KR100433051B1 - Solidifing material for pouring into ground - Google Patents

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KR100433051B1
KR100433051B1 KR10-2000-0071744A KR20000071744A KR100433051B1 KR 100433051 B1 KR100433051 B1 KR 100433051B1 KR 20000071744 A KR20000071744 A KR 20000071744A KR 100433051 B1 KR100433051 B1 KR 100433051B1
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쿄카도 엔지니어링 주식회사
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Abstract

본 발명은, 지반주입용 고결(固結)재에 관한 것으로서, 본 발명의 지반주입용 고결재를 물유리와 콜로이드 실리카, 혹은 활성규산을 특정비율로 혼합하여 그 자체에 자경(自硬)성이 없는 안정화된 알칼리성 실리카용액, 또한 상기 알칼리성 실리카용액을 탈(脫) 알칼리처리한 탈 알칼리 실리카용액을 기판으로 하여, 이것에 산성반응제, 그 밖의 반응제, 시멘트, 슬러그 등을 첨가하여 구성함으로써, 낮은 실리카농도에도 불구하고 고강도로 내구성이 뛰어나면서 긴 겔화 시간을 나타내며, 지반의 액상화 방지용 주입재로서 광범위하게 침투를 가능하게 하는 지반주입용 고결재를 얻을 수 있는 기술이 제시된다.The present invention relates to a ground injecting solidifying material, and the ground injecting solidifying material of the present invention is mixed with water glass, colloidal silica or active silicic acid in a specific ratio, and has a self-hardening property in itself. By using a stabilized alkaline silica solution, and a de-alkali silica solution obtained by de-alkaliating the alkaline silica solution as a substrate, an acidic reactant, other reactants, cement, slug, and the like are added thereto. In spite of low silica concentration, high strength, high durability, long gelling time, and a technique for obtaining ground injection solidifying material which enables wide penetration as an injection material for preventing liquefaction of the ground are proposed.

Description

지반주입용 고결(固結)재{Solidifing material for pouring into ground}Solidifying material for pouring into ground

본 발명은 콜로이드 실리카 및 물유리, 나아가 활성규산을 포함하는 고(高) 몰비의 실리카용액을 기판으로 하고, 저(低) 실리카농도에서 광범위한 겔화 시간을 유지하는 지반주입용 고결(固結)재에 관한 것으로서, 특히, 지반의 액상화방지 주입공사에 있어서, 장시간에 걸친 연속주입에 의한 대용량토 지반개량을 가능하게 하며, 또한 높은 고결강도로 고결체의 내구성이 뛰어나며 나아가 수질보전성에도 우수한 지반주입용 고결재에 관한 것이다.The present invention is based on a high molar ratio silica solution containing colloidal silica and water glass, and active silicic acid as a substrate, and is applied to the ground injection solid material which maintains a wide range of gelation time at low silica concentration. In particular, in the liquid liquefaction injection work of the ground, it is possible to improve the large-scale soil by continuous injection over a long time, and also high durability of the solidified body with high high-strength strength and further excellent ground injection quality It is about payment.

일반적으로, 물유리에 콜로이드 실리카를 혼합하여 이루어지는 지반주입재는 고결체의 내구성이 뛰어난 특성을 가지는 것으로 알려져 있는데, 3호 물유리를 콜로이드 실리카에 대량으로 혼합하면 순식간에 겔화되어 버린다.In general, the ground injection material formed by mixing colloidal silica with water glass is known to have excellent durability of solidified body. However, when the water glass No. 3 is mixed with colloidal silica in a large amount, it gels in an instant.

종래에는, 이와 같이 순식간에 겔화되는 것을 피해, 예를들면 고 몰비의 물유리와 콜로이드 실리카를 혼합하여 자경(自硬)성이 있는 지반주입액으로 하는 방법이 알려져 있다.Conventionally, a method of avoiding gelation in such an instant and mixing a high molar ratio of water glass and colloidal silica to make a ground injection liquid having a magnetic property is known.

그러나, 상기 주입액은 실리카농도가 높은 반면에 높은 고결강도를 갖지 않는다. 더구나, 이것을 1.5쇼트, 혹은 2.0쇼트의 편측액(A액)으로 사용하는 경우, 그 자체가 겔화되기 때문에 이와 같은 사용에는 한계가 있다.However, the injection liquid has a high silica concentration but does not have high grain strength. Moreover, when this is used as a unilateral liquid (A liquid) of 1.5 shots or 2.0 shots, the use thereof is limited because it gels itself.

본 발명자들은 물유리와 콜로이드 실리카, 혹은 물유리와, 콜로이드 실리카와, 활성규산을 배합성분으로 특정하고, 이들 배합시에 지반에 대해 주입하기 전에는 그 자체로 겔화되지 않는 특정한 배합비율이나 SiO2농도를 선정하고, 또한 지반속에서는 광범위한 겔화 시간, 특히 장시간의 겔화 시간을 유지하면서 동시에 땅의 입자간에 장시간 연속주입할 때에 일어나기 쉬운 땅의 입자간의 겔화 침적에 의한 침투성의 저하를 적게 하여 뛰어난 지반의 액상화 방지용 지반주입 고결재를 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이와 같은 본 발명의 고결재는 또한 낮은 SiO2농도로 하면 높은 고결강도를 나타내고, 또한 미반응 물유리나 반응생성물이 적어 수질보전에도 우수하다.The present inventors specify water glass and colloidal silica, or water glass, colloidal silica, and active silicic acid as a compounding component, and select a specific compounding ratio or SiO 2 concentration which does not gelate itself before injecting into the ground during these blending. In addition, in the ground, it is possible to maintain a wide range of gelation time, especially long gelling time, and at the same time, to reduce the permeability due to the gelation deposition between the particles of the ground, which tends to occur during long-term continuous injection between the particles of the ground, and excellent ground liquefaction prevention ground injection It has been developed to complete the present invention by developing a high binder. Such a high aggregating material of the present invention also exhibits high high cohesive strength at a low SiO 2 concentration, and is excellent in water quality preservation due to the low amount of unreacted water glass and reaction products.

따라서, 본 발명의 목적은, 콜로이드 실리카 및 물유리, 나아가 활성규산을 포함하는 고 몰비의 실리카용액을 기반으로 하여, 저 실리카농도로 광범위한 겔화 시간을 유지함과 동시에, 지반의 액상화 방지 주입공사시 장시간에 걸친 연속주입에 의한 대용량토 지반개량을 가능하게 하고, 더구나, 높은 고결강도로 내구성이 뛰어나고 수질보전성도 우수한, 상술한 공지기술에 나타나는 결점을 개량한 지반주입용 고결재를 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is based on a high molar ratio silica solution containing colloidal silica and water glass, and also active silicic acid, to maintain a wide range of gelation time at low silica concentration, and to prevent the liquefaction of the ground for a long time. It is to provide a high-density soil improvement by the continuous injection over, and furthermore, to provide a high-density land-based high-density material with excellent high-density strength and excellent water quality preservation, which improves the defects shown in the above-mentioned known technology.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 콜로이드 실리카와 물유리를 포함하고, 지반으로 주입하기 전에는 그 자체가 겔화되지 않는 알칼리성 실리카용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 용액 중의 SiO2, 농도가 3∼13 중량%이며, 그 중 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양이 1∼50 중량%인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, it comprises a colloidal silica and water glass, characterized in that it consists of an alkaline silica solution that does not gelate itself before injecting into the ground, and the concentration of SiO 2 , Is 3 to 13% by weight, and the amount of SiO 2 derived from colloidal silica is 1 to 50% by weight.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 콜로이드 실리카와, 물유리와, 활성규산을 포함하는 알칼리성 실리카용액으로서, 상기 용액중의 SiO2농도가 3∼13 중량%이며, 그 중 콜로이드 실리카와 활성규산에서 유래하는 SiO2의 양이 1∼50 중량%인 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, according to the present invention, an alkaline silica solution containing colloidal silica, water glass and active silicate, the concentration of SiO 2 in the solution is 3 to 13% by weight, of which colloid The amount of SiO 2 derived from silica and active silicic acid is 1 to 50% by weight.

