JPH01121398A - 固結用材料 - Google Patents

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〕 本発明はシリカ分として珪酸のアルカリ金属塩のほかに
非晶質超微粒子シリカ（シリカフユーム）を含有し、主
として地盤注入用藁材として利用される固結用材料に係
り、特に高強度を呈するのみならず、長期間固結強度も
大きく、かつ浸透性に優れ、さちにゲル化時間の調節が
容易であり、すなわち、ゲル化時間を長く調節して高強
度を得る固結用材料に関する。

〔従来の技術〕

地盤注入用藁材として、従来、セメントグラウトあるい
は水ガラスグラウトが用いられ、また、非コロイド性シ
リカのアルカリ溶液とカルシウム塩等を含有する注入材
が知られていた。さらに、水ガラスからイオン交換樹脂
によりアルカリ金属を除去して得られる超微粒子シリカ
と、塩とを含む注入材も提示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、セメントグラウトは粒子が大きいため、細粒土
地盤には浸透し得す、また、地盤中でグラウト中のセメ
ント分と混合水が分離し、この混合水そのものは固化し
ないため土砂地盤における上水効果が不充分であった。

また、水ガラスグラウトは配合液全体が固結するが、ゲ
ルそのものの強度が低く、しかも強度が経時的に低下し
、かつ収縮が大きく、長期耐久性が不充分であった。

また、非コロイド性シリカのアルカリ溶：夜とカルシウ
ム塩を含有した注入材は素材の反応が不充分であるのみ
ならず、ゲル化時間が不明確で注入対象外に逸脱漏出し
やすく、またアルカリ分も溶出しやすい。

さらに、前述の超微粒子シリカと塩を含有した注入材は
シリカ分の濃度を大きくすることができず、このため高
強度を得ることが困難であり、強度を大きくするために
ＣａＪｐＭｇ等の塩（あるいは塩基）を多く用いるとた
だちにゲル化してしまい、長いゲル化時間で高強度を得
ることができず、しかもイオン交換樹脂を用いるため、
経済的にも高価となる。

そこで、本発明の目的は高強度を呈するのみならず、長
期固結強度も大きく、しかもゲル化時間を長く調節して
高強度を得ることができ、さらに浸透性にも優れ、前述
の公知技術に存する欠点を改良した主として地盤注入材
として用いられる固結用材料を提供することにある。

（問題点を解決するための手段〕 前述の目的を達成するため、本発明によれば、シリカ分
として珪酸のアルカリ金属塩とシリカフユームとを必須
成分として含有することを特徴とする。

前述の珪酸のアルカリ金属塩は３号水ガラス、オルソ珪
酸ソーダ、メタ珪酸ソーダ等の液状ないしは粉状水ガラ
スであり、特にモル比（Ｓ　ｉｏ□／ＭｅｚＯ）が２．
５以下の低モル比のものが好ましいが、モル比の高い水
ガラスにアルカリを加えて低モル比になるように調整し
てもよい。

また、シリカフユームはシリコンメタルやフェロシリコ
ン等のケイ素合金を電気炉で製造する際に発生する排ガ
ス中に浮遊して生じる副産物であって、粒径０．１μ論
程度で極めて小さく、かつブレーン比表面積が２０〜２
３ｒｒｒ／ｇで極めて大きく、さらに純度が８７〜９４
％で極めて高く、また、この成分組成（％）は５ｉＯｚ
：８７〜９４、Ａ　Ｒｚ（ｈ　：　０．６〜１．４　、
Ｆｅｒｎｓ　：　０．５〜２．０　ＳＣ７０，８〜２．
０である。

上述のシリカフユームは常温で水ガラス水溶液と混合す
ると容易に均一な粘性状混合物となり、この混合物はそ
のまま長時間放置しても沈澱することがなく、懸濁状態
を保持する。この理由は不明確であるが、シリカフユー
ムの比表面積が前述のように非常に大きくて界面活性に
優れ、かつシリカフユーム粒子のまわりに溶解水ガラス
の分子が吸着して親水状態となり、長時間安定したコロ
イド性の懸濁状態を保持するためと推定される。

