JPH0545543B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0545543B2 JPH0545543B2 JP62279370A JP27937087A JPH0545543B2 JP H0545543 B2 JPH0545543 B2 JP H0545543B2 JP 62279370 A JP62279370 A JP 62279370A JP 27937087 A JP27937087 A JP 27937087A JP H0545543 B2 JPH0545543 B2 JP H0545543B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silica
- molar ratio
- consolidation
- water glass
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
〔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薬材として利
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〕 地盤注入用薬材として、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ず、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
る止水効果が不充分であつた。 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
が不充分であつた。 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CaやMg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、
シリカ分としてモル比（ｎ＝Si02／Na2Ｏ）約1.8
以下の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し、さらに固結材として多
価金属化合物またはセメントを含有することを特
徴とする。 前述の珪酸のアルカリ金属塩は浪状水ガラス、
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つて、特にモル比（Si02／
Me2Ｏ）が約1.8以下の低モル比のものである。
しかしながら、モル比の高い水ガラスにアルカリ
を加えてモル比約1.8以下の低モル比になるよう
に調整したものでもよい。 また、シリカフユームはシリコンメタルやフエ
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
つて、粒径0.1μｍ程度で極めて小さく、かつブレ
ーン比表面積が20〜23m2／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Si02：87〜94、Al203：0.6〜1.4、
Fe203：0.5〜2.0、Ｃ：0.8〜2.0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期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、長期間安定したコロ
イド性の懸濁状態を保持するためと推定される。 また、前述の固結材としての多価金属化合物は
Ca、Al、Fe、Mg等の多価金属塩、塩基、酸化
物等であるが、特に石灰（Ca（OH）2）が好まし
い。 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し、これに固結材、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され、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100c.c.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、フライアツシユ、珪藻土等）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つて、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つて証明される。 〔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
ライアツシユおよび珪藻土を用いた。
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薬材として利
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〕 地盤注入用薬材として、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ず、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
る止水効果が不充分であつた。 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
が不充分であつた。 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CaやMg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、
シリカ分としてモル比（ｎ＝Si02／Na2Ｏ）約1.8
以下の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し、さらに固結材として多
価金属化合物またはセメントを含有することを特
徴とする。 前述の珪酸のアルカリ金属塩は浪状水ガラス、
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つて、特にモル比（Si02／
Me2Ｏ）が約1.8以下の低モル比のものである。
しかしながら、モル比の高い水ガラスにアルカリ
を加えてモル比約1.8以下の低モル比になるよう
に調整したものでもよい。 また、シリカフユームはシリコンメタルやフエ
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
つて、粒径0.1μｍ程度で極めて小さく、かつブレ
ーン比表面積が20〜23m2／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Si02：87〜94、Al203：0.6〜1.4、
Fe203：0.5〜2.0、Ｃ：0.8〜2.0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期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、長期間安定したコロ
イド性の懸濁状態を保持するためと推定される。 また、前述の固結材としての多価金属化合物は
Ca、Al、Fe、Mg等の多価金属塩、塩基、酸化
物等であるが、特に石灰（Ca（OH）2）が好まし
い。 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し、これに固結材、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され、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100c.c.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、フライアツシユ、珪藻土等）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つて、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つて証明される。 〔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
ライアツシユおよび珪藻土を用いた。
以下、本発明を実施例により具体的に詳述す
る。 実施例 １ Ａ液およびＢ液として表−２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一軸圧縮強度（Kg／
cm2）を測定し、結果を表−３に示した。 表−２において、Ａ−１およびＡ−２は次の水
ガラスである。 Ａ−１：モル比（ｎ）Si02／Na2Ｏ 0.87 固形分（重量％） 21.5 Ａ−２：モル比（ｎ）Si02／Na2Ｏ 1.81 固形分（重量％） 17.1
る。 実施例 １ Ａ液およびＢ液として表−２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一軸圧縮強度（Kg／
cm2）を測定し、結果を表−３に示した。 表−２において、Ａ−１およびＡ−２は次の水
ガラスである。 Ａ−１：モル比（ｎ）Si02／Na2Ｏ 0.87 固形分（重量％） 21.5 Ａ−２：モル比（ｎ）Si02／Na2Ｏ 1.81 固形分（重量％） 17.1
【表】
【表】
表−２、表−３から、水ガラス−シリカフユー
ム−固結材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−固結材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。 実施例 ２ 50c.c.中に固形分を15ｇ含有する水ガラス水溶液
のモル比Si02／Na2Ｏを種々変化させて表−４に
示すようにＡ液を調製し、かつ表−４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日的強度qu（Kg／
cm2）を測定し、結果を表−５に示した。
ム−固結材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−固結材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。 実施例 ２ 50c.c.中に固形分を15ｇ含有する水ガラス水溶液
のモル比Si02／Na2Ｏを種々変化させて表−４に
示すようにＡ液を調製し、かつ表−４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日的強度qu（Kg／
cm2）を測定し、結果を表−５に示した。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
表−４ならびに表−５から水ガラスのモル比に
よつてゲル化時間が異なること、モル比が2.0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
ムがアルカリによつて活性化され、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。 また、固結材としては特にCa（OH）2はゲル化
時間の調整が長時間から短時間まで容易であり、
CaCl2は瞬結のゲル化時間調整に適しており総合
的には多価金属化合物、例えばCa（OH）2、
CaCl2、あるいはセメント等、水中に多価金属イ
オンを供給しやすい化合物が適している。 実施例 ３ 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−６に示す配合比でＡ液を調製するとともに
表−６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−
６に示した。
よつてゲル化時間が異なること、モル比が2.0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
ムがアルカリによつて活性化され、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。 また、固結材としては特にCa（OH）2はゲル化
時間の調整が長時間から短時間まで容易であり、
CaCl2は瞬結のゲル化時間調整に適しており総合
的には多価金属化合物、例えばCa（OH）2、
CaCl2、あるいはセメント等、水中に多価金属イ
オンを供給しやすい化合物が適している。 実施例 ３ 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−６に示す配合比でＡ液を調製するとともに
表−６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−
６に示した。
以上のとおり、本発明にかかる固結用材料はシ
リカ分としてモル比約1.8以下の珪酸のアルカリ
金属塩とシリカフユームを必須成分として含有
し、かつ、固結材として多価金属化合物またはセ
メントを含有することにより、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。
リカ分としてモル比約1.8以下の珪酸のアルカリ
金属塩とシリカフユームを必須成分として含有
し、かつ、固結材として多価金属化合物またはセ
メントを含有することにより、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。
Claims (1)
- １ シリカ分としてモル比（ｎ＝SiO2／Na2Ｏ）
約1.8以下の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し、さらに固結材と
して多価金属化合物またはセメントを含有してな
る固結用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27937087A JPH01122952A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 固結用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27937087A JPH01122952A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 固結用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122952A JPH01122952A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH0545543B2 true JPH0545543B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=17610207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27937087A Granted JPH01122952A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 固結用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01122952A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5373219A (en) * | 1976-12-10 | 1978-06-29 | Nippon Chemical Ind | Inorganic binding agent |
| JPS5578083A (en) * | 1978-12-06 | 1980-06-12 | Nitto Chem Ind Co Ltd | Stabilization of soil |
| JP2523112B2 (ja) * | 1986-11-13 | 1996-08-07 | 電気化学工業株式会社 | 注入材料 |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP27937087A patent/JPH01122952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01122952A (ja) | 1989-05-16 |
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