JPS5925876A - 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】 本発明は、特定の石灰〜石膏混合物を硬化剤とする珪酸
塩系グラウトによる薬液注入工法に関する。

従来、軟弱地盤を強化したシ、湧水地盤の止水をするた
めに、種々の薬液を地盤に注入し、地盤中で硬化させる
薬液注入工法（グラウト工法）が知られているが、近年
珪酸ソーダを主剤とし、これに硬化剤を配合してなる薬
液、いわゆる珪酸塩系グラウトが安価なこと、他の化学
グラウトにくらべて危険性が少ないなどの特徴があるこ
とから広く実用化されている。

薬液注入工法の最近の動向は、よシ性能がすぐれたグラ
ウトを開発するだめの研究が進められている一方、作業
性が良好でよシ安全性の高い施工法の開発が望まれてい
る。

本発明者らは、種々性能がすぐれたグラウト、就中、瞬
結工法に適用した場合に特にすぐれた効果を発揮するグ
ラウトとして、先に特願昭５３−１５８６７４号（特開
昭５５−８６８７９号公報）において、（ａ）石灰と（
ｂ）　２水石膏、α半水石膏、β半水石膏および■型無
水石膏からなる群から選ばれた少なくとも１種の石膏と
の（ａ）：（ｂ）−１：３〜３：１（重量比）の割合の
混合物を硬化剤とし、これと珪酸ソーダを組み合せた薬
液を提案した。

このグラウトによシ薬液注入工法を実施する場合、従来
施工現場において、上記（ａ）、　（ｂ）両成分の微粉
末を水と混合させて硬化剤のスラリー（以下、Ｂ液とい
う。）を調合し、次いで該Ｂ液と珪酸ソーダ水溶液（以
下、Ａ液という。）を混合して地盤に注入する方法が行
なわれている。

しかしながら、この方法においては、Ｂ液を調合する際
に（ａ）、　（ｂ）両成分の粉塵が多量発生して施工現
場の作業環境を著しく悪化させ、そしてかかる傾向は施
工現場がトンネル、シールド等のように密閉された場所
においては特に助長される。

本発明者らは、かかる従来の欠点を是正すべく種々研究
した結果、予め工場その他の粉塵に対する管理が十分に
なされた場所において、粉末状硬化剤混合物を粒状化し
、得られた粒状物について施］二時に加水してＢ液を調
合することによシ、目的が達せられることを知シ本発明
に到達した。

すなわち本発明は、「施工に当シ、下記混合物に水を添
加・混合してＢ液を調合し、次いで該Ｂ液と珪酸ソーダ
水溶液から々るＡ液とを混合して地盤に注入することを
特徴とする薬液注入工法。

を要旨とするものである。

以下、本発明について説明すると、本発明に用いる珪酸
ソーダとしては５ｉ０２　／Ｎａ２Ｏのモル比が２〜４
の珪酸ソーダが挙げられるが、通常、ＪＩＳＫ−１４０
８に規定されている１〜３号珪酸ソーダ、特に３号珪酸
ソーダが好適に用いられる。

とれら珪酸ソーダは一般に水溶液状となっているが、施
工時に更に水で希釈して施工目的に適した適宜の濃度の
水溶液にする。

たとえば、珪酸ソーダ水溶液（Ａ液）と硬化剤スラ！Ｊ
　−（Ｂ液）を等容量混合して地盤に注入する通常の施
工法において珪酸ソーダとしてＪＩ８３号珪酸ソーダが
用いられた場合は通常該珪酸ソーダ４０〜１８０容量部
を水で希釈して２００容量部にしたものをＡ液として使
用するが、Ａ液中の珪酸ソーダ濃度を高くするほど処理
地盤を高強度にすることができる。

本発明においては珪酸ソーダ水溶液を地盤中で硬化させ
る硬化剤として石灰〔以下、（ａ）成分という〕と２水
石膏、α半水石膏、β半水石膏および■型無水石膏から
なる群から選ばれた少なくとも１種の石膏〔以下、（ｂ
）成分という〕とを重量で１：３〜３：１に混合したも
のを使用する。本発明に用いられる（ａ）成分の種類と
しては、消石灰および生石灰が挙げられ、これらは混合
して用いることもできる。