이하, 본 발명을 구체적으로 상술하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 관한 지반주입용 고결(固結)재는 상술한 바와 같이, 배합성분으로서 콜로이드 실리카와 물유리, 혹은 이들과 활성규산을 포함하는 알칼리성 실리카용액이다.As described above, the solidifying material for ground injection according to the present invention is an alkaline silica solution containing colloidal silica and water glass, or these and active silicic acid as a compounding component.

상술한 콜로이드 실리카는 콜로이드상의 성상을 띠며, 단독으로는 반영구적으로 겔화되지 않는 안정한 물질이다. 이것의 제조법의 한 예를 보면 다음과 같다.The colloidal silica described above has a colloidal property and is a stable substance which is not semi-permanently gelled alone. An example of this preparation method is as follows.

우선, 물유리의 물희석액을 이온교환수지 또는 이온교환막으로 탈(脫)알칼리처리하여 pH2∼4의 활성규산을 얻는다.First, the water-dilution liquid of water glass is dealkali-treated with an ion exchange resin or an ion exchange membrane, and the active silicic acid of pH 2-4 is obtained.

계속해서, 얻어진 활성규산에 물유리, 가성소다 등의 알칼리제를 첨가하여 pH값을 8.5∼10 정도의 알칼리성으로 조정하고, 동시에 SiO2농도를 3∼5% 정도로 조정한 후, 70∼95℃의 온도에서 1∼5시간 정도 가열, 조립하여 콜로이드 실리카 모액(母液)을 얻는다. 통상적으로는 상기 모액을 SiO2농도가 20∼30%로 될 때까지 농축하여 최종의 콜로이드 실리카로 하는데, 본 발명에서는 상기 모액 그 자체를 콜로이드 실리카로서 사용할 수도 있다.Subsequently, an alkali agent such as water glass or caustic soda is added to the obtained active silicic acid to adjust the pH value to about 8.5 to about 10 alkalinity, and at the same time to adjust the SiO 2 concentration to about 3 to 5%, followed by a temperature of 70 to 95 ° C. The mixture is heated and granulated for 1 to 5 hours to obtain a colloidal silica mother liquid. Usually, the mother liquor is concentrated to a final colloidal silica until the SiO 2 concentration is 20 to 30%. In the present invention, the mother liquor itself can also be used as colloidal silica.

본 발명에 이용되는 물유리는 알칼리 금속규산염의 수용액으로서, SiO2/Na2O로 표시되는 몰비가 3.4 이상인 비교적 고몰비인 것이 바람직하지만, 콜로이드 실리카나 활성규산과의 혼합에 의해 겔화되지 않는 범위라면 임의의 몰비로 할 수 있다.The water glass used in the present invention is an aqueous solution of an alkali metal silicate, and preferably a relatively high molar ratio having a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.4 or more, but is not gelled by mixing with colloidal silica or active silicate. Any molar ratio can be used.

또한, 본 발명에 이용되는 활성규산은 물유리를 이온교환수지처리, 혹은 이온교환막처리에 의해 물유리 속의 알칼리성분을 제거하여 pH값을 물유리보다도 낮게 조정함으로써 얻어진다.The active silicic acid used in the present invention is obtained by removing the alkali component in the water glass by ion exchange resin treatment or ion exchange membrane treatment and adjusting the pH value to be lower than that of water glass.

통상적으로, 상술한 물유리와 콜로이드 실리카의 혼합계, 혹은 이들과 활성규산과의 혼합계에서는, 실리카농도(SiO2농도)가 높으면 전기적으로 불안정한 상태가 되기 쉬우며, 이 때문에 실리카가 전기적으로 불균질하게 집합되어 약한 부분이 국부적으로 발생되어, 균질한 강도를 가지는 겔화가 형성되기 어려워 진다.In general, in the above-described mixed system of water glass and colloidal silica, or a mixture of these and active silicate, a high silica concentration (SiO 2 concentration) tends to be an electrical unstable state, and thus the silica is electrically heterogeneous. It is difficult to form a gel with homogeneous strength because the weak parts are locally generated.

이와 같은 상술한 혼합계에서는 지반으로 주입하기 전의 배합시에 있어서의 겔화 시간을 길게 조정하여도, 주입 후 지반속에서는 불균질하게 석출된 실리카가 땅의 입자간에 침적되어 틈이 막혀 침투성을 저하시키기 때문에, 주입압이 과대해지거나 혹은 균열이 생겨 일탈하고, 광범위를 균질하게 설계대로 고결(固結)될 수 없게 된다.In the above-described mixed system, even if the gelation time during the mixing before the injection into the ground is adjusted to be long, in the ground after injection, the heterogeneously precipitated silica is deposited between the particles of the ground, so that the gap is clogged and the permeability is reduced. However, the injection pressure becomes excessive or cracks deviate, and a wide range can not be uniformly solidified as designed.

특히, 지반의 액상화 방지공사시에, 대용량토를 경제적으로 개량할 필요가 있으며, 이를 위해서는 주입구멍의 간격을 넓게 하여 1주입 스테이지당 수시간 내지 수십시간의 연속주입을 필요로 한다.In particular, during the liquefaction prevention work of the ground, it is necessary to economically improve the large-capacity soil, and this requires a continuous injection of several hours to several tens of hours per injection stage by widening the interval of the injection holes.

본 발명은 상술한 불합리를 시정하여 물유리와 콜로이드 실리카의 혼합계, 혹은 이들과 활성규산과의 혼합계에 있어서, 혼합액이 지반으로 주입되기 전에는 그 자체가 겔화되지 않는 안정한 것으로 하면서 동시에 이와 같은 안정된 상태를 유지하는 조건을 정한 것이다.The present invention corrects the above-mentioned irrationality, and in such a mixed system of water glass and colloidal silica, or a mixed system of these and active silicate, it is said that the stable liquid does not gel itself before the mixed liquid is injected into the ground, and at the same time, such a stable state It is a condition to maintain.

즉, 본 발명은 상술한 콜로이드 실리카와, 물유리를 포함하는 알칼리성 실리카용액에 있어서, 상기 용액중의 SiO2농도를 3∼13 중량%로 희석하고, 동시에 그 중 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양을 1∼50 중량%, 바람직하게는 3∼50 중량%로 정하고, 이로써 지반으로 주입하기 전에는 그 자체가 거의 반영구적으로 겔화되지 않는 안정한 고결재가 된다. 또한, 물유리양에 대하여 콜로이드 실리카의양이 다량인 경우에도 안정화된 영역이 있다. 상기 영역은 물유리, 콜로이드 실리카의 종류에 따라 좌우되기 때문에, 일의적으로 결정하는 것은 어렵지만, 전체 SiO2의양 중의 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양이 거의 90% 이상 정도일 것이라 생각된다.That is, the present invention, in the alkaline silica solution containing the colloidal silica and water glass described above, dilute the SiO 2 concentration in the solution to 3 to 13% by weight, and at the same time the amount of SiO 2 derived from the colloidal silica It is set to 1 to 50% by weight, preferably 3 to 50% by weight, and thus it becomes a stable high-density material which itself hardly semi-permanently gels before being injected into the ground. In addition, there is a stabilized region even when the amount of colloidal silica is large relative to the amount of water glass. The region is thought because the right and left in accordance with the water glass, the type of colloidal silica, it is difficult to uniquely determined, the amount of SiO 2 derived from colloidal silica to the total SiO 2 uiyang would almost the order of 90% or more.

