KR100402455B1 - 지반주입용재 - Google Patents

Abstract

낮은 실리카농도에도 불구하고, 고강도로 내구성이 우수하고, 또한 긴 겔화시간을 나타내고, 지반의 액상화방지용주입재로서 광범위한 침투를 가능하게하는 지반주입용재를 얻는다.

물유리의 이온교환수지처리 또는 이온교환막처리에의해 탈알칼리한 실리카용액과 그 실리카용액에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성으로한 실리카용액을 주성분으로해서 구성되고, 다시또 물유리와 콜로이드형실리카, 혹은 다시또 실리카용액을 혼합해서 그 자체로 자체경화성이없는 안정화된 실리카용액을 주성분으로해서 구성된다.

Description

지반주입용재{POURING MATERIAL FOR GROUND}

본발명은 고 몰비의 실리카용액을 기반으로하고, 광범위에 걸쳐서 겔화시간을 조정할 수 있는 지반주입용재에 관한것이며, 특히 액상화 방지주입공사에서 장시간 연속주입에의한 대용량 토지반 개량을 가능하게하고, 더구나 비교적 고강도, 저수축성으로 또한 수질보전성이 우수한 지반주입용재에 관한것이다.

연약지반등을 고결시키는 지반주입용재로서 종래에 물유리를 주재로한 주입용재, 물유리와 산으로된 상성실리카졸을 주재로한 주입용재등이 알려져있다.

이들 주입용재는 침투성, 수축성의 면에서 다시또 환경보전의 면으로부터 개량의 여지가 남겨져있었다.

본발명은 물유리계 그라우트(grout)의 출발점을 근본적으로 다시 보아서 고 몰비의 실리카용액을 기반으로하므로서 종래기술의 결점을 극력 경감시키려고 하는 것이다.

즉 본발명은 종래의 물유리를 그대로 이용하는 것이 아니고, 물유리중의 양이온을 극력 제거해서 고 몰비로한 「실리카용액」이 되는것에 주안을 두고, 물유리중의 양이온의 제거의 정도, 제거의 방법, pH의 조정, 다른 반응제의 작용등을 감안하면서 실리카용액을 이용해서 지반주입용액을 얻는 것이다.

여기서 본발명의 목적은 고 몰비의 실리카용액을 기반으로해서 광범위에 걸쳐 겔화시간을 조정할 수 있고, 특히 액상화방지 주입공사에서 장시간 연속주입에의한 대용량 토지반개량을 가능하게하고, 더구나 비교적 고강도, 저수축성으로 또한 수질보전성이 우수하고, 상술한 공지기술에 존재하는 결점을 개량한 지반주입용재를 제공하는데있다.

도 1은 배합후의 경과시간에대한 점성의 변화를 나타내는 그래프

도 2는 실험실용 주입시험장치의 약도

(도면의 주요부분에대한 부호의 설명)

1. 압축기 5. 수조

6. 고결재 8. 도요우라표준모래

9. 전환코크 10. 전환코크

12. 쇠그물 13. 메스실린더

상기한 목적을 달성하기위해 본발명에의하면 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액을 주재로하는 것을 특징으로하고, 혹은 물유리를 탈알칼리처리해서 산성영역의 실리카용액으로하고, 여기에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리영역으로한 실리카용액을 주재로하는 것을 특징으로한다.

다시또 상기한 목적을 달성하기위해 본발명에의하면 물유리와 콜로이드형실리카를 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성 실리카용액으로 된것을 특징으로한다.

물유리와 콜로이드형실리카를 SiO₂농도가 3∼13%, 및 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카 용액으로된 것을 특징으로한다.

혹은 다시또 물유리와 콜로이드형실리카와 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액과를 SiO₂농도가 3∼13%, 및 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카 및 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실릴카용액에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그 자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카 용액으로된 것을 특징으로한다.

다시또 상기한 목적을 달성하기위해 본발명에의하면 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리키용액, 또는 물유리를 탈알칼리처리해서 산성영역의 실리카용액으로하고, 여기에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로한 실리카용액을 각각 재차 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카용액을 주재로한 것을 특징으로한다.

다시 또 상기한 목적을 달성하기위해 본발명에의하면 다음의 (A)∼(C)에 나타내는 알칼리성실리카용액을 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카용액을 주재로하는 것을 특징으로한다.

(A)물유리와, 콜로이드형실리카를 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액.

(B) 물유리와 콜로이드형실리카를 SiO₂농도가 3∼13%가 되도록 또한 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액.

(C)물유리와, 콜로이드형실리카와 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액과를 SiO₂농도가 3∼13%가 되도록 또한 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카 및 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액.

(실시예)

다음에 본발명을 구체적으로 상세히 설명한다.

본발명에있어서, 탈알칼리처리란 예를들면 물유리중의 양이온(Na이온)을 제거하는 처리로서 구체적으로는 양이온교환수지에의한 처리 및 전해 투석처리가 사용된다.

전자의 양이온교환수지에의한 처리는 세로로긴 탑중에 양이온교환수지를 충전시키고, 이중에 용액을 통과시켜 용액과 수지와를 접촉시키므로서 용액중의 양이온을 제거하는 처리이다.

기타 교반기의 가동, 가압공기의 압입등에의해 수지와의 접촉을 도모하는 방식도 많이 채용되고있다.

후자의 전해투석처리는 음, 양이온교환막을 교대로 배열해서 양단에 한쌍의 전극을 삽입한 전해투석조에 용액을 충전시키고, 직류전류를 통전시키므로서 용액중의 양이온을 제거하는 처리이다.

본발명의 특징은 상술한 탈알칼리처리된 실리카용액을 기반으로한 지반주입용재로서 다음에 이들 주입용재를 각각 개별적으로 구체적으로 상세히 설명한다.

(1) 물유리를 탈알칼리처리해서 Na이온을 제거하여 광범위에 걸치는 pH치의 실리카용액을 주재로한다.

이 실리카용액은 pH치가 클수록 또한 SiO₂함유량이 적을수록(물유리농도가 연할수록) 겔화시간은 길고, 침투성은 우수하지만 고결강도는 비교적 약하게된다.

한편 pH치가 적고, SiO₂함유량이 많을수록 당연히 전술한것과 역의 현상을 나타낸다.

(2)물유리를 탈알칼리처리해서 산성실리카용액으로하고, 여기에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로한 실리카용액을 주재로한다.

물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액에있어서, 고강도의 실리카용액을 얻기위해서는 당연히 SiO₂농도를 높게할 필요가있다.

SiO₂농도를 높게하면 겔화는 빨라지고, 또 고알칼리, 즉 Na이온을 소량 제거한 고 pH치의 경우에는 탈알칼리의 효과가 적고, 역으로 Na이온을 다량 제거한 저 pH치의 경우에는 겔화가 빨라진다.

