JPH01176262A

JPH01176262A - 固結用材料

Info

Publication number: JPH01176262A
Application number: JP33566787A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kashiwabara; 栢原　健二
Original assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Current assignee: Kyokado Engineering Co Ltd
Priority date: 1987-12-31
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1989-07-12
Also published as: JPH0561219B2

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〕本発明は水ガラスと粉状難溶性カルシウム化合物を含有
し、主として地盤注入用集材として利用される固結用材
料に係り、特に長いゲル化時間でも高強度を得、しかも
長期固結強度に優れた固結用材料に関する。

〔従来の技術〕

地盤注入用集材として、従来、水ガラスにセメントのよ
うな懸濁性反応剤を加えてなる水ガラスグラウト（懸濁
型グラウト）、あるいは水ガラスに有機系反応剤や、無
機の塩のような溶液性反応剤を加えてなる水ガラスグラ
ウトが知られている。

このうち、溶液性反応剤を用いた水ガラスグラウトは懸
濁性反応剤を用いたものよりも浸透性に優れているとい
う利点を有するが、強度が低く、特にゲル化時間を長く
調整する場合には反応剤を少なくすることになり、した
がって水ガラス中に未反応のＳｉ０２分が多く残存し、
このため強度が一層低くなり、かつ長期固結用強度も得
られないという問題があった。

さらに、セメントを用いる懸澗型グラウＩ・もまた、ゲ
ル化時間を長く調整した場合には前述の同様の問題が生
じた。

そこで、ゲル化時間を長く調整する水ガラスグラウトと
して、低モル比の水ガラスを用いるセメント水ガラスグ
ラウトが提案されている。（特公昭５１−８４８６号公
報）、シかし、この場合でも、ゲル化時間はせいぜい数
分から１０分程度しか長くならず、これでは水ガラスと
反応剤をミキサー中で充分に攪拌混合してから注入する
という事はできず、両者を注入管で合流してそのまま注
入するという手段をとらざるを得なかった。したがって
、このような合流注入では、充分な浸透効果が得られな
いのみならず、注入材の混合が不充分であって反応が不
完全となり、このため地盤中の固結物は長期間安定した
ものとはならなかった。

また、地盤中にあらかじめ反応剤を注入しておき、その
後この注入個所に低モル比の水ガラスを注入する工法も
提案されているが、この工法では地盤中において両液を
一定の比率で反応させることが事実上不可能であり、こ
のため充分な固結効果あるいは長期固結効果を期待する
ことは困難である。

また、ゲル化時間を長く設定するために、まず水ガラス
と少量のセメントを混合し、この上ずみ液を地盤中に注
入する工法、あるいはカルシウム化合物を水と混合して
静置し、その上ずみ液を低モル比の水ガラスと混合して
極めて少量の水溶性カルシウム化合物を含む水ガラスダ
ラトを地盤中に注入する工法が知られている。

しかし、これらの工法に用いられるグラウトは１０ミク
ロン程度のカルシウム化合物の微粒子を含むものの、実
質的には溶液型水ガラスグラウトと同じであり、水ガラ
ス中に含まれるＳｉＯ□分に対するカルシウム分が極め
て少な（、このため未反応のＳｉＯ□が多く残存し、固
結強度が低くなるとともに耐久性にも劣るものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来工法にお１する水ガラスグラウトは水ガラス
中のＳｉＯ□に対する反応剤の量を少なくしてゲル化時
間を長くするものであり、このため固結強度が小さくな
り、かつ耐久性も劣下することになり、反応剤の量を多
（するとゲル化時間が早くなってしまい、ミキサー中で
の充分な混合ができなくなり、したがって、注入管ロン
ドで合流するか、あらかじめ−水ガラスか反応剤を地盤
中に注入しておいてから、他方をその後に注入して地盤
中で反応させることになり、このため反応が不充分とな
って固結強度あるいは耐久性が得られなかった。

そこで、本発明の目的は水ガラス中のＳｉｎ、分を反応
せしめるに充分な量の反応剤を用いるにもかかわらず、
水ガラスと反応剤をミキサー中で混合してゆっ（りと地
盤中に注入するに充分な長いゲル化時間を保持に得、す
なわち、長いゲル化時間で高固結強度を得、かつ浸透性
ならびに長期間耐久性を保持し、前述の公知技術に存す
る欠点を改良した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、水ガラス
と、粉状難溶性カルシウム化合物とを含み、以下の要件
を満たしてなることを特徴とする。