또한, 본 발명은 상술한 콜로이드 실리카와, 물유리와, 활성규산을 포함하는 알칼리성 실리카용액에 있어서, 상기 용액중의 SiO2농도를 3∼13 중량%로 희석하고, 동시에 그 중 콜로이드 실리카 및 활성규산에서 유래하는 SiO2의 양을 1∼50 중량%, 바람직하게는 3∼50 중량%로 정하여, 이로써 지반으로 주입하기 전에는 그 자체가 거의 반영구적으로 겔화되지 않는 안정한 고결재가 된다.In addition, the present invention, in the alkaline silica solution containing the colloidal silica, water glass, and active silicic acid described above, dilute the SiO 2 concentration in the solution to 3 to 13% by weight, and at the same time colloidal silica and active silica The amount of SiO 2 derived from is set to 1 to 50% by weight, preferably 3 to 50% by weight, thereby becoming a stable high-density material which itself hardly semi-permanently gels before being injected into the ground.

상술한 바에 있어서, 콜로이드 실리카와 활성규산의 비율은 이들의 종류에 따라 좌우되는데, 활성규산에서 유래하는 SiO2의 양이 거의 50 중량% 이하를 유지할 수 있는 비율로 하는 것이 바람직하다.In the above-mentioned bar, the ratio of colloidal silica and the silicate is activated there is dependent on the kind thereof, it is desirable that the rate at which the amount of SiO 2 derived from the active silicic acid to maintain a nearly 50% by weight or less.

상술한 알칼리성 실리카용액은 콜로이드 실리카나 활성규산의 일부가 물유리의 알칼리에 의해 용해되고, 그 결과, 상기 용액을 구성하는 실리카의 입자지름이, 콜로이드 실리카가 유지하는 입자지름에서부터 물유리의 실리카에서 볼 수 있는 규산분자의 입자지름까지 분포된 고몰비의 실리카용액이다. 상기 몰비는 물유리의 몰비보다 높고 콜로이드 실리카나 활성규산의 몰비보다도 낮은 것이다.In the above-described alkaline silica solution, a part of colloidal silica or active silicic acid is dissolved by alkali of water glass, and as a result, the particle diameter of the silica constituting the solution can be seen from the silica of the water glass from the particle diameter held by the colloidal silica. It is a high molar ratio silica solution distributed up to the particle size of silicic acid molecules. The molar ratio is higher than that of water glass and lower than that of colloidal silica or activated silica.

상술한 알칼리성 실리카용액의 SiO2농도가 3∼13 중량%인 범위밖, 즉 3 중량% 보다도 작을 때에는 SiO2의 양이 너무 적어 고결강도가 작아지며, 또한 13 중량%보다도 클 때에는 SiO2의 양이 너무 많아 그 자체가 겔화되어 버리므로 안정성을 유지할 수 없다.In a SiO 2 concentration of the above alkaline silica solution, 3-13% by weight out of range, that is, the smaller the amount of SiO 2 too low caking strength if smaller than 3% by weight, and the amount of SiO 2 when greater than 13% by weight There are too many of these gellings themselves, so stability cannot be maintained.

또한, 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양, 혹은 콜로이드 실리카와 활성규산에서 유래하는 SiO2의 양이 1∼50 중량%의 범위밖, 즉, 1 중량% 보다도 작을 때에는 겔화되었을 때의 고결물의 초기강도는 커지지만, 장기적 강도가 작아 내구성이 나빠지고, 땅 속의 겔화 시간의 단축도 서서히 많아지게 된다. 또한, 50 중량% 보다도 클 때에는 고결물의 초기강도가 작아진다.In addition, the amount of SiO 2 derived from colloidal silica, or the initial integrity of the water when the amount of SiO 2 derived from colloidal silica and the active silica is gelled when smaller than the out-of-range of 1 to 50% by weight, that is, 1% by weight Although the strength is increased, the long-term strength is small, the durability is worsened, and the gelation time in the ground is gradually shortened. In addition, when it is larger than 50% by weight, the initial strength of the solidified product becomes small.

또한, 물유리의 양에 대하여 콜로이드 실리카의 양을 많게 하여 안정화를 꾀한 경우에는, 고결물은 초기강도가 매우 낮아 통상의 그라우트(grout)로는 바람직하지 않지만, 땅 속의 겔화 시간은 길게 유지할 수 있어 지반의 액상화 방지용 고결재로는 충분히 사용할 수 있다.In addition, when stabilization is achieved by increasing the amount of colloidal silica with respect to the amount of water glass, the solids have a very low initial strength, which is not preferable as a normal grout, but the gelation time in the ground can be maintained for a long time. It can be used sufficiently as a liquefaction prevention binder.

또한, 본 발명의 알칼리성 실리카용액은 나트륨의 함유량이 비교적 적으며, 따라서 이온교환수지나 이온교환막의 카트리지 등, 소규모의 장치를 이용하여 현장에서 비교적 용이하게 탈 알칼리처리를 하여, 활성이 큰 탈 알칼리 실리카용액으로 할 수도 있다. 상기 탈 알칼리 실리카용액으로는, 그 자체로는 겔화되지 않는 계의 것, 혹은 장시간 후에 겔화되는 계의 것을 얻을 수 있다. 장시간 후에 겔화되는 계는 그 자체가 단독으로 액상화 방지용의 주입재로서 뛰어난 것이다.In addition, the alkaline silica solution of the present invention has a relatively low sodium content. Therefore, dealkali treatment is relatively easy in the field using a small apparatus such as an ion exchange resin or a cartridge of an ion exchange membrane. It can also be set as a silica solution. As the de-alkali silica solution, one of a system which does not gelate itself, or one of a system that gels after a long time can be obtained. The gelling system after a long time is excellent in itself as an injection material for preventing liquefaction.

또한, 본 발명에서는, 상술한 알칼리성 실리카용액, 혹은 탈 알칼리 실리카용액에 반응제를 첨가혼합할 수 있다. 상기 반응제로는, 황산, 인산, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 황산밴드, 유기산(구연산, 호박산, 초산 등) 등, 수용액 중에서 산성을 띠는 각종 산성반응제, 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 등의 무기염류, 시멘트, 슬러그, 석회류, 석고 등을 들 수 있다.In the present invention, the reactant can be added and mixed with the alkaline silica solution or the de-alkali silica solution described above. Examples of the reactive agent include inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, aluminum chloride, polyaluminum chloride, sulfuric acid band, organic acid (citric acid, succinic acid, acetic acid, etc.) and various acidic reagents, alkali metal salts, alkaline earth metal salts which are acidic in an aqueous solution. Salt, cement, slug, lime, gypsum and the like.

예를들면, 알칼리성 실리카용액에 산성반응제를 첨가하여 그 용액을 산성∼중성영역으로 조정하여 소정의 겔화 시간을 가지는 그라우트로 할 수 있다. 이 경우, 산성반응제로서 황산과 같은 강산을 사용하지 않아도 인산, 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄, 황산밴드, 유기산 등을 이용하여 땅 속에 있어서의 겔화 시간의 단축도 매우 작고 동시에 강도적으로도 우수하여 광범위에 걸친 지반주입용 고결재로서, 특히 액상화 방지용 고결재로서 뛰어난 것을 얻을 수 있다.For example, an acidic reagent may be added to the alkaline silica solution to adjust the solution to an acidic to neutral region to obtain a grout having a predetermined gelation time. In this case, even if a strong acid such as sulfuric acid is not used as an acidic reagent, it is possible to shorten the gelation time in the ground by using phosphoric acid, aluminum chloride, polyaluminum chloride, band, organic acid, etc. It is possible to obtain a wide range of ground injection fasteners, particularly excellent as a liquefaction prevention hardener.

