JPH05320644A - 地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 - Google Patents
地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法Info
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- JPH05320644A JPH05320644A JP12915092A JP12915092A JPH05320644A JP H05320644 A JPH05320644 A JP H05320644A JP 12915092 A JP12915092 A JP 12915092A JP 12915092 A JP12915092 A JP 12915092A JP H05320644 A JPH05320644 A JP H05320644A
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- ground
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- polyisocyanate
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 岩盤、地盤、人工構造物などの不安定部分の
固結安定化および止水に有用な注入薬液組成物とそれを
用いる安定強化止水工法を提供する。 【構成】 (A) ケイ酸ソーダ水溶液と、(B) ポリイソシ
アネートおよび(C) 無機充填剤とからなる安定化用注入
薬液組成物、およびそれを地盤や人工構造物に注入固結
する安定強化止水工法。 【効果】 無機充填剤を配合することによりポリイソシ
アネートと無機充填剤との混合液の安定性、ポンプ循環
性がすぐれ、かつ複合固結体の強度がきわめて大きく大
断面トンネル、大深度地下工事、既設トンネルの補強な
ど大きい地盤支持力が要求される地盤安定化にきわめて
有効である。
固結安定化および止水に有用な注入薬液組成物とそれを
用いる安定強化止水工法を提供する。 【構成】 (A) ケイ酸ソーダ水溶液と、(B) ポリイソシ
アネートおよび(C) 無機充填剤とからなる安定化用注入
薬液組成物、およびそれを地盤や人工構造物に注入固結
する安定強化止水工法。 【効果】 無機充填剤を配合することによりポリイソシ
アネートと無機充填剤との混合液の安定性、ポンプ循環
性がすぐれ、かつ複合固結体の強度がきわめて大きく大
断面トンネル、大深度地下工事、既設トンネルの補強な
ど大きい地盤支持力が要求される地盤安定化にきわめて
有効である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤や人工構造物など
の安定化用注入薬液組成物およびそれ用いた安定強化止
水工法に関する。さらに詳しくは、破砕帯を有する岩盤
や不安定軟弱地盤の固結安定化、漏水、湧水のある岩盤
ないし地盤の止水、さらにコンクリートなどの人工構造
物のクラック、空隙、既設トンネルなどの安定強化止水
工法およびそれに用いる安定化用注入薬液組成物に関す
る。
の安定化用注入薬液組成物およびそれ用いた安定強化止
水工法に関する。さらに詳しくは、破砕帯を有する岩盤
や不安定軟弱地盤の固結安定化、漏水、湧水のある岩盤
ないし地盤の止水、さらにコンクリートなどの人工構造
物のクラック、空隙、既設トンネルなどの安定強化止水
工法およびそれに用いる安定化用注入薬液組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、不安定岩盤や地盤の安定強化、人
工構造物のクラックや空隙の充填法の1つとして無機な
いし有機系グラウトの注入が行なわれ、ある程度の効果
をあげている。
工構造物のクラックや空隙の充填法の1つとして無機な
いし有機系グラウトの注入が行なわれ、ある程度の効果
をあげている。
【0003】しかしながら、これらの方法を詳細にチェ
ックすると、必ずしも満足しうる結果がえられていな
い。たとえば、一般に多用されているセメントミルク系
では懸濁液の形態であるため、岩盤や人工構造物などの
クラックや砂礫などの地盤層への浸透性がわるく、かつ
固結速度が遅く、強度発現が遅いため、短時間に固結し
て強度が発現することが要求されるトンネルや地下地盤
掘削時での不安定地山を早期に安定強化させる目的は達
しえない。さらに、湧水や漏水のみられるばあいはなお
さら注入セメントミルクが希釈、流失してしまう。また
代表的な無機系グラウトである水ガラス系2液システム
グラウトについても固結体強度が3〜10kg/cm2 程度と
低く、さらに固結体が水と接触すると経時変化が起こ
り、Na2 OやSiO2 などの主成分が溶脱し、アルカ
リ汚染や大幅な強度低下にいたるという問題がある。
ックすると、必ずしも満足しうる結果がえられていな
い。たとえば、一般に多用されているセメントミルク系
では懸濁液の形態であるため、岩盤や人工構造物などの
クラックや砂礫などの地盤層への浸透性がわるく、かつ
固結速度が遅く、強度発現が遅いため、短時間に固結し
て強度が発現することが要求されるトンネルや地下地盤
掘削時での不安定地山を早期に安定強化させる目的は達
しえない。さらに、湧水や漏水のみられるばあいはなお
さら注入セメントミルクが希釈、流失してしまう。また
代表的な無機系グラウトである水ガラス系2液システム
グラウトについても固結体強度が3〜10kg/cm2 程度と
低く、さらに固結体が水と接触すると経時変化が起こ
り、Na2 OやSiO2 などの主成分が溶脱し、アルカ
リ汚染や大幅な強度低下にいたるという問題がある。
【0004】一方、尿素系などの有機系グラウトについ
ても固結強度不足や、硫酸、ホルマリンなどの硬化成分
や助剤成分の溶出が発生するという問題がある。また、
特公昭63-63687号公報、同63-63688号公報、同63-63688
号公報、特開昭63-7413 号公報、同63-7490 号公報、同
63-7491 号公報、同63-8477 号公報、同63-35913号公報
などには、ポリオールとポリイソシアネートを主成分と
する速硬性硬質発泡ウレタンシステム注入による岩盤の
固結工法が記載されているが、これらの工法によれば、
形成される固結体は、その固結強度が最大でも40〜50kg
/cm2 と小さく、たとえば圧縮強度が100 kg/cm2 以上
といった高強度が要求される既設トンネルの補強や、大
断面トンネル、大深度地下工事などの補強安定化には耐
えないという欠点がある。
ても固結強度不足や、硫酸、ホルマリンなどの硬化成分
や助剤成分の溶出が発生するという問題がある。また、
特公昭63-63687号公報、同63-63688号公報、同63-63688
号公報、特開昭63-7413 号公報、同63-7490 号公報、同
63-7491 号公報、同63-8477 号公報、同63-35913号公報
などには、ポリオールとポリイソシアネートを主成分と
する速硬性硬質発泡ウレタンシステム注入による岩盤の
固結工法が記載されているが、これらの工法によれば、
形成される固結体は、その固結強度が最大でも40〜50kg
/cm2 と小さく、たとえば圧縮強度が100 kg/cm2 以上
といった高強度が要求される既設トンネルの補強や、大
断面トンネル、大深度地下工事などの補強安定化には耐
えないという欠点がある。
【0005】さらに特開昭61-9482 号公報には、ポリイ
ソシアネートと水ガラス(ケイ酸ソーダ水溶液)とを用
い、水ガラス側にポリイソシアネートの三量化触媒とし
て特定の3級アミンまたはアミノアルコールなどのマン
ニッヒ塩基を配合してなる注入薬液組成物が記載されて
いる。この組成物は難燃性であるが高価な三量化触媒を
必要とするうえに、固結体強度も100 kg/cm2 未満であ
るため、前記と同様に、高強度補強効果が要求される土
木工事には充分に適用することができない。
ソシアネートと水ガラス(ケイ酸ソーダ水溶液)とを用
い、水ガラス側にポリイソシアネートの三量化触媒とし
て特定の3級アミンまたはアミノアルコールなどのマン
ニッヒ塩基を配合してなる注入薬液組成物が記載されて
いる。この組成物は難燃性であるが高価な三量化触媒を
必要とするうえに、固結体強度も100 kg/cm2 未満であ
るため、前記と同様に、高強度補強効果が要求される土
木工事には充分に適用することができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の課題に着目してなされたもので、特定成分よ
りなる注入薬液組成物を注入し、無発泡ないし低発泡状
の無機- 有機複合固結体を形成することにより、固結強
度が大きく、安定強化効果、耐久性、注入作業性、安全
性および経済性にすぐれた岩盤ないし地盤および人工構
造物の安定強化止水を可能ならしめることを目的とする
ものである。
従来技術の課題に着目してなされたもので、特定成分よ
りなる注入薬液組成物を注入し、無発泡ないし低発泡状
の無機- 有機複合固結体を形成することにより、固結強
度が大きく、安定強化効果、耐久性、注入作業性、安全
性および経済性にすぐれた岩盤ないし地盤および人工構
造物の安定強化止水を可能ならしめることを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(A) ケイ酸ソーダ水溶液、(B) ポリイソシアネートおよ
び(C) 無機充填剤からなる地盤や人工構造物などの安定
化用注入薬液組成物を第1の発明とし、前記安定化用注
入薬液組成物において、ポリイソシアネートがポリオー
ル変性率が3%以上であるポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネートであることを第2の発明とし、前記無機充
填剤が最大粒子径が50μm以下、平均粒子径が10μm以
下の無機微粉末であることを第3の発明とし、前記安定
化用注入薬液組成物がえられる固結体に100kgf/cm2 以
上の圧縮強度を与えるものであることを第4の発明と
し、岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設し、
前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボルトの開口部
より前記安定化用注入薬液組成物を注入固結することを
特徴とする岩盤ないし地盤の安定強化止水工法を第5の
発明とし、さらに人工構造物に注入パイプを挿入し、該
注入パイプを介して前記安定化用注入薬液組成物を人工
構造物および/またはその背面に注入し、固結させるこ
とを特徴とする人工構造物の安定強化止水工法を第6の
発明とするものである。
(A) ケイ酸ソーダ水溶液、(B) ポリイソシアネートおよ
び(C) 無機充填剤からなる地盤や人工構造物などの安定
化用注入薬液組成物を第1の発明とし、前記安定化用注
入薬液組成物において、ポリイソシアネートがポリオー
ル変性率が3%以上であるポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネートであることを第2の発明とし、前記無機充
填剤が最大粒子径が50μm以下、平均粒子径が10μm以
下の無機微粉末であることを第3の発明とし、前記安定
化用注入薬液組成物がえられる固結体に100kgf/cm2 以
上の圧縮強度を与えるものであることを第4の発明と
し、岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設し、