一方、（ｂ）成分として用いる２水石膏、α半水石膏お
よびβ半水石膏はいかなる種類のものでも使用可能であ
るが、通常リン酸、フッ酸、硫安等の５− 製造時あるいは製塩やチタン製錬、排煙脱硫プロセスで
副生ずる化学石膏等が好適に用いられる。

本発明に用いる■型無水石膏とは、２水石膏甘たけ半水
石膏を温度４００°Ｃ以上で焼成して得られるものであ
って、通常湿式リン酸製造時や排煙脱硫プロセスで副生
ずる２水石膏、半水石膏等を焼成して得られるものが安
価かつ入手が容易なので好適なものと云えるが、たとえ
ば天然■型無水石膏も用いられる。

これら（ｂ）成分も（ａ）成分と同様、それぞれ単独だ
けではなく、混合して用いることもできる。

（ａ）成分および（ｂ）成分の各単独によシ珪酸ソーダ
水溶液を硬化させても、硬化体の強度は満足すべきもの
ではないが、両成分を併用して珪酸ソーダ水溶液を硬化
させると、硬化体強度が向上し、そして（ａ）成分と（
ｂ）成分の混合割合が重量で１：３〜３：１の場合に硬
化体強度は最大になる。

本発明において硬化剤として（ａ）成分と（ｂ）成分の
１：３〜３：１（重量比）の割合の混合物を用いるのは
上記のような理由による。

６− 本発明においては、　（ａ）、　（ｂ）両成分は効果の
点からなるべく細かく粉砕したものを用いるのが好まし
く、たとえばブレーン法により測定した場合の粒度が３
０００〜９０００　ｃｄ／１１になるように粉砕したも
のを用いるのが望ましい。

粒度が３０００　ｃｒｄ　／　、！ｉ’に満たない余シ
にも粗いものを用いると、グラウトのゲルタイムの遅延
や処理地盤の強度低下がもたらされるおそれがあシ、一
方粒度が９０００　ｃｄ／Ｉを越えて余シにも細がいも
のは粉砕が容易ではなく、経済的に入手することができ
ない。

本発明においては、施工現場で硬化剤の粉塵が発生しな
いよう、予め工場その他の粉塵に対する管理が十分にな
された場所において、前記粉末状の（ａ）、　（ｂ）両
成分を本発明で規定する前記所定の割合に混合し、必要
に応じて凝結遅延剤、分散剤および骨材等を添加した後
、常法にしたがい造粒して粒状の硬化剤混合物（以下、
本発明の硬化剤混合物という。）を製造する。

造粒に際し、上記（ａ）、　（ｂ）混合物粉末に添加す
る水の量は原料粉末状硬化剤混合物の組成、粒度などに
よシ種々変化させられるが、水量が少な過ぎると造粒が
不十分で得られた粒状化物より粉塵が発生するおそれが
あシ、一方、水量が多過ぎると混合物がスラリー化して
造粒が不可能になる。このよう々ことから水の使用量は
通常粉末１００重量部に対して５〜３０重量部程度にす
るのが好ましい。

造粒によって得られた本発明の硬化剤混合物は、施工時
に加水をして液中に硬化剤の微粉末が均一に分散したス
ラＩＪ　−（Ｂ液）を調合するが、この際、加水により
本発明の硬化剤混合物が迅速に崩壊することが好ましい
ことから、本発明においては粒の機械的強度は必ずしも
大きくする必要はなく、シたがって造粒に当りバインダ
ーは通常必要とせず、また造粒後、原則として粒を乾燥
する必要もない。

本発明の硬化剤混合物は粉塵が発生しないかぎ郵、なる
べく細かいほうがＢ液調合時に粒の崩壊がはやくて有利
なので、粗粒を粉砕する等、造粒条件を適宜選択して、
通常平均粒径が約１鰭程度まだはこれ以下の粒径の粒を
つくることが望ましい。

造粒に使用する機器としては、特別のものは必要とせず
、この種粉末の造粒に通常用いられているねっか混線機
等が好んで用いられる。

造粒時に製造条件によっては、生石灰、α半水石膏、β
半水石膏および■型無水石膏等の水硬性物質が造粒水と
反応して局部的に強固な粒が得られたり、輸送中あるい
は貯蔵中に粒が固結する場合がある。