또한, 알칼리성 실리카용액, 혹은 탈 알칼리 실리카용액에 비교적 소량의 각종 반응제를 첨가함으로써, 광범위에 걸친 겔화 시간, 특히 겔화 시간이 길고 더구나 땅 속에서 겔화 시간의 단축이 적은 고결재로 할 수 있다. 이 경우, 얻어지는 고결재는 침투성이 우수하고, 고결재의 내구성도 우수하여 실리카농도가 희박한 것에 비해 강도가 높으면서도 강도발현이 빠르다.In addition, by adding a relatively small amount of various reactive agents to the alkaline silica solution or the de-alkali silica solution, it is possible to obtain a high-density material having a wide range of gelation time, in particular, a long gelling time and a shortening of gelation time in the ground. In this case, the obtained high-density binder is excellent in permeability, excellent in durability of the high-density binder, and high in strength and fast in strength, compared to a thinner silica concentration.

도 1은 실험실용 주입시험장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a laboratory injection test apparatus.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 압축기 2, 3 : 압력계1: compressor 2, 3: pressure gauge

4 : 교반기 5 : 수조4 agitator 5 water tank

6 : 고결(固結)재 7 : 아크릴제 파이프6: solidified material 7: acrylic pipe

8 : 토요우라표준모래 9, 10 : 절환코크8: Toyoura Standard Sand 9, 10: Switching Coke

11, 12 : 금망(金網) 13 : 메스실린더11, 12: gold mesh 13: Mess cylinder

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by these Examples.

1. 사용재료1. Material used

(1) 활성규산(1) active silicic acid

물유리 JIS3호품(아사히전화공업(주) 제품, SiO229.0%, Na2O 9.0%)을 물로 희석하여, SiO2의 5.8%, Na2O 1.8%의 희석품을 얻고, 이것을 수소형 양이온교환수지(오르가노(주) 제품, 앰버라이트 IR-120B)탑에 통과시켜 탈 알칼리로 하여 얻어진 SiO25.8%, pH3.0의 활성규산을 사용한다(상기 활성규산은 탈 알칼리의 정도에 따라 광범위의 pH의 것이 얻어진다).Water glass JIS No. 3 (Asahi Kogyo Co., Ltd. product, SiO 2 29.0%, Na 2 O 9.0%) was diluted with water to obtain a dilution product of 5.8% of SiO 2 and 1.8% of Na 2 O, which was hydrogenated cation exchange. Activated silicic acid of SiO 2 5.8%, pH3.0 obtained by passing through a resin (Organo Co., Ltd. product, Amberlite IR-120B) column as de-alkali is used. PH is obtained).

(2) 콜로이드 실리카(2) colloidal silica

상기 활성규산을 알칼리수 속으로 투입하여 SiO2농도 4%, pH9로 한 후, 90℃까지 가열하고, 2시간 교반하여 콜로이드 실리카 모액을 얻는다. 상기 모액을 농축시켜 얻어진 SiO2의 함량이 20%와 30.1%의 콜로이드 실리카를 사용한다. 상기 콜로이드 실리카의 평균입자지름은 4밀리미크롱과 15밀리미크롱이다. 그 성상을 표 1에 나타내었다.The active silicic acid was introduced into alkaline water to 4% SiO 2 , pH 9, and then heated to 90 ° C. and stirred for 2 hours to obtain a colloidal silica mother liquor. The content of SiO 2 obtained by concentrating the mother liquor is 20% and 30.1% of colloidal silica. The average particle diameter of the colloidal silica is 4 millimeters and 15 millimeters. The properties are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

No.No. 비중importance SiO2(%)SiO 2 (%) pHpH 평균입자지름(밀리미크롱)Average particle size (millimeters micron) 1212 1.201.131.201.13 30.120.030.120.0 9.810.19.810.1 154154

(3) 물유리(3) water glass

통상의 물유리로서 다음의 (a)에 나타낸 JIS3호 물유리를 사용하고, 고몰비의 물유리로서 다음의 (b)에 나타낸 5호 물유리를 사용한다.As the ordinary water glass, JIS No. 3 glass shown in the following (a) is used, and No. 5 water glass shown in the following (b) is used as the high molar ratio water glass.

(a) 3호 물유리 비중(20℃) 1.39, SiO229.2%, Na2O 9.5%, 몰비 3.17인JIS3호 물유리.(a) No. 3 water glass (20 ° C.) 1.39, SiO 2 29.2%, Na 2 O 9.5%, molar ratio 3.17 JIS 3 water glass.

(b) 5호 물유리 비중(20℃) 1.32, SiO225.5%, Na2O 7.03%, 몰비 3.75인 5호 물유리.(b) No. 5 water glass Specific gravity (20 ° C.) 1.32, SiO 2 25.5%, Na 2 O 7.03%, molar ratio 3.75 water glass.

(4) 염화칼륨 시약 1급(4) Potassium chloride reagent class 1

염화칼슘 시약 1급Calcium chloride reagent class 1

인산 시약 1급Phosphoric Acid Reagent Level 1

탄산수소나트륨 시약 1급Sodium bicarbonate reagent class 1

폴리염화알루미늄 JIS규격Poly Aluminum Chloride JIS Standard

(5) 시멘트(5) cement

표 2에 나타낸 조성 및 분쇄도가 서로 다른 포트랜드(portland) 시멘트와 고로(高爐) 시멘트를 사용한다.Portland cement and blast furnace cement with different compositions and degrees of grinding shown in Table 2 are used.

[표 2]TABLE 2

시멘트종류Cement type SiO2(%)SiO 2 (%) Al2O3(%)Al 2 O 3 (%) Fe2O3(%)Fe 2 O 3 (%) CaO(%)CaO (%) MgO(%)MgO (%) 염기도basicity 수경율Hydroponics 브레인비 표면적(㎠/g)Brain Ratio Surface Area (㎠ / g) 1One 포트랜드시멘트Portland Cement 21.921.9 5.35.3 3.13.1 65.165.1 1.41.4 3.283.28 2.152.15 3,2003,200 22 고로시멘트Blast furnace cement 25.825.8 9.49.4 2.02.0 54.954.9 3.43.4 2.612.61 1.471.47 9,7009,700

표 2에서 시멘트의 종류 No.2의 고로 시멘트의 평균입자지름은 약 3미크롱이다.In Table 2, the average particle diameter of blast furnace cement of type No. 2 of cement is about 3 microns.

(6) 슬러그(6) slug

표 3에 나타낸 조성의 슬러그를 사용한다.Slugs of the compositions shown in Table 3 are used.

[표 3]TABLE 3

SiO2(%)SiO 2 (%) Al2O3(%)Al 2 O 3 (%) Fe2O3(%)Fe 2 O 3 (%) CaO(%)CaO (%) MgO(%)MgO (%) 염기도basicity 수경율Hydroponics 브레인비 표면적(㎠/g)Brain Ratio Surface Area (㎠ / g) 31.431.4 18.618.6 1.01.0 46.246.2 1.31.3 2.112.11 0.910.91 15,00015,000

(7) 모래(7) sand

가는 모래로서 토요우라표준모래, 실트질 모래로서 치바현산인 바다모래를 사용한다.Toyura standard sand is used as fine sand, and sea sand from Chiba is used as silty sand.

2. 측정법2. Measurement

(1) 샌드겔 1축 압축강도(1) Sandgel uniaxial compressive strength

토요우라표준모래에 의한 샌드겔을 폴리염화비닐리덴 밀폐양생(20℃)하여 토질공학회 기준인 「흙의 1축 압축시험방법」에 의해 측정한다.Sand gel from Toyoura standard sand is cured by polyvinylidene chloride sealed curing (20 ℃) and measured by Soil Uniaxial Compression Test Method.