前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボルトの開口部
より前記安定化用注入薬液組成物を注入固結することを
特徴とする岩盤ないし地盤の安定強化止水工法を第5の
発明とし、さらに人工構造物に注入パイプを挿入し、該
注入パイプを介して前記安定化用注入薬液組成物を人工
構造物および/またはその背面に注入し、固結させるこ
とを特徴とする人工構造物の安定強化止水工法を第6の
発明とするものである。
【0008】
【作用および実施例】本発明における固結反応は極めて
複雑であり明確ではないが、ケイ酸ソーダ水溶液(A) と
ポリイソシアネート(B) とを混合すると、(A) 成分の一
部に形成されているシラノール基と(B) 成分中のイソシ
アネート基が反応して無水ケイ酸- ウレタン複合体を形
成し、また(B) 成分が水と反応して炭酸ガスを発生する
とともに尿素結合して多量体や無水ケイ酸- 尿素架橋複
合体を形成し、さらに発生した炭酸ガスが水の存在下で
ケイ酸ソーダとゲル化して無水ケイ酸ゲルを形成してい
るものと推定される。さらに、ケイ酸ソーダ中のシラノ
ール基と水分とポリイソシアネートとの反応時に生じる
反応熱により、セメントと水との水和反応が促進され、
ウレタン- ケイ酸ソーダセメントの無機- 有機複合固結
体が短時間で形成される。
複雑であり明確ではないが、ケイ酸ソーダ水溶液(A) と
ポリイソシアネート(B) とを混合すると、(A) 成分の一
部に形成されているシラノール基と(B) 成分中のイソシ
アネート基が反応して無水ケイ酸- ウレタン複合体を形
成し、また(B) 成分が水と反応して炭酸ガスを発生する
とともに尿素結合して多量体や無水ケイ酸- 尿素架橋複
合体を形成し、さらに発生した炭酸ガスが水の存在下で
ケイ酸ソーダとゲル化して無水ケイ酸ゲルを形成してい
るものと推定される。さらに、ケイ酸ソーダ中のシラノ
ール基と水分とポリイソシアネートとの反応時に生じる
反応熱により、セメントと水との水和反応が促進され、
ウレタン- ケイ酸ソーダセメントの無機- 有機複合固結
体が短時間で形成される。
【0009】以下、本発明の安定化用注入薬液組成物に
ついて述べる。
ついて述べる。
【0010】まず、(A) 成分のケイ酸ソーダ水溶液とし
ては、前記のとおり、通常市販されているケイ酸ソーダ
の水溶液を主成分として用いる。このケイ酸ソーダは
式:Na2 O・xSiO2 ・nH2 Oで表わされ、Na
2 OとSiO2 のモル比は2:1〜1:4である。水溶
液の固形分濃度としては、通常10〜70%(重量%、以下
同様)、なかんづく20〜40%となるように調整するのが
好ましい。
ては、前記のとおり、通常市販されているケイ酸ソーダ
の水溶液を主成分として用いる。このケイ酸ソーダは
式:Na2 O・xSiO2 ・nH2 Oで表わされ、Na
2 OとSiO2 のモル比は2:1〜1:4である。水溶
液の固形分濃度としては、通常10〜70%(重量%、以下
同様)、なかんづく20〜40%となるように調整するのが
好ましい。
【0011】前記(A) 成分中には、(B) 成分のポリイソ
シアネートとの反応を促進させるための硬化促進触媒を
配合することができる。かかる硬化促進触媒としては触
媒活性や貯蔵安定性の点から、とくに3級アルキルアミ
ンや環状アミンが好ましく、たとえばジメチルオクチル
アミン、ジメチルラウリルアミン、モリホリン、ピペラ
ジンなどがあげられる。そのほか、たとえばジブチル錫
ジラウレート、トリエチレンジアミン、イミダゾール、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミンなどがあるがこれらはケイ酸ソーダと反応
したり加水分解されて触媒能を失ったりするばあいがあ
り、注入直前に配合するのが好ましい。硬化促進触媒の
配合量は、(A) 成分中0.1 〜20%、好ましくは0.5 〜10
%である。
シアネートとの反応を促進させるための硬化促進触媒を
配合することができる。かかる硬化促進触媒としては触
媒活性や貯蔵安定性の点から、とくに3級アルキルアミ
ンや環状アミンが好ましく、たとえばジメチルオクチル
アミン、ジメチルラウリルアミン、モリホリン、ピペラ
ジンなどがあげられる。そのほか、たとえばジブチル錫
ジラウレート、トリエチレンジアミン、イミダゾール、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミンなどがあるがこれらはケイ酸ソーダと反応
したり加水分解されて触媒能を失ったりするばあいがあ
り、注入直前に配合するのが好ましい。硬化促進触媒の
配合量は、(A) 成分中0.1 〜20%、好ましくは0.5 〜10
%である。
【0012】また、要すれば硬化促進触媒をケイ酸ソー
ダ水溶液に乳化分散させるために界面活性剤を用いても
よい。たとえば硬化促進触媒として3級アルキルアミン
を用いるばあい、アニオン系、非イオン系、カチオン
系、両性系のいずれの界面活性剤も使用でき、具体例と
してはたとえばアルキルサルフェート、アルキルベンゼ
ンスルホネート、エトキシアルキルサルフェート、エト
キシアルキルベンゼンサルフェートなどのナトリウム
塩、アミン塩、アンモニウム塩などの水溶液、さらにア
ルキルリン酸塩のほかアルコールやアルキルフェノール
にエチレンオキシドを数モル付加重合させた非イオン界
面活性剤などがあげられる。これらの界面活性剤の量は
硬化促進触媒の1〜100 %、好ましくは10〜20%であ
る。
ダ水溶液に乳化分散させるために界面活性剤を用いても
よい。たとえば硬化促進触媒として3級アルキルアミン
を用いるばあい、アニオン系、非イオン系、カチオン
系、両性系のいずれの界面活性剤も使用でき、具体例と
してはたとえばアルキルサルフェート、アルキルベンゼ
ンスルホネート、エトキシアルキルサルフェート、エト
キシアルキルベンゼンサルフェートなどのナトリウム
塩、アミン塩、アンモニウム塩などの水溶液、さらにア
ルキルリン酸塩のほかアルコールやアルキルフェノール
にエチレンオキシドを数モル付加重合させた非イオン界
面活性剤などがあげられる。これらの界面活性剤の量は
硬化促進触媒の1〜100 %、好ましくは10〜20%であ
る。
【0013】本発明において、ケイ酸ソーダ水溶液に3
級アルキルアミンを界面活性剤によって乳化分散させた
ものを(A) 成分として用いるととくにすぐれた効果を奏
する。
級アルキルアミンを界面活性剤によって乳化分散させた
ものを(A) 成分として用いるととくにすぐれた効果を奏
する。
【0014】前記(B) 成分であるポリイソシアネートと
しては、たとえばポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート、液状ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレ
ンジイソシアネート、クルードトリレンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート、ナフタレンジイソシアネート、水添ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、トリメチレンキシリレンジ
イソシアネートなどのポリイソシアネートの単独または
混合物;さらに前記ポリイソシアネートを水や低級モノ
〜多価アルコールで変性したアダクト体もしくはポリイ
ソシアネートと各種ポリオールとを反応させた末端イソ
シアネート基含有ウレタンプレポリマーの単独または混
合物;さらにこれらのアダクト体;もしくはプレポリマ
ー類と前記各種ポリイソシアネートの1種または2種以
上との混合物など;さらに前記ポリイソシアネートに触
媒を加え、二量体または三量体としたものなどがあげら
れる。
しては、たとえばポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート、液状ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレ
ンジイソシアネート、クルードトリレンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート、ナフタレンジイソシアネート、水添ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、トリメチレンキシリレンジ
イソシアネートなどのポリイソシアネートの単独または
混合物;さらに前記ポリイソシアネートを水や低級モノ
〜多価アルコールで変性したアダクト体もしくはポリイ
ソシアネートと各種ポリオールとを反応させた末端イソ
シアネート基含有ウレタンプレポリマーの単独または混
合物;さらにこれらのアダクト体;もしくはプレポリマ
ー類と前記各種ポリイソシアネートの1種または2種以
上との混合物など;さらに前記ポリイソシアネートに触
媒を加え、二量体または三量体としたものなどがあげら
れる。
【0015】これらの各種ポリイソシアネートのなかで
も固結強度、安全衛生面および経済性の点よりポリメチ
レンポリフェニルイソシアネート、液状ジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリ
マーおよびアダクト体などが好ましく、いわゆる取扱い
環境温度下での揮発性がきわめて小さく、液状品でしか
も固結強度、経済性の伴った構成のものが好ましい。
も固結強度、安全衛生面および経済性の点よりポリメチ
レンポリフェニルイソシアネート、液状ジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリ
マーおよびアダクト体などが好ましく、いわゆる取扱い
環境温度下での揮発性がきわめて小さく、液状品でしか
も固結強度、経済性の伴った構成のものが好ましい。
【0016】また、前記ポリメチレンポリフェニルイソ
シアネートは、前記各種ポリイソシアネートのなかでも
とくに安全衛生面、コスト面から、本発明においては好
ましいものである。
シアネートは、前記各種ポリイソシアネートのなかでも
とくに安全衛生面、コスト面から、本発明においては好
ましいものである。
【0017】なお、前記ポリメチレンポリフェニルイソ
シアネートのポリオール変性率は、形成される固結体の
圧縮強度を向上させるために、3%以上であることが好
ましいが、あまりにも大きすぎるばあいには、変性ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネートが高粘度となって
ポンプ注入が困難となり、圧縮強度も低下する傾向があ
る。また、3%未満の変性率では変性効果がきわめて小
さく、固結体が脆く、圧縮強度が向上しなくなる。試験
の結果、ポリイソシアネートのポリオール変性率は3〜
20%、なかんづく3〜10%であることが望ましい。
シアネートのポリオール変性率は、形成される固結体の
圧縮強度を向上させるために、3%以上であることが好
ましいが、あまりにも大きすぎるばあいには、変性ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネートが高粘度となって
ポンプ注入が困難となり、圧縮強度も低下する傾向があ
る。また、3%未満の変性率では変性効果がきわめて小
さく、固結体が脆く、圧縮強度が向上しなくなる。試験
の結果、ポリイソシアネートのポリオール変性率は3〜
20%、なかんづく3〜10%であることが望ましい。
【0018】前記アダクト体としては、たとえばトリメ
チロールプロパン1モルにトリレンジイソシアネート3
モルを付加させ、酢酸エチルを添加して固形分量75%と