상기한 본발명에 관한 실리카용액은 물유리를 탈알칼리처리해서 산성에 이르게했기 때문에 그 자체로는 비교적 겔화가 빠른 산성실리카용액에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로하고, 이것에의해 비교적 저 pH치로 더구나 비교적 고농도의 안정화된 실리카용액이다.

이렇게해서 얻어지는 실리카용액은 SiO₂가 비교적 고농도로서 더구나 중성부근에서 겔화시간이 길고, 안정적이다.

이것은 산성실리카용액과, 알칼리재의 반응에의해 균질의 올리고머를 형성해서 안정된 상태가 유지된다고 생각된다.

(3) 물유리와 콜로이드형실리카, 혹은 물유리와 콜로이드형실리카와 실리카용액을 혼합해서 얻어지는 그 자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액,

상기한 콜로이드형실리카는 물유리를 탈알칼리처리해서 산성실리카용액으로하고, 여기에 알칼리류를 첨가해서 pH 8.5∼10정도의 알칼리성으로 조정한후 가열, 조립, 농축시켜서 얻어지는 반영구적으로 안정화된 콜로이드상 물질이다.

본발명자등은 상술한 콜로이드형실리카와 물유리, 혹은 상술한 콜로이드형실리카와, 물유리와, 상술한 (1)에서 얻어진 실리카용액을 각각 혼합해서 이들 혼합액이 겔화하지않는 안정된 상태를 유지하는 조건에대해 검토하여 다음의 결과를 얻었다.

우선 콜로이드형실리카와 물유리의 혼합액, 혹은 콜로이드형실리카와 물유리와 상기한 (1)에서 얻어진 실리카용액과의 혼합액을 이들 혼합액의 SiO₂농도가 3∼13%정도로 희석시키는 것이다.

다시또 콜로이드형실리카와 물유리의 혼합액의 경우 전체 SiO₂중 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%, 바람직하게는 3∼50%의 범위가 되도록 조정하는 것이다.

이것은 물유리량에대한 콜로이드형실리카의 양이 적은 경우이지만 역으로 물유리량에대한 콜로이드형실리카의 양이 많은 경우에도 안정화영역이 존재한다.

이 영역은 물유리와 콜로이드형실리카의 종류에의해 좌우되기 때문에 일률적으로 결정할수없지만 전체 SiO₂양중의 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양이 거의 90%이상이라고 생각된다.

또 콜로이드형실리카와 물유리와 상기한 (1)에서 얻어진 실리카용액과의 혼합액의 경우 전체 SiO₂양중 콜로이드형실리카와 실리카용액에 유래하는 SiO₂양을 1∼50%, 바람직하게는 3∼50%의 범위가 되도록 조정하는것이며, 이것에의해 혼합액은 거의 안정화된다.

이 경우 콜로이드형실리카와 실리카용액의 배합비율은 콜로이드형실리카나 실리카용액의 종류에의해 좌우되지만 실리카용액에 유래하는 SiO₂양을 거의 50%이하로 유지하는 것이 바람직하다.

상기한 조건을 만족시키는 혼합액은 그 자체로 거의 반영구적으로 겔화하지않는 안정된 알칼리성 실리카용액이 된다.

이와같이해서 얻어지는 알칼리성실리카용액은 콜로이드형실리카나 실리카용액의 일부가 물유리의 알칼리에의해 용해되고, 이것을 구성하는 실리카의 입자직경이 콜로이드형실리카의 입자직경으로부터 물유리의 실리카와같이 거의 규산분자의 입자직경까지로 분포된 실리카용액이된다.

다시또 이 알칼리성실리카용액은 고 몰비의 실리카용액으로서 몰비가 물유리의 그것보다도 높고, 콜로이드형실리카보다 낮다.

물유리와 콜로이드형실리카의 혼합액 혹은 물유리와 콜로리드형실리카와 실리카용액의 혼합액의 경우 전자의 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양 혹은 후자의 콜로이드형실리카와 실리카용액에 유래하는 SiO₂양이 50%보다 많으면 겔화에의한 고결물의 초기강도가 작고, 또 1%보다 작으면 고결물의 초기강도는 크지만 장기강도가 낮고, 또한 내구성도 떨어진다.

또 토중 겔화시간도 단축된다.

물유리량에대해서 콜로이드형실리카량을 많게해서 안정화를 도모한경우에는 겔화에의한 고결물은 초기강도가 대단히 낮고, 통상의 그라우트로서는 바람직하지않지만 토중 겔화시간은 길게 유지할수가있고, 액상화 방지용 그라우트로서는 충분히 사용할 수 있다.

(4) 상술한 (1) 및 (2)에서 얻어진 실리카용액, 혹은 상술한 (3)에서 얻어진 알칼리성실리카용액을 각각 다시또 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카 용액을 주재로한다.

상기한 (1)∼(3)에 있어서의 실리카용액 혹은 알칼리성실리카용액의 조정에있어서, 탈알칼리처리는 통상은 비교적 큰 생산설비를 필요로하고, 조업, 생산관리가 충분히 구석구석까지 미치기어렵고, 장애의 원인이 되기도한다.

또 다량의 양이온교환수지나 음·양이온교환막 및 그 재생, 세정처리를 필요로하고, 이 때문에 공사현장에서의 조업은 약간 곤란하고, 또한 비능률적인 것을 면키어렵다.

따라서 이 탈알칼리처리는 생산공장에서 행하는 것이 바람직하다.

그러나 이 탈알칼리처리된 상기 (1),(2)의 실리카용액, 및 물유리와, 콜로이드형실리카 또는 물유리와 콜로이드형실리카와 상기한 (1)의 실리카용액의 혼합으로된 상기 (3)의 알칼리성실리카용액은 이미 대부분의 알칼리가 제거되어있기 때문에 이들의 재차의 탈알칼리처리는 소량의 양이온교환수지, 음·양이온교환막의 사용으로 비교적 간단히 소규모로 공사현장에서 제조 관리하는 것이 충분히 가능하다.

일반적으로 물유리의 pH를 저하시키기위해서는 물유리에 산을 첨가해서 중화반응을 일으켜 pH를 알칼리∼중성∼산성으로한다.

이 경우 물유리는 알칼리∼중성영역에서도 극히 불안정으로 부분겔이나 급격한 겔화가 생기기쉽다.

이에 대해서 상기한 방법은 겔화하기어려운 안정된 실리카용액이 얻어지는것에 특징이있다.