本発明においては、このようなトラブルを避けるため、
造粒に際し、必要に応じて原料粉末状硬化剤混合物に凝
結遅延剤を添加する。

用いられる凝結遅延剤としては、クエン酸、クエン酸ナ
トリウム、酒石酸、酒石酸すトリウム。

酒石酸カリウムなどのオキシカルボン酸とその塩；ホウ
酸およびホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩；炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウム、炭酸水床ナトリウム、炭酸水素カ
リウムなどの炭酸塩まだは炭９− 酸水素塩；水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム。

トリポリリン酸ソーダ、塩化ナトリウム、塩化マグネシ
ウム、塩化アンモニウムなどの塩化物；Ｆｅ　５　＋、
　Ｃｒ　６＋＊　Ａ１３＋の硫酸塩；ゼラチン、分解セ
ラチン、カゼイン、カゼインカルシウム、卵アルブミン
、γ−グロブリン、ゼイン（プロラミンの１種）、ペプ
シン、ペクチン、パパイン１　デフＬタンニン、アカシ
アゴム（アラビアゴム）、トラへガカントゴム、コンゴ
レッド、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、ポリエチレングリコ
ール、アルミナゲル、シリカゲル、シミ糖、ヘキサメタ
リン酸。

エチレンジアミンテトラ酢酸塩、ペプトン、ポリペプト
ンなどの１種または２種以上が挙げられる。

これら凝結遅延剤の使用量は、用いられる種類、本発明
の硬化剤混合物の保存時間等にょシ種々変化させられる
が、通常、原料粉末状硬化剤混合物１００重量部に対し
て０．０５〜５重量部使用する。

また本発明においては、Ｂ液調合時に、（ａ）、　（ｂ
）各成分の微粉末の液中への分散を良好にさせたシ、１
０− Ｂ液の粘度を低下させたりするため、必要に応じて造粒
時に原料粉末状硬化剤混合物に適当な分散剤を添加する
。

この除用−る分散剤としては、通常セメントに用いられ
ている減水剤、分散剤等が好適であシ、たとえばポリア
ルキルアリルスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、ポ
リカルボン酸塩、リン酸エステル、メラミンホルマリン
縮合物スルホン酸塩。

βナフタレンスルホン酸塩、などの１種または２種以上
が挙げられる。

これら分散剤の使用量は、少々過ぎると期待する効果が
得られず、一方便用量が多過ぎる場合は不経済であると
共にグラウトの性能に好ましくない影響を及ぼす。この
ようなことから分散剤は通常原料粉末状混合物１００重
量部に対して０．２５〜５．０ｘ量部使用するのが好ま
しい。

さらに、本発明においては、処理地盤を高強度にするた
め必要に応じて造粒時に原料粉末状硬化剤混合物に骨材
を添加する。

この除用いる骨材としては、ポルトランドセメント、高
炉セメント、アルミナセメント、コロイドセメント、マ
グネシアセメント、早強セメント。

超早強セメント、シリカセメント、フライアッシーセメ
ントなどのセメント類の外、高炉水砕スラグ、砂、二酸
化珪素、ベントナイト、パーライト。

シリカバルーンなどが挙げられる。

これら骨材の使用量は、処理地盤の強度をどの程度増強
させるかによって種々変化させるが、通常、粉末状硬化
剤混合物１００重量部に対して２０〜２００重量部添加
すれば十分満足すべき効果が得られる。

なお、セメント類は水硬性なので、これを用いた場合は
適宜凝結遅延剤を併用するかまだは造粒後、本発明の硬
化剤混合物を余シ長時間放置しないで施工に供すること
が望ましい。

本発明においては、このようにして製造した本発明の硬
化剤混合物について施工時に水を添加して硬化剤のスラ
リーからなるＢ液を調合するが、この際グラウトのゲル
タイムを遅延させることを目的として適宜のゲルタイム
遅延剤をＢ液に添加することができる。

