JPH04211491A - 地盤注入用薬液を調製するための硬化剤組成物、地盤注入用薬液を調製する方法及び地盤への薬液注入工法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤注入用薬液を調製
するための安定化された硬化剤組成物及びこのような安
定化された硬化剤組成物を用いる地盤注入用薬液を調製
する方法に関する。更に、本発明は、上記のようにして
調製された地盤注入用薬液を用いる地盤への薬液注入工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤を強化し、或いは漏水地
盤の止水を行なうために、グラウト剤といわれる地盤注
入用薬液を地盤に注入し、地盤中でゲル化させるグラウ
ト工法が広く知られており、地盤注入用薬液としては、
既にケイ酸ソーダ水溶液（以下、Ａ液という）と水不溶
性の硬化剤の水懸濁液（以下、Ｂ液という。）とを混合
して用いるケイ酸ソーダ−硬化剤懸濁液型のものが種々
知られている。

【０００３】上記Ｂ液に含まれる硬化剤としては、例え
ば、石膏と石灰の組合せ、石膏と石灰とセメントの組合
せ、石膏とセメントの組合せ等がよく知られている。こ
れら硬化剤は何れも、水懸濁液の状態において、水和反
応によって、粘度が上昇して浸透性が低下し、或いは得
られるホモゲル強度が低下し、遂には、Ｂ液自体がゲル
化して硬化剤液として機能しなくなるので、Ｂ液の安定
性を高めるために、従来、種々の方法が提案されている
。

【０００４】例えば、特公昭６２−３１７５９号公報に
は、硫酸カルシウムとアルカリ土類金属の水酸化物から
なるＢ液において、その安定剤として、縮合リン酸塩を
用いることが提案されている。この方法によれば、Ｂ液
の安定性は高められるものの、Ｂ液の調製前に、縮合リ
ン酸塩と硬化剤とを袋内に一緒に充填し、即ちワンパッ
ク化して放置すると、縮合リン酸塩が徐々に化学変化し
て、やがては安定剤として機能しなくなるので、縮合リ
ン酸塩と硬化剤とを別々に袋内に充填して保存し、別々
に注入現場に搬入しなければならず、このように、保存
や運搬が煩雑である。

【０００５】また特公昭６２−９１５５号公報には、石
膏と石灰とからなるＢ液において、その安定剤として、
ノニオン系又はアニオン系界面活性剤を含有させること
が提案されている。この方法によってもＢ液の安定性は
高められるが、しかし、上記界面活性剤は、石膏、石灰
と同時に、又はそれらの存在下では溶解しないため、Ｂ
液の調製に際しては、予め界面活性を水に溶解させ、こ
れに石膏及び石灰を配合しなければならないので、前記
と同様に、界面活性剤と硬化剤とをワンパックとするこ
とができず、界面活性剤と硬化剤とを別々に現場に搬入
せざるを得ないという、実用的には極めて大きな不便が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の地盤
注入用薬液におけるＢ液の安定化に関する問題、特に、
硬化剤を安定剤と共にワンパック化した包装状態で安定
に保持することができる硬化剤組成物を得るために鋭意
研究した結果、完成されたものである。即ち、オキシカ
ルボン酸のアルカリ金属塩は、その金属イオンの封鎖作
用によって、硬化剤の水和反応を抑制して、Ｂ液の安定
化を図ることができるのみならず、オキシカルボン酸の
アルカリ金属塩は、硬化剤と反応しないので、これらを
安定にワンパック化することができ、更に、このように
安定剤を含む安定化された硬化剤組成物を水に投入して
混合するだけで、安定性の高いＢ液を得ることができ、
しかも、このＢ液をＡ液と混合して得られる注入液は、
粘度が低いために浸透性に優れ、且つ、そのホモゲルの
一軸圧縮強度も改善された地盤注入用薬液を得ることが
できることを見出して、本発明に至ったものである。