したもの、メチルアルコール、エチルアルコールなどに
エチレンオキシドを1〜10モル付加した低級アルコール
エトキシレートによりポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートを部分変性したものなどがあげられる。
チロールプロパン1モルにトリレンジイソシアネート3
モルを付加させ、酢酸エチルを添加して固形分量75%と
したもの、メチルアルコール、エチルアルコールなどに
エチレンオキシドを1〜10モル付加した低級アルコール
エトキシレートによりポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートを部分変性したものなどがあげられる。
【0019】つぎに前記末端イソシアネート基含有ウレ
タンプレポリマーについて述べる。
タンプレポリマーについて述べる。
【0020】まず前記プレポリマーに用いられるポリオ
ールとしては、たとえば1,3-ブタンジオール、1,4-ブタ
ンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの2価アルコー
ル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピ
レングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、モノ、ジまたはトリエタノール
アミン、ジグリセリン、ソルビトール、庶糖などの単独
もしくは混合物にプロピレンオキシドもしくはエチレン
オキシドなどのアルキレンオキシドを付加重合したポリ
オール、ヒマシ油などがあげられる。さらにアジピン
酸、無水フタル酸などの二塩基酸とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパンな
どのグリコールやトリオールとの脱水縮合反応によりえ
られる各種ポリエステルポリオール、ε- カプロラクタ
ムの開環重合によりえられるラクトン系ポリエステルポ
リオール、ポリオールのホスゲン化、ジフェニルカーボ
ネートによるエステル交換法で合成されるポリカーボネ
ートジオール、その他アクリルポリオール、ポリブタジ
エン系ポリオール、さらにマンニッヒポリオール、ノボ
ラック樹脂、レゾール樹脂などにプロピレンオキシドま
たはエチレンオキシドを付加重合してえられるフェノー
ル系ポリオール、さらにポリオール中でアクリロニトリ
ル、スチレンなどのビニル系モノマーをラジカル重合さ
せたものや、これらのポリマーをポリオール中に分散溶
解させたポリマーポリオール、テトラヒドロフランのカ
チオン重合によりえられるポリテトラメチレングリコー
ル、あるいはこれらにアルキレンオキシドを付加重合し
た変性ポリオールなどもあげられる。
ールとしては、たとえば1,3-ブタンジオール、1,4-ブタ
ンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの2価アルコー
ル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピ
レングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、モノ、ジまたはトリエタノール
アミン、ジグリセリン、ソルビトール、庶糖などの単独
もしくは混合物にプロピレンオキシドもしくはエチレン
オキシドなどのアルキレンオキシドを付加重合したポリ
オール、ヒマシ油などがあげられる。さらにアジピン
酸、無水フタル酸などの二塩基酸とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパンな
どのグリコールやトリオールとの脱水縮合反応によりえ
られる各種ポリエステルポリオール、ε- カプロラクタ
ムの開環重合によりえられるラクトン系ポリエステルポ
リオール、ポリオールのホスゲン化、ジフェニルカーボ
ネートによるエステル交換法で合成されるポリカーボネ
ートジオール、その他アクリルポリオール、ポリブタジ
エン系ポリオール、さらにマンニッヒポリオール、ノボ
ラック樹脂、レゾール樹脂などにプロピレンオキシドま
たはエチレンオキシドを付加重合してえられるフェノー
ル系ポリオール、さらにポリオール中でアクリロニトリ
ル、スチレンなどのビニル系モノマーをラジカル重合さ
せたものや、これらのポリマーをポリオール中に分散溶
解させたポリマーポリオール、テトラヒドロフランのカ
チオン重合によりえられるポリテトラメチレングリコー
ル、あるいはこれらにアルキレンオキシドを付加重合し
た変性ポリオールなどもあげられる。
【0021】これらのポリオールの分子量は40〜20,000
が好ましい。また、ポリイソシアネートとして前記ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネートを使用するばあ
い、ポリオールとしては若干親水性を有するものが相溶
性にすぐれているので好ましく、具体的には平均分子量
が1000を超えるばあい、エチレンオキシド単位が分子量
中に5〜99.5%、好ましくは10〜90%含まれるよう付加
し、親水性を付与したものが好ましい。
が好ましい。また、ポリイソシアネートとして前記ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネートを使用するばあ
い、ポリオールとしては若干親水性を有するものが相溶
性にすぐれているので好ましく、具体的には平均分子量
が1000を超えるばあい、エチレンオキシド単位が分子量
中に5〜99.5%、好ましくは10〜90%含まれるよう付加
し、親水性を付与したものが好ましい。
【0022】これらのポリオールと反応させるポリイソ
シアネートとしては、たとえばポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネ
ートなどの単独または混合物などが好ましく用いられ
る。
シアネートとしては、たとえばポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネ
ートなどの単独または混合物などが好ましく用いられ
る。
【0023】これら各種ポリオールによるポリイソシア
ネートの変性率は、固結体圧縮強度向上の効果の点よ
り、ポリオール量として3%以上であることが有効であ
る。
ネートの変性率は、固結体圧縮強度向上の効果の点よ
り、ポリオール量として3%以上であることが有効であ
る。
【0024】これらのポリオールとポリイソシアネート
を用いて、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリ
マーは公知の方法で容易に製造される。
を用いて、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリ
マーは公知の方法で容易に製造される。
【0025】ポリイソシアネート(B) 成分は(A) 成分と
の反応性や固結性にすぐれている。しかし、粘度が比較
的高いため岩盤や地盤への浸透性が充分ではなく、その
ため従来は流動性や浸透性を向上させるためにトルエン
やキシレン、酢酸エチルなどの有機溶剤を希釈剤として
用いている。しかし、これらの有機溶剤は揮発性であり
固結後放出されて環境を損うこともあるため、できるだ
け使用しない方が好ましい。
の反応性や固結性にすぐれている。しかし、粘度が比較
的高いため岩盤や地盤への浸透性が充分ではなく、その
ため従来は流動性や浸透性を向上させるためにトルエン
やキシレン、酢酸エチルなどの有機溶剤を希釈剤として
用いている。しかし、これらの有機溶剤は揮発性であり
固結後放出されて環境を損うこともあるため、できるだ
け使用しない方が好ましい。
【0026】好ましい希釈剤としては、(B) 成分と混合
してもイソシアネート基とは反応せず、(B) 成分の貯蔵
安定性や減粘にすぐれた効果を奏し、一方、(A) 成分と
混合接触したばあいにただちに反応して硬化し、環境へ
の影響も少ない特定の反応性希釈剤がよい。
してもイソシアネート基とは反応せず、(B) 成分の貯蔵
安定性や減粘にすぐれた効果を奏し、一方、(A) 成分と
混合接触したばあいにただちに反応して硬化し、環境へ
の影響も少ない特定の反応性希釈剤がよい。
【0027】この好ましい反応性希釈剤は、(B) 成分で
あるポリイソシアネートを希釈して注入時の粘度を下げ
る働きを有すると共に、(A) 成分のケイ酸ソーダ水溶液
と接触することによりアルカリ加水分解を受け、(A) 成
分および/または(B) 成分と反応して前記(A) 成分と
(B) 成分との硬化反応に積極的に関与し、より強い無水
ケイ酸- ウレタン複合体や無水ケイ酸- 尿素架橋複合
体、網状の無水ケイ酸ゲルを主体とする無機- 有機複合
固結体を形成せしめるエステルまたはエーテルである。
あるポリイソシアネートを希釈して注入時の粘度を下げ
る働きを有すると共に、(A) 成分のケイ酸ソーダ水溶液
と接触することによりアルカリ加水分解を受け、(A) 成
分および/または(B) 成分と反応して前記(A) 成分と
(B) 成分との硬化反応に積極的に関与し、より強い無水
ケイ酸- ウレタン複合体や無水ケイ酸- 尿素架橋複合
体、網状の無水ケイ酸ゲルを主体とする無機- 有機複合
固結体を形成せしめるエステルまたはエーテルである。
【0028】反応性希釈剤のアルカリ加水分解生成物は
以上のとおり、(A) 成分および/または (B)成分と反応
する官能基を少なくとも1個有しているが、そのような
反応性基としてはアルコール性水酸基、カルボキシル
基、1級または2級アミノ基、チオール基などがあげら
れる。たとえばエチレングリコールジアセテートを用い
るときは、加水分解生成物としてエチレングリコールと
酢酸が生成し、このエチレングリコールは(B) 成分のポ
リイソシアネートと反応して三次元のポリウレタン架橋
物を形成し、一方、酢酸は(A) 成分のケイ酸ソーダを中
和または脱水して網目状のシロキサン結合を生ぜしめて
ゲル化を促進させているものと推定される。
以上のとおり、(A) 成分および/または (B)成分と反応
する官能基を少なくとも1個有しているが、そのような
反応性基としてはアルコール性水酸基、カルボキシル
基、1級または2級アミノ基、チオール基などがあげら
れる。たとえばエチレングリコールジアセテートを用い
るときは、加水分解生成物としてエチレングリコールと
酢酸が生成し、このエチレングリコールは(B) 成分のポ
リイソシアネートと反応して三次元のポリウレタン架橋
物を形成し、一方、酢酸は(A) 成分のケイ酸ソーダを中
和または脱水して網目状のシロキサン結合を生ぜしめて
ゲル化を促進させているものと推定される。
【0029】このように反応性希釈剤を配合することに
より、機械的強度や硬度がより一層大きな無機- 有機複
合固結体がえられる。
より、機械的強度や硬度がより一層大きな無機- 有機複
合固結体がえられる。
【0030】反応性希釈剤の代表例としては、たとえば
低分子量二塩基酸のジエステル類、モノまたは多価アル
コール類の酢酸エステル類、アルキレンカーボネート
類、エーテル類、環状エステル類、酸無水物、各種のア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどがあげら
れる。
低分子量二塩基酸のジエステル類、モノまたは多価アル
コール類の酢酸エステル類、アルキレンカーボネート
類、エーテル類、環状エステル類、酸無水物、各種のア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどがあげら
れる。