（１）　Ｓ　ｉ　ｔｈ／　Ｎａｔ、Ｏがモル比で０．５
〜２．５の範囲内であること。

（２）　Ｃａ　Ｏ／　Ｓ　ｉＯ＊がモル比で０．２以上
であること。

（３）ＳｉＯ，の含有量が前記材料１００ｃｃ当り０．
０７モル以上であること。

（４）粉状難溶性カルシウム化合物の含有量が前記材料
１００ｃｃ当り１ｇ以上であること。

前述の本発明において、水ガラスはモル比が０．５〜２
．５、好ましくは１．０〜２．５、さらに好ましくは１
．５〜２．０の液状あるいは粉状水ガラス、あるいは液
状水ガラスに苛性ソーダ、炭酸ソーダ等のアルカリを添
加して上記モル比に調整された水ガラス等である。モル
比が０．５以下になると、シリカ分が析出されやすくな
り、安定したグラウトを得にくくなるのみならず、強度
も低下し、カルシウム分を増やしても固結しにく（なる
。また、モル比が２．５以上になると、長期固結強度が
低下し、耐久性が得られにくくなり、かつ少量のカルシ
ウム分の存在によりゲル化が速（なり、Ｓｉ０２分との
反応に充分な量のカルシウム分を混入できなくなる。

また、前記難溶性カルシウム化合物は生石灰、消石灰、
石灰石、ドロマイト等の天然カルシウム化合物粉体、あ
るいはこれらの物質またはこれらの主成分物質の合成カ
ルシウム化合物粉体である。

以下、本発明を次の実験例によって詳述する。

〔実験−１〕３号水ガラス（モル比２．９４、Ｓ　ｉ　Ｃｈ　：　２
８．２９％、ＮａｚＯ：　９．９４％、比重１．４）と
消石灰系のゲル化時間を測定し、結果を表−１に示す。

表−１Ｓｉ（ｈ　：　０．１６５モル／混合液１００ｃｃ表−
１より、３号水ガラスではＣａ　（ＯＨ）ｚのいずれの
量でもゲル化時間が短いことがわかる。

また、強度も小さく、例えば試料阻３の場合、固結標準
砂は３０日後で１．５ｋｉｒ／ｃｓｌ、１ケ月水中養生
後で０．８ｋｇ／−程度である。

〔実験−２〕水ガラス水溶液−セメント系の実験結果を表−２に示す
。

水ガラス水溶液は実験−１の水ガラスに苛性ソーダを加
えてモル比を調整した。混合液（Ａ液とＢ液）１００ｃ
ｃ当り、５ｉＯ１含有量は０．１６５モルである。

表−２表−２よりモル比が低くなれば、水ガラス−セメント系
はゲル化時間が長くなるが、固結性が極めて悪く、ゲル
化が不安定になる事が判る。

〔実験−３〕モル比２．０あるいは１．０の水ガラス水溶液−セメン
トあるいは石灰の上ずみ液系の実験結果を表−３に示す
。

なお、水ガラス水溶液は実験−１の水ガラスをＡ液５０
ｃｃ当り２５ｃｃ用い、苛性ソーダを加えてモル比を調
整した。また、セメントあるいは石灰の上ずみ液を水１
００ｃｃにセメントあるいは石灰をそれぞれ２０ｇづつ
混合し、１時間静止してのち、上ずみ液を５０ｃｃとり
、Ｂ液とした。

表−３表−３における固結標準砂の一軸圧縮強度（ｋｇ／−）
は３日後で、それぞれ、試料−順に、０．８．０．７、
−１０．５．１力月後で０．５．０．４、−１０．３を
示し、注入目的のための強度としては弱すぎることがわ
かった。

【実験−４〕実験−１の３号水ガラスを混合液１００ｃｃ当り２５ｃ
ｃ　（０，１６５モル）配合し、これに苛性ソーダを加
えてモル比を調整した。また、消石灰の添加量を混合液
１００ｃｃ当り０．５　ｇ（０，００７モル）　〜２５
　ｇ　（０，３３８モル）の範囲で変化させ、これらに
ついてそれぞれゲル化時間を測定し、結果を表−４に示
した。