【０００７】本発明は、予め混合されワンパック化され
た、安定剤粉末と硬化剤粉末とからなる安定化された硬
化剤組成物を提供することを目的としする。更に本発明
は、このような安定化された硬化剤組成物を用いてＢ液
を調製し、このＢ液をＡ液と混合することによって、地
盤への浸透性に優れ、更に一軸圧縮強度が著しく改善さ
れたホモゲルを与える地盤注入用薬液の調製方法を提供
するまた本発明は、このような薬液を用いる地盤への薬
液注入工法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記（
ａ）成分である硬化剤の粉末と（ｂ）成分である安定剤
の粉末とからなる、地盤注入用薬液を調製するための安
定化された硬化剤組成物が提供される。 （ａ）成分：セメント及び石灰より選ばれる少なくとも
１種と石膏 （ｂ）成分：オキシカルボン酸のアルカリ金属塩。

【０００９】また、本発明によれば、下記のＡ液及びＢ
液からなる地盤注入用薬液の調製方法において、（ａ）
成分である硬化剤の粉末と（ｂ）成分である安定剤の粉
末とからなる安定化された硬化剤組成物を水に加えて、
Ｂ液を調製し、このＢ液をＡ液と混合することを特徴と
する地盤注入用薬液を調製する方法が提供される。 Ａ液：ケイ酸ソーダ水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分である硬化剤と（ｂ）成分である
Ｂ液安定剤とからなる水懸濁液。

【００１０】 （ａ）成分：セメント及び石灰より選ばれる少なくとも
１種と石膏 （ｂ）成分：オキシカルボン酸のアルカリ金属塩。更に
本発明によれば、上記のようにして調製された地盤注入
用薬液を地盤に注入する地盤への薬液注入工法が提供さ
れる。本発明において、安定化された硬化剤組成物は、
前記（ａ）成分である硬化剤の粉末と（ｂ）成分である
安定剤の粉末とからなる。ここに、硬化剤としては、セ
メント及び石灰より選ばれる少なくとも１種と石膏との
混合物が用いられ、また、安定剤としては、オキシカル
ボン酸のアルカリ金属塩が用いられる。

【００１１】上記石膏としては、二水石膏、半水石膏、
ＩＩＩ　型無水石膏、ＩＩ型無水石膏等が用いられるが
、特に半水石膏またはＩＩＩ　型無水石膏が好ましく用
いられる。 半水石膏は、α半水石膏又はβ半水石膏をいい、ＩＩＩ
　型無水石膏は、ＩＩＩ　型α無水石膏又はＩＩＩ　型
β無水石膏をいう。このＩＩＩ　型β無水石膏は、可溶
性無水石膏とも称されているものであって、ＣａＳＯ４
　なる化学式を有し、例えば天然の二水石膏（ＣａＳＯ
４　・２Ｈ２Ｏ）や所謂化学石膏から製造することがで
きる。

【００１２】また、石灰としては、生石灰又は消石灰が
用いられるが、好ましくは消石灰が用いられる。更に、
セメントとしては、ジエットセメント、ポルトランドセ
メント、アルミナセメント、高炉セメント等が用いられ
るが、特にポルトランドセメントが好ましく用いられる
。

【００１３】これら石膏、石灰及びセメントは、微粒子
であるほど、得られる注入薬液のゲルタイムが短く、ホ
モゲル強度の発現が速い傾向にあるので、粒径は約４０
μｍ以下、更には約３０μｍ以下であることが好ましい
。また、地盤への浸透性やホモゲルの一軸圧縮強度を大
幅に低下させない範囲において、上記した以外の水硬生
粉体を併用してもよい。

【００１４】前記安定剤であるオキシカルボン酸のアル
カリ金属塩としては、例えばクエン酸、酒石酸、リンゴ
酸、グリコン酸、乳酸等のオキシ酸のアルカリ金属塩を
挙げることができ、好ましいアルカリ金属塩としては、
ナトリム塩やカリウム塩を挙げることができる。これら
安定剤としてのオキシカルボン酸のアルカリ金属塩も、
水中に投入、攪拌したとき、短時間に溶解して薬液の調
製作業を良好ならしめるように、微粒子であるほど好ま
しい。安定剤の種類にもよるが、特に粒径が約１００　
μｍ以下、更には約５０μｍ以下であると水への溶解性
が良好であるので、それだけで作業性が良いという利点
があるが、更に、例えば安定剤の溶解中に、石膏中のＩ
ＩＩ　型石膏がＩＩ型石膏に変質したり、半水石膏が二
水石膏に変質したりしてゲル強度の低下を招くこともな
い点で好ましい。