【0031】低分子量二塩基酸のジエステル類として
は、たとえばグルタール酸、コハク酸、アジピン酸、マ
ロン酸、シュウ酸、ピメリン酸などのジメチルエステル
などのジアルキルエステルがあげられる。
は、たとえばグルタール酸、コハク酸、アジピン酸、マ
ロン酸、シュウ酸、ピメリン酸などのジメチルエステル
などのジアルキルエステルがあげられる。
【0032】アルコール類の酢酸エステル類としては、
たとえばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブ、プロピレングリコールメチルエーテル、エ
チルカルビトール、ブチルカルビトールなどのグリコー
ルエーテル類のアセテート;3-メトキシブチルアルコー
ル、3-メチル-3- メトキシブチルアルコールなどのアル
コキシアルキルアルコール類のアセテート;エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ールなどのグリコール類のジアセテート:などがあげら
れる。
たとえばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブ、プロピレングリコールメチルエーテル、エ
チルカルビトール、ブチルカルビトールなどのグリコー
ルエーテル類のアセテート;3-メトキシブチルアルコー
ル、3-メチル-3- メトキシブチルアルコールなどのアル
コキシアルキルアルコール類のアセテート;エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ールなどのグリコール類のジアセテート:などがあげら
れる。
【0033】アルキレンカーボネート類としては、たと
えばプロピレンカーボネート、各種希釈剤に溶解した液
状エチレンカーボネートなどがあげられる。
えばプロピレンカーボネート、各種希釈剤に溶解した液
状エチレンカーボネートなどがあげられる。
【0034】エーテル類としてはテトラヒドロフラン、
ジオキサン、脱水ヒマシ油などの環状エーテルなどがあ
げられる。
ジオキサン、脱水ヒマシ油などの環状エーテルなどがあ
げられる。
【0035】環状エステル類としてはγ- ブチルラクト
ンなどのラクトン類;ε- カプロラクタムなどのラクタ
ム類があげられる。
ンなどのラクトン類;ε- カプロラクタムなどのラクタ
ム類があげられる。
【0036】各種のアクリル酸エステルまたはメタクリ
ル酸エステルとしては、アクリル酸またはメタクリル酸
のメチル、エチル、ブチルなどのアルキルエステルのほ
か、アクリル酸またはメタクリル酸とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、分子量100 〜1000のポリエ
チレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、分子量100 〜1000のポリプロピレングリ
コール、分子量100 〜5000のエチレンオキシド、プロピ
レンオキシド共重合ジオールまたはトリオールなどのア
ルコール類とのエステルなどがあげられる。
ル酸エステルとしては、アクリル酸またはメタクリル酸
のメチル、エチル、ブチルなどのアルキルエステルのほ
か、アクリル酸またはメタクリル酸とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、分子量100 〜1000のポリエ
チレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、分子量100 〜1000のポリプロピレングリ
コール、分子量100 〜5000のエチレンオキシド、プロピ
レンオキシド共重合ジオールまたはトリオールなどのア
ルコール類とのエステルなどがあげられる。
【0037】酸無水物としては、無水プロピオン酸、無
水酪酸、無水マレイン酸などがあげられる。
水酪酸、無水マレイン酸などがあげられる。
【0038】反応性希釈剤の配合量はポリイソシアネー
ト組成物(B) 中5〜90%、好ましくは10〜50%であり、
この範囲内で(B) 成分の種類や粘度、使用目的などによ
って適宜選定する。反応性希釈剤の量が少なすぎると
(B) 成分に対する減粘効果や固結強度向上効果が少なく
なり、多すぎると逆に固結体強度が低下する。
ト組成物(B) 中5〜90%、好ましくは10〜50%であり、
この範囲内で(B) 成分の種類や粘度、使用目的などによ
って適宜選定する。反応性希釈剤の量が少なすぎると
(B) 成分に対する減粘効果や固結強度向上効果が少なく
なり、多すぎると逆に固結体強度が低下する。
【0039】本発明の主目的である高強度の固結体をう
るために、本発明において無機充填剤が用いられる。
るために、本発明において無機充填剤が用いられる。
【0040】前記無機充填剤の具体例としては、たとえ
ばセメント、高炉スラグ、石こう、炭酸カルシウム、粘
土、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、生石灰、
ベントナイト、酸化チタンなどがあげられる。
ばセメント、高炉スラグ、石こう、炭酸カルシウム、粘
土、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、生石灰、
ベントナイト、酸化チタンなどがあげられる。
【0041】前記無機充填剤の最大粒子径は、あまりに
も大きいばあいには、(B) 成分と混合したときに短時間
で沈降して均一に分散させることができなくなったり、
注入ポンプのギヤー部で付着したり目詰まりして注入さ
せることができなくなることがあるので、50μm以下、
なかんづく40μm以下であることが好ましい。
も大きいばあいには、(B) 成分と混合したときに短時間
で沈降して均一に分散させることができなくなったり、
注入ポンプのギヤー部で付着したり目詰まりして注入さ
せることができなくなることがあるので、50μm以下、
なかんづく40μm以下であることが好ましい。
【0042】また、前記無機充填剤の平均粒子径は、
(B) 成分と混合した際の分散安定性、無機充填剤の沈降
防止などの点から、10μm以下、なかんづく8μm以下
であることが好ましい。
(B) 成分と混合した際の分散安定性、無機充填剤の沈降
防止などの点から、10μm以下、なかんづく8μm以下
であることが好ましい。
【0043】また、前記最大粒子径および平均粒子径を
有する無機微粒子を用いたばあいには、(A) 成分、(B)
成分および(C) 成分を混合すると同時に硬化が開始し、
水ガラス−ウレタン−無機充填剤の複合固結体を形成
し、その結果、固結強度が大幅に向上し、しかも不安定
地盤、岩盤などの安定化効果、アンカー効果、ボルトの
固定化効果や、クラック、空隙の充填シール効果などが
大幅に向上する。
有する無機微粒子を用いたばあいには、(A) 成分、(B)
成分および(C) 成分を混合すると同時に硬化が開始し、
水ガラス−ウレタン−無機充填剤の複合固結体を形成
し、その結果、固結強度が大幅に向上し、しかも不安定
地盤、岩盤などの安定化効果、アンカー効果、ボルトの
固定化効果や、クラック、空隙の充填シール効果などが
大幅に向上する。
【0044】前記無機充填剤に含まれる水分量は、(B)
成分であるポリイソシアネートと反応して増粘するの
で、少いほどよい。かかる無機充填剤中の水分量は、一
般に1%以下、好ましくは0.5 %以下であることが望ま
しい。
成分であるポリイソシアネートと反応して増粘するの
で、少いほどよい。かかる無機充填剤中の水分量は、一
般に1%以下、好ましくは0.5 %以下であることが望ま
しい。
【0045】前記無機充填剤の配合量は、(B) 成分に対
して5〜80%、好ましくは10〜50%であることが望まし
く、注入作業時に(B) 成分に添加して充分に混合したの
ち、(A) 成分とともにポンプに注入する。
して5〜80%、好ましくは10〜50%であることが望まし
く、注入作業時に(B) 成分に添加して充分に混合したの
ち、(A) 成分とともにポンプに注入する。
【0046】また、ポリイソシアネート組成物(B) に、
要すれば(A) 成分との反応硬化を促進するための触媒、
たとえばジブチル錫ジラウレート、オクチル酸第一錫な
どの金属触媒、トリエチレンジアミン、トリエチルアミ
ンなどのアミンを通常ポリイソシアネート(B) に対して
使用時に0.01〜5%程度添加配合してもよい。このばあ
い、これらの触媒は(A) 成分にあらかじめ添加すると
(A) 成分がゲル化するため、使用時に(B) 成分に添加す
ることが好ましい。
要すれば(A) 成分との反応硬化を促進するための触媒、
たとえばジブチル錫ジラウレート、オクチル酸第一錫な
どの金属触媒、トリエチレンジアミン、トリエチルアミ
ンなどのアミンを通常ポリイソシアネート(B) に対して
使用時に0.01〜5%程度添加配合してもよい。このばあ
い、これらの触媒は(A) 成分にあらかじめ添加すると
(A) 成分がゲル化するため、使用時に(B) 成分に添加す
ることが好ましい。
【0047】またオルガノポリシロキサンなどのシリコ
ーン系整泡剤などを(A) 成分および/または(B) 成分中
に配合してもよい。
ーン系整泡剤などを(A) 成分および/または(B) 成分中
に配合してもよい。
【0048】また、固結体の弾力性や機械的強度を向上
させるために各種高分子材料、たとえば溶剤タイプの加
硫または未加硫ゴム、すなわちブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、スチレン- ブタジエンゴム、エチレン- プ
ロピレンゴムやこれらのエマルジョン、各種ポリアクリ
ル樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、エチレン
- 酢酸ビニルエマルジョン、ポリウレタン樹脂ディスパ
ージョン、ポリエチレンオキサイドなどを注入時に(A)
成分および/または(B) 成分に必要量配合することもで
きる。
させるために各種高分子材料、たとえば溶剤タイプの加
硫または未加硫ゴム、すなわちブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、スチレン- ブタジエンゴム、エチレン- プ
ロピレンゴムやこれらのエマルジョン、各種ポリアクリ
ル樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、エチレン
- 酢酸ビニルエマルジョン、ポリウレタン樹脂ディスパ
ージョン、ポリエチレンオキサイドなどを注入時に(A)
成分および/または(B) 成分に必要量配合することもで
きる。
【0049】さらに要すれば、(B) 成分中に各種老化防
止剤、耐熱性付与剤、抗酸化剤などの安定化剤を配合す
ることもできる。これらの安定化剤の配合量は一般に
(B) 成分中0〜2%でよい。
止剤、耐熱性付与剤、抗酸化剤などの安定化剤を配合す
ることもできる。これらの安定化剤の配合量は一般に
(B) 成分中0〜2%でよい。
【0050】(A) 成分と(B) 成分の配合割合((A) 成分
/(B) 成分)は、(A) 成分に含まれるNa2 OとSi2
Oの組成比などによって異なるので一概には決定するこ
とができないが、通常重量比で10/100 〜 100/10、好
ましくは20/100 〜100 /20となるように調整するのが
望ましい。かかる割合が10/100 よりも小さいばあいに
は、注入薬液コストが高価なものとなり不経済となるう
え比例式注入ポンプでの配合比のコントロールがきわめ
て困難となり、硬化も遅くなる傾向があり、また 100/
10をこえるばあいには、固化が不充分で未硬状となり、