表−４より、混合液１００ｃｃ当り、Ｃａ　（ＯＨ）ｚ
が１ｇ以上で、かつＳ　ｉ　Ｏｘ／　ＮａｔＯ（モル比
）が２．５以下、ＣａＯ／Ｓ　ｉ（ｈ　（モル比）が０
．１以上、好ましくは０．２以上ではゲル化時間が１０
秒〜数分はもちろんのこと、数十分〜数１００分の長い
ゲル化領域が存在することがわかる。

〔実験−５〕Ｓ　ｉｏｔ／ＮａｚＯ（モル比）が２．０、Ｃａ　Ｏ／
　ＳｉＯ□（モル比）が１．０の条件下で、混合液１０
０ｃｃ当りのＳｉｇｈの含有量を変化させ、ゲル化実験
を行った。また、Ｓ　ｔ　Ｏｘ／　ＮａｚＯ（モル比）
１．５に定め、Ｃａｂ／５ｔｙｘ（モル比）と混合液１
００ｃｃ当りの５ｉ０２の含有量を変化させ、ゲル化実
験を行った。これらの結果を表−５、表−６および表−
７に示す、また、Ｓ　ｉ　ＯＨ／　Ｎａｎｏ、　Ｃａ　
Ｏ／　Ｓｉ０．を変化させて長期強度試験を行い、測定
結果を表−８に示す。

表−８Ｓｉｆｔ　：　０．１６５モル／混合液１００ｃｃ上述
の測定結果から、３ｉ０ｘの含有量が大きい程またＣａ
ｂ／５ｉｆｔ（モル比）が大きい程、ゲル化時間が短い
ことがわかる。特に、５ｉＯ１／ＮａｚＯ（モル比）が
２．０付近から１．５付近において、Ｃａｂ／５ｉｎｔ
の比率が１前後の充分大きな値にもかかわらず、充分に
長いゲル化時間の領域があることがわかる。すなわち、
水ガラス中のＳｉＯ□と充分に反応し得る量のＣａ　（
ＯＨ）ｚを用いて、充分長いゲル化時間が得られるので
、大きな固結強度を得るとともに、耐久性に優れた長期
固結強度を得ることができる。

また、表−５、表−７および表−８より、水ガラスモル
比が低（なると長期強度が大きくなることがわかる。さ
らに、３号水ガラス（モル比２．９４）とモル比が２．
５の水ガラスの場合を比較すると、３号水ガラスでは長
期強度が低下するのに対し、モル比２．５の水ガラスで
は長期強度が増加することがわかる。さらにまた、長期
強度はモル比が１．５〜２．０付近で最も高いこともわ
かる。

なお、本発明は、実験−２における消石灰の上ずみ液を
用いたちの比較すると、大きな強度を得るものであるが
、これは粉状Ｈ溶性訪ルシウム化合物を用いることに依
存する。たとえば、消石灰は比表面積がほぼ１０．００
Ｍ／　ｇの粉体であり、これを充分な量前記水ガラスに
懸濁させると、粉状カルシウム化合物のまわりにＳｉＯ
□が吸着して反応し、ゲルの内部に強固な構造を形成し
ながら土粒子間を填充する。また、難溶性カルシウムは
長期間にわたって水ガラス中のＳｉＯ□にＣａイオンを
供給して珪酸カルシウムを形成しつづけるため、上ずみ
液の場合に比べて強度が大きく、かつ長期強度に優れた
効果を発揮する。

また、水ガラスのモル比に関しては、モル比が２．５に
なると、これ以上の場合に比べて長期強度が優れるよう
になり、さらにモル比が２．０以下になると、難溶性カ
ルシウムを当量付近加えても、数十分〜数時間というき
わめて長いゲル化時間を得る特異な領域が出現する。