그 이유는 전자는 물유리중의 알칼리금속염이나 산근등의 반응생성물이 이온으로서 많이 잔존하고있는 것에대해 상기한 방법에서는 산근, Na이온 모두 대폭으로 저감되어있기 때문이라고 생각된다.

또 Na₂O의 함유량이 적기 때문에 내구성이 풍부하고 SiO₂의 용출은 거의 없고, 환경부하가 작은 공해의 우려가 없는 이상적인 주입재이다.

(5) 상기한 (1) 및 (2)의 실리카용액, 다시또 그들을 각각 재차 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리용액에 반응제를 첨가한다.

상기한 (1) 및 (2)의 처리에의해 얻어지는 실리카용액, 다시또 실리카용액을 재차 탈알칼리처리한 상기 (4)의 탈알칼리실리카용액은 그대로 지반주입용재로서 지반에 주입할수있는 것은 물론이지만 다시또 반응제를 첨가해서 겔화시간의 조정, 강도의 증강등을 도모할수가있다.

반응제로서는 통상의 산, 알칼리, 염외에 콜로이드형실리카, 시멘트, 슬래그등의 일종 또는 복수종으로부터 선택해서 첨가한다.

또한 반응제로서 산성반응제를 사용해서 용액을 산성∼중성으로 조정하면 각종 현저한 효과를 발휘하는 경우가있다.

(6)콜로이드형실리카를 함유하는 혼합액을 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카용액을 주재로한다.

상기한 (3)에의해 얻어지는 물유리와 콜로이드형실리카의 혼합 또는 물유리와 콜로이드형실리카와 상기한 (1)의 실리카용액의 혼합으로된 알칼리성실리카용액, 및 이들의 알칼리성실리카용액을 재차 탈알칼리처리한 탈알칼리실리카용액은 그대로 지반주입용재로서 지반에 주입할수있다.

이들 탈알칼리실리카용액에 다시또 반응제를 첨가해서 겔화시간의 조정, 강도의 증강등을 도모할수가있다.

반응제로서는 황산, 인산, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 황산밴드 유기산(시트르산, 숙신산, 아세트산등)등, 수용액중에서 산성을 나타내는 각종산성반응제, 알칼리금속염, 알칼리토류금속염등의 유기염류, 시멘트, 슬래그, 석회류, 석고등을 들 수 있다.

예를들면 알칼리성실리카용액에 산성반응제를 첨가해서 그 용액을 산성∼중성영역으로 조정해서 소정의 겔화시간을 갖는 그라우트로 할 수가있다.

이 경우 산성반응제로서 황산과같은 강산을 사용하지않아도 인산, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 황산밴드, 유기산등을 사용하여 이것에의하여 토중에 있어서의 겔화시간의 단축이 대단히 작고, 또한 고결강도도 우수하고, 광범위에 걸친 지반주입용고결재로서 특히 액상화 방지용고결재로서 우수한 것을 얻을수가있다.

다시또 알칼리성실리카용액, 혹은 탈알칼리실리카용액에 비교적 소량의 각종 반응제를 첨가하므로서 광범위에 걸친 겔화시간 특히 겔화시간이 길고, 더구나 토중에서 겔화시간의 단축이 작은 고결재로 할 수가있다.

이 경우 얻어지는 고결재는 침투성이 우수하고, 또한 고결물의 내구성도 우수하고, 실리카농도가 희박한것으로는 강도가 높고, 강도발현이 빠르다.

반응제의 첨가량은 종래의 물유리나 산성 실리카졸에 대해서 첨가하는 첨가량보다도 극단으로 소량이라도 된다는 이점이있다.

이상의 실리카용액을 주재로하는 지반고결재는 침투성이 양호하고, 고강도로광범위에 걸친 지반에의 주입에 적합하고, 또한 Na이온, 산근의 함유량이 대단히 적기 때문에 환경보전면에서도 바람직하다.

다음에 본발명을 실시예에의해 상세히 설명하지만 본발명은 이들 실시예에의해 한정되는 것은 아니다.

1. 사용재료

(1) 물유리

통상의 물유리로서 다음의 (a)의 일본공업규격(JIS)3호 물유리 고 몰비물유리로서의 다음의 (b)의 5호물유리를 사용.

(a) JIS 3호 물유리 : 비중(20℃)1.39, SiO₂29.2%.

(b) 5호물유리 : 비중 (20℃)1.32, SiO₂25.5%, Na₂O 7.03%, 몰비 3.75

(2)산성실리카용액

17.5% 및 22.1%의 JIS 3호 물유리수용액을 수소형양이온 교환수지(오루가노(주)제 안바라이트 IR-120B)가 충전된 탑에 통액해서 탈알칼리된 다음의 (a) 및 (b)에 나타내는 산성실리카용액을 사용.

(a) SiO₂4.6%, pH 2.7, 겔화시간(20℃)50∼60시간.

(b)SiO₂5.8%, pH 3.0, 겔화시간(20℃)25∼30시간.

(3)콜로이드형실리카

상기한 산성실리카용액(b)을 알칼리수중에 투입해서 SiO₂농도 4%, pH 9로조정후 90℃의 온도로 가열하면서 2시간 교반해서 콜로이드형 실리카모액을 얻었다.

이 모액을 농축해서 SiO₂의 함량이 20%(No.1)과 30.1%(No.2)의 콜로이드형실리카를 얻었다.

이들 콜로이드형실리카의 평균입자직경은 4밀리미크론 및 15미크론이며, 반영구적으로 겔화하는일은 없다.

그 성상을 다음에 나타낸다.

콜로이드형실리카 No.1

비중 1.20, SiO₂30.1%, pH 9.8, 평균입자직경 15㎛.

비중 1.13, SiO₂20.0%, pH 10.1, 평균입자직경 4㎛.

(4) 반응제

(a) 인산 : 75%공업용인산 H₃PO₄

(b) 탄산수소나트륨: 시약 1급 NaHCO₃

(c)황산수소나트륨 :시약 1급 NaHSO₄

(d) 인산수소2나트륨: Na₂HPO₄·12H₂O

(e)인산 2수소나트륨: NaH₂PO₄·2H₂O

(f)피로인산나트륨:Na₄P₂O₇·10H₂O

(g)헥사메타인산나트륨: (NaPO₃)₆

(5)시멘트:포르트란드시멘트

(6)슬래그: 고로슬래그

(7) 황산:75%공업용황산 H₂SO₄

(8) 산성실리카졸

3호물유리 24g, 황산 5g, 물 71g로된 pH 2.3, 겔화시간(20℃) 25∼30시간의 산성실리카졸

(9)모래

세사로서 도요우라모래, 시르트질모래로서 지바켄산 바다모래를 사용

2. 측정법

(1) 샌드겔 1축압축강도

도요우라모래에의한 샌드겔을 폴리염화비닐리덴에 밀폐양생(20℃)해서 토질공학회기준「흙의 1축압축시험방법」에의해 측정.