たとえ硬化しても非常に弱く、もろくて実用に供しえな
くなる傾向がある。
/(B) 成分)は、(A) 成分に含まれるNa2 OとSi2
Oの組成比などによって異なるので一概には決定するこ
とができないが、通常重量比で10/100 〜 100/10、好
ましくは20/100 〜100 /20となるように調整するのが
望ましい。かかる割合が10/100 よりも小さいばあいに
は、注入薬液コストが高価なものとなり不経済となるう
え比例式注入ポンプでの配合比のコントロールがきわめ
て困難となり、硬化も遅くなる傾向があり、また 100/
10をこえるばあいには、固化が不充分で未硬状となり、
たとえ硬化しても非常に弱く、もろくて実用に供しえな
くなる傾向がある。
【0051】本発明の注入薬液組成物は(A) ケイ酸ソー
ダ水溶液、(B) ポリイソシアネートおよび(C) 無機充填
剤の3成分から基本的になり、岩盤などへの注入直前に
3成分を混合する。混合方法については後述する方法
や、ゲル化時間が長いばあいや小規模注入のばあいは
(A) 成分と(B) 成分をおよび(C) 成分とをあらかじめ混
合してワンショット法で注入するなどの公知の方法を採
用することができる。
ダ水溶液、(B) ポリイソシアネートおよび(C) 無機充填
剤の3成分から基本的になり、岩盤などへの注入直前に
3成分を混合する。混合方法については後述する方法
や、ゲル化時間が長いばあいや小規模注入のばあいは
(A) 成分と(B) 成分をおよび(C) 成分とをあらかじめ混
合してワンショット法で注入するなどの公知の方法を採
用することができる。
【0052】(A) 成分の調製は、ケイ酸ソーダ水溶液単
独使用のばあいには、前記したように固形分濃度を約10
〜70%にすればよいが、他の成分、たとえば硬化促進触
媒を配合するときには、必要に応じて界面活性剤を用い
て撹拌下に充分に分散させることができる。
独使用のばあいには、前記したように固形分濃度を約10
〜70%にすればよいが、他の成分、たとえば硬化促進触
媒を配合するときには、必要に応じて界面活性剤を用い
て撹拌下に充分に分散させることができる。
【0053】(C) 成分は、(A) 成分とあらかじめ混合す
ると前記したように、ゲル化をおこすため、(B) 成分の
ポリイソシアネートと混合する。
ると前記したように、ゲル化をおこすため、(B) 成分の
ポリイソシアネートと混合する。
【0054】しかしながら、(C) 成分と(B) 成分とをあ
らかじめ混合しておくと貯蔵中に(B) 成分の増粘やゲル
化が生ずることがあり、また沈澱物を生ずることもある
ため、(C) 成分は(A) 成分との混合直前に加えるのが好
ましい。
らかじめ混合しておくと貯蔵中に(B) 成分の増粘やゲル
化が生ずることがあり、また沈澱物を生ずることもある
ため、(C) 成分は(A) 成分との混合直前に加えるのが好
ましい。
【0055】混合方法としてはたとえば、20リットルペ
ール缶または注入ポンプのタンクに(B) 成分を入れ、ハ
ンドミキサーなどで撹拌しながら(C) 成分を徐々に添加
し、充分に混合する方法などがあげられる。
ール缶または注入ポンプのタンクに(B) 成分を入れ、ハ
ンドミキサーなどで撹拌しながら(C) 成分を徐々に添加
し、充分に混合する方法などがあげられる。
【0056】本発明における特殊な注入薬液である(A)
成分、(B) 成分および(C) 成分からなる注入薬液組成物
は、空隙やクラックの多い軟質ないし不安定な地盤、岩
盤、破砕帯層、クラックや空隙を有する人工構造物、さ
らには老朽化トンネルなどの補強を目的にその背面など
にも注入固結されるが、かかる注入固結する方法につい
てはとくに限定はなく、公知の方法を採用しうる。その
一例をあげれば、たとえば(A) 成分および(B) 成分の注
入量、圧力、配合比などをコントロールしうる比較配合
式ポンプを用い、(A) 成分と均一に(C) 成分を配合した
(B) 成分とを別々のタンクに入れ、岩盤などの所定箇所
(たとえば 0.5〜3m 程度の間隔で穿設された複数個数
の孔)に、あらかじめ固定されたスタチックミキサーや
逆止弁などを内装した有孔のロックボルトや注入ロッド
を通し、この中に前記タンク内の各成分を注入圧 0.5〜
80kg/cm2 ・G で注入し、スタチックミキサーを通し
て、所定量の(A) 成分と、(C) 成分を配合した(B) 成分
とを均一に混合させ、所定の不安定岩盤ないし地盤箇所
に注入浸透、硬化させて固結安定化する方法などがあ
る。
成分、(B) 成分および(C) 成分からなる注入薬液組成物
は、空隙やクラックの多い軟質ないし不安定な地盤、岩
盤、破砕帯層、クラックや空隙を有する人工構造物、さ
らには老朽化トンネルなどの補強を目的にその背面など
にも注入固結されるが、かかる注入固結する方法につい
てはとくに限定はなく、公知の方法を採用しうる。その
一例をあげれば、たとえば(A) 成分および(B) 成分の注
入量、圧力、配合比などをコントロールしうる比較配合
式ポンプを用い、(A) 成分と均一に(C) 成分を配合した
(B) 成分とを別々のタンクに入れ、岩盤などの所定箇所
(たとえば 0.5〜3m 程度の間隔で穿設された複数個数
の孔)に、あらかじめ固定されたスタチックミキサーや
逆止弁などを内装した有孔のロックボルトや注入ロッド
を通し、この中に前記タンク内の各成分を注入圧 0.5〜
80kg/cm2 ・G で注入し、スタチックミキサーを通し
て、所定量の(A) 成分と、(C) 成分を配合した(B) 成分
とを均一に混合させ、所定の不安定岩盤ないし地盤箇所
に注入浸透、硬化させて固結安定化する方法などがあ
る。
【0057】なお、たとえばトンネルの天盤部に注入す
るばあいには、注入に先立ち、たとえば約2m の所定の
間隔でたとえば42mmφビットのレッグオーガーを用いて
削孔し、深さ2m 、削孔角度10〜30°の注入孔を設け、
この注入孔にスタチックミキサーおよび逆止弁を内挿し
た孔を有する長さ3m 、中空炭素鋼管製ロックボルトを
挿入し、該ロックボルトの口元を、注入薬液の逆流を防
ぐために、ウエス、急結セメント、発泡硬質ウレタン樹
脂をあらかじめ含浸させたウエスなどを用いてシール
し、薬液を前記した方法で注入することが好ましい。注
入作業は、注入圧が急激に上昇した時点、または所定注
入量よりもさらに約20容量%を増加した分を注入した時
点で終了する。一般に、注入孔1個あたり薬液は30〜20
0kg 注入すればよい。
るばあいには、注入に先立ち、たとえば約2m の所定の
間隔でたとえば42mmφビットのレッグオーガーを用いて
削孔し、深さ2m 、削孔角度10〜30°の注入孔を設け、
この注入孔にスタチックミキサーおよび逆止弁を内挿し
た孔を有する長さ3m 、中空炭素鋼管製ロックボルトを
挿入し、該ロックボルトの口元を、注入薬液の逆流を防
ぐために、ウエス、急結セメント、発泡硬質ウレタン樹
脂をあらかじめ含浸させたウエスなどを用いてシール
し、薬液を前記した方法で注入することが好ましい。注
入作業は、注入圧が急激に上昇した時点、または所定注
入量よりもさらに約20容量%を増加した分を注入した時
点で終了する。一般に、注入孔1個あたり薬液は30〜20
0kg 注入すればよい。
【0058】また、人工構造物のクラックなどの安定強
化止水は、たとえば該クラック面に対し20〜50cm間隔で
直径10mm深さ5〜10cmにドリルで削孔し、孔内の削りく
ずや粉塵を圧縮空気で吹きとばし、削孔上に脱脂綿を約
5mm厚にのせ、その上から直径約10mm長さ20〜30mmの注
入パイプを打ち込み、注入薬液のリークのない状態にセ
ットする。また、クラックや漏水などの発生箇所に対し
約30cmピッチでU字またはV字カットし、注入パイプを
急結セメントで固定する。つぎに小型スタチックミキサ
ーなどを内装したY字管またはT字管を通し、本発明の
(A) 、(B) および(C) 成分の混合液を比例配合ポンプま
たは手押しポンプなどを用いて所定の配合比で注入圧
0.5〜40kg/cm2 ・G 、好ましくは 0.5〜2kg/cm2 ・G
で所定量注入する。注入量は、一般に、推定空隙体積
量プラスαでよい。
化止水は、たとえば該クラック面に対し20〜50cm間隔で
直径10mm深さ5〜10cmにドリルで削孔し、孔内の削りく
ずや粉塵を圧縮空気で吹きとばし、削孔上に脱脂綿を約
5mm厚にのせ、その上から直径約10mm長さ20〜30mmの注
入パイプを打ち込み、注入薬液のリークのない状態にセ
ットする。また、クラックや漏水などの発生箇所に対し
約30cmピッチでU字またはV字カットし、注入パイプを
急結セメントで固定する。つぎに小型スタチックミキサ
ーなどを内装したY字管またはT字管を通し、本発明の
(A) 、(B) および(C) 成分の混合液を比例配合ポンプま
たは手押しポンプなどを用いて所定の配合比で注入圧
0.5〜40kg/cm2 ・G 、好ましくは 0.5〜2kg/cm2 ・G
で所定量注入する。注入量は、一般に、推定空隙体積
量プラスαでよい。
【0059】本発明の安定強化止水工法は、安定強化や
止水にとくにすぐれた効果を発揮し、不安定岩盤や地
盤、湧水地盤さらには人工構造物などの安定化や止水を
図ることができる。また、形成された硬化固結物は、高
強度で耐久性を有するものであり、岩盤などへの付着、
密着性にすぐれ、かつ不燃性ないし難燃性を呈するもの
であり、しかも経済的なものであるので、実用上有利な
方法である。
止水にとくにすぐれた効果を発揮し、不安定岩盤や地
盤、湧水地盤さらには人工構造物などの安定化や止水を
図ることができる。また、形成された硬化固結物は、高
強度で耐久性を有するものであり、岩盤などへの付着、
密着性にすぐれ、かつ不燃性ないし難燃性を呈するもの
であり、しかも経済的なものであるので、実用上有利な
方法である。
【0060】以下、製造例と実施例に基づいて本発明を
さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。なお、製造例中の部は重量部
である。
さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。なお、製造例中の部は重量部
である。
【0061】製造例1〜6 表1に示す(A) 成分と(B) 成分とをそれぞれ別々に調製
し、さらに(B) 成分に(C) 成分を添加し、ハンドミキサ
ーでよく混合した。つぎにこの(B) 成分と(C)成分の予
備混合液の安定性を調べ、ポンプ循環テストを行なっ
た。さらに、この予備混合液と(A) 成分を静止ミキサー
内装の鉄製短管(外形22mm、内径15mm、長さ30cm)を所
定の配合比でポンプ送液し、均一に混合させた状態で3
連式4×4×16cmモールドに吐出液を流入して強度試験
用供試体を作製した。
し、さらに(B) 成分に(C) 成分を添加し、ハンドミキサ
ーでよく混合した。つぎにこの(B) 成分と(C)成分の予
備混合液の安定性を調べ、ポンプ循環テストを行なっ
た。さらに、この予備混合液と(A) 成分を静止ミキサー
内装の鉄製短管(外形22mm、内径15mm、長さ30cm)を所
定の配合比でポンプ送液し、均一に混合させた状態で3
連式4×4×16cmモールドに吐出液を流入して強度試験
用供試体を作製した。
【0062】なお、混合時からのゲル化するまでの時
間、えられた固結体の曲げおよび圧縮試験(JIS R 520
1)、さらに(B) 成分と(C) 成分の混合液の安定性、ポ
ンプ循環テストの結果を表1に示す。
間、えられた固結体の曲げおよび圧縮試験(JIS R 520
1)、さらに(B) 成分と(C) 成分の混合液の安定性、ポ
ンプ循環テストの結果を表1に示す。