本発明固結用材料はシリカ分として前述のような珪酸ア
ルカリ金属塩（水ガラス）とシリカフユームを必須成分
として含有するものであり、これにゲル化剤、例えば多
価金属塩、塩基、酸化物、セメント等を添加することに
より固結し、主に地盤注入材として用いられる。シリカ
フユームの含有量は全固結用材料１００ｃｃ中に１ｇ以
上であることが望ましい、また、シリカ分としてはその
他任意のもの（例えば、フライアンシュ、珪藻上等）を
併用してもかまわない。

上述の本発明固結用材料は地盤注入のほかに、土や砂等
と混合し、攪拌したり、土に吹き付けたりして、土構造
物の構築や構造物そのもの等にも利用される。

〔作用〕

本発明に用いられるシリカフユームは前述のように極め
て微粒子からなるものであって、水ガラス水溶液中にお
いて長時間懸濁状態を保つ。

このことは次の実験によって証明される。

〔実験〕

シリカフユームと水ガラスあるいはこれにさらに苛性ソ
ーダを表−１の配合比で混合攪拌した。

対象としてシリカフユームの代わりにスラグ、フライア
ッシュおよび珪藻土を用いた。

表−１ 表−１において、試料階１および２は混合状態が均一で
粘性を帯び、静止しても二層に分離せず、この状態が長
時間保持された。

これに対して、試料Ｎａ３〜５は攪拌して充分に均一に
したものを静止するとすぐに上下二層に分離し、上層は
液状、下層は泥状を呈した。

なお、前記実験で使用したスラグは鉱石を炉で製錬する
際に脈石または不織物が融材と結合して分離したもので
、珪酸カルシウムを主成分とし、また珪藻土はケイソウ
の遺骸からなるケイ質の堆積物であり、フライアッシュ
は煙道ガス中の細かい灰の粒子からなるものである。

したがって、本発明固結材料は地盤中に注入してもほと
んど材料分離を起こさず、このため浸透性に優れている
。

また、本発明において、シリカ分として珪酸のアルカリ
金属塩（水ガラス）とシリカフユームを用いるので、水
ガラスに加えてシリカフユームのシリカ分によりシリカ
濃度が濃くなり、しかもシリカフユームのシリカ分は懸
濁状態であるため直ちに反応せず、したがって、ゲル化
剤の濃度を大きくしてもゲル化時間が短縮されず、長い
ゲル化時間を保持しながら高強度ならびに長期固結強度
を得ることができる。

しかも、シリカフユームはアルカリ分が多くなるにつれ
て活性化され、特に水ガラス水溶液のモル比ＳｉＯ□／
Ｍｅ、○の値が２．５以下の場合には、あるいはモル比
の高い水ガラスでもアルカリを添加して低モル比に調整
された場合には長いゲル化時間を保持しつつ高強度かつ
経口的強度増加（耐久性）が容易に得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に詳述する。

大止医−上 表−２（Ａ）の試料１１ｈｌ〜４に示される配合の試料
（Ａ、Ｂ液）を調製し、これらの各試料（Ａ、Ｂ混合液
）を山砂に注入して固結し、このときのゲル化時間、固
結山砂の経日的−軸圧縮強度（ｋｇ／　ｃｎｌ　）なら
びに１週間後のゲル化物の収縮について試験を行い、結
果を表−２（Ｂ）に示した。

上述の表−２（Ｂ）から、本発明のシリカフユームを含
有することにより、ゲル化時間が短縮することな（強度
が高くなり、しかも経口的強度増加も認められ、さらに
ゲル化物の収縮もない（試料１１ｋＬＬおよび３）。

犬血開−１ Ａ液およびＢ液として表−３に示す各配合液を調製し、
これらＡ、Ｂ液の混合液についてゲル化時間ならびに固
結砂の経日的−軸圧縮強度（ｋｇ／ｃｎｌ）を測定し、
結果を表−４に示した。

