 것을 알 수 있다. 다시 또 No.33,40,41,42로부터 알루미늄산 나트륨을 포함하지 않은 경우, 강도도 낮고, 특히 초기강도가 약한 것을 알 수 있고, 본 발명의 초기강도의 발현에 알루미늄산염의 존재가 극히 효과적인 것을 알 수 있다.

[발명의 실시예]

직경 5cm 길이 100cm 의 틀중에 입자직경 분포가 D= 330μm, D= 550μm의 모래 및 D= 550μm, D= 1500μm의 모래를 충전하고, 하단으로부터 주입재료를 주입해서 상부로부터 주입액이 일출한 시점에서 주입을 중지하고, 1일후 고결상황을 조사했다. 또, 길이 10cm의 고결체의 7일후의 1축 압축시험을 조사했다. 주입재료로서는 표3의 실시예 No. 32,42,43을 사용했다. 결과를 표4에 나타낸다.

단 표중 좌상난은 D= 550μm 의 모래, 우하단은 D= 330μm 의 모래이다.

상기한 실시예에 의해 본 발명의 계의 조건하에서 알루미늄산염중의 알루미늄분의 존재 때문에 석회 그것이 난용성인데도 불구하고, 석회중의 칼슘분의 상당부분이 가용성의 상태가 되고, 실리카 알루미나의 상태를 거쳐서 겔화하기 때문에 침투성이 향상되는 것으로 추정된다.

즉, 본 발명은 거친 땅 지반중에 주입해서 단시간에 고강도를 얻을 수 있는 특성이 있으나, 실제의 지반은 거친입자 흙의 지반으로서 중간과 가는 입자의 흙을 포함하는 것이 통상이다.

본 발명은 알루미늄산 나트륨의 존재에 의해 침투효과가 대폭으로 향상하기 때문에 고결효과가 한층 우수한 것을 알 수 있다.

이상의 결과로부터 본 발명에 관한 지반주입용 약액은 다음의 효과가 명백하다.

(1) 실리카 화합물로서 물유리 이외에 광범위한 실리카 화합물을 이용할 수가 있다.

(2) 장시간에서의 겔화시간의 조정이 용이하다.

(3) 호모겔 강도 특히 초기강도가 전반적으로 높고, [SiO] / [NaO] 2.5 [SiO] / [AlO] 5의 조건을 동시에 만족시키도록 배합시키면, 그 효과는 일층 현저하다.

(4) 침투성이 우수하다.

Claims

실리카화합물 단독 또는 복수 종류와, 알루미늄산 알칼리금속염 용액과, 다가금속화합물 (단, 실리카화합물로서 물유리를 사용하는 경우 다가금속화합물로서 알칼리토금속의 탄산염은 제외)로 된 지반주입용 약액에서, [SiO₂]/[Me₂O] 2.5. 또한 [SiO₂]/[Al₂O₃]5의 조건을 동시에 만족하도록 조정된 지반주입용 약액. 여기서 [SiO₂]는 혼합액 중의 SiO₂의 몰농도(몰/1). [Me₂O]는 혼합액 중의 실리카화합물과 알루미늄산 알칼리금속염 용액에 함유된 알칼리금속[Me] 산화물의 몰농도(몰/1). [Al₂O₃]은 혼합액중의 Al₂O₃의 몰농도(몰/1)를 나타낸다.