【0063】安定性試験はつぎの方法で評価した。表1
に記載の(B) 成分と(C) 成分の予備混合液を100ml 容の
メスシリンダーに100ml 採取し、5時間静置後の各無機
充填剤の沈降量が0〜2mlならば○、2〜5mlならば
△、5ml以上ならば×と評価した。ポンプ循環テスト
は、前記のごとく、表1記載の(B) 成分と(C) 成分の予
備混合液を薬液タンクBに入れ、エア駆動式ギヤポンプ
で循環を15分間実施し、混合液の目詰りや、吐出液量の
変化がないものを○、この間にポンプ目詰りや吐出液量
の大きな変動がみられるものを×とした。
に記載の(B) 成分と(C) 成分の予備混合液を100ml 容の
メスシリンダーに100ml 採取し、5時間静置後の各無機
充填剤の沈降量が0〜2mlならば○、2〜5mlならば
△、5ml以上ならば×と評価した。ポンプ循環テスト
は、前記のごとく、表1記載の(B) 成分と(C) 成分の予
備混合液を薬液タンクBに入れ、エア駆動式ギヤポンプ
で循環を15分間実施し、混合液の目詰りや、吐出液量の
変化がないものを○、この間にポンプ目詰りや吐出液量
の大きな変動がみられるものを×とした。
【0064】なお、(A) 成分には、ケイ酸ソーダ3号
(Na2 O/SiO2 =1/3、モル比)40%水溶液ま
たは2号(Na2 O/SiO2 =1/2、モル比)50%
水溶液を用いた。
(Na2 O/SiO2 =1/3、モル比)40%水溶液ま
たは2号(Na2 O/SiO2 =1/2、モル比)50%
水溶液を用いた。
【0065】また硬化促進触媒および分散剤も、ケイ酸
ソーダー水溶液へ添加混合した。
ソーダー水溶液へ添加混合した。
【0066】(B) 成分にはポリイソシアネートに反応性
希釈剤を適宜配合混合した。(C) 成分の無機充填剤は
(A) 成分との混合直前に(B) 成分に混合した。
希釈剤を適宜配合混合した。(C) 成分の無機充填剤は
(A) 成分との混合直前に(B) 成分に混合した。
【0067】比較製造例1〜2 最大粒子径100 μm以上、平均粒子径が20μm以上の無
機充填剤を用いたほかは製造例1〜6と同様にして比較
用の注入薬液組成物を調製し、各特性を調べた。その結
果を表1に示す。
機充填剤を用いたほかは製造例1〜6と同様にして比較
用の注入薬液組成物を調製し、各特性を調べた。その結
果を表1に示す。
【0068】
【表1】
【0069】なお、表1中の各略号はつぎのとおりであ
る。
る。
【0070】(ポリイソシアネート) C-MDI ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート D-400MDI ポリオキシプロピレングリコール(平均分子量 400) 1
00部でC-MDI 900部を反応変性した末端NCO 基含有ウレ
タンプレポリマー G-350MDI ポリオキシプロピレントリオール(平均分子量 350)50
部でC-MDI 950部を反応変性した末端NCO 基含有ウレタ
ンプレポリマー DR-3000-50MDI-L ポリオキシエチレンプロピレンランダムジオール(平均
分子量 200、EO:PO=50:50 重量比)100 部でMDI-L (液
状ジフェニルメタンジイソシアネート)900 部を反応変
性した末端NCO 基含有ウレタンプレポリマー So-850MDI ポリオキシプロピレンヘキサオール(平均分子量 850)
50部でC-MDI 950部を反応変性した末端NCO 基含有ウレ
タンプレポリマー DPG-MGI ジプロピレングリコール(平均分子量134 )40部でC-MD
I 960部を反応変性した末端NCO 基含有ウレタンプレポ
リマー ヒマシ油1200-MDI エチレンオキシド付加重合したヒマシ油(平均分子量12
00) 100部でC-MDI 900部を反応変性した末端NCO 基含
有ウレタンプレポリマー (反応性希釈剤) MMB-AC 3-メチル-3- メトキシブチルアセテート PGM−AC プロピレングリコールメチルエーテルの酢酸エステル EGDA エチレングリコールジアセテート PC プロピレンカーボネート GAME グルタール酸メチルエステル PAH 無水プロピオン酸 (触媒) DMOA ジメチルオクチルアミン LDA ラウリルジメチルアミン (界面活性剤) NPE-11 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを11モル付
加した非イオン系界面活性剤 NPE-7 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを7モル付
加した非イオン系界面活性剤 NPS-4 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを4モル付
加したものの硫酸アンモニウム塩 C成分(無機充填剤) コロイダルセメント 最大粒子径40μm、平均粒子径8μm スーパーコロイダルセメント 最大粒子径10μm、平均粒子径4μm ミクロンホワイト5000 タルク最大粒子径44μm、平均粒子径7μm(林化成
(株)製) 炭酸カルシウム 最大粒子径44μm、平均粒子径2μm ベントナイト 最大粒子径147 μm、平均粒子径61μm 普通ポルトランドセメント 最大粒子径100 μm、平均粒子径20μm 実施例1 破砕帯を有するトンネル天盤部にジャンボ機で42mmφビ
ットにより2m間隔で削孔角度25〜35°(トンネル掘削
方向に対しての角度)で15個削孔し、えられた孔内に炭
素鋼製(JIS G 3445、STKM 17C)の注入ボルト(外形2
7.2mm、内系15mm、長さ3m、静止ミキサーおよび逆止
弁内装)を挿入し、口元部分約30cmを2液硬質発泡ウレ
タン樹脂を含浸させたメリヤス製ウエスを鉄棒で押し込
みシールした。
00部でC-MDI 900部を反応変性した末端NCO 基含有ウレ
タンプレポリマー G-350MDI ポリオキシプロピレントリオール(平均分子量 350)50
部でC-MDI 950部を反応変性した末端NCO 基含有ウレタ
ンプレポリマー DR-3000-50MDI-L ポリオキシエチレンプロピレンランダムジオール(平均
分子量 200、EO:PO=50:50 重量比)100 部でMDI-L (液
状ジフェニルメタンジイソシアネート)900 部を反応変
性した末端NCO 基含有ウレタンプレポリマー So-850MDI ポリオキシプロピレンヘキサオール(平均分子量 850)
50部でC-MDI 950部を反応変性した末端NCO 基含有ウレ
タンプレポリマー DPG-MGI ジプロピレングリコール(平均分子量134 )40部でC-MD
I 960部を反応変性した末端NCO 基含有ウレタンプレポ
リマー ヒマシ油1200-MDI エチレンオキシド付加重合したヒマシ油(平均分子量12
00) 100部でC-MDI 900部を反応変性した末端NCO 基含
有ウレタンプレポリマー (反応性希釈剤) MMB-AC 3-メチル-3- メトキシブチルアセテート PGM−AC プロピレングリコールメチルエーテルの酢酸エステル EGDA エチレングリコールジアセテート PC プロピレンカーボネート GAME グルタール酸メチルエステル PAH 無水プロピオン酸 (触媒) DMOA ジメチルオクチルアミン LDA ラウリルジメチルアミン (界面活性剤) NPE-11 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを11モル付
加した非イオン系界面活性剤 NPE-7 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを7モル付
加した非イオン系界面活性剤 NPS-4 ノニルフェノール1モルにエチレンオキシドを4モル付
加したものの硫酸アンモニウム塩 C成分(無機充填剤) コロイダルセメント 最大粒子径40μm、平均粒子径8μm スーパーコロイダルセメント 最大粒子径10μm、平均粒子径4μm ミクロンホワイト5000 タルク最大粒子径44μm、平均粒子径7μm(林化成
(株)製) 炭酸カルシウム 最大粒子径44μm、平均粒子径2μm ベントナイト 最大粒子径147 μm、平均粒子径61μm 普通ポルトランドセメント 最大粒子径100 μm、平均粒子径20μm 実施例1 破砕帯を有するトンネル天盤部にジャンボ機で42mmφビ
ットにより2m間隔で削孔角度25〜35°(トンネル掘削
方向に対しての角度)で15個削孔し、えられた孔内に炭
素鋼製(JIS G 3445、STKM 17C)の注入ボルト(外形2
7.2mm、内系15mm、長さ3m、静止ミキサーおよび逆止
弁内装)を挿入し、口元部分約30cmを2液硬質発泡ウレ
タン樹脂を含浸させたメリヤス製ウエスを鉄棒で押し込
みシールした。
【0071】表1における製造例3の薬液(A) 成分40kg
を薬液タンクAへ(B) 成分と(C) 成分の現地ハンドミキ
サー混合液52kgを薬液タンクBへそれぞれ入れ、注入準
備作業を行なった。まずポンプ循環テストを15分間行な
ったが、無機充填剤の目詰りは発生しなかった。
を薬液タンクAへ(B) 成分と(C) 成分の現地ハンドミキ
サー混合液52kgを薬液タンクBへそれぞれ入れ、注入準
備作業を行なった。まずポンプ循環テストを15分間行な
ったが、無機充填剤の目詰りは発生しなかった。
【0072】つぎに、循環ホース先端より(A) 成分およ
び(B) 成分と(C) 成分の混合液を30秒間10リットルポリ
バケツに採取し、吐出量を計量したところ、各々2.2kg
、2.9kg であった。(A) 成分/[(B) 成分と(C) 成分
の和]の配合比(重量比)は約1/1.3 で正常であるこ
とを確認した。
び(B) 成分と(C) 成分の混合液を30秒間10リットルポリ
バケツに採取し、吐出量を計量したところ、各々2.2kg
、2.9kg であった。(A) 成分/[(B) 成分と(C) 成分
の和]の配合比(重量比)は約1/1.3 で正常であるこ
とを確認した。
【0073】(A) 成分および(B) 成分と(C) 成分の混合
液の各吐出ホースをT字型ユニットに接続後、前記の地
山に固定した、各注入孔ボルトにジョイントし、注入圧
10〜60kg/cm2 ・G で、注入スピード7〜12kg/分で1
孔あたり約80〜120kg をスムーズに注入することができ
た。
液の各吐出ホースをT字型ユニットに接続後、前記の地
山に固定した、各注入孔ボルトにジョイントし、注入圧
10〜60kg/cm2 ・G で、注入スピード7〜12kg/分で1
孔あたり約80〜120kg をスムーズに注入することができ
た。
【0074】薬液を注入してから約 120分間後に、掘進
により地山の改良状態を調査したところ、固結範囲は半
径2m の半球状であり、固結安定化していた。
により地山の改良状態を調査したところ、固結範囲は半
径2m の半球状であり、固結安定化していた。
【0075】注入固結部分をサンプラーで5cmφ×10cm
の円柱形状にサンプリングし、一軸圧縮強度を測定する
と241kg /cm2 であった。なお、未改良部は破砕帯のた
めサンプリングが不可能であった。この結果、本発明の
薬液は、無機充填剤(ミクロンホワイト)の沈降や注入
ポンプの目詰りが一切なく、その有効性が充分に証明さ
れ、固結安定化層が形成されることが判明した。
の円柱形状にサンプリングし、一軸圧縮強度を測定する
と241kg /cm2 であった。なお、未改良部は破砕帯のた
めサンプリングが不可能であった。この結果、本発明の
薬液は、無機充填剤(ミクロンホワイト)の沈降や注入
ポンプの目詰りが一切なく、その有効性が充分に証明さ
れ、固結安定化層が形成されることが判明した。