(2)겔화시간

(a)호모겔의 겔화시간

20℃의 온도로 컵도립법에의해 측정

(b)토중겔화시간

20℃의 온도로 그라우트액을 모래와 혼합 정지시켜서 윗물을 버리고, 모래에 대나무고치를 찔러 빼내고, 흔적이 남은 때에 토중겔화시간으로서 측정.

(3)pH 유리전극 pH계로 측정

(4)점성

B형점도계로 점도가 100cps를 초과할때까지 측정

(5)호모겔의 수축율(%)

밀폐용기중에서 1개월후의 이장수의 양으로부터 산출했다.

3. 실시예 및 비교예

(1) 물유리를 탈알칼리한 실리카용액

(a)양이온 교환수지처리

JIS 3호물유리의 수용액을 양이온교환수지와 접촉처리해서 얻어진다.

물유리수용액의 농도와 양이온교환수지량에 대응하는 혼합처리액(실리카용액)의 pH, 겔화시간, SiO₂농도를 표1에 나타낸다.

[표 1]

실시예No.	JIS3호 물유리수용액	양이온교환수지(g)	혼합처리액(실리카용액)
	물유리(g)		물(g)	pH	겔화시간(20℃)	SiO2(%)
1	240	760	750	11.0	60∼70일	6.5
2	240	760	800	10.3	50∼60일	6.5
3	240	760	850	9.3	10∼15일	6.5
4	240	760	950	6.8	30∼40분	6.5
5	175	825	625	10.0	60∼70일	4.6
6	175	825	670	7.2	10∼15시간	4.6
7	175	825	720	2.7	50∼60시간	4.6
8	100	900	365	10.2	780일	2.6
9	100	900	385	7.3	3∼4일	2.6
10	100	900	415	2.8	7∼9일	2.6

표 1로부터 SiO₂가 진한 경우(물유리농도가 진한때)에서는 pH를 중성근방까지 저하시키면(실시예 No.4)겔화시간은 빠르고 불안정하게된다.

그러나 SiO₂농도가 희박하게되면, 중성으로부터 산성에 걸쳐서 상당히 안정된다(실시예 No.9 ,10).

즉 일정량의 양이온교환수지에 대해서 물유리농도가 진한경우에는 피처리량은 적고, 알칼리영역에서는 안정되지만 중성에 근접할수록 불안정하게된다.

물유리농도를 희박하게하면 피처리량은 많아지고, 중성근방에서도 다시또 산성영역에서도 상당히 안정해간다.

(b)전해투석처리

음·양 양이온교환막을 4매씩 교대로 배치한 전해투석조를 사용하여 각종농도의 물유리수용액에대해서 3A/dm²의 직류전류를 통전하여 적당한 pH에 달한데에서 투석을 중지했다.

처리된 물유리수용액(실리카용액)의 pH, 겔화시간, SiO₂의 농도를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

실시예 No.	물유리수용액중의 물유리농도(%)	처리액(실리카용액)
		pH	겔화시간(20℃)	SiO2
11	32.0	10.0	8∼10일	9.3
12	24.0	10.2	60∼70일	6.6
13	24.0	8.5	8∼10일	6.6
14	17.5	7.3	15∼20시간	4.7
15	10.0	7.1	5∼6일	2.7

물유리의 농도, 처리후의 pH, 겔화시간의 상호관계는 양이온교환수지처리의경우와 대차없고, 거의 유사한 경향을 취하고있는 것을 알 수 있다.

(2)물유리를 탈알칼리처리한 산성영역의 산성실리카용액에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로한 실리카용액

알칼리재로서 3호 물유리, 콜로이드형실리카, 탄산수소나트륨, 및 물유리중의 일부를 탈알칼리처리한 알칼리성의 실리카용액을 사용해서 산성실리카용액(a)에 첨가했다.

pH, 겔화시간, 및 SiO₂농도를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

실시예No.	배합	pH	겔화시간(20℃)	SiO2
	산성실리카용액(a)(g)				알칼리재	물(g)
					3호물유리(g)		콜로이드형실리카(g)	탄산수소나트륨(g)	표1의 실시예No.2의 알칼리성실리카용액
16	500	100				400	9.3	2개월	5.22
17	850	150					9.1	2개월	8.29
18	300		200			500	6.9	약2개월	7.38
19	300		300			400	8.6	2개월	10.38
20	500		100	10		390	7.8	2개월	5.30
21	300				700		7.1	2개월	5.93

표 3으로부터 일반적으로 SiO₂농도를 본래의 산성실리카용액보다 크게해서 더구나 약알칼리∼중성영역에서 충분히 안정된 실리카용액으로하는 것이 가능하다.

(3) 물유리와 콜로이드형 실리카 혹은 물유리와 콜로이드형실리카와 상기한(1)의 물유리를 탈알칼리한 산성실리카용액을 혼합해서된 알칼리성실리카용액.

혼합비율과 혼합액의 SiO₂농도, 콜로이드형실리카 혹은 콜로이드형실리카와 산성실리카용액에 유래하는 SiO₂양(%)와 안정성을 표 4에 나타낸다.

[표 4]

알칼리성실리카용액	혼합비율(1000g당)	알칼리성실리카용액
	콜로이드형실리카(g)	물유리(g)	산성실리카용액(b)(g)	물(g)	SiO2(%)	안정성
	No.	3호			5호		전체	콜로이드형실리카유래	콜로이드형실리카와 산성실리카용액유래
	1									2
비교예1		1		99		900	2.5	0.8		겔화하지않음
비교예2		2		198		800	5.1	0.8
실시예22	10			190		800	5.2	5.8
실시예23		30	170			800	5.6	10.8
실시예24		150		150		700	6.8	43.9
실시예25	50		200			750	7.4	20.5
실시예26	100			300		600	10.7	28.2
실시예27		250	250			500	12.3	40.7
실시예28	320			30		650	10.4	92.6
실시예29	50			300	100	550	9.7		21.4
비교예3	250			250		500	13.9	54.1		4∼5개월후에 반겔화상태

표 4로부터 알칼리성실리카용액중의 SiO₂농도가 약 13%를 경계로해서 이 이하에서는 겔화하지않고, 반영구적으로 안정된다.

따라서 이들 알칼리성실리카용액은 장기간 보존이 가능하여 그라우트원료와 같이 취급할수가있고, 공장으로부터 주입현장으로 반입하는것도 가능하다.

13%이상의 비교예 3에서는 4∼5개월후에 반겔화상태를 나타내게된다.

