JPH0770562A - 地盤固結用注入薬液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の地盤固結用注入薬液における数々の課
題、即ちゲルタイムの調整ができない、薬液粘度が高く
作業性が悪い、硬化剤水分散液の経時安定生が悪い、地
盤への浸透性が悪い及びホモゲルが弱い等々の課題を解
決し、ゲルタイムが数秒から数分まで調整でき、薬
液粘度が低く作業性が良好であると共に地盤への浸透
性に優れ、且つ、ホモゲルの強度が改善された優れた
地盤固結用注入薬液を提供する。 【構成】 硬化剤としてブレーン値＝７０００〜９００
０ｃｍ² ／ｇのケイ酸カルシウム成分（ａ）と粉末度１
４９μｍ残分１％以下の消石灰成分（ｂ）との（ａ）／
（ｂ）＝ ８ 〜１／３重量比の範囲からなる混合物の水
分散液を使用する地盤固結用注入薬液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はケイ酸塩（水ガラス）系
グラウト薬剤を地盤に注入しゲル化させ、地盤を強化
し、土質を安定化させる際に用いられる注入薬液に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤を強化したり、漏水地盤
を止水するための薬液注入による地盤の安定化工法にお
いて、グラウト剤薬液を用いて長短様々のゲルタイムに
制御されて利用されていることは広く知られており、一
般にケイ酸塩（水ガラス）系水溶液と硬化剤液として液
状硫酸等の水溶解性の無機溶液型硬化剤やセメント、石
膏等の水不溶解性硬化剤を用い、硬化剤液の調合槽水に
溶解または懸濁させ所定のゲルタイムに合わせた硬化剤
液を注入ポンプで圧送し、ケイ酸塩（水ガラス）系水溶
液と硬化剤液とを混合し地盤中に注入する方法等が種々
使用されている。例えば、ケイ酸ソーダ水溶液と無機溶
液型硬化剤を用いることによって土壌粒子の間隙に薬液
を充分に浸透させたのち硬化させることはよく知られて
いる。この方法により硬化剤として用いる無機物質の種
類や量を選択することにより地盤への浸透性や瞬結から
緩結までのゲルタイム調整は可能であるが、一般的に硬
化後のホモゲルが弱く、地盤を充分に安定強化すること
ができない。

【０００３】セメント懸濁液を硬化剤とした特公昭３６
−２４１２２号公報記載の方法では、数分程度のゲルタ
イムを必要とするため、地盤に注入したときに薬液が充
分に硬化しない間に施工対象場所以外に流出して施工を
不確実にしたり、薬液が地下水や井戸水に流入し公害問
題を起こしたりする危険性がある。特開昭５３−１２２
２０３号、特開昭５４−１６２８１０号及び特開平２−
２０２５８４号各公報には、ケイ酸ソーダ水溶液と共
に、セメントとその他の成分を併用してなる薬液が記載
されている。しかし、これらの方法ではゲルタイムの調
整は可能であるが、薬液の粘度が高くなって地盤への浸
透性が悪くなったり、セメント成分を含んだ硬化剤（Ｂ
液）は調製後の数時間で増粘や硬化が起こり、注入装置
内で部分的に固化する等経時安定性に問題があり、硬化
剤保管状態によりしばしば水分を吸収してセメントがダ
マになったり、劣化したりし、甚だしい場合には固結し
たりする。吸湿したセメントは地盤注入用薬液として水
に分散する際、微粒子として分散し難かったり、地盤注
入後の硬化物強度が低下することがある。