〔実験−６〕水ガラスと種々の難溶性カルシウム化合物との混合系に
ついて、ゲル化時間を測定し、結果を表−９に示した。

表−９において、混合液１００ｃｃ当りのＳｉＯ□含有
量は０．１９８モルである。

表−９表−９より、ＣａＣ１ｔのような水溶性カルシウム化合
物は瞬結となってしまい、水ガラスのモル比のいかんに
かかわらず、ゲル化時間を長くし得す、また、ＣａＣＯ
５は水ガラスのモル比が１付近の高アルカリでなくては
水ガラスと反応し得す、これに対して消石灰は１．５〜
２．０のモル比の水ガラスとも反応して、注入に最も適
したゲル化時間を得ることができ、さらに、消石灰と他
のカルシウム化合物とを併用することにより、モル比が
０．５〜２．５の広範囲の水ガラス領域で充分長いゲル
化時間のグラウトを得ることがわかる。

すなわち、難溶性カルシウムの中で消石灰（生石灰も同
じ）が最も適していることがわかるが、これは消石灰が
単に難溶性であることのみならず、溶解度が最適である
ことに起因するものと思われる。すなわち、Ｃａ（ＯＨ
）ｘの溶解度は０．１１７ｇ／１００ｇであり、ＣａＣ
０５（溶解度０．００６５ｇ／１００ｇ）や珪酸カルシ
ウム等にくらべて比較的大きいものであり、このように
、あまり溶解度が小さすぎても反応性が少なくなり、本
発明のカルシウム化合物として好ましくな（なるものと
思われる。

したがって、消石灰はＣａＣ０１よりも少ない水ガラス
のアルカリ量で注入に適したゲル化時間を得ることがで
き、経済的にも、また地盤中のアルカリ度を大きくしな
い点からも極めて優れているものと云うことができる。

なお、本発明では、難溶性カルシウム化合物と他の水溶
性反応剤を併用してもかまわない。

〔作用〕

本発明は水ガラスに粉状難溶性カルシウム化合物を懸濁
状態で存在させて一時に反応が進行しないようにし、か
つ混合液中の５ｉ（ｈ！％難溶性カルシウム化合物量、
Ｓｉ［□とＮａｚＯのモル比、ＳｉＯ，とＣａＯのモル
比を前述のような特定の範囲に定めることにより、従来
の低モル比水ガラス−セメントグラウトでは考えられな
いような長いゲル化時間、高固結強度ならびに長期耐久
性を得る。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明にかかる固結用材料はゲル化時間
を長くしても固結強度を得るとともに長期耐久性にも優
れ、地盤固結用の注入薬液として最適な固結用材料であ
る。

特許出願人　強化土エンジニャリング株式会社代　理　
人　弁理士　　染　　谷　　　　　仁手続補正書昭和６３年２月１０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３３５６６７号住所　　東京都文京区本郷３−３−１お茶の水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８、補正の内容　　別紙のとおり「明細書の浄書（内容に変更なし）」昭和６３年７月４日特許庁長官　　吉　１）　　文　毅　殿１、事件の表示昭和６２年特許願第３３５６６７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　し本願明細書
を次のとおりに補正する。

（１）特許請求の範囲を次のとおりに訂正する。

「特許請求の範囲水ガラスと、粉状難溶性カルシウム化合物とを含み、以
下の要件（１）〜（４）を具備してなる固結用材料。

（１）　Ｓ　ｉ　Ｏ，／　ＮａｔＯがモル比で０．５〜
２．５の範囲内であること。

（２）前記カルシウム化合　／ＳｉＯ□がモル比で０．
２以上であること。

（４）粉状難溶性カルシウム化合物の含有量が前記材料
１００ｃｃ当り１ｇ以上であること。」（２）第６ペー
ジ第３行ｒ　Ｃａ　Ｏ／　Ｓ　ｉ　ＯｚＪを「前記カル
シウム化合物／ＳｉＯ□」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】　水ガラスと、粉状難溶性カルシウム化合物とを含み、
以下の要件（１）〜（４）を具備してなる固結用材料。（１）ＳｉＯ＿２／Ｎａ＿２Ｏがモル比で０．５〜２．
５の範囲内であること。（２）ＣａＯ／ＳｉＯ＿２がモル比で０．２以上である
こと。（３）ＳｉＯ＿２の含有量が前記材料１００ｃｃ当り０
．０７モル以上であること。（４）粉状難溶性カルシウム化合物の含有量が前記材料
１００ｃｃ当り１ｇ以上であること。