JPH04136088A - 地盤注入用薬液 - 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〕 本発明は酸性コロイダルシリカと水ガラスからなる地盤
注入用薬液に係り、特に中性近辺で比較的長い時間でゲ
ル化し、固結物の耐久性に優れ、かつ浸透性がよく、固
結強度が大きく、地下水の汚染のない公害防止に優れた
地盤注入用薬液に関する。

さらに、無機塩類、アルカリ剤あるいは酸を添加するこ
とによりゲル化時間の調整を可能にし、またセメントの
混合により強固なるセメントグラウトを得ることができ
る。

〔従来の技術〕

従来の水ガラスを用いたグラウトは、水ガラスと酸性反
応剤からなり、強アルカリ領域で固結するものであり、
浸透性に劣り、ゲル化時間を長くすることができず、し
かも高強度を得ることができず、またアルカリが溶脱す
るおそれがあるため地下水をアルカリ性にし、かつアル
カリによるシリカの溶脱のため耐久性が得られなかった
。その改良法として水ガラスと酸性反応剤を混合して得
られる酸性シリカゾルと塩基性反応剤により弱酸性から
弱アルカリ領域で固結せしめてアルカリの逸脱防止と強
度の増加がはかられている。しかし高強度を得るために
水ガラス濃度を高くするとゲル化時間が短くなり、長い
ゲル化時間を得るためにはｐＨを強酸性にしなければな
らず、より一層の強度増加をはかることは不可能であっ
た。またゲルの収縮現象がみられるため粗い土層に注入
した場合、長期的に透水性の低下が生ずるので恒久性グ
ラウトとしては不充分である。

また、水ガラスのアルカリ分をイオン交換樹脂で処理し
て除き、活性シリカを増粒して弱アルカリ性で安定化し
た超微粒子の珪酸コロイド溶液を用い、これに陵、塩、
セメント等を加えて一定時間後にゲル化せしめる注入材
も開発されている。

このグラウトはシリカの溶脱、ゲルの収縮現象はほとん
どみられず、強度的には初期から水中養生経過中はぼ安
定した強度を維持し耐久性にも優れている。しかし、安
定した強度を示すものの水中養生中における強度の増強
はほとんどみられないため、初期強度以上の強度増加は
期待できず耐久性にも限度がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は珪酸コロイド溶液のゲルの特性を生かして、比
較的高い初期強度はそのまま維持し、水中養生中ではさ
らに一層の強度増加をはかることによって、基礎地盤の
支持力の増加、地山の強化、堤防・トンネル等の止木工
事等の恒久性を要する目的、さらに注入後、数年後に掘
削するような長期仮設工事においても適用でき、従来の
グラウト以上に浸透性がよく、固結強度が一層優れ二次
汚染のない恒久性の地盤注入用薬液を提供するものであ
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
をイオン交換樹脂処理によってアルカリをほとんど除去
して得られる珪酸のコロイド溶液および酸性反応剤を混
合して得られる酸性コロイダルシリカと、水ガラスとか
らなることを特徴とし、さらに必要に応じて無機塩類、
アルカリ剤および酸の群から選ばれた一種またはそれ以
上を含有してなることを特徴とする。

前記珪酸コロイド溶液は水ガラスのアルカリ分をイオン
交換樹脂により除いた超微粒子のシリカ溶液であり、こ
れを酸性反応剤と混合して酸性コロイダルシリカとし、
これと水ガラスを組み合わせることにより、前記の目的
を達成することを特徴とし、必要に応じてこの系に無機
塩類・アルカリ剤あるいは酸の添加によりゲル化時間の
調整をはかることができる。

一般に高強度を得るために、珪酸コロイド溶液または水
ガラスを高濃度にすると、ｐＨ４以下でも二液混合時に
、瞬間的に不均一ゲルができ、土壌への浸透が不可能な
ばかりか、できたサンドゲルは弱いものとなってしまう
。

これに対し、珪酸コロイド溶液を酸性にした場合には、
均一にゲル化し、ゲルタイムも長時間が可能になり、さ
らに緩衝剤を添加すると、均一にゲル化し、ゲルタイム
も２０分以上と長時間が可能となる。緩衝剤としては、
珪酸コロイド溶液または水ガラスに直接溶解できるもの
が作業上好ましく、また上記液に溶解することにより緩
衝作用を示すものでもよく、無機塩または無機塩と酸の
組み合わせが好ましい。