【０００４】特公昭６２−９１５４号公報には珪酸ソー
ダ水溶液を主剤とし、石灰と種々の石膏を混合した硬化
剤を用いる薬液が記載されている。しかし、この薬液は
ゲルタイムは短縮されているが硬化後のホモゲルが弱く
地盤を充分に強化することはできない。また、特公昭５
８−２７８３３号公報には生石灰等の消化反応材と、必
要に応じてセメントおよび／または石膏を混合させた水
滓と、ケイ酸ソーダ用液とを混合したものからなるスラ
リーを、軟弱地盤に注入または混合して、軟弱地盤を安
定化処理する工法が記載されている。しかし、この工法
は該公報にも記載されているように消化反応の熱を化学
反応に適用しており、注入薬液の分野では一定のゲルタ
イムを得るためには熱の発生は好ましくなく、地盤固結
用注入薬液として生石灰等の消化反応材を用いるとゲル
タイム調整に問題がある。さらに、特公昭４１−１５０
０９号公報には石灰及び酸化鉄、フライアッシュ、アル
ミナ、高炉水滓のようなポゾラン化作用を有する物質及
びアルデヒド化合物を珪酸ソーダに加えた液を使用する
薬液注入工法が記載されている。しかし、この工法では
石灰やフライアッシュ等の無機粉体とアルデヒド化合物
等の有機物との併用であり３液を混合することになり、
混合の煩雑さ等施工作業性に問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の地盤
固結用注入薬液における数々の課題、即ちゲルタイムの
調整ができない、薬液粘度が高く作業性が悪い、硬化剤
水分散液の経時安定生が悪い、地盤への浸透性が悪い及
びホモゲルが弱い等々の課題を解決し、ゲルタイムが数
秒から数分まで調整でき、薬液粘度が低く作業性が良好
であると共に地盤への浸透性に優れ、且つ、ホモゲルの
強度が改善された地盤固結用注入薬液を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、地盤固結
用注入薬液について種々検討を重ねた結果、硬化剤中に
特定のケイ酸カルシウムを含有することによってホモゲ
ル強度が改善された地盤固結用注入薬液となりうること
を見いだし、更に検討を重ね本発明に至った。即ち、本
発明は、ケイ酸ソーダ水溶液から成る主剤（Ａ液）と、
ブレーン値＝７０００〜９０００ｃｍ² ／ｇのケイ酸カ
ルシウム成分（ａ）と粉末度１４９μｍ、残分１％以下
の消石灰成分（ｂ）との（ａ）／（ｂ）＝８〜１／３重
量比の混合物の水分散液から成る硬化剤（Ｂ液）とを、
Ａ液中のケイ酸ソーダ純分１．０重量部に対してＢ液中
の（ａ）＋（ｂ）成分０．８〜３．０重量部の割合で使
用することを特徴とする地盤固結用注入薬液である。

【０００７】本発明に用いられるケイ酸ソーダは従来ケ
イ酸塩系グラウト剤に用いられているケイ酸ソーダが使
用できる。ＪＩＳ Ｋ １４０８に規定されている１
号、２号及び３号ケイ酸ソーダが通常用いられ、特に３
号ケイ酸ソーダが好ましい。地盤固結用注入薬液として
用いる場合、これらのケイ酸ソーダを水で希釈して使用
し、本発明による地盤固結用注入薬液におけるケイ酸ソ
ーダの使用量は注入対象地盤の状況等により異なるが、
薬液４００容量部中で上記ＪＩＳに規定されたケイ酸ソ
ーダを通常５０〜１５０容量部、好ましくは５０〜１２
０容量部の範囲である。

【０００８】本発明に用いられる硬化剤液（Ｂ液）はケ
イ酸カルシウム成分及び消石灰成分の水懸濁液からな
り、硬化剤として用いられるケイ酸カルシウム成分と
は、ケイカル及びケイ酸石灰等の別名もあり、ブレーン
値＝７０００〜９０００ｃｍ² ／ｇのケイ酸カルシウム
である。該ケイ酸カルシウム成分は微粒子ほど好ましい
が、ブレーン値が９０００ｃｍ² ／ｇを超える粒子では
粉砕や整粒が難しく、引いてはコストアップになり経済
性の面からも好ましくない。また、ブレーン値が７００
０ｃｍ² ／ｇ未満では水分散性が悪く、また硬化剤液中
での該ケイ酸カルシウム成分の沈降が早く、硬化剤水分
散液の経時安定生やホモゲルの圧縮強度に問題が起こ
る。

【０００９】消石灰成分としてはＪＩＳ Ｒ ９１００
に準拠した粉末度残分試験において１４９μｍ残分が１
％以下の消石灰である。消石灰の１４９μｍ残分が１％
を超えるとゲルタイムに影響が出て、ゲルタイムのばら
つきを生じるほかホモゲルの圧縮強度にも影響を生じ、
地盤固結用注入材として好ましくなくなる。また、地盤
への施工性、浸透性、ゲルタイム及び硬化物の一軸圧縮
強度を大幅に損なわない限り、上記ケイ酸カルシウム成
分及び消石灰成分の他に生石灰、セメント成分、アルミ
ニウムやマグネシウム化合物等を混合して用いても良
く、更にケイ酸塩系地盤固結用注入材として用いられて
いる溶液型硬化剤と組み合わせて用いても何等差し支え
なく、Ｂ液の安定性向上のため界面活性剤や各種安定化
剤等を用いることもできる。