(2) 겔화 시간(2) gelation time

(a) 호모겔의 겔화 시간(a) Gelation time of homogel

20℃에서 컵 도립(倒立)법으로 측정한다.It measures by the cup inverting method at 20 degreeC.

(b) 땅속에서의 겔화 시간(b) gelation time in the ground

20℃에서 그라우트액을 모래와 혼합 및 정지시켜, 상부에 뜬 물질을 버리고 모래에 대나무 꼬치를 찔렀다 빼서 흔적이 남을 때를 땅속 겔화 시간이라고 측정한다.The grout liquor is mixed with the sand at 20 ° C. and stopped, and the material floating on the top is discarded, and bamboo skewers are pierced in the sand.

(3) pH(3) pH

유리전극 pH계로 측정한다.Measure with a glass electrode pH meter.

3. 알칼리성 실리카용액3. Alkaline Silica Solution

콜로이드 실리카와 물유리, 혹은 콜로이드 실리카와 활성규산과 물유리를 혼합하여 알칼리성 실리카용액을 얻는다. 이들 혼합비율과 혼합액의 SiO2농도, 및 콜로이드 실리카 혹은 콜로이드 실리카와 활성규산에서 유래하는 SiO2양(%)과 안정성을 표 4에 나타내었다.Colloidal silica and water glass or colloidal silica and activated silica and water glass are mixed to obtain alkaline silica solution. These mixing ratios and SiO 2 concentrations of the mixed solution, the amount of SiO 2 derived from colloidal silica or colloidal silica and activated silica, and stability are shown in Table 4.

[표 4]TABLE 4

알칼리성실리카용액Alkaline Silica Solution 혼합비율(1000g당)Mixing ratio (per 1000g) 알칼리성 실리카용액Alkaline Silica Solution 콜로이드실리카(g)Colloidal silica (g) 물유리(g)Water glass (g) 활성규산(g)Active silica (g) 물(g)Water (g) SiO2(%)SiO 2 (%) 안정성stability 표1 No.Table 1 No. 3호No. 3 5호No. 5 TotalTotal 콜로이드실리카유래Colloidal silica origin 콜로이드실리카와활성규산유래Derived from colloidal silica and active silicate 1One 22 비교예1Comparative Example 1 -- 1One -- 9999 -- 900900 2.52.5 0.80.8 -- 겔화안함No gelation 비교예2Comparative Example 2 -- 22 -- 198198 -- 800800 5.15.1 0.80.8 -- 겔화안함No gelation 실시예1Example 1 1010 -- -- 190190 -- 800800 5.25.2 5.85.8 -- 겔화안함No gelation 실시예2Example 2 -- 3030 170170 -- -- 800800 5.65.6 10.810.8 -- 겔화안함No gelation 실시예3Example 3 -- 150150 -- 150150 -- 700700 6.86.8 43.943.9 -- 겔화안함No gelation 실시예4Example 4 5050 -- 200200 -- -- 750750 7.47.4 20.520.5 -- 겔화안함No gelation 실시예5Example 5 100100 -- -- 300300 -- 600600 10.710.7 28.228.2 -- 겔화안함No gelation 실시예6Example 6 -- 250250 250250 -- -- 500500 12.312.3 40.740.7 -- 겔화안함No gelation 실시예7Example 7 320320 -- -- 3030 -- 650650 10.410.4 92.692.6 -- 겔화안함No gelation 실시예8Example 8 5050 -- -- 300300 100100 550550 9.79.7 -- 21.421.4 겔화안함No gelation 비교예3Comparative Example 3 250250 -- -- 250250 -- 500500 13.913.9 54.154.1 -- 4~5개월후에 반겔화상태Vangelization after 4-5 months

표 4에서, 알칼리성 실리카용액 속의 SiO2농도가 약 13%를 경계로, 그 이하에서는 겔화되지 않고 반영구적으로 안정하다. 따라서, 이들 알칼리성 실리카용액은 장기간 보존이 가능하며, 그라우트원료와 마찬가지로 취급할 수 있어, 공장에서 주입현장으로 반입하는 것도 가능하다. 13% 이상의 비교예 3에서는 4∼5개월 후에는 반겔화 상태를 띠게 된다.In Table 4, the concentration of SiO 2 in the alkaline silica solution is about 13%, and below that, the gel is semi-permanently stable without gelation. Therefore, these alkaline silica solutions can be stored for a long time, can be handled like grout raw materials, and can be brought into the injection site at a factory. In Comparative Example 3 of 13% or more, the gelled state was obtained after 4 to 5 months.

또한, 비교예 3에서는 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양도 본 발명의 범위를 넘어서고 있으며, 반응제에 의해 겔화시켰을 경우 강도발현이 늦다고 하는 결점이 나타난다.In addition, in Comparative Example 3, the amount of SiO 2 derived from colloidal silica is also beyond the scope of the present invention, and the drawback is that the strength expression is slow when gelled with a reactant.

따라서, SiO2농도가 약 13% 이하이면 대부분의 경우 안정된 알칼리성 실리카용액을 얻을 수 있다.Therefore, when the SiO 2 concentration is about 13% or less, a stable alkaline silica solution can be obtained in most cases.

비교예 1, 2에서는 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2농도가 1% 이하, 또한 비교예 1에서는 전체 SiO2의 양도 3% 이하로 본 발명의 범위 밖의 값으로 되어 있다. 이들은 물론 겔화되지 않아 안정하다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 반응제의 첨가에 의해 얻어지는 고결물은 매우 연약하며, SiO2농도가 3% 부근을 경계로 그 이하에서는 현저하게 강도가 저하된다.In Comparative Examples 1 and 2, the concentration of SiO 2 derived from colloidal silica was 1% or less, and in Comparative Example 1, the amount of total SiO 2 was also 3% or less, which is outside the scope of the present invention. These are of course not gelled and stable. However, as will be described later, the solids obtained by the addition of the reactant are very fragile, and the strength is significantly lowered below the SiO 2 concentration around 3%.

실시예 7은 실시예 6까지와는 반대로, 콜로이드 실리카가 다량으로 안정화되어 있는 예이다. 실시예 8은 활성규산을 소량혼입시켜 안정화되어 있는 예이다. 이 경우, 콜로이드 실리카와 활성규산의 SiO2양 중의 활성규산에 유래하는 SiO2양은 27.8%로서, 50% 이하로 되어 있다.In contrast to Example 6, Example 7 is an example in which colloidal silica is stabilized in a large amount. Example 8 is an example in which a small amount of active silica is mixed and stabilized. In this case, the amount of SiO 2 derived from active silicic acid in the amount of SiO 2 of colloidal silica and active silicic acid is 27.8%, which is 50% or less.

4. 탈(脫) 알칼리 실리카용액4. De-alkali silica solution

상기 알칼리성 실리카용액을 이온교환수지처리 또는 이온교환막처리에 의해 탈 알칼리하여 탈 알칼리 실리카용액을 얻는다.The alkaline silica solution is de-alkali treated by ion exchange resin treatment or ion exchange membrane treatment to obtain a de-alkali silica solution.

표 4의 실시예 4에서 얻은 알칼리성 실리카용액 5,000ml를 양이온교환수지900ml로 혼합처리하여 pH3.5인 탈 알칼리 실리카용액을 얻었다. 상기 탈 알칼리 실리카용액은 SiO2농도 7.1%로 약 30∼35시간 겔화하였다.5,000 ml of the alkaline silica solution obtained in Example 4 of Table 4 was mixed with 900 ml of a cation exchange resin to obtain a de-alkali silica solution having a pH of 3.5. The de-alkali silica solution was gelled at a concentration of 7.1% of SiO 2 for about 30 to 35 hours.