用いられるゲルタイム遅延剤の種類として、リン酸、リ
ン酸水素１ナトリウム、リン酸水素２ナトリウム、リン
酸ナトリウム、リン酸水素１カリウム、リン酸水素２カ
リウム、リン酸カリウムなどの１種または２種以上が挙
げられ、通常これらの使用量を多くするほどグラウトの
ゲルタイムを遅らせることができる。

このようにゲルタイム遅延剤を硬化剤と併用することに
より、本発明方法を単に瞬結工法だけではカ＜、浸透注
入工法（地盤に注入したグラウトを通常数分以上のゲル
タイムで硬化させる工法）に適用させることもできる。

また、これらゲルタイム遅延剤を用いることによシ、好
ましいことには処理地盤をよシ高強度にすることができ
る。

本発明の実施に当シ、グラウトの地盤注入法は従来と同
じであって、通常、施工前に珪酸ソーダ水溶液からなる
Ａ液と本発明の硬化剤混合物の水性スラリーからなるＢ
液とをそれぞれ等容量完調１３− 合し、施工時に両者を混合して地盤中に注入する。

なお、本発明を瞬結工法に適用させる場合はグラウトの
ゲルタイムが極めて短いので、その地盤注入法としては
、通常この種の工法において好んで用いられているよう
に、その先端（地盤注入部）に適当な混合器が装着され
た中空二重管を地盤中に打設した後、管内にＡ、Ｂ両液
をそれぞれ別々に供給し、先端の混合器中で両者を混合
しながら地盤中に注入するのが望ましい。

一方、本発明を一般の浸透注入工法に適用させる場合は
、必ずしも上記のような注入法を採る必要はなく、通常
のＹ字管等を用いてＡ、Ｂ両液を混合しつつ地盤中に注
入することができる。

本発明にしたがえば、トンネル、シールドその他の密閉
された場所で薬液注入工法を実施する場事態が生じるお
それはなく、無公害性の安全な薬液注入工法を期待しつ
つ安全に作業を進めることができる。

１４− 次に実施例によシ本発明を説明する。

実施例 （ａ）成分（消石灰）、Φ）成分（２水石膏、β半水石
膏または■型無水石膏）、凝結遅延剤（クエン酸ナトリ
ウムまたはポリペプトン）、分散剤（リグニンスルホン
酸ナトリウムまだはβナフタレンスルホン酸ナトリウム
）および骨材（コロイドセメント、ベントナイトまたは
砂）等を第１表に記載の割合にナラター（細用鉄工所製
混合機）に仕込み、水を所定量添加した後２０分間混合
して本発明の硬化剤混合物を製造した。

次いで得られた造粒品を、■そのままのもの（粗粒と細
粒の混合物）、■造粒品を１腎の篩で篩分けたもの（篩
下）およびＯ造粒品を衝撃式粉砕機で粉砕したものの３
つの形態にしてそれぞれ供試試料とした。

製造条件を第１表に示す。

第１表 １５− 〔■〕で得られた本発明の硬化剤混合物に水を加えて薬
液注入工法用Ｂ液を調合した。

次いで得られたＢ液と、ＪＩＳ　　３号珪酸ソーダ：水
−１：１（容量比）の割合の混合液からなるＡ液とを等
容量混合し、得られたグラウトについてゲルタイムおよ
びその硬化物の一軸圧縮強度を測定した。

Ｂ液の調合条件およびグラウトの試験結果を１６− 第２表 ＊　この試料についてはＢｉ調合時に、液中にリン酸２
水素１ナトリウムを４重量部添加した。

１８− 第２表から明らかなように、本発明の硬化剤混合物に水
を添加してＢ液を調合する際、粉塵の発生は全く認めら
れなかった。

これに対して、（ａ）成分、（ｂ）成分、凝結遅延剤。

分散剤、骨材等を単に混合することにより得られる粉末
状硬化剤混合物と水を混合してＢ液を調合した場合には
粉塵が多量発生した。

特許出願人　日東化学工業株式会社 １９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 施工に当シ、下記混合物に水を添加・混合してＢ液を調
   合し、次いで該Ｂ液と珪酸ソーダ水溶液からなるＡ液と
   を混合して地盤に注入することを特徴とする薬液注入工
   法。