또 비교예 3에서는 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂의양도 본발명의 범위를 초과하고있고, 반응제에의해 겔화시키는 경우 강도발현이 늦다고하는 결점이 나타난다.

따라서 SiO₂농도가 거의 13%이하이면 대부분의 경우 안정된 알칼리성실리카용액을 얻을수가있다.

비교예 1,2에서는 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂농도가 1%이하, 또 비교예 1에서는 다시또 전체 SiO₂양도 3%이하로서 본발명의 범위밖의 값으로 되어있다.

이들은 물론 겔화하는일이없이 안정된다.

그러나 후술하는바와같이 반응제의 첨가에의해 얻어지는 고결물은 극히 연약하게되고, SiO₂농도가 3%근방을 경계로해서 그 이하에서는 현저히 강도가 저하한다.

실시예 28은 실시예 27까지와는 역으로 콜로이드형실리카가 다량으로 안정화되어있는 예이다.

실시예 29는 산성실리카용액을 소량 혼입시켜서 안정화되어있는 예이다.

이 경우 콜로이드형실리카와 산성실리카용액에 유래하는 SiO₂양은 21.4%로서 50%이하로 되어있다.

(4) 상기한 (1)의 물유리를 탈알칼리한 실리카용액 및 상기한 (2)의 물유리를 탈알칼리처리해서 산성영역으로한 실리카용액에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로한 실리카용액을 재차 탈알칼리처리한 탈알칼리실리카용액.

물유리를 탈알칼리처리한 실리카용액, 또는 이 실리카용액에 알칼리재를 첨가한 실리카용액을 양이온교환수지처리 또는 이온교환막을 격막으로한 전해투석처리에의해 재차 탈알칼리처리를 행한다.

(a)양이온교환수지처리

양이온교환수지의 일정량에 대해서 피처리실리카용액의 일예에대해서 그 처리량과 처리후의 pH, 겔화시간, SiO₂농도를 표 5에 나타낸다.

[표 5]

실시예No.	양이온교환수지량(ml)	피처리실리카용액	처리액
		실시예 No.	콜로이드형실리카(1)의 2배희석액(g)	pH	겔화시간(20℃)	SiO2(%)
		2(g)		9(g)		12(g)	21(g)
30	1000	4700					2.6	5∼7일	6.2
31	1000		25000				2.7	40∼50일	2.5
32	1000			5500			2.5	25∼30일	6.3
33	1000				20000		2.9	2개월	5.7
34	1000					6000	2.6	2개월	14.6

피처리실리카용액의 pH, SiO₂농도에의해 처리량은 당연히 변화하지만 표 1과 비교해서 처리량은 대단히 다량이다.

피처리실리카용액에 있어서, 중성근방의 실시예 No.9(pH 7.3, SiO₂2.6%)외에 SiO₂량이 많은 실시예 No.21(pH 7.1, SiO₂5.93%)의 경우는 특히 다량 처리할 수있다.

또 콜로이드형실리카(pH 9.8, SiO₂30.1%)의 2배의 희석액의 경우에도 Na가 적기 때문에 SiO₂의 농도는 큰데도 불구하고, 실시예 No.2,12의 피처리실리카용액의 경우에 필적하는 이상의 다량이 처리될수있는 것을 알 수 있다.

이와같이 이온교환수지량에 대해서 처리할수있는양이 대단히 다량인 것은 처리장치가 소규모로 된다는것이된다.

따라서 수지의 재생은 행하지않고, 생산공장에서 재생처리한 카트리지의 교환으로 단순히 공사현장에서 실시하는 것이 가능해진다.

(b)전해투석처리

음·양이온교환막을 각각 2매씩 교대로 배치한 전해투석조에의해 표 5에서 사용한 피처리실리카용액에 대해서 전류밀도 3A/dm²로 투석을 행하여 적당한 pH에 달한때에 투석을 중지했다.

투석처리후의 처리액의 pH, 겔화시간, SiO₂농도를 표 6에 나타낸다.

[표 6]

실시예 No.	피처리실리카용액	투석처리실리카용액
		pH	겔화시간(20℃)	SiO2(%)
35	실시예 No.2	2.8	6∼8일	6.3
36	실시예 No.9	2.8	2개월	2.5
37	실시예 No.12	2.6	30∼35일	6.4
38	실시예 No.21	2.9	2개월	5.7
39	콜로이드형실리카의 2배희석액	2.7	2개월	14.7

양이온교환수지처리의 표 5와 비교해서 동일한 경향을 나타내지만 전반적으로 겔화시간은 약간 긴것같다.

전회의 이온교환수지처리와 마찬가지로 처리장치는 소규모로서 이온교환막수도 적고, 충분한 처리능력이 얻어진다.

또 생산공장에서 세정제의 이온교환막을 장비한 카트리지의 교환으로 단순히 공사현장에서 실시하는것도 가능하다.

(5) 상기 (3)의 물유리와 콜로이드형실리카, 혹은 물유리와 콜로이드형실리카와 상기한 (1)의 물유리를 탈알칼리처리한 산성실리카용액을 혼합해서된 알칼리성실리카용액을 재차 탈알칼리처리해서 탈알칼리실리카용액을 얻는다.

표4의 실시예 25에서 얻은 알칼리성실리카용액, 5000ml를 양이온교환수지 900ml로 혼합처리해서 pH 3.5의 탈알칼리실리카용액을 얻었다.

이 탈알칼리실리카용액은 SiO₂농도 7.1%로서 약 30∼35시간에서 겔화했다.

또 양이온교환수지처리 대신에 음·양이온교환막을 사용해서 전류밀도 3A/dm²로 전해투석을 행하여 pH 3.5에 달한데서 투석을 중지하고, 상기한 이온교환수지처리의 경우와 거의 같은 탈알칼리실리카용액을 얻었다.

거의 동일한 SiO₂농도를 갖는 단순한 물유리수용액을 직접 양이온교환수지에의해 pH를 3.5 정도까지 내리기위해서는 상기한 약 수배량의 양이온교환수지를 필요로한다.

또 이온교환막법에서는 이온교환막수를 많게해서 투석시간은 장시간을 요한다.

SiO₂농도가 다시또 진한 실시예 27의 알칼리성실리카용액을 동일한 처리에의해 pH를 3.5정도까지 저하시키면 겔화시간은 빨라지고, 20∼24시간정도가 된다.

이들 탈알칼리실리카용액은 그 자체로 침투성이 우수한 지반주입고결제로 될 수있다.

또 Na이온이 다시또 제거되어있기 때문에 환경보전면에서도 일층 바람직하다.

(6) 상기한 (1)∼(2)의 실리카용액은 어느것이나 비교적 겔화시간이 길고 안정되고, 더구나 토중에서는 확실히 고결하는것 때문에 침투효과는 현저히 기대를 가질 수 있다.