【００１５】本発明による硬化剤組成物においては、オ
キシカルボン酸のアルカリ金属塩は、前記（ａ）成分で
ある硬化剤１００重量部に対して、通常、０．１　〜２
　重量部の範囲で用いられる。安定剤の配合量が硬化剤
剤１００重量部に対して０．１　重量部よりも少ないと
きは、Ｂ液の安定化の効果が乏しい。即ち、硬化剤と安
定剤との混合物である硬化剤組成物を水に加え、攪拌し
てＢ液を調製したとき、Ｂ液中で硬化剤が水和反応を起
こして、Ｂ液の粘度が上昇したり、或いはＢ液の攪拌を
停止したときに沈澱物が硬化し、再分散が困難になる等
の不都合を生じて、薬液を地盤に注入することが困難と
なることがある。更にこのように、硬化剤の硬化が部分
的に生じたＢ液は、これをＡ液と混合して得られるホモ
ゲルの強度が著しく低下することもある。しかし安定剤
も余り多量に用いるときは、Ａ液とＢ液とを混合して得
られる薬液のホモゲル強度の発現が遅くなるので好まし
くない。

【００１６】本発明による硬化剤組成物は、このように
、硬化剤の粉末と安定剤の粉末との混合物であって、包
装袋にワンパック化した包装状態において、硬化剤は、
長期間にわたって安定に保持され、しかも、このように
ワンパック化した硬化剤と安定剤とを同時に水中に投入
し、攪拌すれば、安定剤は、容易に水中に溶解してＢ液
を与えると共に、Ｂ液の安定剤として機能する。

【００１７】本発明による硬化剤組成物のワンパック化
は、硬化剤と安定剤とを所定の割合で均一な又は均一で
ない混合物として、包装袋に充填すればよい。包装袋は
、長期の保存中に雨露に濡れたり大気中の湿気を吸収し
て硬化剤組成物が変質する（例えば、ＩＩＩ　型無水石
膏や半水石膏が二水石膏に変質する）ことのないように
、耐水性材料からなるものが好ましい。例えば、ポリオ
レフィン等の合成樹脂やアスファルト、タール等の耐水
性材料によって内表面もしくは外表面を被覆したクラフ
ト紙や、これらの耐水性材料を介して複数の紙が接合さ
れてなる包装材からなるものが、耐水性・取扱性の面か
ら好ましい。より具体的には、ＪＩＳ　Ｐ３４０１　に
規定される第２種のクラフト紙、ＪＩＳ　Ｚ１５０３　
に規定されるターポリン紙等が包装材の例として挙げら
れる。

【００１８】このように、硬化剤と安定剤とをワンパッ
ク化することによって、ゲルタイム及びホモゲルの強度
を変更する場合、各成分の増減を容易に行うことができ
、薬液の注入現場における作業性が著しく改善される。 本発明によれば、このようにワンパック化した硬化剤組
成物をそのまま、水に加え懸濁液としてのＢ液を調製し
、このＢ液をＡ液と混合することによって、地盤注入用
薬液を調製することができる。

【００１９】上記Ａ液であるケイ酸ソーダとしては、Ｊ
ＩＳ　Ｋ　１４０８に規定されている１号、２号又は３
号が好ましく用いられるが、特に３号が好ましく用いら
れる。このような薬液の調製方法において、ケイ酸ソー
ダの使用量は、注入する地盤の状態や目的に応じて適宜
に選ばれ、薬液４００ｌ中、上記ＪＩＳ　で規定された
水溶液にて、通常、６０〜１６０ｌの範囲であり、特に
、７０〜１４０ｌの範囲が好適である。