また、本発明の酸性コロイダルシリカは、ｐＨ３以下に
すると、長期間安定であり、必ずしも現場で製造しなく
てもよく、工場で生産することもできる。

また、水ガラスからの酸性シリカゾルの製造と異なり、
簡単な装置、作業で珪酸コロイド溶液を酸性コロイダル
シリカにすることができ、単に酸性硫酸ナトリウムの固
体を溶解させても製造することができる。

ホモゲルのｐＨは、恒久性、特にシリカ分の溶出の点か
ら、１０以下が好ましく、また、安全価、公害の問題か
ら、中性付近が特に好ましい。

さらに、二液混合後ゲル化するまでの間、できるだけ低
粘度の方が好ましく、その場合にはｐＨが７以下が好ま
しい。また、ｐＨが低いところでゲル化させる場合には
、ゲルタイムのコントロールが難しいが、そのような場
合にはカリミョウバン、塩化マグネシウム等を添加する
のが好ましい。

〔作用〕

酸性コロイダルシリカを用いたグラウトも珪酸コロイド
溶液を用いたグラウトも、ともに公知であるが本発明は
これらを組み合わせることにより酸性コロイダルシリカ
は水ガラスによってゲル化の方向に移行するとともに、
水ガラスは酸性コロイダルシリカによってゲル化の方向
に移行する。

本発明者はこの珪酸コロイドのシリカの粒径は大きく、
水ガラスのシリカ粒子は小さく、この両者を組み合わせ
てゲル化させると酸性コロイダルシリカ中のシリカ分と
水ガラス中のシリカ分が互いに相乗的に結合して、密実
な構造を形成することを見出し、これによって初期強度
・長期強度ともに優れ、シリカ分の溶脱・ゲルの収縮は
ほとんどみられず、したがって強度、止水性からみて極
めて優れた固結体を得ることができ、本発明を完成した
。

本発明は酸性コロイダルシリカグラウトよりも濃厚なシ
リカを用いて、しかも長いゲル化時間でゲル化せしめ高
強度を得ることができる。また、珪酸コロイド溶液を用
いたグラウトよりも低いシリカ濃度で高い初期強度と高
い長期強度、さらに低粘性のため優れた浸透性を得るこ
とができる。

この系に無機塩類、アルカリ剤、酸のいずれかあるいは
複数を添加するとゲル化時間の調整をはかることができ
る。

なお、セメントをさらに混合しても、この系の高濃度シ
リカとの相乗作用で極めて高強度のグラウトとすること
ができる。

〔発明の実施例〕

以下、実施例により具体的に詳述する。

実施例　１ １、使用水ガラス 次の組成、物性からなる３号および４号水ガラスを使用
する。

比重（２０℃）： ５ｉＯｚ： ａｚＯ ｎ（モル比）二 粘度（２５℃）： ３号　　　４号 １．４１２　　　　Ｌ、２７ ２８、２９％　　２３．５％ ９．９４％　　６．０５％ ２．９４　　　３．９５ ８０　ｃｐｓ　　　２０ｃｐｓ ２、使用酸性コロイダルシリカ溶液 （１）使用珪酸コロイド溶液 珪酸コロイド溶液は水ガラスのアルカリ分をイオン交換
樹脂によって除去してシリカ溶液を安定化した超微粒子
シリカ溶液で、次の組成、物性のものを使用する。

比重（２５℃）　　：　　１．２１２、Ｓ　ｉ　０２　
　：　　３０．６％Ｎａ＝Ｏ：　　０．３９％、　ｐＨ
：１０．０平均粒径：１０〜２０ｍμ 粘度（２５℃）　　：　　＜１５ｃｐｓ（２）酸性コロ
イダルシリカの配合 表−１に示す２種類の配合（１０００ｍ１当り）にかか
る酸性コロイダルシリカを使用する。

表−１ ＊この溶液は長期間安定である。

３、酸性コロイダルシリカ−水ガラス系酸性コロイダル
シリカとして表−１の（ロ）と、硬化剤として水ガラス
および水ガラスと無機塩類を使用した系についてのゲル
化時間、ｐＨおよびＳ１０．の量を表−２に示す。