주입대상지반에 따라서는 다시또 겔화를 빠르게해서 강도증가 , 겔수축의 감소등을 도모하고싶은 경우가있다.

이 때문에 다시또 반응제를 첨가해서 목적을 달성하려고 하는 것이다.

이들의 배합 및 배합액의 pH, 겔화시간, 샌드겔의 1축압축강도, 호모겔의 수축율을 종래의 물유리-반응제계 그라우트와 대조해서 표 7에 나타낸다.

[표 7]

비교예 No.	실시예 No.	배합	pH	겔화시간(20℃)	샌드겔의 1축압축강도(kgf/cm2)	호모겔의 수축율(%)
		물유리(g)					물(g)	실리카용액의 종류·양(g)	반응제
					인산(g)				황산수소나트륨(g)	탄산수소나트륨(g)	시멘트(g)	양생일수
												1일	10일
4		24	76		3.0				9.0	13초	2.0	2.0	26
	40			표1의실시예No.2 :100	0.6				7.0	8초	3.0	3.9	9∼10
	41			표1의실시예No.3 :100	0.6				6.4	15초	2.8	3.8	9∼10
5		24	76			5.5			6.1	3분	1.7	1.4	33
	42			표3의실시예No.16:100		0.6			5.2	5분	2.4	3.3	13∼15
	43			표3의실시예No.20:100		0.3			6.0	4분	2.7	3.6	13∼15
6		20	55					25	12	45초	12.6	26.0
	44			표1의실시예No.2:80				40	12	10초	15.5	40.0
	45			표1의실시예No.2:80			1.0	38	12	40초	17.3	41.2

표 7에 있어서 실시예와 비교예는 다같이 SiO₂농도가 거의 동등하다.

비교예 No.4의 물유리-인산계, 비교예 No.5의 물유리-황산수소나트륨계에 비해서 실시예 No.40,41 및 42,43의 물유리를 탈알칼리한 실리카용액과 인산으로된 계, 및 산성실리카용액에 알칼리를 첨가한 실리카용액과 황산수소나트륨으로된 계에서는 사용하는 반응제(이 경우는 인산과 황산수소나트륨)의 양이 극히 소량이라도된다.

또 고결강도 및 수축율의 감소의 양쪽모두 훨씬 우수하다.

실시예 No.40∼43과같이 산성반응제로 산성∼중성영역으로 조정한계에서는 특히 효과는 현저하다.

반응제로서 시멘트를 사용한 경우 종래의 물유리-시멘트계(비교예 No.6)에 비해서 본발명의 시멘트로된 계(실시예 No.44,45)에서는 훨씬 고결강도가 우수하다.

(7) 물유리와 콜로이드형실리카 혹은 물유리와 콜로이드형실리카와 물유리의 탈알칼리실리카액으로된 알칼리성실리카용액과 산성반응제로된 계.

표 4의 실시예 23의 알칼리성실리카용액과 산성반응제로서 인산을 혼합해서 중성∼산성영역으로 조정한 결과를 1예로서 표 8에 나타낸다.

[표 8]

실시예비교예No.	배합(1000ml당)	혼합액
	알칼리성실리카용액 또는 대조로서의물유리용액(ml)	인산(ml)	물(ml)	pH	겔화시간(20℃)(분)	샌드겔1축압축강도(kgf/cm2)
						2일	28일
실시예46	표4의 실시예23의 알칼리성실리카용액 :900	15	85	6.8	10∼12	2.7	3.5
실시예47		17	83	5.5	30∼40	2.4	3.2
실시예48		20	80	4.0	180∼200	2.1	3.0
실시예49		23	77	3.1	500∼550	1.8	2.6
비교예7	3호 물유리:135	55	795	3.4	70	2.3	2.6

표 8로부터 본발명의 고결재에서는 겔화시간, 특히 장시간에서의 겔화시간의 조정이 가능한 것을 알 수 있다.

같은 3호 물유리를 사용하고, SiO₂농도, pH를 거의 동일하게한 실시예 48,49와 비교예 7(3호물유리-인산계)을 비교해보면 실시예에서는 인산양은 대단히 적고, 약 반량으로 족하다.

또 겔화시간은 대단히 길게되어있는데도 불구하고 강도적으로는 전혀 손색이없는 고결체가 얻어지고 있다.

인산이외의 산성반응제에있어서도 정도의 차이는 있지만 이와같은 경향이 보인다.

(8)알칼리성실리카용액-반응제계, 탈알칼리실리카용액-반응제계

표4의 알칼리성실리카용액은 비교예 3을 제외하고는 전혀 겔화하는일이없이 안정된다.

여기에 반응제를 첨가해서 겔화를 조정할수도있다.

알칼리성실리카용액-반응제계 및 탈알칼리실리카용액-반응제계의 겔화시간과 고결강도를 표 9에 나타낸다.

[표9-1]

실시예비교예No.	배합 (1000ml)	혼합액
	알칼리성실리카용액,탈알칼리실리용액 또는유리(ml)	인산(ml)	탄산수소나트륨(g)	폴리염화알루미늄(ml)	염화칼슘(g)	염화칼륨(g)	시멘트(g)	슬래그(g)	물(ml)	겔화시간(20℃)	샌드겔1축압축강도(kgf/cm2)
											2일	28일
비교예9	표4의 비교1의알칼성실리용액:900	10	-	10	-	-	-	-	80	900∼1000분	0.9	0.9
실시예50	표4의 실시예22의알칼리성실리카용액:900	10	-	20	-	-	-	-	70	700∼800분	2.0	2.3
실시예51	표4의 실시예24의알칼리성실리카용액:900	-	40	-	-	4	-	-	나머지	70∼80분	2.0	3.6
실시예52	표4의 실시예24의알칼리성실리카용액:900	-	30	-	4	-	-	-	나머지	550∼600분	1.7	3.5
실시예53	표4의 실시예24의알칼리성실리카용액:500	-	5	-	-	-	200	50	나머지	80∼90분	6.0	60.1
실시예54	표4의 실시예25의알칼리성실리카용액:900	50	-	-	-	-	-	-	50	700∼800분	3.0	3.7

[표9-2]

실시예55	표4의실시예25의알칼리성실리카용액:500	-	10	-	-	-	250	-	나머지	3∼4분	5.2	64.0
실시예56	표4의실시예27의알칼리성실리카용액:900	50	-	-	-	-	-	-	50	450∼500분	2.3	4.7
실시예57	표4의실시예27의알칼리성실리카용액:500	-	5	-	-	-	250	-	나머지	15∼20초	6.3	62.6
실시예58	표4의실시예25의알칼리성실리카용액을 탈알칼리처리한pH3.5의탈알칼리실리카용액:900	10	-	-	-	-	-	-	90	800∼2000분	3.1	3.8
실시예59	표4의실시예28의알칼리성실리카용액:900	-	20	-	5	-	-	-	나머지	1000∼1100분	1.0	1.7