【0076】実施例2 大きな空隙を有する花崗岩破砕帯部のトンネル天盤部の
安定化を図るために、表1における製造例1の薬液注入
による安定化を行なった。施工方法は実施例1と同様に
行なった。
安定化を図るために、表1における製造例1の薬液注入
による安定化を行なった。施工方法は実施例1と同様に
行なった。
【0077】すなわち、天盤部にジャンボ機で42mmφビ
ットにより、2m間隔で深さ3m の注入孔を10個削孔し
た。削孔角度は20°であった。えられた孔内に実施例1
と同様の炭素鋼製ロックボルト(JIS G 3455、STKM 17
C)を挿入し、口元部を実施例1と同様にしてシールし
た。
ットにより、2m間隔で深さ3m の注入孔を10個削孔し
た。削孔角度は20°であった。えられた孔内に実施例1
と同様の炭素鋼製ロックボルト(JIS G 3455、STKM 17
C)を挿入し、口元部を実施例1と同様にしてシールし
た。
【0078】前記製造例1の薬液(A) 成分40kgを薬液タ
ンクAへ、(B) 成分と(C) 成分の混合物50kgを現地でハ
ンドミキサーで混合し、これを薬液タンクBへそれぞれ
入れ、注入準備作業を行なった。まずポンプ循環テスト
を15分間行なったが、コロイダルセメントの目詰まりは
発生しなかった。つぎに循環ホース先端部より(A) 成
分、および(B) 成分と(C) 成分の混合液を30秒間10リッ
トルポリバケツに採取し、吐出量を計量したところ、そ
れぞれ2.1kg および2.7kg であった。(A) 成分/[(B)
成分と(C) 成分の和]の配合比(重量比)は約1/1.24
でほぼ正常であることを確認した。
ンクAへ、(B) 成分と(C) 成分の混合物50kgを現地でハ
ンドミキサーで混合し、これを薬液タンクBへそれぞれ
入れ、注入準備作業を行なった。まずポンプ循環テスト
を15分間行なったが、コロイダルセメントの目詰まりは
発生しなかった。つぎに循環ホース先端部より(A) 成
分、および(B) 成分と(C) 成分の混合液を30秒間10リッ
トルポリバケツに採取し、吐出量を計量したところ、そ
れぞれ2.1kg および2.7kg であった。(A) 成分/[(B)
成分と(C) 成分の和]の配合比(重量比)は約1/1.24
でほぼ正常であることを確認した。
【0079】(A) 成分および(B) 成分と(C) 成分の混合
液の各吐出ホース先端をT字型ユニットに接続後、前記
の地山に固定した、各注入孔ボルトにジョイントし、注
入圧10〜65kg/cm2 ・G、注入スピード6〜10kg/分で
各ボルトあたり約70〜110kg注入した。
液の各吐出ホース先端をT字型ユニットに接続後、前記
の地山に固定した、各注入孔ボルトにジョイントし、注
入圧10〜65kg/cm2 ・G、注入スピード6〜10kg/分で
各ボルトあたり約70〜110kg注入した。
【0080】薬液を注入してから約90分後に地山の安定
化状況を確認するために注入孔周辺を掘進し調査したと
ころ、固結範囲は半径約2mであり、半球状に固結して
おり、かつ、大きな空隙部も高密度でよくシールされて
いた。なお、参考のためにとくに大きな空隙部でシール
固結している製造例1の薬液の単独固結部分をサンプラ
ーで5cmφ×10cmの円柱形状にコアサンプリングして一
軸圧縮強度を測定するとともに燃焼テストを実施した。
その結果を表2に示す。
化状況を確認するために注入孔周辺を掘進し調査したと
ころ、固結範囲は半径約2mであり、半球状に固結して
おり、かつ、大きな空隙部も高密度でよくシールされて
いた。なお、参考のためにとくに大きな空隙部でシール
固結している製造例1の薬液の単独固結部分をサンプラ
ーで5cmφ×10cmの円柱形状にコアサンプリングして一
軸圧縮強度を測定するとともに燃焼テストを実施した。
その結果を表2に示す。
【0081】
【表2】
【0082】実施例2の結果より、本発明の薬液は(C)
成分のコロイダルセメントの沈降や、注入ポンプ目詰り
もなく注入ボルトより大きな空隙を有する花崗岩破砕帯
部に注入することにより空隙を完全にシールしかつ破砕
帯部にもよく浸透固結し、岩盤の安定化を図ることがで
き、トンネル掘削工事において非常に有益であることが
立証された。
成分のコロイダルセメントの沈降や、注入ポンプ目詰り
もなく注入ボルトより大きな空隙を有する花崗岩破砕帯
部に注入することにより空隙を完全にシールしかつ破砕
帯部にもよく浸透固結し、岩盤の安定化を図ることがで
き、トンネル掘削工事において非常に有益であることが
立証された。
【0083】実施例3 建設後約45年間経過した既設トンネルの耐久度検査を行
なった。すなわち、3m間隔でトンネル天井部および側
壁部を40.2mmφのドリルでコンクリート壁の背面(約45
cm)などを削孔し、背面部のコンクリートと他山の空隙
間隙量、コンクリート自体の強度などを評価した。さら
にコンクリート自体のクラックの発生状況も観察した。
なった。すなわち、3m間隔でトンネル天井部および側
壁部を40.2mmφのドリルでコンクリート壁の背面(約45
cm)などを削孔し、背面部のコンクリートと他山の空隙
間隙量、コンクリート自体の強度などを評価した。さら
にコンクリート自体のクラックの発生状況も観察した。
【0084】その結果、地山とコンクリート壁の間に、
大小の空隙の存在が認められ、かつコンクリートにクラ
ックも入っていたため、表1の製造例6の薬液を背面注
入し、補強工事を行なった。
大小の空隙の存在が認められ、かつコンクリートにクラ
ックも入っていたため、表1の製造例6の薬液を背面注
入し、補強工事を行なった。
【0085】すなわち、まずジャンボ機により40.2mmφ
のドリルでトンネル天井部に対して地面より60゜角ゾー
ンを2m間隔で深さ2mで40孔削孔し、えられた孔内に
実施例1と同形式の炭素鋼製(JIS G 3445 、STKM 17C)
の注入ボルトで長さが2mのものを挿入し、口元部約30
cmを2液硬質発泡ウレタン樹脂を含浸させたメリヤス製
ウエスを鉄棒で押し込んでシールした。
のドリルでトンネル天井部に対して地面より60゜角ゾー
ンを2m間隔で深さ2mで40孔削孔し、えられた孔内に
実施例1と同形式の炭素鋼製(JIS G 3445 、STKM 17C)
の注入ボルトで長さが2mのものを挿入し、口元部約30
cmを2液硬質発泡ウレタン樹脂を含浸させたメリヤス製
ウエスを鉄棒で押し込んでシールした。
【0086】つぎに表1の製造例6の薬液(A) 成分40kg
を薬液タンクAへ、(B) 成分40kgと(C) 成分の石こう10
kgを現地でハンドミキサー混合した50kgを薬液タンクB
へ入れた。
を薬液タンクAへ、(B) 成分40kgと(C) 成分の石こう10
kgを現地でハンドミキサー混合した50kgを薬液タンクB
へ入れた。
【0087】注入の準備作業としてポンプ循環テスト15
分間行なったが、石こうの沈降によるポンプ目詰まりは
なかった。
分間行なったが、石こうの沈降によるポンプ目詰まりは
なかった。
【0088】つぎに、吐出液量を評価したところ、30秒
間で(A) 成分2.3kg 、(B) 成分と(C) 成分の混合液3.4k
g であった。(A) 成分/[(B) 成分と(C) 成分の和]の
配合比(重量比)は、約1/1.5 で正常であった。つぎ
に各吐出ホースをT字型ユニットに接続後、前記固定し
た各注入孔ボルトにジョイントし、注入圧5〜60kg/cm
2 で注入し、速度7〜10kg/分で1孔あたり50〜100kg
をスムーズに注入することができた。
間で(A) 成分2.3kg 、(B) 成分と(C) 成分の混合液3.4k
g であった。(A) 成分/[(B) 成分と(C) 成分の和]の
配合比(重量比)は、約1/1.5 で正常であった。つぎ
に各吐出ホースをT字型ユニットに接続後、前記固定し
た各注入孔ボルトにジョイントし、注入圧5〜60kg/cm
2 で注入し、速度7〜10kg/分で1孔あたり50〜100kg
をスムーズに注入することができた。
【0089】注入補強部分を50mmφのダイヤモンドコア
ー抜きビッドを付けて5cmφ×10cmの円柱形状にサンプ
リングし、一軸圧縮強度を測定すると352kg /cm2 であ
った。また未注入部分を同じく5cmφ×10cmの円柱形状
でサンプリングしたが脱型時にクラックが入っていたた
め、破損し、強度試験が不可能な状態であった。
ー抜きビッドを付けて5cmφ×10cmの円柱形状にサンプ
リングし、一軸圧縮強度を測定すると352kg /cm2 であ
った。また未注入部分を同じく5cmφ×10cmの円柱形状
でサンプリングしたが脱型時にクラックが入っていたた
め、破損し、強度試験が不可能な状態であった。
【0090】この結果、本発明の注入薬液組成物は無機
充填剤(石こう)の沈降や注入ポンプ目詰まりもなく、
きわめて高強度の固結安定化層を形成することが判明し
た。
充填剤(石こう)の沈降や注入ポンプ目詰まりもなく、
きわめて高強度の固結安定化層を形成することが判明し
た。
【0091】実施例4 鉄筋コンクリート3階建ビルの屋上スラブのコーナー部
にクラックが発生し、降雨時に階下に漏水していた。こ
の漏水部に表1の製造例2に記載の薬液を注入し、止水
工事を行なった。まずクラックに対し、φ10mmのドリル
を用いて約30cmピッチで深さ約5cmの孔を50個削孔し、
孔内の削りくずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに
削孔上に脱脂綿を約5mm厚にのせ、その上から外径約10
mmの注入パイプを木製ハンマーで打ち込んだ。
にクラックが発生し、降雨時に階下に漏水していた。こ
の漏水部に表1の製造例2に記載の薬液を注入し、止水
工事を行なった。まずクラックに対し、φ10mmのドリル
を用いて約30cmピッチで深さ約5cmの孔を50個削孔し、
孔内の削りくずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに
削孔上に脱脂綿を約5mm厚にのせ、その上から外径約10
mmの注入パイプを木製ハンマーで打ち込んだ。
【0092】つぎに(A) 成分20kgを手押ポンプ付き薬液
タンクAへ、(B) 成分20kgと(C) 成分のスーパーコロイ
ダルセメント4kgを現地でハンドミキサーで均一に混合
し、これを手押ポンプ付き薬液タンクBへ入れた。吐出
量を評価するために薬液タンクAおよびBそれぞれに同
じストロークで3回手押しポンプを押し、それぞれ薬液
タンク吐出ホース先端部よりの吐出液量を2リットルの
ポリバットに受け、計量したところ、(A) 成分側450
g、(B) 成分と(C) 成分の混合液側530 gで(A)成分/
[(B) 成分+(C) 成分の和]の配合比が約1/1.18でほ
ぼ正常であることを確認した。
タンクAへ、(B) 成分20kgと(C) 成分のスーパーコロイ
ダルセメント4kgを現地でハンドミキサーで均一に混合
し、これを手押ポンプ付き薬液タンクBへ入れた。吐出
量を評価するために薬液タンクAおよびBそれぞれに同
じストロークで3回手押しポンプを押し、それぞれ薬液
タンク吐出ホース先端部よりの吐出液量を2リットルの
ポリバットに受け、計量したところ、(A) 成分側450
g、(B) 成分と(C) 成分の混合液側530 gで(A)成分/
[(B) 成分+(C) 成分の和]の配合比が約1/1.18でほ
ぼ正常であることを確認した。
【0093】つぎにタンクAおよびタンクBの吐出ホー
スの先端を静止ミキサーを内装したY字管に継ぎ、各注
入パイプにワンタッチジョイント形式でセットし、(A)
成分/[(B) 成分+(C) 成分の和]の配合比が約1/1.