【００２０】本発明の方法による地盤への薬液注入工法
は、上述したようにして、Ａ液とＢ液とをそれぞれ別個
の槽にて調製し、これらを従来より注入工法として確立
されている方法、例えば、単管注入法や二重管注入法等
によって、所要の地盤に注入する。薬液のゲルタイムを
短くする場合や、ホモゲル強度を増加する場合には、Ａ
液中のケイ酸ソーダの濃度を高め、更に、ワンパック化
した硬化剤と安定剤の量を増せばよく、他方、薬液のゲ
ルタイムを長くしたり、ホモゲル強度を低くする場合に
は、Ａ液の濃度を下げると共に、ワンパック化した硬化
剤と安定剤の量を低減すればよい。

【００２１】

〔硬化剤と安定剤との配合〕

表１及び表２に示す割合で硬化剤及び安定剤を計量し、
均一に混合して硬化剤組成物とした後、ポリエチレンラ
ミネートクラフト紙（クラフト紙とクラフト紙の間にポ
リエチレンシートをラミネートしたもの）からなる耐水
性の袋に密封し、表１及び表２の「放置日数」に記載の
期間、室温で放置した。

【００２２】尚、用いたβ半水石膏及び消石灰の粒径は
いずれも約１０μｍ、セメントの粒径は約３０μｍ、安
定剤の粒径は約７５μｍ程度であった。 〔Ｂ液中の硬化剤が固結するまでの時間（Ｂ液安定性）
〕 表１及び表２に示す割合で３０℃の配合水１７６ｇに上
記硬化剤組成物を投入し、５分間攪拌した後放置し、沈
降した硬化剤が固結するまでの時間を測定した。結果を
表１及び表２に示す。 〔薬液のゲルタイム〕 表１及び表２に記載したＡ液組成による配合割合で、３
号ケイ酸ソーダと水を混合してＡ液を調製した。別に、
水１７６ｇに表１及び表２に記載した配合割合で硬化剤
組成物を投入し、５分間攪拌してＢ液を調製した。

【００２３】これらＡ液とＢ液とをそれぞれ２０℃に調
整した後、混合しゲルタイムを測定した。結果を表１及
び表２に示す。 〔ホモゲルの一軸圧縮強度〕 別に、上記Ａ液及びＢ液をそれぞれ２０℃に調整した後
、これらを混合し、硬化物、即ち、ホモゲルをつくり、
２０℃で１日間養生した後、一軸圧縮強度を測定した。 結果を表１及び表２に示す。尚、本測定は、Ｂ液の安定
性の高いものについてのみ行った。

【００２４】本発明による実施例１及び３においては、
硬化剤と安定剤とを均一に混合して組成物とし、６時間
放置した後、Ｂ液を調整したものである。液温が３０℃
でも、６時間にわたってＢ液が安定であることが示され
ており、従って、このようなＢ液は、夏期においても、
十分に実用することができる。また、ホモゲルの強度も
実用上、十分である。

【００２５】本発明による実施例２、４及び６において
は、硬化剤と安定剤とを均一に混合して、組成物とした
後、９０日間放置して、Ｂ液を調整したものである。こ
の場合にも、Ｂ液は安定であって、先の実施例と比べて
も、ゲルタイム及びホモゲルの一軸圧縮強度は、変化し
ていない。実施例６及び７においては、硬化剤組成物の
調整において、安定剤として、クエン酸ソーダに代えて
、酒石酸ソーダ及びクエン酸カリウムを用いたものであ
るが、クエン酸ソーダを用いた場合と同じ結果が得られ
ることが示されている。

【００２６】これに対して、比較例１においては、硬化
剤組成物の調整に際して、安定剤として、クエン酸ソー
ダに代えて、それぞれトリポリリン酸ソーダを用いた場
合である。薬液の地盤への注入における実用性では問題
ないが、Ｂ液の安定性がやや低下する。比較例２及び３
においては、トリポリリン酸ソーダと硬化剤とを均一に
混合して、硬化剤組成物とした後、９０日間放置して、
Ｂ液を調整したものである。Ｂ液の安定性は著しく低く
、トリポリリン酸ソーダが硬化剤と接触することによっ
て、化学変化し、Ｂ液の安定剤として機能していないこ
とが示される。従って、トリポリリン酸ソーダを硬化剤
と共に混合して組成物とし、ワンパックして、保存する
ことができないことが示される。