【００１０】本発明の地盤固結用注入薬液において硬化
剤水分散液（Ｂ液）中には、該ケイ酸カルシウム成分及
び消石灰成分はその混合物合計量がＡ液中のケイ酸ソー
ダ純分１重量部に対して０．８〜３．０重量部の範囲で
使用される。硬化剤の使用量がこの範囲を外れるとゲル
タイムの調整ができなかったり、ホモゲル圧縮強度が低
下する。また、硬化剤中の成分配合割合がケイ酸カルシ
ウム成分（ａ）と消石灰成分（ｂ）との比（ａ）／
（ｂ）＝８〜１／３の範囲内にて使用されることによ
り、ゲルタイムが数秒から数分まで調整でき、薬液粘度
が低く作業性が良好であると共に地盤への浸透性に優
れ、且つ、高いホモゲル強度を得ることができる。硬化
剤中の成分配合割合が上記範囲の下限を外れるとゲルタ
イム調整ができず、ホモゲル強度が著しく低下する。ま
た、硬化剤中の成分配合割合が上記範囲の上限を外れる
とゲルタイム調整ができず、薬液粘度が高くなり注入施
工ができず地盤への浸透性は悪くなる。本発明の地盤固
結注入方法は、通常実施されている注入工法で注入する
ことができる。注入施工前にケイ酸塩（水ガラス）系水
溶液と硬化剤液をそれぞれ別個の調合槽に調合し、注入
ポンプで圧送し、混合し地盤中に注入する方法が一般に
行われており、たとえば、二重管注入工法等により施工
対象地盤に注入することができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば従来技術では困難であったゲル
タイムが数秒から数分まで調整でき、薬液粘度が低く作
業性が良好であると共に地盤への浸透性に優れ、且つ、
ホモゲルの強度が改善された地盤固結用注入薬液を得る
ことができる。その理由は必ずしも明らかではないが、
限定されたケイ酸カルシウム成分と限定された消石灰成
分とを所定の割合で配合することで水ガラスとの結合に
より強固なホモゲルが形成され、ゲルタイムが調整しう
る地盤固結用注入薬液となる。また、これら硬化剤のう
ちケイ酸カルシウム成分は主としてホモゲル強度に、消
石灰成分は主としてゲルタイム調整に大きく係わってい
ると推測される。

【００１２】

【実施例】以下、実施例、比較例によって本発明を更に
具体的に説明するが、これにより発明を限定するもので
はない。なお、実施例、比較例の試験結果をまとめて表
−１に掲げた。

【００１３】

【表１】

【００１４】実施例１〜７、比較例１〜６ ＪＩＳ ３号ケイ酸ソーダに水を加え溶解し２００ｍｌ
とし、これをＡ液とした。また、表−１に示す種々の配
合により硬化剤水分散液２００ｍｌを調製し、これをＢ
液とした。本実施例に用いたケイ酸カルシウム成分のブ
レン値はブレーン空気透過装置を用いて測定し、消石灰
成分はＪＩＳ Ｒ ９１００記載の粉末度残分試験に準
拠した。該Ｂ液を２時間放置し、２時間後の状態を目視
により観察し、また Ａ液及びＢ液をそれぞれ２０℃に
調整後、混合し硬化させた。この時のゲルタイムを測定
し、また一週間放置後の硬化物（ホモゲル）の一軸圧縮
強度を測定した。その結果をまとめて表−１に示した。
比較のための比較例を実施例１と同様に調整した硬化剤
液を用いて２時間後の状態、２０℃ゲルタイムと一週間
後の一軸圧縮強度を測定し、その結果も表−１に示し
た。即ち、ケイ酸カルシウム成分が本発明の範囲外であ
る比較例１は硬化剤水分散液の経時安定性とホモゲル強
度が劣っている。また、消石灰成分が本発明の範囲外で
ある比較例２は硬化剤水分散液の経時安定性とゲルタイ
ム安定性とホモゲル強度に問題がある。さらに、ケイ酸
カルシウム成分と消石灰成分との比率が本発明の範囲外
である比較例３、４はゲルタイム調整やホモゲル強度が
不十分である。これに対し、全てが本発明の範囲内であ
る実施例１〜７はこれらの性能に優れていることが明ら
かである。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、従来の地盤固結用注入
薬液における数々の課題、即ちゲルタイムの調整ができ
ない、薬液粘度が高く作業性が悪い、硬化剤水分散液の
経時安定生が悪い、地盤への浸透性が悪い及びホモゲル
が弱い等々の課題を解決し、ゲルタイムが数秒から数
分まで調整でき、薬液粘度が低く作業性が良好である
と共に地盤への浸透性に優れ、且つ、ホモゲルの強
度が改善された優れた地盤固結用注入薬液の実現が達成
される。従って、本発明の地盤固結用注入薬液はケイ酸
塩（水ガラス）系グラウト薬剤を地盤に注入し、土質を
安定化させる際に用いられる注入薬液として極めて優れ
たものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケイ酸ソーダ水溶液から成る主剤（Ａ
   液）と、ブレーン値＝７０００〜９０００ｃｍ² ／ｇの
   ケイ酸カルシウム成分（ａ）と粉末度１４９μｍ、残分
   １％以下の消石灰成分（ｂ）との（ａ）／（ｂ）＝８〜
   １／３重量比の混合物の水分散液から成る硬化剤（Ｂ
   液）とを、Ａ液中のケイ酸ソーダ純分１．０重量部に対
   してＢ液中の（ａ）＋（ｂ）成分０．８〜３．０重量部
   の割合で使用することを特徴とする地盤固結用注入薬
   液。