또한, 양이온 교환수지처리 대신에 음·양이온교환막을 이용하여 전류밀도 3A/dm2로 전해투석을 수행하고, pH3.5에 달하였을 때 투석을 중지하여 상기 양이온교환수지처리의 경우와 거의 동일한 탈 알칼리 실리카용액을 얻었다.Also, instead of the cation exchange resin treatment, electrolysis dialysis was carried out using a negative / positive ion exchange membrane at a current density of 3 A / dm 2 , and when the pH reached 3.5, the dialysis was stopped to remove almost the same cation exchange resin treatment. An alkali silica solution was obtained.

거의 동일한 SiO2농도를 가지는 단순한 물유리 수용액을 직접 양이온교환수지에 의해 pH3.5 정도까지 내리려면, 상기의 약 수배량의 양이온교환수지를 요한다. 또한, 이온교환막법에서는 이온교환막수를 많게 하여 투석시간은 장시간을 요한다.A simple water glass solution having almost the same SiO 2 concentration is lowered to about pH3.5 by a direct cation exchange resin, and about several times the cation exchange resin described above is required. In the ion exchange membrane method, the number of ion exchange membranes is increased, and the dialysis time takes a long time.

SiO2농도가 더 농후한 실시예 6의 알칼리성 실리카용액을 동일한 처리에 의해 pH를 3.5정도까지 저하시키면 겔화 시간은 빨라져서 20∼24시간 정도로 된다. 이들 탈 알칼리 실리카용액은 그 자체가 침투성이 뛰어난 지반주입용 고결재로 될 수 있다. 또한, Na이온이 제거되어 있기 때문에 환경보전적인 면에서도 한층 더 바람직하다.When the pH of the alkaline silica solution of Example 6, which had a higher SiO 2 concentration, was reduced to about 3.5 by the same treatment, the gelation time was accelerated to about 20 to 24 hours. These de-alkali silica solutions themselves can be used as ground injecting materials having excellent permeability. Moreover, since Na ion is removed, it is more preferable also from an environmental conservation point.

5. 알칼리성 실리카용액-산성반응제계5. Alkaline silica solution-acid reactant

표 4의 실시예 2의 알칼리성 실리카용액과 산성반응제로서 인산을 혼합하여 중성∼산성영역으로 조정한 결과를 한 예로서 표 5에 나타내었다.Table 5 shows the results of mixing the alkaline silica solution of Example 2 of Table 4 with phosphoric acid as the acidic reagent and adjusting the neutral to acidic regions.

[표 5]TABLE 5

실시예비교예No.Example Comparative Example 배합(1000ml당)Combination (per 1000ml) 혼합액Mixed solution 알칼리성실리카용액 또는 대조를 위한 물유리용액(ml)Alkaline silica solution or water glass solution for control (ml) 인산(ml)Phosphoric Acid (ml) 물(ml)Water (ml) pHpH 겔화시간(20℃)(분)Gelation time (20 ℃) (minutes) 샌드겔1축압축강도(kgf/㎠)Sand gel uniaxial compressive strength (kgf / ㎠) 2일2 days 28일28 days 실시예9실시예10실시예11실시예12비교예4Example 9 Example 10 Example 11 Example 12 Comparative Example 4 표 4의 실시예2의알칼리성실리카용액:9003호물유리:135Alkaline silica solution of Example 2 of Table 4: No. 9003 Water glass: 135 15172023451517202345 8583807779585838077795 6.85.54.03.13.46.85.54.03.13.4 10~1230~40180~200500~5507010 ~ 1230 ~ 40180 ~ 200500 ~ 55070 2.72.42.11.82.32.72.42.11.82.3 3.53.23.02.62.63.53.23.02.62.6

표 5에서, 본 발명의 고결재로는 겔화 시간, 특히 장시간에서의 겔화 시간의 조정이 가능하다는 사실을 알았다. 동일한 3호 물유리를 이용하여 SiO2농도, pH를 거의 동일하게 한 실시예 11, 12와, 비교예 4(3호 물유리-인산계)를 비교해 보면, 실시예에서는 인산의 양은 매우 적어 약 반량으로 충분하다. 또한, 겔화 시간은 매우 길어져 있음에도 불구하고, 강도적으로는 전혀 손색이 없는 고결재를 얻을 수 있다.In Table 5, it was found that the gelling time of the present invention can be adjusted, in particular, for a long time. Comparing Examples 11 and 12, in which the SiO 2 concentration and pH were approximately the same using the same No. 3 water glass, and Comparative Example 4 (No. 3 water glass-phosphate system), the amount of phosphoric acid was very small in the Example, about half the amount. Suffice. In addition, although the gelling time is very long, it is possible to obtain a high-density material which is not inferior in strength.

6. 알칼리성 실리카용액-반응제계, 탈 알칼리 실리카용액-반응제계6. Alkaline Silica Solution-Reactor System, De-Alkali Silica Solution-Reactor System

표 4의 알칼리성 실리카용액은, 비교예 3을 제외하고는 모두 겔화되지 않고 안정하다. 이것에 반응제를 첨가하여 겔화시킬 수 있다. 또한, 탈 알칼리 실리카용액에 반응제를 첨가하여 겔화를 조정할 수도 있다. 알칼리성 실리카용액-반응제계 및 탈 알칼리 실리카용액-반응제계의 겔화 시간과 고결강도를 표 6에 일괄적으로 나타내었다.The alkaline silica solution of Table 4 is stable without gelation except for Comparative Example 3. It can be gelatinized by adding a reactive agent to this. The gelation can also be adjusted by adding a reactant to the de-alkali silica solution. The gelation time and the high grain strength of the alkaline silica solution-reactive system and the de-alkali silica solution-reactive system are shown collectively in Table 6.

[표 6]TABLE 6

표 6의 전반을 관찰하여 겔화 시간은 단시간에서 장시간에 걸쳐 있으며, 특히 긴겔화 시간의 조정이 용이하다. 또한, 콜로이드 실리카에서 유래된 SiO2의 양이 비교적 많은 실시예 14, 15에서는 2일 강도는 낮지만 28일 강도는 매우 상승되어 있다.The first half of Table 6 was observed, and the gelation time ranged from a short time to a long time, and the long gelation time was particularly easy to adjust. In Examples 14 and 15, in which the amount of SiO 2 derived from colloidal silica is relatively high, the two-day strength is low but the 28-day strength is very high.

SiO2농도가 본 발명의 범위 이하의 비교예 5에서는 고결강도가 매우 낮다. 본 발명의 범위 이상에 있는 비교예 6에서는 SiO2가 농후함에도 불구하고, 고결강도의 증가는 보이지 않고 오히려 저하되는 기미가 있다.In Comparative Example 5 in which the SiO 2 concentration is less than or equal to the range of the present invention, the high grain strength is very low. In Comparative Example 6 beyond the scope of the present invention, although SiO 2 is rich, there is a sign that the increase in high grain strength is not seen but rather decreases.

실시예 21의 탈 알칼리 실리카용액의 경우에는, 동일정도의 SiO2를 가지는 실시예 17과 비교하면, 겔화 시간은 현저히 길어지지만 강도는 거의 차이가 없다.In the case of the dealkali silica solution of Example 21, compared with Example 17 having the same degree of SiO 2 , the gelation time is significantly longer, but the strength is hardly different.

시멘트나 슬러그를 혼입한 현탁형의 실시예(실시예 16, 18, 20)에서는, 종래의 물유리-시멘트계의 비교예 8에 비해 초기강도는 약간 떨어지지만, 장기강도에서는 현격히 강화되어 있다.In the suspension type examples (Examples 16, 18, and 20) in which cement and slug are mixed, the initial strength is slightly lower than that of Comparative Example 8 of the conventional water glass-cement system, but is significantly strengthened at long-term strength.