[표9-3]

실시예60	표4의실시예29의알칼리성실리카용액:900	55	-	-	-	-	-	-	45	150∼200분	3.3	3.4
비교예10	표4의비교예3의알칼리성실리카용액:900	50	-	-	-	-	-	-	50	250∼300분	2.8	3.6
비교예11	표4의비교예3의알칼리성실리카용액:500	-	10	-	-	-	250	-	나머지	불균일겔화	-	-
비교예12	3호물유리:150	-	-	-	-	-	250	-	나머지	40초	10.7	26.7

표 9의 전반을 관찰하면 겔화시간은 단시간으로부터 장시간에 걸쳐있고, 특히 긴 겔화시간의 조정이 용이하다.

또 콜로이드형실리카 유래의 SiO₂양이 비교적 많은 실시예 51, 52에서는 2일 강도는 낮지만 28일 강도는 상당히 상승하고 있다.

SiO₂농도가 본발명의 범위보다도 낮은 비교예 9에서는 고결강도가 극히 낮다.

본발명의 범위보다도 높은 비교예 10에서는 SiO₂의 농도가 진한데도 불구하고, 고결강도의 증가는 보이지않고, 오히려 저하기미가 있다.

실시예 58의 탈알칼리실리카용액의 경우는 같은 정도의 SiO₂를 갖는 실시예 54와 비교하면 겔화시간은 현저히 길지만 강도는 거의 차이가 보이지않는다.

시멘트나 슬래그를 혼입한 현탁형의 실시예(실시예 53,55,57)에서는 종래의 물유리-시멘트계의 비교예 12에 비해서 초기강도는 약간 떨어지지만 장기강도에서는 극히 강화되어있다.

또 SiO₂의 농도가 진한 비교예 11에서는 겔화가 순시에 일어나서 불균일한 고결체가 되기쉬운 결점이있다.

(9) 겔화시간

호모겔의 겔화시간은 물론 다시또 액상화방지에는 토중에있어서의 겔화시간이 길게 유지되는 것이 바람직하다.

(a)실리카용액의 1예

상술한 실리카용액 또는 실리카용액과 반응제로된계의 1예를 종래의 실리카졸과 비교해서 표 10에 나타낸다.

[표 10]

실시예No.	비교예No.	배합	pH	겔화시간(20℃)(분)
		산성실리카용액(ml)		피로인산나트륨(g)	헥사메타인산나트륨(g)	인산수소2나트륨(g)	인산2수소나트륨(g)	호모겔	토중
									도요우라모래	지바켄산바다모래
61		표1의 실시예 No.6의 실리카용액	7.2	800	300	140
62		1000		5.0			3.0	3000	1600	650
63		1000	2.0	1.0			3.4	1200	700	250
64		1000			3.3	1.0	3.6	800	450	220
	13	산성실리카졸	2.3	1600	100	20

표 10으로부터 비교예 No.13의 종래로부터의 산성실리카졸은 토중에 있어서의 겔화시간의 단축이 극히 크다.

이에비해서 실시예 No.61∼64에서는 겔화시간은 단축되지만 단축폭이 작고, 토중에있어서도 긴 겔화시간을 유지하는 것이 용이하다.

특히 인산계화합물을 함유하는 실시예 No.62∼64는 인산계화합물을 함유하지않는 실시예 No.61보다 현저해서 토중겔화시간의 단축은 적게되어있다.

이것은 명백히 침투성이 향상되고, 지반의 액상화방지에 극히 유효하다는 것을 알 수 있다.

(b)알칼리성실리카용액의 1예

물유리와 콜로이드형실리카계로된 알칼리성실리카용액, 다시또 반응제로된 계의 1예를 종래의 산성실리카졸과 비교해서 표 11에 나타낸다.

[표 11]

실시예비교예No.	시료	겔화시간(20℃)(분)
		호모겔	토중
			도요우라표준모래	지바켄산바다모래
실시예65	표9의실시예50의혼합액	700∼800	600∼700	250∼300
실시예66	표8의실시예48의혼합액	180∼200	150∼180	80∼100
실시예67	표9의실시예52의혼합액	550∼600	250∼300	50∼60
실시예68	표9의실시예54의혼합액	700∼800	500∼600	180∼200
실시예69	표9의실시예56의혼합액	450∼500	300∼400	120∼140
실시예70	표9의실시예58의혼합액	1800∼2000	1300∼1500	800∼1000
실시예71	표9의실시예59의혼합액	1000∼1100	800∼900	400∼450
실시예72	표9의실시예60의혼합액	150∼200	35∼40	10∼15
비교예14	SiO2약5%의pH2.8의 물유리-황산계산성실리카졸	1800∼2000	50∼60	5∼6

표 11로부터 종래의 산성실리카졸(비교예 14)의 호모겔은 대단히 긴 겔화시간을 나타내지만 토중에서는 현저히 단축되는 것을 알 수 있다.

특히 지바켄산 바다모래에서는 이것이 심하다.

이에대해서 본발명의 실시예 65∼72에서는 토중에있어서의 겔화시간의 단축은 대단히 작고, 의연히 상당한 겔화시간을 유지하고있는 것을 알 수 있다.

이것은 액상화방지용 주입재로서 광범위하게 침투를 가능하게한다.

(10) 점성

본발명에관한 계와 비교예로서의 물유리-반응제계 및 산성실리카졸에 대해서 배합후의 경과시간(겔화시간에대한 비율)에대한 점성의 변화의 관계를 도 1의 그래프에 나타낸다.

도 1에 있어서, 본발명에 관한계에서는 거의 곡선(a)의 사선을 나타낸 범위에 집중하고 있다.

비교예의 산성실리카졸에서는 거의 곡선(b)의 근방, 비교예의 물유리-반응제계에서는 거의 곡선(c)근방에 집중하고 있고, 본발명에관한 (a)의 사선을 친 부분은 비교예(b)다시또 (c)에 비해서 저점성으로 겔화에 이르는 것을 알 수 있다.

(11)침투시험

상기 시험의 결과로부터 명백한바와같이 본발명의 지반주입용고결재는 광범위한 겔화시간, 특히 장시간의 겔화시간의 조정이 용이하고, 더구나 토중에있어서도 겔화시간의 단축이 적은것으로부터 우수한 침투성이 기대되지만 더욱 확실히 다짐해두기위해 도 2에 나타내는 실험실에서의 침투주입시험장치를 사용해서 침투시험을 행했다.