表−３において、Ａ−１、Ａ−２およびＡ−３は次の水
ガラス水溶液である。

Ａ−１：モル比（ｎ　）　Ｓ　ｉ　Ｏｘ／　ＮａｚＯＯ
，８７固形分（重量％）　　２１．５ Ａ−２二モル比（ｎ）　Ｓ　ｉＯｔ／ＮａｔＯ１，４Ｂ
固形分（重量％）　　１８．９ Ａ−３：モル比（ｎ）　Ｓ　ｊｏｇ／ＮａｔＯ１，８１
固形分（重量％）１７．１ 表−４ 表−３、表−４から、水ガラス−シリカフユーム−反応
剤系の試料はゲル化時間の調整が容易で、かつ強度も高
いのに対し、シリカフユーム−苛性ソーダー反応剤系の
試料は最終的には固結しても、ゲル化時間がきわめて長
く、調整が困難であることがわかる。

男ｌＬｕ ５Ｑｃｃ中に固形分を１５ｇ含有する水ガラス水溶液の
モル比Ｓｉｎｇ　／ＮａｔＯを種々変化させて表−５に
示すようにＡ液を調製し、かつ表−５に示すようにＢ液
を調製し、これらＡ、Ｂ液の混合液についてゲル化時間
ならびにゲルの経口的強度ｑｕ（ｋｇ　／　ｃｄ　）を
測定し、結果を表−６に示した。

表−５ （つづく） 表−５ならびに表−６から水ガラスのモル比によってゲ
ル化時間が異なること、モル比が２．５付近より低くな
るにつれて長期強度が増大し、ゲル強度も大きくなるこ
とがわかる。これはシリカフユームがアルカリによって
活性化され、活性化したシリカフユームとＣａイオンと
の結合が強固になるためと思われる。

大施炭−工 水ガラスとしてメタ珪酸ソーダ（モル比１．０）ならび
にオルソ珪酸ソーダ（モル比０，５）を用いて表−７に
示す配合比でＡ液を調製するとともに表−７に示す配合
比でＢ液を調製し、これらＡ、Ｂ液の混合液のゲル化時
間を測定し、結果を表−７に示した。

表−７から、本発明にかかる試料Ｎ１１２．４．６．８
はいずれもゲル化を生じることがわかる。これは低モル
比の水ガラスの存在によりシリカフユームが活性化され
、活性化されたシリカフユームと消石灰またはポルトラ
ンドセメント中のＣａイオンが反応してゲル化を起こす
ものと思われる。

なお、本実施例では反応剤としてＣａ化合物を用いたが
、Ｃａ化合物以外のＭｇ、Ａ１、Ｆｅ等、多価金属の塩
基、塩、酸化物であっても同様な結果を示す。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明にかかる固結用材料はシリカ分と
して珪酸のアルカリ金属塩とシリカフユームを必須成分
として含存することにより、高強度を呈するのみならず
、長期固結強度も大きく、しかもゲル化時間を長く調節
して高強度を得ることができ、さらに浸透性にも優れ、
地盤注入材、土構造物の構築あるいは構造物自体等に利
用され、実用上極めて有用な材料である。

手続補正書 昭和６２年１２月１６日 特許庁長官　　　小　　川　　　邦　　夫　殿１、事件
の表示　　昭和６２年特許願第２７９３６９号２、発明
の名称　固　結　用　材　料 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　東京都文京区本郷３−３−１お茶の水ビルＫＳ
ビル名称　強化土エンジニャリング株式会社４、代理人 ６、補正により増加する発明の数　　な　　し７、補正
の対象　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄。

８、補正の内容 本願明細書第９−１ペ一ジ表−３を別紙のとおりに訂正
する。

ＣｒＡ液」の［水ガラス水溶液（ｃｃ）　Ｊの項のｒＡ
−３Ｊ、ｒＡ−ＩＪおよびｒＡ−２Ｊの前にそれぞれ「
５０」を加入し、＼−１−一一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリカ分として珪酸のアルカリ金属塩とシリカフユーム
   とを必須成分として含有する固結用材料。