또한, SiO2의 농후한 비교예 7에서는 겔화가 순식간에 일어나 불균일한 고결체로 되기 쉽다는 결점이 있다.Further, in the thick of Comparative Example 7 of the SiO 2 it has a drawback is liable to gelation in a non-uniform and connective up in an instant.

7. 겔화 시간7. Gelation time

호모겔의 겔화 시간은 물론, 나아가 액상화 방지에는 땅속에 있어서의 겔화시간을 길게 유지할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 표 5, 6의 겔화 시간이 긴 배합액의 일부에 대하여, 토요우라표준모래와 치바현산 바다모래 중에 있어서의 겔화 시간(땅속 겔화 시간)을 측정하였다. 아울러 대상으로서 종래부터 긴 겔화 시간을 나타내는 산성실리카졸과 비교하였는데, 그 결과를 표 7에 나타내었다.As well as the gelation time of the homogel, furthermore, it is preferable that the gelation time in the ground can be kept long to prevent liquefaction. The gelation time (underground gelation time) in Toyoura standard sand and Chiba Prefecture sea sand was measured about a part of the compounding liquid with long gelation time of the said Tables 5 and 6. In addition, it was compared with the acidic silica sol showing a long gelation time as a target, and the results are shown in Table 7.

[표 7]TABLE 7

실시예비교예No.Example Comparative Example 시료sample 겔화시간(20℃)(분)Gelation time (20 ℃) (minutes) 호모겔Homogel 땅속bowels of the earth 토요우라표준모래TOYOURA STANDARD SAND 치바현산 바다모래Chiba Prefecture Sea Sand 실시예24실시예25실시예26실시예27실시예28실시예29실시예30실시예31비교예9Example 24 Example 25 Example 26 Example 27 Example 28 Example 29 Example 30 Example 31 Comparative Example 9 표6의 실시예13의 혼합액표5의 실시예11의 혼합액표6의 실시예15의 혼합액표6의 실시예17의 혼합액표6의 실시예19의 혼합액표6의 실시예21의 혼합액표6의 실시예22의 혼합액표6의 실시예23의 혼합액SiO2약 5%인 pH2.8의 물유리-황산계산성실리카졸Mixed Liquid Table 6 of Example 13 of Mixed Liquid Table 6 of Example 13 of Mixed Liquid Table 6 of Example 17 of Mixed Liquid Table 6 of Example 15 of Example 15 of Mixed Liquid Table 6 of Example 11 of Table 13 the exemplary mixture of example 22. Table 6 example 23 a mixture of SiO 2 of about 5% of water-glass of pH2.8 - sulfate calculated integrity silica sol 700~800180~200550~600700~800450~5001800~20001000~1100150~2001800~2000700 ~ 800 180 ~ 200 550 ~ 600 700 ~ 800 450 ~ 500 1800 ~ 2000 1000 ~ 1100 150 ~ 2001 800 ~ 2000 600~700150~180250~300500~600300~4001300~1500800~90035~4050~60600 ~ 700 150 ~ 180 250 ~ 300 500 ~ 600 300 ~ 400 1300 ~ 1500 800 ~ 90035 ~ 4050 ~ 60 250~30080~10050~60180~200120~140800~1000400~45010~155~6250 ~ 30080 ~ 10050 ~ 60180 ~ 200 120 ~ 140800 ~ 1000 400 ~ 45010 ~ 155 ~ 6

표 7에서 종래의 산성실리카졸(비교예 9)의 호모겔은 매우 긴 겔화 시간을 나타내는데, 땅 속에서는 현저하게 단축되어진다. 특히, 치바현산 바다모래에서는 매우 현격하다.In Table 7, homogels of conventional acidic silicaazoles (Comparative Example 9) exhibit very long gelling times, which are significantly shortened in the ground. In particular, it is very noticeable in Chiba Prefecture.

이에 대해, 본 발명의 실시예 24∼31에서는 땅 속에 있어서의 겔화 시간의 단축은 매우 적으며, 여전히 많은 겔화 시간을 유지하고 있다는 사실을 알았다. 이것은 액상화 방지용 주입재로서 광범우한 침투를 가능하게 한다.On the other hand, in Examples 24 to 31 of the present invention, it was found that the shortening of the gelation time in the ground was very small and still maintained a lot of gelation time. This enables wide penetration as an injection material for preventing liquefaction.

8. 침투시험8. Penetration test

상기 시험의 결과에서 명확히 알 수 있듯이, 본 발명의 지반주입용 고결재는 광범위한 겔화 시간, 특히 장시간의 겔화 시간의 조정이 용이하며, 더구나 땅 속에 있어서도 겔화시간의 단축이 적기 때문에 우수한 침투성을 기대할 수 있지만, 확실히 하기 위하여 도 1에 나타낸 실험실에서으 침투주입시험장치를 이용하여 침투시험을 실시하였다.As can be clearly seen from the results of the above test, the ground injecting material of the present invention can be easily adjusted for a wide range of gelation time, in particular a long time gelation time, moreover, because the gelation time is shortened even in the ground can be expected excellent permeability. However, for the sake of clarity, the penetration test was conducted using the penetration injection test apparatus in the laboratory shown in FIG.

도 1에 있어서, 압력계 2, 3을 매개로 압축기(1)에 연결된 교반기(4)를 갖춘수조(5) 안에 주입재(6)를 충전한다. 7은 내경 50mm, 높이 1.5m의 아크릴제 파이프로서, 그 안에 표준모래(8)를 9층으로 나누어 채우고, 각 층마다 수평타격에 의해 60%의 상대밀도가 되도록 굳힌다.In FIG. 1, the injection material 6 is filled into a water tank 5 equipped with a stirrer 4 connected to the compressor 1 via pressure gauges 2, 3. 7 is an acrylic pipe having an internal diameter of 50 mm and a height of 1.5 m, and the standard sand 8 is divided into nine layers, and each layer is hardened to have a relative density of 60% by horizontal strike.

이어서, 수조(5) 중에 충전된 주입재(6)는 압축기(1)의 주입압 0.5kgf/㎠로 파이프(7) 중의 표준모래(8)에 압입된다. 주입재는 표준모래(8) 속에 침투되며, 그 침투거리를 관찰하였다. 도 1에서 9, 10은 절환코크, 11, 12는 금망(金網), 13은 메스실린더이다.Subsequently, the injection material 6 filled in the water tank 5 is press-fitted into the standard sand 8 in the pipe 7 by the injection pressure of the compressor 1 at 0.5 kgf / cm <2>. The injection material penetrated into the standard sand (8) and the penetration distance was observed. In Fig. 1, 9 and 10 are switching cocks, 11 and 12 are gold meshes, and 13 are measuring cylinders.

시험에 사용한 고결재 및 시험결과를 표 8에 나타내었다. 표 8에 있어서, 침투시험 No.1∼7은 본 발명에 관한 고결재이며, 침투시험 No.8, 9는 비교예로서 든 고결재, No.8은 본 발명의 범위밖의 계이며, No.9는 종래의 산성실리카졸이다.Table 8 shows the test results and test results. In Table 8, penetration tests Nos. 1 to 7 are the high resolution materials according to the present invention, penetration tests Nos. 8 and 9 are the high resolution materials used as comparative examples, and No. 8 is a system outside the scope of the present invention. 9 is a conventional acidic silicasol.