도 2에 있어서, 압력계(2),(3)를 거쳐서 압축기(1)에 연결된 교반기(4)를 구비한 수조(5)중에 주입재(6)를 충전시킨다.

(7)은 내경 50mm, 높이 1.5m의 아크릴제파이프로서 이중에 표준모래(8)를 9층으로 나누어채우고, 각 층마다에 수평타격에의해 60%의 상대밀도가 되도록 죄어굳힌다.

이어서 수조(5)중에 충전된 주입재(6)는 압축기(1)의 주입압력 0.5kgf/cm²로 파이프(7)중의 표준모래(8)에 압입된다.

주입재는 표준모래(8)중에 침투되고, 침투거리를 관찰했다.

도 1중 (9), (10)은 전환코크, (11), (12)는 쇠그물, (13)은 메스실린더이다.

시험에 사용한 고결재 및 시험결과를 표 12에 나타낸다.

표 12에 있어서, 침투시험 No.1∼7은 본발명에관한 고결재이며, 침투시험 No.8,9는 비교예로서 든 고결재로서 No.8은 본발명의 범위밖의 계이며, No.9는 종래의 산성실리카졸이다.

[표 12]

침투시험 No.	사용고결재	침투시험결과
1	표9의실시예50의배합액	표준모래(8)의 전장에 잘 침투한후균일하게 고결
2	표8의실시예48의배합액
3	표9의실시예54의배합액
4	표9의실시예56의배합액
5	표9의실시예58의배합액
6	표9의실시예59의배합액
7	표9의실시예60의배합액	표준모래(8)의 거의 전장에 걸쳐침투했으나 상부10cm근방으로부터다소 불균일한 부분이 보였다.
8	표9의비교예10의배합액	표준모래(8)의 하부로부터 1.0∼1.1m의높이까지는 균일하게침투했으나 그보다상부는 침투가 불균일했다.
9	SiO2약5%의 pH2.8의 물유리-황산계산성실리카졸	표준모래(8)의 하부로부터 40∼50cm의 높이까지밖에 침투하지않았다.

표 12로부터 침투시험 No.1∼6의 본발명에관한 계에서는 아크릴제파이프(7)의 표준모래(8)의 전장에 잘 침투해서 전체가 균일하게 고결되었다.

침투시험 No.7은 본발명에관한 계이지만 물유리함유량이 대단히 많은 계로서 상기한 침투시험 No.1∼6에비하면 약간 떨어진다.

이에대해 비교예의 침투시험 No.8은 상당한 침투를 나타냈으나 1.5m의 전장에까지는 침투하지않았다.

즉 본발명에관한 침투시험 No.2와 비교예의 침투시험 No.8을 비교해보면 호모겔의 겔화시간은 후자쪽이 긴데도 불구하고, 침투성은 역으로 떨어진다.

또 비교예의 침투시험 No.9은 호모겔의 겔화시간은 현저히 길지만 침투성은 극히 떨어진다.

이와같이 본발명의 고결재는 침투성이 극히 우수한 것이 실증되었다.

이상과같이 물유리의 이온교환수지처리 및 이온교환막처리에의해 탈알칼리해서 얻어지는 실리카용액을 중심으로한 지반주입용재는 종래의 물유리계에 비해서 다음과같은 효과를 나타내는것이다.

1. 광범위의 겔화시간, 특히 장시간의 겔화시간조정이 가능하고, 또한 토중에있어서도 겔화시간의 단축이 적다.

따라서 침투성이 양호하고, 지반의 액상화방지용의 주입용고결재로서 극히 우수하다.

2. 저실리카농도의 비율로서는 고결강도가 높고, 수축성이 적다.

3. 겔화에 요하는 반응제의 양이 소량이라도된다.

4. 알칼리함유량이 적고, 수질보전성이 우수하다.

5. 자체경화성이 없기 때문에 보존 혹은 공장으로부터 주입현장에의 반입이 가능하다.

6. 카트리지등의 소규모의 이온교환수지장치나 이온교환막장치를 사용해서 용이하게 탈알칼리처리가 가능하다.

7. 시멘트나 슬래그등을 사용해도 균질로 겔화하고, 고강도를 얻을수가있다.

Claims (10)

1. 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액을 주재로해서 된 지반주입용재.
2. 물유리를 탈알칼리처리해서 산성영역의 실리카용액으로하고, 여기에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리영역으로한 실리카용액을 주재로해서된 지반주입용재.
3. 물유리와 콜로이드형실리카를, SiO₂농도가 3~13%의 범위 내가 되도록 그리고 콜로이드형실리카에서 유래하는 SiO₂양이 1~50%의 범위 내가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성 실리카용액으로 된 지반주입용재.
4. 물유리와 콜로이드형실리카와, 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액을 각각 다음의 조건을 동시에 만족시키도록 혼합해서 얻어지는 그 자체로 겔화하지않는 알칼리성 실리카용액으로된 지반주입용재.

   (1) SiO₂농도 : 3∼13%

   (2) 콜로이드형실리카와 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액에 유래하는 SiO₂양 : 1∼50%
5. 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액, 또는 물유리를 탈알칼리처리해서 산성영역의 실리카용액으로하고, 여기에 알칼리재를 첨가해서 중성∼알칼리성영역으로한 실리카용액을 각각 재차 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카용액을 주재로해서된 지반주입용재.
6. 다음의 (A)∼(C)에 나타내는 알칼리성실리카용액을 탈알칼리처리해서 얻어지는 탈알칼리실리카용액을 주재로해서된 지반주입용재.

   (A)물유리와, 콜로이드형실리카를 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액.

   (B) 물유리와 콜로이드형실리카를 SiO₂농도가 3∼13%가 되도록 또한 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지 않는 알칼리성실리카용액.

   (C)물유리와, 콜로이드형실리카와 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액과를 SiO₂농도가 3∼13%가 되도록 또한 전체 SiO₂중의 콜로이드형실리카 및 물유리를 탈알칼리처리해서 얻어지는 실리카용액에 유래하는 SiO₂양이 1∼50%가 되도록 혼합해서 얻어지는 그자체로 겔화하지않는 알칼리성실리카용액.
7. 제1항 제2항 또는 제5항중의 어느한항에 있어서,

   반응제를 첨가해서된 지반주입용재.
8. 제7항에 있어서,

   반응제가 산성반응제인 지반주입용재.
9. 제3항 제4항 또는 제6항중의 어느한항에있어서,

   반응제를 첨가해서된 지반주입용재.
10. 제9항에 있어서,

    반응제가 산성반응제, 무기염류, 시멘트, 및 슬래그의 군으로부터 선택되는 지반주입용재.