2 (重量比)で手押ポンプを上下に作動させて1孔あた
り約1〜2kg注入した。約2時間で50個前部の注入作業
が完了したが、この間スーパーコロイダルセメントの沈
降やポンプ目詰まりなどのトラブルは一切生じなかっ
た。
スの先端を静止ミキサーを内装したY字管に継ぎ、各注
入パイプにワンタッチジョイント形式でセットし、(A)
成分/[(B) 成分+(C) 成分の和]の配合比が約1/1.
2 (重量比)で手押ポンプを上下に作動させて1孔あた
り約1〜2kg注入した。約2時間で50個前部の注入作業
が完了したが、この間スーパーコロイダルセメントの沈
降やポンプ目詰まりなどのトラブルは一切生じなかっ
た。
【0094】注入後、注入パイプを取り除き、コルク栓
を打ち込み、モルタルを塗布して仕上げた。約2週間後
に激しい降雨があったが、以前のような漏水はまったく
発生せず、クラックシールおよび止水に大変有効なこと
が立証された。
を打ち込み、モルタルを塗布して仕上げた。約2週間後
に激しい降雨があったが、以前のような漏水はまったく
発生せず、クラックシールおよび止水に大変有効なこと
が立証された。
【0095】比較例1 じゃもん岩性と支保工の間およびその不安定地山でのト
ンネル堀削工事で安定化するべく支保工根本部にジャン
ボ機で42mmφビット口径で2m間隔で深さ3mの注入孔
を12個削孔し、実施例1と同様の炭素鋼性ロックボルト
(JIS G 3455 、STKM 17C) を挿入し、口元部を実施例1
と同様にシールした。
ンネル堀削工事で安定化するべく支保工根本部にジャン
ボ機で42mmφビット口径で2m間隔で深さ3mの注入孔
を12個削孔し、実施例1と同様の炭素鋼性ロックボルト
(JIS G 3455 、STKM 17C) を挿入し、口元部を実施例1
と同様にシールした。
【0096】つぎに薬液タンクAに比較製造例1に記載
の薬液(A) 成分を40kg、薬液タンクBに比較製造例1の
薬液(B) 成分および(C) 成分の混合液を48kgをそれぞれ
入れ、注入の準備作業にはいった。まず、ポンプ循環テ
ストを行ない、流量、目詰まりの有無などを評価した。
その結果、循環後5分間でセメント粒子がエアポンプの
ギヤー部に目詰まりし、作動不可能となった。これはセ
メント粒子が大きいため、沈降が早く、ギヤー部に付
着、目詰りしたものと考えられる。
の薬液(A) 成分を40kg、薬液タンクBに比較製造例1の
薬液(B) 成分および(C) 成分の混合液を48kgをそれぞれ
入れ、注入の準備作業にはいった。まず、ポンプ循環テ
ストを行ない、流量、目詰まりの有無などを評価した。
その結果、循環後5分間でセメント粒子がエアポンプの
ギヤー部に目詰まりし、作動不可能となった。これはセ
メント粒子が大きいため、沈降が早く、ギヤー部に付
着、目詰りしたものと考えられる。
【0097】比較例2 既設トンネルコンクリート打継部より漏水している箇所
に実施例4の方法で比較例2の薬液を手押ポンプで注
入、止水工事を行なった。すなわち、漏水しているコン
クリート打継部に10mmφのドリルを用い、千鳥の形で20
cmピッチで深さ約5cmの孔を30個削孔し、孔内の削りく
ずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに削孔コンクリ
ート面に脱脂綿を約5mm厚でのせ、その上から外径10mm
の注入パイプを木製ハンマーで打ちこんだ。
に実施例4の方法で比較例2の薬液を手押ポンプで注
入、止水工事を行なった。すなわち、漏水しているコン
クリート打継部に10mmφのドリルを用い、千鳥の形で20
cmピッチで深さ約5cmの孔を30個削孔し、孔内の削りく
ずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに削孔コンクリ
ート面に脱脂綿を約5mm厚でのせ、その上から外径10mm
の注入パイプを木製ハンマーで打ちこんだ。
【0098】つぎに(A) 成分20kgを手押しポンプ付薬液
タンクAへ、(B) 成分20kgと(C) 成分のベントナイト5
kgを現地でハンドミキサーでよく均一に混合し、これを
手押しポンプ付薬液タンクBへ入れた。注入前に吐出量
を実施例4と同様に行なったところ、(A) 成分側440
g、(B) 成分と(C) 成分側530 gで(A) 成分/[(B) 成
分と(C) 成分の和]の配合比が約1/1.2 でほぼ正常で
あった。静止ミキサー内装Y字管に(A) 成分および(B)
成分と(C) 成分の吐出ホース先端を接続し、各注入パイ
プにセットし、1孔あたり約1リットル注入した。5個
目の注入パイプへ手押し注入作業中にポンプに目詰まり
が発生し、ポンプの上下作動が不可能となった。これは
タンクB内のベントナイトが下層に沈降しポンプシリン
ダーを目詰まりさせたものと判断された。
タンクAへ、(B) 成分20kgと(C) 成分のベントナイト5
kgを現地でハンドミキサーでよく均一に混合し、これを
手押しポンプ付薬液タンクBへ入れた。注入前に吐出量
を実施例4と同様に行なったところ、(A) 成分側440
g、(B) 成分と(C) 成分側530 gで(A) 成分/[(B) 成
分と(C) 成分の和]の配合比が約1/1.2 でほぼ正常で
あった。静止ミキサー内装Y字管に(A) 成分および(B)
成分と(C) 成分の吐出ホース先端を接続し、各注入パイ
プにセットし、1孔あたり約1リットル注入した。5個
目の注入パイプへ手押し注入作業中にポンプに目詰まり
が発生し、ポンプの上下作動が不可能となった。これは
タンクB内のベントナイトが下層に沈降しポンプシリン
ダーを目詰まりさせたものと判断された。
【0099】
【発明の効果】本発明の注入薬液組成物およびそれを用
いた安定強化止水工法は、以下に述べる〜の効果を
奏する。
いた安定強化止水工法は、以下に述べる〜の効果を
奏する。
【0100】 (A) 成分のケイ酸ソーダ水溶液と(B)
成分のポリイソシアネートと(C) 成分の無機充填剤によ
り確実な無水ケイ酸- ウレタン- 無機充填剤の複合固結
体が形成され、固結強度がいちじるしく向上する。した
がって、固結硬化性能が非常に高く、確実に岩盤ないし
地盤の安定強化を達成することができ、かつ漏洩部では
確実な止水効果が奏される。
成分のポリイソシアネートと(C) 成分の無機充填剤によ
り確実な無水ケイ酸- ウレタン- 無機充填剤の複合固結
体が形成され、固結強度がいちじるしく向上する。した
がって、固結硬化性能が非常に高く、確実に岩盤ないし
地盤の安定強化を達成することができ、かつ漏洩部では
確実な止水効果が奏される。
【0101】 (C) 成分としてとくに特定の粒子径を
有する微粒無機充填剤を用い、(B) 成分と混合して用い
るばあいには、混合液の分散性、安定性がきわめてすぐ
れ、無機充填剤の沈降や注入作業中のポンプ目詰まりを
まったく生じない。
有する微粒無機充填剤を用い、(B) 成分と混合して用い
るばあいには、混合液の分散性、安定性がきわめてすぐ
れ、無機充填剤の沈降や注入作業中のポンプ目詰まりを
まったく生じない。
【0102】 (A) 成分としてケイ酸ソーダ水溶液
(C) 成分として無機充填剤を用いるため低コストであ
り、経済的である。
(C) 成分として無機充填剤を用いるため低コストであ
り、経済的である。
【0103】 固結体強度がきわめて大きく、強度の
要求される既設トンネルの補強や不安定岩盤ないし地盤
の安定強化アンカーボルトの固定化にきわめて有効であ
る。
要求される既設トンネルの補強や不安定岩盤ないし地盤
の安定強化アンカーボルトの固定化にきわめて有効であ
る。
【0104】 耐久性にすぐれ、かつ難燃性ないし不
燃性であり、火災の心配が少ない。また、労働安全衛生
上にもすぐれている。
燃性であり、火災の心配が少ない。また、労働安全衛生
上にもすぐれている。
【0105】このように本発明の工法はすぐれた特徴を
有しており、既設トンネルの補強、一般山岳トンネル、
大断面トンネル掘削工事や大深度地下土木工事などにお
いて要求される、より確実かつ高強度で、経済的であ
り、安全性にすぐれた不安定岩盤ないし地盤の安定強化
および止水を達成するのにきわめて有効な工法である。
有しており、既設トンネルの補強、一般山岳トンネル、
大断面トンネル掘削工事や大深度地下土木工事などにお
いて要求される、より確実かつ高強度で、経済的であ
り、安全性にすぐれた不安定岩盤ないし地盤の安定強化
および止水を達成するのにきわめて有効な工法である。
Claims (6)
- 【請求項1】 (A)ケイ酸ソーダ水溶液、 (B)ポリイソシアネートおよび (C)無機充填剤 からなる地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成
物。 - 【請求項2】 ポリイソシアネートがポリオール変性率
が3%以上であるポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ートである請求項1記載の安定化用注入薬液組成物。 - 【請求項3】 無機充填剤が最大粒子径が50μm以下、
平均粒子径が10μm以下の無機微粉末である請求項1記
載の安定化用注入薬液組成物。 - 【請求項4】 えられる固結体に100kgf/cm2 以上の圧
縮強度を与える請求項1記載の安定化用注入薬液組成
物。 - 【請求項5】 岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔
を穿設し、前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボル
トの開口部より請求項1記載の注入薬液組成物を岩盤な
いし地盤に注入し、固結させることを特徴とする岩盤な
いし地盤の安定強化止水工法。 - 【請求項6】 人工構造物に注入パイプを挿入し、該注
入パイプを介して請求項1記載の注入薬液組成物を人工
構造物および/またはその背面に注入し、固結させるこ
とを特徴とする人工構造物の安定強化止水工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12915092A JPH05320644A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12915092A JPH05320644A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05320644A true JPH05320644A (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=15002381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12915092A Pending JPH05320644A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 地盤や人工構造物などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05320644A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002302666A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 瞬結性止水材及び止水工法 |
| US6634831B2 (en) * | 1996-12-02 | 2003-10-21 | Uretek Worldwide Oy | Method for increasing the bearing capacity of foundation soils for built structures |
| JP2008138358A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 地盤改良工法 |
| CN110512626A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-29 | 郑州大学 | 临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法 |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP12915092A patent/JPH05320644A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6634831B2 (en) * | 1996-12-02 | 2003-10-21 | Uretek Worldwide Oy | Method for increasing the bearing capacity of foundation soils for built structures |
| JP2002302666A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | 瞬結性止水材及び止水工法 |
| JP2008138358A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 地盤改良工法 |
| CN110512626A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-29 | 郑州大学 | 临坡面岩体加固浆料渗透注浆孔设置方法 |
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