４、固結強度 酸性コロイダルシリカ−水ガラス系のゲル化時間、豊浦
標準砂を使用したサンドゲルの一軸圧縮強度を表−３に
示す。

本発明にかかる系では、珪酸コロイド溶液に対し、水ガ
ラスを添加することによりホモゲルからの離れはなく、
初期強度は比較的大きく水中養生の経過とともに一層の
強度がみられる。またシリカの溶脱も少なくすることが
できる。

実施例　２ １、硫酸による酸性コロイダルシリカの調製水ガラスを
イオン交換樹脂処理によってアルカリをほとんど除去し
て得られる珪酸コロイド溶液２００ｇと７２％硫酸８．
０ｇを混合することにより２０℃でｐ　Ｈ０，９４、比
重１．２３ｇ／ｃｃの酸性コｏイダルシリ力を調製した
。

２、ｐＨとゲル化時間との関係 上述の酸性コロイダルシリカを用いて表−４に示される
ようにｐＨとゲル化時間の関係を調べた。

３、サンドゲル強度 表−５に従って豊浦標準砂（１日強度）トゲルー軸圧縮
強度を測定した。

のサン 実施例　３ 実施例２と同様にして硫酸による酸性コロイダルシリカ
を調製し、表−６、表−７に示されるようにｐＨとゲル
化時間の関係および豊浦標準砂（１日強度）のサンドゲ
ル−軸圧縮強度を測定した。

比較例　１ 水ガラスと酸性反応剤を混合してえられる酸性シリカゾ
ルと水ガラスからなるグラウトを比較例として表−８に
その配合、ゲル化時間、サンドゲル−軸圧縮強度を示す
。

（注） 酸性シリカゾル（１００ｍ１当り） ３号水ガラス　：　　　４０ｒｒ＋ｊ！７２％硫酸　　
：　　　９ｍｌ 水　　　　　　：　　　　５１ｍｊ！ 上記程度の水ガラスを含む酸性シリカゾルの製造は特殊
な装置を必要とし、これ以上の水ガラス濃度になると技
術的に餐造は不可能に近い。従ってこれと水ガラスから
なるゲル中のＳ＋Ｏｚｍ度も上記程度がまた、ホモゲル
は離漿水を多量生じてゲルの収縮が著しい。

比較例　２ 珪酸コロイド溶液を酸性コロイダルシリカにすることな
く、珪酸コロイド溶液を直接酸や塩を加えてゲル化せし
めた例を表−９にあげる。

この比較例ではゲル化時間は長く、かつゲルの収縮もほ
とんどみられないが、初期強度と水中養生の経過による
強度はほとんど変化はなく、初期強度以上の強度増強を
期待することはできない。

〔発明の効果〕

以上の実施例から本発明については次のような効果が明
らかに認められる。

１、ゲル化時間 本発明の系ではＳ＋Ｏａの濃度を高くしても数分から数
１００分にわたるゲル化時間の調整ができる。

したがって、優れた浸透性が期待でき、かつゲル化時間
が１００分以内ぐらいでのｐＨ領域ではほぼ中性に近い
状態にあることから、環境保全の点からも好ましい。ま
た、無機塩類、アルカリ剤、酸の少量の添加で、さらに
ゲル化時間の調整を図ることができる。

２、固結強度 珪酸コロイド溶液−硬化剤の系では経時的の強度増加は
ほとんどみられないのに対して、本発明にかかる系では
、水ガラスの少量の併用で初期強度が強く、しかも経時
的に強度が増加することがわかる。また、ＳｉＣ２の濃
度で比較しても低濃度で高い強度がえられる。

３、容積変化および溶解シリカ 水ガラスからの酸性シリカゾル−硬化剤系は容積の収縮
ならびにＳｉｎ、の溶脱がかなりみられるのに対し、本
発明にかかる系ではホモゲルからの離漿水もなく、容積
変化、５１０２の溶脱はほとんどみられない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水ガラスをイオン交換樹脂処理によってアルカリ
   をほとんど除去して得られる珪酸のコロイド溶液および
   酸性反応剤を混合して得られる酸性コロイダルシリカと
   、水ガラスとからなる地盤注入用薬液。
2. （２）請求項第１項に記載の地盤注入用薬液において、
   さらに無機塩類、アルカリ剤および酸の群から選ばれた
   一種またはそれ以上を含有してなる地盤注入用薬液。