[표 8]TABLE 8

침투시험No.Penetration test 사용고결재Usage 침투시험결과Penetration test result 123456123456 표 6의 실시예13의 배합액표 5의 실시예11의 배합액표 6의 실시예17의 배합액표 6의 실시예19의 배합액표 6의 실시예21의 배합액표 6의 실시예22의 배합액Formulation of Table 13 Formulation of Formula 11 Formula 11 of Example 11 Formulation of Example 17 of Table 6 Formulation of Example 19 of Table 6 Formulation of Formula 21 of Example 6 of Table 6 Formulation of Example 22 of Table 6 표준모래 8의 전 길이에 균일하게 잘 침투한 후,균일하게 고결Evenly penetrates the entire length of standard sand 8 uniformly 77 표 6의 실시예23의 배합액Formulation of Example 23 in Table 6 표준모래8의 거의 전체길이에 결쳐 침투하였는데,상부 10cm근처에서 다소 불균일한 부분이 보임Penetrated near the entire length of standard sand 8, somewhat uneven around 10 cm 88 표 6의 비교예6의 배합액Formulation solution of Comparative Example 6 in Table 6 표준모래8의 하부로부터 1.0~1.1m 높이까지는 균일하게 침투하였는데, 그보다 상부는 침투가 불균일하였다.It penetrated uniformly from the lower part of the standard sand 8 to the height of 1.0 ~ 1.1m, but the upper part was unevenly penetrated. 99 SiO2약5%인 pH2.8의물유리-유황계산성실리카졸Water glass-sulfur acidic silicasol with pH 2.8 of about 5% SiO 2 표준모래8의 하부로부터 40~50cm높이까지밖에 침투하지 않는다.Penetrates only 40-50 cm from the bottom of standard sand 8.

표 8에서, 침투시험 No.1∼6의 본 발명에 관한 계에서는, 아크릴제 파이프(7)의 표준모래(8)의 전체에 잘 침투하여 전체를 균일하게 고결시켰다. 침투시험 No.7은 본 발명에 관한 계인데, 물유리의 함유량이 매우 많은 계로서 상기의 침투시험 No.1∼6에 비하면 약간 보기에 떨어진다.In Table 8, in the system according to the present invention of the penetration tests Nos. 1 to 6, the whole of the standard sand 8 of the acrylic pipe 7 was well penetrated, and the whole was uniformly solidified. Penetration test No. 7 is a system related to the present invention, which has a very high content of water glass and is slightly inferior to the above penetration tests No. 1 to 6.

이에 대해, 비교예의 침투시험 No.8은 상당한 침투를 나타내었는데, 1.5m의 전체길이까지는 침투하지 못하였다. 즉, 본 발명에 관한 침투시험 No.2와 비교예의 침투시험 No.8을 비교해 보면 호모겔의 겔화 시간은 후자쪽이 김에도 불구하고 침투성은 반대로 떨어진다.On the other hand, penetration test No. 8 of the comparative example showed considerable penetration, but did not penetrate up to the total length of 1.5 m. That is, comparing the penetration test No. 2 of the present invention with the penetration test No. 8 of the comparative example, the gelation time of the homogel is inferior to the permeability despite the latter.

또한, 비교예의 침투시험 No.9는 호모겔의 겔화 시간은 현저하게 길지만 침투성에는 매우 떨어진다.In addition, the penetration test No. 9 of the comparative example shows that the gelation time of the homogel is remarkably long, but it is very poor in permeability.

이와 같이 본 발명의 고결재는 침투성이 매우 뛰어나다는 사실이 실증되었다.As described above, it has been demonstrated that the high-density binder of the present invention has excellent permeability.

이상과 같이, 콜로이드 실리카와 물유리 혹은 나아가 활성규산을 어느 특정한 비율로 혼합한 알칼리성 실리카용액 및 상기 알칼리성 실리카용액을 탈 알칼리한 탈 알칼리 실리카용액을 기반으로 하는 지반주입용 고결재는 다음의 결과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, an alkaline silica solution in which colloidal silica and water glass or active silicic acid are mixed in a specific ratio, and a ground-injection-coating material based on a de-alkali silica solution in which the alkaline silica solution is de-alkali have the following results. It can be.

1. 광범위한 겔화 시간, 특히 장시간의 겔화 시간을 조정할 수 있으며, 동시에 땅속에 있어서도 겔화 시간의 단축이 적다. 따라서, 침투성도 좋으며 지반의 액상화 방지용인 주입용 고결재로서 매우 우수하다.1. A wide range of gelling time can be adjusted, especially long gelling time, and at the same time, the gelation time is shortened even in the ground. Therefore, the permeability is good and is very excellent as a high injection material for preventing liquefaction of the ground.

2. 저 실리카농도인 것에 비해 높은 고결강도를 나타낸다.2. It shows high grain strength compared to low silica concentration.

3. 알칼리함량이 적으며, 수질보전성이 우수하다.3. Alkali content is low and water integrity is excellent.

4. 알칼리성 실리카용액은 자경(自硬)성이 없기 때문에, 보존 혹은 공장에서주입현장으로의 반입이 가능하다.4. Since alkaline silica solution is not self-hardening, it can be preserved or brought into the injection site at the factory.

5. 탈 알칼리 실리카용액은 이온교환수지나 이온교환막의 카트리지 등의 소규모 장치에서 용이하게 얻을 수 있다.5. De-alkali silica solution can be easily obtained from small scale devices such as ion exchange resins and cartridges of ion exchange membranes.

6. 시멘트나 슬러그 등을 사용하여도 균질하게 겔화되어 고강도를 얻을 수 있다.6. Even when cement or slug is used, it can be gelled homogeneously and high strength can be obtained.

Claims (8)

콜로이드 실리카와 물유리를 포함하는 알칼리성 실리카 용액으로써, 그 용액 중의 SiO2농도가 3-13 중량%이며, 그 중 콜로이드 실리카에서 유래하는 SiO2의 양이 1-50중량%이고, 지반으로 주입 전에는 그 자체가 겔화되지 않고, 땅 속에서는 광범위한 겔화 시간을 가지고, 침투성이 우수한 알칼리성 실리카 용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반 주입용 고결재.Alkaline silica solution containing colloidal silica and water glass, the concentration of SiO 2 in the solution is 3-13% by weight, of which the amount of SiO 2 derived from colloidal silica is 1-50% by weight, before the injection into the ground It is a gel which does not gel itself, has a wide range of gelation time in the ground, and consists of an alkaline silica solution having excellent permeability. 삭제delete 콜로이드 실리카와 물유리와 활성규산을 포함하는 알칼리성 실리카 용액으로써, 그 용액 중의 SiO2농도가 3∼13 중량%이며, 그 중 콜로이드 실리카와 활성규산에서 유래하는 SiO2의 양이 1∼50 중량%이고, 지반으로 주입 전에는 그 자체가 겔화되지 않고, 땅 속에서는 광범위한 겔화 시간을 가지고, 침투성이 우수한 알칼리성 실리카 용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반주입용 고결재.Alkaline silica solution containing colloidal silica, water glass and active silicic acid, the concentration of SiO 2 in the solution is 3 to 13 % by weight, of which the amount of SiO 2 derived from colloidal silica and active silicic acid is 1 to 50% by weight The ground-injection-coating material, characterized in that it does not gel itself before being injected into the ground, and has an extensive gelling time in the ground, and is made of an alkaline silica solution having excellent permeability. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 알칼리성 실리카용액을 탈(脫) 알칼리처리하여 탈 알칼리 실리카용액으로 하는 지반주입용 고결재.A grounding filler for ground injection, wherein the alkaline silica solution is subjected to de-alkali treatment to form a de-alkali silica solution. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 반응제를 더 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반주입용 고결재.A ground injection material comprising a mixture of a reactant further. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 반응제를 더 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반주입용 고결재.A ground injection material comprising a mixture of a reactant further. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 반응제가 산성반응제, 무기염류, 시멘트, 및 슬러그의 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 지반주입용 고결재.And a reactant is selected from the group of acidic reactants, inorganic salts, cement, and slugs. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 반응제가 산성반응제, 무기염류, 시멘트, 및 슬러그의 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 지반주입용 고결재.And a reactant is selected from the group of acidic reactants, inorganic salts, cement, and slugs.
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