【００２７】比較例４においては、硬化剤組成物の調整
に際して、安定剤として、リグニンスルホン酸塩を用い
た場合である。この硬化剤組成物は、水中に投入し、攪
拌しても、リグニンスルホン酸塩が水に溶解せず、Ｂ液
中の硬化剤は、３０分間で固結する。薬液の地盤への注
入においては、Ａ液とＢ液との混合後、注入が完了する
までに、通常、１〜２時間程度を必要とするので、この
ように、硬化剤が短時間に硬化する薬液は、実用し難い
。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】（実施例８）ポリエチレンラミネートクラ
フト紙からなる耐水性の袋の代りに、２重のクラフト紙
からなる袋を用いて、硬化剤を密封し放置した以外は、
実施例２と全く同様の手順により同様の組成のＢ液、Ａ
液を調整し、両液を混合した際のホモゲルの一軸圧縮強
度を測定したところ、１０Ｋｇ／ｃｍ２　と実施例２よ
り低い値を示した（９０日間の内に湿気を吸収し、硬化
剤が変質したためと推定される）。

【００３１】

【発明の効果】本発明による硬化剤組成物は、硬化剤と
共に安定剤を含む混合物であって、包装袋にワンパック
した状態で長期間にわたって、硬化剤を安定に保存する
ことができる。しかも、このような安定化された硬化剤
組成物は、水に投入して、混合するだけで、安定性の高
いＢ液を与えるので、極めて作業性にすぐれ、ゲルタイ
ム及び強度の変更も容易である。また、Ｂ液が安定性に
すぐれると共に、このＢ液とＡ液とを混合して得られる
注入液は、粘度が低いために、浸透性にすぐれ、且つ、
地盤に注入することによって、一軸圧縮強度が改善され
たホモゲルを生成し、地盤を改良する。更に、Ｂ液での
硬化剤の水和反応が抑制されるので、ゲルタイムが安定
しており、ホモゲル強度にもすぐれる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記（ａ）成分である硬化剤の粉末と
   （ｂ）成分である安定剤の粉末とからなる、地盤注入用
   薬液を調製するための安定化された硬化剤組成物。 （ａ）成分：セメント及び石灰より選ばれる少なくとも
   １種と石膏 （ｂ）成分：オキシカルボン酸のアルカリ金属塩【請求
   項２】　　下記のＡ液及びＢ液からなる地盤注入用薬液
   の調製方法において、（ａ）成分である硬化剤の粉末と
   （ｂ）成分である安定剤の粉末とからなる安定化された
   硬化剤組成物を水に加えて、Ｂ液を調製し、このＢ液を
   Ａ液と混合することを特徴とする地盤注入用薬液を調製
   する方法。 Ａ液：ケイ酸ソーダ水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分である硬化剤と（ｂ）成分である
   Ｂ液安定剤とからなる水懸濁液 （ａ）成分：セメント及び石灰より選ばれる少なくとも
   １種と石膏 （ｂ）成分：オキシカルボン酸のアルカリ金属塩【請求
   項３】　　下記のＡ液及びＢ液を混合してなる地盤注入
   用薬液を地盤に注入する地盤への薬液注入工法において
   、（ａ）成分である硬化剤の粉末と（ｂ）成分である安
   定剤の粉末とからなる安定化された硬化剤組成物を水に
   加えて、Ｂ液を調製し、このＢ液をＡ液と混合して、地
   盤注入用薬液を調製し、この薬液を地盤に注入すること
   を特徴とする地盤への薬液注入工法。 Ａ液：ケイ酸ソーダ水溶液 Ｂ液：下記（ａ）成分である硬化剤と（ｂ）成分である
   Ｂ液安定剤とからなる水懸濁液。 （ａ）成分：セメント及び石灰より選ばれる少なくとも
   １種と石膏 （ｂ）成分：オキシカルボン酸のアルカリ金属塩